Peptider: vad de är, hur de fungerar och hur de klassificeras

Peptider är molekyler uppbyggda av aminosyror som är sammankopplade med peptidbindningar. Vissa deltar i kommunikationen mellan celler, andra är involverade i försvaret mot mikroorganismer, och ytterligare andra bildas vid bearbetning eller nedbrytning av större proteiner. Ordet „peptid” beskriver en bred kategori av molekyler – det betyder inte en enda specifik substans med en specifik funktion.

Vetenskaplig forskning visar tydligt på denna enorma mångfald. Forskare har bland annat analyserat ett naturligt förekommande mänskligt tarmhormon, en cyklisk peptid isolerad från en växt samt små peptidfragment som upptäcks i blodet efter intag av proteinhydrolysat. För att på rätt sätt förstå sådana molekyler räcker det därför inte med att veta att de är „peptider”. Även deras aminosyrasekvens, molekylstruktur, ursprung, kemiska modifieringar, biologiska kontext och de experimentella metoder som använts för att studera dem har betydelse. [1] [2] [3]

Denna mångfald förklarar också varför generella påståenden som „peptider gör X” kan vara missvisande. Två molekyler kan tillhöra peptiderna och samtidigt skilja sig avsevärt åt i längd, form, stabilitet, biologiskt mål, lokalisering i cellen och funktion. Resultat som gäller för en peptid kan inte automatiskt överföras till en annan bara för att båda tillhör samma molekylkategori.

I den här artikeln förklarar vi grunderna i peptidkemi, deras roller i biologiska system och de olika sätten de klassificeras på. Vi skiljer också på det som har mätts direkt i enskilda studier och de bredare slutsatser vars bekräftelse skulle kräva ytterligare bevis.

Vad är peptider?

Peptider är sammankopplade aminosyror

rester aminosyrarest.

Detta kan jämföras med bokstäverna som bildar ett ord. Enskilda bokstäver är beståndsdelar, men det är först deras specifika ordning som bildar ett konkret ord. På samma sätt definieras en peptid av ordningen på dess aminosyrarester samt de bindningar och modifieringar som utgör dess fullständiga struktur. Enbart kunskapen om vilka aminosyror som finns räcker inte för att fastställa molekylens identitet.

Två peptider kan till exempel innehålla samma uppsättning aminosyror, men ha dem ordnade i en annan ordning. De utgör då olika molekylsekvenser och kan ha olika fysikaliska, kemiska eller biologiska egenskaper.

Bildandet av en peptidbindning är en kemisk process som studeras experimentellt. Stachelhaus och medarbetare analyserade hur element av enzymer som deltar i icke-ribosomal peptidsyntes bildade en produkt bestående av två restgrupper. En förändring av det föreslagna katalytiska stället omöjliggjorde kondensationsreaktionen i det undersökta experimentella systemet. Studien visar att bildandet av en peptid kräver en specifik kemisk mekanism – aminosyror bildar inte en definierad peptid enbart på grund av att de befinner sig bredvid varandra. [4]

Termin peptid avser alltså den sammansatta kemiska strukturen. Det bör inte användas som synonym för aminosyror, proteintillskott eller någon blandning av ämnen som innehåller aminosyror.

Peptid, polypeptid och protein – relaterade begrepp

Termt „peptid” används vanligtvis för att beteckna en relativt kort aminosyrakedja. „Polypeptid” understryker förekomsten av en kedja som innehåller många aminosyrarester, medan „protein” vanligen betecknar en biologisk molekyl som är uppbyggd av en eller flera polypeptidkedjor.

Dessa begrepp överlappar varandra delvis, och det finns inget allmänt vedertaget antal aminosyrarester som skulle utgöra en absolut gräns mellan dem.

Detta framgår av den vetenskapliga litteraturen. Saether och medarbetare beskrev kalata B1 som ett „polypeptid” bestående av 29 aminosyror, medan Mierke och medarbetare undersökte ett humant neuropeptid Y bestående av 36 aminosyror. Molekylen ändrar inte sin kemiska sammansättning helt och hållet bara för att en författare betecknar den som peptid och en annan som polypeptid. [2] [5]

I vissa utbildningsmaterial används ungefärliga numeriska värden som skiljer peptider åt från proteiner. Sådana förenklingar kan vara användbara vid inlärning, men de bör inte betraktas som en absolut kemisk lag. Den terminologi som används påverkas också av molekylens veckningssätt, dess biologiska bearbetning, funktion och historiska benämning.

Därför ger en exakt beskrivning av den faktiska sekvensen och antalet aminosyrarester ofta mer information än själva kategorinamnet. Skillnaden mellan peptid och protein bör inte heller betraktas som en hierarki vad gäller komplexitet, biologisk betydelse, verkningsstyrka eller forskningens kvalitet.

En kort peptid kan uppvisa en mycket specifik biologisk aktivitet, medan ett betydligt större protein kan ha en helt annan strukturell eller enzymatisk funktion. Molekylens längd är bara en av dess egenskaper.

Själva termen „peptid” säger inte hur molekylen fungerar

Inte alla peptider är hormoner, antimikrobiella ämnen, signalmolekyler eller terapeutiska ämnen, och de uppvisar inte heller biologisk aktivitet på samma sätt. Det handlar om ytterligare egenskaper som måste påvisas för specifika molekyler.

Även inom ett och samma forskningsområde kan mycket likartade sekvenser bete sig olika.

Till exempel fann man i experiment som jämförde den fullständiga systeminmolekylnaden, en signalpeptid hos växter, med dess kortare fragment att fragmenten inte replikerade de svar som observerades för den fullständiga peptiden. Ett av fragmenten fungerade till och med tvärtemot den i de studerade systemen. Detta är en direkt påminnelse om att resultat som rör den fullständiga molekylen inte automatiskt kan överföras till dess fragment bara för att det har ett liknande namn. [6]

Samma princip gäller även i ett bredare sammanhang. En förändring av en enskild aminosyrarest, en förkortning av sekvensen, en modifiering av ändgruppen, en cyklisering av molekylen eller någon annan kemisk modifiering kan förändra peptidens beteende.

Därför är den vetenskapliga synvinkeln den mest användbara frågan som sällan helt enkelt lyder:

„Vad gör peptider?”

En betydligt mer precis fråga är:

„Vad gör just detta peptid med en viss sekvens och struktur under de aktuella experimentella förhållandena?”

Denna distinktion är av avgörande betydelse för en korrekt tolkning av peptidforskningen.

Vad består peptider av?

Aminosyrarester och peptidskelett

Peptider består av en kedja av sammanlänkade aminosyror. I en typisk peptidbindning är kolatomen i karbonylgruppen, som härrör från karboxylgruppen hos en aminosyra, bunden till kväveatomen som härrör från aminogruppen hos en annan aminosyra.

Varje aminosyrarest bidrar också med en sidokedja, som ofta betecknas i den kemiska formeln som grupp R, som hjälper till att bestämma molekylens egenskaper.

Sidokedjorna är inte bara utbytbara tillägg. Skillnader i elektrisk laddning, polaritet, storlek, hydrofobicitet, aromatisk karaktär och kemisk reaktivitet påverkar peptidens beteende i lösning samt dess interaktioner med andra molekyler.

Peptidens struktur består alltså både av ett repetitivt stomme och av kemiskt varierande grupper som är bundna till denna.

Vissa sidokedjor kan ge upphov till ytterligare växelverkan inom samma molekyl eller med omgivande molekyler. Dessa växelverkan kan påverka vikningen, lösligheten, molekylärigenkänningen, växelverkan med membran samt andra egenskaper som kan mätas experimentellt.

I studierna av LL-37, ett humant peptid som är kopplat till kroppens försvar, analyserades sambandet mellan dess sekvens, vikning, självorganisering och växelverkan med membran. En jämförelse med ett besläktat rhesuspeptid visade på ett avvikande beteende under de undersökta förhållandena. Resultaten understryker vikten av detaljerna i molekylens struktur, istället för att utgå från att liknande peptider måste fungera på samma sätt. [7]

Peptidriktning: N-ände och C-ände

En typisk linjär peptid har två kemiskt olika ändar.

N-slut betecknar kedjans aminogrupp, medan C-slut — dess karboxylände.

Peptidsekvenser skrivs vanligtvis från N-änden mot C-änden. Denna riktning är viktig, eftersom en omvänd ordning av aminosyrorna leder till en annan molekylsekvens.

Till exempel är den hypotetiska peptiden Ala-Gly-Ser inte kemiskt identisk med Ser-Gly-Ala, trots att båda innehåller alanin, glycin och serin.

Denna konvention gör det möjligt för forskare att skriva sekvenser på ett enhetligt sätt och är särskilt viktig vid jämförelser av peptider, peptidfragment, prekursorsekvenser och syntetiska varianter.

Molekylens ändgrupper kan också genomgå kemiska modifieringar. Om sådana modifieringar förekommer bör de anges i beskrivningen av peptiden, eftersom kemin i dess ändar kan påverka molekylens egenskaper.

Sekvens och tredimensionell struktur

Sekvens anger ordningen på aminosyraresterna i peptiden. Den tredimensionella strukturen beskriver däremot hur denna sammanlänkade molekyl är placerad i rymden. Det är information som hänger ihop, men som inte betyder samma sak.

Sekvensen anger vilka rester som är sammankopplade med varandra och i vilken ordning. Strukturanalys kan dessutom avslöja veckning, vridningar, helixer, ölor,ringar, disulfidbryggor och andra rymdfunktioner.

Mierke med medarbetare genomförde en kemisk syntes av den humana neuropeptiden Y och analyserade därefter dess konformitet med flera metoder, bland annat kärnmagnetisk resonansspektroskopi. Strukturstudierna utfördes i en specifik lösningsmedelsblandning. Resultaten beskriver därför peptiden under dessa specifika förhållanden och bör inte läggas fram som bevis för att molekylen antar exakt samma struktur i alla biologiska miljöer. [5]

Peptidkonformationen kan bland annat bero på lösningsmedlets sammansättning, temperatur, pH, jonmiljö, koncentration, närvaro av andra molekyler samt membranomgivning.

En fullständig vetenskaplig beskrivning kan därför kräva angivande av sekvens, kemiska modifieringar, den experimentella miljön och den använda mätmetoden.

Enbart sekvensen av aminosyror innehåller inte all information som erhålls genom strukturella studier.

Linjära kedjor, ringar och extra anslutningar

Inte alla peptider har en öppen ryggrad. Vissa bildar en sluten ring, och andra innehåller ytterligare bindningar mellan aminosyternas sidokedjor.

Terminet „linjär” refererar till en öppen anslutningsarkitektur, inte till att molekylen måste förbli fysiskt rak i rymden. En linjär peptid kan böja sig, veckas och inta ordnade konformationer.

Cykliska peptider innehåller en kovalent sluten struktur. Sättet på vilket ringen bildas kan variera mellan olika molekyler.

Peptider kan också innehålla disulfidbryggor, det vill säga kovalent bindning som vanligtvis uppstår mellan cysteinrester. Sådana bindningar kan begränsa de möjliga rumsliga konformationerna och delta i organiseringen av strukturen.

Kalata B1 är ett bra exempel på en sådan arkitektur. Forskare isolerade den från växten Oldenlandia affinis, bestämde de dess 29 aminosyraresterna, och med hjälp av studier som använde enzymatisk klyvning bekräftade de skelettets cykliska natur. De analyserade också dess tredimensionella organisation och disulfidbindningar. [2]

Dessa resultat beskriver arkitekturen för just denna peptid. De bevisar inte att cykliska peptider generellt är mer aktiva, stabila, biologiskt viktigare eller mer användbara än linjära peptider.

Peptider kan bildas från större prekursorer

En biologiskt aktiv peptid bildas inte alltid omedelbart i sin slutgiltiga form. Cellen kan först producera en större prekursormolekyl, vilket sedan bearbetas vidare, inklusive klyvning och borttagning av vissa fragment.

Detta innebär att det under bildningen av den slutliga peptiden kan förekomma flera sinsemellan relaterade molekylära formler.

Proinsulin illustrerar denna princip väl. En genomgång av analytiska metoder beskriver omvandlingen av proinsulin till insulin och C-peptid via mellanliggande former. Den förklarar också varför laboratoriemetoder måste skilja mellan nära besläktade prekursorer och bearbetade molekyler, i stället för att behandla dem som en enda parameter. [8]

Ursprunglig experimentell forskning ger ett mer detaljerat exempel. Davidson och Hutton isolerade ett enzym från råttans insulinomvävnad som kunde avlägsna basiska aminosyraresterna från substrat härledda från proinsulin, vilket ledde till bildandet av insulin. I det använda testet orsakade enzymet inte ytterligare nedbrytning av moget insulin. Resultatet stöder begreppet selektiv bearbetning, även om vävnadskällan och experimentets laboratoriekaraktär begränsar möjligheten till en bredare tolkning av en enskild studie. [9]

Bearbetning av prekursorer visar en annan viktig princip: besläktade molekyler som deltar i en gemensam biologisk väg bör inte automatiskt betraktas som utbytbara. Prekursorn, intermediärformen, fragmentet som bildas efter klyvning och den mogna produkten kan ha olika strukturer och biologiska egenskaper.

Hur bildas peptider?

Peptider kan bildas genom flera olika biologiska och laboratoriemässiga processer.

I många biologiska system bildas prekursorremsor som innehåller peptidsekvenser genom ribosomal translation, under vilken den genetiska informationen slutligen bestämmer ordningen på aminosyrorna i den växande kedjan. Den bildade prekursorn kan sedan genomgå enzymatisk klyvning och andra posttranslationella modifieringar.

Inne peptydy powstają w procesie -> Inne peptyder bildas i processen icke-ribosomal peptid syntes, där specialiserade enzymsystem kopplar samman beståndsdelar härledda från aminosyror utan att utnyttja ribosomen på det traditionella sättet. Studier av Stachelhaus och medarbetare utgör ett experimentellt exempel på analysen av mekanismen för bindningsbildning i ett sådant system. [4]

Peptider kan också framställas i laboratorium genom kemisk syntes. Detta gör det möjligt för forskare att förbereda specifika sekvenser för strukturella, biokemiska, analytiska och andra experiment.

Tillverkningsmetoden beskriver hur molekylen bildas. Den avgör dock inte i sig om peptiden är biologiskt aktiv, kliniskt användbar, naturligt förekommande eller lämplig för en viss tillämpning.

Vilken roll spelar peptider i kroppen?

Det finns ingen enskild funktion som är gemensam för alla peptider.

Den biologiska rollen för en specifik peptid beror på dess sekvens, struktur, koncentration, lokalisering, molekylära mål, bearbetningssätt och omgivande biologiska miljö.

Vissa peptider överför signaler mellan celler

Vissa peptider fungerar som biologiska budbärare. Deras funktion beror på de mottagande cellerna och förekomsten av lämpliga molekylära system som kan svara på signalen.

Signalem är således inte enbart en egenskap hos själva peptiden – den omgivande biologiska kontexten har också betydelse.

I en studie på människor analyserade Kreymann och medarbetare GLP-1 7-36 amid, en peptid som härstammar från matsmältningskanalen. Forskarna upptäckte den i tarmvävnad, observerade förändringar av dess koncentration i blodet efter intag av näringsämnen och analyserade insulinrelaterade svar under kontrollerade infusionsförsök. Dessa observationer bidrog till att fastställa den fysiologiska signalrollen för denna specifika peptid. De innebär dock inte att peptider som hel grupp reglerar blodsockerkoncentrationen. [1]

Denna skillnad är viktig. Bevis som stöder den hormonella funktionen hos en enda peptid kan inte generaliseras till alla molekyler som innehåller peptidbindningar.

Vissa peptider deltar i organismens försvar

Peptider kan också interagera med mikroorganismer eller biologiska membraner.

LL-37 är ett exempel på en peptid som studeras i samband med mänskliga försvarsmekanismer. I experiment har bland annat dess självorganisering och interaktioner med olika membranmiljöer analyserats.

Studier av Xhindoli med medarbetare har kopplat samman peptidens strukturella beteende med skillnader i membraninteraktion och bakteriell membranpermeabilitet. Detta är ett mekanistiskt bevis – det hjälper till att förstå molekylens beteende i experimentella system. Det är dock i sig inte någon klinisk studie som visar effekten av en produkt som innehåller LL-37 på människor. [7]

Försvarsrelaterade peptider visar tydligt varför det molekylära sammanhanget spelar roll. Aktivitet som observeras mot en mikroorganism eller ett modellmembran under laboratorieförhållanden är inte automatiskt synonymt med effektivitet, säkerhet eller klinisk användbarhet hos människan.

Vissa peptider har intracellulära biokemiska funktioner

Inte varje peptid fungerar som en signal som skickas från en cell till en annan.

Glutation är en intracellulär tripeptid som deltar i redoxreaktioner, det vill säga biokemiska processer som är förknippade med elektronöverföring.

Cabral och medarbetare studerade glutationsyntesen hos kaniner med hjälp av märkt vatten och masspektrometri. Deras arbete fokuserade på att mäta hur denna molekyl bildas och omsätts. Det visar en peptid som deltar i den intracellulära metabolismen, snarare än ett hormon som överductor signaler mellan organ. Detta var en metodologisk djurstudie, inte ett bevis för effekterna av att inta en produkt som innehåller glutation. [10]

Glutation visar också varför en peptids längd inte avgör dess biologiska betydelse. Det består av endast మూడు aminosyrarester, och ändå deltar det i grundläggande kemiska processer som äger rum i cellerna.

Vissa peptider är produkter av bearbetning eller nedbrytning

Bara upptäckten av en peptid i ett biologiskt prov förklarar inte automatiskt varför den finns där.

Den kan fungera som en signalsubstans, vara en mellanprodukt i en bearbetningsprocess eller bildas som ett resultat av nedbrytningen av en större molekyl.

Proinsulinanalyser särskiljer prekursor-molekyler, intermediärer och slutprodukter. Å andra sidan har livsmedelsstudier visat förekomsten av peptidfragment i blodet efter intag av gelatinhydrolysat. Dessa är mycket olika biologiska kontexter, även om båda rör peptider. [8] [3]

Det detekterade fragmentet måste därför tolkas med avseende på dess ursprung, struktur, koncentration, förekomsttid och forskningsfråga.

Upptäckten av en molekyl är ett bevis på dess närvaro. Det är inte automatiskt ett bevis på dess biologiska funktion.

Denna åtskillnad är särskilt viktig vid tolkning av analytiska studier som identifierar peptider i blod, vävnader, livsmedelsprover och andra komplexa biologiska material.

Vad visar dessa studier — och vad bevisar de inte?

Olika typer av studier besvarar olika vetenskapliga frågor.

Strukturella metoder kan karakterisera molekylens uppbyggnad. Biokemiska experiment gör det möjligt att analysera reaktioner och molekylära interaktioner. Djurförsök möjliggör observation av biologiska processer i hela organismen. Fysiologiska studier på människor kan mäta specifika reaktioner hos deltagarna.

Typerna av dessa bevis kan komplettera varandra, men de är inte utbytbara.

Den viktigaste regeln är att bevisens styrka och betydelse beror på vilken fråga vi försöker besvara.

Masspektrometriresultatet som identifierar peptiden svarar på en annan fråga än cellförsöket som visar receptoraktivitet. Båda dessa svarar i sin tur på andra frågor än en kontrollerad studie på människor som mäter den fysiologiska eller kliniska effekten.

Hur klassificeras peptider?

Peptider kan klassificeras på flera sätt samtidigt. Det finns inget enskilt klassificeringssystem som täcker alla deras väsentliga egenskaper.

Klassificering efter antal aminosyrarestar

Namn baserade på längd anger antalet aminosyraresterna i en peptid.

Dipeptid innehåller två restprodukter, tripeptid tre, tetrapeptid fyra, och pentapeptid fem.

Termer som oligopeptid i polypeptid beskriver större grupper storleksmässigt, men deras gränser kan variera mellan källor.

Dessa namn tillåter inte att man förutser molekylens funktion.

En tripeptid kan delta i den intracellulära metabolismen, medan en längre peptid kan fungera som en signalmolekyl eller anta en kompakt cyklisk struktur. Glutation, neuropeptid Y och kalat B1 visar olika kombinationer av längd och biologiskt sammanhang. [10] [5] [2]

Längden svarar därmed på frågan:

„Hur många aminosyrarester innehåller molekylen?”

Den svarar däremot inte själv på frågan:

„Hur fungerar den här molekylen?”

Klassificering efter struktur

Strukturella beskrivningar inkluderar bland annat öppetkedjiga peptider, cykliska peptider och strukturer som innehåller disulfidbryggor.

Forskare kan också beskriva specifika vikningsmönster, tvärbindningar eller kemiska modifieringar om dessa har bekräftats med analytiska metoder.

Struktur och längd svarar på olika frågor. Kalata B1 kan beskrivas både som en molekyl med 29 rester och som en cyklisk ryggradspeptid. Ingen av dessa beskrivningar ersätter den andra. På samma sätt förmedlar inte själva peptidsekvensen all relevant information om dess tredimensionella organisation. [2]

Klassificering efter biologisk roll

De funktionella kategorierna inkluderar bland annat peptidhormoner, neuropeptider, peptider kopplade till kroppens försvar samt peptider som deltar i intracellulära biokemiska processer.

Dessa kategorier kan delvis överlappa varandra, och tillhörigheten till dem bör grundas på bevis för den specifika molekylen.

De citerade studierna ger flera exempel: GLP-1 fyller en bekräftad hormonell funktion i den mänskliga fysiologin, LL-37 studeras i samband med kroppens försvar, medan glutation deltar i intracellulära redoxprocesser. „Peptid” är en bred kemisk beskrivning, medan det funktionella namnet beskriver en specifik biologisk roll. [1] [7] [10]

Den funktionella klassificeringen bör därför härledas från bevis, och inte dras enbart utifrån sekvenslängd eller själva begreppet „peptid”.

Klassificering efter ursprung och tillverkningssätt

Peptider kan också beskrivas utifrån deras ursprung eller tillverkningssätt.

Termer som „av humant ursprung” eller „av vegetabiliskt ursprung” hänvisar till den biologiska källan. „Kemiskt syntetiserad” beskriver däremot framställningsmetoden.

Detta är inte ömsesidigt uteslutande egenskaper. I ett laboratorium kan man syntetisera en peptid med en sekvens som förekommer naturligt i organismen.

Syntesen av det mänskliga neuropeptiden Y som utfördes av Mierke och medarbetare visar väl denna skillnad. Sekvensen kom från human biologi, medan det experimentella materialet erhölls kemiskt. Detta betyder inte att varje syntetisk beredning är identisk i alla väsentliga avseenden – därför använde forskarna analytiska metoder för att karakterisera det erhållna materialet. [5]

En annan skillnad gäller det biologiska bildningssättet. Många peptidkedjor bildas genom ribosomal syntes och kan därefter bearbetas ytterligare. Andra peptider sätts samman av specialiserade enzymatiska system utanför ribosomen. Stachelhaus och medarbetare studerade direkt bildningen av peptidbindningar av element i ett sådant icke-ribosomalt system. Denna skillnad beskriver biosyntesen, inte en hierarki av biologiskt värde. [8] [4]

En peptid kan därför ha flera korrekta benämningar samtidigt.

Till exempel kan samma molekyl beskrivas efter antal restgrupper, cyklisk arkitektur, biologiskt ursprung och experimentellt verifierad funktion.

Klassificering är som mest användbar när författaren tydligt anger vilken egenskap hos molekylen som beskrivs.

Vad betyder termerna „bio peptide” och „bioactive peptide”?

Terminet „bio peptide” är inte en tillräckligt exakt vetenskaplig term för att man utifrån den ska kunna identifiera en specifik molekyl, sekvens eller bekräftad aktivitet.

Om en sådan term förekommer på etiketten, i produktbeskrivningen eller i en internetförfrågan, är det framför allt nödvändigt att fastställa vilken substans den faktiskt hänvisar till.

Termin „bioaktiv peptid”, eller bioaktiv peptid, betyder vanligtvis att viss biologisk aktivitet har observerats under vissa förhållanden.

Det viktigaste är då att fastställa:

• vilken molekyl som studerades;
• vilken sekvens och struktur hade den;
• vilket experimentellt arrangemang användes;
• vilken koncentration eller exponering undersöktes;
• vilken effekt mättes;
• kompletterades observationen med en biokemisk, cell-, djur- eller humanstudie.

Hämning av signalsvar hos växter, interaktion med bakteriemembranet och påverkan på mänskliga hormonsvar är olika typer av biologisk aktivitet. De kan inte reduceras till en enda allmän egenskap som kallas „verkan”. [6] [7] [1]

Varför anger klassificeringen inte den kliniska statusen?

En strukturell eller funktionell kategori är inte en kategori för medicinskt godkännande.

Att beskriva en molekyl som naturlig, syntetisk, cyklik, hormonell eller bioaktiv innebär inte att den har de bevis som krävs för medicinsk användning.

Lau och Dunns översikt om utvecklingen av terapeutiska peptider visar hur enskilda molekyler går igenom olika faser av forskning och utveckling. Denna publikation är en historisk översikt snarare än ett aktuellt register över godkända produkter. I detta sammanhang visar den dock på en viktig princip: peptidkemi och dess status i den kliniska utvecklingen är två skilda frågor. [11]

Molekylen kan således vara vetenskapligt intressant, biologiskt aktiv eller brett studerad utan att samtidigt vara ett godkänt läkemedel.

Var förekommer peptider?

I människokroppen

Peptider förekommer i olika mänskliga vävnader och biologiska vätskor.

Deras lokalisering beror på den specifika molekylen och den process som analyseras. GLP-1-studier har visat dess koppling till matsmältningskanalen och förändringar av koncentrationen i blodet, medan proinsulinstudier rör dess bildning och bearbetning i bukspottkörteln. Detta är specifika exempel och inte ett bevis på att varje peptid förekommer i alla delar av kroppen. [1] [8]

Det är också värt att skilja på tre frågor:

• Var tillverkas peptiden?
• Var kan den upptäckas?
• Var utövar den sin biologiska effekt?

Dessa platser behöver inte vara desamma.

En peptid som produceras i en vävnad kan komma ut i cirkulationen och verka på en annan vävnad. Andra peptider deltar däremot främst i lokala eller intracellulära processer.

Enbart upptäckten av peptiden i blodet avgör därför inte dess koncentration eller biologiska aktivitet i andra vävnader.

I växter och mikrobiologiska system

Peptidbiologin sträcker sig långt bortom den mänskliga organismen.

Växtstudierna omfattade bland annat systeminsignalering och strukturen hos kalat B1. Studierna av icke-ribosomala enzymsystem rörde å andra sidan ett annat sätt att sätta ihop molekyler av a-peptider. [6] [2] [4]

De här exemplen visar hur vid betydelse ordet „peptid” har.

En växtpeptid blir inte automatiskt ett humant hormon, och experimentet som rör enzymatisk sammansättning av molekylen är inte en klinisk prövning. Den biologiska källan och den experimentella modellen förblir väsentliga delar av beskrivningen.

Artjämförelser kan ge värdefull vetenskaplig information, men resultaten måste alltid kopplas till den organism och det experimentella system som de erhölls i.

I proteinfragment från mat

Proteiner som finns i kosten kan under matsmältningen bilda mindre peptidfragment.

Man måste dock skilja på intakt protein, proteinhydrolysat och enskild renad peptid – det är olika material.

Proteinhydrolysat innehåller produkter som bildats till följd av nedbrytning av större proteiner till mindre beståndsdelar. Beroende på beredningssättet kan det innehålla peptider av olika längd samt fria aminosyror.

Iwai och medarbetare studerade gelatinhydrolysater och identifierade flera kollagenhärledda peptider i människors blod efter intag. Resultaten visar att det under vissa studieförhållanden var möjligt att upptäcka specifika fragment. De bevisar dock inte att alla livsmedelsbaserade peptider passerar matsmältningsprocessen i oförändrad form, och inte heller att enbart deras upptäckt innebär en fysiologisk fördel. [3]

En exakt beskrivning bör därför ange utgångsmaterialet och — om detta är känt — de specifika fragment som har upptäckts.

Påståendena „innehåller protein”, „innehåller peptider” och „innehåller denna specifika, identifierade peptid” förmedlar olika informationsnivåer.

I material som används i laboratorieundersökningar

Peptider kan syntetiseras för att forskare ska kunna studera en känd sekvens, jämföra dess varianter, analysera molekylens struktur, det analytiska beteendet eller specifika biokemiska hypoteser.

I studien av neuropeptid Y kombinerades kemisk syntes med kromatografi, masspektrometri, sekvensanalys och strukturella metoder. Detta visar att att framställa en peptid och bekräfta dess egenskaper är relaterade men skilda uppgifter. [5]

Kemisk syntes tillhandahåller ett material som ska representera en viss molekylstruktur. Analytisk karakterisering hjälper till att fastställa om det erhållna materialet faktiskt har de förväntade egenskaperna.

Samma princip gäller vid tolkningen av en vetenskaplig publikation: det undersökta materialets identitet spelar roll.

Enbart det gemensamma namnet på peptiden räcker inte för att anta att varje preparat har samma sekvens, renhet, kemiska form eller analytiska egenskaper, eller att det har studerats under likvärdiga förhållanden.

Varför har sekvens, struktur och experimentell kontext betydelse?

Forskningen om peptider blir mycket enklare att tolka när vi skiljer på tre grundläggande frågor:

Jaką cząsteczkę badano?

Obejmuje to jej sekwencję, liczbę reszt, modyfikacje chemiczne oraz cechy strukturalne.

Gdzie i w jaki sposób ją badano?

Należy ustalić, czy eksperyment obejmował oczyszczone cząsteczki, hodowle komórkowe, izolowane tkanki, zwierzęta czy ludzi.

Jaki wynik rzeczywiście zmierzono?

Wykrycie cząsteczki, wiązanie z receptorem, interakcja z błoną, ekspresja genów, odpowiedź fizjologiczna i wynik kliniczny są różnymi punktami końcowymi.

Problemy interpretacyjne często pojawiają się wtedy, gdy dowody z jednego poziomu wykorzystuje się do uzasadnienia twierdzenia dotyczącego innego poziomu.

Na przykład:

peptyd wykryto we krwi → dlatego przynosi korzyści kliniczne

nie jest automatycznie prawidłowym wnioskiem.

På samma sätt:

peptyd wpływa na komórki w hodowli → dlatego wywołuje taki sam efekt u człowieka

wymaga dodatkowych dowodów.

Oddzielenie tożsamości cząsteczki, modelu eksperymentalnego i rzeczywiście zmierzonego wyniku stanowi praktyczny sposób czytania badań nad peptydami bez wyciągania wniosków wykraczających poza dostępne dane.

Vanliga frågor och svar

1. Czy peptydy występują naturalnie w organizmie?

Tak, wiele peptydów naturalnie występuje w organizmie człowieka. W badaniach z udziałem ludzi wykryto GLP-1 w tkance jelitowej i obserwowano zmiany jego stężenia we krwi po przyjęciu składników odżywczych, natomiast badania proinsuliny dotyczą przetwarzania naturalnie powstających cząsteczek prekursorowych. Wyniki te potwierdzają istnienie endogennych peptydów, ale nie oznaczają, że każda substancja określana jako peptyd naturalnie występuje u ludzi. Niektóre sekwencje występują w innych organizmach, część powstaje z większych cząsteczek, a inne mogą być tworzone lub modyfikowane eksperymentalnie. Naturalne występowanie należy więc ustalać dla konkretnej cząsteczki, a nie wnioskować o nim wyłącznie na podstawie słowa „peptyd”. [1] [8]

2. Ile aminokwasów tworzy peptyd?

Peptyd zawiera co najmniej dwie połączone reszty aminokwasowe, ale nie istnieje powszechnie stosowana maksymalna liczba jednoznacznie oddzielająca peptydy od białek. W badaniach naukowych często podaje się dokładną długość: kalata B1 ma 29 reszt, a neuropeptyd Y — 36, mimo częściowo nakładającego się użycia terminów peptyd i polipeptyd. Przybliżone granice liczbowe mogą być przydatne w edukacji, ale nie powinny być traktowane jako bezwzględne prawa chemiczne. Długość pomaga identyfikować cząsteczkę, ale nie tworzy uniwersalnej granicy biologicznej ani nie przewiduje funkcji. Dlatego podanie rzeczywistej liczby reszt jest bardziej precyzyjne niż stosowanie sztywnego progu. [2] [5]

3. Czy peptydy są tym samym co aminokwasy?

Nie. Peptydy są połączonymi cząsteczkami zbudowanymi z reszt aminokwasowych, natomiast wolne aminokwasy stanowią oddzielne jednostki molekularne. Badania nad nierybosomalną syntezą peptydów analizowały konkretne mechanizmy reakcji potrzebne do utworzenia produktu zawierającego wiązanie peptydowe. Rozróżnienie to jest ważne, ponieważ samo zmieszanie aminokwasów nie prowadzi automatycznie do powstania określonej sekwencji. Po włączeniu aminokwasów do peptydu ich kolejność i połączenia chemiczne stają się częścią tożsamości cząsteczki. Peptyd należy więc identyfikować na podstawie jego połączonej struktury, a nie tylko obecności poszczególnych aminokwasów. [4]

4. Czym jest wiązanie peptydowe?

Wiązanie peptydowe jest kowalencyjnym połączeniem pomiędzy grupami pochodzącymi od aminokwasów i stanowi część szkieletu peptydu. Z chemicznego punktu widzenia zazwyczaj łączy atom węgla grupy karbonylowej jednego aminokwasu z atomem azotu pochodzącym od drugiego. Stachelhaus i współpracownicy analizowali rolę domeny enzymatycznej w tworzeniu takiego wiązania w systemie nierybosomalnym, między innymi poprzez modyfikację, która uniemożliwiła badaną reakcję. Wyniki te dotyczą konkretnego mechanizmu składania peptydu, a nie wszystkich sposobów jego powstawania. Ogólna zasada jest taka, że wiązania peptydowe łączą reszty w określony łańcuch, ale same nie określają funkcji biologicznej tego łańcucha. [4]

5. Czym jest polipeptyd?

Polipeptyd jest łańcuchem zawierającym wiele reszt aminokwasowych połączonych wiązaniami peptydowymi. Termin częściowo pokrywa się z określeniami „peptyd” i „białko”, zamiast oznaczać całkowicie odrębną klasę chemiczną. Na przykład w publikacji dotyczącej struktury kalaty B1 określenia „polipeptyd” użyto wobec cząsteczki zawierającej 29 reszt. Pokazuje to, dlaczego sama nazwa nie jest precyzyjną miarą wielkości. Poszczególne dziedziny nauki i publikacje mogą nieco inaczej używać określeń peptyd i polipeptyd. Sekwencja, liczba reszt, struktura i kontekst biologiczny zapewniają więc dokładniejszy opis badanej cząsteczki. [2]

6. Czym różnią się peptydy od białek?

Peptydy i białka mają wspólną chemię opartą na aminokwasach, natomiast określenie „białko” zazwyczaj odnosi się do bardziej rozbudowanych biologicznych cząsteczek utworzonych z jednego lub większej liczby łańcuchów polipeptydowych. Terminologia częściowo się pokrywa, a większy prekursor może zostać przetworzony w mniejsze produkty, czego przykładem jest konwersja proinsuliny. Wielkość jest częścią tego rozróżnienia, ale nie należy traktować jej jako uniwersalnej granicy. Białka często tworzą złożone struktury wyższego rzędu, chociaż peptydy również mogą przyjmować określone konformacje trójwymiarowe. Najbardziej użyteczne wyjaśnienie powinno więc wskazywać konkretną cząsteczkę, liczbę jej reszt, strukturę oraz miejsce w procesie biologicznym, zamiast opierać się wyłącznie na progu liczbowym. [8]

7. Czy peptydy zawierające te same aminokwasy mogą działać inaczej?

Tak. Zachowanie cząsteczki zależy nie tylko od tego, jakie aminokwasy zawiera, ale również od ich kolejności, połączeń chemicznych, modyfikacji i trójwymiarowego ułożenia. Badania strukturalne neuropeptydu Y oraz eksperymenty z fragmentami systeminy pokazują, dlaczego sekwencja i organizacja cząsteczki wymagają osobnej analizy. Nawet peptydy zawierające identyczny skład aminokwasowy mogą być różnymi cząsteczkami, jeśli reszty występują w innej kolejności. Badania te nie pozwalają przewidzieć zachowania każdej możliwej sekwencji, dlatego dwóch peptydów nie należy uznawać za równoważne tylko dlatego, że ich skład aminokwasowy wygląda podobnie. [5] [6]

8. Czy dłuższy peptyd działa silniej?

Nie istnieje ogólna zasada mówiąca, że dłuższy peptyd wywołuje silniejszy efekt biologiczny. Znaczenie mają między innymi sekwencja, struktura, cel molekularny, stężenie, stabilność i warunki eksperymentalne. Badania fragmentów systeminy wykazały, że zmiana cząsteczki wpływała na jej aktywność, ale nie potwierdziły uniwersalnej zależności między długością a siłą działania biologicznego. Krótki peptyd może pełnić ważną i bardzo specyficzną funkcję biochemiczną, czego przykładem jest glutation, podczas gdy znacznie dłuższe peptydy mogą pełnić zupełnie inne role. Długość jest więc parametrem opisującym cząsteczkę. Porównanie efektów biologicznych wymaga bezpośrednich badań konkretnych peptydów przy zastosowaniu tego samego, jasno zdefiniowanego punktu końcowego. [6] [10]

9. Co oznacza „peptyd bioaktywny”?

Peptyd bioaktywny to peptyd, dla którego wykazano określony efekt biologiczny w konkretnym układzie eksperymentalnym. Efekt może obejmować odpowiedź komórkową, interakcję z receptorem, oddziaływanie z błoną, reakcję biochemiczną lub zmianę parametru fizjologicznego. W badaniach LL-37 analizowano na przykład konkretne właściwości strukturalne i oddziaływania z błonami. Wyniki takie nie potwierdzają automatycznie działania klinicznego ani nie muszą odnosić się do każdego materiału wykorzystującego tę samą nazwę. „Bioaktywny” nie powinno więc być rozumiane jako ogólne stwierdzenie, że peptyd przynosi korzyści zdrowotne. Termin nabiera znaczenia naukowego dopiero wtedy, gdy określono cząsteczkę, układ eksperymentalny, mierzoną aktywność i rodzaj dowodów. [7]

10. Czy wszystkie peptydy są hormonami?

Nie. Hormon jest kategorią funkcjonalną obejmującą niektóre peptydy, a nie wszystkie. GLP-1 jest przykładem peptydu badanego jako ludzki hormon jelitowy, natomiast glutation jest wewnątrzkomórkowym tripeptydem analizowanym w kontekście procesów redoks i jego syntezy. Jeszcze inną kategorię stanowią peptydy związane z obroną organizmu. Przykłady te pokazują bardzo różne role w obrębie tej samej szerokiej klasy chemicznej. Nazwanie cząsteczki peptydem informuje o jej strukturze opartej na aminokwasach. Określenie jej jako hormonu wymaga dodatkowych dowodów potwierdzających rolę sygnałową w określonym układzie biologicznym. [1] [10]

11. Czym jest prekursor peptydu?

Prekursor peptydu jest cząsteczką, z której w wyniku biologicznego przetwarzania może powstać produkt peptydowy. Dobrze poznanym przykładem jest proinsulina, w której przypadku rozróżnia się produkty pośrednie konwersji, insulinę i peptyd C. Badania analityczne podkreślają konieczność oddzielnego mierzenia tych powiązanych form. Przetwarzanie może obejmować selektywne rozszczepianie enzymatyczne i inne zmiany molekularne zachodzące przed powstaniem dojrzałego produktu. Prekursorowi nie należy więc automatycznie przypisywać wszystkich właściwości jego produktu końcowego — jego tożsamość, etap przetwarzania, stężenie, lokalizacja i zmierzona aktywność biologiczna wymagają oddzielnej oceny. [8] [9]

12. Czym różnią się peptydy liniowe od cyklicznych?

Peptydy liniowe mają otwarty szkielet, natomiast peptydy cykliczne zawierają kowalencyjnie zamknięty pierścień utworzony przez szkielet lub połączenia łańcuchów bocznych. Określenie „liniowy” odnosi się do sposobu połączenia atomów, a nie oznacza, że cząsteczka musi pozostawać fizycznie prosta. Kalata B1 jest udokumentowanym przykładem peptydu cyklicznego o zamkniętym szkielecie i dodatkowych połączeniach disiarczkowych. Jej analiza strukturalna pokazuje organizację tej konkretnej cząsteczki, ale nie dowodzi, że wszystkie peptydy cykliczne zachowują się podobnie. Rozróżnienie opisuje przede wszystkim architekturę molekularną. Wpływ takiej struktury na stabilność, interakcje, aktywność biologiczną lub inne właściwości wymaga danych dotyczących konkretnego peptydu. [2]

13. Czy modyfikacje chemiczne mogą zmieniać właściwości peptydu?

Tak. Zmiany reszt aminokwasowych, grup końcowych, innych modyfikacji chemicznych lub sposobu połączenia cząsteczki mogą wpływać na fizyczne i biologiczne właściwości peptydu. Literatura dotycząca rozwoju peptydów omawia wykorzystanie różnych struktur i strategii chemii medycznej, natomiast badania strukturalne pokazują znaczenie dokładnego scharakteryzowania materiału eksperymentalnego. Modyfikacje mogą potencjalnie wpływać między innymi na ładunek, konformację, interakcje z innymi cząsteczkami oraz podatność na przemiany chemiczne i enzymatyczne. Sama modyfikacja nie gwarantuje jednak pożądanego ani przewidywalnego efektu. Zmienioną cząsteczkę należy oceniać osobno, zamiast zakładać, że wszystkie wyniki dotyczące pierwotnego peptydu nadal pozostają aktualne. [11] [5]

14. Czy naturalnie występujący peptyd można również otrzymać syntetycznie?

Tak. Naukowcy mogą chemicznie zsyntetyzować sekwencję, która występuje również naturalnie. Mierke i współpracownicy zrobili to w przypadku ludzkiego neuropeptydu Y, a następnie wykorzystali kilka metod analitycznych do scharakteryzowania otrzymanego materiału. Pokazuje to, że naturalne występowanie i sposób produkcji opisują dwa różne aspekty peptydu. „Naturalny” może odnosić się do miejsca występowania sekwencji w biologii, natomiast „syntetyczny” opisuje sposób przygotowania konkretnej próbki. Nie oznacza to, że każdy materiał występujący pod tą samą nazwą jest równoważny — podczas porównywania materiałów badawczych nadal znaczenie mają sekwencja, modyfikacje, postać chemiczna, skład, czystość i charakterystyka analityczna. [5]

15. Czy peptydy występują poza organizmem człowieka?

Tak. Peptydy występują w wielu układach biologicznych, w tym w roślinach i mikroorganizmach. Badania obejmowały między innymi roślinną systeminę, cykliczną kalatę B1 wyizolowaną z Oldenlandia affinis oraz mechanizmy nierybosomalnego składania peptydów. Przykłady te pokazują różnorodność pochodzenia, struktur i kontekstów biologicznych. Nie oznaczają jednak, że peptyd pochodzący z innego organizmu pełni taką samą funkcję u człowieka. Informacje dotyczące źródła biologicznego należy więc oddzielać od twierdzeń dotyczących działania u ludzi. Badania międzygatunkowe mogą dostarczać istotnych informacji mechanistycznych, ale przenoszenie wyników między organizmami wymaga dodatkowych dowodów. [6] [2] [4]

16. Czy wszystkie peptydy obecne w żywności przedostają się do krwi w niezmienionej postaci?

Nie. Dowody wskazujące, że określone fragmenty pochodzące z żywności pojawiają się we krwi, nie oznaczają, że wszystkie peptydy spożywcze są wchłaniane w niezmienionej postaci. Białka pokarmowe mogą podczas trawienia ulegać znacznemu rozkładowi, tworząc mieszaniny peptydów i aminokwasów. Iwai i współpracownicy zidentyfikowali konkretne fragmenty pochodzące z kolagenu po spożyciu przez uczestników hydrolizatów żelatyny. Eksperyment dotyczył określonego materiału i zmierzonych fragmentów, a nie wszystkich produktów zawierających białko. Samo wykrycie tych fragmentów również nie potwierdzało korzyści zdrowotnej. Wnioski dotyczące wchłaniania peptydów z żywności powinny więc pozostawać związane z konkretnym materiałem wyjściowym, analizowanymi cząsteczkami, zastosowanymi metodami i warunkami eksperymentalnymi. [3]

17. Jakich dowodów potrzeba, aby ustalić działanie peptydu?

Rodzaj dowodów powinien odpowiadać twierdzeniu, które chcemy zweryfikować. Analiza strukturalna pozwala określić cechy cząsteczki, eksperymenty biochemiczne mogą badać mechanizmy, badania komórkowe mierzą określone reakcje komórek, eksperymenty na zwierzętach pozwalają obserwować procesy w całym organizmie, a badania z udziałem ludzi mogą oceniać wyniki fizjologiczne lub kliniczne. Badania kalaty B1, systeminy i GLP-1 pokazują różne rodzaje pytań naukowych. Żaden pojedynczy typ badania nie odpowiada na wszystkie z nich, a samo wykrycie cząsteczki nie jest tym samym co wykazanie efektu. Podobnie efekt obserwowany w komórkach lub u zwierząt nie oznacza automatycznie takiego samego wyniku u człowieka. Rzetelny opis powinien więc określać, jaką cząsteczkę badano, jaki model eksperymentalny zastosowano, co rzeczywiście zmierzono oraz co nadal pozostaje niepewne. [2] [6] [1]

18. Czy sekwencja aminokwasowa określa tożsamość peptydu?

Sekwencja aminokwasowa jest podstawową częścią tożsamości peptydu, ponieważ określa kolejność reszt w łańcuchu. Sama sekwencja może jednak nie opisywać wszystkich istotnych właściwości cząsteczki. Dodatkowych informacji mogą dostarczać modyfikacje końców, cyklizacja, mostki disiarczkowe, inne modyfikacje chemiczne i organizacja trójwymiarowa. Badania strukturalne kalaty B1 i neuropeptydu Y pokazują, dlaczego zarówno sekwencja, jak i bardziej zaawansowana charakterystyka molekularna mogą mieć znaczenie. Dlatego dwóch materiałów występujących pod tą samą ogólną nazwą peptydu nie należy automatycznie uznawać za analitycznie identyczne bez dokładniejszej charakterystyki. [2] [5]

19. Czy peptydy syntetyczne różnią się od naturalnie występujących?

Określenia „syntetyczny” i „naturalnie występujący” opisują przede wszystkim pochodzenie lub sposób wytworzenia, a nie automatycznie inną sekwencję aminokwasową. Sekwencję występującą w organizmie można również przygotować chemicznie, czego przykładem jest synteza ludzkiego neuropeptydu Y. Ocena, czy dwa preparaty są równoważne pod względem molekularnym, wymaga uwzględnienia ich sekwencji, modyfikacji chemicznych, struktury, składu i charakterystyki analitycznej. Słowa „syntetyczny” nie należy więc automatycznie interpretować jako oznaczającego biologicznie inny, gorszy, lepszy, bezpieczniejszy lub bardziej aktywny. Są to odrębne pytania wymagające osobnych dowodów. [5]

20. Czy wykrycie peptydu we krwi dowodzi jego działania biologicznego?

Nie. Wykrycie oznacza, że zastosowana metoda analityczna zidentyfikowała peptyd lub materiał z nim związany w badanej próbce i w określonych warunkach. Wykazanie aktywności biologicznej wymaga dodatkowych dowodów. Iwai i współpracownicy wykryli fragmenty peptydowe pochodzące z kolagenu we krwi ludzi po spożyciu hydrolizatu żelatyny, ale samo ich wykrycie nie potwierdzało korzyści zdrowotnej. Z kolei badania GLP-1 łączyły pomiary peptydu z eksperymentami fizjologicznymi dotyczącymi określonych odpowiedzi organizmu. Przykłady te pokazują różnicę pomiędzy potwierdzeniem obecności cząsteczki a wykazaniem jej funkcji biologicznej. [3] [1]

Ograniczenia w interpretacji ogólnych badań nad peptydami

Pierwszym ważnym ograniczeniem jest to, że peptydy stanowią ogromną i bardzo zróżnicowaną kategorię cząsteczek. Wyników dotyczących jednego peptydu nie należy automatycznie uogólniać na inny peptyd o odmiennej sekwencji, strukturze lub kontekście biologicznym.

Drugim ograniczeniem jest terminologia. Określenia takie jak peptyd, polipeptyd, oligopeptyd, białko czy peptyd bioaktywny mogą być nieco inaczej stosowane w różnych dziedzinach nauki. Rzeczywista sekwencja i informacje strukturalne są często bardziej precyzyjne niż sama nazwa kategorii.

Po trzecie, znaczenie ma kontekst eksperymentalny. Peptyd może zachowywać się inaczej w zależności od rozpuszczalnika, pH, temperatury, stężenia, obecności innych cząsteczek, środowiska komórkowego lub organizmu. Obserwacji strukturalnych uzyskanych w określonych warunkach nie należy więc automatycznie przedstawiać jako uniwersalnego zachowania cząsteczki.

Po czwarte, dowody biologiczne istnieją na wielu poziomach. Identyfikacja chemiczna, interakcja z receptorem, aktywność komórkowa, efekty u zwierząt, odpowiedzi fizjologiczne u ludzi i wyniki kliniczne stanowią różne rodzaje dowodów.

Po piąte, naturalne występowanie nie oznacza przydatności terapeutycznej, a synteza chemiczna nie określa statusu klinicznego. Pochodzenie, sposób produkcji, aktywność biologiczna i dowody medyczne są odrębnymi cechami.

Wreszcie nie należy mylić wykrycia cząsteczki z wykazaniem jej funkcji. Zidentyfikowanie peptydu we krwi, tkance, materiale pochodzącym z żywności lub innej próbce potwierdza jego obecność w warunkach zastosowanej analizy. Ustalenie, jaką funkcję biologiczną — jeśli w ogóle — pełni wykryta cząsteczka, wymaga dodatkowych dowodów.

Sammanfattning

Peptydy są cząsteczkami zbudowanymi z aminokwasów połączonych wiązaniami peptydowymi, ale ta prosta definicja obejmuje niezwykle szeroki zakres struktur i kontekstów biologicznych.

Mogą składać się z zaledwie kilku reszt lub tworzyć znacznie dłuższe łańcuchy. Mogą być liniowe, cykliczne, dodatkowo usieciowane, naturalnie wytwarzane, przetwarzane enzymatycznie, składane nierybosomalnie lub otrzymywane poprzez syntezę chemiczną. Niektóre pełnią funkcję sygnałów biologicznych, inne uczestniczą w obronie organizmu, część bierze udział w wewnątrzkomórkowych procesach biochemicznych, a jeszcze inne pojawiają się jako produkty pośrednie lub fragmenty podczas przetwarzania i rozpadu większych cząsteczek.

Z tego powodu określenie peptid należy traktować jako nazwę szerokiej kategorii molekularnej, a nie jako przewidywanie funkcji.

Aby właściwie zrozumieć konkretny peptyd, należy odpowiedzieć na kilka oddzielnych pytań:

• Jaka jest jego sekwencja aminokwasowa?
• Ile zawiera reszt?
• Jaka jest jego architektura molekularna?
• Czy zawiera dodatkowe modyfikacje chemiczne?
• Skąd pochodzi?
• W jaki sposób jest wytwarzany lub przetwarzany?
• W jakim modelu został przebadany?
• Jaką funkcję biologiczną rzeczywiście wykazano?
• Jaki rodzaj dowodów potwierdza ten wniosek?

Badania omówione w tym artykule pokazują, dlaczego takie rozróżnienia mają znaczenie. GLP-1 jest przykładem sygnalizacji peptydowej u człowieka; kalata B1 pokazuje cykliczną architekturę molekularną; neuropeptyd Y ilustruje syntezę chemiczną i charakterystykę strukturalną; LL-37 jest przykładem badań nad mechanizmami obronnymi; glutation reprezentuje wewnątrzkomórkową chemię peptydową; proinsulina pokazuje przetwarzanie prekursorów; natomiast fragmenty kolagenu pochodzące z żywności przypominają, dlaczego samo wykrycie peptydu nie oznacza automatycznie korzyści biologicznej. [1–10]

Najbardziej użytecznym sposobem rozumienia peptydów nie jest więc pytanie, co „peptydy” robią jako cała grupa. Lepiej najpierw zidentyfikować konkretną cząsteczkę, a następnie przeanalizować dowody dotyczące jej sekwencji, struktury, pochodzenia, roli biologicznej oraz kontekstu eksperymentalnego.

Varning

Artykuł ma wyłącznie charakter edukacyjny i naukowo-informacyjny. Wyjaśnia chemię peptydów, sposoby ich klasyfikacji, role biologiczne oraz przykłady pochodzące z opublikowanych badań. Nie stanowi porady medycznej, wskazówki diagnostycznej, zalecenia dotyczącego leczenia, informacji o dawkowaniu, porady dotyczącej wyboru produktu ani rekomendacji stosowania jakiegokolwiek peptydu lub produktu zawierającego peptydy. Aktywności biologicznej obserwowanej w badaniach biochemicznych, komórkowych, roślinnych, zwierzęcych lub innych modelach eksperymentalnych nie należy automatycznie interpretować jako dowodu bezpieczeństwa, skuteczności lub korzyści klinicznej u ludzi. Dowody dotyczące każdego konkretnego peptydu powinny być oceniane z uwzględnieniem badanej cząsteczki, modelu eksperymentalnego, mierzonego wyniku oraz jakości dostępnych badań.

Referenser

[1] Kreymann, B., Williams, G., Ghatei, M. A., & Bloom, S. R. (1987). Glucagon-like peptide-1 7-36: A physiological incretin in man. The Lancet, 2(8571), 1300–1304. https://doi.org/10.1016/s0140-6736(87)91194-9.

[2] Saether, O., Craik, D. J., Campbell, I. D., Sletten, K., Juul, J., & Norman, D. G. (1995). Elucidation of the primary and three-dimensional structure of the uterotonic polypeptide kalata B1. Biochemistry, 34(13), 4147–4158. https://doi.org/10.1021/bi00013a002.

[3] Iwai, K., Hasegawa, T., Taguchi, Y., Morimatsu, F., Sato, K., Nakamura, Y., Higashi, A., Kido, Y., Nakabo, Y., & Ohtsuki, K. (2005). Identification of food-derived collagen peptides in human blood after oral ingestion of gelatin hydrolysates. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 53(16), 6531–6536. https://doi.org/10.1021/jf050206p.

[4] Stachelhaus, T., Mootz, H. D., Bergendahl, V., & Marahiel, M. A. (1998). Peptide bond formation in nonribosomal peptide biosynthesis. Catalytic role of the condensation domain. Journal of Biological Chemistry, 273(35), 22773–22781. https://doi.org/10.1074/jbc.273.35.22773.

[5] Mierke, D. F., Durr, H., Kessler, H., & Jung, G. (1992). Neuropeptide Y. Optimized solid-phase synthesis and conformational analysis in trifluoroethanol. European Journal of Biochemistry, 206(1), 39–48. https://doi.org/10.1111/j.1432-1033.1992.tb16899.x.

[6] Meindl, T., Boller, T., & Felix, G. (1998). The plant wound hormone systemin binds with the N-terminal part to its receptor but needs the C-terminal part to activate it. The Plant Cell, 10(9), 1561–1570. https://doi.org/10.1105/tpc.10.9.1561.

[7] Xhindoli, D., Morgera, F., Zinth, U., Rizzo, R., Pacor, S., & Tossi, A. (2015). New aspects of the structure and mode of action of the human cathelicidin LL-37 revealed by the intrinsic probe p-cyanophenylalanine. Biochemical Journal, 465(3), 443–457. https://doi.org/10.1042/BJ20141016.

[8] Linde, S., Welinder, B. S., & Nielsen, J. H. (1993). Analysis of proinsulin and its conversion products by reversed-phase high-performance liquid chromatography. Journal of Chromatography, 614(2), 185–204. https://doi.org/10.1016/0378-4347(93)80309-r.

[9] Davidson, H. W., & Hutton, J. C. (1987). The insulin-secretory-granule carboxypeptidase H. Purification and demonstration of involvement in proinsulin processing. Biochemical Journal, 245(2), 575–582. https://doi.org/10.1042/bj2450575.

[10] Cabral, C. B., Bullock, K. H., Bischoff, D. J., Tompkins, R. G., Yu, Y. M., & Kelleher, J. K. (2008). Estimating glutathione synthesis with deuterated water: A model for peptide biosynthesis. Analytical Biochemistry, 379(1), 40–44. https://doi.org/10.1016/j.ab.2008.04.042.

[11] Lau, J. L., & Dunn, M. K. (2018). Therapeutic peptides: Historical perspectives, current development trends, and future directions. Bioorganic & Medicinal Chemistry, 26(10), 2700–2707. https://doi.org/10.1016/j.bmc.2017.06.052.