14_Peptydy.pdf

14.

PEPTYDY

Iwona ś ak

Peptydy powstaj ą w wyniku poł ą czenia wi ą zaniem peptydowym (amido-

wym) dwóch lub wi ę cej aminokwasów. Synteza peptydu biegnie tylko w jednym

kierunku.

Reakcja kondensacji mi ę dzy grup ą

-karboksylow ą jednego aminokwasu,

-aminow ą drugiego dostarcza dipeptydu, w którym oba aminokwasy po-

ł ą czone s ą wi ą zaniem peptydowym. Dipeptyd zawiera woln ą grup ę

-aminow ą

-karboksylow ą , dlatego mo Ŝ e reagowa ć z grup ą aminow ą kolejnego aminokwa-

su, tworz ą c nowe wi ą zanie peptydowe i przekształcaj ą c si ę w tripeptyd. Tripeptyd

nadal zawiera woln ą grup ę

-karboksylow ą i mo Ŝ e by ć dalej wydłu-

Ŝ any o kolejne reszty aminokwasowe. Długie proste ła ń cuchy utworzone z reszt

aminokwasowych poł ą czonych wi ą zaniami peptydowymi mog ą by ć oligopeptyda-

mi, gdy zawieraj ą do 25 reszt aminokwasowych, lub polipeptydami, gdy zawieraj ą

ich ponad 25. Polipeptydy s ą białkami, gdy maj ą w swym składzie 100 lub wi ę cej

reszt aminokwasowych i których masa cz ą steczkowa jest 10 000 Da lub wy Ŝ sza.

Zgodnie z przyj ę t ą konwencj ą , w ka Ŝ dym zapisie ła ń cuchów peptydowych woln ą

grup ę aminow ą umieszcza si ę po lewej stronie, woln ą grup ę karboksylow ą po pra-

wej, natomiast ł ą cznik mi ę dzy resztami aminokwasowymi oznacza wi ą zanie pep-

tydowe.

Równowaga reakcji kondensacji aminokwasów jest silnie przesuni ę ta w kie-

runku odwrotnym, dlatego aby nast ą piła synteza wi ą za ń peptydowych wymaga-

na jest znaczna ilo ść energii swobodnej oraz obecno ść aktywnych form amino-

kwasów. Aktywnymi formami aminokwasów, podczas biosyntezy polipeptydów

w organizmie, s ą aminoacylo-tRNA. Wi ę kszo ść peptydów wyst ę puj ą ca w organi-

zmach wy Ŝ szych powstaje w wyniku kontrolowanego proteolitycznego rozszcze-

pienia dłu Ŝ szych polipeptydów, które zostały zsyntetyzowane zgodnie z informacj ą

zakodowan ą w DNA. Niektóre di- i tripeptydy mog ą powstawa ć w wyniku bezpo-

ś rednich poł ą cze ń aktywnych pochodnych kwasowych, tak jak to ma miejsce, np.

podczas syntezy glutationu (aktywowane ATP: grupa

-aminow ą i

-karboksylowa glutaminia-

nu i grupa karboksylowa cysteiny). W wyniku bezpo ś rednich poł ą cze ń aminokwa-

sowych powstaj ą u bakterii antybiotyki peptydowe zawieraj ą ce od 2 do 15 lub

wi ę cej reszt aminokwasowych. Proces zachodzi na specyficznym kompleksie en-

236

a grup ą

zymatycznym, zapewniaj ą cym wbudowywanie wła ś ciwych aminokwasów, ale nie

według reguł kodu genetycznego, co wyja ś nia obecno ść w nich aminokwasów

nietypowych oraz D -aminokwasów.

Peptydy s ą aminoacylokwasami, dlatego ich nazwy tworzone s ą z u Ŝ yciem

nazw grup acylowych ko ń cz ą cych si ę na –yl i z nazwy aminokwasu z woln ą grup ą

karboksylow ą . Przykładowo, gdy dwa aminokwasy, glicyna i alanina, kondensuj ą

w podanej kolejno ś ci, to dipeptyd nosi nazw ę glicyloalanina, natomiast gdy w od-

wrotnej kolejno ś ci, to dipeptyd nosi nazw ę alanyloglicyna. Wy Ŝ sze peptydy i poli-

peptydy okre ś lane s ą podobnie. Nazwa peptydu lub polipeptydu zawsze zaczyna

si ę nazw ą grupy acylowej z woln ą grup ą aminow ą (aminokwas N-ko ń cowy), po

czym nast ę puj ą nazwy kolejnych reszt aminokwasów, a ko ń czy si ę nazw ą amino-

kwasu z woln ą grup ą karboksylow ą (aminokwas C-ko ń cowy). Uproszczony spo-

sób zapisu aminokwasów wchodz ą cych w skład peptydu lub polipeptydu opiera si ę

na symbolach trójliterowych lub jednoliterowych aminokwasów.

Wi ą zanie peptydowe wyst ę puje w dwóch skrajnych formach tautomerycz-

nych – ketonowej i enolowej – które s ą strukturami rezonansowymi. Wolna para

elektronowa azotu wi ą zania peptydowego jest zdelokalizowana, w wyniku nakła-

dania si ę orbitali z grup ą karbonylow ą . To nakładanie orbitali sprawia, Ŝ e w wi ą za-

niu peptydowym poł ą czenie mi ę dzy atomem w ę gla i azotu ma charakter cz ęś ciowo

(w ~40%) wi ą zania podwójnego, o długo ś ci krótszej (wynosz ą cej 0,132 nm) od

typowego wi ą zania pojedynczego, np. mi ę dzy atomem N, a atomem C a , wynosz ą -

cej 0,147 nm. Wi ą zanie peptydowe jest sztywne, wszystkie jego cztery atomy

znajduj ą si ę w jednej płaszczy ź nie. Oba atomy C a , cho ć znajduj ą si ę w płaszczy ź -

nie wi ą zania peptydowego, s ą jednak jedynymi miejscami mo Ŝ liwej rotacji wokół

ich pojedynczych wi ą za ń (C a -C i N-C ’

C N

O -

C '

forma

ketonowa

forma

enolowa

płaszczyzna wiązania

peptydowego

czamy symbolami, mianowicie: symbol

opisuje k ą t rotacji wokół pojedynczego

wi ą zania C a -C, natomiast

opisuje k ą t rotacji wokół pojedynczego wi ą zania N-

a . K ą ty torsyjne maj ą bardzo istotny wpływ na kształtowanie konformacji prze-

strzennej ła ń cucha polipeptydowego. Gdy ich warto ś ci s ą znane dla ka Ŝ dej reszty

aminokwasowej, mo Ŝ na dokładnie zdefiniowa ć konformacj ę przestrzenn ą ła ń cucha

głównego polipeptydu. Stało ść wielko ś ci k ą tów torsyjnych wzdłu Ŝ polipeptydu

gwarantuje przyj ę cie okre ś lonej konformacji przez polipeptyd. Natomiast ró Ŝ ne

237

), dlatego wła ś nie w tych miejscach ła ń -

cuch polipeptydowy mo Ŝ e zgina ć si ę i zwija ć . K ą ty skr ę cenia, czyli torsyjne, ozna-

-C ’

wielko ś ci tych k ą tów, a tak Ŝ e ich zmienno ść wzdłu Ŝ polipeptydu odpowiedzialne

s ą za zmienn ą i nieregularn ą konformacj ę ła ń cucha głównego polipeptydu. Wi ą za-

nie peptydowe prawie zawsze wyst ę puje w konfiguracji trans , czyli wodór grupy

aminowej znajduje si ę w poło Ŝ eniu przeciwstawnym wobec tlenu grupy karbony-

lowej.

Oligopeptydy biologicznie aktywne

Wa Ŝ nymi biologicznie dipeptydami s ą karnozyna, homokarnozyna i ansery-

na.

C N CH

H COO -

C N CH

H COO -

CH 3

N +

CH 2

NH 3

H 2 C

CH 2

NH 3

H 2 C

karnozyna

anseryna

-alanylo)histydyna, w znacznych ilo ś ciach wyst ę pu-

je w mi ęś niach szkieletowych wy Ŝ szych kr ę gowców i człowieka. Wzmaga aktyw-

no ść ATP-azy miozynowej oraz chelatuje jony Cu +2 i pobudza pobieranie zwi ą z-

ków miedzi.

Homokarnozyna , czyli (N α -(4-aminobutyrylo)histydyna, jest dipeptydem

o ś rodkowego układu nerwowego, wyst ę puj ą cym w tkance mózgowej, którego

funkcja nie jest znana.

Anseryna , czyli π -metylokarnozyna N α -(3-aminopropionylo)- π -metylohisty-

dyna), wyst ę puje w mi ęś niach szkieletowych wy Ŝ szych kr ę gowców, które odzna-

czaj ą si ę szybk ą czynno ś ci ą skurczow ą , np. mi ęś nie ko ń czyn królika lub mi ęś nie

piersiowe ptaków. Anseryny brak w mi ęś niach człowieka. U ni Ŝ szych kr ę gowców,

np. u ryb kostnoszkieletowych wyst ę puje ona w znacznych ilo ś ciach, w porówna-

niu ze ś ladow ą ilo ś ci ą karnozyny.

Biologicznie aktywnym tripeptydem jest tyreoliberyna , czyli pobudzaj ą cy

czynnik produkowany przez podwzgórze. Tyreoliberyna (piroglutamylohistydylo-

prolinamid) pobudza uwalnianie tyreotropiny przez przedni płat przysadki.

Karnozyna , czyli N α -(

238

H 2 C CH 2

C CH

CH 2 CH 2

CH 2

C N CH C N

CONH 2

CH 2

Czynnik uwalniający tyreotropinę (tyreoliberyna)

Tripeptydem pełni ą cym rol ę biologicznego układu redoks jest glutation ,

-glutamylocysteinyloglicyna. W komórkach znajduje si ę w du Ŝ ych ilo ś ciach,

rz ę du 5 mM, gdzie wyst ę puje w dwóch formach, utlenionej i zredukowanej, sta-

nowi ą c bufor hydrosulfidowy. Formy zredukowanej zazwyczaj jest około 500 razy

wi ę cej ni Ŝ utlenionej.

CH 2 COO -

- OOC

C N CH

H C

C N CH

H C

CH 2

HC N C

CH 2

- OOC

2H +

H 2 C

H 2 C SH

H 2 C

CH 2

NH 3

COO -

2H +

NH 3

COO -

H 3 N

forma zredukowana

(GSH)

glutation

forma utleniona (GSSG)

-), stanowi ą na-

turalne peptydy opioidowe, przeciwbólowe, o działaniu podobnym do morfiny, ale

silniejsze od niej 18–20-krotnie.

Aktywnym biologicznie oktapeptydem jest angiotensyna II (hipertensy-

na), która powstaje z osoczowego angiotensynogenu pod wpływem reniny wytwa-

rzanej w nerkach, a nast ę pnie pod wpływem działania enzymu konwertuj ą cego.

Skutkiem działania reniny na angiotensynogen jest powstanie dekapeptydu, angio-

tensyna I, z której ostatecznie powstaje angiotensyna II pod wpływem enzymu

konwertuj ą cego.

- i

239

czyli

Glutation pełni rol ę odtruwaj ą c ą , poniewa Ŝ jest przeciwutleniaczem, który

reaguje z nadtlenkiem wodoru i nadtlenkami organicznymi, unieszkodliwiaj ą c te

uboczne i toksyczne produkty metabolizmu.

Enkefalina metioninowa i enkefalina leucynowa s ą pentapeptydami (Tyr-

-Gly-Gly-Phe-Met[lub Leu]), które wraz z grup ą polipeptydów składaj ą cych si ę

z 20–30 reszt aminokwasowych, zwanych endorfinami (

A s p A g r

V a l T yr Ile H i s P ro P he

angiotensyna II

Angiotensyna II zw ęŜ a naczynia krwiono ś ne i jest najsilniejszym czynni-

kiem podwy Ŝ szaj ą cym ci ś nienie krwi. Pobudza kor ę nadnerczy do syntezy aldoste-

ronu, który zwi ę ksza resorpcj ę zwrotn ą jonów Na + w nerkach, przeciwdziałaj ą c ich

utracie wraz z moczem.

Bradykinina to nonapeptyd, który rozszerza naczynia krwiono ś ne i obni Ŝ a

ci ś nienie krwi, zatem działa antagonistycznie do angiotensyny II. Odpowiedzialna

jest równie Ŝ za uczucie bólu, który towarzyszy uszkodzeniu (zranieniu) skóry.

Bradykinina stanowi typow ą kinin ę powstaj ą c ą ze specjalnych białek, kininoge-

nów, nale Ŝą cych do

A rg P ro

P ro G ly P he S e r P ro P he A rg

bradykinina

Nonapeptydami wykazuj ą cymi aktywno ść hormonów klasycznych s ą wazo-

presyna i oksytocyna , produkowane w podwzgórzu, a magazynowane w tylnym

płacie przysadki mózgowej. Maj ą prawie identyczn ą sekwencj ę aminokwasow ą ,

ró Ŝ ni ą si ę jedynie dwoma aminokwasami, dlatego hormony te wywołuj ą pewne

wspólne efekty biologiczne.

Wazopresyna (hormon antydiuretyczny, ADH) zwi ę ksza wchłanianie zwrot-

ne wody w dystalnych kanalikach nerkowych. Niedobór ADH prowadzi do mo-

czówki prostej.

Cys Tyr Phe Gln Asn Cys Pro Arg

(Lys)

Gly NH 3

wazopresyna

Oksytocyna stymuluje skurcze mi ęś ni gładkich macicy i gruczołu sutkowego.

Cys Tyr Ile Gln Asn Cys Pro Leu Gly NH 3

oksytocyna

240

2 -globulin osocza pod wpływem swoistych enzymów proteo-

litycznych, zwanych kalikreinami.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: