Пептиды и их многочисленные применения

В исследовании, опубликованном в журнале Molecules, изучалось широкое использование пептидов во многих методах лечения, которые могли бы улучшить лечение от старения до вакцин.

В исследовании, опубликованном в журнале "Молекулы ", был проведен обзор пептидов, изучены их история, функции и их потенциальное использование в биомедицине1.

Пептиды состоят по меньшей мере из 2 аминокислот и могут быть либо олигопептидом—короткой цепью аминокислот, либо полипептидом—длинной цепью аминокислот, и они представляют собой уникальный класс биомолекул 

и заполнили терапевтическую нишу из—за их специфических биохимических и терапевтических особенностей.

Короткие Пептиды

Существуют структурные модификации, позволяющие преодолеть эти ограничения и улучшить физико-химические свойства, такие как большая стабильность. Существует вариант двухмостовых пептидов, и это снижает гибкость пептидной основы

 и приводит к ограниченной доступности ферментов. Конъюгация с пептидами, проникающими в клетки, может привести к повышению биодоступности лекарств и терапевтической эффективности, что потенциально приведет к новым методам лечения.

Были предприняты усилия по разработке коротких пептидов или пептидомиметиков, обладающих фармакологическими свойствами. Структурные изменения могут происходить путем селективной замены определенных остатков последовательности 

другими остатками или путем замены определенных остатков последовательности некодированными остатками α-аминокислот.

Циклические пептиды уже используются при лечении таких заболеваний, как инсулин, пенициллин, циклоспорин и грамицидин S, и эти пептиды по сравнению с линейными пептидами обладают повышенной химической и ферментативной 

стабильностью, избирательностью рецепторов и улучшенными фармакодинамическими свойствами.

Разработка стабильных пептидных фрагментов, которые являются циклическими аналогами и непептидными миметиками, имеет важное значение. Исследования структуры и активности показали важность 3 ароматических аминокислот TYR, HIS, PHE и C-концевого

 карбоксилата для активности. Это открытие в сочетании с методами ядерного магнитного резонанса позволило авторам разработать синтезированные блокаторы рецепторов ангиотензина II путем вращения алкильной цепи на имидазольном кольце

Это важно в качестве перспективного применения блокаторов рецепторов ангиотензина (АБМ), поскольку недавно было обнаружено, что они защищают пациентов с гипертонией от Covid-19.

Очень короткие пептиды легче и дешевле синтезируются, обладают более высокой механической стабильностью, хорошей проникающей способностью в ткани и меньшей иммуногенностью. У них действительно лучшая структурная оптимизация.

 Ультракороткие пептиды также лучше подходят для перорального лечения и устраняют многие проблемы, с которыми сталкиваются длинные пептиды, а также обеспечивают потенциал для ингибирования роста раковых клеток.

Простейшие циклопептиды (2,5-диктопиперазин [DKP], пиперазин-2,5-дионы, 2,5-диоксопиперазины и дипептидные ангидриды), в частности, обладают превосходной жесткостью, трехмерностью, более высокой проницаемостью клеток и разнообразной 

биологической активностью, такой как противоопухолевая, противовирусная и антиоксидантная. Они также предотвращают нейродегенерацию, определение кворума, передачу сигналов от клетки к клетке в качестве систем доставки лекарств. 

Они были обнаружены в центральной нервной системе, желудочно-кишечном тракте и крови.

Синтез

При выполнении синтеза пептидов в растворе на каждом этапе требуется очистка продукта с помощью гель-хроматографии или кристаллизации, в то время как при твердофазном синтезе (SPPS) требуется только простая промывка пептида

, и поэтому исследователи могут разрабатывать синтезаторы пептидов и автоматизировать процедуру.

Этот синтез необходим для отделения аминокислот от пептида, и синтез фазы раствора может быть использован для модификации аминокислотных или амидных связей. Циклизация также может быть использована для синтеза этих пептидов.

Хотя существует много пептидов, синтезируемых SPPS, некоторые из них могут быть трудными для выполнения, и они называются “пептидами, содержащими сложную последовательность”.

“Во время удлинения цепи внутри-/межмолекулярные гидрофобные взаимодействия и/или водородные связи вызывают агрегацию защищенных пептидов на смоле, вызывая неполное сцепление и снятие защиты. Кроме того, после

 окончательной защиты гидрофобные пептиды препятствуют очистке ВЭЖХ с использованием системы H2O-MeCN”, - пишут авторы исследования.

Метод О-ацил-изопептида был разработан для решения этих проблем, и он используется путем синтеза в форме О-ацил-изопептида, который содержит О-ацил-изопептидную связь вместо нативной N-ацильной пептидной связи в

 аминокислотном остатке, содержащем гидроксильную группу. Пептиды, синтезированные таким образом, включают амилоидный β-пептид 1-42, связанный с болезнью Альцгеймера (Aβ42, амилин, вакцинный пептид, производные инсулина и коллагеновый пептид.

В исследованиях по Силико

Моделирование молекулярной динамики (MD) является полезным инструментом для прогнозирования и/или воспроизведения экспериментальных 3D-структур небольших белков. Взаимодействия пептидов необходимо понять, 

чтобы продвинуться как в моделировании, так и в термодинамических аспектах их взаимодействий, а также в понимании содержания клеток, полученных из пептида, в аспектах синтеза и деградации белка. Это имеет значение при дальнейшем использовании пептида.

MD имеет 2 шкалы, атомистическую и крупнозернистую (CG), где основное различие заключается в том, как отображаются атомы пептида. Атомистическая шкала показывает все атомы, а шкала CG показывает атомы в сгруппированных шариках. 

Оба они используются для изучения взаимодействия пептида с липидной мембраной.

Разделение и введение отдельных пептидов в мембрану различного состава были широко исследованы с использованием беспристрастного моделирования MD в обоих масштабах. Это помогло определить специфические взаимодействия, 

конформацию пептидов и свойства бислоев.

Другую информацию можно найти, рассчитав путь пептидной реакции. Было использовано несколько методов, таких как зонтичная выборка, метод адаптивной силы смещения (ABF), алгоритм Ванга-Ландау, молекулярная динамика и метадинамика. 

Кроме того, более пристальный взгляд на совместные эффекты пептидов, такие как образование пор, привел к улучшению методов лечения.

Методы Лечения на Основе пептидов

Пептиды исследуются для многих различных применений, таких как молекулярные транспортеры, доставка генов, вакцины, нейродегенеративная терапия, лечение аутоиммунных заболеваний, исследования стволовых клеток и противовирусные 

препараты для Covid-19. Для получения более подробной информации об этих разработках, пожалуйста, прочтите статью.

Нутрицевтики используют растительные белки, которые содержат разнообразные пептиды, чтобы помочь увеличить пользу для пациентов. Пептиды с 2 или 3 аминокислотами легко проникают в кровь после переваривания и оказывают

 положительное влияние на кровяное давление и липидный обмен, наряду с обезболивающими, антитромботическими, противоатеросклеротическими и опиоидными средствами.

Морские биоактивные пептиды обладают многими преимуществами, такими как противовоспалительная, противоопухолевая и антиоксидантная активность, и независимо от того, получены ли они из несъедобных морских организмов 

или побочных продуктов переработки морепродуктов, могут иметь потенциальное применение при открытии терапевтических агентов на основе пептидов и разработке нутрицевтиков.1

По словам авторов исследования, космецевтики на основе пептидов, действующие как против внутреннего, так и внешнего старения и улучшающие здоровье и внешний вид кожи, становятся все более популярными.

 Эта повышенная популярность объясняется стимуляцией коллагена, заживлением ран, разглаживанием морщин в сочетании с антиоксидантным, противомикробным и отбеливающим эффектами. Натуральные пептиды

 предлагают более устойчивый способ создания этих колисмецевтиков, поскольку они обладают высокой биоразлагаемостью, низкой токсичностью, стоимостью производства и доступностью для расширения производства.

“Подводя итог, можно сказать, что короткие пептиды могут быть секретом идеализированных интеллектуальных методов лечения”, - писали авторы исследования.