Peptide là một loại hợp chất được hình thành do sự kết nối của nhiều axit amin thông qua liên kết peptide.Chúng có mặt khắp nơi trong các sinh vật sống.Cho đến nay, hàng chục nghìn peptide đã được tìm thấy trong cơ thể sống.Peptide đóng vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh các hoạt động chức năng của các hệ thống, cơ quan, mô và tế bào khác nhau cũng như trong các hoạt động sống và thường được sử dụng trong phân tích chức năng, nghiên cứu kháng thể, phát triển thuốc và các lĩnh vực khác.Với sự phát triển của công nghệ sinh học và công nghệ tổng hợp peptide, ngày càng có nhiều loại thuốc peptide được phát triển và ứng dụng trong lâm sàng.
Có rất nhiều loại sửa đổi peptide, có thể được chia đơn giản thành sửa đổi sau và sửa đổi quy trình (sử dụng sửa đổi axit amin dẫn xuất) và sửa đổi đầu N, sửa đổi đầu C, sửa đổi chuỗi bên, sửa đổi axit amin, sửa đổi bộ xương, v.v., tùy thuộc vào vị trí sửa đổi (Hình 1).Là một phương tiện quan trọng để thay đổi cấu trúc chuỗi chính hoặc nhóm chuỗi bên của chuỗi peptide, biến đổi peptide có thể thay đổi hiệu quả các tính chất vật lý và hóa học của các hợp chất peptide, tăng khả năng hòa tan trong nước, kéo dài thời gian tác dụng in vivo, thay đổi sự phân bố sinh học của chúng, loại bỏ khả năng miễn dịch , giảm tác dụng phụ độc hại, v.v. Trong bài báo này, một số chiến lược sửa đổi peptide chính và đặc điểm của chúng được giới thiệu.
1. Đi xe đạp
Peptide tuần hoàn có nhiều ứng dụng trong y sinh và nhiều peptide tự nhiên có hoạt tính sinh học là peptide tuần hoàn.Bởi vì các peptide tuần hoàn có xu hướng cứng hơn các peptide tuyến tính nên chúng có khả năng kháng cự cực cao đối với hệ tiêu hóa, có thể tồn tại trong đường tiêu hóa và có ái lực mạnh hơn với các thụ thể mục tiêu.Chu kỳ hóa là cách trực tiếp nhất để tổng hợp các peptide tuần hoàn, đặc biệt đối với các peptide có bộ xương cấu trúc lớn.Theo chế độ chu kỳ, nó có thể được chia thành loại chuỗi bên, loại đầu cuối - chuỗi bên, loại đầu cuối - loại đầu cuối (loại từ đầu đến cuối).
(1) chuỗi bên này sang chuỗi bên khác
Loại vòng tuần hoàn từ chuỗi bên sang chuỗi bên phổ biến nhất là cầu nối disulfide giữa các gốc cystein.Quá trình chu kỳ hóa này được tạo ra bởi một cặp gốc cystein bị mất bảo vệ và sau đó bị oxy hóa để tạo thành liên kết disulfide.Sự tổng hợp đa vòng có thể đạt được bằng cách loại bỏ có chọn lọc các nhóm bảo vệ sulfhydryl.Quá trình tuần hoàn có thể được thực hiện trong dung môi sau phân ly hoặc trên nhựa trước phân ly.Chu trình hóa trên nhựa có thể kém hiệu quả hơn so với chu trình hóa dung môi vì các peptide trên nhựa không dễ dàng hình thành cấu trúc tuần hoàn.Một kiểu chu trình chuỗi bên - chuỗi bên khác là sự hình thành cấu trúc amit giữa dư lượng axit aspartic hoặc axit glutamic và axit amin bazơ, đòi hỏi nhóm bảo vệ chuỗi bên phải có khả năng được loại bỏ một cách có chọn lọc khỏi polypeptide. trên nhựa hoặc sau khi phân ly.Kiểu chu kỳ chuỗi bên - chuỗi bên thứ ba là sự hình thành ete diphenyl bởi tyrosine hoặc p-hydroxyphenylglycine.Kiểu chu trình hóa này trong các sản phẩm tự nhiên chỉ được tìm thấy trong các sản phẩm vi sinh và các sản phẩm chu trình hóa thường có giá trị dược liệu tiềm năng.Việc điều chế các hợp chất này đòi hỏi các điều kiện phản ứng đặc biệt nên chúng không thường được sử dụng trong quá trình tổng hợp các peptide thông thường.
(2) từ đầu cuối đến chuỗi bên
Chu kỳ chuỗi bên đầu cuối thường bao gồm đầu C với nhóm amino của chuỗi bên lysine hoặc ornithine, hoặc đầu N với chuỗi bên axit aspartic hoặc axit glutamic.Quá trình vòng hóa polypeptide khác được thực hiện bằng cách hình thành liên kết ether giữa đầu C và chuỗi bên serine hoặc threonine.
(3) Loại đầu cuối hoặc loại từ đầu đến đuôi
Các polypeptide chuỗi có thể được tuần hoàn trong dung môi hoặc cố định trên nhựa bằng chu kỳ chuỗi bên.Nên sử dụng nồng độ peptide thấp trong quá trình cô đặc dung môi để tránh hiện tượng oligome hóa peptide.Hiệu suất của polypeptide vòng tổng hợp từ đầu đến đuôi phụ thuộc vào trình tự của chuỗi polypeptide.Do đó, trước khi điều chế các peptide tuần hoàn trên quy mô lớn, trước tiên phải tạo ra một thư viện các peptide chì có thể nối chuỗi, sau đó là chu trình hóa để tìm ra trình tự có kết quả tốt nhất.
2. N-methyl hóa
Quá trình N-methyl hóa ban đầu xảy ra trong các peptide tự nhiên và được đưa vào quá trình tổng hợp peptide để ngăn chặn sự hình thành liên kết hydro, do đó làm cho peptide có khả năng chống phân hủy sinh học và thanh lọc tốt hơn.Tổng hợp peptide sử dụng dẫn xuất axit amin N-methyl hóa là phương pháp quan trọng nhất.Ngoài ra, cũng có thể sử dụng phản ứng Mitsunobu của chất trung gian polypeptide-nhựa N-(2-nitrobenzen sulfonyl clorua) với metanol.Phương pháp này đã được sử dụng để điều chế các thư viện peptide tuần hoàn chứa axit amin N-methyl hóa.
3. Quá trình phosphoryl hóa
Phosphoryl hóa là một trong những biến đổi hậu dịch mã phổ biến nhất trong tự nhiên.Trong tế bào người, hơn 30% protein được phosphoryl hóa.Quá trình phosphoryl hóa, đặc biệt là quá trình phosphoryl hóa thuận nghịch, đóng vai trò quan trọng trong việc kiểm soát nhiều quá trình của tế bào, chẳng hạn như truyền tín hiệu, biểu hiện gen, chu kỳ tế bào và điều hòa tế bào và quá trình tự hủy.
Quá trình phosphoryl hóa có thể được quan sát thấy ở nhiều loại dư lượng axit amin khác nhau, nhưng mục tiêu phosphoryl hóa phổ biến nhất là dư lượng serine, threonine và tyrosine.Các dẫn xuất Phosphotyrosine, phosphothreonine và phosphoserine có thể được đưa vào peptide trong quá trình tổng hợp hoặc được hình thành sau khi tổng hợp peptide.Quá trình phosphoryl hóa chọn lọc có thể đạt được bằng cách sử dụng các gốc serine, threonine và tyrosine để loại bỏ có chọn lọc các nhóm bảo vệ.Một số thuốc thử phosphoryl hóa cũng có thể đưa các nhóm axit photphoric vào polypeptide bằng cách biến đổi sau.Trong những năm gần đây, quá trình phosphoryl hóa lysine tại một địa điểm cụ thể đã đạt được bằng cách sử dụng phản ứng Staudinger-phosphite chọn lọc hóa học (Hình 3).
4. Myristoylation và palmitoylation
Acyl hóa đầu N với axit béo cho phép peptide hoặc protein liên kết với màng tế bào.Trình tự myridamoylat trên đầu N cho phép các protein kinase họ Src và các protein Gaq phiên mã ngược được nhắm mục tiêu để liên kết với màng tế bào.Axit myristic được liên kết với đầu N của nhựa-polypeptide bằng các phản ứng ghép nối tiêu chuẩn và lipopeptide thu được có thể được phân tách trong các điều kiện tiêu chuẩn và được tinh chế bằng RP-HPLC.
5. Glycosyl hóa
Các glycopeptide như vancomycin và teicolanin là những kháng sinh quan trọng để điều trị các bệnh nhiễm trùng do vi khuẩn kháng thuốc và các glycopeptide khác thường được sử dụng để kích thích hệ thống miễn dịch.Ngoài ra, do nhiều kháng nguyên vi sinh vật bị glycosyl hóa nên việc nghiên cứu glycopeptide để cải thiện hiệu quả điều trị nhiễm trùng có ý nghĩa rất lớn.Mặt khác, người ta phát hiện ra rằng các protein trên màng tế bào của tế bào khối u biểu hiện quá trình glycosyl hóa bất thường, khiến glycopeptide đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu phòng chống ung thư và miễn dịch khối u.Glycopeptide được điều chế bằng phương pháp Fmoc/t-Bu.Dư lượng glycosyl hóa, chẳng hạn như threonine và serine, thường được đưa vào polypeptide bởi các fMOC hoạt hóa bằng este pentafluorophenol để bảo vệ các axit amin bị glycosyl hóa.
6. Isopren
Quá trình isopentadienyl hóa xảy ra ở các gốc cystein ở chuỗi bên gần đầu C.Protein isoprene có thể cải thiện ái lực màng tế bào và hình thành tương tác protein-protein.Các protein isopentadienated bao gồm tyrosine phosphatase, GTase nhỏ, phân tử cochaperone, lamina hạt nhân và protein liên kết trung tâm.Các polypeptide isopren có thể được điều chế bằng cách sử dụng isopren trên nhựa hoặc bằng cách đưa vào các dẫn xuất cystein.
7. Sửa đổi Polyethylene glycol (PEG)
Sửa đổi PEG có thể được sử dụng để cải thiện độ ổn định thủy phân protein, phân phối sinh học và độ hòa tan peptide.Việc đưa chuỗi PEG vào peptide có thể cải thiện tính chất dược lý của chúng và cũng ức chế quá trình thủy phân peptide bằng enzyme phân giải protein.Các peptide PEG đi qua mặt cắt ngang mao mạch cầu thận dễ dàng hơn các peptide thông thường, làm giảm đáng kể độ thanh thải của thận.Do thời gian bán hủy hoạt động kéo dài của peptide PEG in vivo, mức độ điều trị bình thường có thể được duy trì với liều thấp hơn và ít dùng thuốc peptide hơn.Tuy nhiên, việc sửa đổi PEG cũng có những tác động tiêu cực.Một lượng lớn PEG ngăn chặn enzyme phân hủy peptide và cũng làm giảm sự liên kết của peptide với thụ thể đích.Nhưng ái lực thấp của peptit PEG thường được bù đắp bằng thời gian bán hủy dược động học dài hơn và do tồn tại trong cơ thể lâu hơn nên peptit PEG có khả năng được hấp thu vào các mô đích cao hơn.Do đó, thông số kỹ thuật polymer PEG cần được tối ưu hóa để có kết quả tối ưu.Mặt khác, peptide PEG tích tụ trong gan do độ thanh thải của thận giảm, dẫn đến hội chứng phân tử cao.Do đó, việc sửa đổi PEG cần được thiết kế cẩn thận hơn khi sử dụng peptide để thử nghiệm thuốc.
Các nhóm biến tính phổ biến của chất biến tính PEG có thể được tóm tắt đại khái như sau: Amino (-amine) -NH2, aminomethyl-Ch2-NH2, hydroxy-OH, carboxy-Cooh, sulfhydryl (-Thiol) -SH, Maleimide -MAL, succinimide cacbonat - SC, succinimide axetat -SCM, succinimide propionat -SPA, n-hydroxysuccinimide -NHS, Acrylate-ch2ch2cooh, aldehyd -CHO (như propional-ald, butyrALD), bazơ acrylic (-acrylate-acrl), azido-azide, biotinyl - Biotin, Fluorescein, glutaryl -GA, Acrylate Hydrazide, alkyne-alkyne, p-toluenesulfonate -OTs, succinimide succinate -SS, v.v. Các dẫn xuất PEG với axit cacboxylic có thể được ghép với các amin có n đầu cuối hoặc chuỗi bên lysine.PEG được kích hoạt bằng amino có thể được ghép với chuỗi bên axit aspartic hoặc axit glutamic.PEG kém kích hoạt có thể được liên hợp với mercaptan của chuỗi bên cysteine bị mất bảo vệ hoàn toàn [11].Chất biến tính PEG thường được phân loại như sau (lưu ý: mPEG là methoxy-PEG, CH3O-(CH2CH2O)n-CH2CH2-OH):
(1) công cụ sửa đổi PEG chuỗi thẳng
mPEG-SC, mPEG-SCM, mPEG-SPA, mPEG-OTs, mPEG-SH, mPEG-ALD, mPEG-butyrALD, mPEG-SS
(2) công cụ sửa đổi PEG hai chức năng
HCOO-PEG-COOH, NH2-PEG-NH2, OH-PEG-COOH, OH-PEG-NH2, HCl·NH2-PEG-COOH, MAL-PEG-NHS
(3) công cụ sửa đổi PEG phân nhánh
(mPEG)2-NHS, (mPEG)2-ALD, (mPEG)2-NH2, (mPEG)2-MAL
8. Biotin hóa
Biotin có thể liên kết chặt chẽ với avidin hoặc streptavidin và độ bền liên kết thậm chí gần bằng liên kết cộng hóa trị.Các peptide được gắn nhãn biotin thường được sử dụng trong xét nghiệm miễn dịch, hóa mô và tế bào học dòng chảy dựa trên huỳnh quang.Các kháng thể kháng biotin được đánh dấu cũng có thể được sử dụng để liên kết các peptide biotatin hóa.Nhãn biotin thường được gắn vào chuỗi bên lysine hoặc đầu N.Axit 6-aminocaproic thường được sử dụng làm liên kết giữa peptide và biotin.Liên kết linh hoạt khi liên kết với chất nền và liên kết tốt hơn khi có lực cản không gian.
9. Ghi nhãn huỳnh quang
Ghi nhãn huỳnh quang có thể được sử dụng để theo dõi các polypeptide trong tế bào sống và nghiên cứu các enzyme cũng như cơ chế hoạt động.Tryptophan (Trp) là chất huỳnh quang nên nó có thể được sử dụng để ghi nhãn nội tại.Phổ phát xạ của tryptophan phụ thuộc vào môi trường ngoại vi và giảm khi độ phân cực của dung môi giảm, một đặc tính hữu ích để phát hiện cấu trúc peptide và liên kết với thụ thể.Sự phát huỳnh quang của tryptophan có thể bị dập tắt bởi axit aspartic được proton hóa và axit glutamic, điều này có thể hạn chế việc sử dụng nó.Nhóm Dansyl clorua (Dansyl) có tính huỳnh quang cao khi liên kết với một nhóm amino và thường được sử dụng làm nhãn huỳnh quang cho axit amin hoặc protein.
Cộng hưởng huỳnh quang Chuyển đổi năng lượng (FRET) rất hữu ích cho các nghiên cứu về enzyme.Khi áp dụng FRET, polypeptide cơ chất thường chứa nhóm đánh dấu huỳnh quang và nhóm dập tắt huỳnh quang.Các nhóm huỳnh quang được dán nhãn sẽ được dập tắt bằng chất khử thông qua việc truyền năng lượng phi photon.Khi peptide được tách ra khỏi enzyme đang được đề cập, nhóm đánh dấu sẽ phát ra huỳnh quang.
10. Polypeptide lồng
Các peptide lồng có các nhóm bảo vệ có thể tháo rời về mặt quang học để bảo vệ peptide khỏi liên kết với thụ thể.Khi tiếp xúc với bức xạ UV, peptide được kích hoạt, khôi phục ái lực của nó với thụ thể.Bởi vì sự kích hoạt quang học này có thể được kiểm soát theo thời gian, biên độ hoặc vị trí nên các peptide lồng có thể được sử dụng để nghiên cứu các phản ứng xảy ra trong tế bào.Các nhóm bảo vệ được sử dụng phổ biến nhất cho polypeptide lồng là nhóm 2-nitrobenzyl và các dẫn xuất của chúng, có thể được đưa vào quá trình tổng hợp peptide thông qua các dẫn xuất axit amin bảo vệ.Các dẫn xuất axit amin đã được phát triển là lysine, cysteine, serine và tyrosine.Tuy nhiên, các dẫn xuất aspartate và glutamate không được sử dụng phổ biến do chúng dễ bị tạo vòng trong quá trình tổng hợp và phân ly peptide.
11. Peptide đa kháng nguyên (MAP)
Các peptide ngắn thường không có khả năng miễn dịch và phải kết hợp với protein vận chuyển để tạo ra kháng thể.Peptide đa kháng nguyên (MAP) bao gồm nhiều peptide giống hệt nhau được kết nối với nhân lysine, có thể biểu hiện cụ thể các chất gây miễn dịch có hiệu lực cao và có thể được sử dụng để điều chế các cặp protein mang peptide.Các polypeptide MAP có thể được tổng hợp bằng phương pháp tổng hợp pha rắn trên nhựa MAP.Tuy nhiên, sự ghép nối không hoàn chỉnh dẫn đến chuỗi peptit bị thiếu hoặc bị cắt cụt trên một số nhánh và do đó không thể hiện các đặc tính của polypeptide MAP ban đầu.Để thay thế, peptit có thể được điều chế và tinh chế riêng biệt rồi sau đó kết hợp với MAP.Trình tự peptide gắn vào lõi peptide được xác định rõ ràng và dễ dàng mô tả bằng phép đo phổ khối.
Phần kết luận
Sửa đổi peptide là một phương tiện quan trọng để thiết kế peptide.Các peptide biến đổi hóa học không chỉ có thể duy trì hoạt động sinh học cao mà còn tránh được những hạn chế về khả năng miễn dịch và độc tính một cách hiệu quả.Đồng thời, biến đổi hóa học có thể mang lại cho peptide một số đặc tính tuyệt vời mới.Trong những năm gần đây, phương pháp kích hoạt CH để hậu biến đổi polypeptide đã được phát triển nhanh chóng và đã đạt được nhiều kết quả quan trọng.
Thời gian đăng: Mar-20-2023