Продукты содержащие пептиды из природных аминокислот


список, полезные советы и рекомендации – Женские Вопросы

...

Сегодня модно серьезно относиться к своему здоровью – отказываться от вредных привычек, правильно питаться и заниматься спортом. Человек, следящий за тем, что он ест, может прожить дольше и позже состариться. Далеко не последнюю роль в продлении молодости организма играют пептиды.

Что такое пептиды и зачем они нужны?

Пептиды – это вещества, молекулы которых состоят из двух или более аминокислот. Пептиды регулируют огромное количество процессов в человеческом организме, в том числе и регенерацию клеток. С регенерацией клеток могут возникнуть значительные проблемы, если питание будет неправильным и человек не будет получать достаточного количества пептидов.


Если пытаться понять, что такое пептиды на еще более простом языке, то можно выяснить, что они являются частью белка, а белок в свою очередь – строительный материал для организма. Без белка невозможно иметь здоровое тело, мышцы, волосы и ногти. Организм должен в достаточном количестве получать их из различных продуктов питания.

Важно учитывать, что с годами, а также под воздействием постоянных тяжелых физических нагрузок, стрессов и болезней, организм начинает обрабатывать все меньше и меньше пептидов, что, конечно же, отражается на физиологических процессах. Именно по этой причине замедляется регенерация клеток и человек стареет.

Список продуктов питания, в которых содержатся пептиды

Не стоит расстраиваться, ведь при должном старании можно долгое время поддерживать в организме нужный уровень пептидов. Особое внимание необходимо уделить питанию и определенным продуктам. Как уже говорилось выше, пептиды состоят из аминокислот, а аминокислоты в свою очередь получаются из белка. Следовательно, человеку необходимо в достаточном количестве употреблять те продукты, которые содержат много белка:

Мясо

Предпочтение следует отдавать курице, индейке и кролику, так как эти сорта мяса лучше всего усваиваются организмом. Однако не стоит есть мясо три раза в день, следует ограничиться всего одним таким приемом пищи.

От свинины лучше всего отказаться полностью, а говядину употреблять в умеренных количествах. При этом мясо не стоит покупать в супермаркетах, так как от него вы получите больше вреда, чем пользы.

Яйца

Они могут быть как куриные, так и перепелиные. Не стоит бояться этого продукта и холестерина, который там якобы содержится. Есть яйца можно ежедневно, в количестве 1-3 в зависимости от того, насколько активным является ваш образ жизни. Лучше всего употреблять яйца в варенном виде.

Молочные продукты

Взрослому человеку не стоит пить в больших количествах цельное молоко, а вот такие продукты, как творог и кефир, можно употреблять каждый день. Главное – не выбирать обезжиренные продукты, так как в них меньше пользы. Жирность должна быть средней: для творога – 5%, для кефира – 2,5%.

Рыба и морепродукты

Идеально, если вы сможете есть рыбу каждый день. Если же этого сделать нельзя, то данный продукт следует включить в свой рацион хотя бы пару раз в неделю. Можно есть как красную рыбу, так и белую. Главное, чтобы она была качественной и свежей.

Можно подумать, что белок содержится только в продуктах животного происхождения и вегетарианцы обречены. На самом деле это не так и белок (а значит и пептиды) можно получать из растительной пищи.

Крупы

Гречка, рис, киноа, булгур и кус кус также входят в список продуктов питания, содержащих пептиды. По утрам можно есть пшенную, овсяную, кукурузную или ячневую кашу. В этих продуктах содержится от 7 до 15 грамм белка на 100 грамм сухой крупы.

Бобовые

Нут, горох, фасоль, чечевица и маш. По содержанию белка бобовые не уступают мясу.

Производные из сои

Тофа и соевое мясо. Соя вообще считается лидером по содержанию в ней пептидов.

При достаточном количестве белковой пищи в организме не возникнет дефицита пептидов.

 

Отделение и идентификация пептидов и аминокислот из натуральных продуктов

1. Введение

Натуральные экстракты растений являются важным источником для идентификации новых биологически активных соединений с возможным применением в фармацевтической области. Фитотерапия включает, в частности, выделение из трав соединений с уникальной химической структурой, которые считаются фармакологически активными. Последние статистические данные показывают, что ежегодно выявляется более 1500 новых соединений из различных видов растений, и около четверти рецептурных лекарств содержат вещества растительного происхождения.

Несмотря на то, что во всем мире проводится много исследований природных продуктов, исследования в этой области по-прежнему обладают большим скрытым потенциалом, отчасти из-за существующих и еще не освоенных потенциальных и перспективных возможностей для восстановления в основных промышленных районах и из-за их социально-экономическое влияние. Большое количество растительных экстрактов, которые использовались в традиционной медицине, также нашли применение в настоящее время как в фармацевтической, так и в пищевой промышленности (Busquet et al., 2005 [1]).

Известно, что коренная карпатская флора представляет около 30% видов растений на всем европейском континенте. В румынской традиционной медицине используется ряд растений с мощным терапевтическим действием, и, как следствие, необходимо тщательное исследование их содержания. Есть много классов соединений, которые можно найти в спиртовых натуральных экстрактах: аминокислоты, пептиды, небольшие белки, фенолы, полифенолы, сапонины, флавоноиды и сахара.Большой интерес представляют свободные аминокислоты и пептиды из этих экстрактов, которые проявляют важную противоопухолевую активность.

Процесс выяснения структуры природного продукта включает определение многих физико-химических свойств: точки плавления, оптического вращения, растворимости, поглощения, оптической вращательной дисперсии, кругового дихроизма, инфракрасной спектроскопии, а также масс-спектроскопии и спектроскопии ядерного магнитного резонанса. . На основе такой информации будет предложена вероятная и разумная структура (и) исследуемого натурального продукта.

Рисунок 1.

Химические структуры аминокислот

Если в ранних методах определения характеристик органических молекул использовались только несколько физико-химических параметров, таких как: температура плавления, растворимость, элементный анализ, молекулярная масса и / или удельное вращение, тем не менее Теперь более современные методы, особенно различные спектроскопии, анализа и определения характеристик являются чрезвычайно полезными инструментами для полного химического анализа природных экстрактов.

Химия природных продуктов включает три основных направления: выделение, выяснение структуры и синтетические методы.Этап выделения считается частью выяснения структуры, и поэтому методы анализа и характеристики, такие как УФ-видимая и инфракрасная спектроскопия, масс-спектрометрия и различные хроматографические методы, являются важными инструментами для правильной идентификации компонентов экстракт. На рисунке 1 показаны химические структуры большинства широко встречающихся в природе аминокислот.

2. Подготовка образца

Предварительный этап, необходимый для правильного разделения аминокислот и пептидов, заключается в поиске подходящей схемы распределения экстракта между различными растворителями, чтобы удалить нежелательные соединения, такие как полисахариды. , липиды, фенолы и другие.

Капиллярный электрофорез (КЭ) позволяет разделить аминокислоты без предварительной дериватизации. Этап дериватизации часто необходим, чтобы улучшить обнаруживаемость с помощью оптического обнаружения. Сообщается о большом разнообразии реагентов для маркировки, таких как FMOC, NDA, OPA или FITC (флуоресцеинизотиоцианат).

Обычно при аминокислотном анализе сначала необходимо разорвать пептидные связи на отдельные аминокислотные составляющие. Известно, что последовательность и природа аминокислот в белке или пептиде определяют свойства молекулы.Перед аминокислотным анализом обычно используются различные методы гидролиза, но наиболее распространенным является кислотный гидролиз. Однако некоторые аминокислоты можно разрушить с помощью такого подхода. Таким образом, метионин и цистин были частично разрушены или окислены до метионинсульфона и цистеиновой кислоты. Обычно лучше всего использовать горячий раствор соляной кислоты и 0,1% - 1,0% фенола, который добавляется для предотвращения галогенирования тирозина.

Метод щелочного гидролиза имеет ограниченное применение из-за разрушения аргинина, серина, треонина, цистеина и цистина.Ферментативный гидролиз представляет собой, пожалуй, лучший метод полного гидролиза пептидных связей, поскольку он не влияет на триптофан, глутамин и аспарагины. Однако их применение ограничено из-за трудностей, часто связанных с использованием ферментов.

Отделение и выяснение химического состава натурального продукта от лекарственного растения представляет собой очень трудоемкую процедуру. Например, в случае хорошо известного растения Chelidonium majus L, необходимо было выполнить последовательные экстракции гексаном, этилацетатом, хлороформом и н-бутиловым спиртом.Каждую полученную фракцию детально анализировали различными спектроскопическими и хроматографическими методами.

Недавние научные исследования сообщили о ряде усовершенствованных и улучшенных методов идентификации свободных аминокислот, таких как спектроскопическая идентификация с помощью колориметрических методов. В них часто используются такие реагенты, как 2,4-динитрофторбензол [2] и генипин [3]. Также сообщалось об использовании ИК-спектроскопии для изучения различных экстрактов Angelica [4].

3. УФ-видимая спектроскопия

УФ-видимые спектры природных соединений содержат информацию о различных свойствах (таких как химический состав и структура). Такие методы просты, быстры, недороги и безопасны в применении; что объясняет их популярность. Однако у этих методов есть недостатки, поскольку точность результата зависит от многих факторов: например, вариации длины полипептидной цепи, количества и типов аминокислотных остатков, доступности красителей, наличия конечных буферов, стабилизаторов и других вспомогательных веществ. , которые могут реагировать с красителями или поглощать на длине волны обнаружения.

4. ИК-спектроскопия

Инфракрасная спектроскопия основана на молекулярных колебаниях, характерных для определенных химических связей или групп. Энергия большинства молекулярных колебаний (растяжения, скручивания и вращения) соответствует энергии инфракрасной области электромагнитного спектра. Существует множество мод колебаний, которые не представляют собой единственный тип колебаний связи, но сильно зависят от соседних связей и функциональных групп. Одно из больших преимуществ этого метода анализа натуральных продуктов заключается в том, что спектры могут быть получены практически в любой среде (водный раствор, органические растворители и т. Д.).) и из относительно небольшого количества образца.

Существует большое количество ИК-спектроскопических исследований структуры аминокислот и пептидов; Некоторые из исследуемых тем: инфракрасные спектры аминокислот и пептидов, меченных ионами калия (Polfer et al., 2005 [5]), ИК-спектры депротонированных аминокислот (Oomens et al., 2009 [6]). Также сообщалось об исследованиях ИК-спектров некоторых производных аминокислот, а именно амидов (Kasai et al., 1979 [7]). Результаты показывают появление группы C = O около 1675-1680 см-1 для большинства изученных соединений. Исключение составляет L-тирозин амид, который показывает частоту колебаний группы C = O на уровне 1705 см-1, что, вероятно, связано с межмолекулярными водородными связями между атомом N амидной группы и фенольным атомом OH. группа (Kasai et al, 1979 [7]). Linder et al. представили ИК-спектры 5 природных аминокислот, а именно валина, пролина, изолейцина, фенилаланина и лейцина (Linder et al., 2005 [8]). Эти пять спектров очень похожи в отношении положения группы C = O и частот поглощения групп OH. Незначительные различия проявляются только в случае валентных колебаний групп C-H (Linder et al., 2005 [8]).

Полосы поглощения аминокислот и пептидов в области 3400 см - 1 обусловлены растяжением связей O – H и N – H. Широкие полосы поглощения в области 3030–3130 см –1 относятся к асимметричным валентным колебаниям группы аммония (NH 3 +) .Симметричные абсорбционные колебания в 2080-2140 см -1 или 2530-2760 см -1 , зависят от химической структуры аминокислот. Деформационные колебания группы аммония располагаются на диапазонах 1500-1600 см -1 вместе с характеристиками поглощения карбоксилат-иона. Полосы асимметричной деформации от 1610 до 1660 см. -1 связаны с карбоксилатной (COO -) группой и обычно представляют собой слабое поглощение. Полосы в области 1724-1754 см, -1 соответствуют карбонильному (C = O) колебанию.

На следующем рисунке (Рисунок 2) представлены ИК-Фурье спектры L-лейцина.

Рисунок 2.

FT-IR-спектры лейцина

На следующем рисунке 3 представлен ИК-спектр экстракта Chelidonium majus L. :

Рисунок 3.

ИК-спектр водной части экстракт Chelidonium majus L. (после последовательной экстракции гексаном, этилацетатом, хлороформом и н-бутиловым спиртом)

Волновые числа, появляющиеся в ИК-спектрах, можно отнести к: OH (3405.67 см -1 ), CH 2 и CH 3 (2975,62 см -1 ), C = C (1644,02 см -1 ) и C-O (1382,71 см -1 ). Кроме того, УФ-видимые спектры водной части Chelidonium majus L. показали наличие трех полос поглощения: 734 нм, 268 нм и 198 нм соответственно. Для полного исследования обычно проводят дальнейший анализ (включая дериватизацию и ВЭЖХ).

5. Хроматографические методы

Эти методы обеспечивают разделение близкородственных соединений в смеси за счет различий в равновесном или распределительном распределении компонентов между двумя несмешивающимися фазами, неподвижной и подвижной фазами.Эти различия в равновесном распределении являются результатом химической структуры и степени взаимодействия компонентов между этими двумя фазами. Под действием подвижной фазы (одного или смеси растворителей) целевые соединения проникают через неподвижную фазу, которая представляет собой пористую среду (обычно диоксид кремния или оксид алюминия). Для успешного выделения и очистки аминокислот и пептидов из натуральных продуктов были разработаны различные методы хроматографии (например, бумажная, тонкослойная, газовая хроматография, колоночная и высокоэффективная жидкостная хроматография и т. Д.)). Из огромного разнообразия методов разделения и выделения, применимых для природных продуктов, адсорбционная или распределительная хроматография представляет собой один из наиболее полезных методов общего применения.

Тонкослойная хроматография (ТСХ) - самый простой метод, используемый для разделения и идентификации представляющих интерес натуральных продуктов. Этот метод позволяет легко получить качественную информацию и, возможно, количественные данные. Стационарная фаза обычно представляет собой силикагель на пластине для ТСХ или ВЭТСХ (высокоэффективной ТСХ), которая состоит из диоксида кремния, приклеенного к стеклу, алюминию или пластику для поддержки.Элюент (смесь растворителей) действует как подвижная фаза. На практике представляющие интерес соединения должны быть растворимыми в различной степени. Разделение снова происходит из-за равновесия распределения компонентов в смеси. Разделение зависит от нескольких факторов: 1) растворимости в подвижной фазе, 2) притяжения или адсорбции между соединением и диоксидом кремния, чем больше соединение взаимодействует с диоксидом кремния, тем меньше оно перемещается вверх, 3) размером или молекулярной массой соединения, для чем больше состав, тем медленнее он движется вверх по тарелке.

Поскольку аминокислоты представляют собой бесцветные соединения, для их обнаружения обычно используется нингидрин, в результате чего получается окрашенный продукт из-за образования пурпурного комплекса Рухемана. Знакомый фиолетовый цвет, связанный с реакцией аминокислот с нингидрином, приписывается аниону реагента (дериватизирующего агента). В другом методе для обнаружения аминокислот используется реагент анисальдегид-h3SO4 с последующим нагреванием (120 ° C, 5 минут).

Различные органические растворители (например,(например, спирт, диоксан, метилцеллозольв, пиридин и фенол) используются для ускорения развития цвета в различной степени. В конечном итоге фенол-пиридиновая система была принята как наиболее эффективный растворитель. Воздействие 105 ° C в течение 3-5 минут дает количественный выход цвета для всех аминокислот, за исключением триптофана и лизина. Значение Rf (фактора замедления) для каждого соединения можно рассчитать и сравнить с их эталонными значениями, чтобы идентифицировать конкретные аминокислоты. Значение Rf для каждого известного соединения должно оставаться неизменным при условии, что проявление пластинки выполняется с теми же растворителями, типом пластин для ТСХ, методом нанесения пятен и в точно таких же условиях.

Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) позволяет наиболее эффективно и целесообразно отделить составные части от натуральных продуктов и сложных смесей. Было показано, что ВЭЖХ является основным методом разделения, который можно использовать для анализа аминокислот (AAA) из натуральных продуктов, что позволяет разделение и обнаружение по УФ-поглощению или флуоресценции. Однако наиболее распространенные аминокислоты не содержат хромофорной группы, и поэтому перед ВЭЖХ или постколонкой обычно требуется некоторая форма дериватизации.

Аминокислоты представляют собой высокополярные молекулы, и поэтому обычные хроматографические методы анализа, такие как обращенно-фазовая высокоэффективная жидкостная хроматография (RP-HPLC) или газовая хроматография (GC), не могут использоваться без дериватизации. Процедура дериватизации преследует несколько целей, таких как: увеличение летучести, снижение реакционной способности или улучшение хроматографических характеристик и характеристик представляющих интерес соединений. В случае аминокислот дериватизация заменяет активные водороды на гидроксильных, амино и SH полярных функциональных группах на неполярный фрагмент.Подавляющее большинство процедур дериватизации включает реакцию с аминогруппами: обычно первичными аминами, но также и вторичными аминами (пролином и гидроксипролином) или дериватизацию карбоксильной функции аминокислот. Некоторые из наиболее распространенных реагентов для дериватизации представлены в таблице 1.

Как упоминалось ранее, предварительная дериватизация аминокислот необходима из-за отсутствия УФ-поглощения в диапазоне 220-254. Работа Мура и Стейна [9] актуальна и сейчас.Их метод, в котором для фотометрического определения аминокислот использовался модифицированный реагент нингидрин, является основой для различных методов дериватизации. Количество реагентов для получения аминокислот постоянно растет. Ниже будут упомянуты некоторые из них: Melucci et al. [10] представляет метод квантования свободных аминокислот, который подразумевает предварительную дериватизацию с помощью 9-флуоренилметилхлорформиата с последующим разделением с помощью обращенно-фазовой высокоэффективной жидкостной хроматографии.Kochhar et al. [11] используют высокоэффективную жидкостную хроматографию с обращенной фазой для количественного анализа аминокислот и в качестве дериватизирующего агента 1-фтор-2,4-динитрофенил-5-L-аланин амид, известный как реагент Марфея. Метод был успешно применен для квантования 19 L-аминокислот и основан на стехиометрической реакции между реагентом и аминогруппой аминокислот [11]. Ngo Bum et al. [12] использовали катионообменную хроматографию и постколоночную дериватизацию с нингидрином для обнаружения свободных аминокислот из растительных экстрактов.Culea et al. [13] использовали дериватизацию аминокислот трифторуксусным ангидридом с последующей экстракцией ионообменниками и анализом ГХ / МС. Уоррен предложил версию CE, CE-LIF, для количественного определения аминокислот из почвенных экстрактов. Преимущество метода - низкие пределы обнаружения, аналогичные тем, которые соответствуют хроматографическим методам. В 2010 году Sun et al. [15] представили еще один метод обнаружения аминокислот из Stellera chamaejasme L.растение, широко используемое в традиционной китайской медицине; DBCEC (2- [2- (дибензокарбазол) этокси] этилхлорформиат) использовали в качестве реагента дериватизации, и модифицированные аминокислоты детектировали с помощью жидкостной хроматографии с детектированием флуоресценции. Ли и др. [16] предложили новый метод обнаружения аминокислот в олове спаржи. После проведения дериватизации образцов 4-хлор-3,5-динитробензотрифторидом (CNBF) были выполнены твердофазные экстракции на картриджах C18.Затем очищенные производные аминокислот подвергали анализу ВЭЖХ. Чжан и др. [17] предложили улучшенный хроматографический метод (путем оптимизации подвижных фаз и градиентов) для одновременного обнаружения 21 свободной аминокислоты в чайных листьях.

9011 90-117 фтор-аза
ДЕРИВАТИРУЮЩИЙ РЕАГЕНТ Ссылка
Нингидрин 9, 12
9-флуоренил121 9011 9011 9-флуоренил121
9-флуоренил121 90- 11 фтор-2,4-динитрофенил-5-L-аланинамид 11
2- [2- (дибензокарбазол) этокси] этилхлорформиат 15
4-хлор-3,5-динитробензол 16
орто-фтальдегид (OPA)
фенилизотиоцианат
диметиламино-азобензолсульфонилхлорид диметиламино-азобензолсульфонилхлорид

Таблица 1.

Реагенты для дериватизации

Уже разработано несколько методов жидкостной хроматографии для количественного определения аминокислот. Общие подходы - это ионообменная хроматография (IEC) и обращенно-фазовая HPLC (RP-HPLC). Оба подхода требуют стадии дериватизации либо после колонки, либо до колонки. Даже этот метод предлагает удовлетворительное разрешение и чувствительность, но необходимый этап дериватизации обеспечивает повышенную сложность, стоимость и время анализа.

Ионообменная хроматография с постколоночной детекцией нингидрина является одним из наиболее часто используемых методов количественного анализа аминокислот.Разделение аминокислот на ионообменной колонке осуществляется за счет комбинации изменений pH и ионной (катионной) силы. Температурный градиент часто используется для улучшения разделения.

Но, пожалуй, наиболее эффективным методом является катионообменная хроматография (CEC) в присутствии буферной системы (обычно литиевой буферной системы) и постколоночная стадия дериватизации с нингидрином. Обнаружение осуществляется по УФ-поглощению. Таким образом достигается желаемое разделение аминокислот в соответствии с цветом (структурой) образованного производного соединения.Аминокислоты, которые содержат первичные амины, за исключением иминокислоты, дают пурпурный цвет и показывают максимальное поглощение при 570 нм. Иминокислоты, такие как пролин, имеют желтый цвет и показывают максимальное поглощение при 440 нм. Постколоночную реакцию между нингидрином и аминокислотой, элюируемой из колонки, отслеживают при 440 и 570 нм.

OPA - это еще один реагент, используемый как для постколоночной, так и предколоночной дериватизации. Ортофтальдегид (ОРА) реагирует с аминогруппой, как правило, в присутствии тиола (меркаптоэтанола), в результате чего образуется флуоресцентное производное, УФ-активное вещество при 340 нм.Другими реагентами для предколоночной дериватизации свободных аминогрупп из аминокислот являются: PITC (фенилизотиоцианат), DABS-Cl (диметиламиноазобензолсульфонилхлорид), Fmoc-Cl (9-флуоренилметилхлорформиат), NBD-F (7-фтор- 4-нитро-2-аза-1,3-диазол) и другие. Время реакции зависит от типа реагента дериватизации и реагирующей функциональной группы. Например, при практически мгновенном образовании производного в случае реагента, флуоренхлорформиата, OPA составляет 1 минуту, а PITC составляет около 20 минут.

Ионная пара, обращенно-фазовая жидкостная хроматография в сочетании с масс-спектроскопией, IPRPLC-MS / MS, представляет собой метод, который позволяет анализировать аминокислоты без дериватизации, тем самым уменьшая возможные ошибки, вносимые реагентом, помехами и нестабильностью производных, побочными реакциями и т.д. При использовании летучих реагентов IP-разделение основано на двух различных механизмах: а) IP-реагент адсорбируется на границе раздела между неподвижной и подвижной фазами; и б) образование диффузного слоя и электростатический поверхностный потенциал зависит от поверхностной (поверхностной) концентрации IP-реагента.В литературе предлагаются другие возможные механизмы работы IPRPLC.

Газовая хроматография (ГХ) может использоваться для разделения и анализа соединений, которые могут испаряться без разложения. Наиболее часто используемой процедурой дериватизации является силилирование, метод, посредством которого кислые атомы водорода заменяются алкилсилильной группой. Обычно реагентами силилирования являются: BSTFA ( N , O -бис- (триметил-силил) -трифторацетамид и MSTFA ( N -метил-силил-трифторацетамид).Возможный недостаток этого подхода связан с чувствительностью реагента и производного к влаге и возможной нестабильностью производных. Некоторые аминокислоты нестабильны (например, аргинин и глутаминовая кислота). Аргинин расщепляется до орнитина, а глутаминовая кислота превращается в пироглутаминовую кислоту. Другой метод GC-дериватизации включает ацилирование или этерификацию, теперь с использованием альдегида и спирта (пентафторпропиловый или трифторуксусный альдегид и изопропанол) или алкилхлорформиата и спирта.Силилирование происходит за счет прямого преобразования карбоксильных групп в сложные эфиры и аминогрупп в карбаматы. Такие реакции катализируются основанием (пиридином или пиколином). Алкиловые эфиры чрезвычайно стабильны и могут храниться в течение длительного времени.

ГХ-МС представляет собой метод анализа с превосходной воспроизводимостью времен удерживания, который можно легко автоматизировать. Главный недостаток связан с возможной температурной нестабильностью некоторых соединений и / или их производных, которые затем не могут быть легко проанализированы в большинстве условий ГХ.Масс-спектрометрия - один из самых эффективных методов определения структуры натурального продукта. Он функционирует путем разделения ионов, образованных в источнике ионизации масс-спектрометра, в соответствии с их отношением массы к заряду (m / z). Этот метод позволяет проводить точные измерения молекулярной массы, подтверждение образца, демонстрацию чистоты образца, проверку аминокислотных замен и определение последовательности аминокислот. Эта процедура полезна для выяснения структуры органических соединений и для секвенирования пептидов или олигонуклеотидов.Основное преимущество использования MS связано с необходимостью очень малых количеств образца (от нг до пг). Недостатком традиционных методов ионизации (например, электронного удара, API) является то, что они ограничиваются соединениями с достаточной летучестью, полярностью и молекулярной массой. Летучесть можно повысить за счет химических модификаций (дериватизаций, таких как метилирование, триметилсилилирование или трифторацетилирование). Для пептидов были разработаны некоторые новые, очень эффективные методы, такие как ионизация электрораспылением (ESI) и ионизация с лазерной десорбцией с помощью матрицы (MALDI).

На следующем рисунке 4 представлен масс-спектр чистого валина, зарегистрированный на приборе Bruker Daltonics High Capacity Ion Trap Ultra (HCT Ultra, PTM discovery).

Рисунок 4.

Valine MS-specta

ЯМР-спектроскопия предлагает наиболее полезную и ценную информацию о структуре, возможно, любого природного продукта. Преимущество метода заключается в отличной воспроизводимости. Несмотря на то, что это один из самых дорогих методов, ЯМР относительно дешев, быстр и легко используется в качестве рутинного приложения для анализа аминокислот.

Выражение признательности

Это исследование было поддержано Национальным грантом - Программа исследовательских исследований IDEI-PCE - Проект №. 341- / 01.10.2011 - Молекулярная архитектура иммуномодуланта флуорогликопептида .

.

белков, аминокислот, пептидов и полипептидов

(Страница 1 из 2)
1 | 2 | следующий >

Белки состоят из аминокислоты, которые характеризуются субструктурой -CH (NH 2 ) COOH . Азот и два атома водорода составляют группу амино , -NH 2 , а субъект acid карбоксильная группа, -COOH . Аминокислоты связаны с каждым когда карбоксильная группа одной молекулы реагирует с аминогруппой другой молекулы, создание пептидной связи -C (= O) NH- и высвобождение молекулы воды ( H 2 O ).

Аминокислоты являются основными строительными блоками ферментов, гормонов, белков и тканей организма. Пептид представляет собой соединение, состоящее из 2 или более аминокислот. Олигопептиды содержат 10 или меньше аминокислот. Полипептиды и , белки представляют собой цепочки из 10 или более аминокислот, но пептиды, состоящие из более чем 50 аминокислот, классифицируются как белки.


Яичный белок в основном состоит из белка

В животном мире пептиды и белки регулируют метаболизм и обеспечивают структурную поддержку.Клетки и органы нашего тела контролируются пептидными гормонами (см. Таблицу ниже). Недостаток белка в рационе может препятствовать выработке организмом адекватных уровней пептидных гормонов и структурных белков для поддержания нормальных функций организма . Отдельные аминокислоты служат нейротрансмиттерами и модуляторами различных физиологических процессов, а белки катализируют большинство химических реакций в организме, регулируют экспрессию генов, регулируют иммунную систему, образуют основные составляющие мышц и являются основными структурными элементами клеток.Дефицит белка хорошего качества в диете может способствовать появлению, казалось бы, несвязанных симптомов, таких как сексуальная дисфункция, проблемы с артериальным давлением, усталость, ожирение, диабет, частые инфекции, проблемы с пищеварением, и потеря костной массы, приводящая к остеопорозу. Строгое ограничение диетического белка вызывает квашиоркор что является формой недоедания, характеризующейся потерей мышечной массы, задержкой роста, и снижение иммунитета.

Аллергия, как правило, вызвана воздействием посторонних белки на нашем теле.Белки, которые попадают в организм, расщепляются на более мелкие пептиды и аминокислоты в процессе пищеварения. ферменты, называемые «протеазами». Аллергия на продукты может быть вызвана неспособностью тела, чтобы переваривать определенные белки. Варка денатурирует (инактивирует) пищевые белки и облегчает их переваривание. Аллергия или отравление также могут быть вызваны воздействием белков, которые не попадают в пищеварительный тракт. система путем вдыхания, всасывания через слизистые ткани или инъекции от укусов или укусов. Яды пауков и змей содержат протеины, нейротоксических, протеолитических и гемолитических эффектов.

Многие структуры тела сформированы из белка. Волосы и гвозди изготовлены из кератинов , которые представляют собой длинные белковые цепи, содержащие высокий процент (15-17%) аминокислоты цистеина. Кератины также входят в состав когтей, рогов, перьев, чешуи и копыт животных. Коллаген - это самый распространенный белок в организме, который составляет примерно 20-30% все белки организма. Он обнаружен в сухожилиях, связках и многих тканях, которые выполняют структурные или механические функции.Коллаген состоит из аминокислотных последовательностей, которые скручиваются в тройную спиральную структуру с образованием очень прочные волокна. Глицин и пролин составляют около 50% аминокислот в коллагене. Желатин получают путем длительного кипячения коллагена до тех пор, пока он не станет водорастворимым и липким. Эмаль зуба и кости состоят из белковой матрицы (в основном коллаген) с дисперсными кристаллами минералов, таких как апатит, фосфат кальция. По весу костная ткань состоит на 70% из минералов, 8% из воды и 22% из белков. Мышечная ткань состоит приблизительно на 65% из актина и миозина , которые являются сократительные белки, которые обеспечивают движение мышц. Казеин - это питательный фосфорсодержащий белок, содержащийся в молоке. Он составляет около 80% белка в молоке и содержит все распространенные аминокислоты.

Аминокислоты

Аминокислоты природного происхождения, их аббревиатуры и структурные формулы
* Незаменимые аминокислоты

Термин «незаменимая аминокислота» относится к аминокислоте, которая необходим для удовлетворения физиологических потребностей и должен поступать в рацион.Аргинин синтезируется организмом, но со скоростью, недостаточной для удовлетворения потребностей роста. Метионин требуется в больших количествах для производства цистеина, если последняя аминокислота не является в достаточном количестве поступает в рацион. Точно так же фенилаланин можно превратить в тирозин, но он требуется в больших количествах при дефиците тирозина в пище. Тирозин необходим для людей с фенилкетонурией (ФКУ), метаболизм которых не может преобразовывать фенилаланин к тирозину. Изолейцин, лейцин и валин иногда называют «аминокислотами с разветвленной цепью» (BCAA). потому что их углеродные цепи разветвлены.

Стереохимия

Во всех двадцати аминокислотах, кроме глицина, атом углерода с аминогруппой присоединен до четырех разных заместителей. Тетраэдрические валентные углы углерода и асимметрия прикреплений делают возможно, что аминокислоты имеют две не наложенные друг на друга структуры, формы L и R , которые являются зеркальным отображением друг друга. В белках содержатся только L-аминокислоты. L-аминокислоты имеют аминогруппу слева, когда карбоксильная группа находится наверху, как показано здесь.Клиновые связи над плоскостью отображения, а пунктирные связи - под плоскостью отображения. Модель вращающейся молекулы представляет атомы кислорода красным цветом, азот - синим, углерод - черным и водород - белым. для диполярной ионной формы L-аланина ( CH 3 CH (NH 3 + ) COO - ).

L-аланин

Образование пептида из двух аминокислот

На этой иллюстрации показана реакция двух аминокислот, где R и R ' представляют собой любые функциональные группы. из таблицы выше.Синий кружок показывает воду ( H 2 O ) выпущен, а красный кружок показывает полученная пептидная связь ( -C (= O) NH-).

Достигается обратная реакция, т. Е. Разрушение пептидных связей на составляющие аминокислоты. путем гидролиза . Многие коммерческие продукты питания использовать гидролизованные растительные белки в качестве ароматизаторов. Соевый соус производит гидролиз белка сои и пшеницы путем грибковой ферментации или кипячения с растворами кислоты.Глутамат натрия (MSG), усилитель вкуса, представляет собой натриевую соль глутаминовой кислоты, которая естественно содержится в морских водорослях и ферментированных соевых продуктах.


ПРОДОЛЖЕНИЕ: Пептиды и белки


© Авторское право 2012 - Антонио Самора


.Модификация аминокислот

для улучшения и точной настройки гидрогелей на основе пептидов

3.1. Влияние D-аминокислот на свойства пептидного гидрогеля

В биологическом организме подавляющее большинство природных белков состоит исключительно из аминокислот в их L-энантиомерных формах. Однако хиральные эквиваленты, , то есть , D-энантиомеры с обратной химической конфигурацией (фиг. 7A), присутствуют в нескольких случаях. Например, D-аминокислоты обнаружены в бактериях, в которых D-аланин, D-аспарагиновая и D-глутаминовая кислоты являются важными составляющими для синтеза пептидогликана, образующего клеточную стенку бактерий.Некоторые антибиотики также содержат D-аминокислоту, например пенициллин G ( δ- ( L- α-аминоадипил) - L- Cys- D- Val ), грамицидин, актиномицин или полимиксины [114]. Не ограничиваясь прокариотами, D-аминокислоты также были выделены из ткани эукариот, включая дермофин из лягушек, токсины яда пауков или утконоса или нейрогормоны из ракообразных. Совсем недавно эти D-аминокислоты были обнаружены в различных тканях человека, особенно из-за присутствия D-аспарагиновой кислоты.Это справедливо для эластина, β-амилоида, α-синуклеина или AB-кристаллина. Интересно, что эти белки участвуют в нескольких патологиях: артериосклерозе, болезнях Альцгеймера и Паркинсона и катаракте соответственно, демонстрируя неоспоримую важность хиральности в физиологическом процессе [115]. Исследование роли аминокислоты in vivo (в качестве сигнальных молекул в головном мозге или эндокринных железах [116] или при возрастных заболеваниях) [117] является актуальной увлекательной горячей темой, далеко выходящей за рамки данной главы, и автор побуждает любопытных читателей взглянуть на некоторые обзоры, процитированные в этом абзаце.

Рис. 7.

Химические структуры L- и D-аминокислот (A) и химические структуры образующих гидрогель пептидов, включающих D-аминокислоту (и) (B).

Вдохновленные существованием D-аминокислот, несколько групп использовали их для создания эффективных гидрогелей на основе пептидов. Более короткий, несомненно, представляет собой Fmoc- D- Glu , который образует правосторонние спиральные нановолокна в присутствии D- Lys (эквимолярный, # 39 Рисунок 7B), а та же смесь с эквивалентами L-энантиомера ( i.e ., Fmoc- L- Glu + L- Lys ) приводит к образованию левых спиральных нановолокон. Интересно, что гидрогель, содержащий D-энантиомеры, обладает несколько лучшими вязкоупругими свойствами, чем левовращающий [118]. Этот пример ясно показывает, что организация на молекулярном уровне (, т.е. , хиральность) влияет на организацию на микро (, т.е. , волокна) и макроскопическом уровне (, т.е.е ., гидрогель). Также были разработаны серии дипептидов, содержащих D-аминокислоты, один с Fmoc N-защитной группой, а другой с нафтильной группой (Nap). Для первого примера, Fmoc- D- Ala- D- Ala (№ 40 на рис. 7B) можно назвать высокоэффективным для образования гидрогеля (> 0,13% масс. / v), немного лучше, чем соответствующий Fmoc- L- Ala- L- Ala (> 0.15% мас. / Об.), Тогда как для Fmoc-Gly- D- Ala (№ 41, рис. 7В) требуется концентрация> 1,7% мас. / Об. [119]. Интересно, что Nap-Gly- D- Ala (№ 42, рис. 7B) демонстрирует исключительные свойства с минимальной концентрацией гелеобразования всего 0,07% мас. / Об. В воде [69]. В этом конкретном случае характеристики гидрогеля аналогичны характеристикам, полученным с Nap-Gly-Ala , но характерные признаки кругового дихроизма друг друга являются полной противоположностью, иллюстрирующей противоположную спиральную структуру фибрилл.Трипептиды также представлены в этом списке с другими структурами, дериватизированными Fmoc, содержащими три фенилаланина: Fmoc-Phe-Phe-Phe (# 43 Рисунок 7B), Fmoc- D- Phe- D - Phe- D- Phe (# 44, рис. 7B), Fmoc-Phe- D- Phe- D- Phe 45 Рисунок 7B) и Fmoc- D- Phe-Phe-Phe (№ 46 Рисунок 7B) [120].Интересно, что волокна, полученные в воде, являются правосторонними для Fmoc-Phe-Phe-Phe и Fmoc-Phe- D- Phe- D- Phe и левым- вручили для двух других. Их вязкоупругие свойства также улучшаются за счет добавления D-энантиомеров с Fmoc- D- Phe- D- Phe- D- Phe около % выше, чем Fmoc-Phe-Phe-Phe с точки зрения модулей хранения и потерь.Без защитной группы на N-конце пептиды Val-Phe-Phe и Phe-Phe-Val не смогли образоваться из гидрогелей при нейтральном pH, в то время как D- Val-Phe-Phe ( № 47, фиг. 7B) и D- Phe-Phe-Val (, т.е. ., Оба с D-аминокислотой на N-конце, № 48 фиг. 7B) эквиваленты [121]. Другой трипептид, защищенный азобензольным фрагментом на N-конце, был разработан из последовательности Azo-Lys-Phe-Ala с D-энантиомерами в различных положениях.В отличие от Azo-Lys-Phe-Ala , который образует гидрогель из 3,1% мас. / Об., Azo-Lys- D- Phe- D- Ala (# 49 Рисунок 7B) и Azo- D- Lys-Phe-Ala (№ 50 Рисунок 7B) требуют 6,8% мас. / Об., Более чем в два раза. Интересно, что пептидный гель, содержащий все D-аминокислоты, немного более эффективен, с минимальной концентрацией 3,0% мас. / Об. [75].

Последним, но не менее важным примером использования D-аминокислот для улучшения гидрогелирования является окончательное введение последовательности D- Pro-Pro .Действительно, последний обеспечивает поворот типа II (β-шпилька), благоприятствуя контакту между двумя пептидными цепями с обеих сторон. Это уменьшение степеней свободы резко способствует эффективности образования гидрогеля. Таким образом, было разработано множество последовательностей [122, 123], в том числе 20-мерный MAX1 (последовательность (Val-Lys) 4 -Val- D- Pro-Pro-Thr - (Lys-Val) 4 -NH 2 , # 51 Рисунок 8) [124–129] и MAX8 ( (Val-Lys) 4 -Val - D- Pro-Pro-Thr-Lys-Val-Glu-Val- (Lys-Val) 2 -NH 2 ) [128, 130], в котором последовательность D- Pro-Pro находится как раз посередине, в отличие от SSP1 ( (Val-Lys) 2 -Val- D- Pro -Pro-Thr- (Lys-Val) 6 -NH 2 , # 52 Рисунок 8) или SSP2 ( (Val-Lys) 3 -Val- D- Pro-Pro-Thr- (Lys-Val) 5 -NH 2 ) [131, 132].Более сложная была разработана серия трехцепочечных пептидов, включая TSS1 (последовательность (Val-Lys) 4 -Val- D- Pro-Pro-Thr- (Lys- Val) 3 -Lys- D- Pro-Pro- (Lys-Val) 4 -NH 2 ) [133].

Рис. 8.

Химические структуры образующих гидрогель пептидов, включающих D-аминокислоту (ы).

Наконец, производные от EAK-16 (последовательность Ac- (Ala-Glu-Ala-Glu-Ala-Lys-Ala-Lys) 2 -NH 2 ), включающая D- аминокислоты. Интересно, что энантиомеры EAK-16 и D -EAK-16 (последовательность Ac- ( D- Ala- D- Glu- D- Ala- - D- Glu- D- Ala- D- Lys- D- Ala- 28 0007 ) 2 -NH 2 , # 53 Рисунок 8) показали аналогичные термодинамические свойства гидрогеля ( e.g ., модули накопления ≈1 кПа при 1% мас. / об.) [134–136]. Напротив, соответствующие диастереоизомеры E D AK-16 (последовательность Ac- ( D- Ala-Glu- D- Ala-Glu- D- Ala-Lys- D- Ala-Lys) 2 -NH 2 , # 54 Рисунок 8) и D EA D K (последовательность Ac- (Ala- D- Glu-Ala- D- Glu-Ala- D- Lys-Ala- D- Lys ) 2 -NH 2 ), по-видимому, обладают чрезвычайно скромной способностью образовывать стабильные гидрогели [137].

3.2. Использование неканонических аминокислот для создания гидрогелей на основе пептидов

Как описано ранее, модификации пептида могут быть индуцированы функционализацией N- и C-концов, а также вставкой органического фрагмента внутри последовательности или путем инверсия хиральности аминокислот с использованием D-аминокислот. Кроме того, введение неканонических аминокислот (, т.е. , а не из 20 закодированных протеиногенных аминокислот) открывает широкие новые возможности и использовалось исследователями для улучшения и тонкой настройки образования гидрогеля.

Среди них циклогексилаланин ( Cha ), гидрированный фенилаланин, предотвращает образование π-π-взаимодействий и значительно увеличивает общую гидрофобность пептида, в который он встроен. Например, при использовании октапептида Ac- (Phe-Lys-Phe-Glu) 2 -NH 2 , замещение обоих фенилаланинов двумя циклогексилаланинами (, т.е. ., Accelerator, . - (Cha-Lys-Cha-Glu) 2 -NH 2 , # 55 Рисунок 9) приводит к менее растворимому пептиду, требующему нескольких процентов HFIP (для гексафторизопропанола) для обеспечения гелеобразование.Однако, в то время как самоподдерживающийся гидрогель для этого последнего был получен при 0,23% мас. / Об., Phe-содержащий пептид требует 0,46% мас. / Об. [138]. Параллельно эксперименты с Ac- (Cha-Lys-Cha-Lys) 2 -NH 2 демонстрируют, что при той же концентрации Ac- (Phe-Lys-Cha-Phe ) 2 -NH 2 (№ 56 Рис. 9) образует более жесткий гидрогель (G '≈ 1800 кПа по сравнению с 76 Па) [139].Эти эксперименты продемонстрировали ключевую роль гидрофобности в самосборке пептидов и, следовательно, в процессе гелеобразования.

Рисунок 9.

Химические структуры образующих гидрогель пептидов, включающих неканонические аминокислоты.

Другой используемой необычной аминокислотой является орнитин ( Orn ), состоящий из боковой аминопропиловой цепи. Его можно рассматривать как лизин, но только с тремя метиленами в боковой цепи вместо четырех. Произведенный из семейства P 11 [101, 140], был синтезирован 11-мер, содержащий три положительно заряженных орнитина (последовательность Ac-Gln-Gln-Orn-Phe-Orn-Trp-Orn-Phe-Gln-Gln -Gln-NH 2 , # 57 Рисунок 9) и смешанный с близкой последовательностью, отрицательно заряженной, в которой Orn были замещены глутаминовыми кислотами (последовательность Ac-Gln-Gln-Glu-Phe-Glu-Trp -Glu-Phe-Gln-Gln-Gln-NH 2 , # 58 Рисунок 9).Эквимолярная смесь проявляла свойства как нематических гелей, так и растворов. Сборке способствуют электростатические взаимодействия между зарядами, переносимыми первичными аминами ( Orn ) и карбоновыми кислотами ( Glu ) [96]. Другие Orn-содержащие гидрогелаторы были разработаны на основе декапептида. Более конкретно, олиго (п-фенилвинилен) (обозначенный как OPV ) функционализировали двумя пентапептидами с обеих сторон: Ac-Gln-Gln-Orn-Phe-Orn-OPV-Orn-Phe-Gln-Gln-Gln- NH 2 и Ac-Gln-Gln-Arg-Phe-Glu-OPV-Glu-Phe-Gln-Gln-Gln-NH 2 .Оба они образуют стабильный гидрогель, первый более прочный, чем второй [109]. При работе с короткими последовательностями из двух аминокислот без защиты на N- или C-конце использование α, β-дегидрофенилаланина ( ΔPhe ) дает выдающиеся результаты [141, 142]. По сравнению с каноническим Phe , ΔPhe не имеет хиральности на своем C α и поддерживает π-π-стэкинг из-за его расширенной делокализации электронов. Действительно, в то время как Phe-Phe не может образовывать гидрогель, Phe-ΔPhe значительно более эффективен, образуя жесткий гель с G ’≈ 210 000 Па всего за 1% мас. / Об.Однако после полного исследования Xxx-ΔPhe (в котором Xxx = 1 из 20 канонических аминокислот) было сообщено, что только 2 дипептида способны к желатинизации: Leu-ΔPhe (№ 59, рис. 9) и Phe-ΔPhe (№ 60 рис. 9). Недавно первый был применен in vivo на мышиной модели в качестве платформы для доставки митоксантрона, противоракового препарата, и кажется очень многообещающим [141].

Недавно на основе 20-мерного MAX1 (последовательность (Val-Lys) 4 -Val- D- Pro-Pro-Thr- (Lys-Val) 4 -NH 2 , см. Выше) [124–129], были синтезированы другие производные, в которых были синтезированы восемь валинов (за исключением Val , соседнего с D- Pro ) были заменены неканонической аминомасляной кислотой ( Abu ), норвалином ( Nva , № 61 Рисунок 9) или норлейцином ( Nle ).Результаты показали, что при 1% мас. / Об. Только содержащий пептид норвалин образует более жесткий материал, чем исходный MAX1, с G ’≈ 3300 Па против 1800 Па, соответственно [143]. Сообщалось также об использовании циклодипептида как об эффективном методе. Действительно, цикло ( L- Tyr- L- Lys) (# 62 Рисунок 9) и цикло ( L- Phe- L- - Lys) N ε -ацетилированные глюконовой кислотой приводят к тиксотропным гидрогелям, которые могут храниться в течение длительного периода времени в виде раствора.Гелеобразование просто запускается коротким и энергичным перемешиванием [144]. Чтобы увеличить ароматическую поверхность, доступную из ультракороткого пептида, оценивали Fmoc-β- (2-нафтил) -L-аланин (# 63, рис. 9), и полученный гидрогель показал хорошую стабильность в большом диапазоне pH, начиная с 3–12 [145]. Вдохновленный пентапептидным фрагментом Lys-Leu-Val-Phe-Phe из 16-20 области белка Aβ (вовлеченный в болезнь Альцгеймера) и хорошо известный своей способностью образовывать амилоидные волокна, эффекты β-2- оценивали тиениаланин ( 2-Thi ).Полученный (2-Thi) - (2-Thi) -Val-Leu-Lys-Ala-Ala (№ 64 Рис. 9) показал высокую эффективность в образовании гидрогеля и свойствах жидких кристаллов [146].

Изобретательно, фотолейцин, фотореактивный аналог лейцина на основе диазирина, был введен внутрь пентапептида, защищенного нафталиновым фрагментом на его N-конце (№ 65, рис. 9). Таким образом, система применяется для иммунопреципитации белкового комплекса (также называемого методом «pull-down») и взаимодействует с белками от 42 до 55 кДа [147].

Полученный из L-пролина, L-4-гидроксипролин ( Hyp ) является одной из аминокислот, составляющих тропоколлаген и в мелком , коллаген. Действительно, коллагеновые волокна состоят из повторяющейся последовательности Gly-Xxx-Hyp , в которой Xxx = Lys, Glu, Ser, Ala и Pro [148]. На основании этого было изучено пептидов Nap-Gly-Phe-Phe-Tyr-Gly-Gly-Xxx-Hyp (№66, фиг. 9). В зависимости от аминокислоты в седьмом положении ( i.e ., Xxx ), минимальные концентрации гелеобразования составляют от 0,04% до 0,10% мас. / об., что демонстрирует достоинства этого метода имитации биологии [149].

Одна из последних категорий модификаций, которые эта часть хотела бы выделить, - это функционализация фенилаланина. Действительно, убедительная работа была сосредоточена на этой ключевой аминокислоте, играющей центральную роль в самосборке пептидов, и , в мелком , в образовании гидрогеля. Так, работая над коротким Fmoc-Phe , группа Брэдли Л.Нильссон изучил влияние замещения водорода в пара-положении нитро (-NO 2, # 67, рис. 10), циано (-CN, № 68, рис. 10), амино (-NH 2 ), гидроксил (-ОН, в данном случае аминокислота соответствует тирозину), метокси (-OMe, № 69, рис. 10), трифторметил (-CF 3 , № 70, рис. 10) или метил группа [100, 150–152]. Эта модификация приводит к перераспределению электронной плотности ароматического кольца, влияя на π-π и диполярные взаимодействия между бензильными группами.В то время как Fmoc-Phe образует слабый гидрогель при 0,6% мас. / Об. (G '≈ 40 Па), все эти замены на улучшают механическое поведение полученных гелей, особенно для Fmoc- (pNO 2 -Phe), Fmoc-Tyr и Fmoc- (pNH 2 -Phe) с модулями накопления ≈410 Па, 506 Па и 527 Па соответственно. Однако время гелеобразования не связано напрямую с механическими свойствами: т гель ≈ 0.5 мин, 5 мин и 10 мин для Fmoc- (pNO 2 -Phe), Fmoc- (pCN-Phe) и Fmoc- (pCH 3 -Phe ) соответственно.

Рисунок 10.

Химические структуры образующих гидрогель пептидов, включающих неканонические аминокислоты (вторая панель).

Эффект галогенирования был также исследован на Fmoc-Phe с заменами в положениях орто, мета и пара фтором, хлором или бромом [153].В этой работе, с точки зрения времени гелеобразования, галогенирование в позиции para значительно короче ( т гель ≈ 0,5 мин) по сравнению с обоими мета ( т гель ≈ 3 –15 мин) и орто ( т гель ≈ 30–50 мин) позиций. Однако, что касается механических свойств, присутствие галогена в мета-положении является более эффективным, за ним следует орто и, наконец, пара положения.Параллельно, влияние атома, по-видимому, определяется его поляризуемостью с образованием более жестких гидрогелей с фтором, лучше, чем с хлором, а затем с бромом. Таким образом, было рассмотрено использование пентафторированного фенилаланина Fmoc- (F 5 -Phe) (№ 71 на рис. 10) [100, 151]. Такое перфторирование резко увеличивает гидрофобность молекулы и снижает минимальную концентрацию гелеобразования до 0,1% мас. / Об. При 0,2% мас. / Об. Гель имеет хорошие реологические результаты с G ’≈ 3100 кПа и G” ≈ 320 Па, что подтверждает его эффективность по сравнению с классическим Fmoc-Phe .Включение ( F 5 -Phe ) в более длинную пептидную цепь было успешным, как показали исследования с участием Ac - [(F 5 -Phe) -Lys- (F 5 -Phe) -Lys] 2 -NH 2 (№ 72, рисунок 10) [139].

Таким же образом сообщалось о влиянии одноатомной замены водорода на галоген в амилоидогенном фрагменте Asp-Phe-Asn-Lys-Phe , производном от кальцитонина человека.В основном замещение фенилаланина (ов) пара-X-Phe (X = Cl, Br, I) привело к резкому улучшению термодинамических и кинетических свойств. Амилоидные структуры были подтверждены с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ) и крио-трансмиссионной электронной микроскопии (крио-ТЕМ), а также по их двойному лучепреломлению в зеленый цвет при окрашивании конго красным, выделяя Asp- (pI-Phe) -Asn-Lys- Производное (pI-Phe) (№ 73 фиг. 10) как наиболее фибрилогенный пептидный мономер. Как сообщалось в литературе, было подтверждено, что эти амилоидные фибриллы обладали способностью образовывать гидрогели с большей эффективностью по сравнению с Asp-Phe-Asn-Lys-Phe дикого типа , что подтверждается 30-кратной более низкой концентрацией, необходимой для гелеобразование Asp- (pI-Phe) -Asn-Lys-Phe .Однако лучшая термическая стабильность ( T = 116 ° C), наименьшее время гелеобразования (<10 мин) и самая высокая жесткость (накопительный модуль G '> 10 4 Па) наблюдались для того же бис-йодированного образца (при 15 мМ), что намного лучше, чем бис-бром и бис-хлорпроизводные соответственно. Все эти результаты подчеркивают положительную роль галогенирования пептидов, особенно йодирования, для супрамолекулярной амплификации самосборки амилоида [154].

3.3. Функционализация аминокислот на их боковой цепи

Среди 20 канонических аминокислот лишь небольшая часть содержит реактивную органическую группу на своей боковой цепи.Эти аминокислоты в основном содержат карбоновую кислоту: Asp и Glu , амин ( Lys ), гуанидин ( Arg ) или тиоловую группу ( Cys ). Таким образом, модификации и постмодификации (, т.е. , после пептидного синтеза) образующих гидрогель пептидов могут быть осуществлены посредством химических реакций между указанной выше аминокислотой и органическим соединением.

Следуя этому правилу, было разработано несколько структур, предлагающих новые мириады возможностей для повышения универсальности гидрогелей на основе пептидов.Функционализация лизина, несомненно, является наиболее часто используемым методом. Эта аминокислота была привита к фрагменту диимина нафталина (NDI) для увеличения ароматической поверхности, доступной на пептиде, чтобы способствовать π-π взаимодействиям и впоследствии гидрогелированию. Полученный Fmoc-Lys-Lys (NDI) (№ 74 на рис. 11) самособирается при низкой концентрации (<1,5% мас. / Об.) И может действовать как полупроводник [155]. Точно так же лизины были модифицированы путем добавления азобензольного фрагмента, что привело к светопереключаемым гидрогелям (№75, рис. 11) [156, 157].Присутствие сорбамидной группы на боковой цепи Lys дает возможность фотополимеризовать физический гидрогель, полученный нековалентными взаимодействиями, для создания химических связей, укрепляющих сеть. Этот второй этап улучшает механическую жесткость на 2,5 [158]. Используя тот же подход, был разработан амфифильный пептид, состоящий из лизина, функционализированного алкильной цепью, содержащей диацетиленовый сегмент (№ 76, фиг. 11). Последующая полимеризация приводит к использованию полиацетиленсодержащего гидрогеля для культивирования клеток [159].Кроме того, замещение первичного амина на акриламидную группу для вторичного образования полиакриламида также является принятым подходом (№77, рис. 11) [160].

Рисунок 11.

Химические структуры образующих гидрогель пептидов, включающих функционализированные боковые цепи.

Было предложено добавление гидразинсодержащего плеча к амфифильному пептиду для контроля высвобождения кетонов. Действительно, кетоны могут реагировать с гидразином с образованием гидразона. Высокая гидролитическая стабильность этой химической функции приводит к медленному высвобождению кетонсодержащего соединения из гидрогеля (№ 78 Рисунок 11) [161].Присутствие защитных групп Boc в N ε Lys , происходящих из пептидного синтеза, определенно улучшает свойства гидрогеля, как описано для Fmoc-Val-Leu-Lys (Boc) и Fmoc-Lys (Boc). -Leu-Val (№79, рис. 11). Первый из них самый слабый с G ’≈ 4000 Па (при 2% мас. / Об.), А второй - самый жесткий с G’> 100000 Па [162]. О таком же подходе сообщалось с защитной группой Fmoc, просто используя Lys (N ε -Fmoc) .Однако гидрогелирование запускалось добавлением одного эквивалента либо Fmoc-Phe , либо Fmoc-Leu , и обоих с двумя эквивалентами Na 2 CO 3 . Сравнивая две смеси, гидрогель, составленный из Lys (N ε -Fmoc) + Fmoc-Phe (№ 80, рис. 11), значительно более жесткий, чем гидрогель с Fmoc-Leu , с модулями накопления 25000 Па и 3000 Па соответственно [163, 164].Наконец, описанный пептид, функционализированный лизином, касается линейного амфифильного нонапептида N ε , функционализированного во втором и последнем положении гистином и пальмитоилом (включая C 15 алкильную цепь). Интересны свойства гелеобразования при минимальной требуемой концентрации 0,1% мас. / Об. И pH> 6,5 [165].

Работая над 20-мерным производным MAX1, было разработано оригинальное инициируемое цинком гидрогелирование с использованием 3-амидоэтоксиаминодиацетокси-2-аминопропионовой кислоты вместо валина в последнем положении пептидной последовательности.Таким образом, две включенные кислотные группы идеально подходят для связывания металлов, в частности Zn 2+ . Хотя гелеобразование одного пептида в растворе не происходит, добавление ZnCl 2 запускает образование гидрогеля (№ 81, рисунок 11) [166]. Для производства композитных материалов, состоящих из пептидных волокон, минерализованных кальцием, была разработана амфифильная молекула из 11 аминокислот и длинная алкильная цепь из 15 метиленовых групп. Ключевая аминокислота - фосфорилированный серин, играющий ключевую роль в образовании минералов фосфата кальция.После самосборки волокон тиоловые группы цистеина окисляются до дисульфидов перед обработкой CaCl 2 . Через 20 минут волокна начинают покрываться кристаллическими минералами. Эти композитные материалы

.

аминокислот, белков и пептидов

1. Введение

Белки , от греческого proteios , что означает первый, являются класс органических соединений, которые присутствуют в каждом живая клетка. В виде кожи, волос, мозолей, хрящей, мышц, сухожилий и связок, белки удерживают вместе, защищают и обеспечивают структура тела многоклеточного организма. В виде ферменты, гормоны, антитела и глобулины, они катализируют, регулируют, и защитить химию тела.В виде гемоглобина, миоглобина и различные липопротеины, они влияют на транспорт кислорода и других вещества в организме.

Белки обычно считаются полезными и необходимы часть рациона всех животных. Человек может серьезно заболеть, если они не едят достаточно подходящего белка, болезнь квашиоркор крайняя форма дефицита белка. Антибиотики на белковой основе и вакцины помогают бороться с болезнями, а мы согреваем и защищаем наши тела с одеждой и обувью, которые часто содержат белок (например,г. шерсть, шелк и кожа).
Смертельные свойства белковых токсинов и ядов менее широко признаны. Ботулинический токсин А, из Clostridium botulinum , считается самым сильным ядом из известных. На основании токсикологии исследования, чайная ложка этого

.

Смотрите также