plik


ÿþPEPTYDY Iwona [ak 14. Peptydy powstaj w wyniku poBczenia wizaniem peptydowym (amido- wym) dwóch lub wicej aminokwasów. Synteza peptydu biegnie tylko w jednym kierunku. Reakcja kondensacji midzy grup ±-karboksylow jednego aminokwasu, a grup ±-aminow drugiego dostarcza dipeptydu, w którym oba aminokwasy po- Bczone s wizaniem peptydowym. Dipeptyd zawiera woln grup ±-aminow i ±-karboksylow, dlatego mo\e reagowa z grup aminow kolejnego aminokwa- su, tworzc nowe wizanie peptydowe i przeksztaBcajc si w tripeptyd. Tripeptyd nadal zawiera woln grup ±-aminow i ±-karboksylow i mo\e by dalej wydBu- \any o kolejne reszty aminokwasowe. DBugie proste BaDcuchy utworzone z reszt aminokwasowych poBczonych wizaniami peptydowymi mog by oligopeptyda- mi, gdy zawieraj do 25 reszt aminokwasowych, lub polipeptydami, gdy zawieraj ich ponad 25. Polipeptydy s biaBkami, gdy maj w swym skBadzie 100 lub wicej reszt aminokwasowych i których masa czsteczkowa jest 10 000 Da lub wy\sza. Zgodnie z przyjt konwencj, w ka\dym zapisie BaDcuchów peptydowych woln grup aminow umieszcza si po lewej stronie, woln grup karboksylow po pra- wej, natomiast Bcznik midzy resztami aminokwasowymi oznacza wizanie pep- tydowe. Równowaga reakcji kondensacji aminokwasów jest silnie przesunita w kie- runku odwrotnym, dlatego aby nastpiBa synteza wizaD peptydowych wymaga- na jest znaczna ilo[ energii swobodnej oraz obecno[ aktywnych form amino- kwasów. Aktywnymi formami aminokwasów, podczas biosyntezy polipeptydów w organizmie, s aminoacylo-tRNA. Wikszo[ peptydów wystpujca w organi- zmach wy\szych powstaje w wyniku kontrolowanego proteolitycznego rozszcze- pienia dBu\szych polipeptydów, które zostaBy zsyntetyzowane zgodnie z informacj zakodowan w DNA. Niektóre di- i tripeptydy mog powstawa w wyniku bezpo- [rednich poBczeD aktywnych pochodnych kwasowych, tak jak to ma miejsce, np. podczas syntezy glutationu (aktywowane ATP: grupa ³-karboksylowa glutaminia- nu i grupa karboksylowa cysteiny). W wyniku bezpo[rednich poBczeD aminokwa- sowych powstaj u bakterii antybiotyki peptydowe zawierajce od 2 do 15 lub wicej reszt aminokwasowych. Proces zachodzi na specyficznym kompleksie en- 236 zymatycznym, zapewniajcym wbudowywanie wBa[ciwych aminokwasów, ale nie wedBug reguB kodu genetycznego, co wyja[nia obecno[ w nich aminokwasów nietypowych oraz D-aminokwasów. Peptydy s aminoacylokwasami, dlatego ich nazwy tworzone s z u\yciem nazw grup acylowych koDczcych si na  yl i z nazwy aminokwasu z woln grup karboksylow. PrzykBadowo, gdy dwa aminokwasy, glicyna i alanina, kondensuj w podanej kolejno[ci, to dipeptyd nosi nazw glicyloalanina, natomiast gdy w od- wrotnej kolejno[ci, to dipeptyd nosi nazw alanyloglicyna. Wy\sze peptydy i poli- peptydy okre[lane s podobnie. Nazwa peptydu lub polipeptydu zawsze zaczyna si nazw grupy acylowej z woln grup aminow (aminokwas N-koDcowy), po czym nastpuj nazwy kolejnych reszt aminokwasów, a koDczy si nazw amino- kwasu z woln grup karboksylow (aminokwas C-koDcowy). Uproszczony spo- sób zapisu aminokwasów wchodzcych w skBad peptydu lub polipeptydu opiera si na symbolach trójliterowych lub jednoliterowych aminokwasów. Wizanie peptydowe wystpuje w dwóch skrajnych formach tautomerycz- nych  ketonowej i enolowej  które s strukturami rezonansowymi. Wolna para elektronowa azotu wizania peptydowego jest zdelokalizowana, w wyniku nakBa- dania si orbitali z grup karbonylow. To nakBadanie orbitali sprawia, \e w wiza- niu peptydowym poBczenie midzy atomem wgla i azotu ma charakter cz[ciowo (w ~40%) wizania podwójnego, o dBugo[ci krótszej (wynoszcej 0,132 nm) od typowego wizania pojedynczego, np. midzy atomem N, a atomem C±, wynosz- cej 0,147 nm. Wizanie peptydowe jest sztywne, wszystkie jego cztery atomy znajduj si w jednej pBaszczyznie. Oba atomy C±, cho znajduj si w pBaszczyz- nie wizania peptydowego, s jednak jedynymi miejscami mo\liwej rotacji wokóB ich pojedynczych wizaD (C±-C i N-C ±), dlatego wBa[nie w tych miejscach BaD- cuch polipeptydowy mo\e zgina si i zwija. Kty skrcenia, czyli torsyjne, ozna- H H C± H N N C N + C C O C'± O O- forma forma pBaszczyzna wizania ketonowa enolowa peptydowego czamy symbolami, mianowicie: symbol Õ opisuje kt rotacji wokóB pojedynczego wizania C±-C, natomiast È opisuje kt rotacji wokóB pojedynczego wizania N- -C ±. Kty torsyjne maj bardzo istotny wpByw na ksztaBtowanie konformacji prze- strzennej BaDcucha polipeptydowego. Gdy ich warto[ci s znane dla ka\dej reszty aminokwasowej, mo\na dokBadnie zdefiniowa konformacj przestrzenn BaDcucha gBównego polipeptydu. StaBo[ wielko[ci któw torsyjnych wzdBu\ polipeptydu gwarantuje przyjcie okre[lonej konformacji przez polipeptyd. Natomiast ró\ne 237 wielko[ci tych któw, a tak\e ich zmienno[ wzdBu\ polipeptydu odpowiedzialne s za zmienn i nieregularn konformacj BaDcucha gBównego polipeptydu. Wiza- nie peptydowe prawie zawsze wystpuje w konfiguracji trans, czyli wodór grupy aminowej znajduje si w poBo\eniu przeciwstawnym wobec tlenu grupy karbony- lowej. Oligopeptydy biologicznie aktywne Wa\nymi biologicznie dipeptydami s karnozyna, homokarnozyna i ansery- na. O H COO- O H COO- CH3 C N CH C N CH + + CH2 C CH2 C H2 NH2 H2 NH CH2 CH2 N N + + NH3 NH3 karnozyna anseryna Karnozyna, czyli N±-(²-alanylo)histydyna, w znacznych ilo[ciach wystpu- je w mi[niach szkieletowych wy\szych krgowców i czBowieka. Wzmaga aktyw- no[ ATP-azy miozynowej oraz chelatuje jony Cu+2 i pobudza pobieranie zwiz- ków miedzi. Homokarnozyna, czyli (N±-(4-aminobutyrylo)histydyna, jest dipeptydem o[rodkowego ukBadu nerwowego, wystpujcym w tkance mózgowej, którego funkcja nie jest znana. Anseryna, czyli À-metylokarnozyna N±-(3-aminopropionylo)-À-metylohisty- dyna), wystpuje w mi[niach szkieletowych wy\szych krgowców, które odzna- czaj si szybk czynno[ci skurczow, np. mi[nie koDczyn królika lub mi[nie piersiowe ptaków. Anseryny brak w mi[niach czBowieka. U ni\szych krgowców, np. u ryb kostnoszkieletowych wystpuje ona w znacznych ilo[ciach, w porówna- niu ze [ladow ilo[ci karnozyny. Biologicznie aktywnym tripeptydem jest tyreoliberyna, czyli pobudzajcy czynnik produkowany przez podwzgórze. Tyreoliberyna (piroglutamylohistydylo- prolinamid) pobudza uwalnianie tyreotropiny przez przedni pBat przysadki. 238 H2C CH2 O H O CH2 CH2 O C CH C N CH C N CH CH2 N CH2 H CONH2 HC C + HN NH C H Czynnik uwalniajcy tyreotropin (tyreoliberyna) Tripeptydem peBnicym rol biologicznego ukBadu redoks jest glutation, czyli ³-glutamylocysteinyloglicyna. W komórkach znajduje si w du\ych ilo[ciach, rzdu 5 mM, gdzie wystpuje w dwóch formach, utlenionej i zredukowanej, sta- nowic bufor hydrosulfidowy. Formy zredukowanej zazwyczaj jest okoBo 500 razy wicej ni\ utlenionej. O H O H H O O H C N CH2 COO- O H C N CH2 COO- -OOC CH2 N C H O C N CH C N CH HC N C + 2H H2C H2C SH H2C H2C CH2 CH2 S S H2C CH2 H2C + + + + HC NH3 H3N CH HC NH3 2H -OOC COO- COO- forma zredukowana glutation forma utleniona (GSSG) (GSH) Glutation peBni rol odtruwajc, poniewa\ jest przeciwutleniaczem, który reaguje z nadtlenkiem wodoru i nadtlenkami organicznymi, unieszkodliwiajc te uboczne i toksyczne produkty metabolizmu. Enkefalina metioninowa i enkefalina leucynowa s pentapeptydami (Tyr- -Gly-Gly-Phe-Met[lub Leu]), które wraz z grup polipeptydów skBadajcych si z 20 30 reszt aminokwasowych, zwanych endorfinami (±-, ²- i ³-), stanowi na- turalne peptydy opioidowe, przeciwbólowe, o dziaBaniu podobnym do morfiny, ale silniejsze od niej 18 20-krotnie. Aktywnym biologicznie oktapeptydem jest angiotensyna II (hipertensy- na), która powstaje z osoczowego angiotensynogenu pod wpBywem reniny wytwa- rzanej w nerkach, a nastpnie pod wpBywem dziaBania enzymu konwertujcego. Skutkiem dziaBania reniny na angiotensynogen jest powstanie dekapeptydu, angio- tensyna I, z której ostatecznie powstaje angiotensyna II pod wpBywem enzymu konwertujcego. 239 A s p A g r V a l Tyr Ile H is P ro P he angiotensyna II Angiotensyna II zw\a naczynia krwiono[ne i jest najsilniejszym czynni- kiem podwy\szajcym ci[nienie krwi. Pobudza kor nadnerczy do syntezy aldoste- ronu, który zwiksza resorpcj zwrotn jonów Na+ w nerkach, przeciwdziaBajc ich utracie wraz z moczem. Bradykinina to nonapeptyd, który rozszerza naczynia krwiono[ne i obni\a ci[nienie krwi, zatem dziaBa antagonistycznie do angiotensyny II. Odpowiedzialna jest równie\ za uczucie bólu, który towarzyszy uszkodzeniu (zranieniu) skóry. Bradykinina stanowi typow kinin powstajc ze specjalnych biaBek, kininoge- nów, nale\cych do ±2-globulin osocza pod wpBywem swoistych enzymów proteo- litycznych, zwanych kalikreinami. A rg P ro P ro Gly P he S er P ro P he A rg bradykinina Nonapeptydami wykazujcymi aktywno[ hormonów klasycznych s wazo- presyna i oksytocyna, produkowane w podwzgórzu, a magazynowane w tylnym pBacie przysadki mózgowej. Maj prawie identyczn sekwencj aminokwasow, ró\ni si jedynie dwoma aminokwasami, dlatego hormony te wywoBuj pewne wspólne efekty biologiczne. Wazopresyna (hormon antydiuretyczny, ADH) zwiksza wchBanianie zwrot- ne wody w dystalnych kanalikach nerkowych. Niedobór ADH prowadzi do mo- czówki prostej. + Cys Tyr Phe Gln Asn Cys Pro Arg Gly NH3 (Lys) S S wazopresyna Oksytocyna stymuluje skurcze mi[ni gBadkich macicy i gruczoBu sutkowego. + Cys Tyr Ile Gln Asn Cys Pro Leu Gly NH3 S S oksytocyna 240 Niektóre peptydy wykazuj aktywno[ biologiczn antybiotyków. Antybio- tyki peptydowe maj bardzo charakterystyczn cykliczn struktur i mog zawie- ra D-aminokwasy. Penicylina jest produkowana przez ple[D Penicillium, gdzie powstaje z wa- liny i cysteiny, które tworz czteroczBonowy pier[cieD ²-laktamowy i pier[cieD tia- zolidynowy. Do pier[cienia ²-laktamowego przyBczana jest wizaniem peptydo- wym zmienna grupa kwasowa (R), która mo\e by ró\na i przez to ró\ne s ro- dzaje penicylin, np. w benzylopenicylinie jest ni grupa benzylowa. Penicylina, poprzez reaktywny pier[cieD ²-laktamowy zawierajcy wizanie peptydowe, nie- odwracalnie hamuje transpeptydaz glikopeptydow  kluczowy enzym w syntezie [cian komórek bakterii. R C O H N H H3C S C C C H H3C -OOC C N C H O pier[cieD pier[cieD tiazolidyny ²-laktamu penicylina R H2C reszta benzylowa Aktynomycyna D pochodzi ze szczepu Streptomyces, w swej strukturze zawiera grup barwnikow (kwas fenoksazonodikarboksylowy), która poBczona jest wizaniami peptydowymi z dwoma pentapeptydami. KoDcowe grupy karbok- sylowe obu pentapeptydów tworz makrocykliczne pier[cienie laktonowe. W pen- tapeptydach tych wystpuje D-walina. Aktynomycyna D jest specyficznym inhibi- torem syntezy RNA, czyli transkrypcji zarówno w komórkach prokariotycznych, jak i eukariotycznych, dlatego czsto jest wykorzystywana w badaniach bioche- micznych. Aktynomycyna D wi\e si specyficznie z dwuniciowym DNA, unie- mo\liwiajc jego u\ycie jako matrycy w syntezie RNA. Obni\enie st\enia mRNA Sar Pro Pro Sar MeVal MeVal D Val D Val O Thr O O Thr O C C NH2 N O O CH3 CH3 Sar - sarkozyna MeVal - N-metylowalina Val aktynomycyna D 241 prowadzi do hamowania syntezy biaBka. Pier[cieD fenoksazonowy aktynomycyny interkaluje, czyli w[lizguje si pomidzy pary zasad GC w dwuniciowym DNA, natomiast cykliczne polipeptydy wystaj jeden ponad, a drugi pod pier[cieniem fenoksazonowym. Symetria aktynomycyny D dokBadnie odpowiada symetrii spe- cyficznej sekwencji zasad GC. Ponadto, aktynomycyna D ma dziaBanie cytosta- tyczne, czyli hamuje podziaB komórek, w tym komórek szybko dzielcych si, dla- tego znalazBa zastosowanie w leczeniu niektórych nowotworów. Walinomycyna ma struktur cykliczn, utworzon z aminokwasów i hy- droksykwasów poBczonych na przemian wizaniami estrowymi i peptydowymi. SkBada si z trzykrotnie powtórzonego elementu. W skBad tego powtarzajcego si Lac  mleczan Hiv  hydroksyizowalerianian walinomycyna elementu wchodz reszty L-mleczanu (Lac), L-waliny, D-hydroksyizowalerianianu (Hiv) i D-waliny. Walinomycyna jest jonoforowym antybiotykiem no[nikowym, pod wpBywem którego bBony biologiczne staj si przepuszczalne dla jonów K+. Organizmy bdce pod wpBywem antybiotyków jonoforowych pozbawione s mo\liwo[ci kontroli nad wymian skBadników z otoczeniem. Walinomycyna wi\e jon K+ koordynacyjnie z sze[cioma atomami tlenu reszt walin centralnej przestrze- ni czsteczki i jako no[nik przenosi je na drug stron bBony. Gramicydyna S jest cyklicznym dekapeptydem, w strukturze którego wy- stpuj dwie reszty D-fenyloalaniny. 242 Orn  ornityna gramicydyna S Gramicydyna A jest równie\ polipeptydowym antybiotykiem jonoforo- wym, zbudowanym z 15 naprzemiennie wystpujcych reszt L- i D-aminokwa- sowych, który na N-koDcu ma grup formylow. Przyjmuje stuktur ²-helisy. O H C 8 H N (L)-Val Gly (L)-Ala (D)-Leu (L)-Ala (D)-Val (L)-Val (D)-Val 9 15  (L)-Trp (D)-Leu (L)-Trp (D)-Leu (L)-Trp (D)-Leu (L)-Trp C O N H CH2 CH2 OH gramicydyna A Poprzez N-formylowe koDce dwa takie polipeptydy Bcz si, tworzc dime- ryczny, funkcjonalny kanaB jonowy dla kationów jednowarto[ciowych (np. Na+), lecz nie dla dwuwarto[ciowych. KanaB ten spontanicznie otwiera si i zamyka, przepuszczajc w cigu sekundy ponad 107 kationów. Por tego kanaBu wy[cielony jest polarnymi grupami karbonylowymi peptydu, a hydrofobowe BaDcuchy boczne ustawione s na obwodzie kanaBu. UBo\enie to umo\liwiaj zestawione naprze- mienne reszty L- i D-aminokwasowe. 243

Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
T 14
Rzym 5 w 12,14 CZY WIERZYSZ EWOLUCJI
ustawa o umowach miedzynarodowych 14 00
990425 14
foto (14)
DGP 14 rachunkowosc i audyt
Plakat WEGLINIEC Odjazdy wazny od 14 04 27 do 14 06 14
022 14 (2)
index 14

więcej podobnych podstron