1

PEPTYDY

BIOLOGICZNIE CZYNNE

Aleksander Kołodziejczyk

Gdańsk 2013

2

Peptydy należą do bardzo rozpowszechnione związków w
przyrodzie; pośród nich są:

hormony

,

regulatory

, antybiotyki,

toksyny

,

glikopeptydy

,

lipopeptydy

, substancje sygnałowe.

Przykłady peptydów naturalnych

Glutation -

GSH

COOH

CH

2

SH

H

2

N-CH-CH

2

CH

2

CO-NH-CH-CO-NH-CH

2

COOH

Glu

Cys

Gly

-Glu-Cys-Gly

Biosynteza

Glu

+

Cys

ATP

enzym

-Glu-Cys

GSH

Gly, ATP

enzym

Występuje we wszystkich komórkach zwierząt
wyższych i u wielu mikroorganizmów. Znane są jego
naturalne analogi, w których zamiast

Glu

występuje

Asp

lub

pGlu

.

GSH

2

[O]

[H]

GSSG

+ HOH

Jest składnikiem koenzymów:

hydrolazy acyloglutationowej

,

dehydrogenazy foraldehydowej

, tautomerazy

indolilopirogronowej i innych ciał czynnych.

pozyskiwany

jest z drożdży

bierze udział

w reakcjach redoks

3

Tyreoliberyna, uwalnia

tyreotropinę

.

pGlu

-

His

-

ProNH

2

Jeden z

syntetycznych analogów TRF

jest

aktywniejszy od

hormonu natywnego

.

[1-Me-His

2

]TRF

TRF

- Thyreotropin Releasing Factor

N

O

O

NH

CH

2

N

N

CH

3

H

N

CONH

2

O

C

C

C

pGlu

1-Me-His

Pro-NH

2

Peptydy opioidowe – ich nazwa wywodzi się od opium.

Z produktów naturalnych wyizolowano kilkanaście peptydów
opioidowych, a syntetycznie otrzymano kilka tysięcy ich analogów.

Poszukuje się peptydu opioidowego odziałaniu przeciwbólowym,
ale pozbawionego niekorzystnych cech

morfiny

. Zsyntezowano

peptydy opioidowe znacznie aktywniejsze od

morfiny

w działaniu

przeciwbólowym, ale one też wykazują

właściwości narkotyczne

,

uszkadzają organy wewnętrzne,

działają szkodliwie na układ

oddechowy i krążenia

.

4

Enkefaliny, są to pentapeptydy, początkowo odkryte w mózgu, stąd
ich nazwa (gr. enkephalos = mózg), później okazało się, że występują
prawie we wszystkich tkankach.

Tyr-Gly-Gly-Phe-

Leu

Leu-

enkefalina

Tyr-Gly-Gly-Phe-

Met

Met-enkefalina

Prekursorem

enkefalin

jest białko –

proenkefalina A

– zawierające

271 reszt AA,
w tym 6 sekwencji

Met-enkefaliny

i 1 sekwencje

Leu-enkefaliny

.

Peptydy opioidowe oddziałują z tymi samymi receptorami co

morfina

: i.

Aktywność opiatów i opioidów sprawdza się za pomocą testów, np.
dawniej

gorącej płytki

czy

cofania szczurzego ogona

, a obecnie

in vitro:

GPI

– jelita skrętnego świnki morskiej (quina pig ileum)

MVD

– nasieniowodu myszy (mouse vas deferens)

HVD

– nasieniowodu chomika

RVD

– nasieniowodu szczura

5

Enkefaliny jak większość peptydów szybko ulega

enzymatycznej

hydrolizie

tracąc aktywność. Zwiększoną odporność enkefalin na

biodegradację uzyskano poprzez:

- zastąpienie

L-AA

aminokwasami

D-AA

,

- modyfikację C-końca –

amidowanie

,

redukcja

-COOH,

- modyfikację N-końca –

N-alkilowanie

,

N-acylowanie

,

- wprowadzenie

wiązań izosterycznych

czy

cyklizację

.

Tyr-

D

-Ala-Gly-Phe-Leu

[

D

-Ala

2

]-Leu-enkefalina

[

D

-Ala

2

,

D

-Leu

5

]-Leu-enkefalina

Tyr-

D

-Ser-Gly-Phe-Leu-Thr

Tyr-

D

-Ala-Gly-N-MePhe-Gly-ol

Enkefaliny modyfikowane:

6

Tabela Aktywność przeciwbólowa i selektywność

morfiny

i opioidów

 

Analgetyk

IC

50

(nM)

Selektyw-

ność

(/)

MVD/GPI

GPI

MVD

Morfina

70

390

5,6

Met-enkefalina

157

15

0,1

Leu-enkafelina

246

11

0,05

-endorfina

67

82

1,2

Dermorfina

3

29

9

Dynorfina A(1-13)

231

162

0,1

[-Ala]-Met-enkefalina

>150
0

>300
0

>2

[Ala

1

]-dynorfina A(1-13)

750

25
500

34

Tyr-Ala-Gly-
NHCH(CH

3

)CH

2

CH(CH

3

)

2

>5.10

4

>5.10

4

~1

Na podstawie aktywności w testach

GPI

i

MVG

można oszacować

względną selektywność preparatu wobec receptorów  i 

Tyr-

D

-Met-Gly-MePhe-ol

(syndyphalin)

>10

5

 

 

7

Morfina

i enkefaliny są zupełnie różnymi związkami; różnią się

składem i kształtem.

Morfina

jest sztywnym policyklicznym

związkiem, a cząsteczki enkefalin są elastyczne, a to pozwala im
przyjmować różne kształty, w tym zbliżone do pewnych fragmentów

morfiny

. W

morfinie

i w enkefalinach występuje podobny

strukturalnie fragment przypominający

tyraminę

– endogenną

aminę.

O

H

CH

2

CH

2

NH

2

tyramina

N CH

3

O

H

CH

2

CH

O

H

O

morfina

enkefalina

nalokson

N CH

2

-CH=CH

2

O

H

CH

2

CH

O

O

O

H

CH

2

CH

NH

2

Gly-Gly-Phe-Leu

O C

Tyr

(Met)

8

Endorfiny – endogenne morfiny

Znane są, ,  i  endorfiny; różnią się one długością łańcucha

peptydowego (około 30 AA) i nieznacznie składem AA.

-endorfina

człowieka

1 5 10

15

Thr-Gly-Gly-Phe-Met-Thr-Ser-Glu-Lys-Ser-Gln-Thr-Pro-Leu-
Val-

 

20 25

30

-

Thr- Leu-Phe-Lys-Asn-Ala-Ile-Ile-Lys-Asn-Ala-Tyr-Lys-Lys-

Gly-Glu

Endorfiny występują w wielu tkankach, np. w mózgu, płynie
mózgowo-rdzeniowym, nerkach, we krwi, w żołądku, jelitach, a
nawet w łożysku.

Wysiłek fizyczny, zadowolenie z osiągniętego sukcesu akupunktura i
stres wywołują wydzielanie się endorfin. Przyjmowanie
egzogennnych endorfin prowadzi do uzależnienia.

Inne peptydy opioidowe:

dynorfiny

, kazomorfiny,

dermorfiny

.

9

Adrenokortykotropina – ACTH, (

kortykotropina

), 39-peptyd,

wykryty w latach 50. XX w., pierwsza syntezę przeprowadzono w
1963 r.

Hormon produkowany przez przedni płat przysadki mózgowej, działa
w nadnerczach, gdzie stymuluje wytwarzanie kortykosterydów

1 5 10

15

Ser-Tyr-Ser-Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-Gly-Lys-Pro-Val-

Gly-Lys-

 

20 25

30

-Lys-Arg-Arg-Pro-Val-Lys-Val-Tyr-Pro-Asn-Gly-Ala-Glu-Asp-
Glu-

 

35 39

-Ser-Ala- -Glu-Ala-Phe-Pro-Leu-Glu-Phe

ACTH
ludzkie

W

ACTH

różnych ssaków obserwuje się niewielkie różnice w

składzie AA. N-końcowy fragment 1-24 zachowuje pełną aktywność
biologiczną.

AA 5-10 stanowią
miejsce aktywne hormonu

11-18 miejsce

wiążące z receptorem

11-24

adres

25-39 specyficzność

gatunkowa

Syntetyczne analogi ACTH (głównie 1-24), produkowane od 1967
r., są stosowane klinicznie do leczenia alergii, zapalenia stawów i
innych organów, stymulowania przysadki, w onkologii, hematologii,
endokrynologii, dermatologii ...

10

Prekursorem

ACTH

jest glikoproteina -

proopiomelanokortyna

.

Z niej powstają także melanotropiny, lipotropiny oraz peptydy
opioidowe.

C C

C C

R-K

R-R

K-R

K-R

K-K R-R

K-R

K-K

K-R

K-K

1 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260

ACTH

-MSH

-MSH

-MSH

peptyd

sygnałowy

peptyd N-terminalny



3

-MSH

-LPH

-LPH

-endorfina

Melanotropina –

MSH

Przysadka mózgowa
wytwarza
trzy melanotropiny:

Stymulują one syntezę

melaniny

i regulują dystrybucję tego

barwnika w skórze. Poziom

MSH

regulują

melanoliberyna

i

melanostatyna

.

Żaby i jaszczurki pod wpływem MSH dostosowują swoje
zabarwienie do koloru otoczenia. Syntetyczny analog

[Nle

4

,D-

Phe

7

]-MSH

jest znacznie aktywniejszy i działa dłużej niż peptyd

natywny.

 (13 AA)

 (18 AA)

 (12 AA)

1 10

Ac-Ser-Tyr-Ser-Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-Gly-Lys-Pro-Val-NH

2

-MSH

11

Oksytocyna i
wazopresyna

9-peptydy wytwarzane w podwzgórzu i magazynowane w
przysadce; należą do

neuropeptydów

, czyli hormonów

peptydowych wydziela-nych przez tkankę nerwową. Nazywane są
też a hormonami tylnego płata przysadki mózgowej.

Są znane również

hormony tkankowe

, wytwarzane przez tkanki

pełniące inne funkcje (np. w żołądku wydzielana jest

gastryna

) i

hormony gruczołowe

(wydzielane przez specjalne gruczoły

dokrewne, np. androgeny, estrogeny czy kortykosteroidy)

Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu-Gly-NH

2

oksytocyna

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Cys-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys-Pro-Arg-Gly-NH

2

wazopresyna

1 2 3 4 5 6 7 8 9

OT

Oksytocyna

i

wazopresyna

są cyklicznymi nonapeptydami.

AVP

ludzka i wołowa

12

Oksytocyna

wywołuje skurcze mięśni gładkich ciężarnej macicy –

aktywność oksytotyczna

,

wraz z

prolatyną

stymuluje laktację –

aktywność laktacyjna

.

Wpływa na zespół zachowań macierzyńskich

- ZZM

.

Podana dziewiczym samicom szczura wywołuje

ZZM

u >40% samic;

podana dziewiczym samicom szczura wraz z estrogenami wywołała

ZZM

w >80% przypadków.

Jest odpowiedzialna za

aktywność socjalną

.

Wazopresyna

reguluje stężenia moczu, jest to

aktywność

antydiuretyczna

.

Zagęszcza promocz

do dziesięciu razy.

Nazywana jest też

antydiuretyną

(

hormonem antydiuretycznym

).

Brak lub małe stężenie

AVP

wywołuje moczówkę prostą.

AVP

wpływa na zwiększenie ciśnienia tętniczego krwi jest to

aktywność presyjna

. Stymuluje także proces zapamiętywania i

uczenia się.

13

Zbliżona budowa

OT

i

VP

są odpowiedzialne

za resztkową hormonalną aktywność obu

peptydów

Peptyd

Aktywność [jednostki międzynarodowe IU]

oksytotyczn
a

laktacyjna

antydiu-
retyczna

presyjna

OT

520

475

4

4

AVP

14

70

323

369

[Thr

4

]OT

923

543

0,9

0,5

[Phe

2

,Orn

8

]OT

~1

7

0,6

124

dVDAVP

~8

-

1230

antagonist
a

dDAVP

-

3

1200

0,4

14

Otrzymywanie oksytocyny

Oksytocynę wytwarza się syntetycznie metodą SPPS.

Z-Cys(Bzl)-Tyr(Bzl)-Ile-Gln-Asn-Cys(Bzl)-Pro-Leu-Gly-

P

NH

3

/MeOH

Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu-Gly-NH

2

[O]

Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu-Gly-NH

2

Z-Cys(Bzl)-Tyr(Bzl)-Ile-Gln-Asn-Cys(Bzl)-Pro-Leu-Gly-NH

2

Na/NH

3

liq

Znana jest również synteza enzymatyczna

OT

Boc-Cys(Acm)-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys(Acm)-Pro-Leu-Gly-NH

2

CT: chymotrypsyna; CP: chymopapaina; P: papaina; Y:
karboksypeptydaza;
PPSE: postprolinowa specyficzna endoproteaza

P CT Y CP CP

P PPSE Y

15

Insulina

51-peptyd wytwarzany w trzustce należy do jednych z najlepiej
znanych peptydów, ponieważ jest powszechnych lekiem dla
diabetyków. Zaliczana jest czasami do białek, ponieważ tworzy
dimery, a nawet heksamery zawierające ponad 100 reszt AA.

Została odkryta w 1921 r. a jej odkrywcy otrzymali nagrodę Nobla
już w 1923 r.

Insulina

zbudowana jest z dwóch łańcuchów: A, w

którym jest 21 reszt AA i B, zawierającym 30 reszt. Oba łańcuchy
połączone są dwoma mostkami disilfidowymi, a ponadto w łańcuchu
A znajduje się trzeci mostek disulfidowy.

Gly-Ile-Val-Glu-Gln-Cys-Cys-Thr-Ser-Ile-Cys-Ser-Leu-Tyr-Gln-Leu-Glu-Asn-Tyr-Cys-Asn

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21

Phe-Val-Asn-Gln-His-Leu-Cys-Gly-Ser-His-Leu-Val-Glu-Ala-Leu-Tyr-Leu-Val-Cys-Gly-Glu-Arg

22

Gly

30 29 28 27 26 25 24

Phe

23

Tyr

Phe

Thr

Pro

Lys

Thr

S-S

S-S

S

S

A

B

16

Insulina jest lekiem ratującym życie diabetykom. Przez
dziesiątki lat w terapii stosowano

insulinę

izolowaną z trzustek

zwierząt rzeźnych – wołową i wieprzową. Z 1 kg trzustek wołowych
otrzymuje się około 2000 IU

insuliny

, a jednorazowa dawka

lecznicza wynosi kilkaset IU.

Insulina

wieprzowa i wołowa wykazują aktywność biologiczną

prawie identyczną z HI, jednak po długotrwałym stosowaniu mogą,
jako obce białka, wywoływać reakcje alergiczne, nawet groźne dla
życia.

1 mg insuliny = 24 IU

Chemiczna synteza HI jest ekonomicznie nieopłacalna, nie można jej
również ze względów oczywistych pozyskiwać z materiału ludzkiego.
W latach 80. XX w. rozpoczęto produkcję HI dzięki inżynierii
genetycznej wykorzystując bakterie E. coli zawierające gen
odpowiedzialny za wytwarzanie tego hormonu.

Produkcję prowadzi się dwoma sposobami:

a. wytwarzanie

proinsuliny

i jej hydrolizę do

insuliny

b. osobną syntezę obu łańcuchów i utlenianie ich do HI

17

S

S

S

S

S

S

OOC

H

3

N

5

10

15

20

25

30

5

10

15

20

5

10

10

15

20

25

-

+

33

proinsulina

84 AA

S

S

S

S

S

NH

3

OOC

S

5

5

10

15

20

10

15

20

25

-

+

insulina

51 AA

18

W drugiej metodzie łączenie obu łańcuchów

A

i

B

tak, żeby powstała

insulina

początkowo napotykało na ogromne trudności. Utlenianie

obu łańcuchów prowadzi do powstania wielu produktów:
monomerów, oligomerów liniowych i cyklicznych, w tym tylko 1-
2% właściwej HI.
Powstają 4 monomery:

3 A

i

1 B

; dimerów jest więcej:

57 A

2

,

2 B

2

,

12 AB

; tworzy się ~ 3000 trimerów:

A

3

,

B

3

,

A

2

B

,

AB

2

;

ponadto tetramery i wyższe oligomery.

SH SH

SH

SH

SH

SH

A

B

[O]

S S

S

S

[O]

S S

S

S

+

S

S

S

S

+

AA

S

S

BB

[O]

S S

S

S

S

S

HI

S

S

S

S

S

S

+

S

S

S

S

S

S

+

S

S

S

S

S

S

+

S S

S

S

S

S

+

S

S

S

S

S

S

+

+

19

O

3

SS

SSO

3

S

S

O

3

SS

O

3

SS

SO

3

30

B

Phe

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

14

15

17

28

13

16

Cys

24

23

18

19

20

21

22

25

27

29

26

Phe

Val

Asn

Gln

His

His

Leu

Gly

Gly

Gly

Ser

Leu

Leu

Leu

Val

Val

Glu

Glu

Ala

Tyr

Tyr

Cys

Arg

Phe

Thr

Pro

Lys

Thr

1

A

Gly

Ile

Val

Glu

Gln

Cys

Cys

Cys

Thr Ser

Ile

Ser

Leu

Tyr

Gln

Leu Glu Asn

Tyr

Cys

Asn

13

16

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

14

15

17

18

19

20

21

-

O

3

S

-

-

-

-

-

+

DTT

DTT – odczynnik Clelanda

S

H

O

H

OH

SH

butano-2,3-diol-1,4-ditiol

HI 50%

S S

S

S

1

A

Gly

Ile

Val

Glu

Gln

Cys

Cys

Cys

Thr Ser

Ile

Ser

Leu

Tyr

Gln

Leu

Glu

Asn

Tyr

Cys

Asn

13

16

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

14

15

17

18

19

20

21

S

S

B

Phe

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

14

15

17

28

13

16

Cys

24

23

18

19

20

21

22

25

27

26

Phe

Val

Asn

Gln

His

His

Leu

Gly

Gly

Gly

Ser

Leu

Leu

Leu

Val

Val

Glu

Glu

Ala

Tyr

Tyr

Cys

Arg

Phe

Thr

Pro

Lys

Thr

30

29

20

Znana jest także mikrobiologiczno-chemiczna metoda otrzymywania
HI.

Są drożdże wytwarzające peptyd zbliżony budową do HI, tzw

des(B30)

, znany jako

insulina jednołańcuchowa

. Ma ona mostki

disulfidowe w tych samych miejscach co HI, brakuje jej jednak

Thr

30

.

des(B30)

przekształca się w HI w reakcji transpeptydacji za

pomocą

trypsyny

w obecności estru

Thr

.

S

S

S

S

S

S

Lys-Gly

Asn

Phe

S

S

S

S

S

S

Gly

Asn

Phe

Lys-Thr-OR

Thr-OR

T

 

Proces

Zawartość

białka

drożdży

[ppm]

SCI lub
HI

[%]

(HPLC)

Fermentacja
drożdżowa

 

 

Odwirowanie

komórek

drożdżowych

 

 

Oczyszczanie

na

jonitach

>15
000

90

Krystalizacja

<10

97

Transpeptydacja

do

estru HI

 

 

Filtracja

żelowa,

oddzielenie

 

 

Oczyszczanie

na

jonitach

 

 

Usuwanie

osłony

estrowej

 

 

Preparatywna HPLC

<1

>99,5

Insulina

do celów

farmakologicznych musi
być dokładnie oczyszczona

Insulina
jednoskładnikowa

–

jeden pik w HPLC

21

Od końca XX w.

insulinę

zaczęto wykorzystywać do dopingu.

Pomaga ona zwiększać masę mięśni, działa synergicznie ze
sterydami anabolicznymi i

hormonem wzrostu

. Podana wraz z

glukozą

bezpośrednio przed zawodami

zwiększa wydolność

zawodnika

, ponieważ zwielokrotnia szybkość spalania glukozy.

Egzogenna insulina jest

trudna do wykrycia

, gdyż trudno ją

odróżnić od endogennej, a ponadto połowiczny czas rozpadu

insuliny

wynosi tylko kilka minut.

Insulina

jest nie tylko

nielegalnym anabolikiem

, ale i

substancją

niezwykle groźną dla zdrowia i życia

.

Niszczy system

immunologiczny

, degeneruje organy wewnętrzne,

wywołuje

bezpłodność

, a przedawkowanie prowadzi do

śpiączki

i

zgonu

.

22

Tuftsyna, jest to tetrapeptyd –

Thr-Lys-Pro-Arg

– o

właściwościach immuno-regulacyjnych, antybakteryjnych,
antywirusowych i antykancerogennych, wyizolowany został z
krwi ssaków. Pomimo wielu prób i otrzymaniu dużej liczby analogów
nie znalazła zastosowania terapeutycznego; szybko ulega
biodegradacji.

Proktolina– peptydowy hormon owadzi –

Arg-Tyr-Leu-Pro-Thr

.

Działa jako

neurotransmiter

i

czynnik miotropowy

– wywołuje

skurcze odbytnicy, mięśni gładkich, szkieletowych, serca, jelit i
jajowodów. Prowadzono próby wykorzystania

proktoliny

do

zwalczania niepożądanych owadów.

Bombezynę I wyizolowana ze skóry żab europejskich rodzaju
Bombina.

pGlu-Gln-Arg-Leu-Gly-Asp-Gln-Trp-Ala-Val-Gly-His-Leu-Met-
NH

2

Obniża ciśnienie krwi, wywołuje skurcze mięśni gładkich, silnie
oddziałuje na central-ny układ nerwowy, zaburza działanie
mechanizmu utrzymującego stałą temperaturę ciała ssaków. 1 ng
wprowadzony do mózgu szczura przetrzymywanego w pomiesz-
czeniu o temp. 4

o

Cpowoduje obniżenie temperatury jego ciała do

5

o

C w ciągu 15 min.

23

Somatotropina

– STH,

hormon wzrostu

– GH

Ludzka STH zawiera 191 reszt AA, jest więc białkiem, jednak
zwykle omawia się ją razem z h. peptydowymi. Nazwa

somatotropina

pochodzi od tego, że oddziałuje na całe ciało –

działa anabolicznie.

Jej

synteza

zachodzi w przednim płacie przysadki mózgowej.

Stymuluje wzrost ciała (stąd

h. wzrostu

), wpływa głównie na

podłużny wzrost kości, co umożliwia rozrost tkanek miękkich.
Syntezę STH uruchamia

somatoliberyna

, a wstrzymuje

somatostatyna

.

Brak STH w okresie wzrostu prowadzi do

karłowatości

; zdarza się

kilkanaście przypadków na 1 mln urodzeń. Nadmiar STH w okresie
wzrostu prowadzi do

gigantyzmu

, a w wieku dorosłym wywołuje

akromegalię

– przerost kończyn, języka, nosa, podbródka i uszu.

Karłowatość

można leczyć

somatoliberyną

. W wielu przypadkach

trzeba jednak stosować STH. Za pomocą tego hormonu można
zwiększyć wzrost o 20 cm, a nawet więcej. Hormon należy podawać
od momentu wykrycia karłowatości do osiągnięcia wieku dorosłego.
Koszt kuracji –

tysiące euro miesięcznie

.

STH stosuje się też w przypadku zespołu Turnera, rzadkiego
schorzenia
dziewcząt wynikającego z braku u nich drugiego chromosomu X.
Podawanie takim dziewczynkom STH nie leczy, ale zmniejsza objawy
schorzenia poprzez przyspieszenie wzrostu pacjentek i zapewnia
zachowanie żeńskich proporcji ich ciała.

Nie leczy z bezpłodności

24

Chemiczna synteza STH jest nierealna, otrzymuje się nią z 1%
wydajnością i 2% aktywnością. Pozyskiwanie STH z ludzkich zwłok
jest mało wydajne i niebezpieczne ze zdrowotnego punktu widzenia.
STH innych ssaków jest nieaktywne dla ludzi.

STH jest pierwszym białkiem, którego produkcja została
uruchomiana dzięki inżynierii genetycznej.
STH jest szeroko stosowana w terapii, między innymi do leczenia
oparzeń,

niepłodności

,

dystrofii mięśniowej

,

rzeszotowienia

kości

,

odleżyn i złamań

, przewlekłej niewydolności nerek,

zaburzeń

okresu przekwitania

. Przedawkowanie STH prowadzi do

cukrzycy

i

nowotworów

.

Pod koniec XX w. STH zaczęto stosować jako środek dopingowy. Jest
również reklamowana jako cudowny eliksir młodości.

Wykorzystywanie STH w sporcie jest zakazane!

Ze względu na obecność endogennej STH wykrycie stosowania jej
jako dopingu było bardzo trudne. Początkowo domyślano się
wykorzystywania STH jako dopingu na podstawie wzmożonego
przemytu tego preparatu przed ważnymi zawodami. Obecnie można
wykryć endogenny STH w próbce krwi pobranej od zawodnika.

25

Toksyny

Wiele toksyn ma budowę peptydową. Zawierają one często AA
niebiałkowe, w
tym

D

-AA i



-rozgałęzione, co utrudnia ich biodegradację w

organizmie, a więc przeciwdziała szybkiej utracie aktywności.
Podobną rolę pełni cykliczna budowa toksycznych peptydów.

N

H

CH

3

OS

CH

2

R''

HC

N

H

OH

CO

CH

3

NH-CH-CO-NH-CH-CO-NH-CH

2

-CO

CO-CH-NH-CO-CH-NH-CO-CH

2

-N

H

2

C-COOR'''

NH

CH-CH-CH

2

-CH

3

CO

RCHR

CHCH

3

Amatoksyna

toksyczny peptyd

jadu

muchomora sromotnikowego

26

Antybiotyki peptydowe

Do antybiotyków peptydowych należą m.i. penicyliny i
cefalosporyny.

O

NH

N

S

C

H

3

C

H

3

HOOC

C-CH

2

O

Val

Cys

RCO-

benzylopenicylina

(

penicylina G

)

Wydzielana przez pleśń Penicilinum notatum

penicylina G

, odkryta

przez Fleminga w 1929 r. została w terapii zastosowana w 1942 r.
W 1945 r. Fleming oraz Florey i Chain otrzymali nagrodę
Nobla.
W 1998 r. czytelnicy Polityki uznali

penicylinę

za największe

odkrycie

XX w.

27

Penicylina G

przez dziesiątki lat była najczęściej stosowanym

antybiotykiem.
Później wprowadzono do terapii jej półsyntetyczne analogi,

odporniejsze

na działanie



-laktamazy; są one przyjmowane

doustnie

lub pod

innym względem

przewyższają związek

macierzysty.

Produkcja penicylin półsyntetycznych oparta jest na aminokwasie –
6-AP
(

kwasie 6-aminopenicylanowym

) otrzymywanym z

penicyliny G

w

reakcji

hydrolizy

, enzymatycznej lub chemicznej

O

NH-CO-CH

2

-

N

S

C

H

3

C

H

3

HOOC

hydroliza

enzymatyczna

lub chemiczna

O

NH

2

N

S

C

H

3

C

H

3

HOOC

penicylina G

kwas 6-aminopenicylanowy

6-AP

pierścień
tiazolidynowy

Kwas 6-AP można acylować dowolnym kwasem.

O

NH

N

S

C

H

3

C

H

3

HOOC

R

O

C

R

O

H

2

C

V-cylina

–

fenoksymetylopenicylina

, zawiera resztę

kwasu fenoksyoctowego, powstaje fermentacyjnie
po dodaniu

kwasu fenoksyoctowego

do brzeczki

fermentacyjnej

28

N

O

C

H

3

oksacylina

–

3-fenylo-5-metylo- 4-

izoksazolilopenicylina

,

reszta kwasu 3-fenylo-5-
metyloizoksazolokarboksylowego

O

NH

N

S

C

H

3

C

H

3

HOOC

MeO

O

CH

S

COOH

C

temocylina

– metoksypenicylina, bardzo

odporna na działanie -laktamaz

O

NH

N

S

C

H

3

C

H

3

O

O

O

O

O

C(CH

3

)

3

CH

NH

2

CH

2

C

C

C

piwampicylina

– wchłania się szybko i

prawie całkowicie z przewodu
pokarmowego

S

CH

2

N

O

NH

COOH

O

O

C

H

3

(CH

2

)

3

O

CH

NH

2

COOH

C

C

cefalosporyna C

pierścień
tetrahydrotiazynowy

penicyliny półsyntetyczne

ampicylina

–

aminofenylometylopenicylina

, reszta

fenyloglicyny.

MeO

MeO

metycylina

–

2,6-dimetoksyfenylopenicylina

reszta

kwasu
2,6-dimetoksybenzoesowego

CH

NH

2

29

Bacytracyny są wytwarzane przez Bacillus licheniformis

11-peptyd

Antybiotyk bardzo toksyczny dla ludzi; używany zewnętrznie, w
postaci kropel, maści lub proszku.

N

H

2

N

S

CH

3

-CH

2

-CH-CH

CO

H

C

H

3

H

H

bacytracyna A

Leu

D

-Glu Ile

Lys

D

-Orn

Ile

D

-Phe

His

D

-Asp

Asn

30

Aktynomycyny są wytwarzane przez szczepy Streotomyces

O

N

CH

3

CH

3

NH

2

O

Thr

O O

Thr

O

O

C

C

D

-Val

MeVal

Pro

Sar

D

-Val

Pro

Sar

MeVal

Dwa pierścienie pentadepsipeptydowe
przyłączone do barwnego układu
aminofenoksazonowego –

kwasu 2-amino-

4,6-dimetylo--3-okso-3H-fenoksazono-1,9-
dikarboksylowego

.

Należą do chromopeptydów, barwnych związków zawierających
chromofory.

Polimyksyny są wytwarzane przez bakterie Bacillus polymyxa

i-oktanoilo-

A

2

bu-Thr-A

2

bu-A

2

bu-A

2

bu-D-Phe-A

2

bu-A

2

bu-Thr

polimyksyna B

2

N-acylowane cykliczne dekapeptydy , bardzo aktywne przeciw
bakteriom Gram-ujemnym; toksyczne dla ludzi. Stosowane są
zewnętrznie, np. w kroplach do oczu i uszu.

Aktomycyna D

2

(

daktynomycyna

); ma pomarańczowe zabarwienie.

31

Walinomycyna

Cykliczny 12-peptyd o
właściwościach jonoforowych

trzykrotnie powtarzający się
tetradepsipeptyd:

L

-mle-

Val

-

D

-HO-i-wal-

D

-Val

L

-mle:

kwas

L

-mlekowy

D

-HO-i-wal: kwas

D

-

hydroksyizowaleraianowy

D

-Val

Val

L

-mle

D

-HO-i-wal

Val

D

-Val

L

-mle

D

-HO-i-wal

Val

D

-Val

L

-mle

D

-HO-i-wal

O

N

O

O

H

CH

3

CH

3

O

CH

3

N

O

O

O

H

CH

3

CH

3

CH

3

C

H

3

N

O

H

O

O

C

H

3

CH

3

N

C

H

3

O

H

C

H

3

C

H

3

O

N

C

H

3

C

H

3

O

O

H

C

H

3

C

H

3

O

N

C

H

3

CH

3

O

H

CH

3

CH

3

O

C

H

3

O

32

Gramicydyny są wytwarzane przez Bacillus brevis

Mają właściwości jonoforowe

Leu

Orn

Val

Pro

D

-Phe

Leu

Orn

Val

Pro

D

-Phe

gramicydyna S

dwukrotnie
powtórzony
fragment
pentapeptydowy

Zagnieżdża się w błonach
komórkowych tworząc wyrwy,
przez które transportowane
są protony i jony metali
alkalicznych, co zaburza
gospodarkę mineralną komórki

K

+

Gramicydyna A

jest liniowym 15-peptydem, który

przyjmuje kształt
helisy z hydrofobowymi grupami bocznymi
ustawionymi na zewnątrz

Taka helisa w postaci dimeru ogon-ogon
zagnieżdżając się w błonie komórkowej tworzy

transbłonowy kanał

transportujący jony

kationów metali alkalicznych, np. Na

+

Pojedynczy kanał jest w stanie
przetransportować
10

7

kationów/sek

-Val

Gly

Ala

D

-Leu

D

-Val

Val

Trp

D

-Val

Ala

D

-Leu

Trp

D

-Leu

Trp

Trp

D

-Leu

-NH-CH

2

-CH

2

OH

CHO

1

5

10

15