PEPTYDY & POLIPEPTYDY

Peptydy - amidy zbudowane z kilku (co najmniej dwóch) reszt aminokwasowych, powstające w skutek kondensacji aminokwasów. Peptydy zbudowane z dwóch reszt aminokwasowych to dwupeptydy, z trzech - tripeptydy, z czterech - tetrapeptydy itd. (Do 10 reszt mają oligopep-

tydy). Polipeptydy mają od 10 do 100 reszt aminokwasowych. Polipeptydy zawierające więcej niż 100 reszt aminokwasowych noszą nazwę białek. Naturalne peptydy i białka są zbudowane z reszt aminokwasów białkowych powiązanych wiązaniami peptydowymi.

Skrócone nazwy polipeptydów zapisuje się w taki sposób, że z lewej strony umieszcza się symbol aminokwasu zawierającego wolną grupę aminową, a z prawej karboksylową. Więc peptyd Glu-Cys-Gly oznacza inny peptyd niż Gly-Cys-Glu.

Dla systematycznego opisu chemicznego peptydy traktuje się jak acyloaminokwasy i dlatego końcówkę nazwy aminokwasu, którego grupa karboksylowa jest podstawiona, zmienia się na „-ylo”. Jedynie aminokwas znajdujący się na końcu łańcucha peptydowego zachowuje niezmienioną nazwę.

np.

W peptydzie (lub białku) po lewej stronie znajduje się ten aminokwas, który ma wolną grupę aminową (N-koniec lub „reszta początkowa”). Po prawej stronie ten, który ma wolną grupę karboksylową (C-koniec, „reszta końcowa”).

np.

Reakcja kondensacji z utworzeniem wiązania peptydowego:

Wiązanie peptydowe ma płaską strukturę (wiązanie podwójne).

Funkcje polipeptydów:

1. hormony: oksytocyna, wazopresyna

2. hormony tkankowe: angiotensyny, bradykininy, endorfiny, enkefaliny

3. biorą udział w przemianach oksydoredukcyjnych

4. antybiotyki: kolistyna, granicydyna

5. jady węży

6. trucizny: α-amanityna (zawarta w muchomorze sromotnikowym)

Polipeptyd różni się od białka tym, iż nie posiada określonej konformacji przestrzennej, natomiast białko tak. (Polipeptydy nie maja struktury II-rzędowej, a wyłącznie I-rzędową).

• Peptydy ulegają reakcji hydrolizy w środowiskach kwaśnych, zasadowych lub obojętnych pod wpływem enzymów:

* żołądek - pepsyna

podpuszczka (renina)

*dwunastnica - trypsyna

erypsyna

*jelito cienkie - erypsyna

Przykłady polipeptydów:

Glutation - tripeptyd zbudowany z reszt trzech aminokwasów: kwasu glutaminowego, cysteiny i glicyny (glutaminylocysteinyloglicyna). Związek ten ma wzór sumaryczny C₁₆H₁₇N₃SO₆, jest substancją krystaliczną o temp. topnienia 191°C, dobrze rozpuszczalną w wodzie. Glutation jest lewoskrętny, a jego skręcalność właściwa w temp. 25 °C wynosi -9,4°.

Glutation występuje w komórkach wielu tkanek roślinnych i zwierzęcych, gdzie odgrywa zasadniczą rolę w procesach red.-oks., ponieważ może stabilizować wolne grupy -SH. Biosynteza zachodzi w wątrobie. W komórce występuje w dwóch formach: zredukowanej (GSH) lub utlenionej (GSSG), którą stanowią dwie cząsteczki glutationu połączone mostkiem disulfidowym.

Glutation jest jednym z najwcześniej poznanych, a występujących w stanie wolnym peptydów naturalnych. Po raz pierwszy został wyizolowany z komórek drożdży już w roku 1921. Później stwierdzono, że glutation występuje również w wątrobie, żółtku jaj i czerwonych ciałkach krwi.

- forma zredukowana (GSH) i utleniona (GSSG) glutationu (postać zredukowana posiada grupę tiolową -SH, a postać utleniona ditiogrupę -S-S-):

Glutation spełnia w organizmach żywych rolę układu utrzymującego na odpowiednim poziomie potencjał oksydoredukcyjny komórek. Oddając dwa protony i dwa elektrony przechodzi z formy zredukowanej w postać utlenioną, przy czym proces ten jest odwracalny. Działa on również jako aktywator enzymów takich jak proteinazy, czynne w słabo kwaśnym środowisku błony śluzowej żołądka.

Model struktury glutationu:

Angiotensyna II - jest hormonem tkankowym o budowie oktapeptydu, powstającym w osoczu krwi w wyniku enzymatycznego odszczepienia histydyloleucyny od angiotensyny I.

Angiotensyna II pobudza korę nadnerczy do wydzielania aldosteronu, co prowadzi do zwiększenia objętości krwi i wzrostu ciśnienia w naczyniach. Angiotensyna II zwęża naczynia krwionośne nie tylko bezpośrednio, ale także pośrednio, gdyż nasila uwalnianie noradrenaliny z zakończeń włókien współczulnych w ścianach naczyń oraz pobudza neurony współczulne w ośrodku naczynioruchowym.

Funkcje angiotensyny II:

1. kurczenie mięśniówki drobnych naczyń krwionośnych

2. zwiększenie częstotliwości skurczów serca

3. podnoszenie ciśnienia tętniczego krwi

4. pobudzanie współczulnego systemu nerwowego

5. regulacja biosyntezy i wydzielania niektórych hormonów

6. regulacja równowagi wodno-elektrolitowej

Bradykinina - jest hormonem tkankowym o budowie nanopeptydu. Wykazano, że substancja ta powstaje z białka osocza - kininogenu - w wyniku enzymatycznego rozszczepienia go enzymami proteolitycznymi.

Bradykinina działa na mięśnie gładkie jelit i oskrzeli oraz powoduje skurcze macicy. Zwiększa również przepuszczalność naczyń włosowatych, a także powoduje rozszerzanie naczyń i dlatego u ssaków obniża ciśnienie tętnicze krwi (jest antagonistą angiotensyny II).

Model struktury cząsteczki bradykininy:

Oksytocyna - jest „hormonem tylnego płata przysadki” (tak, jak wazopresyna), jednakże w rzeczywistości jest syntetyzowana w podwzgórzu, w jądrach przykomorowych. Jest nanopeptydem. Białka nośnikowe neurofizyna I i neurofizyna II przenoszą oksytocynę poprzez włókna nerwowe i lejek do szypuły przysadki i następnie do tylnego płata przysadki. Jest ona tam magazynowana i w odpowiednim momencie uwalniana i rozprowadzane przez krwiobieg.

Oksytocyna działa na system mięśni gładkich, zwłaszcza macicy ciężarnej, powodując jej skurcze podczas porodu, a także wywołuje wydzielanie mleka z gruczołów sutkowych w okresie karmienia.

Wazopresyna (ADH) - jest również „hormonem tylnego płata przysadki”, jest syntetyzowana w podwzgórzu w jądrach nadwzrokowych. Białka nośnikowe neurofizyna I i neurofizyna II przenoszą wazopresynę poprzez włókna nerwowe i lejek do szypuły przysadki i następnie do tylnego płata przysadki. Jest ona tam magazynowana i w odpowiednim momencie uwalniana i rozprowadzane przez krwiobieg. Wazopresyna ma podobną budowę do oksytocyny (zamiast izoleucyny występuje fenyloalanina, a zamiast leucyny - lizyna).

Wazopresyna działa antydiuretycznie (antidiuretic hormone - ADH), podwyższa ciśnienie, ponieważ powoduje zwężenie tętniczek i naczyń włosowatych. Pobudza także układ mięśni gładkich jelita cienkiego. W mniejszym stopniu niż oksytocyna powoduje skurcze macicy (ok. 3 %) i wydzielanie mleka (ok. 15%).

Działanie antydiuretyczne obejmuje działania przyspieszające wchłanianie wody w kanalikach nerkowych, w związku z czym, zwiększa stężenie soli w moczu.

Niedobór wazopresyny prowadzi do moczówki prostej (diabetes insipidus), tj. upośledzenia wchłaniania zwrotnego wody w kanalikach nerkowych, co objawia się nadmiernym pragnieniem, dużą diurezą i małą masą właściwą moczu.

Gramicydyna S - jest polipetydem, którego łańcuch polipeptydowy ma budowę pierścieniową, czyli należy do tzw. cyklopeptydów. Peptydy tego rodzaju nie zawierają, ani aminokwasów N-końcowych, ani C-końcowych.

Gramicydyna, pomimo że jest polipeptydem ma niebiałkową konfigurację, bowiem zawiera w swoim składzie D-fenyloalaninę oraz niespotykaną do tej pory jako składnik białek ornitynę.

Gramicydyna S jest antybiotykiem działającym na bakterie Gram-dodtanie, wyodrębnionym w 1957 roku z hodowli Bacillus brevis. Gramicydynę S stosuje się w leczeniu oparzeń, owrzodzeń i zakażonych rn, a w badaniach biochemicznych - jako związek zwiększający transport kationów jednowartościowych do mitochondriów.

Badanie zależności między strukturą, a aktywnością gramicydyny S wykazały, że reszty proliny w łańcuchu można zamienić na reszty glicyny bez straty aktywności.

Substancja P - jest neurohormonem zbudowanym z 11 reszt aminokwasowych. Nazwa „substancja P” powstała dlatego, że peptyd ten otrzymuje się z alkoholowego wyciągu mózgu i jelit koni w postaci suchego proszku (ang. powder).

Stwierdzono, że substancja P wykazuje rozmaite właściwości biologiczne i farmakologiczne: obniża ciśnienie krwi, pobudza mięśnie gładkie i aktywuje hormony noradrenergiczne w ośrodkach podkomorowych i odgrywa rolę regulatora w rdzeniu przedłużonym w ośrodkach przewodzących czucie bólu. Uczestniczy również w angiogenezie. Jest mitogenem dla wielu komórek układu odpornościowego oraz aktywuje makrofagi do produkcji interleukiny 1 oraz TNF-α (cytokin).

Hormon adrenokortykotropowy ACTH - jest cząsteczką składającą się z 39 reszt aminokwasowych, w kształcie zamkniętej ósemki (aminokasem N-końcowym jest Ser, a C-końcowym - Phe).

ACTH jest wytwarzany przez przedni płat przysadki i wpływa pobudzająco na działalność wydzielniczą kory nadnerczy oraz powoduje zwiększone wydzielanie do krwiobiegu kortykosteroidy, a także hormonów płciowych. Wydzielanie ACTH wzmagają również różne czynniki stresogenne (lęk, hałas nagła radość, muzyka) i fizyczne (zakażenia, zmiany temperatury, urazy mechaniczne). Hormon ten wpływa również aktywująco na procesy kataboliczne (wieloetapowe enzymatyczne procesy rozkładu złożonych związków organicznych, np. na lipolizę tłuszczów zapasowych)

Endorfiny, enkefaliny - stanowią grupę oligo- i polipeptydów wyodrębnionych z przysadki mózgowej. (β-endorfina składa się z 31 reszt, a α-endorfina z 17 reszt aminokwasowych).

Leucylo- i metionyloenkefaliny są pentapeptydami o silniejszym działaniu przeciwbólowym od morfiny. Łączą się one bezpośrednio z receptorami ośrodkowego układu nerwowego, a działanie ich polega na presynaptycznym hamowaniu wydzielania substancji P (która jest jednym z neuroprzekaźników, biorących udział w przekazywaniu bodźców bólowych). Dzieje się to przypuszczalnie na poziomie rdzenia kręgowego.

α-amanityna - jest cyklicznym oktapeptydem zawierającym kilka nietypowych aminokwasów.

Jest to jedna z toksyn występujących w muchomorze sromotnikowym. Należy do najsilniej działających toksyn występujących w grzybach (LD₅₀=0,1mg/kg ciała). Uszkadza komórki wątroby, hepatocyty, poprzez unieczynnienie niektórych enzymów jądra komórkowego (polimerazy RNA).

Glukagon - jest hormonem składającym się z 29 reszt aminokwasowych i ma kształt niedomkniętej ósemki - „S” ( aminokwasem N-końcowym jest His, a C-końcowym - Thr). Glukagon jest wytwarzany przez komórki α wysp trzustki.

Glukagon jest antagonistą insuliny. Zwiększa stężenie glukozy we krwi na skutek pobudzenia rozkładu glikogenu w wątrobie i mięśniach poprzez aktywację fosforylazy glikogenowej wątroby. Glukagon ma także właściwości lipolityczne. Działa on poprzez system cyklazy adenylanowej.

Insulina - jest hormonem wytwarzanym przez komórki  wysp trzustki; jest zbudowana z 2 łańcuchów aminokwasowych (łańcuch A liczy 21 reszt aminokwasowych a łańcuch B - 30 reszt), połączonych ze sobą dwoma mostkami disulfidowymi (w łańcuchu A znajduje się trzeci mostek disulfidowy).

Insulina zmniejsza stężenie glukozy we krwi a więc jest antagonistą glukagonu; wzmaga  przepuszczalność błon komórkowych dla glukozy i innych heksoz oraz aminokwasów.

Przyspiesza przemianę glukozy w mięśniach, wzmaga syntezę kwasów tłuszczowych; hamuje lipolizę w tkance tłuszczowej. W wątrobie pobudza lipolizę, hamuje glukoneogenezę, wpływa na biosyntezę białek, prawdopodobnie na etapie translacji. 

Stężenie insuliny w osoczu krwi na czczo wynosi: 10-40 j.m.cm³

W leczeniu cukrzycy stosowana jest insulina protaminowo-cynkowa (charakteryzująca się wolniejszym wchłanianiem i mająca okres działania 3-krotnie dłuższy niż insulina krystaliczna).

Handlowe preparaty insuliny są wytwarzane z trzustek wołowych (różnią się od insuliny ludzkiej 3 aminokwasami) i wieprzowych (różnią się 1 aminokwasem).

Fizjologicznie insulina jest uwalniana do krążenia wrotnego w wyniku reakcji na zmiany metaboliczne we krwi, docierające do wysp trzustki, modyfikowane przez neuronalny i humoralny mechanizm kontrolny. Konieczne jest więc pobudzenie przez wstrzykiwanie insuliny podskórnie w celu uwolnienia hormonu do układu krążenia.

Insulina wpływa na wewnątrzkomórkową przemianę glukozy na kilku drogach:

U zdrowego człowieka ok. 50% pokarmowej glukozy jest zamieniane w energię na drodze glikolizy i ok. 50% przekształca się w tłuszcze lub glikogen.

W niedoborze insuliny glikoliza obniża się, a procesy glikogenolizy i lipolizy są utrudnione. Tylko 5% glukozy pokarmowej przekształca się w tłuszcze u ludzi z niedoborem insuliny.

5

---