Polüpeptiid on ühend, mis on moodustunud kahest või enamast aminohappest, mis on omavahel seotud peptiidsidemetega (amiidsidemetega). Polüpeptiidid mängivad olulist rolli erinevate süsteemide, organite, kudede ja rakkude funktsionaalse aktiivsuse reguleerimisel kehas ning neid kasutatakse sageli funktsionaalses analüüsis, antikehade uurimises ja ravimite väljatöötamises. Polüpeptiidide muutmine nende füüsikalis-keemiliste omaduste muutmiseks on polüpeptiidide uurimisel tavaline meetod. Polüpeptiidi modifikatsioonid on mitmekesised ja modifitseerimiskoha põhjal saab need liigitada N-terminaalseteks modifikatsioonideks, C-terminaalseteks modifikatsioonideks, kõrvalahela modifikatsioonideks, aminohapete modifikatsioonideks ja karkassi modifikatsioonideks (joonis 1). Olulise vahendina peptiidide peaahela struktuuri või kõrvalahelarühmade muutmisel võib polüpeptiidide modifitseerimine tõhusalt muuta peptiidühendite füüsikalis-keemilisi omadusi, suurendada vees lahustuvust, muuta nende bioloogilist jaotumist, pikendada in vivo toimeaega, vähendada toksilisi kõrvalmõjusid ja kõrvaldada immunogeensust. Täna tutvustame mõnda kõige olulisemat polüpeptiidi modifikatsiooni ja nende omadusi.
1. Jalgrattasõit
Looduses on paljud bioloogiliselt aktiivsed polüpeptiidid tsüklilised polüpeptiidid; Seetõttu on tsüklilistel peptiididel tänapäevases biomeditsiinis palju rakendusi. Võrreldes lineaarsete peptiididega on tsüklilised peptiidid parema jäikusega ja väga vastupidavad seedesüsteemile, võimaldades neil seega seedetraktis ellu jääda ja avaldada tugevamat afiinsust sihtretseptorite suhtes. Tsüklilised peptiidid moodustuvad tavaliselt tsükliseerimise teel, mida saab liigitada külg-ahelasse--külgahelasse{5}}, ots----külgahelasse- ja terminalist---otsa (tsükliseerimise meetodid-}).
(1) Külg-ahel---külg-ahela tsüklistamine
Disulfiidsildade loomine tsüsteiinijääkide vahel on üks levinumaid viise peptiidtsüklite moodustamiseks ja see meetod kuulub külg-ahela--külgahela-tsüklistamisele. See tsüklistamine viiakse sisse tsüsteiinijääkide paari kaitse eemaldamise ja seejärel oksüdeerimisega, et moodustada disulfiidside. Polütsüklilise sünteesi saab saavutada tiooli kaitserühma valikulise eemaldamisega. Tsükliseerimine võib toimuda kas lahustis pärast dissotsiatsiooni või vaigul enne dissotsiatsiooni. Kuna vaigul olevad peptiidid ei moodusta kergesti tsükliseeritavaid konformatsioone, võib tsüklistamine vaigul olla vähem efektiivne kui tsüklistamine lahustis. Teist tüüpi külg-ahel-külgahela-tsüklistamine hõlmab amiidstruktuuri moodustumist asparagiinhappe või glutamiinhappe jääkide ja aluselise aminohappe vahel. See eeldab, et külgahela kaitserühm tuleb valikuliselt eemaldada nii vaigult kui ka pärast dissotsiatsiooni. Kolmandat tüüpi külg-külgahela-külgahela-tsüklistamine hõlmab bifenüüleetri moodustumist türosiinist või p-hüdroksüfenüülglütsiinist; kuid nende ühendite valmistamine nõuab ainulaadseid reaktsioonitingimusi ja seetõttu ei kasutata seda tavapäraste peptiidide sünteesil tavaliselt.
(2) Klemm-külgahelani-
Terminali ----külgahela tsüklistamine hõlmab tavaliselt amiidsideme moodustumist lüsiini või ornitiini kõrvalahela C--otsa ja aminorühma vahel või N--otsa ja asparagiin- või glutamiinhappe kõrvalahela vahel. Mõned peptiidide tsüklisatsioonid moodustuvad ka eetersideme moodustumisel terminaalse C--otsa ja seriini või treoniini kõrvalahela vahel.
(3) Pea--- (või terminaalne -otsa) tsüklisatsioon tekib peptiidi N--otsa aminorühma ja C--otsa karboksüülrühma amideerimisel. Ahel{7}}taolisi peptiide saab tsükliseerida lahustis või immobiliseerida vaigule külgahela tsükliseerimise teel. Tsükleerimine lahustites peaks toimuma peptiidide madalate kontsentratsioonidega, et vältida oligomerisatsiooni. Tsükliliste peptiidide pea{11}}--ahela sünteesi tulemus sõltub ahela peptiidi järjestusest. Seetõttu tuleks enne tsükliliste peptiidide suuremahulist-valmistamist luua potentsiaalsete ahela juhtpeptiidide raamatukogu, millele järgneb tsüklistamine, et leida järjestus, mis annab parimaid tulemusi.
2. Glükosüülimine
Meie kõige levinumad glükopeptiidid, nagu vankomütsiin ja teikoplaniin, on olulised antibiootikumid ravim{0}resistentsete bakteriaalsete infektsioonide ravis. Immuunsüsteemi stimuleerimiseks kasutatakse sageli teisi glükopeptiide. Lisaks, kuna paljud mikroobsed antigeenid on glükosüülitud, on glükopeptiidide uurimine oluline infektsioonide terapeutilise efektiivsuse parandamiseks. Teisest küljest on uuringud leidnud, et kasvajarakkude rakumembraanidel olevad valgud näitavad ebanormaalset glükosüülimist, mistõttu glükopeptiidid mängivad vähi- ja kasvaja immuunkaitseuuringutes olulist rolli. Glükopeptiidi valmistamisel kasutatakse üldiselt Fmoc/t-Bu meetodit. Glükosüülitud jäägid, nagu treoniin ja seriin, sisestatakse peptiididesse sageli pentafluorofenoolestrite poolt aktiveeritud Fmoc-kaitse kaudu.
3. Fosforüülimine
Inimese rakkudes on üle 30% valkudest fosforüülitud. Fosforüülimine, eriti pöörduv fosforüülimine, mängib otsustavat rolli paljude rakuliste protsesside, näiteks signaaliülekande, geeniekspressiooni, rakutsükli ja tsütoskeleti regulatsiooni ning apoptoosi kontrollimisel.
Fosforüülimist võib täheldada paljudel aminohappejääkidel, kuid kõige levinumad fosforüülimise sihtmärgid on seriini-, treoniini- ja türosiinijäägid. Fosfotürosiini, fosfotreoniini ja fosfoseriini derivaate saab peptiididesse viia sünteesi käigus või moodustuda pärast sünteesi. Selektiivset fosforüülimist saab saavutada seriini, treoniini ja türosiini jääkide abil ning kaitserühmade selektiivset eemaldamist. Mõned fosforüülivad ained võivad peptiididesse viia ka fosfaatrühmi post{4}}modifikatsiooni teel. Hiljuti on esinenud lüsiini kohaspetsiifilise fosforüülimise juhtumeid Staudingeri kemoselektiivse -fosfitreaktsiooni abil.
