펩타이드는 펩타이드 결합을 통해 여러 아미노산이 연결되어 형성된 화합물의 한 종류입니다.그들은 살아있는 유기체 어디에나 존재합니다.지금까지 살아있는 유기체에서는 수만 개의 펩타이드가 발견되었습니다.펩타이드는 다양한 시스템, 기관, 조직 및 세포의 기능적 활동과 생명 활동을 조절하는 데 중요한 역할을 하며 기능 분석, 항체 연구, 약물 개발 및 기타 분야에서 자주 사용됩니다.생명공학과 펩타이드 합성 기술의 발전으로 점점 더 많은 펩타이드 약물이 개발되어 임상에 적용되고 있습니다.
펩타이드 변형에는 다양한 종류가 있는데 간단하게 사후 변형과 공정 변형(유래 아미노산 변형을 이용한)으로 나눌 수 있으며, N말단 변형, C말단 변형, 측쇄 변형, 아미노산 변형, 골격 변형, 등, 수정 사이트에 따라(그림 1).펩타이드 사슬의 주쇄 구조 또는 측쇄 그룹을 변경하는 중요한 수단으로서, 펩타이드 변형은 펩타이드 화합물의 물리적, 화학적 특성을 효과적으로 변경하고, 수용성을 증가시키며, 생체 내 작용 시간을 연장하고, 생물학적 분포를 변경하고, 면역원성을 제거할 수 있습니다. , 독성 부작용 감소 등. 본 논문에서는 몇 가지 주요 펩타이드 변형 전략과 그 특성을 소개합니다.
1. 순환
고리형 펩타이드는 생물의학 분야에서 많은 응용이 가능하며, 생물학적 활성을 갖는 많은 천연 펩타이드는 고리형 펩타이드입니다.고리형 펩타이드는 선형 펩타이드보다 더 단단한 경향이 있기 때문에 소화 시스템에 대한 저항성이 매우 강하고 소화관에서 생존할 수 있으며 표적 수용체에 대해 더 강한 친화력을 나타냅니다.고리화는 고리형 펩타이드를 합성하는 가장 직접적인 방법이며, 특히 구조적 골격이 큰 펩타이드의 경우 더욱 그렇습니다.고리화 방식에 따라 곁사슬형, 말단-곁사슬형, 말단-말단형(엔드투엔드형)으로 나눌 수 있다.
(1) 사이드체인-사이드체인
측쇄 대 측쇄 고리화의 가장 일반적인 유형은 시스테인 잔기 사이의 이황화물 가교입니다.이러한 고리화는 한 쌍의 시스테인 잔기가 탈보호된 다음 산화되어 이황화 결합을 형성함으로써 도입됩니다.다환식 합성은 설프히드릴 보호 그룹을 선택적으로 제거하여 달성할 수 있습니다.고리화는 해리 후 용매나 해리 전 수지에서 수행될 수 있습니다.수지의 고리화는 수지의 펩타이드가 쉽게 고리화된 형태를 형성하지 않기 때문에 용매 고리화보다 덜 효과적일 수 있습니다.또 다른 유형의 측쇄 - 측쇄 고리화는 아스파르트산 또는 글루탐산 잔기와 기본 아미노산 사이에 아미드 구조를 형성하는 것인데, 이는 측쇄 보호 그룹이 폴리펩티드에서 선택적으로 제거될 수 있어야 함을 요구합니다. 수지에 또는 해리 후에.세 번째 유형의 측쇄 - 측쇄 고리화는 티로신 또는 p-히드록시페닐글리신에 의한 디페닐 에테르의 형성입니다.천연물에서 이러한 유형의 고리화는 미생물 제품에서만 발견되며, 고리화 생성물은 종종 잠재적인 의학적 가치를 가지고 있습니다.이들 화합물을 제조하려면 독특한 반응 조건이 필요하기 때문에 기존의 펩타이드 합성에는 자주 사용되지 않습니다.
(2) 터미널-사이드체인
말단 측쇄 고리화는 일반적으로 리신 또는 오르니틴 측쇄의 아미노 그룹이 있는 C-말단, 또는 아스파르트산 또는 글루탐산 측쇄가 있는 N-말단을 포함합니다.다른 폴리펩티드 고리화는 말단 C와 세린 또는 트레오닌 측쇄 사이에 에테르 결합을 형성함으로써 이루어집니다.
(3) 터미널형 또는 헤드투테일형
사슬 폴리펩티드는 용매에서 순환되거나 측쇄 순환에 의해 수지에 고정될 수 있습니다.펩타이드의 올리고머화를 피하기 위해 낮은 농도의 펩타이드를 용매 집중화에 사용해야 합니다.머리-꼬리 합성 고리 폴리펩티드의 수율은 사슬 폴리펩티드의 서열에 따라 달라집니다.따라서 고리형 펩티드를 대규모로 제조하기 전에 먼저 가능한 사슬형 납 펩티드 라이브러리를 생성한 다음 고리화를 통해 최상의 결과를 나타내는 서열을 찾아야 합니다.
2. N-메틸화
N-메틸화는 원래 천연 펩타이드에서 발생하며 수소 결합 형성을 방지하기 위해 펩타이드 합성에 도입되어 펩타이드가 생분해 및 제거에 더 강한 저항성을 갖게 됩니다.N-메틸화 아미노산 유도체를 이용한 펩타이드 합성이 가장 중요한 방법이다.또한, N-(2-니트로벤젠 설포닐 클로라이드) 폴리펩티드-수지 중간체와 메탄올의 Mitsunobu 반응도 사용할 수 있습니다.이 방법은 N-메틸화 아미노산을 포함하는 고리형 펩타이드 라이브러리를 준비하는 데 사용되었습니다.
3. 인산화
인산화는 자연에서 가장 흔한 번역 후 변형 중 하나입니다.인간 세포에서는 단백질의 30% 이상이 인산화되어 있습니다.인산화, 특히 가역적 인산화는 신호 전달, 유전자 발현, 세포 주기 및 세포골격 조절, 세포사멸과 같은 많은 세포 과정을 조절하는 데 중요한 역할을 합니다.
인산화는 다양한 아미노산 잔기에서 관찰될 수 있지만 가장 일반적인 인산화 표적은 세린, 트레오닌 및 티로신 잔기입니다.포스포티로신, 포스포트레오닌 및 포스포세린 유도체는 합성 중에 펩타이드에 도입되거나 펩타이드 합성 후에 형성될 수 있습니다.선택적 인산화는 보호기를 선택적으로 제거하는 세린, 트레오닌 및 티로신 잔기를 사용하여 달성할 수 있습니다.일부 인산화 시약은 사후 변형을 통해 인산기를 폴리펩티드에 도입할 수도 있습니다.최근 몇 년 동안 화학적으로 선택적인 Staudinger-phosphite 반응을 사용하여 라이신의 부위별 인산화가 달성되었습니다(그림 3).
4. 미리스토일화 및 팔미토일화
N-말단을 지방산으로 아실화하면 펩타이드나 단백질이 세포막에 결합할 수 있습니다.N-말단의 미리다모일화된 서열은 Src 계열 단백질 키나제 및 역전사효소 Gaq 단백질을 표적화하여 세포막에 결합할 수 있게 합니다.미리스트산은 표준 커플링 반응을 사용하여 수지-폴리펩타이드의 N-말단에 연결되었으며, 생성된 리포펩타이드는 표준 조건 하에서 해리되고 RP-HPLC로 정제될 수 있었습니다.
5. 글리코실화
반코마이신 및 테이콜라닌과 같은 글리코펩타이드는 약물 내성 세균 감염 치료에 중요한 항생제이며, 다른 글리코펩타이드는 종종 면역 체계를 자극하는 데 사용됩니다.또한, 많은 미생물 항원이 글리코실화되어 있기 때문에 감염의 치료 효과를 향상시키기 위한 글리코펩타이드를 연구하는 것은 큰 의미가 있습니다.반면, 종양 세포의 세포막에 있는 단백질은 비정상적인 글리코실화를 나타내며, 이로 인해 글리코펩타이드가 암 및 종양 면역 방어 연구에서 중요한 역할을 한다는 것이 밝혀졌습니다.글리코펩타이드는 Fmoc/t-Bu 방법으로 제조됩니다.트레오닌 및 세린과 같은 글리코실화된 잔기는 글리코실화된 아미노산을 보호하기 위해 종종 펜타플루오로페놀 에스테르 활성화 fMOC에 의해 폴리펩티드에 도입됩니다.
6. 이소프렌
이소펜타디에닐화는 C-말단 근처 측쇄의 시스테인 잔기에서 발생합니다.단백질 이소프렌은 세포막 친화성을 향상시키고 단백질-단백질 상호작용을 형성할 수 있습니다.이소펜타디엔화 단백질에는 티로신 포스파타제, 작은 GTase, 코차페론 분자, 핵층 및 동원체 결합 단백질이 포함됩니다.이소프렌 폴리펩타이드는 수지에 이소프렌을 사용하거나 시스테인 유도체를 도입하여 제조할 수 있습니다.
7. 폴리에틸렌 글리콜(PEG) 개질
PEG 변형은 단백질 가수분해 안정성, 생체분포 및 펩타이드 용해도를 향상시키는 데 사용될 수 있습니다.펩타이드에 PEG 사슬을 도입하면 약리학적 특성이 향상되고 단백질 분해 효소에 의한 펩타이드의 가수분해도 억제될 수 있습니다.PEG 펩타이드는 일반 펩타이드보다 사구체 모세혈관 단면을 더 쉽게 통과하여 신장 청소율을 크게 감소시킵니다.생체 내에서 PEG 펩타이드의 활성 반감기가 연장되어 더 낮은 용량과 덜 빈번한 펩타이드 약물을 사용하여 정상적인 치료 수준을 유지할 수 있습니다.그러나 PEG 변형에는 부정적인 영향도 있습니다.다량의 PEG는 효소가 펩타이드를 분해하는 것을 방지하고 또한 표적 수용체에 대한 펩타이드의 결합을 감소시킵니다.그러나 PEG 펩타이드의 낮은 친화성은 일반적으로 더 긴 약동학적 반감기로 상쇄되며, 체내에 더 오래 존재함으로써 PEG 펩타이드는 표적 조직에 흡수될 가능성이 더 높습니다.따라서 최적의 결과를 얻으려면 PEG 폴리머 사양을 최적화해야 합니다.반면, PEG 펩타이드는 신장 청소율 감소로 인해 간에 축적되어 거대분자 증후군을 유발합니다.따라서 펩타이드를 약물 테스트에 사용할 때 PEG 변형을 더욱 신중하게 설계해야 합니다.
PEG 변형제의 일반적인 변형 그룹은 대략 다음과 같이 요약될 수 있습니다: 아미노(-아민)-NH2, 아미노메틸-Ch2-NH2, 하이드록시-OH, 카르복시-Cooh, 설프히드릴(-티올)-SH, 말레이미드 -MAL, 숙신이미드 카보네이트 - SC, 숙신이미드 아세테이트 -SCM, 숙신이미드 프로피오네이트 -SPA, n-히드록시숙신이미드 -NHS, 아크릴레이트-ch2ch2cooh, 알데히드 -CHO(예: 프로피오날-알드, 부티르ALD), 아크릴 베이스(-아크릴레이트-acrl), 아지도-아지드, 비오티닐 - 비오틴, 플루오레세인, 글루타릴 -GA, 아크릴레이트 히드라지드, 알킨-알킨, p-톨루엔술포네이트 -OT, 숙신이미드 숙시네이트 -SS 등. 카르복실산이 있는 PEG 유도체는 n-말단 아민 또는 라이신 측쇄에 결합될 수 있습니다.아미노 활성화 PEG는 아스파르트산 또는 글루탐산 측쇄에 결합될 수 있습니다.잘못 활성화된 PEG는 완전히 보호되지 않은 시스테인 측쇄의 메르캅탄에 접합될 수 있습니다[11].PEG 변형제는 일반적으로 다음과 같이 분류됩니다(참고: mPEG는 메톡시-PEG, CH3O-(CH2CH2O)n-CH2CH2-OH입니다).
(1) 직쇄 PEG 개질제
mPEG-SC, mPEG-SCM, mPEG-SPA, mPEG-OTs, mPEG-SH, mPEG-ALD, mPEG-butyrALD, mPEG-SS
(2) 이작용성 PEG 변형제
HCOO-PEG-COOH, NH2-PEG-NH2, OH-PEG-COOH, OH-PEG-NH2, HCl·NH2-PEG-COOH, MAL-PEG-NHS
(3) 분지형 PEG 변형제
(mPEG)2-NHS, (mPEG)2-ALD, (mPEG)2-NH2, (mPEG)2-MAL
8. 비오틴화
비오틴은 아비딘(avidin)이나 스트렙타비딘(streptavidin)과 강하게 결합할 수 있으며, 결합 강도는 공유 결합에 가깝습니다.비오틴 표지 펩타이드는 면역분석, 조직세포화학 및 형광 기반 유세포 분석에 일반적으로 사용됩니다.표지된 항비오틴 항체는 또한 비오티닐화된 펩티드를 결합하는 데 사용될 수 있습니다.비오틴 라벨은 종종 라이신 측쇄나 N 말단에 부착됩니다.6-아미노카프로산은 종종 펩타이드와 비오틴 사이의 결합으로 사용됩니다.결합은 기질에 결합하는 데 유연하며 입체 장애가 있을 때 더 잘 결합합니다.
9. 형광 라벨링
형광 표지는 살아있는 세포에서 폴리펩티드를 추적하고 효소와 작용 메커니즘을 연구하는 데 사용될 수 있습니다.트립토판(Trp)은 형광성이므로 고유 라벨링에 사용할 수 있습니다.트립토판의 방출 스펙트럼은 주변 환경에 따라 달라지며 용매 극성이 감소함에 따라 감소합니다. 이는 펩타이드 구조와 수용체 결합을 검출하는 데 유용한 특성입니다.트립토판 형광은 양성자화된 아스파르트산과 글루탐산에 의해 소멸될 수 있으며, 이로 인해 사용이 제한될 수 있습니다.Dansyl 염화물 그룹(Dansyl)은 아미노 그룹에 결합될 때 형광성이 매우 높으며 종종 아미노산이나 단백질의 형광 표지로 사용됩니다.
형광 공명 에너지 전환(FRET)은 효소 연구에 유용합니다.FRET가 적용되면 기질 폴리펩티드에는 일반적으로 형광 표지 그룹과 형광 소광 그룹이 포함됩니다.표지된 형광 그룹은 비광자 에너지 전달을 통해 소광제에 의해 소광됩니다.펩타이드가 문제의 효소로부터 해리되면 표지 그룹이 형광을 방출합니다.
10. 케이지 폴리펩티드
케이지 펩타이드에는 펩타이드가 수용체에 결합하는 것을 차단하는 광학적으로 제거 가능한 보호 그룹이 있습니다.UV 방사선에 노출되면 펩타이드가 활성화되어 수용체에 대한 친화력이 회복됩니다.이러한 광학 활성화는 시간, 진폭 또는 위치에 따라 제어될 수 있으므로 케이지 펩타이드를 사용하여 세포에서 발생하는 반응을 연구할 수 있습니다.케이지 폴리펩티드에 가장 일반적으로 사용되는 보호 그룹은 2-니트로벤질 그룹과 그 유도체이며, 이는 보호 아미노산 유도체를 통해 펩티드 합성에 도입될 수 있습니다.개발된 아미노산 유도체로는 라이신, 시스테인, 세린, 티로신이 있습니다.그러나 아스파르테이트 및 글루타메이트 유도체는 펩타이드 합성 및 해리 중 고리화에 대한 민감성으로 인해 일반적으로 사용되지 않습니다.
11. 다중항원성 펩타이드(MAP)
짧은 펩타이드는 일반적으로 면역성이 없으며 항체를 생성하려면 운반체 단백질과 결합되어야 합니다.다중항원성 펩타이드(MAP)는 리신 핵에 연결된 여러 개의 동일한 펩타이드로 구성되며, 이는 고효능 면역원을 특이적으로 발현할 수 있고 펩타이드-운반체 단백질 커플렛을 준비하는 데 사용할 수 있습니다.MAP 폴리펩티드는 MAP 수지에서 고체상 합성에 의해 합성될 수 있습니다.그러나 불완전한 결합으로 인해 일부 가지에서 펩타이드 사슬이 없거나 절단되어 원래 MAP 폴리펩타이드의 특성을 나타내지 않습니다.대안으로, 펩타이드를 별도로 준비하고 정제한 다음 MAP에 결합할 수 있습니다.펩타이드 코어에 부착된 펩타이드 서열은 잘 정의되어 있으며 질량 분석법으로 쉽게 특성화됩니다.
결론
펩타이드 변형은 펩타이드를 설계하는 중요한 수단입니다.화학적으로 변형된 펩타이드는 높은 생물학적 활성을 유지할 수 있을 뿐만 아니라 면역원성과 독성의 단점을 효과적으로 피할 수 있습니다.동시에, 화학적 변형은 펩타이드에 몇 가지 새로운 우수한 특성을 부여할 수 있습니다.최근 몇 년 동안 폴리펩티드의 변형 후 CH 활성화 방법이 급속히 개발되어 많은 중요한 결과가 달성되었습니다.
게시 시간: 2023년 3월 20일