Bir polipeptit, iki veya daha fazla amino asidin peptit bağları (amid bağları) ile bağlanmasıyla oluşturulan bir bileşiktir. Polipeptitler vücuttaki çeşitli sistemlerin, organların, dokuların ve hücrelerin fonksiyonel aktivitelerinin düzenlenmesinde hayati bir rol oynar ve sıklıkla fonksiyonel analiz, antikor araştırmaları ve ilaç geliştirmede kullanılır. Polipeptitlerin fizikokimyasal özelliklerini değiştirmek için modifiye edilmesi, polipeptit araştırmalarında yaygın bir tekniktir. Polipeptit modifikasyonları çeşitlidir ve modifikasyon bölgesine bağlı olarak N-terminal modifikasyonları, C-terminal modifikasyonları, yan zincir modifikasyonları, amino asit modifikasyonları ve omurga modifikasyonları olarak kategorize edilebilirler (Şekil 1). Peptitlerin ana zincir yapısını veya yan zincir gruplarını değiştirmenin önemli bir yolu olarak polipeptit modifikasyonu, peptit bileşiklerinin fizikokimyasal özelliklerini etkili bir şekilde değiştirebilir, suda çözünürlüğünü artırabilir, biyolojik dağılımlarını değiştirebilir, in vivo etki süresini uzatabilir, toksik yan etkileri azaltabilir ve immünojeniteyi ortadan kaldırabilir. Bugün en önemli polipeptit modifikasyonlarından bazılarını ve bunların özelliklerini tanıtacağız.
1. Döngü
Doğada birçok biyolojik olarak aktif polipeptit siklik polipeptitlerdir; bu nedenle siklik peptidlerin modern biyotıpta çok sayıda uygulaması vardır. Siklik peptitler, doğrusal peptitlerle karşılaştırıldığında daha iyi sertliğe sahiptir ve sindirim sistemine karşı oldukça dirençlidir, böylece sindirim sisteminde hayatta kalmalarına olanak tanır ve hedef reseptörlere daha güçlü afinite gösterirler. Döngüsel peptidler tipik olarak siklizasyon yoluyla oluşturulur ve bu, yan-zincirden{-yana-yana-zincirden, terminalden{-yana-zincirden ve terminalden-terminalden (baştan-kuyruğa-bağlantılı) siklizasyon yöntemleri olarak kategorize edilebilir.
(1) Yan-zincirden-yana-yana-zincir çevrimlemesi
Sistein kalıntıları arasındaki disülfit köprüsü, peptit halkaları oluşturmanın en yaygın yollarından biridir ve bu yöntem, yan-zincirden-yan-yan-zincir siklizasyonuna aittir. Bu siklizasyon, bir çift sistein kalıntısının korumasının kaldırılması ve ardından bunların bir disülfid bağı oluşturacak şekilde oksitlenmesiyle gerçekleştirilir. Polisiklik sentez, tiyol koruma grubunun seçici olarak çıkarılmasıyla elde edilebilir. Siklizasyon, ayrışmadan sonra solvent içinde veya ayrışmadan önce reçine üzerinde gerçekleştirilebilir. Reçine üzerindeki peptidler kolayca siklikleştirilebilir konformasyonlar oluşturmadığından, reçine üzerindeki siklizasyon, solvent içindeki siklizasyondan daha az verimli olabilir. Yan-zincir-yan-zincir siklizasyonunun ikinci türü, aspartik asit veya glutamik asit kalıntıları ile temel amino asit arasında bir amid yapısının oluşumunu içerir. Bu, yan zincirdeki koruyucu grubun hem reçine üzerinde hem de ayrışma sonrasında seçici olarak çıkarılmasını gerektirir. Yan-zincir-yan-zincir siklizasyonunun üçüncü türü, tirozin veya p-hidroksifenilglisin'den bir bifenil eter oluşumunu içerir; ancak bu bileşiklerin hazırlanması benzersiz reaksiyon koşulları gerektirir ve bu nedenle geleneksel peptidlerin sentezinde yaygın olarak kullanılmaz.
(2) Terminalden-yan zincire-
Terminal-'den-yan zincire siklizasyon tipik olarak C-ucu ile lizin veya ornitin yan zincirinin amino grubu arasında veya N-ucu ile aspartik veya glutamik asit yan zinciri arasında bir amid bağının oluşumunu içerir. Bazı peptit siklizasyonları, terminal C- terminali ile serin veya treonin yan zinciri arasında bir eter bağının oluşmasıyla da oluşturulur.
(3) Baş-tan-kuyruğa (veya terminal-terminal) siklizasyon, peptidin N-terminal amino grubu ve C-terminal karboksil grubunun amidasyonuyla oluşturulur. Zincir-benzeri peptitler bir solvent içinde siklize edilebilir veya yan-zincir siklizasyonu yoluyla bir reçine üzerinde hareketsiz hale getirilebilir. Oligomerizasyonu önlemek için solventlerdeki siklasyon düşük konsantrasyonlarda peptidler kullanılarak yapılmalıdır. Döngüsel peptidlerin baş--kuyruk zinciri sentezinin verimi, zincir peptidinin dizisine bağlıdır. Bu nedenle, siklik peptitlerin büyük ölçekli hazırlanmasından önce, ilk olarak potansiyel zincir öncü peptitlerden oluşan bir kütüphane oluşturulmalı, ardından en iyi sonuçları veren diziyi bulmak için siklizasyon yapılmalıdır.
2. Glikosilasyon
Vankomisin ve teikoplanin gibi en yaygın glikopeptitlerimiz ilaca dirençli bakteriyel enfeksiyonların tedavisinde önemli antibiyotiklerdir. Bağışıklık sistemini uyarmak için sıklıkla diğer glikopeptitler kullanılır. Ayrıca, birçok mikrobiyal antijen glikosile edildiğinden, glikopeptitlerin incelenmesi, enfeksiyonların terapötik etkinliğinin arttırılması açısından önemlidir. Öte yandan çalışmalar, tümör hücrelerinin hücre zarlarındaki proteinlerin anormal glikosilasyon sergilediğini, bu da glikopeptitlerin kanserde ve tümör immün savunma araştırmalarında önemli bir rol oynamasına neden olduğunu buldu. Glikopeptid hazırlığında genellikle Fmoc/t-Bu yöntemi kullanılır. Treonin ve serin gibi glikosile edilmiş kalıntılar genellikle pentaflorofenol esterler tarafından aktive edilen Fmoc koruması yoluyla peptitlere dahil edilir.
3. Fosforilasyon
İnsan hücrelerinde proteinlerin %30'dan fazlası fosforile edilmiştir. Fosforilasyon, özellikle de geri dönüşümlü fosforilasyon, sinyal iletimi, gen ekspresyonu, hücre döngüsü ve hücre iskeleti düzenlemesi ve apoptoz gibi birçok hücresel sürecin kontrolünde çok önemli bir rol oynar.
Fosforilasyon çok çeşitli amino asit kalıntılarında gözlemlenebilir, ancak en yaygın fosforilasyon hedefleri serin, treonin ve tirozin kalıntılarıdır. Fosfotirozin, fosfotreonin ve fosfoserin türevleri, sentez sırasında peptitlere eklenebilir veya -sentez sonrasında oluşturulabilir. Seçici fosforilasyon, koruyucu grupların seçici olarak uzaklaştırılmasıyla serin, treonin ve tirozin kalıntıları kullanılarak gerçekleştirilebilir. Bazı fosforilleyici maddeler aynı zamanda modifikasyon sonrası yoluyla peptitlere fosfat grupları da katabilir. Son zamanlarda, kemoseçici Staudinger-fosfit reaksiyonu kullanılarak lizinin bölgeye-özel fosforilasyonu vakaları olmuştur.
