โพลีเปปไทด์เป็นสารประกอบที่เกิดจากกรดอะมิโนตั้งแต่สองตัวขึ้นไปเชื่อมโยงกันด้วยพันธะเปปไทด์ (พันธะเอไมด์) โพลีเปปไทด์มีบทบาทสำคัญในการควบคุมกิจกรรมการทำงานของระบบ อวัยวะ เนื้อเยื่อ และเซลล์ต่างๆ ในร่างกาย และมักใช้ในการวิเคราะห์การทำงาน การวิจัยแอนติบอดี และการพัฒนายา การปรับเปลี่ยนโพลีเปปไทด์เพื่อเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางเคมีกายภาพเป็นเทคนิคทั่วไปในการวิจัยโพลีเปปไทด์ การดัดแปลงโพลีเปปไทด์มีความหลากหลายและขึ้นอยู่กับตำแหน่งการดัดแปลง พวกมันสามารถถูกจัดประเภทเป็นการดัดแปลงที่ปลาย N-, การดัดแปลงที่ปลาย C-, การดัดแปลงสายด้านข้าง, การดัดแปลงกรดอะมิโน และการดัดแปลงแกนหลัก (รูปที่ 1) เนื่องจากเป็นวิธีสำคัญในการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างสายโซ่หลักหรือกลุ่มสายด้านข้างของเปปไทด์ การดัดแปลงโพลีเปปไทด์จึงสามารถเปลี่ยนคุณสมบัติทางเคมีฟิสิกส์ของสารประกอบเปปไทด์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เพิ่มความสามารถในการละลายน้ำ เปลี่ยนแปลงการกระจายตัวทางชีวภาพ ยืดเวลาการกระทำในร่างกาย ลดผลข้างเคียงที่เป็นพิษ และกำจัดภูมิคุ้มกัน วันนี้เราจะแนะนำการดัดแปลงโพลีเปปไทด์ที่สำคัญที่สุดและคุณลักษณะของมัน
1. วัฏจักร
ในธรรมชาติ โพลีเปปไทด์ที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพหลายชนิดเป็นโพลีเปปไทด์แบบไซคลิก ดังนั้นเปปไทด์แบบไซคลิกจึงมีการใช้งานมากมายในชีวการแพทย์สมัยใหม่ เปปไทด์แบบไซคลิกเมื่อเทียบกับเปปไทด์เชิงเส้น มีความแข็งแกร่งดีกว่าและมีความทนทานต่อระบบย่อยอาหารสูง จึงช่วยให้พวกมันอยู่รอดในระบบทางเดินอาหารและแสดงความสัมพันธ์ที่มากขึ้นกับตัวรับเป้าหมาย โดยทั่วไปแล้ว ไซคลิกเปปไทด์จะเกิดขึ้นจากการเกิดไซคลิกไลเซชัน ซึ่งสามารถแบ่งได้เป็นสายโซ่-สายโซ่-ถึง-ข้าง-, สายโซ่ปลาย-ไป-ข้าง- และสายโซ่ปลาย-ถึง-ปลาย (เชื่อมโยงหัว-ถึง-ส่วนท้าย)
(1) ไซเคิลไลเซชั่นของลูกโซ่ด้านข้าง-ถึง-ข้าง-
การเชื่อมไดซัลไฟด์ระหว่างซิสเตอีนที่ตกค้างเป็นวิธีหนึ่งที่พบบ่อยที่สุดในการสร้างวงแหวนเปปไทด์ และวิธีการนี้เป็นของวงจร-สายโซ่-ถึง-ด้าน- การเกิดวัฏจักรนี้เกิดขึ้นโดยการกำจัดซีสเตอีนที่ตกค้างคู่หนึ่งออก จากนั้นจึงออกซิไดซ์พวกมันเพื่อสร้างพันธะไดซัลไฟด์ การสังเคราะห์โพลีไซคลิกสามารถทำได้โดยการเลือกเอากลุ่มป้องกันไทออลออก การทำไซคลิไลเซชันสามารถทำได้ในตัวทำละลายหลังการแยกตัวหรือบนเรซินก่อนการแยกตัว เนื่องจากเปปไทด์บนเรซินไม่ได้สร้างโครงสร้างที่สามารถไซคลิกไลเซชันได้ง่าย ไซไลเซชันบนเรซินอาจมีประสิทธิภาพน้อยกว่าการไซคลิกไลเซชันในตัวทำละลาย ไซคลิกไลเซชันของสาย-สายโซ่ด้านข้าง-ฝั่ง-ประเภทที่สองเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของโครงสร้างเอไมด์ระหว่างกรดแอสปาร์ติกหรือกรดกลูตามิกที่ตกค้างกับกรดอะมิโนพื้นฐาน โดยกำหนดให้ต้องกำจัดกลุ่มป้องกันบนโซ่ด้านข้างออก ทั้งบนเรซินและหลังการแยกตัวออก ประเภทที่สามของ-สายโซ่-สาย-ด้านข้างนั้นเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของไบฟีนิลอีเทอร์จากไทโรซีนหรือพี-ไฮดรอกซีฟีนิลไกลซีน อย่างไรก็ตาม การเตรียมสารประกอบเหล่านี้ต้องมีเงื่อนไขการทำปฏิกิริยาเฉพาะ ดังนั้นจึงไม่ค่อยนิยมใช้ในการสังเคราะห์เปปไทด์ทั่วไป
(2) ขั้วต่อ-ถึง-โซ่ข้าง
ไซเคิลไลเซชันของสายโซ่ด้านข้าง-ถึง-โดยปกติเกี่ยวข้องกับการก่อตัวของพันธะเอไมด์ระหว่างปลาย C- และหมู่อะมิโนของสายด้านข้างไลซีนหรือออร์นิทีน หรือระหว่างปลาย N- และสายด้านข้างของกรดแอสปาร์ติกหรือกลูตามิก เปปไทด์ไซคลิกไลเซชันยังเกิดขึ้นจากการก่อตัวของพันธะอีเทอร์ระหว่างปลาย C- และสายด้านข้างของซีรีนหรือทรีโอนีน
(3) การหมุนวนจากหัว-ถึง-หาง (หรือปลาย-) เกิดขึ้นจากการรวมหมู่ของหมู่อะมิโนที่ปลาย N- และหมู่คาร์บอกซิลที่ปลาย C- ของเปปไทด์ เปปไทด์ที่มีลักษณะคล้ายลูกโซ่สามารถถูกไซคลิกในตัวทำละลายหรือตรึงไว้บนเรซินผ่านทาง-ลูกโซ่ไซคลิกไลเซชั่น ควรทำวัฏจักรในตัวทำละลายโดยใช้เปปไทด์ที่มีความเข้มข้นต่ำเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดโอลิโกเมอไรเซชัน ผลผลิตของการสังเคราะห์สายโซ่หัว-ถึง-หางของเปปไทด์แบบไซคลิกขึ้นอยู่กับลำดับของเปปไทด์สายโซ่ ดังนั้น ก่อนที่จะเตรียม-เปปไทด์ไซคลิกขนาดใหญ่ ควรสร้างคลังของเปปไทด์สายโซ่ที่มีศักยภาพก่อน ตามด้วยไซคลิกไลเซชันเพื่อค้นหาลำดับที่ให้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด
2. ไกลโคซิเลชั่น
ไกลโคเปปไทด์ที่พบมากที่สุดของเรา เช่น แวนโคมัยซินและเทโคพลานิน เป็นยาปฏิชีวนะที่สำคัญในการรักษา-การติดเชื้อแบคทีเรียที่ดื้อยา ไกลโคเปปไทด์อื่นๆ มักใช้เพื่อกระตุ้นระบบภูมิคุ้มกัน นอกจากนี้ เนื่องจากแอนติเจนของจุลินทรีย์จำนวนมากมีไกลโคซิเลต การศึกษาไกลโคเปปไทด์จึงมีความสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพการรักษาของการติดเชื้อ ในทางกลับกัน การศึกษาพบว่าโปรตีนบนเยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์เนื้องอกแสดงไกลโคซิเลชันที่ผิดปกติ ทำให้ไกลโคเปปไทด์มีบทบาทสำคัญในการวิจัยโรคมะเร็งและการป้องกันภูมิคุ้มกันของเนื้องอก โดยทั่วไปการเตรียมไกลโคเปปไทด์ใช้วิธี Fmoc/t-Bu สารตกค้างของไกลโคซิเลต เช่น ทรีโอนีนและซีรีน มักถูกใส่เข้าไปในเปปไทด์ผ่านการป้องกัน Fmoc ที่กระตุ้นโดยเพนทาฟลูออโรฟีนอลเอสเทอร์
3. ฟอสโฟรีเลชั่น
ในเซลล์ของมนุษย์ โปรตีนมากกว่า 30% ถูกสร้างด้วยฟอสโฟรีเลชั่น ฟอสโฟรีเลชั่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งฟอสโฟรีเลชั่นแบบผันกลับได้ มีบทบาทสำคัญในการควบคุมกระบวนการของเซลล์หลายอย่าง เช่น การส่งสัญญาณ การแสดงออกของยีน วัฏจักรของเซลล์และการควบคุมโครงกระดูกของโครงร่างเซลล์ และการตายของเซลล์
ฟอสโฟรีเลชันสามารถสังเกตได้จากสารตกค้างของกรดอะมิโนหลายชนิด แต่เป้าหมายฟอสโฟรีเลชั่นที่พบบ่อยที่สุดคือซีรีน ทรีโอนีน และไทโรซีน ฟอสโฟไทโรซีน ฟอสโฟธรีโอนีน และอนุพันธ์ของฟอสโฟไทโรซีนสามารถใส่เข้าไปในเปปไทด์ได้ในระหว่างการสังเคราะห์หรือที่เกิดขึ้นหลังการสังเคราะห์- การเลือกฟอสโฟรีเลชันสามารถทำได้โดยใช้ซีรีน ทรีโอนีน และไทโรซีนเรซิดิวพร้อมการกำจัดกลุ่มป้องกันแบบเลือกสรร สารฟอสโฟรีเลชั่นบางชนิดยังสามารถแนะนำหมู่ฟอสเฟตเข้าไปในเปปไทด์ผ่านการดัดแปลงหลัง- เมื่อเร็วๆ นี้ มีกรณีของ-ฟอสโฟรีเลชั่นเฉพาะของไลซีนโดยใช้ปฏิกิริยาเคมีสเตาดิงเจอร์-ฟอสไฟต์
