Пептиды. 
БИОХИМИЯ ДЛЯ ТЕХНОЛОГОВ в 2 ч. Часть 1.

В живой материи аминокислоты находятся как в свободной форме, так и связанном друг с другом виде. Связывание происходит между СООНгруппой одной аминокислоты и NH.,-группой другой аминокислоты, а образованную связь называют пептидной. Формально образование пептидной связи можно представить схемой (рис. 3.19).

Рис. 3.19. Образование дипептида.

В лабораторных условиях это осуществляется более сложно. Чтобы аминокислоты соединились в нужном порядке, функциональные группы, не подлежащие соединению, защищают (химически связывают). Или, наоборот, активируют те функциональные группы, которые должны прореагировать. Наибольшее распространение приобрел метод, предложенный Р. Меррифилдом. В этом методе С-концевую аминокислоту пептида СООНгруппой фиксируют на полимере, а к свободной и NH₂-rpynne присоединяют вторую с конца аминокислоту. Таким образом сборка полипептида осуществляется «задом наперед» — от последней аминокислоты к первой.

Эксклюзивность методики заключается еще и в удалении примесей. В любом химическом синтезе есть вещества, не вступившие в реакцию, какие-либо побочные продукты. Традиционный способ предусматривает отделение продукта реакции от примесей после проведения каждой стадии. В случае с белками, когда нужно синтезировать сотни пептидных связей, такой способ нельзя назвать прогрессивным. По идее Меррифилда, С-концевая аминокислота закрепляется на твердом носителе до полного окончания синтеза всего полипептида и помещается в специальный реактор (колонку). Следующая аминокислота вводится в избыточном количестве, чтобы взаимодействие произошло максимально полно. Когда пептидная связь образована, в колонку подается подходящий растворитель и смывает побочные продукты. Затем присоединяют третью аминокислоту и т. д.

«За предложенную методологию химического синтеза на твердых матрицах» Р. Б. Меррифилд был удостоен Нобелевской премии по химии в 1984 г.

В живой природе пептидная связь образуется благодаря сложному ферментативному механизму, суть которого излагается в гл. 13.

Пептиды классифицируют по числу аминокислотных остатков в их составе (табл. 3.5).

Таблица 35

Классификация пептидов.

Крайняя слева аминокислота содержит свободную NH₂-rpvnny, поэтому ее называют N-концевой, а крайняя справа аминокислота сохранила свою СООН-группу, поэтому такую аминокислоту называют С-коицевой (рис. 3.20). При этом N-концевая аминокислота считается первой, следующая за ней — второй, и т. д., а С-концевая аминокислота — последняя.

Рис. 3.20. Схема строения пептида (рамками выделены пептидные связи).

Название пептида образуют из названия аминокислот, входящих в его состав. При этом возможны три варианта.

В первом случае аминокислоты обозначают сокращенными названиями, но N-концевую аминокислоту — дополнительным символом Н, а С-концевую — дополнительным символом ОН. Например, тетрапептид, представленный на рис. 3.21, будет называться Н-Мет-Фен-Тре-Арг-ОН.

Во втором случае в названии подчеркивают, что все аминокислоты, за исключением последней, находятся в форме ацилов. Поэтому в названи;

Рис. 3.21. Пример тетрапептида.

Способы его названия: а) Н-Мет-Фен-Тре-Арг-ОН; 6) метионил-фенилиланил;

треонил-аргинин; в) MFTR.

ях этих аминокислот окончания заменяются на суффикс -ил> а название С-коицевой аминокислоты остается без изменений. Аспарагиновая и глутаминовая кислоты и их амиды имеют одинаковые корни. Чтобы отличать ацильные названия этих соединений, принято остатки Асп и Глу обозначать соответственно аспарагил и глутамил, а остатки Асн и Глн — асиарагинил и глутаминил.

Для названия длинных аминокислотных последовательностей применяют третий способ: используют однобуквенные обозначения аминокислот. Таким образом, метионил-фенилиланил-треонил-аргинин будет назван как MFTR (рис. 3.21, в).

В названии пептида указывают все особенности его построения. Например, глутатион — это трипептид, образованный глутаминовой кислотой, Цис и Гли. Но глутаминовая кислота образует пептидную связь своей у-карбоксильной группой, наиболее удаленной от NH₂-rpynnbi. Это подчеркивают в названии — у-глутамилцистеилглицин (рис. 3.22).

Рис. 3.22. Строение глутатиона.

Многие пептиды выполняют определенные функции в организме. Причем биологические свойства пептидов обусловлены набором аминокислот, входящих в их состав. Например, глутатион — это биологически активный пептид. Благодаря своей активной SH-группе в остатке Цис он участвует в окислительно-восстановительных реакциях типа гидрирования-дегидрирования, поддерживая внутреннее равновесие организма в ответ на различные антропогенные нагрузки окружающей среды.

Существуют и другие примеры пептидов, играющих важную роль в обмене веществ в клетке. Например, карнозин (р-аланилгистидин), участвующий в сокращении мышц (рис. 3.23).

Известный заменитель сахара аспартам (нутрасвит, сладекс) — дипептид. Он образован из аспарагиновой кислоты и метилового эфира фенилаланина (рис. 3.24) и слаще сахара в 160—200 раз.

Нанопептидами являются гормоны задней доли гипофиза окситоцин и вазопрессин (см. рис. 4.2).

Рис. 3.23. Дипсптид карнозин Рис. 3.24. Структура аспартама От наличия функциональных групп в структуре пептида зависят его физико-химические свойства: степень ионизации, растворимость и др., которые используются в различных методах выделения и идентификации пептидов. Например, изоэлектрическую точку (pi) пептидов приблизительно можно рассчитать как среднее арифметическое констант диссоциации (рК) концевых аминокислот и боковых ионизированных радикалов: