Peptidové väzby z pohľadu vedy

Peptidy (proteíny) sú prítomné v každej živej bunke a vykazujú celý rad biochemických aktivít. Niektoré peptidy sú syntetizované v ribozómoch bunky transláciou mRNA (messengerová RNA) napr. na hormóny a signálne molekuly. Iné peptidy sú zostavené (skôr než syntetizované) a stanú sa z nich enzýmy s veľkým množstvom rôznych funkcií. Peptidy tiež tvoria štruktúru receptorov, na ktoré sa viažu hormóny a signálne molekuly.

Peptid je molekula vytvorená spojením dvoch alebo viacerých aminokyselín. Vo všeobecnosti platí, že ak je počet aminokyselín menší než päťdesiat, tieto molekuly sa nazývajú peptidy, zatiaľ čo väčšie sekvencie sa nazývajú proteíny.

Peptidy teda môžeme považovať za malé proteíny. Sú to iba reťazce aminokyselín.

Surové zložky peptidov (aminokyseliny)

Aminokyseliny sú malé molekuly zložené z atómov. Súčasťou ich štruktúry je skupina tvorená atómom dusíka (N), ktorý je pripojený k dvom atómom vodíka (H). Táto skupina sa nazýva aminoskupina a zapisuje sa ako (NH2).

Okrem toho obsahuje ich štruktúra aj druhú skupinu tvorenú atómom uhlíka (C), ktorý je naviazaný na dva atómy kyslíka (O) a jeden atóm vodíka. Táto skupina sa nazýva karboxylová skupina a zapisuje sa ako (COOH).

Medzi týmito dvoma skupinami sa nachádzajú atómy a väzby, ktoré sú pre každú aminokyselinu jedinečné. Inými slovami, všetky aminokyseliny majú dva koncové body tvorené týmito skupinami (amino a karboxylová), medzi ktorými sa nachádza jedinečná sada atómov.

Aminokyseliny

V ľudskom tele sa vyskytuje dvadsať štandardných aminokyselín, ktoré bunky využívajú na biosyntézu peptidov (t.j. tvorba peptidov vnútri buniek z aminokyselín). Náš genetický kód určuje, ako sa majú z týchto aminokyselín syntetizovať peptidy a proteíny.

Aminokyseliny sa delia na dve skupiny: esenciálne a neesenciálne aminokyseliny.

• Esenciálna aminokyselina je nepostrádateľná aminokyselina, ktorú si nedokáže vyrobiť samo telo a musí sa mu dodať v potrave. Patrí tu izoleucín, leucín, lyzín, metionín, fenylalanín, treonín, tryptofán a valín. Aminokyselina histidín sa považuje za poloesenciálnu, pretože telo nie vždy vyžaduje jej príjem v potrave.

• Neesenciálne aminokyseliny si ľudské telo vyrába z esenciálnych aminokyselín alebo bežným rozkladom bielkovín. Medzi neesenciálne aminokyseliny patrí arginín, alanín, asparagín, kyselina asparágová, cysteín, glutamín, kyselina glutámová, glycín, prolín, serín a tyrozín.

Všetkých dvadsať aminokyselín je rovnako dôležitých pre zdravie nášho tela. Sú to surové zložky peptidov a proteínov.

Štandardné skratky pre aminokyseliny sa uvádzajú v dvojakej podobe: v podobe jedného a troch písmen.

A - Ala - alanín
C - Cys - cysteín
D - Asp – kyselina asparágová
E - Glu – kyselina glutámová
F - Phe - fenylalanín
G - Gly - glycín
H - His - histidín
I - Ile - izoleucín
K - Lys - lyzín
L - Leu - leucín
M - Met - metionín
N - Asn - asparagín
P - Pro - prolín
Q - Gln - glutamín
R - Arg - arginín
S - Ser - serín
T - Thr - treonín
V - Val - valín
W - Trp - tryptofán
Y - Tyr - tyrozín

D- a L-formy aminokyselín

Aminokyseliny existujú buď v D (pravotočivej) alebo L (ľavotočivej) forme. Väčšina aminokyselín vyskytujúcich sa v prírode (a to všetko v ľudských bunkách) sa nachádza v L-forme.

Vo všeobecnosti platí, že všetky aminokyseliny okrem glycínu sa vyskytujú aj v zrkadlovom obraze L-formy. Tento zrkadlový obraz sa nazýva D-forma.

Keď sa odkazuje na L-formu (prirodzene sa vyskytujúca forma), označenie "L" sa môže vynechať, no označenie "D" sa musí uvádzať vždy.

D-aminokyseliny sa prirodzene vyskytujú v bakteriálnych bunkových stenách a používajú sa v niektorých syntetických peptidoch, aby bol peptid stabilnejší a odolnejší voči degradácii.

Aminokyselina + aminokyselina = peptid

Aminokyseliny sú spojené tzv. "peptidovou väzbou". "Peptidová väzba" je väzba, v ktorej sa atóm dusíka jednej aminokyseliny (z aminoskupiny (NH2)) naviaže na atóm uhlíka karboxylovej skupiny (COOH) inej aminokyseliny.

V priebehu procesu vytvárania tejto väzby sa uvoľní molekula vody. To sa nazýva kondenzačná reakcia. Výsledná väzba CO-NH sa nazýva peptidová väzba a výsledná molekula sa nazýva amid.

Na obrázku nižšie si všimnite, že zo skupiny COOH odchádza kyslík a vodík (OH) a zo skupiny NH2 odchádza vodík (H). Tak vznikne H2O, teda molekula vody, ktorá nie je súčasťou novovytvoreného peptidu.

Peptide bond – peptidová väzba
Touto reakciou sa vytvorí peptidová väzba medzi dvoma aminokyselinami a vznikne peptid. Takýto peptid (zložený z dvoch aminokyselín) môžeme nazvať dipeptidom.

Tento proces sa môže zopakovať s použitím dvadsiatich aminokyselín ako východiskového materiálu pre vytvorenie dlhších peptidových reťazcov. Niekedy pozostávajú peptidové reťazce z päťdesiat až 100 aminokyselín a vtedy sa nazývajú polypeptidy. Peptidový reťazec s viac než 100 aminokyselinami sa často nazýva proteín.

GHRP-6

GHRP-6 je peptid tvorený len šiestimi aminokyselinami. Jeho štruktúra sa často zapisuje ako His-Trp-Ala-Trp-DPhe-Lys-NH2.

Všimnite si, že karboxylová skupina (COOH) sa nachádza v prvej pozícii a zvyčajne sa nezapisuje. Aminoskupina (NH2) sa zapisuje v poslednej pozícii.

"Hlavná časť", alebo tá časť, ktorou sa GHRP-6 odlišuje, je sekvencia uprostred histadínu, ktorá je naviazaná k "D" forme tryptofánu naviazaného na alanín, ktorý je naviazaný na tryptofán, ktorý je naviazaný na "D" formu fenylalanínu, ktorá je naviazaná na lyzín.

Peptidové väzby vznikajú kondenzáciou vody (H2O) (odstránenie vody). Môžeme to povedať aj opačne. Peptidovú väzbu možno rozložiť hydrolýzou (pridaním vody).

Aminokyselinové štruktúry peptidov opísané v tomto článku

Peptidy uvoľňujúce rastový hormón (GHRP) – iniciátori pulzu GH

• GHRP-6 (His-DTrp-Ala-Trp-DPhe-Lys-NH2)

• GHRP-2 (DAla-D-2-Nal-Ala-Trp-DPhe-Lys-NH2)

• hexarelín (His-D-2-methyl-Trp-Ala-Trp-DPhe-Lys-NH2)

• ipamorelín (Aib-His-D-2-Nal-DPhe-Lys-NH2) – Ref-1

Poznámky:
Aib = kyselina aminoizomaslová
D-2-Nal = "D-forma“ 2’-naftylalanínu

Hormón uvoľňujúci rastový hormón (GHRH) – zosilňuje pulz iniciovaný GHRP

• hormón uvoľňujúci rastový hormón (GHRH) známy ako GRF(1-44) (…) = polčas "menej ako 10 minút", možno len 5 minút. – Ref-2

• GRF(1-29) známy ako sermorelín (…) – biologicky aktívna časť GHRH so 44 aminokyselinami = polčas "menej ako 10 minút", možno len 5 minút. – Ref-3

Dlhšie trvajúce analógy GRF(1-29):

• D-Ala2 GRF(1-29) (…) = polčas približujúci sa 10 minútam – Ref-4

• modifikovaný GRF(1-29) alebo CJC-1295 bez DAC = polčas najmenej 30 minút

• CJC-1295 (…) = polčas meraný v dňoch

Poznámky:
Lys = linker k „Drug Affinity Complex“ (komplex afinity liečiva)

Pulzná sekrécia GH

"Vzhľadom k tomu, že GH sa uvoľňuje pulzačným spôsobom a vyššia hladina rastového hormónu sa pozoruje 15 až 30 minút po subkutánnom podaní analógov GH-RH, hydrolýza enzýmami podobnými trypsínu nemôže mať vplyv na výslednú stimuláciu."
(Potent Trypsin-resistant hGH-RH Analogues, JAN IZDEBSKI, J. Peptide Sci. 10: 524–529 (2004))

Analóg vo vyššie citovanej štúdii vzdoroval degradácii po dobu 30 minút. Z tejto citácie vyplýva, že ak váš analóg pretrvá 30 minút, dosiahol potenciál pre jeden pulz.

Vzhľadom k tomu, že ďalší pulz nebude generovaný po dobu asi 2,5 až 3 hodiny, analógy, ktoré pretrvajú dlhšie než 30 minút, niektoré dokonca až 3 hodiny, nebudú o nič účinnejšie.

Potrebovali by ste analóg, vďaka ktorému by hormón uvoľňujúci rastový hormón pretrval po dobu viac než 3 hodiny, aby tak spustil druhý pulz.

V opačnom prípade maximalizujete vylúčenie GH podávaním 30 minútového analógu každé 3 hodiny. ALEBO môžete jednoducho použiť analóg ako napríklad CJC-1295, ktorý pretrvá v organizme niekoľko dní a po podaní len jednej dávky stimuluje viacero pulzov GH za deň po dobu niekoľkých dní.

Zdroje

1. "lack of effect on ACTH and cortisol plasma levels" - Ipamorelin, the first selective growth hormone secretagogue , K Raun, European Journal of Endocrinology, 1996 ročník139, číslo 5, 552-561 PubMed
2. Rapid enzymatic degradation of growth hormone-releasing hormone by plasma in vitro and in vivo to a biologically inactive product cleaved at the NH2 terminus, Frohman LA, J Clin Invest. 1986 78:906–913 a Incorporation of D-Ala2 in Growth Hormone-Releasing Hormone-( l-29)-NH2 Increases the Half-Life and Decreases Metabolic Clearance in Normal Men, STEVEN SOULE, Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 1994 ročník 79, č. 4 PubMed
3. Rapid enzymatic degradation of growth hormone-releasing hormone by plasma in vitro and in vivo to a biologically inactive product cleaved at the NH2 terminus, Frohman LA, J Clin Invest. 1986 78:906–913 a Incorporation of D-Ala2 in Growth Hormone-Releasing Hormone-( l-29)-NH2 Increases the Half-Life and Decreases Metabolic Clearance in Normal Men, STEVEN SOULE, Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 1994 ročník 79, č. 4 PubMed
4. Incorporation of D-Ala2 in Growth Hormone-Releasing Hormone-( l-29)-NH2 Increases the Half-Life and Decreases Metabolic Clearance in Normal Men, STEVEN SOULE, Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism 1994 ročník. 79, č. 4 PubMed