Por Cocer Peptides 
hace 1 mes
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Descripción general
Los péptidos son una clase importante de biomoléculas que desempeñan un papel importante en el campo de las ciencias biológicas. Desde la regulación fisiológica dentro de los organismos hasta aplicaciones prácticas en diversas industrias, los péptidos demuestran un gran potencial y diversidad.
Figura 1. Mecanismo de acción de los péptidos antimicrobianos.
Conceptos básicos de péptidos
(1) Definición de péptidos
Los péptidos son compuestos formados por aminoácidos unidos mediante enlaces peptídicos. Un enlace peptídico se forma cuando el grupo carboxilo de un aminoácido se deshidrata y se condensa con el grupo amino de otro aminoácido, uniendo así múltiples aminoácidos para formar una cadena peptídica. Cuando el número de aminoácidos es pequeño, se denomina oligopéptido; cuando la cantidad de aminoácidos es grande, se llama polipéptido. En los organismos vivos, muchos péptidos cortos con funciones específicas, como los tripéptidos y tetrapéptidos, pueden realizar con precisión tareas fisiológicas específicas.
(2) Estructura de los péptidos
1. Estructura primaria: se refiere a la secuencia de aminoácidos en una cadena peptídica, que es la estructura básica de un péptido y determina su especificidad y función. Las diferentes secuencias de aminoácidos confieren distintas propiedades químicas y actividades biológicas a los péptidos. Ciertos péptidos antimicrobianos tienen secuencias de aminoácidos específicas que les permiten unirse específicamente a las membranas celulares bacterianas y alterarlas.
2. Estructura secundaria: la estructura espacial local formada por interacciones como enlaces de hidrógeno dentro de la cadena peptídica, incluidas estructuras comunes como hélices α y láminas β. Estas estructuras ayudan a un mayor plegamiento y estabilización de la cadena peptídica, desempeñando un papel crucial en su actividad funcional. En algunos segmentos de proteínas, la formación de hélices α mejora la estabilidad y la actividad funcional de la proteína.
3. Estructura terciaria: la estructura espacial tridimensional formada por un mayor plegado y enrollamiento de la cadena peptídica basada en la estructura secundaria. La estructura terciaria determina la forma general del péptido y la exposición de los sitios funcionales, lo cual es crucial para las interacciones con otras moléculas. La estructura terciaria de ciertos péptidos de factores de crecimiento determina su capacidad para unirse a receptores específicos de la superficie celular, iniciando así señales de diferenciación y crecimiento celular.
Figura 2 Un modelo funcional de biosíntesis, señalización y funciones de PSK. Los precursores de PSK (pPSK) se someten a sulfatación de tirosina (indicada por una S roja) catalizada por un TPST en el cis-Golgi seguido de una escisión proteolítica en el apoplasto.
Clasificación de péptidos
(1) Clasificación por Fuente
1. Péptidos de origen animal: derivados de tejidos y fluidos corporales animales, como los péptidos de caseína extraídos de la leche, que poseen diversas actividades fisiológicas, incluida la promoción de la absorción de calcio y la regulación de la inmunidad. La ventaja de los péptidos de origen animal radica en su buena compatibilidad con el cuerpo humano, lo que los hace fácilmente absorbidos y utilizados por el cuerpo humano.
2. Péptidos de origen vegetal: extraídos de plantas, como los péptidos de soja y los péptidos de trigo. Los péptidos de origen vegetal tienen las ventajas de contar con fuentes de materia prima generalizadas y costos más bajos, al tiempo que poseen diversas actividades biológicas, como efectos antioxidantes y reductores de la presión arterial. Numerosos estudios han demostrado que los péptidos de soja pueden reducir los niveles de colesterol y beneficiar la salud cardiovascular.
3. Péptidos derivados de microbios: producidos mediante fermentación microbiana, como los péptidos antimicrobianos producidos por determinadas bacterias. Los péptidos derivados de microbios tienen mecanismos antimicrobianos únicos y exhiben buenos efectos inhibidores sobre las bacterias resistentes a los medicamentos, lo que tiene un valor potencial en el campo farmacéutico.
(2) Clasificación por función
1. Péptidos bioactivos: estos péptidos poseen múltiples funciones reguladoras fisiológicas, como la regulación de la presión arterial, el azúcar en sangre y la inmunidad. Los inhibidores de la enzima convertidora de angiotensina (péptidos IECA) pueden inhibir la actividad de la enzima convertidora de angiotensina, reduciendo así la presión arterial, y tienen importantes implicaciones terapéuticas para los pacientes con hipertensión.
2. Péptidos antimicrobianos: estos péptidos pueden inhibir o matar microorganismos como bacterias, hongos y virus. Existen en la naturaleza y tienen mecanismos de acción únicos, como alterar la estructura de la membrana celular de los microorganismos para ejercer efectos antimicrobianos. En el campo de la biomedicina, los péptidos antimicrobianos se consideran fármacos potenciales para abordar problemas de resistencia a los antibióticos.
Funciones de los péptidos
(1) Regulación de las funciones fisiológicas
1. Regulación hormonal: muchas hormonas peptídicas desempeñan funciones reguladoras importantes en el cuerpo. La insulina es una hormona peptídica secretada por las células beta pancreáticas, que regula los niveles de glucosa en sangre, promueve la captación y utilización celular de glucosa y mantiene niveles estables de glucosa en sangre. Si la secreción de insulina es insuficiente o su función es anormal, puede provocar niveles elevados de glucosa en sangre y provocar diabetes.
2. Regulación neuronal: los neuropéptidos desempeñan un papel en la transmisión y regulación de información dentro del sistema nervioso. Las endorfinas tienen efectos analgésicos similares a la morfina y se unen a los receptores opioides en la superficie de las neuronas para aliviar la transmisión de señales de dolor. Los neuropéptidos también participan en la regulación de procesos fisiológicos como el estado de ánimo, el sueño y el apetito.
(2) Participación en la regulación inmune
1. Mejora de la actividad de las células inmunitarias: algunos péptidos pueden estimular la proliferación y diferenciación de las células inmunitarias, mejorando su actividad. Por ejemplo, la timosina promueve la maduración y diferenciación de los linfocitos T, mejorando la función inmune celular del cuerpo, y se usa comúnmente en el tratamiento de pacientes con función inmune deteriorada.
2. Regulación de la secreción de factores inmunitarios: los péptidos pueden regular la secreción de varios factores inmunitarios por parte de las células inmunitarias, manteniendo el equilibrio inmunológico. Ciertos péptidos antimicrobianos pueden regular la secreción de citocinas inflamatorias, mejorando la respuesta inflamatoria del cuerpo para defenderse contra la invasión de patógenos e inhibiendo las respuestas inflamatorias excesivas en las últimas etapas de la inflamación para reducir el daño tisular.
(3) Promoción del metabolismo material
1. Metabolismo de las proteínas: Los péptidos participan en la síntesis y degradación de las proteínas. Durante la síntesis de proteínas, los aminoácidos se conectan mediante enlaces peptídicos para formar cadenas peptídicas, que luego se ensamblan en proteínas con funciones específicas. Las proteasas en el cuerpo pueden hidrolizar proteínas en segmentos peptídicos, que luego se descomponen en aminoácidos, proporcionando nutrición y energía al cuerpo.
2. Metabolismo de las grasas: Ciertos péptidos pueden regular la actividad de las enzimas implicadas en el metabolismo de las grasas, influyendo en la síntesis y descomposición de las grasas. Algunos péptidos pueden promover la oxidación de los ácidos grasos, reducir la acumulación de grasa en el cuerpo y pueden tener aplicaciones potenciales en la prevención y el tratamiento de la obesidad.
Aplicaciones de péptidos
(1) Campo farmacéutico
1. Desarrollo de fármacos:
Medicamentos antimicrobianos: dado el creciente problema de la resistencia a los antibióticos, los péptidos antimicrobianos se han convertido en un punto importante en el desarrollo de nuevos medicamentos antimicrobianos. Los péptidos antimicrobianos exhiben excelentes efectos inhibidores contra diversas bacterias resistentes a los medicamentos y tienen mecanismos de acción únicos que tienen menos probabilidades de desarrollar resistencia. Los péptidos antimicrobianos derivados de la piel de rana han mostrado resultados prometedores en el tratamiento de infecciones de la piel y otras afecciones.
Otros medicamentos: Los medicamentos a base de péptidos también se usan para tratar diversas enfermedades, como las cardiovasculares y la diabetes. Los análogos del péptido 1 similar al glucagón (GLP-1) para el tratamiento de la diabetes pueden imitar los efectos fisiológicos del GLP-1, promover la secreción de insulina, reducir los niveles de glucosa en sangre y tener la ventaja de un bajo riesgo de hipoglucemia.
2. Portadores de fármacos: los péptidos pueden servir como portadores de fármacos para mejorar la biodisponibilidad y la focalización de fármacos. Al vincular medicamentos a péptidos con propiedades dirigidas, los medicamentos pueden administrarse con precisión en el sitio de la enfermedad, minimizando el daño a los tejidos normales. Los portadores de péptidos también pueden mejorar la solubilidad y estabilidad de los fármacos, mejorando la eficacia terapéutica.
(2) Industria alimentaria
1. Fortificación nutricional: Los péptidos tienen excelentes propiedades nutricionales y se digieren y absorben fácilmente, lo que los hace adecuados como fortificantes nutricionales en los alimentos. Por ejemplo, agregar péptidos de caseína a la fórmula infantil puede mejorar el valor nutricional de la fórmula y promover el crecimiento y desarrollo infantil. Para poblaciones especiales, como los ancianos y los pacientes de rehabilitación posquirúrgica, los alimentos ricos en péptidos pueden proporcionar proteínas de alta calidad fácilmente absorbibles para satisfacer sus necesidades nutricionales.
2. Mejora del sabor: Algunos péptidos tienen sabores únicos y pueden usarse para mejorar la textura y el sabor de los alimentos. Ciertos péptidos ricos en umami pueden realzar el sabor umami de los alimentos, mejorando así su calidad. Además, los péptidos pueden servir como potenciadores del sabor, creando sinergia con otros compuestos de sabor para elevar el perfil de sabor general de los alimentos.
3. Propiedades de conservación y antimicrobianas: Los péptidos antimicrobianos tienen la capacidad de inhibir el crecimiento microbiano y pueden usarse como conservantes naturales en la industria alimentaria. Agregar péptidos antimicrobianos a los alimentos puede extender su vida útil, reducir el uso de conservantes químicos y mejorar la seguridad alimentaria. Por ejemplo, la incorporación de péptidos antimicrobianos en productos cárnicos, productos lácteos y otros alimentos puede inhibir eficazmente el crecimiento de bacterias y moho, manteniendo así la frescura de los alimentos.
(3) Campo agrícola
1. Regulación del crecimiento de las plantas: las hormonas peptídicas de origen vegetal, como los péptidos sulfónicos vegetales (PSK), desempeñan un papel importante en el crecimiento, el desarrollo y la inmunidad de las plantas. Las PSK pueden promover la división y el crecimiento de las células vegetales, regular los procesos reproductivos de las plantas e inducir la embriogénesis de las células somáticas. En la producción agrícola, la aplicación exógena de PSK o la regulación de los niveles de PSK dentro de las plantas pueden mejorar el rendimiento y la calidad de los cultivos.
2. Control de plagas y enfermedades: los péptidos antimicrobianos se pueden utilizar como pesticidas biológicos para el control de plagas y enfermedades en los cultivos. En comparación con los pesticidas químicos, los péptidos antimicrobianos ofrecen ventajas como el respeto al medio ambiente y un mínimo de residuos. Por ejemplo, ciertos péptidos antimicrobianos derivados de insectos pueden inhibir el crecimiento de patógenos vegetales, proporcionando un control eficaz de las enfermedades de los cultivos. Además, algunos péptidos pueden alterar el crecimiento, desarrollo y reproducción de plagas, logrando objetivos de control de plagas.
(4) Cosméticos
1. Hidratante y reparador: Los péptidos tienen excelentes propiedades humectantes, aumentan el contenido de humedad de la piel y mantienen la hidratación de la piel. Algunos péptidos también pueden promover la reparación y regeneración de las células de la piel, mejorando la función de barrera cutánea. Los péptidos de colágeno pueden reponer el colágeno de la piel, reduciendo la formación de arrugas y haciendo que la piel esté más firme y suave.
2. Blanqueamiento y Antienvejecimiento: Ciertos péptidos pueden inhibir la síntesis de melanina, consiguiendo un efecto blanqueador. El glutatión puede reducir la producción de melanina al reducir la dopaquinona, precursora de la melanina. Los péptidos también tienen propiedades antioxidantes, lo que ayuda a eliminar los radicales libres del cuerpo, retrasar el envejecimiento de la piel y mantener una apariencia juvenil.
Estado actual de la investigación de péptidos
Estado actual de la investigación: actualmente, se han logrado avances significativos en la investigación de péptidos. En la investigación básica, continúa profundizándose la comprensión de la estructura, función y mecanismos de acción de los péptidos. Mediante biotecnologías avanzadas, como la ingeniería genética y la ingeniería de proteínas, los péptidos se pueden sintetizar y modificar de manera eficiente, lo que abre más posibilidades para su aplicación. En la investigación aplicada, el uso de péptidos en campos como la medicina, la alimentación y la agricultura se está expandiendo, y un número cada vez mayor de productos basados en péptidos ingresan al mercado.
Conclusión
Como clase importante de biomoléculas, los péptidos poseen estructuras únicas, clasificaciones diversas y funciones amplias. En numerosos campos, como la medicina, los péptidos han demostrado un importante valor de aplicación.
Fuentes
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[3] Singh T, Choudhary P, Singh S. Péptidos antimicrobianos: mecanismo de acción [M]//Enany S, Masso-Silva J, Savitskaya A. Insights sobre péptidos antimicrobianos. Rijeka: IntechOpen, 2022.DOI: 10.5772/intechopen.99190.
[4] Kwatra B, Zafar J, Choudhary M, et al. APLICACIONES ANALÉPTICAS DE PÉPTIDOS[J]. Revista Internacional de Estudios Médicos y Biomédicos, 2021,5.DOI:10.32553/ijmbs.v5i1.1671.
[5] Sultana A, Luo H, Ramakrishna S. Péptidos antimicrobianos y sus aplicaciones en el sector biomédico [J]. Antibióticos-Basilea, 2021,10(9).DOI:10.3390/antibiotics10091094.
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