Պեպտիդների վերլուծություն. կառուցվածք, գործառույթ և կիրառություն

Cocer Peptides-ի կողմից       1 ամիս առաջ

ԱՅՍ ԿԱՅՔՈՒՄ ՏՐԱՄԱԴՐՎԱԾ ԲՈԼՈՐ ՀՈԴՎԱԾՆԵՐԸ ԵՎ ԱՊՐԱՆՔԻ ՏԵՂԵԿՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԸ ՄԻԱՅՆ ՏԵՂԵԿԱՏՎՈՒԹՅԱՆ ՏԱՐԱԾՄԱՆ ԵՎ ՈՒՍՈՒՄՆԱԿԱՆ ՆՊԱՏԱԿՆԵՐԻ ՀԱՄԱՐ են:  

Այս կայքում ներկայացված ապրանքները նախատեսված են բացառապես in vitro հետազոտության համար: In vitro հետազոտությունը (լատիներեն՝ *in glass*, նշանակում է ապակե սպասքի մեջ) իրականացվում է մարդու մարմնից դուրս։ Այս ապրանքները դեղագործական արտադրանք չեն, հաստատված չեն ԱՄՆ Սննդի և Դեղերի Ադմինիստրացիայի կողմից (FDA) և չպետք է օգտագործվեն որևէ բժշկական վիճակ, հիվանդություն կամ հիվանդություն կանխելու, բուժելու կամ բուժելու համար: Օրենքով խստիվ արգելվում է այդ արտադրանքը մարդու կամ կենդանիների օրգանիզմ ներմուծել ցանկացած ձևով:

Ընդհանուր ակնարկ

Պեպտիդները կենսամոլեկուլների կարևոր դաս են, որոնք նշանակալի դեր են խաղում կենսաբանության բնագավառում։ Օրգանիզմների ներսում ֆիզիոլոգիական կարգավորումից մինչև տարբեր ոլորտներում գործնական կիրառումներ, պեպտիդները մեծ ներուժ և բազմազանություն են ցուցաբերում:

Նկար 1. Հակամանրէային պեպտիդների գործողության մեխանիզմը:

Պեպտիդների հիմնական հասկացությունները

(1) Պեպտիդների սահմանում

Պեպտիդները միացություններ են, որոնք ձևավորվում են ամինաթթուներով, որոնք կապված են պեպտիդային կապերի միջոցով: Պեպտիդային կապ է ձևավորվում, երբ մեկ ամինաթթվի կարբոքսիլ խումբը ջրազրկվում և խտանում է մեկ այլ ամինաթթվի ամինաթթվի հետ՝ դրանով իսկ միացնելով բազմաթիվ ամինաթթուներ՝ ձևավորելով պեպտիդային շղթա։ Երբ ամինաթթուների թիվը փոքր է, այն կոչվում է օլիգոպեպտիդ; երբ ամինաթթուների թիվը մեծ է, այն կոչվում է պոլիպեպտիդ։ Կենդանի օրգանիզմներում շատ կարճ պեպտիդներ, որոնք ունեն հատուկ գործառույթներ, ինչպիսիք են տրիպեպտիդները և տետրապեպտիդները, կարող են ճշգրիտ կատարել ֆիզիոլոգիական հատուկ առաջադրանքներ:

(2) Պեպտիդների կառուցվածքը

1. Առաջնային կառուցվածք. սա վերաբերում է պեպտիդային շղթայում ամինաթթուների հաջորդականությանը, որը հանդիսանում է պեպտիդի հիմնական կառուցվածքը և որոշում է դրա առանձնահատկությունն ու գործառույթը: Ամինաթթուների տարբեր հաջորդականություններ պեպտիդներին տալիս են հստակ քիմիական հատկություններ և կենսաբանական գործողություններ: Որոշ հակամանրէային պեպտիդներ ունեն հատուկ ամինաթթուների հաջորդականություն, որը նրանց հնարավորություն է տալիս հատուկ կապվել բակտերիալ բջիջների թաղանթներին և խաթարել դրանք:

2. Երկրորդական կառուցվածք. տեղային տարածական կառուցվածք, որը ձևավորվում է այնպիսի փոխազդեցությունների արդյունքում, ինչպիսիք են ջրածնային կապերը պեպտիդային շղթայի ներսում, ներառյալ ընդհանուր կառուցվածքները, ինչպիսիք են α-պարույրները և β-թերթները: Այս կառույցներն օգնում են պեպտիդային շղթայի հետագա ծալմանն ու կայունացմանը՝ վճռորոշ դեր խաղալով նրա ֆունկցիոնալ գործունեության մեջ: Որոշ սպիտակուցային հատվածներում α-պարույրների առաջացումը մեծացնում է սպիտակուցի կայունությունը և ֆունկցիոնալ ակտիվությունը։

3. Երրորդական կառուցվածք. եռաչափ տարածական կառուցվածք, որը ձևավորվում է երկրորդական կառուցվածքի հիման վրա պեպտիդային շղթայի հետագա ծալման և ոլորման արդյունքում: Երրորդական կառուցվածքը որոշում է պեպտիդի ընդհանուր ձևը և ֆունկցիոնալ վայրերի ազդեցությունը, ինչը կարևոր է այլ մոլեկուլների հետ փոխազդեցության համար: Որոշ աճի գործոնի պեպտիդների երրորդական կառուցվածքը որոշում է նրանց կարողությունը կապվելու հատուկ բջջային մակերեսի ընկալիչների հետ՝ դրանով իսկ առաջացնելով բջիջների աճի և տարբերակման ազդանշաններ:

Նկար 2 PSK կենսասինթեզի, ազդանշանային և գործառույթների աշխատանքային մոդել: PSK պրեկուրսորները (pPSKs) ենթարկվում են թիրոզինի սուլֆացիայի (նշվում է կարմիր S-ով), որը կատալիզացվում է TPST-ով cis-Golgi-ում, որին հաջորդում է պրոտեոլիտիկ ճեղքումը ապոպլաստում:

Պեպտիդների դասակարգում

(1) Դասակարգում ըստ աղբյուրի

1. Կենդանական ծագում ունեցող պեպտիդներ. ստացված կենդանիների հյուսվածքներից և մարմնի հեղուկներից, ինչպես օրինակ կաթից արդյունահանվող կազեինի պեպտիդները, որոնք օժտված են տարբեր ֆիզիոլոգիական գործողություններով՝ ներառյալ խթանելով կալցիումի կլանումը և կարգավորելով իմունիտետը: Կենդանական ծագում ունեցող պեպտիդների առավելությունը կայանում է նրանում, որ դրանք լավ համատեղելի են մարդու մարմնի հետ, ինչը նրանց հեշտությամբ կլանվում և օգտագործվում է մարդու մարմնի կողմից:

2. Բույսերից ստացված պեպտիդներ. արդյունահանվում են բույսերից, ինչպիսիք են սոյայի պեպտիդները և ցորենի պեպտիդները: Բույսերից ստացված պեպտիդներն ունեն լայն տարածում գտած հումքի աղբյուրների և ավելի ցածր գնի առավելությունները, միաժամանակ ունեն տարբեր կենսաբանական գործողություններ, ինչպիսիք են հակաօքսիդանտը և արյան ճնշումը իջեցնող ազդեցությունները: Բազմաթիվ ուսումնասիրություններ ցույց են տվել, որ սոյայի պեպտիդները կարող են նվազեցնել խոլեստերինի մակարդակը և օգուտ տալ սրտանոթային առողջությանը:

3. Մանրէներից ստացված պեպտիդներ. արտադրվում են մանրէաբանական խմորման միջոցով, օրինակ՝ որոշակի բակտերիաների կողմից արտադրվող հակամանրէային պեպտիդներ: Մանրէներից ստացված պեպտիդներն ունեն եզակի հակամանրէային մեխանիզմներ և լավ արգելակող ազդեցություն են ունենում դեղորայքակայուն բակտերիաների վրա՝ պոտենցիալ արժեք ունենալով դեղագործական ոլորտում:

(2) Դասակարգումն ըստ ֆունկցիայի

1. Կենսաակտիվ պեպտիդներ. այս պեպտիդները օժտված են բազմաթիվ ֆիզիոլոգիական կարգավորիչ գործառույթներով, ինչպիսիք են արյան ճնշումը, արյան շաքարը և իմունիտետը կարգավորելը: Անգիոտենզին փոխակերպող ֆերմենտի ինհիբիտորները (ACEI պեպտիդները) կարող են արգելակել անգիոտենզին փոխակերպող ֆերմենտի ակտիվությունը՝ դրանով իսկ իջեցնելով արյան ճնշումը և զգալի թերապևտիկ հետևանքներ ունենալ հիպերտոնիայով հիվանդների համար:

2. Հակամանրէային պեպտիդներ. այս պեպտիդները կարող են արգելակել կամ սպանել միկրոօրգանիզմներին, ինչպիսիք են բակտերիաները, սնկերը և վիրուսները: Նրանք գոյություն ունեն բնության մեջ և ունեն գործողության եզակի մեխանիզմներ, ինչպիսիք են միկրոօրգանիզմների բջջային թաղանթների կառուցվածքի խախտումը՝ հակամանրէային ազդեցություն գործադրելու համար: Կենսաբժշկության ոլորտում հակամանրէային պեպտիդները համարվում են պոտենցիալ դեղամիջոցներ հակաբիոտիկների նկատմամբ կայունության խնդիրների լուծման համար:

Պեպտիդների գործառույթները

(1) Ֆիզիոլոգիական ֆունկցիաների կարգավորում

1. Հորմոնալ կարգավորում. շատ պեպտիդ հորմոններ կարևոր կարգավորիչ դեր են խաղում մարմնում: Ինսուլինը ենթաստամոքսային գեղձի բետա բջիջների կողմից արտազատվող պեպտիդ հորմոն է, որը կարգավորում է արյան մեջ գլյուկոզայի մակարդակը, նպաստում է գլյուկոզայի բջիջների կլանմանը և օգտագործմանը և պահպանում է արյան գլյուկոզի կայուն մակարդակը: Եթե ​​ինսուլինի սեկրեցումը անբավարար է կամ նրա ֆունկցիան աննորմալ է, դա կարող է հանգեցնել արյան մեջ գլյուկոզայի մակարդակի բարձրացման և նյութափոխանակության առաջացման:

2. Նյարդային կարգավորում. նեյրոպեպտիդները դեր են խաղում նյարդային համակարգի ներսում տեղեկատվության փոխանցման և կարգավորման գործում: Էնդորֆիններն ունեն անալգետիկ ազդեցություն, որը նման է մորֆինին, որը կապվում է նեյրոնների մակերեսի ափիոնային ընկալիչների հետ՝ մեղմելու ցավի ազդանշանների փոխանցումը: Նեյրոպեպտիդները նաև մասնակցում են ֆիզիոլոգիական գործընթացների կարգավորմանը, ինչպիսիք են տրամադրությունը, քունը և ախորժակը:

(2) Մասնակցություն իմունային կարգավորմանը

1. Իմունային բջիջների ակտիվության բարձրացում. որոշ պեպտիդներ կարող են խթանել իմունային բջիջների բազմացումը և տարբերակումը` ուժեղացնելով նրանց ակտիվությունը: Օրինակ, թիմոզինը նպաստում է T լիմֆոցիտների հասունացմանն ու տարբերակմանը, ուժեղացնում է օրգանիզմի բջջային իմունային ֆունկցիան և սովորաբար օգտագործվում է իմունային ֆունկցիայի խանգարումներ ունեցող հիվանդների բուժման համար։

2. Կարգավորում է իմունային գործոնների սեկրեցումը. պեպտիդները կարող են կարգավորել իմունային բջիջների կողմից տարբեր իմունային գործոնների սեկրեցումը` պահպանելով իմունային հավասարակշռությունը: Որոշ հակամանրէային պեպտիդներ կարող են կարգավորել բորբոքային ցիտոկինների սեկրեցումը, և՛ ուժեղացնելով մարմնի բորբոքային արձագանքը՝ պաշտպանվելու համար պաթոգեն ներխուժումից, և՛ արգելակելով ավելորդ բորբոքային պատասխանները բորբոքման հետագա փուլերում՝ նվազեցնելով հյուսվածքների վնասը:

(3) նյութափոխանակության խթանում

1. Սպիտակուցների նյութափոխանակություն. պեպտիդները մասնակցում են սպիտակուցների սինթեզին և քայքայմանը: Սպիտակուցների սինթեզի ընթացքում ամինաթթուները միանում են պեպտիդային կապերով՝ ձևավորելով պեպտիդային շղթաներ, որոնք այնուհետև հավաքվում են հատուկ գործառույթներ ունեցող սպիտակուցների։ Մարմնի պրոթեզերոնները կարող են հիդրոլիզացնել սպիտակուցները պեպտիդային հատվածների, որոնք հետագայում բաժանվում են ամինաթթուների՝ ապահովելով մարմնին սնուցում և էներգիա:

2. Ճարպերի դիաբետ. Որոշ պեպտիդներ կարող են կարգավորել ճարպային նյութափոխանակության մեջ ներգրավված ֆերմենտների ակտիվությունը՝ ազդելով ճարպերի սինթեզի և քայքայման վրա: Որոշ պեպտիդներ կարող են նպաստել ճարպաթթուների օքսիդացմանը՝ նվազեցնելով ճարպերի կուտակումը մարմնում և կարող են պոտենցիալ կիրառություն ունենալ գիրության կանխարգելման և բուժման մեջ:

Պեպտիդների կիրառությունները

(1) Դեղագործական ոլորտ

1. Դեղերի մշակում.

Հակամանրէային դեղամիջոցներ. հաշվի առնելով հակաբիոտիկների նկատմամբ կայունության աճող խնդիրը, հակամանրէային պեպտիդները դարձել են նոր հակամանրէային դեղամիջոցների մշակման թեժ կետ: Հակամանրէային պեպտիդները հիանալի արգելակիչ ազդեցություն են ունենում տարբեր դեղամիջոցների նկատմամբ կայուն բակտերիաների նկատմամբ և ունեն գործողության յուրահատուկ մեխանիզմներ, որոնք ավելի քիչ հավանական է, որ զարգացնեն դիմադրություն: Գորտի մաշկից ստացված հակամանրէային պեպտիդները խոստումնալից արդյունքներ են ցույց տվել մաշկային վարակների և այլ պայմանների բուժման գործում:

Այլ դեղամիջոցներ. պեպտիդների վրա հիմնված դեղամիջոցները նույնպես օգտագործվում են տարբեր հիվանդությունների բուժման համար, ինչպիսիք են սրտանոթային հիվանդությունները և նյութափոխանակությունը: Գլյուկագոնի նման պեպտիդ-1 (GLP-1) անալոգները նյութափոխանակության բուժման համար կարող են ընդօրինակել GLP-1-ի ֆիզիոլոգիական ազդեցությունները, խթանել ինսուլինի սեկրեցումը, իջեցնել արյան գլյուկոզի մակարդակը և ունենալ հիպոգլիկեմիայի ցածր ռիսկի առավելություն:

2. Թմրամիջոցների կրիչներ. պեպտիդները կարող են ծառայել որպես դեղամիջոցների կրիչներ՝ բարձրացնելու դեղերի թիրախավորումը և կենսահասանելիությունը: Թմրամիջոցները պեպտիդների հետ կապելով թիրախային հատկություններով, դեղամիջոցները կարող են ճշգրիտ կերպով հասցնել հիվանդության վայր՝ նվազագույնի հասցնելով նորմալ հյուսվածքների վնասը: Պեպտիդային կրիչները կարող են նաև բարելավել դեղամիջոցի լուծելիությունն ու կայունությունը՝ բարձրացնելով բուժական արդյունավետությունը:

(2) Սննդի արդյունաբերություն

1. Սննդային հարստացում. պեպտիդներն օժտված են գերազանց սննդային հատկություններով և հեշտությամբ մարսվում և ներծծվում են, ինչը նրանց դարձնում է սննդի մեջ որպես սննդային ուժեղացուցիչներ: Օրինակ, մանկական կաթնախառնուրդին կազեինի պեպտիդների ավելացումը կարող է բարձրացնել կաթնախառնուրդի սննդային արժեքը և նպաստել նորածինների աճին և զարգացմանը: Հատուկ բնակչության համար, ինչպիսիք են տարեցները և հետվիրահատական ​​վերականգնողական հիվանդները, պեպտիդներով հարուստ մթերքները կարող են ապահովել հեշտությամբ ներծծվող բարձրորակ սպիտակուցներ՝ բավարարելու նրանց սննդային կարիքները:

2. Համի բարձրացում. որոշ պեպտիդներ ունեն յուրահատուկ համեր և կարող են օգտագործվել սննդի հյուսվածքն ու համը բարելավելու համար: Ումայով հարուստ որոշ պեպտիդներ կարող են բարելավել սննդի ուամի համը, դրանով իսկ բարելավելով դրա որակը: Բացի այդ, պեպտիդները կարող են ծառայել որպես համի ուժեղացուցիչներ՝ համակցելով այլ համային միացությունների հետ՝ բարձրացնելով սննդի ընդհանուր համային պրոֆիլը:

3. Պահպանում և հակամանրէային հատկություններ. հակամանրէային պեպտիդներն ունեն մանրէների աճը արգելակելու հատկություն և կարող են օգտագործվել որպես բնական կոնսերվանտներ սննդի արդյունաբերության մեջ: Սննդին հակամանրէային պեպտիդների ավելացումը կարող է երկարացնել դրա պահպանման ժամկետը, նվազեցնել քիմիական կոնսերվանտների օգտագործումը և բարձրացնել սննդի անվտանգությունը: Օրինակ, մսամթերքի, կաթնամթերքի և այլ մթերքների մեջ հակամանրէային պեպտիդներ ներառելը կարող է արդյունավետորեն արգելակել բակտերիաների և բորբոսների աճը՝ դրանով իսկ պահպանելով սննդի թարմությունը:

(3) Գյուղատնտեսական ոլորտ

1. Բույսերի աճի կարգավորում. Բույսերից ստացված պեպտիդային հորմոնները, ինչպիսիք են բույսերի սուլֆոնիկ պեպտիդները (PSKs) կարևոր դեր են խաղում բույսերի աճի, զարգացման և իմունիտետի գործում: PSK-ները կարող են նպաստել բույսերի բջիջների բաժանմանը և աճին, կարգավորել բույսերի վերարտադրողական պրոցեսները և սոմատիկ բջիջների սաղմը առաջացնել: Գյուղատնտեսական արտադրության մեջ PSK-ների էկզոգեն կիրառումը կամ բույսերի ներսում PSK մակարդակների կարգավորումը կարող է բարձրացնել բերքատվությունը և որակը:

2. Վնասատուների և հիվանդությունների դեմ պայքար. հակամանրէային պեպտիդները կարող են օգտագործվել որպես կենսաբանական թունաքիմիկատներ մշակաբույսերի վնասատուների և հիվանդությունների դեմ պայքարի համար: Համեմատելով քիմիական թունաքիմիկատների հետ, հակամանրէային պեպտիդներն առաջարկում են առավելություններ, ինչպիսիք են շրջակա միջավայրի բարեկեցությունը և նվազագույն մնացորդները: Օրինակ, միջատներից ստացված որոշ հակամանրէային պեպտիդներ կարող են արգելակել բույսերի պաթոգենների աճը՝ ապահովելով մշակաբույսերի հիվանդությունների արդյունավետ վերահսկում: Բացի այդ, որոշ պեպտիդներ կարող են խաթարել վնասատուների աճը, զարգացումը և վերարտադրությունը՝ հասնելով վնասատուների դեմ պայքարի նպատակներին:

(4) Կոսմետիկա

1. Խոնավեցնող և վերականգնող. պեպտիդներն օժտված են հիանալի խոնավեցնող հատկություններով, ավելացնում են մաշկի խոնավության պարունակությունը և պահպանում մաշկի խոնավացումը: Որոշ պեպտիդներ կարող են նաև նպաստել մաշկի բջիջների վերականգնմանը և վերականգնմանը՝ ուժեղացնելով մաշկի պատնեշի գործառույթը: Կոլագենի պեպտիդները կարող են համալրել մաշկի կոլագենը՝ նվազեցնելով կնճիռների ձևավորումը և մաշկը դարձնելով ավելի ամուր և հարթ:

2. Սպիտակեցում և հակատարիքային. Որոշ պեպտիդներ կարող են արգելակել մելանինի սինթեզը՝ ձեռք բերելով սպիտակեցնող ազդեցություն: Գլուտաթիոնը կարող է նվազեցնել մելանինի արտադրությունը՝ նվազեցնելով մելանինի պրեկուրսոր դոպակինոնը: Պեպտիդներն ունեն նաև հակաօքսիդանտ հատկություններ, որոնք օգնում են վերացնել ազատ ռադիկալներն օրգանիզմում, հետաձգել մաշկի ծերացումը և պահպանել երիտասարդ տեսքը:

Պեպտիդների հետազոտության ներկա կարգավիճակը

Ընթացիկ հետազոտական ​​կարգավիճակ. Ներկայումս պեպտիդների հետազոտության մեջ զգալի առաջընթաց է գրանցվել: Հիմնական հետազոտություններում պեպտիդների կառուցվածքի, ֆունկցիայի և գործողության մեխանիզմների ըմբռնումը շարունակում է խորանալ: Առաջադեմ կենսատեխնոլոգիաների միջոցով, ինչպիսիք են գենային ինժեներիան և սպիտակուցային ճարտարագիտությունը, պեպտիդները կարող են արդյունավետորեն սինթեզվել և փոփոխվել՝ բացելով դրանց կիրառման ավելի շատ հնարավորություններ: Կիրառական հետազոտություններում պեպտիդների օգտագործումը այնպիսի ոլորտներում, ինչպիսիք են բժշկությունը, սննդամթերքը և գյուղատնտեսությունը, ընդլայնվում է, և շուկա են մտնում պեպտիդների վրա հիմնված արտադրանքի աճող թվով:

Եզրակացություն

Որպես կենսամոլեկուլների կարևոր դաս՝ պեպտիդներն ունեն յուրահատուկ կառուցվածք, բազմազան դասակարգումներ և լայն գործառույթներ։ Բազմաթիվ ոլորտներում, ինչպիսիք են բժշկությունը, պեպտիդները զգալի կիրառական արժեք են ցուցաբերել:

Աղբյուրներ

[1] Li Y, Di Q, Luo L, et al. Ֆիտոսուլֆոկինի պեպտիդները, դրանց ընկալիչները և գործառույթները [J]: Սահմանները բույսերի գիտության մեջ, 2024,14: https://api.semanticscholar.org/CorpusID:266794980:

[2] Pashmforoosh N, Baradaran M. Peptides with Diverse Functions from Scorpion Venom. A Great Opportunity for Treatment of A Wide Variety of Diseases[J]: Iran Biomed J, 2023,27(2 & 3):84-99.DOI:10.61186/ibj.3863:

[3] Singh T, Choudhary P, Singh S. Antimicrobial Peptides. Mechanism of Action[M]//Enany S, Masso-Silva J, Savitskaya A. Insights on Antimicrobial Peptides. Ռիեկա՝ IntechOpen, 2022. DOI՝ 10.5772/intecopen.99190:

[4] Kwatra B, Zafar J, Choudhary M, et al. ՊԵՊՏԻԴՆԵՐԻ ԱՆԱԼԵՊՏԻԿ ԿԻՐԱՌՈՒՄՆԵՐ[J]. International Journal of Medical and Biomedical Studies, 2021,5.DOI:10.32553/ijmbs.v5i1.1671.

[5] Sultana A, Luo H, Ramakrishna S. Հակամանրէային պեպտիդները և դրանց կիրառությունները կենսաբժշկական ոլորտում [J]: Antibiotics-Basel, 2021,10(9).DOI:10.3390/antibiotics10091094.

[6] Fu Y, Amin M, Li Q, et al. Կիրառումներ սնուցման մեջ. Պեպտիդները որպես համի ուժեղացուցիչներ[M]//2021:569-580.DOI՝ 10.1016/B978-0-12-821389-6.00014-5:

[7] van der Does AM, Hiemstra PS, Mookherjee N. Antimicrobial Host Defense Peptides. Immunomodulatory Functions and Translational Prospects [J]: Առաջընթաց փորձարարական բժշկության և կենսաբանության մեջ, 2019,1117:149-171.DOI:10.1007/978-981-13-3588-4_10: