Автор: Peptide Information, 
21 апреля 2025 г.
ВСЕ СТАТЬИ И ИНФОРМАЦИЯ О ПРОДУКЦИИ, ПРЕДОСТАВЛЕННЫЕ НА ЭТОМ ВЕБ-САЙТЕ, ПРЕДНАЗНАЧЕНЫ ИСКЛЮЧИТЕЛЬНО ДЛЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ И ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ ЦЕЛЕЙ.
Продукты, представленные на этом сайте, предназначены исключительно для исследований in vitro. Исследования in vitro (лат. *in glass*, что означает «в стеклянной посуде») проводятся вне человеческого тела. Эти продукты не являются фармацевтическими препаратами, не были одобрены Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) и не должны использоваться для профилактики, лечения или лечения каких-либо заболеваний или недомоганий. Законом строго запрещено вводить эти продукты в организм человека или животного в любой форме.
Что такое пептидная связь
Пептидная связь — это ковалентная амидная связь, которая соединяет аминокислотные остатки внутри пептидов и белков. В обычном α-пептиде он образуется между карбонильным углеродом, полученным из α-карбоксильной группы одной аминокислоты, и азотом, полученным из α-аминогруппы следующего остатка.
В структурном отношении пептидная связь представлена как:
–C(=O)–NH–
Повторяющиеся пептидные связи создают основу пептидной цепи, простирающейся от N-конца к С-концу . Боковые цепи аминокислот отходят от этой основной цепи и вносят вклад во многие химические различия между отдельными пептидными последовательностями.
ИЮПАК описывает пептиды как амиды, образованные из двух или более молекул аминокарбоновых кислот посредством ковалентной связи между карбонильным углеродом одного остатка и азотом другого.
Пептидная связь химически не эквивалентна обычной свободно вращающейся одинарной связи C–N. Резонанс между карбонильной группой и амидным азотом придает связи C–N характер частичной двойной связи. В результате вращение вокруг связи C–N пептида ограничивается, и атомы, составляющие пептидную группу, имеют тенденцию принимать приблизительно плоское расположение.
Эта, казалось бы, простая структурная особенность имеет серьезные последствия для конформации пептида. Поскольку вращение вокруг самой пептидной связи ограничено, большая часть конформационной гибкости пептидного остова возникает вместо этого за счет вращения вокруг соседних связей N-Cα и Cα-C' .
Образование пептидных связей в биологических системах
При биологическом синтезе белка пептидные связи образуются в пептидилтрансферазном центре рибосомы..
При трансляции аминоацил-тРНК, несущая следующую аминокислоту, попадает в сайт А рибосомы, а растущая пептидная цепь прикрепляется к тРНК в участке Р. Свободная α-аминогруппа поступающей аминоацил-тРНК атакует карбонильный углерод сложноэфирной связи, соединяющей растущий пептид с тРНК P-участка.
Растущая пептидная цепь впоследствии переносится на аминокислоту, переносимую тРНК А-сайта, удлиняя цепь на один остаток. Затем рибосома перемещается, позволяя продолжить цикл элонгации.
Эту реакцию точнее описать как аминолиз активированного сложного эфира или реакцию переноса ацила, а не как простую дегидратационную конденсацию между двумя свободными аминокислотами. Рибосомальный пептидилтрансферазный центр состоит в основном из консервативной рибосомальной РНК и размещает реагирующие субстраты в геометрии, необходимой для эффективного образования пептидных связей.
Еще одно важное различие касается использования энергии. Гидролиз ГТФ участвует в таких процессах, как доставка аминоацил-тРНК, корректура и рибосомальная транслокация, но образование пептидных связей само по себе не просто «приводится в действие ГТФ». Аминокислота уже была химически активирована путем присоединения к тРНК, прежде чем она достигнет рибосомы.
Направление синтеза пептидов остается строго упорядоченным: растущая цепь собирается от N-конца к С-концу в соответствии с информацией о последовательности, кодируемой мРНК.
Пептидные связи также могут образовываться в контролируемых лабораторных условиях.
В современной химии пептидов одним из наиболее широко используемых подходов является твердофазный синтез пептидов (ТФС) . Вместо того, чтобы полагаться на спонтанную реакцию двух неактивированных аминокислот, в пептидном синтезе используются защищенные и химически активированные производные аминокислот, так что образование связей может происходить избирательно и в контролируемой последовательности.
Во время SPPS растущий пептид остается прикрепленным к твердой смоле. Типичный цикл включает удаление временной защитной группы, активацию и связывание следующей аминокислоты, промывку и повторение процесса до тех пор, пока не будет собрана желаемая последовательность.
После сборки цепи пептид обычно отщепляется от смолы, оставшиеся защитные группы удаляются, а неочищенный материал подвергается очистке и аналитической характеристике.
Эта контролируемая химия важна, поскольку аминокислоты содержат множество потенциально реакционноспособных функциональных групп. Стратегии защитных групп и селективная активация позволяют сформировать желаемую пептидную связь, одновременно уменьшая нежелательные побочные реакции.
Характер частичной двойной связи пептидной связи C–N делает пептидную группу относительно жесткой и почти плоской.
Угол скручивания вокруг связи пептида C–N обозначается ω (омега) . Большинство пептидных связей принимают транс-конфигурацию , в которой ω близок к 180°. Значительно меньшая часть принимает цис-конфигурацию , в которой ω близка к 0°.
Цис-пептидные связи обычно встречаются редко, хотя они встречаются чаще, когда следующим остатком является пролин. Энергетическая разница между цис- и транс-конформациями для пептидных связей Xaa-Pro меньше, чем для большинства других комбинаций остатков.
Этот момент важен, поскольку исходная концепция иногда слишком упрощается. Пептидная связь не устраняет вращение по всему остову.
Вместо этого пептидная связь C–N сравнительно ограничена, в то время как две соседние связи основной цепи обеспечивают большую часть конформационной свободы:
φ (phi) описывает вращение вокруг связи N–Cα.
ψ (psi) описывает вращение вокруг карбонильной связи Cα–C'.
Различные комбинации углов φ и ψ позволяют пептидным цепям принимать конформации, связанные с α-спиралями, β-структурами, поворотами, удлиненными цепями и другими структурными образованиями.
Водородная связь и структура пептида
Пептидный остов содержит как доноры, так и акцепторы водородных связей.
Карбонильный кислород обычной пептидной связи может действовать как акцептор водородной связи, тогда как амидная группа N–H может действовать как донор водородной связи, когда такой водород присутствует.
Эти взаимодействия играют важную роль в организации пептидных и белковых структур. Регулярные структуры водородных связей особенно важны для стабилизации вторичных структурных структур, таких как α-спирали и β-листы.
Однако конформацию пептида не следует объяснять только водородными связями. Взаимодействия боковых цепей, электростатические силы, гидрофобные эффекты, условия растворителя, температура, pH, ионная сила и взаимодействия с другими молекулами могут влиять на структуры, наблюдаемые экспериментально.
Пептидный остов сильно поглощает ультрафиолетовое излучение в дальней УФ-области из-за электронных переходов, связанных с амидной группой.
Это свойство полезно при анализе пептидов. Например, длины волн около 214 нм обычно используются для обнаружения пептидсодержащих компонентов во время обращенно-фазовой ВЭЖХ, поскольку пептидный остов обеспечивает сильное поглощение в этой области.
Однако это не следует путать с измерениями поглощения в районе 280 нм . Поглощение в области 280 нм во многом зависит от остатков ароматических аминокислот, таких как триптофан и тирозин, а не от самой пептидной связи.
По этой причине наиболее подходящая длина волны и количественный метод зависят от последовательности пептида, аналитического метода, подвижной фазы, концентрации и цели измерения.
Это различие более точное, чем рассмотрение поглощения в диапазоне 210–230 нм как универсального метода определения «концентрации белка».
Пептидные связи кинетически стабильны во многих обычных водных условиях и обычно не подвергаются быстрому спонтанному гидролизу при нейтральном pH.
Тем не менее, их можно расщепить в достаточно сильных химических условиях или посредством реакций, катализируемых ферментами.
Протеазы и пептидазы ускоряют гидролиз пептидных связей с различной степенью специфичности к субстрату и последовательности. В биологических системах контролируемый протеолиз участвует в процессах, начиная от созревания белков и заканчивая их оборотом и регуляцией сигнальных путей.
С лабораторной точки зрения на стабильность пептидной связи также могут влиять pH, температура, состав растворителя, последовательность, соседние функциональные группы и условия хранения.
По этой причине о химической целостности нельзя судить только по наличию пептидных связей; поведение полной последовательности пептида необходимо оценивать в соответствующих экспериментальных условиях.
Пептидные связи обеспечивают непрерывный ковалентный каркас, который позволяет аминокислотным последовательностям существовать в виде определенных пептидов и белков.
Особенно важно их сочетание химической стабильности и ограниченной геометрии. Связь должна оставаться достаточно стабильной, чтобы поддерживать целостность последовательности, но при этом быть способной к контролируемому расщеплению ферментами или в определенных химических условиях.
В биологических системах избирательное расщепление пептидных связей позволяет белкам и пептидам обрабатываться, активироваться, инактивироваться, перерабатываться или разлагаться. Специфичность этих реакций зависит, прежде всего, от участвующего фермента и молекулярного окружения, окружающего место расщепления.
Это делает химию пептидных связей фундаментальной не только для структуры пептидов, но и для изучения протеолиза, молекулярного распознавания, оборота белка, специфичности ферментов и многих других областей биохимических исследований.
Понимание химии пептидных связей важно для синтеза пептидов, структурного анализа, аналитической химии и биохимических исследований.
В химии синтетических пептидов контролируемое образование амидных связей является центральной реакцией, используемой для сборки определенных аминокислотных последовательностей.
В структурных исследованиях планарность пептидной связи и углы скручивания основной цепи помогают объяснить конформации, доступные пептидной цепи.
В аналитических исследованиях поглощение пептидных связей может способствовать хроматографическому обнаружению, а такие методы, как масс-спектрометрия, предоставляют дополнительную информацию о молекулярной массе и идентичности, связанной с последовательностью.
Селективное расщепление пептидных связей также используется в протеомных и биохимических процессах. Протеазы с определенными предпочтениями расщепления могут генерировать фрагменты, которые впоследствии исследуются хроматографическими или масс-спектрометрическими методами.
Исторически деградация по Эдману предоставила метод последовательного анализа аминокислот с N-конца пептида или белка. Современная характеристика пептидов все больше опирается на масс-спектрометрию и дополнительные аналитические методы, хотя химия Эдмана остается важной с научной точки зрения.
Исследования аналогов пептидных связей и модифицированных амидных связей также способствуют исследованиям ферментных механизмов, стабильности пептидов, молекулярной конформации и пептидомиметической химии.
Пептидная связь кажется обманчиво простой: карбонильная группа соединена с азотом.
Тем не менее, его резонанс, планарность, свойства водородных связей, химическая стабильность и контролируемая реакционная способность в совокупности определяют большую часть структурного поведения пептидов.
Таким образом, четкое понимание пептидных связей обеспечивает основу для изучения синтеза, очистки, конформации, стабильности, ферментативного расщепления и аналитической характеристики пептидов.
Для лабораторных исследователей пептидная связь — это не просто соединение между аминокислотами. Это одна из центральных химических особенностей, которая определяет, как строятся пептидные цепи, как они принимают структуру и как ведут себя в экспериментальных условиях.
Материалы, поставляемые Cocer Peptides, предназначены исключительно для лабораторных исследований, аналитических исследований и экспериментов in vitro. Они не предназначены для введения, потребления, диагностики, лечения, профилактики или любого клинического применения человеком или ветеринарами.
Научную и образовательную информацию, представленную на этом веб-сайте, не следует интерпретировать как медицинскую консультацию или доказательство пригодности для использования на людях или животных.
