Pokud hledáte rozdíl mezi peptidy a proteiny, krátká odpověď zní „velikost“.
Peptidy i proteiny se skládají z řetězců základních stavebních kamenů těla – aminokyselin – a jsou spojeny peptidovými vazbami. V základních pojmech je rozdíl v tom, že peptidy jsou tvořeny menšími řetězci aminokyselin než bílkoviny.
Ale definice a způsob, jakým vědci jednotlivé pojmy používají, jsou poněkud volné. Obecně platí, že peptid obsahuje dvě nebo více aminokyselin. A aby to bylo ještě o něco složitější, často od vědců uslyšíte označení polypeptid – řetězec 10 a více aminokyselin.
Doktor Mark Blaskovich z Institutu molekulární biologie (IMB) na Queenslandské univerzitě v Austrálii říká, že hranicí mezi peptidem a proteinem je přibližně 50-100 aminokyselin. Většina peptidů vyskytujících se v lidském těle je však mnohem kratší – řetězce o délce kolem 20 aminokyselin.
Existuje také důležitá varianta peptidu zvaná cyklotid. Stejně jako peptid a protein se i cyklotid skládá z řetězce aminokyselin, ale na rozdíl od ostatních jsou konce cyklotidu spojeny do kruhu.
Jak si řekneme níže, tato struktura je důležitá při výrobě terapeutických léčiv na bázi peptidů.
Co se týče proteinů, biochemici tento termín obvykle vyhrazují pro velké peptidové molekuly, které mohou být buď jedním dlouhým řetězcem 100 nebo více aminokyselin – „komplexním polypeptidem“, chcete-li – nebo se mohou skládat z několika řetězců aminokyselin spojených dohromady.
Hemoglobin, který se nachází ve vašich červených krvinkách a je nezbytný pro přenos kyslíku, je takovým proteinem. Skládá se ze čtyř různých aminokyselinových řetězců – dva mají po 141 aminokyselinách a dva po 146 aminokyselinách.
Proč jsou peptidy „další velkou věcí“ v lékařském výzkumu
Biochemici jsou nadšeni možnostmi, které představují peptidy a proteiny jako léčiva, protože často přesně napodobují chování přírodního ligandu – látky, která interaguje s receptorem na enzymu nebo buňce a způsobuje biologický proces.
To dává peptidovým léčivům možnost přesnějšího zacílení s menšími vedlejšími účinky než u nízkomolekulárních léčiv.
V těle existuje spousta různých hormonů, které reagují s buňkami a spouštějí různé biologické procesy. Často se jedná o peptidy, buď cyklické verze, nebo přímé, lineární.
A pak je tu otázka, jak rychle se tento peptid rozkládá, což způsobuje určité problémy se stabilitou, ale z hlediska bezpečnosti to může být pozitivní.
„Myslíme si, že peptidy jsou budoucností léčiv z důvodů jejich větší selektivity, účinnosti a potenciální bezpečnosti, protože když se peptid nakonec rozpadne, rozpadne se jen na aminokyseliny a aminokyseliny jsou v podstatě potravou,“ říká profesor David Craik, který vede zařízení IMB Clive and Vera Ramaciotti Facility for Producing Pharmaceuticals in Plants.
Existují také výrobní důvody, které činí peptidy atraktivními – jejich délka umožňuje jejich chemickou syntézu, na rozdíl od proteinů, které se obvykle exprimují v kvasinkových nebo savčích buňkách.
Tak to jsou peptidy. Jaké jsou aplikace proteinů?
Nejslibnější aplikací proteinů jsou protilátky, které jsou samy o sobě formou proteinu.
Zejména v oblasti protinádorových aplikací existuje mnoho protilátek, které jsou buď v klinické praxi, nebo ve vývoji. Dvěma známými příklady jsou Herceptin (trastuzumab) na rakovinu prsu a Humira (adalimumab) na revmatoidní artritidu a další autoimunitní onemocnění.
Výhoda použití proteinů je stejná jako u lékových aplikací peptidů – napodobují něco, co je v těle přirozené, nebo nahrazují něco, co chybí nebo je poškozeno.
V případě protilátek používají léky na bázi proteinů stejnou strategii, jakou používá tělo k cílení. Tímto způsobem může lék poskytnout požadovanou specifičnost a zároveň se vyhnout účinkům mimo cíl, které mohou mít léky na bázi malých molekul a způsobit špatné vedlejší účinky.
Kdy se dočkáme nových léků na bázi peptidů?
Stabilita může být problém, protože peptidy mohou velmi rychle degradovat, a to znamená, že může být obtížné dávkovat pacientovi peptid.
A podle těla jsou peptidy a bílkoviny v podstatě jen potravou, což činí podávání peptidových léčiv v perorální formě poměrně obtížným, protože tělo je okamžitě stráví.
„Proto se vývojáři léčiv často snaží vyjít z peptidu a napodobit ho místo toho malou molekulou, protože malá molekula má potenciálně lepší vlastnosti pro léčivo, kdy malá molekula zůstává v těle déle a může být podávána perorálně,“ řekl doktor Blaskovich.
Problémem však je, aby malá molekula napodobila peptid.
„Farmaceutický průmysl utrácí miliardy, když se o to snaží,“ dodal doktor Blaskovich. „Proto pokud jste schopni přijít s léky, které jsou peptidy, místo toho, abyste je museli převádět na malé nepeptidické molekuly, je to potenciálně mnohem rychlejší způsob, jak vyvinout silný, selektivní a výstižný lék.“
Farmaceutický průmysl zůstává skeptický, hlavně kvůli otázce stability, ale také kvůli obtížím s tím, aby perorálně podávané peptidy překonaly střevní bariéru a byly přijaty krevním řečištěm.
Ale intravenózní a subkutánní použití peptidů jako léčiv je stále běžnější. Na trhu je asi 60 peptidových léčiv schválených Úřadem pro kontrolu potravin a léčiv (FDA), asi 140 peptidových léčiv je v klinických studiích a více než 500 v předklinickém (před testováním na lidech) vývoji.
Existují také aplikace v zemědělství
Přestože stabilita peptidů je problém, který je třeba překonat při použití u lidí, je to dvousečná zbraň a může být výhodou při některých zemědělských aplikacích. Rychlost degradace peptidů používaných jako insekticidy nebo fungicidy znamená, že se v životním prostředí neudrží.
Vytvoření větší stability peptidů tedy může fungovat oběma směry.
Pokud lze stabilitu peptidu přizpůsobit, pak lze dosáhnout toho, aby vydržel dostatečně dlouho působit na plodiny, ale pak se také rozložil.
To znamená, že by nezpůsoboval dlouhodobé problémy jako například DDT, které může existovat stovky let.
Proč jsou odborníci tak nadšení z peptidových léčiv?
Cyklotidy – ústřední téma Craikovy práce – mají velký potenciál řešit problémy se stabilitou peptidových léčiv.
Jelikož strukturně tvoří kruh, nemají cyklotidy slabé místo volných konců, které urychlují rozklad našimi trávicími enzymy. Jsou dále stabilizovány několika vzájemně propojenými příčnými vazbami, které vytvářejí kompaktní, velmi stabilní strukturu. To jim pomáhá dosáhnout cíle v neporušeném stavu, a to i při perorálním podání.
Blaskovichova skupina pracuje na dvou slibných antibiotikách na bázi peptidů, která mají řešit rostoucí rezistenci vůči antibiotikům.
Prvním z nich je vylepšení glykopeptidového (peptidy s molekulami cukru na sobě) antibiotika vankomycinu tím, že se z něj snaží vytvořit supervankomycin, který selektivněji zasahuje bakteriální buňky. Tento přístup vychází z vankomycinu jako jádra, k němuž jsou přidány další skupiny, které selektivně interagují s bakteriální buňkou namísto savčí buňky.
Cílem je zvýšit jeho účinnost při zabíjení bakterií a snížit nežádoucí vedlejší účinky, které má na lidské buňky.
Druhým výzkumným programem je vývoj antibiotik, která napadají gramnegativní bakterie – obecně považované za ty, s nimiž je obtížnější bojovat. Tyto peptidy jsou cyklické lipopeptidy (peptidy s připojenou mastnou kyselinou neboli lipidem) s osmi až deseti aminokyselinami.
Možná jste již užívali lék na bázi peptidů
Jedním z nejznámějších léků na bázi peptidů je exenatid, který se prodává pod názvem Byetta. Používá se ke kontrole hladiny cukru v krvi u pacientů s cukrovkou 2. typu.
Působí tak, že zvyšuje tvorbu inzulinu v reakci na jídlo a je syntetickou formou peptidu, který se nachází v jedu gilské příšery – druhu jedovatého ještěra pocházejícího z USA a Mexika.
Jedná se o lineární peptid obsahující 39 aminokyselin, který byl vyvinut asi před 10 lety a nyní se široce používá.
Jedná se o lineární peptid obsahující 39 aminokyselin, který byl vyvinut asi před 10 lety a nyní se široce používá.
.