Free Press

Dacă sunteți în căutarea diferenței dintre peptide și proteine, răspunsul scurt este „mărimea”.

Atât peptidele, cât și proteinele sunt alcătuite din șiruri de blocuri de construcție de bază ale organismului – aminoacizi – și ținute împreună prin legături peptidice. În termeni de bază, diferența constă în faptul că peptidele sunt alcătuite din lanțuri mai mici de aminoacizi decât proteinele.

Dar definiția și modul în care oamenii de știință folosesc fiecare termen sunt puțin vagi. Ca regulă generală, o peptidă conține doi sau mai mulți aminoacizi. Și, pentru a face lucrurile puțin mai complicate, veți auzi adesea oamenii de știință referindu-se la polipeptide – un lanț de 10 sau mai mulți aminoacizi.

Dr. Mark Blaskovich de la Institutul de Bioștiință Moleculară (IMB) de la Universitatea Queensland din Australia spune că aproximativ 50-100 de aminoacizi reprezintă limita dintre o peptidă și o proteină. Dar majoritatea peptidelor găsite în corpul uman sunt mult mai scurte decât atât – lanțuri de aproximativ 20 de aminoacizi.

Există, de asemenea, o variantă importantă de peptidă numită cicloid. Ca și în cazul peptidei și al proteinei, ciclotipul este și el alcătuit dintr-un șir de aminoacizi, dar, spre deosebire de celelalte, capetele unui cicloid sunt unite împreună pentru a forma un cerc.

După cum vom discuta mai jos, această structură este importantă în fabricarea medicamentelor terapeutice pe bază de peptide.

În ceea ce privește proteinele, biochimiștii rezervă, în general, termenul pentru moleculele peptidice mari, care pot fi fie un lanț lung de 100 sau mai mulți aminoacizi – o „polipeptidă complexă”, dacă vreți -, fie pot fi alcătuite din mai multe lanțuri de aminoacizi unite între ele.

Haemoglobina, care se găsește în globulele roșii din sângele dumneavoastră și care este esențială pentru transportul oxigenului, este o astfel de proteină. Este alcătuită din patru lanțuri diferite de aminoacizi – două cu 141 de aminoacizi fiecare și două cu 146 de aminoacizi fiecare.

De ce peptidele sunt „următorul mare lucru” în cercetarea medicală

Biochimiștii sunt entuziasmați de posibilitățile pe care le prezintă peptidele și proteinele ca produse farmaceutice, deoarece ele imită atât de des comportamentul exact al unui ligand natural – substanța care interacționează cu receptorul unei enzime sau celule pentru a provoca un proces biologic.

Acest lucru oferă medicamente peptidice potențialul de a fi țintite mai precis, cu mai puține efecte secundare decât medicamentele cu molecule mici.

În organism, există o mulțime de hormoni diferiți care reacționează cu celulele și declanșează diferite procese biologice. Adesea, aceștia sunt peptide, fie că sunt versiuni ciclice, fie că sunt versiuni drepte, liniare.

Și apoi mai este vorba de cât de repede se descompune acea peptidă, ceea ce cauzează unele probleme de stabilitate, dar, în ceea ce privește siguranța, poate fi un aspect pozitiv.

„Credem că peptidele sunt viitorul medicamentelor din motive legate de faptul că sunt mai selective, mai puternice și potențial mai sigure, deoarece atunci când o peptidă se descompune în cele din urmă se descompune pur și simplu în aminoacizi, iar aminoacizii sunt, practic, hrană”, spune profesorul David Craik, care conduce Facilitatea Clive și Vera Ramaciotti a IMB pentru producerea de produse farmaceutice în plante.

Există, de asemenea, considerente legate de fabricație care fac peptidele atractive – lungimea lor le permite să fie sintetizate chimic, spre deosebire de proteine care sunt, în general, exprimate în celule de drojdie sau de mamifere.

Așa că acestea sunt peptidele. Care sunt aplicațiile pentru proteine?

Cea mai promițătoare aplicație a proteinelor este ca anticorpi, care sunt ei înșiși o formă de proteină.

În special în aplicațiile anti-cancer, există o mulțime de anticorpi fie în clinică, fie în curs de dezvoltare. Două exemple bine cunoscute sunt Herceptin (trastuzumab) pentru cancerul de sân și Humira (adalimumab) pentru artrita reumatoidă și alte boli autoimune.

Avantajul utilizării proteinelor este același ca și în cazul aplicațiilor medicamentoase ale peptidelor – ele imită ceva care este natural în organism sau înlocuiesc ceva care lipsește sau este deteriorat.

În cazul anticorpilor, medicamentele pe bază de proteine folosesc aceeași strategie pe care o folosește organismul pentru a ținti lucrurile. În acest fel, medicamentul poate oferi specificitatea necesară, evitând în același timp efectele în afara țintei pe care le poate avea un medicament cu molecule mici, provocând efecte secundare nefaste.

Când vom vedea noi medicamente pe bază de peptide?

Stabilitatea poate fi o problemă, deoarece peptidele se pot degrada foarte repede, ceea ce înseamnă că poate fi dificil de dozat un pacient cu o peptidă.

Și, conform organismului, peptidele și proteinele sunt practic doar alimente, ceea ce face ca administrarea medicamentelor peptidice într-o formă orală să fie destul de dificilă, deoarece organismul le digeră prompt.

„Acesta este motivul pentru care dezvoltatorii de medicamente încearcă adesea să treacă de la o peptidă și să o imite cu o moleculă mică în schimb, deoarece molecula mică are potențial proprietăți mai bune pentru un medicament, în cazul în care molecula mică rămâne mai mult timp în organism și poate fi administrată pe cale orală”, a declarat Dr. Blaskovich.

Dar provocarea este de a face ca molecula mică să imite peptida.

„Industria farmaceutică cheltuiește miliarde de dolari încercând să facă acest lucru”, a adăugat Dr. Blaskovich. „De aceea, dacă reușiți să veniți cu medicamente care sunt peptide, mai degrabă decât să trebuiască să le transformați în molecule mici non-peptidice, este potențial o modalitate mult mai rapidă de a dezvolta un medicament puternic, selectiv și apt.”

Industria farmaceutică rămâne sceptică, în principal din cauza problemei stabilității, dar și a dificultății de a face ca peptidele administrate pe cale orală să traverseze bariera intestinală și să fie preluate de fluxul sanguin.

Dar utilizarea intravenoasă și subcutanată a peptidelor ca medicamente devine tot mai frecventă. Există aproximativ 60 de medicamente peptidice aprobate de FDA pe piață, cu aproximativ 140 de medicamente peptidice în studii clinice și peste 500 în dezvoltare preclinică (înainte de testarea la om).

Există și aplicații agricole

În timp ce stabilitatea peptidelor este o provocare care trebuie depășită în utilizarea la om, aceasta este o sabie cu două tăișuri și poate fi un avantaj în unele utilizări agricole. Viteza de degradare a peptidelor utilizate ca insecticide sau fungicide înseamnă că acestea nu vor persista în mediul înconjurător.

Deci, crearea unei stabilități mai mari a peptidelor poate funcționa în ambele sensuri.

Dacă stabilitatea peptidei poate fi adaptată, atunci aceasta poate fi făcută să dureze suficient de mult timp pentru a acționa asupra culturii, dar apoi să se și degradeze.

Aceasta înseamnă că nu ar cauza problemele pe termen lung ale DDT-ului, de exemplu, care poate exista timp de sute de ani.

De ce sunt experții atât de entuziasmați de medicamentele peptidice?

Ciclotidele – punctul central al lucrării lui Craik – au un mare potențial pentru a rezolva problemele legate de stabilitatea medicamentelor peptidice.

Pentru că structural formează un cerc, ciclotidele nu au punctul slab al capetelor libere care accelerează degradarea de către enzimele noastre digestive. Ele sunt în continuare stabilizate de mai multe legături încrucișate între ele, formând o structură compactă, foarte stabilă. Acest lucru le ajută să ajungă intacte la ținta lor, chiar și atunci când sunt administrate pe cale orală.

Grupul lui Blașkovici lucrează la două antibiotice promițătoare pe bază de peptide pentru a face față rezistenței crescânde la antibiotice.

Primul dintre acestea este îmbunătățirea antibioticului glicopeptidic (peptide cu molecule de zahăr pe ele) Vancomicina, încercând să facă din acesta o super-vancomicină care să țintească mai selectiv celulele bacteriene. Această abordare pornește de la vancomicina ca nucleu, la care se adaugă grupe suplimentare pentru a interacționa selectiv cu celula bacteriană în loc de o celulă de mamifer.

Scopul este de a crește puterea sa de a ucide bacteriile și de a reduce efectele secundare nedorite pe care le are asupra celulelor umane.

Cel de-al doilea program de cercetare constă în dezvoltarea de antibiotice care să atace bacteriile Gram negative – considerate în general cele mai greu de combătut. Aceste peptide sunt lipopeptide ciclice (peptide la care este atașat un acid gras, sau o lipidă) cu opt până la 10 aminoacizi.

S-ar putea să fi luat deja un medicament pe bază de peptide

Unul dintre cele mai cunoscute medicamente pe bază de peptide este exenatida, care este comercializată sub numele de Byetta. Este utilizat pentru a ajuta la controlul nivelului de zahăr din sânge la pacienții cu diabet zaharat de tip 2.

Acționează prin creșterea producției de insulină ca răspuns la mese și este o formă sintetică a peptidei care se găsește în veninul monstrului Gila – o specie de șopârlă veninoasă originară din SUA și Mexic.

Este o peptidă liniară care conține 39 de aminoacizi, care a fost dezvoltată în urmă cu aproximativ 10 ani, iar acum este utilizată pe scară largă.

.