Péptido

Os péptidos son un tipo de moléculas formadas pola unión de varios aminoácidos mediante ligazóns peptídicas.

Tetrapéptido Val-Gly-Ser-Ala.

Os péptidos, do mesmo xeito que as proteínas, están presentes na natureza e son responsables dun gran número de funcións, moitas das cales aínda non se coñecen.

A unión dun baixo número de aminoácidos dá lugar a un péptido. Unha clasificación tradicional das cadeas peptídicas polo seu tamaño é a seguinte:

• Oligopéptido: menos de 10 aminoácidos. Poden ser dipéptidos, tripéptidos, tetrapéptidos... segundo teñan dous, tres, catro... aminoácidos, respectivamente.
• Polipéptido: máis de 10 aminoácidos.
• Proteína: máis de 100 aminoácidos. As proteínas cunha soa cadea polipeptídica denomínanse proteínas monoméricas, mentres que as compostas de máis dunha cadea polipeptídica coñécense como proteínas multiméricas.

Os péptidos diferéncianse das proteínas en que son máis pequenos (teñen menos de dez mil ou doce mil daltons) e en que as proteínas poden estar formadas pola unión de varios polipéptidos e ás veces grupos prostéticos. Porén, a distinción entre polipéptidos e proteínas é un tanto arbitraria e variable na literatura científica, xa que algúns autores poñen outros límites no número de aminoácidos (menos de 100), e non é definitivo tampouco o criterio estrutural. Non está claro o límite entre os polipéptidos grandes e as proteínas pequenas. Algúns autores usan os termos cadea polipeptídica e mesmo "polipéptido" co significado de cadea simple de aminoácidos independentemente do seu tamaño. Un exemplo de polipéptido é a insulina, composta de 55 aminoácidos e coñecida como unha hormona de acordo á función que ten no organismo dos seres humanos. Entre os péptidos pequenos son exemplos o tripéptido glutatión e a hormona oxitocina, de nove aminoácidos.

As peptonas son derivados do leite ou de carne dixerida por proteólise. Ademais de conteren pequenos péptidos, o material resultante inclúe graxas, metais, sales, vitaminas e moitos outros compostos biolóxicos. As peptonas son utilizadas como medios nutrientes para o crecemento de bacterias e fungos.

Comportamento ácido/base dos péptidos

Posto que teñen un grupo amino terminal e un carboxilo terminal; e poden ter grupos R ionizables, os péptidos teñen un comportamento ácido/básico similar ao dos aminoácidos.

Os péptidos, do mesmo xeito que aminoácidos e proteínas son biomoléculas cun carácter anfótero que permiten a regulación homeostática dos organismos.

É de destacar este comportamento nas encimas, péptidos que funcionan como catalizadores biolóxicos das reaccións metabólicas, xa que teñen unha valencia de actuación dentro de certos niveis de pH. En caso de superarse prodúcese unha descompensación de cargas na superficie da encima, que perde a súa estrutura e a súa función

Reaccións químicas dos péptidos

Son as mesmas que para os aminoácidos; é dicir, as que dea o seu grupo amino, carboxilo e R. Estas reaccións (sobre todo as do os grupos amino e carboxilo) empregáronse para secuenciar péptidos.

Reaccións do grupo amino

En canto ás reaccións do grupo amino, é moi interesante a reacción co reactivo de Sanger para secuenciar, xa que se temos o 2,4-dinitrofenil-péptido e o hidrolizamos por hidrólise aceda, se hidrolizarán todas as ligazóns peptídicos e obteremos o dinitrofenil do primeiro aminoácido da secuencia, o NH₂ terminal, máis o resto dos aminoácidos disgregados no medio.

Con esta reacción Sanger conseguiu secuenciar a insulina.

Nesta reacción, o núcleo coloreado de dinitrobenceno únese ao átomo de nitróxeno do aminoácido para producir un derivado amarelo, o derivado 2,4-dinitrofenil ou DNP-aminoácido. O composto DNFB reaccionase co grupo amino libre do extremo amino dun polipéptido, así como tamén cos grupos amino dos aminoácidos libres. A ligazón C – N que se forma é polo xeral moito máis estable que unha ligazón peptídica. Desta forma, facendo reaccionar unha proteína nativa ou un polipéptido intacto co DNFB, hidrolizando a proteína en ácido e illando os DNP-aminoácidos coloreados, pode identificarse o grupo amino terminal do aminoácido nunha cadea polipeptídica. O grupo amino terminal da lisina e algúns outros grupos funcionais das cadeas laterais tamén reaccionasen co DNFB.

Con todo, despois da hidrólise, só o derivado do grupo amino terminal do aminoácido orixinal terá o seu grupo α-amino bloqueado; así mesmo, tales DNP-α-aminoácidos poden separarse doutros derivados DNP mediante procedementos de extracción simples. Con calquera dos variados métodos cromatográficos poderase identificar aos DNP-α-aminoácidos

Pero este proceso consome moita enerxía, xa que, tendo o primeiro aminoácido hai que obter os demais rompendo por outras zonas. Isto evítase co procedemento de Edman (tamén é unha reacción de aminoácidos): Como a ciclación se dá en condicións acedas suaves, fórmase inicialmente un péptido feniltiocarbamilado, non rompen as ligazóns, e orixínase a feniltiohidantoína do aminoácido NH₂-terminal o resto do péptido intacto.

Sepáranse ambos os compostos e por cromatografía detéctase. Co resto do péptido séguese co mesmo procedemento até ter a secuencia completa. Este método coñécese como Degradación de Edman, e é a reacción que usan os secuenciadores automáticos de proteínas. Pero estes secuenciadores só poden secuenciar os 20-30 primeiros aminoácidos, polo que teremos que hidrolizar e seguir despois. Isto é porque o rendemento non é do 100% e perdemos péptido aos poucos, e ao final non nos queda. Só os encimas conseguen un rendemento ao 100%.

Reaccións do grupo carboxilo

Tamén podemos secuenciar empezando polo extremo carboxilo terminal, para o que se usan encimas como a carboxipeptidase. É unha protease que hidroliza as ligazóns peptídicas. Esta en concreto é unha exoprotease (ataca á proteína por un extremo) que ataca ao extremo carboxilo terminal. Empréganse 2 tipos, a carboxipeptidase A e B. Catalizan a mesma reacción, pero teñen especificidade distinta. A A só rompe a ligazón peptídica se o aminoácido carboxilo terminal é hidrofóbico. A B rómpeo se é básico. Hai que controlar moi ben o tempo de reacción, xa que cando se libera un carboxilo terminal o seguinte aminoácido convértese no carboxilo terminal.

Reaccións dos grupos R

Respecto das reaccións dos grupos R, existen moitos reactivos que reaccionan de forma específica con determinados grupos R (OH da serina, tiol da cisteína...). Isto úsase para ver que aminoácido é esencial para o funcionamento da proteína. Dentro das reaccións de ls grupos R, unha interesante desde o punto de vista de illamento e purificación de proteínas é a do grupo tiólico (SH) da cisteína, que é fortemente redutor. En presenza de O₂ ten moita tendencia a oxidarse. Se hai dúas moléculas de cisteína; en presenza de osíxeno, se oxidan para orixinar unha molécula de cistina:

Isto ocorre frecuentemente nunha proteína, cando se prega e dúas moléculas de cisteína quedan próximas no espazo, xerando unha ponte disulfuro. A ponte disulfuro ocorre de forma natural, e debe formarse para estabilizar a estrutura tridimensional da proteína. Con todo, poida que non deba ocorrer de forma natural, por exemplo, se hai cisteínas esenciais expostas (necesarias para a funcionalidade). Cando illamos unha proteína da súa contorna natural, pomos á proteína en presenza de osíxeno, co que eses grupos tiólicos pódense oxidar, e a proteína perder a súa funcionalidade. Para evitar isto, nos medios de illamento e purificación de proteínas engadimos β-mercapto-etanol, cuxo grupo tiólico é máis redutor que o da propia cisteína; ten máis tendencia a oxidarse.

De modo que ao engadir β-mercapto-etanol, este se oxida e protexe así os grupos tiólicos da cisteína.

Cando queremos estudar a composición de aminoácidos dunha proteína temos que hidrolizala completamente, co que temos unha mestura de todo o conxunto de aminoácidos libres que constitúen dita proteína. Para evitar, en toda esta manipulación, que as Cys que teñamos no medio se oxiden, temos que protexer o seu grupo tiólico engadindo como reactivo iodoacetato:

Así transformamos a cisteína en carboximetilcisteína.

Péptidos non ribosómicos

A maioría dos péptidos sintetízanse nos ribosomas ou son resultado da rotura de cadeas polipeptídicas máis grandes (péptidos do leite, peptonas), pero existen tamén péptidos que se orixinan encimaticamente sen intervención dos ribosomas, que se chaman péptidos non ribosómicos.

Os péptidos non ribosómicos son ensamblados por encimas que son específicos para cada péptido. O péptido non ribosómico máis común é o glutatión, que forma parte dos mecanismos de defensa contra a oxidación da maioría dos organismos aeróbicos. Outros péptidos non ribosómicos son moito máis frecuentes en organismos unicelulares, plantas, e fungos e son sintetizados por complexos encimáticos modulares chamados péptido non ribosómico sintetases, que son independentes dos ribosomas e dos ARNm. Estes complexos poden conter moitos módulos diferentes para poder realizar un conxunto diverso de manipulacións químicas sobre o produto que están formando, e cada módulo introduce un aminoácido. Os péptidos non ribosómicos son con frecuencia cíclicos ou ramificados e poden ter estruturas cíclicas moi complexas, pero son moi comúns tamén os péptidos non ribosómicos lineares. Este sistema ten similitudes coa maquinaria biosintética para producir ácidos graxos e policétidos, e poden orixinarse moléculas híbridas de péptido-policétido. A presenza dun oxazol ou tiazol adoita indicar que o composto foi sintetizado desta maneira.

Véxase tamén

Outros artigos

• Beta-péptido