Znaczenie cyklicznych peptydów i rola zanieczyszczeń
Cykliczne leki peptydowe i ich znaczenie
Cykliczne peptydy to klasa cząsteczek, które przyciągnęły znaczną uwagę w opracowywaniu leków ze względu na ich unikalne właściwości, w tym wysoką stabilność, specyficzność docelową, zwiększoną siłę działania i przepuszczalność komórek. Cykliczne peptydy to łańcuchy polipeptydowe przyjmujące cykliczną strukturę pierścieniową składającą się z 5-14 aminokwasów o masie cząsteczkowej od około 500 do 2000 Da. Strukturę pierścieniową można utworzyć przez połączenie jednego końca peptydu z drugim wiązaniem amidowym lub innymi stabilnymi chemicznie wiązaniami, takimi jak lakton, eter, tioeter, dwusiarczek i tak dalej.
Cyklizacja sekwencji peptydów pomaga skuteczniej wiązać się z odpowiednimi receptorami. Cykliczna struktura peptydów zapewnia dużą powierzchnię do interakcji z miejscem docelowym. Cykliczne leki peptydowe są odporne na hydrolizę enzymatyczną, ponieważ nie mają wolnych końców aminowych i karboksylowych, co poprawia ich stabilność. Zwykle peptydy cykliczne wykazują lepszą aktywność biologiczną w porównaniu z ich liniowymi odpowiednikami ze względu na strukturę konformacyjną, co pozwala na zwiększone wiązanie z cząsteczkami docelowymi lub selektywność przez receptor.
Niektóre cykliczne leki peptydowe obejmują Daptomycyna, Telawancyn, Dalbawancyn, Lanreotyd, Oktreotyd, Linaklotyd, Plecanatyd, Romidepsyna, Wazopresyna, Oksytocyna, Kalcytonina. Wiele cyklicznych leków peptydowych pochodzi z naturalnych źródeł, takich jak cyklosporyna A, baktenecyna, laktocyklina i inne. Jednak obecnie powszechne stają się bioinżynieryjne, syntetyczne cykliczne leki peptydowe.
Jak syntetyzować cykliczne peptydy?
Synteza peptydów cyklicznych obejmuje syntezę peptydów w fazie stałej (SPPS). W tej metodzie synteza peptydów przebiega liniowo, immobilizowanych na kulkach żywicy łącznikiem dwusiarczkowym lub innymi stabilnymi chemicznie wiązaniami, takimi jak lakton, eter i tioeter. Po utworzeniu liniowego peptydu odszczepia się możliwe grupy zabezpieczające, a peptydy uwalnia się przez dodanie zasady. Ponadto deprotonowanie N-końcowej grupy tiolowej uderza w łącznik disiarczkowy między peptydem a żywicą w wewnątrzcząsteczkowej cyklizacji, dając pożądany cykliczny peptyd.
Ogólnie rzecz biorąc, synteza cyklicznych peptydów wymaga starannej kontroli grup zabezpieczających, odczynników sprzęgających i warunków reakcji, aby zapewnić wysoką wydajność i czystość.
Techniki syntezy cyklicznych peptydów
Otrzymywanie cyklicznych związków peptydowych wykorzystuje różne techniki: • chemia kombinatoryczna • synteza de novo. • chemoselektywna cyklizacja za pośrednictwem ligacji
W zależności od cyklizacji, metody syntezy cyklicznych peptydów to: głowa do ogona, łańcuch boczny do łańcucha bocznego, łańcuch czołowy do bocznego i łańcuch boczny do ogona. Cyklizacja aminokwasów łańcucha bocznego zachodzi z utworzeniem mostka dwusiarczkowego między cysteiną. Ponadto cyklizacja szkielet-szkielet polega na tworzeniu wiązania amidowego między N-końcowymi i C-końcowymi resztami aminokwasowymi.
Ponadto istnieją inne peptydy cykliczne, takie jak peptydy bicykliczne/tricykliczne i peptydy cykliczne zszyte. Peptydy bicykliczne są skutecznymi inhibitorami enzymów, a peptydy staplowane ułatwiają penetrację komórek peptydów i wykorzystują środki sieciujące w celu poprawy właściwości fizykochemicznych.
Zanieczyszczenia w cyklicznych lekach peptydowych
Zanieczyszczenia mogą powstawać w wyniku syntezy cyklicznych peptydów. Zanieczyszczenia związane z API to skrócenia, modyfikacje grup funkcyjnych, insercja lub delecja aminokwasów, utlenianie lub redukcja grup funkcyjnych, agregaty i niepełne odbezpieczenie. Media chromatograficzne stosowane w oczyszczaniu i rozpuszczalniki również mogą przyczyniać się do powstawania zanieczyszczeń w cyklicznych lekach peptydowych. Produkty degradacji powstają w wyniku zmian produktu leczniczego przechowywanego przez długi czas lub ekspozycji na światło, temperaturę, wodę lub reakcję na substancje pomocnicze. Aby zapewnić bezpieczeństwo i skuteczność cyklicznych leków peptydowych, ważne jest kontrolowanie i minimalizowanie zanieczyszczeń podczas procesów syntezy i oczyszczania.
Ogólne zanieczyszczenia peptydowe, takie jak zanieczyszczenie N-Ac, deamidacja na Gln, reszty Asn, deamidacja na C-końcu, zanieczyszczenie trisiarczkiem, reszta Cyanoalanice @ Asn, des-Gly i endo-Gly aminokwasów końcowych są powszechne w cyklicznych peptydach zbyt. Degradacja i inne skrócone peptydy są również główną klasą zanieczyszczeń w tych cyklicznych peptydach.
Oprócz wyżej opisanego typu zanieczyszczeń, w peptydach cyklicznych często tworzą się inne zanieczyszczenia, takie jak dimery równoległe i antyrównoległe.
- Seq: Cys(1)-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys(6)-Pro-Arg-Gly-CONH2 (wiązanie siarki między cysteinami)
- Dimery równoległe: 1,1', 6,6'
- Dimery antyrównoległe: 1,6',1',6
- Seq: H-Asn-Asp-Glu-Cys(4)-Glu-Leu-Cys(7)-Val-Asn-Val-Ala-Cys(12)-Thr-Gly-Cys(15)-Leu-OH(4-12), (7-15)-bis(disulfide)
- Dimery równoległe: 4,4', 7,7', 12,12', 15,15';
- Dimery antyrównoległe: 4,7',4',7, 12,15', 12',15; lub 4,12',4',12,7,15',7',15 lub 4,15',4',15',7,12',7
- Seq: H-Cys(1)-Cys(2)-Glu-Tyr-Cys(5)-Cys(6)-Asn-Pro-Ala-Cys(10)-Thr-Gly-Cys(13)-Tyr- OH (3 mostki dwusiarczkowe między 1-6, 2-10 i 5-13 cystein)
