פוליפפטיד הוא תרכובת שנוצרת על ידי שתי חומצות אמינו או יותר המקושרות בקשרי פפטיד (קשרי אמיד). לפוליפפטידים תפקיד חיוני בוויסות הפעילויות התפקודיות של מערכות, איברים, רקמות ותאים שונים בגוף, והם נמצאים בשימוש תדיר בניתוח פונקציונלי, חקר נוגדנים ופיתוח תרופות. שינוי פוליפפטידים כדי לשנות את התכונות הפיזיקליות-כימיות שלהם היא טכניקה נפוצה בחקר הפוליפפטידים. שינויים בפוליפפטידים הם מגוונים, ובהתבסס על אתר השינוי, ניתן לסווג אותם לשינויים N-טרמינליים, שינויים סופניים ב-C-, שינויים בשרשרת צד, שינויים בחומצות אמינו ושינויים בעמוד השדרה (איור 1). כאמצעי חשוב לשינוי מבנה השרשרת הראשי או קבוצות השרשרת הצדדיות של פפטידים, שינוי פוליפפטיד יכול לשנות ביעילות את התכונות הפיזיקוכימיות של תרכובות פפטידים, להגביר את מסיסות המים, לשנות את ההפצה הביולוגית שלהן, להאריך את זמן הפעולה in vivo, להפחית תופעות לוואי רעילות ולחסל אימוגניות. היום, נציג כמה משינויי הפוליפפטיד החשובים ביותר ואת המאפיינים שלהם.
1. מחזוריות
בטבע, פוליפפטידים פעילים ביולוגית רבים הם פוליפפטידים מחזוריים; לפיכך, לפפטידים מחזוריים יש יישומים רבים בביו-רפואה המודרנית. פפטידים מחזוריים, בהשוואה לפפטידים ליניאריים, הם בעלי קשיחות טובה יותר והם עמידים מאוד למערכת העיכול, ובכך מאפשרים להם לשרוד במערכת העיכול ומפגינים זיקה חזקה יותר לקולטני המטרה. פפטידים מחזוריים נוצרים בדרך כלל באמצעות מחזוריות, שניתן לסווג אותו לשרשרת צד-לשרשרת-ל-צד-שרשרת, מסוף-לשרשרת-צידית- ומטרמינלית-ל-מסוף (ראש-מתקושרים במחזוריות{12}.
(1) מחזור-שרשרת-לצד-צד-שרשרת
גישור דיסולפיד בין שאריות ציסטאין הוא אחת הדרכים הנפוצות ביותר ליצירת טבעות פפטיד, ושיטה זו שייכת למחזוריות-שרשרת-לצד-לצד-. מחזוריות זו מופעלת על ידי ביטול ההגנה על זוג שאריות ציסטאין ואז חמצון ליצירת קשר דיסולפיד. ניתן להשיג סינתזה פוליציקלית על ידי הסרה סלקטיבית של קבוצת ההגנה על תיול. ניתן לבצע מחזוריות בממס לאחר הניתוק או על השרף לפני הניתוק. מכיוון שפפטידים על שרף אינם יוצרים בקלות קונפורמציות הניתנות למחזור, מחזור על שרף עשוי להיות פחות יעיל ממחזור בממס. הסוג השני של מחזור-שרשרת-צד-שרשרת צד כרוך ביצירת מבנה אמיד בין שאריות חומצה אספרטית או חומצה גלוטמית לבין חומצת האמינו הבסיסית. זה מחייב להסיר באופן סלקטיבי את קבוצת ההגנה בשרשרת הצד, הן על השרף והן לאחר ניתוק. הסוג השלישי של מחזור-שרשרת-צד-שרשרת צד כרוך ביצירת ביפניל אתר מטירוזין או p-הידרוקסיפנילגליצין; עם זאת, הכנת תרכובות אלו דורשת תנאי תגובה ייחודיים ולכן אינה נפוץ בשימוש בסינתזה של פפטידים קונבנציונליים.
(2) מסוף-ל-שרשרת צדדית
מסוף-ל-מחזור שרשרת צד כרוך בדרך כלל ביצירת קשר אמיד בין קצה ה-C- לבין קבוצת האמינו של שרשרת הצדדית של ליזין או אורניתין, או בין קצה N- לשרשרת הצדדית של חומצה אספרטית או גלוטמית. חלק מהמחזוריות של פפטידים נוצרות גם על ידי יצירת קשר אתר בין קצה ה-C- הטרמינל לשרשרת הצדדית של סרין או ת'רונין.
(3) מחזוריות ראש-ל-זנב (או קצה-טרמינלית) נוצרת על ידי amidation של קבוצת האמינו הטרמינלית N- וקבוצת ה-C-טרמינלית של הפפטיד. ניתן לבצע מחזור-כמו פפטידים של שרשרת בממס או לשבש על שרף באמצעות מחזוריות- צדדית של השרשרת. יש לבצע מחזור בממסים באמצעות ריכוזים נמוכים של פפטידים כדי למנוע אוליגומריזציה. התפוקה של סינתזת ראש-ל-שרשרת זנב של פפטידים מחזוריים תלויה ברצף של פפטיד השרשרת. לכן, לפני הכנה בקנה מידה גדול של פפטידים מחזוריים, יש ליצור תחילה ספרייה של פפטידים פוטנציאליים לשרשרת, ולאחר מכן לבצע מחזוריות כדי למצוא את הרצף שמניב את התוצאות הטובות ביותר.
2. גליקוזילציה
הגליקופפטידים הנפוצים ביותר שלנו, כגון ונקומיצין וטייקופלנין, הם אנטיביוטיקה חשובה לטיפול בזיהומים חיידקיים עמידים לתרופות-. גליקופפטידים אחרים משמשים לעתים קרובות כדי לעורר את המערכת החיסונית. יתר על כן, מאחר ואנטיגנים מיקרוביאליים רבים עוברים גליקוזילציה, לימוד גליקופפטידים הוא משמעותי לשיפור היעילות הטיפולית של זיהומים. מצד שני, מחקרים מצאו שחלבונים על ממברנות התא של תאי הגידול מציגים גליקוזילציה לא תקינה, מה שגורם לגליקופפטידים למלא תפקיד חשוב במחקר ההגנה החיסונית של סרטן וגידול. הכנת גליקופפטידים משתמשת בדרך כלל בשיטת Fmoc/t-Bu. שאריות סוכריות, כגון ת'רונין וסרין, מוכנסות לרוב לפפטידים באמצעות הגנת Fmoc המופעלת על ידי אסטרים של פנטפלואורופנול.
3. זרחון
בתאים אנושיים, יותר מ-30% מהחלבונים עוברים פוספורילציה. זרחון, במיוחד זרחון הפיך, ממלא תפקיד מכריע בשליטה על תהליכים תאיים רבים, כגון העברת אותות, ביטוי גנים, ויסות מחזור תאים ושלד ציטו, ואפופטוזיס.
ניתן להבחין בזרחון במגוון רחב של שיירי חומצות אמינו, אך יעדי הזרחון הנפוצים ביותר הם שרידי סרין, תראונין וטירוזין. ניתן להחדיר נגזרות של פוספוטירוזין, פוספוטרונין ופוספוסרין לפפטידים במהלך סינתזה או לאחר סינתזה-. ניתן להשיג זרחון סלקטיבי באמצעות שרידי סרין, תראונין וטירוזין עם הסרה סלקטיבית של קבוצות הגנה. חומרי זרחון מסוימים יכולים גם להכניס קבוצות פוספט לפפטידים באמצעות שינוי שלאחר-. לאחרונה, היו מקרים של זרחון- ספציפי לאתר של ליזין באמצעות תגובת הפוספיט הכימוסלקטיבית של Staudinger-.
