Бета-пептиды: синтетические пептиды из β-аминокислот, перспективные в борьбе с устойчивостью к антибиотикам. Исследования начаты в 1996 г. Дитером Зеебахом.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Класс пептидов, полученных из β-аминокислот
Class of peptides derived from β amino acids
Бета-пептиды (β-пептиды) – это пептиды, полученные из β-аминокислот, в которых аминогруппа присоединена к β-углероду (то есть к углероду, находящемуся на расстоянии двух атомов от карбоксильной группы). Родите́льская β-аминокислота – β-аланин (H2NCH2CH2CO2H), распространенное природное вещество, но в большинстве примеров присутствуют заместители вместо одной или нескольких C-H связей. β-пептиды обычно не встречаются в природе. Антибиотики на основе β-пептидов исследуются как способ преодоления устойчивости к антибиотикам. Первые исследования в этой области были опубликованы в 1996 году группой Дитера Зеебаха.
Beta peptides (β peptides) are peptides derived from β amino acids, in which the amino group is attached to the β carbon (i. e. the carbon two atoms away from the carboxylate group). The parent β amino acid is β alanine (H2NCH2CH2CO2H), a common natural substance, but most examples feature substituents in place of one or more C H bonds. β peptides usually do not occur in nature. β peptide based antibiotics are being explored as ways of evading antibiotic resistance. Early studies in this field were published in 1996 by the group of Dieter Seebach
Структура
Поскольку для замещения доступны два атома углерода, β-аминокислоты имеют четыре позиции (включая хиральность, в отличие от двух у α-аминокислот) для присоединения органического радикала.
As there are two carbons available for substitution, β amino acids have four sites (chirality included; as opposed to two in α amino acids) for attaching the organic residue group.
Синтез
β-Аминокислоты были получены различными методами, включая некоторые, основанные на синтезе Арндта-Эйстерта.
β Amino acids have been prepared by many routes, including some based on the Arndt Eistert synthesis.
Вторичная структура
Поскольку их пептидный остов длиннее, чем у обычных пептидов, β-пептиды формируют различные вторичные структуры. Алкильные заместители в α- и β-положениях β-аминокислоты благоприятствуют гауш-конформации вокруг связи между α-углеродом и β-углеродом. Это также влияет на термодинамическую стабильность структуры. Сообщалось о многих типах спиральных структур, состоящих из β-пептидов. Эти типы конформаций различаются по числу атомов в водородсвязанном цикле, образующемся в растворе: сообщены 8-спирали, 10-спирали, 12-спирали, 14-спирали и 10/12-спирали. В общем случае, β-пептиды формируют более стабильные спирали, чем α-пептиды.
Because their backbones are longer than those of normal peptides, β peptides form disparate secondary structures. The alkyl substituents at both the α and β positions in a β amino acid favor a gauche conformation about the bond between the α carbon and β carbon. This also affects the thermodynamic stability of the structure. Many types of helix structures consisting of β peptides have been reported. These conformation types are distinguished by the number of atoms in the hydrogen bonded ring that is formed in solution; 8 helix, 10 helix, 12 helix, 14 helix, and 10/12 helix have been reported. Generally speaking, β peptides form a more stable helix than α peptides.
Клинический потенциал
β-пептиды устойчивы к протеолитическому расщеплению как in vitro, так и in vivo, что является потенциальным преимуществом перед природными пептидами. β-пептиды использовались для создания аналогов природных пептидных антибиотиков, таких как магаинины, которые обладают высокой активностью, но сложны в применении в качестве лекарств из-за их разрушения протеолитическими ферментами.
β peptides are stable against proteolytic degradation in vitro and in vivo, a potential advantage over natural peptides. β Peptides have been used to mimic natural peptide based antibiotics such as magainins, which are highly potent but difficult to use as drugs because they are degraded by proteolytic enzymes.
Примеры
Существуют β-аминокислоты с широким разнообразием заместителей. Названные по аналогии с биологическими α-аминокислотами, следующие из них обнаружены в природе: β-аланин, β-лейцин, β-лизин, β-аргинин, β-глутамат, β-глутамин, β-фенилаланин и β-тирозин. Из них β-аланин содержится в организмах млекопитающих и входит в состав пантотеновой кислоты, необходимого питательного вещества. Две α-аминокислоты также структурно являются β-аминокислотами: аспарагиновая кислота и аспарагин. Микроцистины – это класс соединений, содержащих β-изоаспартильный остаток (то есть аспарагиновую кислоту, связанную с ее β-карбоксильной группой).
β amino acids with a wide variety of substituents exist. Named by analogy to the biological α amino acids, the following have been found naturally: β alanine, β leucine, β lysine, β arginine, β glutamate, β glutamine, β phenylalanine and β tyrosine. Of these, β alanine is found in mammals and incorporated in pantothenic acid, an essential nutrient. Two α amino acids are also structurally β amino acids: aspartic acid and asparagine. Microcystins are a class of compounds containing a β isoaspartyl (i. e. aspartic acid linked with its beta carboxyl) residue.