Пепти́ди (грец. πεπτος — поживний) — родина природних чи синтетичних хімічних сполук, молекули яких складаються із двох і більше залишків α-амінокислот, з'єднаних у нерозгалужений ланцюг ковалентними пептидними зв'язками -C(O)-NH-.
Загальний опис Пептид — природний та синтетичний амід, в якому два або більше залишків α-амінокислот (однакових або різних) з'єднані між собою пептидними зв'язками –CO–NH–C–, утворюючи оліго-, полі- і циклопептиди (гомо- та гетеродентні циклопептиди, залежно від того, замкнулись кінцеві чи бічні карбоксильна та окси-, аміно- або меркаптогрупи). Його молекули — біполярні йони, здатні гідролізуватися в присутності мінеральних кислот до амінокислот. Характерними є нінгідринова й біуретова реакції. З видовженням полімерного пептидного ланцюга, особливо в регулярних пептидах, побудованих з однакових амінокислотних залишків, набуває стабільності вторинна структура (α-спіраль, β-структура). Термін в основному стосується структур, утворених з α-амінокислот, але включає й структури, похідні від будь-яких амінокарбонових кислот. Пептидні зв'язки утворюється внаслідок реакції конденсації між α-карбоксильною групою однієї амінокислоти, та α-аміногрупою іншої. Більшість природних пептидів побудовані із двадцяти «стандартних» протеїногенних амінокислот, що кодуються генетичним кодом. На сьогодні відомо понад 1500 природних пептидів, визначено їх властивості та розроблено методи синтезу.
Хоч формально пептидом є амінокислотний ланцюг будь-якої довжини, цей термін найчастіше використовують для коротких полімерів, що містять до 40—50 мономерних одиниць. Довші пептиди називають поліпептидами або білками.
Номенклатура В залежності від кількості амінокислотних залишків, що входять до складу пептиду розрізняють дипептиди, утворені двома амінокислотами, на одну мономерну ланку довші трипептиди, ще на одну — тетрапептиди, пентапептиди містять п'ять залишків амінокислот і так далі. Пептиди, довжиною не більше десяти амінокислотних ланок, називають олігопептидами. Коли в пептидний ланцюжок об'єднується багато амінокислот, то утворюється поліпептид. Грань між олігопептидами і поліпептидами (той розмір, при якому молекула перестає вважатися олігопептидом і стає поліпептидом) досить умовна. Часто пептиди, що містять менше 10–20 амінокислотних залишків, називають олігопептидами, а речовини з великим числом амінокислотних ланок — поліпептидами. Природні поліпептиди з молекулярною масою понад 6000 дальтон, або містять понад сто амінокислотних залишків, зазвичай називаються білками. Але цей розподіл умовний. Деякі молекули, наприклад, гормон глюкагон, який містить лише двадцять дев'ять амінокислот, називають білковим гормоном. Невелика білкова молекула окситоцину згадується як поліпептид, або просто як пептид.
Пептиди мають два різні кінці: N-кінець, що містить вільну аміногрупу першої амінокислоти, і C-кінець із вільною карбоксильною групою останньої. Скорочено первинну структуру поліпептидів записують використовуючи три- або однолітерне позанчення амінокислот починаючи із N-кінця, наприклад, для пептидного гормону — ангіотензину II: Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe, або відповідно DRVYIHPF. Кожен амінокислотний залишок крім останнього читається із закінченням -іл (чи -ил) замість -ін (чи -ин або -ат у випадку глутамату і аспартату), отже повна назва цього пептиду звучатиме як аспартил-аргініл-валіл-тирозил-ізолейцил-гістидил-проліл-фенілаланін.
Історія Пептиди вперше були виділені з гідролізатів білків, отриманих за допомогою ферментації.
Термін «пептид» запропонований німецьким хіміком-органіком Емілем Фішером, який до 1905 р. розробив загальний метод синтезу пептидів. У 1900 році він висунув гіпотезу про те, що пептиди складаються з ланцюжка амінокислот, з'єднаних зв'язками. І вже в 1902 році отримав неспростовні докази існування пептидного зв'язку.
У 1953 Венсан дю Віньо синтезував окситоцин, перший поліпептидний гормон. 1963 року, на основі концепції твердофазного пептидного синтезу (P. Мерріфілд) були створені автоматичні синтезатори пептидів. Використання методів синтезу поліпептидів дозволило отримати синтетичний інсулін і деякі ферменти.
Класифікація пептидів та їх структура
Лінійна послідовність амінокислотних залишків у поліпептидному ланцюжку називається первинною структурою пептиду. Ланцюжок повторюваних атомів -NH-CH(R1)-CO-NH-CH(R2)-CO-NH-CH(R3)-CO-NH-CH(R4)-CO- називається пептидним остовом. Просторова конформація молекули пептиду стабілізована водневими зв'язками між амінокислотними залишками становить його вторинну структуру.
Однією з ознак поділу довгих поліпептидів, та невеликих за розміром білків є структурна гнучкість їх макромолекул. Так, поліпептиди — це гнучкі молекули, а білкам властива певна стабільна конформація. Відповідно до цього поділу, інсулін (51 амінокислотний залишок) є білком зі структурою фіксованою трьома дисульфідними містками.
За якісним складом амінокислот розрізняють: гомомірні пептиди — сполуки, що складаються тільки з амінокислотних залишків; гетеромірні пептиди — речовини, до складу яких входять також небілкові компоненти. Так глікопептиди містять у молекулі вуглеводні залишки.
Пептиди також діляться за способом зв'язку амінокислот між собою: гомодетні — пептиди, амінокислотні залишки яких з'єднані тільки пептидними зв'язками; гетеродетні пептиди — ті сполуки, в яких крім пептидних зв'язків зустрічаються ще й дисульфідні, ефірні та тіоефірні зв'язки.
Пептиди розрізняються не тільки за амінокислотним складом, кількістю, розташуванням і з'єднанням амінокислотних залишків у поліпептидний ланцюжок. Наприклад, Про-Сер-Про-Ала-Гіс і Гіс-Ала-Про-Сер-Про: незважаючи на однаковий кількісний і якісний склад, ці пептиди мають зовсім різні властивості.
Класифікація пептидів за їх функцією Як правило, класифікація пептидів за функцією не є ідеальною, оскільки деякі пептиди можуть належати до різних груп одночасно. Так, наприклад, вазопресин, крім судинозвужувальної та анти-діуретичної дії, покращує пам'ять. А окситоцин може розглядатися і як гормон (передача сигналу між клітинами), і як нейропептид, тому що виконує функції медіатора в мозку.
Пептидні гормони Пептидні гормони — це численний і найбільш різноманітний за складом клас гормональних сполук, що являє собою біологічно активні речовини, які беруть участь у проведенні сигналів між клітинами. Їх утворення відбувається в спеціалізованих клітинах залозистих органів, після чого активні сполуки надходять в кровоносну систему для транспортування до органів-мішеней. Після досягнення мети гормони специфічно впливають на певні клітини, взаємодіючи з відповідним рецептором. Класичними прикладами пептидних гормонів є брадикінін, ґастрин, окситоцин та інш.
Нейропептиди
Нейропептиди виявили в нервових тканинах. Нейропептиди — сполуки, що синтезуються в нейронах мозку і залучені в регуляційні та сигнальні процеси. Дія нейропептидів на центральну нервову систему є дуже різноманітною. Вони впливають безпосередньо на мозок, контролюють сон, впливають на пам'ять, поведінку, процеси навчання, мають знеболюючу дію. Класичними прикладами нейропептидів є ендорфіни, вазопресин, і т. д.
Опіоїдні пептиди
Найбільш численною та різноманітною за функціями і впливом на організм серед нейропептидів є родина опіоїдних пептидів. Опіоїдні пептиди — група природних і синтетичних активних пептидів, схожих з опіатами (морфін, кодеїн тощо) за здатністю зв'язуватися з опіоїдними рецепторами організму.
Виявлення в мозку високоспецифічних рецепторів класичних непептидних опіатів — морфіну та інш. дозволило розпочати цілеспрямований пошук їх ендогенних лігандів. Перші роботи з вивчення опіоїдних пептидів належать А. Голдстайну, Дж. Х'юсу, Х. Костерліцу, С. Снайдеру, Л. Тереніусу. У дослідженнях Дж. Х'юса та Х. Костерліца в 1975 році вперше з мозку свині були виділені й ідентифіковані два морфіноподібних кислоторозчинних пентапептиди — тир-гли-гли-фен-лей і тир-гли-гли-фен-мет, згодом названих лей- і мет-енкефалінами. Крім того, ендогенні морфіноподібні речовини були вперше виділені з цілого мозку та гіпофіза голубів, морських свинок, щурів, кроликів і мишей. А в 1976 році фракції таких олігопептидів були виявлені в спинномозковій рідині та крові людини. Різні види цих олігопептидів отримали назву ендорфінів і енкефалінів.
Ліганди опіоїдних рецепторів також були виявлені в багатьох периферичних органах, тканинах і біологічних рідинах. Опіоїди присутні в гіпоталамусі та гіпофізі, плазмі крові і спиномозковій рідині, шлунково-кишковому тракті, легенях, органах репродуктивної системи, імунокомпетентних тканинах і навіть у шкірі. Поряд з ендорфінами виявлені і, так звані, екзорфіни або параопіоіди — опіоїдні пептиди, які утворюються за травлення їжі. До тепер опіоїдні рецептори та їх ендогенні ліганди виявлені практично у всіх органах і тканинах ссавців, а також у тваринах нижчих ступенів класифікації аж до найпростіших.
Основна частина опіоїдних пептидів утворюється шляхом внутрішньоклітинного розщеплення високомолекулярних попередників, що призводить до утворення ряду біологічно активних фрагментів, у тому числі і опіоїдних пептидів. Ідентифіковано і найбільш вивчено три наступних попередника: проопіомеланокортин (ПОМК), проенкефалін А і продинорфін (проенкефалін В). До складу ПОМК (локалізованого головним чином у гіпофізі) входять амінокислотні послідовності b-ліпотропіну, АКТГ, a-, b- і g-меланоцитстимульованих гормонів, a-, b- і g-ендорфінів. У наш час встановлено, що основним джерелом енкефалінів (метіонін-енкефаліну і лейцин-енкефаліну) в організмі є проенкефалін А, локалізований переважно в наднирниках. До його складу належать 4 амінокислотні послідовності мет-енкефаліну і одна лей-енкефаліну, а також ряд подовжених форм мет-енкефаліну: меторфамід, МЕРГЛ (мет-енкефалінів-Arg6-Gly7-Leu8), Мерфі (мет-енкефалінів-Arg6-Phe7), пептид Ф і групи споріднених пептидів, що входять до складу пептиду Е: BAM 22, 20, 18, 12, взаємодіючих з опіоїдними рецепторами mu-, kappa-і delta-типу.
У структурі іншого проенкефаліна — препроенкефаліна В (або продинорфіну) — виявлені послідовності a-і b-неоендорфінов, динорфінів [динорфин 1-8, 1-17 (А), динорфин В (ріморфін), 4кД-динорфин], що володіють найбільшим спорідненістю до ОР k-типу, а також лей-енкефаліну. Радіорецепторний аналіз зв'язування ендорфінів і енкефалінів з опіоїдними рецепторами показав, що спорідненість мет-і лей-енкефалінів до опіоїдних рецепторів delta-типу вище, ніж до рецепторів mu-типу; b-ендорфін має приблизно однакову спорідненість до опіоїдних рецепторів mu-і delta-типу, a-і g-ендорфіни проявляють набагато меншу спорідненість до обох типів рецепторів у порівнянні з b-ендорфіном. Попри те, що мет-енкефалін взаємодіє переважно з опіоїдними рецепторами d-типу, його аналоги з довою амінокислотною послідовністю — меторфамід і пептиди групи BAM (пептиди з мозкової речовини надниркових залоз) володіють протилежним профілем селективної взаємодії з опіоїдними рецепторами (mu> kappa> delta). Більшість ендогенних опіоїдів, тим чи іншим чином, можуть взаємодіяти з кількома типами рецепторів. Так, b-ендорфін своїм N-кінцевим фрагментом здатний взаємодіяти з mu-і delta-опіоїдними рецепторами, а С-кінцем з epsilon-рецепторами. У шкірі амфібій, а згодом у мозку та деяких інших органах теплокровних, виявлено четвертий попередник ОП — продерморфін, який вважають джерелом дерморфіна (mu-агоніста) і дельторфіна (delta-агоніста). У ЦНС виявлені ендогенні пептиди, які специфічно взаємодіють з mu-опіоїдними рецепторами: Tyr-Pro-Trp-Phe-NH2 і Tyr-Pro-Phe-Phe-NH2, названі ендоморфінами, а також пептид ноціцептин, який проявляє анальгетичний ефект через взаємодію з опіоідоподібними орфановими рецепторами.
Тахікінінові пептиди () Тахікініни — одна з найбільших родин пептидів, поширена у чотириногих хребетних. Субстанція Р
Нейрокінін А
Панкреатичні поліпептиди
NPY Пептид YY APP Avian pancreatic polypeptide en: HPP Human pancreatic polypeptide
Алкалоїди