‹#› 1 ± ‹#› 2 13.2 seminář LC © Biochemický ústav LF MU (V.P.) 2011 ‹#› 3 P E P T I D Y © Biochemický ústav LF MU (V.P.) 2011 ‹#› 4 Peptidová vazba je rovinný útvar: 6 atomů (označených písmeny) leží v rovině. (Zelená symbolizuje postranní řetězec). ‹#› 5 Isomerie peptidové vazby peptVAZBA ‹#› 6 Biosyntéza peptidů 1/ z volných AA - reakce jsou katalyzovány specifickými enzymy, často jsou přítomny nekódované AA a neobvyklé peptidové vazby. 2/ dle genetického kódu – častější způsob. Expresí genu vzniká prekurzorová bílkovina. Z ní se odštěpí část její sekvence jako volný peptid (specifickou hydrolasou). (Viz dále příklad „pro-opio.melano.kortinu“) Rovnováha vzniku peptidové vazby je výrazně posunuta ve prospěch volných AA. Syntéza peptidové vazby vyžaduje dodání energie (endergonní reakce). Při biosyntéze jsou AA aktivovány za účasti ATP jako aminoacyl- adenyláty. ‹#› 7 aminoacyl AMP aminoacyl adenylát ‹#› 8 ‹#› 9 7_22 tRNA ‹#› 10 ‹#› 11 Thyroliberin pyroGlu ® His ® ProNH2 ‹#› 12 ‹#› 13 pro-opio.melano.kortin (285 AA) ACTH (39 AA) ß-lipotropin (91 AA) endorfiny (31 – 16 AA) enkefaliny (5 AA) Tyr®Gly®Gly®Phe®Met Tyr®Gly®Gly®Phe®Leu b-MSH (18 AA) a-MSH (13 AA) ....... POMC: ‹#› 14 Opioidy Souborný název pro endorfiny, dynorfin a enkefaliny. „Hormony dobré nálady“ – sekrece je individuálně rozdílná, obvykle stoupá při tělesné práci. Morfin „napodobuje“ přirozené opioidy. Opioidy stimulují imunitní systém (rozvoj makrofágů). název: ENDogenní mORFINu podobné látky  „endorfin“ ‹#› 15 Leu-enkefalin - opioidní pentapeptid, snižuje vnímání bolesti dohodnutý směr zápisu peptidu nebo bílkoviny a také směr biosyntézy — CO ® NH — příklad – není třeba znát vzorec ! ‹#› 16 Karnosin R = - H Anserin R = - CH3 (methylkarnosin) b-Ala ® His Dipeptidy svalu s nejasnou funkcí (součást pufru?) ‹#› 17 ADH Antidiuretický hormon (ADH ) vasopresin příklad – není třeba znát vzorec ! ‹#› 18 oxytocin Oxytocin příklad – není třeba znát vzorec ! ‹#› 19 ADH a oxytocin Strukturně podobné oligopeptidy*). Liší se pouze dvěma AA (v polohách 3 a 8: u ADH je Phe3 a Lys8 neb Arg8, zatímco u oxytocinu Ile3 a Leu8). Dva Cys jsou oxidovány na cystin (® cyklická struktura). Oba hormony vznikají v hypothalamu. Odtud axonální transport (® překonání hematoencefalické bariéry) do neurohypofysy (zadní lalok). Během transportu vázány na neurofysin I + II (specifické nosičové proteiny). Z hypofysy do krve se dostávají jako volné hormony a volné neurofysiny. ADH v ledvinách zvyšuje propustnost bb. distálního tubulu a sběrného kanálku pro vodu (® zkoncentrování moče, porucha = diabetes insipidus). Oxytocin působí ejekci mléka, stimuluje kontrakce dělohy a urychluje porod. Oxytocin a neurofysin I vznikají také v ovariu. _________________________________________ *) oligopeptidy: do 10 AA, polypeptidy nad 10 AA ‹#› 20 příklad – není třeba znát vzorec ! Arg ® Pro ® Lys ® Pro ® Gln ® Phe ® Phe ® Gly ® Leu ® Met Látka P (substance P) Peptid (10 AA) podle některých ovlivňuje vnímání bolesti. P = pain [pein] = bolest. Podle jiných názorů je fyziologický účinek nejistý a látka P je zařazována mezi gastrointestinální hormony (viz dále). ‹#› 21 příklad – není třeba znát vzorec ! Arg ® Pro ® Pro ® Gly ® Phe ® Ser ® Pro ® Phe ® Arg Bradykinin Bradykinin (9 AA) je peptid plasmy krevní se silným vasodilatačním učinkem (snižuje krevní tlak). Kininy = obecné označení pro skupinu peptidů s podstatnou biologickou aktivitou. Uvolňují stažlivost hladkého svalstva cév (zvýšený průtok krve až hypotense) a zvyšují permeabilitu malých krevních kapilár (zvýšení bolestivosti). ‹#› 22 Ala ® Gly ® Cys ® Lys ® Asn ® Phe ® Phe ½ ¯ S Trp ½ ¯ S Lys ½ ¯ Cys ¬ Ser ¬ Thr ¬ Phe ¬ Thr Somatostatin Cyklický peptid (14 AA, prekursorem je peptid s dvojnásobným počtem AA). Vznik: hypothalamus, D-buňky pankreatu, žaludek, duodenum. Funkce: inhibuje uvolňování somatotropního (růstového) hormonu (odtud název). Inhibuje také sekreci insulinu a gastrinu. příklad – není třeba znát vzorec ! ‹#› 23 ANP Natriuretické peptidy ANP BNP CNP 28 AA 32 AA 22 AA P-[ pmol . l-1 ] [stopy] 17 členné kruhy: ( ...Cys – S – S – Cys ... ) „VASODILATACE, NATRIURESA, DIURESA“ příklad – není třeba znát vzorec ! ‹#› 24 Natriuretické peptidy Prekurzory: 126 AA ® ANP (28 AA) 108 AA ® BNP (32 AA) 53 AA ® CNP (22 AA) NP odštěpeny na C-terminálním konci - krátké biologické poločasy Inaktivní N-terminální části - delší biologický poločas ® častěji stanovovány NP receptory: transmembránový typ, přenos cGMP Biochemie 2 ‹#› 25 Natriuretické peptidy ANP = „atriální“ převážně z předsíní srdečních - odpověď na zvýšené napětí svaloviny (ze zvýšeného objemu krve) BNP = [brain] „mozkový“ (poprvé izolován z vepřového mozku). Vzdor názvu však vzniká převážně v srdečních komorách. CNP = „C-typ“ NP jsou ochranou proti přetížení tekutinou a vysokému krevnímu tlaku. ANP + BNP jsou povahy hormonu, CNP se vlastnostmi blíží parakrinnímu faktoru. ‹#› 26 Angiotensiny Asp ® Arg ® Val ® Tyr ® Ile ® His ® Pro ® Phe ® His ® Leu Znázorněny jsou struktury lineárních peptidů: angiotensin I (10 AA), angiotensin II (8 AA, dvě AA na karboxylovém konci byly odstěpeny) a angiotensin III (7 AA, postrádá dále AA na aminovém konci řetězce). Angiotensin I vzniká z a2-globulinu krevní plasmy (angiotensinogen – bílkovina jaterního původu), fyziologicky je neúčinný. Angiotensin II + III jsou účinné vasopresorické látky (zvyšují krevní tlak), stimulují tvorbu a sekreci aldosteronu (mineralokortikoid, zona glomerulosa nadledviny). Asp ® Arg ® Val ® Tyr ® Ile ® His ® Pro ® Phe Arg ® Val ® Tyr ® Ile ® His ® Pro ® Phe příklad – není třeba znát vzorec ! ‹#› 27 Gastriny příklad – není třeba znát vzorec ! Glu ®Gly ®Pro ®Trp ®Leu ®(Glu)5 ®Ala ®Tyr ® Gly ¯ Trp ¯ Met ¯ Asp ¯ PheCONH2 Nejjednodušší gastrin je peptid ze 17 AA (little gastrin). Posledních 5 AA (červeně) je shodných s cholecystokininem (CCK), se kterým gastrin tvoří tzv. rodinu (skupinu strukturně příbuzných látek). Gastrin je tvořen mukosou pylorické části žaludku a duodena. Hlavním účinkem je zvýšení sekrece žaludeční šťávy. Gastrin spolu s dalšími peptidy (CCK, sekretin, ...) patří mezi gastrointestinální hormony = gastrointestinální (regulační) peptidy. ‹#› 28 Gastrointestinální hormony (= gastrointestinální regulační peptidy - „GIRP“ = gastrointestinální peptidy – „GI peptidy“) GI hormony jsou peptidy se samostatnými funkcemi. Některé splňují definici hormonů, některé mají parakrinní účinky a jiné působí neurokrinním způsobem (jako lokální neurotransmitery nebo neuromodulátory). - Odtud vhodnější pojmenování: GIRP. Gastrointestinální endokrinní systém má buňky roztroušeny v celém GIT. Buňky tedy nejsou shromážděny v typických endokrinních žlázách. Mnohé GI peptidy se vyskytují v nervech GI tkání a také v CNS. Skupiny blízce příbuzných GI peptidů – „rodiny“ – mají překrývající se chemické struktury i biologické funkce. Dále, většina těchto peptidů existuje v mnohočetných formách – to vyplývá z jejich původu ve větších prekurzorových molekulách. ‹#› 29 Glukagon příklad – není třeba znát vzorec ! His ® Ser ® Gln ® Gly ® Thr ® Phe ® Thr ¯ Ser ¯ Asp ¬ Leu ¬ Tyr ¬ Lys ¬ Ser ¬ Tyr ¬ Asp ¯ Ser ¯ Arg ® Arg ® Ala ® Gln ® Asp ® Phe ® Val ¯ Gln ¯ Thr ¬ Asn ¬ Met ¬ Leu ¬ Trp Peptid z 29 AA, syntéza v A-buňkách pankreatu (ve formě delšího „proglukagonu“). Hlavní antagonista insulinu. ‹#› 30 Ile(OH)n7 Trp(OH)8 Gly1 Hpr6 S = O Ile2 Asp5 Cys4 Gly3 Amanitiny a-amanitin je hlavním představitelem bicyklických okta- peptidů (8 AA) z muchomůrky zelené (Amanita phalloides). a-amanitin je používán ke genetickým studiím – je inhi- bitorem RNA polymerasy II (= RNA nukleotidyl- transferasy II), která zajišťuje transkripci DNA do mRNA. Jedovatá látka. příklad – není třeba znát vzorec ! ‹#› 31 Phallotoxiny Ala6 Trp(OH)7 Leu(OH)n1 S Hpr5 Cys4 Thr3 Ala2 Phalloidin zastupuje bicyklické heptapeptidy (7 AA) z muchomůrky zelené (Amanita phalloides). Je inhibitorem depolymerace vláknitého aktinu (F) na globulární aktin G. Jedovatá látka. příklad – není třeba znát vzorec ! ‹#› 32 Tryptathionin Atypické spojení Trp (černě) a Cys (fialově), kterým se dosahuje bicyklické struktury u toxických oligopeptidů z muchomůrky zelené. příklad – není třeba znát vzorec ! ‹#› 33 PNC1 Penicilin (laktam) (thiazolidin) ‹#› 34 PNC2 Cys Val Penicilin ‹#› 35 ‹#› 36 ‹#› 37 ‹#› 38 Peptidová antibiotika příklad – není třeba znát vzorec ! Sar = sarkosin (N-methyl-Gly) ‹#› 39