Molekülstruktur von Peptiden: von der Sequenz zur Funktion

Grundlagen der Peptidstruktur

Ein Peptid ist eine Kette von Aminosäuren, die durch Peptid-(Amid-)Bindungen verknüpft sind. Die spezifische Sequenz bestimmt die physikalisch-chemischen und biologischen Eigenschaften der Verbindung.

Strukturebenen

Primärstruktur

Die lineare Sequenz der Aminosäuren, angegeben vom N-Terminus zum C-Terminus. Beispiel für BPC-157:

Gly-Glu-Pro-Pro-Pro-Gly-Lys-Pro-Ala-Asp-Asp-Ala-Gly-Leu-Val

Sekundärstruktur

• α-Helix: Windung, stabilisiert durch Wasserstoffbrücken (i → i+4)
• β-Faltblatt: Parallele oder antiparallele Stränge
• Turns: Richtungswechsel (häufig Pro, Gly)

Tertiärstruktur

Gesamte 3D-Faltung, stabilisiert durch:

• Disulfidbrücken (Cys-Cys)
• Hydrophobe Wechselwirkungen
• Ionische Bindungen (Asp/Glu mit Lys/Arg)

Wichtige Eigenschaften

Molekulargewicht

Summe der Aminosäuremassen minus (n-1) Wassermoleküle. Ausgedrückt in Dalton (Da) oder g/mol.

Isoelektrischer Punkt (pI)

pH-Wert, bei dem das Peptid eine Nettoladung von null aufweist. Bestimmt die Löslichkeit und das Verhalten bei der Elektrophorese.

Hydrophobizität

Beeinflusst die Löslichkeit und die Membranpermeabilität. Hydrophobe Peptide erfordern oft Co-Lösungsmittel (DMSO, Essigsäure).

Häufige Modifikationen

• N-terminale Acetylierung: Schützt vor Aminopeptidasen
• C-terminale Amidierung: Erhöht Stabilität und Aktivität
• Zyklisierung: Verbessert die Resistenz gegenüber Proteolyse
• PEGylierung: Erhöht die zirkulierende Halbwertszeit

Bedeutung für die Forschung

Die Kenntnis der Struktur ermöglicht es:

• Stabilität und Lagerbedingungen vorherzusagen
• Das geeignete Rekonstitutionslösungsmittel auszuwählen
• Wechselwirkungsmechanismen zu verstehen
• Analytische Daten zu interpretieren (HPLC, MS)