Aminoácido
Un aminoácido es la unidad molecular fundamental que compone todos los péptidos y proteínas. Su estructura universal se centra en un átomo de carbono central (Calpha) que porta cuatro sustituyentes: un grupo amino (-NH2), un grupo carboxilo (-COOH), un átomo de hidrógeno (-H) y una cadena lateral variable denominada R. Es esta cadena R la que confiere a cada aminoácido sus propiedades fisicoquímicas propias: hidrofobicidad, carga, tamaño, aromaticidad, capacidad de interacción.
El código genético especifica 20 aminoácidos estándar (proteinogénicos), clasificados en cuatro grandes familias según la naturaleza de su cadena lateral. Los aminoácidos apolares (Glicina, Alanina, Valina, Leucina, Isoleucina, Metionina, Prolina, Fenilalanina, Triptófano) son hidrófobos y suelen situarse en el núcleo de las proteínas. Los residuos polares sin carga (Serina, Treonina, Cisteína, Asparagina, Glutamina, Tirosina) forman puentes de hidrógeno con el agua. Los ácidos (Aspartato, Glutamato) llevan carga negativa a pH fisiológico. Los básicos (Lisina, Arginina, Histidina) llevan carga positiva.
Todos los aminoácidos proteinogénicos (salvo la glicina) poseen un centro quiral en el Calpha y existen teóricamente en dos formas enantioméricas, L y D. La biología utiliza exclusivamente la forma L en la síntesis ribosómica de proteínas. Los D-aminoácidos, incorporados a veces en péptidos de investigación (p. ej., D-Arginina, D-Lisina), resisten a las proteasas y prolongan de forma sustancial la semivida plasmática. Es una palanca importante del diseño de péptidos, explotada en los péptidos terapéuticos de acción prolongada.
Más allá de los 20 estándar, los aminoácidos no proteinogénicos son muy útiles en la investigación con péptidos. El ácido alfa-aminoisobutírico (Aib), con su doble grupo metilo, bloquea la rotación y estabiliza la hélice alfa: se encuentra en las posiciones 2 y 20 de la semaglutida y la tirzepatida para resistir a la DPP-4. La norleucina (Nle) sustituye a la metionina para evitar la oxidación. La ornitina (Orn) y el ácido diaminobutírico (Dab) ajustan la longitud de la cadena de la lisina. El ácido piroglutámico cicla el extremo N-terminal y protege frente a las aminopeptidasas.
Comprender la química de los aminoácidos es esencial para el análisis de péptidos: leer la secuencia, predecir la solubilidad (predominio hidrófilo = agua, predominio hidrófobo = DMSO o etanol diluido), identificar los puntos vulnerables (Met → oxidación, Asn → desamidación, Cys → puentes disulfuro espurios) e interpretar el comportamiento cromatográfico en HPLC. Cada residuo cuenta: una sola mutación puede suprimir por completo la actividad biológica o, al contrario, multiplicar la potencia del péptido.