Síntese Artificial de Peptídeos

Síntese Artificial de
Peptídeos
Rebeca Bayeh
Seminário apresentado para a disciplina Princípios Físicos
Aplicados à Fisiologia (PGF530)
Prof. Dr. Adriano Mesquita Alencar
Segundo semestre de 2013
Motivação
Aula do professor Adriano - questionamento
sobre síntese artificial de peptídeos.
Aminoácidos, peptídeos e proteínas
● Aminoácidos são moléculas orgânicas compostas por
uma amina, um ácido carboxílico e um grupo
funcional. Há mais de 500 tipos conhecidos de
aminoácidos.
● Peptídeos são cadeias curtas de aminoácidos ligados
através de ligações peptíticas.
● Proteínas são macromoléculas formadas por 40 ou
mais resíduos de L-alfa-aminoácidos
O que é um Alfa -Aminoácido
Alfa
Imagem retirada de http://en.
wikipedia.org/wiki/File:
AminoAcidball.svg
Am
ino
o
Ácid
Aminoácidos
proteinogênicos
Retirado de http://myweb.rollins.edu/jsiry/DNA%202.jpg
Retirado de http://en.wikipedia.org/wiki/File:Amino_Acids.sv
Aminoácidos proteinogênicos
Retirado de http://biobook.nerinxhs.
org/bb/genetics/dna/1000pxAminoacids_table.png
Ligações Peptídicas
Reação de desidratação
Grupo funcional resultante: amida
Retirado de http://pt.wikipedia.
org/wiki/Ficheiro:Ligapep1.jpg
Monômeros (aminoácidos)
Polímeros (peptídeos e proteínas)
Proteínas
Retirado de http://en.wikipedia.org/wiki/File:
Protein_structure.png
Síntese artificial de peptídeos
Diversidade funcional dos peptídeos
● Muitos hormônios, enzimas, neurotransmissores,
toxinas e adoçantes são constituídos por peptídeos.
(Machado et al.)
Síntese artificial de peptídeos
● Interesse em metodologias para isolar, analisar,
purificar, identificar, quantificar e até alterar
pontualmente estes peptídeos para fins de estudo
farmacológico, clínico e bioquímico.
● Escassez natural (exemplo: hipotéticos 500000
cérebros de carneiro para obter 50mg de
somatostatina - hormônio metabólico).
Síntese artificial de peptídeos
● Com a síntese artificial de peptídeos, evidencia-se
ainda mais os papéis biológicos dos peptídeos naturais.
● Desenvolvimento paralelo de técnicas de manipulação
genética.
Síntese artificial de peptídeos
Três métodos utilizados
● Síntese química
● Síntese enzimática
● Síntese via DNA recombinante
Síntese Química
Utiliza reagente químico para ativar o ácido carboxílico
de um N-alfa-acil-aminoácido ou um N-alfa-aceilfragmento peptídico, resultando numa ligação peptídica.
Ligação de amida
(Machado et al.)
Síntese Química
● A formação dessa ligação amida entre dois
aminoácidos ou fragmentos peptídicos é chamada de
acoplamento.
● A síntese química pode ocorrer em solução (síntese
clássica) ou na presença de polímeros (síntese de
peptídeos em fase sólida).
Síntese Química
● Na síntese clássica, a alpha-carboxila do receptor de
acila é amidada ou esterificada.
● Na síntese de peptídeos em fase sólida, o grupo ligase covalentemente ao suporte polimérico.
● Problema ainda investigado: racemização dos doadores
de acila.
Síntese Química
● A construção da cadeia peptídica pode se dar
aminoácido por aminoácido ou por condensação entre
fragmentos de cadeias previamente sintetizadas
purificadas e caracterizadas quimicamente.
● Em ambos os casos, na etapa final, todos os grupos
protetores são removidos em meio ácido para a
produção do peptídeo bruto, que em seguida é
putificado e caracterizado quimicamente.
Síntese Enzimática
● Ligação peptídica mediada por uma enzima.
● Também pode ser realizada passo a passo ou através
de condensação entre segmentos peptídicos
preparados previamente.
● Enantiosseletiva.
Síntese Enzimática
Síntese do tipo inversão da
hidrólise (A) - adição de
solventes orgânicos para diminuir
a diferença de energia livre de
Gibbs deslocando o equilíbrio da
reação para a reação de síntese.
(Machado et al.)
Síntese Enzimática
● Transpeptidação: introdução de aminoácido no meio
de ligação peptídica já existente.
● Hidrólise de um éster de aminoácido, promovendo
ligação peptídica pela adição de um aminoácido ou
peptídeo alpha-amino livre liberando o álcool
correspondente.
Síntese via DNA recombinante
● Tecnologia de clonagem e expressão gênica.
● Uso de bactérias (desprovidos do aparato biológico
necessário à introdução de modificações pós-tradução
nas sequências peptídicas produzidas).
● Peptídeos gerados possuem apenas aminoácidos
proteinogênicos.
Purificação de Peptídeos Sintéticos
● Etapa indispensável. Exigência mínima: 95% de pureza
para usos clínico, alimentar e científico.
● Técnica mais usada: cromatografia líquida de fase
reversa.
Caracterização de Peptídeos Sintéticos
● Analise de homogeneidade química
● Técnica mais usada: cromatografia líquida de alta
eficiência.
Aplicações
● Exploração da relação entre estrutura e atividade
biológica.
● Identificação e quantificação de peptídeos
biologicamente ativos - peptídeos idênticos
apresentam mesmas propriedades físicas, químicas e
biológicas.
Aplicações
● Aprimoramento das técnicas químicas analíticas.
● Mercado terapêutico - movimentação de 13 bilhões de
dólares anuais. Ocitocina, hormônio luteinizante,
enelapril e lisinopril, insulina humana semi-sintética,
peptídeos antimicrobianos, potenciais vacinas.
Conclusões do artigo
“As sínteses química e enzimática são ferramentas essenciais na
obtenção de peptídeos. A primeira, bem estabelecida e mais geral, é
susceptível à racemização. A outra, ainda pouco explorada e mais
específica, é enantiosseletiva. Ambas apresentam vantagens e problemas
a serem solucionados. Invariavelmente, os sintéticos produzidos
necessitam ser analisados, purificados e caracterizados quimicamente.
Uma vez purificados, podem ser usados com diferentes
propósitos, os quais se enquadram em diferentes áreas da ciência e
no nosso cotidiano.” (Machado et al.)
Referências Bibliográficas
●
http://en.wikipedia.org/wiki/Peptide
●
A. Machado et al, Sínteses química e enzimática de peptídeos: princípios
básicos e aplicações. Quím. Nova [online]. 2004, vol.27, n.5, pp. 781-789.
ISSN 0100-4042.
●
R. B. Merrifield, Solid Phase Peptide Synthesis. I. The Synthesis of a
Tetrapeptide;Journal of the American Chemical Society 1963 85 (14),
2149-2154 [agradecimento para Juan Enrique]
Fim
Obrigada =)