síntese artificial de peptídeos

Síntese Artificial de Peptídeos

Rebeca BayehSeminário apresentado para a disciplina Princípios Físicos Aplicados à Fisiologia (PGF530)Prof. Dr. Adriano Mesquita AlencarSegundo 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

Imagem retirada de http://en.wikipedia.org/wiki/File:AminoAcidball.svg

AminoÁcido

Alfa

Retirado de http://en.wikipedia.org/wiki/File:Amino_Acids.svg

Aminoácidos proteinogênicos

Retirado de http://myweb.rollins.edu/jsiry/DNA%202.jpg

Aminoácidos proteinogênicos

Retirado de http://biobook.nerinxhs.org/bb/genetics/dna/1000px-Aminoacids_table.png

Ligações Peptídicas

Retirado de http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Ligapep1.jpg

Monômeros (aminoácidos) Polímeros (peptídeos e proteínas)

Reação de desidrataçãoGrupo funcional resultante: amida

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.)


● 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).


● Com a síntese artificial de peptídeos, evidencia-se ainda mais os papéis biológicos dos peptídeos naturais.

● Desenvolvimento paralelo de técnicas de manipulação genética.


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-aceil-fragmento 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 liga-se covalentemente ao suporte polimérico.

● Problema ainda investigado: racemização dos doadores de acila.

● 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 Química

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.


(Machado et al.)

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.


● 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 eno 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 =)

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