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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.)
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-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.
Síntese Enzimática
(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.
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 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 =)