Ricerca www.salutare.info a cura della dr.ssa Olga Fierro - Ricercatrice presso l’Istituto di Scienze dell’Alimentazione del CNR di Avellino La sintesi peptidica Un peptide è una molecola contenente due o più amminoacidi (aa) in cui il gruppo carbossilico di un amminoacido si lega covalentemente al gruppo amminico dell’altro formando il legame ammidico o peptidico. Nella chimica moderna, i peptidi ricoprono un ruolo di fondamentale importanza dovuto alla loro larga disponibilità ed al vasto spettro di attività che svolgono in molti processi biochimici. Sono noti numerosi peptidi biologicamente attivi i quali, legandosi ai corrispondenti recettori, influenzano la comunicazione tra cellule e controllano svariate funzioni vitali come metabolismo, difese immunitarie e riproduzione. Tutto ciò ha posto i peptidi al centro dell’interesse biomedico come composti potenzialmente utili per lo sviluppo di nuovi farmaci. Isolarli da fonti naturali per disporne in quantità sufficienti allo scopo di studiarne la relazione struttura-funzione oltre che utilizzarli nei settori biomedico e farmacologico risulta estremamente oneroso: la sintesi chimica è in grado di fornire le quantità necessarie alle applicazioni richieste. La sintesi peptidica può essere effettuata secondo due differenti metodiche: in fase liquida o in soluzione e in fase solida, in entrambi i casi la strategia prevede sempre di iniziare dalla parte carbossiterminale della molecola e allungare la catena peptidica verso la parte ammino-terminale; inoltre, sia che si lavori in soluzione che in fase solida, la formazione del legame ammidico non si ottiene per semplice “combinazione” degli aa che costituiscono la sequenza, ma secondo un controllo accurato della reazione di condensazione o coupling. La sintesi peptidica in fase solida (SPPS), introdotta da R. Merrifield (Nobel per la chimica 1984), impiega un supporto solido, insolubile e inerte (resina) su cui far crescere il peptide. La resina viene funzionalizzata con spaziatori chimici (linkers) a cui viene ancorato covalentemente il primo amminoacido mediante la funzione carbossilica libera lasciando quella amminica opportunamente protetta. Il principio generale della SPPS è costituito dalla ripetizione di cicli di deprotezione e coupling: il gruppo amminico del primo residuo ancorato alla resina via linker viene deprotetto e fatto reagire con il carbossile libero di un nuovo amminoacido anch’esso N-α-protetto. A sintesi ultimata il peptide viene staccato dal6 www.salutare.info natura polare del legame ammidico. Pertanto, qualunque modificazione dello scheletro peptidico tende a ridurre o ad eliminare la possibilità di degradazione proteolitica. Nel campo della drug discovery è ormai estremamente diffuso il concetto di pseudopeptidi e peptidomimetici ossia di macromolecole che mimano il peptide naturale ma che hanno un profilo farmacologico migliore. Impiegando la SPPS e mettendo a punto protocolli sintetici opportuni è possibile trasformare una molecola in una analoga parzialmente o totalmente non peptidica. Tra le più importanti modificazioni, oggetto tra l’altro delle principali linee di ricerca del nostro laboratorio, si citano: • inserzione lungo la catena di D-aa e di altri aa innatuSintesi peptidica in fase solida rali per la preparazione di analoghi peptidici lineari o ciclici metabolicamente più stabili; • preparazione di isosteri peptidici in cui il raggruppamento -CONH- del legame ammidico naturale viene sostituito da una funzione avente caratteristiche strutturali simili ma chimicamente diverse. Generare nuovi tools molecolari permette quindi di individuare molecole potenti e selettive che possono migliorare la severamente limitato dalla loro scarsa conoscenza dei rispettivi target biologici biodisponibilità dovuta alla loro rapida e servire come punto di partenza per lo degradazione enzimatica legata alla sviluppo di nuovi farmaci. la resina utilizzando specifiche miscele chimiche acide. Mediante la SPPS è possibile sintetizzare in laboratorio peptidi costituiti da pochi aa fino ad arrivare a piccole proteine, il tutto è reso ancora più accessibile poiché il processo è stato automatizzato; esistono sintetizzatori peptidici computerizzati grazie ai quali si possono ottenere peptidi a lunga catena in tempi brevi e con rese elevate; essi permettono al chimico sintetico di intervenire in qualunque momento sulle procedure di sintesi modificandone la strategia o i parametri specifici (solventi e/o reagenti). Nonostante il loro enorme coinvolgimento in molti processi biologici l’uso dei peptidi come agenti terapeutici è Per ulteriori informazioni: Dr Gianvincenzo Barba - Dr Alfonso Siani Istituto di Scienze dell’Alimentazione, CNR Via Roma 52 AC - 83100 Avellino Tel. 0825 299 353 - Centralino 0825 299 111 fax 0825 299 423 e-mail: [email protected] - [email protected]