Cyclopeptide
Cyclopeptide (synonym zyklische Peptide) sind ringförmige Peptide und somit zugleich Lactame.
Inhaltsverzeichnis
Eigenschaften
Zu den Cyclopeptiden zählen Polypeptide, deren Aminosäuresequenz kovalent zu einem Ring (oder mehreren Ringen) geschlossen sind.<ref name="Römpps">Otto-Albrecht Neumüller: Römpps Chemie-Lexikon, 8. Auflage (1981), S. 847, ISBN 3-440-04512-9.</ref> Homodete Cyclopeptide besitzen eine Peptidbindungen zwischen allen Aminosäuren, z. B. Cyclosporin A. Dagegen weisen heterodete Cyclopeptide auch andere Bindungen auf, z. B. besitzen Bacitracin und Microcystin jeweils eine Isopeptidbindung, die Amatoxine Phalloidin und Amanitin besitzen Disulfidbrücken und Aureobasidin A und HUN-7293 besitzen Esterbindungen. Cyclopeptide mit zwei Ringen werden als dizyklische Peptide bezeichnet, z. B. Phalloidin und Amanitin. Beispiele für Cyclopeptide sind Bacitracin, Colistin, Cyclosporin A, Cyclotid, Dactinomycin, Daptomycin, Gramicidin S, HC-Toxin, Hymenistatin, Nisin, Polymyxin B, Pristinamycin, Octreotid, Valinomycin, Viscumamid und Yunnanin A.
Aufgrund der Ringform sind Cyclopeptide oftmals resistent gegen Proteolyse, weisen eine höhere Thermostabilität auf und sind weniger beweglich.<ref>D. J. Craik: Chemistry. Seamless proteins tie up their loose ends. In: Science. Band 311, Nummer 5767, März 2006, S. 1563–1564, doi:10.1126/science.1125248. PMID 16543448.</ref>
Unter die Definition der heterodeten Cyclopeptide fallen zwar auch kettenförmige Peptide (z. B. Keratin, Insulin, Oxytocin), bei denen zwei oder mehr Ketten über mehrere Disulfidbrücken miteinander verbunden sind – diese Peptide enthalten auch Ringe, zählen im engeren Sinne jedoch nicht zu den Cyclopeptiden.
Cyclopeptide dienen in der Natur unterschiedlichsten Funktionen.<ref>S. H. Joo: Cyclic peptides as therapeutic agents and biochemical tools. In: Biomolecules & Therapeutics. Band 20, Nummer 1, Januar 2012, S. 19–26, doi:10.4062/biomolther.2012.20.1.019. PMID 24116270. PMC 3792197 (freier Volltext).</ref><ref>K. Sivonen, N. Leikoski, D. P. Fewer, J. Jokela: Cyanobactins-ribosomal cyclic peptides produced by cyanobacteria. In: Applied microbiology and biotechnology. Band 86, Nummer 5, Mai 2010, S. 1213–1225, doi:10.1007/s00253-010-2482-x. PMID 20195859. PMC 2854353 (freier Volltext).</ref> Oft enthalten Cyclopeptide statt der üblichen L-Aminosäuren teilweise D-Aminosäuren oder α-Hydroxycarbonsäuren (Cyclodepsipeptide). Die Cyclodepsipeptide sind zugleich Lactame und Lactone. Manche Cyclopeptide werden per nichtribosomaler Peptidsynthese erzeugt.<ref>A. Jegorov, M. Hajduch, M. Sulc, V. Havlicek: Nonribosomal cyclic peptides: specific markers of fungal infections. In: Journal of Mass Spectrometry Band 41, Nummer 5, Mai 2006, S. 563–576, doi:10.1002/jms.1042. PMID 16770826.</ref>
Beispiele
Cyclopeptide (Beispiele) | |||
Name | Cyclodipeptid Gly-Gly | Cyclodipeptid Ala-Ala | Cyclodepsipeptid |
Strukturformel | Cyclisches Dipeptid Gly-Gly, das einfachste Diketopiperazin, aufgebaut aus zwei Molekülen Glycin | Cyclisches Dipeptid Ala-Ala, ein Diketopiperazin, aufgebaut aus zwei Molekülen Alanin | Cyclisches Depsipeptid, aufgebaut aus Glycin und der Hydroxycarbonsäure L-Milchsäure. |
Bemerkung | Einfachstes Diketopiperazin, aufgebaut aus zwei Molekülen Glycin (Peptidbindungen blau markiert) | Ein Diketopiperazin, aufgebaut aus zwei Molekülen Alanin (Peptidbindungen blau markiert) | Cyclisches Depsipeptid, aufgebaut aus Glycin und der Hydroxycarbonsäure L-Milchsäure (Peptidbindung blau markiert) |
Die einfachsten cyclischen Peptide sind Diketopiperazine (cyclische Dipeptide). Beispiele für größere homodete Cyclopeptide sind Caspofungin, Octreotid und Gramicidin S, die Cyclopeptide Oxytocin, Daptomycin und α-Amanitin sind hingegen heterodet. Weitere Beispiele für Cyclopeptide sind Penicillin, Vancomycin, Echinocandine und Bleomycin.<ref>M. Katsara, T. Tselios, S. Deraos, G. Deraos, M. T. Matsoukas, E. Lazoura, J. Matsoukas, V. Apostolopoulos: Round and round we go: cyclic peptides in disease. In: Current Medicinal Chemistry. Band 13, Nummer 19, 2006, S. 2221–2232, PMID 16918350.</ref>
Anwendung
Im Zuge eines Proteindesigns können mit Cyclopeptiden Fusionsproteine erzeugt werden, die eine höhere Stabilität (und somit eine größere biologische Halbwertszeit) oder Aktivität aufweisen.<ref>S. Chen, R. Gopalakrishnan, T. Schaer, F. Marger, R. Hovius, D. Bertrand, F. Pojer, C. Heinis: Dithiol amino acids can structurally shape and enhance the ligand-binding properties of polypeptides. In: Nature Chemistry. Band 6, Nummer 11, November 2014, S. 1009–1016, doi:10.1038/nchem.2043. PMID 25343607.</ref><ref>M. Cemazar, S. Kwon, T. Mahatmanto, A. S. Ravipati, D. J. Craik: Discovery and applications of disulfide-rich cyclic peptides. In: Current Topics in Medicinal Chemistry. Band 12, Nummer 14, 2012, S. 1534–1545, PMID 22827522.</ref> Isopeptidische Cyclopeptide können durch Inteine in vivo erzeugt werden.<ref>A. R. Horswill, S. J. Benkovic: Cyclic peptides, a chemical genetics tool for biologists. In: Cell cycle (Georgetown, Tex.). Band 4, Nummer 4, April 2005, S. 552–555, PMID 15876867.</ref>
Einzelnachweise
<references />