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O que é síntese de peptídeos?
Caracterizada pela formação de uma ligação peptídica entre dois aminoácidos, a síntese de peptídeos é, essencialmente, a produção de peptídeos. Embora a síntese de peptídeos tenha sido, em certa medida, dificultada por práticas de produção relativamente ineficientes em seu início, os avanços na química e na tecnologia levaram a métodos de síntese muito mais eficazes. Com o forte crescimento da área da ciência dos peptídeos, fica claro que os peptídeos sintéticos continuarão a desempenhar papéis vitais em áreas do progresso científico e médico na era moderna.
Como os peptídeos são sintetizados?
Os peptídeos são sintetizados pela ligação de dois aminoácidos. Isso geralmente é feito conectando a extremidade C-terminal, ou grupo carboxila, de um aminoácido à extremidade N-terminal, ou grupo amino, de outro. Diferentemente da biossíntese de proteínas, que envolve a ligação entre as extremidades N-terminal e C-terminal, a síntese de peptídeos ocorre dessa forma, de C para N.
Embora existam vinte aminoácidos comuns na natureza (como arginina, lisina e glutamina), muitos outros aminoácidos também foram sintetizados. Isso possibilita inúmeras possibilidades na criação de novos peptídeos. No entanto, os aminoácidos possuem diversos grupos reativos que podem interagir negativamente durante o processo de síntese, levando ao truncamento ou ramificação indesejados da cadeia peptídica, ou causando pureza ou rendimento abaixo do ideal. Consequentemente, a síntese de peptídeos é um processo complexo que deve ser realizado por especialistas.
Para garantir o resultado desejado no processo de síntese e evitar reações indesejadas, certos grupos reativos dos aminoácidos devem ser desativados, ou protegidos, para que não reajam. Assim, os cientistas desenvolveram grupos químicos especiais projetados para essa finalidade. Chamados de "grupos protetores", eles podem ser separados em três categorias:
Grupos protetores N-terminais – Esses grupos protegem a extremidade N-terminal dos aminoácidos. Conhecidos como grupos protetores temporários, eles são removidos com relativa facilidade para facilitar a formação de ligações peptídicas. Terc-butoxicarbonil (Boc) e 9-fluorenilmetoxicarbonil (Fmoc) são dois grupos protetores N-terminais frequentemente utilizados.
Grupos protetores C-terminais – Esses grupos protegem a extremidade C-terminal dos aminoácidos. O uso de grupos protetores C-terminais é justificado na síntese de peptídeos em fase líquida, mas não na síntese de peptídeos em fase sólida.
Grupos protetores de cadeia lateral – Como as cadeias laterais dos aminoácidos são bastante propensas à reatividade durante a síntese de peptídeos, diversos grupos protetores de cadeia lateral exclusivos são necessários para evitar reações indesejadas. Capazes de permanecer intactos durante os vários ciclos de tratamento químico durante a síntese, os grupos protetores de cadeia lateral são conhecidos como grupos protetores permanentes. Eles são removidos apenas com ácidos fortes após a conclusão da síntese do peptídeo.
Processos de síntese de peptídeos
A abordagem original para a síntese de peptídeos era através de um processo conhecido como síntese em fase líquida (SPS). Embora a SPS ainda tenha suas vantagens atualmente, principalmente na produção de peptídeos em larga escala, ela foi amplamente substituída pela síntese de peptídeos em fase sólida, ou SPPS. Isso ocorre porque a SPPS oferece diversas vantagens, incluindo alto rendimento, pureza e rapidez de produção.
O SPPS envolve cinco etapas realizadas de forma cíclica:
1. Ligação de um aminoácido ao polímero
2. Proteção (para evitar reações indesejadas)
3. Acoplamento
4. Desproteção (para permitir que o aminoácido ligado reaja com o próximo aminoácido a ser adicionado)
5. Remoção do polímero (resultando em um peptídeo livre)
Além disso, a síntese de SPPS pode ser ainda mais aprimorada com o uso de SPPS assistida por micro-ondas. Isso é particularmente útil na síntese de longas sequências peptídicas, pois tanto o rendimento quanto a velocidade podem ser melhorados. No entanto, a SPPS assistida por micro-ondas pode ser mais cara do que a SPPS tradicional.
Embora processos de síntese de peptídeos como a SPPS ofereçam excelentes padrões de pureza e rendimento, impurezas e imperfeições ainda podem ocorrer ao longo do processo. Essa probabilidade aumenta com o comprimento da sequência peptídica, visto que mais etapas são necessárias para completar a síntese. Portanto, certas técnicas de purificação são utilizadas para garantir a qualidade ideal. Entre elas, destacam-se a cromatografia de fase reversa (RPC) e a cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). Explorando as propriedades físico-químicas dos peptídeos, esses métodos de purificação são capazes de separar as impurezas do peptídeo desejado. A RPC é o método de purificação de peptídeos mais utilizado atualmente.
O valor dos peptídeos sintéticos
Os peptídeos têm se mostrado elementos cruciais na pesquisa biomédica, e a síntese de peptídeos continua impulsionando o progresso científico em todo o mundo. O potencial terapêutico dos peptídeos atraiu a atenção de diversas empresas farmacêuticas, e vários medicamentos derivados de peptídeos receberam aprovação do FDA e chegaram ao mercado. A eficácia, a especificidade e a baixa toxicidade dos peptídeos nos asseguram que eles continuarão sendo pesquisados e desenvolvidos para fins farmacêuticos e diagnósticos, permanecendo uma área crescente da pesquisa bioquímica.