Enlace peptídico

En química orgánica , un enlace peptídico es un enlace químico covalente de tipo amida que une dos alfa-aminoácidos consecutivos desde el C1 ( carbono número uno) de un alfa-aminoácido y el N2 ( nitrógeno número dos) de otro, a lo largo de una cadena peptídica o proteica . ^{[ 1 ]}

También se le puede llamar enlace eupeptídico ^{[ 1 ]} para distinguirlo de un enlace isopeptídico , que es otro tipo de enlace amida entre dos aminoácidos.

Cuando dos aminoácidos forman un dipéptido mediante un enlace peptídico , ^{[ 1 ]} se trata de una reacción de condensación . ^{[ 2 ]} En este tipo de reacción, dos aminoácidos se aproximan entre sí, con el grupo carboxilo (C1) de uno cerca del grupo amino (N2) del otro. Un aminoácido pierde un hidrógeno y un oxígeno de su grupo carboxilo (COOH) y el otro pierde un hidrógeno de su grupo amino (NH₂ ₎ . Esta reacción produce una molécula de agua (H₂O ₎ , así como dos aminoácidos unidos por un enlace peptídico (−CO−NH−). Los dos aminoácidos unidos se denominan dipéptido.

El enlace amida se sintetiza cuando el grupo carboxilo de una molécula de aminoácido reacciona con el grupo amino de la otra molécula de aminoácido, provocando la liberación de una molécula de agua (H₂O ₎ , por lo tanto, el proceso es una reacción química de síntesis por deshidratación .

La formación del enlace peptídico consume energía, que en los organismos se deriva del ATP . ^{[ 3 ]} Los péptidos y las proteínas son cadenas de aminoácidos unidas por enlaces peptídicos (y a veces por algunos enlaces isopeptídicos ). Los organismos utilizan enzimas para producir péptidos no ribosomales [ ^{4 ]} y ribosomas para producir proteínas mediante reacciones que difieren en detalles de la síntesis por deshidratación ^{. [ 5 ]}

Algunos péptidos, como la alfa-amanitina , se denominan péptidos ribosomales porque son producidos por los ribosomas, ^{[ 6 ]} pero muchos son péptidos no ribosomales porque son sintetizados por enzimas especializadas en lugar de ribosomas. Por ejemplo, el tripéptido glutatión se sintetiza en dos pasos a partir de aminoácidos libres , mediante dos enzimas : la glutamato-cisteína ligasa (que forma un enlace isopeptídico , que no es un enlace peptídico) y la glutatión sintetasa (que forma un enlace peptídico). ^{[ 7 ] [ 8 ]}

Un enlace peptídico puede romperse por hidrólisis (adición de agua). La hidrólisis de los enlaces peptídicos en agua libera entre 8 y 16 kJ / mol (2-4 kcal / mol ) de energía de Gibbs . ^{[ 9 ]} Este proceso es extremadamente lento, con una vida media a 25 °C de entre 350 y 600 años por enlace. ^{[ 10 ]}   

En los organismos vivos, el proceso normalmente es catalizado por enzimas conocidas como peptidasas o proteasas , aunque existen informes de hidrólisis del enlace peptídico causada por la tensión conformacional a medida que el péptido/proteína se pliega en la estructura nativa. ^{[ 11 ]} Por lo tanto, este proceso no enzimático no se acelera por la estabilización del estado de transición, sino más bien por la desestabilización del estado fundamental.

La longitud de onda de absorción para un enlace peptídico es de 190 a 230  nm, ^{[ 12 ]} lo que lo hace particularmente susceptible a la radiación UV .

La significativa deslocalización del par de electrones solitarios en el átomo de nitrógeno le confiere al grupo un carácter de doble enlace parcial . Este doble enlace parcial hace que el grupo amida sea planar , presentándose en los isómeros cis o trans . En el estado desplegado de las proteínas, los grupos peptídicos pueden isomerizarse y adoptar ambos isómeros; sin embargo, en el estado plegado, solo se adopta un único isómero en cada posición (con raras excepciones). La forma trans es la preferida de forma abrumadora en la mayoría de los enlaces peptídicos (aproximadamente una proporción de 1000:1 en poblaciones trans:cis). Sin embargo, los grupos peptídicos X-Pro tienden a tener una proporción aproximada de 30:1, presumiblemente debido a que la simetría entre los átomos C ^α y C ^δ de la prolina hace que los isómeros cis y trans sean casi iguales en energía, como se muestra en la figura siguiente.

El ángulo diedro asociado con el grupo peptídico (definido por los cuatro átomos C ^α –C'–N–C ^α ) se denota${\displaystyle \omega }$;${\displaystyle \omega =0^{\circ }}$para el isómero cis ( conformación sinperiplanar ), y${\displaystyle \omega =180^{\circ }}$para el isómero trans ( conformación antiperiplanar ). Los grupos amida pueden isomerizarse alrededor del enlace C'–N entre las formas cis y trans, aunque lentamente (${\displaystyle \tau \sim 20}$ segundos a temperatura ambiente). Los estados de transición${\displaystyle \omega =\pm 90^{\circ }}$Se requiere que se rompa el doble enlace parcial, de modo que la energía de activación sea aproximadamente de 80  kJ/mol (20  kcal/mol). Sin embargo, la energía de activación puede disminuirse (y la isomerización puede catalizarse ) mediante cambios que favorecen la forma de enlace simple, como colocar el grupo peptídico en un entorno hidrofóbico o donar un enlace de hidrógeno al átomo de nitrógeno de un grupo peptídico X-Pro. Ambos mecanismos para disminuir la energía de activación se han observado en las peptidil prolil isomerasas (PPIasas), que son enzimas naturales que catalizan la isomerización cis-trans de los enlaces peptídicos X-Pro.

El plegamiento conformacional de las proteínas suele ser mucho más rápido (normalmente entre 10 y 100  ms) que la isomerización cis-trans (entre 10 y 100  s). Un isómero no nativo de algunos grupos peptídicos puede alterar significativamente el plegamiento conformacional, ralentizándolo o incluso impidiendo que se produzca hasta alcanzar el isómero nativo. Sin embargo, no todos los grupos peptídicos tienen el mismo efecto sobre el plegamiento; los isómeros no nativos de otros grupos peptídicos pueden no afectarlo en absoluto.

Debido a su estabilización por resonancia, el enlace peptídico es relativamente poco reactivo en condiciones fisiológicas, incluso menos que compuestos similares como los ésteres . Sin embargo, los enlaces peptídicos pueden experimentar reacciones químicas, generalmente mediante el ataque de un átomo electronegativo al carbono carbonílico , rompiendo el doble enlace carbonílico y formando un intermedio tetraédrico. Esta es la vía que se sigue en la proteólisis y, más generalmente, en las reacciones de intercambio de acilo N–O, como las de las inteínas . Cuando el grupo funcional que ataca el enlace peptídico es un tiol , un hidroxilo o una amina , la molécula resultante puede denominarse ciclol o, más específicamente, tiaciclol, oxaciclol o azaciclol, respectivamente.

• El mapa de la proteólisis