Péptido hibridizante de colágeno

Un péptido hibridizante de colágeno ( CHP ) es una secuencia de péptido sintético con típicamente de 6 a 10 unidades repetidas del triplete de aminoácidos Gly-Xaa-Yaa, que imita la secuencia característica de los colágenos naturales . ^{[ 1 ] [ 2 ]} Un péptido CHP generalmente posee un alto contenido de prolina e hidroxiprolina en las posiciones Xaa y Yaa, lo que le confiere una fuerte propensión a formar la conformación única de triple hélice del colágeno . ^{[ 1 ] [ 3 ]} En estado monocatenario (monomérico), el péptido puede reconocer hebras de colágeno desnaturalizadas en los tejidos formando una triple hélice hibridada con las hebras de colágeno. ^{[ 2 ]} Esto ocurre a través del ensamblaje de la cadena de triple hélice y enlaces de hidrógeno entre cadenas, de manera similar a la unión de los cebadores a las hebras de ADN fundidas durante la PCR . ^{[ 4 ]} La unión no depende de una secuencia o epítopo específico en el colágeno, lo que permite que los CHP se dirijan a cadenas de colágeno desnaturalizadas de diferentes tipos. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

El colágeno es el componente principal de la matriz extracelular (MEC). ^{[ 7 ]} La superfamilia del colágeno consta de 28 tipos diferentes de colágeno. ^{[ 7 ]} Aunque la función y la estructura jerárquica de estos colágenos pueden variar, todos comparten la característica estructural definitoria conocida como triple hélice, ^{[ 1 ]} donde tres hélices de poliprolina II (PPII) levógiras se ensamblan para formar un motivo helicoidal superenrollado dextrógiro. ^{[ 1 ] [ 8 ]} Los péptidos sintéticos cortos conocidos como péptidos miméticos del colágeno (CMP) o péptidos similares al colágeno (CLP) han jugado un papel importante en la elucidación de la estructura 3D de la triple hélice del colágeno , su cinética de plegamiento y estabilidad térmica como pequeños modelos de triple hélice. ^{[ 3 ] [ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]} Los CMP, CLP y CHP son muy similares en términos de sus secuencias de aminoácidos, pero solo cuando los CMP o CLP se calientan por encima de sus temperaturas de fusión, existen en el estado disociado, monocatenario y pueden considerarse como CHP. ^{[ 2 ]}

Los CHP de cadena simple se unen a las cadenas de colágeno desnaturalizadas y a la gelatina de una manera única en comparación con otros mecanismos de focalización, ya que reconocen específicamente un motivo estructural único ( triple hélice de colágeno ) para el plegamiento y el ensamblaje de la cadena, a diferencia de la unión a epítopos específicos que se observa para los anticuerpos monoclonales (mAbs), por ejemplo. ^{[ 12 ]} Debido a su mecanismo de focalización único, los CHP tienen una alta especificidad de unión hacia las cadenas de colágeno desnaturalizadas, pero casi no tienen afinidad por el colágeno intacto (triple hélice). ^{[ 13 ]} Los CHP pueden dirigirse ampliamente a las cadenas de colágeno que han sido desnaturalizadas por procesos térmicos, ^{[ 13 ]} químicos, ^{[ 14 ]} mecánicos, ^{[ 15 ]} o enzimáticos, ^{[ 13 ]} así como a múltiples tipos de colágeno (por ejemplo, Col I , II , IV ). ^{[ 5 ] [ 6 ]} Los estudios también mostraron que los CHP y sus conjugados de fluoróforo tienen una estabilidad superior en contacto con el suero. ^{[ 16 ]}

El recambio controlado de colágeno es crucial para el desarrollo embrionario, la morfogénesis de órganos, así como para el mantenimiento y la reparación de tejidos. ^{[ 17 ]} Sin embargo, las alteraciones de la homeostasis del colágeno se asocian con numerosas enfermedades y afecciones patológicas. La degradación excesiva de colágeno puede estar asociada con metástasis de cáncer , envejecimiento de la piel , artritis y osteoporosis . ^{[ 17 ]} Los CHP pueden dirigirse a tejidos en proceso de remodelación gracias a su capacidad de unirse a las hebras de colágeno degradadas y desplegadas mediante la formación de triple hélice. Como agente de focalización, los CHP ofrecen un gran potencial en histopatología , diagnóstico y administración de fármacos para una amplia gama de enfermedades.

La mayoría de los métodos para evaluar la desnaturalización del colágeno en estados patológicos son indirectos, como la detección de la actividad de la metaloproteinasa de matriz (MMP) o la cuantificación de fragmentos de péptidos de colágeno en orina, suero o líquido sinovial . ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]} Utilizando métodos convencionales para dirigirse directamente al colágeno, los investigadores han tenido que recurrir a péptidos de unión al colágeno seleccionados por visualización de fagos , ^{[ 21 ]} derivados de proteínas de unión al colágeno, ^{[ 22 ]} o anticuerpos generados contra el colágeno. Desafortunadamente, estos compuestos no pueden dirigirse a los colágenos desnaturalizados que no están estructurados y no presentan un epítopo 3D definido. Además, los anticuerpos que se han descrito para distinguir fragmentos específicos de colágeno degradado solo pueden reconocer uno o pocos tipos de colágeno. ^{[ 2 ] [ 23 ]} En cambio, los CHP, en principio, pueden unirse a todos los tipos de colágeno desnaturalizado. ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}