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Metalopéptido

Los metalopéptidos (también llamados metalopéptidos o complejos metalopéptido) son péptidos que contienen uno o más iones metálicos en su estructura . Este tipo específico de pé...

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Los metalopéptidos (también llamados metalopéptidos o complejos metalopéptido) son péptidos que contienen uno o más iones metálicos en su estructura . Este tipo específico de péptidos, al igual que las metaloproteínas , son metalofoldámeros. De forma muy similar a las metaloproteínas , la funcionalidad de los metalopéptidos se atribuye al cofactor de iones metálicos que contienen . Estos péptidos cortos y estructurados se utilizan frecuentemente para desarrollar imitadores de metaloproteínas y sistemas similares a metaloenzimas artificiales .

Una multitud de péptidos naturales exhiben actividades biológicas y químicas al unirse a diversos iones metálicos. El cofactor de cada ion metálico puede dar lugar a diferentes reactividades e incluso a diferentes características físicas y de plegamiento (por ejemplo, solubilidad o estabilidad ) de la estructura. Se diseñan equivalentes sintéticos de estos péptidos para que se unan a iones metálicos y presenten una variedad de reactividades y características físicas, químicas y biológicas.

Ejemplos

En los últimos 40 años, se ha realizado una cantidad significativa de investigación sobre los péptidos que se unen a metales y sus características, estructuras y reactividades químicas. [ 1 ]

Vincent L. Pecoraro y su grupo investigan la interacción de péptidos con metales pesados ​​en el cuerpo; Katherine Franz lidera un grupo que estudia péptidos que se unen al Cu ; Angela Lombardi y su unidad se centran en el desarrollo de metaloenzimas artificiales y sistemas peptídicos similares , y el grupo de Peter Faller se centra en la reactividad redox de los péptidos de Cu . [ 2 ] [ 3 ]

Natural

Los metalopéptidos naturales con propiedades antibióticas , antimicrobianas y anticancerígenas han sido de particular interés para la comunidad científica (por ejemplo, la bacitracina divalente , la histatina y la Fe / Cu -bleomicina). [ 4 ] [ 5 ] Al mismo tiempo, existe una creciente atención al papel de los metalopéptidos en el desarrollo de enfermedades. Por ejemplo, las interacciones metaloquímicas en el tejido cerebral pueden contribuir a las afecciones neurodegenerativas debido a la alta concentración natural de iones metálicos en el cerebro . Por lo tanto, las reacciones metaloquímicas que ocurren fuera de las concentraciones fisiológicamente saludables pueden contribuir al desarrollo de enfermedades como la enfermedad de Alzheimer . Esta condición está relacionada con los metalopéptidos β-amiloides . [ 6 ] Otro ejemplo son los polipéptidos priónicos infecciosos y las isoformas específicas de la proteína priónica que contribuyen a la transmisión y el desarrollo de la enfermedad. [ 7 ]

Artificial

Korendovych et al. presentaron péptidos diseñados de novo que se autoensamblan en presencia de cobre (Cu), formando ensamblajes supramoleculares [ 8 ] . Además, existen ejemplos de metalopéptidos que están compuestos, al menos parcialmente, de aminoácidos no naturales con posibles aplicaciones en el descubrimiento de fármacos y biomateriales [ 9 ] .

Coordinación de metales

Al ser un tipo de moléculas que a menudo solo se activan para su función biológica y química tras la unión a metales, la coordinación específica de iones metálicos impone ciertas restricciones y requisitos a los metalopéptidos. Generalmente, los cofactores metálicos se coordinan mediante centros de nitrógeno , oxígeno o azufre pertenecientes a residuos de aminoácidos del péptido. Estos grupos donadores pueden ser introducidos por histidina (o el imidazol correspondiente ), cisteína ( grupo tiolato ), así como sustituyentes carboxilato (por ejemplo, por aspartato ), pero no se limitan a estos. Se ha demostrado que otros residuos de aminoácidos , incluidos los aminoácidos no naturales y la cadena principal del péptido , se unen a centros metálicos y proporcionan grupos donadores. La investigación sobre la unión de metales a péptidos abarca desde la coordinación de biometales (como calcio , magnesio , manganeso , zinc , sodio , potasio y hierro ) hasta metales pesados ​​(como arsénico , mercurio y cadmio ). [ 10 ] [ 11 ]

Síntesis y análisis

Biosíntesis

En los organismos vivos, los péptidos se sintetizan dentro de la célula, de forma análoga a las proteínas.

síntesis química

La síntesis de péptidos en fase sólida (SPPS) es un método consolidado para la producción de péptidos sintéticos. La SPPS permite la construcción de una cadena peptídica mediante interacciones secuenciales de derivados de aminoácidos.

Análisis

La interacción entre iones metálicos y péptidos se estudia típicamente en solución mediante métodos espectroscópicos o electroquímicos. Entre ellos se encuentran el dicroísmo circular (CD) , la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) , la voltametría cíclica y la espectrometría de masas (EM) . [ 1 ]

Véase también

Referencias

  1. 1 2 Murariu M, Dragan ES, Drochioiu G (junio de 2010). "Sistema modelo basado en péptidos utilizado para la investigación de la unión de iones metálicos a polipéptidos que contienen histidina". Biopolymers . 93 (6): 497– 508. doi : 10.1002/bip.21385 . PMID 20091672 . 
  2. ↑ DeGrado WF, Summa CM, Pavone V, Nastri F, Lombardi A (1999-06-07). "Diseño de novo y caracterización estructural de proteínas y metaloproteínas". Annual Review of Biochemistry . 68 (1): 779– 819. doi : 10.1146/annurev.biochem.68.1.779 . PMID 10872466 . 
  3. ↑ Okafor M, Champomier O, Raibaut L, Ozkan S, El Kholti N, Ory S, et al. (2024-04-05). "Restauración de la homeostasis del cobre celular en la enfermedad de Alzheimer: un nuevo transportador de péptidos se internaliza mediante una vía de endocitosis dependiente de ATP que involucra endosomas Rab5 y Rab14" . Frontiers in Molecular Biosciences . 11 1355963. doi : 10.3389/fmolb.2024.1355963 . PMC 11026709. PMID 38645276 .   
  4. ↑ Ming LJ (25 de septiembre de 2010). "Metalopéptidos: del descubrimiento de fármacos a la catálisis". Revista de la Sociedad Química China . 57 (3A): 285–299 . doi : 10.1002/jccs.201000043 . ISSN 0009-4536 . 
  5. ↑ Conklin SE, Bridgman EC, Su Q, Riggs-Gelasco P, Haas KL, Franz KJ (agosto de 2017). " Residuos específicos de histidina confieren a los péptidos de histatina actividad dependiente del cobre contra Candida albicans" . Biochemistry . 56 (32): 4244– 4255. doi : 10.1021/acs.biochem.7b00348 . PMC 5937946. PMID 28763199 .  
  6. ↑ Barnham KJ, McKinstry WJ, Multhaup G, Galatis D, Morton CJ, Curtain CC, et al. (mayo de 2003). "Estructura del dominio de unión al cobre de la proteína precursora amiloide de la enfermedad de Alzheimer. Un regulador de la homeostasis del cobre neuronal" . The Journal of Biological Chemistry . 278 (19): 17401– 17407. doi : 10.1074/jbc.M300629200 . PMID 12611883 .  
  7. ↑ Daus ML (enero de 2016). "Transmisión de enfermedades por isoformas de priones-proteínas mal plegadas, amiloides similares a priones, amiloides funcionales y el dogma central" . Biology . 5 ( 1): 2. doi : 10.3390/biology5010002 . PMC 4810159. PMID 26742083 .  
  8. ↑ Makhlynets OV, Gosavi PM, Korendovych IV (julio de 2016). "Los péptidos cortos autoensamblables pueden unirse al cobre y activar el oxígeno" . Angewandte Chemie . 55 (31): 9017–9020 . Bibcode : 2016ACIE...55.9017M . doi : 10.1002/anie.201602480 . PMC 5064842. PMID 27276534 .  
  9. ↑ Lewis JC (abril de 2015). "Catalizadores de metalopéptidos y metaloenzimas artificiales que contienen aminoácidos no naturales" . Current Opinion in Chemical Biology . Biocatálisis y biotransformación • Química bioinorgánica. 25 : 27–35 . doi : 10.1016/j.cbpa.2014.12.016 . PMC 4380757. PMID 25545848 .  
  10. ↑ Rulísek L, Vondrásek J (septiembre de 1998). "Geometrías de coordinación de iones de metales de transición seleccionados (Co2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+, Cd2+ y Hg2+) en metaloproteínas". Journal of Inorganic Biochemistry . 71 ( 3–4 ): 115–127 . doi : 10.1016/S0162-0134(98)10042-9 . PMID 9833317 . 
  11. ↑ Hausinger RP (diciembre de 2019). "Nuevos cofactores metálicos y conocimientos recientes sobre metalocofactores" . Current Opinion in Structural Biology . Catálisis y regulación ● Interacciones proteína-nucleoproteína. 59 : 1–8 . doi : 10.1016/j.sbi.2018.12.008 . PMID 30711735 .