Biblioteca de péptidos

Una biblioteca de péptidos es una herramienta para el estudio de proteínas . Estas bibliotecas suelen contener un gran número de péptidos con una combinación sistemática de aminoácidos . Generalmente, se utiliza la síntesis en fase sólida, por ejemplo, resina en forma de superficie plana o microesferas, para su generación. Las bibliotecas de péptidos son una herramienta popular para experimentos de diseño de fármacos , interacciones proteína-proteína y otras aplicaciones bioquímicas y farmacéuticas.

Las bibliotecas de péptidos sintéticos se sintetizan sin utilizar sistemas biológicos como fagos o traducción in vitro. ^{[ 1 ] [ 2 ]} Existen al menos cinco subtipos de bibliotecas de péptidos sintéticos que se diferencian entre sí por el diseño de la biblioteca y/o el método utilizado para su síntesis. Los subtipos incluyen:

• Bibliotecas de péptidos superpuestos: en las que se utiliza la totalidad de una proteína más grande para producir una biblioteca de péptidos de 8 a 20 aminoácidos que se superponen; estas bibliotecas se pueden utilizar para identificar las regiones específicas de una proteína más grande que participan en una interacción determinada o para proporcionar versiones predigeridas de una proteína más grande para la unión.
• Bibliotecas de péptidos truncados: en las que un péptido determinado se produce con varias o todas las truncaciones en los extremos N o C, estos fragmentos más pequeños se pueden utilizar para identificar la región mínima requerida de un péptido para una interacción determinada que se esté estudiando.
• Las bibliotecas aleatorias, que consisten en péptidos generados aleatoriamente de una longitud determinada o de un rango de longitudes, pueden utilizarse para identificar nuevos socios de unión de una diana de interés.
• Bibliotecas de escaneo de alanina : en las que cada aminoácido de una proteína o péptido dado se reemplaza con una alanina secuencialmente, de manera que cada péptido contiene solo una mutación de alanina, pero todas las mutaciones posibles a alanina están presentes; esto se puede utilizar para identificar residuos críticos para la unión.
• Bibliotecas de péptidos posicionales o aleatorios: en las que se sustituyen posiciones específicas del péptido por muchos o todos los demás aminoácidos, de manera que se pueda probar el efecto de cada aminoácido en esa posición del péptido sobre la unión u otra actividad del mismo. Las bibliotecas aleatorias suelen ser péptidos aleatorios y se utilizan como controles negativos. ^{[ 3 ]}

La síntesis de péptidos en fase sólida está limitada a una longitud de cadena peptídica de aproximadamente 70 aminoácidos y generalmente no es adecuada para el estudio de proteínas más grandes. Muchas bibliotecas utilizan cadenas peptídicas mucho más cortas que 70 aminoácidos. Para 20 aminoácidos codificados en un máximo de 70 posiciones, esto resulta en un límite superior de 20 ⁷⁰ , o más de 10 quindecillones (1 × 10 ⁹¹ ), de combinaciones posibles, sin tener en cuenta el uso potencial de aminoácidos con modificaciones postraduccionales o aminoácidos no codificados en el código genético, como la selenocisteína y la pirrolisina . Las bibliotecas de péptidos generalmente abarcan solo una fracción de esta diversidad, seleccionada según las necesidades del experimento, por ejemplo, manteniendo algunos aminoácidos constantes en ciertas posiciones.

Las grandes bibliotecas de péptidos aleatorios se utilizan a menudo para la síntesis de ciertas moléculas peptídicas, como las bibliotecas químicas ultragrandes para el descubrimiento de ligandos peptídicos de alta afinidad. ^{[ 4 ]} Cualquier aumento en el tamaño de la biblioteca afecta gravemente a parámetros como la escala de síntesis, el número de miembros de la biblioteca, la deconvolución de secuencias y la elucidación de la estructura peptídica. Para mitigar estos desafíos técnicos, un enfoque basado en algoritmos para el diseño de bibliotecas de péptidos puede utilizar la diversidad de masa molecular y aminoácidos para simplificar la laboriosa identificación de permutaciones en mezclas complejas al utilizar espectrometría de masas. Este enfoque se utiliza para evitar la redundancia de masas. ^{[ 5 ]}

Las empresas de reactivos biológicos, como Pepscan, ^{[ 6 ]} ProteoGenix, ^{[ 7 ]} Mimotopes, ^{[ 8 ]} GenScript y muchas otras, fabrican bibliotecas de péptidos personalizadas. ^{[ 9 ]}

En la ligación química nativa con una proteína recombinante de mayor tamaño, se utiliza una cadena peptídica de 10 residuos de longitud .

• Residuo 1: alanina
• Residuo 2: uno de glutamina , glicina , arginina , ácido glutámico , serina o metionina.
• Residuo 3: cualquiera de los 20 aminoácidos
• Residuo 4: acetillisina
• Residuo 5: alanina
• Residuo 6: isoleucina
• Residuo 7: ácido aspártico
• Residuo 8: fenilalanina
• Residuo 9: acetillisina
• Residuo 10: arginina con el tioéster carboxiterminal

Con 7 posibilidades en el residuo 2 y 20 posibilidades en el residuo 3, el total sería${\displaystyle 20\times 7}$o 140 polipéptidos diferentes en la biblioteca.

Esta biblioteca de péptidos sería útil para analizar el efecto de la acetilación, una modificación postraduccional de la lisina que neutraliza la carga positiva. Disponer de una biblioteca de diferentes péptidos en los residuos 2 y 3 permitiría al investigador observar si algún cambio en las propiedades químicas del extremo N-terminal de la proteína ligada la hace más útil o la hace útil de una manera diferente.

• Biblioteca de péptidos en pbcpeptide.com
• Peptides.io – Clasificación de péptidos y guía de referencia de péptidos