고리형 펩타이드
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1. 개요
고리형 펩타이드는 펩타이드 결합, 에스터 결합, 또는 기타 연결을 통해 고리 구조를 형성하는 펩타이드의 한 종류이다. 고리형 펩타이드는 결합 유형에 따라 호모데틱, 고리형 아이소펩타이드, 고리형 뎁시펩타이드, 두고리 펩타이드 등으로 분류된다. 이들은 선형 펩타이드 사슬의 번역과 고리 구조 형성의 두 단계를 거쳐 생합성되며, 소화 저항성이 높아 경구 투여 의약품 연구에 활용된다. 고리형 펩타이드의 예시로는 아마니틴, 바시트라신, 사이클로스포린 등이 있다.
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| 고리형 펩타이드 | |
|---|---|
| 구조 | |
| 구조적 특징 | 고리 모양의 펩타이드 사슬을 포함함 |
| 일반 정보 | |
| 정의 | 고리형 펩타이드는 고리 모양을 형성하는 공유 결합을 포함하는 펩타이드임 |
| 특징 | 선형 펩타이드보다 단백질 분해에 더 강함 특정 단백질 표적에 대해 높은 결합 친화도를 가짐 |
| 종류 | |
| 종류 | 머리-꼬리 고리형 펩타이드 측쇄-측쇄 고리형 펩타이드 |
| 예시 | |
| 예시 | 사이클로스포린 바시트라신 사이클로타이드 |
2. 분류
고리형 펩타이드는 고리를 구성하는 결합 유형에 따라 분류할 수 있다.
- 호모데틱 고리형 펩타이드: 사이클로스포린 A와 같이 고리가 정상적인 펩타이드 결합으로만 구성된 펩타이드이다. 가장 작은 것은 2,5-다이케토피페라진이다.[15]
- 고리형 아이소펩타이드: 마이크로시스틴 및 바시트라신과 같이 하나 이상의 비-알파 아마이드 결합을 포함하는 펩타이드이다.
- 고리형 뎁시펩타이드: 아마이드 결합 대신에 하나 이상의 에스터(락톤) 결합을 가진 펩타이드이다. 아우레오바시딘 A 및 HUN-7293과 같은 예시가 있다. C-말단 카복실과 사슬에 있는 Thr 또는 Ser 잔기의 곁사슬 사이에서 고리화되는 펩타이드에는 카할라라이드 F, 테오넬라펩톨라이드, 디뎀닌 B가 포함된다.
- 두고리 펩타이드 (바이사이클릭 펩타이드): 두 개의 곁사슬 사이에 가교 그룹을 포함하는 펩타이드이다. 아마니틴과 팔로이딘의 경우, Trp(트립토판)과 Cys(시스테인) 잔기 사이에 설폭사이드 가교로 형성된다. 다른 두고리 펩타이드로는 에키노마이신, 트라이오스틴 A, 셀로젠틴 C 등이 있다.
- 기타 고리형 펩타이드: 두 개의 시스테인 잔기 사이의 이황화 결합을 통해 고리화된 펩타이드들이 많이 있으며, 옥시토신이 그 중 대표적인 예이다. 사이클로타이드는 6개의 보존된 시스테인이 고리형 구조 내에서 3개의 이황화 결합을 형성하여 특징적인 고리형 시스틴 매듭(CCK)을 형성하는 시스테인 풍부 펩타이드의 한 계열이다.[5]
2. 1. 호모데틱 고리형 펩타이드
호모데틱 고리형 펩타이드는 모든 구성 아미노산 잔기들이 일반적인 펩타이드 결합으로 연결된 고리형 펩타이드이다. 사이클로스포린 A가 그 예이다. 가장 작은 호모데틱 고리형 펩타이드는 2,5-다이케토피페라진이며, 다이펩타이드의 고리화로부터 파생된다.[15]2. 2. 고리형 아이소펩타이드
마이크로시스틴, 바시트라신과 같이 하나 이상의 비-알파 아마이드 결합(예: 한 잔기의 곁사슬과 다른 잔기의 알파 카복실기 사이의 결합)을 포함하는 고리형 펩타이드이다.[15]2. 3. 고리형 뎁시펩타이드
아마이드 결합 대신에 하나 이상의 에스터 결합(락톤)을 가지고 있는 고리형 펩타이드이다. 아우레오바시딘 A, HUN-7293과 같은 예시가 있다.[15] C-말단 카복실과 사슬에 있는 Thr 또는 Ser 잔기의 곁사슬 사이에서 고리화되는 고리형 뎁시펩타이드에는 카할라라이드 F, 테오넬라펩톨라이드, 디뎀닌 B가 포함된다.[15]2. 4. 두고리 펩타이드 (바이사이클릭 펩타이드)
두고리 펩타이드는 두 개의 곁사슬 사이에 가교 그룹을 포함하는 고리형 펩타이드이다. 아마니틴과 팔로이딘의 경우, Trp(트립토판)과 Cys(시스테인) 잔기 사이에 설폭사이드 가교로 형성된다.[15] 다른 두고리 펩타이드로는 에키노마이신, 트라이오스틴 A, 셀로젠틴 C 등이 있다. 옥시토신과 같이 두 개의 시스테인 사이에 이황화 결합을 통해 고리화된 두고리 펩타이드 및 한고리 펩타이드들도 있다.2. 5. 기타 고리형 펩타이드
두 개의 시스테인 잔기 사이의 이황화 결합을 통해 고리화된 펩타이드들이 많이 있으며, 옥시토신이 그 중 대표적인 예이다.[5]사이클로타이드는 6개의 보존된 시스테인이 고리형 구조 내에서 3개의 이황화 결합을 형성하여 특징적인 고리형 시스틴 매듭(CCK)을 형성하는 시스테인 풍부 펩타이드의 한 계열이다. 이러한 고리형 시스틴 매듭은 사이클로타이드의 안정성과 특성에 크게 기여하는 것으로 알려져 있다.[5]
3. 생합성
식물의 고리형 펩타이드는 선형 펩타이드 사슬의 번역과, 프로테아제 유사 효소의 활성 또는 다른 방법에 의한 고리 구조 형성의 두 단계 과정을 통해 합성된다.[16][17][18]
3. 1. 사이클로타이드의 생합성 (추가 설명)
사이클로타이드와 같은 일부 펩타이드는 더 큰 전구체 단백질이 가공되어 만들어지는 유전자 암호화 산물이다. 전구체 단백질은 일반적으로 소포체 신호 서열, 보존되지 않은 프로-영역, N-말단 반복(NTR)으로 알려진 고도로 보존된 영역, 성숙한 사이클로타이드 도메인, 그리고 짧은 소수성 C-말단 꼬리로 구성된다.[9][10]4. 특성 및 활용
고리형 펩타이드는 소화 과정에 매우 강한 저항성을 가지는 경향이 있어, 새로운 경구 투여 의약품을 연구하는 과학자들의 관심을 받고 있다.[19][11]
4. 1. 주요 특성
고리형 펩타이드는 소화 과정에 매우 강한 저항성을 가지는 경향이 있어, 새로운 경구 투여 의약품을 연구하는 과학자들의 관심을 받고 있다.[19][11]고리형 펩타이드의 예는 다음과 같다.
- 아마니틴
- 바시트라신
- 콜리스틴
- 사이클로스포린
- 악티노마이신
- 댑토마이신
- 그라미시딘 S
- 히메니스타틴
- 마이크로시스틴
- 니신
- 노둘라린
- 옥트레오타이드
- 폴리믹신 B
- 프리스티나마이신
- 발리노마이신 (엄밀히 말하면 뎁시펩타이드)
- 반코마이신
- 비스쿰아마이드
- 유나닌 A
4. 2. 활용 분야
고리형 펩타이드는 소화 효소에 대한 저항성이 강한 특성을 가지고 있어, 경구 투여 의약품 개발에 활용될 수 있다.[19] 이러한 특성 덕분에, 고리형 펩타이드는 새로운 경구 투여 의약품을 연구하는 과학자들의 주목을 받고 있다.[11]고리형 펩타이드의 예시는 다음과 같다.
| 아마니틴 |
| 바시트라신 |
| 콜리스틴 |
| 사이클로스포린 |
| 악티노마이신 |
| 댑토마이신 |
| 그라미시딘 S |
| 히메니스타틴 |
| 마이크로시스틴 |
| 니신 |
| 노둘라린 |
| 옥트레오타이드 |
| 폴리믹신 B |
| 프리스티나마이신 |
| 발리노마이신 (엄밀히 말하면 뎁시펩타이드) |
| 반코마이신 |
| 비스쿰아마이드 |
| 유나닌 A |
4. 3. 예시
고리형 펩타이드는 소화 과정에 매우 강한 경향이 있어, 새로운 경구 투여 의약품 연구를 하는 과학자들에게 관심의 대상이 되고 있다.[19][11]예시는 다음과 같다.
참조
[1]
논문
Amphiphilic Cell-Penetrating Peptides Containing Natural and Unnatural Amino Acids as Drug Delivery Agents
2022-03-29
[2]
서적
Peptide and Protein Design for Biopharmaceutical Applications
https://books.google[...]
John Wiley & Sons
2009-09-01
[3]
논문
Application of a TLC chemical method to detection of cyclotides in plants
2008
[4]
논문
2,5-Diketopiperazines: Synthesis, Reactions, Medicinal Chemistry, and Bioactive Natural Products
2012-05
[5]
논문
Cyclotides: From Structure to Function
https://pubs.acs.org[...]
2019-12-26
[6]
논문
The Two-step Biosynthesis of Cyclic Peptides from Linear Precursors in a Member of the Plant Family Caryophyllaceae Involves Cyclization by a Serine Protease-like Enzyme
https://archive.org/[...]
2013
[7]
논문
Various mechanisms in cyclopeptide production from precursors synthesized independently of non-ribosomal peptide synthetases
2011
[8]
논문
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https://www.cabdirec[...]
[9]
논문
Conserved Structural and Sequence Elements Implicated in the Processing of Gene-encoded Circular Proteins
2004-11
[10]
간행물
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2024-09-25
[11]
논문
Seamless Proteins Tie Up Their Loose Ends
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2006-03-17
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