Was ist ein Peptid? Peptidbindung und Sequenzen erklärt

Was ein Peptid ist

Ein Peptid ist eine Kette aus Aminosäuren, die über Peptidbindungen verknüpft sind. Jede Aminosäure hat eine Aminogruppe, eine Carboxylgruppe und eine Seitenkette; zwanzig Standardaminosäuren, die sich nur in ihrer Seitenkette unterscheiden, bilden die meisten natürlichen Peptide und Proteine. Die Reihenfolge der Aminosäuren in der Kette, die Sequenz, legt das Peptid fest.

GHK zum Beispiel besteht aus den drei Aminosäuren Glycin, Histidin und Lysin in dieser Reihenfolge. Ändert man die Reihenfolge oder eine Aminosäure, entsteht ein anderes Peptid mit anderem Namen, anderer Formel und anderer Masse.

Wie eine Peptidbindung entsteht

Eine Peptidbindung ist eine Amidbindung zwischen der Carboxylgruppe einer Aminosäure und der Aminogruppe der nächsten. Bei ihrer Bildung wird ein Molekül Wasser frei, es ist also eine Kondensationsreaktion; wird das Wasser wieder angelagert, bricht die Bindung, das ist die Hydrolyse. Weil die C–N-Bindung teilweise Doppelbindungscharakter hat, liegen die Atome um sie herum in einer Ebene und sind nicht frei drehbar; das prägt, wie sich Peptidketten falten.

Jede Peptidbindung entfernt ein Wassermolekül; die Molmasse eines Peptids ist daher die Summe seiner Aminosäuren minus etwa 18.02 pro Bindung. KPV (Lysin, Prolin, Valin) zeigt das: 146.19 + 115.13 + 117.15 = 378.47, und 378.47 − 2 × 18.02 = 342.43, die Molmasse in seinem Substanzprofil.

Im Labor werden Peptide hergestellt, indem diese Bindungen Aminosäure für Aminosäure geknüpft werden, meist durch Festphasen-Peptidsynthese; anschließend werden sie per HPLC gereinigt und gefriergetrocknet.

Dipeptide, Oligopeptide, Polypeptide und Proteine

Peptide werden nach der Zahl der Aminosäuren in der Kette benannt. Die Grenzen sind Konventionen, keine festen Regeln, und Lehrbücher ziehen sie an etwas unterschiedlichen Stellen.

Was ein Protein von einem langen Peptid unterscheidet, ist vor allem die Struktur: Ein Protein faltet sich zu einer stabilen dreidimensionalen Form, oft aus mehreren Ketten, während die meisten kurzen Peptide keine feste Faltung haben.

Wie man eine Peptidsequenz liest

Sequenzen werden vom N-Terminus, dem Ende mit der freien Aminogruppe, zum C-Terminus, dem Ende mit der freien Carboxylgruppe, geschrieben, in Dreibuchstabencodes wie Gly-His-Lys oder Einbuchstabencodes wie GHK.

Präfixe und Suffixe zeigen die Endgruppen: H- ist ein freies Aminoende, Ac- ein acetyliertes; -OH ist eine freie Säure, -NH2 ein Amid. SNAP-8 wird Ac-EEMQRRAD-NH2 geschrieben: acht Aminosäuren mit einer Acetylgruppe am N-Terminus und einem Amid am C-Terminus. Andere Schreibweisen kennzeichnen D-Aminosäuren, zyklische Peptide und Disulfidbrücken zwischen zwei Cysteinen.

Bindungen und Bestandteile außerhalb der Sequenz

Nicht jede Verknüpfung in einem peptidartigen Molekül ist eine Standard-Peptidbindung. Glutathion (γ-L-Glutamyl-L-cysteinylglycin) ist über die Carboxylgruppe der Seitenkette der Glutaminsäure verknüpft statt über deren Hauptketten-Carboxyl, eine γ-Glutamylbindung; es ist daher der Zusammensetzung nach ein Tripeptid, aber kein Standard-Tripeptid.

Andere Bestandteile eines Materials stehen in seiner Formel, aber nicht in seiner Sequenz. In GHK-Cu ist Kupfer(II) an das Tripeptid GHK gebunden. Synthetische Peptide werden meist als Salze geliefert, etwa als Acetat oder Trifluoracetat, und diese Gegenionen tragen Gewicht bei, ohne Teil der Kette zu sein. Solche Details ändern Summenformel und Molmasse; vergleichen Sie sie daher im Substanzprofil und im Analysenzertifikat.

Was Sie beim Vergleich von Peptidmaterialien prüfen

Die Sequenz und ihre Endgruppen legen ein Peptid fest. Prüfen Sie beim Vergleich zweier Materialien:

• Die vollständige Sequenz einschließlich der Endgruppen, nicht nur den Namen: Zwei Materialien gleichen Namens können sich an den Enden unterscheiden.
• Summenformel und Molmasse im Abgleich mit der Sequenz: Eine Acetylgruppe fügt etwa 42 hinzu, ein Amidende wiegt etwa 1 weniger als eine freie Säure.
• Das Massenspektrum, das die Masse der Kette bestätigt, und die HPLC-Reinheit, die zeigt, welcher Anteil des Signals im Hauptpeak liegt.
• Die gelieferte Form: Peptide verändern sich in Lösung schneller als als trockener Feststoff, durch Hydrolyse von Peptidbindungen und Reaktionen wie Oxidation und Desamidierung; das ist ein Grund, warum sie lyophilisiert geliefert werden.