Poly(peptid): Synthesis, Structure, and Function of Peptide-Polymer Amphiphiles and Protein-like Polymers

Conspectus

Ebben a beszámolóban a funkcionális peptidek sűrűn elrendezett oldalláncok polimer állványzaton való szerveződését írjuk le, amelyeket egy új anyagosztályként, poli(peptid) néven mutatunk be. A poli(peptid) két általános osztályát írjuk le: (1) Peptid-polimer amfíliák (PPA-k), amelyek olyan blokk-kopolimerekből állnak, amelyekben a hidrofil blokk oldalláncaként sűrűn elrendezett peptidek csoportosulnak, és egy hidrofób blokkhoz kapcsolódnak, amely a micellák összeépülését irányítja, és (2) fehérje-szerű polimerek (PLP-k), amelyekben a peptid-kefe polimerek monomerekből állnak, amelyek egy-egy peptid oldalláncot tartalmaznak. Az ilyen módon szervezett peptidek a polimereket vagy polimer nanorészecskéket a specifikus szekvenciájukból adódóan számos funkcionális tulajdonsággal ruházzák fel. Ezért az egyébként bioaktivitással vagy ingerekre való érzékenységgel egyébként nem rendelkező polimerek vagy nanorészecskék, miután egy tetszőleges peptidhez kapcsolódnak, most már képesek fehérjéket kötni, sejtekbe és szövetekbe jutni, ellenőrzött és kapcsolható biodisztribúciós mintázattal rendelkezni, és enzimszubsztrátként (pl. kinázok, foszfatázok, proteázok számára) működni. Sőt, ahol peptidszubsztrátokat építenek be, ott a polimer anyagban kinetikusan vagy termodinamikailag vezérelt morfológiai átmeneteket lehet enzimatikusan előidézni. Szinergikusan a polimer a peptid aktivitásában és funkciójában bekövetkező változásokat a peptid csomagolása és korlátozása révén kényszeríti ki. Az állványzat megvédheti a peptideket a proteolízistől, megváltoztathatja az intravénásan beadott peptid farmakokinetikai profilját, növelheti az egyébként sejtzáró terápiás peptid sejtfelvételét, vagy teljesen megváltoztathatja a peptid szubsztrát aktivitását. Ezenkívül a (szilárd fázisú szintézissel előállított) szekvencia-vezérelt peptidek mellett a polimer hordozhatja a saját szekvenciafüggő információit, különösen a jól definiált blokkokat és terminális címkéket (pl. színezékek, kontrasztanyagok, töltött részek) lehetővé tevő élő polimerizációs stratégiák révén. Így a két elem, a peptid és a polimer együttműködve egymástól teljesen független, egyedi funkciójú és tulajdonságú anyagokat eredményez. A következőkben a biomolekula-polimer konjugátumok ezen osztályainak elérésére szolgáló szintetikus stratégiák fejlesztését ismertetjük. Tárgyaljuk a poli(peptid)-alapú anyagok hasznosságát számos biomedicinális alkalmazásban, beleértve a beteg szövetek (szívinfarktus és rák) képalkotását, kis molekulájú gyógyszerek nagy specificitással történő bejuttatását tumorokba, sejtáteresztő képességet biztosítva az egyébként át nem eresztő peptideknek, védve a bioaktív peptideket a proteolízistől zord körülmények között (pl. gyomorsav és teljes vér), és fehérjék szállítását a hagyományosan nehezen transzfektálható sejttípusokba, beleértve az őssejteket is. A poli(peptid) anyagok új tulajdonságokat kínálnak mind az alkotó peptidek, mind a polimerek számára, amelyek az oligopeptid szekvencia, a polimerizáció mértéke, a peptidek elrendezése a polimer gerincen és a polimer gerinc kémiája révén hangolhatók. Ezek a tulajdonságok értékessé teszik ezt a megközelítést a peptidek gyógyszerként és anyagként történő fejlesztése szempontjából.