Poly(peptídeo): Síntese, Estrutura e Função dos Peptídeo-Polímero Anfípticos e Polímeros Tipo Proteína

Conspectus

Neste relato, descrevemos a organização dos peptídeos funcionais como cadeias laterais densamente ordenadas em andaimes de polímero que introduzimos como uma nova classe de material chamada poli(peptídeo). Descrevemos duas classes gerais de poli(peptídeo): (1) Peptídeo-Polímero Anfípticos (PPAs), que consistem em copolímeros em bloco com um denso agrupamento de peptídeos agrupados como cadeias laterais do bloco hidrofílico e conectados a um bloco hidrofóbico que impulsiona a montagem de micelas, e (2) Polímeros tipo proteína (PLPs), onde os polímeros de escova de peptídeo são compostos a partir de monômeros, cada um contendo uma cadeia lateral de peptídeo. Peptídeos organizados desta forma imbuem polímeros ou nanopartículas poliméricas com uma gama de qualidades funcionais inerentes à sua sequência específica. Portanto, os polímeros ou nanopartículas que de outra forma não teriam bioactividade ou capacidade de resposta a estímulos, antes ligados a um péptido de escolha, podem agora ligar proteínas, entrar nas células e tecidos, ter padrões de biodistribuição controlados e passíveis de troca e ser substratos enzimáticos (por exemplo, para quinases, fosfatases, proteases). De facto, onde os substratos peptídios são incorporados, as transições morfológicas cinéticas ou termodinâmicas podem ser induzidas enzimaticamente no material polimérico. Sinergisticamente, o polímero impõe mudanças na atividade e função do peptídeo em virtude da embalagem e da restrição do peptídeo. O andaime pode proteger os peptídeos da proteólise, alterar o perfil farmacocinético de um peptídeo injetado por via intravenosa, aumentar a absorção celular de um peptídeo terapêutico de outra forma impermeável às células, ou alterar completamente a atividade do substrato do peptídeo. Além disso, além dos peptídeos controlados por seqüência (gerados pela síntese de fase sólida), o polímero pode carregar suas próprias informações dependentes de seqüência, especialmente através de estratégias vivas de polimerização que permitem blocos e rótulos terminais bem definidos (por exemplo, corantes, agentes de contraste, moieties carregados). Assim, os dois elementos, peptídeo e polímero, cooperam para produzir materiais com uma função e propriedades únicas, bem distintas de cada um deles. Aqui, descrevemos o desenvolvimento de estratégias sintéticas para o acesso a estas classes de conjugados de biomoleculas de polímeros. Discutimos a utilidade de materiais à base de poli(peptídeo) em uma gama de aplicações biomédicas, incluindo imagens de tecidos doentes (enfarte do miocárdio e câncer), fornecendo pequenas moléculas a tumores com alta especificidade, conferindo permeabilidade celular a peptídeos impermeáveis, protegendo peptídeos bioativos da proteólise em condições severas (por exemplo, ácido estomacal e sangue total) e transportando proteínas para tipos de células tradicionalmente difíceis de serem transferidas, incluindo células-tronco. Os materiais de poli(peptídeo) oferecem novas propriedades tanto para os peptídeos constituintes como para os polímeros, que podem ser ajustados pelo design da sequência de oligopeptídeos, grau de polimerização, disposição dos peptídeos na espinha dorsal do polímero e química da espinha dorsal do polímero. Estas propriedades estabelecem esta abordagem tão valiosa para o desenvolvimento de peptídeos como medicamentos e materiais em uma gama de ambientes.