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

Conspectus

În acest Cont, descriem organizarea peptidelor funcționale ca lanțuri laterale dens aranjate pe scheletele de polimeri pe care le prezentăm ca o nouă clasă de materiale numită poli(peptidă). Descriem două clase generale de poli(peptide): (1) Peptide-Polimer Amphiphiles (PPAs), care constau din copolimeri bloc cu o grupare densă de peptide dispuse ca lanțuri laterale ale blocului hidrofil și conectate la un bloc hidrofob care conduce asamblarea micelară, și (2) Polimeri de tip proteic (PLPs), în care polimerii peptide-brush sunt compuși din monomeri, fiecare conținând un lanț lateral peptidic. Peptidele organizate în acest mod impregnează polimerii sau nanoparticulele polimerice cu o serie de calități funcționale inerente secvenței lor specifice. Prin urmare, polimerii sau nanoparticulele, altfel lipsite de bioactivitate sau de receptivitate la stimuli, odată legate de o peptidă la alegere, pot acum să se lege de proteine, să pătrundă în celule și țesuturi, să aibă modele de biodistribuție controlate și comutabile și să fie substraturi enzimatice (de exemplu, pentru kinaze, fosfataze, proteaze). Într-adevăr, în cazul în care sunt încorporate substraturi peptidice, tranzițiile morfologice determinate cinetic sau termodinamic pot fi induse enzimatic în materialul polimeric. În mod sinergic, polimerul impune modificări ale activității și funcției peptidei în virtutea împachetării și constrângerii peptidei. Scheletul poate proteja peptidele de proteoliză, poate modifica profilul farmacocinetic al unei peptide injectate intravenos, poate crește absorbția celulară a unei peptide terapeutice altfel impermeabile la celule sau poate schimba complet activitatea substratului peptidic. Mai mult, pe lângă peptidele cu secvență controlată (generate prin sinteza în fază solidă), polimerul poate purta propriile informații dependente de secvență, în special prin strategii de polimerizare vie care permit blocuri bine definite și etichete terminale (de exemplu, coloranți, agenți de contrast, părți încărcate). Prin urmare, cele două elemente, peptida și polimerul, cooperează pentru a produce materiale cu funcții și proprietăți unice, foarte diferite una de cealaltă. În prezenta lucrare, descriem dezvoltarea strategiilor sintetice pentru a accesa aceste clase de conjugate polimerice biomoleculare. Discutăm despre utilitatea materialelor pe bază de poli(peptide) într-o serie de aplicații biomedicale, inclusiv imagistica țesuturilor bolnave (infarct miocardic și cancer), livrarea de medicamente cu molecule mici în tumori cu o specificitate ridicată, conferirea permeabilității celulare unor peptide altfel impermeabile, protejarea peptidelor bioactive împotriva proteolizei în condiții dificile (de exemplu, acidul gastric și sângele integral) și transportul proteinelor în tipuri de celule dificil de transfectat în mod tradițional, inclusiv în celule stem. Materialele poli(peptidice) oferă noi proprietăți atât peptidelor constitutive, cât și polimerilor, care pot fi ajustate prin proiectarea secvenței oligopeptidice, gradul de polimerizare, aranjamentul peptidelor pe coloana vertebrală a polimerului și chimia coloanei vertebrale a polimerului. Aceste proprietăți fac ca această abordare să fie valoroasă pentru dezvoltarea peptidelor ca medicamente și materiale într-o serie de contexte.

.