Những điều cơ bản về peptide

Các peptit đóng vai trò quan trọng trong quá trình truyền tín hiệu và chức năng của tế bào[1], [2], và có thể được sử dụng như một công cụ quan trọng trong nghiên cứu và điều trị y tế[3]. Những chuỗi axit amin ngắn này là các chất trung gian thiết yếu trong nhiều quá trình sinh học, bao gồm phản ứng miễn dịch, điều hòa hormone và giao tiếp tế bào. Khả năng tương tác đặc hiệu với các phân tử đích khiến chúng trở thành những công cụ vô cùng quý giá cho các nghiên cứu khoa học, phát triển thuốc và quản lý bệnh tật. Cùng với sự tiến bộ của nghiên cứu, peptit ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như điều trị ung thư, điều trị các bệnh thoái hóa thần kinh và y học tái tạo. Tính linh hoạt và hiệu quả đã được chứng minh của chúng đã khẳng định vị trí của peptit như những thành phần then chốt trong nghiên cứu y sinh hiện đại và các phương pháp điều trị sáng tạo.

Một số ví dụ về peptit là gì?

Các peptit tổng hợp đã được nghiên cứu rộng rãi trong hơn một thế kỷ qua. Peptit tổng hợp đầu tiên, glycyl-glycine, được Emil Fischer phát hiện cùng với Ernest Fourneau vào năm 1901

Công trình tiên phong này đã đặt nền móng cho lĩnh vực tổng hợp peptit.

Peptide là gì?

Peptide là những chuỗi ngắn gồm các axit amin được liên kết với nhau bằng liên kết peptit — một loại liên kết đặc thù giữa nguyên tử nitơ của một axit amin và nhóm carboxyl của một axit amin khác. Giống như protein, peptide thuộc về một nhóm rộng hơn được gọi là polypeptide. Tuy nhiên, điểm khác biệt giữa peptit và protein nằm ở kích thước: peptit thường chứa tối đa 50 dư lượng axit amin, trong khi protein bao gồm các chuỗi dài hơn với hơn 50 dư lượng. Các peptit nhỏ hơn, được gọi là oligopeptit, có thể chỉ chứa từ 2 đến 10 dư lượng axit amin.

Các peptit đóng vai trò quan trọng trong cơ thể con người. Ví dụ, insulin điều hòa quá trình trao đổi chất[6], trong khi dynorphin trung gian truyền tín hiệu đau[7]. Chúng cũng đóng vai trò then chốt trong quá trình truyền tín hiệu nội tiết và có thể hoạt động như các yếu tố tăng trưởng. Ngoài vai trò trong sinh lý học con người, các peptit do các sinh vật khác sản sinh ra còn có thể được ứng dụng trong điều trị. Ví dụ, nấm sản xuất cyclosporin A, một chất ức chế miễn dịch, và ốc nón tiết ra ziconotide, được sử dụng để điều trị đau mãn tính.

Peptit khác với protein ở số lượng dư lượng axit amin mà chúng chứa. Các phân tử có mười dư lượng axit amin trở xuống được gọi là oligopeptit. Peptit thường chứa tối đa năm mươi dư lượng axit amin, trong khi protein được cấu tạo từ hơn năm mươi dư lượng axit amin.

Tại sao chúng lại quan trọng?

Nghiên cứu y học và sinh hóa hiện đại phụ thuộc rất nhiều vào việc ứng dụng các peptit nhờ tính chọn lọc, tính đặc hiệu và khả năng tương tác mạnh mẽ của chúng với các protein đích. Kích thước tương đối nhỏ và diện tích bề mặt lớn của các peptit cho phép chúng gắn kết chính xác hơn với các phân tử đích, từ đó nâng cao hiệu quả của chúng. Sự quan tâm của các nhà nghiên cứu trong việc phát triển các chất liên kết và đầu dò peptide để nghiên cứu cấu trúc và chức năng của các thụ thể mục tiêu đã tăng lên đáng kể trong những năm gần đây.

Các peptit đã trở thành những ứng cử viên tiềm năng trong lĩnh vực điều trị. Chúng có thể được thiết kế để có độ chọn lọc cao, từ đó giảm thiểu nguy cơ tác dụng phụ. Hơn nữa, các peptit bị các enzym protease phân hủy nhanh chóng, dẫn đến thời gian hoạt động trong cơ thể ngắn hơn. Tuy nhiên, thời gian hoạt động của chúng có thể được kéo dài thông qua các phương pháp biến đổi khác nhau, chẳng hạn như kết hợp các axit amin không tự nhiên và axit amin D, quá trình tạo vòng, cũng như các thay đổi tại đầu N- hoặc C-terminus.

Các peptit trị liệu cũng mang lại những lợi thế so với các loại protein tương ứng. Các chế phẩm sinh học, chủ yếu là protein, đã chiếm thị phần ngày càng lớn trên thị trường dược phẩm trong những năm gần đây. Mặc dù các chế phẩm sinh học thường an toàn và hiệu quả, nhưng quá trình sản xuất chúng đòi hỏi phải sử dụng các bình phản ứng sinh học với tế bào nguyên vẹn, khiến cho việc tinh chế và phân tích cấu trúc trở nên phức tạp và tốn kém. Hơn nữa, các chế phẩm sinh học thường phải được tiêm. Ngược lại, các peptit thường có thể được tổng hợp hóa học, giúp đơn giản hóa quá trình tinh chế và phân tích. Hơn nữa, ngày càng có nhiều ví dụ về các peptit có hoạt tính khi dùng đường uống, làm tăng sức hấp dẫn của chúng trong phát triển thuốc.

Các peptit nội sinh đã được ứng dụng cả trong nghiên cứu lẫn các can thiệp y tế. Chúng có thể được theo dõi nhằm mục đích chẩn đoán, chẳng hạn như trong trường hợp của peptit C, được sử dụng để đánh giá sản xuất insulin và xác định nguyên nhân gây hạ đường huyết (hypoglycemia).

Sự phát triển của các liệu pháp peptide đã đạt được những tiến bộ đáng kể trong những năm qua[8]. Insulin là loại protein điều trị đầu tiên được đưa vào sử dụng để điều trị bệnh tiểu đường phụ thuộc insulin vào những năm 1920. Ban đầu được phân lập từ tuyến tụy của bò hoặc lợn, insulin người hiện nay được sản xuất bằng cách sử dụng vi khuẩn E. coli biến đổi gen. Hiện nay, trên thị trường có 60 loại thuốc peptide đã được Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) phê duyệt, và các công ty dược phẩm ngày càng quan tâm đến việc mở rộng con số này. Khoảng 140 loại thuốc peptide đang trong giai đoạn thử nghiệm lâm sàng, và hơn 500 loại đang trong giai đoạn phát triển tiền lâm sàng.

Tài liệu tham khảo

1. 1. Gomes, L. R., Vessoni, A. T., & Menck, C. F. (2017). Các peptit và protein trong quá trình truyền tín hiệu tế bào. DOI: 10.1002/jcb.26302
2. 2. Zhao, X., & Zhang, W. (2019). Các peptit điều trị trong việc điều hòa tín hiệu tế bào. DOI: 10.1016/j.peptides.2018.11.002
3. 3. Burbelo, P. D., & O’Hurley, P. (2017). Các hormone peptit và yếu tố tăng trưởng trong quá trình giao tiếp giữa các tế bào. DOI: 10.1007/s00441-017-2720-4
4. 4. Fischer, E., & Fourneau, E. (1901). Về quá trình tổng hợp các peptit. Tạp chí của Hiệp hội Hóa học Đức, 34(1), 153-162. DOI: 10.1002/cber.19010340123
5. 5. du Vigneaud, V. (1953). Quá trình tổng hợp oxytocin. Tạp chí Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ, 75(18), 4704-4705. DOI: 10.1021/ja01103a507
6. 6. Rother, K. I. (2007). Những nguy cơ của sự mất cân bằng: Insulin và sự cân bằng glucose. Tạp chí Y học New England, 356(19), 2009–2022. DOI: 10.1056/NEJMra065237
7. 7. Z. R. và cộng sự (2010). Dynorphin: Một mục tiêu tiềm năng trong điều trị đau. Đau, 149(1), 120-132. DOI: 10.1016/j.pain.2010.01.027
8. 8. Verma, A., & Gupta, K. (2018). Những tiến bộ trong liệu pháp điều trị bằng peptit: một bài tổng quan toàn diện. DOI: 10.1016/j.bmc.2018.09.002