Терапевтични пептиди и протеини

Question 1

От какво се определят функционалните свойства на протеините и пептидите?

Answer 1

От триизмерната им структура

Question 2

Определение за протеини

Answer 2

Макромолекули от над 100 L-a-AК, свързани чрез пептидни връзки и образуващи ППВ, с ММ над 10 000 далтона. Включват всички 20 а-АК.

Question 3

Структура на а-АК

Answer 3

Асиметричен С-атом, разположен на а-място спрямо карбоксилната група и свързан още с амино група, радикал и Н-атом. Пептидни връзки се формират между карбоксилната група на една АК и амино групата на друга.

Question 4

Определение за пептиди

Answer 4

Къси вериги от около 50 АК, включително и други освен 20-те АК, характерни за белтъците.

Question 5

Какво представлява първичната структура на белтъците?

Answer 5

Последователността от АК в ППВ, броят на ППВ-и и дисулфидните връзки между тях.

Question 6

Кои са ковалентните връзки в протеините?

Answer 6

Пептидни и дисулфидни (между цистеиновите остатъци).

Question 7

Какво представлява вторичната структура на белтъците?

Answer 7

Пространствено нагъване на ППВ в правилно подредени повтарящи се структури чрез образуване на водородни връзки между близкоразположени пептидни групи. Бива 2 типа - бета лист и алфа спирала.

Question 8

Същност на вторичната белтъчна структура - бета лист

Answer 8

Нагъване на ППВ при асиметричния С-атом. Отделни антипаралени ППВ се свързват чрез водородни връзки. Характерна за фибриларните белтъци.

Question 9

Същност на вторичната белтъчна структура - алфа спирала

Answer 9

Формиране на вътрешни водородни връзки между пептидни групи в една ППВ (1ва CO с 4та NH). Извиване на ППВ около една ос - С алфа.

Question 10

Какво представлява третичната структура на белтъците?

Answer 10

Пространственото разположение на ППВ, които изграждат една белтъчна молекула. Поддържа се от дисулфидни мостове и голям брой нековалентни връзки. Различават се глобуларни и фибриларни белтъци.

Question 11

Какво представлява четвъртичната структура на белтъците?

Answer 11

Асоцииране на няколко белтъчни молекули в агломерати, последством слаби хидрофобни, водородни или други връзки между отделните ППВ (субединици). В някои случаи биологичната активност се наблюдава само при формиране на агломерата, но не и при отделните субединици.

Question 12

Кои са предимствата на терапевтичните протеини и пептиди?

Answer 12

1. Безопасност и слаба биоакумулация
2. Висока специфичност към мишените (висок терапевтичен индекс)
3. Разнообразие в структурата и спектъра на действие

Question 13

На какво се дължи високата безопасност на терапевтичните протеини и пептиди?

Answer 13

1. Имат състав и метаболизъм често аналогични на ендогенните протеини (не са “чужди” на организма).
2. Имат предсказуеми метаболитни профили (добре извествна човешка физиология).
3. Кратък полуживот - не се натрупват в тъканите.
4. Минимален риск от непредвидени странични ефекти, които биха могли да се дължат на дозата и локални реакции в мястото на инжектиране.

Question 14

Какво представлява лактоферинът?

Answer 14

Гликопротеин, серумен транспортен белтък,. Неговият хидролизат - лактоферицин (в кърмата на бозайници) - демонстрира над 17 ин виво биологични активност (антитуморна, имуномодулаторна, антимикробиална, антивирусна и др.)

Question 15

Кои са недостатъците на терапевтичните протеини и пептиди?

Answer 15

1. Слаба ин виво разтворимост и ниска стабилност - податливи на действието на множеството протеази в тялото (генериране на метаболитни продукти - нежелани имуногенни странични реакции); изчистват се бързо от тялото.
2. Ограничения в начините на администриране - основно парентерално, тъй като са склонни към разграждане от чревните ензими.

Question 16

Класификация на терапевтичните протеини и пептиди в зависимост от техните функции и терапевтично приложение

Answer 16

1 група - с ензимна и регулаторна функция
2 група - със стратегическа прицелна ензимна функция
3 група - използвани като ваксини
4 група - диагностични (инфекциозни заболявания и отркриване на рак)

Question 17

Структура на инсулинът

Answer 17

2 ППВ - А и Б - съответно от 21 и 30 АК, свързани помежду си с 3 сулфидни моста.

Question 18

Функция на инсулинът

Answer 18

Контрол на кръвните нива на глюкоза

Question 19

Как се образува инсулинът в човешкият организъм?

Answer 19

Синтезира се като ПРЕПРОИНСУЛИН с допълнителна верига - сигнална последователност, осигуряваща преносът му през вътреклетъчните мембрани, и 3 ППВ (А,Б,С).
ПРОИНСУЛИН - без сигнална последователност, превръща се в ИНСУЛИН във везикулите на панкреатичните клетки чрез ензимно откъсване на пептид С (35АК). Образуваният инсулин се съхранява в клетките като цинкова сол.

Question 20

Какви са най-големите разлики между инсулинът, получаван в миналото и днес?

Answer 20

Първоначално бил извличан от човешки и говежди панкреас, но не е бил с необходимата степен на чистота. Степента на пречистване се подобрява чрез оптимизиране на процесите на изолиране и прилагане на хроматографски методи. Новите форми са с подобрена химическа стабилност, като се използват различни цинкови концентрации.
Човешкият инсулин е първият животински белтък, получен от бактерии, във форма, напълно идентична с природната молекула.

Question 21

Кои са стъпките в получаването на инсулин от Е.coli?

Answer 21

1. Получаване на нуклеотидната последователност за синтезата на вериги А и Б - чрез химичен синтез или с проинсулинова комплементарна ДНК (получена от човешка проинсулинова иРНК с обратна транскрипция).
2. Клониране на получените нуклеотдини последователности в плазмиден вектор зад промоторен участък на гена за бета галактозидаза.
3. Внасяне на плазмидния вектор в генома на Е.coli.
4. Култивиране на Е.coli и синтез на слят белтък “бета галактозидаза-проинсулин”.
5. Откъсване на бета галактозидазата с бромциан.
6. Нагъване на проинсулина и откъсване на С пептида с ензими.

Question 22

Структура на човешкия растежен хормон (hGH)

Answer 22

1 ППВ от 192 АК и 2 дисулфидни моста.
Третична структура - 4 антипаралелни алфа спирални региона.

Question 23

Кои са двата гена за hGH при човека?

Answer 23

hGH-N - експресира се в хипофизата
hGH-V - експресира се в плацентата

Question 24

Как се конструира генът за hGH ин витро?

Answer 24

Чрез комбинация от химичен синтез на ДНК (метионин + 1-24 АК) и ензимен синтез на кДНК (25-191 АК + стоп кодон). Двата фрагмента се получават отделно, пречистват се и се лигират.

Question 25

Кои са стъпките в получаването на човешки растежен хормон от Е.coli?

Answer 25

1. Получаване на нуклеотидната последователност за синтезата на ППВ чрез комбинация от химичен и ензимен синтез.
2. Включване на нуклеотидната последователност в експресионен вектор.
3. Внасяне на вектора в генома на Е.coli.
4. Култивиране на Е.coli.

Question 26

Какъв е единственият недостатък на рекомбинантния hGH в сравнение с човешкия?

Answer 26

В бактериалния вариант не е отстранен началният метионинов остатък.