Biblioteca de péptidos

Una biblioteca de péptidos es una herramienta para estudiar proteínas . Las bibliotecas de péptidos suelen contener una gran cantidad de péptidos que tienen una combinación sistemática de aminoácidos . Por lo general, se utiliza la síntesis en fase sólida, por ejemplo, resina como superficie plana o perlas, para la generación de bibliotecas de péptidos. Las bibliotecas de péptidos son una herramienta popular para experimentos en diseño de fármacos , interacciones proteína-proteína y otras aplicaciones bioquímicas y farmacéuticas.

Las bibliotecas de péptidos sintéticos se sintetizan sin utilizar sistemas biológicos como fagos o traducción in vitro. ^{[1] [2]} Existen al menos cinco subtipos de bibliotecas de péptidos sintéticos que se diferencian entre sí por el diseño de la biblioteca y/o el método utilizado para la síntesis de la biblioteca. Los subtipos incluyen:

• Bibliotecas de péptidos superpuestos: en las que se utiliza la totalidad de una proteína más grande para producir una biblioteca de péptidos de 8 a 20 aminoácidos que se superponen; estas bibliotecas se pueden utilizar para identificar las regiones específicas de una proteína más grande que participan en una interacción determinada o para proporcionar versiones predigeridas de una proteína más grande para la unión.
• Bibliotecas de péptidos de truncamiento: en las que un péptido determinado se produce con varios o todos truncamientos N o C terminales, estos fragmentos más pequeños se pueden utilizar para identificar la región mínima requerida de un péptido para una interacción determinada que se esté estudiando.
• Bibliotecas aleatorias: se pueden utilizar péptidos generados aleatoriamente de una longitud determinada o un rango de longitudes para identificar nuevos socios de unión de un objetivo de interés.
• Bibliotecas de escaneo de alanina : en las que cada aminoácido de una proteína o péptido determinado se reemplaza con una alanina secuencialmente de modo que cada péptido contiene solo una mutación de alanina pero están presentes todas las mutaciones posibles de alanina; esto se puede usar para identificar residuos críticos para la unión.
• Bibliotecas de péptidos posicionales o desordenadas: en las que posiciones específicas del péptido se sustituyen por muchos o todos los demás aminoácidos de modo que se pueda evaluar el efecto de cada aminoácido en esa posición del péptido sobre la unión u otra actividad del péptido. Las bibliotecas desordenadas suelen ser péptidos aleatorios y se utilizan como controles negativos. ^[3]

La síntesis de péptidos en fase sólida está limitada a una longitud de cadena peptídica de aproximadamente 70 aminoácidos y generalmente no es adecuada para el estudio de proteínas más grandes. Muchas bibliotecas utilizan cadenas peptídicas mucho más cortas que 70 aminoácidos. Para 20 aminoácidos codificados en un máximo de 70 posiciones, esto da como resultado un límite superior de 20 ⁷⁰ , o más de 10 quindecillones (1x10 ⁹¹ ), combinaciones posibles, sin tener en cuenta el uso potencial de aminoácidos con modificaciones postraduccionales o aminoácidos no codificados en el código genético, como la selenocisteína y la pirrolisina . Las bibliotecas de péptidos generalmente abarcan solo una fracción de esta diversidad, seleccionada según las necesidades del experimento, por ejemplo, manteniendo algunos aminoácidos constantes en ciertas posiciones.

Las bibliotecas de péptidos aleatorias de gran tamaño se utilizan a menudo para la síntesis de ciertas moléculas de péptidos, como las bibliotecas químicas ultragrandes para el descubrimiento de aglutinantes de péptidos de alta afinidad. ^[4] Cualquier aumento en el tamaño de la biblioteca afecta gravemente a parámetros como la escala de síntesis, el número de miembros de la biblioteca, la deconvolución de la secuencia y la elucidación de la estructura del péptido. Para mitigar estos desafíos técnicos, un enfoque basado en algoritmos para el diseño de bibliotecas de péptidos puede utilizar la masa molecular y la diversidad de aminoácidos para simplificar la laboriosa identificación de permutaciones en mezclas complejas cuando se utiliza espectrometría de masas. Este enfoque se utiliza para evitar la redundancia de masa. ^[5]

Las empresas de reactivos biológicos, como Pepscan, ^[6] ProteoGenix, ^[7] Mimotopes, ^[8] GenScript y muchas otras, fabrican bibliotecas de péptidos personalizadas. ^[9]

Ejemplo

Se utiliza una cadena peptídica de 10 residuos de longitud en la ligadura química nativa con una proteína expresada de forma recombinante más grande.

• Residuo 1: alanina
• Residuo 2: uno de glutamina , glicina , arginina , ácido glutámico , serina o metionina
• Residuo 3: cualquiera de los 20 aminoácidos
• Residuo 4: acetil-lisina
• Residuo 5: alanina
• Residuo 6: isoleucina
• Residuo 7: ácido aspártico
• Residuo 8: fenilalanina
• Residuo 9: acetil-lisina
• Residuo 10: arginina con el tioéster carboxiterminal

Con 7 posibilidades en el Residuo 2 y 20 posibilidades en el Residuo 3, el total sería 140 polipéptidos diferentes en la biblioteca. ${\displaystyle 20\times 7}$

Esta biblioteca de péptidos sería útil para analizar el efecto de la acetilación de la modificación postraduccional sobre la lisina , que neutraliza la carga positiva. Tener la biblioteca de diferentes péptidos en los residuos 2 y 3 permitiría al investigador ver si algún cambio en las propiedades químicas en la cola N-terminal de la proteína ligada hace que la proteína sea más útil o útil de una manera diferente.

Referencias

1. Zeenko, Vladimir V.; Wang, Chuanping; Majumder, Mithu; Komar, Anton A.; Snider, Martin D.; Merrick, William C.; Kaufman, Randal J.; Hatzoglou, Maria (marzo de 2008). "Un sistema de traducción in vitro eficiente a partir de células de mamíferos que carece de la inhibición de la traducción causada por la fosforilación de eIF2". ARN . 14 (3): 593–602. doi :10.1261/rna.825008. ISSN  1355-8382. PMC  2248251 . PMID  18230759.
2. Beveridge, Rebecca; Stadlmann, Johannes; Penninger, Josef M.; Mechtler, Karl (6 de febrero de 2020). "Una biblioteca de péptidos sintéticos para evaluar comparativamente los motores de búsqueda de espectrometría de masas de reticulación para proteínas y complejos proteicos". Nature Communications . 11 (1): 742. Bibcode :2020NatCo..11..742B. doi :10.1038/s41467-020-14608-2. ISSN  2041-1723. PMC 7005041 . PMID  32029734. 
3. Poh CL, Lalani S (enero de 2021). "Estrategias para identificar y desarrollar péptidos antivirales". Vitaminas y hormonas . 117 . Academic Press: 17–46. doi :10.1016/bs.vh.2021.06.008. ISBN 9780323907316. Número de identificación personal  34420580. Número de identificación personal  237269893.
4. Quartararo AJ, Gates ZP, Somsen BA, Hartrampf N, Ye X, Shimada A, et al. (junio de 2020). "Bibliotecas químicas ultragrandes para el descubrimiento de aglutinantes peptídicos de alta afinidad". Nature Communications . 11 (1): 3183. Bibcode :2020NatCo..11.3183Q. doi : 10.1038/s41467-020-16920-3 . PMC 7311396 . PMID  32576815. 
5. Kalafatovic D, Mauša G, Todorovski T, Giralt E (marzo de 2019). "Diseño de biblioteca de péptidos aleatorios orientado a la diversidad de secuencias y masas, respaldado por algoritmos". Journal of Cheminformatics . 11 (1): 25. doi : 10.1186/s13321-019-0347-6 . PMC 6437963 . PMID  30923940. 
6. Zwinkels J. "Bibliotecas de péptidos personalizadas". Pepscan . Consultado el 21 de julio de 2022 .
7. "Bibliotecas de péptidos superpuestas". ProteoGenix . Consultado el 12 de febrero de 2024 .
8. "Superposición - Bibliotecas de péptidos - Péptidos, síntesis de péptidos, biblioteca de péptidos, péptidos personalizados". www.mimotopes.com . Archivado desde el original el 2024-02-12 . Consultado el 2024-02-12 .
9. "Servicios de la biblioteca de péptidos". www.genscript.com . Archivado desde el original el 14 de marzo de 2022. Consultado el 21 de julio de 2022 .

Lectura adicional

• Biblioteca de péptidos en pbcpeptide.com ^{[ enlace inactivo ]}