Was ist Peptidreinigung?
Peptide sind kleine Polymere aus Aminosäuren. Viele sind biologisch aktiv wie Hormone, Toxine oder haben andere Fähigkeiten. Solche Verbindungen werden häufig in der biologischen, medizinischen und chemischen Forschung eingesetzt. Sie dienen auch als Bausteine von Proteinen, wenn ihre Anzahl miteinander verknüpft ist. Die Peptidreinigung ist eine Technik, die verwendet wird, um entweder große Mengen eines gewünschten Peptids zu reinigen oder um die Trennung von Peptiden zu unterstützen, die durch den Verdau von Proteinen erzeugt werden.
Die Reinigung von Peptiden erfolgt unter Verwendung einer Chromatographietechnik, einer Methode zur Trennung von Verbindungen, die sich unterschiedlich an eine physikalische Matrix binden. Hochdruckflüssigkeitschromatographie (HPLC) wird üblicherweise zur Peptidreinigung verwendet. Das Peptid oder die Peptide werden in einer Mischung von Lösungsmitteln angewendet, die sich mit der Zeit ändern, wenn sie bei hohem Druck über eine Säule kleiner Perlen gepumpt werden. Verschiedene Peptide eluieren zu unterschiedlichen Zeitpunkten und werden von einem Monitor, häufig einem UV-Spektrophotometer, erfasst.
Bei der Erforschung von Peptiden ist der interessierende Stoff häufig selten und kann nicht von Chemieunternehmen bezogen werden. Wenn die Struktur des gewünschten Peptids bekannt ist, ist es häufig einfacher, es chemisch durch Peptidsynthese herzustellen, als die Verbindung aus natürlichen Quellen zu isolieren. Die Isolierung von Naturprodukten ist bekanntermaßen schwierig. Synthetische Peptide werden im Allgemeinen durch HPLC gereinigt.
Eine solche chemische Synthese kann für einen unabhängigen Forscher, der kein Chemiker ist, entmutigend sein. Diese Aufgabe wird häufig an Peptidsynthesefirmen vergeben, die sich auf diese Techniken spezialisiert haben. Dies ist möglicherweise wirtschaftlicher als der Versuch, das System in einem Labor von Grund auf neu einzurichten. Peptidfirmen können maßgeschneiderte Peptide herstellen, die auf die Bedürfnisse der Forscher zugeschnitten sind.
Ein weiterer Grund für die Peptidreinigung kann sein, wenn ein Forscher ein Protein gereinigt hat und versucht, seine Identität zu bestimmen. Er oder sie kann das Protein in Peptidfragmente abbauen, die Fragmente durch Reinigung trennen und das Fragmentierungsmuster der Peptide durch ein Massenspektrometer nachweisen lassen, wenn sie von der Säule eluieren. Diese Technik ist als LC-MS bekannt, kurz für Flüssigchromatographie-Massenspektrometrie. Sie gibt das Molekulargewicht und die Aminosäurezusammensetzung der Fragmente an und ermöglicht häufig die Identifizierung von Proteinen, wenn zuvor ähnliche oder identische identifiziert wurden.
Viele Forscher arbeiten mit Peptiden, die neue Eigenschaften aufweisen, wie zum Beispiel unnatürliche Aminosäuren, um solche mit ungewöhnlichen biologischen Aktivitäten zu finden. Es gibt ein ganzes Gebiet mit der Bezeichnung Peptidomimetika, das sich mit der Untersuchung solcher neuer Peptide befasst. Oft werden computergenerierte Sequenzen entworfen und eine Peptidbibliothek synthetisiert, die eine Reihe von atypischen Peptiden umfasst. Die Peptidreinigung wird verwendet, um einzelne Mitglieder dieser Bibliothek zu trennen, um ein reines Peptid zum Testen auf biologische Aktivität bereitzustellen. Diese Strategie war erfolgreich bei der Generierung von mindestens einem neuen im Handel erhältlichen Medikament.
Viele der biologisch aktiven Peptide sind für medizinische Zwecke von Interesse. Kommerziell verwendete Verbindungen, wie Insulin, werden üblicherweise durch rekombinante DNA-Überexpressionssysteme hergestellt, die große Mengen der gewünschten Verbindung erzeugen. Häufig werden die Peptide gentechnisch verändert, um die Reinigung zu erleichtern, indem ihnen eine Art Tag hinzugefügt wird. Dies ermöglicht die Verwendung von Affinitätschromatographie zur Reinigung des Peptids.
Bei dieser Art der Chromatographie ist das Tag eine Verbindung wie Histidin, die eine Matrix von Kügelchen wie Nickel bindet, die aufgrund ihrer Fähigkeit, das Tag zu binden, ausgewählt wurde. Unerwünschte Proteine und Peptide passieren im Allgemeinen die Säule ohne Bindung. Das speziell entworfene Peptid bindet normalerweise stark an die Säule. Nachdem die kontaminierenden Proteine und Peptide abgewaschen worden sind, wird das gewünschte Peptid durch eine Verbindung eluiert, die um die Bindung an die Matrix konkurriert. Man hat dann eine ziemlich reine Herstellung des gewünschten Peptids und die Markierung kann durch Spaltung entfernt werden.