Peptide, polypeptide of eiwit: wat is een polypeptide?

Er is geen officiële grens, dus het helpt om te weten welke conventie een bron gebruikt. MeSH legt de grens tussen oligopeptide en polypeptide bij ongeveer 12 à 13 aminozuren. Farmacologische reviews definiëren therapeutische peptiden meestal als ketens van minder dan 50 aminozuren, waarbij één review er een molecuulgewicht onder 10 kDa aan toevoegt.^[1][4][5]

Toezichthouders trekken hun eigen lijn. Voor haar kader voor biologische geneesmiddelen beschouwt de Amerikaanse FDA polymeren van 40 of minder aminozuren als peptiden en niet als eiwitten. Eiwitproducten zoals insuline en humaan groeihormoon, die historisch als gewone geneesmiddelaanvragen waren goedgekeurd, kregen op 23 maart 2020 de status van vergunning voor een biologisch product.^[6]

Hetzelfde molecuul kan dus in het ene document een peptide zijn en in het andere een eiwit. Tesamorelin is een goed voorbeeld: het wordt algemeen een peptide genoemd, maar de Amerikaanse voorschrijfinformatie beschrijft de sequentie van 44 aminozuren van humaan groeihormoon-releasing factor plus een hexenoylgroep — boven de peptidegrens van 40 residuen die de FDA hanteert.^[13][6]

Niet helemaal. MeSH definieert eiwitten als lineaire polypeptiden die op ribosomen worden gemaakt en daarna kunnen worden gemodificeerd, onderling verbonden, gesplitst of samengevoegd tot complexen van meerdere subeenheden. De aminozuursequentie bepaalt welke vorm de keten bij het vouwen aanneemt — en daarmee de functie van het eiwit.^[2]

Hoe een sequentie een gevouwen structuur dicteert, is al een halve eeuw een van de centrale vragen van de biologie. Computersimulaties kunnen sommige kleine eiwitten nu nauwkeurig vouwen, en structuurvoorspelling is veel succesvoller geworden dan vroege onderzoekers voor mogelijk hielden.^[7]

Veel eiwitten zijn uit meer dan één keten opgebouwd. Hemoglobine is een tetrameer van twee alfa- en twee bèta-globineketens, elk met een heemgroep. Insuline is veel kleiner maar heeft ook twee ketens: een A-keten van 21 aminozuren en een B-keten van 30.^[8][9]

Insuline laat ook zien hoe één keten een eiwit met twee ketens kan worden. Het wordt aangemaakt als een grotere voorloper, in 1967 proinsuline gedoopt, die tot het rijpe hormoon wordt verwerkt; recombinante productie volgt een vergelijkbare route, waarbij de voorloper opnieuw wordt gevouwen en met twee enzymen in insuline wordt omgezet.^[10][9]

Epitalon, een onderzoekstetrapeptide, telt vier aminozuren (Ala-Glu-Asp-Gly). Semax en selank zijn heptapeptiden van zeven. Volgens de MeSH-conventie zijn alle drie oligopeptiden, een subgroep van de peptiden.^[11][12][3]

Tesamorelin (44 aminozuren plus een hexenoylgroep) en insuline (51 aminozuren in twee ketens) zitten in de zone waar conventies van elkaar verschillen. Recombinant humaan groeihormoon, somatropine, is onmiskenbaar een eiwit: de Amerikaanse voorschrijfinformatie beschrijft 191 aminozuren en een molecuulgewicht van 22.124 dalton, met een sequentie die identiek is aan die van groeihormoon uit de hypofyse.^[13][9][14]

Peptiden worden ook uit eiwitten geknipt. De meeste bioactieve peptiden — peptide-neurotransmitters, neuropeptiden en peptidehormonen — ontstaan door proteolytische splitsing van grotere voorlopereiwitten, en bij de afbraak van hemoglobine ontstaan peptiden met een eigen biologische activiteit.^[8]

Korte peptiden worden meestal chemisch gemaakt, aminozuur voor aminozuur, op een vaste drager. Een review uit 2016 noemt Fmoc-vastefasepeptidesynthese de methode van keuze, waarbij de productie van therapeutische peptiden op tonnenschaal de kosten van de bouwstenen omlaag heeft gebracht. De voorschrijfinformatie van tesamorelin beschrijft het bijvoorbeeld als synthetisch geproduceerd.^[15][13]

Grote eiwitten worden meestal biologisch gemaakt. In 1979 werden synthetische genen voor de A- en B-keten van insuline afzonderlijk tot expressie gebracht in E. coli, waarna de gezuiverde ketens werden gemengd, gereduceerd en opnieuw geoxideerd tot insuline aantoonbaar was. Somatropine wordt eveneens met recombinant-DNA-technologie in E. coli geproduceerd.^[16][14]

Biologische productie brengt een eigen vouwingsprobleem mee. Recombinant proinsuline dat in E. coli tot expressie komt, hoopt zich op in inclusielichamen die moeten worden gedenatureerd en opnieuw gevouwen voordat enzymen het in rijpe insuline omzetten.^[9]

Grootte verandert hoe moleculen zich gedragen. Ongemodificeerde peptiden worden meestal uitgebreid door proteasen gesplitst, wat ze een korte halfwaardetijd geeft, terwijl eiwitten afhankelijk zijn van een gevouwen structuur die verloren kan gaan en soms door hervouwing moet worden hersteld.^[4][9]

Het verandert ook hoe identiteit en zuiverheid worden gecontroleerd. Een FDA-laboratorium liet zien dat vloeistofchromatografie met hogeresolutie-massaspectrometrie in één analyse de sequentie van een peptide kan bevestigen, de aminozuursamenstelling kan bepalen en onzuiverheden onder 0,1% kan kwantificeren — het soort bewijs dat achter een analysecertificaat voor peptiden hoort.^[17]