Peptide

Peptide  geraten zunehmend in den Fokus der medizinischen Forschung, der Diagnostik und Therapie. Viele Peptide haben Einfluss auf die Stoffwechselvorgänge in unserem Körper und sorgen für den reibungslosen Ablauf der Stoffwechselprozesse.

Peptide – Proteine

Peptide sind Moleküle aus zwei oder mehr Aminosäuren. Schon der Name „Peptid“ weist auf die spezielle Art der Verbindung zwischen den Aminosäuren hin um die es hier geht, die sogenannte Peptid-Bindung, welche einen festen Zusammenhalt im Molekül ergibt und auch eine bestimmte Form oder Faltung mit sich bringt. Die spezifische Faltung, die sogenannte Proteinfaltung, bestimmt maßgeblich die biologische Funktion des Moleküls. Erst so kann das Peptid bestimmte Effekte im Körper auslösen. 

Normalerweise werden Stoffe, die aus mehreren Aminosäuren bestehen, Proteine genannt. Proteine bestehen meist aus mehr als 100 Aminosäuren (allerdings ist diese Definition fließend, viele sprechen schon ab 50 Aminosäuren von Proteinen und es gibt wiederum Andere, die erst ab 190 Aminosäuren von Proteinen sprechen). Laut heutiger Definition gelten als Peptid Aminosäureketten, die nicht mehr als 100 Aminosäuren haben.  Andere plädieren jedoch heute für eine Grenze von 200 Aminosäuren (Makropeptife).

Oligopeptide sind dabei sehr kleine Zusammenschlüsse von maximal zehn Aminosäuren, während Polypeptide elf bis etwa 100 Aminosäuren  enthalten.

Proteine dagegen sind größere Moleküle mit aufwändigerer Faltung und besitzen meist auch wesentlich umfangreichere Funktionen als Peptide. Der Übergang zwischen Peptid und Protein ist fließend. Oft ist die Faltung und Wirkung entscheidend, Moleküle mit geringer Aminosäureanzahl, aber hochkomplexer Faltung und Wirkung können schon zu den Proteinen gezählt werden, die Peptidbindung ist ihnen allerdings gemein.

Glutathion als Beispiel

Bei Bioaktiven Stoffen denkt man meist an Stoffe, die die Natur uns liefert, um unsere Gesundheit zu schützen und zu erhalten. Den meisten Menschen fallen dabei Stoffe wie Omega-3, Lycopin oder Anthocyane in Früchten ein. Dass dagegen unser Körper selbst solche Stoffe produziert, wissen die Wenigsten. Glutathion ist eine solche körpereigene Substanz. Sie wird  von unserem Körper als Schutzsubstanz gebildet. Dazu werden in den Zellen drei Aminosäuren zusammengesetzt: Glutaminsäure, Cystein und Glycin. Glutathion ist also ein Tripeptid (Tri-“ für drei).

Peptide sind gegenüber Proteinen Stoffe, die aus weniger Aminosäuren bestehen – wie z. B. Glutathion (3 Aminosäuren) oder auch Insulin (51 Aminosäuren). Nicht nur der Mensch produziert Peptide, sondern auch Pflanzen und Tiere.

Bildung

Glutathion wird in einem zweistufigen Prozess aus den Aminosäuren Glutaminsäure, Cystein und Glycin synthetisiert. Eigentlich sind fast alle Zellen im Körper in der Lage Glutathion herzustellen, im wesentlichen wird es jedoch in der Leber gebildet. Zur Bildung werden neben Cystein, Glycin und Glutaminsäure auch Adenosintriphosphat (ATP) und Magnesiumionen benötigt.

Durch das Enzym Glutamylcysteinligase (GCL) wird unter ATP-Verbrauch aus Glutaminsäure und Cystein zuerst γ-Glutamylcystein gebildet. Dies etabliert eine ω-Peptidbindung zwischen der γ-Carboxygruppe des Glutaminsäurerestes mit der Aminogruppe des Cysteinrestes.

Die Glutathionsynthase (GSS) addiert dann ebenfalls unter ATP-Verbrauch Glycin unter Ausbildung einer Peptidbindung an das terminale Kohlenstoffatom des γ-Glutamylcysteins.

Funktion von Peptiden

Die Funktion der Peptide variiert je nach Organsystem. Meist dienen sie als Botenstoffe zur Signalvermittlung zwischen Zellen und Geweben. Weiter fungieren Peptide in einigen Fällen als Enzyme, sie entfalten antibakterielle oder antifungale Wirkung oder stabilisieren die Zellstruktur. Störungen der Peptid-Bildung sind dagegen verbunden mit Funktionsstörungen der Systeme und Abläufe im Körper und können chronische Erkrankungen und auch die Entwicklung von Tumoren zur Folge haben.

Einige Peptide regulieren Stoffwechselvorgänge. Auch Wachstum und Schmerzempfinden ist an Peptide gebunden. Die Peptidsubstanzen im Körper sind hochaktiv und besitzen hochspezifische Aktivität. Als Calcitonin senken sie etwa in der Schilddrüse den Calcium-Spiegel. Als Endorphine reduzieren sie Schmerzen. Als Glucagon sind sie am Glukagen-Abbau in der Bauchspeicheldrüse beteiligt.

Aber selbst Gifte sind Peptide. So ist etwa das Gift der Brasilianischen Wanderspinne ein Peptid.

Defensine

Defensine sind antimikrobielle Peptide, die aus etwa 30 bis 50 Aminosäuren bestehen. Defensine weisen im Molekül mehrere Disulfidbrücken auf, die für ihre räumliche Struktur essentiell sind, gemeinsam sind ihnen 3 Disulfidbrücken zwischen verschiedenen Cysteinresten, deren intramolekulare Position eine Unterscheidung in α- und β-Defensine ermöglicht. Bei Defensinen handelt es sich um die wichtigsten endogenen Antibiotika des Organismus, die auch chemotaktisch wirksam sind und ein breites, von gramnegativen und grampositiven Bakterien bis zu Viren  und Protozoen und Candidapilzen reichendes antibiotisches Wirkspektrum haben.

Die Wirkungsweise der Defensine ist noch nicht ausreichend geklärt. Bekannt ist, dass Defensine viele kationische und hydrophobe Aminosäurereste tragen. Es wird angenommen, dass diese kationischen und hydrophoben Aminosäurereste mit der negativen Ladung der Erregermembran interagieren. Die erhöhte Durchlässigkeit erlaubt es dann weiteren Defensinmolekülen in das Periplasma zu gelangen. Nach Durchdringen der Membran  interagieren sie  mit anionischen Molekülen innerhalb der Erregerzelle, etwa der DNA und RNA.  In höheren Konzentrationen wirken Defensine jedoch auch zytotoxisch auf die Wirtszellen.