I peptidi ciclici sono una classe insolita di composti che sono stati scoperti per la prima volta dai microrganismi, a causa delle loro attività biologiche. Si va dagli antibiotici, come la bacitracina e il polymyxnB, alla ciclosporina, un farmaco immunosoppressore. Possono anche essere tossine. Anche l’amanitina alfa, il veleno del fungo del cappuccio della morte, è un peptide ciclico.
Questi composti sono oggetto di un’indagine molto attiva come potenziali nuove fonti di farmaci e antibiotici. Sono molto più resistenti alle proteasi, enzimi che scompongono le proteine, rispetto a una catena peptidica lineare. Questa resistenza alla proteolisi significa che tendono a sopravvivere al processo digestivo umano. Possono anche legare le proteine nella cellula dove i farmaci tradizionali non possono.
Le proprietà insolite dei peptidi ciclici sono dovute sia alla loro struttura circolare che alla loro modalità insolita di biosintesi, che spesso incorpora composti non comuni. Oltre ai 20 amminoacidi normalmente utilizzati nelle proteine, nella sintesi dei peptidi ciclici possono essere utilizzati 300 diversi composti naturali. Ad esempio, possono contenere amminoacidi D.
Come tutti i peptidi, sono costituiti da catene di amminoacidi legate da un legame peptidico. La maggior parte dei peptidi sono lineari, con un terminale N con un gruppo amminico a un’estremità e un terminale C con un gruppo carbossilico all’altro. Nei peptidi ciclici, le estremità N e C sono collegate tra loro, formando una catena polipeptidica ciclica. Quando ci sono meno di 50 amminoacidi, il composto è noto come peptide ciclico. Un composto più grande è noto come proteina ciclica.
C’è molta ricerca che mira alla sintesi di nuovi peptidi ciclici. Possono essere sintetizzati con tecniche specializzate, note come sintesi peptidica. Ci sono aziende biotecnologiche specializzate nella produzione di peptidi personalizzati per studi di ricerca. I peptidi ciclici hanno mostrato risultati promettenti nel trattamento dell’Alzheimer e delle malattie di Huntington. Man mano che saranno disponibili maggiori informazioni sulla loro interazione con le proteine cellulari, potrebbe essere possibile sviluppare ancora più farmaci da questa diversa classe di composti.
A parte l’attività biologica dei peptidi ciclici, sono interessanti come vettori. Ciò significa che possono essere progettati per trasportare farmaci nel corpo. In particolare se il farmaco è un peptide, può essere sintetizzato come parte del peptide ciclico e assunto per via orale.
La biosintesi dei peptidi ciclici naturali è interessante per i biologi, poiché spesso coinvolge sintetasi peptidiche non ribosomiali. La maggior parte dei peptidi è costituita da ribosomi, che utilizzano l’RNA messaggero (mRNA) come stampo e quindi assemblano gli amminoacidi per formare un peptide o una proteina. Alcuni microrganismi hanno grandi complessi enzimatici composti da moduli che usano per assemblare i peptidi ciclici. Non usano ribosomi o mRNA. In alcuni casi è possibile alterare i moduli e ingegnerizzare geneticamente il peptide ciclico, eventualmente formando nuovi composti con attività biologica.