Zyklische Peptide sind eine ungewöhnliche Klasse von Verbindungen, die aufgrund ihrer biologischen Aktivitäten zuerst von Mikroorganismen entdeckt wurden. Sie reichen von Antibiotika wie Bacitracin und PolymyxnB bis hin zum Immunsuppressivum Cyclosporin. Sie können auch Giftstoffe sein. Alpha-Amanitin, das Gift des Totenkopfpilzes, ist ebenfalls ein zyklisches Peptid.
Diese Verbindungen werden als potenzielle neue Quellen für Medikamente und Antibiotika sehr aktiv untersucht. Sie sind viel resistenter gegen Proteasen – Enzyme, die Proteine abbauen – als eine lineare Peptidkette. Diese Resistenz gegen Proteolyse bedeutet, dass sie dazu neigen, den menschlichen Verdauungsprozess zu überleben. Sie können auch Proteine in der Zelle binden, wo herkömmliche Medikamente dies nicht können.
Die ungewöhnlichen Eigenschaften cyclischer Peptide sind sowohl auf ihre zirkuläre Struktur als auch auf ihren ungewöhnlichen Biosynthesemodus zurückzuführen, der häufig ungewöhnliche Verbindungen enthält. Neben den 20 Aminosäuren, die normalerweise in Proteinen verwendet werden, können 300 verschiedene Naturstoffe zur Synthese zyklischer Peptide verwendet werden. Sie können beispielsweise D-Aminosäuren enthalten.
Wie alle Peptide bestehen sie aus Aminosäureketten, die durch eine Peptidbindung verbunden sind. Die meisten Peptide sind linear und haben einen N-Terminus mit einer Aminogruppe an einem Ende und einen C-Terminus mit einer Carboxylgruppe am anderen. Bei zyklischen Peptiden sind die N- und C-Enden miteinander verbunden und bilden eine zyklische Polypeptidkette. Wenn weniger als 50 Aminosäuren vorhanden sind, wird die Verbindung als zyklisches Peptid bezeichnet. Eine größere Verbindung wird als zyklisches Protein bezeichnet.
Es gibt viele Forschungen, die auf die Synthese neuer zyklischer Peptide abzielen. Sie können durch spezielle Techniken synthetisiert werden, die als Peptidsynthese bekannt sind. Es gibt Biotechnologieunternehmen, die sich darauf spezialisiert haben, maßgeschneiderte Peptide für Forschungsstudien herzustellen. Zyklische Peptide haben sich bei der Behandlung von Alzheimer und Huntington als vielversprechend erwiesen. Wenn mehr Informationen über ihre Wechselwirkung mit zellulären Proteinen vorliegen, könnten möglicherweise noch mehr Medikamente aus dieser vielfältigen Substanzklasse entwickelt werden.
Neben der biologischen Aktivität cyclischer Peptide sind sie als Träger von Interesse. Das bedeutet, dass sie so konstruiert werden können, dass sie Medikamente in den Körper transportieren. Insbesondere wenn das Arzneimittel ein Peptid ist, kann es als Teil des zyklischen Peptids synthetisiert und oral eingenommen werden.
Die Biosynthese natürlicher cyclischer Peptide ist für Biologen interessant, da sie häufig nicht-ribosomale Peptidsynthetasen umfasst. Die meisten Peptide werden von Ribosomen hergestellt, die Boten-RNA (mRNA) als Matrize verwenden und dann die Aminosäuren zu einem Peptid oder Protein zusammenfügen. Einige Mikroorganismen haben große Enzymkomplexe, die aus Modulen bestehen, die sie verwenden, um die zyklischen Peptide zusammenzubauen. Sie verwenden keine Ribosomen oder mRNA. In einigen Fällen ist es möglich, die Module zu verändern und das zyklische Peptid genetisch zu verändern, wodurch möglicherweise neue Verbindungen mit biologischer Aktivität gebildet werden.