Β-Peptide

β-Peptide sind synthetische Peptide, bei denen im Gegensatz zu den biologischen Peptiden die Peptidbindung am β-Kohlenstoffatom liegt. β-Peptide gehören zu den Peptidmimetika.

α- und β-Aminosäure am Beispiel Alanins mit der Aminogruppe in blau und der Carboxygruppe in rot

Eigenschaften

Anordnung der Seitenketten bei α-, β₃- und β₂-Peptiden

Biologische Peptide sind α-Peptide und Gegensatz zu β-Peptiden am α-C-Atom verknüpft – sie bestehen entsprechend aus α-Aminosäuren. Die quantitativ häufigste, natürlich vorkommende β-Aminosäure ist β-Alanin. Auch andere β-Aminosäuren, beispielsweise β-Lysin oder β-Glutaminsäure sind bekannt und werden durch PLP und SAM-abhängige Aminomutasen über einen Radikalshift durch ein cyclisches Intermediat generiert.^[1] Von Glycin kann im Gegensatz zu anderen Aminosäuren keine β-Aminosäure erzeugt werden mangels drittem C-Atom. β-Peptide sind stabiler als α-Peptide gegenüber Proteolyse und werden hinsichtlich medizinischer Verwendung untersucht.^[2][3] Streptomyces sp. nutzen β-Lysin in der Synthese verschiedener bioaktiver Komponenten wie Streptothricin und Nourseothricin.^[4]

Im Zuge einer Peptidsynthese von β-Peptiden ist die Chiralität des β-C-Atoms für eine biologische Aktivität zu erhalten. Im Gegensatz zum β-C-Atom von Alanin sind viele β-C-Atome anderer Aminosäuren chiral. Die Seitenketten der Aminosäuren können bei β-Peptiden am α- (β₃-Peptid) oder am β-C-Atom (β₂-Peptid) angebracht sein.^[5] Aufgrund der drei Kohlenstoffatome ist eine Wiederholungseinheit des Peptid-Rückgrates bei β-Peptiden um eine C-C-Bindung länger und nimmt veränderte Sekundärstrukturen an, bevorzugt in gauche-Konformation bezüglich der C-C-Bindung. Helikale Strukturen besitzen bei β-Peptiden im Allgemeinen eine stabilere Konformation als bei α-Peptiden.^[6] Bisher wurden verschiedene helikale Strukturen von β-Peptiden beschrieben, benannt nach der Anzahl an Atomen in einer durch eine Wasserstoffbrücke geschlossene Ringstruktur in einer Helix: 8-Helix, 10-Helix, 12-Helix, 14-Helix und 10/12-Helix.^[7] Ebenso wurden Faltblatt-Strukturen bei β-Peptiden beschrieben.^[8][9]

Verschiedene Synthesen wurden beschrieben,^[10][11][12] unter anderem basierend auf der Arndt-Eistert-Homologisierung. Als β-Aminosäure wurden β-Alanin, β-Leucin, β-Lysin, β-Arginin, β-Glutaminsäure, β-Glutamin, β-Phenylalanin und β-Tyrosin erzeugt.^[13]

Geschichte

β-Peptide wurden erstmals im Jahr 1996 von zwei Arbeitsgruppen beschrieben, um Dieter Seebach sowie um Samuel Gellman.^[14][15]

Literatur

• R. P. Cheng, S. H. Gellman, W. F. DeGrado: beta-Peptides: from structure to function. In: Chemical Reviews. Band 101, Nummer 10, Oktober 2001, S. 3219–3232, PMID 11710070.