Biologisch aktive Peptide Biologisch aktive Peptide Hormone

Hormone
Neurotransmitter
Neuropeptide
Biologisch aktive Peptide
Peptidtoxine
Peptidantibiotika
(Adapted from the handouts of Prof. AG Beck-Sickinger, Leipzig)

Peptidtoxine
Phallotoxine, (grüner Knollenblätterpilz)
Amatoxine (weisser Knollenblätterpilz )
Viscotoxine (Mistel)
Mellitin (Bienengift)
Mastoparan (Wespengift)
Conotoxine (Kegelschneckengift)
Cobratoxin (Schlangengift)
Anuratoxin (Froschgift)

Hyp
Ala Trp
Cys
Phallotoxin-Familie:
variable Positionen
gleiches Strukturprinzip
Variation an bestimmten Positionen
gleiches Wirkprinzip (Veränderung des Cytoskelettproteins Actin
in den Parenchymzellen der Leber, was zum hämorragischen
Schock und Tod nach 3-4 Std. führt)

Wirkung
� Hemmung der DNA-Transkription (10 -8 M)
� Blockierung der ribosomalen Proteinbiosynthese (Leber)
� Nekrose der Leberzellen, Tod

Tödliche Bisse und Stiche durch Gifttiere in den USA
Tiere Anzahl %
Insekten 86 40
Bienen 52 24,2
Wespen 21 9,8
Sonstige 13 6
Giftschlangen 71 33
Klapperschlangen 55 25,6
Spinnen 39 18,1
Skorpione 5 2,3

Mellitin: 26 Aminosäuren-Peptidamid (hämolytischer Effekt)
hydrophobe Aminosäuren
Bienengift-Peptide
durch Seifenblasen-Effekt reduziert es die Oberflächenspannung
H-GIGAVLKVLTTGLPALISWIKRKRQE- NH 2
Apamin: 18 Aminosäuren-Peptidamid (Neurotoxischer Effekt)
blockiert spezifisch Ca 2+ und K + Kanäle
H-CNCKAPETALCARRCQQH-NH 2
hydrophile Aminosäuren

MCDP: Mastzellen-degranulierendes Peptid:
22 Aminosäuren-Peptidamid
- Freisetzung von Histamin
S

Peptidische Toxine aus Schlangen, Conus-Schnecken und Skorpionen
Disulfidbrücken-reich (22-50% Cys-Reste)
sehr starr
Wirkung
Cardiotoxine: Herzmuskelgifte, irreversible Depolarisation
Neurotoxine: passen genau in verschiedene Rezeptoren
der Signalübertragung (Rezeptoren, Kanäle), Atemgifte

Toxine der Giftnattern:
60-62 Aminosäuren 71-74 Aminosäuren
α-Bungaratoxin
(α-BGT)
aus Bungarus multicinctus
blockiert Acetylcholinrezeptorkanalöffnung

Sequenz des Cobratoxins

Struktur des Cobratoxins

Peptidtoxine aus Conus-Schnecken
Die Toxine blockieren spannungsabhängige Calciumkanäle an cholinergen
Nervenenden und inhibiren die Freisetzung von Acetylcholin

Conus-Schnecken
(Conidae)
Cys-reich
Hydroxyprolin
H N
H O
COOH

Peptidtoxine in Amphibien
kurze Peptide, stark blutdrucksenkend, häufig ähnlich zu
körpereigenen Peptiden
Laubfrosch: Caeruelin
pGlu-Glu-Asp-Tyr(SO 3 H)-Thr-Gly-Trp-Met-Asp-Phe-NH 2
Pfeifffrosch: Physalaemin
pGlu-Asp-Pro-Asp-Lys-Phe-Tyr-Gly-Leu-Met-NH 2
Greiffrosch: Phyllokinin
Bradykinyl-Ile-Tyr(SO 3 H)-OH
(Bradykinin: H-RPPGFSPFR-OH. Gefäßerweiternd,
blutdrucksenkend, temperaturregulierend, Schmerzauslösend)

Modifikationen in peptidischen Amphibien-Toxinen
pGlu- HN CH C OH
Glu
C CH2 -H2O CH2 O
Tyr(SO 3 H)
C
H 2
O
H 2N CH C
CH 2
O
OSO 3H
OH
O
H 2N CH C
CH 2
C
OH
O
OH

Me
Me
N
N
O
O
O
N
H
O
Me
H N
N
O
Peptidantibiotika
O
OH
N
Me
O
N
Me
H
N
O
Me
N
Me
O
N
H
N-Methylierung
Cyclisches Undekapeptid, Immunsuppresivum
wichtig bei Organtransplantationen
N
O
O
Cyclosporin

Gramicidine
hochaktiv gegen gram-positive Bakterien
hämolytsich, daher NICHT systemisch anwendbar
Formylgruppe
am am N-Terminus
D-Aminosäuren
Ethanolamin
am am C-Terminus

N-Terminus
-H 2 O
Ile-Cys
Thiazolring
Zur Behandlung von Hautinfektionen.
Das Histidin und der Thiazolring sind
essenziell für die Wirkung. Das
Bacitracin komplexiert das
Undecaprenylpyrophosphat, eine
Biosynthesezwischenstufe der
Bakterienzellwand, und hemmt die
enzymatische Hydrolyse zum
entsprechenden Orthophopshatester.
Bacitracin A
C-Terminus

Mikroheterogenität und große Variabilität

Lac = L-Milchsäure
D-Hyv = D-a-Hydroxy-isovaleriansäure

Valinomycin:
� Depsipeptid
(alternierend Peptidund
Lacton-Bindung)
� Ionophor
komplexiert Kationen
in käfigartiger
Struktur: K + >>> Na +
�Transport durch Membran
�Zerstörung des Potentials
D-Hyv
� aktiv gegen den Tuberkuloseerreger
Lac

Lantibiotika (ribosomale Biosynthese über inaktive Präkursoren):
Peptidantibiotika, die Lanthionin und/oder Methyllanthionin
enthalten
Lanthionin
Methyl-Lanthionin
O
NH 2
CH
C C H2
OH
S
H 2
C
H 2N C H C
C H 2
O
NH 2
CH
C
OH
O H
O
Dehydro-Alanin

Peptidantibiotika
� ungewöhnliche Aminosäuren
D-Aminosäuren
N-Methyl-Aminosäuren
Dehydro-Ala, Lanthionin
� ungewöhnliche Bindungen
Lacton-Bindungen
Cyclopeptide
� reduzierter, enzymatischer Abbau
durch modifizierte N- und C-Termini

Neurotransmitter und Neuropeptide
Was sind Neurotransmitter????
Substanzen,
� die das Signal von einer Zelle zur
nächsten durch den synaptischen
Spalt weitergeben.
� von einer Nervenzelle nach Impuls
freigesetzt werden und durch den
synaptischen Spalt diffundieren
� post- oder präsynaptisch an
Erkennungsmoleküle (Rezeptoren)
binden

Was sind Hormone ????
Substanzen,
die das Signal von einer Zelle an viele
weitergeben.
von einer Drüsenzelle nach Impuls
freigesetzt werden und in die Umgebung
oder Blutbahn abgegeben werden.
post- oder präsynaptisch an
Erkennungsmoleküle (Rezeptoren)
binden.

Hormone und Neurotransmitter:
Kommunikationssystem des Körpers
- Nervensystem: schnell, gezielt, kurz
- Hormonsystem: langsam, breit, langanhaltend

d
Chemische Botenstoffe: Sekretion

Ursprung der
Signale
Ziele der
ersten Stufe
Ziele der
zweiten Stufe
Ziele der
letzten Stufe
Sinneseindrücke aus der Umwelt
Zentralnervensystem
Hypothalamus
CRH TRH GnRH SRH SIH PRH PIH
Corticotropin
(ACTH)
Nebennierenrinde
Cortisol,
Corticosterol,
Aldosteron
Thyreotropin
Schilddrüse
Thyroxin,
Triiodthyroxin
Viele Gewebe Leber,
Muskeln
Adenohypophyse
Follikel-
Stimulierendes
Hormon
Luteinisierendes
Hormon
Eierstöcke/Hoden
Progesteron
Testosteron
Somatotropin
Prolactin
(H.D. Jakubke in Peptide, S. 58)
Neurohypophyse
Oxitocin Vasopressin
Fortpflanzungsorgane Leber, Brustdrüsen Glatte
Knochen
Muskulatur,
Brustdrüsen
Arteriolen

Blutdruck regulierende Peptide:
Angiotensin
Bradykinin
Substanz P/Tachykinine
ANF
Endothelin
Verdauung reglierende Peptide
Cholecystokinin
Gastrin
Sekretin
Glucagon
Insulin
Neuropeptide
Neuropeptid Y
Neurotensin
Orexin
MSH
Opioid-Hormon-Familie: Endorphine, Enkephaline

Beispiele für Peptidhormone

Thyroliberin, TRH (Thyrotropin-Releasing-Hormone)
N-Terminus:
pyro-Glutamat
pGlu-His-Pro-NH 2
C-Terminus amidiert!
GnRH: pGlu-His-Trp-Ser-Tyr-Gly-Leu-Arg-Pro-Gly-NH 2
Gonadoliberin

Biosynthese von körpereigenen Peptiden
PTH: Parathormon
PTH

Biosynthese von körpereigenen Peptiden

Biosynthese
von
Insulin

H-Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu-Gly-NH 2
Me
Wichtige Peptid-Arzneistoffe
Me
N
N
O
O
O
N
H
O
Me
H N
N
O
O
OH
N
Me
O
N
Me
H
N
O
Oxytocin
Cyclosporin
pGlu-His-Trp-Ser-Tyr-D-Leu-Leu-Arg-Pro-NHEt Leuprolid
Me
N
Me
O
N
H
N
O
O
(Wehenauslösende Wirkung)
(Antibiotikum. Immunosuppressive,
antiparasitäre, fungizide,
entzündungshemmende Wirkung)
(GnRH-Analog; Anwendung im veterinärmedizinischen
Bereich zur Fertilitätssteuerung und Ovulationsinduktion
sowie in der Humanmedizin zur Kontrazeption sowie u.a. bei
den Indikationen Mamma- bzw. Prostata-Karzinom und
Endometriosis)