ペプチド

ペプチドは、ペプチド結合で連結されたアミノ酸の短い鎖です。^{[ 1 ] [ 2 ]}ポリペプチドは、より長く、連続した、分岐のないペプチド鎖です。^{[ 3 ]}分子量が10,000 Da以上のポリペプチドはタンパク質と呼ばれます。^{[ 4 ]} 20個未満のアミノ酸からなる鎖はオリゴペプチドと呼ばれ、ジペプチド、トリペプチド、テトラペプチドが含まれます。^{[ 5 ]}

アミノ酸は残基としてペプチドを構成する。^{[ 6 ]}ペプチドは通常、N末端（アミノ基）とC末端（カルボキシル基）残基を持つ「直線状」である。 環状ペプチドは別のクラスである。

ペプチドは、その由来と機能に基づいて分類されています。^{[ 7 ]}ペプチドのグループには、植物ペプチド、細菌/抗生物質ペプチド、真菌ペプチド、無脊椎動物ペプチド、両生類/皮膚ペプチド、毒ペプチド、癌/抗癌ペプチド、ワクチンペプチド、免疫/炎症ペプチド、脳ペプチド、内分泌ペプチド、摂取ペプチド、消化管ペプチド、心血管ペプチド、腎臓ペプチド、呼吸ペプチド、オピオイドペプチド、神経栄養ペプチド、血液脳ペプチドなどがあります。^{[ 8 ]}

リボソームペプチドの中には、タンパク質分解を受けるものがある。これらは、高等生物ではホルモンやシグナル伝達分子として機能する。一部の微生物は、ミクロシンやバクテリオシンなどの抗生物質としてペプチドを産生する。^{[ 9 ]}

ペプチドは、リン酸化、水酸化、スルホン化、パルミトイル化、グリコシル化、ジスルフィド結合形成などの翻訳後修飾を頻繁に受ける。一般的にペプチドは直鎖状であるが、ラリアット構造も観察されている。^{[ 10 ]}カモノハシの毒液中のL-アミノ酸からD-アミノ酸へのラセミ化など、より特殊な操作も起こる。^{[ 11 ]}

非リボソームペプチドは、リボソームではなく酵素によって合成されます。一般的な非リボソームペプチドはグルタチオンであり、これはほとんどの好気性生物の抗酸化防御の構成要素です。 ^{[ 12 ]}他の非リボソームペプチドは、単細胞生物、植物、菌類に最も多く見られ、非リボソームペプチド合成酵素と呼ばれるモジュール型酵素複合体によって合成されます。 ^{[ 13 ]}

これらの複合体はしばしば同様の方法で配置され、開発中の生成物に対して多様な化学操作を実行するために多くの異なるモジュールを含むことができます。^{[ 14 ]}これらのペプチドはしばしば環状であり、非常に複雑な環状構造を持つことができますが、線状の非リボソームペプチドも一般的です。このシステムは脂肪酸やポリケチドを構築する機構と密接に関連しているため、ハイブリッド化合物がよく見られます。オキサゾールまたはチアゾールの存在は、化合物がこの方法で合成されたことを示していることが多いです。^{[ 15 ]}

ペプトンは、タンパク質分解によって消化された動物の乳または肉から得られます。^{[ 16 ]}小さなペプチドに加えて、得られた物質には脂肪、金属、塩、ビタミン、および他の多くの生物学的化合物が含まれています。ペプトンは、細菌や真菌を培養するための栄養培地に使用されます。^{[ 17 ]}

ペプチド断片とは、タンパク質の断片を指し、タンパク質の同定や定量に用いられる。^{[ 18 ]}これらは多くの場合、実験室で管理されたサンプルに対して行われた酵素分解の産物であるが、自然の影響で分解された法医学的または古生物学的サンプルである場合もある。^{[ 19 ] [ 20 ]}

ペプチドはタンパク質や他の高分子と相互作用することができます。ペプチドは細胞シグナル伝達など、ヒト細胞における数多くの重要な機能に関与しており、免疫調節剤としても作用します。^{[ 22 ]}実際、ヒト細胞におけるすべてのタンパク質間相互作用の15～40%はペプチドによって媒介されているという研究報告があります。^{[ 23 ]}さらに、医薬品市場の少なくとも10%はペプチド製品に基づいていると推定されています。^{[ 22 ]}

機械学習および深層学習アーキテクチャは、配列および構造由来のデータに基づいてペプチドを分類、スクリーニング、および設計するために広く利用されています。^{[ 24 ] [ 25 ]}これらの計算アプローチは、実験的スクリーニングがコストがかかりすぎる、時間がかかる、または拡張が難しい場合に特に価値があります。標準的なワークフローには、通常、データセットのキュレーション、ペプチド配列または構造の数値特徴への変換、モデルの最適化、および厳密なパフォーマンス検証が含まれます。^{[ 26 ]} 一般的に使用される表現には、アミノ酸組成、物理化学的記述子、置換行列、およびタンパク質またはペプチド言語モデルから導出された学習済み埋め込みが含まれます。^{[ 26 ] [ 27 ]}これらの手法は、抗菌ペプチド、細胞透過性ペプチド、抗がん剤などのさまざまな機能クラスにうまく適用されています。 ^{[ 25 ] [ 26 ]}この分野における現在の課題には、データセットのバイアスへの対処、一貫したベンチマークプロトコルの確立、および複雑な「ブラックボックス」モデルの解釈可能性の向上などがあります。^{[ 26 ] [ 25 ]}

ペプチドの化学空間は、分子記述子またはフィンガープリントによって形成される多次元ランドスケープとして定義されます。これらのフレームワーク内では、特定の分子間の距離が化学的または機能的類似性の代理として機能します。^{[ 28 ] [ 29 ]}この空間は、一次アミノ酸配列、3次元構造データ、またはその両方の組み合わせを使用してマッピングできます。マッピングに使用される主要な分子特性には、分子量、親油性（logPおよびlogD）、トポロジカル極性表面積（TPSA）、および水素結合ダイナミクスが含まれます。^{[ 29 ] [ 30 ]}主成分分析（PCA）、t-SNE、およびUMAPなどの次元削減技術は、ペプチドライブラリを視覚化し、関連する生物学的活性を持つクラスターを識別するために、クラスタリングアルゴリズムと併用されることがよくあります。^{[ 31 ] [ 28 ]} ペプチドは、残基配列、アミド主鎖の柔軟性、および化学修飾に対する感受性の独自の組み合わせによって従来の小分子と区別され、これらすべてが生物学的利用能と膜透過性を決定します。^{[ 29 ]}計算解析は、標準配列と修飾配列の両方をエンコードするための FASTA、HELM、BILN などの表記システムによってサポートされています。^{[ 27 ]}環状化や非天然アミノ酸の組み込みなどの修飾は、化学空間内でのペプチドの位置を大きく変化させ、その安定性と標的親和性を変化させます。したがって、化学空間解析は、仮想スクリーニングや、異なるペプチドファミリー間で共有される生物活性領域の発見に不可欠なツールです。^{[ 29 ] [ 27 ]}

このセクションのペプチドファミリーはリボソームペプチドであり、通常はホルモン活性を持つ。これらのペプチドはすべて、細胞によってより長い「プロペプチド」または「プロタンパク質」として合成され、細胞から出る前に切断される。それらは血流中に放出され、そこでシグナル伝達機能を果たす。^{[ 32 ]}

• Wikiquoteにあるペプチド関連の引用文