mini|α- und β-Aminosäure am Beispiel Alanins mit der Aminogruppe in blau und der Carboxygruppe in rot 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.
Eigenschaften mini|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. 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.T. Beke, C. Somlai, A. Perczel: Toward a rational design of beta-peptide structures. In: Journal of computational chemistry. Band 27, Nummer 1, Januar 2006, S. 20–38, , PMID 16247761.E. A. Porter, B. Weisblum, S. H. Gellman: Mimicry of host-defense peptides by unnatural oligomers: antimicrobial beta-peptides. In: Journal of the American Chemical Society. Band 124, Nummer 25, Juni 2002, S. 7324–7330, PMID 12071741. Streptomyces sp. nutzen β-Lysin in der Synthese verschiedener bioaktiver Komponenten wie Streptothricin und Nourseothricin.
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.Dieter Seebach, Jennifer L. Matthews: β-Peptides: a surprise at every turn. In: Chemical Communications. , S. 2015, . 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.K. Gademann, T. Hintermann, J. V. Schreiber: Beta-peptides: twisting and turning. In: Current medicinal chemistry. Band 6, Nummer 10, Oktober 1999, S. 905–925, PMID 10519905. 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.Y. D. Wu, W. Han, D. P. Wang, Y. Gao, Y. L. Zhao: Theoretical analysis of secondary structures of beta-peptides. In: Accounts of chemical research. Band 41, Nummer 10, Oktober 2008, S. 1418–1427, , PMID 18828608. Ebenso wurden Faltblatt-Strukturen bei β-Peptiden beschrieben.W. F. DeGrado, J. P. Schneider, Y. Hamuro: The twists and turns of beta-peptides. In: The journal of peptide research : official journal of the American Peptide Society. Band 54, Nummer 3, September 1999, S. 206–217, PMID 10517158.T. A. Martinek, F. Fülöp: Side-chain control of beta-peptide secondary structures. In: European Journal of Biochemistry. Band 270, Nummer 18, September 2003, S. 3657–3666, PMID 12950249.
Verschiedene Synthesen wurden beschrieben,B. Basler, O. Schuster, T. Bach: Conformationally constrained beta-amino acid derivatives by intramolecular [2 + 2]-photocycloaddition of a tetronic acid amide and subsequent lactone ring opening. In: The Journal of organic chemistry. Band 70, Nummer 24, November 2005, S. 9798–9808, , PMID 16292808.J. K. Murray, B. Farooqi, J. D. Sadowsky, M. Scalf, W. A. Freund, L. M. Smith, J. Chen, S. H. Gellman: Efficient synthesis of a beta-peptide combinatorial library with microwave irradiation. In: Journal of the American Chemical Society. Band 127, Nummer 38, September 2005, S. 13271–13280, , PMID 16173757.M. J. Koyack, R. P. Cheng: Design and synthesis of beta-peptides with biological activity. In: Methods in molecular biology. Band 340, 2006, S. 95–109, , PMID 16957334. 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.Eusebio Juaristi, Vadim A. Soloshonok: Enantioselective Synthesis of β‐Amino Acids. John Wiley & Sons, 2005, ISBN 9780471467380.
Geschichte β-Peptide wurden erstmals im Jahr 1996 von zwei Arbeitsgruppen beschrieben, um Dieter Seebach sowie um Samuel Gellman.Dieter Seebach, Mark Overhand, Florian N. M. Kühnle, Bruno Martinoni, Lukas Oberer, Ulrich Hommel, Hans Widmer: β-Peptides: Synthesis by Arndt-Eistert homologation with concomitant peptide coupling. Structure determination by NMR and CD spectroscopy and by X-ray crystallography. Helical secondary structure of a β-hexapeptide in solution and its stability towards pe. In: Helvetica Chimica Acta. 79, 1996, S. 913, .Daniel H. Appella, Laurie A. Christianson, Isabella L. Karle, Douglas R. Powell, Samuel H. Gellman: β-Peptide Foldamers: Robust Helix Formation in a New Family of β-Amino Acid Oligomers. In: Journal of the American Chemical Society. 118, 1996, S. 13071, .
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.
Einzelnachweise
PeptideB Kategorie:Stoffgruppe