¿Qué papel juegan los péptidos en el organismo?
Los péptidos son sustancias bioactivas que participan en diversas funciones celulares de los organismos. Hay cientos de péptidos en los organismos vivos, que son participantes esenciales en la realización de diversas actividades fisiológicas complejas. Todas las células pueden sintetizar péptidos. Involucra varias áreas del cuerpo humano y su importancia radica en regular las funciones fisiológicas de varios sistemas y células del cuerpo y activar sistemas enzimáticos relevantes en el cuerpo. Es un importante regulador fisiológico y es muy importante para la actividad celular humana, las actividades funcionales y la existencia de vida.
El siglo XXI será el siglo de los péptidos.
En el pasado, la ciencia creía que las proteínas eran absorbidas por el cuerpo humano en forma de aminoácidos. En los últimos años, la ciencia ha sugerido que el cuerpo absorbe las proteínas principalmente en forma de péptidos. Este es un descubrimiento importante del mecanismo de absorción humana y un gran avance en la teoría de la absorción de proteínas.
Ha pasado un siglo desde que DUCTIVS sintetizó el primer péptido. Con el rápido desarrollo de la biología molecular y la tecnología bioquímica, la investigación sobre péptidos ha logrado avances sorprendentes y trascendentales. Se ha descubierto que hay decenas de miles de péptidos en los organismos vivos y que todas las células pueden sintetizar péptidos. Al mismo tiempo, casi todas las células también están reguladas por péptidos, que involucran hormonas, nervios, crecimiento celular y reproducción. Los péptidos tienen una gran actividad y diversidad y son el foco de la investigación y el desarrollo en los campos biológico, médico y farmacéutico del mundo. Los péptidos bioactivos atraerán la atención mundial y el siglo XXI será el siglo de los péptidos.
1. Historia de la investigación de polipéptidos
Todos los seres vivos, desde los virus más simples hasta los humanos, tienen los mismos 20 aminoácidos en sus complejas estructuras proteicas, formando el mundo de las proteínas. Durante el estudio en profundidad de las proteínas en biología, se descubrió una clase de sustancias intermedias compuestas de aminoácidos pero diferentes de las proteínas. Estas sustancias con propiedades proteicas se denominan polipéptidos. Los péptidos son una clase de compuestos que son más simples y de menor peso molecular que las proteínas y que consisten en aminoácidos unidos por enlaces peptídicos. Los polipéptidos tienen la doble función de regular las funciones fisiológicas y proporcionar nutrición al cuerpo, afectando casi todo el metabolismo y la síntesis del cuerpo humano. Los péptidos que contienen menos de 10 aminoácidos se denominan oligopéptidos y los que tienen más de 10 aminoácidos se denominan polipéptidos; los polipéptidos con más de 50 aminoácidos se denominan proteínas.
En 1902, dos fisiólogos de la Facultad de Medicina de la Universidad de Londres, Bayliss y Starling, descubrieron una sustancia mágica que podía estimular la secreción de jugo pancreático en el tracto gastrointestinal de los animales. Lo llaman secretina. Esta es la primera vez que los humanos descubren péptidos. Debido a que este descubrimiento fue pionero en el estudio funcional de los péptidos en endocrinología y tuvo un profundo impacto, el Comité Nobel les otorgó el Premio Nobel de Fisiología.
En 1931 se descubrió un polipéptido llamado sustancia P, que puede excitar los músculos lisos, relajar los vasos sanguíneos y reducir la presión arterial. Los científicos comenzaron a prestar atención a los efectos de los péptidos en el sistema nervioso, llamándolos neuropéptidos.
En 1953, el equipo bioquímico liderado por Vigneand completó por primera vez la síntesis del péptido biológicamente activo oxitocina. Desde entonces, la investigación de péptidos en la década de 1950 se centró principalmente en varias hormonas peptídicas secretadas por la glándula pituitaria.
En 1952, el bioquímico Stanley Cohen implantó sarcomas en embriones de ratón y descubrió que el crecimiento de las fibras nerviosas simpáticas en los ratones se aceleraba y los ganglios aumentaban significativamente. Ocho años más tarde, en 1960, se descubrió que se trataba de un péptido llamado factor de crecimiento nervioso (NGF).
A finales de la década de 1950, Merrifield inventó la síntesis de péptidos en estado sólido y ganó el Premio Nobel de Química.
A principios de la década de 1960, la investigación sobre péptidos logró avances sorprendentes y se lograron logros en el análisis estructural y las funciones biológicas de los péptidos.
En 1965, científicos chinos completaron la síntesis de insulina cristalina bovina, que fue la primera sustancia bioactiva similar a un péptido sintetizada artificialmente en el mundo.
En la década de 1970, la investigación sobre los neuropéptidos alcanzó su clímax, se descubrieron una tras otra las encefalinas y los péptidos opioides, y se inició la investigación sobre los efectos de los polipéptidos en el desarrollo embrionario biológico. En 1975, Hughes y Kosterlitz aislaron péptidos endógenos del tejido nervioso humano y animal, enriqueciendo el contenido de los productos biofarmacéuticos y abriendo un nuevo campo de los productos biofarmacéuticos.
Hasta la fecha, se han descubierto hasta 100 reguladores del crecimiento celular, lo que supera el número total de hormonas peptídicas y otros péptidos activos utilizados clínicamente.
El Premio Nobel de Fisiología de 1986 fue otorgado a Stanley Cohen, quien descubrió el factor de crecimiento peptídico (NGF), en reconocimiento a su labor pionera en un nuevo campo de amplia importancia para la investigación científica básica. Desde la década de 1980, la investigación de péptidos se ha convertido gradualmente en una especialidad independiente que abarca lo último en biología molecular, biosíntesis, inmunoquímica, neurofisiología, medicina clínica y otras disciplinas de las ciencias biológicas. Especialmente con la introducción de la ingeniería genética, muchos polipéptidos pueden expresarse a gran escala. En 1987, Estados Unidos aprobó el primer fármaco genético, la insulina humana.
En la década de 1990 se puso en marcha el Proyecto Genoma Humano. A medida que los científicos descifran los genes, la investigación y aplicación de péptidos ha florecido sin precedentes. Las investigaciones han descubierto que todos los fenómenos de la vida expresados por genes son presentados por proteínas. Los genes son instrucciones de información para sintetizar proteínas, pero todas las actividades fisiológicas del cuerpo humano, en última instancia, requieren proteínas para completarse. Entonces los científicos centraron su atención en otro gran proyecto de bioingeniería, el proyecto del proteoma. El Proyecto Proteína se basa en el conocimiento de la relación estructura-función de las proteínas y, mediante un cuidadoso diseño molecular, transforma proteínas en nuevas proteínas mutantes que satisfacen las necesidades humanas. Las personas pueden rediseñar el gen que codifica una determinada proteína según sea necesario para que la estructura de la proteína sintetizada satisfaga sus necesidades. Dado que la ingeniería de proteínas se desarrolló sobre la base de la ingeniería genética y tiene muchas similitudes técnicas con la tecnología de la ingeniería genética, la ingeniería de proteínas también se denomina ingeniería genética de segunda generación. Los péptidos son fragmentos estructurales de proteínas y también son las partes genéticas activas de las proteínas. De hecho, la mayoría de las proteínas funcionales en los animales son portadoras y sus funciones las completan los péptidos que cuelgan de ellas. Los péptidos no sólo permiten un estudio en profundidad de las propiedades de las proteínas, sino que también proporcionan materiales básicos para la ingeniería y síntesis de nuevas proteínas. Así pues, el proyecto de las proteínas es, en cierto sentido, el estudio de los péptidos.
Los polipéptidos son sustancias biológicamente activas implicadas en diversas funciones celulares de los organismos. Con el rápido desarrollo de la biología molecular y la tecnología bioquímica, la investigación sobre péptidos ha logrado avances asombrosos y trascendentales en los últimos 40 años desde que los bioquímicos utilizaron artificialmente péptidos sintéticos. Se ha descubierto que hay decenas de miles de péptidos en los organismos vivos y que todas las células pueden sintetizar péptidos. Al mismo tiempo, casi todas las células también están reguladas por polipéptidos, que involucran hormonas, nervios, crecimiento y reproducción celular, etc. La diferenciación celular, la regulación de los transmisores de neurohormonas, las lesiones tumorales y la regulación inmune en las actividades de la vida están estrechamente relacionadas con los polipéptidos activos. Con el avance de la biotecnología moderna y el desarrollo de las ciencias biológicas, las funciones fisiológicas de los polipéptidos en los organismos han recibido cada vez más atención. En particular, la elucidación de las funciones fisiológicas y estructuras de muchos péptidos activos ha promovido la investigación científica de los péptidos activos. .
2. Perspectivas de aplicación de los polipéptidos
Un polipéptido es un compuesto con una estructura molecular entre aminoácidos y proteínas. Cualquier proteína tiene una estructura de enlace peptídico. La estructura molecular de la mayoría de las proteínas es muy compleja, con un peso molecular relativo superior a 654,38 millones. Las moléculas están muy comprimidas y plegadas para formar una entidad tridimensional regular. Son estas estructuras complejas las que afectan seriamente la tasa de digestión y absorción del cuerpo. Los péptidos humanos provienen de una nutrición proteica, que tiene principalmente dos aspectos. Una es que la proteína produce péptidos durante la digestión de los alimentos y es absorbida por el cuerpo; la otra es que las células del cuerpo sintetizan directamente aminoácidos, que son productos de degradación de las proteínas. Los polipéptidos y las proteínas tienen la misma estructura y están compuestos de aminoácidos. Desde una perspectiva nutricional de aminoácidos, son iguales. El peso molecular de los polipéptidos es mucho menor que el de las proteínas y tienen algunas funciones reguladoras fisiológicas que las proteínas no tienen.
Los péptidos son mejores que las proteínas altas (proteínas macromoléculas), y sus funciones son muy diferentes. En primer lugar, los péptidos son mensajeros que encarnan información, lo que provoca diversas actividades fisiológicas positivas o negativas y regulación de reacciones bioquímicas con diferentes efectos prácticos. En segundo lugar, debido a su alta actividad, los péptidos pueden ejercer sus efectos fisiológicos únicos en cantidades mínimas y en bajas concentraciones; En tercer lugar, el peso molecular es pequeño y fácil de modificar. Más fácil de sintetizar que las proteínas. El alto contenido proteico (proteína macromolécula) no tiene esta característica.
En cuarto lugar, las propiedades de las proteínas se pueden estudiar en profundidad a través de fragmentos de péptidos, proporcionando materiales básicos para la transformación y síntesis de nuevas proteínas. Si el aminoácido es el segundo desarrollo, el péptido es el producto del tercer desarrollo y tiene un alto contenido proteico.
Los péptidos son mejores que los aminoácidos. Primero, se absorben más rápido que los aminoácidos. El segundo debe ser absorbido por el cuerpo en forma completa; el tercero debe ser absorbido activamente (los aminoácidos se absorben pasivamente); En comparación con los aminoácidos, la absorción de péptidos tiene las características de un consumo de energía bajo o nulo. Una vez que los péptidos se absorben a través del duodeno, ingresan directamente a la circulación sanguínea y transportan su propia energía y nutrientes a varias partes del cuerpo humano. En quinto lugar, los péptidos absorben muchos aminoácidos y son insaturados; en sexto lugar, sólo hay 20 tipos de aminoácidos con innumerables funciones, mientras que los péptidos pueden sintetizar miles de tipos utilizando aminoácidos como sustratos. En séptimo lugar, no hay competencia ni inhibición en el funcionamiento de diversos péptidos.
Como nutriente básico, los péptidos son más fáciles de absorber que los aminoácidos y tienen una alta biodisponibilidad. Algunos péptidos de pequeño peso molecular también pueden prevenir y tratar enfermedades y regular funciones fisiológicas humanas, que no están disponibles en las proteínas y sus aminoácidos. Los hidrolizados de proteínas no sólo sirven como complementos nutricionales para satisfacer las necesidades del crecimiento y desarrollo humano, sino que también tienen funciones reguladoras fisiológicas especiales. Estas funciones no pueden explicarse por la composición de aminoácidos del alimento original. Los péptidos funcionales se elaboran cortando grandes moléculas de proteínas mediante biotecnología. Los fragmentos de proteína de molécula pequeña escindidos pueden producir funciones reguladoras fisiológicas que la proteína original no tiene. Por ejemplo, la insulina, la aplicación de péptidos más exitosa en la medicina moderna, casi ha salvado la vida de pacientes diabéticos en todo el mundo. La hormona del crecimiento (hGH), es el producto funcional para la salud más popular en Europa y Estados Unidos, y es un péptido; que pueden promover el crecimiento y resistir el envejecimiento. Los péptidos de soja preparados a partir de proteína de soja tienen el efecto de reducir los lípidos en sangre, perder peso y mejorar la capacidad de hacer ejercicio. Los péptidos de albúmina elaborados a partir de clara de huevo tienen la función de mejorar la inmunidad y favorecer la digestión. El péptido más utilizado en la industria alimentaria es el aspartamo, un saborizante comestible bajo en calorías que se deriva principalmente del maíz. El fosfopéptido de caseína CPP (también conocido como péptido promotor de la absorción de calcio) es el péptido más agregado para niños, mujeres y ancianos. Tiene el efecto de promover la absorción de calcio y combatir la osteoporosis. Proviene de productos lácteos. Los péptidos de colágeno y el EGF, los dos péptidos más de moda en cosmética, son la primera opción para la piel antiarrugas e hidratante. El EGF es un factor de regeneración de la piel. Es un excelente representante de los productos peptídicos; el símbolo más importante del desarrollo y progreso de la industria cosmética, caracterizada desde la química fina tradicional hasta la biotecnología moderna, es la aplicación de la tecnología de péptidos.
Dado que el péptido en sí es una sustancia molecular pequeña, las propiedades nutricionales del péptido, que no se digieren y pueden absorberse directamente, pueden mejorar la eficacia y reducir la carga digestiva en el tracto gastrointestinal. una ventaja extremadamente obvia para las personas con mala función digestiva. Los estudios han demostrado que los péptidos con un peso molecular relativo inferior a 3400 no provocan reacciones alérgicas. Los péptidos bioactivos obtenidos a partir de proteínas alimentarias naturales mediante la biotecnología moderna se denominan péptidos funcionales. Los experimentos científicos han demostrado que los péptidos funcionales no solo pueden proporcionar los nutrientes necesarios para el crecimiento y desarrollo humanos, sino que también tienen funciones fisiológicas especiales: pueden reducir los lípidos en sangre, retrasar el envejecimiento, embellecer el cuerpo, ser antioxidantes, antidepresivos, antifatiga y mejorar; Dormir, mejorar la memoria, inhibir tumores, etc. Puede promover la absorción de proteínas, vitaminas y diversos oligoelementos beneficiosos.
El desarrollo y aplicación de péptidos bioactivos es un tema candente en el campo de la bioingeniería. Se utilizan ampliamente en medicina, atención sanitaria, alimentación, cosmética y otras industrias, y están formando una industria emergente con amplias perspectivas. . En la década de 1980, países internacionales como Japón, Corea del Sur, Estados Unidos y Europa ya contaban con empresas profesionales de péptidos que realizaban operaciones industriales. Los temas de comunicación e investigación involucran biología, química, productos farmacéuticos, alimentos y muchas otras industrias relacionadas con péptidos.
En Europa, América y Japón se ha formado un amplio mercado de péptidos. Hay dos productos principales: uno son los medicamentos y reactivos peptídicos que se han lanzado en el mundo, que son muy puros y costosos y el otro son los alimentos saludables bajos en antígenos con péptidos activos como factores funcionales y que contienen péptidos comunes. péptidos. La aplicación de péptidos en los alimentos (alimentos saludables, alimentos nutritivos, alimentos en general) comenzó en Japón en la década de 1980. Posteriormente, los alimentos peptídicos se hicieron cada vez más populares en países desarrollados como Estados Unidos y Europa occidental.
En la actualidad, los alimentos peptídicos han formado una industria y muchas empresas famosas han desarrollado alimentos peptídicos, aditivos alimentarios peptídicos y series de comidas con factores peptídicos. Como producto de alta tecnología, los péptidos funcionales se han utilizado ampliamente en diversos alimentos. En Japón, Estados Unidos y Europa occidental, están surgiendo en una corriente interminable alimentos saludables que contienen péptidos, incluidas bebidas peptídicas, loncheras peptídicas para niños, comidas peptídicas para personas mayores, alimentos peptídicos para deportistas, alimentos que favorecen la absorción de calcio, alimentos antihipertensivos, etc. .
En tercer lugar, el desarrollo de polipéptidos en China
El 17 de septiembre de 1965 se descubrió por primera vez en mi país la insulina sintética, que supuso también la primera síntesis total de una proteína. en el mundo. Este logro impulsó el desarrollo de las ciencias de la vida y abrió la era de las proteínas sintéticas. La finalización de este trabajo se considera el logro más importante en el campo de la síntesis de péptidos y proteínas en la década de 1960, que mejoró enormemente la reputación científica de nuestro país y desempeñó un papel positivo en la promoción de la investigación sobre la síntesis de proteínas y péptidos en nuestro país. La síntesis de insulina bovina artificial marca un paso clave en el viaje de la humanidad para comprender la vida y explorar los misterios de la vida, y ha tenido gran importancia e impacto.
Aunque la investigación sobre péptidos en mi país comenzó en la década de 1950, por razones institucionales, no se han podido llevar a cabo aplicaciones orientadas al mercado y la contradicción entre la investigación científica y el mercado se ha convertido en un problema persistente. Con la brisa primaveral de reforma y apertura, las barreras del confinamiento ideológico se han resuelto y la ciencia y la tecnología han revitalizado a China, que se ha convertido en el sueño y la acción de muchas personas perspicaces. En 1996, el establecimiento del Instituto de Investigación de Péptidos de Wuhan, fundado por el científico Dr. Chen, se convirtió en un hito importante en el desarrollo de la industria de péptidos de China. Su establecimiento significa que la tecnología líder en el mundo y la experiencia en servicios están vinculadas a muchos años de resultados de investigación científica nacional. Al mismo tiempo, ha abierto un nuevo campo de integración de la investigación científica y el mercado, y ha construido una plataforma para la comunicación con el mundo. Esta es una señal importante de confianza en el mercado futuro y la madurez de la industria de péptidos. Sobre la base de un alto punto de partida y un alto nivel de investigación científica, ha hecho contribuciones útiles al desarrollo de la investigación biológica de péptidos de alta tecnología en mi país y también ha sentado una buena base para que mi país cree un desarrollo biológico de alto nivel. y participar en concurso internacional en el campo de la biomedicina en el siglo XXI. El Instituto de Sustancias Peptídicas de Wuhan está comprometido con la investigación, el desarrollo y la aplicación de sustancias peptídicas; los conceptos de "péptidos funcionales" y "nutrición polipeptídica" se popularizaron e introdujeron por primera vez. En la práctica, la tecnología moderna de péptidos biológicos se combina con la farmacología tradicional china para establecer una plataforma tecnológica única para la investigación y aplicación de "péptidos funcionales" que integra la tecnología oriental y occidental y la cultura oriental. Confiando en reconocidos expertos en investigación de péptidos en la industria, establecemos amplios intercambios académicos con famosas instituciones de investigación científica nacionales y extranjeras para mantenernos al tanto de los últimos desarrollos y resultados de la investigación de péptidos en el mundo actual, para que los temas de su proyecto, la investigación científica; Los métodos y el desarrollo de productos están siempre a la vanguardia del estado mundial. Bajo la guía de la innovación científica, el camino hacia la innovación de productos es cada vez más amplio. En la actualidad, el Instituto de Investigación de Polipéptidos ha completado el desarrollo de docenas de productos terminados y productos de materia prima en polvo, como la serie de péptidos de proteínas de la medicina tradicional china, la serie de péptidos de proteínas vegetales, la serie de péptidos de proteínas marinas, la serie de péptidos de aditivos alimentarios, la serie de péptidos de aditivos alimentarios, Serie de péptidos reguladores del crecimiento vegetal, etc. En la promoción inicial en el mercado se han logrado resultados gratificantes, sentando bases sólidas para un desarrollo sano y sostenible.
En 1998, bajo el liderazgo del Dr. Chen, el Instituto de Investigación de Polipéptidos de Wuhan desarrolló el primer producto proteico biológico de China, el péptido de albúmina. El péptido de albúmina es un producto de alta tecnología desarrollado mediante tecnología de bioingeniería basada en la última teoría biológica. Utiliza un nuevo concepto para ajustar integralmente el sistema inmunológico humano. El péptido de albúmina es un péptido de molécula pequeña elaborado a partir de ovoalbúmina mediante tecnología de digestión enzimática dirigida. La secuencia ácida y la composición de las proteínas séricas son muy similares. Su función es complementar la nutrición básica, mejorar la calidad de la sangre, mantener la vitalidad celular, regular la función inmune, mejorar la condición física y promover la recuperación de enfermedades. Tiene una amplia aplicabilidad y buenas perspectivas de aplicación en la atención de la salud para personas con constitución débil, baja inmunidad y desnutrición. Como primer producto proteico biológico excelente de China, las cápsulas de péptidos de albúmina han obtenido la licencia de importación de la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU., convirtiéndose en el primer producto biológico chino en ingresar al mercado estadounidense. Las cápsulas de péptidos de albúmina figuraron como Proyecto Nacional Spark en 1999, Proyecto Antorcha Nacional en 2000 y uno de los diez principales proyectos clave de industrialización de alta tecnología en la ciudad de Wuhan en 2000.
En quinto lugar, fortalecer la cooperación internacional y promover el desarrollo de la industria de los péptidos.
La cooperación promueve el progreso de la civilización y el desarrollo social. El desarrollo de la industria de los péptidos no puede separarse de un buen entorno de cooperación internacional. Su capacidad para desarrollarse de manera sostenible depende en gran medida de sus conceptos y sistemas, y sus objetivos científicos sólo pueden lograrse mediante la cooperación y los intercambios internacionales. Tiantianhao Company ofrece a los consumidores y a los responsables de la toma de decisiones empresariales oportunidades de comprensión, comunicación y cooperación técnica al participar y albergar la "Sociedad Asiática de Polipéptidos" y al iniciar el "Foro Internacional Antitumoral de Polipéptidos Asiáticos", que también marca la dirección de nuestra iniciativa internacional. cooperación. Un gran paso adelante.
Con el desarrollo de los mercados nacionales y extranjeros y la profundización de la comprensión de la gente, la investigación sobre la tecnología de péptidos se está desarrollando en una dirección más macroscópica, microscópica, integral y extensa. En el nuevo siglo, los intercambios y la cooperación técnicos transfronterizos, regionales y globales afectarán en gran medida la dirección y el proceso de desarrollo de la industria de péptidos. Debemos afrontar los desafíos que plantea la internacionalización de la inversión y el desarrollo, la evaluación de proyectos y la coordinación de proyectos. Con la expansión de los campos de investigación y el desarrollo de redes de información, tanto en términos de profundidad y amplitud de la investigación como de organización y escala de producción, la escala, la intensidad de la inversión y los métodos de investigación de la biotecnología de péptidos moderna están entrando gradualmente en un mundo en el que sólo la cooperación internacional podrá lograr una nueva era de desarrollo integral.
Tiantianhao Company es pionera en la industria de los péptidos, con un gran negocio y una amplia gama de servicios. Debería asumir más obligaciones y responsabilidades, promover la promoción y aplicación de tecnología de péptidos y construir una plataforma de desarrollo económico para empresas relevantes y una plataforma de servicio público para asociaciones industriales. A través de la cooperación internacional, podemos ampliar efectivamente nuestras capacidades de investigación, compartir los resultados de la investigación y la experiencia de desarrollo de la comunidad científica internacional, compartir el vasto mercado, dominar aún más las tecnologías centrales, participar en la formulación de estándares y especificaciones de la industria, mejorando así nuestra capacidad de participar en la cooperación y la competencia internacionales y lograr el Desarrollo a pasos agigantados. A través de la cooperación internacional, no sólo podemos beneficiarnos de la comunidad internacional, sino también contribuir a la causa científica de la humanidad. A través de la cooperación y los intercambios internacionales, más productos y proyectos de investigación tendrán la oportunidad de aparecer en el escenario mundial, y nuestros años de esfuerzos serán conocidos por más países y personas, beneficiando a la sociedad humana.
Una amplia participación en intercambios y cooperación internacionales seguramente acelerará el desarrollo de la industria de los péptidos y logrará el objetivo de un desarrollo revolucionario. ¡Nuestras instituciones y empresas de investigación nacionales deben adaptarse activamente a la nueva situación, fortalecer el aprendizaje, mejorar su propia calidad y hacer todo lo posible para desarrollarse y crecer junto con la industria de péptidos!