Het verschil tussen synthetische en natuurlijke peptiden
· 4 min lezen
Een synthetisch peptide en zijn natuurlijke tegenhanger kunnen chemisch volledig identiek zijn, en toch verschillen ze op punten die voor onderzoek wezenlijk zijn. Herkomst, zuiverheid, beschikbaarheid en de mogelijkheid tot aanpassing bepalen welke variant in een experiment het best past. Wat is precies het verschil tussen synthetische en natuurlijke peptiden, en wanneer kiezen onderzoekers voor welke vorm? Dit artikel beantwoordt die vragen op een rij.
Wat zijn natuurlijke peptiden?
Natuurlijke peptiden worden door levende organismen aangemaakt. Ze ontstaan in het ribosoom, vaak als onderdeel van een groter voorlopereiwit dat daarna door enzymen in stukken wordt geknipt. Voorbeelden zijn hormonen als insuline en glucagon, maar ook antimicrobiële peptiden en gifstoffen van dieren.
Lange tijd was isolatie uit weefsel de enige manier om zulke peptiden te verkrijgen. Insuline werd tot in de jaren tachtig gewonnen uit de alvleesklier van varkens en runderen. Tegenwoordig zijn de meeste peptiden voor onderzoek synthetisch beschikbaar, onder meer via Trusted Peptides Nederland, dat zijn producten omschrijft als ontwikkeld voor onderzoekers.
Het isoleren van een natuurlijk peptide is bewerkelijk. Een weefsel bevat duizenden verschillende moleculen, en het gewenste peptide komt vaak in zeer kleine hoeveelheden voor. Bovendien kan de samenstelling per bron verschillen, wat de reproduceerbaarheid van onderzoek bemoeilijkt.
Hoe worden synthetische peptiden gemaakt?
Synthetische peptiden worden meestal gemaakt met vastefasesynthese, ontwikkeld door Robert Bruce Merrifield. De keten wordt stap voor stap op een vaste drager opgebouwd, waarbij elk aminozuur in een vaste volgorde wordt gekoppeld. Na afloop wordt het peptide losgemaakt, gezuiverd en gevriesdroogd.
Een tweede route is recombinante productie. Daarbij wordt het gen voor een peptide in een bacterie of gist ingebracht, die het peptide vervolgens aanmaakt. Sinds 1982 wordt humane insuline op deze manier geproduceerd. Strikt genomen is zo een peptide biologisch gemaakt, maar wel volgens een door mensen ontworpen proces.
Chemische synthese en recombinante productie hebben elk hun voordelen. Synthese is flexibel en geschikt voor korte en gemodificeerde peptiden. Recombinante productie is efficiënter voor lange ketens en grote hoeveelheden, maar minder geschikt voor ongebruikelijke bouwstenen.
Zijn synthetische en natuurlijke peptiden chemisch gelijk?
Een synthetisch peptide met exact dezelfde sequentie en dezelfde modificaties is chemisch identiek aan de natuurlijke vorm. Een molecuul draagt geen kenmerk van zijn herkomst. In de praktijk zijn er echter verschillen in wat er naast het doelpeptide aanwezig is.
Een synthetisch peptide kan sporen bevatten van verwante peptiden, beschermgroepen of het tegenion trifluorazijnzuur. Een uit weefsel geïsoleerd peptide kan juist andere biologische moleculen uit de bron bevatten. Welke onzuiverheden er zijn, hangt dus samen met de productieroute.
Veel natuurlijke peptiden ondergaan bovendien posttranslationele modificaties, zoals glycosylering, fosforylering of een amidegroep aan het uiteinde. Een synthetisch peptide is alleen gelijk aan de natuurlijke vorm als deze modificaties ook zijn aangebracht. Dat is bij synthese mogelijk, maar vraagt extra stappen.
Waarom kiezen onderzoekers vaak voor synthese?
Het grootste voordeel van synthese is controle. De sequentie ligt exact vast, de zuiverheid is meetbaar en elke batch kan worden gedocumenteerd met een certificaat van analyse. Dat maakt synthetische peptiden zeer geschikt voor reproduceerbaar onderzoek, waarin dezelfde stof steeds opnieuw moet kunnen worden gebruikt.
Daarnaast maakt synthese varianten mogelijk die in de natuur niet bestaan. Onderzoekers kunnen één aminozuur vervangen, een fluorescent label toevoegen of D-aminozuren inbouwen voor extra stabiliteit. Zulke aanpassingen zijn onmisbaar om te begrijpen welke onderdelen van een peptide verantwoordelijk zijn voor zijn functie.
Ook ethische en praktische overwegingen spelen mee. Synthese vermindert de noodzaak om dierlijk weefsel te gebruiken als bron van peptiden. Bovendien is een synthetisch peptide doorgaans sneller en in grotere hoeveelheden beschikbaar dan een peptide dat uit een natuurlijke bron moet worden gezuiverd.
Wanneer blijft de natuurlijke vorm relevant?
Natuurlijke peptiden blijven belangrijk bij het ontdekken van nieuwe stoffen. Veel nieuwe peptiden worden gevonden door extracten van planten, micro-organismen of gifstoffen te analyseren. Pas nadat de structuur is bepaald, kan een synthetische versie worden gemaakt voor verder onderzoek.
Ook als referentie kan een natuurlijke vorm nuttig zijn, bijvoorbeeld om te controleren of een synthetisch peptide dezelfde biologische activiteit heeft. Verschillen kunnen wijzen op een ontbrekende modificatie of een afwijkende vouwing, wat waardevolle informatie oplevert over de structuur van het natuurlijke peptide.
Synthetische research peptides zijn, net als natuurlijke extracten voor onderzoek, uitsluitend bedoeld voor laboratoriumgebruik. Ze zijn niet goedgekeurd als geneesmiddel of voedingssupplement en zijn niet bestemd voor menselijke consumptie, ongeacht of de sequentie aan een natuurlijk peptide is ontleend.