Acetylierung
Acetylierung ist eine posttranslationale Modifikation, bei der eine Acetylgruppe (-COCH₃) auf ein Peptid übertragen wird, typischerweise auf das freie N-terminale Amin (α-Acetylierung) oder das Amin einer Lysin-Seitenkette (ε-Acetylierung). Bei Säugetieren wird sie durch verschiedene Acetyltransferasen (NAT, HAT) katalysiert, die Acetyl-Coenzym A als Acetyldonor nutzen, und kann durch Deacetylasen (HDAC, Sirtuine) rückgängig gemacht werden.
Funktionell spielt die Acetylierung mehrere entscheidende Rollen in der Peptidbiologie. (1) N-terminaler Schutz: Durch Blockierung des freien Amins macht sie das Peptid resistent gegenüber Aminopeptidasen, einschließlich der gefürchteten DPP-4. Die N-terminale Acetylierung verlängert die Plasmahalbwertszeit um eine Größenordnung. (2) Aktivitätsmodulation: Manche native Peptide werden vom Körper acetyliert, um ihre Funktion zu aktivieren oder zu regulieren (α-MSH ist ein acetyliertes Derivat von ACTH). (3) Chromatinregulation: Die Acetylierung von Histonschwänzen reguliert die globale Genexpression.
In der Peptidforschung ist die N-terminale Acetylierung eine gängige synthetische Strategie zur Stabilisierung anfälliger Sequenzen. Sie wird am Ende der SPPS durch Kopplung von Essigsäureanhydrid an das freie α-Amin des letzten N-terminalen Restes erreicht, vor der Abspaltung vom Harz. Die Zusatzkosten sind minimal, der Stabilitätsgewinn oft beeindruckend.
Mehrere im RUO-Bereich vermarktete Peptide nutzen diese Modifikation: das acetylierte TB-500-Fragment (Ac-Leu-Lys-Lys-Thr-Glu-Thr-Gln), Ac-SDKP (Serylaspartyllysylprolin, ein Peptid zur Regulation der Hämatopoese), bestimmte α-MSH-Analoga. Das Vorhandensein der Acetylgruppe verändert die Molekülmasse um +42 Da im Vergleich zur freien Form, eine Signatur, die während der Qualitätskontrolle leicht per LC-MS verifiziert werden kann.
Ein Peptid-COA muss stets angeben, ob das Produkt acetyliert ist (vermerkt durch „Ac-“ vor dem Namen) und die entsprechende MS-Masse liefern. Die Verwechslung von freier und acetylierter Form ist ein klassischer Fehler, der vergleichende pharmakologische Protokolle ungültig machen kann.
Die Acetylierung ist eine reversible posttranslationale Modifikation, die durch Histon-Acetyltransferasen (HAT) katalysiert und durch Histon-Deacetylasen (HDAC) entfernt wird; sie reguliert das Chromatin (Acetylierung der Lysine 9, 14, 27 von H3 und der Lysine 5, 8, 12, 16 von H4) sowie die Proteinaktivität (p53, Tubulin, Transkriptionsfaktoren). Bei einem synthetischen Peptid wird die Acetylierung während der SPPS chemisch eingeführt, durch Reaktion mit Essigsäureanhydrid (Ac2O) in Gegenwart von DIEA am Harz vor der Abspaltung, oder durch Kopplung einer präaktivierten Acetyl-Aminosäure (z. B. Ac-Gly-OH).
In der Peptidpharmakologie dient die N-terminale Acetylierung vor allem dazu: (1) Serum-Aminopeptidasen zu blockieren, die native Peptide vom Aminoende her abbauen, wodurch die In-vivo-Halbwertszeit erheblich verlängert wird; (2) den nativen posttranslationalen Zustand bestimmter endogener Peptide nachzuahmen (N-acetyliertes Thymosin β-4, Ac-SDKP); (3) das freie Amin zu maskieren, um parasitäre Interaktionen in biochemischen Assays zu vermeiden; (4) die Membranpassage durch erhöhte Lipophilie zu erleichtern. Die Acetylierung erhöht die Molekülmasse um 42.01 Da (Addition von -COCH3 anstelle eines H), leicht nachweisbar per ESI-HRMS und als Reaktionskontrolle verwendet.