В живых организмах обнаружено довольно много свободных пептидов. Часть из них образуется в определенных условиях в результате частичного ферментативного гидролиза, а часть - встречаются как свободные соединения, не связанные со структурой белка. Интерес к природных пептидов обусловлен их чрезвычайно высокой
биологической активностью. Многие из них имеют выразительную фармакологическое действие и представляют интерес как лекарственные средства.
В отличие от белковых полипептидов природные пептиды более разнообразны по составу: довольно часто имеют остатки D-аминокислот, ß-аминокислот, содержащих циклические фрагменты, разветвленные цепи и т.д.. Природные пептиды зависимости от характера действия и происхождения делятся на несколько групп: пептиды, обладающих гормональная активность (вазопрессин, окситоцин, кальцитонин, глюкагон, кортикотропин и др..) Регуляторные пептиды (пептиды гипоталамуса - либерины и статины; пептиды мышц - ансерин , карнозин и др..) нейропептиды мозга (энкефалин, эндорфин, скотофобин, пептиды памяти, сна и т.д.); пептиды, которые участвуют в процессах пищеварения (гастрин, секретин и др..) тканевые гормоны (ангиотензин , брадикинин, калидин, атриопептиды и др..) антибиотики (грамицидин А, В, С и актиномицин Д и др.).; алкалоиды (эрготамин, пандамин и др..). Таким образом, биологическая активность большинства пептидов связана с их регуляторной функцией, причем точки приложения их действия и эффективность в организме очень разнообразными.
Ансерин и карнозин является дипептидами, содержащиеся в мышцах человека и животных. В их состав входят необычные аминокислоты ß-аланин и метилгистидин. Они повышают эффективность ионных насосов мышечной клетки и амплитуду мышечных сокращений. Глутатион защищает сульфгидрильные (-SH) группы белков от окисления, входит как небелковая часть в состав некоторых ферментов (как кофермент), участвует в механизме транспорта аминокислот через клеточные мембраны кишечного эпителия и других клеток в составе фермента у-глутаминил-трансферазы, которая находится в мембране. Участвует в разложении перекиси водорода, образующейся в эритроцитах в результате обменных процессов или аутоокислення лекарственных препаратов, и в детоксикации ряда посторонних для организма соединений (ксе-нобиотикив), в том числе лекарственных препаратов, путем конъюгации (объединения) с ними . При этом образуются парные, более растворимые в воде соединения, которые легко выводятся через почки.
К свободным пептидов принадлежат тканевые гормоны - калидин и брадикинин, образующиеся путем расщепления общего предшественника кининоген. Они увеличивают проницаемость капилляров и являются сильнейшими возбудителями болевых ощущений. Брадикинин - линейный нонапептид: арг-о-о-гли-фен-сер-о-фен-арг; калидин отличается от него наличием еще одного аминокислотного остатка с N-конца - лизина.
Нейропептиды содержатся преимущественно в головном мозге. К ним относится группа так называемых опиоидных пептидов, поскольку они взаимодействуют с теми же рецепторами, что и опиатные вещества (например, морфин) и близкие к ним по своему действию. Представителями их является a-, ß-, у-эндорфины, а-и ß-неоэндорфина, динорфинов, пентапептиды метионин-энкефалин (тир-гли-гли-фен-мет) и лейцин-энкефалин, который отличается от первого последней аминокислотой: вместо метионина в лейцин-энкефалины находится лейцин, что отражено в их названии. Опиоидные пептиды оказывают модулирующее влияние на передачу нервных импульсов в ряде отделов центральной нервной системы (ЦНС). Большое количество рецепторов связывания ендопиоидив найдены в гипоталамусе, таламусе, нейрогипофизом и ряде других отделов ЦНС, они встречаются и в периферической нервной системе. Ендопиоиды участвуют в регуляции процессов, связанных с восприятием боли, влияющие на сердечно-сосудистую деятельность, стрессовые реакции и на некоторые другие физиологические функции. Во время обезболивания иглоукалыванием происходит повышение их содержания в спинно-мозговой жидкости, что свидетельствует об активации этой системы. Особого внимания заслуживает синтез опиоидных пептидов в качестве лекарственных средств, оказывающих обезболивающее действие и используются как заменители наркотиков. В настоящее время некоторые из опиоидных пептидов полученные синтетическим путем, однако оказалось, что после введения в организм они быстро разрушаются ферментами. Для повышения стабильности их защищают путем замены отдельных аминокислот L-ряду на остатки D-аминокислот или создания различных модификаций аминокислот, входящих в состав опиоидных пептидов. Подобная замена лишь немного уменьшает их биоак-ность, однако способствует пролонгированному действию препарата.
Последнее время экстрактов ткани предсердия животных и человека были выделены атриопептиды, участвующих в регуляции тонуса сердечно-сосудистой системы и электролитического обмена. Физиологический эффект их оказался противоположным по ренин-ангио-Тензин-альдостерон. Атриопептиды расширяют сосуды, усиливают клубочковую фильтрацию, стимулируют выведение натрия и хлоридов за счет угнетения их реабсорбции в канальцах. Атриопептиды (от лат. Atrio - предсердия) построены из разного количества остатков аминокислот - от 23 до 100, но для выявления биологического эффекта обязательным является присутствие в молекуле 17-членного кольца, которое образуется за счет дисульфидного связи между остатками цистеина.
Кейлонов (хейлоны) - это тканиноспецифични гормоны местного действия, представленные пептидами или белками. Они подавляют митотическую активность других клеток, предупреждают их злокачественный рост.
Пептидные антибиотики обладают антибактериальным действием и используются как лекарственные средства. Так, грамицидин А (циклодекапептид) является Ионофоры и действует на биологические мембраны, образуя комплексоны с ионами металлов, чем нарушает регуляцию ионной проницаемости в мембранах бактерий. В состав его молекулы входят D-аминокислоты и аминокислота орнитин (ОРН). Пептидно-белковую природу имеют много токсических веществ: токсины ядовитых грибов, яда змей, скорпионов, пчел. Чаще всего они блокируют биосинтез белка в клетках эукариот. С другой стороны, в некоторых грибах в тех же тканях содержатся и антитоксины, которые уплотняют мембраны клеток печени и снижают их проницаемость для токсинов. Изучение токсинов и антитоксинов представляет интерес в свете поиска соединений, которые обезвреживают токсины.
Кроме перечисленного, некоторые пептиды выполняют ряд других, очень важных и интересных функций. Так, открыто гормоны, которые отвечают за индукцию сна; пептиды, участвующие в процессах памяти и умственного развития, в приобретении условных рефлексов. Прослеживается связь между отклонениями психической деятельности человека от нормы и содержанием определенных пептидов в мозге.