Cosa sono i peptidi? Struttura, sintesi, analisi e ricerca

I peptidi sono brevi catene di aminoacidi collegati tra loro tramite legami peptidici. Come regola empirica, si parla di peptidi fino a circa 50 aminoacidi e di proteine per catene più lunghe e ripiegate. I peptidi sono presenti in tutti gli esseri viventi, ad esempio come ormoni e molecole di segnalazione, e oggi possono essere sintetizzati chimicamente di routine.

In parole semplici: se gli aminoacidi sono le lettere, i peptidi sono brevi parole e le proteine frasi intere o paragrafi. L’ordine degli aminoacidi – la sequenza – determina quale forma assume un peptide e con quali molecole interagisce. Già la sostituzione di un singolo aminoacido può modificare sensibilmente queste proprietà.

Questo articolo introduttivo spiega come si forma il legame peptidico, come i peptidi si distinguono da aminoacidi e proteine, come vengono prodotti e analizzati in laboratorio, in quali campi di ricerca vengono impiegati e in cosa i peptidi nei cosmetici si differenziano dai peptidi per la ricerca.

Cosa sono i peptidi? Struttura a partire dagli aminoacidi

Gli elementi costitutivi di tutti i peptidi sono gli aminoacidi. Ogni aminoacido possiede un gruppo amminico (–NH₂), un gruppo carbossilico (–COOH) e una catena laterale che gli conferisce le sue proprietà individuali – ad esempio se è idrofilo, idrofobo, acido o basico. Nelle proteine umane sono presenti 20 aminoacidi proteinogenici standard, abbreviati con codici a tre o a una lettera, ad esempio Gly (G) per la glicina o Lys (K) per la lisina.

Un peptide ha una direzione: a un’estremità si trova un gruppo amminico libero (N-terminale), all’altra un gruppo carbossilico libero (C-terminale). Per convenzione le sequenze vengono sempre scritte dall’N- al C-terminale. Il tripeptide GHK, ad esempio, è costituito da glicina, istidina e lisina esattamente in quest’ordine.^[7]

Il legame peptidico

Il legame peptidico si forma quando il gruppo carbossilico di un aminoacido reagisce con il gruppo amminico del successivo. Viene eliminata una molecola d’acqua – chimicamente una reazione di condensazione. Il risultato è un legame ammidico (–CO–NH–). Ha un parziale carattere di doppio legame, è quindi in gran parte planare e ha una rotazione solo limitata. Questa proprietà determina quali strutture spaziali può assumere una catena peptidica. Viceversa, il legame peptidico può essere nuovamente scisso tramite idrolisi – cioè con assorbimento di acqua –, ad esempio per via enzimatica da parte delle proteasi.

Nomenclatura in base alla lunghezza della catena

I confini tra questi termini sono convenzioni e non vengono tracciati in modo uniforme in letteratura.

Peptide, proteina, aminoacido: la distinzione

Un Aminoacido è un singolo elemento costitutivo. Un Peptide si forma non appena almeno due aminoacidi sono collegati tramite un legame peptidico. Una Proteina è una lunga catena polipeptidica – o un complesso di più catene – che si ripiega in una struttura tridimensionale definita.

La differenza non sta quindi nella chimica del legame, ma nella lunghezza e nella struttura. Le proteine formano tipicamente diversi livelli strutturali: la sequenza (struttura primaria), schemi di ripiegamento locali come α-elica e foglietto β (struttura secondaria), la forma spaziale complessiva (struttura terziaria) ed eventualmente l’unione di più catene (struttura quaternaria). I peptidi corti, invece, sono spesso flessibili e assumono una struttura definita solo a contatto con la loro molecola bersaglio.

Ciò ha conseguenze pratiche: i peptidi corti possono essere sintetizzati interamente per via chimica, mentre le grandi proteine vengono per lo più prodotte per via biotecnologica nelle cellule. La zona di transizione è fluida: anche peptidi terapeutici più lunghi vengono oggi prodotti su scala di tonnellate mediante sintesi in fase solida.^[3]

Sintesi: come vengono prodotti i peptidi?

Merrifield e la sintesi in fase solida

A lungo la sintesi dei peptidi in soluzione è stata laboriosa: dopo ogni fase di accoppiamento l’intermedio doveva essere isolato e purificato con grande dispendio. Nel 1963 R. Bruce Merrifield descrisse sul Journal of the American Chemical Society un nuovo principio: la catena peptidica in crescita viene legata al C-terminale a un supporto polimerico insolubile. I reagenti in eccesso e i sottoprodotti possono quindi essere semplicemente eliminati con un lavaggio. Merrifield dimostrò il metodo con la sintesi di un tetrapeptide.^[1] Nel 1984 ricevette il Premio Nobel per la chimica – per lo sviluppo di una metodologia per la sintesi chimica su una matrice solida.^[2]

Il ciclo SPPS

1. Ancoraggio: Il primo aminoacido viene legato alla resina.
2. Deprotezione: Il gruppo protettivo temporaneo sul gruppo amminico viene rimosso.
3. Accoppiamento: L’aminoacido successivo, protetto, viene attivato e accoppiato.
4. Lavaggio: I reagenti in eccesso vengono eliminati con il lavaggio; il ciclo ricomincia da capo.
5. Distacco: Alla fine il peptide finito viene staccato dalla resina e i gruppi protettivi delle catene laterali vengono rimossi.

Oggi la strategia Fmoc (fluorenilmetossicarbonile come gruppo protettivo temporaneo) è considerata il metodo d’elezione. Secondo una review pubblicata sul Journal of Peptide Science , grazie alla produzione di peptidi terapeutici su scala di tonnellate i building block Fmoc di alta qualità sono disponibili a basso costo e molti building block modificati sono reperibili in commercio.^[3] La maggior parte dei peptidi oggi viene prodotta tramite SPPS.^[5]

Analisi: come si verificano purezza e identità?

Nessuna fase di sintesi procede in modo del tutto completo. Per questo un peptide grezzo contiene sempre sottoprodotti, che devono essere separati tramite purificazione e rilevati tramite analisi. Una review sulle impurità nei prodotti peptidici descrive tra l’altro:^[5]

• Sequenze di delezione: Peptidi a cui manca un aminoacido, ad esempio a causa di una deprotezione incompleta.
• Sequenze di inserzione: Peptidi con un aminoacido in più, ad esempio a causa di un eccesso di reagenti.
• Racemizzazione: Trasformazione di singoli aminoacidi nella loro immagine speculare (impurità diastereomeriche).
• Addotti di gruppi protettivi e prodotti di ossidazione nonché controioni come il trifluoroacetato derivanti da sintesi e purificazione.
• Prodotti di degradazione, ad esempio per formazione di piroglutammato o succinimmide.

Gli autori sottolineano che tali impurità possono influenzare già i primi studi funzionali e portare a conclusioni errate.^[5] Proprio per questo l’analisi è così importante per la ricerca.

HPLC e spettrometria di massa

Un report di analisi (Certificate of Analysis) riassume questi risultati per un lotto specifico. È importante che si riferisca al lotto effettivamente consegnato e che indichi il metodo in modo verificabile.

Campi di ricerca: dove vengono studiati i peptidi

I peptidi sono presenti in quasi tutti gli ambiti della ricerca biomedica di base. Dall’introduzione dell’insulina negli anni ’20 del Novecento, la ricerca sui peptidi si è notevolmente ampliata – dagli ormoni endogeni ai prodotti naturali fino a molecole progettate in modo mirato.^[4][6] Da SunPept le aree di ricerca sono suddivise in quattro linee:

• Ricerca metabolica: Farmacologia dei recettori delle incretine, ad esempio con agonisti multirecettoriali come il retatrutide.
• Longevità: metabolismo energetico cellulare e biologia dell’invecchiamento, ad esempio intorno a NAD+.
• Dermatologia: biologia cutanea e tessuto connettivo, ad esempio il peptide di rame GHK-Cu.
• Ricerca sui tessuti: modelli preclinici di riparazione tissutale, ad esempio con BPC-157 e TB-500 come componenti di miscele.

Secondo una review pubblicata su Nature Reviews Drug Discovery , dall’introduzione dell’insulina più di 80 farmaci peptidici sono arrivati sul mercato, tra l’altro negli ambiti diabete, oncologia e osteoporosi.^[4] Ciò mostra la rilevanza di questa classe di sostanze – ma non dice nulla sui singoli peptidi per la ricerca, che non sono approvati.

Peptidi nei cosmetici vs. peptidi per la ricerca

Molti conoscono i peptidi dalla cosmetica, ad esempio da sieri o creme. Dal punto di vista giuridico e dei contenuti si tratta però di una categoria di prodotti completamente diversa dai peptidi per la ricerca.

Il regolamento UE sui cosmetici definisce i prodotti cosmetici come sostanze o miscele destinate a essere applicate sulle superfici esterne del corpo umano allo scopo esclusivo o prevalente di pulirle, profumarle, proteggerle, modificarne l’aspetto, mantenerle in buono stato o correggere gli odori corporei.^[8] I peptidi per la ricerca non rientrano in questa definizione: vengono forniti senza alcuna destinazione cosmetica, esclusivamente per indagini scientifiche. La stessa molecola – ad esempio GHK-Cu – può quindi essere regolamentata in modo diverso a seconda del prodotto e della destinazione d’uso.

Cosa significa “Research Use Only”?

“Research Use Only” (RUO) identifica sostanze destinate esclusivamente ad analisi scientifiche e analitiche in laboratorio. Non sono medicinali, né integratori alimentari, né cosmetici e non sono destinate all’uso umano o veterinario. I fornitori seri lo indicano chiaramente e rendono accessibile la documentazione analitica. Una panoramica di tutti i peptidi per la ricerca si trova nello shop.

Domande frequenti

Cosa sono i peptidi, spiegato in modo semplice?

I peptidi sono brevi catene di aminoacidi collegati tramite legami peptidici. Si possono immaginare gli aminoacidi come lettere, i peptidi come brevi parole e le proteine come frasi intere. I peptidi sono presenti in tutti gli esseri viventi, ad esempio come ormoni o molecole di segnalazione, e possono essere prodotti chimicamente in modo mirato in laboratorio.

Qual è la differenza tra peptide e proteina?

Entrambi sono costituiti da aminoacidi collegati tramite legami peptidici. La differenza sta nella lunghezza e nella struttura: i peptidi sono più corti, come regola empirica fino a circa 50 aminoacidi, le proteine più lunghe e ripiegate in una forma tridimensionale definita. Il confine è una convenzione e non viene tracciato in modo uniforme in letteratura.

Come si forma un legame peptidico?

Il gruppo carbossilico di un aminoacido reagisce con il gruppo amminico di un secondo aminoacido. Viene così eliminata una molecola d’acqua e si forma un legame ammidico. Questo legame è in gran parte planare e ha una rotazione limitata, il che determina la possibile struttura della catena. Può essere nuovamente scisso tramite idrolisi, ad esempio con l’aiuto di enzimi.

Come vengono prodotti i peptidi?

Oggi i peptidi sintetici vengono prodotti prevalentemente mediante sintesi peptidica in fase solida (SPPS). Il principio fu descritto da R. Bruce Merrifield nel 1963: la catena cresce un aminoacido alla volta su una resina insolubile. Oggi la strategia Fmoc è lo standard. Dopo la sintesi il peptide viene staccato, purificato e controllato analiticamente.

Come si determina la purezza di un peptide?

È consueta una combinazione di HPLC e spettrometria di massa. La HPLC separa il peptide dai sottoprodotti e mostra la quota del picco principale, la spettrometria di massa conferma l’identità tramite la massa molecolare. Un report di analisi riassume questi risultati per un lotto specifico e dovrebbe indicare il metodo in modo verificabile.

I peptidi nei cosmetici sono la stessa cosa dei peptidi per la ricerca?

No. I peptidi nei cosmetici sono componenti di formulazioni che rientrano nel regolamento UE sui cosmetici e sono destinati all’applicazione esterna. I peptidi per la ricerca sono sostanze pure fornite esclusivamente per analisi di laboratorio e non sono destinati all’uso umano. La stessa molecola può essere regolamentata in modo diverso a seconda della destinazione d’uso.

Fonti

1. Merrifield RB. Solid Phase Peptide Synthesis. I. The Synthesis of a Tetrapeptide. J Am Chem Soc. 1963;85(14):2149–2154. doi:10.1021/ja00897a025
2. The Nobel Prize in Chemistry 1984: Bruce Merrifield. NobelPrize.org (consultato il 21/10/2026). nobelprize.org/prizes/chemistry/1984/summary/
3. Behrendt R, White P, Offer J. Advances in Fmoc solid-phase peptide synthesis. J Pept Sci. 2016;22(1):4–27. doi:10.1002/psc.2836
4. Muttenthaler M, King GF, Adams DJ, Alewood PF. Trends in peptide drug discovery. Nat Rev Drug Discov. 2021;20(4):309–325. doi:10.1038/s41573-020-00135-8
5. D’Hondt M, Bracke N, Taevernier L, et al. Related impurities in peptide medicines. J Pharm Biomed Anal. 2014;101:2–30. doi:10.1016/j.jpba.2014.06.012
6. Lau JL, Dunn MK. Bioorg Med Chem. 2018;26(10):2700–2707. doi:10.1016/j.bmc.2017.06.052
7. Pickart L, Margolina A. Regenerative and Protective Actions of the GHK-Cu Peptide in the Light of the New Gene Data. Int J Mol Sci. 2018;19(7):1987. doi:10.3390/ijms19071987
8. Regolamento (CE) n. 1223/2009 del Parlamento europeo e del Consiglio, del 30 novembre 2009, sui prodotti cosmetici, art. 2, par. 1, lett. a. GU L 342 del 22/12/2009, pag. 59. eur-lex.europa.eu/eli/reg/2009/1223/oj

Research Use Only: Tutti i peptidi disponibili da SunPept sono destinati esclusivamente a scopi di ricerca scientifica in laboratorio. Non sono medicinali, integratori alimentari o cosmetici e non sono destinati all’uso umano o veterinario.