Was sind Peptide? Aufbau, Synthese, Analytik und Forschung

Peptide sind kurze Ketten aus Aminosäuren, die über Peptidbindungen miteinander verknüpft sind. Als Faustregel spricht man bei bis zu etwa 50 Aminosäuren von Peptiden, bei längeren, gefalteten Ketten von Proteinen. Peptide kommen in allen Lebewesen vor, etwa als Hormone und Signalmoleküle, und lassen sich heute routinemäßig chemisch synthetisieren.

Einfach erklärt: Wenn Aminosäuren die Buchstaben sind, dann sind Peptide kurze Wörter und Proteine ganze Sätze oder Absätze. Die Reihenfolge der Aminosäuren – die Sequenz – bestimmt, welche Form ein Peptid annimmt und mit welchen Molekülen es in Wechselwirkung tritt. Schon der Austausch einer einzigen Aminosäure kann diese Eigenschaften deutlich verändern.

Dieser Grundlagenbeitrag erklärt, wie die Peptidbindung entsteht, wie sich Peptide von Aminosäuren und Proteinen abgrenzen, wie sie im Labor hergestellt und analysiert werden, in welchen Forschungsfeldern sie eingesetzt werden und worin sich Peptide in Kosmetika von Forschungspeptiden unterscheiden.

Was sind Peptide? Aufbau aus Aminosäuren

Die Bausteine aller Peptide sind Aminosäuren. Jede Aminosäure besitzt eine Aminogruppe (–NH₂), eine Carboxylgruppe (–COOH) und eine Seitenkette, die ihr ihre individuellen Eigenschaften verleiht – etwa ob sie wasserliebend, wasserabweisend, sauer oder basisch ist. In Proteinen des Menschen kommen 20 proteinogene Standard-Aminosäuren vor, die mit Drei- oder Einbuchstabencodes abgekürzt werden, zum Beispiel Gly (G) für Glycin oder Lys (K) für Lysin.

Ein Peptid hat eine Richtung: Am einen Ende liegt eine freie Aminogruppe (N-Terminus), am anderen eine freie Carboxylgruppe (C-Terminus). Sequenzen werden per Konvention immer vom N- zum C-Terminus geschrieben. Das Tripeptid GHK etwa besteht aus Glycin, Histidin und Lysin in genau dieser Reihenfolge.^[7]

Die Peptidbindung

Die Peptidbindung entsteht, wenn die Carboxylgruppe einer Aminosäure mit der Aminogruppe der nächsten reagiert. Dabei wird ein Molekül Wasser abgespalten – chemisch eine Kondensationsreaktion. Das Ergebnis ist eine Amidbindung (–CO–NH–). Sie hat teilweise Doppelbindungscharakter, ist deshalb weitgehend planar und nur eingeschränkt drehbar. Diese Eigenschaft prägt, welche räumlichen Strukturen eine Peptidkette einnehmen kann. Umgekehrt kann die Peptidbindung durch Hydrolyse – also unter Wasseraufnahme – wieder gespalten werden, etwa enzymatisch durch Proteasen.

Nomenklatur nach Kettenlänge

Die Grenzen zwischen diesen Begriffen sind Konventionen und werden in der Literatur nicht einheitlich gezogen.

Peptid, Protein, Aminosäure: die Abgrenzung

Eine Aminosäure ist ein einzelner Baustein. Ein Peptid entsteht, sobald mindestens zwei Aminosäuren über eine Peptidbindung verbunden sind. Ein Protein ist eine lange Polypeptidkette – oder ein Komplex aus mehreren Ketten –, die sich in eine definierte dreidimensionale Struktur faltet.

Der Unterschied liegt also nicht in der Chemie der Bindung, sondern in Länge und Struktur. Proteine bilden typischerweise mehrere Strukturebenen aus: die Sequenz (Primärstruktur), lokale Faltungsmuster wie α-Helix und β-Faltblatt (Sekundärstruktur), die räumliche Gesamtform (Tertiärstruktur) und gegebenenfalls den Zusammenschluss mehrerer Ketten (Quartärstruktur). Kurze Peptide sind dagegen oft flexibel und nehmen eine definierte Struktur erst in Kontakt mit ihrem Zielmolekül an.

Für die Praxis hat das Folgen: Kurze Peptide lassen sich vollständig chemisch synthetisieren, während große Proteine meist biotechnologisch in Zellen hergestellt werden. Die Übergangszone ist fließend: Auch längere therapeutische Peptide werden heute per Festphasensynthese im Tonnenmaßstab hergestellt.^[3]

Synthese: Wie werden Peptide hergestellt?

Merrifield und die Festphasensynthese

Lange war die Synthese von Peptiden in Lösung mühsam: Nach jedem Kupplungsschritt musste das Zwischenprodukt aufwendig isoliert und gereinigt werden. 1963 beschrieb R. Bruce Merrifield im Journal of the American Chemical Society ein neues Prinzip: Die wachsende Peptidkette wird am C-Terminus an einen unlöslichen Polymerträger gebunden. Überschüssige Reagenzien und Nebenprodukte lassen sich dann einfach abwaschen. Merrifield zeigte das Verfahren an der Synthese eines Tetrapeptids.^[1] 1984 wurde er mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet – für die Entwicklung einer Methodik zur chemischen Synthese an einer festen Matrix.^[2]

Der SPPS-Zyklus

1. Verankerung: Die erste Aminosäure wird an das Harz gebunden.
2. Entschützung: Die temporäre Schutzgruppe an der Aminogruppe wird entfernt.
3. Kupplung: Die nächste, geschützte Aminosäure wird aktiviert und angekoppelt.
4. Waschen: Überschüssige Reagenzien werden ausgewaschen; der Zyklus beginnt von vorn.
5. Abspaltung: Am Ende wird das fertige Peptid vom Harz gelöst und die Seitenketten-Schutzgruppen werden entfernt.

Heute gilt die Fmoc-Strategie (Fluorenylmethoxycarbonyl als temporäre Schutzgruppe) als Methode der Wahl. Laut einer Übersicht im Journal of Peptide Science sind hochwertige Fmoc-Bausteine dank der Produktion therapeutischer Peptide im Tonnenmaßstab kostengünstig verfügbar, und viele modifizierte Bausteine sind kommerziell erhältlich.^[3] Die meisten Peptide werden heute per SPPS hergestellt.^[5]

Analytik: Wie prüft man Reinheit und Identität?

Jeder Syntheseschritt verläuft nicht ganz vollständig. Deshalb enthält ein Rohpeptid immer Nebenprodukte, die durch Reinigung abgetrennt und durch Analytik erfasst werden müssen. Eine Übersichtsarbeit zu Verunreinigungen in Peptidprodukten beschreibt unter anderem:^[5]

• Deletionssequenzen: Peptide, denen eine Aminosäure fehlt, etwa durch unvollständige Entschützung.
• Insertionssequenzen: Peptide mit einer zusätzlichen Aminosäure, etwa durch Reagenzienüberschuss.
• Racemisierung: Umwandlung einzelner Aminosäuren in ihr Spiegelbild (diastereomere Verunreinigungen).
• Schutzgruppen-Addukte und Oxidationsprodukte sowie Gegenionen wie Trifluoracetat aus Synthese und Reinigung.
• Abbauprodukte, etwa durch Pyroglutamat- oder Succinimid-Bildung.

Die Autoren weisen darauf hin, dass solche Verunreinigungen bereits frühe Funktionsstudien beeinflussen und zu falschen Schlussfolgerungen führen können.^[5] Genau deshalb ist Analytik für die Forschung so wichtig.

HPLC und Massenspektrometrie

Ein Analysebericht (Certificate of Analysis) fasst diese Ergebnisse für eine bestimmte Charge zusammen. Wichtig ist, dass er sich auf die konkret gelieferte Charge bezieht und die Methode nachvollziehbar angibt.

Forschungsfelder: Wo Peptide untersucht werden

Peptide sind in nahezu allen Bereichen der biomedizinischen Grundlagenforschung präsent. Seit der Einführung des Insulins in den 1920er-Jahren hat sich die Peptidforschung stark verbreitert – von körpereigenen Hormonen über Naturstoffe bis zu gezielt entworfenen Molekülen.^[4][6] Bei SunPept sind die Forschungsgebiete in vier Linien gegliedert:

• Metabolische Forschung: Rezeptorpharmakologie von Inkretin-Rezeptoren, etwa mit Multi-Rezeptor-Agonisten wie Retatrutide.
• Longevity: zellulärer Energiestoffwechsel und Alterungsbiologie, zum Beispiel rund um NAD+.
• Dermatologie: Hautbiologie und Bindegewebe, etwa das Kupferpeptid GHK-Cu.
• Geweberegenerierung: präklinische Modelle zu Gewebereparatur, etwa mit BPC-157 und TB-500 als Bestandteilen von Mischungen.

Laut einer Übersicht in Nature Reviews Drug Discovery haben seit Einführung des Insulins mehr als 80 Peptid-Arzneimittel den Markt erreicht, unter anderem in den Bereichen Diabetes, Onkologie und Osteoporose.^[4] Das zeigt die Relevanz der Stoffklasse – sagt aber nichts über einzelne Forschungspeptide aus, die nicht zugelassen sind.

Peptide in Kosmetik vs. Forschungspeptide

Viele kennen Peptide aus der Kosmetik, etwa aus Seren oder Cremes. Rechtlich und inhaltlich handelt es sich dabei um eine völlig andere Produktkategorie als bei Forschungspeptiden.

Die EU-Kosmetikverordnung definiert kosmetische Mittel als Stoffe oder Gemische, die dazu bestimmt sind, äußerlich mit Teilen des menschlichen Körpers in Berührung zu kommen, und zwar ausschließlich oder überwiegend zum Reinigen, Parfümieren, Schützen, zur Veränderung des Aussehens, zur Erhaltung eines guten Zustands oder zur Beeinflussung des Körpergeruchs.^[8] Forschungspeptide fallen nicht darunter: Sie werden ohne kosmetische Zweckbestimmung ausschließlich für wissenschaftliche Untersuchungen abgegeben. Dasselbe Molekül – zum Beispiel GHK-Cu – kann also je nach Produkt und Zweckbestimmung unterschiedlich reguliert sein.

Was bedeutet „Research Use Only“?

„Research Use Only“ (RUO) kennzeichnet Substanzen, die ausschließlich für wissenschaftliche und analytische Untersuchungen im Labor bestimmt sind. Sie sind keine Arzneimittel, keine Nahrungsergänzungsmittel und keine Kosmetika und nicht zur Anwendung am Menschen oder Tier vorgesehen. Seriöse Anbieter kennzeichnen das klar und machen Analyseunterlagen zugänglich. Eine Übersicht aller Forschungspeptide findest du im Shop.

Häufige Fragen

Was sind Peptide einfach erklärt?

Peptide sind kurze Ketten aus Aminosäuren, die über Peptidbindungen verbunden sind. Man kann sich Aminosäuren als Buchstaben vorstellen, Peptide als kurze Wörter und Proteine als ganze Sätze. Peptide kommen in allen Lebewesen vor, etwa als Hormone oder Signalmoleküle, und lassen sich im Labor gezielt chemisch herstellen.

Was ist der Unterschied zwischen Peptid und Protein?

Beide bestehen aus Aminosäuren, die über Peptidbindungen verknüpft sind. Der Unterschied liegt in Länge und Struktur: Peptide sind kürzer, als Faustregel bis etwa 50 Aminosäuren, Proteine länger und in eine definierte dreidimensionale Form gefaltet. Die Grenze ist eine Konvention und wird in der Literatur nicht einheitlich gezogen.

Wie entsteht eine Peptidbindung?

Die Carboxylgruppe einer Aminosäure reagiert mit der Aminogruppe einer zweiten. Dabei wird ein Wassermolekül abgespalten, und es entsteht eine Amidbindung. Diese Bindung ist weitgehend planar und eingeschränkt drehbar, was die mögliche Struktur der Kette prägt. Durch Hydrolyse, etwa mithilfe von Enzymen, kann sie wieder gespalten werden.

Wie werden Peptide hergestellt?

Synthetische Peptide werden heute überwiegend per Festphasen-Peptidsynthese (SPPS) hergestellt. Das Prinzip beschrieb R. Bruce Merrifield 1963: Die Kette wächst Aminosäure für Aminosäure an einem unlöslichen Harz. Heute ist die Fmoc-Strategie Standard. Nach der Synthese wird das Peptid abgespalten, gereinigt und analytisch geprüft.

Wie wird die Reinheit eines Peptids bestimmt?

Üblich ist eine Kombination aus HPLC und Massenspektrometrie. Die HPLC trennt das Peptid von Nebenprodukten und zeigt den Anteil des Hauptpeaks, die Massenspektrometrie bestätigt über die Molekülmasse die Identität. Ein Analysebericht fasst diese Ergebnisse für eine bestimmte Charge zusammen und sollte die Methode nachvollziehbar angeben.

Sind Peptide in Kosmetik dasselbe wie Forschungspeptide?

Nein. Peptide in Kosmetika sind Bestandteile von Formulierungen, die unter die EU-Kosmetikverordnung fallen und zur äußerlichen Anwendung bestimmt sind. Forschungspeptide sind Reinsubstanzen, die ausschließlich für Laboruntersuchungen abgegeben werden und nicht zur Anwendung am Menschen vorgesehen sind. Dasselbe Molekül kann je nach Zweckbestimmung unterschiedlich reguliert sein.

Quellen

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 (abgerufen am 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. Verordnung (EG) Nr. 1223/2009 des Europäischen Parlaments und des Rates vom 30. November 2009 über kosmetische Mittel, Art. 2 Abs. 1 lit. a. ABl. L 342 vom 22.12.2009, S. 59. eur-lex.europa.eu/eli/reg/2009/1223/oj

Research Use Only: Alle bei SunPept erhältlichen Peptide sind ausschließlich für wissenschaftliche Forschungszwecke im Labor bestimmt. Sie sind keine Arzneimittel, Nahrungsergänzungsmittel oder Kosmetika und nicht zur Anwendung am Menschen oder Tier vorgesehen.