Librerie oligopeptidiche ad alta diversità molecolare: proprietà leganti verso piccole molecole organiche poolari

I peptidi sono impiegati nel riconoscimento sia di molecole a basso peso molecolare sia di proteine. Tra i diversi protocolli sintetici sviluppati, la sintesi in fase solida è quella più utilizzata ed è stata applicata alla sintesi combinatoriale di peptidi: la chimica combinatoriale permette di sintetizzare simultaneamente molti composti, ottenendo un insieme di prodotti che derivano da tutte le possibili combinazioni di un insieme di reagenti, i cosiddetti building blocks: il numero di composti sintetizzati cresce esponenzialmente con il numero di residui che compongono il peptide. La chimica combinatoriale permette la costruzione di ampie librerie di peptidi. Un tipo di libreria peptidica è alla base dell'Equalizer Beads Technology, disponibile sotto il nome commerciale di ProteoMiner®, utilizzato in studi di proteomica per rivelare le proteine presenti in concentrazione molto bassa. Esso consiste di una libreria combinatoriale di esapeptidi sintetizzati su microsfere porose con il metodo split and mix; ogni sfera presenta molte copie di un unico ligando e potenzialmente ogni sfera ha un ligando diverso dalle altre. A contatto con un estratto proteico ciascuna sfera lega e concentra la proteina per cui è affine fino al punto di saturazione del ligando, indipendentemente da tutte le altre proteine; mentre una proteina molto abbondante eccede la capacità di legame e la maggior parte resta in soluzione non legata, una specie presente in tracce è al di sotto della capacità di legame dei suoi ligandi, non è in grado di saturare i ligandi disponibili e continua ad adsorbirsi fino a che è presente. Si ottiene quindi una miscela in cui le differenze di concentrazione sono ridotte: la concentrazione delle proteine più abbondanti è ridotta, quella delle proteine in tracce è aumentata. In letteratura non è disponibile una trattazione sulle proprietà di legame del ProteoMiner®, né un confronto, in termini di capacità leganti, con una libreria completamente randomizzata, in cui ciascuna sfera contiene peptidi tutti differenti tra loro. Inoltre poiché le applicazioni in letteratura sono limitate a campioni proteici, ci si interroga sulla possibilità di utilizzare questo approccio sull'equalizzazione delle concentrazioni di piccole molecole organiche. Il lavoro sperimentale ha previsto la sintesi mediante due diversi approcci delle due librerie, lo studio delle loro proprietà di legame, in termini di costanti di affinità e numero di siti leganti, nei confronti di quattro fluorochinoloni, la verifica e il confronto della capacità di ridurre il range di concentrazioni di piccolo analiti in un campione. Dallo studio è emerso che le due librerie agiscono in range di concentrazione diversi: la libreria randomizzata è saturata a concentrazioni dell'ordine del nM, mentre quella split and mix del μM. Entrambe le librerie riducono le differenze di concentrazione degli analiti ma la libreria split and mix concentra di più gli analiti a basse concentrazioni. Le differenze sono dovute al fatto che ogni sfera di fase solida della libreria split and mix ha sulla sua superficie milioni di copie dello stesso ligando peptidico: una certa molecola troverà un'elevata densità di siti affini a cui legarsi. Nella libreria randomizzata invece ogni granulo espone milioni di ligandi diversi. Quindi su ogni sfera la densità di siti affini per una molecola è molto più ridotta, e questo fa sì che si raggiunga la saturazione a livelli di concentrazione molto più bassi.