Пептидология, пептидомика и пептидная медицина

Ю.В. БЫКОВ
Р.А. БЕККЕР
М.Э. ГРИГОРЬЕВ
ПЕПТИДОЛОГИЯ, 
ПЕПТИДОМИКА 
И ПЕПТИДНАЯ МЕДИЦИНА
история и перспективы
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
Москва
РИОР
ИНФРА-М

ФЗ 
№ 436-ФЗ
Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 2 ст. 1
УДК 612.015 (075.8)
ББК 52.57я73
	
П25
А в т о р ы :
Быков Ю.В. — канд. мед. наук, доцент кафедры анестезиологии и реаниматологии с курсом дополнительного профессионального образования, Ставропольский государственный медицинский университет;
Беккер Р.А. — магистр компьютерных наук с отличием (Master of Science in 
Computer Sciences with Distinction), Черновицкий национальный университет им. Юрия Федьковича, магистр психофармакологии с отличием (Master 
of Psychopharmacology with Distinction, Neuroscience Education Institute). 

Популяризатор медицины (Израиль);
Григорьев М.Э. — канд. мед. наук, врач-исследователь с опытом проведения 
десятков международных проектов (ММКИ, фазы I–IV) по изучению новых 
лекарственных средств в области ЦНС, онкологии, иммунологии и редких 
заболеваний для фарминдустрии (Москва)
Р е ц е н з е н т :
Оковитый С.В. — д-р мед. наук, профессор, заведующий кафедрой фармакологии и клинической фармакологии, Санкт-Петербургский государственный 
химико-фармацевтический университет
П25  
Пептидология, пептидомика и пептидная медицина: история и перспективы : учебное пособие / Ю.В. Быков, Р
.А. Беккер, М.Э. Г
ригорьев.  — 
Москва : РИОР : ИНФРА-М, 2025. (Высшее образование). — 116 с. DOI: 
https://doi.org/10.29039/02144-6
ISBN 978-5-369-01966-5 (РИОР)
ISBN 978-5-16-020350-8 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-112918-0 (ИНФРА-М, online)
Книга посвящена как истории, так и современным теории и практике 
медицинского и ветеринарного применения, выделения в чистом виде, 
лабораторного химического синтеза и изучения свойств различных веществ 
пептидного строения — сначала экстрактов или гидролизатов из тканей 
и органов, затем — пептидных гормонов и медиаторов, цитокинов, антибиотиков и др.
Книга предназначена в первую очередь для студентов и аспирантов высших медицинских учебных заведений, обучающихся по направлениям подготовки «Лечебное дело», «Педиатрия», «Фармация», «Медицинская биохимия», «Ветеринария». Она будет полезна также студентам бакалавриата, 
магистратуры и аспирантуры высших учебных заведений, обучающихся по 
направлениям подготовки «Биология», «Биотехнологии», «Фундаментальная и прикладная биология».
УДК 612.015 (075.8)
ББК 52.57я73
© 
Быков Ю.В., 
Беккер Р
.А., 
Г
ригорьев М.Э.
ISBN 978-5-369-01966-5 (РИОР)
ISBN 978-5-16-020350-8 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-112918-0 (ИНФРА-М, online)

СОДЕРЖАНИЕ
Введение (Что такое пептиды, пептидология и пептидомика?).
.................4
Глава 1. 
Биологическая роль пептидов и перспективы применения 
пептидов в медицине.....................................................................7
Донаучное применение пептидов и белков из животных тканей.................12
Синтез и официальное начало химии пептидов.
........................................16
Изучение структурно-функциональных особенностей пептидных гормонов 
и развитие методов синтеза биологически активных пептидов..................25
От 70-х годов прошлого века к нашим дням.............................................64
Глава 2. 
От теории функциональных систем 
к биорегуляции организма...........................................................66
Глава 3. Прикладные аспекты использования пептидов в медицине.......78
Антимикробные пептиды (пептидные антибиотики)...................................78
Инсулин: к столетию открытия. «Путь пептида»........................................90
Грелин и лептин.
.....................................................................................95
Основные методы синтеза пептидов.
........................................................98
Заключение..............................................................................................104
Список литературы...................................................................................106
3

ВВЕДЕНИЕ 
(Что такое пептиды, пептидология 
и пептидомика?)
С формальной точки зрения пептидом может быть названо любое химическое вещество, состоящее из двух и более аминокислот, 
связанных между собой хотя бы одной пептидной связью (дипептиды, трипептиды, тетрапептиды и так далее, вплоть до полипептидов). Однако традиционно в понятие «пептиды» включают 
только олигопептиды — короткие пептидные цепочки, состоящие 
не более чем из нескольких сотен аминокислот. Более крупные полипептидные молекулы (состоящие более чем из сотен аминокислот) традиционно обозначают как белки, или протеины [Uhlig T
. 
et al., 2014].
Пептидологией, соответственно, называют область науки, которая занимается изучением химических, физических, биологических и фармакологических свойств различных пептидов, а также 
связей между их структурой и активностью (structure — activity 
relationships) [Uhlig T
. et al., 2014].
В последние десятилетия наметилась новая тенденция в именовании различных областей биологических наук. А именно — всё 
бо́льшую популярность в биологии приобретают суффиксы «-ом» 
и «-омика», вместо традиционного суффикса «-логия». Например, 
совокупность всех матричных РНК клетки, по аналогии с ДНК 
клетки (геномом), назвали «транскриптомом», а область науки, которая изучает регуляцию процессов транскрипции генов, — «транскриптомикой». Аналогично совокупность всех белков клетки назвали «протеомом», а область науки, которая изучает белки, — 
«протеомикой». Совокупность всех фосфорилированных белков 
клетки назвали «фосфориломом», а область науки, изучающую то, 
как влияет фосфорилирование и дефосфорилирование на структуру и активность белков, — «фосфориломикой». Совокупность всех 
липидов, липопротеидов и липоидов клетки, а также их биологически активных метаболитов (в число которых входят, например, 
простагландины, лейкотриены, тромбоксаны, эндоканнабиноид 
анандамид и др.) назвали «липидомом», а изучающую их науку — 
«липидомикой» и т.д. [Deamer D., 2012].
4

Совокупность всех метаболических реакций в клетке назвали «метаболомом», а науку о метаболизме — «метаболомикой». Совокупность всех молекулярных взаимодействий внутри клетки и между 
клетками назвали «интерактомом» (а их изучение — «интерактомикой»), совокупность всех нервных связей в организме — «коннектомом» (а науку
, занимающуюся изучением нейронных цепей, — «коннектомикой»), совокупность всех биологически активных металлов 
и других неорганических элементов клетки — «металломом» или 
«элементомом», а изучающие их науки — «металломикой» или «элементомикой» соответственно [Deamer D., 2012].
Такие давно известные науке вещи, как совокупность всех микроорганизмов, живущих в нашем кишечнике, стали называть не 
«микробиотой» или «микрофлорой», а «микробиомом», совокупность всех наших паразитов — «паразитомом». При этом учёные, 
занимающиеся изучением микробиомики и паразитомики, подчёркивают, что, в отличие от «классических» микробиологов и паразитологов, они занимаются не изучением отдельно взятых микроорганизмов и паразитов, а изучением всего многообразия 
и всей сложности взаимодействий между организмом хозяина 
и микроорганизмами или паразитами, в нём обитающими. Даже 
совокупность всех органических и неорганических кислот (анионов) клетки получила ныне особое название «ацидом», совокупность всех органических и неорганических оснований (катионов) 
клетки получила название «алкалом», а области науки, занимающиеся изучением их биологической роли, были названы, соответственно, «ацидомикой» и «алкаломикой» [Deamer D., 2012].
В соответствии с этой новой тенденцией совокупность всех 
низкомолекулярных пептидов клетки была названа «пептидомом», 
а наука, которая ранее называлась «пептидологией», ныне переименована в «пептидомику». Однако это не простое переименование, а радикальное изменение самой концептуализации данной 
науки, знаменующее, подобно приведённым выше примерам, концептуальный переход от изучения индивидуальных пептидов к изучению всей сложности их взаимодействия и «оркестровки» в организме [Deamer D., 2012].
Синтез и конвергенция огромных массивов данных (big data), 
накопленных различными «-омиками» за последние десятилетия, 
во многом определяет лицо новой, современной биологии — биологии XXI века [Deamer D., 2012].
Ряд учёных предлагает рассматривать индивидуальные аминокислоты как особый, вырожденный случай пептидов — монопептиды с нулём пептидных связей. С такой точки зрения изуче5

ние биологической активности таких важных индивидуальных 
аминокислот (монопептидов), как глутамат, γ-аминомасляная 
кислота, D-серин (нейромедиаторы и нейромодуляторы) или 
L-аргинин (прекурсор оксида азота (II) и цитруллина), также относится к  сфере интересов пептидологии, или пептидомики 
[Baggerman G. et al., 2004].
Таким образом, с точки зрения химической сложности пептиды 
(точнее, моно-, ди- и олигопептиды) занимают нишу между традиционными низкомолекулярными химическими веществами, 
к которым относится большинство известных ныне лекарств, и более крупными белковыми молекулами (полипептидами) [Uhlig T
. 
et al., 2014].

Глава 1. 
БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ 
И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ 
ПЕПТИДОВ В МЕДИЦИНЕ
В наше время мировое научное сообщество уделяет большое 
внимание изучению возможных терапевтических и диагностических применений различных пептидов [Galdiero S., Gomes P
.A.C., 
2017]. Среди молекул пептидного строения имеются такие важные 
вещества, как гормоны, цитокины (лимфокины, иммунокины, 
миелокины, миокины, нейрокинины и др.), нейромедиаторы, 
факторы роста, ферменты, антитела и другие. Поэтому биологически активные пептиды участвуют в реализации множества физиологических функций организма. Нарушения пептидной регуляции играют важную роль в этиологии и патогенезе многих заболеваний человека и  животных. И наоборот  — нормализация 
пептидной регуляции вносит важный вклад в поддержание здоровья человека и животных, в профилактику старения [Baig M.H. 
et al., 2018].
Как известно, все живые организмы и каждая отдельная клетка 
многоклеточных организмов состоят прежде всего из белков (полипептидов) и липидных мембран. Поэтому неудивительно, что пептиды у всех живых организмов играют множество важных физиологических ролей — структурную, регуляторную, защитную, транспортную и другие [Kimmerlin T
., Seebach D., 2005; Da’san M.M.J., 2018].
Пептиды участвуют в транспортировке различных веществ через 
липидные мембраны клеток и клеточных органелл, во внутриклеточных сигнальных каскадах (аутокринная регуляция), в межклеточной передаче химических сигналов (паракринная и эндокринная регуляция), в иммунной защите организма (цитокины и антитела), в регуляции роста, размножения и дифференцировки клеток 
(факторы роста), в регуляции процессов старения и апоптоза клеток (белки-сенокинетики, ускоряющие старение, и белки-сенолитики, замедляющие старение, а также проапоптотические и антиапоптотические белки) и во многих других биологических процессах [Kimmerlin T
., Seebach D., 2005; Da’san M.M.J., 2018].
В последние годы обнаружилось, что во многих сигнальных 
системах, первичными медиаторами для которых считались веще7

ства непептидного строения, имеются также «дублирующие медиаторы» пептидной структуры. Так, например, в эндоканнабиноидной системе, для которой первичным нейромедиатором ранее 
считался анандамид, производное арахидоновой жирной кислоты, 
обнаружены дублирующие нейромедиаторы пептидного строения — так называемые «пепканы» (pepcans, сокращение от peptide 
cannabinoids, «пептидные каннабиноиды») [Pertwee R.G., 2015].
Аналогичным образом в нейростероидной системе, для которой 
ранее первичными медиаторами считались такие нейростероиды, 
как аллопрегненолон и дегидроэпиандростерон (ДГЭА), также 
обнаружены дублирующие нейромедиаторы пептидного строения, 
названные «пепстерами» (pepsters, сокращение от peptide steroid-like 
substances, «пептидные аналоги стероидов») [Pertwee R.G., 2015].
И наоборот, для некоторых сигнальных систем нашего организма, в которых ранее первичными медиаторами считались исключительно вещества пептидного строения, в последнее время обнаружено эндогенное производство медиаторов, не являющихся по 
своему химическому строению пептидами. Так, например, для 
эндогенной опиоидной системы, в которой первичными медиаторами ранее считались такие пептиды, как β-эндорфин, энкефалины, динорфин, недавно доказано существование и биосинтез в нашем организме эндогенных морфина и кодеина [Laux-Biehlmann A. 
et al., 2013]. Аналогичным образом для «эндозепиновой» (эндогенной бензодиазепиновой) системы, наряду с эндозепинами пептидного строения, доказано, что её эндогенными лигандами являются также β-карболины (антагонисты), никотинамид и рибоксин 
(агонисты) [Olfa M.K. et al., 2018].
Причины физиологической необходимости в таком дублировании медиаторов пока не выяснены. Согласно одной из теорий, это 
дублирование придаёт данным регуляторным системам дополнительную устойчивость к внешним возмущениям [Pertwee R.G., 
2015].
На самом деле, вряд ли существует хоть один биохимический 
или физиологический процесс в организме или в отдельно взятой 
клетке организма, который бы обходился без прямого или косвенного участия тех или иных пептидов и, что ещё более важно, — без 
их регуляторных влияний [Ivanov V.T
. et al., 2003].
Понимание принципов и механизмов пептидного контроля 
различных биохимических и физиологических процессов, а также 
понимание связей между структурой и функциональной активностью тех или иных биологически активных пептидов (structure — 
activity relationship) и изучение возможностей терапевтической мо8

дификации или прямого терапевтического использования в немодифицированном виде этих пептидных структур-мишеней является 
одним из важнейших направлений современных медицинских, 
фармакологических и биологических исследований [Kimmerlin T
., 
Seebach D., 2005; Da’san M.M.J., 2018].
Целый ряд известных ныне пептидов обладают такими ценными 
для клинической практики свойствами, как антиоксидантное, антимикробное, антитромботическое, антиатеросклеротическое действие и другие. Поэтому неудивительно, что применение в медицине биологически активных пептидов, как в индивидуально очищенной форме, так и в форме вытяжек (экстрактов) или гидролизатов 
(продуктов частичного гидролиза) из различных тканей животных, 
в качестве лекарственных средств для лечения самых разных заболеваний имеет долгую успешную историю [Baig M.H. et al., 2018].
Сегодня уже известно, что именно пептиды являются наиболее 
распространённым, повсеместно встречающимся в самых разных 
клетках, тканях и органах у всех видов живых существ из всех 
царств, классом низкомолекулярных биорегуляторов [Ivanov V.T
. 
et al., 2003]. На данный момент уже известно и описано более 
600 семейств биологически активных пептидов, размером от одной 
аминокислоты (вырожденный случай — монопептид) до нескольких сотен аминокислот [Zamyatnin A.A., 2002].
Чрезвычайно высокая биологическая активность многих пептидов очевидна из того, например, факта, что самыми высокопотентными (убийственными в очень малых, нанограммовых количествах) из известных человечеству ядов являются как раз именно 
пептиды, например, такие, как ботулинический токсин A (блокатор холинорецепторов) и циклический полипептидный антибиотик валиномицин (ионофор, захватчик ионов калия) [Arnon S.S. 
et al., 2001].
Поскольку пептиды легко разлагаются в организме человека, 
который содержит примерно 600 различных протеаз и пептидаз 
(ферментов, способных расщеплять те или иные белки или олигопептиды), то этот класс химических веществ долгое время считался малоперспективным или вообще неперспективным для разработки новых лекарств [López-Otín C., Matrisian L.M., 2007].
Однако целый ряд сравнительно недавних технологических 
прорывов и достижений вызвал значительный рост интереса к использованию пептидов как для диагностики, так и для лечения 
различных патологических состояний [Uhlig T
. et al., 2014].
В частности, современные методы аналитической химии значительно превосходят традиционно доступные в фармацевтиче9

ской промышленности методы как по чувствительности, так и по 
разрешающей способности, и по пропускной способности (способности быстро осуществлять скрининг огромного количества 
биомолекул на наличие той или иной биологической активности). 
Это резко упростило, облегчило и удешевило поиск, обнаружение 
и идентификацию множества новых пептидов, обладающих потенциально интересными для медицины и фармакологии свойствами [Uhlig T
. et al., 2014].
Кроме того, возможности современной химии и генной инженерии позволяют как модифицировать природные пептиды для 
повышения их биологической активности или для улучшения их 
фармакокинетических свойств, так и синтезировать полностью 
искусственные, не существующие в природе, пептидные лекарства, а также пептидные аналоги или альтернативы для уже существующих лекарств непептидного строения, обладающие той же 
или сходной биологической активностью (примерно как пепканы 
и пепстеры являются природными пептидными аналогами эндоканнабиноидов и нейростероидов) [Uhlig T
. et al., 2014].
Интересно отметить, что современные пептидные технологии 
тесно смыкаются с другой «горячей» областью современных медицинских и фармакологических исследований, а именно — с нанотехнологиями. Адсорбция молекул пептидов на поверхности специальным образом изготовленных и обработанных наночастиц (например, наночастиц золота, серебра, двуокиси титана и т.п.) или же 
их заключение в липосомы (наносферы из фосфолипидов) считается весьма перспективным методом их доставки в организм, улучшения или модификации их фармакокинетических свойств, или 
даже способом придания им дополнительных интересных биологических активностей, отсутствующих у изначального, не адсорбированного на наночастицах и не липосомированного пептида. Подобного рода составы, объединяющие в себе достижения современных 
нанотехнологий и современной пептидомики, получили название 
«умных лекарств» (smart drugs) [Rajchakit U., Sarojini V., 2017].
Некоторые фармакодинамические и фармакокинетические 
«слабости» и  недостатки, изначально присущие лекарствам 
пептидного строения в силу самой их природы, не могут быть полностью устранены или исправлены ни с помощью химической 
модификации природных пептидов, ни с помощью создания синтетических пептидных аналогов природных пептидов. Однако «умные лекарства», сочетающие преимущества пептидов с преимуществами нанотехнологий или липосомальных технологий, могут 
10