Peptide vs. Proteine: Wo liegt der Unterschied?

Peptide und Proteine werden oft in einem Atemzug genannt. Beide sind Ketten aus Aminosäuren, die über Peptidbindungen verknüpft sind. Trotzdem unterscheiden sie sich in Größe, Struktur, Herstellung und im Verhalten im Labor. Dieser Artikel ordnet die Begriffe ein. Er beschreibt Grundlagen der Biochemie und enthält keine Anwendungshinweise.

Die gemeinsame Basis: Aminosäuren

Proteine und Peptide bestehen aus denselben Bausteinen. Der Mensch nutzt 20 sogenannte proteinogene Aminosäuren. Zwei Aminosäuren verbinden sich, indem die Carboxylgruppe der einen mit der Aminogruppe der anderen reagiert. Dabei wird Wasser abgespalten, und es entsteht eine Peptidbindung. Wie diese Bindung aufgebaut ist, erklärt der Artikel Peptidbindung und Aminosäuren.

Wo liegt die Grenze?

Eine feste, international verbindliche Grenze gibt es nicht. In Lehrbüchern hat sich eine Faustregel etabliert:

Wichtiger als die reine Zahl ist die Frage, ob die Kette eine stabile dreidimensionale Struktur einnimmt.

Struktur: der eigentliche Unterschied

Proteine falten sich zu einer definierten Form. Man unterscheidet Primärstruktur (die Reihenfolge der Aminosäuren), Sekundärstruktur (Helices und Faltblätter), Tertiärstruktur (die räumliche Faltung der ganzen Kette) und bei manchen Proteinen eine Quartärstruktur aus mehreren Untereinheiten. Ihre Funktion hängt oft vollständig von dieser Faltung ab. Wird ein Protein durch Hitze oder Lösungsmittel entfaltet, verliert es meist seine Aktivität.

Kurze Peptide haben häufig keine stabile Tertiärstruktur. In Lösung liegen sie als flexible Kette in vielen Konformationen vor. Manche werden durch Zyklisierung oder Disulfidbrücken stabilisiert, andere nehmen ihre aktive Form erst an, wenn sie an ein Zielmolekül binden.

Herstellung im Labor

Peptide werden meist chemisch synthetisiert. Das Standardverfahren ist die Festphasen-Peptidsynthese, die Robert Bruce Merrifield 1963 beschrieb und für die er 1984 den Nobelpreis erhielt. Die Kette wird dabei Aminosäure für Aminosäure an einem Trägerharz aufgebaut. Für Ketten bis etwa 50 Aminosäuren ist das Verfahren effizient; danach sinkt die Ausbeute deutlich, weil sich kleine Fehler in jedem Schritt aufsummieren.

Proteine werden in der Regel rekombinant hergestellt, etwa in Bakterien, Hefen oder Zellkulturen. Das erlaubt sehr lange Ketten und eine korrekte Faltung, bringt aber andere Verunreinigungen mit sich, zum Beispiel Wirtszellproteine oder Endotoxine.

Was das für die Analytik bedeutet

Für synthetische Peptide sind HPLC und Massenspektrometrie die Standardmethoden. Die HPLC zeigt, wie viel des Materials auf die Zielsequenz entfällt; die Masse bestätigt die Identität. Typische Nebenprodukte sind Fehlsequenzen, denen eine Aminosäure fehlt, oder verkürzte Ketten. Wie man das im Chromatogramm erkennt, erklärt Wie liest man ein Chromatogramm?.

Bei Proteinen kommen zusätzliche Fragen hinzu: Ist die Faltung korrekt? Liegen Aggregate vor? Sind Modifikationen wie Glykosylierungen vorhanden? Dafür braucht es weitere Methoden, etwa Größenausschlusschromatographie oder Zirkulardichroismus.

Stabilität im Vergleich

Kurze Peptide sind als Lyophilisat meist gut lagerfähig. In Lösung können sie hydrolysieren, oxidieren oder deamidieren. Proteine sind zusätzlich empfindlich gegenüber Entfaltung und Aggregation. Allgemeine Regeln zu Temperatur, Licht und Feuchte finden Sie auf der Seite Lagerung & Handhabung.

Fazit

Peptide und Proteine sind chemisch verwandt, aber nicht dasselbe. Die Grenze bei etwa 50 Aminosäuren ist eine Konvention; entscheidend ist, ob die Kette eine stabile Faltung besitzt. Für die Laborarbeit bedeutet das unterschiedliche Herstellungswege, unterschiedliche Verunreinigungen und unterschiedliche Prüfmethoden. Mehr Grundlagen bietet die Seite Was sind Peptide?.