Melanotan I und II: Aufbau, Analytik und Handhabung in der Forschung

Überblick: Was hinter MT1 und MT2 steckt

Melanotan I und Melanotan II sind Trivialnamen für zwei synthetische Peptide, die beide vom α-Melanozyten-stimulierenden Hormon (α-MSH) abgeleitet sind. Der Katalog führt sie als MT1 und MT2, Veröffentlichungen zusätzlich als MT-I, MT-II oder MTII. Die römischen Ziffern bezeichnen keine Generationen desselben Moleküls, sondern zwei eigenständige Verbindungen mit unterschiedlicher Summenformel.

Für MT1 sind außerdem der INN Afamelanotid und die Schreibweise NDP-MSH gebräuchlich. Bei der Literaturrecherche ist Vorsicht geboten: Die Kürzel MT1 und MT2 stehen auch für die beiden Melatonin-Rezeptoren und für Isoformen der Metallothioneine. Eindeutig wird eine Suche über die CAS-Nummer, bei MT1 75921-69-6, bei MT2 121062-08-6.

Aufbau im Detail

Die Positionen folgen der Zählung des natürlichen α-MSH. Gemeinsam sind beiden Peptiden drei Merkmale:

• Norleucin an Position 4: Die nicht proteinogene Aminosäure ist isoster zu Methionin, enthält aber keinen oxidierbaren Thioether-Schwefel.
• D-Phenylalanin an Position 7: Die invertierte Konfiguration liegt mitten im Tetrapeptid His-Phe-Arg-Trp, das in der Literatur als zentrales Erkennungsmotiv der Melanocortin-Rezeptoren gilt.
• Geschützte Enden: Der N-Terminus ist acetyliert, der C-Terminus amidiert. Damit fehlen die freie Aminogruppe und die freie Carboxylgruppe, an denen Amino- und Carboxypeptidasen ansetzen.

MT2 geht zwei Schritte weiter. Es umfasst nur die Positionen 4 bis 10, und an den Positionen 5 und 10 sitzen Asparaginsäure und Lysin. Deren Seitenketten sind unter Wasserabspaltung zu einem Lactam verbunden; der Makrozyklus zählt 23 Ringatome, im IUPAC-Namen erkennbar am Grundgerüst Hexazacyclotricosan. Der Ring hält das Erkennungsmotiv in wenigen bevorzugten Konformationen. Weil zudem beide Enden blockiert sind, bleiben bei MT2 als ionisierbare Seitenketten nur Histidin und Arginin; MT1 trägt zusätzlich ein freies Lysin, eine Glutaminsäure und ein Tyrosin.

Abgrenzung zu verwandten Molekülen

• α-MSH: natürliches Vorbild, linear, 13 Reste, mit Methionin an Position 4 und L-Phenylalanin an Position 7.
• MT1: linear, 13 Reste, C78H111N21O19, rund 1646,8 g/mol; in der Literatur vor allem mit dem MC1-Rezeptor verknüpft.
• MT2: zyklisch, 7 Reste, C50H69N15O9, rund 1024,2 g/mol; als nicht-selektiver Agonist mehrerer Melanocortin-Rezeptor-Subtypen beschrieben.
• SHU9119: kein Katalogprodukt, aber ein oft zitiertes Referenzmolekül: MT2 mit D-2-Naphthylalanin an Position 7 (C54H71N15O9), am MC3- und MC4-Rezeptor als Antagonist beschrieben. Ein einzelner Rest verschiebt hier das Rezeptorprofil.
• KPV: das unveränderte Tripeptid der Positionen 11 bis 13 als freie Säure; als Sequenzabschnitt in MT1 enthalten, in MT2 nicht.
• GHK-Cu: gleiche Katalogkategorie, aber ein Kupfer-Peptid-Komplex ohne Bezug zu α-MSH.

Worauf bei Analytik und COA achten

In der Elektrospray-Massenspektrometrie erscheinen je nach Zahl protonierbarer Gruppen mehrere Ladungszustände (monoisotopisch, gerundet):

• MT2 (M = 1023,54 Da): [M+H]⁺ bei m/z 1024,55, [M+2H]²⁺ bei m/z 512,78, Natrium-Addukt [M+Na]⁺ bei m/z 1046,53.
• MT1 (M = 1645,84 Da): [M+2H]²⁺ bei m/z 823,93 und [M+3H]³⁺ bei m/z 549,62; je nach Messbedingungen tritt auch [M+H]⁺ bei m/z 1646,84 auf.

Nebenprodukte verraten sich durch ihre Massendifferenz:

• Fehlsequenzen: um die Masse eines Rests leichter, etwa minus 186 Da ohne Tryptophan.
• Fehlende Acetylierung: minus 42 Da.
• Freie Säure statt Amid: plus knapp 1 Da; ohne hochauflösende Messung leicht zu übersehen.
• Oxidation: plus 4, 16 oder 32 Da. Weil Norleucin das Methionin ersetzt, ist der Tryptophanrest in beiden Molekülen der wahrscheinlichste Angriffspunkt.
• Nur bei MT2: die ungeschlossene Vorstufe (plus 18 Da) und zyklische Dimere. Das zweifach geladene Dimer liegt auf demselben m/z wie das einfach geladene Monomer; unterscheidbar ist es am halbierten Isotopenabstand oder an der Retentionszeit.
• Diastereomere: etwa mit L- statt D-Phenylalanin an Position 7. Bei gleicher Masse trennt sie nur die Chromatographie.

Die HPLC-Reinheit gibt den Flächenanteil des Hauptpeaks an, nicht den Peptidanteil der Einwaage. Synthetische Peptide liegen als Salze vor, meist als Acetat oder Trifluoracetat (TFA); Gegenionen und Restwasser erhöhen die Masse im Vial, ohne in die Flächenprozente einzugehen. Bindungspartner der Gegenionen sind bei MT2 Arginin und Histidin, bei MT1 zusätzlich das Lysin. Diesen Anteil erfasst der Nettopeptidgehalt, eine von der Reinheit unabhängige Größe. MT1 und MT2 werden regelmäßig extern per HPLC und Massenspektrometrie geprüft. Die verfügbaren Analysezertifikate (COA) stehen im Laborbereich; solange dort kein Zertifikat hinterlegt ist, steht die Prüfung noch aus. Vertiefend helfen die Ratgeber HPLC und Massenspektrometrie, Analysezertifikat richtig lesen und Reinheit von Research-Peptiden.

Lagerung und Handhabung im Labor

Als Lyophilisat, trocken, dunkel und kühl gelagert, sind beide Peptide deutlich beständiger als in Lösung; für längere Zeiträume bietet sich der Gefrierschrank an. Zu beachten sind:

• Licht und Sauerstoff: Tryptophan ist lichtempfindlich und oxidationsanfällig. Bewahren Sie die Vials lichtgeschützt auf und öffnen Sie sie nur kurz.
• Feuchtigkeit: Lyophilisierte Peptidsalze sind hygroskopisch. Lassen Sie ein gekühltes Vial vor dem Öffnen verschlossen auf Raumtemperatur kommen, damit sich kein Kondenswasser auf dem Pulver niederschlägt.
• Lösungen: Sie sind weniger stabil als das Lyophilisat; wiederholtes Einfrieren und Auftauen sollten Sie vermeiden.

Der Ring macht MT2 starrer, schützt aber weder vor Oxidation noch vor Feuchtigkeit. Allgemeine Hinweise enthält der Ratgeber Lyophilisierte Peptide lagern.

Forschungskontext

Beide Moleküle werden in In-vitro- und präklinischer Forschung zum Melanocortin-System untersucht. Mit MT1 wird vor allem in Zellmodellen die Signalkette des MC1-Rezeptors untersucht; radioaktiv markiertes NDP-MSH ist zudem ein verbreiteter Tracer in Bindungsassays. MT2 wird wegen seines breiten Profils als Referenzagonist genutzt, um Signale an MC1-, MC3-, MC4- und MC5-Rezeptoren zu vergleichen, oft zusammen mit Antagonisten wie SHU9119.

Nur für die Forschung: rechtlicher Hinweis

MT1 und MT2 werden bei GPeptides ausschließlich als Laborreagenzien für die In-vitro-Forschung in Verkehr gebracht. Sie sind nicht zur Anwendung am oder im menschlichen oder tierischen Körper bestimmt und werden weder als Arzneimittel noch als kosmetisches Mittel angeboten. Angaben zur Anwendung oder Wirkung macht GPeptides nicht. Einwaage und Preis nennen die Produktseiten MT1 und MT2; weitere verwandte Moleküle führt die Kategorie Melanocortine & Kupferpeptide.