Τα κυκλικά πεπτίδια είναι μια ασυνήθιστη κατηγορία ενώσεων που ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά από μικροοργανισμούς, λόγω των βιολογικών τους δραστηριοτήτων. Κυμαίνονται από αντιβιοτικά, όπως βακιτρακίνη και polymyxnB, έως το ανοσοκατασταλτικό φάρμακο κυκλοσπορίνη. Μπορεί επίσης να είναι τοξίνες. Η άλφα αμανιτίνη, το δηλητήριο από το μανιτάρι του θανάτου, είναι επίσης ένα κυκλικό πεπτίδιο.
Αυτές οι ενώσεις υπόκεινται σε πολύ ενεργή έρευνα ως πιθανές νέες πηγές φαρμάκων και αντιβιοτικών. Είναι πολύ πιο ανθεκτικά στις πρωτεάσες – ένζυμα που διασπούν τις πρωτεΐνες – από μια γραμμική πεπτιδική αλυσίδα. Αυτή η αντίσταση στην πρωτεόλυση σημαίνει ότι τείνουν να επιβιώνουν στην ανθρώπινη πεπτική διαδικασία. Μπορούν επίσης να δεσμεύσουν πρωτεΐνες στο κύτταρο όπου τα παραδοσιακά φάρμακα δεν μπορούν.
Οι ασυνήθιστες ιδιότητες των κυκλικών πεπτιδίων οφείλονται τόσο στην κυκλική δομή τους όσο και στον ασυνήθιστο τρόπο βιοσύνθεσής τους, ο οποίος συχνά ενσωματώνει ασυνήθιστες ενώσεις. Εκτός από τα 20 αμινοξέα που χρησιμοποιούνται συνήθως στις πρωτεΐνες, 300 διαφορετικές φυσικές ενώσεις μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη σύνθεση κυκλικών πεπτιδίων. Για παράδειγμα, μπορούν να περιέχουν D αμινοξέα.
Όπως όλα τα πεπτίδια, αποτελούνται από αλυσίδες αμινοξέων που συνδέονται με έναν πεπτιδικό δεσμό. Τα περισσότερα πεπτίδια είναι γραμμικά, έχοντας ένα Ν άκρο με μια αμινομάδα στο ένα άκρο και ένα Ο άκρο με μια καρβοξυλική ομάδα στο άλλο. Στα κυκλικά πεπτίδια, τα άκρα Ν και C συνδέονται μεταξύ τους, σχηματίζοντας μια κυκλική πολυπεπτιδική αλυσίδα. Όταν υπάρχουν λιγότερα από 50 αμινοξέα, η ένωση είναι γνωστή ως κυκλικό πεπτίδιο. Μια μεγαλύτερη ένωση είναι γνωστή ως κυκλική πρωτεΐνη.
Υπάρχει πολλή έρευνα που στοχεύει στη σύνθεση νέων κυκλικών πεπτιδίων. Μπορούν να συντεθούν με εξειδικευμένες τεχνικές, γνωστές ως σύνθεση πεπτιδίων. Υπάρχουν εταιρείες βιοτεχνολογίας που ειδικεύονται στην κατασκευή εξατομικευμένων πεπτιδίων για ερευνητικές μελέτες. Τα κυκλικά πεπτίδια έχουν δείξει πολλά υποσχόμενα για τη θεραπεία της νόσου του Αλτσχάιμερ και του Χάντινγκτον. Καθώς γίνονται διαθέσιμες περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την αλληλεπίδρασή τους με τις κυτταρικές πρωτεΐνες, μπορεί να είναι δυνατή η ανάπτυξη ακόμη περισσότερων φαρμάκων από αυτήν την διαφορετική κατηγορία ενώσεων.
Εκτός από τη βιολογική δραστηριότητα των κυκλικών πεπτιδίων, παρουσιάζουν ενδιαφέρον ως φορείς. Αυτό σημαίνει ότι μπορούν να κατασκευαστούν για να μεταφέρουν φάρμακα στο σώμα. Ιδιαίτερα εάν το φάρμακο είναι πεπτίδιο, μπορεί να συντεθεί ως μέρος του κυκλικού πεπτιδίου και να ληφθεί από το στόμα.
Η βιοσύνθεση των φυσικών κυκλικών πεπτιδίων είναι ενδιαφέρουσα για τους βιολόγους, καθώς συχνά περιλαμβάνει συνθετάσες μη ριβοσωμικών πεπτιδίων. Τα περισσότερα πεπτίδια παράγονται από ριβοσώματα, τα οποία χρησιμοποιούν αγγελιοφόρο RNA (mRNA) ως πρότυπο και στη συνέχεια συναρμολογούν τα αμινοξέα για να σχηματίσουν ένα πεπτίδιο ή πρωτεΐνη. Μερικοί μικροοργανισμοί έχουν μεγάλα σύμπλοκα ενζύμων που αποτελούνται από μονάδες που χρησιμοποιούν για τη συναρμολόγηση των κυκλικών πεπτιδίων. Δεν χρησιμοποιούν ριβοσώματα ή mRNA. Σε ορισμένες περιπτώσεις, είναι δυνατή η τροποποίηση των μονάδων και η γενετική μηχανική του κυκλικού πεπτιδίου, σχηματίζοντας πιθανώς νέες ενώσεις με βιολογική δραστηριότητα.