蛋白質(zhì)的化學(xué)修飾課件

概念

從廣義上說(shuō)：凡通過(guò)化學(xué)基團(tuán)的引入或除去，而使蛋白質(zhì)共價(jià)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，都可以稱為蛋白質(zhì)的化學(xué)修飾。包括兩個(gè)方面：（1）側(cè)鏈基團(tuán)的改變；(2）主鏈結(jié)構(gòu)的改變，前者屬于化學(xué)修飾的范疇，而后者則屬于基因重組和定點(diǎn)突變的方法。蛋白質(zhì)化學(xué)修飾的意義改變蛋白質(zhì)的藥代動(dòng)力學(xué)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性以及活性改變蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象化學(xué)修飾的原理影響蛋白質(zhì)化學(xué)修飾反應(yīng)進(jìn)程的因素有：1蛋白質(zhì)功能基的反應(yīng)性（親核性）1.1基團(tuán)之間的氫鍵及靜電作用1.2基團(tuán)之間的空間位阻2修飾劑的反應(yīng)性2.1選擇吸附2.2靜電相互作用2.3位阻因素反應(yīng)條件的選擇考慮因素包括pH、反應(yīng)溫度、反應(yīng)介質(zhì)以及緩沖液組成允許反應(yīng)順利進(jìn)行不能造成蛋白質(zhì)的不可逆變性有利于專一性修飾蛋白質(zhì)修飾反應(yīng)的類型?；捌湎嚓P(guān)反應(yīng)烷基化反應(yīng)氧化還原反應(yīng)芳香環(huán)取代反應(yīng)蛋白質(zhì)的PEG修飾

聚乙二醇(polyethyleneglycol,PEG)修飾又稱分子的PEG化(PEGalation),是目前蛋白質(zhì)化學(xué)修飾最重要的技術(shù)之一,是用來(lái)解決或緩解蛋白和多肽在藥用過(guò)程中存在的諸多問(wèn)題的有效途徑。PEG是由乙二醇單體聚合而成的線性高分子材料,分子組成為HO-CH2-CH2-(O-CH2-CH2-O)n-CH2-CH2-OH;PEG鏈還可以與馬來(lái)酸酐進(jìn)一步共聚形成梳狀的PEG衍生物,簡(jiǎn)稱PM。PEG分子中存在的大量乙氧基能夠與水形成氫鍵,使PEG具有良好的水溶性;分子末端剩余的羥基通過(guò)適當(dāng)方式活化后可與各類蛋白分子相偶聯(lián)。1增加穩(wěn)定性和延長(zhǎng)血漿半衰期一些以注射方式使用的藥用蛋白,由于在血液中存留的時(shí)間過(guò)短,在很大程度上限制了其正常藥效的發(fā)揮。通過(guò)PEG修飾,一方面增加了分子量,降低了腎臟的排泄速率;另一方面,偶聯(lián)的PEG鏈在蛋白分子表面產(chǎn)生空間位阻效應(yīng),減弱了血液中各種水解酶對(duì)蛋白的水解作用,從而有效地延長(zhǎng)了蛋白在循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)的保留時(shí)間。3降低毒副作用通過(guò)基因重組技術(shù)獲得的大規(guī)模生產(chǎn)的TNF-a,IL-2和IFN-g等是一類很有前途的抗腫瘤新藥。但由于它們的血漿半衰期短,為達(dá)到顯著的臨床治療效果不得不加大使用劑量,這就常常引起嚴(yán)重的毒副作用。近年來(lái)發(fā)現(xiàn),利用PEG修飾技術(shù)對(duì)這些蛋白進(jìn)行處理后,能夠大大增加其血漿穩(wěn)定性,降低使用劑量;或在大的使用劑量下降低毒副作用。近年來(lái),PEG修飾已成為提高其抗腫瘤效能、降低毒副作用的有效手段。TNF-a是一種頗有價(jià)值的腫瘤治療藥物,它具有協(xié)同的抗腫瘤效能:一方面直接表現(xiàn)為對(duì)腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒作用;另一方面可激活宿主的抗腫瘤應(yīng)答并選擇性地引起腫瘤組織內(nèi)部的微循環(huán)障礙。但是,TNF-a在體內(nèi)的清除速率很快,要產(chǎn)生明顯的抗腫瘤效果需要非常大的使用劑量,由此常引發(fā)一系列嚴(yán)重的毒副作用,包括發(fā)熱、組織炎癥和組織損傷,甚至是致命的內(nèi)毒素性休克樣綜合征。要將其轉(zhuǎn)化為一種有效的抗腫瘤藥物必須有效地降低毒副作用,PEG修飾正是為達(dá)到這一目的。研究表明,利用mPEG5000對(duì)TNF-a進(jìn)行化學(xué)修飾,通過(guò)對(duì)修飾條件的優(yōu)化處理,不僅能夠有效減少毒副作用,還可提高其抗腫瘤活性。當(dāng)賴氨酸殘基被修飾的程度分別為29%和56%時(shí),其抗腫瘤活性分別增加了4倍和100倍。與天然TNF-a相比,修飾產(chǎn)物的分子量明顯增大,延長(zhǎng)了藥物的有效作用時(shí)間,降低了毒副作用,促進(jìn)了它作為抗腫瘤藥物的應(yīng)用。PEG修飾蛋白及其應(yīng)用被修飾蛋白種類修飾目的用途無(wú)基質(zhì)牛血紅蛋白延長(zhǎng)血漿半衰期,降低腎毒性血液代用品SOD延長(zhǎng)血漿半衰期降低免疫原性清除氧自由基治療關(guān)節(jié)炎L-ASNase降低免疫原性治療白血病Bovine降低免疫原性血漿擴(kuò)容劑IL-2增加水力動(dòng)力學(xué)半徑治療腫瘤TNF-a增加抗腫瘤效能,降低毒副作用治療腫瘤抗腫瘤抗體腫瘤定位治療腫瘤Β-葡糖苷酸酶抗體增加穩(wěn)定性,改善藥代動(dòng)力學(xué)特性治療實(shí)體腫瘤展望目前，存在的問(wèn)題是修飾劑反應(yīng)性及選擇