n端重要的生物学功能及测序技术


蛋白质和多肽n端重要的生物学功能

蛋白质的合成始于n端,蛋白质n端序列组成对蛋白质的整体生物学功能有影响。例如,n端序列影响蛋白质的半衰期,并与蛋白质亚细胞细胞器的位置有关。蛋白质n端测序分析有助于分析蛋白质的高级结构,揭示蛋白质的生物学功能。随着现代医药工业的发展,出现了大量的蛋白质和多肽药物分子。这些蛋白质药物分子n端序列的分析与确认也是制药行业质量控制的重要环节。特别是,ICH Q6B指南要求提供蛋白质药物。n端区域也是蛋白质和多肽的重要结构和功能位点,大多数蛋白质可以通过n端少数的氨基酸残基来识别。例如,识别蛋白和肽类药物n端人工修饰位点,如环化修饰、甲基化修饰等,为提高其降解稳定性、延长疗效奠定基础。

蛋白质和多肽的n端测序技术

埃德曼劣化

Edman降解是蛋白质和肽的N-末端测序的一种非常成熟和经典的方法,并且广泛用于生物技术领域。Edman降解测序的原理主要是指通过循环反应从蛋白质的N-末端识别氨基酸类型,从而确定蛋白质的N-末端序列。苯基异硫氰酸酯(PITC)与肽的N-末端氨基反应,以在碱性条件下分析以形成苯胺硫胺酰胺的衍生物,然后用酸处理偶联产物。肽链的N-末端选择性地切割,释放该氨基酸残基的噻唑啉苯胺衍生物。将提取的氨基酸衍生物在强酸性条件下转化为稳定的乙酰脲硫脲氨基酸(Pth-氨基酸),并且可以使用HPLC或电泳分析降解的PTH-氨基酸物质,得到蛋白质或肽N-末端序列信息。

Edman降解法作为现有蛋白质样品n端序列检测的金标准已被广泛应用。它是整个纯化蛋白n端序列分析的有价值的研究工具,也是最可靠的测序方法。

Edman降解法受很多限制,如用于序列分析的蛋白质或肽段必须纯度高,不适合高通量分析,灵敏度不够等。

多肽n端测序的Edman化学

Edman化学多肽n端测序(John Bryan Smith, 2011)。

质谱分析

基于质谱的蛋白质n端序列测序技术可以一次性同时测定蛋白质n端序列,特别是电喷雾电离(ESI)和基质辅助激光解吸/电离战斗时间(MALDI-TOF),质谱技术在蛋白质结构分析中的应用经历了革命性的飞跃。高灵敏度、高精度、高分辨率、高通量生物质谱技术为蛋白质n端测序提供了重要的选择。基于质谱的n端测序技术可以实现n端阻断聚乙二醇化蛋白的序列测定,这是对Edman测序的补充。该分析可用于确认和鉴定重组蛋白药物的高水平结构完整性和重组蛋白n端序列的修饰位点。因此,n端序列测序可以为原抗体的序列比较和修饰奠定基础。

质谱鉴定和测序n末端的工作流程

质谱鉴定和测序n -末端的工作流程.2019)。

化学标记结合质谱

许多研究n端肽的方法都是将质谱技术与多种化学方法和生物酶方法相结合。例如,蛋白质被侧链氨基的还原、烷基化和胍基化所阻断。游离n端用不同的生物素试剂标记。标记的蛋白经胰蛋白酶消化后,通过亲和蛋白亲和系统将标记的n端肽段分离,通过MALDI-TOF / MALDI-TOF- PSD MS从头测序得到n端肽段序列。

化学标记/质谱工作流程

化学标记/质谱工作流程(Misal S A.2019)。

n端测序的未来发展

随着经典方法、基于质谱的各种化学修饰以及酶辅助技术的不断发展和改进,蛋白质和肽的n端序列分析获得了丰富的末端肽序列信息,这为蛋白质药物高水平结构的鉴定和修饰位点的研究提供了有力的依据。复杂生物系统中数千种蛋白质的n端测序分析技术仍然是我们面临的巨大挑战,特别是要更详细地大规模确定n端修饰多样性,还需要更有针对性的研究策略。未来的发展方向可能是探索选择性更好、改性更可控的化学改性试剂和改性条件。

参考
1.约翰·布莱恩·史密斯。Edman降解肽序列分析。生命科学百科全书,2001.
2.Vecchi M M, Xiao Y,.用lc -荧光-MS/MS鉴定和测序蛋白质n端肽:一种取代Edman降解的方法。肛门化学、2019、91(21):13591 - 13600。
3.Misal S A, Li S,.化学标记质谱法鉴定n端蛋白加工位点。快速共质谱, 2019; 33(11): 1015 - 1023。


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