化学修饰法对多肽结构的改造文献综述
2020-03-09 14:03:38
20 世纪50 年代, 蛋白质空间结构和生物学性质功能关系的开展, 使蛋白质的化学修饰研究逐渐成为热点[1] 。20 世纪70 年代后期, 生物大分子化学修饰的应用研究报道开始出现[ 2, 3] 蛋白质的化学修饰主要包括蛋白质分子的侧链基团的改变和蛋白质分子中主链结构的改变两个方面, 其中前者研究较多。影响蛋白质化学修饰反应进程的因素主要有蛋白质功能基的反应活性及修饰剂的反应活性。影响蛋白质功能基的因素又包括微区极性和空阻效应。功能基的反应活性往往可以通过亲核性来衡量, 但有时需要用功能基的超反应性来解释。修饰剂的反应活性主要取决于修饰剂分子中官能团的类型。该技术主要包括主链末端的修饰[4]、侧链的修饰[5]、环化[6]、PEG 修饰[7]等
1 主链末端的修饰
多肽类药物常用的主链末端修饰方法是N 端的乙酰化作用和C 端的酰胺化作用[8],分别对肽链两端氨基和羧基进行保护,使多肽不会很快地被相应的多肽蛋白酶降解[9]。目前这一技术已经广泛应用于多肽的化学合成中。N 端乙酰化通常是在固相合成多肽反应的整个肽链组合完毕后,加入乙酸酐使其乙酰化。C 端的酰胺化则是通过选择裂解产物为酰胺的树脂或者选择不同裂解方式来完成。Brinckerhoff 等[10 11]通过对具有免疫原性的多肽MART-I27-35 进行N 端的乙酰化或者C 端
的酰胺化,明显提高了该多肽在血浆中的稳定性。主链末端连接不同长度的脂肪酸、主链C 端或N 端的PEG 修饰及糖基化修饰,其基本原理都
是增加多肽分子的相对分子量和空间位阻,提高其对多肽水解酶的稳定性,减少肾小球的滤过作用。RC-160 是一种具有抗增生活性的生长激素抑制剂类似物。Dasgupta 等[12]将各种长度的脂肪酸连接在RC-160 的主链末端。与未修饰的RC-160 相比较,修饰后的RC-160 对于胰岛素有更高的抵抗能力和更长的半衰期。
2 侧链的修饰
多肽侧链基团的化学修饰是通过选择性试剂( 也称修饰剂) 与多肽侧链上特定的功能基团发生化学反应而实现,从而改变多肽的化学性质,如消除免疫原性和免疫反应性、延长了多肽药物在体内的作用时间等[13 14]。David Sabatino 等[15]在对生长激素释放多肽( growth hormone releasing peptide,GHRP-6) 类似物的合成研究中,通过对Trp2、Ala3、Trp4 的化学修饰,在侧链上连接不同的基团,从而形成氮杂多肽( aza-peptide) 。在考察经修饰的各种氮杂多肽的IC50时,发现其中一种结构为His-D-Trp-Ala- azaPhe-D-Phe-Lys-NH2的氮杂多肽与受体的结合率是未经修饰的GHRP-6的1000倍。正交保护氨基酸在固相多肽合成中的应用对多肽的侧链修饰起着重要的作用。正交保护是指
在一定条件下,分子中的一组保护基可以被选择性地脱除,而其他保护基不受影响,进而达到可选择性修饰的目的[16]。谢东等[17] 在合成的长效HIV 融合抑制剂艾博卫泰中,对第13 位的赖氨酸( Lys) 采用Alloc 保护的Fmoc-Lys( Alloc) -OH,用特定的条件选择性地脱除保护基Alloc,而另一氨基保护基Fmoc 和肽链上其他氨基酸的侧链保护
基均不受影响,再用Fmoc-AEEA( Fmoc-8-氨基-3,6-二氧杂辛酸) 和MIPA( 3-马来酰亚胺基丙酸) 对Lys13进行修饰,使肽链进入血液后能够迅速与白蛋白结合,从而发挥长效的作用。经临床实验验证,艾博卫泰的半衰期可长达2 周。对肽链中某一个氨基酸进行定点修饰是侧链
修饰的一项前沿的、重要的技术,也是实现侧链修饰可控的保证。Peng Wu 等[18]报道了重组蛋白在哺乳动物细胞中表达,通过基因编码乙醛标记可对重组蛋白中的某些特定位点进行特异性的乙醛标记,这些乙醛标记既可作为定点修饰的位点,也可用于进一步的化学修饰。这项技术已应用在对单克隆抗体、多肽类药物等的定点修饰中。