固相合成法對于多肽合成的顯著的優(yōu)點:簡化并加速了多步驟的合成;因反應在一簡單反應器皿中便可進行,可避免因手工操作和物料重復轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生的損失;固相載體共價相聯(lián)的肽鏈處于適宜的物理狀態(tài),可通過快速的抽濾、洗滌未完成中間的純化,避免了液相肽合成中冗長的重結(jié)晶或分柱步驟,可避免中間體分離純化時大量的損失;使用過量反應物,迫使個別反應完全,以便最終產(chǎn)物得到高產(chǎn)率;增加溶劑化,減少中間的產(chǎn)物聚焦;固相載體上肽鏈和輕度交聯(lián)的聚合鏈緊密相混,彼此產(chǎn)生一種相互的溶劑效應,這對肽自聚集熱力學不利而對反應適宜。固相合成的主要存在問題是固相載體上中間體雜肽無法分離,這樣造成最終產(chǎn)物的純度不如液相合成物,必需通過可靠的分離手段純化。
多肽的不穩(wěn)定
多肽的不穩(wěn)定性是其制劑研究中存在的主要問題之一,其原因較多。但對某一個多肽來說引起不穩(wěn)定的主要原因并不多。詳細研究外界條件(如PH、溫度、光照、氧濃度等)對多肽穩(wěn)定性的影響有助于設計合理的制劑配方。盡管添加劑穩(wěn)定多肽的機制還不十分清楚,使用添加劑仍是目前提高多肽制劑穩(wěn)定性的主要手段之一。應用CD、DSC等分析手段可幫助快速篩選道合適的添加劑。
引起多肽不穩(wěn)定的原因
1. 脫酰胺反應
在脫酰反應中,Asn/Gln 殘基水解形成Asp/Glu。非酶催化的脫酰胺反應的進行。在Asn-Gly-結(jié)構(gòu)中的酰胺基團更易水解,位于分子表面的酰胺基團也比分子內(nèi)部的酰胺基團易水解。
2. 氧化
多肽溶液易氧化的主要原因有兩種,一是溶液中有過氧化物的污染,二是多肽的自發(fā)氧化。在所有的氨基酸殘基中,Met、Cys和His、Trp、Tyr等最易氧化。氧分壓、溫度和緩沖溶液對氧化也都有影響。
3. 水解
多肽中的肽鍵易水解斷裂。由Asp參與形成的肽鍵比其它肽鍵更易斷裂,尤其是Asp-Pro和Asp-Gly 肽鍵。
4. 形成錯誤的二硫鍵
二硫鍵之間或二硫鍵與巰基之間發(fā)生交換可形成錯誤的二硫鍵,導致三級結(jié)構(gòu)改變和活性喪失。
5. 消旋
除Gly外,所有氨基酸殘基的α碳原子都是手性的,易在堿催化下發(fā)生消旋反應。其中Asp殘基最易發(fā)生消旋反應。
6. β-消除
β-消除是指氨基酸殘基中β碳原子上基團的消除。Cys、Ser、Thr、Phe、Tyr 等殘基都可通過β-消除降解。在堿性PH下易發(fā)生β-消除,溫度和金屬離子對其也有影響。
7. 變性、吸附、聚集或沉淀
變性一般都與三級結(jié)構(gòu)以及二級結(jié)構(gòu)的破壞有關。在變性狀態(tài),多肽往往更易發(fā)生化學反應,活性難以恢復。在多肽變性過程中,首先形成中間體。通常中間體的溶解度低,易于聚集,形成聚集體,進而形成肉眼可見的沉淀。蛋白質(zhì)的表面吸附是其貯存、使用過程中遇到的另一個令人頭痛的問題,如riL-2在進行曲灌注時會吸附在管道表面,造成活性損失。
提高多肽合成穩(wěn)定性的途徑
1. 定點突變
通過基因工程手段替換引起多肽不穩(wěn)定的殘基或引入能增加多肽穩(wěn)定性的殘基,可提高多肽的穩(wěn)定性。
2. 化學修飾
多肽合成的化學修飾方法很多,研究最多的是PEG修飾。PEG是一種水溶性高分子化合物,在體內(nèi)可降解,無毒。PEG與多肽結(jié)合后能提高熱穩(wěn)定性,抵抗蛋白酶的降解,降低抗原性,延長體內(nèi)半衰期。選擇合適的修飾方法和控制修飾程度可體質(zhì)或提高原生物活性。
3. 添加劑
通過加入添加劑,如糖類、多元醇、明膠、氨基酸和某些鹽類,可以提高多肽的穩(wěn)定性。糖和多元醇在低濃度下迫使更多的水分子圍繞在蛋白質(zhì)周圍,因而提高了多肽的穩(wěn)定性。在凍干過程中,上述物質(zhì)還可以取代水而與多肽形成氫鍵來穩(wěn)定多肽的天然構(gòu)象,而且還可以提高凍干制品的玻璃化溫度。此外表面活性劑如SDS、Tween、Pluronic,能防止多肽表面吸附、聚集和沉淀。
4. 凍干
多肽發(fā)生的一系列化學反應如脫酰胺、β-消除、水解等都需要水參與,水還可以作為其它反應劑的流動相。另外,水含量降低可使多肽的變性溫度升高。因此,凍干可提高多肽的穩(wěn)定性。