蛋白质的化学修饰课件

概念

从广义上说：凡通过化学基团的引入或除去，而使蛋白质共价结构发生改变，都可以称为蛋白质的化学修饰。包括两个方面：（1）侧链基团的改变；(2）主链结构的改变，前者属于化学修饰的范畴，而后者则属于基因重组和定点突变的方法。蛋白质化学修饰的意义改变蛋白质的药代动力学调节蛋白质的稳定性以及活性改变蛋白质的空间构象化学修饰的原理影响蛋白质化学修饰反应进程的因素有：1蛋白质功能基的反应性（亲核性）1.1基团之间的氢键及静电作用1.2基团之间的空间位阻2修饰剂的反应性2.1选择吸附2.2静电相互作用2.3位阻因素反应条件的选择考虑因素包括pH、反应温度、反应介质以及缓冲液组成允许反应顺利进行不能造成蛋白质的不可逆变性有利于专一性修饰蛋白质修饰反应的类型酰化及其相关反应烷基化反应氧化还原反应芳香环取代反应蛋白质的PEG修饰

聚乙二醇(polyethyleneglycol,PEG)修饰又称分子的PEG化(PEGalation),是目前蛋白质化学修饰最重要的技术之一,是用来解决或缓解蛋白和多肽在药用过程中存在的诸多问题的有效途径。PEG是由乙二醇单体聚合而成的线性高分子材料,分子组成为HO-CH2-CH2-(O-CH2-CH2-O)n-CH2-CH2-OH;PEG链还可以与马来酸酐进一步共聚形成梳状的PEG衍生物,简称PM。PEG分子中存在的大量乙氧基能够与水形成氢键,使PEG具有良好的水溶性;分子末端剩余的羟基通过适当方式活化后可与各类蛋白分子相偶联。1增加稳定性和延长血浆半衰期一些以注射方式使用的药用蛋白,由于在血液中存留的时间过短,在很大程度上限制了其正常药效的发挥。通过PEG修饰,一方面增加了分子量,降低了肾脏的排泄速率;另一方面,偶联的PEG链在蛋白分子表面产生空间位阻效应,减弱了血液中各种水解酶对蛋白的水解作用,从而有效地延长了蛋白在循环系统内的保留时间。3降低毒副作用通过基因重组技术获得的大规模生产的TNF-a,IL-2和IFN-g等是一类很有前途的抗肿瘤新药。但由于它们的血浆半衰期短,为达到显著的临床治疗效果不得不加大使用剂量,这就常常引起严重的毒副作用。近年来发现,利用PEG修饰技术对这些蛋白进行处理后,能够大大增加其血浆稳定性,降低使用剂量;或在大的使用剂量下降低毒副作用。近年来,PEG修饰已成为提高其抗肿瘤效能、降低毒副作用的有效手段。TNF-a是一种颇有价值的肿瘤治疗药物,它具有协同的抗肿瘤效能:一方面直接表现为对肿瘤细胞的细胞毒作用;另一方面可激活宿主的抗肿瘤应答并选择性地引起肿瘤组织内部的微循环障碍。但是,TNF-a在体内的清除速率很快,要产生明显的抗肿瘤效果需要非常大的使用剂量,由此常引发一系列严重的毒副作用,包括发热、组织炎症和组织损伤,甚至是致命的内毒素性休克样综合征。要将其转化为一种有效的抗肿瘤药物必须有效地降低毒副作用,PEG修饰正是为达到这一目的。研究表明,利用mPEG5000对TNF-a进行化学修饰,通过对修饰条件的优化处理,不仅能够有效减少毒副作用,还可提高其抗肿瘤活性。当赖氨酸残基被修饰的程度分别为29%和56%时,其抗肿瘤活性分别增加了4倍和100倍。与天然TNF-a相比,修饰产物的分子量明显增大,延长了药物的有效作用时间,降低了毒副作用,促进了它作为抗肿瘤药物的应用。PEG修饰蛋白及其应用被修饰蛋白种类修饰目的用途无基质牛血红蛋白延长血浆半衰期,降低肾毒性血液代用品SOD延长血浆半衰期降低免疫原性清除氧自由基治疗关节炎L-ASNase降低免疫原性治疗白血病Bovine降低免疫原性血浆扩容剂IL-2增加水力动力学半径治疗肿瘤TNF-a增加抗肿瘤效能,降低毒副作用治疗肿瘤抗肿瘤抗体肿瘤定位治疗肿瘤Β-葡糖苷酸酶抗体增加稳定性,改善药代动力学特性治疗实体肿瘤展望目前，存在的问题是修饰剂反应性及选择