蛋白质药物的翻译后修饰分析

翻译后修饰(PTM)在蛋白质加工和成熟过程中起着重要作用。它可以改变蛋白质的物理和化学性质,并影响蛋白质的空间构象、位阻和稳定性。反过来,它影响蛋白质的生物学活性,导致蛋白质功能的改变。翻译后修饰蛋白质组学研究有助于揭示生命活动的分子调控机制,筛选生物标志物和识别药物靶标。

蛋白质药物的翻译后修饰

负责蛋白质翻译后修饰的调节酶已成为新药研究领域的前沿和热点目标。蛋白质药物的完整性不仅指完整的氨基酸序列,还必须经过一系列蛋白质翻译后修饰过程产生特定的生物学活性和功能。蛋白质药物的修饰和加工方法有多种特征,包括但不限于糖基化、磷酸化、泛素化、乙酰化、甲基化等。为此,蛋白质药物翻译后修饰分析在蛋白质药物的开发和生产中起着重要作用。同时,天然修饰的蛋白质药物在确定其修饰类型、修饰位点、修饰结构以提高其修饰或加工效率方面具有重要作用,可在生物制药公司的研发或生产过程中用于改善生产工艺,最终提高生物制药的开发效率。

核心组蛋白翻译后修饰

核心组蛋白的翻译后修饰是目前药物研究和开发中研究最多的。组蛋白修饰主要包括乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化等。这些修饰可以募集识别修饰位点的识别蛋白,而后募集其他转录因子或形成具有多种生理功能的复合物,然后进行转录调控。因此,根据不同调节因子的作用机制,研究者将其形象定义为“作者”、“橡皮擦”和“读者”。 “作者”将修饰酶添加到DNA或蛋白质中。这些修饰包括甲基化、乙酰化、糖基化、泛素化、磷酸化和(对蛋白质)氧化。“橡皮擦”是去除组蛋白赖氨酸残基上的乙酰基,改变电荷,使染色质结构紧密,抑制基因的转录表达。“读者”可以识别这些修饰蛋白。当这些修饰被识别因子识别后,它们可以召集其他转录因子或蛋白质共同调节机体的生理功能。

组蛋白翻译和修改

组蛋白翻译和修改(Feinberg AP,2018)

抗体药物的糖基化

在蛋白质的翻译后修饰中,糖基化修饰是最重要和最复杂的修饰之一,也是评估抗体的关键质量属性之一。单克隆抗体药物功能的实现与其糖基化修饰密切相关,糖基化修饰将影响蛋白质的性能,如构象、稳定性、溶解性、药代动力学、活性和免疫原性。蛋白质糖基化修饰最明显的作用是它可以增加蛋白质的稳定性和溶解性。不同的糖基化修饰对抗体的稳定性、半衰期、安全性和生物学活性有不同的影响。研究表明糖基化可以通过隐藏蛋白质与蛋白酶的结合位点来保护蛋白质。糖基化修饰也能阻碍蛋白酶与抗体的结合,从而增加抗体的稳定性。

蛋白质翻译后修饰的分析方法

质谱
质谱是鉴定蛋白质PTM的一个重要方法。其原理是利用修饰蛋白的质量差异来识别翻译后修饰位点。生物制药产品可能包含各种衍生自功能性翻译后修饰或修饰的变体或衍生物,例如糖基化变体mAb或ADCs。因此,我们需要一种合适的技术来表征和定量具有上述复杂性的物质。液相色谱-质谱(LC-MS)是一种成熟的生物制药表征技术,因为它可以直接在分子水平上进行定性和定量测定。这项技术在其他领域的应用也越来越广泛,包括大分子药物代谢和药代动力学研究、工艺开发、生产、质量控制、上市后监管,以及治疗性药物监测等。

PTMScan
PTMScan是一种专门用于蛋白质PTM研究的蛋白质组学技术。它利用针对蛋白质翻译后修饰基序的抗体在肽水平上免疫亲和富集具有不同翻译后修饰的肽,使用液相色谱-串联质谱对肽进行定量,从而能快速、准确和高通量的分析关键节点蛋白质的磷酸化、乙酰化、甲基化和泛素修饰的变化,来满足创新研究、生物标志物识别、药物靶标筛选和评估的需求。PTMScan技术可以鉴定新的蛋白质修饰位点并为蛋白质功能研究开辟新方向,因此它将成为下一代蛋白质组学研究的重要分支和趋势。

参考文献
1. Feinberg AP. The Key Role of Epigenetics in Human Disease Prevention and Mitigation. N Engl J Med, 2018, 378, 1323-1334.
2. Fazel R, Guan Y, et al. Structural and In Vitro Functional Comparability Analysis of Altebrel™, a Proposed Etanercept Biosimilar: Focus on Primary Sequence and Glycosylation. Pharmaceuticals, 2019, 12(1).

相关服务

生物药糖谱检测
生物药糖基化位点检测
生物药二硫键/游离半胱氨酸检测
翻译后修饰蛋白组分析

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