岛津公司的蛋白质测序仪(Protein Sequencer)PPSQ以Edman降解法为基础,将蛋白质从N-末端顺次切断进行序列分析。此方法具有直接测定、可靠性高的优势。近期,岛津推出新型的蛋白质测序仪PPSQ 51A/53,配备SPD-M30A高灵敏度检测器、软件满足FDA 21 CFR Part 11数据完整性的要求。PPSQ 51A/53梯度系统更是在等度系统基础上,提高检测灵敏度,适合微量样品的氨基酸序列分析。应用岛津PPSQ 51A/53A开发了单克隆抗体药、重组蛋白药的N-末端氨基酸序列分析方法,另外,也开发了具有特殊结构的生物药N-末端氨基酸序列分析方法,如甲硫氨酸缺失、焦谷氨酸环化封闭等样品。
目前,在制药领域,生物药得到越来越多的关注。生物药是利用DNA重组、细胞融合、细胞培养等生物技术开发出的蛋白质药物、抗体药物等。几乎所有蛋白质合成都起始于N-末端,其序列组成对于蛋白质整体的生物学功能有着重要的影响力,因此蛋白质的序列分析对于生物药效果非常关键。不仅在研发中,而且在质量控制中都很重要。
2015版《中国药典》三部人用重组DNA技术产品总论对生物药的生产及质量控制方面,,针对其蛋白质结构提出技术要求,应测定目标产品的氨基酸序列,并与其基因序列推断的理论氨基酸序列进行比较。因此,N-末端氨基酸序列分析是很多已上市生物药的年检项目,如重组人促红素注射液(CHO细胞) 、重组人粒细胞刺激因子注射液等。此外,国际法规中也有对于生物药N-末端氨基酸序列测定的要求。药品注册的国际协调组织颁布的指导法规ICH-Q6B规定,生物药进行申报时,必须提供N-末端氨基酸序列信息。《欧洲药典》中规定,生物仿制药申报也必须提供N-末端序列信息。
PTH氨基酸的梯度分离案列
在PPSQ系统(Edman降解法)分析柱中加入50ul的样本溶液,为了进行梯度洗脱而不改变该点,使用了一个半微柱。流动相A为乙酸盐缓冲液、乙腈,流动相B为乙酸盐缓冲液、甲醇、2-丙醇。
图4(a)表示通过梯度洗脱2pmol的PTH-氨基酸标准混合物而获得的色谱图
图4(b)表示通过等度洗脱而获得的色谱图。
尽管PTH氨基酸的洗脱顺序略有不同,但检测到通过梯度洗脱获得的PTH氨基酸的峰高比等度洗脱高约3至5倍。
蛋白质测序仪比较一个循环和上一个循环之间PTH氨基酸峰的增加和减少,并鉴定出特异性检测的PTH氨基酸。
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图1 PTH-氨基酸标准混合物(2 pmol)的分析 (A)梯度系统,(b)等度系统 |
梯度洗脱还可以分离和检测500 fmol的PTH氨基酸(图2),即使使用蛋白质测序仪分析小样品,也可以轻松检测特异增加的PTH氨基酸。
图2 分析PTH-氨基酸标准混合物(500 fmol)
Wako品牌蛋白测序仪配套用试剂/色谱柱
蛋白内切酶
色谱柱
试剂耗材
染色
注: 125-05061质谱分析前处理时最常用的蛋白质分解酶即赖氨酸肽链内切酶,该酶可以特异性切除赖氨酸基团C末端的多肽,可用于蛋白测序分析和Lys-X化合物的合成。若同时使用赖氨酸肽链内切酶和胰酶,可更好地切断赖氨酸基团的多肽,增加多肽的数量。