[生物医药论文精品]蛋白质和多肽的peg定点修饰研究进展

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1、蛋白质和多肽的PEG定点修饰研究进展摘要：目的综述蛋白质和多肽的PEG定点修饰研究进展。方法参阅近年来的文献，就氨基、巯基、非天然氨基酸及酶和过渡金属催化修饰几个方面对蛋白质和多肽的PEG定点修饰研究进行归纳总结。结果与结论PEG定点修饰有利于保持蛋白质或多肽的生物活性，随着材料科学、新的化学专一反应技术、蛋白质化学合成和重组技术的发展进步，以及准确快速灵敏的分析方法的建立，PEG定点修饰技术将具有更加广泛的适用性和广阔的发展前景。关键词：PEG修饰；定点修饰；蛋白质和多肽ResearchProg

2、ressinSite-SpecificPEGylationofProteinandPeptide蛋白质或多肽的聚乙二醇(polyethyleneglycol,PEG)修饰即PEG化(pegylation)，是将活化的PEG通过化学方法以共价键偶联到蛋白质或多肽分子上。自1977年Davis首次采用PEG修饰牛血清白蛋白以来，PEG修饰技术迅速发展，并广泛应用于多种蛋白质和多肽的化学修饰，PEG修饰技术也从理论走向实际的药物应用。PEG修饰能赋予蛋白质和多肽类多种优良性能[1,2]，具体表现为循环半

3、衰期延长、免疫原性降低或消失、毒副作用减少以及物理、化学和生物稳定性增强等，在很大程度上扩宽了蛋白质和多肽的的应用范围。其机理[3]可能为（见图1[4]）：蛋白质PEG修饰后，相对分子质量（Mr）增大，当修饰后的蛋白质的Mr达到或超出肾小球滤过阈值时，蛋白质随血液循环进入肾脏后就可以逃避肾小球的滤过作用；由于PEG的屏蔽效应，使得修饰后的蛋白质或多肽不易受到各种蛋白酶的攻击，降解速率明显降低，稳定性提高，因而可以在血液循环中停留更长的时间；PEG在溶液中呈无规则卷曲，作为一种屏障，能掩盖蛋白质表面

4、的抗原决定簇，使得蛋白质不能与各种细胞表面受体结合，不被机体的免疫系统识别，避免了相应抗体的产生，降低了蛋白质的免疫原性；PEG与蛋白质偶联后能将其优良的理化性质赋予蛋白质，如能改善蛋白质的生物分布和溶解性能。目前，已有多种PEG修饰的蛋白质和多肽用于生物医药领域，通过FDA批准进入市场，如PEG修饰的腺苷脱氨酶(PEG-ADA)、天冬酰胺酶(PEG-L-asparaginase)、干扰素α-2b(peginterferonalfa-2b)、干扰素α-2a(peginterferonalfa-2a

5、)、重组人粒细胞集落刺激因子(pegfilgrastim)等。图1蛋白质PEG修饰后的优良性能Fig1MainadvantagesofPEGylatedprotein传统的PEG修饰多为随机修饰，存在修饰剂呈现多种聚合度、选择性不够高、修饰后的蛋白质分子Mr分布宽、活性降低、稳定性有时不够理想等突出问题。相反,定点修饰能够选择特定基团进行修饰,避免或减少对活性位点的修饰,并且可较好地控制修饰程度，提高活性保存率，有利于产品质量控制和工业化生产，已成为PEG修饰蛋白质、多肽类药物的研究热点。蛋白质或

6、多肽的定点PEG修饰主要从三个方面着手：蛋白质方面，如蛋白质的定点突变、蛋白质可逆性位点定向保护、非天然氨基酸的引入等；PEG的活化形式，如修饰氨基的PEG-醛和修饰巯基的PEG-乙烯基砜等；反应条件的控制，如pH值、金属离子或酶的催化等。本文主要就氨基、巯基、非天然氨基酸及酶和过渡金属催化修饰几个方面综述蛋白质和多肽的PEG定点修饰研究进展。1氨基修饰在PEG化修饰兴起早期，修饰靶点多为蛋白质或多肽的氨基，包括赖氨酸的ε-NH2和末端的α-NH2。氨基是蛋白质或多肽中数量最多的亲核功能基团，而且

7、常常暴露于分子表面，因而较容易与PEG试剂反应。研究者也开发了一系列以氨基为靶点的聚乙二醇修饰剂，主要有PEG-琥珀酰亚胺琥珀酸酯(PEG-SS)、PEG-琥珀酰亚胺碳酸酯(PEG-SC)、PEG-三氟乙基磺酸酯(PEGtresylate)和PEG-醛(PEGaldehyde)等（见表1）。但是，以氨基为靶点的PEG化修饰也存在一系列缺陷，如PEG修饰产物同分异构体数量多、难以分离纯化获得单一的PEG化产物等，但仍有此类修饰药物通过了FDA批准，如PEG-天冬酰氨酶、PEG-ADA、PEG-IFN

8、-α等。近年来，研究者们就以氨基为靶点的定点修饰做了大量研究并开发了一系列较为新颖有效的方法，主要包括定点突变、保护剂定点保护与脱保护、氧化去氨基反应及PEG-醛的还原烷化等[5~14]。表1与氨基选择性反应的PEG修饰剂Tab1PEGsreactivetowardsaminogroupsPEGsLinkagechemistriesPEG-succinimidylsuccinate.PEG-succinimidylcarbonatePEG-tresylatePEG-aldehyde