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合成多肽药物分子则更需要在氨基酸组成分析、氨基酸 (Gln)会经酸催化脱氨而发生水解;而在 pH>7 时,Gln
序列分析、二硫键分析等方面进行结构确证研究。 不易形成六元环,更加稳定。
1.2.1 分子量测定 同化学原料药一样,合成多肽药物 1.2.3 氨基酸序列分析 与其他分子一样,化学成分的
的结构确证中也包括分子量的测定,一般采用质谱法 阐明是确定肽同一性的基础,包括阐明氨基酸及其在肽
进行单同位素质量的测定,其质量偏差应在理论值 链中的排列顺序,即一级结构/序列。传统氨基酸测序方
法为 Edman 降解法,但该方法一般用来测定 N 端氨基
的±1.0 个质量单位内;对于分子量在 2 kDa 以上的多
酸;此外,Edman 测序和串联质谱相结合也是目前常用
[16]
肽,使用高分辨质谱仪更为合适 。
的一种方法,可用于阐明含有二硫键的复杂肽,例如降
1.2.2 氨基酸组成分析 氨基酸组成分析可说明多肽
[17]
钙素鲑鱼的一级结构 。采用串联质谱法测定肽序列
的组成是否正确,不仅能证明多肽的结构,还能在一定
时通常使用碰撞诱导解离(CID)碎裂技术,但如果序列
程度上反映样品的纯度(是否含有合成杂质)。在进行
覆盖度差,应考虑采用其他的质谱碎裂技术 [18-23] (见表
氨基酸组成分析时,要注意考察所涉及的各类氨基酸, 1)。对于含有 20 个以上氨基酸残基的长肽,如不能直
尤其是非天然氨基酸和氨基酸衍生物的色谱行为,以准 接确定其序列,可进行多肽肽图的分析,分析过程一般
确进行定性、定量分析。此外,在该项分析当中应建立 是用专一性较强的蛋白水解酶(一般为肽链内切酶)对
合适的水解方法,因为不同的水解条件可能会对某些氨 多肽进行水解,再用液相色谱-质谱联用技术(LC-MS)
基酸的回收产生较大影响 ,如 pH<3 时,谷氨酰胺 确定各肽段。
[17]
表1 生物质谱中重要的质谱碎裂技术
质谱碎裂技术 主要产生的离子类型 常用质谱分析器 适用范围
低能CID b型和y型离子
通用型质谱仪 氨基酸序列长度较短的、带2个或3个电荷为主的肽段
高能CID 所有的序列特征离子
高能碰撞解离技术(HCD) b型和y型离子 轨道离子阱质谱仪 被广泛用于蛋白质翻译后修饰的研究
基于电子诱导的电子捕获解离技术(ECD) c型和z型离子 傅里叶变换离子回旋共振质谱仪(FT-ICR-MS)
氨基酸序列长度较长的、带3个及以上电荷为主的肽段
电子转移解离技术(ETD) c型和z型离子 离子阱型的质谱仪
1.2.4 二硫键分析 正确的二硫键数目和位置是多肽 GC α2H )及通过link连接的异源二聚血红素结构域蛋白
和蛋白质产生生物活性的结构保证,在对合成或天然多 (hsGC β1H-2H )中α螺旋结构的含量相对较高,但其重组
肽产品研究的过程中,二硫键的分析是需要考察的重要 后α螺旋结构含量有所降低,β折叠结构相对升高,这一
内容之一。合成多肽药物分子中如含有二硫键,一般先 发现与CD法测得的结果相近。
采用还原试剂如二硫代硫醇(DTE)、二硫苏糖醇(DTT) 结合目前已有合成多肽药物结构确证的相关技术
或三(2-羧乙基)膦(TCEP)对这类药物进行还原,然后进 指导原则以及有关研究文献,合成多肽药物结构表征的
行质谱分析,通过比较还原前后的质量差可确定其含有 主要内容有分子量测定、氨基酸组成和序列分析、二硫
的二硫键数目。其中,对含有多对二硫键的多肽还应该 键分析以及二级结构分析等,具体的研究内容可结合研
对其二硫键进行定位分析。部分还原是一种被广泛接 究对象的具体结构而有所侧重。
受的定位二硫键的方法,在这种方法中,多肽在可控的 2 串联质谱法在合成多肽药物结构确证中的应用
条件下被消解,从而使不同还原动力学的二硫键被还 串联质谱是时间上或空间上两级以上质量分析的
原,再经串联质谱分离和分析,即可完成二硫键的定位。 结合,用以测定第一级质量分析器中的前体离子(Pre-
1.2.5 二级结构分析 含有 40 个氨基酸以上的肽通常 cursorion)与第二级质量分析器中的产物离子(Produc-
表现出高度的构象灵活性,其特征主要是随机螺旋和一 ticm)之间的质量关系 。软电离技术的发展和采用新
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定程度的二级结构(如α螺旋和/或β折叠)。结构的有序 技术的质量分析器的研发,进一步推动了串联质谱在多
[24]
性可能对某些肽的生物活性有重要影响 ,因此二级结 肽药物结构确证方面的研究应用。
构的阐明也是多肽结构表征的一部分。一般常用圆二 2.1 串联质谱法在合成多肽药物结构确证方面的应用
色谱(CD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振 2.1.1 常规电喷雾离子源串联质谱法(ESI-MS/MS)
(NMR)、X 射线晶体学、拉曼光谱和荧光光谱等方法对 在电喷雾质谱中,肽段经惰性气体碰撞而诱导裂解可
多肽药物的二级结构进行分析。例如,阮进成等 通过 产生稳定的N端系列a、b、c型离子和/或C 端系列x、y、z
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体外折叠体系折叠化学合成抗菌肽 Plectasin,经过高效 型离子(主要是b、y型离子),根据碎片离子间的质量差
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液相色谱(HPLC)分离纯化之后采用 CD 进行二级结构 可以推断出多肽的氨基酸序列 。相比于 Edman 降解
鉴定,发现未折叠分子只具有α螺旋结构,外折叠的Plec- 测序法,ESI-MS/MS可用于分析N端封闭和经修饰的多
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tasin 具有α螺旋及反平行β折叠结构。高铮亚 采用FT- 肽 。周红华等 应用电喷雾质谱法(ESI-MS)及源内
IR 法研究了可溶性鸟苷酸环化酸血红素结构域蛋白质 CID对胸腺五肽(TP5,人工合成五肽)进行测定,得到质
+
+
的二级结构,发现在亚基单独的血红素结构域蛋白(hs- 荷比(m/z)680.3 的[M+H] 峰,m/z 702.2 的[M+Na] 峰等
中国药房 2019年第30卷第20期 China Pharmacy 2019 Vol. 30 No. 20 ·2877 ·