最新多肽与蛋白质类药物ppt课件.ppt
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1、 (1)种属)种属 牛胰含胰岛素单位比猪胰高,牛为4000IUkg胰脏,猪为3000IUkg胰脏。抗原性抗原性猪比牛的低。前者与人胰岛素人胰岛素相比,只有1个氨基酸个氨基酸的差异,而牛有3个氨基酸个氨基酸的差异。(2)发育生长阶段)发育生长阶段 幼年动物的胸腺胸腺比较发达,老龄后逐渐萎缩,因此胸腺原料必须胸腺原料必须采自幼龄动物。 HCG在妊娠妇女6070天的尿中达到高峰;到妊娠18周已降到最低水平。然而HMC必须从绝经期的妇女尿中获取。 肝细胞生长因子生长因子是从肝细胞分化最旺盛阶段的胎胎儿、胎猪或胎牛肝中儿、胎猪或胎牛肝中获得的。若用成年动物,必须经过肝脏部分切除手术后部分切除手术后,才能
2、获得富含肝细胞生长因富含肝细胞生长因子子的原料。4、根据蛋白质电离性质的不同来纯化蛋白质、根据蛋白质电离性质的不同来纯化蛋白质 离子交换剂作为一种固定相固定相,本身具有正离子或负离子基团,它对溶液中不同的带电物质呈现不同的亲和力,从而使这些物质分离提纯。 蛋白质、多肽或氨基酸具有能够离子化的基团。对蛋白质的离子交换层析,一般多用离子交换纤维和以离子交换纤维和以葡聚糖凝胶、琼脂糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶等葡聚糖凝胶、琼脂糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶等为骨架的离子交换剂离子交换剂。主要是取其有较大的蛋白质吸附容量、较高的流速和分辨率等优点。 对已知等电点等电点的物质,在pH高于其等电点时,用阴离子交换剂阴离
3、子交换剂,在低于其等电点时,用阳离子交换剂阳离子交换剂。5、根据蛋白质功能专一性的不同来纯化蛋白质、根据蛋白质功能专一性的不同来纯化蛋白质 主要的手段是亲和层析法亲和层析法,即利用蛋白质分子能与其相应的配体配体进行特异的特异的、非共价键的可逆性结合非共价键的可逆性结合而达到纯化的目的。 注意注意 非专一性吸附主要来自吸附剂上的离子基团离子基团和疏水基团疏水基团。解决这一问题的方法是从制备和选用吸附剂上着手。 固相化金属亲和层析(固相化金属亲和层析(IMAC)是新发展的一种亲亲和层析技术和层析技术。蛋白质分子中的咪唑基和巯基咪唑基和巯基可与一些金属元素(如金属元素(如Cu2、Zn2+等)形成配位
4、结合等)形成配位结合,使蛋白质得到分离纯化。6、根据蛋白质疏水基团与相应的载体基团结合来、根据蛋白质疏水基团与相应的载体基团结合来纯化蛋白质纯化蛋白质 蛋白质分子上有疏水区疏水区,它们主要由酪氨酸、亮酪氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸等非极性的侧氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、苯丙氨酸等非极性的侧链密集在一起形成链密集在一起形成,并暴露于分子表面并暴露于分子表面。这些疏水区,能够与吸附剂上的疏水基团结合吸附剂上的疏水基团结合,再通过降低降低介质的离子强度和极性介质的离子强度和极性,或用含有去垢剂的溶剂含有去垢剂的溶剂,增高洗脱剂的pH值等方法将蛋白质洗脱下来。 用含酚基疏水基团含酚基疏水基团的
5、琼脂糖纯琼脂糖纯化重组人表皮生长因子(rhEGF),纯度可达94%,回收率达82%。7、根据蛋白质在溶剂系统中分配的不同来纯化蛋白、根据蛋白质在溶剂系统中分配的不同来纯化蛋白质质 这是一种以化合物在两个不相溶的液相之间进行分配为基础的分离过程,称之为逆流分溶逆流分溶。利用逆流分逆流分溶技术溶技术分离垂体激素、氨基酸、DNA是很有效的。8根据蛋白质受物理、化学等作用因素的影响来纯根据蛋白质受物理、化学等作用因素的影响来纯化蛋白质化蛋白质 蛋白质易受pH、温度、酸、碱、金属离子、蛋白、温度、酸、碱、金属离子、蛋白沉淀剂、络合剂沉淀剂、络合剂等的影响,由于各种蛋白质都存在着差异,可利用这种差异来纯化
6、蛋白质利用这种差异来纯化蛋白质。 白蛋白白蛋白在弱酸性条件下弱酸性条件下加辛酸钠辛酸钠可耐受耐受67的温的温度度,而其他蛋白质将变性。 球蛋白或白蛋白在碱性条件下碱性条件下,可以和利凡诺利凡诺作用,形成络合物络合物而与其他蛋白质分离。细胞色素C和胰岛素可用一定浓度的蛋白沉淀剂如三氯醋酸沉三氯醋酸沉淀淀,而保存其活力。 9、根据蛋白质的选择性吸附性质来纯化蛋白质、根据蛋白质的选择性吸附性质来纯化蛋白质 在蛋白质分离中,最广泛使用的吸附剂有结晶磷结晶磷酸钙(羟灰石)酸钙(羟灰石)、磷酸钙凝胶磷酸钙凝胶、硅胶硅胶、皂土沸石皂土沸石、硅藻土、活性白土、氧化铝以及活性炭硅藻土、活性白土、氧化铝以及活性炭
7、等。诸如催产素、胰岛素、HCG、HMG、细胞包素C等都可以通过吸附层析技术吸附层析技术进行纯化。10、根据酶对蛋白质的作用来纯化蛋白质、根据酶对蛋白质的作用来纯化蛋白质 对于酶蛋白超氧化物歧化酶(SOD)的提取,因SOD能抵抗蛋白酶的水解能抵抗蛋白酶的水解,可用蛋白水解酶降解其他蛋白质,以便于SOD进一步的纯化。 球蛋白、ACTH在分子中有活性中心,可用蛋白蛋白酶水解酶水解切去与生物活性无关的分子部分,保留活性分活性分子片子片断,使产品纯化产品纯化。 对于无胰岛素生物活性的胰岛素原胰岛素原,用蛋白水解酶可切去胰岛素原分子中的C-肽,使胰岛素激活。 一些活性多肽活性多肽常与其他蛋白质分子结合而不
8、呈现活性或不能够被提取,用蛋白水解酶蛋白水解酶可以使其与其它蛋白质解离,恢复其生物活性和在溶液中的正常性质(三蛋白质的分离和纯化(三蛋白质的分离和纯化1时间因素时间因素 在蛋白质分离和纯化过程中,共同的问题是蛋白质反应达到平衡反应达到平衡所需要的时间需要的时间,而且为避免蛋白质的变性、微生物的污染变性、微生物的污染等,操作常在低温环境中进低温环境中进行行。 为更快达到反应平衡反应平衡,应该考虑到这些因素。通常在在25时时,化学反应的速率是低温化学反应的速率是低温5时的时的34倍倍。这与物质的扩散系数有关,而扩散系数受物质的粘粘度和温度度和温度的影响。蛋白质生物大分子反应与小分子化合物不同,后者
9、是以分、秒和毫秒计时的,而前者要10分钟以上。分钟以上。(四)溶液中蛋白质浓度的测定(四)溶液中蛋白质浓度的测定 溶液中蛋白质的浓度可根据它们的物理、化学性物理、化学性质质,如折射率、比重、紫外光吸收来测定折射率、比重、紫外光吸收来测定; 化学反应方法化学反应方法,如凯氏定氮、双缩脲反应、福林凯氏定氮、双缩脲反应、福林-酚反应测定酚反应测定;也可用染色法,如氨基黑、考马斯亮氨基黑、考马斯亮蓝测定;蓝测定; 此外还可用荧光激发、氯胺荧光激发、氯胺T、放射性同位素计、放射性同位素计数等灵敏度较高数等灵敏度较高的方法。 上述方法上述方法,紫外吸收法、双缩脲法、福林酚试紫外吸收法、双缩脲法、福林酚试剂
10、法、考马斯亮蓝染色法最为常用剂法、考马斯亮蓝染色法最为常用。(五)纯度检查(五)纯度检查 测定蛋白质的纯度纯度是化学和物理学化学和物理学的概念,它和蛋白质所具有的生物活性生物活性有着更复杂的关系,蛋白质的聚合状态、辅基的存在、蛋白质的变性作用聚合状态、辅基的存在、蛋白质的变性作用等极大地影响其生物活性生物活性,而这些因素的影响有些往往是用一般纯度检查的方法所查不出来的,纯度检查的方法有:1、HPLC或或FPLC 这是蛋白质纯度检查常用的有效方法。美国药典已规定把HPLC用于胰岛素纯度的检测项目中。 2、电泳法、电泳法 3免疫化学法免疫化学法(适用于产生特异性抗体的蛋白)4生物测定法生物测定法
11、利用动物体或动物的离体器官、细胞进行生物离体器官、细胞进行生物效价的测定效价的测定,这种方法接近动物临床所产生的生物生物学效应学效应,因此实际意义也更大。5、分光光度法、分光光度法(1)紫外分光光度法)紫外分光光度法(2)红外分光光度法)红外分光光度法 (蛋白分子结构有特别能级,红外提供分子指纹)二、多肽与蛋白质的化学合成二、多肽与蛋白质的化学合成 多肽的合成是50年代开始,在有机溶剂中有机溶剂中进行的均相反应均相反应,因此叫作液相合成法液相合成法,此法在合成分子量不太大的多肽时是比较成功的,但在合成更大的蛋白质时,产物还不能表现出全部活力表现出全部活力且不能结晶不能结晶, 1962年建立的固
12、相合成固相合成的新方法新方法,对小肽的合成是很成功的,对大分子的合成,如124肽肽的核糖核酸酶,还不能达到天然物质的全部活力天然物质的全部活力。 目前试图合成大的蛋白质以及建立快速简便的合建立快速简便的合成方法成方法是多肽合成化学的特征特征。 在多肽合成中,一般需要以下几个主要步骤在多肽合成中,一般需要以下几个主要步骤: 氨基保护和羧基活化氨基保护和羧基活化;羧基保护和氨基活化羧基保护和氨基活化;接肽和除去保护基团。接肽和除去保护基团。 (一)基团保护(一)基团保护 要实现控制多肽合成,如N-末端末端氨基酸残基的自由-NH2、C-末端末端氨基酸残基的自由-COOH以及侧链上的一些活泼基团活泼基
13、团,加以封闭或保护封闭或保护。待肽链形成之后,再将保护基除去。作为保护基,必须既能在必须既能在接肽时起到保护作用,在接肽以后,能很容易地除接肽时起到保护作用,在接肽以后,能很容易地除去,且不致引起肽链的断裂去,且不致引起肽链的断裂。 应用最多的氨基保护剂氨基保护剂是苄氧羰酰氯(苄氧羰酰氯(Cbz-Cl),可用催化氢化法催化氢化法或钠氨法钠氨法(用金属钠在液氨中处理用金属钠在液氨中处理)除去保护基除去保护基,也可用叔丁氧羰酰氯(叔丁氧羰酰氯(BOC-Cl)作保保护剂护剂,用稀盐酸或乙酸稀盐酸或乙酸在室温除去保护基室温除去保护基。 羧基保护剂通常用无水乙醇或甲醇在盐酸存在无水乙醇或甲醇在盐酸存在下
14、进行酯化酯化,使羧基接上烷基接上烷基。除去保护基可在常温下用氢氧化钠皂化法氢氧化钠皂化法。 有些氨基酸氨基酸还有其他功能基团功能基团,在合成肽时,都要用适当的保护基团加以保护。例如组氨酸的咪唑基咪唑基、丝氨酸的羟基羟基、酪氨酸的酚基酚基、半胱氨酸的巯基巯基等,都可用苄基(苄基(B2)保护)保护,用钠氨法钠氨法除去。谷氨酸和天门冬氨酸的及-羧基羧基可用-及及-苯甲酯苯甲酯保护,用催化氢化法催化氢化法除去。精氨酸的胍基胍基用对甲基磺酰基对甲基磺酰基(Tos-)保护)保护。(二)肽的液相合成法(二)肽的液相合成法 接肽反应除用缩合剂缩合剂来完成外,还可以用分别活化参与形成肽链的氨基和羧基氨基和羧基的
15、方法来完成。因活活化氨基化氨基的反应激烈,而且常常产生消旋化消旋化,所以,总是采用羧基活化羧基活化的方法,合成肽的常规方法是从C-端向端向N-端进行端进行。 肽的合成法可分为阶梯伸长法阶梯伸长法和片断缩合法片断缩合法。阶梯伸长法是将带有R-O-CO-型保护基型保护基的氨基酸(不是肽)的羧基活化,从肽的C-端开始每次接上一个氨基酸,逐步递增的办法。这是合成比较小的肽或肽段常采用的方法。片断缩合法是由小肽缩合成大肽的方法,为了避免消旋为了避免消旋,常用叠氮法叠氮法接肽。2,片断缩合法,片断缩合法 由小肽合成大肽时常用叠氮法叠氮法,因叠氮法有较好的产品光学纯度(不消旋)。 由小肽接成大肽时,为了保证
16、光学纯度,应尽量利用Gly和和Pro这两个氨基酸的C-末端接肽末端接肽。 (三)肽的固相合成法(三)肽的固相合成法 在固相合成中,肽链的延长是在不溶性的聚苯聚苯乙烯树脂载体上进行的乙烯树脂载体上进行的。合成多肽肽的C-末端末端先和氯甲基聚苯乙烯树脂(氯化苄酯树脂)反应形成苄酯苄酯,然后按肽肽链一级结构的顺序将氨基端已被保护的氨基酸逐个加上去,使肽链延长。 固相法比液相法操作简便,时间缩短,可以自动可以自动化化。在我国医药工业用。人工合成催产素、促黄体生成素释放因子(LRH),不仅产量高,而且比天然产品好。第二节第二节 多肽类药物多肽类药物(一)概述(一)概述 活性多肽是生化药物中非常活跃的一个
17、领域,生物体内已知的活性多肽主要是从内分泌腺、组织器活性多肽主要是从内分泌腺、组织器官、分泌细胞和体液中产生或获得的官、分泌细胞和体液中产生或获得的。 许多活性蛋白质、多肽都是由无活性的蛋白质前蛋白质前体体,经过酶的加工剪切酶的加工剪切转化而来的有共同的来源,相似的结构,保留着若干彼此所特有的生物活性生物活性。 研究活性多肽结构活性多肽结构与功能功能的关系及活性多肽之间结构的异同与其活性的关系结构的异同与其活性的关系,将有助于设计和研设计和研制制新的活性多肽药物。 多肽药物的种类多肽药物的种类1、多肽激素、多肽激素2、多肽类细胞生长调节因子、多肽类细胞生长调节因子3、含有多肽成分的其他生化药物
18、、含有多肽成分的其他生化药物 二、主要多肽类药物的制备二、主要多肽类药物的制备(一)胸腺激素(一)胸腺激素(Thymus hormones) 胸腺是一个激素分泌器官胸腺是一个激素分泌器官,对免疫功能免疫功能有多方面的影响。胸腺依赖性胸腺依赖性的淋巴细胞群淋巴细胞群T细胞细胞直接参与有关免疫反应。 胸腺对T细胞发育的控制细胞发育的控制,主要通过由胸腺所产生的一系列胸腺激素一系列胸腺激素,促使T细胞的前身细胞前前T细胞分化、增殖、成熟细胞分化、增殖、成熟为T细胞的各种功能亚群,由此控制调节免疫反应的质与量控制调节免疫反应的质与量。现已知某些免疫免疫缺陷病缺陷病、自身免疫性疾病自身免疫性疾病、恶性肿
19、瘤恶性肿瘤以及老年性退化性病变等皆与胸腺功能胸腺功能的减退及血中胸腺激素胸腺激素水平的降低有关。1、胸腺素(、胸腺素(Thymocln) 胸腺激素制剂胸腺激素制剂总的说来都与调节免疫功能有关都与调节免疫功能有关。 (1)结构和性质)结构和性质 胸腺素组分5是由在80热稳定热稳定的4050种多肽种多肽组成的混合物混合物,分子量在分子量在100015000之间之间,等电点在等电点在3.59.5之间之间。 为了便于不同实验室对这些多肽的鉴别和比较鉴别和比较,根据它们的等电点等电点以及在等电聚焦分离等电聚焦分离时的顺序而命名。共分三个区域三个区域:区区包括等电点低于低于5.0的组分,区区包括等电点在5
20、.07.0之间之间的组分,区区则指其等电点在7.0以上以上者(此区内组分很少)。对分离的多肽进行免疫活性测定,有活性的称为胸腺素有活性的称为胸腺素。(2)生产工艺:)生产工艺:工艺路线工艺路线工艺过程工艺过程提取提取 匀浆、离心匀浆、离心加热去杂蛋白加热去杂蛋白 提取液80加热加热15min,沉淀沉淀 -10丙酮丙酮, 超滤超滤 取分子量在15000以下的超滤液以下的超滤液。脱盐、干燥脱盐、干燥 超滤液经Sephadex G-25脱盐后,冷冻冷冻干燥干燥得胸腺素。(3)检验方法:)检验方法:活力测定:E-玫瑰花结升高玫瑰花结升高百分数不得低于10;分子量15000以下。(4)作用与用途:)作用
21、与用途:为免疫调节剂。2、胸腺肽(、胸腺肽(Thymus peptides)(1)结构和性质)结构和性质:胸腺肽中主要是分子量分子量9600和7000左右的两类蛋白质或肽类,氨基酸组成达15种种,必需氨基酸含量高,还含有RNA 0.20.3mgmg,DNA0.120.18mgmg。对热较稳定对热较稳定,加温80生物活性不降低。经蛋白水解酶蛋白水解酶作用,生物活性消失。(2)生产工艺:)生产工艺: 工艺路线工艺路线 工艺过程工艺过程 超滤、提纯、分装、冻干超滤、提纯、分装、冻干 加加3甘露醇作赋形剂甘露醇作赋形剂。(3)检验方法)检验方法:活力测定同胸腺素。分子量分子量10000以下。(4)作用
22、与用途)作用与用途:胸腺肽可调节细胞免疫功能调节细胞免疫功能,有较好的抗衰老和抗病毒作用。无过敏反应和不良的副作用无过敏反应和不良的副作用。(二)促皮质素(二)促皮质素(Adrenocorticotropic hormone,ACTH)1结构和性质结构和性质: 垂体垂体包括腺垂体和神经垂体腺垂体和神经垂体,可分泌多种激素多种激素。 促皮质素是从垂体前叶垂体前叶提取出来的一种多多肽激素肽激素。易溶于水易溶于水,等电点为等电点为6.6。在干燥和在干燥和酸性溶液中较稳定,虽经酸性溶液中较稳定,虽经100加热,但活力加热,但活力不减不减;在碱性溶液碱性溶液中容易失活。能溶解于能溶解于70%的丙酮或的丙
23、酮或70的乙醇中。的乙醇中。 ACTH为39个氨基酸个氨基酸组成的直链多肽,种属差异仅仅表现在第2533位上位上。ACTH的的24肽即肽即124位的片段(位的片段(ACTH 124)具有全)具有全部活性部活性。这是因为ACTH的第24位氨基酸之后的部分,不参与同受体受体的作用,它仅维持仅维持整个多肽结构的稳定性多肽结构的稳定性。 ACTH可被胃蛋白酶部可被胃蛋白酶部分水解,但仍有活力分水解,但仍有活力,ACTH在溶液中存在着高度的 螺旋螺旋。2、生产工艺、生产工艺(1)工艺路线:)工艺路线:(2)工艺过程:)工艺过程:提取提取 分离分离 精制精制CMC(羧甲基纤维素 弱酸) 717处理色、热原
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