溫學美 李悅 陸靜
中圖分類號 R943;R917 文獻標志碼 A 文章編號 1001-0408(2019)20-2876-05
DOI 10.6039/j.issn.1001-0408.2019.20.27
摘 要 目的:綜述串聯(lián)質(zhì)譜法在合成多肽藥物結(jié)構(gòu)表征方面的應(yīng)用進展,為該類藥物的結(jié)構(gòu)表征提供方法參考。方法:以“合成多肽藥物”“多肽測序”“串聯(lián)質(zhì)譜”“質(zhì)譜法”“結(jié)構(gòu)確證”“Synthetic polypeptide drugs”“Peptide sequencing”“Tandem mass spectrometry”“Mass spectrometry”“Structure interpretation study”等為關(guān)鍵詞,組合查詢了2000年1月-2019年1月中國知網(wǎng)、萬方、維普、Springer Link、Web of Science、PubMed等數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)文獻,對串聯(lián)質(zhì)譜法應(yīng)用于確證合成多肽類藥物結(jié)構(gòu)的研究進展進行歸納與總結(jié)。結(jié)果與結(jié)論:共檢索到相關(guān)文獻192篇,其中有效文獻52篇。合成多肽藥物主要由氨基酸構(gòu)成,這類藥物在結(jié)構(gòu)確證研究方面與一般藥物有所不同。根據(jù)目前相關(guān)技術(shù)指導原則以及有關(guān)文獻研究,合成多肽藥物結(jié)構(gòu)表征的主要內(nèi)容包括分子量測定、氨基酸組成和序列分析、二硫鍵分析以及二級結(jié)構(gòu)分析等。近年來,串聯(lián)質(zhì)譜法及其與其他方法的結(jié)合在合成多肽藥物結(jié)構(gòu)確證中應(yīng)用廣泛,成為Edman降解多肽測序法的有效補充,且其因靈敏度高、分析速度快、所需樣品量少等優(yōu)點,已成為確證多肽藥物結(jié)構(gòu)的有力工具。
關(guān)鍵詞 合成多肽藥物;串聯(lián)質(zhì)譜法;Edman降解;結(jié)構(gòu)確證
多肽藥物是介于大分子蛋白/抗體類藥物和小分子藥物之間的一類重要的藥物分子,因其生物活性高、靶向?qū)R恍愿?、選擇性高、毒副作用低等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于疾病治療領(lǐng)域[1]。近年來,微球、脂質(zhì)體、聚乙二醇(PEG)修飾等方法的深入應(yīng)用解決了多肽藥物穩(wěn)定性差、體內(nèi)易降解、半衰期短等成藥性差的問題,促進了多肽藥物的開發(fā)利用[2-4]。多項臨床前實驗和臨床研究表明,多肽藥物藥效廣泛,可用于治療骨質(zhì)疏松癥、糖尿病、前列腺疾病、子宮內(nèi)膜異位癥、肢端肥大、潰瘍和甲狀腺功能減退等多種疾病[5-7],未來的商業(yè)價值和發(fā)展前景巨大[8-9]。到目前為止,美國FDA已批準了90多種活性多肽藥物進入市場[6,10-11],其中許多獲批的多肽是通過化學方法合成的,包括液相合成或固相合成的方法,還有更多的合成多肽藥物正處在上市前的研究中[12]。隨著合成多肽藥物研發(fā)數(shù)量的不斷增長,對這類藥物結(jié)構(gòu)確證方面的研究也在不斷開展。目前常用的肽和蛋白質(zhì)N端測序方法為Edman降解法,但其存在結(jié)果不明確、靈敏度低等缺點。例如,色氨酸和半胱氨酸等氨基酸殘基因受到背景干擾可能無法檢測到,因此Edman降解法難以對微量肽、N-端封閉肽或多肽混合物進行表征。隨著測序技術(shù)和儀器的發(fā)展,串聯(lián)質(zhì)譜法已成為一種高效、高靈敏和高通量的肽類測序工具,在合成多肽藥物分子結(jié)構(gòu)確證方面發(fā)揮了重要作用。筆者以“合成多肽藥物”“多肽測序”“串聯(lián)質(zhì)譜”“質(zhì)譜法”“結(jié)構(gòu)確證”“Synthetic polypeptide drugs”“Peptide sequencing”“Tandem mass spectrometry”“Mass spectrometry”“Structure interpretation study”等為關(guān)鍵詞,組合查詢了2000年1月-2019年1月中國知網(wǎng)、萬方、維普、Springer Link、Web of Science、PubMed等數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)文獻。結(jié)果,共檢索到相關(guān)文獻192篇,其中有效文獻52篇?,F(xiàn)對串聯(lián)質(zhì)譜法在確證合成多肽藥物結(jié)構(gòu)中的相關(guān)應(yīng)用研究進行綜述,以期為該類藥物的研發(fā)提供參考。
1 合成多肽藥物結(jié)構(gòu)確證相關(guān)技術(shù)指導原則及研究內(nèi)容
1.1 相關(guān)技術(shù)指導原則
合成多肽藥物本質(zhì)上屬于化學藥物的范疇,國家食品藥品監(jiān)督管理局(SFDA)于2004年發(fā)布的《化學藥物原料藥制備和結(jié)構(gòu)確證研究技術(shù)指導原則》[13]將多肽藥物歸于化學藥物之中,并對其結(jié)構(gòu)確證的測試方案進行了簡要說明。但是合成多肽藥物因其結(jié)構(gòu)的特殊性,在制備方法、結(jié)構(gòu)確證、質(zhì)量研究等方面有其特殊要求,對此美國FDA早在1994年就發(fā)布了有關(guān)多肽藥物的指導原則“Guidance for Industry for the Submission of Chemistry,Manufacturing,and Controls Information for Synthetic Peptide Substances”[14],但該指導原則于2006年被美國FDA官方撤回。我國SFDA在2007年發(fā)布了《合成多肽藥物藥學研究技術(shù)指導原則》[15],該項指導原則的提出對合成多肽藥物結(jié)構(gòu)表征、質(zhì)量控制等方面的相關(guān)研究起到了規(guī)范作用。但到目前為止,國內(nèi)的相關(guān)指導原則也未進行相應(yīng)更新,所以仍缺乏有關(guān)合成多肽藥物結(jié)構(gòu)確證的官方指南。在國內(nèi)外現(xiàn)有的相關(guān)指導原則以及有關(guān)文獻研究的基礎(chǔ)之上,科學合理地對合成多肽藥物結(jié)構(gòu)進行準確表征,對這類藥物的研發(fā)有著重要意義。
1.2 合成多肽藥物結(jié)構(gòu)確證研究內(nèi)容
一般化學原料藥結(jié)構(gòu)確證研究的主要內(nèi)容包括平面結(jié)構(gòu)、立體結(jié)構(gòu)、晶型及結(jié)晶水/結(jié)晶溶劑等方面[13],而合成多肽藥物分子則更需要在氨基酸組成分析、氨基酸序列分析、二硫鍵分析等方面進行結(jié)構(gòu)確證研究。
1.2.1 分子量測定 同化學原料藥一樣,合成多肽藥物的結(jié)構(gòu)確證中也包括分子量的測定,一般采用質(zhì)譜法進行單同位素質(zhì)量的測定,其質(zhì)量偏差應(yīng)在理論值的±1.0 個質(zhì)量單位內(nèi);對于分子量在2 kDa以上的多肽,使用高分辨質(zhì)譜儀更為合適[16]。
1.2.2 氨基酸組成分析 氨基酸組成分析可說明多肽的組成是否正確,不僅能證明多肽的結(jié)構(gòu),還能在一定程度上反映樣品的純度(是否含有合成雜質(zhì))。在進行氨基酸組成分析時,要注意考察所涉及的各類氨基酸,尤其是非天然氨基酸和氨基酸衍生物的色譜行為,以準確進行定性、定量分析。此外,在該項分析當中應(yīng)建立合適的水解方法,因為不同的水解條件可能會對某些氨基酸的回收產(chǎn)生較大影響[17],如pH<3時,谷氨酰胺(Gln)會經(jīng)酸催化脫氨而發(fā)生水解;而在pH>7時,Gln不易形成六元環(huán),更加穩(wěn)定。
1.2.3 氨基酸序列分析 與其他分子一樣,化學成分的闡明是確定肽同一性的基礎(chǔ),包括闡明氨基酸及其在肽鏈中的排列順序,即一級結(jié)構(gòu)/序列。傳統(tǒng)氨基酸測序方法為Edman降解法,但該方法一般用來測定N端氨基酸;此外,Edman測序和串聯(lián)質(zhì)譜相結(jié)合也是目前常用的一種方法,可用于闡明含有二硫鍵的復(fù)雜肽,例如降鈣素鮭魚的一級結(jié)構(gòu)[17]。采用串聯(lián)質(zhì)譜法測定肽序列時通常使用碰撞誘導解離(CID)碎裂技術(shù),但如果序列覆蓋度差,應(yīng)考慮采用其他的質(zhì)譜碎裂技術(shù)[18-23](見表1)。對于含有20個以上氨基酸殘基的長肽,如不能直接確定其序列,可進行多肽肽圖的分析,分析過程一般是用專一性較強的蛋白水解酶(一般為肽鏈內(nèi)切酶)對多肽進行水解,再用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(LC-MS)確定各肽段。
1.2.4 二硫鍵分析 正確的二硫鍵數(shù)目和位置是多肽和蛋白質(zhì)產(chǎn)生生物活性的結(jié)構(gòu)保證,在對合成或天然多肽產(chǎn)品研究的過程中,二硫鍵的分析是需要考察的重要內(nèi)容之一。合成多肽藥物分子中如含有二硫鍵,一般先采用還原試劑如二硫代硫醇(DTE)、二硫蘇糖醇(DTT)或三(2-羧乙基)膦(TCEP)對這類藥物進行還原,然后進行質(zhì)譜分析,通過比較還原前后的質(zhì)量差可確定其含有的二硫鍵數(shù)目。其中,對含有多對二硫鍵的多肽還應(yīng)該對其二硫鍵進行定位分析。部分還原是一種被廣泛接受的定位二硫鍵的方法,在這種方法中,多肽在可控的條件下被消解,從而使不同還原動力學的二硫鍵被還原,再經(jīng)串聯(lián)質(zhì)譜分離和分析,即可完成二硫鍵的定位。
1.2.5 二級結(jié)構(gòu)分析 含有40個氨基酸以上的肽通常表現(xiàn)出高度的構(gòu)象靈活性,其特征主要是隨機螺旋和一定程度的二級結(jié)構(gòu)(如α螺旋和/或β折疊)。結(jié)構(gòu)的有序性可能對某些肽的生物活性有重要影響[24],因此二級結(jié)構(gòu)的闡明也是多肽結(jié)構(gòu)表征的一部分。一般常用圓二色譜(CD)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、核磁共振(NMR)、X射線晶體學、拉曼光譜和熒光光譜等方法對多肽藥物的二級結(jié)構(gòu)進行分析。例如,阮進成等[25]通過體外折疊體系折疊化學合成抗菌肽Plectasin,經(jīng)過高效液相色譜(HPLC)分離純化之后采用CD 進行二級結(jié)構(gòu)鑒定,發(fā)現(xiàn)未折疊分子只具有α螺旋結(jié)構(gòu),外折疊的Plectasin 具有α螺旋及反平行β折疊結(jié)構(gòu)。高錚亞[26]采用FTIR法研究了可溶性鳥苷酸環(huán)化酸血紅素結(jié)構(gòu)域蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)在亞基單獨的血紅素結(jié)構(gòu)域蛋白(hsGC α2H)及通過link連接的異源二聚血紅素結(jié)構(gòu)域蛋白(hsGC β1H-2H)中α螺旋結(jié)構(gòu)的含量相對較高,但其重組后α螺旋結(jié)構(gòu)含量有所降低,β折疊結(jié)構(gòu)相對升高,這一發(fā)現(xiàn)與CD法測得的結(jié)果相近。
結(jié)合目前已有合成多肽藥物結(jié)構(gòu)確證的相關(guān)技術(shù)指導原則以及有關(guān)研究文獻,合成多肽藥物結(jié)構(gòu)表征的主要內(nèi)容有分子量測定、氨基酸組成和序列分析、二硫鍵分析以及二級結(jié)構(gòu)分析等,具體的研究內(nèi)容可結(jié)合研究對象的具體結(jié)構(gòu)而有所側(cè)重。
2 串聯(lián)質(zhì)譜法在合成多肽藥物結(jié)構(gòu)確證中的應(yīng)用
串聯(lián)質(zhì)譜是時間上或空間上兩級以上質(zhì)量分析的結(jié)合,用以測定第一級質(zhì)量分析器中的前體離子(Precursorion)與第二級質(zhì)量分析器中的產(chǎn)物離子(Producticm)之間的質(zhì)量關(guān)系[27]。軟電離技術(shù)的發(fā)展和采用新技術(shù)的質(zhì)量分析器的研發(fā),進一步推動了串聯(lián)質(zhì)譜在多肽藥物結(jié)構(gòu)確證方面的研究應(yīng)用。
2.1 串聯(lián)質(zhì)譜法在合成多肽藥物結(jié)構(gòu)確證方面的應(yīng)用
2.1.1 常規(guī)電噴霧離子源串聯(lián)質(zhì)譜法(ESI-MS/MS) 在電噴霧質(zhì)譜中,肽段經(jīng)惰性氣體碰撞而誘導裂解可產(chǎn)生穩(wěn)定的N端系列a、b、c型離子和/或C 端系列x、y、z型離子(主要是b、y型離子),根據(jù)碎片離子間的質(zhì)量差可以推斷出多肽的氨基酸序列[28]。相比于Edman降解測序法,ESI-MS/MS可用于分析N端封閉和經(jīng)修飾的多肽[29]。周紅華等[30]應(yīng)用電噴霧質(zhì)譜法(ESI-MS)及源內(nèi)CID對胸腺五肽(TP5,人工合成五肽)進行測定,得到質(zhì)荷比(m/z)680.3的[M+H]+峰,m/z 702.2的[M+Na]+峰等相關(guān)加和峰,這些數(shù)據(jù)與TP5的理論相對分子質(zhì)量679.4 相符;并得到了TP5的系列碎片離子(主要是b型離子),通過解析碎片離子,最終確定了其氨基酸序列(從N端到C端)為:精氨酸-賴氨酸-天冬氨酸-纈氨酸-酪氨酸(RKDVY)。周紅華等[31]的另一項研究應(yīng)用ESI-MS及源內(nèi)CID技術(shù)對多肽類藥物醋酸亮丙瑞林(人工合成九肽)進行了測定,結(jié)果測得其分子量與理論值一致;并通過分析得到的b、y型碎片離子,證實了亮丙瑞林的氨基酸序列。周紅華等[32]又應(yīng)用ESI-MS及源內(nèi)CID技術(shù)分析了曲普瑞林(人工合成十肽)和促黃體素釋放激素類似物(人工合成九肽)的氨基酸序列,結(jié)果,這兩種寡肽在正離子模式下均可得到較好的質(zhì)譜信息,且均得到了其準分子離子峰[M+H]+及[M+Na]+信號峰,分子量分別與各自理論值一致;又通過分析得到的一系列典型的b、y型碎片離子,從而確證了這兩種寡肽的一級結(jié)構(gòu)。張冬梅等[33]采用電噴霧-四極桿-飛行時間串聯(lián)質(zhì)譜法(ESI-Q-TOF-MS/MS)測定了磷?;揎椇蟮?種模型肽的氨基酸序列,該方法很好地區(qū)分了m/z相近的賴氨酸和谷氨酰胺氨基酸殘基,提高了質(zhì)譜測序的準確度。
既往研究顯示,環(huán)孢菌素類化合物(環(huán)狀十一肽)的氨基酸序列信息豐富、差異性大,可利用ESI-MS/MS對該類化合物進行快速的初步鑒定。例如,陳振偉等[34]應(yīng)用電噴霧離子化多級質(zhì)譜法分析了CsA、CsB、CsC、CsD 4種環(huán)孢菌素同系物,在m/z 50~1 400范圍內(nèi)進行多級掃描,分別得到了這4個樣品的三級質(zhì)譜圖。其中,一級質(zhì)譜圖中主要是這4種同系物的[M+H]+分子離子,二級和三級質(zhì)譜圖中主要是[M+H]+經(jīng)CID得到的一系列碎片離子(以b型離子為主)。對比分析所得質(zhì)譜圖發(fā)現(xiàn),這4種環(huán)孢菌素同系物主要裂解位點在 2-3位間、1-11位間、5-6位間;而分析[M+H-H2O]+峰可以進一步確定環(huán)孢菌素中的氨基酸序列。該研究表明,該方法簡便、準確,可用于這類化合物的快速鑒別。方劍英等[35]應(yīng)用ESI-MS/MS分析了9個環(huán)孢菌素類化合物經(jīng)強酸水解后的產(chǎn)物,獲得了這9個化合物一些組成氨基酸的特征分子離子峰,結(jié)果發(fā)現(xiàn)1位上特殊的氨基酸的分子離子峰特征明顯。該研究表明,與已知的方法相比,該方法可在無對照品的情況下,快速準確地鑒別環(huán)孢菌素類化合物。
2.1.2 納升電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜(Nano-ESI-MS/MS) 常規(guī)電噴霧技術(shù)的耗樣量大,而納升電噴霧技術(shù)因其噴霧頭口徑小,使得樣品分子的去溶劑化和離子化效率大大提高,故其已經(jīng)越來越廣泛地運用于生物大分子的分析鑒定中[36]。李萍等[37]加入還原劑DTT將奧曲肽(人工合成八肽)中的二硫鍵打開,采用Nano-ESI-MS/MS測得還原前奧曲肽相對分子量為1 019.450 2,與理論分子量的相對誤差為1.9 ppm;測得還原后奧曲肽相對分子量為1 021.456 7,還原前后的相對質(zhì)量差為2 Da,由此確定奧曲肽中存在一對二硫鍵。在一級質(zhì)譜圖中確定完全打開二硫鍵之后,選定了m/z 511.21的雙電荷峰進行二級質(zhì)譜分析,通過調(diào)節(jié)合適的碰撞能量得到了系列碎片離子峰,借助相關(guān)軟件標識出y型離子,解析后最終確定了奧曲肽一級結(jié)構(gòu)的氨基酸序列。梁艷等[38]利用Nano-ESI-MS/MS通過全掃描模式測得阿托西班還原前樣品[M+H]+離子峰的m/z為994.448 7,與理論值994.449 0的相對偏差為0.4×10-6,從而確認阿托西班樣品的分子量是正確的;使用DDT還原后測得樣品[M+H]+m/z為996.4,還原前后的質(zhì)量差為2 Da,確定該樣品中存在1對二硫鍵;在確定阿托西班的二硫鍵完全打開后,選擇了m/z 498.73的雙電荷峰為母離子進一步進行ESI- MS/MS分析,通過y型離子解析二級質(zhì)譜圖后確定了阿托西班一級結(jié)構(gòu)的全序列并對其4個修飾位點(分別位于N端、C端和側(cè)鏈上)進行了確證。結(jié)果表明,該方法靈敏度高、速度快,在多肽類藥物一級結(jié)構(gòu)分析方面具有獨特的優(yōu)勢。
2.1.3 基質(zhì)輔助激光解吸-飛行時間串聯(lián)質(zhì)譜法(MALDI-TOF/TOF-MS) MALDI-TOF/TOF-MS具有樣品不易碎裂、分子離子峰強等明顯優(yōu)點,可快速測定生物大分子和高分子的分子量,在生物學等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛[39]。例如,桑志紅等[40]應(yīng)用MALDI-TOF-MS測得使用DDT還原后的重組蛋白紐蘭格林(rhNRGL)準分子離子峰[M+H]+m/z為7 051.185 5,與其理論值的偏差為5.57×10-6;分別選擇m/z為880.538、1 043.617、1 277.732 的碎片離子作為母離子,設(shè)定離子門窗口為6 Da,調(diào)節(jié)合適的質(zhì)譜參數(shù),使用BioTools軟件分析二級質(zhì)譜圖,并手動及自動標注氨基酸序列,確證了重組蛋白紐蘭格林C 端序列的10個氨基酸序列。
2.1.4 多種方法結(jié)合 肽類藥物一般要經(jīng)過合理的化學修飾,以最大限度地提高其穩(wěn)定性和生物利用度,同時保持甚至提高生物活性肽的作用和選擇性,這也給串聯(lián)質(zhì)譜法的測序帶來了一定的困難,所以有時需要綜合使用多種技術(shù)進行結(jié)構(gòu)確證。例如,薛燕等[41]使用DTT還原重組人紐蘭格林(rhtNRGL)中的二硫鍵,采用四極桿-傅里葉變換離子回旋共振串聯(lián)質(zhì)譜法(Q-FT-MS/MS)測定rhtNRGL還原前后的精確相對分子量,計算質(zhì)量差,從而確定了分子中的二硫鍵數(shù)目;采用MALDI-TOF/TOF-MS測定rhtNRGL的N端的5個氨基酸序列;采用ESI-MS/MS測定rhtNRGL的C 端的11個氨基酸序列;采用Tyrsin和Glun-C兩種蛋白酶對樣品進行酶解后,經(jīng)MALDI-TOF-MS檢測獲得該樣品的肽質(zhì)量指紋圖譜,計算得到兩種酶切肽譜的序列覆蓋率分別為82%和64%,經(jīng)過分析確證主成分二硫鍵配對正確,同時發(fā)現(xiàn)少量錯配二硫鍵異構(gòu)體。依替巴肽N端是脫氨基半胱氨酸,用串聯(lián)質(zhì)譜法測定其氨基酸序列時存在一定的困難,為此厲保秋等[42]采用ESI-MS/MS證實了依替巴肽的相對分子量及肽鏈環(huán)化結(jié)構(gòu),結(jié)合核磁共振氫譜(1H-NMR)分析,發(fā)現(xiàn)測得的化學位移可以與其已知結(jié)構(gòu)較好地對應(yīng),從而進一步對依替巴肽的一級結(jié)構(gòu)進行了確證。可見,多種分析技術(shù)相結(jié)合已成為復(fù)雜肽或長肽結(jié)構(gòu)確證較常采用的分析手段。
2.2 圖譜處理及分析
串聯(lián)質(zhì)譜法測定多肽序列時,所得到的質(zhì)譜圖既可以手動進行分析,也可以通過儀器提供的相關(guān)軟件進行分析。具體的譜圖處理及分析方式要結(jié)合所分析樣品的結(jié)構(gòu)、所采用的分析儀器以及具體的實驗情況決定。
2.2.1 手動分析 經(jīng)典的氨基酸質(zhì)譜測序方法是在碎裂譜圖中觀察這些離子,通過計算質(zhì)量差來反推多肽序列[43-45]。例如,盛龍生等[46]應(yīng)用基質(zhì)輔助紅外激光解吸質(zhì)譜法(IR-MALDI/FTMS)分析九肽藥物促黃體素釋放激素類似物(LRH-A),獲得了樣品的相關(guān)碎片離子信息,并手動分析了所得到的系列碎片離子,根據(jù)相關(guān)碎片離子之間的質(zhì)量差確定了氨基酸殘基的連接方式。
2.2.2 借助相關(guān)軟件分析 隨著串聯(lián)質(zhì)譜從頭測序軟件(如PEAK、SMSNovo、RAID、UniNovo、Novor等)的開發(fā)[47],研究人員在進行結(jié)構(gòu)確證時可不依賴于已知數(shù)據(jù)庫,在快速鑒定多肽序列同時還可以指定翻譯后修飾位點[48-49],這也使得串聯(lián)質(zhì)譜法成為多肽藥物結(jié)構(gòu)確證研究的首選方法之一。一些公司也推出了匹配串聯(lián)質(zhì)譜儀器的商業(yè)軟件,例如梁艷等[38]對還原后的阿托西班樣品進行ESI-MS/MS分析,用儀器上匹配的MaxEnt 3軟件對獲得的二級質(zhì)譜圖進行處理,借助于MasSeq軟件標識出y型離子,從而可以解析m/z為98.73的肽段所對應(yīng)的氨基酸序列,并利用MasSeq軟件中的編輯功能最終確證了阿托西班的一級結(jié)構(gòu)。王紅霞等[50]用納升電噴霧四極桿-飛行時間串聯(lián)質(zhì)譜分析了亮丙瑞林及EPD 等樣品,分別獲得其二級質(zhì)譜圖,經(jīng)儀器上匹配的MaxEnt軟件轉(zhuǎn)化、結(jié)合MasSeq軟件及其中的編輯功能推導出了樣品的多肽序列。
由此可見,串聯(lián)質(zhì)譜法在合成多肽藥物結(jié)構(gòu)確證中的應(yīng)用廣泛,不同的串聯(lián)質(zhì)譜有其不同優(yōu)點,可結(jié)合分析對象的結(jié)構(gòu)靈活選擇合適的方法;對獲得的有關(guān)質(zhì)譜圖進行解析也隨著相關(guān)軟件的開發(fā)及多種數(shù)據(jù)庫的建立而越來越簡便。
3 結(jié)語
為了提高藥效、延緩半衰期、降低副反應(yīng)或改善其穩(wěn)定性,很多新的多肽藥物往往都要進行相關(guān)的化學修飾[51-52]。目前常用的Edman降解法主要是用于測定N端不含有封閉及修飾氨基酸的多肽分子,而質(zhì)譜法則適用于對Edman降解法無法分析的多肽藥物,是一種強大的肽測序工具。雖然串聯(lián)質(zhì)譜測序存在有時難以區(qū)分m/z相近的氨基酸殘基、部分離子缺失、內(nèi)部或側(cè)鏈斷裂產(chǎn)生復(fù)雜的碎片離子,給圖譜解析帶來困難等缺點,但隨著相關(guān)分析軟件的不斷完善及衍生化質(zhì)譜技術(shù)的不斷發(fā)展,質(zhì)譜法在分析復(fù)雜的多肽藥物分子及混合肽的結(jié)構(gòu)中顯示出了明顯優(yōu)勢。質(zhì)譜法或質(zhì)譜法與其他分析方法的結(jié)合將越來越多地運用在合成多肽藥物結(jié)構(gòu)表征的研究方面。
參考文獻
[ 1 ] 王鳳亮.非天然氨基酸在構(gòu)象鎖定多肽合成中的應(yīng)用[D].北京:中國科學技術(shù)研究院,2016.
[ 2 ] 王姍.熱敏凝膠用于多肽與蛋白藥物的研究進展[J].中國新藥雜志,2014,23(19):2266-2270.
[ 3 ] 程念.多肽藥物長效化研究進展[J].中國新藥雜志,2016,25(22):2574-2580.
[ 4 ] 胡玉璽,蔣煜,韓天嬌.制備工藝和過程控制對合成多肽藥物有關(guān)物質(zhì)的影響[J].中國新藥雜志,2017,26(18):2143-2148.
[ 5 ] DU QS,XIEN Z,HUANG RB. Recent development of pe- ptide drugs and advance on theory and methodology of peptide inhibitor design[J]. Med Chem,2015,11(3):235- 247.
[ 6 ] VLIEGHE P,LISOWSKI V,MARTINEZ J,et al. Synthe- tic therapeutic peptides:science and market[J]. Drug Discov Today,2010,15(1/2):40-56.
[ 7 ] CRAIK DJ,F(xiàn)AIRLIE DP,LIRAS S,et al. The future of peptide-based drugs[J]. Chem Biol Drug Des,2013,81(1):136-147.
[ 8 ] AYOUB M,SCHEIDEGGER D. Peptidedrugs,overco- ming the challenges,growing business[J]. Chem Today,2006,24(3):46-48.
[ 9 ] 聶彩輝,徐寒梅.多肽藥物的發(fā)展現(xiàn)狀[J].藥學進展,2014,38(3):196-202.
[10] DANHO W,SWISTOK J,KHAN W,et al. Opportunities and challenges of developing peptide drugs in the pharmaceutical industry[J]. Adv Exp Med Biol,2007,611(88):467-469.
[11] 王克全,徐寒梅.多肽類藥物的研究進展[J].藥學進展,2015,39(9):642-650.
[12] 孫立春.多肽藥物的研究進展[J].新藥研發(fā),2014,35(5):55-60.
[13] 國家食品藥品監(jiān)督管理局.化學藥物原料藥制備和結(jié)構(gòu)確證研究技術(shù)指導原則[S].2004-03-21.
[14] FDA. Guidance for industry for the submission of chemistry,manufacturing,and controls information for synthetic peptide substances[EB/OL]. (1994-11-01)[2019-03-22].https://www.fda.gov/drugs/guidancesdrugs/withdrawn-guidances-drugs.
[15] 國家食品藥品監(jiān)督管理局.合成多肽藥物藥學研究技術(shù)指導原則[S].2007-10-23.
[16] ALEKSANDER S,HAROLD R,ANITA S,et al. Controlstrategies for synthetic therapeutic peptide APIs:part Ⅰ:analytical consideration[J]. Bio Pharm Inter,2014,27(3):16-21.
[17] LARISA C,WU FU,CHEN SAU,et al. Building parity between brand and generic peptide products:regulatory and scientific considerations for quality of synthetic peptides[J]. Inter J Pharm,2017,518(1/2):320-334.
[18] XU H,ZHANG LW,F(xiàn)REITAS MA. Identification and characterization of disulfide bonds in proteins and peptide from trandem MS data by use of the MassMatrix MS/MS search engine[J]. Proteom Research,2008,7(1):138-144.
[19] 林琳,羅樹生,王靈玨,等.色譜與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在蛋白質(zhì)翻譯后修飾研究中的進展及應(yīng)用[J].分析化學,2015,43(10):1479-1489.
[20] 王曌,孫偉.碰撞誘導解離和高能碰撞解離方式進行蛋白質(zhì)組學分析的比較[J].質(zhì)譜學報,2016,37(2):140-145.
[21] 孫瑞祥,董夢秋,遲浩,等.基于電子捕獲裂解/電子轉(zhuǎn)運裂解串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)的蛋白質(zhì)組學研究[J].生物化學與生物物理進展,2010,37(1):94-102.
[22] SANGTAE K,NIKOLAI M,NUNO B,et al. The genera- ting function of CID,ETD,and CID/ETD pairs of tandem mass spectra:applications to database search[J]. Mol Cell Proteomics,2010,9(12):2840-2852.
[23] 郭成.質(zhì)譜分析蛋白質(zhì)裂解的特征離子的研究[D].北京:中國林業(yè)科學研究院,2018.
[24] 枚春成.二級結(jié)構(gòu)對抗菌肽的抗菌活性及特異性的影響[D].吉林:吉林大學,2013.
[25] 阮進成,葉跳菲,荊許恩,等.抗菌肽 Plectasin 的新型體外折疊方法與活性鑒定[J].藥物生物技術(shù),2018,25(4):316-318.
[26] 高錚亞.水溶液中蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)紅外分析方法的建立及受體蛋白構(gòu)象研究[D].上海:復(fù)旦大學,2012.
[27] 國家藥典委員會.中華人民共和國藥典:四部[S].2015年版.北京:中國醫(yī)藥科技出版社,2015:431.
[28] HARRISO N,ALEX G,YOUNG AB,et al. Scrambling of sequence information in collision-induced dissociation of peptides[J]. J Am Chem Soc,2006,128(32):1034- 1036.
[29] 王紅霞,李萍,何家田,等.人肝癌細胞系HLE細胞表面抗原多肽的納升電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜從頭測序分析[J].分析化學,2006,34(7):915-918.
[30] 周紅華,馬仁玲,黃海燕,等.胸腺五肽一級結(jié)構(gòu)的電噴霧質(zhì)譜分析[J].西北藥學雜志,2004,19(6):243-244.
[31] 周紅華,馬仁玲,盛龍生,等.醋酸亮丙瑞林一級結(jié)構(gòu)的電噴霧質(zhì)譜分析[J].中國藥科大學學報,2003,34(3):244-246.
[32] 周紅華,馬仁玲,嚴立勇,等.電噴霧質(zhì)譜法(ESI-MS)分析兩種寡肽的一級結(jié)構(gòu)[J].藥物分析雜志,2006,26(3):374-376.
[33] 張冬梅,劉紅霞,畢開順,等.基于生物質(zhì)譜技術(shù)的磷?;揎棽呗栽诙嚯臏y序中的應(yīng)用[J].分析測試學報,2010,9(9):900-905.
[34] 陳振偉,溫耀明,季新燕,等.電噴霧離子化多級質(zhì)譜解析環(huán)孢菌素結(jié)構(gòu)[J].中國抗生素雜志,2007,32(6):350- 354.
[35] 方劍英,方東升,陳秀明,等.電噴霧離子化質(zhì)譜分析環(huán)孢菌素的組成氨基酸[J].海峽藥學,2007,19(12):34-36.
[36] 許雪姣,翟建軍,水雯箐,等.輔助電極對納升電噴霧影響的研究[J].高等學校學學報,2004,25(4):627-629.
[37] 李萍,薛燕,王鴻麗,等.納升電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜對奧曲肽一級結(jié)構(gòu)的確證[J].軍事醫(yī)學科學院院刊,2007,31(3):254-267.
[38] 梁艷,趙慶國,劉炳玉,等.納升電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜法確證阿托西班的一級結(jié)構(gòu)[J].分析化學,2009,37(4):602-604.
[39] 陳友存,陳文章,劉光祥.基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時間質(zhì)譜用于高分子端基修飾反應(yīng)的監(jiān)控[J].分析化學,2003,31(1):127-128.
[40] 桑志紅,劉炳玉,李萍,等.應(yīng)用基質(zhì)輔助激光解吸質(zhì)譜的源內(nèi)衰變及串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)測定重組人紐蘭格林的C端序列[J].軍醫(yī)進修學院學報,2011,32(9):947-948.
[41] 薛燕,劉炳玉,李萍,等.重組人紐蘭格林二硫鍵分析[J].藥物分析雜志,2008,28(8):1302-1305.
[42] 厲保秋,楊桂芹,王紅霞,等.依替巴肽一級結(jié)構(gòu)的確證[J].藥物分析雜志,2007,27(7):961-964.
[43] BELA P,MICHAEL VAN S. Focus issue on peptide fragmentation[J]. J.Am Soc Mass Spectrom,2008,19(12):1717-1718.
[44] YOSHITOMO H,JUSTINE CT,STEPHEN JC. A simple test to detect hydrogen/deuterium scrambling during gas- phase peptide fragmentation[J]. Anal Chem,2008,80(17):6785-6790.
[45] FALTH M,SAVITSKI MM,NILSEN ML,et al. Swed- CAD,a database of annotated high-mass accuracy MS/MS spectra of tryptic peptides[J]. J Proteome Res,2007,6(10):4063-4067.
[46] 盛龍生,周紅華,郭寅龍,等.寡肽(LRH-A)分子量及一級結(jié)構(gòu)的基質(zhì)輔助紅外激光解吸質(zhì)譜分析[J].中國藥科大學學報,1996,27(12):730-733
[47] TRAN NH,ZHANG X,XIN L,et al. De novo peptide sequencing by deep learning[J]. Proc Natl Acad Sci,2017,114(31):8247-8252.
[48] 孫漢昌,張紀陽,劉輝,等.串聯(lián)質(zhì)譜圖譜從頭測序算法研究進展[J].生物化學與生物物理進展,2010,37(12):1278-1288.
[49] 莫凡.蛋白質(zhì)組學質(zhì)譜數(shù)據(jù)分析的新方法研究開發(fā)[D].杭州:浙江大學,2011.
[50] 王紅霞,何昆,李衛(wèi)華,等.部分結(jié)構(gòu)特殊多肽的納升電噴霧串聯(lián)質(zhì)譜測序分析[J].軍事醫(yī)學科學院院刊,2003,27(1):36-39.
[51] 李治國,高靜,鄭愛萍.提高蛋白質(zhì)、多肽類藥物穩(wěn)定性的研究進展[J].國際藥學研究雜志,2017,44(11):1069- 1074.
[52] PATRICK V,VINCENT L,JEAN M,et al. Synthetic the- rapeutic peptides:science and market[J]. Drug Discov Today,2010,15(1/2):40-56.
(收稿日期:2019-06-20 修回日期:2019-09-11)
(編輯:孫 冰)