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中國藥典和歐盟藥典在蛋白質藥物成品檢驗中規(guī)定肽圖需要與標準品一致,因為屬于鑒別項目,不需要定量比較,所以很多人覺得可以“依葫蘆畫瓢”盡力就好。事實上,生物類似藥的肽譜是需要與原研藥完全一致的,另外很多實驗員在做肽譜分析時重現(xiàn)性很差,需要實驗操作者綜合考慮蛋白質本身、實驗目的以及預期結果,需要實驗員具備優(yōu)質的樣品前處理技術、強大的技術分離能力和信息,才能夠獲取最佳的蛋白水解消化物分離,并進行肽段的可靠表征分析。所以,別怪我沒告訴你,肽譜分析真的“肽”重要了,也是難度很高的一個檢測項目。干貨太多,今天先從蛋白質酶解的獨立開發(fā)方案說起。
關于蛋白質酶解的獨立開發(fā)方案,
把濃縮過的“精華”給你
圖為蛋白質酶解的 5 大步驟
樣品前處理要“量體裁衣”
根據蛋白質的大小或結構,樣品的前處理方法不盡相同。 在特定的條件下,可能需要進行樣品富集,或從所添加的物質和穩(wěn)定劑(用于產品劑型中)中分離蛋白質,尤其是在這些添加劑會干擾肽譜分析過程時。針對這些流程,現(xiàn)已開發(fā)出許多方法,每種蛋白質均具有一套對應的純化措施或處理方法。但是,酶解前通常會使用一些更常用的方法進行樣品純化,包括去除/富集、透析和凝膠過濾脫鹽。
去除和富集策略
去除和富集策略分別被開發(fā)用于去除樣品中的高豐度蛋白質或分離目標蛋白質。更多的時候,去除用于蛋白質組學應用,用以降低生物樣品(例如,血清)的復雜性,此類樣品中含有高濃度的白蛋白和免疫球蛋白。
去除策略可以利用免疫親和技術(例如,免疫沉淀、免疫共沉淀及免疫親和色譜法)。另一方面,富集技術會根據獨特的生化活性、翻譯后修飾 (PTM) 或胞內的空間定位分離細胞蛋白的亞類。翻譯后修飾(例如磷酸化和糖基化)可使用親和配體(例如,金屬離子親和色譜 (IMAC) 或固定化凝集素)分別進行富集。為引入獨特的蛋白質化學,其他技術需使用代謝或酶促結合修飾后的氨基酸或 PTM。
利用透析和脫鹽優(yōu)化樣品處理
不論是簡單的樣品還是復雜的樣品,常需要通過透析或脫鹽對樣品進行優(yōu)化處理,以確保它們酶解過程的兼容性。例如,由于質譜法 (MS) 將測定帶電離子,因此必須在 ms 前進行除鹽(特別是鈉鹽和磷酸鹽),最大程度減少它們對檢測的干擾。
透析和脫鹽產物可進行緩沖液交換、脫鹽或小分子去除處理,以防止對后續(xù)過程的干擾。透析是降低樣品鹽濃度的常規(guī)流程。具體步驟是先將樣品裝入透析袋(袋膜具有特定的孔隙)中,袋口打結,然后將其置入水浴或緩沖液中,通過擴散使鹽濃度達到平衡。大分子無法擴散出透析袋,會留在袋內。如果使用水浴,袋內小分子的濃度會緩慢降低直到透析袋內外濃度相同。達到平衡后,即可撕破透析袋,將其中的溶液倒入收集容器中。雖然透析體積可達幾升,但對于大量樣品卻并不實際,因為會需要幾天時間才能將鹽完全去除。
凝膠過濾 (GF) 是最實用的實驗室流程
凝膠過濾 (GF) 是最實用的實驗室流程,可在酶解前對樣品進行脫鹽。該方法是一種非吸附的色譜技術,可根據分子大小進行分子分離。脫鹽可被用于完全去除或降低樣品中的鹽濃度或其他小分子量成分,而緩沖液的更換則會使用一種新的緩沖液替換樣品中的緩沖液。
凝膠過濾法是最簡單的色譜操作法之一,因為樣品均在度洗脫條件下處理。在其分析形式中,凝膠過濾法(也稱為體積排阻色譜)可分離分子量差異大于兩倍的分子(例如,蛋白質)。在這些應用中,目標分離物質的體積差異非常大(即蛋白質與鹽相比)。
通過選擇凝膠過濾填料,可完全排除較大的分子,同時允許較小的分子自由擴散至 所有的孔隙中。色譜柱使用緩沖液進行平衡,它與樣品的緩沖液可能相同,也可能不同。將樣品加載至色譜柱后,再添加更多的色譜柱緩沖液(洗脫緩沖液),攜帶樣品分子自上而下地流過色譜柱。較大的分子(不能進入填料的孔隙中)首先從色譜柱中洗脫出來,然后是擴散入孔隙的較小分子,相對于較大的分子,小分子的洗脫時間更長。如果洗脫緩沖液與樣品使用的緩沖液不同,則較大的分子會從原始鹽中替換出來,并被這種新的緩沖液洗脫,從而從最初的樣品緩沖液中完全分離出來。
為使蛋白水解酶有效地裂解肽鏈,需要利用各種試劑對樣品進行變性、還原和烷基化。而在酶解的部分還需要對酶解的 PH、酶解時間及溫度、還有裂解酶的濃度等因素充分考慮。