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推荐一篇发表在JACS上的文章“Site-Specific Glyco-Tagging of Native Proteins for the Development of Biologicals”,论文的通讯作者是来自荷兰乌特勒支大学的Geert-Jan Boons教授。Boons教授的研究方向是开发化学和化学酶法合成复杂寡糖和糖缀合物的方法,他们的研究不仅推动了糖科学的基础研究发展,还在疫苗开发、抗癌药物设计等生物医学应用领域做出了重要贡献。
生物制剂是一类快速发展的药物,然而,天然肽和蛋白质通常表现出较差的药代动力学特征,容易被蛋白酶降解。糖基化被报道可以提高蛋白溶解度,防止蛋白聚集,可以防止蛋白酶降解从而增加蛋白稳定性,此外,可以掩盖潜在的抗原表位,防止不需要的免疫反应,然而,尚缺乏对蛋白进行精确的糖基化修饰的方法。
在本研究中,作者使用化学酶法策略,实现了对蛋白进行糖基化修饰。该方法分为两步,首先用肽连接酶对含有N-乙酰葡萄糖胺(N-acetyl-glucosamine, GlcNAc)基团的糖肽酯与目标蛋白N端连接,随后,使用内切-β-N-乙酰葡萄糖胺酶(Endo-β-N-acetylglucosaminidase, ENGase)突变体进行转糖基化反应,将复杂糖链转移到GlcNAc基团上。该方法具有反应条件温和,可以引入各种复杂糖链结构的优点。
随后,作者使用该方法修饰了3种蛋白,包括IL-18, IFNα-2a和胰岛素。结果表明,糖基化的IL-18保持了其生物活性,热稳定性得到了提高。对于IFNα-2a的糖基化修饰,作者测试了多种糖链,所有糖基化修饰均可提高该蛋白的抗病毒活性。对于胰岛素的修饰,作者尝试了对A链N端,以及A和B链N端的修饰,结果显示,对胰岛素的糖基化修饰不会影响蛋白的整体折叠,并且提高了胰岛素的水溶性,降低了其寡聚化倾向,药代动力学结果显示修饰后的胰岛素在血液循环的时间延长了。
综上,作者开发的化学酶法可以成功应用于各种治疗性蛋白的N端选择性糖基化,适用于不同大小的蛋白,为蛋白药物的开发提供了新的工具和思路。
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