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RapiGest SF 试剂:促进溶液中蛋白酶解的有利工具(二)

2020.7.13
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

胰蛋白酶消解的兼容性

胰蛋白酶是最常见的蛋白水解酶,可用于肽图分析和蛋白组学的应用。我们研究了在添加 RapiGest SF 的情况下胰蛋白酶的活性作用,并与文献中最常见的变性剂的作用做了对比。本检测基于胰蛋白酶诱导 N-α- 苯甲酰 -L- 精氨酸乙基乙酯( BAEE )在 50 mM 重碳酸胺( pH 7.9 )中的室温水解。胰蛋白酶活性的变化通过 UV 253 nm 下测量 BAEE 水解率进行计算。在选择的变性溶液中,胰蛋白酶活性与对照样品进行对比(非变性剂)。结果见于表 1 。

表 1 中的数据说明低浓度下( 0.1% ) RapiGest SF 不抑制胰蛋白酶的活性。这与结构上类似的表面活性剂 SDS 不同, SDS 是很强的变性剂,可会使胰蛋白酶失活。尿素、乙腈或盐酸胍也是胰蛋白酶消化的变性剂。但是乙腈是强洗脱剂会干扰消解样品进行反相 LC 分析。正如我们所知,尿素可使蛋白共价修饰,盐酸胍也和 SDS 一样可以使酶失活。

本实验说明蛋白酶的活性受到蛋白溶液中所用变性剂的影响。 RapiGest SF 在从低到高的浓度下均不改变酶活性,因此,最佳的蛋白消解条件是无需过量酶即可达到酶解的结果。

快速蛋白消解

对蛋白酶解存在抗性的蛋白使用 RapiGest SF 试剂,可在数分钟内消解完全。完全消解球蛋白、马肌红蛋白只需要 5 分钟内即可完成。该试剂辅助的消解结果与对照见图 3 。由于肌红蛋白是 球蛋白 ,众所周知,若没有表面活性剂将难以消解。在对照反应中,与胰蛋白酶孵育 9 小时后只有少量的蛋白可以消化。使用了 RapiGest SF 试剂,总体的消解的效率显著提升。

在蛋白药物肽图中的序列覆盖范围更大

RapiGest SF 在蛋白组学的样品前处理中广泛使用,是有效的蛋白溶解变性剂。最近越来越多的生物制药实验室在肽图分析中采用了 RapiGest SF 。一些发表的论文记录了使用 RapiGest SF 进行蛋白药物消解的优势。 4,5 经报导的 RapiGest SF 浓度范围为 0.05 -1% ,取决于蛋白疏水性与浓度。

我们发现浓度范围为 0.05 -1% 的 RapiGest SF 足以使各种大小的蛋白变性,高浓度 RapiGest SF 适合全细胞蛋白提取的实验。

单抗( mAbs )肽图分析一直以来都因为难以消解这些大疏水蛋白而难以实现。肽图分析的目的是确认蛋白序列并发现所有存在后翻译修饰( PTMs )的蛋白。图 4 举例说明了 RapiGest SF 辅助的人单抗消解的实例。样品制备与分析的参数以 UPLC ® 和四级杆 Tof 质谱分析的参数已列表作为指导。

人化单抗 IgG 多肽图谱

蛋白序列覆盖率 = 98%

图 4 显示实验中总序列覆盖率为 98% 。数据分析通过 BiopharmaLynx™ v.1.2 软件得到。高序列覆盖率( 98% )说明单抗完全消解。 LC/MS 分析中没有发现错误酶切的多肽或完整未被酶切的蛋白。剩下的 2% 未确认的序列为少数二个氨基酸的肽或单个氨基酸( R 或 K ),而无法在反相柱上保留。

样品制备

人单抗样品( 10 μL, 21 mg/mL )在含有 0.1% ( w/v ) RapiGest SF 的 50 μL 50 mM 重碳酸铵中溶解。将 2 μL 0.1 M 的二流苏糖醇( DTT )加入样品,样品在 50 °C 加热 30 分钟,加入 4 μL 0.1 M 的碘代乙酰胺,在样品冷却至室温后样品在黑暗中静至 40 分钟。

样品中加入 8 μg 胰蛋白酶(胰蛋白酶浓度 = 1 μg/μL ),样品在 37 °C 孵育过夜。消解样品与 1% 甲酸与 10% 乙腈混合( 1 : 1 , v : v )。用 Milli-Q 水( Millipore )稀释至 5 pmol/μL 后进行 LC/MS 分析。

LC 条件

LC 系统: 沃特世 ACQUITY UPLC ® 系统
色谱柱: ACQUITY UPLC BEH 300 C 18 肽分离专用柱 , 2.1 x 100mm ( P/N = 186003686 )
柱温: 40 °C
样品进样: 2 μL ( 10 pmol )
溶液 A : 0.1% 甲酸水溶液
溶液 B : 0.1% 甲酸乙腈溶液
流速: 200 μL/min
梯度: 0-2 分钟 :2%B
2 – 92 分钟: 2 -35% B
92 -102 分钟: 35 - 50% B
102.1 -105 分钟 : 90% B
105.1-110 分钟: 2% B

MS 条件

MS 系统: 沃特世 SYNAPT™ MS ( V 型)
毛细管电压: 3.2 kV
源温度 . : 120 °C
去溶剂温度 . : 350 °C
去溶剂气: 700 L /hr
MS 扫描速率: 1 秒 / 次

锁定质量通道 : 100 fmol/μL Glu-Fib 多肽( m/z 785.8426, z = 2 ),流速 20 μL/min


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