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重组羧肽酶B 的性质与抗体碱性峰检测

羧肽酶 b (ec 3.4.17.2) 专一用于蛋白质 c-末端碱性氨基酸(赖氨酸、*、*)的水解;又称为肽酰-l-赖氨酸(l-*)水解酶;精蛋白酶。分子量为 35kd,等电点为 6.0,zui适 ph 为 7-9。羧肽酶 b 是抗体碱性峰检测的特异酶,通过比较酶切前和酶切后的图谱来计算抗体碱性变体的比例,对于抗体的发酵工艺和纯化工艺稳定性的控制都具有重要的意义。
而在抗体碱性峰的检测中,没有*统一的标准,如酶解缓冲液酶的用量,酶解时的温度和时间等。而这些与酶的性质密切相关。
可以选择的羧肽酶 b 有两种,一种是动物胰腺提取的羧肽酶 b,一种是基因工程的重组羧肽酶 b,前者由于胰腺中含有各种蛋白酶,如*、*等,常常不能*去除,在酶切时会有非特异的酶切杂峰出现,影响结果判断。后者为基因工程生产的,成分单一,无杂酶,比活高,应用上更有优势。
羧肽酶 b 的结构
天然存在的羧肽酶 b 是由前羧肽酶原 b(preprocarboxypeptidase b,preprocpb)经酶解产生,后者 n-末端包含 108 个氨基酸(其中 13 个氨基酸为信号肽序列,95 个氨基酸组成前导肽部分)的多肽片段与 cpb 相连。前羧肽酶原 b 在转运到内质网的过程中,信号肽被切掉,得到无酶活性的羧肽酶原 b(procarboxypeptiedase b, procpb)并从细胞中分泌出来,zui终在小肠中经*在 arg-95 处酶解,成为具蛋白酶活性的 cpb。procpb 的分子量为 46kd,由 401 个氨基酸组成;cpb 分子量为 35kd,由 306 个氨基酸组成(如图 1)。在cpb 中,前体的活化主要依赖*在 arg95 位的切割,半球形前导肽被切割后,它既不会抑制酶体,也不再与之结合,这使得酶体能迅速发挥功能,并对前导肽 c-端的 arg 进行切割。
图 1 羧肽酶原 b 的三维结构及其激活部位示意图
(上面暗红色部分代表前肽,下面蓝色部分代表羧肽酶 b,箭头所指为*酶切激活位点)羧肽酶 b 的性质取重组羧肽酶 b 冻干粉,纯度见图 2。研究了重组羧肽酶 b 的zui适 ph,zui适温度,ph 稳定性及温度稳定性,对于 cpb 的使用起到指导作用。同时做了溶液的反复冻融稳定性,对于 cpb 酶液的储存和使用起到指导作用。
图 2 纯化后重组羧肽酶 b 的电泳分析
1、羧肽酶 b 的 ph 稳定性
将纯的重组羧肽酶 b 用纯水溶解为 10 mg/ml,之后用以下缓冲液稀释使酶液的终浓度为 1 mg/ml,ph 分别为 3.0、4.0、5.0、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0、8.5、9.0、10.0、11.0、12.0, 25℃ 孵育 12 h 后测活。结果见图 3(左)。
2、羧肽酶 b 的zui适 ph
测定 rcpb 纯酶液浓度为 1 mg/ml, 在不同 ph 条件下的催化速率,底物浓度为 0.1 mm/l,ph 分别为 3.0、4.0、5.0、6.0、6.5、7.0、7.5、7.65、8.0、8.5、9.0、10.0、11.0、12.0,ph3.0-5.0 用 50 mmnaac-hac 缓冲液配制,ph6.0-7.0 用 50 mmkpb 磷酸盐缓冲液配制,ph7.5-8.5 用 50 mm tris-hcl 缓冲液配制,ph9.0-12.0用 50 mm gly-naoh 缓冲液配制。结果见图 3(右)。
图 3 rcpb 酶液的 ph 稳定性(左)和zui适反应 ph(右)cpb 在 ph7.0-9.0 缓冲液中稳定,25℃ 孵育 12 h 无活性损失;zui适 ph 表明,在 ph7.6 活性zui大,在 ph7.5-ph8.5 活性均可以。在 ph≤7 和 ph≥10 时,基本无活性。
3、羧肽酶 b 的温度稳定性
将 rcpb 酶液配成浓度为 1 mg/ml,置于 4℃、25℃、30℃、40℃、50℃、60℃ 条件下,每个温度三个平行,时间定为 15 min、30 min、1 h、2 h、4 h、8 h、20 h 分别取样测定其活性,以初始时酶活定为 100%,以残余酶活百分比表示测定结果。
4、羧肽酶 b 的zui适催化温度
在不同温度下恒温水浴测活底物,使底物的温度分别为 4℃、25℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃,取适量 rcpb 纯酶液,测定活力。以 254nm 吸光值 od254 为纵坐标,时间为横坐标,结果表示见图 4(右)。
图 4 rcpb 酶液的温度稳定性(左)和zui适催化温度(右)cpb 在 40℃ 以下保温 10 h,均活性稳定。zui适催化温度显示,在 3 min 内,40℃以下均可保持良好的线性,其中,以 25℃ 为*。
5、羧肽酶 b 酶液的反复冻融稳定性
将 rcpb 酶液反复冻融,测定每次冻融后的酶活,计算活力保留率,得到同一管 rcpb 反复冻融 10 次后的活力稳定性(如图 5)。
图 5 rcpb 酶液的反复冻融稳定性
结果表明重组羧肽酶 b 反复冻融稳定性好。经过 10 次的反复冻融,几无活性损失。
抗体碱性峰检测
羧肽酶 b 的准备:用 1x pbs ph7.5, 溶解羧肽酶 b 至 1 g/l,分装后-20℃ 保存。
抗体:纯化后的单抗样品超滤至磷酸缓冲液(ph=7.5)中(1~2 g/l)。
酶用量:按样品:酶= 20:1-100:1,此处用量为 100:1。
孵育温度及时间:37℃ 反应 30 分钟。
检测:直接进样 hplc 检测。
结果见图 6。
图 6 抗体经 cpb 处理和未处理的图谱比较
图 7 rituimab 羧肽酶 b 处理前后比较图(摘自 rituximab 的 usp 验证报告)在 rituximab 的 usp 验证报告中,规定了酸、碱性变体的含量。规定 rituximab的酸性变体 nmt 12.0% ,碱性变体 nmt 10.0%。鉴定方法为 cpb 处理前后的hplc 比较。
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