經(jīng)磷酸化提高VEGFR2結(jié)合蛋白的生物活性、理化性質(zhì)和藥代動(dòng)力學(xué)特性
【引言】
VEGF受體2(VEGFR2)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)在實(shí)體瘤血管生成和轉(zhuǎn)移中的重要作用促使人們開(kāi)發(fā)出具有最小旁觀者效應(yīng)的抑制劑。近年來(lái),Adnectin-C在腫瘤治療中引起了廣泛的關(guān)注。
【成果介紹】
為了克服Adnectin存在的問(wèn)題,本文設(shè)計(jì)了一種新型的Adnectin C,將其融合到含有Pro/Ala/Ser(PAS)重復(fù)殘基的可生物降解多肽中。用標(biāo)準(zhǔn)方法比較大腸桿菌表達(dá)的重組融合蛋白和未融合蛋白的生物活性、理化性質(zhì)和藥代動(dòng)力學(xué)特性。使用Linseis STA PT1600熱分析儀器進(jìn)行DSC和TG實(shí)驗(yàn)。動(dòng)態(tài)光散射(DLS)分析表明,磷酸化Adnectin C的粒徑增加了約2倍,凈電荷略有變化。此外,PAS序列的融合提高了其抗熱誘導(dǎo)聚集形式生長(zhǎng)的穩(wěn)定性。酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)和表面等離子體共振實(shí)驗(yàn)分別證實(shí)了酶聯(lián)蛋白C的高受體結(jié)合和改進(jìn)的結(jié)合動(dòng)力學(xué)參數(shù)。藥代動(dòng)力學(xué)研究顯示,單次靜脈注射給雌性BALB/C小鼠后,Adnectin C-PAS#1(200)的最終半衰期顯著增加了4.57倍。結(jié)果表明,磷酸化可以作為開(kāi)發(fā)Adnectin衍生藥物的一種更好的給藥策略,提高患者的依從性。
【圖文導(dǎo)讀】
圖1:純化重組蛋白的蛋白印跡分析和15%SDS-PAGE:純化Adnectin C的電泳遷移率。Lane 1:蛋白質(zhì)標(biāo)記,Lane 2,3:純化蛋白的洗脫1和2(純化蛋白分別為0.2mg/ml);(a右)純化連接蛋白C-PAS#1(200)的電泳遷移率。一道:蛋白質(zhì)標(biāo)記;第二道至第四道:純化蛋白質(zhì)的洗脫2-4(分別為0.1、0.3和1mg/ml純化蛋白)。Western-blot分析鑒定出:(b 左)Adnectin C;(b右)Adnectin C-PAS 1(200)的特定鍵。箭頭顯示產(chǎn)品預(yù)期尺寸的范圍。完整長(zhǎng)度的印跡和凝膠如補(bǔ)充圖S2-S4所示。
圖2:流體動(dòng)力學(xué)半徑和質(zhì)譜表征。(a)Adnectin C主峰在96.35nm處;(b)Adnectin C-PAS#1(200),主峰在192.3nm。MALDITOF/TOF波譜顯示,Adnectin c的分子量為11374.4160Da;Adnectin c-PAS#1(200)為28076.5703Da。完整的MALDI/TOF質(zhì)譜在補(bǔ)充圖S5中給出。
圖3:(a) 7 cm IPG條帶上磷酸化Adnectin C和天然蛋白的IEF。兩種蛋白質(zhì)在pI=6.5-6.8時(shí)具有相似的凈電荷。1道為標(biāo)記,2道為Adnectin C-PAS 1(200),3道為Adnectin C。Zeta電位分布曲線為:(b)Adnectin C;(c)Adnectin C-PAS 1(200)。測(cè)量顯示,Adnectin C-PAS#1(200)(-5.28mV)和天然蛋白(?6.15mV)之間的zeta電位差異可以忽略不計(jì)。
圖4:不同溫度和凍融條件下蛋白質(zhì)聚集性的熱分析和評(píng)價(jià):(a)DSC熱圖;(b)雙態(tài)去折疊酶解結(jié)合蛋白C和天然蛋白的TG曲線。樣品在pH 6.8的磷酸鹽緩沖液中制備,并以2°C/min的升溫速率在惰性氣氛中進(jìn)行分析。在兩個(gè)溫度圖中,觀察到相對(duì)于天然蛋白的Pasylized Adnectin C和天然蛋白質(zhì)的可忽略的變化;(c)在規(guī)定的溫度和孵育時(shí)間下,PASylated Adnectin C和天然蛋白質(zhì)聚集。加熱后A340nm的大幅度增加表明熱穩(wěn)定性降低。數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(三個(gè)重復(fù))。重組蛋白(<0.01)的聚集性(<0.01)和重組蛋白(<0.01)。觀察到:(d)天然蛋白(96.35nm-733.7nm)和(e)磷酸化蛋白(192.3-266.6nm)的峰位移。觀察到低聚集形式的磷酸化。
圖5:酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)檢測(cè)Adnectin C和Adnectin C-PAS#1(200)與rhVEGFR2的結(jié)合。數(shù)據(jù)表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差(三個(gè)重復(fù))。PASylated Adnectin在低于天然蛋白的濃度下達(dá)到飽和。
圖6:.Adnectin C和Adnectin C-PAS#1(200)對(duì)培養(yǎng)的HUVECs的毒性評(píng)估(a),重組蛋白對(duì)VEGF誘導(dǎo)的HUVECs增殖的抑制作用(b),以及Adnectin C-PAS 1(200)(C)作用機(jī)制的示意圖。Te數(shù)據(jù)表示為平均值±SD(三個(gè)重復(fù))。星號(hào)顯示樣本的存活率與VEGF組相比有顯著性差異(****p<0.0001)。
圖7:Adnectin C和Adnectin C-PAS#1(200)抑制VEGF誘導(dǎo)的HUVECs遷移:(a)重組蛋白抑制VEGF誘導(dǎo)的HUVECs通過(guò)跨孔膜的遷移。Te數(shù)據(jù)表示為平均值±SD(三個(gè)重復(fù));#表示與VEGF組(陽(yáng)性對(duì)照)有顯著差異(p<0.0001)。星號(hào)表示與未處理(陰性)對(duì)照組的顯著差異(**p<0.01,***p<0.001,****p<0.0001);(b)染色膜的代表性照片表明,與對(duì)照組相比,這兩種蛋白質(zhì)顯著抑制了HUVEC的遷移(見(jiàn)補(bǔ)充圖S6中的原始照片)。
圖8:BALB/C小鼠5mg/kg給藥后Adnectin C和Adnectin C-PAS#1(200)的藥代動(dòng)力學(xué)研究。Te圖顯示,磷酸化蛋白在循環(huán)中的停留時(shí)間比天然蛋白長(zhǎng)。
【結(jié)論】
工程化的Adnectin C除了在體外維持其藥理作用外,在穩(wěn)定性、藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)和生物活性方面具有促進(jìn)磷酸化的作用。然而,需要臨床前的數(shù)據(jù)來(lái)證實(shí)磷酸化Adnectin-C優(yōu)于Adnectin-C。磷酸化可能是延長(zhǎng)Adnectin半衰期的一種合適的方法,其特征可與peg酸化相媲美?;谶@些結(jié)果,磷酸化Adnectin C可能是一種很有前途的臨床治療藥物
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