Введение
Деамидирование - химическая реакция, при которой амидная функциональная группа в боковой цепи аминокислот аспарагина или глутамина удаляется или преобразуется в другую функциональную группу. Как правило, аспарагин превращается в аспарагиновую кислоту или изоаспарагиновую кислоту. Глютамин превращается в глутаминовую или пироглутаминовую кислоту (5 оксопролин). В белке или пептиде эти реакции важны, потому что они могут изменить его структуру, стабильность или функцию и могут привести к деградации белка. Чистое химическое изменение представляет собой добавление группы воды и удаление группы аммиака, что соответствует увеличению массы +1 (0,98402) Da. Хотя деамидирование происходит на глутамина, гликозилированный аспарагин и другие амиды, они незначительны при типичных условиях протеолиза. При деамидировании остатка аспарагина в физиологических условиях боковая цепь подвергается атаке атома азота следующей пептидной группы (черным цветом в правом верхнем углу на рисунке), образуя асимметричный сукцинимидный промежуточный продукт (красным). Асимметрия промежуточного продукта приводит к двум продуктам его гидролиза: либо аспаргиновой кислоте (черной в левой части), либо изоаспаргиновой кислоте, которая является бета-аминокислотой (зеленой в правой части нижней части). Однако существует опасение, что аспарагиновая кислота может изомеризироваться после деамидирования. В качестве свободной аминокислоты или в качестве остатка N-терминала пептида или белка глутамин легко дезамидируется, образуя пироглутаминовую кислоту (5-оксопролин). Реакция протекает путем нуклеофильного нападения α-аминовой группы на амид боковой цепи для образования γ-лактама с выведением аммиака из боковой цепи.
Метод анализа
Деамидация белка обычно анализируется с помощью обратной фазы жидкостной хроматографии (RPLC) с помощью пептидной картировки. Недавно сообщенный новый метод ERLIC MS/MS позволит улучшить отделение дезамидированных и недезамидированных пептидов с повышенной идентификацией и количественной оценкой. Массовая спектрометрия обычно используется для характеристики состояний деамидирования белков, включая терапевтические моноклональные антитела. Техника особенно полезна для анализа деамидации из-за ее высокой чувствительности, скорости и специфичности. Это позволяет провести анализ деамидирования в конкретном месте. Основная проблема использования массовой спектрометрии - образование артефактов деамидирования во время подготовки образца. Эти артефакты значительно искажают результаты, потому что они предполагают более высокие показатели спонтанной деамидизации, чем то, что действительно наблюдается. Это может оказаться проблематичным в случае терапевтических белков, которые могут быть неправильно охарактеризованы в протоколах КК, если большой процент обнаруженной деамидизации обусловлен артефактами. Недавние исследования показывают, что более низкий уровень pH может снизить скорость деамидирования артефактов.
Кинетика деамидирования
Реакции деамидирования, как предполагается, являются одним из факторов, ограничивающих срок полезного действия белков. Деамидирование происходит гораздо быстрее, если за восприимчивой аминокислотой следует небольшой, гибкий остаток, такой как глицин, низкий стерический барьер которого оставляет пептидную группу открытой для атаки. Реакции деамидирования также протекают гораздо быстрее при повышенном pH (> 10) и температуре. Эндопротеаза, Glu C, продемонстрировала специфичность только для глутаминовой кислоты при определенных условиях pH (4,5 и 8,0) и расщепила C-концевую сторону при растворе с Tris HCl, бикарбонатом или ацетатом.