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一种利用硫酯酶合成Cilengitide的方法.docx


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】的内容,可以使用淘豆网的站内搜索功能,选择自己适合的文档,以下文字是截取该文章内的部分文字,如需要获得完整电子版,请下载此文档到您的设备,方便您编辑和打印。一种利用硫酯酶合成Cilengitide的方法一种利用硫酯酶合成Cilengitide的方法发明的目的是提供一种Cilengitide的新型的合成方法,即利用硫酯酶(TE)介导的化学酶法催化合成抗肿瘤化合物Cilengitide,在提高了合成效率的同时又降低合成成本。本发明的合成方法与传统的化学合成法相比,在催化时间上缩短了48倍,由原先的32h(化学法)缩短为40min。%,%。因此,该方法使用可以大幅度的提高Cilengtide的合成效率,降低合成成本。【专利说明】—种利用硫酯酶合成CiIengitide的方法【技术领域】[0001]本发明属于绿色化工和酶催化【技术领域】,具体涉及一种利用硫酯酶(TE)介导的化学酶法催化合成抗肿瘤化合物Cilengitide的方法。【背景技术】[0002]Cilengitide是含有RGD(arginine-glycine-aspartate)的五环妝。作为整合素抑制因子,也是癌症个体化治疗研究的一个新类别抗新血管生成的孤儿药物,这类药物可以竞争、干扰肿瘤细胞与细胞外基质蛋白(extracellularmatrixprotein,ECM)的相互作用,阻止内源性配体与之结合,从而抑制肿瘤血管的生成和细胞的增殖、侵袭和转移作用。目前抗肿瘤化合物Cilengitide已经完成了包括胶质瘤(glioblastoma,GBM)在内的多种肿瘤的I1-1II期临床试验。GBM是最具侵略性的恶性肿瘤,而“Cilengitide”是目前唯一处于III期临床并用于治疗该癌症的整合素拮抗剂。近期结合III期临床的数据,EMA(EuropeanMedicinesAgency)对Cilengitide做出很高评价,预期不久Cilengitide将通过III期临床评估,作为治疗GBM的特效药走向市场。但与乐观的前期临床研究不同,目前以传统的环肽化学全合成获得的Cilengitide价格十分昂贵(约为35000元/g),这将使得其在未来市场化的推广中障碍重重,进而难以惠及普通大众。同时化学全合成法也存在高污染、高消耗、多副反应和产率低等不足。因此,如何改变Cilengitide现有环肽合成方式,寻找新的合成途径,在提高合成效率的同时又降低合成成本是值得深入研究的一个问题。【发明内容】[0003]本发明的目的是提供一种Cilengitide的新型的合成方法,即利用利用硫酯酶(TE)介导的化学酶法催化合成抗肿瘤化合物Cilengitide,在提高了合成效率的同时又降低合成成本。[0004]本发明首先提供硫酯酶的一种新用途,是在合成Cilengitide中的应用;[0005]本发明还提供一种合成CiIengitide的方法,是用硫酯酶来催化底物合成Cilengitide。[0006]上述的底物多肽的序列为:asp-phe-met-val-L_arg-gly;[0007]更具体的,底物为L-asp-D-phe-N-met-L-val-L-arg-gly;[0008]为了使底物能更好的和TE酶结合,在C端加上了一个BMT(苄硫醇),[0009]上述的硫酯酶,包含有:[0010]I)氨基酸序列为SEQIDNO:1的酶;[0011]2)与I)中的酶具有同源性,且能用来催化用于合成Cilengitide的底物来合成Cilengitide的酶。[0012]上述2)中的同源性,为具有90%以上同源性;优选为95%以上同源性,最佳为98%或以上的同源性。[0013]上述的硫酯酶,还包括有其它来源的,与氨基酸序列为SEQIDN0:1的酶同源性低于60%,也具有催化底物合成Cilengitide的酶,上述的酶的氨基酸序列为SEQIDNO:5-12。[0014]为了增加催化合成的效率,对氨基酸序列为SEQIDNO:1的硫酯酶进行了突变的改造,改造后的硫酯酶的氨基酸序列为SEQIDNO:3。[0015]本发明的合成方法与传统的化学合成法相比,在催化时间上缩短了48倍,由原先的的32h(化学法)缩短为40min。%,%。因此,该方法使用可以大幅度的提高Cilengtide的合成效率,降低合成成本。【专利附图】【附图说明】[0016]图1:本发明硫酯酶催化合成的Cilengtide的HPLC分析图谱;图中各个峰分别为=Cilengitide线性底物(Su,30min),水解产物(Hy,17min),环化产物(Cy,19min)。图中,A,B,C为标准品的HLPC图谱;D为没有TE酶加入的催化反应阴性对照图谱;E为TE酶加入的催化反应的图谱;[0017]图2:Cilengitide标准品的二级图谱;[0018]图3:用于TE催化的Cilengitide线性底物的二级图谱;[0019]图4:TE酶催化后产物中环肽的二级图谱;[0020]图5:TE酶催化后产物中线性底物的二级图谱。【具体实施方式】[0021]对于本发明所涉及的术语的解释如下:[0022]1、TE:thioesterase中文译为硫酯酶,编号:;[0023]2、Cilengitide:一种含有RGD(arginine-glycine-aspartate)的五环妝化合物,为整合素抑制因子。具有抗肿瘤作用。中文常被翻译为“西仑吉肽”或“西伦吉肽”[0024]3、同源性:是指氨基酸序列间的相似程度。[0025]4、BMT:英文“benzylmercaptane”的缩写中文一般翻译成“节硫醇”[0026]5、PPANT:英文“Phosphopanthetein”的缩写中文一般翻译成“磷酸泛酰巯基乙***,,[0027]6、SNAC:英文“N-acetylcysteamine”的缩写中文一般译成“乙酰半胱***”[0028]7、Thiophenol:中文一般译成“硫酚”[0029]8、底物L-asp-D-phe-N-met-L-val-L-arg-gly;其中L、D代表L型氛基酸和D型氨基酸,N-met代表N端进行***化修饰;[0030]下面结合实例对本发明的方法做进一步说明。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常可按常规条件,(Sambrook)等编写的《分子克隆实验指南》中所述的条件,或按照制造厂商所建议的条件运行。[0031]实施例1:硫酯酶原核表达载体的构建[0032][0033]根据GenBank公布的微囊藻硫酯酶基因序列BAA83994设计以下引物。上游引物PET-28TE-F1:5'-ATAGCTAGCATCTATGCTCAAGAGATGAAT-3',下游引物PET-28TE-R1:5/-TTCAAGCTTTTACGACTGTTTTGGGTTGAG-3'。上下游引物分别引ANdeI和BamHI酶切位点(下划线所示),酶切位点前碱基为保护碱基。引物均由上海英骏生物技术有限公司引物合成。[0034][0035]微囊藻基因组DNA的提取按DNeasyplantMiniKit50试剂说明书扩增得到的片段约720bp,取割胶回纯后的DNA2□I用于连接反应,体系5□1,全部用于转化。取200□I转化液涂板,培养过夜。随机挑选10个阳性克隆进行鉴定,活化后送至invitrogen公司测序鉴定。测序结果表明所获得的阳性克隆的核苷酸序列与GenBank编号为BAA83994的序列一致。其核苷酸序列为SEQIDNO:2,翻译的氨基酸序列为SEQIDNO:1。[0036][0037]将筛选为阳性克隆的pMD18T-TE及pET28a(+)(Novagen)采用碱裂法小量抽提质粒用于双酶切的质粒。具体操作步骤按照generay质粒微量提取试剂盒(离心柱型)说明书。将纯化后的质粒用NdeI和BamHI(NewEnglandlab)37°C孵育器3h酶切,将酶切产物经1%琼脂糖凝胶电泳检测,回收目的条带,。取回收片段作重组连接反应,10μI连接过夜,用于转化。取200μI转化液涂板,培养过夜。随机挑选10个阳性克隆进行鉴定,活化后送至invitrogen公司测序鉴定。[0038][0039]重组表达质粒pET28a_TE转化BL21(DE3)pLysE表达菌株(转化方法按照《分子克隆实验指南》)。挑选单菌落分别接种于5ml含卡那霉素(50μg/ml)LB培养基,37°C过夜培养。,然后加入200μI的无菌甘油(终浓度10%),混匀后于-70°C保存,剩余菌液作为诱导表达的母液。将上述母液按1:100比例分别接种于5ml含卡那霉素(50μg/ml)M9培养基,37°C培养,测定0D600=~,取Iml作为诱导前样品,剩余培养液`中加入适量IPTG(),于16°C,继续培养6h。[0040][0041]将成熟菌液于50ml离心管,4000g,4°C离心20min收集菌体。加5mlcolumnbuffer/g重悬菌体,重悬后的菌体于镟润振荡器连续振荡20min,之后于Precellys24菌体破碎仪中6500rpm4X30s镟润破碎,12000rpm离心IOmin后,取上清进行目的蛋白纯化。[0042]a)用BindingBuffer将菌体裂解液等倍稀释后负载上柱,流速为10倍柱体积/小时,收集流穿液(BindingBuffer:20mMTris-HCl());[0043]b)使用15倍柱体积的BindingBuffer冲洗柱子,洗去杂蛋白;[0044]c)使用ElutionBuffer洗脱,收集洗脱峰(ElutionBuffer:20mMTris-HCl()200~),将流出液收集后备用;[0045]d)洗脱后,依次使用10倍柱体积的去离子水洗涤柱子,再用3倍柱体积的20%乙醇平衡(乙醇要将填料浸没),4°C保存;[0046]e)将梯度洗脱后的流出液用Millipore超滤管(15mllOKD)于5000***平转子超滤40min,对目的蛋白浓缩后_20°C备用。对诱导产物的全细胞裂解物,空载阴性对照,重组体未诱导阴性对照,流穿液及浓缩目的蛋白用5%浓缩胶和12%分离胶SDS-PAGE检测。[0047]实施例2:硫酯酶催化合成Cilengitide产物[0048]以实施例1制备、表达纯化的硫酯酶蛋白为催化反应酶的来源(硫酯酶可以按照序列进行人工合成)来催化合成Cilengitide产物,催化合成步骤如下:首先设计合成适于硫酯酶催化的Cilengtide的线性多肽底物L-aspartyl-D-phenylalanyl-N-methyl-L-valyl-L-arginyl-glycyl;该底物通过人工合成。,随后加入实验例I中制备的TE蛋白酶,并用MOPS缓冲液补足到500μ1,最终使TE酶与线性底物的浓度比达到1:10。将该混合液置于24°C的温度下孵育6h后立即放入_70°C,使酶催化反应停止,完成Cilengitide产物的合成。随后将反应产物进行冷冻干燥,干燥后反应产物加入适量甲醇重新溶解后,溶解物于12000rpm,离心IOmin加注到制备型的HPLC,并依据Cilengitide标准品的吸收波长和出峰时间进行分离制备Cilengitide的纯品(液相条件:,VYDAC-C18。SolventC:%aceticacidinl00%water;SolventD:100%methanol,检测波长:220nm;梯度:D,0~39min40%~90%,40min90%),分离后的Cilengitide进行冷冻干燥,保存待用。[0049]将催化反应合成的产物冷冻干燥后,加350μI甲醇溶解,溶解物于12000rpm,离心lOmin,在40μI溶解物上清加160μI甲醇(稀释5倍)后取IOyl上机。液相条件:,VYDAC-C18。SolventC:%aceticacidinl00%water;SolventD:100%methanol,流速:600ul/min;上样体积:10ul;检测波长:220nm;梯度:D,0~39min40%~90%,40min90%。[0050]催化后的Cilengitide产物,线性水解Cilengitide及剩余底物均能与标准品的液相出峰时间相一致(图1),(计算值),催化反应产物中的实际观察值为=。(计算值),(表1)。为进一步验证催化产物是否为Cilengitide,分别对Cilengitide标准品、线性肽标准品以及催化后的产物进行MS-MS分析,如图2、3、4和5所示。在40v能量的攻击下,标准品Cilengitide和催化产物中均有特征离子碎片:/,所以从一级和二级数据均能证实该催化产物为Cilengitide。对序列为SEQIDNO:1的酶进行人工合成,其也具有上述的催化合成Cilengitide的能力,催化效果也与重组表达的酶一致。[0051]表1:催化产物的一级质谱数据[0052]【权利要求】,其特征在于,是在合成Cilengitide中的应用。,其特征在于,,其特征在于所述的底物为L-asp-D-phe-N-met-L-val-L-arg-,其特征在于所述的底物的C端连接了BMT。,其特征在于所述的硫酯酶,包含有:1)氨基酸序列为SEQIDNO:1的酶;2)与I)中的酶具有同源性,且能用来催化用于合成Cilengitide的底物来合成Cilengitide的硫酯酶。,其特征在于所述的2)中的同源性,为具有90%以上同源性。

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