一种通过糖基化修饰提高蛋白质溶解度的方法

本发明涉及蛋白质的糖基化修饰领域，具体的说，是关于通过固相多肽化学合成的方法在特定的氨基酸上添加糖基化修饰从而获得高溶解度蛋白质的方法。

背景技术：

1、溶解度是蛋白质的一个重要性质。在医药和科研应用中，一些蛋白质需要达到较高的溶解度才能满足药物浓度需求和科研需求。但是很多蛋白质由于自身序列或结构的问题，无法达到较高的溶解度，严重制约着其在医药和科学研究中的使用。

2、在以往的研究中，已经有一些对蛋白质溶解度进行提高的方法，比如通过改变蛋白质的氨基酸序列，将蛋白表面的疏水氨基酸突变为亲水氨基酸等方法。这种方法首先需要得到蛋白质的三维结构，在知道了哪些疏水氨基酸位于蛋白质的表面后，才能使用。如果在未知蛋白质结构的情况下使用这种方法，就有可能会将形成蛋白质内核的疏水残基进行突变而造成蛋白质结构的不稳定。除了突变外，还有人通过向溶液中添加精氨酸、谷氨酸等添加剂来提高蛋白质的溶解度。但是这些添加剂的使用会对蛋白质在医药和科研中的应用产生干扰。另外，通过对蛋白质进行聚乙二醇修饰等非天然化学修饰来提高蛋白质的溶解度也是之前曾经尝试使用过的方法。然而，由于聚乙二醇的生物不可降解性，这种方法的使用有可能会给蛋白质药物带来未知的隐患。以前的研究表明，糖基化修饰有可能成为一种可以提高蛋白质溶解度的有效方法。在食品工业中，常通过将食物蛋白与多糖进行加热孵育，使二者之间发生“美拉德反应”，从而得到共价连接的糖蛋白复合物而使食物蛋白的溶解度得到提高。但是，这种以复杂的糖混合物作为原料的化学反应生成的是在糖基化位点和糖的结构上未知的复杂糖蛋白复合物。这种未知性会在很大程度上影响包括医药在内的科学研究和应用。在蛋白质药物的研发中常常使用的方法是通过中国仓鼠卵巢细胞(cho)、人类胚胎肾细胞(hek293)或酵母等真核表达系统表达糖基化蛋白。这些糖蛋白的溶解度比非糖基化蛋白的溶解度要高。但是，这些利用生物表达系统得到的糖基化蛋白，其糖基化修饰难以进行定量的控制，因此会造成不同批次生产的糖蛋白具有不同溶解度的现象。

3、本发明公开的通过化学合成对蛋白质进行糖基化修饰的方法，是一种o-糖基化的修饰方法，即糖以天然共价糖苷键的形式连接到蛋白质的丝氨酸或苏氨酸侧链的氧原子。具体的讲，是首先在丝氨酸和苏氨酸侧链的氧原子上添加糖修饰得到糖氨基酸，然后通过固相化学多肽合成手段，以氨基酸和糖氨基酸为原料，按照氨基酸序列合成糖肽链，再通过体外折叠得到糖蛋白。这种合成方法的使用，可以实现对糖基化位点、糖的种类及结构的精准可控性，得到高纯度的组成均一的糖蛋白，从而可以实现对糖蛋白溶解度的精准控制，为糖蛋白在医药中的应用，以及为深入研究糖基化修饰对蛋白质性能的影响提供优良的样品。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种提高蛋白质溶解度的新方法。这种方法可以精准可控地改善蛋白质本身溶解度低的问题。

2、本发明使用家族i纤维二糖水解酶碳水化合物结合模块(cbm)作为模式分子，使用化学合成，制备了多种带有氧糖基化修饰的蛋白质分子，通过系统比较，发现糖基化修饰可以显著提高蛋白质的溶解度。为了上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：

3、本发明提供了一种固相多肽合成法合成cbm糖蛋白的方法，包括：

4、(1)通过固相多肽化学合成的方法，以氨基酸和带有特定糖修饰的糖氨基酸为原料，使用固相多肽合成仪按照cbm的氨基酸序列合成带有糖基化修饰的糖肽链；

5、(2)通过氧化还原方法，使用氧化型谷胱甘肽(gssg)与谷胱甘肽(gsh)按照1:8的比例混合，使(1)步骤中合成的糖肽链以天然的方式进行折叠和二硫键形成，从而得到带有特定糖基化修饰的cbm糖蛋白；

6、优选的，步骤(1)所得到的糖肽链产物，需要使用高效液相色谱进行纯化分离后得到高纯度的糖肽链。

7、优选的，步骤(2)所得到的糖蛋白产物，需要使用高效液相色谱进行纯化分离得到高纯度的糖蛋白。

8、优选的，步骤(2)纯化后的糖蛋白，通过冷冻干燥法获得以白色粉末存在的最终产物。

9、本发明的有益效果在于：

10、(1)本发明提供了一种通过多肽固相化学合成方法对蛋白质进行糖基化修饰的方法。使用这种方法可以获得高纯度的组成均一的糖蛋白。

11、(2)本发明合成的糖蛋白，根据具体糖基化位点和糖结构的不同，溶解度可以提高2-3倍。

技术特征：

1.一种通过糖基化修饰提高蛋白质溶解度的方法，其特征在于包括：

2.如权利要求1所述的通过糖基化修饰获得高溶解度蛋白的方法，其特征在于：糖肽链使用包含氧化型谷胱甘肽(gssg)与谷胱甘肽(gsh)的溶液作为蛋白折叠缓冲液。

3.如权利要求1所述的通过糖基化修饰获得高溶解度蛋白的方法，其特征在于：糖基化修饰可以包括一个或多个糖基化位点。

4.如权利要求1所述的通过糖基化修饰获得高溶解度蛋白的方法，其特征在于：每个糖基化位点上可以是单糖或寡糖修饰。

技术总结本发明公开了一种通过糖基化修饰提高蛋白质溶解度的方法，属于蛋白质修饰领域。该方法包括：以氨基酸或糖氨基酸为原料，通过固相多肽合成的方法，制备带有特定糖基化修饰的糖肽链；通过氧化还原折叠的方法，制备带有天然结构的糖蛋白。这样获得的糖蛋白具有很高的溶解度。此种改善蛋白溶解度的方法结果稳定，可行性强，成本可控，便于推广使用。技术研发人员：谭忠平,马博,刘文强,李耀豪,李鑫,巩金媛受保护的技术使用者：中国医学科学院药物研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/18