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不同理化因素对重组人成纤维细胞生长因子21蛋白纯度的影响_王长文

来源:华佗健康网
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第41卷 第3期

2015年5月吉 林 大 学 学 报 (医 学 版)

)JournalofJilinUniversitMedicineEdition    y(

Vol.41No.3 

Ma015 2y

)文章编号]587205004671015036  [---Ⅹ(  1

:/7120150314.16587x.DOI10.13481-j

不同理化因素对重组人成纤维细胞生长因子21蛋白纯度的影响

王长文1,刘 敏1,刘 磊2,姜 勇2,张 磊2,李 艳2,王会岩2

(吉林医药学院公共卫生学院营养与食品卫生学教研室,吉林吉林132013;2.吉林医药学院检验学院生物1.

)技术教研室,吉林吉林132013

[摘 要] 目的:研究重组人成纤维细胞生长因子21(rhFGF21)在不同保存条件下的稳定性,阐明温度、H值、缓冲溶液和反复冻融因素对rhFhFGF21稳定性的影响,进一步完善纯化rGF21的工艺。p

、不同p醋酸-醋酸钠缓冲液p方法:GF21在不同温度(5℃)H值缓冲液(.0、hF-20℃、4℃和2H4.0和pH5r  柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液p.0、磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲液p.5和pH7.0,TrisH5.0和pH6H6.0、pH6     -)中及反复冻融条件下分别保存,采用高效液相色谱法(l缓冲液p.5和phFGF21H7H8.0HPLC)检测rHC  纯度,同时观察外观性状。结果:于-20℃和4℃分别保存时,rhFGF21的各项性质在观察期内均无明显变化;);在pP<0.05.25℃时,100.00±0.00%下降至(20±0.14)%(1)H4.0rhFGF21存放14d纯度由0d时(1 ,溶液出现浑浊;在p,溶和p5℃条件下保存7dH5.0和p.0缓冲液中25℃条件下保存7dH5.0缓冲液中2H6   液出现浑浊;在pl缓冲液中,溶液澄清透明;H6.5和pH8.0磷酸盐和TrisrhFGF21原液反复冻融后其纯-HC  )。结论:度变化差异有统计学意义(5rhFGF21在低温和pH6.5~8.0磷酸盐和TrisP<0.0l缓冲液中溶液 -HC较稳定,反复冻融处理对rhFGF21稳定性也有明显影响。

[关键词] 重组人成纤维细胞生长因子21;纯度;稳定性;理化因素[文献标志码] A中图分类号] Q78  [

ectsofdifferenthsicalandchemicalfactorsonuritEff        pypy

ofrecombinanthumanfibroblastrowthfactor21      g

1122222

,L,L,WANG WANGIU MIULIANGHANGIYaChanwenineiYonLeinHuian    ,J   ,Lgg,Zy

,S,J,(eartmentofNutritionandFoodHienechoolofPublicHealthilinMedicalCollee1.D          pygg,S,J;2.ilinMedicalJilin132013,ChinaDeartmentofBiotechnolochoolofMedicalLaborator       ypgy

,J)Colleeilin132013,China g

:Othestabilitiesofrecombinanthumanfibroblastrowthfactor21(rhFGF21)Abstractbective Tostud         gyj ,a,bdeositedatdifferentconditionsndtoelucidatetheinfluenceoftemeratureuffersolutionsandreeatedfreeze             pppinthestabilitofrhFGF21.MethodshFGF21wasdeositedatdifferentconditionssuchastemeraturesthawin  r         ppyg  

(,bsod-20℃,4℃,25℃)uffersolutions(acetatesodiumacetatebufferH4.0andH5.0,citricacidium-         ppcitratebufferH5.0andH6.0,disodiumhdroenhoshateandsodiumdihdroenhoshatebufferH6.0,              ppygppygppp),H6.5andH7.0,Tris-HClbufferH7.5andH8.0andreeatedfreezethawinresectivel.Theurit           pppppgpypyofrhFGF21wasdeterminedbHPLC,andtheaearancewasalsoobserved.ResultsllroertiesofrhFGF21         A   ypppp werenotaltereddurintheobservationeriodat-20℃and4℃;theuritofrhFGF21deosiedfor14dwas           gppyp  ))5.TheacetatesodiumacetateP<0.0reducedto(15.20±0.14%comaredwith0d(100%±0.00%)at25℃(       p[收稿日期] 20140902--[;吉林省科技厅科技发展计划项目资助课题(;基金项目] 国家自然科学基金资助课题(81273421)20116044)

吉林省教育厅科研基金资助课题(361号)

[,男,吉林省松原市人,副教授,农学博士,主要从事食品营养与食品卫生方面的研究。作者简介] 王长文(1966-)[,E-m:0:通信作者] 王会岩,副教授(T64560324aiel432lzswh518@163.com)-y

王长文,等.1蛋白纯度的影响 不同理化因素对重组人成纤维细胞生长因子2

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ferH4.0andH5.0andcitricacidsodiumcitratebufferH5.0andH6.0wereturbiditunderthebuf               ppppy ;tconditionof25℃for7dhedisodiumhdroenhoshateandsodiumdihdroenhoshatebufferH6.5and             ygppygpppH7.0,andTrisufferH7.5andH8.0werecleartransarentundertheconditionof25℃for7d.Thelb              -HC pppp.05).ConclusionhFGF21isuritofrhFGF21hadsinificantchaneafterreeatedwithfreezethawinP<0 r        pyggpg( 

,astablewhendeositedatlowtemeratureandH6.5-8.0neutralconditions.Hihtemeraturecidicandbasic            pppgpconditionsareharmfulforthestabilitofrhFGF21.ItisrofitforrhFGF21stabilitinsodiumdihdroen            ypyyg  hoshatebuffer.ThereisimactonrhFGF21stabilitafterfreezethrawinreeatedl.       pppygpy  

:;s;pKewordsrecombinanthumanfibroblastrowthfactor21;purittabilithsicalandchemicalfactors        gyyyy

broblastrowth1(fi  成纤维细胞生长因子2 g

)是最新被发现的一个成纤维细factor21,FGF21 胞生长因子家族的成员,属于成纤维细胞生长因子broblastrowthactor9,FGF19)亚19(fi f 1 g

]31-。F族[GF21作为FGF家族的新成员,其具有

]4]56-。研究[显示:F多种内分泌功能[GF21的

0.5g·L-1,醋酸-醋酸钠缓冲液pH4.0和pH 

.0、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液p.0、H5.0和pH65  磷酸氢二钠和磷酸二氢钠缓冲液p.5H6.0、pH6  和pl缓冲液pH7.0及TrisH7.0,.5和pH8-HC   分别于每7d取3支样品观察rGF21原液的外hF观性状变化并对其纯度进行测定。

GF21纯度检测 将一定hF1.4 反复冻融处理后r数量rGF21原液于-2°C冻存,每日固定时间0hF将其融化,然后置于-2°C冻存,如此重复持续0,每3d观察rhFGF21原液外观性状的变化并12d

对其纯度进行测定。

S13.0统计软件进行PS1.5 统计学分析 采用S 

数据处理。s表示,GF21纯度检测结果以x±rhF多组间比较采用单因素方差分析,两组间比较采用单因素方差分析。2 结 果

50×4.6mm,2.1 色谱条件 色谱柱为C18柱(2

;流动相:A相为05μm).1%三氟乙酸-注射用水;B相为A甲醇,C和D相均为水;流速

-1

;检测波长2L·minm;平衡用10.5m80n00%

A泵液体至基线稳定,洗脱采用不同浓度梯度

功能主要表现在糖脂代谢的调节上,其可以不依赖于胰岛素而使血糖降低,同时可以调节脂质代谢,缓解脂肪肝动脉粥样硬化。近年来在国际上21已成为糖尿病、脂肪肝、肥胖症和代谢综FGF

合征等代谢疾病研究的热点药物,未来有可能替代

]79]8-。最新研究[表胰岛素成为治疗糖尿病的新药[

明:FGF21能够保护心肌细胞免受氧化应激带来的损伤。美国Ll21的Ⅱ期临床ilGFy公司已开展F

10]

。但对重组人F观察[21(rhFGF21)的稳定GF

性研究目前未见报道。本实验利用已构建的高表达

21蛋白基因工程菌株,经发酵纯化后,获得FGF

[1]12-,对其稳定性做进一步纯度大于95%的蛋白1观察和测定,以便为制定rGF21的质量标准提hF供依据,也可为其他蛋白质类药物的开发和生产提供有益参考。1 材料与方法

1.1 主要试剂和仪器 三氟乙酸和乙腈均为色谱

纯;其他试剂均为分析纯;rGF21原液由吉林hF医药学院王会岩博士提供,纯度>99%。高效液相色谱仪(95,紫外检测器,美国Wers公E26at

。司)

1.2GF21纯度检测 将一定数量hF 不同温度时r的样品放置于20℃下保存,对4℃5℃、4℃和-2和25℃样品每周取样品若干支进行外观形状观察和HPC法检测rGF21纯度,-20℃样品保存LhF12个月,每6个月取样品3支进行检测,同时观察外观性状。

GF21纯度检测1.3 不同缓冲体系和pH值时rhF

·L-1,蛋白水平为ol0mm 缓冲体系终浓度为2

FGF21原液A泵逐级洗脱,进样量10μL。rh

HPLC色谱图见图1。GF21的纯度 22.2 不同温度时rhF5℃时,存放

15.20%±0.14%)较0d14d时rhFGF21纯度(时(100.00%±0.00%)下降,两者比较差异有统。4℃时,存放3计学意义(P<0.05)5d时rhFGF21纯度下降至(30±0.39)%,与对照89.

。-2组比较差异有统计学意义(P<0.05)0℃时,存放6个月时rGF21纯度下降至(10±99.hF

)P>0.39%,与对照组比较差异无统计学意义();存放10.052个月时rGF21纯度下降至hF

)(30±0.39%,与对照组比较差异有统计学意95.)。义(P<05.0

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医学版) 第4吉林大学学报(1卷 第3期 2015年5月

3 讨 论

随着基因工程技术的发展,在临床治疗上蛋白质药物已得到大量应用,然而由于蛋白质稳定性不好,易失去活性,了部分蛋白质药物的应用。众所周知,蛋白质在水溶液中稳定性较差,这是由于蛋白质在水溶液中容易发生物理或化学方面的某些变化。某些物理因素如温度、离子强度、涡流、表面吸附和化学降解及修饰作用等均会增加疏水表面积从而影响蛋白质的聚合行为,导致蛋白质的活性降低甚至消失、溶解性的降低和免疫原性的改

]1513]14-。最新研究[表明:聚乙二醇变[

图1 rhFGF21原液HPLC色谱图

Fi.1 HPLCchromatoramofrhFGF21oriinalfluid    ggg

,P(lcolEG)修饰、pH值敏感型hleneolet gyypy

聚合物水凝胶等均可提高蛋白质的稳定性。

虽然温度是影响蛋白质和多肽稳定性最重要的因素,但其影响机理尚未明确。通常认为:温度越高,蛋白质的稳定性越差。本研究中rGF21在hF水溶液中随着温度的升高稳定性下降,可能是由于高温使其化学降解过程加速。由于蛋白质在胞内处于中性环境中,非常稳定。但当纯化后在水溶液中稳定性较差。本研究结果显示:rGF21的稳定hF性在p.0溶液中优于酸性或碱性溶液,H6.5~8 

而且表现出酸性越强其稳定性越差的趋势,极端的H值会降低盐桥的形成能力,从而导致其稳定性p

上的降低。

16]

。本一些蛋白质对溶液的反复冻融很敏感[

2.3 不同缓冲体系和pGF21纯度 H值时rhF25℃条件下rH值的缓冲体系中GF21在不同phF

保存7d后,p0和pH5.0的醋酸-醋酸钠缓H4.  冲液出现浑浊,rGF21纯度分别下降至hF)(60±0.12%和(45.60±0.30)%;pH5.030. 和pH6.0柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液出现浑浊,纯度 ))降至(90±0.90%和(65.90±0.82%;pH55.

H7.0磷酸氢二钠和磷酸二氢钠6.0、pH6.5和p  缓冲液中,p10±H6.0缓冲液浑浊,纯度为(71. 

)H7.0磷酸氢二钠和磷酸二0.65%,pH6.5和p  氢钠缓冲液澄清透明,纯度为(10±0.45)%75.和(H8.0Tris80.50±0.02)%;pH7.5和p-  HCl缓冲液中,pH7.5缓冲液澄清透明,纯度为 

)(50±0.22%和(78.40±0.37)%。以上不同81.H值的缓冲液保存后,与对照组p

(比较,r.00%±0.00%)hFGF21纯度差异均100)。有统计学意义(P<0.052.4 反复冻融后rGF21的纯度 rGF21原hFhF液反复冻融后,肉眼观察的结果和纯度检测一样,0~3d瓶内液体仍澄清,无不溶物出现,反复冻

)融3d后,FGF21纯度[(90.80±0.01%]与rh,(对照组[0d.00±0.00)%]比较差异无统100

;6~1计学意义(P>0.05)2d时,发现肉眼可见的不溶物;反复冻融6、9和1hFGF212d后r纯度分别为(80±0.01)%、(82.5±0.02)%90.

))比较差异有和(70.6±0.02%,与对照组(0d)。统计学意义(P<0.05

研究中rGF21对冻融非常敏感,在以后的生产hF中要尽量避免反复冻融。

综上所述,rGF21于低温和p.0H6.5~8hF 接近中性条件下呈现出较好的稳定性。而高温、偏酸性和偏碱性条件对rGF21的稳定性不利。磷hF酸盐缓冲液对rGF21稳定性呈现出较好的作用。hF反复冻融处理对rGF21稳定性具有明显的影响。hF本实验结果将为rGF21纯化工艺的研究、hFGF21质量标准制定和蛋白质药物制剂开发提rhF

供依据。

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