难溶肽纯化技术

多肽纯化过程中,经常会遇到难溶的序列,这导致了众多多肽公司多肽合成过程中出现收率低,难纯化,成品纯度不合格甚至多肽生产失败等后果,这种难溶性与多肽自身的氨基酸组成及序列有密切关系,对多肽的纯化造成了很大的挑战。肽研生物在多肽领域内长期深入的研究,积累了大量的宝贵经验,保证我对于难溶肽的溶解纯化保持很高的成功率和产品质量。

难溶多肽常用的纯化经验

1. 优化溶解条件
  • 溶剂选择:尝试不同的溶剂,如乙腈、甲醇、DMSO、DMF或TFA,找到最适合的溶剂;

  • pH调整:通过调节pH值(如使用TFA或氨水)来改善多肽的溶解性。通常整体显酸性的多肽溶解困难时可以加入适量的碱性溶液,而显碱性的多肽溶解困难时可以加入适量的酸性溶液;

  • 超声处理:使用超声处理帮助多肽溶解;

  • 加热:适度加热(如37°C)可能有助于溶解,但需避免高温导致降解;

  • 表面活性剂:如SDS或Tween-80,可提高多肽的溶解性;

  • 变性剂:如尿素或盐酸胍,可破坏多肽聚集,提高溶解性;

  • 螯合剂:如EDTA,防止金属离子引起的沉淀;

  • 还原剂:如DTT或TCEP,防止二硫键形成,减少聚集,但是对于序列中有二硫键的多肽,此方法不适用;

  • 沉淀法:通过加入冷乙醚或丙酮使多肽沉淀,去除杂质后重溶解;

  • 冻干法:将多肽溶液冻干后,用适当溶剂重溶解;

2. 优化纯化条件
  • 梯度优化:在HPLC中优化洗脱梯度,提高分离效果;

  • 流速和温度:调整流速和柱温,优化分离条件;

  • 尝试不同类型的色谱柱:根据多肽的序列,优化选择使用C18或C8或者聚合物柱;

  • 离子交换色谱(IEX):适用于带电荷的多肽,根据电荷性质选择阳离子或阴离子交换柱;

  • 凝胶过滤色谱(GFC):根据分子大小分离多肽,适用于较大分子量的多肽;

  • 专肽专柱:我们在开发Amyloid系列产品的过程中,发现用DMOS溶解的产品纯化后使用的纯化柱基本就不能用于其他产品的纯化,为了保证Amyloid产品的稳定,我们对于Amyloid等类似产品都配用了专门的纯化柱;

3. 通过合成策略改善多肽溶解性
  • 使用异二肽或者伪二肽:伪二肽或者异二肽中类似脯氨酸(Pro)的五元环结构,可以打断多肽形成α-螺旋或者形成α-螺旋或的趋势,从而增加多肽的溶解性,特别是异二肽的使用,可以将溶解性增加的过程延长到多肽纯化结束,而临时形成的五元环结构可以通过调节pH让其还原为正常结构,从而在保证结构正确的前提下,让多肽更容易被纯化;

难溶多肽序列优化建议

在不影响您实验需求的情况下,也可以针对肽链的物理性质,化学性质和分子结构,对多肽进行修饰改变,增加其溶解性,以下是我们的建议:
1. 引入亲水性氨基酸
  • 亲水性氨基酸:如赖氨酸(Lys)、精氨酸(Arg)、谷氨酸(Glu)、天冬氨酸(Asp)、丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)等,增加多肽的极性,提高水溶性;

  • N端或C端修饰:在N端或C端添加亲水性氨基酸,增强溶解性;

2. 减少疏水性氨基酸
  • 疏水性氨基酸:如苯丙氨酸(Phe)、异亮氨酸(Ile)、亮氨酸(Leu)、缬氨酸(Val)、色氨酸(Trp)等,减少这些氨基酸的数量或替换为亲水性氨基酸,降低多肽的疏水性;

3. 添加电荷
  • 带电荷氨基酸:如谷氨酸(Glu)、天冬氨酸(Asp)、赖氨酸(Lys)、精氨酸(Arg)等,增加多肽的净电荷,提高溶解性;

  • pH调节:在特定pH下,带电荷氨基酸能进一步增强多肽的溶解性;

4. 使用柔性连接序列
  • 柔性连接序列:如甘氨酸(Gly)和丝氨酸(Ser),增加多肽的柔性,减少聚集,提高溶解性;

5. 引入PEG化修饰
  • PEG化修饰:在N端或C端引入聚乙二醇(PEG)链,增加多肽的溶解性和稳定性;

6. 引入极性基团
  • 糖基化修饰:添加糖基化位点,增加多肽的极性和溶解性;

  • 磷酸化修饰:引入磷酸化位点,增加多肽的极性和溶解性;

7. 优化序列设计
  • 序列优化工具:使用生物信息学工具预测和优化多肽序列,提高溶解性;

  • 二级结构预测:避免形成不溶性二级结构(如β-折叠),增加α-螺旋或无序结构;