生物药物二级及高级结构表征分析-圆二色光谱

CMC检测研发服务

前言

生物药物主要包括多肽、蛋白质和核酸等，它们的生物活性与空间立体构象密切相关，因此高级结构表征分析在生物药物的研发和质量控制中起着重要的作用。

Part 01 生物药物圆二色光谱介绍

圆二色（circular dichroism, CD）光谱作为一种光谱技术，对立体结构分析或手性分析具有专属性，非常适合立体异构或手性药物分析研究。圆二色光谱技术对蛋白质构象变化比较灵敏，可以对较接近其生理状态的溶液中生物样品进行测定，是研究稀溶液中蛋白质构象的一种快速、简单、较为准确的方法。圆二色光谱是目前研究蛋白质二级结构或高级结构的主要手段之一，并广泛应用于蛋白质的构象研究之中。

平面偏振光可以看做由两束振幅相同、相位相反的左旋和右旋的偏振光组成的偏振光，当其通过光学活性分子后，光学活性分子对左旋和右旋圆偏振光的吸收不同，引起左旋和右旋圆偏振光振幅的变化，使左旋和右旋圆偏振光通过后组成了椭圆偏振光，振动平面偏离入射振动平面，形成一定夹角（椭圆度θ），这种现象称为圆二色性，以椭圆度θ或吸收差（Δε）对波长扫描即得圆二色光谱。圆二色光谱扫描就是利用蛋白质的圆二色性及光学活性分子对不同波长左旋和右旋圆偏振光吸收的不同来进行二级结构及高级结构分析。蛋白质是由氨基酸通过肽键连接而成的具有特定空间结构的生物大分子。蛋白质或多肽的光活性基团主要是肽链骨架中的肽键、芳香氨基酸残基及二硫键等。当平面圆偏振光的吸收不相同时，产生吸收差值。由于这种吸收差的存在，造成了偏振光矢量的振幅差，圆偏振光变成了椭圆偏振光，这就是蛋白质的圆二色性。

Part 02圆二色谱应用

圆二色谱的应用领域

J-1500圆二色光谱仪（简称CD）是研究分子结构不对称性（对映异构体）的最有效的分析仪器，产品广泛应用于生命科学、食品、药学、化学、材料学等研究领域，其主要检测对象为具有手性中心的化合物、生物大分子及超分子自组装材料。江苏艾苏莱生物科技有限公司基于该系统，能够为生物医药客户提供优质的二级结构及高级结构表征分析检测服务，加快新药开发和质量控制，助力生物药品安全诞生。

应用领域详解

J-1500圆二色光谱仪在分子生物学领域中的应用主要是生物大分子的光学活性来源于其特有的空间结构。如多肽和蛋白质的α螺旋，β折叠；多聚核苷酸及核酸的单股，双股，三股螺旋；以及一些糖的螺旋结构。这些特有的空间结构是它们表达生物功能的结构基础。通常由CD谱的形状，谱峰位置，强度及它们随实验条件的变化本身就可以得到这些很重要的结构信息，是生物大分子研究的重要领域。对于多肽蛋白样品，远紫外扫描可反映蛋白质的α-螺旋、β-折叠、转角和不规则卷曲的比例。α-螺旋主导蛋白在193 nm 处有1个正带，在222 nm 和208 nm 处各有1 个负带，β- 折叠主导蛋白在218 nm 处有1 个负带，在195 nm 处有1 个正带。因为圆二色近紫外扫描图谱对空间构象比较灵敏，可以通过二级模拟软件进行α-螺旋、β-折叠、转角和不规则卷曲的比例的预测。近紫外扫描可反映蛋白质侧链生色基团色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸等残基的排布信息和二硫键微环境的变化。圆二色光谱在生物药物二级结构及高级结构表征中扮演者重要的角色，二级结构的表征分析包括：

l 比较不同表达体系生产的蛋白样品（如糖基化对结构域稳定性影响）

l 将蛋白质的功能活性改变与空间构象相关联

l 评估生物类似药的一致性

l 通过程序升温进行热变性温度（Tm）检测，与MicroDSC热稳定性分析相互佐证。

其他领域的广泛应用

一、  在有机化学方面的应用：

• 手性结构测定；利用对应关系和邻近关系测定密切相关的一类化合物的相对构型；利用八区律等一类经验和半经验的规律，结合其它方法测定绝对构型；构象的测定等。
• 溶剂效应，研究溶剂—溶质间的相互作用及它们的光学活性。
• 温度效应，可获得分子振动或转动能级数变化等方面的信息。
• 手性介质（包括溶剂和手性大分子）诱导的光学活性的研究。
• 用作光谱分析等等。
  
  

二、  金属络合物的研究：

1. 金属络合物的研究

2. 金属络合物稳定性和外消旋的研究。

Part 03应用举例

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Part 04艾苏莱服务能力
江苏艾苏莱生物科技有限公司生物药质量研究项目部建立了CMA、CNAS的质量体系，严格遵守cGMP法规要求，配备高分辨率质谱、高效液相色谱、毛细管电泳仪、圆二色光谱仪、MicroCal微量热仪、分子互作分析系统等先进的仪器设备，为蛋白、多肽、抗体、疫苗等生物药提供理化性质和结构表征方面的质量研究开发和分析服务，帮助生物医药企业加快药物研发进度，降低研发生产成本，提高生物药物品质，助力生物药品安全。
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