CN116297976B - 尿激酶特征多肽组及检测尿激酶掺假的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及化学分析定性检测技术领域，尤其涉及尿激酶特征多肽组及检测尿激酶掺假的方法。所述特征多肽组由特征多肽1和特征多肽2组成，具体的氨基酸序列为：特征多肽1氨基酸序列为FEVENLILHK，特征多肽2氨基酸序列为SDALQLGLGK。该特征多肽组可用于检测待测样品中尿激酶特征多肽种属来源，检测准确度高，填补了尿激酶质量标准的空白，可以显著提高尿激酶的质量控制水平，确保尿激酶产品临床用药的有效性和安全性。

Description

尿激酶特征多肽组及检测尿激酶掺假的方法
技术领域
本发明涉及化学分析定性检测技术领域，尤其涉及尿激酶特征多肽组及检测尿激酶掺假的方法。
背景技术
尿激酶系从新鲜人尿中提取的一种能激活纤维蛋白溶酶原的酶，是一种糖蛋白，属丝氨酸蛋白酶类，由人肾小管上皮细胞分泌产生，其天然蛋白质底物为纤溶酶原。尿激酶包含两种分子量形式：54000和 33000D。天然尿激酶分子双链通过二硫键连接，为高分子尿激酶（H-uK），为尿激酶中的主要活性成分。而尿激酶在实际生产、运输、贮藏的过程中，可能发生水解作用，高分子尿激酶会进一步降解为分子量为 33000 D的低分子尿激酶（L-uK）。该种形式尿激酶分子只剩下完整的蛋白酶模块，因此有一定的体外溶栓生物活性，但由于缺少生长因子样模块 G和 Kringle模块 K，在体内的溶栓及以外的作用机制不明确，且具备引发出血等不良反应的可能。
药典及注册标准中均对尿激酶蛋白药物来源进行了规定，但质量标准中并未进行种属来源控制。对于不同来源的酶类蛋白药物，其多肽序列会有差异，药物药效也会有不同，明确药品原料的来源有利于风险防控及原材料生产溯源。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的发明目的是提供尿激酶特征多肽组，所述特征多肽组能够在表征样品中尿激酶的种属来源中发挥重要作用，填补了尿激酶质量标准的空白。
为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
尿激酶特征多肽组，所述特征多肽组由特征多肽1和特征多肽2组成；其中特征多肽1的氨基酸序列为EVENLILHK，特征多肽2的氨基酸序列为SDALQLGLGK。
一种上述尿激酶特征多肽组检测尿激酶掺假的方法，采用以下步骤，
（1）取待测样品溶解，进行酶解灭活后作为供试品溶液；
（2）水经过酶解处理，制备空白溶液；
（3）取步骤（1）所制备的供试品溶液及步骤（2）所制备的空白溶液注入液相色谱-质谱仪，采用电喷雾正离子模式，进行多反应监测，以质荷比m/z 621.35→284.17及621.35→397.25作为特征多肽1的检测离子对，出峰时间为5.9 min，以质荷比m/z 501.28→374.24及501.28→274.10作为特征多肽2的检测离子对进行测定，特征多肽2出峰时间为5.2min；当同时在保留时间5.9 min和5.2 min，有色谱峰出现，则待测样品中同时含有特征多肽1和特征多肽2。
优选地，所述液相色谱-质谱仪中液相和质谱检测条件中定性离子对、定量离子对、碰撞能量及去簇电压见下表：
优选地，步骤（3）所述液相色谱-质谱仪中液相和质谱检测条件中，液相条件为：Waters ACQUITY UPLC BEH C18 色谱柱（50 mm*2.1 mm，1.7μm）；流动相A：0.1%甲酸溶液流动相，B：0.1%甲酸乙腈；按下表进行梯度洗脱；柱温：40℃；进样量：2 μL；流速：0.3 ml/min；
优选地，步骤（2）的具体操作为：
待测样品溶解：待测样品用25 mM碳酸氢铵配制为浓度1 µg/µL；
②酶解：取步骤①溶解后样品100 µL，加1 µg 胰蛋白酶于37℃过夜酶解，酶解结束后高温灭活；
③离心：最后取步骤②酶解灭活的样品，12000 rpm离心10 min，取上清液即得待测样品。
特征肽筛选中，需要选择合适的酶进行酶切，酶切后筛选的肽段需要通过Blast分析与数据库中其它蛋白进行比对，具有专属性；考虑到合成肽段的成本及稳定性，最好长度适宜；避免易发生修饰的肽段，比如含有半胱氨酸和甲硫氨酸，此外丝氨酸、苏氨酸易与糖链成键易发生磷酸修饰，尽量避免；最重要的具有较好的质谱响应。特征肽确认之后，再进行后续前处理、液相及质谱条件优化。本发明涉及的尿激酶特征多肽组及其应用，正是基于上述原则，经过重重筛选与验证得到的。
本发明提到的两条特征肽，blast结果表明除人外，另外只在部分少见野生动物中存在，如苏门答腊猩猩，川金丝猴，加拿大猞猁、豹等。但药品生产之中需要考虑原料的可获得性、生产成本及合法性，blast分析结果中的各种珍稀野生动物均是难以获得的，很难掺假，是很难批量化作为原材料掺杂到药品中的。猪牛羊马等这些常见家畜掺假的可能性更高，因此该两条特征肽可用于鉴别药品尿激酶生产流通中的来源，以排除猪马牛羊尿激酶的掺入。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：由于已知猪牛羊马等常见家畜和动物的氨基酸序列中不含有本发明所述的尿激酶特征多肽组，因此，该特征多肽组可用于检测待测样品中尿激酶特征多肽种属来源，检测准确度高，填补了尿激酶质量标准的空白，可以显著提高尿激酶的质量控制水平，确保尿激酶产品临床用药的有效性和安全性。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。以下，结合附图来详细说明本发明的实施方案，其中：
图1为尿激酶蛋白组分析结果；
图2为实施例1中尿激酶特征多肽1 FEVENLILHK二级质谱图；
图3为实施例1中尿激酶特征多肽2 SDALQLGLGK二级质谱图；
图4为实施例2中空白溶液特征多肽提取离子色谱图；
图5为实施例2中KU211201批次尿激酶特征多肽提取离子色谱图；
图6为实施例2中KU211202批次尿激酶特征多肽提取离子色谱图；
图7为实施例2中KU220501批次尿激酶特征多肽提取离子色谱图。
具体实施方式
在接下来的描述中进一步阐述了本发明的具体细节用于充分理解本发明。本发明中的说明书所使用的术语只是为了用于说明本发明的优点和特点，不是旨在于限制本发明。
除非另行定义，本发明中所使用的所有专业与科学术语属于本发明的技术领域的技术人员所理解的含义相同。如无特殊说明，本发明所使用的药品或试剂均按照产品说明书使用或采用所属领域的常规使用方法。现根据说明书附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。
实施例1尿激酶特征多肽的筛选和确定
（1）试剂耗材
试剂：甲酸、乙腈、胰蛋白酶（sigma，批号SLBS8956），盐酸胍（VETEC，批号WXBC4261V）、二硫苏糖醇（BBI Life Sciences，批号D911BA0011）、碘代乙酰胺（BBI LifeSciences，批号B326BA1943），Sep-pak C18固相萃取小柱（Waters，批号009836286A），其它试剂均为分析纯。
仪器：超纯水仪（Milli_Q）、电子天平（METTLERTOLEDO）、冷冻干燥机（LABCONC）、离心浓缩仪（LABCONC）、高分辨质谱（Thermo Scientific，QEplus）、纳升液相系统（ThermoScientific, EASY-nLC 1000）。
（2）缓冲液配制
蛋白变性缓冲液：称0.606 g Tris，8.04 mg EDTA，5.73 g盐酸胍，加水10 mL溶解，用HCl调pH至 8.1。
1 M DTT溶液：称量154.2 mg DTT溶于1 mL液质水后配成1 M二硫苏糖醇（DTT）溶液（现用现配）；
1 M IA溶液：称量185 mg IA溶于1 mL液质水以配置1 M碘乙酰胺（IA）溶液（现用现配）；
25 mM碳酸氢铵溶液：称量79.06 mg NH4HCO3溶于40 mL液质水配成25 mM碳酸氢铵溶液。
（3）样品处理
样品溶解：样品取适量配置成1 µg/µL；
还原烷基化：取50 µL（1 µg/µL）样品溶液，加入75 µL变性缓冲液及15 µL 1 MDTT，60℃反应45 min；加入30 µL 1 M IA，避光反应45 min；
脱盐：C18固相萃取小柱先用2 mL 乙腈活化并用2 mL 0.1%TFA水溶液平衡；取还原烷基化结束的样品重复上样三次，并用2 mL 0.1%TFA水溶液脱盐；最后2 mL 0.1%TFA 80%ACN溶液洗脱，并将洗脱液使用离心浓缩仪转干；
酶解：转干脱盐后样品加入100 µL 25 mM NH4HCO3溶解，加1 µg 胰蛋白酶于37℃过夜酶解，酶解结束后高温灭活并冻干；
复溶：最后加水500 µL复溶并混匀，12000 rpm离心10 min，取上清于进样瓶中进行液质联用分析。
（4）色谱条件
色谱柱为赛默飞Acclaim PepMap®100 C18纳升色谱柱:75 μm×15 cm（3 μm,100Å）和100 µm ×2 cm（5 µm,100 Å）。
流动相A为2% 乙腈的0.1% 甲酸水溶液；流动相B为98% 乙腈的0.1% 甲酸水溶液；进样室温度7℃；进样体积2 µL。采用EASY-nLC 1000纳升液相系统分离。纳升分离泵流速为300 nL/min，梯度洗脱设置见表1。
质谱条件：采用正离子模式进行分析，喷雾电压为2.0 kV，离子传输毛细管温度为275 ℃，S-Lens传输效率设置为60%，采集范围为350-1,500。利用Top speed模式进行母离子选择，采用HCD模式进行碎裂，碎裂能量NCE设置为28%。
表1纳升液相-高分辨质谱梯度洗脱表
（5）Proteome Discoverer搜库
采用Proteome Discoverer2.5版本对质谱数据进行搜库，条件设置如下：蛋白序列数据库选择uniprot网站（https://www.uniprot.org/）中的人蛋白数据库；蛋白酶为胰蛋白酶；最大漏切位点设置为3；肽段长度6-144；肽段母离子质量偏差10 ppm，子离子0.02Da；碎片类型为b/y离子；固定化修饰为半胱氨酸甲氧基化（+57.021 Da）；可变修饰选为甲硫氨酸氧化（+15.995 Da）；肽段验证是通过设定FDR≤0.01来控制肽段错误率，并选择可信度归属为“高”的肽段。
2 特征多肽筛选
蛋白组分析结果表明，尿激酶覆盖率在80%以上（图1）。结合肽段筛选原则，以7-20个氨基酸为宜；不含错且或漏切的酶切位点；最好不含甲硫氨酸；具有稳定的物理化学性质；进行定性定量分析时，具有较好的灵敏度和峰型。结合尿激酶理论酶切肽段（表1）和质谱响应，对FEVENLILHK及SDALQLGLGK进行来源特异性分析，通过对人猪牛羊马尿激酶序列比对，发现两条肽是人特有的。因此该两条特征多肽可用于尿激酶的来源鉴别。
表2 尿激酶理论酶解肽段
3 特征多肽验证
对尿激酶原料中找到特征多肽，通过高分辨质谱对其进行验证，三批原料中均能通过Proteome Discoverer2.5匹配到相应肽段，其二级质谱图见图2-图3。
实施例2三重四级杆质谱法种属鉴别
1.样品制备
供试品溶液：待测样品用25mM碳酸氢铵配制为浓度1 µg/µL；取样品溶液100 µL，加1 µg 胰蛋白酶于37℃过夜酶解，酶解结束后高温灭活；12000 rpm离心10 min，取上清液即得待测样品。
空白溶液：取25 mM碳酸氢铵100 µL，同法制备。
2.实验方法
色谱柱： Waters ACQUITY UPLC BEH C18 色谱柱（50mm*2.1 mm，1.7µm）；流动相A：0.1%甲酸溶液流动相，B：0.1%甲酸乙腈；按表2进行梯度洗脱；柱温：40℃；进样量：2 µL；流速：0.3 ml/min。
表3 梯度洗脱表
质谱条件：电喷雾离子源（ESI），正离子扫描模式，多反应监测；涡旋离子喷雾温度：500℃；离子化电压：5.5 kV；碰撞室出口电压：10 V；入口电压（EP）10V；定性、定量离子对碰撞能量见表3。
表4 尿激酶特征多肽质荷比及质谱条件设置
2.实验结果
取空白溶液及三批次原料（KU211201批次、KU211202批次、KU220501批次）进样分析，空白溶液（图4）在样品出峰位置没有干扰峰出现。3批次尿激酶提取离子色谱图见图5-图6，特征多肽1出峰时间为5.9 min，特征多肽2出峰时间为5.2min，3批次尿激酶均能检测到特征多肽1和特征多肽2的相应色谱峰。以上结果表明，该方法可用于尿激酶来源鉴别。
3.结论
本发明结合蛋白质组和高分辨质谱分析方法对尿激酶进行特征多肽的筛选与确证，样品通过酶解后进行高分辨质谱分析，并通过搜库软件分析：对于尿激酶，我们筛选到FEVENLILHK和SDALQLGLGK两条特征多肽，与猪牛羊马相比，均是人特有的，因此可联合用于人尿激酶的来源鉴别。之后通过建立了液相色谱-三重四级杆质谱法，分别对三批次尿激酶（KU211201批次、KU211202批次、KU220501批次）原料进行分析，结果表明该方法能用于尿激酶的来源鉴别。
分别取20批次含人尿激酶样品、20批次含猪尿激酶样品、20批次含牛尿激酶样品、20批次含羊尿激酶样品、20批次含马尿激酶样品，随机取样通过液相色谱-三重四级杆质谱法测进行分析，发现使用本发明所述的特征多肽1和特征多肽2可以百分百的鉴别出非家畜动物尿激酶。
以上所述仅说明了本发明的几个实施方式，并不能因此而理解是对本发明专利范围的限制。应当指出，对于本领域的其他人员来说，在不脱离本发明的构思和范围的情况下，还可进行修改替换改进等，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的专利保护范围应以所描述的根据权利要求为准。

Claims (5)

1.尿激酶特征多肽组，其特征在于，所述特征多肽组可用于区分来源于人和家畜动物的尿激酶；所述特征多肽组由特征多肽1和特征多肽2组成；其中特征多肽1的氨基酸序列为FEVENLILHK，特征多肽2的氨基酸序列为SDALQLGLGK。
2.一种利用权利要求1所述尿激酶特征多肽组检测尿激酶掺假的方法，其特征在于，采用以下步骤：
（1）取待测样品溶解，进行酶解灭活后作为供试品溶液；
（2）水经过酶解处理，制备空白溶液；
（3）取步骤（1）所制备的供试品溶液及步骤（2）所制备的空白溶液注入液相色谱-质谱仪，采用电喷雾正离子模式，进行多反应监测，以质荷比m/z 621.35→284.17及621.35→397.25作为特征多肽1的检测离子对，出峰时间为5.9 min，以质荷比m/z 501.28→374.24及501.28→274.10作为特征多肽2的检测离子对进行测定，特征多肽2出峰时间为5.2 min；当同时在保留时间5.9 min和5.2 min，有色谱峰出现，则待测样品中同时含有特征多肽1和特征多肽2；
步骤（3）中，所述液相色谱-质谱仪中液相和质谱检测条件中，液相条件为：WatersACQUITY UPLC BEH C18 色谱柱的柱长度为50 mm，直径为2.1 mm，填料粒径为1.7 μm；流动相A：0.1%甲酸溶液流动相，B：0.1%甲酸乙腈；按下表进行梯度洗脱；柱温：40℃；进样量：2 μL；流速：0.3 mL/min；
时间(min) 流动相A(%) 流动相B(%) 0 97 3 1.8 97 3 8 60 40 8.1 5 95 10 5 95 10.1 97 3 12 97 3
。
3.根据权利要求2所述的检测尿激酶掺假的方法，其特征在于，步骤（2）的具体操作为：
①待测样品溶解：待测样品用25 mM碳酸氢铵配制为浓度1 µg/µL；
②酶解：取步骤①溶解后样品100 µL，加1 µg蛋白酶于37℃过夜酶解，酶解结束后灭活；
③离心：最后取步骤②酶解灭活的样品，12000 rpm离心10 min，取上清液即得待测样品。
4.根据权利要求3所述的检测尿激酶掺假的方法，其特征在于，所述的蛋白酶为胰蛋白酶。
5.一种权利要求1所述的尿激酶特征多肽组的应用，其特征在于，所述特征多肽组可用于含有尿激酶药剂的来源鉴别。
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