常 亮, 李晨輝, 馬志珺, 趙 靜, 高 健

華北制藥集團(tuán)新藥研究開發(fā)有限責(zé)任公司, 抗體藥物研制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 石家莊 050015

糖蛋白激素研究進(jìn)展

常 亮, 李晨輝, 馬志珺, 趙 靜, 高 健*

華北制藥集團(tuán)新藥研究開發(fā)有限責(zé)任公司, 抗體藥物研制國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 石家莊 050015

糖蛋白激素是人體內(nèi)一類重要激素家族，由4個(gè)成員構(gòu)成—促卵泡激素(FSH)、促黃體素(LH)、促甲狀腺激素(TSH)和絨毛膜促性腺激素(CG)。這些激素結(jié)構(gòu)相似，但功能各異。主要從結(jié)構(gòu)方面對糖蛋白激素的亞基裝配、受體識別及長效化改造進(jìn)行分析綜述。

糖蛋白激素；結(jié)構(gòu)；受體識別；長效化改造

糖蛋白激素(glycoprotein hormones，GPH)是一類結(jié)構(gòu)相似的激素家族，主要包括由垂體前葉釋放的促卵泡激素(follicle-stimulatinghormone，F(xiàn)SH)、促黃體素(luteinizing hormone，LH)和促甲狀腺激素(thyroid stimulating hormone， TSH)，以及由胎盤合成的絨毛膜促性腺激素(chorionic gonadotropin，CG)。前3種幾乎存在于所有脊椎動物中，而CG僅在靈長類和馬胎盤中發(fā)現(xiàn)。糖蛋白激素是由兩個(gè)不同的糖基化亞基(α和β亞基)通過非共價(jià)作用形成的異二聚體，1994年確定的hCG X-射線晶體結(jié)構(gòu)顯示，α和β亞基均含有半胱氨酸結(jié)(Cys-knot)核心結(jié)構(gòu)，表明糖蛋白激素屬于一類具有典型半胱氨酸結(jié)結(jié)構(gòu)花樣的蛋白超家族，超家族成員及其受體見圖1[1]。像家族其他成員一樣，糖蛋白激素具有特異膜受體，受體結(jié)合依賴于形成完整的α/β異二聚體。其亞基具有較高的序列及結(jié)構(gòu)相似性，同物種GPH的α亞基完全相同，甚至在所有哺乳動物中α亞基的氨基酸序列都相當(dāng)保守，而β亞基具有激素特異性和種間特異性，這種特異性與受體的特異識別機(jī)制密切相關(guān)，決定了激素的生物活性和免疫活性。

1 糖蛋白激素功能

GPH可作用于特定調(diào)節(jié)腺體、組織或器官，與相應(yīng)G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合，激活cAMP和磷脂酰肌醇二磷酸等二級信使途徑，促進(jìn)腺體的釋放，對生長發(fā)育起重要的調(diào)節(jié)作用[2～5]。促卵泡激素FSH可促進(jìn)雌性動物子宮內(nèi)膜生長、排卵、刺激多卵泡發(fā)育，與卵泡刺激素受體(follicle stimulating hormone receptor，F(xiàn)SHR)結(jié)合后，通過G蛋白偶聯(lián)機(jī)制激活腺苷酸環(huán)化酶，使細(xì)胞內(nèi)cAMP增加或引起鈣離子內(nèi)流，從而對細(xì)胞的代謝或功能活動產(chǎn)生影響，一方面活化芳香化酶，另一方面誘導(dǎo)LH受體形成。雌激素與FSH協(xié)同促進(jìn)細(xì)胞增生和分化、卵泡液形成、卵泡腔擴(kuò)大，從而使卵泡生長和發(fā)育。促黃體生成素LH具有刺激睪丸間質(zhì)細(xì)胞內(nèi)分泌的作用，在FSH作用基礎(chǔ)上，促進(jìn)卵泡成熟排卵，排卵后使顆粒細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)辄S體細(xì)胞，并能刺激黃體形成和分泌孕酮；LH還可刺激睪丸間質(zhì)細(xì)胞合成和分泌睪酮，這對副性腺的發(fā)育和精子最后形成起決定作用。絨毛膜促性腺激素CG與LH結(jié)合同一受體，作用也與之相似，能促使卵泡成熟及排卵，并使破裂卵泡轉(zhuǎn)變?yōu)辄S體，促使其分泌孕激素。促甲狀腺激素TSH與受體(the thyrotropin receptor，TSHR)結(jié)合后，經(jīng)G蛋白介導(dǎo)，通過cAMP或二磷酸肌醇(IP2)途徑產(chǎn)生效應(yīng)，cAMP途徑主要促進(jìn)甲狀腺激素分泌，二磷酸肌醇途徑可刺激蛋白質(zhì)碘化，促進(jìn)甲狀腺激素合成。

圖1 糖蛋白激素及其受體的親緣關(guān)系[1]Fig.1 Phylogenetic relationship of glycoprotein hormones and their receptors[1].該圖中使用的縮寫如下： Gn，促性腺激素；PDGF，血小板衍生的生長因子；TGF-β，轉(zhuǎn)化生長因子β；IL-17，白細(xì)胞介素-17；CKGF，半胱氨酸-結(jié)生長因子；ICK，抑制劑胱氨酸結(jié)；CCK，循環(huán)胱氨酸結(jié)；LGR，富含亮氨酸的G蛋白偶合受體包含重復(fù)序列；GnRH-R，促性腺激素釋放激素受體；CXCR，趨化因子受體；NgR，Nogo受體；GPIbα：血小板糖蛋白Ibα；LRR-ECD：僅就胞外結(jié)構(gòu)域而言，LGRs與Nogo受體和血小板糖蛋白Ibα密切相關(guān)。注：實(shí)線描繪系統(tǒng)發(fā)育分支。單虛線僅涉及胞外結(jié)構(gòu)域。雙點(diǎn)劃線表示配體-受體的關(guān)系。

2 糖蛋白激素結(jié)構(gòu)

2.1 亞基結(jié)構(gòu)

盡管糖蛋白激素家族功能各異，但其結(jié)構(gòu)卻極為相似，均由α亞基和β亞基所組成。α亞基的長度較為固定，人的α亞基由92個(gè)氨基酸組成，其他哺乳動物多為96個(gè)氨基酸；β亞基的長度隨物種不同差異較大，TSH-β含112～118個(gè)氨基酸，LH-β的氨基酸數(shù)目為117～121，F(xiàn)SH-β的為110～111，hCG-β的為145，而馬的CG-β/LH-β為149。

GPH的α亞基保守性較高[6]，物種間同源性在76%以上，其中57個(gè)氨基酸完全保守，10個(gè)氨基酸為相似替換，近80%的替換氨基酸僅發(fā)生單一編碼堿基突變。α亞基均為同一基因編碼，含4個(gè)外顯子區(qū)域，含3個(gè)不連續(xù)結(jié)構(gòu)域α1～10、α11～71、α72～96，序列對比結(jié)果表明，不同物種間N端α1～10結(jié)構(gòu)域存在大量變異，人α亞基中該結(jié)構(gòu)域存在4個(gè)氨基酸的缺失突變，因此推測該結(jié)構(gòu)域一般不參與受體結(jié)合及亞基相互作用。其他兩個(gè)結(jié)構(gòu)域則高度保守，僅在α68～72和α77～81區(qū)域內(nèi)存在一定突變，此外這兩個(gè)結(jié)構(gòu)域中存在大量半胱氨酸殘基，因此α11～71、α72～96結(jié)構(gòu)域?qū)τ谑荏w結(jié)合、亞基及激素整體的穩(wěn)定性、保守性具有重要意義。

β亞基的序列保守性也比較高。不同激素β亞基的物種間同源性與α亞基的相似[7]，而不同激素β亞基的序列差異顯著，同源性僅為40%～60%，在12個(gè)Cys及其附近的氨基酸(β35～37、β70～71和β99)完全保守，其中馬的LH-β和CG-β完全相同，β亞基氨基酸序列的這種差異與激素特異活性直接相關(guān)。盡管序列同源性不高，但由于β亞基中的半胱氨酸完全保守，所以其空間結(jié)構(gòu)卻具有一定相似性。

晶體結(jié)構(gòu)表明糖蛋白激素家族成員具有相似的空間結(jié)構(gòu)[8]，兩亞基均形成伸長結(jié)構(gòu)(α：60 ?×25 ?×15 ?，β：65 ?×25 ?×20 ?)，該結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其缺乏疏水核心，α中包埋面積達(dá)90%的殘基只有4個(gè)疏水殘基，而β亞基的7個(gè)包埋殘基中只有2個(gè)疏水殘基。α、β沿其長軸頭尾相接，通過鏈間氫鍵等非共價(jià)相互作用組裝成異二聚體，形成由7個(gè)β片層組成的β筒核心結(jié)構(gòu)。與半胱氨酸結(jié)家族其他蛋白相似[9]，α、β含3個(gè)Loop結(jié)構(gòu)(L1、L2和L3)，L1、L3位于半胱氨酸結(jié)的同側(cè)，L2位于結(jié)的另一側(cè)。β亞基C末端的21個(gè)氨基酸通過二硫鍵βCys26-βCys110與L1、L3一同構(gòu)成的一種稱為“安全帶”的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包裹α亞基的L2組裝成為完整激素。此外“安全帶”中的一段“決定loop”區(qū)對于信號轉(zhuǎn)導(dǎo)具有重要作用。

2.2 Cys-knot結(jié)構(gòu)域

α、β亞基中存在大量Cys，且位置完全保守，這表明所有激素的二硫鍵結(jié)構(gòu)完全相同[10]。X射線晶體衍射結(jié)果顯示，亞基內(nèi)的二硫鍵分布為：α亞基有5對內(nèi)二硫鍵，β亞基有6對內(nèi)二硫鍵，α、β均含有半胱氨酸結(jié)結(jié)構(gòu)花樣(α：Cys10～Cys60、Cys28～Cys82、Cys32～Cys84；β：Cys9～Cys57、Cys34～Cys88、Cys38～Cys90)。研究表明，半胱氨酸結(jié)對于激素的正確折疊和異二聚化起著至關(guān)重要的作用：β亞基中的6個(gè)Cys均與激素功能密切相關(guān)；hCG-α亞基Cys32位點(diǎn)突變對于激素分泌和二聚化沒有影響，僅降低了受體的結(jié)合活性，而其他Cys突變則直接導(dǎo)致α亞基無法分泌。除Cys殘基外，α、β中還有許多Pro殘基，導(dǎo)致兩亞基中形成了許多β折疊，糖蛋白激素中β片層和β折疊結(jié)構(gòu)占60%～80%，而α螺旋的含量僅為5%～8%。二級結(jié)構(gòu)對于激素的生物學(xué)活性同樣具有重要影響。研究表明，在β43或β48位引入帶負(fù)電殘基會破壞其所在二級結(jié)構(gòu)與受體間的疏水作用，導(dǎo)致受體結(jié)合活性下降[11]。

2.3 糖基化類型

糖基化是最常見的蛋白質(zhì)翻譯后修飾，在許多生物過程中發(fā)揮了舉足輕重的作用，包括蛋白質(zhì)折疊、細(xì)胞間識別、免疫監(jiān)視、激素活動和炎癥反應(yīng)等。

研究表明，GPH糖鏈對于激素折疊、胞內(nèi)分選及儲存、受體識別與活化及激素代謝清除等過程具有重要作用[12～14]。GPH糖基化形式非常復(fù)雜，其N糖鏈大小及電荷差異較大，可分為3個(gè)類型。第一類為高度甘露糖型，其七糖核心僅與甘露糖和N-乙酰葡萄糖胺鏈相連；第二類為復(fù)雜型，多為戊糖核心，支鏈類型復(fù)雜，通常含巖藻糖及唾液酸-半乳糖-N-乙酰葡萄糖胺的三糖結(jié)構(gòu)；第三類為混合型，綜合了第一類和第二類的特點(diǎn)。與N糖鏈不同，O糖鏈不存在糖基核心區(qū)域。對于同一種激素，唾液酸含量、糖鏈長度、支鏈類型存在很大差異，據(jù)估計(jì)LH與FSH至少存在近百種亞型[15]。

α亞基含兩個(gè)N連接糖基化位點(diǎn)，分別是Asn 52和Asn 78，這兩個(gè)位點(diǎn)在脊椎動物中完全保守。β亞基含1～2個(gè)N-糖基化位點(diǎn)，動物的LH 與TSH-β亞基上的糖鏈通常分別位于Asn13與Asn 23，人LH-β亞基糖鏈則位于Asn 30；hCG與FSH-β亞基有兩條糖鏈，hCG的糖鏈位于Asn 13與Asn 30，F(xiàn)SH的位于Asn 7與Asn 24。大部分位點(diǎn)的N-糖鏈缺失對于受體親和力并沒有影響，但α52位點(diǎn)糖基缺失會導(dǎo)致hCG和FSH體外活性的明顯降低[16]。此外，糖鏈末端殘基類型也會影響受體識別，hCG和hLH經(jīng)去唾液酸化和去巖藻糖化處理可略微增強(qiáng)其受體結(jié)合活性，這可能是由于這些殘基對激素的整體構(gòu)象有一些影響。hCG-β亞基C末端存在一個(gè)29個(gè)氨基酸長的序列，該序列具有4個(gè)O-糖鏈連接于絲氨酸殘基，稱為CTP(carboxyl-terminal peptide)。馬LH-β和CG-β的C末端也存在至少4個(gè)O-糖基化位點(diǎn)。O-糖鏈對于GPH的體內(nèi)活性及半衰期作用顯著，但對于其體外活性以及受體結(jié)合則沒有太大影響。

3 糖蛋白激素與受體識別

糖蛋白激素通過與特異G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合來介導(dǎo)不同的生理反應(yīng)，GPH受體大致可分為3個(gè)結(jié)構(gòu)域：N端胞外區(qū)(340～390個(gè)氨基酸)、連續(xù)7個(gè)疏水跨膜區(qū)(seven hydrophobic transmembrane domain，7 TM)和C 端胞內(nèi)區(qū)。與激素相同，其受體也具有較高的序列同源性，受體胞外區(qū)序列相似性接近40%，且含有大量富含亮氨酸的重復(fù)序列[17,18]及糖基化位點(diǎn)。FSHR上有3個(gè)N糖鏈位點(diǎn)，TSHR有5個(gè)，LH/CGR有6個(gè)。其中Asn 173位點(diǎn)完全保守，Asn 152和Asn 278位點(diǎn)在TSHR和LH/CGR中保守。7 TM跨膜區(qū)的序列相似度可達(dá)60%～70%，具有G蛋白偶聯(lián)受體家族的特點(diǎn)——連續(xù)7個(gè)疏水α螺旋結(jié)構(gòu)，與G蛋白活化相關(guān)[19]。胞內(nèi)區(qū)長度變化較大，序列同源性僅為40%，含有大量磷酸化位點(diǎn)和堿性氨基酸，負(fù)責(zé)G蛋白相互作用和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。

α亞基和β亞基單獨(dú)都不具有生物活性，當(dāng)兩者結(jié)合使空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變后才具有生物活性。一般認(rèn)為，α亞基負(fù)責(zé)信號傳導(dǎo)作用，而β亞基是功能亞基，參與受體結(jié)合；后經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)α亞基和β亞基均參加受體結(jié)合和信號傳導(dǎo)作用。Kohn[20]最先提出了“棒球—手套”的激素—受體識別模型，并進(jìn)行了改進(jìn)。該模型認(rèn)為，GPH受體胞外區(qū)首先形成一個(gè)結(jié)合口袋，形成該結(jié)合口袋的一些區(qū)域在不同受體間具有保守性，另一些具有激素特異性，當(dāng)與GPH形成復(fù)合物后，發(fā)生變構(gòu)將α亞基遞呈至受體跨膜區(qū)的“外環(huán)”exo-loop結(jié)構(gòu)附近，α亞基上“CPEC”基序與跨膜區(qū)和G蛋白相互作用觸發(fā)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。Combarnous等[21]在此基礎(chǔ)上提出“負(fù)特異”模型，認(rèn)為高度保守的α亞基負(fù)責(zé)受體的高親和力結(jié)合，β亞基決定受體結(jié)合的特異性，在β亞基上包含許多抑制性位點(diǎn)，可以削弱GPH與非特異受體之間的相互作用。一些免疫學(xué)和糖鏈研究結(jié)論則支持“U形受體”模型[22，23]，認(rèn)為GPH受體胞外區(qū)形成U或J型結(jié)構(gòu)，GPH結(jié)合于受體的彎曲口袋內(nèi)，不直接與跨膜區(qū)exo-loop結(jié)構(gòu)接近，而通過一系列變構(gòu)作用將信號進(jìn)行轉(zhuǎn)導(dǎo)，α亞基Asn 52上的糖基對激素受體結(jié)合有一定的空間位阻效應(yīng)，Asn 78的位阻效應(yīng)則不明顯。

晶體學(xué)研究更清晰地揭示了亞基結(jié)合、受體識別及活化過程中的分子機(jī)制[24，25]。α亞基中分別位于α33～51和C末端α81～92的兩段不連續(xù)區(qū)域在受體識別中起主要作用，在哺乳動物中這兩個(gè)區(qū)域同源性分別為92%和70%。點(diǎn)突變實(shí)驗(yàn)表明，不同激素該區(qū)域中的關(guān)鍵氨基酸具有較大差異。α33～51區(qū)域參與β亞基識別、受體結(jié)合及活化。hCG的α35～39區(qū)域參與β亞基二聚化組裝，兩端的33～35和44位點(diǎn)，對于受體結(jié)合親和力具有明顯影響。FSH和TSH的二聚化區(qū)域?yàn)棣?6～39，其中參與受體結(jié)合的Pro 38殘基在所有GPH中完全保守，其他殘基的作用在不同激素中則不盡相同，例如hCG二聚關(guān)鍵位點(diǎn)Ala 36和Lys 45對于TSH、FSH則無明顯作用，F(xiàn)SH二聚關(guān)鍵位點(diǎn)為Phe 33和Arg 35。TSH的受體結(jié)合區(qū)域集中于位點(diǎn)42～44，該區(qū)域內(nèi)的帶正電殘基介導(dǎo)了與受體之間的相互作用。FSH該區(qū)域內(nèi)大部分殘基不直接參與受體結(jié)合(34～45)，丙氨酸突變實(shí)驗(yàn)表明其羧基端3個(gè)連續(xù)氨基酸(49Val-Gln-Lys51)對于受體結(jié)合具有顯著影響。此外α33～51還是受體活化的關(guān)鍵區(qū)域，實(shí)驗(yàn)表明，TSHα的Arg 35、 Ala 36位點(diǎn)雖不參與受體識別，但影響第二信使cAMP的活化。α亞基C末端對于受體結(jié)合及活化起重要作用。免疫學(xué)研究表明GPH的C末端與受體結(jié)合相關(guān)，識別hFSH-α亞基C端的單克隆抗體可以抑制其與受體的結(jié)合，hCG/LH結(jié)果相似，TSH結(jié)果則相反。蛋白融合實(shí)驗(yàn)也獲得了相同的結(jié)果，將hCG的β亞基C端融合于α亞基的N端或C端，N端融合蛋白具有與野生型相似的受體親和力，而C端融合蛋白的受體親和力則明顯下降。其中Tyr 88和Tyr 89對于hCG受體的結(jié)合和活化作用顯著，90～92區(qū)段對于FSH受體識別的作用顯著，對于hCG的影響則不明顯，而對于兩者后續(xù)第二信使的活化均具有明顯作用。盡管TSH-α的C末端對于受體結(jié)合影響不大，但TSH-α的90～92位點(diǎn)對于激素的生物學(xué)活性卻具有直接的影響。

β亞基中多個(gè)區(qū)域參與受體的結(jié)合，包括1～15、“CAGY”區(qū)、38～57、76～80、93～100和101～119。許多實(shí)驗(yàn)證實(shí)β亞基N端參與受體識別，如TSH-β的1～25和FSH-β的1～15。LH/CG-β的N端也具有相同功能，其中β2位點(diǎn)的堿性氨基酸(K/R)起關(guān)鍵作用，該位點(diǎn)氨基酸置換為帶負(fù)電氨基酸會使激素的受體結(jié)合活性和生物學(xué)活性明顯降低；β8和β15位點(diǎn)氨基酸類型對于激素活性也具有一定的作用。位于第2、第3 Cys之間的“35AGY37”序列在哺乳動物GPH中完全保守，其中Gly36對于“Cys knot”的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性起關(guān)鍵作用，Tyr37對于亞基間的相互作用具有一定影響。β38～57區(qū)域不同激素間序列同源性較低，被認(rèn)為參與介導(dǎo)與受體的特異結(jié)合，其中一些連續(xù)4肽與激素的受體識別有一定相關(guān)性。TSH-β76～80(LH/CG-β81～85)空間上與受體結(jié)合區(qū)α33～51接近，具有較高的序列保守性(基序?yàn)門/S-Y/F-P/A-V-A)，76、80位點(diǎn)上引入的突變會使激素受體親和力降低，推測可能是通過影響亞基間相互作用而導(dǎo)致的。hCGβ的C端“決定區(qū)loop”(93～100)參與hCGR的結(jié)合，不同激素該區(qū)域具有不同的電荷特性(LH/CG為0或1，TSH為-2，F(xiàn)SH為-3)，然而實(shí)驗(yàn)表明該區(qū)域中的帶電殘基與受體的特異結(jié)合沒有直接關(guān)系，此外TSH中該區(qū)域?qū)τ谑荏w結(jié)合作用也不明顯。Campbell等[26]發(fā)現(xiàn)，將FSHβ的C端(94～114)與hCG1～93相連構(gòu)建的嵌合激素具有完全的FSH活性，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)FSHβ95～100、TSHβ101～112以及LH/CG的C端區(qū)域均與受體結(jié)合直接相關(guān)，這表明激素β亞基C末端對于GPH與受體結(jié)合的特異性具有直接決定作用。

4 長效糖蛋白激素藥物的研發(fā)

目前4種GPH均已應(yīng)用于臨床治療[27]。FSH臨床上常用于不孕癥治療及輔助生殖技術(shù)，可刺激女性卵泡發(fā)育及促進(jìn)男性性腺功能，LH常與FSH協(xié)同使用。經(jīng)FSH治療后，使用CG可促進(jìn)排卵及提高精子數(shù)量。TSH主要用于甲狀腺癌患者的術(shù)后治療，便于監(jiān)測癌變組織，并對其具有一定抑制作用。其中，F(xiàn)SH的臨床應(yīng)用最為廣泛。最早通過腦垂體提取FSH，隨后尿液作為了提取FSH的廣泛原料，現(xiàn)今利用基因工程技術(shù)開發(fā)的重組人促卵泡激素(recombinant human follicle-stimulating hormone，rhFSH)逐漸取代了尿源FSH制品。然而尿源FSH和rFSH體內(nèi)半衰期較短、患者依從性差，因此高活性、長效性FSH突變體成為了研究開發(fā)的關(guān)注點(diǎn)。已報(bào)道的主要抗體改造方法包括多肽融合、定點(diǎn)突變、Fc融合及聚乙二醇化等，通過增加GPH糖基化水平、與Fc段融合或進(jìn)行聚乙二醇化等修飾來延長其體內(nèi)半衰期[28]。

融合多肽及點(diǎn)突變以增加GPH糖基化水平的方法研究較為深入。研究發(fā)現(xiàn)，hCGβ亞基C末端CTP序列對于激素亞基組裝、受體結(jié)合沒有影響，但對于激素分泌、體內(nèi)活性及半衰期影響顯著[29]。CTP上存在4個(gè)O-糖基化位點(diǎn)，O-糖鏈的位阻效應(yīng)及末端唾液酸有利于降低激素體內(nèi)清除率和蛋白酶降解。將CTP融合于GPH可顯著提高其活性及體內(nèi)半衰期，但融合位點(diǎn)對效果影響較大。由于α亞基C端參與激素組裝，因此CTP融合于α亞基C端的αC糖基化水平及半衰期明顯低于融合于N端的Cα[30]。將CTP序列融合至FSH-β亞基的C末端，或進(jìn)一步融合α亞基形成βαC單鏈FSH[31]，可提高激素的分泌水平及體內(nèi)半衰期。2010年上市的Corifollitropin alfa就是通過FSHβ亞基C末端融合CTP序列獲得的長效rhFSH，該產(chǎn)品每周注射一次，相比每日一次的rhFSH，順從性得到了極大改善，并且在安全性和有效性方面沒有明顯差異[32]。通過點(diǎn)突變引入N-糖基化位點(diǎn)也可以改善GPH體內(nèi)半衰期。通過在亞基N端引入含有N糖鏈的序列[33]，或提高單鏈GPH連接linker的N糖基化水平[34]，改造后的GPH糖基化程度和半衰期均有明顯提高，但兩者之間不存在線性關(guān)系。

Fc融合及聚乙二醇化是延長藥物體內(nèi)半衰期的常用方法，對于GPH也同樣適用。將FSH兩個(gè)亞基分別與免疫球蛋白Fc片段進(jìn)行融合形成異源二聚體FSH-Fc，或?qū)捂淔SH與Fc進(jìn)行融合，均可以提供更長的半衰期及更高的體內(nèi)活性，由于存在長度適合的Linker，融合于C端的Fc并沒有對α亞基結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響[35]。而聚乙二醇化等修飾也可使FSH半衰期大大提高[36]。

5 展望

糖蛋白激素是人體內(nèi)一類重要的激素蛋白，在進(jìn)化及結(jié)構(gòu)方面均具有其特殊性，通過與特異G蛋白偶聯(lián)受體作用調(diào)控多種腺體分泌，對生長發(fā)育具有重要調(diào)節(jié)作用，在臨床治療及畜牧業(yè)生產(chǎn)等多方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值。隨著生物技術(shù)的發(fā)展和結(jié)構(gòu)研究的深入，人們對糖蛋白激素及其受體的認(rèn)識逐步提高，對其表達(dá)裝配、受體識別及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的研究達(dá)到了分子水平。在此基礎(chǔ)上，對GPH進(jìn)行的長效化等工程化改造進(jìn)一步提高了其應(yīng)用價(jià)值。然而由于與功能密切相關(guān)的GPH糖基化的程度差異較大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以對于其糖基化水平的分析技術(shù)及均一化改造還需進(jìn)一步深入研究。

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Progress on Glycoprotein Hormones

CHANG Liang, LI Chen-hui, MA Zhi-jun, ZHAO Jing, GAO Jian*

StateKeyLaboratoryofAntibodyResearchandDevelopment,NewDrugResearchandDevelopmentCo.Lt.,NorthChinaPharmaceuticalCorporation,Shijiazhuang050051,China

Glycoprotein hormone (GPH) is a kind of important human hormones family, which consist of four members of—FSH, LH, CG and TSH. The structures of these GPHs are similar, but the functions are different. This paper mainly reviewed on the structure, subunits assembly, receptors recognition, and long-acting engineering of glycoprotein hormones.

glycoprotein hormone; structure; receptor recognition; long-acting engineering

2014-10-09; 接受日期：2014-10-24

國家863計(jì)劃項(xiàng)目(2012AA02A306)資助。

常亮，工程師，主要從事蛋白藥物研究。E-mail：15511802735@163.com。*通信作者：高健，高級工程師，主要從事蛋白藥物研究。E-mail：gaojian1972@aliyun.cn

10.3969/j.issn.2095-2341.2015.01.03