Semisynthese von homogen glykosylierten, aktiven Varianten des Granulozyten‐Kolonie‐stimulierenden Faktors

Der Granulozyten‐Kolonie‐stimulierende Faktor (G‐CSF) ist ein Zytokin, das zur Behandlung von Neutropenie eingesetzt wird. Unterschiedlich glykosylierte und nicht glykosylierte Varianten von G‐CSF werden für therapeutische Anwendungen derzeit durch rekombinante Expression hergestellt. Im Folgenden b...

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Published in:Angewandte Chemie 2022-09, Vol.134 (39), p.n/a
Main Authors: Kerul, Lukas, Schrems, Maximilian, Schmid, Alanca, Meli, Rajeshwari, Becker, Christian F. W., Bello, Claudia
Format: Article
Language:English
Subjects:
Chemistry
Glykoproteine
Glykosylierung
Protein-Semisynthese
Segments
Selenocystein-Ligation
Zytokine
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Description
Summary:Der Granulozyten‐Kolonie‐stimulierende Faktor (G‐CSF) ist ein Zytokin, das zur Behandlung von Neutropenie eingesetzt wird. Unterschiedlich glykosylierte und nicht glykosylierte Varianten von G‐CSF werden für therapeutische Anwendungen derzeit durch rekombinante Expression hergestellt. Im Folgenden beschreiben wir unsere Herangehensweise zur Etablierung einer ersten Semisynthesestrategie für die Synthese des Aglykons und verschiedener O‐Glykoformen von G‐CSF, um die Herstellung von selektiv und homogen posttranslational modifizierten Varianten dieses wichtigen Zytokins zu ermöglichen. Letztendlich erreichten wir dies, durch die Selenoesterligation eines rekombinant hergestellten N‐terminalen Segments mit einem synthetisch hergestellten C‐terminalen Segment, welches vorübergehend mit einer lichtabspaltbaren Polyethylenglykol‐ (PEG) Gruppe an einer Seitenkette versehen wurde, bei niedrigen Konzentrationen. Die transiente PEGylierung ermöglichte dabei die quantitative enzymatische Verlängerung des Kohlenhydrates an Thr133. Insgesamt ist es uns gelungen, die Syntheseherausforderungen auf Grund der niedrigen Löslichkeit und der Aggregationstendenz der zwei Proteinsegmente, signifikant zu reduzieren. Dies ermöglichte uns die Herstellung von vier G‐CSF Varianten, die erfolgreich gefaltet wurden und in Zellproliferationsexperimenten biologische Aktivität zeigten. Four variants of granulocyte colony stimulating factor (G‐CSF) were prepared via semisynthesis. A new PEGylated photocleavable linker enabled quantitative glycosylation of the C‐terminal fragment and selenocysteine‐based ligation as well as expressed protein selenoester ligation helped to overcome solubility issues.
ISSN:0044-8249
1521-3757
DOI:10.1002/ange.202206116