L-精氨酸（L-Arg）的耗竭在癌癥治療中引起了極大的關(guān)注。盡管兩種類型的精氨酸消耗酶，即精氨酸脫氨酶（ADI）和人精氨酸酶I，正在進(jìn)行臨床試驗，但PEG化的隨機(jī)位點、重金屬作為輔助因子的低效性和免疫原性限制了這些藥物的性能，并導(dǎo)致難以均勻生產(chǎn)。在此，我們篩選了10種催化金屬離子，并通過將Cys45殘基與PEG-馬來酰亞胺共軛，成功地生產(chǎn)了一個位點特異性的單PEG化的人精氨酸酶I突變體，將活性的降低降至最低，并生產(chǎn)出了同質(zhì)的產(chǎn)品。富含金屬離子的人精氨酸酶I突變體（HAI）的催化效率趨勢是Co2+ > Ni2+ ?Mn2+。Co-HAI和Ni-HAI的整體kcat/KM值分別比Mn-HAI高~8.7倍和~5.2倍。此外，酶動力學(xué)和圓二色光譜分析結(jié)果表明，附著在HAI表面的20或40kDa的線性和支鏈PEG并不影響酶的活性和蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)。體外研究表明，Co-HAI-PEG20L和Ni-HAI-PEG20L都能抑制8種類型的癌癥細(xì)胞系的生長。對小鼠的藥效學(xué)研究表明，靜脈注射13毫克/千克的Co-HAI-PEG20L和15毫克/千克的Ni-HAI-PEG20L能夠在一次注射后120多小時內(nèi)保持L-Arg水平低于其檢測限。小鼠的體重可以在注射后5天內(nèi)恢復(fù)到正常水平，顯示出這些劑量的耐受性良好。因此，Ni-HAI-PEG20L和Co-HAI-PEG20L都是有希望的癌癥治療候選物。

本實驗中使用到的賽諾邦格mPEG-MAL產(chǎn)品如下：

Chung S F ,  Kim C F ,  Tam S Y , et al. A bioengineered arginine-depleting enzyme as a long-lasting therapeutic agent against cancer[J]. Applied Microbiology and Biotechnology, 2020, 104(6). 

https://doi.org/10.1007/s00253-020-10484-4