酸性条件下重组干扰素β-1b的pH依赖性结构动态与聚集机制研究

本研究针对重组干扰素β-1b（rIFN β-1b）在治疗多发性硬化症（MS）中面临的制剂稳定性难题，通过多尺度生物物理技术系统解析了pH（2.0-12.0）对其构象动态的影响。研究发现，rIFN β-1b在碱性条件下维持α-螺旋结构，而在酸性环境（pH 2.0-4.0）触发疏水斑块暴露和蛋白聚集，动态光散射（DLS）和差示扫描量热法（DSC）证实了该现象。该成果为优化rIFN β-1b药物制剂提供了关键理论依据。

　　

在生物制药领域，蛋白质药物的稳定性始终是制约其疗效的"阿喀琉斯之踵"。以重组干扰素β-1b（rIFN β-1b）为例，这种用于治疗多发性硬化症（MS）的关键治疗蛋白，在实际应用中常因pH变化引发构象改变、聚集甚至失活，严重影响药物效价和安全性。尽管干扰素自19世纪被发现以来已被广泛研究，但其在复杂生理环境中的结构动态规律仍存在大量认知空白。来自贾米亚米利亚伊斯兰大学的研究团队在《International Journal of Biological Macromolecules》发表的研究，通过多学科交叉方法揭示了rIFN β-1b的pH敏感机制。

研究采用圆二色谱（CD）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、动态光散射（DLS）等七种生物物理技术，构建了从二级结构到热力学参数的完整分析体系。实验样本为通过pET28a载体在BL21(DE3)大肠杆菌中表达并经镍柱纯化的rIFN β-1b蛋白。

材料与方法
通过克隆测序验证rIFN β-1b基因序列，优化IPTG诱导条件实现可溶性表达。采用疏水层析和金属螯合层析两步纯化策略，获得纯度>95%的蛋白。

结构分析
远紫外CD和FTIR证实：在pH 5.0-12.0范围内蛋白保持α-螺旋主导的天然构象，而pH<5.0时二级结构显著改变。色氨酸荧光淬灭实验显示，碱性条件下动态淬灭占主导（K_sv
=3.2 M^-1
），酸性条件则出现静态淬灭。

聚集行为
ANS染料结合实验发现pH 2.0-4.0时疏水区暴露增加300%，DLS检测到粒径>1000 nm的聚集体。DSC显示酸性条件下熔化温度（T_m
）降低15℃，证实结构稳定性受损。

讨论与结论
该研究首次建立rIFN β-1b的pH-构象相图：①pH 5.0-8.0为最佳稳定区间；②pH>10.0引发可逆变构；③pH<5.0导致不可逆聚集。这种pH依赖的"结构开关"效应源于：①17位半胱氨酸突变（Cys→Ser）削弱二硫键网络；②组氨酸残基质子化触发疏水核心解离。研究成果为设计pH缓冲制剂、开发新型rIFN β-1b稳定剂提供了精准靶点，对延长生物药 shelf-life 具有重要指导价值。