了一些评论描述光的照射，降解机制和可能减少光引起的损害的方法。当蛋白被暴露于光下的时候，将导致那些对光氧化反应敏感氨基酸的化学氧化，如：色氨酸，酪氨酸和苯丙氨酸。光导致的氧化反应途径开始当一个光子被吸收，从而导致进入一个电子激发态。具有激发态的氨基酸有一些不同的降解途径产生不同的降解产物。现在看来，光降解，特别是光氧化是一种常见的蛋白质降解途径在很多蛋白中，如在发现牛奶中的许多蛋白质存在光降解。
色氨酸对300nm以上波长的光非常敏感，它就像一个这个波段光的吸收容器。最近，一些关于药用蛋白的光降解的例子已经被报道，大多数都涉及色氨酸的光氧化。单克隆抗体中的色氨酸氧化会导致失活和在高浓度状态下的变色。高浓度抗体配方的氧化速率表现出pH依赖，在碱性条件下，可能产生可溶性的聚合。另一种单克隆抗体—MEDI-493，当被紫外线照射，而引起的色氨酸氧化，表现出结合活性和生物活性的损失。另一项研究测定了三种不同单克隆抗体被暴露在254nm光下所造成的影响。研究表明三种抗体都表现出了聚合度的增加。通过吸收测量，圆二色谱（CD）和荧光测定发现，重组人干扰素-α2a当暴露在紫外线辐射时结构发生了改变。
当色氨酸吸收近紫外光被激发时，它会影响其相邻的氨基酸和破坏二硫键。 色氨酸的光电离能够通过电子转移降解二硫键，导致蛋白质的化学和物理降解。在不同蛋白中的研究已经证实，无论是在液态
还是固态状态下，色氨酸光激发状态降解二流键的能力。
请思考光氧化反应的最后一个说明。聚山梨酯可以使光氧化变得容易，据山梨酸（商标名称也被称为Tweens?）是一种光增强子，它可以导致更多的单态氧产物。因此，蛋白氧化的提高并不是单单因为表面活性剂的氧化不纯。
半胱氨酸的氧化
虽然半胱氨酸残基涉及到的主要氧化过程是二硫键的形成（见下文），它们还有其它的氧化过程。例如，因为一个氧原子的加入，它们可以形成sulfenyl类物质，和甲硫氨酸被氧化成硫氧化物的途径相似。乙醇脱氢酶中巯基的氧化可以导致活性的丧失。此外，有越来越多的文献报道含硫物质的形成，硫基自由基，可以从光解引发或形成二硫键自身分解。
抗氧化防护
依据氧化的机制，有一些防止蛋白氧化的方法已经被应用。蛋白被暴露于紫外线下所照成的损伤可以通过调整二次包装和添加剂配方来有效降低。另外，用添加添加剂的策略对于缓和氧化还比较有限。尽量通过减少小瓶顶空的方法来降低蛋白暴露于氧气中机会似乎是有效的。对于甲硫氨酸的氧化是非常重要的。
限制氧化敏感的侧链的溶剂可接触性是一个可行的策略，它已在工作枯草杆菌蛋白酶和碱性磷酸酶中被证明。另外，蔗糖可
以提升因子-VII的氧化速率，但原因还不清楚。而像甘露醇等组份已经做为自由基的清除剂被报道，但并没有报道称其可以减缓药用蛋白的氧化。
然而，糖类和多元醇在高浓度时可以络合金属，因此可以缓解金属催化的氧化损伤。可以采用添加添加剂的方法，使这些活性成分取代那些有氧化活性的组分。这对于单独的甲硫氨酸，N- Ac-Met，硫代硫酸盐和N-Ac-Trp是一种有效的方法。
对金属催化的氧化反应的控制已经很完善，比如通过添加EDTA。螯合剂可以降低金属的活性。请注意，当pH值低于5时EDTA的亲和力明显下降，这是因为它的羧基侧链质子化造成的。值得注意的是，像抗坏血酸等的抗氧化剂，虽然可以有效地抑制脂质过氧化反应，但是实际上增强了过渡金属的活性和金属催化的氧化反应的损伤。否则，对于氧化，尽量减少原料药和辅料的使用水平是提高储存稳定性的又一因素。许多辅料中包括聚山梨醇酯类和聚乙二醇等氧化杂质。一篇关于辅料中的过氧化杂质的综述已经发表。
二硫化物干扰
半胱氨酸残基可以形成二硫键在很多年前就被知道。而他们在聚合中也扮演了一个重要角色，通过共价交联（见下文），它们能够影响整个蛋白的构想，因为发生了二硫化物分子的重排。如上所述，半胱氨酸残基的游离形式的去除可以大大缓解二硫化物干扰和交换。尽管化学键的数量和形式再
重排后是相同的，因为化学键已经被打断和连接，这也应该被视为一种化学不稳定性。
一些文章已经报道了目前在单克隆抗体中发现的二硫化物亚型的形式。尽管反相-高效液相和液质连用已经报道可以检测和定量分析二硫化物，但对它的检测和定量还是首选SDS毛细管电泳。IgG2s中的二硫化的位置不同可能影响其功能不同。这表明我们对复杂分子的分子细节的理解的变化时如此的迅速。
物理不稳定性
物理不稳定性是涉及任何关于蛋白的物理状态发生改变而化学组分并没有改变的过程。这篇文章和1989年的综述文章相似，将关注四个过程：变性，表面吸附，聚合和沉淀。对于写这篇综述的目的主要是聚合问题，聚合是蛋白可溶聚合的一种形式，表现为肉眼可见的蛋白析出。正如下文所述，沉淀可能会或可能不会与聚合有联系。这可能仅仅是由于蛋白质超过其溶解度所造成。
这四个主题都十分广泛，而且不断发展。因此，其目的不是提供对各个议题的全面的概述。而是，展示在过去20年左右对蛋白质的稳定性每个领域中我们知识的进展。 变性
变性被解释为在大多数蛋白中球蛋白和三维结构的消失。球蛋白结构被认为是自然状态，尽管它被认为是复杂的微观结构。
相反，展开或变性是蛋白的物理结构发生变化，而化学组成并没有改变。变性涉及蛋白二级或三级（也可能是全部）结构的丧失。 热变性
提高温度可能是导致蛋白的球状结构丧失的最普通的胁迫条件。温度与蛋白展开情况的函数曲线是S形，其中点对应的温度值被作为TM值（表示熔化温度）。在一般情况下，可以想到Tm值的增加反映了构象稳定性的增加。假设热量的转移从折叠状态到展开状态在相似程度下是可逆的，那么这可能是正确的。然而，在过去20年来，可逆性已被证明可能是比Tm值更好的贮存稳定性指标。因此，构象稳定的其它措施可能是成分决定的引导，像化学变性的研究（见下文）。
大多数热变性是不可逆的，因为展开的蛋白分子发生了快速的聚合。在使用DSC进行热变性研究时，这种行为是经常被观察到的。自从Sanchez-Ruiz等人的报告使用的扫描速度为Tm依赖的以后，已经出现了许多报告利用DSC通过改变扫描速率来探讨聚合率。问题是这假设了一个确定的动力学。最近，人们已经为发展更多的动力学图表做出了努力（例如参考文献263，264）。而他们去除了以前方法的局限性，数学和图表的结合是非常棘手的。 冷变性
冷变性的过程是在1961年被发现的，现在仅有很少的文献报道了冷变性。这是
因为大多数蛋白冷变性是在远远低于冰点的温度下出现的。这意味着，这就蛋白质变性而论是不重要的。然而，我们必须认识到的最大冻结浓缩状态的玻璃化转变温度（Tg）一般低于-20℃，即使有稳定剂（如糖）在场的情况下。这意味着蛋白在?20°C冰冻状态下时，有一定的流动性，类似于流体溶液。因此，对冷变性的潜力可能比以前认为的更大。例如，最近关于IL-1ra的研究发现其冷变性温度约为-10度，因此其在冻结状态下非常容易受影响，除非贮存温度远远低于 ?30°C。 化学变性
另一种展开蛋白的普通方法是添加助溶剂，它可以使蛋白失去球状结构。到目前为止最常见的有尿素和盐酸胍（GnHCl）。以分析S形曲线来确定展开的自由能(ΔGu)已经被在 Pace和其同事发表的综述中总结的很好了。对于热失活和化学失活之间的关系有着不同的意见。例如，一个研究组发现它们很好的关联，而另一个研究组的结果却恰恰相反。结果的不同可能是因为蛋白大小的多样性，可逆性轻微的不同或者转化前和转化后的温度依赖的不同。
破坏和扰乱这些化合物的球状结构的机制仍在紧张调查中。即使在过去的几年里，一些文章报道了关于助溶剂破坏自然状态或稳定展开状态。另外，尿素表现出阻止球蛋白自然状态所需的疏水合拢。这件事情是清楚的，和排除溶质不同，助溶
剂和蛋白结合来降低它们的化学势。因此，展开状态有一个更大的表面积和自然状态相比，而展开状态的化学势要低于高级结构。当化学势降到自然状态以下时蛋白展开。据报道，在高浓度的尿素或盐酸胍中氨基酸侧链的pKa会改变0.3到0.5个单位。这可以通过升高静电排斥来影响蛋白结构的稳定性。
压力诱导的变性
另一个领域是在1989年几乎是未知的，这就是使用高压开展蛋白质的想法。直到现在，一些关于这个主题的很好的文章已经被发表。通常情况下，超过2000bar（?2000大气压）的压力是必要的，甚至多达4000bar的压力经常需要。最近高压诱导变性的分子基础才被描述。此外，通过渗透剂的能力或排除溶质来提升蛋白抗压力诱导变性的稳定性。大体上，压力诱导变性表现出完全的可逆性，不像其它胁迫导致的蛋白展开。应该指出的是，中间的压力（1000-1500bar）可用于分离聚合，并允许聚合蛋白质重新折叠。
固体状态下的变性
即使蛋白在固体状态下，提高温度也可以发生变性。对于大多数在固体状态下的变性温度都是很高的，经常在150°C以上。其Tm值像Tg值一样，呈现出一定范围，这与水分含量有关。关于冻干蛋白的变性的详细讨论在最近被发表，它与Tg值和其它玻璃化状态的行为有关。例如，生长激素的变性发
生在Tg值以上，是不可逆的。 本质上变性蛋白
在过去的十多年里，人们认识到在自然状态下有很多蛋白以展开的状态存在。（例如随机卷曲）。最近的研究表明有些蛋白是本质上变性蛋白（IDPs）。超过50种这样的蛋白被鉴别，并已经被报道出来了。本质上变性蛋白包括一些人们感兴趣的药用蛋白，特别是酸性成纤维细胞生长因子超家族。这些蛋白可以在没有球形折叠的结构下发挥其功能。通常意义上说，在这些系统中变性是不适用的。 聚合
自从1989年的综述文章发表，蛋白聚合在蛋白稳定性这个领域中变成了一个热门的讨论和研究的问题。所以，这个领域有大量的研究文献和杰出的综述文章被发表（例如，参考文献294-299）。因此，在本文中只做简单的概括。已经有大量而经典的聚合机制被发表，这里的五个经典的机制在表IV中被总结。
除了其在淀粉样疾病发病中的作用外，蛋白质聚合经常对制造业和蛋白质治疗学的发展提出挑战。非自然聚合在近几年得到了广泛的关注，无论是生产业，学术界还是监管机构。首先，治疗蛋白质的聚合可能在治疗期间提高其免疫原性，这将增加病人的发病率和死亡率。第二，生物活性的分子结构因为聚合而被破坏，因此降低药物效价。最后，聚合蛋白能够使溶液浑浊或是物理的从溶液中分离，因此
降低药用蛋白的品质并可能产生不能被专用的医疗卫生机构所接受的有毒成分。
蛋白质聚集是一个术语，它可以包含多种类型的分子组装。聚合可以产生非共价键连接或共价键连接，它可以是在不同方面的广泛的可逆性。查明蛋白聚合原因的最大挑战是，蛋白聚合不是一个单一的原因造成的（表IV）。聚合可能有多种原因，如在蛋白表达中的非正确折叠，纯化过程中蛋白自然状态被打乱，组份，冻融，冻干，超滤/渗滤，小瓶和注射器灌装，抽水，运输或贮存。这些进程可能将蛋白质暴露于可能造成损害的条件下，如冷冻，脱水，极端pH值，气液界面，固液界面，或高或低的温度下，破坏产品的稳定性。尽管潜在原因和聚集途径具有多样性，目前的模式是，为了更好地控制加工和贮藏过程中蛋白质的聚集，重要的是要考虑的一种蛋白质内在构象稳定性以及蛋白质与蛋白之间的相互作用。大体来说，构想的稳定性被认为是控制聚合的最关键因素。这是因为蛋白分子的非自然聚合状态是从部分展开状态开始的；因此，瞬时的活性状态的等级，有时也被称为N *（由于其结构相似于自然状态），被认为是蛋白聚合过程中的限速因子。例如，人体生长荷尔蒙及酸性成纤维细胞生长因子的聚集已得到有效抑制通过添加保持其自然状态的热力学稳定剂。在这种情况下，稳定添加剂可以完美的和蛋白结合，从而降低溶液中聚合活性状态物质的浓度。另一个例子是，通过添加蔗糖来阻止重组人干扰素-γ的聚合，这可
以提高其自然状态向聚合活性状态转变的热力学障碍（图4）。同样，变性剂，盐酸胍，降低了热力学障碍，导致聚合率增加。蔗糖的稳定作用是其优先的排斥机制，这个观点首先是被Timasheff和其同事提出的。在所有这些情况下，在溶液条件下的蛋白聚合的是被减少或抑制的，通过提高ΔGu值。
为了理解聚合的机制和更好的设计方法减少聚合形成，许多人测定聚合的动力学。关于这方面一些很好的概述文章为我们的阅读提供了优秀题材。困难在于，有些可能的动力学方案可以被设想。区别它们是很困难的，尽管一个计划目标被斯Morris等人提出，似乎适合一些文献中的数据集。事实上，在许多领域的主要研究人员认为，除非是精心制作的动力学研究被完成，这个研究几乎是不可能得出一个独特的机械的图表的。因此，预计该领域将继续发展，作为聚集需要了解的基本的分子细节是如此之多。
沉淀反应粒子结构
在1989年综述列出了沉淀作用是四种主要的物理不稳定途径之一。重要的是要说明什么是沉淀反应的意思。一方面，可溶性聚合形成可以持续到聚集物是如此大时，他们再也不能继续溶解。这个结果在宏观聚集现象我们能观察到朦胧或浑浊。通常，现在被称为粒子或微粒的结构。这种现象是不可逆转的，蛋白质被部分或完全展开。微粒结构已成为在蛋白质疗法的发展中重要的科学和调控焦点。