CN1234805A - Ice抑制肽 - Google Patents

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本发明涉及能够结合ICE和/或ICE家族酶的肽,该肽主要由序列表中的氨基酸序列SEQIDNO:1构成,其中的Xaa在Asp和Ala之间选择,在此肽的N末端和/或C末端可任选地含有一个或多个氨基酸。本发明还涉及上述肽用于制备在病理学上具有活性的药物组合物,此活性要求抑制ICE和/或抑制ICE家族的酶。

Description

ICE抑制肽
发明领域
本发明涉及能够结合ICE和/或ICE家族酶的肽,该肽主要由氨基酸序列SEQID NO:1构成,其中的Xaa在Asp和Ala之间选择,在此肽的N末端和/或C末端可任选地含有一个或多个氨基酸。
本发明还涉及上述肽的用途,是用于制备病理学上具有活性的药物组合物,所述活性要求抑制ICE和/或抑制ICE家族的酶。发明背景
ICE(白介素-1β-转化酶)是一种异源二聚体半胱氨酸蛋白酶,最近已被纯化和克隆(1)。白介素-1β(IL-1β)合成时是一种33kDa或31kDa的非活性前体(pIL-1β);具有完全活性的17.5kDa成熟形式的IL-1β开始于Ala117处,似乎是由Asp116和Ala117之间的加工所产生。所以,IL-1β前体蛋白被ICE切割成成熟的生物活性形式。
已经在单核细胞和THP1细胞中鉴定到ICE活性,此酶在Asp116-Ala117和Asp24-Gly28处切割pIL-1β,分别生成17.5kDa和28kDa的产物(3,4)。各位点的切割作用依赖于P1位置的天冬氨酸(4,6,7)。
显然,与秀丽稳杆线虫(Caenorhabditis elegans)细胞死亡蛋白ced-3相关的半胱氨酸蛋白酶代表了细胞程序死亡机制的效应物成员。ICE是最早描述的CED-3同源体,并且已知,大鼠-1成纤维细胞内ICE或CED-3的过度表达诱导细胞程序死亡(8)。进一步的研究也表明,ICE家族的蛋白酶可能在细胞程序死亡机理中起着重要作用。
ICE似乎是一种pIL-1β特异性加工酶,因为它不切割IL-1α和含有许多Asp-X键的其它几种蛋白。
白介素IL-1α和IL-1β是多效细胞因子,虽然它们的序列鲜有相似,但是对不同的组织具有许多相似的作用,并对许多人类疾病病理有作用,尤其是对生物体的免疫应答和炎症过程有作用(9)。两种蛋白的分子量均约为17.5kDa,在合成之初都是分子量约为31kDa的较大前体分子。
IL-1是强炎性和热原性细胞因子,通常对生物体具有有益作用,但是也具有极端的致病作用。例如,它们可能参与自身免疫病理(象全身性红斑狼疮)症状的发病机制,特别是,它们作为介体与引起组织损伤有关,如在类风湿关节炎中。
IL-1的许多生物作用与在败血症中所见的作用类似。最近的研究显示以1至10ng/kg剂量静脉给予IL-1引起发烧、嗜睡、厌食、全身性肌痛、关节痛和头痛。
由于IL-1具有多效生物活性(其中许多对生物体有不利影响),故IL-1的强烈作用应受到严格的生理控制。
IL-1的合成受到抗炎性细胞因子、前列腺素和糖皮质激素的抑制,而且,存在多种水平的IL-1抑制指出有必要对这一介体进行严格的控制。
有两类IL-1受体,称为IL-1RⅠ和IL-1RⅡ。IL-1RⅡ是非信号性IL-1结合分子,对IL-1起着受调节的诱惑靶作用(10-12)。
目前IL-1受体的一种拮抗性多肽已有所报道:迄今已知的该受体结合性蛋白家族的第3成员是IL-1受体的拮抗剂(IL-lra)(13-15)。三个成员(IL-1α、IL-1β、IL-lra)都识别并结合细胞表面上的同一受体(IL-1R);IL-1α、IL-1β与IL-1R的结合发出一个信号,而IL-lra则不。
IL-lra是一种多肽,它结合IL-1RⅠ,并以较低的亲和性结合IL-1RⅡ,而没有任何激动活性。IL-lra在不同的细胞类型(包括单核吞噬细胞、多形核白细胞(PMN)和成纤维细胞。)中经IgG、细胞因子和细菌产物诱导而产生。
迄今已经鉴定和克隆了IL-lra的两种分子形式:(1)分泌性IL-lra(sIL-lra),含有一个25氨基酸的经典前导序列,由此产生152氨基酸的成熟蛋白;(2)胞内IL-lra(icIL-lra),没有前导序列,所以可推测该蛋白保留在胞内。
sIL-lra和icIL-lra是由同一基因产生的。icIL-lra转录产物是从一个可变起始位点开始,并从第一可变外显子剪接成位于sIL-lra第一外显子中的内部剪接受体。所以据此推测的二种蛋白质的差异仅在于它们的NH2末端,sIL-lra此处的前21个氨基酸在icIL-lra由4氨基酸取代。
编码sIL-lra和icIL-lra的转录产物的表达受到不同的调控。icIL-lra的生物学意义尚不清楚。
考虑到IL-1与许多疾病的发病机理有关,显然需要得到一些药物用来限制IL-1的致病作用。
最近鉴定并克隆了icIL-lra一种新的分子形式(16和PCT/EP95/04023)。该分子是在icIL-lra特定形式框架中的第一和第二外显子之间插入一新的63bp外显子而产生的。这种新的转录产物已发现在成纤维细胞、角质形成细胞、活化单核细胞和多形核细胞内有表达。COS细胞内的表达显示,这种新的分子大多数位于胞内,经SDS-PAGE测定的分子量约为25kDa。这种新的分子称为Ⅱ型icIL-lra(icIL-lraⅡ)。考虑到icIL-lraⅡ是和ICE一样的胞内蛋白,申请人还测试了icIL-lraⅡ抑制ICE活性的能力。本申请的实施例中报道了测试的结果,显示,icIL-lraⅡ抑制ICE的活性。本发明的说明
本发明的主要目的是提供一种新的肽,它能够结合ICE,由此阻断IL-1β活性形式的生成,和/或更通俗地讲,能够结合ICE家族的酶,由此阻断这类酶的活性。所以,本发明涉及能够结合ICE和/或ICE家族酶的肽,它主要由氨基酸序列SEQ ID NO:1构成,如SEQ ID NO:2或SEQ ID NO:3具体所示,其中的Xaa在Asp和Ala之间选择。可任选的是,该肽在其N末端和/或C末端还含有一个或多个氨基酸。所以,本发明肽的长度可以是19至40氨基酸,19至25个更好。
具体地说,根据本发明的一个实施方案,所述的肽主要由氨基酸序列SEQ IDNO:4或5构成。
ICE家族的半胱氨酸蛋白酶的非限定性名单包括:CED-3(17)、Nedd-2/ICH-1(18,19),Yama/CPP-32/Apopain(20,21,22),Tx/ICH-2/rel-Ⅱ(23,24,25),ICErel-Ⅲ(25),Mch-2(26),ICE-LAP3/Mch-3/CMH-1(27,28,29),ICE-LAP-6(30)和FLICE/MACH(31,32)。
本发明的另一目的是提供足够纯净形式的该肽,以适合作为药物组合物中的活性成份,用于需要抑制ICE和/或抑制ICE家族酶的疾病病理中。
适合用本发明的新拮抗剂来进行预防、治疗或诊断的疾病病理实例是致死性细菌或病毒感染,以及自身免疫和炎性疾病。具体的例子包括:类风湿关节炎、败血性休克、急性髓性单核细胞性白血病、移植物抗宿主免疫学反应、获得性免疫缺陷综合征(AIDS)、溃疡性大肠炎和多发性硬化症。
以下说明将显示本发明的其它目的和优点。
本发明的一个实施方案是给予患者药学上活性量的本发明肽,所述患者处在发病危险中,需要抑制ICE和/或抑制ICE家族酶,或者患者已经表现出这类病理症状。
与主要活性成份相容的各种给药途径均可使用,但是尤其好的是肠胃外给药,因为这样可以在短时间内获得全身性作用。因此,较好的给药方式是在临手术前,手术中或手术后静脉注射药团。给予的肽剂量取决于根据患者年龄、体重和个人反应性所作的医疗处方。
剂量可以是0.05至30mg/kg体重,较好的剂量是0.1至10mg/kg体重,
可以将肠胃外使用的药物组合物制备成可注射形式的,其中含有主要活性成份和合适的媒质。用于肠胃外给药的媒质是本领域众所周知的,例如水、盐水、林格(Ringer)溶液和葡萄糖。媒质中可以含有少量赋形剂,以保持溶液的稳定性和渗透性。
可以根据一般方式来制备上述溶液,较好的是,此肽含量在1mg/ml和10mg/ml之间。
以上参考具体的实施方案对本发明进行了说明,但是本说明书的内容函盖了本领域熟练技术人员可能进行的各种修改和替换,这些修改和替换不超出本发明权利要求所限定的含意和宗旨。
以下将通过实施例对本发明进行说明,不应将这些实施例理解成为对本发明的限定。实施例将以以下附图为参考。附图说明
图1:COS转染细胞内ICE mRNA表达的Northern分析。用模拟载体或用编码人ICE的cDNA转染COS细胞,提取总mRNA,对其进行Northern分析,以证明ICE特异性mRNA的表达。具体的说,泳道1:模拟;泳道2:ICE。
图2:Western印迹分析。如文献(4)所述制备单核细胞裂解液,将pIL-1β与之一起孵育;37℃孵育60分钟后,将混合物进行SDS-PAGE,通过Western印迹分析证明存在前体I1-1β或成熟I1-1β。具体地说,
泳道1:pIL-1;
泳道2:pIL-1+单核细胞裂解液。
图3:所研究的肽的氨基酸序列。肽A(SEQ ID NO:6)和肽C(SEQ ID NO:4)是根据icIL-lraⅡ序列设计的。肽X(SEQ ID NO:7)是随机选取的肽。肽S(SEQ IDNO:5)与肽C的差别仅在于两个Ala取代了两个Asp残基。肽B(SEQ ID NO:8)是已知的ICE抑制剂(Ia)。
图4:低浓度的本发明肽对ICE活性的抑制。在有或没有肽(0.25或2.5μM)存在下,pIL-1β(5ng)与ICE一起孵育,如图2所述证明有前体或成熟形式IL-1β的存在。具体地说,
泳道1:pIL-1;
泳道2:pIL-1+肽A;
泳道3:pIL-1+肽B;
泳道4:pIL-1+肽C;
泳道5:pIL-1+ICE;
泳道6:pIL-1+ICE+肽A(2.5μM);
泳道7:pIL-1+ICE+肽A(0.25μM);
泳道8:pIL-1+ICE+肽B(2.5μM);
泳道9:pIL-1+ICE+肽B(0.25μM);
泳道10:pIL-1+ICE+肽C(2.5μM);
泳道11:pIL-1+ICE+肽C(0.25μM);
图5:高浓度的本发明肽对ICE活性的抑制。在有或没有肽(40或400μM)存在下,pIL-1β(5ng)与ICE一起孵育,如图2所述证明有前体或成熟形式IL-1β的存在。具体地说,
泳道1:pIL-1+肽A;
泳道2:pIL-1+肽B;
泳道3:pIL-1+肽C;
泳道4:pIL-1+肽X;
泳道5:pIL-1;
泳道6:pIL-1+ICE;
泳道7:pIL-1+ICE+肽A(400μM);
泳道8:pIL-1+ICE+肽B(400μM);
泳道9:pIL-1+ICE+肽C(400μM);
泳道10:pIL-1+ICE+肽X(400μM);
泳道11:pIL-1+ICE+肽A(40μM);
泳道12:pIL-1+ICE+肽B(40μM);
泳道13:pIL-1+ICE+肽C(40μM);
泳道14:pIL-1+ICE+肽X(40μM);
图6:肽C和S对ICE活性的抑制。在有或没有肽(100、300或1,000μM)存在下,pIL-1β(5ng)与ICE一起孵育,如图2所述证明有前体或成熟形式IL-1β的存在。具体地说,
泳道1:pIL-1;
泳道2:pIL-1+肽C;
泳道3:pIL-1+肽S;
泳道4:pIL-1+肽β;
泳道5:pIL-1+ICE;
泳道6:pIL-1+ICE+肽C(0.1mM);
泳道7:pIL-1+ICE+肽C(0.3mM);
泳道8:pIL-1+ICE+肽C(1mM);
泳道9:pIL-1+ICE+肽S(0.1mM);
泳道10:pIL-1+ICE+肽S(0.3mM);
泳道11:pIL-1+ICE+肽S(1mM);
泳道12:pIL-1+ICE+肽B(1mM);实施例材料和方法试剂
将以下市售试剂用于细胞培养和分离:
Ficoll(Seramed,Berlin,Germany),Percoll(Pharmacia,Uppsala,Sweden),RPMI1640(Seramed,Berlin,Germany),FCS(Hyclone Laboratories,Logan,UK),谷胺酰胺(Seramed,Berlin,Germany),和Hepes Merk,Darmastadt,Germany)细胞
通过Ficoll梯度离心,从健康献血者的外周血获得单个核细胞。室温下,2,000rpm Percoll梯度离心30分钟,从单个核细胞分离出纯化的单核细胞(10)。COS-7细胞(购自ATCC,Rockville,MD,USA)和单核细胞被培养在RPMI1640+10%FCS-2mM谷胺酰胺+20mM Hepes。从Cistron Biotechnology,Pinebroon,NJ,USA获得人重组IL-1β前体。在该实验室制备了与成熟和前体形式IL-1β都反应的多克隆抗体。PCR
根据公开序列(8a),通过RT-PCR获得ICE cDNA。
参考文献(16)进行30轮RT-PCR,95℃1分钟另30秒,55℃1分钟;另30秒和72℃1分钟另30秒。从Duotech(Milan Italy)获得寡核苷酸。用于选择性扩增ICE的寡核苷酸的序列为:
“正向”ICE1:5’-AAAAGCCATGGCCGACAAGGTC-3’(SEQ ID NO:9)
“反向”ICE2:5’-TCTCTTCACCCTGCCCACAGAC-3’(SEQ ID NO:10)结果COS细胞内重组ICE酶的表达
用PCR扩增了编码人ICE的cDNA。对序列进行确认,并将此cDNA亚克隆到pSG5表达载体内。用空载体(模拟)或含ICE cDNA的载体转染COS细胞,48小时后,分析细胞内ICE特异性mRNA的表达。如图3所示,用ICE cDNA转染的COS细胞表达高水平的ICE mRNA。
如现有技术(11)制备的单核细胞裂解液也能够将IL-1β转化成成熟形式(图2)。所以,将重组ICE或新鲜分离得到的人单核细胞在以后的实验中用作ICE酶活性的来源。ICE活性的抑制
制备ICE活性来源,通过在37℃孵育反应1小时来测试其切割pIL-1β的能力。然后对混合物进行SDS-PAGE,通过Western印迹法来证明pIL-1β或其成熟形式的存在。
我们设计和合成了4条不同的肽,并测试了它们抑制ICE活性的能力。这些肽显示在图3中,是利用Applied Biosystems(Foster City,CA)的固相合成仪获得的。利用高压液相层析来验证这些肽的纯度。
图3所示的四肽B(Bachem,Bubendorf, Switzerland),即已知的ICE抑制剂(Ia),被用作阳性对照。
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32.Boldin等,一种新的MORT-1/FADD-相互作用蛋白酶,MACH涉及Fas/Apo-1和TNF受体诱导的细胞死亡(Involvement of MACH,a novel MORT-1/FADD-interacting proteases,in Fas/Apo-1 and TNF receptor-induced cell death),细胞,85,803-815;
                            序列表(1)一般详细
(ⅰ)申请人:
  (A)名称:APPLED RESEARCH SYSTEMS ARS HOLDING N.V.
  (B)街道:14,JOHN B.GORSIRAWEG
  (C)城市:CURACAO
  (E)国家:THE NETHERLANDS ANTILLES
  (F)邮政编码:
  (G)电话:599-9-639300
  (H)传真:599-9-614129
(ⅱ)发明名称:ICE INHIBTING PEPTIDES
(ⅲ)序列数量:10
(ⅳ)计算机可读形式:
  (A)介质类型:软盘
  (B)计算机:IBM PC兼容机
  (C)操作系统:PC-DOS/MS-DOS
  (D)软件:PatentIn Release #1.0,Version #1.30(EPO)(2)SEQ ID NO:1的信息:
(ⅰ)序列特征:
  (A)长度:19氨基酸
  (B)类型:氨基酸
  (C)链型:
  (D)拓扑结构:线性
(ⅱ)分子类型:肽
(ⅸ)特征:
  (A)名称/代号:修饰位点
  (B)位置:2
  (D)其它信息:/注:Xaa是以Asp或Ala为佳的氨基酸,是Asp更好
(ⅸ)特征
  (A)名称/代号:修饰位点
  (B)位置:19
  (D)其它信息:/注:Xaa是以Asp或Ala为佳的氨基酸,是Asp更好
(ⅹⅰ)序列描述:SEQ ID NO:1:
Ala Xaa Leu Tyr Glu Glu Gly Gly Gly Gly Gly Gly Glu Gly Glu Asp
1               5                   10                  15
Asn Ala Xaa(2)SEQ ID NO:2的信息:
(ⅰ)序列特征:
  (A)长度:19氨基酸
  (B)类型:氨基酸
  (C)链型:
  (D)拓扑结构:线性
(ⅱ)分子类型:肽
(ⅹⅰ)序列描述:SEQ ID NO:2:
Ala Asp Leu Tyr Glu Glu Gly Gly Gly Gly Gly Gly Glu Gly Glu Asp
1               5                   10                  15
Asn Ala Asp(2)SEQ ID NO:3的信息:
(ⅰ)序列特征:
  (A)长度:19氨基酸
  (B)类型:氨基酸
  (C)链型:
  (D)拓扑结构:线性
(ⅱ)分子类型:肽
(ⅹⅰ)序列描述:SEQ ID NO:3:
Ala Ala Leu Tyr Glu Glu Gly Gly Gly Gly Gly Gly Glu Gly Glu Asp
1               5                   10                  15
Asn Ala Ala(2)SEQ ID NO:4的信息:
(ⅰ)序列特征:
  (A)长度:24氨基酸
  (B)类型:氨基酸
  (C)链型:
  (D)拓扑结构:线性
(ⅱ)分子类型:肽
(ⅹⅰ)序列描述:SEQ ID NO:4:
Met Ala Leu Ala Asp Leu Tyr Glu Glu Gly Gly Gly Gly Gly Gly Glu
1               5                   10                  15
Gly Glu Asp Asn Ala Asp Ser Lys
        20(2)SEQ ID NO:5的信息:
(ⅰ)序列特征:
  (A)长度:24氨基酸
  (B)类型:氨基酸
  (C)链型:
  (D)拓扑结构:线性
(ⅱ)分子类型:肽
(ⅹⅰ)序列描述:SEQ ID NO:5:
Met Ale Leu Ala Ala Leu Tyr Glu Glu Gly Gly Gly Gly Gly Gly Glu
1               5                   10                  15
Gly Glu Asp Asn Ala Ala Ser Lys
            20(2)SEQ ID NO:6的信息:
(ⅰ)序列特征:
  (A)长度:9氨基酸
  (B)类型:氨基酸
  (C)链型:
  (D)拓扑结构:线性
(ⅱ)分子类型:肽
(ⅹⅰ)序列描述:SEQ ID NO:6:
Glu Gly Glu Asp Asn Ala Asp Ser Lys
1               5(2)SEQ ID NO:7的信息:
(ⅰ)序列特征:
  (A)长度:13氨基酸
  (B)类型:氨基酸
  (C)链型:
  (D)拓扑结构:线性
(ⅱ)分子类型:肽
(ⅹⅰ)序列描述:SEQ ID NO:7:
Phe Lys Asp Pro His Gly Leu Trp Lys Gly Leu Ser His
1               5                   10(2)SEQ ID NO:8的信息:
(ⅰ)序列特征:
  (A)长度:6氨基酸
  (B)类型:氨基酸
  (C)链型:
  (D)拓扑结构:线性
(ⅱ)分子类型:肽
(ⅲ)假设:非
(ⅳ)反义:非
(ⅸ)特征:
  (A)名称/代号:修饰位点
  (B)位置:1
  (D)其它信息:/注:Xaa是乙酰基
(ⅸ)特征
  (A)名称/代号:修饰位点
  (B)位置:6
  (D)其它信息:/注:Xaa是-CHO
(ⅹⅰ)序列描述:SEQ ID NO:8:
Xaa Tyr Val Ala Asp Xaa
1               5(2)SEQ ID NO:9的信息:
(ⅰ)序列特征:
  (A)长度:22碱基对
  (B)类型:核酸
  (C)链型:单链
  (D)拓扑结构:线性
(ⅱ)分子类型:其它核酸分子
  (A)说明:/desc表示“寡核苷酸”
(ⅲ)假设:非
(ⅳ)反义:非
(ⅹⅰ)序列描述:SEQ ID NO:9:
AAAAGCCATG GCCGACAAGG TC                22(2)SEQ ID NO:10的信息:
(ⅰ)序列特征:
  (A)长度:22碱基对
  (B)类型:核酸
  (C)链型:单链
  (D)拓扑结构:线性
(ⅱ)分子类型:其它核酸分子
  (A)说明:/desc表示“寡核苷酸”
(ⅲ)假设:非
(ⅳ)反义:非
(ⅹⅰ)序列描述:SEQ ID NO:10:
TCTCTTCACC CTGCCCACAG AC                 22

Claims (10)

1.一种能够结合ICE或ICE族酶的肽,该肽主要由氨基酸序列SEQ ID NO:1构成,其中的Xaa在Asp和Ala之间选择,在肽的N末端和/或C末端可任选地含有一个或多个氨基酸。
2.根据权利要求1所示的肽,该肽主要由氨基酸序列SEQ ID NO:2构成。
3.根据权利要求1所示的肽,该肽主要由氨基酸序列SEQ ID NO:3构成。
4.根据权利要求1所示的肽,该肽主要由氨基酸序列SEQ ID NO:4构成。
5.根据权利要求1所示的肽,该肽主要由氨基酸序列SEQ ID NO:5构成。
6.根据权利要求1所述肽的用途,所述用途是医药用途。
7.根据权利要求1所述肽的用途,用于制备在病理学上具有活性的药物组合物,此活性要求抑制ICE和/或抑制ICE家族的酶。
8.根据权利要求7所述的用途,其特征在于所述的疾病病理选自自身免疫疾病。
9.根据权利要求7所述的用途,其特征在于所述的疾病病理选自致死性细菌和病毒感染。
10.根据权利要求7所述的用途,其特征在于所述的疾病病理选自炎性疾病。
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