CN1487951A - 对病毒蛋白gp120有亲合性的肽及这些肽的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一组肽，它们对病毒蛋白GP120具有很强的亲合性和特异性，还涉及这些肽的生产方法与这些肽的应用。本发明的肽，其特征在于它包括下述序列(A)：TPA－P1－Cys－P2－Cys－P3－Cys－Ala或Gln－Gly或(D)Asp或Ser－Ser或His或Asn－XaaJ－Cys－Thr或Ala－Cys－Xaak－NH2，式中TPA代表硫代丙酸、XaaJ代表β－萘基丙氨酸、苯基丙氨酸或双－苯基丙氨酸、Xaak代表Gly、Val或Ileu、P1代表3－6个氨基酸、P2代表2－4氨基酸和P3代表6－10个氨基酸，P1、P2和P3中的氨基酸是天然的或非天然的，相同或不同的，并且P1、P2和P3有或没有共同的序列，所述的肽具有发夹构象，其中β弯曲部分由其序列(A)的氨基酸残基Ala或Gln－Gly或CDAsp或Ser或His或Asn－Xaak组成。本发明的肽可以用于生产药、疫苗、色谱柱和用于筛选。
Description
技术领域
本发明涉及一组肽，它们对病毒蛋白GP120具有很强的亲合性和特异性，还涉及这些肽的生产方法与这些肽的应用。
病毒蛋白GP120是免疫机能缺陷病毒包膜的糖蛋白。该蛋白涉及第一个病毒复制循环步骤，即涉及病毒包膜识别淋巴细胞膜的CD4蛋白，和核壳体内在化的膜熔合的步骤。事实上涉及病毒包膜识别CD4蛋白位点的最外蛋白。
存在许多免疫机能缺陷病毒，其中包括与病毒蛋白gp120类似的包膜蛋白。其中可以列举人免疫机能缺陷病毒(VIH)、猿免疫机能缺陷病毒(VIS)、羊免疫机能缺陷病毒(VISNA)、牛免疫机能缺陷病毒(VIB)和猫免疫机能缺陷病毒(VIF)。
本发明的某些肽能固定在病毒包膜的病毒蛋白gp120上，抑制病毒蛋白gp120固定在受体CD4上，其CI50值是0.1-400nM，随其序列而变化。这些分子中的某些分子能抑制VIH病毒感染淋巴细胞T，其DE50(50％有效剂量)例如为100-900nM。另外，这些固定在重组病毒蛋白gp120上的分子诱发其中构象变化，这样暴露了新的抗原决定部位，具有与可溶CD4分子同样的效率。
本发明的肽有治疗与疫苗的应用。它们还有可能设计新的有用分子，例如在检测和纯化VIH包膜蛋白中和在发现新的抗-SIDA药物中新的有用分子。
现有技术
为找到有效治疗与预防由免疫机能缺陷病毒，特别地人的免疫机能缺陷病毒(VIH)所引起感染的方法，人们进行过许多研究工作。主要的困难涉及研制疫苗和有效的免疫治疗。这特别地是由于病毒的变异性、难以理解在其进入靶细胞内的机制和防止病毒感染所必需的免疫反应。
在下面说明书中，方括弧之间的参考文献系指在附录参考文献表中列出的文件。
正如通过分析CD4-gp120配合物三维结构所证明的[1](见附录参考文献)，CD4与病毒糖蛋白gp120结合的关键CD4结构元素包括CD4的氨基酸Gly38、Gln40、Gly41、Ser42、Phe43、Thr45(它们包括在36-47区内)和精氨酸-59。CD4的36-47区与免疫球蛋白的CDR2区相似，具有有序的发夹结构。这种结构构成如下：相应于序列36-40的β股(C′)，接着相应于序列40-43的弯曲部，它允许第二条相应于序列43-47的β股(C″)与第一条形成反平行的β结构。这种结构是通过第一条β股的Gly38、Gln40、Phe43、Thr45、Gly47残基的酰胺氮与第二条β股的Thr45、Phe43、Gln40、Gly38、Ile36残基各自羰基氧之间的氢键稳定的。这种发夹结构在CD4与病毒蛋白gp120相互作用中具有中心作用，实现两种功能：第一，这种结构使氨基酸Gly38、Gln40、Gly41、Ser42、Phe43和Thr45在病毒蛋白gp120的相互作用表面生成互补的分子表面，特别地，可使Phe43的侧链插在病毒蛋白gp120分子表面中的疏水腔入口；第二，这种结构可在CD4的β股C″的多肽骨架与病毒蛋白gp120的β15股(残基365-368)之间进行β薄片状类的相互作用。精氨酸59(Arg59)在CD4-gp120相互作用中也起关键作用，因为其侧链的胍盐基团与病毒蛋白gp120的残基Asp368的侧链形成双氢桥，因此可使CD4的股C″与病毒蛋白gp120的β15股之间的β结构类型相互作用稳定。指向位点的诱变实验证明，所有这些CD4残基在与病毒蛋白gp120的相互作用中起关键作用[2]，[3]。
复制这种有序的发夹结构和这些残基侧链构象，在应该固定在CD4相互作用位点的病毒蛋白gp120上的分子中是关键的。构建简单肽，如相应于序列37-53的直链肽和相应于CD4序列37-46的环状肽对病毒蛋白gp120不具有可测量亲合性的事实，是这种情况的证明[4]。
VIH感染CD4细胞可通过病毒包膜与CD4之间的高亲合性相互作用调节。诱变和用抗体竞争的实验可将与病毒包膜蛋白gp120接触表面定位在CD4的D1区内。在与CD4的D1D2区和与单克隆抗体的Fab片段的配合物中，糖蛋白gp120的功能重组形式的三维结构，而这种结构缺失V1-V2-V3环和N-和C-端区，近来采用结晶学方法解决了[1]。在这种结构中，使用大分子表面(7422)时，其大分子表面的中心在与免疫球蛋白CDR2区相比的区周围，CD4与病毒蛋白gp120的分子表面严重凹陷(800)相互作用。在病毒蛋白gp120的分子凹陷芯中开了一个又窄又深的腔，“Phe43腔”，其中在CD4的CDR2区顶部的Phe43侧链占据入口。这种结构的分辨率证实了前面诱变数据，这些数据表明，Phe43残基和所有的CDR2环在功能上是非常重要的，并且提出CDR2环作为抑制VIH-1病毒与细胞结合的可能靶。gp120-CD4相互作用有可能将这种病毒固定在靶细胞膜上，在感染机制中是第一个蛋白-蛋白相互作用。但是，其它的共-受体对于VIH有效进入这些细胞是必不可少的。这些是在淋巴向性病毒株(X4)和CCR-5进入时涉及的CXCR-4[5]，[6]，在M-向性株(R5)和大多数主要分离物进入时涉及的CCR-5[7]，[8]。几个证据表明病毒蛋白gp120在CD4上固定在包膜糖蛋白中产生构象变化，这些变化可揭示采用特异抗体(命名为CD4i)可检测的新位点，增加了包膜对化学激活受体[9]，[10]，入口共-受体的亲合性。在病毒蛋白gp120固定CD4和共-受体后，其它构象变化导致gp41的结构再组织，这就导致公开其fusogene肽，然后导致病毒和细胞膜熔合，最后导致病毒负荷加入细胞。
与CD4配合的病毒蛋白gp120的结晶学结构可阐明HIV侵袭免疫反应所采用的机制。人们已经知道，gp120包膜蛋白具有强糖基化的超变化区。结晶学结构因此证明，超变化区和强糖基化区形成了病毒蛋白gp120的暴露分子表面，该表面还相应于病毒粒子可到达的表面。仅几个病毒蛋白gp120分子表面区保留了，并且可以成为抗体的靶。这些区正常时是不可到达的，或许受到超变化环(V1-V2-V3)的保护，在结晶蛋白中缺失这些环，因此是不可见的。这些区中的一个区是化学激活受体的接近相互作用位点的表面，在包膜固定在CD4上后是可到达CD4i抗体的。在CD4键合位点是另一个暴露的保留表面：但是，这个表面存在于病毒蛋白gp120的腔中，因此不能到达抗体，但可以包含具有与抗体不同的单个免疫球蛋白功能区的CD4，它们使用两个分子识别功能区。
直到今天可使用识别包膜蛋白(gp120)的工具是有限的。这些工具是CD4i抗体[11]、[12]、[13]，它们能够固定广谱主包膜；但是，它们对病毒包膜的亲合力很低，并且只是在CD4存在下才增加；这样使其应用变得不易。其它的抗体，像IgG1b12、F105或15e不能识别主分离物。用生物素标记的CD4的分子也可以是一种解决办法。这种分子可从市场上获得(Intracel)。可惜，它的价格太高，它的病毒蛋白gp120的功能性固定性能因生物素化反应而严重降低，这样大大限制其应用。
由可溶重组CD4和/或由含有CD4区的免疫球蛋白嵌合体(chimeres)，抑制病毒蛋白gp120与入口主受体，CD4之间的相互作用，在实验上并被认为是其中一种抑制VIH-1感染的主要治疗方法。这些分子只是在实验室中采用病毒株的情况下，活体外抑制病毒感染才有效，但是在许多主分离物的情况下是无效的。曾提出由CD4得到的这些构造在活体内快速降解，与它们对主分离物的病毒包膜较低亲合性，是它们无效的基本原因。然而，研究表明，某些主分离物的单体重组gp120对CD4的亲合性，与来自实验室的病毒株的亲合性没有显著的差别。在病毒表面的病毒蛋白gp120低聚物性质，在许可的细胞表面上的CD4密度和结构，可能存在其它还未清楚说明的分子相互作用或其它入口辅助分子，这些可能在入口机制中起作重要的作用，并且是作为入口对抗物的可溶CD4蛋白无效率的原因。研制以病毒蛋白gp120为靶的抗病毒剂具有很大的挑战性，原因在于包膜蛋白很大的基因可变性，即可以解释许多病毒蛋白gp120抑制剂无效率的因素。但是，有助于生成CD4的病毒蛋白gp120结合位点核心的残基由保留非常多的残基构成这个事实，可认为病毒蛋白gp120抑制剂对广谱VIH-1分离物是有效的。
曾提出由CD4得到的肽构建物作为病毒感染的抑制剂：涉及CD4的CDR2环的结构拟态肽，它们加入了模拟Phe43的苯基[14]和相应于CD4的CDR3环的环状肽，并且加入附加芳族残基[15]。然而，这些构建物具有限于实验室分离物的很低抗病毒活性，并且即使它们在开始被指定为CD4的结构模拟物，它们在进入步骤还是没有活性的[16]。
实际上，曾提出许多gp120-CD4相互作用抑制剂，这些抑制剂有临床应用。例如涉及由CD4的DID2功能区与IgG2免疫球蛋白的基因熔合所生成的大尺寸重组蛋白[17]。这种构建物PRO542处于临床阶段I/II。似乎是人体能很好地接受这个大的重组蛋白，但其效率取决于难以达到的高循环剂量。曾提出更小尺寸的分子作为CD4-gp120相互作用抑制剂，并且处在临床试验阶段。涉及用组合方法鉴定的双偶氮染料FP21399[18]，硫代磷酸酯低核苷酸zintevir(AR177)[19]，萘磺酸酯基聚合物，PRO200[20]和淀粉衍生物，糊精2-硫酸酯((D2S)，它们抑制在细胞培养物中的VIH-1化学分离物，但是，需要高浓度。在入口抑制剂中，还有SPC3[22]，在原来提出作为CD4-gp120相互作用抑制剂的多支化的合成肽构建物，后来在病毒与细胞结合的步骤中显示出活性。曾提出其它小分子肽作为入口抑制剂：bicyclamAMD3100[23]，NSC651016[24]，肽T22[25]和其更新的版T134或T140[26]和TAK779[27]。这些分子是病毒入口的抑制剂，对CXCR4和CCR5入口共-受体是活性的，但在CD4-gp120相互作用中没有任何活性。由糖蛋白gp41、肽T20(或DP178)[28]和其更新的改进版DT1249[29]的C-端范围序列得到的肽，是另外的感染抑制剂，它们以在病毒包膜与CD4结合之后，而在细胞病毒膜熔合之前的入口瞬时期为靶：这些肽在CD4-gp120相互作用中没有活性。这些产品中大部分实际上处在I/II期临床试验阶段，但是它们的治疗效率仍有待证实。
临床上实际使用的抗-SIDA治疗规程，三次治疗，包括三种抑制剂的组合，它们以两种病毒酶为靶，逆转录酶和蛋白酶。即使三次治疗达到显著降低许多病人的病毒量，但甚至在非常有利于的情况下也不能根除疾病，因为总是有不活动的感染点[30]。一方面三次治疗的部分成功，另一方面采用实际治疗方案不可能停止SIDA感染，增加了需要新的药品，这些药品在其它病毒靶处是活性的，并且能提高实际临床药物的所有组成部分和效率。
在美国，密苏拉，蒙大拿大学，蒙大拿生物工艺学中心，J.H.Nunberg的实验室中的实验证明了，在前面步骤中有病毒-细胞熔合的蛋白形式化学桥联具有新的免疫原，它们能诱发生成可中和病毒的抗体[31]。病毒包膜与入口受体的预-熔合配合物因此具有很大实际意义的结构，因为这种结构能够成为在制备抗SIDA疫苗时蛋白生成的最重要的组分。在美国，巴尔的摩，马里兰大学，人类病毒学研究所，A.DeVico实验室中的实验证明了，采用化学桥联稳定的或作为重组熔合蛋白的gp120-CD4配合物为大分子形式，它暴露了病毒蛋白gp120隐蔽抗原位点，并且它能够诱发中和抗体[32]、[33]。采用化学桥联得到这种抗原配合物是不令人满意的，因为不均匀，也难以复制。它以重组蛋白得到不会得到结构稳定的有效形式。但是，特别地，在这些制剂中有CD4在已经免疫抑制的有机体中可能存在诱导自-免疫反应的危险性。
另外，生产呈单体重组形态(gp120)或呈更自然的三聚物形态(gp140或类似物)的病毒包膜，在其研究中，和在大规模生产在接种疫苗时可能使用的重组形态中，具有非常重要的意义。这些重组形态的纯化不是很容易的，还涉及使用有配位体的官能化色谱载体，特别是外源凝集素，它们对包膜蛋白不是非常特异的。使用含有共价固定重组CD4的色谱载体加入一个更特异的，也有效的纯化病毒蛋白gp120的步骤，但这样一种载体的成本将增加太多，这种蛋白在所有使用的条件下也不足够稳定。
发明的公开
本发明提供一组肽，这些肽模拟CD4，并且克服了前面指出的现有技术缺陷。事实上，本发明提供一种稳定的肽，这种肽对SIDA病毒包膜具有很强的亲合性，特别对蛋白gp120更是如此。
本发明的肽的特征在于它包括下述序列(A)：
TPA-P1-Cys-P2-Cys-P3-Cys-Ala或Gln-Gly或(D)Asp或Ser-Ser或His或Asn-XaaJ-Cys-Thr或Ala-Cys-XaaK-NH2，
式中TPA代表硫代丙酸、XaaJ代表β-萘基丙氨酸、苯基丙氨酸或双-苯基丙氨酸、XaaK代表Gly、Val或Ileu、P1代表3-6个氨基酸、P2代表2-4氨基酸和P3代表6-10个氨基酸，P1、P2和P3中的氨基酸是天然的或非天然的，相同或不同的，并且P1、P2和P3有或没有共同的序列，所述的肽具有β发夹(en épingle àcheveux)构象，其中β弯曲部分由其序列(A)的氨基酸残基Ala或Gln-Gly或DAsp或Ser-Ser或His或Asn-XaaJ形成。
根据本发明的一种实施方式，本发明的肽的特征在于它包括下述序列(I)：
TPA-Xaaa-Xaab-Ala或Gln或His-Arg或Phe-
1 5
Cys-Xaac-Xaad-Arg-Cys-Lys-Xaae-Xaaf-
10
Xaag-Xaah-Leu或Lys-Xaai-Lys-Cys-Ala
15
或Gln-Gly或(D)Asp或Ser-Ser或His或Asn-
20
Xaaj-Cys-Thr或Ala-Cys-Xaak-NH2，
25
式中TPA代表硫代丙酸、Xaaa、Xaab、Xaac、Xaad、Xaae、Xaaf、Xaag、Xaah、Xaai是天然的或非天然的，相同或不同的氨基酸，Xaaj代表Nal、Phe或Bip，Xaak代表Gly、Val或Ile。
残基(D)Asp代表天冬氨酸的光学异构体D，Nal代表β-萘基丙氨酸，Bip代表双-苯基丙氨酸。
本发明人证实了用序列(I)定义的本发明肽包括在该序列1位的硫代丙酸，序列(Xaaj)23位的残基Phe、Nal、或Bip，和序列(Xaak)27位的残基Gly、Val或Ile，该肽对免疫机能缺陷病毒的病毒包膜蛋白gp120具有强亲合性和高的结合特异性。
这个肽包括仅27或28个残基，并具有由两反平行β股构成的发夹结构，两股通过四个残基的β弯曲连接。由于两反平行股彼此相距一定距离可以提供分子内氢桥的相互作用，因此两反平行股使结构稳定。特别地，肽键的酰胺氮原子与羰基氧原子之间的距离是2.5-3.6。这个已很好确定的稳定结构复制了对其与糖蛋白gp120结合而言是关键的CD4的结构元素。
采用核磁共振(RMN)方法在实验上解决了本发明肽的三维结构。这种分析证明了，这种肽的三维组织结构复制CD4发夹结构的肽骨架，这种肽的区37-46可以叠加在CD4的区36-37上，rms偏差仅1.05。另外，残基Ala或Gln20，Ser22，XaaJ23(Nal、Phe或Bip)，和Thr或Ala25的侧链的方向与CD4相应残基，即Gln40、Ser42、Phe43和Thr45的方向可比较。特别地，XaaJ23的侧链从在构象中的发夹基序(motif)突出出来，该构象与CD4的Phe43的构象类似，以便插入病毒蛋白gp120疏水腔的入口，因此增强与gp120连接。在9和18位的Arg和Lys是与CD4蛋白的残基Arg59和Lys35在拓扑结构上相当的。
肽的TPA和5cys构成了二硫化物桥，这些桥具有1-3、2-4和3-6类成对，并且使发夹结构稳定。
发夹结构基序具有可到达溶剂和/或如蛋白的较大尺寸分子的表面，这样可以有利于其与病毒包膜蛋白相互作用。
这种基序的可到达溶剂的表面的氨基酸侧链在空间上是接近的，并形成连续的分子表面，该表面复制CD4-gp120结合的多个重要残基的结构。
含有发夹结构基序的板-状结构也含有其它的结构区，这些结构区能接受在相对于发夹结构基序的已很好确定的空间位置中附加的化学官能度，因此可以增强其结合的生物功能和/或提供标记基团。例如，生物素基团或荧光素基团已加在赖氨酸11侧链处，没有造成衍生物的生物学活性损失。加入这些基团使得有可能在如前面所述的与包膜蛋白相互作用的试验中使用这些衍生物。
根据本发明，序列(I)还可以包括与残基Xaak连接的脯氨酸残基。在28位添加的脯氨酸残基可使C-端稳定，使发夹结构基序的C-端β股变得更少可被弯曲。
根据本发明，在序列(I)中，Xaai可以是Gly。
例如，本发明的肽可以包括选自下述序列的序列：附录序列表的第4号ID、第5号ID、第6号ID、第7号ID、第8号ID、第9号ID、第10号ID、第11号ID、第12号ID、第13号ID、第14号ID、第15号ID、第16号ID序列。
本发明的肽可以采用固相化学合成或采用基因重组的方法得到。另外，本发明还涉及如前面定义的本发明肽的生产方法，所述方法包括所述肽的固相化学合成。这种化学合成例如可以采用AppliedBiosystems，mod.433A类肽自动合成器实施。这种合成例如可以采用Fmoc化学实施，化学Fmoc使用临时保护氨基酸的α-氨官能团的芴基甲氧基羰基。
采用包括下述步骤的方法也可以生产本发明的肽：
a)在表达载体中整合加入核酸序列，所述的核酸序列编码本发明的肽，
b)含有所述核酸序列的表达载体加入到宿主细胞中，
c)含有所述核酸的宿主细胞在能够合成所述肽的培养条件培养，
d)回收合成的肽，
e)在C-端位置接枝TPA。
实施这种肽合成方法的技术要点是本技术领域的技术人员已知的。例如在Sombrook，Fritsch和Maniatis著作，《分子克隆，实验室手册》，第2版中描述过这些要点。可以采用在肽中可利用的经典有机化学方法进行在肽C-端位置接枝TPA。
本发明人合成了一组肽，复制出一部分与免疫球蛋白CDR2区类似的CD4区的结构，正如由诱变结果和结晶学分析结果所证明的，这些肽是在CD4与病毒蛋白gp120结合的关键区中。本发明的肽能够固定在与CD4相互作用的糖蛋白gp120区上，VIH-1进入CD4靶细胞的基本受体。
它们构成一组抑制剂，其对单体重组病毒糖蛋白gp120的亲合性在CI50值0.1-400nM中变动。它们是以CD4结构为基础的CD4-gp120相互作用的特异性强抑制剂。在与可溶的CD4竞争时进行与重组病毒蛋白gp120的结合，并且这种结合对于很好结构化的形态是特异的。
由于CD4的结构和功能相似性(mimétisme)，这些肽在下述不同的领域中都是可使用的。
本发明的肽可以以其重组形式固定VIH-1包膜，如ELISA试验所证明的。这些用适当荧光或放射性探头标记的肽能够检测在溶液中或在细胞表面存在VIH-1包膜，因此，发现感染细胞的存在，于是发现有VIH-1感染。
本发明的肽抑制活体外重组CD4-gp120蛋白之间的相互作用，通过这种迂回办法(biais)，它们还可以让VIH-1LAI(主分离物)和VIH-1LEN(临床分离物)停止进入循环的淋巴细胞。本发明最强的肽事实上是能够抑制淋巴细胞感染，其DE50是100-900nM。这些分子因此是抗病毒剂，它们获得了临床应用。由于它们的肽性质，可以采用注射或灌输或在局部外用药方式使用这些肽。
本发明肽抑制病毒蛋白gp120与CD4结合的能力是这些肽抑制病毒感染能力的证明，因为它们防止病毒进入的其中一个主要步骤。这些进入抑制剂因此是具有抗病毒作用的组分。本发明这些肽因此表示了在抗VIH治疗中可使用的分子。
本发明这些肽能够诱导重组病毒蛋白gp120构象和包膜的变化，这些可通过命名为CD4i的特异单克隆抗体检测，例如CG10、17b和48D。这些构象的变化因此与通过CD4结合诱导的这些变化显然是相似的。本发明肽与重组病毒蛋白gp120和与病毒包膜的结合因此暴露了包膜的抗原决定部位，其没有CD4是不能正常达到的。这些抗原决定部位是新的抗原位点，这些抗原位点对使中和VIH-1的抗体显色可能非常重要。因此本发明的这些肽在疫苗应用中也是可使用的，特别在包括它与病毒包膜蛋白的配合物的配方中是可使用的。
本发明的某些肽对重组病毒蛋白gp120的亲合性比其它的肽低。这些肽在纯化病毒包膜的功能形式中也具有非常重要的实际使用意义。事实上，病毒蛋白在这些肽上固定是较容易逆转的。为了证实这一点，本发明人通过使用固定在与该分子活性表面相反一侧的可弯曲臂，将这些肽共价固定在液相色谱所使用的亲水聚合物载体(Sepharose4B)上。这些如此固定的分子还可以与重组病毒蛋白gp120进行反应，能够将这种病毒蛋白保留在聚合物基体上。然后通过介质的酸化作用可分离这种蛋白。因此如此功能化的载体在大规模制备时能够纯化重组病毒蛋白gp120，任选地纯化病毒包膜的其它形式，甚至整个病毒。
另外，本发明的这些肽例如可用荧光素和生物素标记，或放射性标记，而不会改变与病毒包膜蛋白gp120结合亲合性。例如进行分子筛选时，这些标记肽在它们与gp120结合的竞争实验中可以用作示踪剂。可使用的方法是本技术领域的技术人员在涉及研究分子相互作用的参考文献中可获得的方法(例如参见[37、38、39和40])。在筛选的方法中，所有能够抑制本发明肽与病毒蛋白gp120之间相互作用的分子都可以成为CD4-gp120相互作用的抑制剂，因此，成为病毒感染的抑制剂。因此借助本发明的肽，有可能筛选所有能与gp120蛋白或特别是与gp120类似的蛋白反应的分子，具有抗病毒活性的分子或生产药物的有用分子。
因此，本发明还涉及本发明的肽，例如前面定义的肽在制备药物中的应用。
本发明还涉及本发明的肽，例如前面定义的肽在制备抗病毒剂中的应用。
本发明还涉及本发明的肽，例如前面定义的肽在制备用于治疗SIDA药物中的应用。
本发明还涉及疫苗，该疫苗含有本发明肽与病毒包膜蛋白的配合物。该病毒可以是SIDA的病毒，例如前面列举的病毒。
本发明还涉及本发明的肽，例如前面定义的肽在生产诊断产品，例如SIDA的诊断产品中的应用。
本发明还涉及本发明的肽，例如前面定义的肽在检测VIH病毒包膜分子中的应用。
本发明还涉及本发明的肽，例如前面定义的肽在筛选抑制gp120或其类似物与CD4分子相互作用的分子，筛选具有抗病毒活性的分子与筛选生产药物有用的分子中的应用。
本发明还涉及本发明的肽，例如前面定义的肽作为使色谱基体功能化的固定配位体的应用。
参照序列表和附图阅读下述实施例还可见到其它的优点。
序列表的简要说明
附录序列表提供了下述肽序列：
-第1号ID序列：sCD4序列，
-第2号ID序列：scyllatoxine的序列(ScTx)，
-第3号ID序列：CD4M9序列，来自scyllatoxine的肽在该序列的1位没有TPA，
-第4-16号ID序列：本发明分别命名为CD4M9T、CD4M26、CD4M27、CD4M27A、CD4M27B、CD4M27C、CD4M30、CD4M31、CD4M32、CD4M33、CD4M35、K15和K16的序列，
-第17号ID序列：来自scyllatoxine的命名为CD4M3的序列，在该序列的1位没有TPA，
-第18号ID序列：来自charybdotoxine的命名为CD4MO的序列。
附图简要说明
-图1：通过竞争ELISA所得到的用本发明肽抑制CD4与病毒蛋白gp120结合的曲线。测试的肽是：CD4M9、CD4M9T、CD4M27、CD4M32、CD4M33和CD4M35。报告了以结合百分数(％F)随肽浓度变化的实验数据。
-图2：通过竞争ELISA所得到的用标记肽CD4M33-荧光素、CD4M33-F抑制CD4与病毒蛋白gp120结合的曲线。为了比较起见，还列出肽CD4M9(第3号ID序列)、CD4M33(第13号ID序列)和CD4M35(第14号ID序列)的曲线。报告了以结合百分数(％F)随肽浓度变化的实验数据。
-图3：重组病毒蛋白gp120-HXB2与固定在表面等离子体激元共振仪器芯片表面上的肽CD4M33(第13号ID序列)相互作用的曲线。在注射浓度13.2(1)、19.8(2)、29.6(3)、44.4(4)、66.6(5)和100(6)nM的病毒蛋白gp120后，记录了缔合(0-300秒)与离解(300-800秒)曲线。报告了以共振单位(RU)随以秒表示的时间(t)变化的数据。
-图4(a)和(b)：在肽CD4M33(10微克/毫升)存在下，在CD4M9失活肽(Ala23)(在CD4M9肽序列中用Ala替换Phe23)(10微克/毫升)存在下和在没有肽的情况下，用AT-2失活的VIH-1[34]与固定在表面等离子体激元共振仪器芯片表面上的抗体48d[11](a)和CG10[35]相互作用的曲线。在注射VIH-1后记录了缔合(0-180秒)与离解(180-600秒)曲线，该VIH-1与这些肽在20℃预培养1小时。报告了以共振单位(RU)随以秒表示的时间(t)变化的数据。
-图5(A)-(C)：肽CD4M30(第10号ID序列)(图4A)、CD4M33(第13号ID序列)(图4B)、CD4M35(第14号ID序列)(图4C)对用PHA-P活化的CMSP中的VIH-1LAI株的复制的影响。这些数据是用培养上清液中逆转录酶活性抑制百分数(％I)随以nM表示的肽浓度变化表示的。
-图6(A)和(B)：可溶CD4和本发明肽的存在对重组病毒蛋白gp120HZB2与固定在表面等离子体激元共振仪器芯片表面上的抗体CG10(10)和48d(B)相互作用的影响。报告了对于只是病毒蛋白gp120和在CD4M27(1.5当量，第6号ID序列)、CD4M9(1.5当量)、失活突变体(Ala23)CD4M9(1.5当量)和可溶CD4(1.5当量)存在下病毒蛋白gp120的缔合(0-180秒)与离解(180-400，180-450秒)的曲线。
-图7：用氨基酸残基字母编码表示的本发明肽序列实施例。TPA和B分别表示硫代丙酸和双-苯基丙氨酸，“d”表示天冬氨酸光学形态D。
-图8：使用本发明肽CD4M9(第3号ID序列)功能化的Sepharose4B柱(1.2×4厘米)纯化重组蛋白gp120HXB2的色谱曲线。报告了在添加0.5M乙酸后在280纳米下吸收随时间(分)变化数据。
实施例
实施例1：本发明肽的合成
在这个实施例中，使用Applied Biosystems，mod.433A肽自动合成器与使用Fmoc化学生产了本发明的肽，它使用临时保护氨基酸的α-氨官能团的芴基甲氧基羰基(Fmoc)。在这种Fmoc策略中，防止氨基酸侧链副反应所使用的保护基团是用于Ser、Thr和Tyr残基的叔丁醚(tBu)；用于Asp、Glu残基的叔丁酯(OtBu)；用于Gln、Asn、Cys、His残基的三苯甲基(Trt)；用于Lys残基的叔丁氧基羰基(Boc)和用于Arg残基的2，2，5，7，8-五甲基色满-6-磺酰基(Pmc)。
相对于树脂(0.1mM)，使用10当量过量氨基酸(1mM)进行偶合反应。保护的氨基酸溶于1毫升N-甲基吡咯烷酮(NMP)和1毫升1M1-N-羟基-7-氮杂苯并三唑(HOAt)在NMP溶剂中的溶液。这时添加1毫升1M N，N-双环己基碳化二亚胺(DCC)溶液。在活化40-50分钟后，生成的活性酯转移到装有树脂的反应器中。在这个转移步骤，然后偶合步骤之前，使用20％哌啶在NMP中的溶液就Fmoc基团使树脂去保护。在约5-10分钟后用NMP洗涤除去过量的哌啶。
在去保护期间，在305纳米处检测二苯并富烯-哌啶加合物能够跟踪良好的合成进展。事实上，定量分析加合物能够估算Fmoc基团去保护的效率和因而后面加入的氨基酸的偶合效率。
给本发明肽带来的化学改性
荧光探头以及生物素基团偶合在所研究的两个本发明肽上，即CD4M9T(第4号ID序列)和CD4M33(第13号ID序列)。在与病毒蛋白gp120结合位点相反的面上，在赖氨酸残基11处进行在这两种化合物上的加入。通过用所谓正交(orthogonal)的保护基团，如基团(1-(4，4-二甲基-2，6-二氧代-亚环己基)乙基)保护其侧链的可能性调节这种赖氨酸的选择。使用用于Fmoc基团去保护的20％哌啶进行处理时，这样一种基团事实上是稳定的，但用2％肼溶液处理特别会被分解。一旦Dde基团除去，就会偶合荧光素与生物素。
加入荧光素
荧光素基团加在本发明肽CD4M33的赖氨酸11，和本发明肽K15(第15号ID序列)或K16(第16号ID序列)的各自赖氨酸15或16的侧链上。因此，Dde基团在肽合成期间用于保护赖氨酸侧链，然后用在二甲基甲酰胺(DMF)中的2％肼进行两次处理，每次5分钟，释放出Dde基团。荧光素分子直接地偶合在合成的肽上，或借助用于将荧光素(体积大的分子)隔开的臂偶合在合成的肽上，这样可能阻碍结合活性。在后一种情况下，能够加入臂的分子是Fmoc-8-氨基-3，6-二氧杂辛酸。因此往一当量树脂添加17当量Fmoc-8-氨基-3，6-二氧杂辛酸、60当量二异丙基乙胺(DIEA)、17当量六氟磷酸2-(1H-苯并三唑-1-基)-1，1，3，3-四甲基脲鎓(uronium)(HBTU)。在环境温度下偶合1小时后，用20％哌啶使Fmoc基团去保护。然后借助荧光素-(5-(6)-甲酸N-羟基琥珀酰亚胺基酯进行该探头的偶合。为此，在14当量二异丙基乙胺(DIEA)存在下，往一当量树脂添加4当量活化荧光素酯。该反应在NMP溶剂中进行一夜。最后进行最后的去保护。
加入生物素
首先在Dde基团的预先脱保护赖氨酸11上添加8-氨基-3，6-二氧杂辛酸间隔臂。该反应与在前面段落所描述的反应类似。然后该生物素以生物素酰胺基己酸N-羟基琥珀酰亚胺基酯的形式加入：因此在14当量二异丙基乙胺(DIEA)存在下，往一当量树脂添加4当量活化生物素酯。该反应在环境温度下进行一夜。然后洗涤树脂，再用最后的去保护溶液进行处理。
加入硫醇基团
根据前面描述的方法，用赖氨酸在11位上合成肽CD4M9，该赖氨酸有Dde基团作为侧链保护基团。在合成肽后，肽-树脂用2％肼在DMF中的溶液处理5次。在二异丙基乙胺存在下使用HBTU反应剂，在DMF中使用10当量Fmoc-8-氨基-3，6-二氧杂辛酸，在环境温度下进行连接臂的偶合1小时。然后在DMF中，用20％哌啶使Fmoc基团去保护。这时，在DIEA存在下，肽-树脂用10当量Traut反应剂(氢氯化2-亚氨基thiolane)(Sigma)进行处理。最后，如下面所描述的释放肽和使之去保护。
树脂的最后去保护
用三氟乙酸(TFA)处理与树脂结合的肽，同时将树脂与侧链上的保护基团分离。在进行分离之前，该树脂用二氯甲烷(DCM)洗涤多次，最后干燥。分离时使用的试剂是含有81.5％TFA和清除剂酚(5％)、硫代茴香醚(5％)、水(5％)、乙二硫醇(2.5％)和三异丙基硅烷(1％)的酸性混合物。按照每克树脂100毫升这种溶液，该树脂用这种混合物在搅拌与环境温度下处理三小时。在溶液中游离肽采用过滤方法回收。然后，这种肽进行沉淀，在冷的条件下在异丙醚中洗涤，再溶于20％醋酸中，冻干。
通过生成二硫化物桥褶叠本发明的肽
冻干后回收的肽，合成的粗制品，呈还原形式，即链内的二硫化物桥未生成。使用胱胺/半胱胺氧化还原对实现生成这些共价键。合成的粗制品置于水中，按照2.0毫克/毫升，水中加入0.1％(体积/体积)TFA和6M氯化胍(chlorure de guanidinium)，以利于其溶解。然后这种溶液在稀释到0.2毫克/毫升后，滴加到由100mM，pH7.8 Tris/HCl和5mM半胱胺组成的还原缓冲溶液中。最后在环境温度下反应45分钟后添加0.5mM胱胺(氧化剂)。该介质在30分钟后调到pH3.0。
半胱胺能够还原在肽上的硫醇基团。在自由的空气下，它被氧化和可以氧化半胱氨酸，因此，因生成链内二硫化物桥而褶叠肽。操作后添加的胱胺能够完成这种褶叠。通过分析色谱，将粗制产物与氧化产物的保留时间进行比较，粗制产物的保留时间更长些，可以证实良好的氧化作用进展。
在11位有硫醇基团的肽CD4M9的氧化作用与前面段中描述的稍微不同。由20mM磷酸盐缓冲液、200mM氯化钠组成的反应褶叠介质调节到pH7.8，用氩气长久脱气，然后加入5mM半胱胺、5mM胱胺。然后添加包括七个游离SH官能团的肽，在仅10分钟后，即足以褶叠和生成三个自然二硫化物桥的时间，与限制生成相应于高氧化态副产物足够短的时间，添加酸停止该氧化反应。
本发明肽的纯化
使用Vydac C18制备柱(1.0×25.0厘米)，采用反相高效液相色谱纯化本发明的肽。使用0-60％乙腈在0.1％三氟乙酸水溶液中的线性梯度达90分钟。采用分析HPLC分析主要峰的馏分。将只有一个峰的这些馏分合并，冻干。如此得到的产物采用质谱进行分析。
实施例2：采用间接ELISA的竞争试验
采用间接ELISA(酶连接免疫吸收剂试验)测量了抑制rgp120-CD4相互作用。每个孔(puits)50ng抗-gp120抗体，D7324，在96孔板(Maxisorb，Nunc)上在4℃固定一夜。在用牛血清白蛋白钝化与用洗涤缓冲液(10mM Tris，pH7.8，0.05％Tween20)洗涤三次后，每个孔添加15ngrgp120HXB2，在三次洗涤后，每个孔添加0.4ng可溶的CD4。制备只是含有可溶的CD4的100％对照。在4℃一夜与洗涤三次后，每个孔添加5ng鼠的抗-CD4抗体L120.3，然后添加与过氧化酶偶合的鼠的雄山羊抗-IgG抗体(GAMP0)。添加3，3′，5，5-四甲基联苯胺，过氧化酶的荧光素基体进行显色(révélation)。在30分钟后加2M硫酸停止反应。读取在450纳米处的吸收A可计算出rgp120-CD4相互作用抑制结果。无竞争剂的对照可测定吸收A100％(无竞争剂吸收)。用下式可计算出每个本发明肽浓度的抑制百分数：
抑制百分数＝100×(A100％-A)/A100％
这些试验重复进行，这些结果以重复实验结果平均值表示。在间接ELISA试验中测试了来自charybdotoxin的肽CD4MO(第18号ID序列)，和来自scyllatoxine的肽CD4M3(第2号ID序列)(第17号ID序列)的生物学活性。这些肽具有抑制rgp120-可溶CD4相互作用的能力，其50％抑制浓度(或CI50)分别为4.0×10-5M和2.0×10-5M(表I)[4]。这些值比可溶CD4的CI50高10000倍(CI50＝4.0×10-9M)[4]。
附图1汇集了使用本发明肽的这个实施例所得到的结果。
涉及表示病毒蛋白gp120HXB2-CD4的固定百分数(％F)随竞争剂，即本发明肽摩尔浓度(C(M))变化结果。这个图表明了CD4-gp120HXB2相互作用的抑制情况。
采用竞争法在ELISA上试验了CD4M9(第3号ID序列)。它具有抑制rgp120LAT-可溶CD4相互作用的能力，其50％抑制浓度(或CI50)为4.0×10-7M(表I)，与本发明的肽CD4M3(第17号ID序列)相比，抑制能力增加因子为50。本发明的肽CD4M9，在竞争的ELISA试验中也能抑制CD4与其它重组gp120蛋白相互作用，这些蛋白来自T-和M-向性病毒(virus M-tropique)：VIH-1IIIB、VIH-1MN、VIH-1Ba-L、VIH-1JR-FL、VIH-1W61D，其50％抑制浓度(或CI50)为0.1-1.0×10-6M[4]。
这个肽抑制gp120HXB2-可溶CD4相互作用，其CI50为9×10-8M(图1，表I)。
包括用Val取代CD4M9的C-端序列Gly-Pro的突变体CD4MV，在抑制gp120LAI-CD4相互作用(表I)时其CI50为3.0×10-7M，这表示抑制能力稍微增加。突变体CD4M9Bip包括与CD4M9相比的取代Phe23Bip；这个肽在抑制gp120LAI-CD4相互作用(表I)中的CI50为1.0×10-7M，这表示补充增加了抑制能力。突变体CD4M9T(第4号ID序列)包括取代C-端氨基酸Cys的硫代-丙酸，该突变体在抑制gp120LAI-CD4相互作用(图I)中的CI50为3.0×10-8M，在gp120HXB2相互作用中的CI50为1.1×10-8M(表I)，这表示与CD4M9相比的抑制能力增加因子接近10。
下述突变体都在N-和C-端位分别有硫代-丙酸(TPA)和缬氨酸(Val或Ile)残基，并且使用来自VIH-1HXB2和VIH-1LAI向性病毒T的gp120进行了所有试验。
本发明的肽CD4M27(第6号ID序列)包括突变Arg5Phe(为除去非基本的精氨酸和保护二硫化物桥6-24)，Gly27Val和脯氨酸C-端残基缺失(为更好稳定β结构)。它的抑制CD4-gp120HXB2结合能力增加，CI50为7×10-9M(图1，表1)。使用肽CD4M27，经突变Gly21Ser(a)、Ser22His(b)和Ser22Asn(c)分别得到CD4M27A、B和C。它们的抑制能力可与肽CD4M27相比。
与CD4M9T相比，本发明的肽CD4M32(第12号ID序列)包括C-端脯氨酸残基缺失，突变Gly27Val和Phe23突变成二苯基丙氨酸(Bip)：突变Phe23 Bip添加疏水延伸到Phe23侧链，以增加其与病毒蛋白gp120的疏水腔相互作用。CD4M32的抑制CD4-gp120HXB2结合能力增加，CI50为8×10-10M(图1)。与CD4M32相比，突变体CD4M30(第10号ID序列)包括突变Arg5Phe(已经加入到CD4M27)和Ala4Gln，以便增加该分子的溶解度。在CD4-gp120LAI相互作用抑制试验中，本发明这个肽的CI50为3.0nM。突变体CD4M33(第13号ID序列)包括了在两个前述肽中存在的突变，具体地CyslTPA、Arg5Phe、Phe23Bip、Gly27Val、在C-端位的残基缺失，另外，突变Ala4His(以便增加该分子的溶解度)。这些突变具有加和效果，可使本发明的肽CD4M33抑制CD4-gp120HXB2和CD4-gp120LAI相互作用，其CI50为1.2×10-10M和2.5×10-10M(图1和表1)，即与CD4M9相比，抑制CD4-gp120结合的能力增加因子为1000。与本发明的肽CD4M33相比，用突变Val27I1e和Gly21(D)Asp合成出附加肽，CD4M35(第14号ID序列)。这些突变可使本发明的肽能抑制CD4-gp120HXB2相互作用，其CI50为7.0×10-11M(图1和表1)。
合成两种其它的肽K15(第15号ID序列)和K16(第16号ID序列)：与本发明的肽CD4M33相比，它们包括取代Gln7Val、Leu8Gln、Lys11His，分别在15或16位的Lys残基。然后按照实施例1中描述的方案，在这个赖氨酸残基侧链处，以共价方式固定荧光素的荧光基团。荧光肽K15和K16在抑制gp120LAI-CD4相互作用中的CI50为5.0×10-8M和6.0×10-9M，其中对病毒蛋白gp120的亲合性没有被标记物所改变。
结论：本发明提供一组肽，它们是很强的CD4-gp120相互作用的抑制剂。
表1
在对于病毒包膜蛋白gp120LAI和gp120HXB2的可溶重组CD4相互作用中，拟态肽的50％抑制浓度(CI50)。每个值的标准偏差小于30％
| 名称 | ID序列号 | Cl50(gp120LAI) | Cl50(gp120HXB2) |
| CD4M0CD4M3CD4M9CD4M9VCD4M9TCD4M9BipCD4M27CD4M30CD4M32CD4M33CD4M35K15FRK16FR | 18173-4-6101213141516 | 40μM20μM400nM300nM30nM100nM10nM3.0nM2.0nM250pM-50nM6nM | --90nM-11nM-7nM-800pM120pM70pM-- |
实施例3：表面等离子体激元共振实验
使用Biacore 2000系统(Biacore，Uppsala，瑞典)，进行表面等离子体激元共振实验。待试验肽与生物素(如前面所描述的)偶合，然后固定在预先在其上固定抗生蛋白链菌素(streptavidine)的芯片上。
抗生蛋白链菌素按如下方法固定在芯片上：首先注射50微升由结构剂提供的可以生成酰胺键的偶合剂活化芯片表面：N-乙基-N′-(二甲基氨基丙基)碳化二亚胺(EDC)/N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)，50/50；然后，以5微升/分注射20微升0.2毫克/毫升抗生蛋白链菌素在10mM醋酸钠，pH4.5中的溶液，接着用2×20微升pH8.5，1.0M乙醇胺中和活化的羧基。随后生物素化的分子注射(10微升/分，在10mMHepes缓冲液，0.3M NaCl，pH7.4中)到四条芯片中的三条芯片上。在第一条上，固定CD4M9(10-7M)直到RU(共振单位)值为100；第二条留下不用(对照)；第三条覆盖可溶的CD4(10-7M)直到450RU值；第四条，CD4M33(10-7M)固定达到100RU值。对于每次分析，在25℃下以50微升/分速度注射多个浓度的不同gp120(HXB2、BAL、JRFL株)，以便缔合时间为4分钟。该芯片用流动缓冲液，10mM Hepes，150mM NaCl，3.4mM EDTA和0.05％P20，pH7.4漂洗，以便分析离解相。在每次试验后，该芯片用25微升1.0M甲酸再生。用Bia-evaluation 3.0软件测定的动力学常数计算出离解常数。
实施例4：拟态CD4的抗病毒活性
在L3类高安全实验室中处理感染材料。为了尽可能接近病理生理学条件，使用人体周围血液单核细胞(CMSP)原培养物进行这种研究。在所有实验中，新分子的效果与AZT的效果进行了比较。
细胞培养介质的分离、培养和活化
介质A由RPMI 1640细胞培养介质(Life Technologies)组成，该介质补充了10％在56℃加热分解(décomplémenté)30分钟的胎牛血清(SVF，Roche Product)，2mM L-谷氨酰胺(Roche Product)，和100微克/毫升三种抗生素(青霉素、链霉素、新霉素；PSN，LifeTechnologies)。介质B由介质A构成，该介质A补充了20UI/毫升重组人的IL-2(Roche Product)。
CMSP分离与活化
采用菲科尔(ficoll)梯度离心(MSL2000，Eurobio)方法将CMSP与其它说明的血液元素分离：30毫升健康供体的血液，该血液稀释三倍后放到20毫升菲科尔的缓冲器上。在850克下离心20分钟后，取出CMSP环，然后在750克下离心10分钟与在400克离心5分钟后用RPMI 1640洗涤两次。这时CMSP用1微克/毫升植物血球凝集素-P(PHA-P；Difco Laboratories)活化48小时。CMSP在+37℃，在饱和湿度的气氛中，在5％CO2下培养。在促有丝分裂活化48小时后，它们在介质B中培养。在培养期间，抽取上清液，这些培养介质每三天或四天更新一次。在每次更新培养介质时，用显微镜观察评价细胞生存能力。
分子抗逆转录病毒活性的评价
本发明的化合物CD4M30、CD4M33和CD4M35溶于无菌的注射制备用(ppi)水(Aguettant)中，分份，然后保存在-20℃。SAH-CD4化合物(与人血清白蛋白偶合的可溶CD4，由Aventis提供(Vitry-sur-Seine))在-80℃保存直到其使用。然后在介质A中临时制备这些溶液和稀释液。CMSP用这些化合物预处理1小时，然后用有淋巴细胞向性的参比分离物VIH-1LAI或用临床分离物VIH-1LBN感染。这种分离物生物表征如下：快/高，scyncitia诱导(SI)，X4：因此优选地适合于感染淋巴细胞。脐带血单核细胞(CMSO)预先用1微克/毫升PHA-P活化并在介质B中培养，使用这种细胞活体外扩增这种病毒株而构成这种病毒库。为了除去可溶的因子，例如细胞分裂素，培养上清液在360000克下超离心5分钟，小球再悬浮于RPMI1640中。如此构成的病毒库然后用经PHA-P活化的CMSP确定效价。利用Krber式计算TCID50(50％组织培养感染剂量。用株VIH-1LAI的各种不同病毒剂量10-100TCID50和用株VIH-1LEN的50 TCID50感染这些CMSP(感染多重性m.o.i.＝0.001)。
培养上清液中病毒复制检测
在培养第7天，根据Innovagen公司推荐，使用RetroSys(注册商标)检测盒测定在培养上清液中逆转录酶活性，可测量病毒的复制。
分析结果与确定50％有效剂量
使用由J.Chou&T.C.Chou研制的“微机的剂量-效果分析”软件计算50％有效剂量。
实施例5：重组病毒蛋白gp120的生产方案
使用两个能够产生含有BamHI位点(在病毒蛋白gp120的KpnI位点上游)和PstI位点(在病毒蛋白gp120序列端添加的终止密码子下游)片段的引物，在质粒HIVIIIB/HXB2R中用PCR扩增编码病毒蛋白gp120的片段(氨基酸V12-R481)。在Bluescript载体(pBS，Stratagene)中克隆如此得到的BamHI/PstI片段，得到质粒pBSml。编码病毒蛋白gp120N-终端的序列(T1-G11)，以及编码苜蓿银纹夜蛾(Autographacalifornica)蜕皮类固醇(ecdysteroid)糖基转移酶信号肽的序列插入pBSml的BamHI位点与KpnI位点之间，得到pBSm2。
pBSm2的BamHI-PstI片段然后插入杆状病毒(baculovirus)P10转移载体p119P的BglII-PstI位点之间。用修饰的杆状病毒AcSLP10的纯化病毒DNA和重组载体p119P gp120的DNA共转染Sf9昆虫细胞。重组病毒用标准方法进行纯化。
在旋转器中，在无血清介质中保持Sf9 scla细胞(适合于无血清生长的细胞系，巴斯德研究所收集保藏)。这些细胞(5×105细胞/毫升)然后使用每个细胞感染多次1 UFP(成板单位)的重组病毒感染并在28℃培养。在感染六天后，离心这些细胞(500克)，浓缩野生型病毒蛋白gp120，再用培养上清液，通过在与抗体anti-gp120 D7324偶合的溴乙酰基化琼脂糖凝胶柱上亲合性色谱直接进行纯化。
实施例6.病毒包膜的固定
为了更好地表征其生物学活性，如实施例1中所描述的，本发明的肽CD4M33(第13号ID序列)用生物素和用荧光素荧光探头，在与本发明的肽CD4M33活性表面相反表面上的Lys-11处进行标记。其活性在ELISA试验中仍然未改变(图2)。
图2汇集了在这个实施例中得到的结果。所涉及的曲线表明，本发明的肽与病毒蛋白gp120HXB2的固定百分数(％F)随这些肽的摩尔浓度(C(M))的变化。
这些结果表明，肽CD4M33可以加入标记基团，并不改变其生物活性。
为了达到初步评价本发明肽CD4M33对病毒蛋白gp120的亲合性，采用了生物特异性相互作用分析(在实施例3中所描述的)，这种分析方法是以用表面等离子体激元共振进行检测为基础的。在这种技术中，本发明生物素化的肽CD4M33(如在实施例1中制备的)以特别方式固定在芯片的羧基化右旋糖苷基体上，而该芯片用抗生蛋白链菌素预接枝。然后往这种基体注射不同重组蛋白gp120(gp120HXB2、gp120BAL和gp120JRFL)的溶液，这时检测表明特异性缔合和高亲合性的信号。图3表明在蛋白gp120HXB2(在不同浓度)与本发明肽CD4M33的相互作用后，等离子体激元共振信号随时间的变化情况。
在所得到的缔合与离解曲线非线性回归后，得到对于病毒蛋白gp120HXB2的离解常数KD为2.4×10-9M，对于病毒蛋白gp120BAL的离解常数KD为7.4×10-9M，对于病毒蛋白gp120JRFL的离解常数KD为8.5×10-9M。这些值与文献[34]中报告的CD4-gp120相互作用值KD＝1.9×10-8M是可相比的。基于采用表面等离子体激元共振检测的同样技术也用于证实本发明肽CD4M33是否能以其自然形式固定病毒包膜。为做到这一点，将用adrithio1-2[35]失活的病毒颗粒悬浮液注射到已接枝抗体48d和CG10的同样芯片上。在有本发明肽培养这种悬浮液的情况下，而不是在用活性低得多的肽CD4M9培养病毒悬浮液或无肽的情况下，这时清楚地检测出特异的高亲合性的相互作用信号(图4)。
图4表明，肽CD4M33的存在对于病毒包膜与病毒包膜的特异性抗体48d和CG10的相互作用是很基本的，还表明在没有这种肽时，VIH-1不固定在抗体上：这间接证明了肽CD4M33固定在VIH-1的病毒包膜上。
这些实验证明，标记或未标记的本发明肽CD4M33以其分离纯化的重组形式与以其在病毒表面存在的自然形式具有固VIH定病毒包膜的能力。
实施例7：抑制VIH-1的感染
为了评价本发明肽的抗病毒能力，本发明人用病毒VIH-1LAI和用化学分离物VIH-1LBN进行了感染人的周围血液单核细胞(CMSP)原培养物的实验。在所有实验中，对新分子的效果与AZT的效果进行了比较。添加了在不同浓度的CD4M30、CD4M33、CD4M35和SAH-CD4存在下不同病毒剂量(10-100TCID50，表2)的病毒VIH-1LAI。在CD4M33存在下，添加了在TCID50的病毒VIH-1LEN(表4)。用同样细胞还进行了CD4拟态毒性试验。
a.CD4拟态毒性试验
在试验的剂量下，没有任何的化合物，AZT，SAH-CD4或anti-CD4拟态能降低用PHA-P活化的CMSP生存能力。
b.CD4拟态的anti-VIH-1
LAI
活性
b.1.株VIH-1
LAI
在CMSP中复制
株VIH-1LAI在用PHA-P活化的CMSP中高水平复制。病毒复制峰是在培养第7天，在感染后这个时间定量分析了肽CD4M30、CD4M33和CD4M35的效果。
b.2.AZT对在CMSP中株VIH-1
LAI
复制的影响
AZT强烈抑制在用PHA-P活化的CMSP中株VIH-1LAI的复制(表2)。DE50等于3-14nM。
b.3.化合物SAH-CD4对在CMSP中株VIH--1
LAI
复制的影响
化合物SAH-CD4对用PHA-P活化，并用株VIH-1LAI感染的CMSP的抗逆转录病毒活性表现在浓度为2.5μM时抑制85±15％病毒复制。
b.4.CD4拟态对在CMSP中株VIH-1
LAI
复制的影响
本发明肽CD4M30、CD4M33和CD4M35证明在用PHA-P活化的并用株VIH-1LAI感染的CMSP培养物中抗逆转录酶病毒活性(表3)。在不同试验病毒剂量的三种化合物中，化合物CD4M33是最抗病毒的。其活性比AZT的低：DE50＝100-500nM，AZT：DE50＝3nM(下表3)，但它比CD4受体衍生物SAH-CD4高以10为底的对数至少1。
图5A-C汇集了所得到的结果：抑制百分数(％I)随以nM表示的肽浓度的变化。
C.化合物CD4M33对VIH-1
LEN
临床分离物的抗逆转录酶病毒活性
c.1.AZT对在CMSP中分离物VIH-1
LEN
复制的影响
AZT强烈抑制在用PHA-P活化并用分离物VIH-1LEN感染的CMSP中株VIH-1LEN的复制，其DE50＝2.2nM(表4)。抑制的程度与对具有淋巴细胞向性参比株，VIH-1LAI所观察的相同。
c.2.拟态CD4M33对在CMSP中临床分离物VIH-1
LEN
复制的影响
拟态CD4M33对用PHA-P活化并用分离物VIH-1LEN感染的CMSP的逆转录酶病毒活性表现在病毒复制中依赖于剂量的降低，DE50＝367nM(表4)。拟态CD4M33因此保持显著的anti-VIH-1活性，即使发现与用株VIH-1LAI观察的结果相比该活性稍微低些。
这些实验证明，本发明这些肽能够抑制细胞感染，即使病毒剂量很高也是如此，DE50值为900-35nM(下表3)。本发明肽CD4M33抗病毒最强，其对于标准感染病毒剂量的DE50是约100nM(图4a-c，下表3)。
另外，肽CD4M33具有抗逆转录酶病毒活性，其活性比用另外CD4受体衍生物，SAH-CD4所观察的以10为底的对数高1，尤其表明对临床分离物的显著anti-VIH活性(表4)。
结论，本发明肽CD4M33能够固定在重组病毒蛋白gp120上，其Kd是2.4-8.0nM(表面等离子体激元共振实验)，还能够抑制ELISA的CD4-gp120重组蛋白之间的相互作用，其CI50是120-250pM，本发明肽CD4M33还具有抑制人细胞原培养物中这种相互作用的能力，具有抑制进入的起始阶段，因此阻断了感染，甚至阻断了VIH-1临床分离物的感染。
表2
AZT对在用PHA-P活化的CMSP中株VIH-1LEN复制的影响。
这些结果以抑制百分数±标准偏差表示
| AZT(nM) | ％抑制 |
| 11010010010000 | 39+10％59+28％87±18％100±0％100±0％ |
表3
在用植物血球凝集素-P(PHA-P)活化，用株VIH-1LAI以不同感染剂量(TCID50：50％组织培养感染剂量)感染的人周围血液单核细胞培养物
(CMSP)中，本发明肽和AZT的50％有效剂量(DE50)
| DE50(nM) | |||
| 序列 | 100TCID50 | 50TCID50 | 10TCID50 |
| CD4M30CD4M33CD4M35AZT | 89453415414 | 2351334283 | 2531182665 |
表4
在用植物血球凝集素-P(PHA-P)活化的人周围血液单核细胞培养物(CMSP)中，AZT和拟态CD4M33对VIH-1LEN临床分离物复制的影响。这些细胞用50TCID50病毒感染
| VIH-1LEN | AZT | CD4M33 |
| DE50(nM)DE70(nM)DE90(nM) | 2.24.816.5 | 3675421006 |
实施例8：包膜抗原位点的暴露
为了评价本发明肽CD4M33诱导蛋白gp120中构象变化的能力，其能力用对中和抗体敏感的抗原决定部位暴露表征，采用表面等离子体激元共振技术，在CD4M33存在下，为比较起见，在重组CD4存在下，进行了这样一些人抗体48d和CG10与VIH包膜的相互作用。抗体48d和CG10共价固定在芯片(生物芯片)表面上，然后注射没有CD4和有过量CD4和CD4M33的gp120溶液。往病毒蛋白gp120HXB添加CD4M33时，其中摩尔过量为1.5和2.0倍，这种病毒蛋白与这些抗体强烈地相互作用(图6a-b)；相反，在没有这些抗体(和没有可溶的CD4)时，包膜蛋白与这些抗体相互作用非常弱(图6a-b)。另外，添加CD4M33对增加病毒蛋白gp120与这些抗体相互作用亲合性的影响，与添加等量可溶CD4所达到的影响是可相比的。
本发明人还直接利用VIH-1，株HXB2进行了类似等离子体激元共振实验。图4示出了在这些实验中所得到的结果，证明了等离子体激元共振信号随VIH-1HXB2病毒颗粒悬浮液与有固定抗体48d和CG10的芯片相互作用后的随时间的变化：VIH-1与只是在用本发明肽CD4M33培养后的抗体相互作用。相反地，无或有失活的肽[Ala23]CD4M9时，这种相互作用几乎为零。
因此，表明等离子体激元共振技术能够证明，CD4M33与包膜蛋白gp120结合能够诱导修饰病毒蛋白，其蛋白接着优选地将某些分子表面暴露给从感染VIH-1个体分离得到的中和的抗体(17b，CG10)[11]、[12]、[13]。
由本发明肽CD4M33诱导的这些隐藏抗原决定部位的暴露，在呈重组形式的包膜蛋白中与在病毒粒子的包膜中都是有效的。另外，考虑到新近实验，这些实验表明gp120蛋白与CD4配合可以是能够诱导生成中和抗体[31、32、33]的分子形式，因此，作为诱导中和抗体的免疫原，尤其在疫苗应用中，CD4M33-gp120配合物是一种非常有用的选择物。
CD4M33具有暴露病毒蛋白gp120抗原决定部位的性质，当它是可溶的CD4时，其优点是它不会诱导抗CD4的免疫反应，另外，由于其小尺寸，它能更加有利地接近病毒蛋白gp120的暴露的抗原决定部位。
实施例9：用于纯化VIH病毒包膜的色谱载体的合成
为了评价本发明的CD4拟态肽用作使纯化病毒蛋白gp120的色谱基体功能化的固定配位体，亲水的聚合物载体，Sepharose4B(Pharmacia，Uppsala，瑞典)用其中一种我们的拟态CD4功能化，然后用于直接由病毒蛋白培养介质固定病毒蛋白gp120。为了避免从载体洗脱蛋白gp120时采用苛刻的条件和为了因此限制变性的可能性，选择了对病毒蛋白gp120较低亲合性的配位体。关于CD4M9，根据VIH-1分离物，它在ELISA中具有对病毒蛋白gp120的亲合性(CI50)为0.1-1.0μM。已经在前面标记中使用的位置Lys11上修饰了CD4M9，以便包括补充的硫醇基团(在实施例1中已描述)，该基团然后用于将其共价固定在Sepharose 4B上，如下面所描述的。
树脂EAH Sepharose(商标)(Pharmacia Biotech销售)，每毫升干树脂含有7-12μM伯胺官能团，用马来酰亚胺基团官能化。为此，12毫升在24毫升水中预平衡的树脂用1.05毫克试剂磺基SMCC((4-N-马来酰亚胺基乙基)环己烷-1-甲酸3-磺基-M-羟基琥珀酰亚胺酯(Sigma))处理12小时，同时pH保持在约4.5。预期的取代率是每毫升干树脂200nM马来酰亚胺基团。过量的试剂再相继用100mMTris-HCl、500mM NaCl，pH8.0洗涤除去，然后用100mM含500mM NaCl的醋酸钠缓冲液，pH4.0洗涤除去。余下的游离胺官能团用1％醋酸酐溶液处理两次进行乙酰基化。往用马来酰亚胺官能化的树脂添加3.8毫克硫醇化肽CD4M9。该反应在4℃下搅拌12小时。再洗涤这种树脂，用使用的缓冲液，20mM磷酸钠，100mM NaCl，pH7.4平衡。使用含有约0.1毫克/毫升本发明固定肽CD4M9的这种基体制备6.0毫升色谱柱。然后用gp120培养介质装这个柱，再用0.5M醋酸处理，从这个柱上洗脱留在柱上的病毒蛋白。用醋酸洗脱的馏分用SDS-PAGE分析，然后冻干。分析这些馏分证明了它们含有病毒蛋白gp120。
图8是用图表示在这个实施例中所得到的色谱曲线：在280纳米(A280)吸收随以分钟(t(分))表示的时间的变化。
图8色谱曲线显示出多个包膜蛋白的洗脱峰。本发明人认为，不同的峰代表了在洗脱柱时由所使用醋酸引起的不同变性程度的病毒蛋白gp120。
实施例10：筛选
本发明的分子用荧光素或生物素标记，没有改变其与病毒蛋白gp120结合的亲合性。
在这个实施例中，使用发荧光的镧系金属或放射性同位素进行标记，没有改变本发明肽与病毒蛋白gp120结合的活性。这些标记肽在通过这些肽与病毒蛋白gp120相互作用竞争的筛选实验中可用作示踪剂。
在第一个实验中，病毒蛋白gp120固定在96孔的微板中，在可以使CD4M33肽与蛋白gp120之间相互作用的条件下，让用镧系铕(III)标记的肽CD4M33与这种蛋白进行接触。测量信号(例如测量随时间变化的分辨荧光)可以定量分析筛选分子置换这些标记肽的能力。
在第二个实验中，肽CD4M33用荧光素标记，并与病毒蛋白gp120结合，再在小型化系统中通过测量溶液中荧光极化作用进行检测。
这两个系统可用于筛选能抑制CD4-gp120相互作用的分子，这些系统没有什么限制。采用这种筛选方法检测的这些分子是CD4-gp120相互作用的抑制剂，因此可能是病毒感染的抑制剂。
在这个实施例中使用的实施技术在文献中，特别在文件[37、38、39和40]中描述过。
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20 25 30<210>3<211>28<212>PRT<213>人工序列<220><223>人工序列的描述：由scyllatoxine得到的序列<400>3Cys Asn Leu Ala Arg Cys Gln Leu Arg Cys Lys Ser Leu Gly Leu Leu1 5 10 15Gly Lys Cys Ala Gly Ser Phe Cys Ala Cys Gly Pro
20 25<210>4<211>28<212>PRT<213>人工序列<220><223>人工序列的描述：由scyllatoxine得到的序列<220><221>MOD RES<222>(1)<223>硫代丙酸<400>4Xaa Asn Leu Ala Arg Cys Gln Leu Arg Cys Lys Ser Leu Gly Leu Leu1 5 10 15Gly Lys Cys Ala Gly Ser Phe Cys Ala Cys Gly Pro
20 25<210>5<211>27<212>PRT<213>人工序列<220><223>人工序列的描述：由scillatoxine得到的序列<220><221>MOD RES<222>(1)<223>硫代丙酸<220><221>MOD_RES<222>(23)<223>双苯基丙氨酸或萘基丙氨酸<400>5Xaa Asn Leu His Phe Cys Val Gln Arg Cys His Ser Leu GLy Leu Leu1 5 10 15Gly Lys Cys Ala Gly Ser Xaa Cys Ala Cys Val
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20 25<210>8<211>27<212>PRT<213>人工序列<220><223>人工序列的描述：由scyllatoxine得到的序列<220><221>MOD_RES<222>(1)<223>硫代丙酸<400>8Xaa Asn Leu Ala Phe Cys Gln Leu Arg Cys Lys Ser Leu Gly Leu Leu1 5 10 15Gly Lys Cys Ala Gly His Phe Cys Ala Cys Val
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20 25<210>18<211>33<212>PRT<213>人工序列<220><223>人工序列的描述：由charybdotoxine得到的序列<400>18Val Ser Cys Thr Thr Ser Lys Glu Cys Trp Ser Val Cys Gln Arg Leu1 5 10 15His Asn Thr Ser Lys Gly Gly Cys Gln Gly Ser Phe Cys Thr Cys Gly
20 25 30Pro
Claims (14)
1.肽，其特征在于它包括下述序列(I)：
TPA-Xaaa-Xaab-Ala或Gln或His-Arg或Phe-
Cys-Xaac-Xaad-Arg-Cys-Lys-Xaae-Xaaf-
Xaag-Xaah-Leu或Lys-Xaai-Lys-Cys-Ala或
Gln-Gly或(D)Asp或Ser-Ser或His或Asn-
Xaaj-Cys-Thr或Ala-Cys-Xaak-NH2，
式中TPA代表硫代丙酸、Xaaa、Xaab、Xaac、Xaad、Xaae、Xaaf、Xaag、Xaah、和Xaai是天然的或非天然的，相同或不同的氨基酸，Xaaj代表β-萘基丙氨酸或苯基丙氨酸或双-苯基丙氨酸，Xaak代表Gly或Val或Ile。
2.根据权利要求1所述的肽，其中序列(I)还可以包括与残基Xaak结合的脯氨酸残基。
3.根据权利要求1或2所述的肽，其中Xaai是Gly。
4.肽，它包括选自下述的序列：附录序列表的第4号ID、第5号ID、第6号ID、第7号ID、第8号ID、第9号ID、第10号ID、第11号ID、第12号ID、第13号ID、第14号ID、第15号ID、第16号ID序列。
5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述肽的生产方法，所述方法包括所述肽的固相化学合成。
6.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的肽用于制备药物。
7.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的肽用于制备抗病毒剂。
8.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的肽用于制备治疗SIDA的药物。
9.疫苗，它含有根据权利要求1-4中任一权利要求所述肽与病毒包膜蛋白的配合物。
10.根据权利要求9所述的疫苗，其中该病毒是SIDA病毒。
11.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的肽用于检测VIH病毒包膜分子。
12.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的肽用于生产诊断产品。
13.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的肽用作使色谱基体功能化的固定配位体。
14.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的肽在筛选方法中的应用。
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