JP2001514189A - コラーゲン擬似物 - Google Patents
コラーゲン擬似物Info
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Abstract
(57)【要約】
式（ＸａａＦｌｐＧｌｙ）n（式中、Ｆｌｐは４（Ｒ）−フルオロ−Ｌ−プロリンである）を有するトリペプチド単位を含む新規なコラーゲン擬似体。このコラーゲン擬似体は、コラーゲン関連三重螺旋（ＰｒｏＰｒｏＧｌｙ）n及び（ＰｒｏＨｙｐＧｌｙ）nに関連して安定性を増加させた。
Description
【０００１】
本発明は、国民健康協会(National Institiutes of Health)によって授与され
た助成金ＡＲ４４２７６に基づく政府援助と、ホルムグレン博士(Dr. Steven K.
Holmgren)に授与された、関節炎基金学位取得後の奨学金によって為されたもの
である。米国政府は、この発明に就いて一定の権利を有するものである。
た助成金ＡＲ４４２７６に基づく政府援助と、ホルムグレン博士(Dr. Steven K.
Holmgren)に授与された、関節炎基金学位取得後の奨学金によって為されたもの
である。米国政府は、この発明に就いて一定の権利を有するものである。
コラーゲンは、皮膚、腱、骨、血管、軟骨、靭帯及び歯を含む殆ど全ての組織
中に存在する、脊椎動物において最も豊富なタンパク質である。コラーゲンは、
脊椎動物の組織の為の基本的構造タンパク質として貢献する。コラーゲン異常は
、関節炎、リューマチ、脆弱骨、アテローム性動脈硬化症、肝硬変及び目の白内
障を含めて、広範囲の人間の病気に関係している。又、コラーゲンは、傷の治癒
にとって極めて重要なものである。コラーゲンの構造及びその構造がその安定性
に如何に影響を及ぼすかについての理解が進み、コラーゲンに関る病気の為の新
たな治療法及び改善された傷口治癒治療の開発を促進させた。
中に存在する、脊椎動物において最も豊富なタンパク質である。コラーゲンは、
脊椎動物の組織の為の基本的構造タンパク質として貢献する。コラーゲン異常は
、関節炎、リューマチ、脆弱骨、アテローム性動脈硬化症、肝硬変及び目の白内
障を含めて、広範囲の人間の病気に関係している。又、コラーゲンは、傷の治癒
にとって極めて重要なものである。コラーゲンの構造及びその構造がその安定性
に如何に影響を及ぼすかについての理解が進み、コラーゲンに関る病気の為の新
たな治療法及び改善された傷口治癒治療の開発を促進させた。
【０００２】 コラーゲンは線維性タンパク質であり、様々な関連形態で存在する事が出来る
。哺乳類は、コラーゲンの少なくとも１０の変異体を形成する為に結合する少な
くとも１７の異なるポリペプチド鎖を産生する。これらの変異体のそれぞれにお
いて、コラーゲンのポリペプチド鎖は、Ｘ−Ｙ−Ｇｌｙ配列（ここで、Ｘはしば
しばプロリン（Ｐｒｏ）残基であり、Ｙはしばしば４（Ｒ）−ヒドロキシプロリ
ン（Ｈｙｐ）残基である）の凡そ３００の繰返しから成る。結合組織（例えば、
骨、腱、軟骨、靭帯、皮膚、血管及び歯）では、個々のコラーゲン分子は、密接
した三重螺旋中で一緒に傷付けられる。これらの螺旋は、大きな引張り力の原線
維中に組織されている(Jones & Miller, J. Mol. Biol., 218:209-219 (1991)) 。配列を変化させる事及びコラーゲン原線維を交叉させる事が、脊椎動物を、一
次元（腱）、二次元（皮膚）又は三次元（軟骨）で応力を支える事が出来る様に
している。 脊椎動物では、コラーゲンポリペプチドは、ＰｒｏＰｒｏＧｌｙの一般的な繰
返し基調で移される。次いで、生体内で、コラーゲン生体合成の後で、鎖が三重
螺旋の形成を始める前にＰｒｏ残基のヒドロキシル化が酵素的に行われる。この
様に、ヒドロキシル化は、コラーゲンの畳み込み及びコラーゲンの安定性の両方
にとって重要なものとなり得る。Ｈｙｐ残基のヒドロキシル基は、長い間、三重
螺旋コラーゲンの熱安定性を増加させる事が知られている(Berg and Prockop, B
iochem. Biophys. Res. Comm., 52:115-120 (1973))。例えば、（ＰｒｏＨｙｐ Ｇｌｙ）10鎖の三重螺旋の溶融温度は、５８℃であり、一方、（ＰｒｏＰｒｏＧ
ｌｙ）10鎖の三重螺旋の溶融温度は２４℃に過ぎない(Sakakibara et al., Bioc
hem. Biophys. Acta, 303:198-202 (1973))。更に、（ＰｒｏＨｙｐＧｌｙ）10 鎖が三重螺旋中に畳み込まれる時の速度は、相当する（ＰｒｏＰｒｏＧｌｙ）10 鎖の速度よりも実質的に大きい(Chopra and Ananthanarayanan, Proc. Natl. Ac
ad. Sci. USA, 79:7180-7184(1982))。然しながら、これらの観察された効果に 対する分子基準は明らかではない。
。哺乳類は、コラーゲンの少なくとも１０の変異体を形成する為に結合する少な
くとも１７の異なるポリペプチド鎖を産生する。これらの変異体のそれぞれにお
いて、コラーゲンのポリペプチド鎖は、Ｘ−Ｙ−Ｇｌｙ配列（ここで、Ｘはしば
しばプロリン（Ｐｒｏ）残基であり、Ｙはしばしば４（Ｒ）−ヒドロキシプロリ
ン（Ｈｙｐ）残基である）の凡そ３００の繰返しから成る。結合組織（例えば、
骨、腱、軟骨、靭帯、皮膚、血管及び歯）では、個々のコラーゲン分子は、密接
した三重螺旋中で一緒に傷付けられる。これらの螺旋は、大きな引張り力の原線
維中に組織されている(Jones & Miller, J. Mol. Biol., 218:209-219 (1991)) 。配列を変化させる事及びコラーゲン原線維を交叉させる事が、脊椎動物を、一
次元（腱）、二次元（皮膚）又は三次元（軟骨）で応力を支える事が出来る様に
している。 脊椎動物では、コラーゲンポリペプチドは、ＰｒｏＰｒｏＧｌｙの一般的な繰
返し基調で移される。次いで、生体内で、コラーゲン生体合成の後で、鎖が三重
螺旋の形成を始める前にＰｒｏ残基のヒドロキシル化が酵素的に行われる。この
様に、ヒドロキシル化は、コラーゲンの畳み込み及びコラーゲンの安定性の両方
にとって重要なものとなり得る。Ｈｙｐ残基のヒドロキシル基は、長い間、三重
螺旋コラーゲンの熱安定性を増加させる事が知られている(Berg and Prockop, B
iochem. Biophys. Res. Comm., 52:115-120 (1973))。例えば、（ＰｒｏＨｙｐ Ｇｌｙ）10鎖の三重螺旋の溶融温度は、５８℃であり、一方、（ＰｒｏＰｒｏＧ
ｌｙ）10鎖の三重螺旋の溶融温度は２４℃に過ぎない(Sakakibara et al., Bioc
hem. Biophys. Acta, 303:198-202 (1973))。更に、（ＰｒｏＨｙｐＧｌｙ）10 鎖が三重螺旋中に畳み込まれる時の速度は、相当する（ＰｒｏＰｒｏＧｌｙ）10 鎖の速度よりも実質的に大きい(Chopra and Ananthanarayanan, Proc. Natl. Ac
ad. Sci. USA, 79:7180-7184(1982))。然しながら、これらの観察された効果に 対する分子基準は明らかではない。
【０００３】 三重螺旋コラーゲンの構造と配座エネルギー計算を基にした分子のモデル化は
、水素結合が、Ｈｙｐ残基のヒドロキシル基と、同じ三重螺旋中のコラーゲン分
子の主鎖基との間では形成出来ない事を示している(Okuyama et al., J. Mol. B
iol., 152:427-443 (1981))。幾つかのモデルは、ヒドロキシプロリンが、ヒド ロキシル基と主鎖カルボニル基との間に形成される水分子の架橋の結果としてコ
ラーゲンの安定性を増加させると言う仮説を含んでいる。この仮説を進めている
知見に就いての総説としては、Suzuki et al., Int. J. Biol. Macromol., 2:54
-56 (1980)及びNemethy, in Collagen, published by CRC press (1988)を参照 されたい。この参照はここに引用される。 然しながら、架橋水分子モデルとは一致しない実験的証明が存在する。例えば
、（ＰｒｏＰｒｏＧｌｙ）10と（ＰｒｏＨｙｐＧｌｙ）10の三重螺旋は、１，２
−プロパンジオール中で安定であり、Ｈｙｐ残基はこれらの無水条件において更
なる安定性を与える事が分かった(Engel et al., Biopolymers, 16:601-622 (19
77)。この論文は、水分子が、（ＰｒｏＨｙｐＧｌｙ）10の付加された安定性の 役割を担っていない事を示している。更に、熱容量測定は、６個のＧｌｙ−Ｘ−
Ｙ単位当り２個以上の結合水を持つコラーゲンと一致しない(Hoeve and Kakivay
a, J. Phys. Chem., 80:754-749 (1976)。従って、ヒドロキシプロリン残基がコ
ラーゲン三重螺旋を安定にするメカニズムについての従来の決定的な証明は存在
していない。
、水素結合が、Ｈｙｐ残基のヒドロキシル基と、同じ三重螺旋中のコラーゲン分
子の主鎖基との間では形成出来ない事を示している(Okuyama et al., J. Mol. B
iol., 152:427-443 (1981))。幾つかのモデルは、ヒドロキシプロリンが、ヒド ロキシル基と主鎖カルボニル基との間に形成される水分子の架橋の結果としてコ
ラーゲンの安定性を増加させると言う仮説を含んでいる。この仮説を進めている
知見に就いての総説としては、Suzuki et al., Int. J. Biol. Macromol., 2:54
-56 (1980)及びNemethy, in Collagen, published by CRC press (1988)を参照 されたい。この参照はここに引用される。 然しながら、架橋水分子モデルとは一致しない実験的証明が存在する。例えば
、（ＰｒｏＰｒｏＧｌｙ）10と（ＰｒｏＨｙｐＧｌｙ）10の三重螺旋は、１，２
−プロパンジオール中で安定であり、Ｈｙｐ残基はこれらの無水条件において更
なる安定性を与える事が分かった(Engel et al., Biopolymers, 16:601-622 (19
77)。この論文は、水分子が、（ＰｒｏＨｙｐＧｌｙ）10の付加された安定性の 役割を担っていない事を示している。更に、熱容量測定は、６個のＧｌｙ−Ｘ−
Ｙ単位当り２個以上の結合水を持つコラーゲンと一致しない(Hoeve and Kakivay
a, J. Phys. Chem., 80:754-749 (1976)。従って、ヒドロキシプロリン残基がコ
ラーゲン三重螺旋を安定にするメカニズムについての従来の決定的な証明は存在
していない。
【０００４】 コラーゲンの構造がその安定性に如何に貢献するかに就いてのより一層の理解
は、改善された安定性を有するコラーゲン又はコラーゲン擬似物の設計を促進す
る。高安定性コラーゲンの置換えは、改善された傷治癒治療の開発を進展させる
事が出来る。 最近、組織エンジニヤリング及び組織接合の開発を含めて、傷の治癒において
著しい進展があった。例えば、火傷の治療の為の自家上皮移植は、組織エンジニ
ヤリングにおける著しい進歩である。又、組織エンジニヤリングは、その幾つか
は基体として人間のコラーゲンを使用する人工皮膚の幾つかのタイプの開発をも
たらした。然しながら、この治療に関る最大の問題は、手術中及び手術後の移植
片の脆弱性である。 組織接合は傷治癒技術であり、そこでは、傷の周囲の皮膚中のコラーゲンを熱
的に変性させる為にレーザーが使用される。この傷は、コラーゲンの再生を許す
事によって再アニールされる。大きな傷の場合は、傷の再アニールを有効ならし
める為には「詰物」(filler)又は結合物(solder)が必要となる。人間のアルブミ
ンを含めて様々な材料がこの目的の為の結合物として使用されている。良い結合
物は弾性があり、非免疫原性であり、隣接部位に在る元々のコラーゲンと相互反
応が出来る事が好ましい。
は、改善された安定性を有するコラーゲン又はコラーゲン擬似物の設計を促進す
る。高安定性コラーゲンの置換えは、改善された傷治癒治療の開発を進展させる
事が出来る。 最近、組織エンジニヤリング及び組織接合の開発を含めて、傷の治癒において
著しい進展があった。例えば、火傷の治療の為の自家上皮移植は、組織エンジニ
ヤリングにおける著しい進歩である。又、組織エンジニヤリングは、その幾つか
は基体として人間のコラーゲンを使用する人工皮膚の幾つかのタイプの開発をも
たらした。然しながら、この治療に関る最大の問題は、手術中及び手術後の移植
片の脆弱性である。 組織接合は傷治癒技術であり、そこでは、傷の周囲の皮膚中のコラーゲンを熱
的に変性させる為にレーザーが使用される。この傷は、コラーゲンの再生を許す
事によって再アニールされる。大きな傷の場合は、傷の再アニールを有効ならし
める為には「詰物」(filler)又は結合物(solder)が必要となる。人間のアルブミ
ンを含めて様々な材料がこの目的の為の結合物として使用されている。良い結合
物は弾性があり、非免疫原性であり、隣接部位に在る元々のコラーゲンと相互反
応が出来る事が好ましい。
【０００５】 又、コラーゲンは、その他の様々な医学目的に使用される。例えば、コラーゲ
ンは、人間の身体によって自然に劣化する事の出来る縫合に使用され、従って、
縫合は除去し回収される必要が無い。コラーゲン縫合の設計で時々制約となる要
因は、コラーゲン繊維の強度である。大きな強度を持つコラーゲン変異体又は擬
似物は、この制約を取除く事によってその様なコラーゲン縫合の用途において手
助けとなる。
ンは、人間の身体によって自然に劣化する事の出来る縫合に使用され、従って、
縫合は除去し回収される必要が無い。コラーゲン縫合の設計で時々制約となる要
因は、コラーゲン繊維の強度である。大きな強度を持つコラーゲン変異体又は擬
似物は、この制約を取除く事によってその様なコラーゲン縫合の用途において手
助けとなる。
当該技術分野において必要とされるものは、組織接合における結合物、及び医
療構成成分の設計での使用の為の一般的な用具として、人工皮膚として使用する
為の安定性を増加した新規なコラーゲンである。 フルオロプロリン（Ｆｌｐ）は、ＲとＳの立体異性体の両方が、ゴットライブ
等(Gottleib et al., Biochemistry, 4:11:2507-2531 (1965)によって合成され た。ゴットライブ等は、二つの異性体がコラーゲン中に導入された事を主張した
が、この主張は、タケウチ等(Takeuchi et al., Biochem. Biophys. Acta, 175:
156-164 (1969)、タケウチ及びプロコップ(Takeuchi and Prockop, Biochem. Bi
ophys. Acta, 175: 142-155 (1969)及びウイットー及びプロコップ(Uitto and P
rockop, Arch. Biochem. Biophys., 181:293-299)によって後に異議を唱えられ た。Ｆｌｐが、得られたコラーゲン分子中に少しでも導入された範囲に対してゴ
ットライブ等は生体合成を使用したので、Ｆｌｐは、幾つかのランダムなプロリ
ン残基に代わってポリペプチド中にランダムに導入されたのであろう。勿論、Ｆ
ｌｐに対する特有なコドンは存在していない。又、このＦｌｐは、このＦｌｐが
少しでも導入されていたとしても（これは極めて疑わしい）産生されたタンパク
質の性質を更にランダム化する両方の立体異性体のラセミ混合物であった。その
他にも、Ｆｌｐを大きなポリペプチド中に導入する事無しに、Ｆｌｐの化学的性
質が研究されている(Gerig and mcLeod, J. Am. Chem. Soc., 98:3970-3975 (19
76))。
療構成成分の設計での使用の為の一般的な用具として、人工皮膚として使用する
為の安定性を増加した新規なコラーゲンである。 フルオロプロリン（Ｆｌｐ）は、ＲとＳの立体異性体の両方が、ゴットライブ
等(Gottleib et al., Biochemistry, 4:11:2507-2531 (1965)によって合成され た。ゴットライブ等は、二つの異性体がコラーゲン中に導入された事を主張した
が、この主張は、タケウチ等(Takeuchi et al., Biochem. Biophys. Acta, 175:
156-164 (1969)、タケウチ及びプロコップ(Takeuchi and Prockop, Biochem. Bi
ophys. Acta, 175: 142-155 (1969)及びウイットー及びプロコップ(Uitto and P
rockop, Arch. Biochem. Biophys., 181:293-299)によって後に異議を唱えられ た。Ｆｌｐが、得られたコラーゲン分子中に少しでも導入された範囲に対してゴ
ットライブ等は生体合成を使用したので、Ｆｌｐは、幾つかのランダムなプロリ
ン残基に代わってポリペプチド中にランダムに導入されたのであろう。勿論、Ｆ
ｌｐに対する特有なコドンは存在していない。又、このＦｌｐは、このＦｌｐが
少しでも導入されていたとしても（これは極めて疑わしい）産生されたタンパク
質の性質を更にランダム化する両方の立体異性体のラセミ混合物であった。その
他にも、Ｆｌｐを大きなポリペプチド中に導入する事無しに、Ｆｌｐの化学的性
質が研究されている(Gerig and mcLeod, J. Am. Chem. Soc., 98:3970-3975 (19
76))。
【０００６】
本発明は、天然のコラーゲン(native collagen)が形成するものよりも強力な 三重螺旋を形成するコラーゲンの新規な変異体が設計された点に集約される。新
規な変異体は、天然のコラーゲン中に正常に見出される三重反復の特徴的ヒドロ
キシプロリン残基を置換したフッ素化プロリン残基を含む。 本発明の目的は、組織接合での結合物として、或いは、高強度を必要とするそ
の他の用途でのコラーゲンの代替として、人工皮膚の一成分として使用する事が
出来る新規な高安定性コラーゲン分子を提供する事である。 Ｈｙｐ残基によってコラーゲンに付加された付加的安定性の性質を証明する為
の証拠が用意され、それによって、その安定性を付加するであろうその位置にそ
の他の残基を設計する事を可能とさせる事が本発明の特徴である。 本発明は、増加した強度を有する新規なコラーゲン擬似物を特徴とし、その分
子を造る事の出来る代替方法を開示するものである。 本発明のその他の目的、利点及び特徴は、明細書、図面及び請求の範囲のレビ
ューによって明らかとなるであろう。
規な変異体は、天然のコラーゲン中に正常に見出される三重反復の特徴的ヒドロ
キシプロリン残基を置換したフッ素化プロリン残基を含む。 本発明の目的は、組織接合での結合物として、或いは、高強度を必要とするそ
の他の用途でのコラーゲンの代替として、人工皮膚の一成分として使用する事が
出来る新規な高安定性コラーゲン分子を提供する事である。 Ｈｙｐ残基によってコラーゲンに付加された付加的安定性の性質を証明する為
の証拠が用意され、それによって、その安定性を付加するであろうその位置にそ
の他の残基を設計する事を可能とさせる事が本発明の特徴である。 本発明は、増加した強度を有する新規なコラーゲン擬似物を特徴とし、その分
子を造る事の出来る代替方法を開示するものである。 本発明のその他の目的、利点及び特徴は、明細書、図面及び請求の範囲のレビ
ューによって明らかとなるであろう。
【０００７】 ここに開示される実施例に導く研究は、コラーゲンの三次元構造と安定性に貢
献する要因に就いてのより良い理解が、傷治癒での使用に対して改善された強度
を有するコラーゲン変異体の設計と、コラーゲンに関連した病気に罹っている人
の治療の開発を促進すると言う考えで開始されたものである。又、様々な目的の
為の汎用強力コラーゲンを提供するものである。 この研究の基をなす仮説は、架橋水分子は、コラーゲンの安定性には顕著に貢
献しないと言う信念であった。第一に、夫々のＨｙｐ残基に対して一個以上の水
分子を固定化する事は、莫大なエントロピーコストを誘発する。一個の水分子は
４つの水素結合を形成する事が出来る。大量の水溶液では、これらの４つの水素
結合は、それ自身易動性であるその他の水分子と共に形成される。反対に、コラ
ーゲンの架橋水分子は、それらの水素結合の二つが、水分子に関して固定である
コラーゲンと一緒になっているので、極めて大きなエントロピー損失を被る。 第二に、コラーゲンの架橋水分子が、コラーゲンの安定性にとって確かに重要
であるならば、それらは均質で、一つの水素結合パターンが支配しているものと
思われる。然しながら、三重螺旋コラーゲンの高解像度三次元構造は、個々のＨ
ｙｐ残基が１、２、３又は４個の水分子に結合して、鎖間又は鎖間水素結合の不
規則な複雑なネットワークを形成している事を示している(Bella et al., Scoen
ce, 266:75-81 (1994))。この水素結合におけるこの不均一性及び複雑性は、架 橋水分子がコラーゲンに対して安定性を与えるとする仮説と一致しない。
献する要因に就いてのより良い理解が、傷治癒での使用に対して改善された強度
を有するコラーゲン変異体の設計と、コラーゲンに関連した病気に罹っている人
の治療の開発を促進すると言う考えで開始されたものである。又、様々な目的の
為の汎用強力コラーゲンを提供するものである。 この研究の基をなす仮説は、架橋水分子は、コラーゲンの安定性には顕著に貢
献しないと言う信念であった。第一に、夫々のＨｙｐ残基に対して一個以上の水
分子を固定化する事は、莫大なエントロピーコストを誘発する。一個の水分子は
４つの水素結合を形成する事が出来る。大量の水溶液では、これらの４つの水素
結合は、それ自身易動性であるその他の水分子と共に形成される。反対に、コラ
ーゲンの架橋水分子は、それらの水素結合の二つが、水分子に関して固定である
コラーゲンと一緒になっているので、極めて大きなエントロピー損失を被る。 第二に、コラーゲンの架橋水分子が、コラーゲンの安定性にとって確かに重要
であるならば、それらは均質で、一つの水素結合パターンが支配しているものと
思われる。然しながら、三重螺旋コラーゲンの高解像度三次元構造は、個々のＨ
ｙｐ残基が１、２、３又は４個の水分子に結合して、鎖間又は鎖間水素結合の不
規則な複雑なネットワークを形成している事を示している(Bella et al., Scoen
ce, 266:75-81 (1994))。この水素結合におけるこの不均一性及び複雑性は、架 橋水分子がコラーゲンに対して安定性を与えるとする仮説と一致しない。
【０００８】
ここに、コラーゲンの配座及び安定性に就いての誘起効果の影響を基礎とする
コラーゲンの安定性に対する代替的説明が提案される。結晶コラーゲン中のＨｙ
ｐ残基は、異常なφ又はψ結合角を持たない。然し、ω角（ペプチド結合の二面
角である）は考慮に値する。プロリンペプチド結合のトランス異性体（即ち、ω
＝１８０°を持つ異性体）は、シス異性体（即ち、ω＝０°を持つ異性体）より
も僅かに有利であるに過ぎない。結晶コラーゲンの構造によるが、三重螺旋コラ
ーゲン中のペプチド結合の全てがトランス配座にある。 この仮説のテストを始める為に、電子−引込み基が、如何にトランス：シス比
に影響を及ぼすかを決定した。Ｎ−アセチルプロリンメチルエステル（ＡｃＰｒ
ｏＯＭｅ）、Ｎ−アセチル−４（Ｒ）−ヒドロキシプロリンメチルエステル（Ａ
ｃＨｙｐＯＭｅ）及びＮ−アセチル−４（Ｒ）−フルオロプロリン（ＡｃＦｌｐ
ＯＭｅ）が合成されて、トランス状態のそれらの性質が決定された(Eberhardt e
t al., J. Am. Chem. Soc., 118:12261-12266 (1996))。トランス：シス比は、 ＡｃＰｒｏＯＭｅ＜ＡｃＨｙｐＯＭｅ＜ＡｃＦｌｐＯＭｅ（表１）の順に増加す
る事が分かった。トランス異性体は三重螺旋コラーゲンにおいて見出される唯一
の異性体であるので、この順序は、Ｆｌｐ残基がＨｙｐ残基よりも三重螺旋コラ
ーゲンを安定化する事、及びＨｙｐ残基がＰｒｏ残基よりも三重螺旋コラーゲン
を安定化する事を示している。
コラーゲンの安定性に対する代替的説明が提案される。結晶コラーゲン中のＨｙ
ｐ残基は、異常なφ又はψ結合角を持たない。然し、ω角（ペプチド結合の二面
角である）は考慮に値する。プロリンペプチド結合のトランス異性体（即ち、ω
＝１８０°を持つ異性体）は、シス異性体（即ち、ω＝０°を持つ異性体）より
も僅かに有利であるに過ぎない。結晶コラーゲンの構造によるが、三重螺旋コラ
ーゲン中のペプチド結合の全てがトランス配座にある。 この仮説のテストを始める為に、電子−引込み基が、如何にトランス：シス比
に影響を及ぼすかを決定した。Ｎ−アセチルプロリンメチルエステル（ＡｃＰｒ
ｏＯＭｅ）、Ｎ−アセチル−４（Ｒ）−ヒドロキシプロリンメチルエステル（Ａ
ｃＨｙｐＯＭｅ）及びＮ−アセチル−４（Ｒ）−フルオロプロリン（ＡｃＦｌｐ
ＯＭｅ）が合成されて、トランス状態のそれらの性質が決定された(Eberhardt e
t al., J. Am. Chem. Soc., 118:12261-12266 (1996))。トランス：シス比は、 ＡｃＰｒｏＯＭｅ＜ＡｃＨｙｐＯＭｅ＜ＡｃＦｌｐＯＭｅ（表１）の順に増加す
る事が分かった。トランス異性体は三重螺旋コラーゲンにおいて見出される唯一
の異性体であるので、この順序は、Ｆｌｐ残基がＨｙｐ残基よりも三重螺旋コラ
ーゲンを安定化する事、及びＨｙｐ残基がＰｒｏ残基よりも三重螺旋コラーゲン
を安定化する事を示している。
【０００９】 トランス：シス比に関するこの効果の起源は、ＡｃＰｒｏＯＭｅ、ＡｃＨｙｐ
ＯＭｅ及びＡｃＦｌｐＯＭｅの結晶構造を決定する事によって探索された(Panas
ik et al., Int. J. Pept. Protein Res., 44:262-269))。ＣY−Ｃδ結合長さは
、ＡｃＰｒｏＯＭｅ＞ＡｃＨｙｐＯＭｅ＞ＡｃＦｌｐＯＭｅ（表１）の順に減少
する事が分かった。この順序は、４−位の置換体がＣY−Ｃδ結合から離れる電 子密度を引込む誘起効果と一致する。短いＣY−Ｃδ結合長さは、トランス異性 体中の原子間の立体的衝突を減少させるが、シス異性体に関しては効果を持たな
い。Ｈｙｐ残基のヒドロキシル基からの誘起効果は、コラーゲンの安定性につい
てＨｙｐの効果と一致する。又、ＨｙｐとＦｌｐ残基の誘起効果の別の出現が、
パナシク等及びエバーハート等(Panasik et al. and Eberhardt et al.)によっ て見出された。類似の誘起効果は、４（Ｓ）−フルオロプロリン及び４，４−ジ
フルオロプロリンにおいても出現されるべきものである。
ＯＭｅ及びＡｃＦｌｐＯＭｅの結晶構造を決定する事によって探索された(Panas
ik et al., Int. J. Pept. Protein Res., 44:262-269))。ＣY−Ｃδ結合長さは
、ＡｃＰｒｏＯＭｅ＞ＡｃＨｙｐＯＭｅ＞ＡｃＦｌｐＯＭｅ（表１）の順に減少
する事が分かった。この順序は、４−位の置換体がＣY−Ｃδ結合から離れる電 子密度を引込む誘起効果と一致する。短いＣY−Ｃδ結合長さは、トランス異性 体中の原子間の立体的衝突を減少させるが、シス異性体に関しては効果を持たな
い。Ｈｙｐ残基のヒドロキシル基からの誘起効果は、コラーゲンの安定性につい
てＨｙｐの効果と一致する。又、ＨｙｐとＦｌｐ残基の誘起効果の別の出現が、
パナシク等及びエバーハート等(Panasik et al. and Eberhardt et al.)によっ て見出された。類似の誘起効果は、４（Ｓ）−フルオロプロリン及び４，４−ジ
フルオロプロリンにおいても出現されるべきものである。
【００１０】
【表１】 表１：ＡｃＰｒｏＯＭｅ、ＡｃＨｙｐＯＭｅ及びＡｃＦｌｐＯＭｅの性質に関る
誘起効果 ΔΔＧ ＣY−Ｃδ結合長さ トランス：シス比 (kcal/mol) (Å) ＡｃＰｒｏＯＭｅ ４．３ ０ １．５２３ ＡｃＨｙｐＯＭｅ ５．８ ０．１８ １．５１０ ＡｃＦｌｐＯＭｅ ６．２ ０．２２ １．５０８ この結果は、旋回が、Ｈｙｐ残基のヒドロキシル基に向けて電子密度を引き寄
せるその誘起効果によってコラーゲンの三重反復基調の中間位置にＨｙｐを配置
した場合は、なお大きな誘起効果を示す置換体を有する残基は、天然のコラーゲ
ンよりもなお強力なコラーゲン三重螺旋を形成出来なければならない事を示して
いる。本発明はこの前提を基礎とし、ここに示されたデータはこの仮説を支持し
ている。４（Ｒ）−フルオロプロリン（Ｆｌｐ）中のプロリンの４−位にあるフ
ッ素原子の配置及び、以下に開示する様なコラーゲン三重螺旋中へのＦｌｐの導
入は、確かに、コラーゲンの三重螺旋形成の強度を増加させる。従って、改善さ
れたコラーゲン擬似物の知的な設計が、先ず最初に可能となる。
誘起効果 ΔΔＧ ＣY−Ｃδ結合長さ トランス：シス比 (kcal/mol) (Å) ＡｃＰｒｏＯＭｅ ４．３ ０ １．５２３ ＡｃＨｙｐＯＭｅ ５．８ ０．１８ １．５１０ ＡｃＦｌｐＯＭｅ ６．２ ０．２２ １．５０８ この結果は、旋回が、Ｈｙｐ残基のヒドロキシル基に向けて電子密度を引き寄
せるその誘起効果によってコラーゲンの三重反復基調の中間位置にＨｙｐを配置
した場合は、なお大きな誘起効果を示す置換体を有する残基は、天然のコラーゲ
ンよりもなお強力なコラーゲン三重螺旋を形成出来なければならない事を示して
いる。本発明はこの前提を基礎とし、ここに示されたデータはこの仮説を支持し
ている。４（Ｒ）−フルオロプロリン（Ｆｌｐ）中のプロリンの４−位にあるフ
ッ素原子の配置及び、以下に開示する様なコラーゲン三重螺旋中へのＦｌｐの導
入は、確かに、コラーゲンの三重螺旋形成の強度を増加させる。従って、改善さ
れたコラーゲン擬似物の知的な設計が、先ず最初に可能となる。
【００１１】 コラーゲンの安定性に関する誘起効果の役割をテストする為に、以下の実施例
において詳細に記述される様にして、コラーゲン擬似物（Ｘａａ−Ｆｌｐ−Ｇｌ
ｙ）10（式中、Ｆｌｐは４（Ｒ）−フルオロ−Ｌ−プロリン）を合成した。Ｆｌ
ｐ残基中では、フッ素原子は強力な誘起効果を課するけれども、水素結合は形成
しない。（ＰｒｏＦｌｐＧｌｙ）10、（ＰｒｏＰｒｏＧｌｙ）10及び（ＰｒｏＨ
ｙｐＧｌｙ）10の熱的安定性及び螺旋性は、円偏光二色性を使用して決定された
。コラーゲン擬似物（ＰｒｏＦｌｐＧｌｙ）10は、テストされた他の形態のいず
れよりも強力な、極めて安定な三重螺旋コラーゲンを形成する事が分かった。こ
れは、コラーゲン擬似物（ＰｒｏＦｌｐＧｌｙ）10が、コラーゲン相溶性物質を
造る為のコラーゲン擬似物として有用であると言うだけではなく、コラーゲン三
重螺旋構造の形成における決定的要因が、その三重反復基調の中間位置にあるプ
ロリン中の４−位における電子密度についての誘起効果である事を証明するもの
である。 その三重基調の最初の位置に在るその他のアミノ酸を有するコラーゲン擬似物の
形態が、ここで考えられる。 本発明は、式（ＸａａＦｌｐＧｌｙ）nを有する三重反復基調ペプチドから成 るコラーゲン擬似物である（式中、Ｆｌｐは、４（Ｒ）−フルオロ−Ｌ−プロリ
ンであり、ｎは正の整数であり、Ｘａａは、アミノ酸であるが、一般的には、２
０の天然アミノ酸の一つである）。以下の実施例においては、合成され、テスト
されたコラーゲン擬似物は、Ｘａａ位置にプロリン残基を有している。プロリン
以外のアミノ酸は、Ｘａａ位置において許容される事、天然コラーゲンは、プロ
リンがその位置におけるプロトタイプ残基であるにも拘わらず、Ｘａａ位置にお
いて広範囲のアミノ酸を有する事が予測される。Ｘａａ位置における残基は、同
じである事も出来れば、単一分子に従って同一性を変える事が出来る。
において詳細に記述される様にして、コラーゲン擬似物（Ｘａａ−Ｆｌｐ−Ｇｌ
ｙ）10（式中、Ｆｌｐは４（Ｒ）−フルオロ−Ｌ−プロリン）を合成した。Ｆｌ
ｐ残基中では、フッ素原子は強力な誘起効果を課するけれども、水素結合は形成
しない。（ＰｒｏＦｌｐＧｌｙ）10、（ＰｒｏＰｒｏＧｌｙ）10及び（ＰｒｏＨ
ｙｐＧｌｙ）10の熱的安定性及び螺旋性は、円偏光二色性を使用して決定された
。コラーゲン擬似物（ＰｒｏＦｌｐＧｌｙ）10は、テストされた他の形態のいず
れよりも強力な、極めて安定な三重螺旋コラーゲンを形成する事が分かった。こ
れは、コラーゲン擬似物（ＰｒｏＦｌｐＧｌｙ）10が、コラーゲン相溶性物質を
造る為のコラーゲン擬似物として有用であると言うだけではなく、コラーゲン三
重螺旋構造の形成における決定的要因が、その三重反復基調の中間位置にあるプ
ロリン中の４−位における電子密度についての誘起効果である事を証明するもの
である。 その三重基調の最初の位置に在るその他のアミノ酸を有するコラーゲン擬似物の
形態が、ここで考えられる。 本発明は、式（ＸａａＦｌｐＧｌｙ）nを有する三重反復基調ペプチドから成 るコラーゲン擬似物である（式中、Ｆｌｐは、４（Ｒ）−フルオロ−Ｌ−プロリ
ンであり、ｎは正の整数であり、Ｘａａは、アミノ酸であるが、一般的には、２
０の天然アミノ酸の一つである）。以下の実施例においては、合成され、テスト
されたコラーゲン擬似物は、Ｘａａ位置にプロリン残基を有している。プロリン
以外のアミノ酸は、Ｘａａ位置において許容される事、天然コラーゲンは、プロ
リンがその位置におけるプロトタイプ残基であるにも拘わらず、Ｘａａ位置にお
いて広範囲のアミノ酸を有する事が予測される。Ｘａａ位置における残基は、同
じである事も出来れば、単一分子に従って同一性を変える事が出来る。
【００１２】 以下の実施例は、配列（ＸａａＦｌｐＧｌｙ）nを有するコラーゲンの化学的 合成を開示するものである。本発明は、合成の形式に関わりなく、その配列を含
む分子を包含する事を意図するものである。生体ポリマーを合成する当業者は、
以下に開示の化学的合成の改良を使用してペプチドを造る事が出来る事が予測さ
れる。分子は、以下に開示する様に、直接合成によって製造出来る。又、分子は
、未完成のコラーゲン形態（ＰｒｏＰｒｏＧｌｙ）nの酵素的変性によって、或 いは、完成したコラーゲン（ＰｒｏＨｙｐＧｌｙ）n中のＨｙｐ中のヒドロキシ ル基をフッ素原子で置換する事によって天然コラーゲン中のプロリンのフッ素化
によって製造する事が出来る。 生体合成によってＸａａＦｌｐＧｌｙトリペプチド反復を有するコラーゲン擬
似物を得る事は現在不可能である。天然コラーゲンの化学的変性によって得られ
るコラーゲン擬似物は、本発明の精神と範囲の内にあるものである。 本発明の成功は、ヒドロキシプロリンのヒドロキシル基に関るフッ素の優れた
電子引込み能力に依るものである。従って、ヒドロキシル基の電子引込み能力（
ヒドロキシル基をフッ素原子で置換える事に対置される様な）を高める化学的変
性はコラーゲンの安定性を高める事が期待される。その電子引込み能力を増加さ
せるヒドロキシプロリンのヒドロキシル基に対する化学的変性は、安定性を増加
したコラーゲン擬似物となる事が予測される。ヒドロキシプロリンのヒドロキシ
ル基について提案された化学的定変性が以下に開示される。
む分子を包含する事を意図するものである。生体ポリマーを合成する当業者は、
以下に開示の化学的合成の改良を使用してペプチドを造る事が出来る事が予測さ
れる。分子は、以下に開示する様に、直接合成によって製造出来る。又、分子は
、未完成のコラーゲン形態（ＰｒｏＰｒｏＧｌｙ）nの酵素的変性によって、或 いは、完成したコラーゲン（ＰｒｏＨｙｐＧｌｙ）n中のＨｙｐ中のヒドロキシ ル基をフッ素原子で置換する事によって天然コラーゲン中のプロリンのフッ素化
によって製造する事が出来る。 生体合成によってＸａａＦｌｐＧｌｙトリペプチド反復を有するコラーゲン擬
似物を得る事は現在不可能である。天然コラーゲンの化学的変性によって得られ
るコラーゲン擬似物は、本発明の精神と範囲の内にあるものである。 本発明の成功は、ヒドロキシプロリンのヒドロキシル基に関るフッ素の優れた
電子引込み能力に依るものである。従って、ヒドロキシル基の電子引込み能力（
ヒドロキシル基をフッ素原子で置換える事に対置される様な）を高める化学的変
性はコラーゲンの安定性を高める事が期待される。その電子引込み能力を増加さ
せるヒドロキシプロリンのヒドロキシル基に対する化学的変性は、安定性を増加
したコラーゲン擬似物となる事が予測される。ヒドロキシプロリンのヒドロキシ
ル基について提案された化学的定変性が以下に開示される。
【００１３】
〔実施例〕三重螺旋コラーゲンの定義された擬似物の合成 要するに、（ＰｒｏＦｌｐＧｌｙ）10を、固相でのセグメント縮合によって合
成した。ＦｍｏｃＰｒｏＦｌｙＧｌｙＯＨ単位は、Bodanszky, The Practice of
Peptide Synthesis 2nd Ed., Springr-Verlag (1994)に記載されている標準溶 液相方法によって、Ｆｌｐと市販の試薬から組立てられた。Ｆｌｐは、Panasik
et al., Int. J. Pept. Protein Res., 44:262-269 (1994)及びEberhardt et al
., J. Am. Chem. Soc., 118:12261-12266 (1996)に記載されている通りに製造し
た。三重螺旋コラーゲン擬似物の夫々の鎖に対して、１０のＦｍｏｃＰｒｏＦｌ
ｐＧｌｙＯＨ単位を、ＡＢＩ４３２Ａペプチド合成剤を使用してＺ−クロロトリ
チル樹脂に結合させた。切断されたペプチドは、Ｖｙｄａｃ Ｃ−１８逆相カラ
ム上でＨＰＬＣによって精製した。（ＰｒｏＰｒｏＧｌｙ）10及び（ＰｒｏＨｙ
ｐＧｌｙ）10は、Peptides International製である。三つの３０量体全ては、Ｈ
ＰＬＣ及び質量分析によって純度９０％以上である事が決定された。
成した。ＦｍｏｃＰｒｏＦｌｙＧｌｙＯＨ単位は、Bodanszky, The Practice of
Peptide Synthesis 2nd Ed., Springr-Verlag (1994)に記載されている標準溶 液相方法によって、Ｆｌｐと市販の試薬から組立てられた。Ｆｌｐは、Panasik
et al., Int. J. Pept. Protein Res., 44:262-269 (1994)及びEberhardt et al
., J. Am. Chem. Soc., 118:12261-12266 (1996)に記載されている通りに製造し
た。三重螺旋コラーゲン擬似物の夫々の鎖に対して、１０のＦｍｏｃＰｒｏＦｌ
ｐＧｌｙＯＨ単位を、ＡＢＩ４３２Ａペプチド合成剤を使用してＺ−クロロトリ
チル樹脂に結合させた。切断されたペプチドは、Ｖｙｄａｃ Ｃ−１８逆相カラ
ム上でＨＰＬＣによって精製した。（ＰｒｏＰｒｏＧｌｙ）10及び（ＰｒｏＨｙ
ｐＧｌｙ）10は、Peptides International製である。三つの３０量体全ては、Ｈ
ＰＬＣ及び質量分析によって純度９０％以上である事が決定された。
【００１４】 更に詳しくは、コラーゲン擬似物は、ＦｍｏｃＸ−Ｙ−ＧｌｙＯＨ（ここで、
ＦｍｏｃはＮα−９−フルオレニルメトキシカルボニルである）形態のトリペプ
チド単位を基本とした経路によって合成された。これらの単位のＣ−末端でのグ
リシン残基の配置は、活性化されたペプチドフラグメントの固相結合中のラセミ
化（アズラクトン形成を経た）に起因する問題を回避した。トリペプチド単位は
、標溶液相方法（Bodanszky、１９９４）を使用して合成された。この単位は、 Ｆｍｏｃが、グリシン残基の脱保護に必要なＰｄ／Ｃ−触媒化水素化分解に耐え
る事が出来ないので、Ｆｍｏｃ保護基ではなくてＮα−ｔ−ブチルオキシカルボ
ニル（Ｂｏｃ）と共に組立てられた。 ＦｍｏｃＰｒｏＦｌｙＧｌｙＯＨ（１）の合成に使用された合成経路は図２に
示される。 要するに、ＢｏｃＦｌｐＯＳｕとＧｌｙＯＢｎとの反応は、保護されたジペプ
チドを生成した。酸性ジオキサン中でのＢｏｃ基の除去と、それに続くＢｏｃＰ
ｒｏＯＨとの結合によって、保護されたトリペプチドが与えられる。水素化分解
によるベンゾイル基の除去は、（１）のＢｏｃ類似体を生成し、この物は、Ｂｏ
ｃ基の除去とＦｍｏｃＯＳｕとの反応とによって（１）に転換された。トリペプ
チドの合成で使用された全ての試薬は市販品のものが利用できる。
ＦｍｏｃはＮα−９−フルオレニルメトキシカルボニルである）形態のトリペプ
チド単位を基本とした経路によって合成された。これらの単位のＣ−末端でのグ
リシン残基の配置は、活性化されたペプチドフラグメントの固相結合中のラセミ
化（アズラクトン形成を経た）に起因する問題を回避した。トリペプチド単位は
、標溶液相方法（Bodanszky、１９９４）を使用して合成された。この単位は、 Ｆｍｏｃが、グリシン残基の脱保護に必要なＰｄ／Ｃ−触媒化水素化分解に耐え
る事が出来ないので、Ｆｍｏｃ保護基ではなくてＮα−ｔ−ブチルオキシカルボ
ニル（Ｂｏｃ）と共に組立てられた。 ＦｍｏｃＰｒｏＦｌｙＧｌｙＯＨ（１）の合成に使用された合成経路は図２に
示される。 要するに、ＢｏｃＦｌｐＯＳｕとＧｌｙＯＢｎとの反応は、保護されたジペプ
チドを生成した。酸性ジオキサン中でのＢｏｃ基の除去と、それに続くＢｏｃＰ
ｒｏＯＨとの結合によって、保護されたトリペプチドが与えられる。水素化分解
によるベンゾイル基の除去は、（１）のＢｏｃ類似体を生成し、この物は、Ｂｏ
ｃ基の除去とＦｍｏｃＯＳｕとの反応とによって（１）に転換された。トリペプ
チドの合成で使用された全ての試薬は市販品のものが利用できる。
【００１５】
【表２】 表２：コラーゲン擬似物の合成で使用されたトリペプチド単位 位置１ 位置２ 位置３ １ ＦｍｏｃＰｒｏ− Ｆｌｐ− ＧｌｙＯＨ コラーゲンの一本鎖を擬態するペプチドは、トリペプチド（１）の固相結合に
よって合成された。周囲温度では安定である三重螺旋に対して、夫々の鎖は、少
なくとも７つのトリペプチド反復を含まねばならない。夫々の鎖が１０のトリペ
プチド単位を含むコラーゲン擬似物が合成された。この３０量体は、Ｆｍｏｃア
ミノ酸との固相合成を受入れ易く、且、側鎖を持たない樹脂からのポリペプチド
の切断或いはα−アミノ基の脱保護を許す２−クロロトリチル樹脂上で合成され
た(Fields and Noble, Int. J. Pept. Protein Res., 37:513-520 (1990))。 Ｆｍｏｃ（ＰｒｏＦｌｐＧｌｙ）10−ＯＨを合成する為に使用された経路は図
３に示される。要するに、市販のＺ−クロロトリチル樹脂がピペリジンで脱保護
され(Barlos et al., Int. J. Pept. Protein Res., 38:555-562 (1991))、ＤＣ
Ｃとヒドロキシベンゾトリアゾール（ＨＯＢｔ）を使用してＦｍｏｃＰｒｏＦｌ
ｐＧｌｙＯＨと結合させて樹脂−結合トリペプチドを得た。この脱保護及び結合
工程は、９個の付加単位が付加されるまでトリペプチドと共に繰返された。得ら
れた３０量体単位は脱保護されて、遊離酸として２が得られた（表３）。３０量
体ペプチド３及び４は、Peptides International製であった。
よって合成された。周囲温度では安定である三重螺旋に対して、夫々の鎖は、少
なくとも７つのトリペプチド反復を含まねばならない。夫々の鎖が１０のトリペ
プチド単位を含むコラーゲン擬似物が合成された。この３０量体は、Ｆｍｏｃア
ミノ酸との固相合成を受入れ易く、且、側鎖を持たない樹脂からのポリペプチド
の切断或いはα−アミノ基の脱保護を許す２−クロロトリチル樹脂上で合成され
た(Fields and Noble, Int. J. Pept. Protein Res., 37:513-520 (1990))。 Ｆｍｏｃ（ＰｒｏＦｌｐＧｌｙ）10−ＯＨを合成する為に使用された経路は図
３に示される。要するに、市販のＺ−クロロトリチル樹脂がピペリジンで脱保護
され(Barlos et al., Int. J. Pept. Protein Res., 38:555-562 (1991))、ＤＣ
Ｃとヒドロキシベンゾトリアゾール（ＨＯＢｔ）を使用してＦｍｏｃＰｒｏＦｌ
ｐＧｌｙＯＨと結合させて樹脂−結合トリペプチドを得た。この脱保護及び結合
工程は、９個の付加単位が付加されるまでトリペプチドと共に繰返された。得ら
れた３０量体単位は脱保護されて、遊離酸として２が得られた（表３）。３０量
体ペプチド３及び４は、Peptides International製であった。
【００１６】
【表３】 表３：コラーゲンの鎖を擬態する３０量体ペプチド。単位２、３又は４から成る
三重螺旋は、コラーゲンの安定性の熱力学測定の為に使用された。 ２ Ｈ2Ｎ（ＰｒｏＦｌｙＧｌｙ）10ＯＨ ３ Ｈ2Ｎ（ＰｒｏＰｒｏＧｌｙ）10ＯＨ ４ Ｈ2Ｎ（ＰｒｏＨｙｐＧｌｙ）10ＯＨ三重螺旋の安定性 コラーゲンの三重螺旋構造は、２２５ｎｍにピークシグナルを持つ特異な円偏
光二色性（ＣＤ）を有する。図１は、図中に示された（ＰｒｏＰｒｏＧｌｙ）10 と（ＰｒｏＨｙｐＧｌｙ）10のＣＤスペクトルと一緒に（ＰｒｏＦｌｐＧｌｙ） 10 のＣＤスペクトルを示す。これら三つのコラーゲン擬似物の夫々は、コラーゲ
ンの三重螺旋の特徴である２２５ｎｍにおける強力なシグナルを有する。 ２−４のペプチドで形成された螺旋の溶融温度（Ｔm）は、温度の関数として ２２５ｎｍにおけるＣＤシグナルを観察する事によって、Long et al., Biochem
istry, 32:11688-11695, (1993)の方法によって決定した。この三つのコラ−ゲ ン関連三重螺旋（８０μＭ）の熱変性は、コラーゲンの安定性評価の為の一般的
な条件である５０ｍＭ酢酸中で行われた。この実験の結果は表４に纏めて示され
る。（ＰｒｏＦｌｐＧｌｙ）10コラーゲン擬似物は、（ＰｒｏＰｒｏＧｌｙ）10 と（ＰｒｏＨｙｐＧｌｙ）10よりも一層大きな熱安定性を有し、この事は、コラ
ーゲン三重螺旋の安定性が誘起効果に関連すると言う本発明者の仮説と一致する
ものである。又、表４には、この三つのコラーゲン擬似物の夫々の自由エネルギ
ー変化が示される。これらの値は、Becktel and Schellman, Biopolymers 26:18
59-1877 (1987)の方法によって得られた。
三重螺旋は、コラーゲンの安定性の熱力学測定の為に使用された。 ２ Ｈ2Ｎ（ＰｒｏＦｌｙＧｌｙ）10ＯＨ ３ Ｈ2Ｎ（ＰｒｏＰｒｏＧｌｙ）10ＯＨ ４ Ｈ2Ｎ（ＰｒｏＨｙｐＧｌｙ）10ＯＨ三重螺旋の安定性 コラーゲンの三重螺旋構造は、２２５ｎｍにピークシグナルを持つ特異な円偏
光二色性（ＣＤ）を有する。図１は、図中に示された（ＰｒｏＰｒｏＧｌｙ）10 と（ＰｒｏＨｙｐＧｌｙ）10のＣＤスペクトルと一緒に（ＰｒｏＦｌｐＧｌｙ） 10 のＣＤスペクトルを示す。これら三つのコラーゲン擬似物の夫々は、コラーゲ
ンの三重螺旋の特徴である２２５ｎｍにおける強力なシグナルを有する。 ２−４のペプチドで形成された螺旋の溶融温度（Ｔm）は、温度の関数として ２２５ｎｍにおけるＣＤシグナルを観察する事によって、Long et al., Biochem
istry, 32:11688-11695, (1993)の方法によって決定した。この三つのコラ−ゲ ン関連三重螺旋（８０μＭ）の熱変性は、コラーゲンの安定性評価の為の一般的
な条件である５０ｍＭ酢酸中で行われた。この実験の結果は表４に纏めて示され
る。（ＰｒｏＦｌｐＧｌｙ）10コラーゲン擬似物は、（ＰｒｏＰｒｏＧｌｙ）10 と（ＰｒｏＨｙｐＧｌｙ）10よりも一層大きな熱安定性を有し、この事は、コラ
ーゲン三重螺旋の安定性が誘起効果に関連すると言う本発明者の仮説と一致する
ものである。又、表４には、この三つのコラーゲン擬似物の夫々の自由エネルギ
ー変化が示される。これらの値は、Becktel and Schellman, Biopolymers 26:18
59-1877 (1987)の方法によって得られた。
【００１７】
【表４】 表４：フルオロプロリンは、三重螺旋コラーゲンを極めて安定にする 鎖 Ｔｍ（℃） ΔΔＧｍ (kcal/mol) （ＰｒｏＦｌｐＧｌｙ）10 ９１ １１ （ＰｒｏＨｙｐＧｌｙ）10 ６９ ６．５ （ＰｒｏＰｒｏＧｌｙ）10 ４１ ０ 各Ｈｙｐ残基：６．５ｋａｌ／ｍｏｌ÷３０＝０．２ｋｃａｌ／ｍｏｌ 各Ｆｌｐ残基：１１ｋｃａｌ／ｍｏｌ÷３０＝０．４ｋｃａｌ／ｍｏｌ これらの結果は、Ｆｌｐのフッ素原子の電子引込み能力がコラーゲン三重螺旋
の安定性を増加させる事を示す。コラーゲン中のヒドロキシプロリンのヒドロキ
シル基を変性してヒドロキシル基の電子引込み能力を増加させる事は、コラーゲ
ンの安定性の増加をもたらす事が期待される。理想的には、化学的変性は、（１
）ヒドロキシル基をより一層電子引込み性とすべきであり、（２）互いに対して
三重螺旋の充填を妨害しない様に小さくなければならず、（３）互いに対して三
重螺旋の充填を妨害しない様に無電荷でなければならない。極めて有用な変性と
しては、アセチル基、メシル（メタンスルホニル）基、又はトリフルオロメチル
基のヒドロキシル基への付加が挙げられる。
の安定性を増加させる事を示す。コラーゲン中のヒドロキシプロリンのヒドロキ
シル基を変性してヒドロキシル基の電子引込み能力を増加させる事は、コラーゲ
ンの安定性の増加をもたらす事が期待される。理想的には、化学的変性は、（１
）ヒドロキシル基をより一層電子引込み性とすべきであり、（２）互いに対して
三重螺旋の充填を妨害しない様に小さくなければならず、（３）互いに対して三
重螺旋の充填を妨害しない様に無電荷でなければならない。極めて有用な変性と
しては、アセチル基、メシル（メタンスルホニル）基、又はトリフルオロメチル
基のヒドロキシル基への付加が挙げられる。
【００１８】 安定性の増加したコラーゲンを得る為の天然コラーゲンの化学的変性は、次の
様にして得る事が出来る。要するに、天然コラーゲンは有機溶媒に溶解される。
選択の溶媒は、（コラーゲンを溶解させる為に）極性である。これらの特徴を有
する溶媒の一つはピリジンである。コラーゲンの溶液は、化学的変性試薬の溶液
と一緒にする事が出来ると考えられる。アセチル基の付加を望む場合は、変性試
薬は塩化アセチルである事が出来る。メシル基を付加させたい場合は、変性試薬
は塩化メシルである事が出来る。トリフルオロメチル基を付加させたい場合は、
変性試薬はトリフルオロメチルヨージドである事が出来る。又、これら試薬の夫
々は、コラーゲン上のその他のヒドロキシル基及びアミノ基を変性する事が出来
る。これは、コラーゲンの安定性にとって有害であるかも知れない。然しながら
、全体の効果は安定性の増加となる事が予測される。
様にして得る事が出来る。要するに、天然コラーゲンは有機溶媒に溶解される。
選択の溶媒は、（コラーゲンを溶解させる為に）極性である。これらの特徴を有
する溶媒の一つはピリジンである。コラーゲンの溶液は、化学的変性試薬の溶液
と一緒にする事が出来ると考えられる。アセチル基の付加を望む場合は、変性試
薬は塩化アセチルである事が出来る。メシル基を付加させたい場合は、変性試薬
は塩化メシルである事が出来る。トリフルオロメチル基を付加させたい場合は、
変性試薬はトリフルオロメチルヨージドである事が出来る。又、これら試薬の夫
々は、コラーゲン上のその他のヒドロキシル基及びアミノ基を変性する事が出来
る。これは、コラーゲンの安定性にとって有害であるかも知れない。然しながら
、全体の効果は安定性の増加となる事が予測される。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ｐｒｏ−Ｆｌｐ−Ｇｌｙ）10、（ＰｒｏＰｒｏＧｌｙ）10及び（Ｐｒ
ｏＨｙｐＧｌｙ）10の円偏光二色性スペクトルを示す。
ｏＨｙｐＧｌｙ）10の円偏光二色性スペクトルを示す。
【図２】ＦｍｏｃＰｒｏＦｌｐＧｌｙＯＨの製造の為の合成経路を示す。
【図３】（ＰｒｏＦｌｐＧｌｙ）10の製造の為の合成経路を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，Ｖ Ｎ，ＹＵ，ＺＷ Ｆターム(参考） 4C081 AA12 AB19 BA12 BB08 CC04 CD111 CD122 DA02 4C084 AA03 BA02 BA04 BA07 BA31 CA59 DA40 MA27 MA63 NA14 ZA891 4H045 AA10 BA05 BA12 EA34 FA33 FA61 GA25
Claims (12)
- 【請求項１】式： 【化１】 （Ｘａａ−Ｆｌｐ−Ｇｌｙ）n （式中、Ｘａａは任意のアミノ酸残基であり、Ｆｌｐは４（Ｒ）−フルオロプロ
リンであり、ｎは正の整数である）を有するトリペプチドを含む事を特徴とする
コラーゲン擬似物。 - 【請求項２】ｎが少なくとも７である、請求項１に記載のコラーゲン擬似物。
- 【請求項３】少なくとも一種のアミノ酸残基Ｘａａがプロリン残基である、請求
項１に記載のコラーゲン擬似物。 - 【請求項４】コラーゲン擬態分子の三重螺旋を含む組成物であって、該螺旋中の
それぞれの分子が、式： 【化２】 （Ｘａａ−Ｆｌｐ−Ｇｌｙ）n （式中、Ｘａａは任意の天然のアミノ酸であり、Ｆｌｐは４（Ｒ）−フルオロプ
ロリンであり、ｎは正の整数である）のトリペプチドを含む事を特徴とする組成
物。 - 【請求項５】ｎが少なくとも７である、請求項４に記載の組成物。
- 【請求項６】Ｘａａがプロリンである、請求項４に記載の組成物。
- 【請求項７】式： 【化３】 （Ｘａａ−Ｘｂｂ−Ｇｌｙ）n （式中、Ｘａａは任意のアミノ酸残基であり、Ｘｂｂは、４（Ｒ）−フルオロプ
ロリン、アセチル変性ヒドロキシプロリン、メシル変性ヒドロキシプロリン及び
トリフルオロメチル変性ヒドロキシプロリンから成る群から選ばれ、ｎは正の整
数である）を有するトリペプチドを含む事を特徴とするコラーゲン擬似物。 - 【請求項８】ｎが少なくとも７である、請求項７に記載のコラーゲン擬似物。
- 【請求項９】少なくとも一種のアミノ酸残基Ｘａａがプロリン残基である、請求
項７に記載のコラーゲン擬似物。 - 【請求項１０】式： 【化４】 （Ｘａａ−Ｘｂｂ−Ｇｌｙ）n （式中、Ｘａａは、任意のアミノ酸残基であり、Ｘｂｂは、４（Ｒ）−フルオロ
プロリン、４（Ｓ）−フルオロプロリン及び４，４−ジフルオロプロリンから成
る群から選ばれ、ｎは正の整数である）を有するトリペプチドを含む事を特徴と
するコラーゲン擬似物。 - 【請求項１１】ｎが少なくとも７である、請求項１０に記載のコラーゲン擬似物
。 - 【請求項１２】少なくとも一種のアミノ酸残基Ｘａａがプロリン残基である、請
求項１０に記載のコラーゲン擬似物。
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