JP2003508080A - Compositions for detecting proteases in biological samples and methods of using the same - Google Patents
Compositions for detecting proteases in biological samples and methods of using the sameInfo
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Abstract
(57)【要約】 本発明は、螢光が特定のプロテアーゼの存在下で上昇する新規試薬を提供する。その試薬は、特徴的に折たたまれたペプチド主鎖を含んで成り、ここで前記主鎖の個々の端が螢光団に接合されている。折たたまれたペプチドが、プロテアーゼによる消化により切断される場合、螢光団は可視波長で高い強度の螢光シグナルを供給する。それらのプロテアーゼインジケーターは、生物学的サンプル、特に凍結された組織断片におけるプロテアーゼ活性の検出のために特に適切である。なぜならば、可視波長におけるそれらの高い螢光シグナルのためである。本発明はまた、現場凍結された断片におけるプロテアーゼ活性を検出するための方法も提供する。 (57) [Summary] The present invention provides novel reagents whose fluorescence is increased in the presence of a particular protease. The reagent comprises a characteristically folded peptide backbone, wherein each end of said backbone is conjugated to a fluorophore. When the folded peptide is cleaved by digestion with a protease, the fluorophore provides a high intensity fluorescent signal at visible wavelengths. These protease indicators are particularly suitable for the detection of protease activity in biological samples, especially frozen tissue fragments. Because of their high fluorescent signal at visible wavelengths. The present invention also provides a method for detecting protease activity in a field frozen fragment.
Description
【0001】
発明の分野
本発明は、螢光レベルを活性プロテアーゼの存在下で高める新規種類の螢光発
生組成物に関する。それらの螢光発生プロテアーゼインジケーターは典型的には
可視波長で螢光を発し、そしてその故に、生物学的サンプル中のプロテアーゼ活
性の検出及び位置決定のためにひじょうに有用である。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a new class of fluorescence generating compositions that enhance fluorescence levels in the presence of active proteases. Those fluorogenic protease indicators typically fluoresce in the visible wavelengths and, therefore, are very useful for the detection and localization of protease activity in biological samples.
【0002】
発明の背景
プロテアーゼは、ペプチド結合を触媒的に加水分解する多くの種類のタンパク
質分解酵素を意味する。プロテアーゼの主なグループは、メタロプロテアーゼ、
セリンプロテアーゼ、システインプロテアーゼ及びアスパラギン酸プロテアーゼ
を包含する。プロテアーゼ、特にセリンプロテアーゼは、多くの生理学的過程、
たとえば血液凝固、受精、炎症、ホルモン生成、免疫応答及び繊維素溶解に関連
している。BACKGROUND OF THE INVENTION Proteases refer to many types of proteolytic enzymes that catalytically hydrolyze peptide bonds. The main groups of proteases are metalloproteases,
Includes serine proteases, cysteine proteases and aspartic proteases. Proteases, especially serine proteases, are responsible for many physiological processes,
For example, it is associated with blood coagulation, fertilization, inflammation, hormone production, immune response and fibrinolysis.
【0003】
多くの病状は、特定のプロテアーゼ及びそれらのインヒビターの活性の変更に
より引き起こされ、そしてその変更により特徴づけられ得る。たとえば、気腫、
関節炎、血栓症、癌転移及びいくつかの形の血友病は、セリンプロテアーゼ活性
の調節の欠陥に起因する(たとえば、Textbook of Biochemistry with Clinical
Correlations, John Wiley and Sons, Inc. N. Y. (1993) を参照のこと)。ウ
イルス感染の場合、感染された細胞中にウイルスプロテアーゼの存在が同定され
ている。このようなウイルスプロテアーゼには、例えばAIDSに関連するHIV プロ
テアーゼ及びC型肝炎に関連するNS3プロテアーゼが包含される。これらのウイ
ルスプロテアーゼはウイルスのライフサイクルにおいて重要な役割を演ずる。Many pathologies are caused by and can be characterized by alterations in the activity of certain proteases and their inhibitors. For example, emphysema,
Arthritis, thrombosis, cancer metastasis and some forms of hemophilia result from defective regulation of serine protease activity (eg Textbook of Biochemistry with Clinical
Correlations, John Wiley and Sons, Inc. NY (1993)). In the case of viral infection, the presence of viral protease in the infected cells has been identified. Such viral proteases include, for example, the HIV protease associated with AIDS and the NS3 protease associated with hepatitis C. These viral proteases play an important role in the viral life cycle.
【0004】
プロテアーゼは癌転移に関連すると考えられて来た。プロテアーゼウロキナー
ゼの高められた合成は、多くの癌における転移能力の上昇と関連付けれて来た。
ウロキナーゼは、細胞外空間に遍在するプラスミノーゲンからのプラスミンを活
性化し、そしてその活性化は転移する腫瘍細胞が侵入する細胞外マトリックスに
おけるタンパク質の分解を引き起こすことができる。プラスミンはまた、コラゲ
ナーゼを活性化することができ、従って、毛細管及びリンパ系を取り囲む基礎膜
におけるコラーゲンの分解を促進し、それにより、標的組織中への腫瘍細胞の侵
入を可能にする(Dano、など、Adv. Cancer. Res., 44 : 139 (1985)) 。Proteases have been thought to be associated with cancer metastasis. Enhanced synthesis of the protease urokinase has been associated with increased metastatic potential in many cancers.
Urokinase activates plasmin from plasminogen, which is ubiquitous in the extracellular space, and its activation can cause the degradation of proteins in the extracellular matrix invading metastatic tumor cells. Plasmin can also activate collagenase, thus promoting the degradation of collagen in the basement membrane surrounding the capillaries and lymphatic system, thereby allowing the entry of tumor cells into the target tissue (Dano, Adv. Cancer. Res., 44: 139 (1985)).
【0005】
特定のプロテアーゼの活性の変化の明確な測定は、根底にある病状の処置及び
管理において臨床的に有意義である。しかしながら、プロテアーゼは容易にはア
ッセイすることができない。典型的なアプローチは、プロテアーゼと結合する抗
体を用いるELISA 、又は種々のラベルされた基質を用いるRIA を包含する。それ
らの天然の基質によるアッセイは、実施するのに困難であり、且つ高価である。
現在入手できる合成基質によるアッセイは、高価で、低感受であり、且つ非選択
性である。さらに、多くの“インジケーター”基質は、プロテアーゼの自己破壊
を一部もたらす多量のプロテアーゼを必要とする。The unambiguous measurement of altered activity of a particular protease is of clinical significance in the treatment and management of the underlying medical condition. However, proteases cannot be easily assayed. Typical approaches include ELISA with antibodies that bind to proteases, or RIA with various labeled substrates. Assays with their natural substrates are difficult and expensive to perform.
Currently available synthetic substrate assays are expensive, insensitive, and non-selective. In addition, many "indicator" substrates require large amounts of protease, which leads in part to the self-destruction of the protease.
【0006】
プロテアーゼ検出への最近のアプローチは、P1’位置(切断できるペプチド
結合のカルボキシル側のアミノ酸位置)に位置する離れた色原体又は螢光発生体
の切断誘発される分光学的変化に依存する(たとえば、アメリカ特許第 4,557,8
62号及び第 4,648,893号を参照のこと)。しかしながら、多くのプロテアーゼは
、プロテアーゼの認識のために切断されやすい結合のいづれかの側に2又は3個
のアミノ酸残基を必要とし(特定のプロテアーゼは6個以下のアミノ酸残基を必
要とするであろう)、そして従って、それらのアプローチはプロテアーゼ特異性
を欠いている。Recent approaches to protease detection have involved cleavage-induced spectroscopic changes in a distant chromogen or fluorophore located at the P1 'position (the amino acid position on the carboxyl side of the cleavable peptide bond). Depends (eg, US Pat. No. 4,557,8
62 and 4,648,893). However, many proteases require 2 or 3 amino acid residues on either side of the scissile bond for recognition of the protease (because a particular protease requires no more than 6 amino acid residues). , And therefore their approach lacks protease specificity.
【0007】
しかしながら、最近、螢光発生インジケーター組成物が開発されており、ここ
では“ドナー”螢光団は、HIV プロテアーゼのための結合部位であるペプチド(
7個のアミノ酸)及びそのペプチドに螢光団及び発色団を連結するリンカーを含
む短い橋により“レセプター”発色団に連結されている(Wangなど、Tetra. Len
s. 45 : 6493〜6496 (1990))。ドナー螢光団のシグナルは、共鳴エネルギートラ
ンスファー(RET) を包含すると思われる工程を通してレセプター螢光団により消
光される。ペプチドの切断は、螢光団及び発色団の分離、すなわち前記消光の除
去をもたらし、そして続くシグナルがドナー螢光団から測定された。However, recently, a fluorogenic indicator composition has been developed in which the “donor” fluorophore is a peptide () which is the binding site for the HIV protease.
(7 amino acids) and its peptide are linked to the "receptor" chromophore by a short bridge containing a linker that connects the fluorophore and the chromophore (Wang et al., Tetra. Len.
S. 45: 6493 to 6496 (1990)). The donor fluorophore signal is quenched by the receptor fluorophore through a process that appears to involve resonance energy transfer (RET). Cleavage of the peptide resulted in separation of the fluorophore and chromophore, ie elimination of the quench, and subsequent signal was measured from the donor fluorophore.
【0008】
ドナーとレセプターとの間の橋の設計は、アッセイの感度を制限する比較的無
能な消光を導びいた。さらに、発色団及び/又は蛍光団(fluorophore)は、紫外
線範囲において強く光を吸収する分子を典型的には含む生物学的サンプルにおい
て検出のための感度を減じる紫外線範囲での光を吸収した。
切断される場合、高いシグナルレベル、及び損なわれていない場合、非常に近
いシグナルレベルを示し、高度のプロテアーゼ特異性を示し、そして可視範囲に
おいて独占的に作動し、それによりそれらを生物学的サンプルへの使用のために
適切な螢光発生プロテアーゼインジケーターが所望される。本発明の組成物は、
それらの及び他の利点を提供する。The design of the bridge between the donor and the receptor has led to relatively ineffective quenching, which limits the sensitivity of the assay. Furthermore, the chromophore and / or fluorophore absorbed light in the UV range, which reduces sensitivity for detection in biological samples that typically contain molecules that strongly absorb light in the UV range. It shows high signal levels when cleaved, and very close signal levels when not compromised, exhibits a high degree of protease specificity, and operates exclusively in the visible range, thereby rendering them biological samples. A fluorogenic protease indicator suitable for use in is desired. The composition of the present invention is
Provides those and other benefits.
【0009】
発明の要約
本発明は、特定のプロテアーゼの存在下で、その螢光を高める新規の試薬を提
供する。それらの螢光発生プロテアーゼインジケーターは、それらがプロテアー
ゼにより消化される場合、可視波長で高い強度の螢光シグナルを供給する。可視
波長におけるそれらの高い螢光シグナルのために、それらのプロテアーゼインジ
ケーターは、生物学的サンプル、特に凍結された組織断片及び培養された又は新
しく単離された細胞におけるプロテアーゼ活性の検出のために特に適切である。
測定は組織サンプル、細胞などのためには螢光顕微鏡を用いて、そして細胞懸濁
サンプルのためにはフローサイトメーター又は顕微鏡を用いて行うことができる
。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides novel reagents that enhance the fluorescence of certain proteases in the presence thereof. Their fluorescent protease indicators provide a high intensity fluorescent signal at visible wavelengths when they are digested by proteases. Due to their high fluorescent signal at visible wavelengths, their protease indicators are particularly suitable for the detection of protease activity in biological samples, especially frozen tissue fragments and cultured or newly isolated cells. Appropriate.
Measurements can be performed using a fluorescence microscope for tissue samples, cells, etc. and a flow cytometer or microscope for cell suspension samples.
【0010】
本発明の螢光発生プロテアーゼインジケーターは、プロテアーゼの活性の検出
のために適切な組成物である。それらの組成物は、下記一般式:The fluorogenic protease indicator of the present invention is a composition suitable for detecting the activity of a protease. Those compositions have the following general formula:
【化2】 [Chemical 2]
【0011】
[式中、Pは2〜約15個、好ましくは2個〜約12個、好ましくは2個〜約10個
、好ましくは2個〜約8個、2個〜約6個、又は2個〜約4個のアミノ酸から成
る、プロテアーゼのためのプロテアーゼ結合部位を含んで成るペプチドであり;
F1 及びF2 は螢光団であり;S1 及びS2 は長さ1〜約50個の範囲のアミノ酸
のペプチドスペーサーであり;i及びrは独立して0又は1であり;そしてC1
及びC2 は長さ1〜約8個より好ましくは1〜約6個の範囲のアミノ酸のペプチ
ドを含んで成るコンホメーション決定領域である〕を有する。[Wherein P is 2 to about 15, preferably 2 to about 12, preferably 2 to about 10, preferably 2 to about 8, 2 to about 6, or A peptide comprising a protease binding site for a protease, consisting of 2 to about 4 amino acids;
F 1 and F 2 are fluorophores; S 1 and S 2 are peptide spacers ranging in length from 1 to about 50 amino acids; i and r are independently 0 or 1; and C 1
And C 2 is a conformational determining region comprising a peptide ranging in length from 1 to about 8, more preferably 1 to about 6 amino acids].
【0012】
コンホメーション決定領域はそれぞれ、組成物中に曲げ(ベンド;bend) を導
入し、あるいはペプチド主鎖の自由度を制限し、それにより約 100Å以下の分離
を伴って螢光団を並置する。スペーサー(S1 及びS2 )のいづれかが存在する
場合、それらは末端アミノ酸のα炭素原子に結合されるペプチドによりプロテア
ーゼ結合部位に連結される。従って、nが1である場合、S1 はC1 の末端αア
ミノ基を通して、ペプチド結合によりC1 に連結され、そしてkが1である場合
、S2 はC2 の末端αカルボキシル基を通してペプチド結合によりC2 に連結さ
れる。[0012] Each conformation-determining region introduces bends into the composition, or limits the degree of freedom of the peptide backbone, thereby creating a fluorophore with a separation of less than about 100 Å. Juxtapose. If any of the spacers (S 1 and S 2 ) are present, they are linked to the protease binding site by a peptide attached to the α carbon atom of the terminal amino acid. Therefore, when n is 1, S 1, through terminal α-amino group of C 1, is connected to the C 1 by a peptide bond, and when k is 1, S 2 peptide through terminal α carboxyl group of C 2 It is linked to C 2 by a bond.
【0013】
プロテアーゼ結合部位を含んで成るアミノ酸残基は、従来、特定のプロテアー
ゼにより加水分解されるペプチド結合に対して番号付けされている。従って、切
断されたペプチド結合のアミノ側上の第1のアミノ酸残基はP1 と命名され、そ
して切断されるペプチド結合のカルボキシル側上の第1のアミノ酸残基はP1'と
命名される。残基の番号付けは、加水分解されたペプチド結合からの距離が離れ
るほど高まって行く。従って、4のアミノ酸プロテアーゼ結合領域は、
P2-P1-P1'-P2'
と命名されたアミノ酸を含み、そしてプロテアーゼはP1 とP1'との間の結合
領域を切断する。Amino acid residues comprising the protease binding site are conventionally numbered relative to the peptide bond that is hydrolyzed by the particular protease. Thus, the first amino acid residue on the amino side of the cleaved peptide bond is designated P 1 and the first amino acid residue on the carboxyl side of the cleaved peptide bond is designated P 1 '. . The numbering of residues increases as the distance from the hydrolyzed peptide bond increases. Thus, the amino acid protease binding region 4 comprises an amino acid which was named P 2 -P 1 -P 1 '-P 2', and the protease cleaves the bond region between P 1 and P 1 '.
【0014】
特に好ましい態様において、本発明の螢光源組成物は、本明細書に記載する式
(II)及び式(V)の組成物である。本発明の好ましい螢光団インジケーターは
、決定領域を有し、そして場合によっては本明細書に記載するようにスペーサー
を有する。最も好ましい態様において、組成物は単一種の螢光団を有する。これ
らの「ホモラベル」(homolabel) された組成物のために好ましい螢光団には、H
−型ダイマーを形成する螢光団が含まれる。特に好ましい螢光団は約300nmと800
nmとの間、更に好ましくは約310nmと750nmとの間、最も好ましくは約 315nmと約
700nmの間の励起波長を有する。In a particularly preferred embodiment, the fluorescent light source composition of the present invention is a composition of formula (II) and formula (V) as described herein. Preferred fluorophore indicators of the present invention have a determinant region, and optionally a spacer as described herein. In the most preferred embodiment, the composition has a single type of fluorophore. Preferred fluorophores for these "homolabeled" compositions include H
Includes a fluorophore that forms a type dimer. Particularly preferred fluorophores are about 300 nm and 800
nm, more preferably between about 310 nm and 750 nm, most preferably about 315 nm and about
It has an excitation wavelength between 700 nm.
【0015】
もう一つの態様において、本発明はプロテアーゼの活性を検出する方法を提供
する。この方法は、プロテアーゼを、本明細書に記載する1又は複数のプロテア
ーゼインジケーターと接触せしめることを含む。特に好ましい態様において、「
接触」は組織切片において、あるいは組織、血液、尿、唾液又は他の生物流体、
リンパ、生検体を含むがこれらに限定されない生物学的サンプルから成る群から
選択された材料、培養物、又は細胞懸濁液においてである。検出方法には、螢光
顕微鏡法、螢光マイクロプレートリーダー、フローサイトメトリー、フルオロメ
トリー、吸光分光法から成る群から選択される方法が含まれる。In another aspect, the invention provides a method of detecting the activity of a protease. The method comprises contacting a protease with one or more protease indicators described herein. In a particularly preferred embodiment, "
"Contact" in tissue sections, or in tissue, blood, urine, saliva or other biological fluids,
In a material, culture, or cell suspension selected from the group consisting of biological samples including, but not limited to, lymph, biopsy. Detection methods include methods selected from the group consisting of fluorescence microscopy, fluorescence microplate reader, flow cytometry, fluorometry, absorption spectroscopy.
【0016】
好ましい組成物において、F1 が5−及び/又は6−カルボキシテトラメチル
ローダミンであることができ、そしてF2 はローダミンXアセタミドであること
ができる。これらの組成物は、膜又はリポゾームのごとき固体支持体又は液体に
接合させてもよい。In a preferred composition, F 1 can be 5- and / or 6-carboxytetramethylrhodamine and F 2 can be rhodamine X acetamide. These compositions may be attached to a solid support or liquid such as membranes or liposomes.
【0017】
もう1つの態様においては、上記組成物の何れかが、サンプル中のプロテアー
ゼ活性を検出するための方法に使用され得る。サンプルは、たとえば研究又は産
業において使用される“貯蔵(stock)”プロテアーゼのサンプルであり得、又は
それは生物学的サンプルでもあり得る。従って、本発明は、サンプルと上記組成
物のいづれかとを接触せしめ、そして次に、螢光の上昇がプロテアーゼ活性を示
す螢光発生組成物の螢光の変化を検出することによってサンプル中のプロテアー
ゼ活性を検出するための方法を提供する。前記サンプルは好ましくは、生物学的
流体、たとえば唾液又は血液を包含する生物学的サンプル、組織サンプル、たと
えば生検又は断片、及び生検としての又は培養物における細胞サンプルである。
特に好ましいものは、組織断片、培養された細胞、培養された組織及び同様のも
のである。In another aspect, any of the above compositions can be used in a method for detecting protease activity in a sample. The sample can be, for example, a sample of "stock" protease used in research or industry, or it can be a biological sample. Accordingly, the present invention provides for the protease in a sample to be contacted with a sample and any of the above compositions, and then detecting the change in fluorescence of the fluorogenic composition in which an increase in fluorescence is indicative of protease activity. Methods for detecting activity are provided. Said sample is preferably a biological sample including biological fluids such as saliva or blood, tissue samples such as biopsies or fragments, and cell samples as biopsies or in culture.
Particularly preferred are tissue fragments, cultured cells, cultured tissue and the like.
【0018】
さらに他の態様において、本発明は、細胞に分子を結合するための方法を提供
する。この方法は、少なくとも2個の螢光団分子及び疎水性基が結合した分子を
用意し;そして該細胞を該分子に接触せしめ、これにより分子を細胞に入れるこ
とを含んで成る。1つの態様において、この方法は、少なくとも2個の大きく平
らな疎水性の螢光団及び疎水性基が結合された分子を用意することを含む。好ま
しい分子には、ポリペプチド、核酸、脂質、オリゴサッカライドが含まれる。適
当な螢光団及び疎水性基を本明細書に記載する。好ましい細胞には哺乳類細胞が
含まれる。In yet another aspect, the invention provides a method for binding a molecule to a cell. The method comprises providing a molecule having at least two fluorophore molecules and a hydrophobic group attached thereto; and contacting the cell with the molecule, thereby introducing the molecule into the cell. In one embodiment, the method comprises providing a molecule having at least two large flat hydrophobic fluorophores and a hydrophobic group attached thereto. Preferred molecules include polypeptides, nucleic acids, lipids, oligosaccharides. Suitable fluorophores and hydrophobic groups are described herein. Preferred cells include mammalian cells.
【0019】
本発明の更に他の態様において、本発明はプロテアーゼ(又はヌクレア-ゼ、
リパーゼなど)を調節する能力について被験物質をスクリーニングするための方
法を提供する。この方法は、プロテアーゼ又はプロテアーゼを含有する細胞を被
験物質と接触せしめ、前記プロテアーゼを本明細書に記載する蛍光源インディケ
ーターと接触せしめ、そして前記蛍光源組成物により生成されるシグナル又はシ
グナルの不存在を検出することを含み、ここで、プロテアーゼ又は細胞が低濃度
の前記被験物質と接触される対照(例えば、負対照)と比較して、被験物質と接
触したプロテアーゼ又は細胞により生成されるシグナルの相違が、被験物質がプ
ロテアーゼの活性を調節することを示す。好ましい態様において、対照は被験物
質の不存在である。In yet another aspect of the present invention, the present invention provides a protease (or nuclease,
Methods for screening test substances for their ability to modulate lipases) are provided. This method involves contacting a protease or cells containing the protease with a test substance, contacting the protease with a fluorescent source indicator as described herein, and detecting the signal or non-existence of the signal produced by the fluorescent source composition. Detecting the presence, wherein the signal produced by the protease or cell contacted with the test substance as compared to a control (eg, a negative control) in which the protease or cell is contacted with a low concentration of said test substance. Indicates that the test substance regulates the activity of protease. In a preferred embodiment, the control is the absence of test substance.
【0020】
典型的には、対照に比べて、被験物質と接触したプロテアーゼ又は細胞により
生成されるシグナルの増加が、被験化合物による前記プロテアーゼの活性の増加
を示し、対照と比べて、被験物質と接触したプロテアーゼ又は細胞により生成さ
れるシグナル(例えば、蛍光)の減少が、被験物質によるプロテアーゼの活性の
低下を示す。ある種の態様においては、被験物質を除去した後に、プロテアーゼ
が蛍光源組成物と接触される。この方法は、前記プロテアーゼを調節する被験物
質のリストを含んで成るデータベースに前記プロテアーゼの活性を調節する被験
物質を入れることを可能にする。種々の態様において、検出は細胞内シグナルの
検出(例えば、顕微鏡、フローサイトメトリーなどによる)を含む。ある種の特
に好ましい態様において、検出は全体細胞(whole cells)の高スループット(
high throughput)を含む。[0020] Typically, an increase in the signal generated by the protease or cells contacted with the test substance as compared to the control indicates an increase in the activity of said protease by the test compound, and A decrease in signal (eg, fluorescence) produced by the contacted protease or cells indicates a decrease in protease activity by the test substance. In certain embodiments, the protease is contacted with the fluorogenic composition after removal of the test substance. This method makes it possible to put a test substance which regulates the activity of the protease into a database which comprises a list of test substances which regulate the protease. In various embodiments, detecting comprises detecting intracellular signals (eg, by microscopy, flow cytometry, etc.). In certain particularly preferred embodiments, the detection involves high throughput of whole cells (
high throughput).
【0021】
定義
用語“プロテアーゼ結合部位”とは、特異的に認識され、そしてプロテアーゼ
により切断されるアミノ酸配列を意味する。プロテアーゼ結合部位は、プロテア
ーゼにより加水分解されるペプチド結合を含み、そしてこのペプチド結合により
連結されるアミノ酸残基は、その切断部位を形成すると言われる。それらのアミ
ノ酸は、それぞれ、加水分解された結合のアミノ及びカルボキシル側上の残基の
ためにP1 及びP1'を示す。 Definitions The term "protease binding site" means an amino acid sequence which is specifically recognized and cleaved by a protease. The protease binding site comprises a peptide bond that is hydrolyzed by a protease, and the amino acid residue linked by the peptide bond is said to form its cleavage site. The amino acids represent P 1 and P 1 'for residues on the amino and carboxyl sides of the hydrolyzed bond, respectively.
【0022】
螢光団は、特徴的な波長で光を吸収し、そして次に最とも典型的には、特徴的
な異なった波長で光を再発光する分子である。螢光団は、当業者に良く知られて
おり、そしてローダミン及びローダミン誘導体、フルオレセイン及びフルオレセ
イン誘導体、クマリン、及びランタニドイオンシリーズとのキレート化剤を包含
するが、但しこれらだけには限定されない。螢光団は、光を吸収するが、しかし
特徴的には、光を再発光しない発色団とは区別される。Fluorophores are molecules that absorb light at a characteristic wavelength and then most typically, re-emit light at a different characteristic wavelength. Fluorophores are well known to those of skill in the art and include, but are not limited to, chelating agents with rhodamine and rhodamine derivatives, fluorescein and fluorescein derivatives, coumarin, and lanthanide ion series. Fluorophores are distinct from chromophores that absorb light but do not re-emit light.
【0023】
“ペプチド”及び“ポリペプチド”は、α炭素原子が、1つのアミノ酸のα炭
素カルボニル基と他のアミノ酸のアミノ基との間での縮合反応により形成される
ペプチド結合を通して連結されるアミノ酸の鎖である。鎖の一端での末端アミノ
酸(アミノ末端)は、遊離アミノ基を有し、そして鎖の他端での末端アミノ酸(
カルボキシル末端)は、遊離カルボキシル基を有する。本明細書で用いられる場
合、用語“アミノ末端”(N−末端として略語化される)は、ペプチドの末端で
のアミノ酸上の遊離α−アミノ基、又はペプチド内の何れか他の位置でのアミノ
酸のα−アミノ基(ペプチド結合に関与する場合、イミノ基)を意味する。同様
に、用語“カルボキシ末端”は、ペプチドのカルボキシ末端上の遊離カルボキシ
ル基又はペプチド内のいづれか他の位置でのアミノ酸のカルボキシル基を意味す
る。ペプチドはまた、本質的に、任意のポリアミノ酸、例えばペプチド擬似体、
たとえばアミド結合に対してエーテル結合により連結されるアミノ酸をも包含す
るが、これらに限定されない。“Peptides” and “polypeptides” have the α carbon atoms linked through a peptide bond formed by the condensation reaction between the α carbon carbonyl group of one amino acid and the amino group of another amino acid. A chain of amino acids. The terminal amino acid at one end of the chain (the amino terminus) has a free amino group, and the terminal amino acid at the other end of the chain (amino
The carboxyl end) has a free carboxyl group. As used herein, the term “amino terminus” (abbreviated as N-terminus) refers to a free α-amino group on an amino acid at the end of a peptide, or at any other position within the peptide. The α-amino group of an amino acid (imino group when involved in peptide bond) is meant. Similarly, the term "carboxy terminus" refers to the free carboxyl group on the carboxy terminus of a peptide or the carboxyl group of an amino acid at any other position within a peptide. Peptides can also be essentially any polyamino acid, such as peptidomimetics,
For example, but not limited to, amino acids linked by an ether bond to an amide bond.
【0024】
本明細書に記載されるポリペプチドは、左側でアミノ末端及び右側でカルボキ
シル末端により書かれる。本発明のペプチド成分を含んで成るアミノ酸は、プロ
テアーゼ切断部位に対して番号付けされ、そして番号はその切断部位からカルボ
キシル及びアミノ方向に距離と共に連続的に多くなる。カルボキシル部位上の残
基は、P1'におけるような“ ’”により、又はそれらが位置する領域を示す文
字及び下付き文字により示される。その“ ’”は、残基が切断部位のカルボキ
シル側上に位置することを示す。The polypeptides described herein are written with an amino terminus on the left and a carboxyl terminus on the right. Amino acids comprising the peptide component of the invention are numbered relative to the protease cleavage site, and the number increases sequentially with distance in the carboxyl and amino directions from the cleavage site. Residues on the carboxyl site are designated by a "'" as in P 1 ' or by a letter and subscript indicating the region where they are located. The "'" indicates that the residue is located on the carboxyl side of the cleavage site.
【0025】
用語“残基”又は“アミノ酸”とは、本明細書で使用される場合、ペプチド中
に組込まれたアミノ酸を意味する。アミノ酸は天然に存在するアミノ酸であり、
そして特にことわらない限り、天然に存在するアミノ酸と類似する態様で機能す
ることができる、天然のアミノ酸の既知の類似体を包含することができる。
用語“ドメイン”又は“領域”とは、ポリペプチドの特徴的な領域を意味する
。ドメインは、特定の構造特徴、たとえばβ回転、αヘリックス、又はβプリー
ツシートにより、特徴的な構成アミノ酸(たとえば優先的な疎水性又は親水性ア
ミノ酸、又は反復アミノ酸配列)により、又は折りたたまれた立体ポリペプチド
の特定領域におけるその局在化により特徴づけられ得る。本明細書で使用される
場合、領域又はドメインは、一連の連続したアミノ酸から成る。The term “residue” or “amino acid” as used herein means an amino acid incorporated into a peptide. Amino acids are naturally occurring amino acids,
And, unless otherwise stated, it can include known analogs of naturally occurring amino acids that can function in a manner similar to the naturally occurring amino acids. The term "domain" or "region" means a characteristic region of a polypeptide. Domains are defined by specific structural features, such as β-turns, α-helices, or β-pleated sheets, by characteristic constituent amino acids (eg, preferential hydrophobic or hydrophilic amino acids, or repetitive amino acid sequences), or folded conformations. It can be characterized by its localization in a particular region of a polypeptide. A region or domain, as used herein, consists of a series of contiguous amino acids.
【0026】
用語“プロテアーゼ活性”又は“プロテアーゼの活性”とは、プロテアーゼに
よるペプチドの切断を意味する。プロテアーゼ活性は、多くの小さなペプチドフ
ラグメントへの1又は複数のペプチドの“消化”を包含する。特定のプロテアー
ゼのプロテアーゼ活性は、特定のプロテアーゼにより特異的に認識される特定の
ペプチド結合部位での加水分解をもたらすことができる。その特定のプロテアー
ゼは、特定の末端アミノ酸残基を担持するペプチドフラグメントの生成により特
徴づけられ得る。The term “protease activity” or “protease activity” means the cleavage of peptides by proteases. Protease activity involves the "digestion" of one or more peptides into many small peptide fragments. The protease activity of a particular protease can result in hydrolysis at a particular peptide binding site that is specifically recognized by the particular protease. The particular protease may be characterized by the production of peptide fragments bearing particular terminal amino acid residues.
【0027】
用語“被験物質”は、本明細書に記載される1又は複数のアッセイにおいてス
クリーニングされるべき物質を意味する。この物質は本質的にいかなる化学化合
物であってもよい。こらは単一の単離された化合物として存在することが出来、
又は化学的(例えば、組み合わせ)ライブラリーの構成員であることが出来る。
特定の好ましい態様において、被験物質は小有機分子であろう。
用語“小有機分子”は、医薬において一般に使用される有機分子に匹敵するサ
イズの分子を意味する。この用語は生物学的巨大分子(例えば、タンパク質、核
酸など)を含まない。好ましい小有機分子は、約5000Daまで、より好ましくは20
00Daまで、そして最も好ましくは約1000Daまでの範囲に亘る。The term “test substance” means a substance to be screened in one or more of the assays described herein. The substance can be essentially any chemical compound. They can exist as a single isolated compound,
Alternatively, it can be a member of a chemical (eg, combinatorial) library.
In certain preferred embodiments, the test substance will be a small organic molecule. The term "small organic molecule" means a molecule of comparable size to the organic molecules commonly used in medicine. The term does not include biological macromolecules (eg, proteins, nucleic acids, etc.). Preferred small organic molecules are up to about 5000 Da, more preferably 20
It ranges up to 00 Da, and most preferably up to about 1000 Da.
【0028】
用語“データベース”は、情報を記録または再生するための手段を意味する。
データベースはペーパーシステム、カードシステム、機械的システム、電気的シ
ステム、光学システム、磁気システムを含むがこれらに限定されない任意の便利
な媒体を含むことができる。好ましいデータベースは電子的(例えば、コンピュ
ータに基ずく)を含む。データベースの貯蔵及び操作における使用のためのコン
ピュータ系は当業者によく知られているが、“パーソナルコンピュータシステム
”、メインフレームシステム、特殊なハードウエアに貯蔵された1又は複数のイ
ンターネット又はイントラネット上の分布した腺を含むがこれらに限定されない
。The term “database” means a means for recording or reproducing information.
The database can include any convenient medium, including, but not limited to, paper systems, card systems, mechanical systems, electrical systems, optical systems, magnetic systems. Preferred databases include electronic (eg, computer-based). Computer systems for use in storing and manipulating databases are well known to those skilled in the art, but include "personal computer systems", mainframe systems, one or more Internet or intranets stored on special hardware. Including but not limited to distributed glands.
【0029】
用語“生物学的試料”は、本明細書中で用いられるように、生物の成分(例え
ば、細胞又は組織)から及び/又はインビトロ細胞若しくは組織培養から得られ
る試料を意味する。試料は、いかなる生物組織若しくは液の試料(例えば血液、
血漿、リンパ、脊椎液、尿、唾液など)の試料である。生物学的試料はまた、器
官、又は組織の切片、例えば組織学的目的のために取られる凍結された切片を含
む。
本明細書において言及される幾つかのアミノ酸は、次のような短縮表示により
記載される:The term “biological sample”, as used herein, means a sample obtained from a component of an organism (eg, a cell or tissue) and / or from an in vitro cell or tissue culture. The sample is a sample of any biological tissue or fluid (eg blood,
Plasma, lymph, spinal fluid, urine, saliva, etc.) samples. Biological samples also include sections of organs or tissues, such as frozen sections taken for histological purposes. Some amino acids referred to herein are described by the following abbreviations:
【0030】[0030]
【表1】 [Table 1]
【0031】
本明細書において使用する他の略号には、Fmoc(9−フルオレニルメトキシカ
ルボニル)基を示す「Fm」、N(α)−アセチル基を示す「Ac」、「daa 」(「
d」がaaのd異性体を示す)、及びベンゾキシカルボニル基を示す「Z」が含ま
れる。Other abbreviations used herein include “Fm” for Fmoc (9-fluorenylmethoxycarbonyl) group, “Ac” for N (α) -acetyl group, “daa” (“
d "represents the d isomer of aa), and" Z "representing a benzoxycarbonyl group.
【0032】
具体的な説明
プロテアーゼ活性の螢光発生インジケーター
本発明は、サンプル中のプロテアーゼ活性を検出するために有用な新規螢光発
生分子を提供する。本発明の螢光発生プロテアーゼインジケーターは一般的に、
特定のプロテアーゼにより認識され、そして切断されるアミノ酸配列を有するペ
プチドにより“レセプター”分子に連結される螢光団(ドナー)を包含する。ド
ナー螢光団は典型的には、異なった(より長い)波長で再発光する特定の波長で
の入射放射線により励起される。ドナー螢光団がレセプター分子に接近して維持
される場合、レセプターは螢光団により再発光される光を吸収し、それにより、
ドナー分子の螢光シグナルを消光せしめ、あるいは仮定のドナー及びアクセプタ
ーが複合体を形成し、この複合体は入射光を吸収しそして複合体が破壊されるま
で照射エネルギーを放出しない。 SPECIFIC DESCRIPTION Fluorescent Indicator of Protease Activity The present invention provides novel fluorescent molecules useful for detecting protease activity in a sample. The fluorogenic protease indicators of the present invention generally include
It includes a fluorophore (donor) linked to a "receptor" molecule by a peptide having an amino acid sequence that is recognized and cleaved by a particular protease. Donor fluorophores are typically excited by incident radiation at a particular wavelength that re-emits at a different (longer) wavelength. When the donor fluorophore is maintained in close proximity to the receptor molecule, the receptor absorbs light re-emitted by the fluorophore, thereby
Quench the fluorescent signal of the donor molecule, or the hypothetical donor and acceptor form a complex that absorbs the incident light and does not emit irradiation energy until the complex is destroyed.
【0033】
この後者の態様においては、二つの蛍光団が異なっていても又は同じであって
も消光が起こる。従って、例1に示されるような2種の異なった螢光団による二
重ラベルされたペプチドの他に、同じ螢光団により二重ラベルされたペプチドも
また、プロテアーゼインジケーターとしても使用され得る(たとえば例6を参照
のこと)。2つの蛍光団又は発色団を連結する主鎖(例えばペプチド)の切断は
、2つの分子の分離、消光効果の開放及び螢光の上昇又はスペクトル特性の変化
をもたらす。In this latter embodiment, quenching occurs even if the two fluorophores are different or the same. Thus, in addition to the double-labeled peptide with two different fluorophores as shown in Example 1, a double-labeled peptide with the same fluorophore can also be used as a protease indicator ( See, eg, Example 6). Cleavage of the backbone (eg peptide) linking the two fluorophores or chromophores results in separation of the two molecules, release of the quenching effect and increased fluorescence or altered spectral properties.
【0034】
1つの基本的な用途において、本発明の螢光発生分子は、実験又は産業使用の
ための試薬(たとえば緩衝溶液中で)として製造される精製されたプロテアーゼ
の活性をアッセイするために使用され得る。多くの他の酵素のように、プロテア
ーゼは、特にそれらがそれらの活性形として貯蔵される場合、時間の経過と共に
活性を失なう。さらに、多くのプロテアーゼは、使用する前、酵素の活性形を生
成するために、特定のペプチド結合の加水分解によりそれ自体活性化されるべき
不活性前駆体形(たとえばチモーゲン)で天然において存在する。活性化の程度
は多種であり、そしてプロテアーゼは時間の経過と共に活性を失なうので、プロ
テアーゼが活性であることを認識し、そしてしばしば、特定の用途においては、
特定のプロテアーゼを用いる前、その活性を定量化することがしばしば所望され
る。In one basic application, the fluorogenic molecules of the invention are used to assay the activity of purified proteases produced as reagents (eg, in buffer solution) for experimental or industrial use. Can be used. Proteases, like many other enzymes, lose activity over time, especially when they are stored in their active form. In addition, many proteases naturally exist in inactive precursor forms (eg zymogens) which, prior to use, must themselves be activated by hydrolysis of a particular peptide bond to produce the active form of the enzyme. It is recognized that proteases are active, as the degree of activation is variable, and the proteases lose activity over time, and often in certain applications:
Before using a particular protease, it is often desirable to quantify its activity.
【0035】
プロテアーゼ活性を認識し、そして定量化するためのこれまでのアプローチは
、プロテアーゼのアリコートとその基質とを混合し、一定の期間、消化せしめ、
そして次に、その消化されたタンパク質の量を、最とも典型的にはHPLCにより測
定することを包含する。このアプローチは、時間の浪費であり、高価な試薬を用
い、多くの段階を必要とし、そして相当量の労力を必要とする。対照的に、本発
明の螢光発生試薬は、単一段階工程における数分でのプロテアーゼ活性の急速な
決定を可能にする。試験されるべきプロテアーゼのアリコートは単純に、本発明
の螢光発生試薬に添加され、又はその試薬と接触せしめられ、そして続く螢光の
変化がモニターされる(たとえば、螢光計又は螢光マイクロプレートリーダーを
用いて)。Previous approaches to recognizing and quantifying protease activity have involved mixing an aliquot of protease with its substrate and digesting for a period of time.
And then involves measuring the amount of the digested protein, at most typically by HPLC. This approach is time consuming, uses expensive reagents, requires many steps, and is labor intensive. In contrast, the fluorogenic reagents of the present invention allow the rapid determination of protease activity in minutes in a single step process. An aliquot of the protease to be tested is simply added to, or contacted with, the fluorogenic reagent of the invention, and subsequent changes in fluorescence are monitored (e.g., a fluorometer or a fluoromicrometer). Using a plate reader).
【0036】
“試薬”溶液におけるプロテアーゼ活性を決定する他に、本発明の螢光発生組
成物は生物学的サンプルにおけるプロテアーゼ活性を検出するためにも使用され
得る。用語“生物学的サンプル”とは、本明細書で使用される場合、生物から又
は生物の成分(たとえば細胞)から得られたサンプルを意味する。サンプルはい
づれかの生物学的組織又は流体のものであり得る。ときおり、サンプルは、患者
に由来するサンプルである“臨床学的サンプル”であり得る。そのようなサンプ
ルは、唾液、血液、血液細胞(たとえば白血球細胞)、組織又は細い針の生検サ
ンプル、尿、腹水、及び胸水、又はそれらからの細胞を包含するが、但しそれら
だけには限定されない。生物学的サンプルはまた、組織の断片、たとえば組織学
的な目的のために採取される凍結断片も包含する。In addition to determining protease activity in “reagent” solutions, the fluorescent composition of the present invention can also be used to detect protease activity in biological samples. The term “biological sample”, as used herein, means a sample obtained from an organism or from a component (eg, cell) of an organism. The sample can be of any biological tissue or fluid. Sometimes the sample may be a "clinical sample" which is a sample derived from a patient. Such samples include, but are not limited to, saliva, blood, blood cells (eg, white blood cells), tissue or fine needle biopsy samples, urine, ascites, and pleural effusion, or cells therefrom. Not done. Biological samples also include pieces of tissue, such as frozen pieces taken for histological purposes.
【0037】
これまで記載されて来た螢光発生プロテアーゼインジケーターは典型的には、
紫外線範囲での光を吸収する(たとえば、Wang、など. 、前記)。従って、それ
らは、紫外線範囲において吸収する構成成分(たとえばタンパク質)を典型的に
は含む生物学的サンプルにおけるプロテアーゼ活性の敏感な検出のためには不適
切である。対照的に、好ましい態様において、本発明の螢光インジケーターは、
可視範囲(400nm 〜約 750nm)において吸収し、そして発光する。従って、それ
らのシグナルは、螢光団の活性化、すなわち光の吸収により容易に消光されない
し、又はバックグラウンド分子により妨害もされず;従って、それらは生物学的
サンプルにおいて容易に検出される。The fluorescent protease indicators that have been described so far are typically
Absorbs light in the ultraviolet range (eg Wang, et al., Supra). Therefore, they are unsuitable for the sensitive detection of protease activity in biological samples that typically contain components that absorb in the UV range (eg proteins). In contrast, in a preferred embodiment, the fluorescent indicator of the present invention comprises
It absorbs and emits in the visible range (400 nm to about 750 nm). Therefore, their signals are not readily quenched by the activation of the fluorophore, ie absorption of light, or interfered with by background molecules; thus, they are easily detected in biological samples.
【0038】
さらに、しばしば螢光団及び消光発色団を用いるこれまでの螢光発生プロテア
ーゼインジケーターとは異なって、本発明のインジケーターは、2種の螢光団(
すなわち、ドナー及びレセプターとしての螢光団)、蛍光団及び発色団、又は本
発明のペプチド主鎖の1つにより連結される場合、基底状態のダイマーを効果的
に形成する同じ2つの螢光団を使用することができる。これまで記載された発色
団/螢光団の組合せよりも一層高い消出の程度を示す螢光団の対が選択され得る
。Furthermore, in contrast to previous fluorogenic protease indicators, which often use a fluorophore and a quenching chromophore, the indicator of the present invention comprises two fluorophores (
That is, the same two fluorophores that effectively form a ground-state dimer when linked by one of the fluorophores as donors and receptors), fluorophores and chromophores, or the peptide backbone of the invention. Can be used. Fluorophore pairs may be selected that exhibit a higher degree of quenching than the chromophore / fluorophore combinations described thus far.
【0039】
事実、これまでの組成物は、対合する発色団により得られる消出の低い程度の
ために、比較的低い効能の螢光団に制限されて来た(Wangなど、前記)。対照的
に、本発明の螢光発生プロテアーゼインジケーターは、高い効能の螢光団を用い
、そして消光がペプチド基質の切断により開放される場合、強いシグナルを提供
しながら、高い程度の消光を達成することができる。高いシグナルは、ひじょう
に低いレベルのプロテアーゼ活性の検出を可能にする。従って、本発明の螢光発
生プロテアーゼインジケーターは、プロテアーゼ活性の現場検出のために特に適
切である。In fact, previous compositions have been limited to relatively low potency fluorophores (Wang et al., Supra) due to the low degree of quenching provided by paired chromophores. In contrast, the fluorogenic protease indicators of the present invention use a high potency fluorophore and achieve a high degree of quenching while providing a strong signal when quenching is released by cleavage of the peptide substrate. be able to. The high signal allows the detection of very low levels of protease activity. Therefore, the fluorogenic protease indicators of the present invention are particularly suitable for in situ detection of protease activity.
【0040】 本発明の好ましい螢光発生プロテアーゼインジケーターは、下記一般式:[0040] Preferred fluorescent protease indicators of the present invention have the following general formula:
【化3】 [Chemical 3]
【0041】
〔式中、Pはプロテアーゼ結合部位を含むペプチドであり、F1 及びF2 は螢
光団であり、C1 及びC2 はコンホメーション決定領域であり、そしてS1 及び
S2 は任意のペプチドスペーサーであり、F1 はドナー螢光団又は発色団であり
、そしてF2 はアクセプター螢光団又は発色団であり、又は逆に、F2 はドナー
螢光団又は発色団であり、そしてF1 はアクセプター螢光団又は発色団であり、
あるいはF1 及びF2 は同一(蛍光団又は発色団)であり得る〕を有する。プロ
テアーゼ結合部位は、そのプロテアーゼ活性をインジケーターが示すように企画
されているプロテアーゼにより認識され、そして切断されるアミノ酸配列(ペプ
チド)を提供する。プロテアーゼ結合部位は、典型的には、2アミノ酸〜約12ア
ミノ酸、2〜約10、2〜約8、2〜約6、又は2〜約4アミノ酸の長さの範囲の
ペプチドである。Where P is a peptide containing a protease binding site, F 1 and F 2 are fluorophores, C 1 and C 2 are conformational determining regions, and S 1 and S 2 Is any peptide spacer, F 1 is a donor fluorophore or chromophore, and F 2 is an acceptor fluorophore or chromophore, or conversely, F 2 is a donor fluorophore or chromophore. Yes, and F 1 is an acceptor fluorophore or chromophore,
Alternatively, F 1 and F 2 can be the same (fluorophore or chromophore). The protease binding site provides the amino acid sequence (peptide) that is recognized and cleaved by the protease whose activity the indicator is designed to show. The protease binding site is typically a peptide ranging in length from 2 amino acids to about 12 amino acids, 2 to about 10, 2 to about 8, 2 to about 6, or 2 to about 4 amino acids.
【0042】
好ましいコンホメーション決定領域は、分子中に曲げ(bend) を導入するか、
又はペプチド主鎖の自由度を制限するアミノ酸配列である。2つのコンホメーシ
ョン決定領域の組合された効果は、それぞれC1 及びC2 のアミノ末端及びカル
ボキシ末端に結合された螢光団を並置することである。従って、螢光団は好まし
くは、約 100Å以下の距離でお互いに隣接して位置する。螢光団(F1 及びF2
)は典型的には、それらはリンカーに結合され得るけれども、コンホメーション
決定領域に直接的に接合される。存在する場合、任意のスペーサー(S1 及びS 2
)が、固体支持体に組成物を、又は生物学的サンプルの成分(たとえば細胞膜
)に組成物を連結するために使用される。スぺーサーはまた、追加のまたは他の
官能性を提供することができる。例えば、スペーサーは、HPLCによるペプチドの
容易な検出のため、光学シグナルを提供するようにアミノ酸GYを含むことが出来
る。[0042]
A preferred conformational determining region is to introduce a bend into the molecule, or
Alternatively, it is an amino acid sequence that limits the degree of freedom of the peptide main chain. Two conformations
The combined effect of each decision area is C1 And C2 The amino terminus and cal
The juxtaposition of the fluorophore attached to the boxy end. Therefore, the fluorophore is preferred
In other words, they are located adjacent to each other at a distance of about 100Å or less. Fluorescent group (F1 And F2
) Are typically conformations, although they can be attached to a linker.
It is directly joined to the decision area. If present, any spacer (S1 And S 2
), The composition on a solid support, or a component of a biological sample (eg, cell membrane).
) To the composition. Spacers can also be additional or other
Functionality can be provided. For example, the spacer can be
The amino acid GY can be included to provide an optical signal for easy detection.
It
【0043】
実質的にコンホメーション決定領域は、組成物のプロテアーゼ特異性を高める
。コンホメーション決定領域を含んで成るアミノ酸配列は、典型的には、お互い
との及び結合された螢光団との立体的妨害により、酵素にほとんど近づくことが
できない。これに対して、プロテアーゼ結合部位は、螢光団又はコンホメーショ
ン決定領域のいづれかにより比較的妨げられず、そしてそのため、プロテアーゼ
に容易に接近することができる。The substantially conformational determining region enhances the protease specificity of the composition. Amino acid sequences comprising conformational determinants are typically inaccessible to enzymes due to steric hindrance with each other and with the associated fluorophore. In contrast, the protease binding site is relatively unobstructed by either the fluorophore or the conformation determining region, and thus the protease is easily accessible.
【0044】
II.プロテアーゼ結合部位
好ましい態様において、プロテアーゼ結合部位及びコンホメーション決定領域
は、連続したアミノ酸配列(ペプチド)を形成する。プロテアーゼ結合部位は、
特定のプロテアーゼにより認識され、そして切断されるアミノ酸配列である。種
々のプロテアーゼが特定のアミノ酸に隣接するペプチド結合を切断することは良
く知られている。従って、たとえば、トリプシンは、塩基性アミノ酸、たとえば
アルギニン及びリジンに続くペプチド結合を切断し、そしてキモトリプシンは、
大きな疎水性アミノ酸残基、たとえばトリプトファン、フェニルアラニン、チロ
シン及びロイシンに続くペプチド結合を切断する。セリンプロテアーゼは、小さ
な疎水性残基、たとえばアラニンに続くペプチド結合を切断する。 II. Protease Binding Site In a preferred embodiment, the protease binding site and the conformation determining region form a contiguous amino acid sequence (peptide). The protease binding site is
An amino acid sequence that is recognized and cleaved by a particular protease. It is well known that various proteases cleave peptide bonds flanking specific amino acids. Thus, for example, trypsin cleaves a peptide bond following a basic amino acid, such as arginine and lysine, and chymotrypsin
It cleaves peptide bonds following large hydrophobic amino acid residues such as tryptophan, phenylalanine, tyrosine and leucine. Serine proteases cleave peptide bonds following small hydrophobic residues such as alanine.
【0045】
しかしながら、特定のプロテアーゼは、正しい隣接したアミノ酸を有するタン
パク質におけるあらゆる結合を切断しないであろう。むしろ、プロテアーゼは、
個々の特定のプロテアーゼのための認識ドメインとして作用する特定のアミノ酸
配列に対して特異的である。特定の理論により結びつけられないが、折りたたま
れた球状タンパク質における多くの他の可能性ある部位よりも特定の切断部位の
ための特定のプロテアーゼの選択はその可能性ある切断部位のアミノ酸配列及び
また、それらのコンホメーション及びコンホメーション柔軟性により主として決
定され得ると思われる。However, certain proteases will not cleave any bonds in proteins that have the correct contiguous amino acids. Rather, the protease is
It is specific for a particular amino acid sequence that acts as a recognition domain for each particular protease. Without being bound by a particular theory, the choice of a particular protease for a particular cleavage site over many other possible sites in a folded globular protein is the amino acid sequence of that potential cleavage site and also It seems that their conformation and conformational flexibility can be largely determined.
【0046】
従って、たとえば、制限されたタンパク質分解生成物、たとえばスブチリシン
と呼ばれるプロテアーゼを用いて一本鎖の折りたたまれたタンパク質リボヌクレ
アーゼ−Aからリボヌクレアーゼ−S(2種のポリペプチド鎖から成る非共有複
合体)を得る。同様に、トリプシン消化により一本鎖スタフィロコーカス(Stap
hylococcus)ヌクレアーゼから二本鎖非共有複合体、すなわちスタフィロコーカ
スヌクレアーゼ−Tを得る。他の基質よりも1つの基質に対する特定のプロテア
ーゼの選択のもう1つの例は、ヒト線維芽細胞型コラゲナーゼである。このプロ
テアーゼは、両タイプI及びタイプIII 可溶性コラーゲン基質が同じコラゲナー
ゼ感受性Gly-Ile 又はGly-Leu 結合をたとえ含んでいたとしても、タイプIII 可
溶性コラーゲンよりもタイプIの方を好む(たとえば、Brikedal-Hansen など.,
(1993) Crit. Rev. in Oral Biology and Medicine 4 : 197-250を参照のこと)
。Thus, for example, a single-stranded folded protein ribonuclease-A to ribonuclease-S (a non-covalent complex of two polypeptide chains) with a restricted proteolytic product, for example a protease called subtilisin. Body). Similarly, a single-stranded staphylococcus (Stap
A double-stranded non-covalent complex, Staphylococcus nuclease-T, is obtained from hylococcus nuclease. Another example of the selection of a particular protease for one substrate over another is human fibroblast-type collagenase. This protease favors type I over type III soluble collagen even if both type I and type III soluble collagen substrates contain the same collagenase-sensitive Gly-Ile or Gly-Leu bond (eg, Brikedal- Hansen etc.,
(1993) Crit. Rev. in Oral Biology and Medicine 4: 197-250).
.
【0047】
認識ドメインを含み、そしてそれ故に、プロテアーゼにより認識され、そして
切断され得るいづれかのアミノ酸配列が、本発明の螢光発生プロテアーゼインジ
ケーター組成物の“プロテアーゼ結合部位”のために適切である。既知のプロテ
アーゼ基質配列及びプロテアーゼのペプチドインヒビターは、それらが切断され
、又はそれらが阻害する特定のプロテアーゼにより認識されるアミノ酸配列を有
する。従って、既知の基質及びインヒビター配列は、プロテアーゼ認識領域への
使用のために適切な基本的配列を提供する。本発明の組成物におけるプロテアー
ゼ結合ドメインとして使用するために適切な多くのプロテアーゼ基質及びインヒ
ビター配列は表2に示されている。当業者は、これが完全な列挙ではなく、そし
て他のプロテアーゼ基質又はインヒビター配列が使用され得ることを認識するで
あろう。Any amino acid sequence which contains a recognition domain and is therefore capable of being recognized and cleaved by a protease is suitable for the “protease binding site” of the fluorescent protease indicator composition of the present invention. Known protease substrate sequences and peptide inhibitors of proteases have an amino acid sequence that is cleaved or recognized by the particular protease that they inhibit. Thus, the known substrate and inhibitor sequences provide suitable basic sequences for use in the protease recognition region. A number of protease substrate and inhibitor sequences suitable for use as the protease binding domain in the compositions of the invention are shown in Table 2. One of ordinary skill in the art will recognize that this is not a complete listing, and that other protease substrate or inhibitor sequences may be used.
【0048】
プロテアーゼ結合部位を含むアミノ酸残基は、従来、特定のプロテアーゼによ
り加水分解されるペプチド結合に対して番号付けされている。従って、切断され
たペプチド結合のアミノ側上の第1のアミノ酸残基は、P1 として命名され、そ
して切断されたペプチド結合のカルボキシル側上の第1のアミノ酸残基はP1'と
して命名される。残基の番号は、加水分解されたペプチド結合から離れた距離ほ
ど多くなる。従って、4つのアミノ酸プロテアーゼ結合領域は、
P2-P1-P1'-P2'
と称するアミノ酸を含み、そしてプロテアーゼは、P1 とP1'との間の結合領
域を切断する。Amino acid residues containing protease binding sites are conventionally numbered relative to the peptide bond that is hydrolyzed by the particular protease. Accordingly, the first amino acid residue on the amino side of the cleaved peptide bond is designated as P 1, and the first amino acid residue on the carboxyl side of the cleaved peptide bond is designated as P 1 ' It The numbering of the residues increases with the distance away from the hydrolyzed peptide bond. Thus, four amino acid protease binding region comprises an amino acid called P 2 -P 1 -P 1 '-P 2', and protease cleaves the bond region between P 1 and P 1 '.
【0049】
好ましい態様において、本発明の螢光発生プロテアーゼインジケーターのプロ
テアーゼ結合領域は、切断部位に対して対称であるように選択される。従って、
たとえば、結合領域がIle-Pro-Met-Ser-Ile(たとえばα−1抗−トリプシン)で
あり、そして切断がMet とSer との間で生じる場合、この配列に基づく4つのア
ミノ酸残基結合領域は、In a preferred embodiment, the protease binding region of the fluorogenic protease indicator of the present invention is selected to be symmetrical with respect to the cleavage site. Therefore,
For example, if the binding region is Ile-Pro-Met-Ser-Ile (eg α-1 anti-trypsin) and the cleavage occurs between Met and Ser, then a four amino acid residue binding region based on this sequence Is
【0050】[0050]
【化4】 [Chemical 4]
【0051】
である。より長い配列から選択される結合ドメインの他の例は、表2に提供さ
れている。プロテアーゼ結合ドメイン内に存在しない残るアミノ又はカルボキシ
ル残基は、下記に説明されるように一定の制限を受けやすいコンホメーション決
定領域の一部として残存することができる。従って、本発明の例においては、ア
ミノ末端Ile はB05449(2)、C1 コンホメーション決定領域中に組込まれ得る。
種々のアミノ酸置換が、結合特異性を高め、反応性側鎖を排除し、又は分子の
コンホメーションエントロピーを減じる(自由度を低める)ために、プロテアー
ゼ結合ドメインを含んで成るアミノ酸に行なわれ得る。従って、たとえば、酸化
できる硫黄を担持するメチオニン(Met) 残基をノルロイシンにより置換すること
が時々所望される。従って、与えられる例においては、好ましいプロテアーゼ結
合領域は、次の配列:It is Other examples of binding domains selected from longer sequences are provided in Table 2. The remaining amino or carboxyl residues that are not present within the protease binding domain can remain as part of the conformational determining region subject to certain restrictions, as explained below. Thus, in the present example, the amino terminal Ile can be incorporated into the B05449 (2), C 1 conformation determining region. Various amino acid substitutions can be made to amino acids comprising the protease binding domain to enhance binding specificity, eliminate reactive side chains, or reduce the conformational entropy of the molecule (less freedom). . Thus, for example, it is sometimes desirable to replace a methionine (Met) residue bearing an oxidizable sulfur with norleucine. Thus, in the example given, the preferred protease binding region has the following sequence:
【0052】[0052]
【化5】 を有するであろう。[Chemical 5] Will have.
【0053】
コンホメーション決定領域
コンホメーション決定領域(C1 及びC2 )は、本発明の螢光発生プロテアー
ゼインジケーター分子のペプチド主鎖を固定し、そしてその中に曲げを導入する
、プロテアーゼ切断領域のいづれかの端でのペプチド領域である。2種のコンホ
メーション決定領域及び比較的直線状のプロテアーゼ切断領域の組合せは、“U
”形状の基部(中央)で切断部位を有する、おおよそU−形状の分子を生成する
。用語U−形状とは、もちろん、おおよそであり、すなわち螢光団が近接した並
置(たとえば約 100Å以下)下で比較的固定して保持されることを意味する。 Conformation Determining Regions The conformation determining regions (C 1 and C 2 ) are the protease cleavages that anchor the peptide backbone of the fluorogenic protease indicator molecule of the present invention and introduce a bend therein. Peptide regions at either end of the region. The combination of the two conformation determining regions and the relatively linear protease cleavage region results in a "U
It produces a roughly U-shaped molecule with a cleavage site at the "shaped base (center). The term U-shaped is, of course, a rough approximation, ie a juxtaposition of the fluorophores in close proximity (eg about 100Å or less). Means to be held relatively fixed below.
【0054】
1つの態様において、アミノ酸、たとえばプロリン(Pro)及びα−アミノ酪酸
(Aib) の両者が、ペプチド分子中に曲げを導入し、そしてペプチド主鎖の固定性
を高めるために選択される。C1 及びC2 ドメインは、U形状の“アーム”が固
定され、そして結合された螢光団が約 100Å以下の距離、分離してお互い隣接し
て位置するように選択される。ペプチド主鎖の必要な剛性及び螢光団の配置を維
持するためには、コンホメーション決定領域は、好ましくは4個の長さ又はそれ
以下の長さのアミノ酸であり、又は他方では、約18個以上の長さのアミノ酸であ
り、そして安定したαヘリックスコンホメーション又はβ−プリーツシートを形
成する。In one embodiment, amino acids such as proline (Pro) and α-aminobutyric acid
Both (Aib) are chosen to introduce bending into the peptide molecule and enhance the anchoring of the peptide backbone. The C 1 and C 2 domains are chosen such that the U-shaped “arm” is fixed and the bound fluorescers are separated and located adjacent to each other for a distance of about 100 Å or less. In order to maintain the required rigidity of the peptide backbone and the arrangement of the fluorophores, the conformation determining region is preferably 4 or less amino acids in length, or, on the other hand, about It is 18 or more amino acids in length and forms a stable α-helix conformation or β-pleated sheet.
【0055】
A)テトラペプチド結合部位組成物
好ましい態様において、本発明の螢光発生プロテアーゼインジケーターのペプ
チド主鎖は、トリペプチドC1 領域、テトラペプチドP領域及び単一アミノ酸又
はジペプチドC2 領域を含むであろう。 A) Tetrapeptide Binding Site Compositions In a preferred embodiment, the peptide backbone of the fluorogenic protease indicator of the present invention comprises a tripeptide C 1 region, a tetrapeptide P region and a single amino acid or dipeptide C 2 region. Will.
【0056】 それらの化合物は、下記式:[0056] Those compounds have the formula:
【化6】 [Chemical 6]
【0057】 〔式中、Yは、[0057] [In the formula, Y is
【化7】 のいづれかである〕[Chemical 7] Which is one of them?)
【0058】
により表わされ得る。それらの式において、ペプチド結合領域は−P2 −P1
−P1'−P2'−として示され、そしてコンホメーション決定領域C1 及びC2 の
アミノ酸残基はそれぞれ−C1 5−C1 4−C1 3−及び−C2 3−C2 4−として示され
る。C2 領域は、アミノ酸か又はジペプチドのいづれかであり得る。C2 領域が
ジペプチドであろうと又はアミノ酸であろうと、F2 螢光団及びS2 スペーサー
は、存在する場合、C2 のカルボキシル末端残基に常に結合される。スペーサー
がC2 領域に存在する場合、それはαカルボキシル基にペプチド結合によりC2
のカルボキシル末端残基を結合される。Can be represented by In these expressions, the peptide binding region is -P 2 -P 1
-P 1 '-P 2' - indicated as, and conformation determining regions C 1 and each amino acid residue is -C of C 2 1 5 -C 1 4 -C 1 3 - and -C 2 3 -C Shown as 2 4 −. The C 2 region can be either an amino acid or a dipeptide. Whether the C 2 region is a dipeptide or an amino acid, the F 2 fluorophore and S 2 spacer, when present, are always attached to the carboxyl-terminal residue of C 2 . When the spacer is present in the C 2 region, it is attached to the α-carboxyl group by a peptide bond to C 2
The carboxyl-terminal residue of is attached.
【0059】
上記で示されたように、コンホメーション決定領域は典型的には、分子中に曲
げを導入し、そしてその剛性を高めるアミノ酸残基、たとえばプロリン(Pro) を
含む。しかしながら、プロテアーゼ結合領域(P)の末端残基がそれら自体、曲
げを創造する残基、たとえばプロリンである場合、その末端に結合されるC領域
においてPに接近した位置で曲げを創造する残基を配置することは必要でないこ
とを当業者は理解するであろう。従って、コンホメーション決定領域は、上記の
ようにプロテアーゼ結合領域をまず決定し、コンホメーション決定領域に存在す
る“残りの”残基を決定し、そして必要なら、次のガイドラインに従ってそれら
の残基を変性することによって企画される:As indicated above, the conformation determining region typically comprises an amino acid residue, such as proline (Pro), which introduces a bend into the molecule and enhances its rigidity. However, if the terminal residues of the protease binding region (P) are themselves bend-creating residues, for example proline, residues that create bend at positions close to P in the C-region bound to their ends. Those skilled in the art will understand that it is not necessary to place Therefore, the conformation-determining region first determines the protease binding region, as described above, the "remaining" residues present in the conformation-determining region, and, if necessary, those residues according to the following guidelines. Designed by modifying the group:
【0060】
1.P2'部位がPro でない場合、C2 はジペプチド(式III )Pro-Cys, Aib-C
ys, Pro-Lys 、又はAib-Lys であり、そして逆に、P2'部位がPro である場合、
C2 は単一のアミノ酸残基(式IV)Cys 又はLys である。
2.P2 部位がPro でない場合、C1 はAsp-C1 4-Pro, Asp-C1 4-Aib, Asp-Aib-
Pro, Asp-Pro-C1 3, Asp-Aib-C1 3, Asp-Pro-Aib又はAsp-Aib-Aib から成るトリペ
プチドであり、そしてP2 部位がPro 残基である場合、基C1 はAsp-C1 4-C1 3 又
はAsp-C1 4-Aib から成るトリペプチドである。
3.P3 (C1 3) 残基がPro である場合、C1 はAsp-C1 4-Pro 又はAsp-Aib-Pro
から成るトリペプチドである。1. When the P 2 'site is not Pro, C 2 is a dipeptide (formula III) Pro-Cys, Aib-C
ys, Pro-Lys, or Aib-Lys, and conversely, when the P 2 'site is Pro,
C 2 is a single amino acid residue (Formula IV) Cys or Lys. 2. If P 2 site is not Pro, C 1 is Asp-C 1 4 -Pro, Asp -C 1 4 -Aib, Asp-Aib-
It is a tripeptide consisting of Pro, Asp-Pro-C 1 3 , Asp-Aib-C 1 3 , Asp-Pro-Aib or Asp-Aib-Aib, and when the P 2 site is a Pro residue, the group C 1 is a tripeptide consisting of Asp-C 1 4 -C 1 3, or Asp-C 1 4 -Aib. 3. When P 3 (C 1 3) residue is a Pro, C 1 is Asp-C 1 4 -Pro or Asp-Aib-Pro
Is a tripeptide consisting of
【0061】
4.P4 (C1 4) 残基がPro である場合、C1 はAsp-Pro-C1 3 又はAsp-Pro-Aib
から成るトリペプチドである。
5.P2 及びC1 3 が両者ともプロリンでない場合、C1 はAsp-Pro-C1 3, Asp-A
ib-C1 3, Asp-C1 4-Pro, Asp-C1 4-Aib, Asp-Pro-Aib 又はAsp-Aib-Pro から成るト
リペプチドである。
上記のように、いづれかのメチオニン(Met)がノルロイシン(Nle) により置換
され得る。C1 、及びC2 から成る多くの適切なペプチド主鎖が第2表に提供さ
れる。4. P 4 (C 1 4) if residue is Pro, C 1 is Asp-Pro-C 1 3 or Asp-Pro-Aib
Is a tripeptide consisting of 5. If P 2 and C 1 3 is not proline both, C 1 is Asp-Pro-C 1 3, Asp-A
ib-C 1 3, Asp- C 1 4 -Pro, Asp-C 1 4 -Aib, a tripeptide consisting of Asp-Pro-Aib or Asp-Aib-Pro. As mentioned above, either methionine (Met) can be replaced by norleucine (Nle). Many suitable peptide backbones consisting of C 1 and C 2 are provided in Table 2.
【0062】[0062]
【表2】 [Table 2]
【0063】[0063]
【表3】 [Table 3]
【0064】[0064]
【表4】 [Table 4]
【0065】
B)他の結合部位を有するインジケーター
もう1つの好ましい態様においては、結合部位(P)は、2〜約12個の長さの
アミノ酸の範囲である。幾分大きなコンホメーション決定領域がインジケーター
分子の自由度の程度を十分に制限することができ、すなわちその螢光団が結合〔
認識〕ドメイン(P)のアミノ酸配列にかかわりなく、適切に消光されることが
本発明の発見であった。1つの好ましい態様において、それらの組成物は、下記B) Indicators with Other Binding Sites In another preferred embodiment, the binding sites (P) range from 2 to about 12 amino acids in length. A rather large conformational determinant region can sufficiently limit the degree of freedom of the indicator molecule, ie its fluorophore is bound [
Recognition] It was a finding of the present invention that it is appropriately quenched regardless of the amino acid sequence of the domain (P). In one preferred embodiment, the compositions are
【0066】 式V:[0066] Formula V:
【化8】 [Chemical 8]
【0067】
で表わされる化合物を含む。この式において、Pは、プロテアーゼ結合部位を
含んで成るペプチドであり、そして2〜約12個のアミノ酸から成り、F1 及びF 2
は螢光団であり、ここでF1 は組成物(スペーサーを除く)のアミノ末端アミ
ノ酸に結合され、そしてF2 はカルボキシル末端アミノ酸に結合される。S1 及
びS2 は、存在するなら、1〜約50個の長さのアミノ酸の範囲のペプチドスペー
サーであり、そしてS1 は、存在するなら、アミノ末端アミノ酸に結合され、そ
してS2 は、存在するなら、カルボキシル末端アミノ酸に結合される。下付き文
字i,j,k,m,n,o,p,q及びrは独立して0又は1である。[0067]
Including compounds represented by In this formula, P is a protease binding site.
A peptide comprising and comprising 2 to about 12 amino acids, F1 And F 2
Is the fluorophore, where F1 Is the amino terminal amino acid of the composition (excluding the spacer).
Bound to no acid, and F2 Is attached to the carboxyl terminal amino acid. S1 Over
And S2 Is a peptide space ranging from 1 to about 50 amino acids in length, if present.
Sir and S1 Is attached to the amino-terminal amino acid, if present, and
Then S2 Is attached to the carboxyl-terminal amino acid, if present. Subscript
The letters i, j, k, m, n, o, p, q and r are independently 0 or 1.
【0068】
特に好ましい態様においては、aa1 及びaa10は、リシン、オルニチン及びシス
テインから成る群から独立して選択され;aa2, aa3,aa8 及びaa9 は、Asp 、Glu
、Lys 、オルニチン、Arg 、シトルリン、ホモシトルリン、Ser 、ホモセリン
、Thr 、及びTyr から成るアミノ酸又はジペプチドから成る群から独立して選択
され;aa5, aa4, aa6 及びaa7 はプロリン、3,4−デヒドロプロリン、ヒドロ
キシプロリン、α−アミノイソ酪酸及びN−メチルアラニンから成る群から独立
して選択され;In a particularly preferred embodiment, aa 1 and aa 10 are independently selected from the group consisting of lysine, ornithine and cysteine; aa 2 , aa 3 , aa 8 and aa 9 are Asp, Glu.
, Lys, ornithine, Arg, citrulline, homocitrulline, Ser, homoserine, Thr and Tyr independently selected from the group consisting of amino acids or dipeptides; aa 5 , aa 4 , aa 6 and aa 7 are proline, 3 Independently selected from the group consisting of, 4-dehydroproline, hydroxyproline, α-aminoisobutyric acid and N-methylalanine;
【0069】
XはGly,βAla,γAbu, Gly-Gly, Ahx,βAla-Gly,βAla-βAla,γAbu-Gly,βAl
a-γAbu, Gly-Gly-Gly, γAbu-γAbu, Ahx-Gly, βAla-Gly-Gly,Ahx-βAla,βAl
a-βAla-Gly, Gly-Gly-Gly-Gly, Ahx-γAbu,βAla-βAla-βAla,γAbu-βAla-Gl
y,γAbu-γAbu-Gly, Ahx-Ahx, γAbu-γAbu-βAla 、及びAhx-Ahx-Gly から成る
群から選択され;YはGly,βAla,γAbu, Gly-Gly, Ahx,Gly-βAla,βAla-βAla,
Gly-γAbu,γAbu-βAla, Gly-Gly-Gly,γAbu-γAbu, Gly-Ahx, Gly-Gly-βAla,
βAla-Ahx,Gly-βAla-βAla, Gly-Gly-Gly-Gly, γAbu-Ahx,βAla-βAla-βAla,
Gly-βAla-γAbu,Gly-γAbu-γAbu, Ahx-Ahx, βAla-γAbu-γAbu 、及びGly-Ah
x-Ahx から成る群から選択される。X is Gly, βAla, γAbu, Gly-Gly, Ahx, βAla-Gly, βAla-βAla, γAbu-Gly, βAl
a-γAbu, Gly-Gly-Gly, γAbu-γAbu, Ahx-Gly, βAla-Gly-Gly, Ahx-βAla, βAl
a-βAla-Gly, Gly-Gly-Gly-Gly, Ahx-γAbu, βAla-βAla-βAla, γAbu-βAla-Gl
y, γAbu-γAbu-Gly, Ahx-Ahx, γAbu-γAbu-βAla, and Ahx-Ahx-Gly; Y is Gly, βAla, γAbu, Gly-Gly, Ahx, Gly-βAla, βAla -βAla,
Gly-γAbu, γAbu-βAla, Gly-Gly-Gly, γAbu-γAbu, Gly-Ahx, Gly-Gly-βAla,
βAla-Ahx, Gly-βAla-βAla, Gly-Gly-Gly-Gly, γAbu-Ahx, βAla-βAla-βAla,
Gly-βAla-γAbu, Gly-γAbu-γAbu, Ahx-Ahx, βAla-γAbu-γAbu, and Gly-Ah
selected from the group consisting of x-Ahx.
【0070】
iが1である場合、S1 は、aa1 の末端αアミノ基を通してペプチド結合によ
りaa1 に結合され;そしてγが1である場合、S2 は、aa10の末端αカルボキシ
ル基を通してペプチド結合によりaa10に結合される。それらのアミノ酸の1又は
複数のアミノ酸が不在である場合、螢光団は残る末端アミノ酸に結合される。
そのような特に好ましい組成物のアミノ酸主鎖は、第3表及び第4表に列挙さ
れる。[0070] If i is 1, S 1 is coupled to aa 1 by a peptide bond through terminal α-amino group of aa 1; if and γ is 1, S 2, the terminal α carboxyl group of aa 10 Through a peptide bond to aa 10 . When one or more of those amino acids is absent, the fluorophore is attached to the remaining terminal amino acid. The amino acid backbone of such particularly preferred compositions is listed in Tables 3 and 4.
【0071】[0071]
【表5】 [Table 5]
【0072】[0072]
【表6】 [Table 6]
【0073】[0073]
【表7】 [Table 7]
【0074】[0074]
【表8】 [Table 8]
【0075】[0075]
【表9】 [Table 9]
【0076】[0076]
【表10】 [Table 10]
【0077】[0077]
【表11】 [Table 11]
【0078】[0078]
【表12】 [Table 12]
【0079】[0079]
【表13】 [Table 13]
【0080】[0080]
【表14】 [Table 14]
【0081】[0081]
【表15】 [Table 15]
【0082】[0082]
【表16】 [Table 16]
【0083】
IV.螢光団
入射光線により励起された螢光団は光を吸収し、そして次に、異なった(長い
)波長で光を再発光する。しかしながら、“レセプター”として知られる第2種
類の分子の存在下で、いわゆるドナー螢光団により発光された光は、レセプター
により吸収され、それにより、ドナーの螢光シグナルを消光する。従って、螢光
団/発色団に対立するものとして、2種の螢光団の使用は、ドナーの発光スペク
トルとレセプターの励起スペクトルとの間でのオーバーラップの明確な評価を可
能にする。これは、消光の最適化を可能にするペプチド主鎖の設計を促進する。
これは、低濃度のプロテアーゼ活性の検出を促進する高い効率のドナー/レセプ
ター対をもたらす。従って、螢光団/発色団の組合せが適切であるけれども、好
ましい態様においては、本発明の螢光発生プロテアーゼインヒビターは2種の螢
光団を含むであろう。 IV. Fluorophores Fluorophores excited by incident light absorb the light and then re-emit the light at a different (long) wavelength. However, in the presence of a second class of molecules known as "receptors", the light emitted by the so-called donor fluorophore is absorbed by the receptor, thereby quenching the donor's fluorescent signal. Thus, as opposed to the fluorophore / chromophore, the use of two fluorophores allows a clear assessment of the overlap between the emission spectrum of the donor and the excitation spectrum of the receptor. This facilitates the design of the peptide backbone allowing optimization of quenching.
This results in a highly efficient donor / receptor pair that facilitates detection of low concentrations of protease activity. Thus, although a fluorophore / chromophore combination is suitable, in a preferred embodiment, the fluorogenic protease inhibitors of the present invention will include two fluorophores.
【0084】
“ドナー”及び“レセプター”分子は典型的には、レセプター分子の吸収スペ
クトルが、ドナー分子の発光スペクトルと、できるだけ広くオーバーラップする
ように、調和した対として選択される。さらに、ドナー及びレセプター螢光団は
好ましくは、ドナー分子の吸収及び発光スペクトルが可視範囲 (400nm 〜約 700
nm) に存在するように選択される。それにより、螢光団は、生物学的サンプルに
おいて検出できるシグナルを提供し、従って、生物学的流体、組織ホモジネート
、組織断片及び同様のものにおけるプロテアーゼ活性の検出を促進する。多くの
螢光団の発光スペクトル、吸収スペクトル及び化学組成は、当業者に良く知られ
ている(たとえば、Handbook of Fluorescent Probes and Research Chemicals,
R. P. Hauglond, ed.を参照のこと、これは引用により本明細書に組込まれる)
。The “donor” and “receptor” molecules are typically chosen as a matched pair so that the absorption spectrum of the receptor molecule overlaps as broadly as possible with the emission spectrum of the donor molecule. In addition, the donor and receptor fluorophores preferably have absorption and emission spectra of the donor molecule in the visible range (400 nm to about 700 nm).
nm). The fluorophore thereby provides a detectable signal in the biological sample and thus facilitates detection of protease activity in biological fluids, tissue homogenates, tissue fragments and the like. The emission spectra, absorption spectra and chemical compositions of many fluorophores are well known to those skilled in the art (eg Handbook of Fluorescent Probes and Research Chemicals,
See RP Hauglond, ed., Which is incorporated herein by reference.)
.
【0085】
好ましい螢光団対は、ローダミン誘導体を包含する。従って、たとえば5−カ
ルボキシテトラメチルローダミン又は5−及び/又は6−カルボキシテトラメチ
ルローダミン(9−(2,5−ジカルボキシフェニル)−3,6−ビス−(ジメ
チルアミノ)キサンチリウムクロライド(5−TMR)及び9−(2,6−ジカルボ
キシフェニル)−3,6−ビス−(ジメチルアミノ)キサンチリウムクロライド
(6−TMR))のスクシンイミジルエステル、(Molecular Probes,Preferred fluorophore pairs include rhodamine derivatives. Thus, for example, 5-carboxytetramethylrhodamine or 5- and / or 6-carboxytetramethylrhodamine (9- (2,5-dicarboxyphenyl) -3,6-bis- (dimethylamino) xanthylium chloride (5 -TMR) and 9- (2,6-dicarboxyphenyl) -3,6-bis- (dimethylamino) xanthylium chloride (6-TMR)), succinimidyl esters of (Molecular Probes,
【0086】
Eugene, Oregon, USA から入手できるC211及びC1171)(式VI)は、特に好ま
しいドナー分子であり:C211 and C1171) (Formula VI), available from Eugene, Oregon, USA, are particularly preferred donor molecules:
【化9】 [Chemical 9]
【0087】 そしてローダミンXアセトアミド(Molecular ProbesからのR492)(式VII )[0087] And Rhodamine X acetamide (R492 from Molecular Probes) (Formula VII)
【化10】 [Chemical 10]
【0088】
又は5−及び/又は6−カルボキシ−X−ローダミン(9−(2,5−ジカル
ボキシフェニル)−2,7−ジメチル−3,6−ビス−(エチルアミノ)キサン
テン(5−DER)及び9−(2,6−ジカルボキシフェニル)−2,7−ジメチル
−3,6−ビス−(エチルアミノ)キサンテン(6−DER))、のスクシンイミジ
ルエステル、C1309として得られる混合異性体(Molecular ProbesからのC1309
)は特に好ましいレセプター分子である。Or 5- and / or 6-carboxy-X-rhodamine (9- (2,5-dicarboxyphenyl) -2,7-dimethyl-3,6-bis- (ethylamino) xanthene (5-DER ) And 9- (2,6-dicarboxyphenyl) -2,7-dimethyl-3,6-bis- (ethylamino) xanthene (6-DER)), mixed isomers obtained as C1309. Body (C1309 from Molecular Probes
) Is a particularly preferred receptor molecule.
【0089】
それらの螢光団は、このドナー/レセプター対の両メンバーの励起及び発光が
可視波長に存在し、分子が高い励起係数を有し、そして分子が溶液において高い
螢光収率を有するので、特に好ましい。励起係数は発光団による特定波長での光
吸収の測定であり、そして従って、シグナルを消光するその能力に関連し、とこ
ろが螢光収率は再発光された光に対する吸収された光の割合であり、そして螢光
団の効率の測定値であり、そして従って、プロテアーゼインジケーターの感度に
影響を及ぼす。The fluorophores are such that the excitation and emission of both members of this donor / receptor pair are at visible wavelengths, the molecule has a high excitation coefficient and the molecule has a high fluorescence yield in solution. Therefore, it is particularly preferable. Excitation coefficient is a measure of light absorption by a luminophore at a particular wavelength, and is therefore related to its ability to quench a signal, where fluorescence yield is the ratio of absorbed light to re-emitted light. , And is a measure of the efficiency of the fluorophore, and thus affects the sensitivity of the protease indicator.
【0090】
他の好ましい螢光団には、9−(2−カルボキシフェニル)−2,7−ジメチ
ル−3,6−ビス(エチルアミノ)キサンチリウム、9−(2−カルボキシフェ
ニル)−3,6−ビス(ジメチルアミノ)キサンチリウム、及び9−(2−カル
ボキシフェニル)−キサンチリウムが含まれるが、これらに限定されない。
もちろん、最とも好ましいものではないが、紫外線範囲下で吸収し、そして発
光する螢光団もまた、本発明のプロテアーゼインジケーターに使用され得る。螢
光団の1つの特に好ましい紫外線吸収対は、ドナー分子として下記7−ヒドロキ
シ−4−メチルクマリン−3−酢酸(式VIII):Other preferred fluorophores include 9- (2-carboxyphenyl) -2,7-dimethyl-3,6-bis (ethylamino) xanthylium, 9- (2-carboxyphenyl) -3,6. -Bis (dimethylamino) xanthylium, and 9- (2-carboxyphenyl) -xanthylium, but are not limited thereto. Of course, although not at all preferred, fluorophores that absorb and emit in the UV range can also be used in the protease indicators of the present invention. One particularly preferred UV absorbing pair of the fluorophore is the following 7-hydroxy-4-methylcoumarin-3-acetic acid (Formula VIII) as a donor molecule:
【0091】[0091]
【化11】 [Chemical 11]
【0092】
及びレセプター分子として下記7−ジエチルアミノ−3−((4’−ヨードア
セチル)アミノ)フェニル)−4−メチルクマリン(式IX):And 7-diethylamino-3-((4′-iodoacetyl) amino) phenyl) -4-methylcoumarin (formula IX) as a receptor molecule:
【0093】[0093]
【化12】 [Chemical 12]
【0094】
である。それらの及び他の螢光団は、多くの製造業者、たとえばMolecular Pr
obes(Eugene, Oregon, USA)から市販されている。
調和された吸収及び発光スペクトルを有する螢光団が本発明の実施下で必要と
されないことは驚くべき発見である。事実、単一種の螢光団は、F1 及びF2 に
より支配される位置における本発明のポリペプチド主鎖に連結される場合、それ
自体、消光することができる。さらに、この消光は、ペプチド主鎖が切断される
場合、十分に開放される。Is Those and other fluorophores are available from many manufacturers, such as Molecular Pr.
Commercially available from obes (Eugene, Oregon, USA). It is a surprising finding that a fluorophore with a matched absorption and emission spectrum is not required under the practice of the invention. In fact, a single species of fluorophore is capable of quenching itself when linked to the polypeptide backbone of the invention at positions dominated by F 1 and F 2 . Moreover, this quenching is fully opened when the peptide backbone is cleaved.
【0095】
特定の理論に基づくものではないが、消光は、2種の螢光団の電子軌道が相互
作用し、可逆的消光をもたらす、基底状態ダイマーの形成により達成されると思
われる。それは、基底状態ダイマーを効果的に形成するために螢光団を十分に接
近せしめる、本発明のペプチド主鎖の限定されたコンホメーションエントロピー
である。Although not based on any particular theory, it is believed that quenching is achieved by the formation of ground state dimers, where the electron orbitals of the two fluorophores interact, leading to reversible quenching. It is the limited conformational entropy of the peptide backbone of the present invention that brings the fluorophore close enough to effectively form the ground state dimer.
【0096】
H−タイプダイマーからの特に好ましい分子。螢光分子によるH−タイプダイ
マーの形成は、Packard など. (1996) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 93 : 1164
0-11645 により記載される。このH−タイプダイマーは、吸収スペクトルにおけ
る励起バンド及び螢光消光により特徴づけられる(たとえば、Valdes-Aguilera
など. (1989) Acc. Chem. Res., 22 : 171-177及びPackard など. (1996) Proc.
Natl. Acad. Sci. USA, 93 : 11640-11645 を参照のこと)。
従って、好ましい態様においては、本発明のプロテアーゼインジケーターは、
単一種の螢光団のみ、より好ましくは、H−タイプダイマーを形成できる螢光団
を包含する。Particularly preferred molecules from H-type dimers. The formation of H-type dimers by fluorescent molecules is described by Packard et al. (1996) Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 93: 1164.
0-11645. This H-type dimer is characterized by an excitation band in the absorption spectrum and fluorescence quenching (eg, Valdes-Aguilera).
(1989) Acc. Chem. Res., 22: 171-177 and Packard et al. (1996) Proc.
Natl. Acad. Sci. USA, 93: 11640-11645). Therefore, in a preferred embodiment, the protease indicator of the present invention is
Only a single type of fluorophore is included, more preferably a fluorophore capable of forming an H-type dimer.
【0097】
NorFesは、セリンプロテアーゼエラスターゼのための認識配列及び切断部位を
含むウンデカペプチドである。NorFesがアミノ酸配列の反対の部位上で種々の螢
光団により二重にラベルされる場合、螢光は、分子内グラウンド状態ダイマーの
形成のために消光された。それらのダイマーのスペクトル特徴は、励起理論によ
り予測できた。NorFes is an undecapeptide containing a recognition sequence and cleavage site for the serine protease elastase. When NorFes was doubly labeled with different fluorophores on opposite sites of the amino acid sequence, the fluorescence was quenched due to the formation of intramolecular ground state dimers. The spectral features of those dimers could be predicted by excitation theory.
【0098】
温度の上昇につれてダイマー/モノマー比の低下は、染料分子間の分子間引力
を示した。テトラメチルローダミンから構成されるホモダイマーの破壊の活性化
の自由エネルギーは少なくとも 1.7Kcal/モルであり、そしてジエチルローダミ
ンの場合、 2.4Kcal/モルであった。励起ダイマーを形成する螢光団の分子間引
力のために、結合するアミノ酸配列は本明細書に記載される最適配列からはずれ
る。従って、励起−形成螢光団が使用される場合、アミノ酸置換が本明細書に記
載される“主鎖”において行なわれ得、そして活性はまだ維持され得る。The decrease in dimer / monomer ratio with increasing temperature indicated intermolecular attraction between the dye molecules. The free energy of activation of destruction of homodimers composed of tetramethylrhodamine was at least 1.7 Kcal / mol and, in the case of diethylrhodamine, 2.4 Kcal / mol. Due to the intermolecular attraction of the fluorophores that form the excited dimer, the binding amino acid sequences deviate from the optimal sequences described herein. Thus, if an excitation-forming fluorophore is used, amino acid substitutions can be made in the "backbone" described herein, and activity can still be maintained.
【0099】
特に好ましい励起−形成螢光団は、カルボキシテトラメチルローダミン、カル
ボキシローダミン−X、カルボキシローダミン110、ジエチルアミノクマリン及
びカルボシアニン染料を包含するが、これらに限定されない。この態様において
は、単一の螢光団のみが使用されるので、発光又は吸収スペクトルを適合する必
要はない。従って、広範囲の種類の螢光団が効果的に使用され得る。さらに、単
一の螢光団の使用は合成化学をひじょうに単純化する。Particularly preferred excitation-forming fluorophores include, but are not limited to, carboxytetramethylrhodamine, carboxyrhodamine-X, carboxyrhodamine 110, diethylaminocoumarin and carbocyanine dyes. In this embodiment, only a single fluorophore is used, so there is no need to match the emission or absorption spectra. Therefore, a wide variety of fluorophores can be effectively used. Moreover, the use of a single fluorophore greatly simplifies synthetic chemistry.
【0100】
本発明のホモ−二重ラベルされたインジケーター(単一種の螢光団によりラベ
ルされたインジケーター)はまた、螢光測定の他に、吸光測定による酵素活性の
検出を可能にする。吸収スペクトルにおける青色−シフトされた励起バンド(又
は青色−シフトされた吸収最大値)はH−ダイマー形成を示し、そして螢光消化
が後者と同時に生じるので、吸収スペクトルの測定は正しい設定における診断手
段として十分であり得る。二重にラベルされたプロテアーゼインジケーターが特
定のプロテアーゼにより切断される場合、H−タイプのダイマーが破壊される。
次に、H−タイプのダイマーに関連する青色−シフトされた吸収最大値が失なわ
れる。従って、青色−シフトされた励起バンドでの吸収強度を測定する場合、H
−タイプのダイマーが破壊されるにつれて、吸収強度の低下が予測され、ところ
が、モノマー最大ピークでの吸収強度は上昇することが予測される。The homo-double labeled indicators of the invention (indicators labeled with a single species of fluorophore) also allow the detection of enzyme activity by absorption as well as fluorescence measurements. Since the blue-shifted excitation band (or blue-shifted absorption maximum) in the absorption spectrum indicates H-dimer formation, and the fluorescence digestion occurs simultaneously with the latter, the measurement of the absorption spectrum is a diagnostic tool in the correct setting. As may be sufficient. When the doubly labeled protease indicator is cleaved by a particular protease, the H-type dimer is destroyed.
The blue-shifted absorption maximum associated with the H-type dimer is then lost. Therefore, when measuring the absorption intensity in the blue-shifted excitation band, H
As the -type dimer is destroyed, the absorption intensity is expected to decrease, whereas the absorption intensity at the monomer maximum peak is expected to increase.
【0101】
ある高スループットスクリーニング系における使用のために好ましいのは、ロ
ーダミン、又はシアニン色素、例えばシアニン及びシアニン類似体と共に製剤化
される本発明のインジケーターである。特に好ましい態様はカルボシアニン色素
、更に好ましくはジアルキル化カルボシアニン色素、例えば例6に記載するもの
を用いる。適当なシアニン色素にはN-エチル-N'-[5-(N"-サクシンイミジルオキ
シカルボニル)ペンチル]インドカルボシアニンクロライド、及びN-エチル-N'-[5
-(N"-サクシンイミジルオキシカルボニル)ペンチル]-3,3,3',3-テトラメチル-2,
2-インドジカルボシアニンクロライドが含まれるが、これらに限定されない。Preferred for use in certain high throughput screening systems are the indicators of the present invention formulated with rhodamine, or cyanine dyes such as cyanine and cyanine analogs. A particularly preferred embodiment uses carbocyanine dyes, more preferably dialkylated carbocyanine dyes such as those described in Example 6. Suitable cyanine dyes include N-ethyl-N '-[5- (N "-succinimidyloxycarbonyl) pentyl] indocarbocyanine chloride and N-ethyl-N'-[5
-(N "-succinimidyloxycarbonyl) pentyl] -3,3,3 ', 3-tetramethyl-2,
Includes, but is not limited to, 2-indodicarbocyanine chloride.
【0102】
V.螢光発生プロテアーゼインジケーターの調製
本発明の螢光発生プロテアーゼインジケーターは、まず、ペプチド主鎖、すな
わちプロテアーゼ切断部位(P)、2種のコンホメーション決定領域(C1 及び
C2 )、及び存在するなら、スペーサー(S1 及びS2 )を合成することによっ
て好ましくは調製される。次に、螢光団がペプチドに化学的に接合される。螢光
団は好ましくは、ペプチドに直接的に接合されるが、しかしながら、それらはま
た、リンカーを通してもペプチドに結合される。最後に、螢光発生プロテアーゼ
インジケーターが固体支持体に結合される場合、次に、それは直接的に又はリン
カーを通して、スペーサー(S1 又はS2 )を経て固体支持体に化学的に接合さ
れる。 V. Preparation of Fluorogenic Protease Indicator The fluorescent luminescent protease indicator of the present invention first comprises a peptide backbone, namely a protease cleavage site (P), two conformational determining regions (C 1 and C 2 ), and the presence thereof. Then, it is preferably prepared by synthesizing spacers (S 1 and S 2 ). The fluorophore is then chemically conjugated to the peptide. The fluorophores are preferably directly conjugated to the peptide, however they are also attached to the peptide through a linker. Finally, when the fluorogenic protease indicator is attached to a solid support, it is then chemically conjugated, either directly or through a linker, via a spacer (S 1 or S 2 ) to the solid support.
【0103】
A)ペプチド主鎖の調製
配列のC−末端アミノ酸が不溶性支持体に結合され、続いて配列における残る
アミノ酸を連続的に付加する固相ペプチド合成は、本発明の化合物のペプチド主
鎖を調製するための好ましい方法である。固相合成のための技法は、次の文献に
記載されており:Barany and Merrifield, Solid−Phase Peptide Synthesis :
pp. 3〜284, The Peptides : Analysis, Synthesis, Biology, Vol.2:Specia
l Methods in Peptide Synthesis, Part A., Merrifield, et al,J. Am. Chem.
Soc. 85, 2149〜2156 (1963) 、及びGross and Meienhofer, eds. Academic Pre
ss, N. Y., 1980及びStewart et al.,Solid Phase Peptide Synthesis,2nd ed.
Pierce Chem. Co., Rockford,III .(1984) ; これらは引用により本明細書に組
込まれる。固相合成は、FMOC又はTBOC化学を用いて市販のペプチド合成機により
最とも容易に達成される。螢光助剤プロテアーゼインジケーターのペプチド成分
の化学合成は、例1及び2に詳細に記載されている。A) Peptide Backbone Preparation Solid phase peptide synthesis in which the C-terminal amino acid of the sequence is bound to an insoluble support, followed by sequential addition of the remaining amino acids in the sequence is the peptide backbone of a compound of the invention. Is a preferred method for preparing. Techniques for solid phase synthesis are described in: Barany and Merrifield, Solid-Phase Peptide Synthesis:
pp. 3 to 284, The Peptides: Analysis, Synthesis, Biology, Vol. 2: Specia
l Methods in Peptide Synthesis, Part A., Merrifield, et al, J. Am. Chem.
Soc. 85, 2149-2156 (1963), and Gross and Meienhofer, eds. Academic Pre
ss, NY, 1980 and Stewart et al., Solid Phase Peptide Synthesis, 2nd ed.
Pierce Chem. Co., Rockford, III. (1984); these are incorporated herein by reference. Solid phase synthesis is most easily accomplished on commercially available peptide synthesizers using FMOC or TBOC chemistry. The chemical synthesis of the peptide component of the fluorescent assistant protease indicator is described in detail in Examples 1 and 2.
【0104】
特に好ましい態様においては、ペプチド合成は、Fmoc合成化学を用いて実施さ
れる。Asp, Ser, Thr 及びTyr の側鎖が好ましくは、t−ブチルチオを用いて保
護され、そしてCys 残基の側鎖はS-トリチル及びS-t-ブチルチオにより保護され
、そしてLys 残基が好ましくは、リシン残基のためのt−Boc, Fmoc 及び4-メチ
ルトリチルを用いて保護される。適切に保護されたアミノ酸試薬は市販されてい
る。複数の保護基の使用は、選択的なブロック解除及びいづれか特定の所望する
側鎖への螢光団の結合を可能にする。In a particularly preferred embodiment, peptide synthesis is performed using Fmoc synthetic chemistry. The side chains of Asp, Ser, Thr and Tyr are preferably protected with t-butylthio and the side chains of Cys residues are protected with S-trityl and St-butylthio and Lys residues are preferably Protected with t-Boc, Fmoc and 4-methyltrityl for lysine residues. Appropriately protected amino acid reagents are commercially available. The use of multiple protecting groups allows for selective deblocking and attachment of the fluorophore to any particular desired side chain.
【0105】
従って、たとえば、t-Boc 保護解除は、ジクロロメタン中、TFA を用いて達成
され、Fmoc保護解除はDMF 又はN−メチルピロリドン中、20%(v/v)ピペリジン
を用いて達成され、そして4-メチルトリチル保護解除は水中、1〜5%(v/v)TFA
、又はDCM 中、1% TFA又は5%トリイソプロピルシランを用いて達成される
。S-t-ブチルチオ保護解除は水性メルカプトエタノール(10%)を用いて達成さ
れ、t−ブチル及びt−boc 、及びS-トリチル保護解除は、TFA : フェノール:
水:チオアニソール:エタンジチオール(85:5:5:2.5:2.5)を用いて達成され、
そしてt−ブチル及びt−Boc 保護解除はTFA : フェノール:水(95:5:5)を用
いて達成される。詳細な合成、保護解除、及び螢光団結合法は、例1及び2に提
供される。Thus, for example, t-Boc deprotection is achieved with TFA in dichloromethane, Fmoc deprotection is achieved with 20% (v / v) piperidine in DMF or N-methylpyrrolidone, And deprotection of 4-methyltrityl is 1-5% (v / v) TFA in water.
, Or with 1% TFA or 5% triisopropylsilane in DCM. St-Butyl thio deprotection was achieved with aqueous mercaptoethanol (10%), t-butyl and t-boc, and S-trityl deprotection were TFA: phenol:
Achieved using water: thioanisole: ethanedithiol (85: 5: 5: 2.5: 2.5),
And t-butyl and t-Boc deprotection is achieved with TFA: phenol: water (95: 5: 5). Detailed synthesis, deprotection, and fluorophore attachment methods are provided in Examples 1 and 2.
【0106】
他方、本発明の螢光発生プロテアーゼインジケーターのペプチド成分は、組換
えDNA 技法を用いても合成され得る。手短に言及すれば、所望するアミノ酸配列
をコードするDNA 分子が、Beaucage and Carruthers, Tetra. Letts. 22 : 1859
〜1862 (1981) により記載される固相ホスホラミジット法、Matleucci 、など.
、J. Am. Chem. Soc., 103 : 3185 (1981)(両者は引用により本明細書中に組込
まれる)を包含する当業者に知られている種々の方法、又は当業者に知られてい
る他の方法により化学的に合成される。好ましくは、DNA は、標準方法を用いて
の市販のDNA 合成機に基づいて標準のβ−シアノエチルホスホラミジットを用い
て合成され得る。On the other hand, the peptide component of the fluorescent protease indicator of the present invention may also be synthesized using recombinant DNA technology. Briefly, a DNA molecule encoding the desired amino acid sequence is described in Beaucage and Carruthers, Tetra. Letts. 22: 1859.
~ 1862 (1981), the solid-state phosphoramidite method, Matleucci, et al.
, J. Am. Chem. Soc., 103: 3185 (1981), both incorporated herein by reference, or known to those skilled in the art. Are chemically synthesized by other methods. Preferably, DNA can be synthesized using standard β-cyanoethyl phosphoramidite based on commercially available DNA synthesizers using standard methods.
【0107】
オリゴヌクレオチドは、必要なら、当業者に良く知られている技法により精製
され得る。典型的な精製法は、ゲル電気泳動、アニオン交換クロマトグラフィー
(たとえばMono-Qカラム、 Pharmacia−LKB, Piscataway, New Jersey, USA) 又
は逆相高性能液体クロマトグラフィー(HPLC)を包含するが、但しこれらだけに
は限定されない。タンパク質及びペプチド精製の方法は、当業者に良く知られて
いる。標準方法のレビューのためには、Methods in Enzymology, Volume 182 :
Guide to Protein Purification, M. Deutscher, ed. (1990), 619〜626 ページ
(これは、引用により本明細書に組込まれる)を参照のこと。Oligonucleotides can be purified, if necessary, by techniques well known to those of skill in the art. Typical purification methods include gel electrophoresis, anion exchange chromatography (eg Mono-Q columns, Pharmacia-LKB, Piscataway, New Jersey, USA) or reverse phase high performance liquid chromatography (HPLC), provided that It is not limited to these. Methods of protein and peptide purification are well known to those of skill in the art. For a review of standard methods, see Methods in Enzymology, Volume 182:
See Guide to Protein Purification, M. Deutscher, ed. (1990), pages 619-626, which is incorporated herein by reference.
【0108】
オリゴヌクレオチドは、相補的オリゴヌクレオチドによるアニーリング、又は
DNA ポリメラーゼによる重合により二本鎖DNA に転換され得る。次に、DNA がプ
ロモーターの制御下でベクター中に挿入され、そして宿主細胞を形質転換するた
めに使用され、その結果、細胞がコードされたペプチド配列を発現する。ペプチ
ドのクローニング及び発現の方法は当業者に良く知られている。たとえば、Samb
rook, et al., Molecular Cloning : A Laboratory Manual(2nd Ed., Vols. 1
−3, Cold Spring Harbor Laboratory (1989)), Methods in Enzymology, Vol.
152 : Guids to Molecular Cloning Technigues (Berger and Kimmel (eds.),
San Diego : Academic Press, Inc. (1987))、又はCurrent Protocols in Molec
ular Biology, (Ausubel, et al. (eds.), Greens Publishing and Wiley−Inte
rscience, New York (1987) (これらは、引用により本明細書に組込まれる)を
参照のこと。The oligonucleotide may be annealed by a complementary oligonucleotide, or
It can be converted to double-stranded DNA by polymerization with a DNA polymerase. The DNA is then inserted into a vector under the control of a promoter and used to transform host cells so that the cells express the encoded peptide sequence. Methods of peptide cloning and expression are well known to those of skill in the art. For example, Samb
rook, et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual (2nd Ed., Vols. 1
-3, Cold Spring Harbor Laboratory (1989)), Methods in Enzymology, Vol.
152: Guids to Molecular Cloning Technigues (Berger and Kimmel (eds.),
San Diego: Academic Press, Inc. (1987)), or Current Protocols in Molec
ular Biology, (Ausubel, et al. (eds.), Greens Publishing and Wiley-Inte
See rscience, New York (1987), which are incorporated herein by reference.
【0109】
B)ペプチド主鎖への螢光団の連鎖
螢光団は、当業者に良く知られている多くの手段のいずれかによりペプチド主
鎖に連結される。好ましい態様においては、螢光団は、螢光団上の反応部位から
ペプチド上の反応基、たとえば末端アミノ又はカルボキシル基に、又はアミノ酸
側鎖上の反応性基、たとえばアミノ、ヒドロキシル、又はカルボキシル成分に直
接的に連結される。多くの螢光団は通常、適切な反応部位を含む。他方、螢光団
は、他の分子への連鎖のために反応性部位を付与するよう誘導体化され得る。第
2分子への結合のために官能基により誘導体化された螢光団は、種々の製造業者
から入手できる。誘導体化は、螢光団自体上の基の単純な置換によることができ
、又はリンカーへの接合によることができる。種々のリンカーが当業者に良く知
られており、そして下記に論ぜられる。B) Linkage of Fluorophores to the Peptide Backbone The fluorophore is linked to the peptide backbone by any of a number of means well known to those of skill in the art. In a preferred embodiment, the fluorophore is linked from a reactive site on the fluorophore to a reactive group on the peptide, such as a terminal amino or carboxyl group, or a reactive group on the amino acid side chain, such as an amino, hydroxyl, or carboxyl moiety. Is directly connected to. Many fluorophores usually contain suitable reactive sites. On the other hand, the fluorophore can be derivatized to provide reactive sites for linkage to other molecules. Fluorophores derivatized with functional groups for attachment to a second molecule are available from various manufacturers. Derivatization can be by simple substitution of groups on the fluorophore itself, or by conjugation to a linker. Various linkers are well known to those of skill in the art and are discussed below.
【0110】
上記のように、好ましい態様においては、螢光団は、プロテアーゼインジケー
ターのペプチド主鎖に直接連結される。従って、たとえば、5’−カルボキシテ
トラメチルローダミン(C2211)螢光団は、式Vに示されるようにアミノ酸のα
アミノ基を通してアスパラギン酸に連結され得る。ローダミンXアセトアミド(
R492)のヨードアセトアミド基は、式VIに示されるように、システインのスルフ
ヒドリル基との反応により連結され得る。そのような連結を実施する手段は、当
業者に良く知られており、そして1つのそのような連結の詳細が例1に提供され
る。As stated above, in a preferred embodiment, the fluorophore is directly linked to the peptide backbone of the protease indicator. Thus, for example, the 5'-carboxytetramethylrhodamine (C2211) fluorophore is a
It can be linked to aspartic acid through an amino group. Rhodamine X acetamide (
The iodoacetamide group of R492) can be linked by reaction of cysteine with a sulfhydryl group, as shown in formula VI. Means for making such a connection are well known to those of skill in the art, and details of one such connection are provided in Example 1.
【0111】
当業者は、ペプチドスペーサー(S1 又はS2 )が存在する場合(下記で論ぜ
られるように)、螢光団は好ましくは、スペーサー自体がそれぞれC1 又はC2
の末端アミノ及びカルボキシル基とペプチド連鎖を形成するにつれて、C1 又は
C2 の末端アミノ酸の側鎖上の反応性基を通してコンホメーション決定領域に連
結されることを理解するであろう。Those skilled in the art will appreciate that if a peptide spacer (S 1 or S 2 ) is present (as discussed below), the fluorophore is preferably the spacer itself, respectively C 1 or C 2.
As to form the terminal amino and carboxyl groups and the peptide chain, it will appreciate that it is connected to the conformation determining regions through a reactive group on the side chain terminal amino acids of C 1 or C 2.
【0112】
C)スペーサーペプチドの選択及び固体支持体への連鎖
本発明の螢光発生プロテアーゼインジケーターは、溶液で得られ、又は固体支
持体に連結され得る。“固体支持体”とは、本発明の螢光発生プロテアーゼイン
ジケーターを用いてのプロテアーゼ活性についてのアッセイのために使用される
溶液に存在するいづれの成分にも溶解せず又はその成分と反応せず、そして螢光
発生分子の結合のための官能基を提供するいづれかの固体材料を意味する。C) Selection of Spacer Peptides and Linkage to Solid Supports The fluorescent protease indicators of the present invention can be obtained in solution or linked to a solid support. A "solid support" is one that does not dissolve or react with any of the components present in the solution used for assaying protease activity with the fluorogenic protease indicators of the present invention. , And any solid material that provides a functional group for attachment of the fluorogenic molecule.
【0113】
固体支持材料は当業者に良く知られており、そしてシリカ、調節された多孔性
ガラス(CPG) 、ポリスチレン、ポリスチレン/ラテックス、カルボキシル変性テ
フロン(登録商標)、デキストラン、誘導体化された多糖類、たとえばアミノ、
カルボキシル又はスルフヒドリル基を担持する寒天、種々のプラスチック、たと
えばポリエチレン、アクリル樹脂、及び同様のものを包含するが、但しこれらだ
けには限定されない。“半固体”支持体、たとえば細胞及びリポソームに見出さ
れるような脂質膜もまた使用される。当業者は、固体支持体が、リンカーの結合
又はペプチドの直接的な結合のための反応性部位を供給するために官能基(たと
えばヒドロキシル、アミン、カルボキシル、エステル、及びスルフヒドリル)に
より誘導体化され得ることを理解するであろう。Solid support materials are well known to those skilled in the art and include silica, controlled porosity glass (CPG), polystyrene, polystyrene / latex, carboxyl-modified Teflon®, dextran, derivatized multi-layers. Including but not limited to sugars such as agar bearing amino, carboxyl or sulfhydryl groups, various plastics such as polyethylene, acrylics, and the like. "Semi-solid" supports, such as lipid membranes as found in cells and liposomes, are also used. Those skilled in the art will appreciate that solid supports may be derivatized with functional groups (eg hydroxyl, amine, carboxyl, ester, and sulfhydryl) to provide reactive sites for attachment of linkers or direct attachment of peptides. You will understand that.
【0114】
螢光助剤プロテアーゼインジケーターは、螢光団を通して、又はインジケータ
ーを含むペプチド結合を通して、直接的に固体支持体に連結され得る。ペプチド
主鎖を通しての連鎖が、最とも好ましい。
ペプチド主鎖を通して固体支持体に連結することが所望される場合、そのペプ
チド主鎖は、追加のペプチドスペーサー(式IにおいてS1 又はS2 と命名され
ている)を含むことができる。そのスペーサーは、ペプチド主鎖のアミノ又はカ
ルボキシル末端で存在し、そして約1〜約50個のアミノ酸、より好ましくは1〜
約20個及び最とも好ましくは1〜約10個のアミノ酸の長さのものであり得る。特
に好ましいスペーサーは、Asp-Gly-Ser-Gly-Gly-Gly-Glu-Asp-Glu-Lys, Lys-Glu
-Asp-Gly-Gly-Asp-Lys, Asp-Gly-Ser-Gly-Glu-Asp-Glu-Lys 、及び Lys-Glu-Asp
-Glu-Gly-Ser-Gly-Asp-Lysを包含する。The fluorescent aid protease indicator can be linked directly to the solid support through a fluorophore or through a peptide bond containing the indicator. Most preferred is linkage through the peptide backbone. If it is desired to link to the solid support through a peptide backbone, the peptide backbone can include additional peptide spacers (designated S 1 or S 2 in Formula I). The spacer is present at the amino or carboxyl terminus of the peptide backbone and is from about 1 to about 50 amino acids, more preferably 1 to about 50 amino acids.
It can be about 20 and most preferably 1 to about 10 amino acids in length. Particularly preferred spacers are Asp-Gly-Ser-Gly-Gly-Gly-Glu-Asp-Glu-Lys, Lys-Glu.
-Asp-Gly-Gly-Asp-Lys, Asp-Gly-Ser-Gly-Glu-Asp-Glu-Lys, and Lys-Glu-Asp
-Glu-Gly-Ser-Gly-Asp-Lys.
【0115】
ペプチドスペーサーのアミノ酸組成は、スペーサーが支持体から分子の活性成
分を分離するように作用し、それにより所望しない相互作用を妨げる場合、臨界
ではない。しかしながら、スペーサーのアミノ酸組成は、リンカー又は固体支持
体自体が容易に結合される側鎖を有するアミノ酸(たとえばシステイン又はリシ
ン)を供給するよう選択され得る。他方、リンカー又は固体支持体自体は、S1
のアミノ末端又はS2 のカルボキシル末端に結合され得る。The amino acid composition of the peptide spacer is not critical if the spacer acts to separate the active components of the molecule from the support, thereby preventing unwanted interactions. However, the amino acid composition of the spacer can be selected to provide an amino acid (eg, cysteine or lysine) having a side chain to which the linker or solid support itself is easily attached. On the other hand, the linker or the solid support itself, S 1
Can be attached to the amino terminus of S 2 or the carboxyl terminus of S 2 .
【0116】
好ましい態様においては、ペプチドスペーサーは実際、リンカーにより固体支
持体に連結される。用語“リンカー”とは、本明細書で用いられる場合、他の分
子にペプチドを連結するために使用され得る分子(たとえば、固体支持体、螢光
団、等)を意味する。リンカーは、ペプチドと共有結合を形成することができる
第1反応部位及び固体支持体上の反応性基と共有結合を形成することができる第
2反応部位を供給するホモ二官能性分子である。ペプチド(スペーサー)との共
有結合は、末端カルボキシル又はアミノ基のいづれかを通してであり、又はアミ
ノ酸側鎖上の反応性基による(たとえばシステインへのジスルフィド結合を通し
て)。In a preferred embodiment, the peptide spacer is actually linked to the solid support by a linker. The term “linker” as used herein means a molecule (eg, solid support, fluorophore, etc.) that can be used to link a peptide to other molecules. The linker is a homobifunctional molecule that provides a first reactive site capable of forming a covalent bond with the peptide and a second reactive site capable of forming a covalent bond with a reactive group on the solid support. Covalent attachment to the peptide (spacer) is through either the terminal carboxyl or amino groups, or by a reactive group on the amino acid side chain (eg, through a disulfide bond to cysteine).
【0117】
適切なリンカーは、当業者に良く知られており、そして直鎖又は枝分れ鎖の炭
素リンカー、複素環式炭素リンカー又はペプチドリンカーを包含するが、但しこ
れらだけには限定されない。上記のように、リンカーは、それらの末端カルボキ
シル又はアミノ基を通して、又はそれらの反応性側鎖基を通してカルボキシル及
びアミノ末端アミノ酸に連結され得る。Suitable linkers are well known to those of skill in the art and include, but are not limited to, straight or branched chain carbon linkers, heterocyclic carbon linkers or peptide linkers. As mentioned above, linkers can be linked to carboxyl and amino terminal amino acids through their terminal carboxyl or amino groups or through their reactive side groups.
【0118】
特に好ましいリンカーは、アミノ基、カルボキシル基、又はスルフヒドリルに
対して共有結合を形成することができる。アミノ結合リンカーは、反応性基、た
とえばカルボキシル基、イソシアネート、イソチオシアネート、エステル、ハロ
アルキル、及び同様のものを包含する。カルボキシル−結合リンカーは、反応性
基、たとえば種々のアミン、ヒドロキシル及び同様のものを形成することができ
る。最後に、スルフヒドリル−/結合リンカーは、反応性基、たとえばスルフヒ
ドリル基、アクリレート、イソチアシネート、イソシアネート及び同様のものを
包含する。Particularly preferred linkers are capable of forming covalent bonds to amino groups, carboxyl groups, or sulfhydryls. Amino-linked linkers include reactive groups such as carboxyl groups, isocyanates, isothiocyanates, esters, haloalkyls, and the like. Carboxyl-linked linkers can form reactive groups such as various amines, hydroxyls and the like. Finally, sulfhydryl- / linker linkers include reactive groups such as sulfhydryl groups, acrylates, isothiacinates, isocyanates and the like.
【0119】
特に好ましいリンカーは、固体支持体上に見出されるスルフヒドリル基により
アミノ基(たとえばペプチドにおけるリシン残基上に見出されるアミノ基)を連
結するために、又は固体支持体上に見出されるアミノ基によりスルフヒドリル基
(たとえば、ペプチドのシステイン残基上に見出される)を連結するためにスル
ホMBO(m−マレイミドベンゾイル−N−ヒドロキシスルホスクシンイミドエステ
ル)を包含する。他の特に好ましいリンカーは、EDC(1−エチル−3−(3−ジ
メチルアミノプロピル)−カルボジイミド)及びビス−(スルホスクシンイミジ
ルスベレート)を包含する。他の適切なリンカーは、当業者に良く知られている
。Particularly preferred linkers are for linking amino groups (for example amino groups found on lysine residues in peptides) by sulfhydryl groups found on solid supports, or amino groups found on solid supports. Include a sulfo MBO (m-maleimidobenzoyl-N-hydroxysulfosuccinimide ester) to link sulfhydryl groups (eg, found on cysteine residues of peptides). Other particularly preferred linkers include EDC (1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) -carbodiimide) and bis- (sulfosuccinimidyl suberate). Other suitable linkers are well known to those of skill in the art.
【0120】
本発明の螢光発生化合物は、ドナー螢光団が、分子の切断の後、固体支持体上
に保持されるように、又はドナー螢光団が、切断の後、溶液中に入るように、S 1
又はS2 スペーサーのいづれかを通して固体支持体に連結され得る。前者の場
合、次に支持体がプロテアーゼ活性を検出するために螢光についてアッセイされ
、そして後者の場合、溶液がプロテアーゼ活性を検出するために螢光についてア
ッセイされる。[0120]
The fluorogenic compound of the present invention is characterized in that the donor fluorophore is on a solid support after cleavage of the molecule.
Or the donor fluorophore enters the solution after cleavage, S. 1
Or S2 It can be attached to the solid support through any of the spacers. Former field
If so, the support is then assayed for fluorescence to detect protease activity.
, And in the latter case, the solution is fluorescently detected to detect protease activity.
It is essay.
【0121】
VI.プロテアーゼ活性の検出
本発明はまた、種々の情況においてプロテアーゼ活性を検出するために螢光発
生プロテアーゼインジケーターを用いるための方法も提供する。従って、1つの
態様においては、本発明は、実験又は産業目的のために使用されるプロテアーゼ
の原液のプロテアーゼ活性を確証し、又は定量化するために螢光発生インジケー
ターを用いる方法を提供する。使用する前、プロテアーゼ原液のプロテアーゼ活
性の確証は一般的に、プロテアーゼはしばしば、時間の経過と共に活性を失ない
(たとえば、自己加水分解を通して)又はチモーゲン前駆体から活性化される場
合、種々の程度の活性化を示すので推薦される。 VI. Detection of Protease Activity The present invention also provides methods for using a fluorogenic protease indicator to detect protease activity in various contexts. Accordingly, in one aspect, the invention provides a method of using a fluorogenic indicator to establish or quantify the protease activity of a stock solution of a protease used for experimental or industrial purposes. Prior to use, confirmation of the protease activity of a stock solution of proteases is generally that proteases often lose activity over time (eg, through autohydrolysis) or are of varying degrees when activated from zymogen precursors. Recommended because it shows activation of.
【0122】
原液のプロテアーゼ活性についてのアッセイは、本発明の螢光発生プロテアー
ゼインジケーターに一定量の原液を添加し、そして螢光の続く上昇を測定するこ
とを単に必要とする。原液及び螢光発生インジケーターはまた結合され得、そし
てプロテアーゼの活性を最適化する“消化緩衝液”においてアッセイされ得る。
プロテアーゼ活性をアッセイするのに適切な緩衝液は当業者に良く知られている
。一般的に、そのpHが特定のプロテアーゼの最適pHに対応する緩衝液が選択され
るであろう。Assaying stock solutions for protease activity simply involves adding a fixed amount of stock solution to the fluorogenic protease indicator of the present invention and measuring the subsequent increase in fluorescence. Stock solutions and fluorogenic indicators can also be bound and assayed in a "digestion buffer" that optimizes the activity of proteases.
Suitable buffers for assaying protease activity are well known to those of skill in the art. In general, a buffer will be chosen whose pH corresponds to the optimum pH for the particular protease.
【0123】
たとえば、エラスターゼ活性をアッセイするのに特に適切な緩衝液は、50mMの
リン酸ナトリウム、1mMのEDTA(pH8.9)から成る。その測定は、螢光計、及び螢
光団のための“励起”光源を提供し、そして次に、特定の波長で発光される光を
測定する装置により最とも容易に行なわれる。プロテアーゼを欠く対照のインジ
ケーター溶液との比較は、プロテアーゼ活性の測定を提供する。その活性レベル
は、既知の活性のプロテアーゼ溶液により生成される螢光の変化速度が決定され
る、プロテアーゼ/インジケーターの組合せのための標準曲線を生成することに
よって正確に定量化され得る。For example, a particularly suitable buffer for assaying elastase activity consists of 50 mM sodium phosphate, 1 mM EDTA, pH 8.9. The measurement is most easily performed by a fluorometer, and a device that provides an "excitation" light source for the fluorophore and then measures the light emitted at a particular wavelength. Comparison with a control indicator solution lacking protease provides a measure of protease activity. The activity level can be accurately quantified by generating a standard curve for the protease / indicator combination in which the rate of change of fluorescence produced by a protease solution of known activity is determined.
【0124】
螢光発生化合物の検出は好ましくは、螢光計を用いて達成されるけれども、検
出は当業者に良く知られている種々の他の方法により達成され得る。従って、た
とえば、本発明の螢光団は可視波長を発光するので、検出は光源による励起に応
答しての螢光の可視検査により単純に行なわれ得る。検出はまた、ディジタイザ
ー又は他の像獲得システムに連結されたビデオカメラを用いて、像分析システム
により行なわれ得る。検出はまた、螢光顕微鏡下でフィルターを通しての可視化
により行なわれ得る。その顕微鏡は、オペレーターにより可視化されるシグナル
を提供する。しかしながら、シグナルは写真フィルム上に又はビデオ分析システ
ムを用いて記録され得る。シグナルはまた、像分析システム又は単なる光度計の
いづれかを用いて即時に単純に定量化され得る。Although detection of the fluorogenic compound is preferably accomplished using a fluorometer, detection can be accomplished by various other methods well known to those of skill in the art. Thus, for example, the fluorophore of the present invention emits in the visible wavelengths so that detection can simply be performed by visual inspection of the fluorescence in response to excitation by the light source. Detection can also be performed by the image analysis system, using a video camera coupled to a digitizer or other image acquisition system. Detection can also be performed by visualization through a filter under a fluorescent microscope. The microscope provides the signal visualized by the operator. However, the signal can be recorded on photographic film or using a video analysis system. The signal can also be simply quantified in real time using either an image analysis system or simply a photometer.
【0125】
従って、たとえば、サンプルのプロテアーゼ活性についての基本的アッセイは
、緩衝液にサンプルを懸濁し、又は溶解し(アッセイされる特定のプロテアーゼ
の最適pHで)、本発明の螢光発生プロテアーゼインジケーターの1つを緩衝液に
添加し、そして分光光度計を用いて螢光の得られる変化をモニターすることを包
含するであろう。分光光度計は、ドナー螢光団の励起波長でドナー螢光団を励起
し、そしてドナー螢光団の発光波長でその得られる螢光を検出するよう設定され
るであろう。Thus, for example, a basic assay for protease activity of a sample is to suspend or dissolve the sample in a buffer (at the optimum pH for the particular protease to be assayed) and use the fluorogenic protease indicators of the invention. Would be added to the buffer and monitoring the resulting change in fluorescence using a spectrophotometer. The spectrophotometer will be set to excite the donor fluorophore at the excitation wavelength of the donor fluorophore and detect the resulting fluorescence at the emission wavelength of the donor fluorophore.
【0126】
もう1つの態様において、本発明のプロテアーゼ活性インジケーターは、生物
学的サンプルにおけるプロテアーゼ活性の検出のために使用され得る。従って、
好ましい態様においては、本発明は、単離された生物学的サンプル、たとえば唾
液、血液、血液細胞、腫瘍生検及び同様のもの、又は培養物中の細胞又は組織、
又はその断片が包埋されておらず、そして固定されていない断片におけるプロテ
アーゼ活性を検出するための方法を提供する。シグナルは、螢光顕微鏡、螢光マ
イクロプレートリーダー、螢光計、又はフローサイトメーターを用いて定量する
ことができる。In another aspect, the protease activity indicators of the invention can be used for the detection of protease activity in a biological sample. Therefore,
In a preferred embodiment, the invention provides an isolated biological sample, such as saliva, blood, blood cells, tumor biopsies and the like, or cells or tissues in culture,
Or a fragment thereof is not embedded and provides a method for detecting protease activity in a non-fixed fragment. The signal can be quantified using a fluorescence microscope, fluorescence microplate reader, fluorometer, or flow cytometer.
【0127】
A)単離された生物学的サンプルのエキソビボアッセイ
1の態様において、本発明は単離された生物学的サンプルにおけるプロテアー
ゼ活性の検出方法を提供する。これは、本発明の螢光助剤プロテアーゼインジケ
ーターとサンプルとを単純に接触せしめ、そしてインジケーターの螢光の変化を
時間と共にモニターすることによって決定され得る。サンプルは、上記のように
“消化緩衝液”に懸濁され得る。サンプルはまた、分析の前、たとえば遠心分離
により細胞残骸を除去され得る。A) Ex Vivo Assay of Isolated Biological Samples In an aspect of 1, the present invention provides a method of detecting protease activity in an isolated biological sample. This can be determined by simply contacting the sample with a fluorescent aid protease indicator of the present invention and monitoring the change in indicator fluorescence over time. The sample may be suspended in "digestion buffer" as described above. The sample may also be cleared of cell debris prior to analysis, eg by centrifugation.
【0128】
螢光助剤プロテアーゼインジケーターが固体支持体に結合される場合、アッセ
イは、サンプル溶液にインジケーターを担持する固体支持体を接触せしめること
を包含する。インジケーターがドナー螢光団を担持する分子側により固体支持体
に連結される場合、そのインジケーターの消化に起因する支持体の螢光が上記手
段のいづれかにより時間の経過と共にモニターされるであろう。逆に言えば、レ
セプター分子螢光団が固体支持体に結合される場合、試験溶液が固体支持体上に
通され、そして次に、試験溶液のその得られる発光(切断された螢光団による)
が測定される。ドナー及びアクセプター対は個体支持体及び液体両者において、
同じ蛍光団により置換されうる。この後者のアプローチは、高い処理量の自動ア
ッセイのために特に適切である。When the fluorescent aid protease indicator is bound to a solid support, the assay involves contacting the sample solution with a solid support bearing the indicator. If the indicator is linked to the solid support by the side of the molecule bearing the donor fluorophore, the fluorescence of the support due to digestion of the indicator will be monitored over time by any of the above means. Conversely, if the receptor molecule fluorophore is bound to a solid support, the test solution is passed over the solid support and then the resulting luminescence of the test solution (due to the cleaved fluorophore )
Is measured. Donor and acceptor pairs are present on both solid supports and liquids,
It can be replaced by the same fluorophore. This latter approach is particularly suitable for high throughput automated assays.
【0129】
B)組織学的断片の現場アッセイ
もう1つの態様においては、本発明は組織学的断片における現場プロテアーゼ
活性を検出するための方法を提供する。組織におけるプロテアーゼ活性を検出す
るこの方法は従来技術の方法(たとえば、特異的染色、抗体ラベル、等)よりも
実質的な利点を提供する。なぜならば、単純なラベリングアプローチとは異なっ
て、プロテアーゼインジケーターを用いての現場アッセイは、プロテアーゼの単
純な存在又は不在よりもむしろ実際の活性を示すからである。プロテアーゼは、
しばしば、プロテアーゼラベルを結合することができるそれらの不活性前駆体(
チモーゲン)形で組織に存在する。従って、従来のラベリングアプローチは、組
織のプロテアーゼ活性と共に生理学的状態に関しての情報を提供しない。B) In situ Assay of Histological Fragments In another aspect, the invention provides a method for detecting in situ protease activity in histological fragments. This method of detecting protease activity in tissue offers substantial advantages over prior art methods (eg, specific stains, antibody labels, etc.). This is because, unlike the simple labeling approach, in situ assays with protease indicators show actual activity rather than the simple presence or absence of protease. The protease is
Often, those inactive precursors ((
Zymogen) present in tissues. Therefore, conventional labeling approaches do not provide information about physiological conditions as well as tissue protease activity.
【0130】
現場アッセイ法は一般的に、組織断片(好ましくは凍結された断片)を供給し
、その断片と本発明の螢光発生プロテアーゼインジケーターの1つとを接触せし
め、そして得られる螢光を可視化することを含んで成る。可視化は好ましくは、
螢光顕微鏡を用いて行なわれる。その螢光顕微鏡は“ドナー”螢光団の螢光を誘
発するために“励起”光源を供給する。顕微鏡は典型的には、得られる螢光の検
出を最適化するためにフィルターを備え付けられている。従って、たとえば、例
1に記載される螢光助剤プロテアーゼインジケーターに関して、Nikon 顕微鏡の
ための典型的なフィルターキューブは、励起フィルター(λ=550 ±12nm)、二
色ミラー(λ=580nm)及び干渉−発光フィルター(λ=580 ±10nm)を含むであ
ろう。上記のように、顕微鏡は、カメラ、光測計又は像獲得システムを備え付け
られ得る。In situ assays generally provide a tissue fragment (preferably a frozen fragment), contacting the fragment with one of the fluorescent protease indicators of the present invention and visualizing the resulting fluorescence. Comprising: Visualization is preferably
It is performed using a fluorescence microscope. The fluorescence microscope supplies an "excitation" light source to induce the fluorescence of the "donor" fluorophore. Microscopes are typically equipped with filters to optimize the detection of the resulting fluorescence. Thus, for example, for the fluorescence aid protease indicator described in Example 1, a typical filter cube for a Nikon microscope has an excitation filter (λ = 550 ± 12 nm), a dichroic mirror (λ = 580 nm) and interference. -Will include an emission filter (λ = 580 ± 10 nm). As mentioned above, the microscope may be equipped with a camera, photometer or image acquisition system.
【0131】
断片は好ましくは、固定化又は包埋がサンプル中のプロテアーゼ活性を破壊す
るので凍結断片として切断される。
螢光発生インジケーターは、多くの手段で断片に導入され得る。たとえば、螢
光助剤プロテアーゼインジケーターは、組織断片に適用される、上記のような緩
衝溶液に供給され得る。他方、螢光発生プロテアーゼインジケーターは、半固体
媒体、たとえば組織サンプル上に広げられるゲル又は寒天として供給され得る。
ゲルは、プロテアーゼ活性に応答してシグナルを提供しながら、サンプル中の湿
気の保持を助ける。The fragment is preferably cleaved as a frozen fragment because immobilization or embedding destroys protease activity in the sample. The fluorescent indicator can be introduced into the fragment in a number of ways. For example, the fluorescent aid protease indicator can be provided in a buffer solution, as described above, which is applied to the tissue section. On the other hand, the fluorogenic protease indicator may be supplied as a semi-solid medium such as a gel or agar spread on a tissue sample.
The gel helps retain moisture in the sample while providing a signal in response to protease activity.
【0132】
螢光発生プロテアーゼインジケーターはまた、ウェスターンブロットの開発に
類似する方法に使用され得るポリマー、たとえばプラスチックフィルムに接合さ
れて供給され得る。プラスチックフィルムはスライド上の組織サンプル上に配置
され、そして切断されたインジケーター分子に起因する螢光が顕微鏡下でサンプ
ル組織に見られる。
典型的には、組織サンプルは、内因性プロテアーゼが螢光発生プロテアーゼイ
ンジケーターを切断する時間インキュベートされるべきである。インキュベーシ
ョン時間は、37℃までの温度(37℃も含む)で約10〜60分の範囲であろう。Fluorogenic protease indicators can also be supplied conjugated to polymers, such as plastic films, that can be used in methods similar to Western blot development. The plastic film is placed on the tissue sample on the slide and the fluorescence due to the cleaved indicator molecules is seen in the sample tissue under the microscope. Typically, the tissue sample should be incubated for the time that the endogenous protease cleaves the fluorescent protease indicator. Incubation times will range from about 10-60 minutes at temperatures up to and including 37 ° C.
【0133】
C)組織及び生検サンプルに由来する培養物及び細胞懸濁液における細胞の現 場アッセイ
さらにもう1つの態様において、本発明は、組織、生検サンプル、又は生物学
的流体(たとえば唾液、血液、尿、リンパ、血漿、等)に由来する培養物、細胞
懸濁液又は付着細胞層における細胞の現場プロテアーゼ活性の検出方法を提供す
る。
好ましい態様において、培養された細胞は、チャンバースライド上で又は懸濁
液において増殖され、そして次に、細胞遠心分離により組織学スライドに移され
る。同様に、細胞懸濁液は、標準の方法に従って調製され、そして組織学スライ
ドに移される。[0133] C) in onsite assay further embodiment of the cells in cultures and cell suspensions derived from tissue and biopsy samples, the present invention is, tissue, biopsy samples, or biological fluids (e.g. Methods of detecting in situ protease activity of cells in cultures, cell suspensions or adherent cell layers derived from saliva, blood, urine, lymph, plasma, etc.). In a preferred embodiment, cultured cells are grown on chamber slides or in suspension and then transferred to histology slides by cytocentrifugation. Similarly, cell suspensions are prepared according to standard methods and transferred to histology slides.
【0134】
一つの好ましい態様において、スライドがリン酸緩衝溶液により洗浄され、そ
して螢光源プロテアーゼインジケーターを含む、半固体ポリマー又は溶液により
被覆される。スライドが、37℃で、プロテアーゼインジケーターを内因性プロテ
アーゼが切断するのに必要な時間インキュベートされる。次に、スライドが上記
のように適切なフィルターを備えた螢光顕微鏡下で試験される。
他の好ましい態様において、細胞が37℃でプロテアーゼインジケーターと共に
インキュベートされ、次に、緩衝液により洗浄され、そしてガラス細管に移され
、そして螢光顕微鏡下で試験される。流動細胞計測計が細胞内酵素活性を定量化
するために使用される場合、螢光原インジケーターと共に細胞が、37℃でのイン
キュベーションの後、緩衝液により単純に希釈され、そして分析される。In one preferred embodiment, slides are washed with phosphate buffered solution and coated with a semi-solid polymer or solution containing a fluoresced protease indicator. The slides are incubated at 37 ° C for the time required for the endogenous protease to cleave the protease indicator. The slides are then examined under a fluorescence microscope with the appropriate filters as described above. In another preferred embodiment, cells are incubated with a protease indicator at 37 ° C, then washed with buffer and transferred to glass capillaries and examined under a fluorescent microscope. When a flow cytometer is used to quantify intracellular enzyme activity, cells with a fluorogenic indicator are simply diluted with buffer after incubation at 37 ° C and analyzed.
【0135】
VII. プロテアーゼ活性のモジュレーションのスクリーニング
ある好ましい態様において、本発明は、プロテアーゼ活性のモジュレーション
をスクリーニングする方法を提供する。プロテアーゼ活性のモジュレーターは、
プロテアーゼの活性を増加させ、減少させるか、または排除するか、あるいは特
定部位(例えば、特に細胞または細胞中の位置)におけるプロテアーゼの利用可
能性を増加させ、減少させるか、または排除する因子(例えば、化合物)である
。プロテアーゼ活性のモジュレーターは、プロテアーゼに対して直接的に作用す
るか、あるいは、間接的に、例えば、主題のプロテアーゼを活性化する酵素の利
用可能性または活性を変更することによって、作用することができる。 VII. Screening for Modulation of Protease Activity In certain preferred embodiments, the present invention provides methods for screening for modulation of protease activity. A modulator of protease activity is
Factors that increase, decrease, or eliminate the activity of a protease, or increase, decrease, or eliminate the availability of a protease at a particular site (eg, in particular a cell or location in a cell) (eg, , Compound). A modulator of protease activity can act directly on the protease, or indirectly, for example, by altering the availability or activity of the enzyme that activates the subject protease. .
【0136】
好ましい態様において、これらの方法は、基本的には、「主題の」プロテアー
ゼまたは主題のプロテアーゼを含有する細胞を1またはそれ以上の被験因子と接
触させることを含む。また、プロテアーゼまたは細胞を本発明の1またはそれ以
上のインジケーター化合物と接触させる。被験因子をより低い濃度で使用するか
、あるいは被験因子を使用しない対照と比較した、被験因子の存在下にインジケ
ーター化合物が生成するシグナルの差は、被験因子がプロテアーゼ活性をモジュ
レートすることを示す。In a preferred embodiment, these methods basically involve contacting the “subject” protease or cells containing the subject protease with one or more test agents. Alternatively, the protease or cell is contacted with one or more indicator compounds of the invention. A difference in the signal produced by the indicator compound in the presence of the test factor as compared to a control using the test factor at lower concentrations or no test factor indicates that the test factor modulates protease activity. .
【0137】
典型的には、本発明のアッセイは、被験因子を存在させるか、または被験因子
を前もって適用したとき見られる活性と、(通常陰性の)対照の活性との間に差
が存在する場合、好ましくは差が統計的に有意である(例えば、80%より大きい
、好ましくは約90%より大きい、より好ましくは約98%より大きい、最も好まし
くは約99%より大きい)場合、陽性としてスコアが付けられる。最も好ましい「
陽性の」アッセイは、少なくとも1.2倍、好ましくは少なくとも1.5倍、より好ま
しくは少なくとも2倍、最も好ましくは4倍またはさらに10倍の陰性対照との差を
示す。[0137] Typically, there is a difference between the activity seen when the test factor is present or when the test factor is previously applied and the activity of the (usually negative) control. If, preferably, the difference is statistically significant (eg, greater than 80%, preferably greater than about 90%, more preferably greater than about 98%, most preferably greater than about 99%), as positive Scored. Most preferred "
A "positive" assay shows a difference from the negative control of at least 1.2 fold, preferably at least 1.5 fold, more preferably at least 2 fold, most preferably 4 fold or even 10 fold.
【0138】
これらのアッセイは、in vitroにおいて適当な緩衝系中で問題の1またはそれ
以上のプロテアーゼおよび本発明の1またはそれ以上の化合物を使用して実施す
ることができる。被験因子を緩衝系に添加し、インジケーターのシグナルの変化
を検出することができる。さらに、または選択的に、「試験」アッセイを被験因
子を欠如する(陰性対照)同一緩衝系のアッセイと単に比較することができる。
これらのアッセイは、in vivoにおいて培養する細胞、培養する組織、または
生物中の細胞/組織中で実施することができる。本発明の1またはそれ以上の細
胞透過性インジケーターを被検体細胞の中に導入する。細胞、組織、または生物
を1またはそれ以上の被験因子と接触させ、そして1またはそれ以上の被験因子に
より発生したインジケーターシグナルの変化を本明細書に記載するように検出す
る。These assays can be performed in vitro using one or more proteases of interest and one or more compounds of the present invention in a suitable buffer system. The test factor can be added to the buffer system to detect changes in the signal of the indicator. Additionally or alternatively, the "test" assay can simply be compared to an assay of the same buffer system lacking the test agent (negative control). These assays can be performed in cells cultured in vivo, tissues cultured, or cells / tissue in an organism. One or more cell-permeability indicators of the present invention are introduced into test cells. A cell, tissue, or organism is contacted with one or more test agents and the change in the indicator signal generated by the one or more test agents is detected as described herein.
【0139】
A) 被験因子
事実上任意の被験因子を本発明の方法に従いスクリーニングすることができる
。このような因子は、核酸、タンパク質、糖、多糖、糖タンパク質、脂質、およ
び小さい有機分子を包含するが、これらに限定されない。小さい有機分子という
用語は、典型的な、薬学上一般に使用される有機分子に匹敵するサイズの分子を
意味する。この用語は、生物学的高分子(例えば、タンパク質、核酸、およびそ
の他)を排除する。好ましい小さい有機分子は、約5000Daまで、より好ましくは
2000Daまで、最も好ましくは約1000Daまでのサイズの範囲である。 A) Test Factor Virtually any test factor can be screened according to the methods of the invention. Such factors include, but are not limited to, nucleic acids, proteins, sugars, polysaccharides, glycoproteins, lipids, and small organic molecules. The term small organic molecule means a molecule of comparable size to typical, commonly used pharmaceutically organic molecules. The term excludes biological macromolecules (eg, proteins, nucleic acids, and others). Preferred small organic molecules are up to about 5000 Da, more preferably
It ranges in size up to 2000 Da, most preferably up to about 1000 Da.
【0140】
普通に、有効な性質を有する新しい化学的実在物は、いくつかの所望の性質ま
たは活性を有する化合物(「先導化合物」と呼ぶ)を同定し、先導化合物の変異
型をつくり、これらの変異型化合物の性質および活性を評価することによって発
生される。しかしながら、現在の傾向は薬剤発見のすべての面についての時間目
盛を短縮することである。高い処理量のスクリーニング(HTS)法は、大きい数
を急速にかつ効率よく試験することができるために、普通の先導化合物同定法の
代わりに使用されている。In general, new chemical entities with efficacious properties identify compounds with some desired property or activity (referred to as “lead compounds”) and create variants of the lead compounds, Generated by assessing the properties and activities of the mutant compounds of. However, the current trend is to reduce the time scale for all aspects of drug discovery. High Throughput Screening (HTS) methods have been used in place of conventional lead compound identification methods because large numbers can be tested rapidly and efficiently.
【0141】
1つの好ましい態様において、高い処理量のスクリーニング法は多数の潜在的
治療用化合物(候補の化合物)を含有するライブラリーを準備することを含む。
次いで、このような「組合わせの化学的ライブラリー」を、本明細書に記載する
ように、1またはそれ以上のアッセイにおいて同定して、所望の特徴的活性を表
示するライブラリーのメンバー(特に化学種またはサブクラス)を同定する。こ
うして同定された化合物は普通の「先導化合物」として働くことができるか、あ
るいはそれら自体潜在的または実際の治療剤として使用することができる。In one preferred embodiment, the high throughput screening method comprises providing a library containing a large number of potential therapeutic compounds (candidate compounds).
Such "combinatorial chemical libraries" are then identified in one or more assays as described herein to display members of the library displaying the desired characteristic activity (especially Chemical species or subclass). The compounds thus identified can act as common “lead compounds” or can themselves be used as potential or actual therapeutic agents.
【0142】
組合わせの化学的ライブラリーは、多数の化学的(構築ブロック)、例えば、
試薬を組合わせることによって、化学的合成または生物学的合成により発生した
多様な化合物の集合物である。例えば、線形組合わせの化学的ライブラリー、例
えば、所定の化合物長さについてすべての可能な方法でアミノ酸と呼ぶ1組の化
学的構築ブロック(すなわち、ポリペプチド中の多数のアミノ酸)を組合わせる
ことによって、ポリペプチド(例えば、ムテイン)ライブラリーは形成される。
このような化学的構築ブロックの組合わせ混合を通して、数百万の化合物を合成
することができる。例えば、100の互換性化学的構築ブロックを系統的に組合わ
せ混合すると、1×108のテトラマー化合物または1×1010のペンタマー化合物が
理論的に合成されるということを、1人の解説者が観測した(Gallop他(1994)3
7(9):1233−1250)。Combinatorial chemical libraries include a large number of chemical (building block), eg
It is an assembly of various compounds generated by chemical synthesis or biological synthesis by combining reagents. For example, combining a linear combinatorial chemical library, eg, a set of chemical building blocks (ie, multiple amino acids in a polypeptide), called amino acids in all possible ways for a given compound length. A polypeptide (eg, mutein) library is formed by.
Millions of compounds can be synthesized through the combinatorial mixing of such chemical building blocks. For example, one systematic combinatoric mix of 100 compatible chemical building blocks could theoretically synthesize 1 × 10 8 tetramer compounds or 1 × 10 10 pentamer compounds, according to one commentator. (Gallop et al. (1994) 3
7 (9): 1233-1250).
【0143】
組合わせの化学的ライブラリーの調製は当業者によく知られている。このよう
な組合わせの化学的ライブラリーはペプチドライブラリーを包含するが、これら
に限定されない(例えば、下記の文献を参照のこと:米国特許第5,010,175号、F
urka(1991)Int. J. Pept. Prot. Res. 37:487−493、Houghton他(1991
)Nature 354:84−88)。ペプチド合成は本発明とともに使用するために考え
られかつ意図される唯一のアプローチでは決してない。また、化学的に多様なラ
イブラリーを発生させる他の化学的方法を使用することができる。このような化
学的方法は下記のものを包含するが、これらに限定されない:Preparation of combinatorial chemical libraries is well known to those of skill in the art. Such combinatorial chemical libraries include, but are not limited to, peptide libraries (see, eg, the following references: US Pat. No. 5,010,175, F).
urka (1991) Int. J. Pept. Prot. Res. 37: 487-493, Houghton et al. (1991)
) Nature 354: 84-88). Peptide synthesis is by no means the only approach contemplated and contemplated for use with the present invention. Also, other chemical methods that generate chemically diverse libraries can be used. Such chemical methods include, but are not limited to:
【0144】
ペプチド(PCT公開No.WO 91/19735、1991年12月26日)、コード化ペプチド
(PCT公開No.WO 93/20242、1993年10月14日)、ランダムバイオ−オリゴマー
(PCT公開No.WO 92/00091、1992年1月9日)、ベンゾジアゼピン(米国特許第5
,288,514号)、ダイバーソマー(diversomers)、例えば、ヒダントイン、ベン
ゾジアゼピンおよびジペプチド(Hbbs他(1993)Proc. Natl. Acad. Sci. U
SA 90:6909−6913)、ビニロガス(vinylogous)ポリペプチド(Hagihara他(
1992)J. Amer. Chem. Soc. 114:6568)、ベータ−D−グルコーススカホー
ディングを有する非ペプチドのペプチドミメティックス(peptidomimetics)(H
irschmann他(1992)J. Amer. Chem. Soc. 114:9217−9218)、小化合物ラ
イブラリーの類似する有機合成法(Chen他(1994)J. Amer. Chem. Soc. 11
6:2661)、オリゴカルバメート(Cho他(1993)Science 261:1303)、および
/またはペプチジルホスホネート(Campbell他(1994)J. Org. Chem. 59:6
58)。Peptides (PCT publication No. WO 91/19735, December 26, 1991), encoded peptides (PCT publication No. WO 93/20242, October 14, 1993), random bio-oligomers (PCT publication) No.WO 92/00091, January 9, 1992), Benzodiazepine (US Pat. No. 5)
, 288,514), diversomers such as hydantoin, benzodiazepines and dipeptides (Hbbs et al. (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. U.
SA 90: 6909-6913), vinylogous polypeptide (Hagihara et al.
1992) J. Amer. Chem. Soc. 114: 6568), non-peptidic peptidomimetics with beta-D-glucose scaffolding (H.
irschmann et al. (1992) J. Amer. Chem. Soc. 114: 9217-9218), a similar organic synthesis method for small compound libraries (Chen et al. (1994) J. Amer. Chem. Soc. 11).
6: 2661), oligocarbamates (Cho et al. (1993) Science 261: 1303), and / or peptidyl phosphonates (Campbell et al. (1994) J. Org. Chem. 59: 6.
58).
【0145】
一般に、下記の文献を参照のこと:Gordon他(1994)J. Med. Chem. 37:1
385、核酸ライブラリー(例えば、Stratagene,Corp. 参照)、ペプチド核酸ラ
イブラリー(例えば、米国特許第5,539,083号参照)、抗体ライブラリー(例え
ば、Vaughn他(1996)Nature Biotechnology、14(3):309−314)、およびPC
T/US 96/10287)、炭水化物ライブラリー(例えば、下記の文献を参照のこと
:Liang他(1996)Science、274:1520−1522、および米国特許第5,593,853号)
、および小有機分子のライブラリー(例えば、下記の文献を参照のこと:ベンゾ
ジアゼピン、Baum(1993)C & EN、Jan 18、p. 33、イソペノイド、米国特
許第5,569,588号、チアゾリジノンおよびメタチアザノン、米国特許第5,549,974
号、ピロリジン、米国特許第5,525,735号および米国特許第5,519,134号、モルホ
リノ化合物、米国特許第5,506,337号、ベンゾジアゼピン、米国特許第5,288,514
号、およびその他)。See generally the following references: Gordon et al. (1994) J. Med. Chem. 37: 1.
385, nucleic acid libraries (see, eg, Stratagene, Corp.), peptide nucleic acid libraries (see, eg, US Pat. No. 5,539,083), antibody libraries (eg, Vaughn et al. (1996) Nature Biotechnology, 14 (3): 309. -314), and PC
T / US 96/10287), carbohydrate libraries (see, eg, Liang et al. (1996) Science, 274: 1520-1522, and US Pat. No. 5,593,853).
, And libraries of small organic molecules (see, eg, benzodiazepines, Baum (1993) C & EN, Jan 18, p. 33, isopenoids, US Pat. No. 5,569,588, thiazolidinones and metathiazanones, US patents). Number 5,549,974
, Pyrrolidine, U.S. Patent No. 5,525,735 and U.S. Patent No. 5,519,134, Morpholino Compounds, U.S. Patent No. 5,506,337, Benzodiazepines, U.S. Patent No. 5,288,514.
And other).
【0146】
組合わせライブラリーを調製する装置は商業的に入手可能である(例えば、下
記を参照のこと:357 MPS、390 MPS、Advanced Chem. Tech.、ケンタッキー
州ルイスヴィレ、Symphony、Rainin、マサチュセッツ州ウォバーン、433A、Appl
ied Biosystems、フォスターシティー、カリフォルニア州、9090 Plus、Milli
pore、マサチュセッツ州ベッドフォード)。Equipment for preparing combinatorial libraries is commercially available (see, eg, 357 MPS, 390 MPS, Advanced Chem. Tech., Symphony, Rainin, Mass., Louisville, KY). Woburn, 433A, Appl
ied Biosystems, Foster City, CA, 9090 Plus, Milli
pores, Bedford, Mass.).
【0147】
また、多数のよく知られているロボットシステムが溶液相化学のために開発さ
れてきている。これらのシステムは下記のものを包含するが、これらに限定され
ない:自動化ワークステーション、例えば、自動化合成装置(Takeda Chemical
Industries,LTD、日本国大阪)およびロボットアームを使用する多数のロボ
ットシステム(Zymate II、Zymark Corporation、マサチュセッツ州ホプキン
トン;Orca、Hewlett−Packerd、カリフォルニア州パロアルト)これらは化学者
が実行するマニュアル合成操作を模倣する、VentureTMプラットフォーム、開始
から終了まで576〜9,600の同時反応を実験することができる超高処理量合成装置
(Advanced Chem. Tech.,Inc.、ケンタッキー州ルイスヴィレ参照)。Also, a number of well known robotic systems have been developed for solution phase chemistry. These systems include, but are not limited to, automated workstations such as automated synthesizers (Takeda Chemical).
Industries, LTD., Osaka, Japan) and numerous robotic systems using robotic arms (Zymate II, Zymark Corporation, Hopkinton, Mass .; Orca, Hewlett-Packerd, Palo Alto, CA). These are manual synthesis operations performed by chemists. Mimics the VentureTM platform, an ultra-high throughput synthesizer capable of running 576-9,600 simultaneous reactions from start to finish (see Advanced Chem. Tech., Inc., Louisville, Kentucky).
【0148】
前述の装置のいずれも本発明とともに使用するために適当である。これらの装
置が本明細書に記載するように作動できるように、これらの装置(使用する場合
)の特質およびそれらに対する変更の実行は当業者にとって明らかとなるであろ
う。さらに、多数の組合わせライブラリーはそれら自体商業的に入手可能である
(例えば、下記を参照のこと:ComGenex、ニュージャージイ州プリンセトン、As
inex、モスクワ、Ru、Tripos,Inc.、ミゾリー州セントルイス、ChemStar,Ltd
、モスクワ、RU、3D Pharmaceuticals、ペンシルベニア州エクストン、Martek
Biosciences、マリイランド州コロンビア、およびその他)。Any of the above-described devices are suitable for use with the present invention. The nature of these devices (if used) and the implementation of changes to them will be apparent to those skilled in the art so that these devices can operate as described herein. In addition, a number of combinatorial libraries are themselves commercially available (see, eg: ComGenex, Princeton, NJ, As).
inex, Moscow, Ru, Tripos, Inc., St. Louis, Missouri, ChemStar, Ltd
, Moscow, RU, 3D Pharmaceuticals, Exton, PA, Martek
Biosciences, Columbia, Maryland, and others).
【0149】
B) 高い処理量のスクリーニング
本明細書に記載する任意のプロテアーゼ活性のアッセイおよび/またはプロテ
アーゼ活性または他の切断活性のモジュレーターまたは他の切断活性(例えば、
グリコシラーゼ活性、ヌクレアーゼ活性、リパーゼ活性、およびその他)のモジ
ュレーターは高い処理量のスクリーニングが可能である。好ましいアッセイは、
被検化合物の存在に応答する本発明のインジケーターが生成するシグナルの変更
を検出する。 B) High Throughput Screens Assays for any protease activity described herein and / or modulators of protease activity or other cleavage activity or other cleavage activity (eg,
Modulators of glycosylase activity, nuclease activity, lipase activity, and others) allow for high throughput screening. The preferred assay is
The alteration of the signal produced by the indicator of the invention in response to the presence of the test compound is detected.
【0150】
これらのアッセイは、必ずしも一度に単一の被験因子をスクリーニングする必
要がない。反対に、高い処理量のスクリーニングを促進するために、少なくとも
2つ、好ましくは少なくとも5、より好ましくは少なくとも10、最も好ましくは少
なくとも20の被検化合物を使用して単一アッセイを実施することができる。アッ
セイが陽性である場合、活性を有する被験因子が同定されるまで、引き続くアッ
セイを被験因子のサブセットを使用して実施することができる。These assays do not necessarily have to screen a single test agent at a time. On the contrary, at least to facilitate high throughput screening,
A single assay can be performed using two, preferably at least 5, more preferably at least 10, most preferably at least 20 test compounds. If the assay is positive, subsequent assays can be performed with a subset of test agents until an active test agent is identified.
【0151】
光学的シグナル(例えば、蛍光、変更されたスペクトル、およびその他)につ
いて高い処理量のアッセイ、種々のリポーター遺伝子産物について高い処理量の
アッセイは当業者によく知られている。例えば、フローサイトメーターおよび多
ウェル蛍光光度計が商業的に入手可能である。
実施例17において、本発明のアッセイのために蛍光、均質、多重、生細胞およ
びビーズをベースとするスクリーニングアッセイにおける、PE Biosystems FN
ATTM System 8100、自動化、マクロ−コンフォーカル高い処理量のスクリーニ
ング(HTS)システムの使用を例示する。High throughput assays for optical signals (eg fluorescence, altered spectra, and others), high throughput assays for various reporter gene products, are well known to those of skill in the art. For example, flow cytometers and multi-well fluorometers are commercially available. In Example 17, PE Biosystems FN in a fluorescent, homogeneous, multiplex, live cell and bead based screening assay for the assay of the present invention.
7 illustrates the use of the ATTM System 8100, an automated, macro-confocal high throughput screening (HTS) system.
【0152】
VIII.他のインジケーター組成物
上記で説明されたように、主鎖の反対側(たとえばペプチド切断部位)上に共
有結合される螢光分子が自己−相互作用(たとえば、ダイマーの形成を通して)
により消光できることが、本発明の発見であった。従って、1つの態様において
は、インジケーター分子が適合されたドナー−受容体対よりもむしろ単一の螢光
団を用いて製造され得る。また、上記で説明されたように、特に好ましい螢光団
は、H−タイプのダイマーを形成するもの(たとえば、カルボキシローダミン11
0、カルボキシテトラメチルローダミン、カルボキシローダミン−X、ジエチル
アミノクマリン、及びカルボシアニン染料)である。 VIII. Other Indicator Compositions As described above, fluorescent molecules that are covalently attached on opposite sides of the backbone (eg, peptide cleavage sites) are self-interacting (eg, through the formation of dimers).
It was the discovery of the present invention that it can be quenched by. Thus, in one embodiment, the indicator molecule can be prepared using a single fluorophore rather than a matched donor-acceptor pair. Also, as explained above, particularly preferred fluorophores are those that form H-type dimers (eg, carboxyrhodamine 11
0, carboxytetramethylrhodamine, carboxyrhodamine-X, diethylaminocoumarin, and carbocyanine dyes).
【0153】
好ましい態様において、本発明に従い組合わせ決定領域(CDRs)を使用して、
蛍光体の単一種で二重に標識化したペプチドインジケーターを製作するが、この
ような二重に標識化した蛍光体系の使用は組合わせ決定領域を含んでなるペプチ
ド基質に限定されない。反対に、本明細書に記載するホモ−二重標識化インジケ
ーター系は、蛍光体の「二量体」の形成(相互クェンチング)を可能とするバッ
クボーンを提供する事実上任意のペプチドバックボーンとともに使用可能である
。こうして、本明細書に記載する方法によれば、蛍光共鳴エネルギー移動系(FR
ET)(アクセプター/ドナー)系を使用する、従来既知のペプチドバックボーン
のインジケーターをその代わりに単一蛍光体を使用して設計することができる。In a preferred embodiment, using combinatorial determining regions (CDRs) according to the invention,
While making dual-labeled peptide indicators with a single species of fluorophore, the use of such dual-labeled fluorophore is not limited to peptide substrates comprising a combinatorial determinant region. In contrast, the homo-dual labeled indicator system described herein can be used with virtually any peptide backbone that provides a backbone that allows the formation of "dimers" of fluorophores (mutual quenching). Is. Thus, according to the methods described herein, the fluorescence resonance energy transfer system (FR
Previously known peptide backbone indicators using the ET) (acceptor / donor) system can be designed with a single fluorophore instead.
【0154】
しかしながら、単一種標識化インジケーターの使用は、ペプチドをベースとす
る組成物に制限されない。反対に、「ホモ−二重標識化」インジケーター分子は
、下記のものを包含するが、これらに限定されない種々のバックボーンを利用す
ることができる:核酸バックボーン、オリゴ糖バックボーン、脂質バックボーン
、およびその他。たとえば、アミノ酸、ペプチド、タンパク質、核酸、オリゴヌ
クレオチド、糖、ポリサッカリド、プロテオグリカン、脂質、糖脂質及びリポポ
リサッカリドに螢光団を結合するための接合方法は、Hermanson, (1995) Biocon
jugate Techniques, Academic Press New York, N. Y., Kay M. など., (1995)
Biochemistry, 34 : 293-300、及びStubbs, など., (1996) Biochemistry 35 :
937-947 により記載される。However, the use of single species labeled indicators is not limited to peptide-based compositions. Conversely, "homo-double labeled" indicator molecules can utilize a variety of backbones including, but not limited to: nucleic acid backbones, oligosaccharide backbones, lipid backbones, and others. For example, conjugation methods for attaching fluorophores to amino acids, peptides, proteins, nucleic acids, oligonucleotides, sugars, polysaccharides, proteoglycans, lipids, glycolipids and lipopolysaccharides are described in Hermanson, (1995) Biocon.
jugate Techniques, Academic Press New York, NY, Kay M. et al., (1995)
Biochemistry, 34: 293-300, and Stubbs, et al., (1996) Biochemistry 35:
937-947.
【0155】
A)核酸インジケーター
ホモ−二重ラベルされた核酸主鎖は、核酸ハイブリダイゼーション及び/又は
エンドヌクレアーゼ活性のための効果的なインジケーターを提供する。この態様
においては、核酸主鎖が、3’及び5’末端で(直接的な結合を通して、又はリ
ンカー(たとえば、ペプチド)を通して間接的に)自己−消光性(たとえばH−
タイプダイマー形成性)螢光団によりラベルされる。核酸主鎖は、自己−相補的
領域を含み、そしてそれにより、自己−消光が生じるよう螢光団を接近せしめる
ヘアピン又は他の自己−ハイブリダイズされたコンホメーションを形成するよう
選択される。A) Nucleic Acid Indicator The homo-double labeled nucleic acid backbone provides an effective indicator for nucleic acid hybridization and / or endonuclease activity. In this aspect, the nucleic acid backbone is self-quenching (eg, H-) at the 3'and 5'ends (either through a direct bond or indirectly through a linker (eg, peptide)).
Type dimer-forming) Labeled by the fluorophore. The nucleic acid backbone comprises a self-complementary region and is thereby selected to form a hairpin or other self-hybridized conformation that brings the fluorophore closer so that self-quenching occurs.
【0156】
このようにして形成されたインジケーター(プローブ)が相補的標的核酸にハ
イブリダイズされる場合、自己−ハイブリダイゼーションが排除され、螢光団が
分離され、そして分子により生成される螢光シグナルが上昇する。他方では、螢
光ラベルされた核酸主鎖は、ヌクレアーゼ活性(たとえば制限エンドヌクレアー
ゼ又はリボザイム活性)についてアッセイするために使用され得る。核酸主鎖が
ヌクレアーゼにより(たとえば、主鎖における標的部位の制限エンドヌクレアー
ゼ認識により)切断される場合、螢光団は再び分離され、螢光シグナルが高めら
れる。適切な核酸主鎖を選択する方法は、Tyagi and Kramerなど. (1996) Natur
e Biotechnology, 14 : 303-308 により記載される。When the indicator (probe) thus formed is hybridized to a complementary target nucleic acid, self-hybridization is eliminated, the fluorophore is separated and the fluorescent signal produced by the molecule. Rises. On the other hand, fluorescently labeled nucleic acid backbones can be used to assay for nuclease activity (eg restriction endonuclease or ribozyme activity). When the nucleic acid backbone is cleaved by nucleases (eg, by restriction endonuclease recognition of target sites on the backbone), the fluorophore is dissociated again and the fluorescent signal is enhanced. Tyagi and Kramer et al. (1996) Natur for methods of selecting appropriate nucleic acid backbones.
e Biotechnology, 14: 303-308.
【0157】
ホモ−二重ラベルされた螢光DNA プローブは、種々の情況下で、標的DNA 配列
の検出、局在化又は定量化のために使用され得る。従って、たとえば、本発明の
核酸インジケーターは、核酸増幅(たとえばPCR)反応における増幅生成物の急速
な検出のために使用され得る。ここで、増幅生成物の領域に対して相補的な主鎖
を有するインジケーターが選択される。増幅生成物が生成されるにつれて、イン
ジケーターは、生成物にハイブリダイズし、そしてPCR 溶液の螢光シグナル活性
が上昇する。核酸インジケーターは、他の種々の情況下で、ハイブリダイゼーシ
ョン又はヌクレアーゼ活性インジケーターとして使用され得る。Homo-double labeled fluorescent DNA probes can be used for the detection, localization or quantification of target DNA sequences under various circumstances. Thus, for example, the nucleic acid indicators of the invention can be used for rapid detection of amplification products in nucleic acid amplification (eg PCR) reactions. Here, an indicator is selected that has a backbone complementary to the region of the amplification product. As the amplification product is produced, the indicator hybridizes to the product and the fluorescent signal activity of the PCR solution increases. Nucleic acid indicators can be used as hybridization or nuclease activity indicators under various other circumstances.
【0158】
たとえば、現場ハイブリダイゼーション(たとえばFISH)において、ゲノムDN
A のマッピングは、染色体内の特定の領域を標的化するために螢光プローブを用
いて達成され得る(たとえば、Meyne (1993) Chromosome mapping by fluoresce
nt in situ hybridization, pp 263-268 In : Methods in Nonradioactive Dete
ction G.C. Howard, ed., Appleton & Lange, Norwalk, Connecticut ; Morriso
n (1992) Deiection of energy transfer and fluorescence quenching, pp. 31
1-352 In : Nonisotopic DNA Probes Techniques L.J. Kricka, ed. Academic P
ress, New York ; and Varani (1995) Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2
4 :379-404 を参照のこと)。For example, in in situ hybridization (eg FISH), genomic DN
Mapping of A can be accomplished using fluorescent probes to target specific regions within the chromosome (see, eg, Meyne (1993) Chromosome mapping by fluoresce.
nt in situ hybridization, pp 263-268 In: Methods in Nonradioactive Dete
ction GC Howard, ed., Appleton & Lange, Norwalk, Connecticut; Morriso
n (1992) Deiection of energy transfer and fluorescence quenching, pp. 31
1-352 In: Nonisotopic DNA Probes Techniques LJ Kricka, ed. Academic P
ress, New York; and Varani (1995) Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2
4: 379-404).
【0159】
もう1つの態様において、自己−消光螢光団は、2種の分子の相互作用(たと
えば、タンパク質−タンパク質、タンパク質−核酸、リガンド−受容体、等)を
アッセイするために使用され得る。この態様において、1つの螢光団が1つの分
子(たとえばタンパク質)に結合され、そして第2の螢光団が第2の分子(たと
えば、第2の核酸又は核酸結合タンパク質)に結合される。2種の分子が結合す
る場合、螢光団は並置され、そしてお互い消化する(たとえば、H−タイプのダ
イマーの形成を通して)。2種の分子の相互作用を測定するためへのドナー−受
容体共鳴エネルギートランスファーシステムの使用は、Bannwarth など., Helve
tica Chimica Acta. (1991) 74 : 1991-1999, Bannwarth など. (1991), Helvet
ica ChimicaActa. 74 : 2000-2007、及びBannwarth など. 、ヨーロッパ特許出
願D439036A2 により記載される。In another embodiment, the self-quenching fluorophore can be used to assay the interaction of two molecules (eg, protein-protein, protein-nucleic acid, ligand-receptor, etc.). . In this embodiment, one fluorophore is attached to one molecule (eg, a protein) and a second fluorophore is attached to a second molecule (eg, a second nucleic acid or nucleic acid binding protein). When the two molecules bind, the fluorophores are juxtaposed and digest each other (eg, through the formation of H-type dimers). The use of a donor-acceptor resonance energy transfer system to measure the interaction of two molecules is described by Bannwarth et al., Helve.
tica Chimica Acta. (1991) 74: 1991-1999, Bannwarth et al. (1991), Helvet
ica ChimicaActa. 74: 2000-2007, and Bannwarth et al., European patent application D439036A2.
【0160】
B)オリゴ糖インジケーター
ホモ−二重ラベルされたオリゴ糖主鎖インジケーターは、グリコシダーゼ活性
の検出及びレシチン結合タンパク質の同定を可能にする。螢光団は、オリゴ糖又
は糖ペプチド主鎖に直接的に接合され、又はリンカー(たとえば、ペプチド)を
通して結合され得る。オリゴ糖及び/又は糖ペプチドは、化学的に合成され、組
換え的に発現され、又は天然源、たとえばフェチュイン及び他の糖タンパク質か
ら親の糖タンパク質のタンパク質分解断片化により単離され得る。B) Oligosaccharide Indicators Homo-double labeled oligosaccharide backbone indicators allow detection of glycosidase activity and identification of lecithin binding proteins. The fluorophore can be directly conjugated to the oligosaccharide or glycopeptide backbone or attached through a linker (eg, peptide). Oligosaccharides and / or glycopeptides can be chemically synthesized, recombinantly expressed, or isolated from natural sources, such as fetuin and other glycoproteins, by proteolytic fragmentation of the parent glycoprotein.
【0161】
オリゴヌクレオチドに関する場合におけるように、オリゴ糖特異的構造が、特
定のグリコシダーゼ、すなわち2種の糖分子間の結合を加水分解する酵素の検出
のために選択され得る。
特定のオリゴ糖又はレシチンがそのレシチン結合タンパク質を見出すために選
択される場合、高められた螢光性が、2種の染料を分離することによって、又は
2種の染料の相対的配向をゆがめることによって、H−タイプのダイマーを破壊
する複合体化現象を示す。それらの効果は、ホモ−二重ラベルされたプローブか
らの高められた螢光性をもたらす。As in the case with oligonucleotides, oligosaccharide-specific structures can be chosen for the detection of specific glycosidases, enzymes that hydrolyze the bond between two sugar molecules. When a particular oligosaccharide or lecithin is selected to find its lecithin-binding protein, the enhanced fluorescence can distort the two dyes or distort the relative orientation of the two dyes. Shows the complexation phenomenon that destroys H-type dimers. Their effect results in enhanced fluorescence from homo-double labeled probes.
【0162】
C)脂質インジケーター
脂質、糖脂質又はリポ多糖が自己−消光(たとえばH−タイプのダイマーを形
成する)螢光団によりラベルされ、そしてリポソーム又は他の脂質(たとえば生
物学的)膜に付加される場合、螢光性の低下がH−タイプのダイマー形成を示し
、そしてそのような螢光強度の程度は、H−タイプのダイマー形成の量の徴候で
あろう。脂質膜の相対的な流動性のために、自己−消光性螢光団は、安定したH
−タイプのダイマーと相互作用することができる(たとえば、約6〜約10Åの空
間に近づく)。C) Lipid Indicator Lipids, glycolipids or lipopolysaccharides are labeled with a self-quenching (eg H-type dimer forming) fluorophore and attached to liposomes or other lipid (eg biological) membranes. When added, a decrease in fluorescence is indicative of H-type dimer formation, and the extent of such fluorescence intensity would be an indication of the amount of H-type dimer formation. Due to the relative fluidity of lipid membranes, self-quenching fluorophores are stable H
Capable of interacting with a type of dimer (eg approaching a space of about 6 to about 10Å).
【0163】
膜活性剤、たとえば膜の流体力学又は試験化合物への透過性のいずれかに影響
を及ぼす剤が添加される場合、その観察される螢光強度の変化は、膜流動性又は
透過性を変性する試験化合物の能力を示す。従って、そのようなラベルされた脂
質は、薬物スクリーニング、及び液体−薬物供給ビークルの開発において有用で
ある。
同様に、本発明の脂質−基材のプローブは、脂質/タンパク質相
互作用の程度を同様に調べるために使用され得る。When a membrane activator is added, for example, an agent that affects either the hydrodynamics of the membrane or the permeability to the test compound, the observed change in fluorescence intensity is the change in membrane fluidity or permeability. The ability of the test compound to denature is shown. Accordingly, such labeled lipids are useful in drug screening and liquid-drug delivery vehicle development. Similarly, the lipid-based probes of the invention can be used to probe the extent of lipid / protein interactions as well.
【0164】
IX.ポリペプチドの細胞摂取
ポリペプチドへの疎水性保護基の結合が、細胞によるそのポリペプチドの摂取
を高めることはまた、本発明の発見であった。その効果は、ポリペプチドがまた
、螢光団、より好ましくは2種の螢光団を担持する場合、最とも明白である(例
9を参照のこと)。しかしながら、ある好ましい態様において、蛍光団は疎水性
基として二重になることができる。好ましい疎水性基は次のものを包含するが、
但しそれらだけには限定されない: IX. It was also a discovery of the present invention that the attachment of a hydrophobic protecting group to a cell uptake polypeptide of a polypeptide enhances uptake of that polypeptide by cells. The effect is most pronounced when the polypeptide also carries a fluorophore, more preferably two fluorophores (see Example 9). However, in certain preferred embodiments, the fluorophore can be doubled as a hydrophobic group. Preferred hydrophobic groups include:
But not limited to:
【0165】
Fmoc、9-フルオレンアセチル基(Fa)、1-フルオレンカルボキシル基、9-フル
オレンカルボキシル基、および9-フルオレン-1-カルボキシル基、ベンジルオキ
シカルボニル、キサンチル(Xan)、トリチル(Trt)、4−メチルトリチル(Mtt)
、4−メトキシトリチル(Mmt) 、4−メトキシ−2,3,6−トリメチル−ベン
ゼンスルホニル(Mtr) 、メシチレン−2−スルホニル(Mts) 、4,4’−ジメト
キシベンズヒドリル(Mbh) 、トシル(Tos) 、2,2,5,7,8−ペンタメチル
クロマン−6−スルホニル(Pmc) 、4−メチルベンジル(MeBzl) 、4−メトキシ
ベンジル (MeOBzl) 、ベンジルオキシ(BzlO) 、ベンジル(Bzl) 、ベンゾイル(
Bz)、Fmoc, 9-fluoreneacetyl group (Fa), 1-fluorenecarboxyl group, 9-fluorenecarboxyl group, and 9-fluorene-1-carboxyl group, benzyloxycarbonyl, xanthyl (Xan), trityl (Trt), 4-methyltrityl (Mtt)
, 4-methoxytrityl (Mmt), 4-methoxy-2,3,6-trimethyl-benzenesulfonyl (Mtr), mesitylene-2-sulfonyl (Mts), 4,4'-dimethoxybenzhydryl (Mbh), tosyl (Tos), 2,2,5,7,8-pentamethylchroman-6-sulfonyl (Pmc), 4-methylbenzyl (MeBzl), 4-methoxybenzyl (MeOBzl), benzyloxy (BzlO), benzyl (Bzl) ), Benzoyl (
Bz),
【0166】
3−ニトロ−2−ピリジンスルフェニル(Npys) 、1−(4,4−ジメチル−
2,6−ジアキソシクロヘキシリデン)エチル(Dde) 、2,6−ジクロロベンジ
ル(2,6−DiCl−Bzl)、2−クロロベンジルオキシカルボニル(2−Cl−Z)
、2−ブロモベンジルオキシカルボニル(2−Br−Z)、ベンジルオキシメチル
(Bom) 、t−ブトキシカルボニル(Boc) 、シクロヘキシルオキシ(cHxO) 、t−
ブトキシメチル(Bum)、t−ブトキシ(tBUO) 、t−ブチル(tBu) 、アセチル(A
c) 、及びトリフルオロアセチル(TFA) 。
疎水性基は、本質的に任意の位置において対象分子(例えば、インジケーター
又は阻害剤)とカップリングすることが出来る。3-nitro-2-pyridinesulfenyl (Npys), 1- (4,4-dimethyl-
2,6-Dioxocyclohexylidene) ethyl (Dde), 2,6-dichlorobenzyl (2,6-DiCl-Bzl), 2-chlorobenzyloxycarbonyl (2-Cl-Z)
, 2-bromobenzyloxycarbonyl (2-Br-Z), benzyloxymethyl
(Bom), t-butoxycarbonyl (Boc), cyclohexyloxy (cHxO), t-
Butoxymethyl (Bum), t-butoxy (tBUO), t-butyl (tBu), acetyl (A
c), and trifluoroacetyl (TFA). The hydrophobic group can be coupled to the molecule of interest (eg, indicator or inhibitor) at essentially any position.
【0167】
好ましい態様において、疎水性基は、同種の結合パートナー(例えばプロテア
ーゼ)による対象分子の認識/結合を妨害しないような位置にカップリングされ
る。対象分子がポリペプチドである特に好ましい態様において、疎水性基は末端
に結合される。疎水性基は対象分子に直接カップリングすることが出来、又はリ
ンカーをかいしてカップリングされる。疎水性基のカップリングのために適当な
リンカーは当業界においてよく知られている。In a preferred embodiment, the hydrophobic group is coupled in a position that does not interfere with the recognition / binding of the molecule of interest by its cognate binding partner (eg protease). In a particularly preferred embodiment where the molecule of interest is a polypeptide, the hydrophobic groups are terminally attached. The hydrophobic group can be directly coupled to the molecule of interest or can be coupled through a linker. Suitable linkers for coupling hydrophobic groups are well known in the art.
【0168】
従って、本発明は、細胞中に分子(たとえば、ポリペプチド、オリゴヌクレオ
チド、オリゴ糖、脂質、等)を供給するための方法を提供する。前記方法は、少
なくとも2種の螢光団分子及び疎水性基、より好ましくはFmoc基を結合している
、供給されるべき分子(たとえばポリペプチド)を供給し、そして次に、前記分
子と細胞とを接触せしめることを包含する。Accordingly, the invention provides methods for delivering molecules (eg, polypeptides, oligonucleotides, oligosaccharides, lipids, etc.) into cells. The method provides a molecule (eg, a polypeptide) to be provided having attached at least two fluorophore molecules and a hydrophobic group, more preferably an Fmoc group, and then the molecule and the cell. Contacting with.
【0169】
ペプチド、オリゴヌクレオチド、オリゴ糖又は脂質が診断最終点のために又は
治療目的のためにインビボで供給される予定である場合、低められた毒性を有す
るか又はまったく毒性を有さない螢光団及び疎水性基が好ましいことが理解され
るであろう。
従って、好ましい態様においては、螢光団は、生物学的活性をほとんど又はま
ったく有さない非毒性分子により置換され得る。好ましい分子は、供給される予
定である分子の2つの末端を連結するリンカーとして作用する融合された環化合
物である。特に好ましい融合された環化合物は、励起ダイマーの空間を近づける
。If the peptide, oligonucleotide, oligosaccharide or lipid is to be delivered in vivo for diagnostic endpoints or for therapeutic purposes, it has reduced toxicity or no toxicity at all. It will be appreciated that photogroups and hydrophobic groups are preferred. Thus, in a preferred embodiment, the fluorophore can be replaced by a non-toxic molecule with little or no biological activity. A preferred molecule is a fused ring compound that acts as a linker connecting the two ends of the molecule to be supplied. Particularly preferred fused ring compounds bring the spaces of excited dimers closer together.
【0170】
最とも好ましい融合された環化合物は、ステロイド類を包含するが、但しそれ
らだけには限定されない。H−タイプのダイマー形成のために知られている、比
較的平らで且つ疎水性の螢光団は、たとえばステロイド分子に見出される同様に
疎水性で且つ構造的に硬質で及び/又は平らな融合された環化合物、すなわち完
全なステロイド分子よりも小さなステロイド誘導体により置換され得、ここで2
〜3個の融合された6員環分子は通常の架橋剤を通して架橋され、本明細書に記
載されるFmoc及び他の疎水性基に相当するサイズ及び全体的な疎水性が提供され
得る。安全な代謝経路がそれらの小さな構成単位から成る大きな分子のために存
在するので、そのようなハイブリッド分子の毒性は低いことが予測される。好ま
しい態様においては、疎水性分子は、約17×12Åのサイズである。Most preferred fused ring compounds include, but are not limited to, steroids. The relatively flat and hydrophobic fluorophores known for the formation of H-type dimers include the similarly hydrophobic and structurally rigid and / or flat fusions found in, for example, steroid molecules. Ring compounds, ie, steroid derivatives smaller than the complete steroid molecule, where 2
The ~ 3 fused 6-membered ring molecules can be cross-linked through conventional cross-linking agents to provide a size and overall hydrophobicity comparable to Fmoc and other hydrophobic groups described herein. The toxicity of such hybrid molecules is expected to be low because a safe metabolic pathway exists for large molecules composed of their small building blocks. In a preferred embodiment, the hydrophobic molecule is about 17 × 12Å in size.
【0171】
ペプチドがインビボで供給される予定である場合、低められた毒性か又は非毒
性の螢光団が好ましい。多くの螢光団の毒性は当業者に良く知られている(たと
えば、Haugland, Handbook of Fluorescent Probes and Research Chemicals, 6
th Ed., Molecular Probes, Eugene, OR.(1996)を参照のこと)。さらに、毒性
(たとえばLD50) は、当業者に良く知られている標準の方法に従って容易に決定
され得る。最とも好ましい態様においては、融合された環化合物は、融合された
ステロイド、たとえばLattなど. (1965) J. Am. Chom. Soc., 87 : 995-1003 に
示される構造体XI及びXIIであり、ここで−OR及び−OR2 は細胞中に輸送する
ことが所望される、ペプチド、核酸又は他分子の末端のための結合の活性化され
た点として作用することができる。If the peptide is to be delivered in vivo, a reduced toxic or non-toxic fluorophore is preferred. The toxicity of many fluorophores is well known to those of skill in the art (eg, Haugland, Handbook of Fluorescent Probes and Research Chemicals, 6
th Ed., Molecular Probes, Eugene, OR. (1996)). Furthermore, toxicity (eg LD 50 ) can be readily determined according to standard methods well known to those skilled in the art. In the most preferred embodiment, the fused ring compound is a fused steroid, for example Latt et al., Structures XI and XII shown in (1965) J. Am. Chom. Soc. , Where -OR and -OR 2 can act as activated points of attachment for the ends of peptides, nucleic acids or other molecules that it is desired to transport into the cell.
【0172】
上記に示されるように、ほとんどのいづれかの分子の細胞摂取は、疎水性基及
び螢光団又はステロイド架橋剤の結合により増強されるであろう。従って、適切
な分子は、実質的に、細胞中に導入することが所望されるいづれかの分子を包含
する。特に好ましい分子は、ポリペプチド(たとえば、本発明のプロテアーゼイ
ンヒビター)、及び核酸(たとえば、オリゴヌクレオチドHIV インヒビター(た
とえば、Jing (1997) Biochem., 36 : 12498-12505を参照のこと)、リボザイム
、ペプチド核酸、及び同様のもの)を包含するが、但しそれらだけには限定され
ない。As indicated above, cellular uptake of most any molecule will be enhanced by the attachment of a hydrophobic group and a fluorophore or steroid crosslinker. Thus, suitable molecules include substantially any molecule which it is desired to introduce into a cell. Particularly preferred molecules are polypeptides (eg, protease inhibitors of the invention), and nucleic acids (eg, oligonucleotide HIV inhibitors (see, eg, Jing (1997) Biochem., 36: 12498-12505), ribozymes, peptides). Nucleic acid, and the like), but not limited thereto.
【0173】
X.活性検出キット
本発明はまた、サンプル中のプロテアーゼ活性の検出のためのキットを提供す
る。キットは本発明の螢光発生プロテアーゼインジケーターを含む1又は複数の
容器を含んで成る。インジケーターは、溶液に供給され、又は固体支持体に結合
され得る。従って、キットは、インジケーター溶液又はインジケーター“計量棒
”、吸取紙、培養培地及び同様のものを含むことができる。キットはまた、自動
プロテアーゼ活性検出器への使用のためのインジケーターカートリッジ(ここで
は、螢光発生インジケーターが“レセプター”螢光団側により固体支持体に結合
されている)も含むことができる。 X. Activity Detection Kit The present invention also provides a kit for the detection of protease activity in a sample. The kit comprises one or more containers containing the fluorogenic protease indicators of the present invention. The indicator can be supplied in solution or attached to a solid support. Thus, the kit may include an indicator solution or indicator "dipstick", blotter paper, culture medium and the like. The kit can also include an indicator cartridge for use in an automated protease activity detector, where the fluorogenic indicator is attached to the solid support by the "receptor" fluorophore side.
【0174】
キットはさらに、方法を教授し、そしてキットの成分の使用を記載する取扱説
明書を含むことができる。さらに、キットはまた、他の試薬、緩衝液、種々の濃
度のプロテアーゼインヒビター、原液プロテアーゼ(標準曲線、等の生成のため
の)、培養培地、使い捨てキュベット及び同様のものを、本発明の螢光発生プロ
テアーゼインジケーターを用いてのプロテアーゼ活性の検出を助けるために包含
する。
さらに又は他方では、キットが、本明細書に記載されるいずれか他のインジケ
ーター(たとえば、核酸基材のインジケーター、オリゴ糖インジケーター、脂質
インジケーター、等)を含んで成ることが理解されるであろう。この場合、キッ
トは、特定のインジケーター主鎖が基質又は結合剤である、特定の活性/化合物
/相互作用の検出を促進するであろう。The kit can further include instructions that teach the method and describe the use of the components of the kit. In addition, the kit may also include other reagents, buffers, various concentrations of protease inhibitors, stock proteases (for production of standard curves, etc.), culture media, disposable cuvettes and the like, according to the present invention. Included to aid in detection of protease activity using the emerging protease indicator. Additionally or alternatively, it will be appreciated that the kit comprises any of the other indicators described herein (eg, nucleic acid based indicators, oligosaccharide indicators, lipid indicators, etc.). . In this case, the kit will facilitate the detection of a particular activity / compound / interaction in which the particular indicator backbone is the substrate or binder.
【0175】
XI.プロテアーゼインヒビター
プロテアーゼインジケーターがまた、プロテアーゼインヒビターとしても作用
できることは、本発明の発見でもあった。プロテアーゼインヒビター及びプロテ
アーゼ基質は、いくつかの基本的性質、たとえばプロテアーゼの触媒性基質結合
部位に結合する能力及びプロテアーゼと比較的安定した複合体を形成する能力を
共有する。従って、多くの通常の基質又はそれらのフラグメントは、より高い濃
度で競争基質阻害を示す。その阻害は、インヒビターがプロテアーゼの同じ基質
結合部位に結合し、それにより、それはプロテアーゼの触媒ドメインへの結合に
おいて生来の基質と競争するので、競争性である。 XI. Protease Inhibitors It was also a discovery of the present invention that protease indicators could also act as protease inhibitors. Protease inhibitors and protease substrates share several basic properties, such as the ability to bind to the catalytic substrate binding site of a protease and the ability to form a relatively stable complex with the protease. Therefore, many common substrates or fragments thereof exhibit competitive substrate inhibition at higher concentrations. The inhibition is competitive because the inhibitor binds to the same substrate binding site of the protease, which competes with the native substrate for binding to the catalytic domain of the protease.
【0176】
本発明は、プロテアーゼインヒビター企画のための3種の新規アプローチを提
供する。第1のアプローチにおいては、通常の基質は、それがプロテアーゼに十
分に結合するが、しかし低められた(遅いか又は存在しない)加水分解速度を有
するように再企画される。遅い加水分解速度は、プロテアーゼ認識ドメイン中に
変更された(異なった)コンホメーション及び/又はコンホメーション柔軟性を
導入することによって達成される。基質(たとえば生来の)がプロテアーゼの基
質結合部位に結合した後、P1 とP1'との間のペプチド結合のコンホメーション
が、所定のプロテアーゼのペプチド結合加水分解反応の転移コンホメーションに
ゆがめられる。The present invention provides three novel approaches for the design of protease inhibitors. In the first approach, the normal substrate is redesigned so that it binds the protease well, but has a reduced (slow or absent) hydrolysis rate. Slow hydrolysis rates are achieved by introducing altered (different) conformations and / or conformational flexibility in the protease recognition domain. After the substrate (eg, native) binds to the substrate-binding site of the protease, the conformation of the peptide bond between P 1 and P 1 'will become the transfer conformation of the peptide bond hydrolysis reaction of a given protease. Is distorted.
【0177】
このペプチド結合及び隣接するペプチド結合が、それらがゆがめられないよう
に変更される場合、加水分解速度は、切断部位ペプチド結合が所望する転移コン
ホメーションに容易にゆがめられる基質に比較して、低められるであろう。この
アプローチは例16に示されており、ここでその例は、プロテアーゼ認識、アミノ
酸配列を変えないで、基質の加水分解速度をいかにして変えることができるかを
示している。If this peptide bond and adjacent peptide bonds are altered so that they are not distorted, the rate of hydrolysis is relative to a substrate whose cleavage site peptide bond is easily distorted to the desired transfer conformation. Will be lowered. This approach is shown in Example 16, where it shows how protease recognition, the rate of hydrolysis of a substrate can be altered without changing the amino acid sequence.
【0178】
第2のアプローチにおいては、インヒビターが、切断部位ペプチド結合をゆが
めることを困難にする決定的なP1 又はP1'残基を置換することによって生成さ
れる。通常、P1 及びP1'のアミノ酸側鎖は、プロテアーゼ触媒ドメインの側鎖
と特異的に相互作用する。それらの特異的相互作用は、加水分解反応の転移コン
ホメーションへのペプチド結合ゆがみの調整を促進する。従って、たとえば、CP
P32 プロテアーゼ基質におけるアスパラギン酸残基の決定的P1 残基が荷電され
ていないアスパラギンにより置換される場合、基質とプロテアーゼとの間の通常
の相互作用は、変性された基質がプロテアーゼの基質結合部位に結合する場合で
さえ、起こらない。In the second approach, inhibitors are generated by replacing critical P 1 or P 1 'residues that make it difficult to distort the cleavage site peptide bond. Usually, the amino acid side chains of P 1 and P 1 'specifically interact with the side chains of the protease catalytic domain. Their specific interactions facilitate the coordination of peptide bond distortions into the transfer conformation of hydrolysis reactions. So, for example, CP
When the critical P 1 residue of the aspartic acid residue in the P32 protease substrate is replaced by uncharged asparagine, the normal interaction between the substrate and the protease is that the denatured substrate is the substrate binding site of the protease. It doesn't happen even when bound to.
【0179】
再び、これは、より遅いか又はゼロの加水分解速度を導く。インヒビターの企
画におけるP1 残基置換効果の例は、DEVNペプチドの性質により示されている(
たとえば、図5及び例12を参照のこと)。基質DEVNがインヒビターである生物学
的コンホメーションは、例13に示されている。ペプチドDEVNがプロテアーゼに結
合する追加の証拠が例15に与えられている。
P1'残基は、荷電されたアミノ酸側鎖、又は表3に示されるような構造的に硬
質の残基(たとえばプロリン)、すなわち DVVCC SMS(通常の基質)及びDVVCC
PdMS(インヒビター)のC型肝炎ウイルスプロテアーゼ基質NS3 NS5A/5Bのため
の基質配列を、導入するために変更され得る。下線の残基は、P1 残基である。Again, this leads to slower or zero hydrolysis rates. An example of the P 1 residue substitution effect in the design of inhibitors is shown by the properties of the DEVN peptide (
See, for example, Figure 5 and Example 12). The biological conformation in which the substrate DEVN is an inhibitor is shown in Example 13. Additional evidence is given in Example 15 that the peptide DEVN binds to proteases. The P 1 'residue is a charged amino acid side chain, or a structurally rigid residue as shown in Table 3 (eg proline), ie DVV CC SMS (normal substrate) and DVVC C PdMS (inhibitor). The substrate sequence for the hepatitis C virus protease substrate NS3 NS5A / 5B of can be modified to introduce. The underlined residue is the P 1 residue.
【0180】
第3のアプローチにおいては、基質のP1 及びP1'残基間のアミド結合が、非
加水分解性化学結合、たとえばP1 及びP1'残基のための同じアミノ酸側鎖を維
持する、エーテル、チオエーテル、メチレン結合、又はアルキレン(C=C)又はエ
ーテル結合(C-O-C(=O))(但し、それらだけには限定されない)に変更され得る
。また、アミド結合は、レトロインバーソ(retroinverso)結合、又は他の偽似
アミノ酸結合、たとえばCH2 基によりカルボニル基を置換するCH2-NH又はC(=O)-
Sにより置換され得る。In a third approach, the amide bond between the P 1 and P 1 'residues of the substrate results in a non-hydrolyzable chemical bond, such as the same amino acid side chain for the P 1 and P 1 ' residues. It may be changed to an ether, a thioether, a methylene bond, or an alkylene (C = C) or ether bond (COC (= O)) (but not limited to). Moreover, an amide bond, Retroinverso (retroinverso) binding, or other pseudo-amino acid binding, for example to replace the carbonyl group with a CH 2 group CH 2 -NH or C (= O) -
Can be replaced by S.
【0181】
例
本発明は次の例により例示される。それらの例は例示目的のためであって、本
発明を制限するものではない。
例1 プロテアーゼ活性の検出のための螢光発生分子の合成
ペプチド合成及び誘導体化をPCT公開pct/us98/03000(wo98/37226)に記載され
ている方法によりおこなった(この記載を引用により、本明細書に組み入れる)
。 Examples The present invention is illustrated by the following examples. The examples are for illustrative purposes and are not a limitation of the present invention. Example 1 Synthetic peptide synthesis and derivatization of a fluorogenic molecule for detection of protease activity was performed by the method described in PCT publication pct / us98 / 03000 (wo98 / 37226). Incorporate in the specification)
.
【0182】
例2.螢光発生プロテアーゼインジケーターは、消化される場合、強いシグナ
ルを供給する
本発明の螢光発生プロテアーゼインジケーターがプロテアーゼにより容易に消
化されることを示すために、切断の程度を、プロテアーゼの存在下でインジケー
ター切断生成物の出現についてアッセイすることによって決定した。 Example 2. Fluorogenic protease indicators show strong signal when digested.
The extent of cleavage was determined by assaying for the appearance of indicator cleavage products in the presence of proteases, to show that the fluorogenic protease indicators of the present invention that supply the enzyme are readily digested by proteases.
【0183】
式 F1-Asp-Ala-Ile-Pro-Nle-Ser-Ile-Pro-Cys-F2(ここでF1 はαアミノ基を
通してアスパラギン酸に連結されるドナー螢光団(5’−カルボキシテトラメチ
ルローダミン(C2211))であり、そしてF2 はシステインのスルフヒドリル基
を通して連結されるレセプター螢光団(ローダミンXアセトアミド(R492))で
ある)を有するプロテアーゼインジケーター約1μgを、50mMのリン酸ナトリウ
ム、1mMのEDTA(pH8.9)から成る緩衝液に溶解した。この溶液に、1単位のエラ
スターゼを添加した。その溶液を、エラスターゼの添加の前及び添加の約30分後
にHPLCにより分析した。消化は37℃で行なわれた。HPLCにより分離された成分を
、5−TMR 螢光団及びR492螢光団の両者の検出を可能にする 550nmの波長で及び
R492螢光団の検出を可能にする 580nmの波長でモニターした。Formula F 1 -Asp-Ala-Ile-Pro-Nle-Ser-Ile-Pro-Cys-F 2 (wherein F 1 is the donor fluorophore (5 ′ linked to the aspartic acid through the α-amino group) -Carboxytetramethylrhodamine (C2211)), and F 2 is a receptor fluorophore (Rhodamine X acetamide (R492)) linked through the sulfhydryl group of cysteine), about 1 μg of a protease indicator, 50 mM phosphorus. It was dissolved in a buffer consisting of sodium acidate, 1 mM EDTA (pH 8.9). To this solution was added 1 unit of elastase. The solution was analyzed by HPLC before and about 30 minutes after the addition of elastase. Digestion was performed at 37 ° C. The components separated by HPLC were collected at a wavelength of 550 nm which allowed detection of both the 5-TMR and R492 fluorophores.
Monitored at a wavelength of 580 nm which allows detection of the R492 fluorophore.
【0184】
結果は、プロテアーゼエラスターゼの添加の前及び添加の後の螢光発生プロテ
アーゼインジケーター溶液のHPLCプロフィールを示す図1に示される。図1(a
)は、損なわれていない螢光発生プロテアーゼインヒビターを表わす単一のピー
クを示す、エラスターゼの添加の前のHPLCを示す。エラスターゼの添加後(図1(
b)及び1(c))、螢光発生プロテアーゼインジケーターの完全な消化を示す後期溶
離の単一のピーク(図1(a))の痕跡は存在しなかった。さらに、図1(b)及び1(c)
における2つの優先的なピークは、消化が単一の部位で主に生じたことを示唆す
る。ペプチド配列内の他の部位での低い程の消化を示すいくつかの小さなピーク
が存在するが、しかしながら、わずか2つの消化ピークの著しい優先は、それら
の第2部位がエラスターゼに容易に接近できなかったことを示す。The results are shown in FIG. 1, which shows the HPLC profile of the fluorogenic protease indicator solution before and after addition of protease elastase. Figure 1 (a
) Shows HPLC before addition of elastase showing a single peak representing intact fluorogenic protease inhibitors. After addition of elastase (Fig. 1 (
b) and 1 (c)), there was no trace of a single peak in the late elution (Fig. 1 (a)) indicating complete digestion of the fluorogenic protease indicator. In addition, Figures 1 (b) and 1 (c)
The two predominant peaks in s suggest that digestion occurred predominantly at a single site. There are some small peaks indicating lower digestion at other sites within the peptide sequence, however, the significant preference of only two digestion peaks makes their second site not readily accessible to elastase. Indicates that
【0185】
エラスターゼプロテアーゼの添加後の螢光発生プロテアーゼインジケーターの
発光スペクトルの変化を、励起及び発光側の両者上で4nmで設定されたスリット
幅を伴ってSLM スペクトロ螢光計モデル 48000を用いてモニターした。すべての
測定は、37℃で実施された。
図2におけるスペクトルは、エラスターゼの添加の前(a)及び添加の後(b
)での螢光発生プロテアーゼインジケーターの発光を示し、そしてエラスターゼ
の添加の後、インジケータードナー螢光団の発光強度の時間依存性上昇を図3に
プロットする。The change in the emission spectrum of the fluorogenic protease indicator after addition of elastase protease was monitored using the SLM Spectrofluorometer Model 48000 with the slit width set at 4 nm on both the excitation and emission sides. did. All measurements were performed at 37 ° C. The spectra in FIG. 2 show the spectra before (a) and after (b) addition of elastase.
) Of the fluorogenic protease indicator and the time-dependent increase in emission intensity of the indicator donor fluorophore after addition of elastase is plotted in FIG.
【0186】
螢光発生プロテアーゼインヒビターは、エラスターゼプロテアーゼによる処理
の後、 589nmでの螢光の10倍以上の上昇を示し(図2(a)が図2(b)に比較された)
、そして螢光の5倍以上の上昇がプロテアーゼへの暴露の始めの1000秒以内で生
じた。処理されたインジケーターと処理されていないインジケーターとの間の強
さの変化は、それらが特定のスリット幅を通して統合されるシグナルを表わすの
で、ある程度、使用されるスリット幅の機能である。従って、より広いスリット
幅(たとえば8又は16nmのスリット)が使用される場合、さらに高いシグナルが
消化に応答して提供されるであろう。Fluorogenic protease inhibitors show more than a 10-fold increase in fluorescence at 589 nm after treatment with elastase protease (FIG. 2 (a) compared to FIG. 2 (b)).
, And a more than 5-fold increase in fluorescence occurred within 1000 seconds of the beginning of exposure to the protease. The change in intensity between the treated and untreated indicators is, to some extent, a function of the slit width used, as they represent the signal integrated through a particular slit width. Thus, if a wider slit width (eg, 8 or 16 nm slit) is used, an even higher signal will be provided in response to digestion.
【0187】
例3. 螢光シグナルは、分子内エネルギーの消光解除によるものであった
プロテアーゼ処理の後に観察される螢光の上昇が分子内エネルギーの消光解除
によるものであることを示すために、螢光発生プロテアーゼインジケーターのエ
ラスターゼ消化により生成されるシグナルを、F1(5-TMR)又はF2(R492) のいづ
れかに結合される同じペプチド主鎖のエラスターゼ処理により生成されるシグナ
ルに比較した。等濃度の二重螢光団分子及び2種の単一螢光団分子への1単位の
エラスターゼの添加の後のドナー螢光団の螢光強度の変化を調べた。 Example 3. Fluorescence signal was due to dequenching of intramolecular energy. To show that the increase in fluorescence observed after protease treatment is due to dequenching of intramolecular energy. The signal generated by elastase digestion of the fluorogenic protease indicator was compared to the signal generated by elastase treatment of the same peptide backbone bound to either F 1 (5-TMR) or F 2 (R492). The change in the fluorescence intensity of the donor fluorophore after addition of 1 unit of elastase to an equiconcentration of the double fluorophore molecule and two single fluorophore molecules was investigated.
【0188】
その結果は図4に示される。二重螢光団分子は、初期において、ほぼ完全な消
光を示し、続いて、エラスターゼの添加の約30分後、一定値に達する、エラスタ
ーゼの添加の後での螢光の劇的な上昇を示した(図4(a))。対照的に、2種の単
一螢光団分子は、実質的に初期消光を示さず、そしてエラスターゼの添加後、螢
光の有意な変化も示さなかった。実際、その螢光レベルは、十分に消化された二
重螢光団インジケーター分子の螢光レベルに相当した(図4(b))。
それらの結果は、螢光発生プロテアーゼインジケーターの螢光強度の上昇が、
ドナー螢光団からレセプター螢光団に分子内で移行される共鳴エネルギーの中断
によるものであり、そして螢光団とペプチド主鎖との間の相互作用ではないこと
を示唆する。これは、大きなペプチド又は疎水性ペプチドへの結合に基づいて、
多くの疎水性螢光団の螢光が消光されるので、有意である。The results are shown in FIG. The double fluorophore molecule initially shows almost complete quenching, followed by a dramatic increase in fluorescence after addition of elastase, which reaches a constant value approximately 30 minutes after addition of elastase. It is shown (Fig. 4 (a)). In contrast, the two single fluorophore molecules showed virtually no initial quenching and no significant change in fluorescence after addition of elastase. In fact, the fluorescence level corresponded to that of a fully digested double-fluorescent indicator molecule (Fig. 4 (b)). These results show that the increase in fluorescence intensity of the fluorescent protease indicator is
This is due to the interruption of the resonance energy that is transferred intramolecularly from the donor fluorophore to the receptor fluorophore, and not the interaction between the fluorophore and the peptide backbone. This is based on binding to large or hydrophobic peptides
This is significant because the fluorescence of many hydrophobic fluorophores is quenched.
【0189】
例4.プロテアーゼの特異性はインヂケーターコンホーメーションの関数であ
る
特定の理論に基づくものではないが、本発明の螢光発生プロテアーゼインジケ
ーターは、それらの折たたまれた構造により、より特定にはそれらの比較的剛性
のU−形状コンホメーションにより、高い程度のプロテアーゼ特異性を達成する
と思われる。その分子から得られる消光の程度は、2種の螢光団の平均隔離距離
に影響を及ぼす。従って、プロテアーゼインジケーターが比較的折たたまれてい
ないか又は柔軟な状態で存在する場合、折たたまれていない状態(変性)を引き
起こす傾向がある条件は、プロテアーゼの不在下で分子の螢光に対する効果をほ
とんど又はまったく有さないことが予測された。逆に言えば、分子が比較的剛性
である場合、螢光団の平均隔離距離の上昇が予測され、それにより消光効果が低
められることが予測されるので、変性条件は、螢光シグナルを高めることを予測
されるであろう。 Example 4. Protease specificity is a function of indicator conformation.
Although not based on any particular theory, the fluorogenic protease indicators of the present invention are high due to their folded structure, and more particularly due to their relatively rigid U-shaped conformation. It appears to achieve a degree of protease specificity. The degree of extinction obtained from the molecule affects the average separation distance of the two fluorophores. Thus, if the protease indicator is present in a relatively unfolded or pliable state, the conditions that tend to cause the unfolded state (denaturation) are the fluorescence of the molecule in the absence of protease. Was expected to have little or no effect on. Conversely, if the molecule is relatively rigid, denaturing conditions enhance the fluorescent signal because it is expected that the mean separation of the fluorophore will be increased, thereby reducing the quenching effect. That would be expected.
【0190】
従って、プロテアーゼの不存在下での螢光源性プロテアーゼインディケーター
の螢光に対する変性条件の効果が決定された。第1に、添加されたチャオトロー
プ剤濃度(2M又は8Mの尿素)の関数としての、例1のインディケーターの螢
光の変化が測定された。螢光源性プロテアーゼインディケーターがチャオトロー
プ剤により変性された場合、螢光強度は時間と共に増加し、分子の変性(アンフ
ォルディング)により平らになった。Therefore, the effect of denaturing conditions on the fluorescence of the fluorescent light-sourced protease indicator in the absence of protease was determined. First, the change in fluorescence of the indicator of Example 1 as a function of the added chaotropic agent concentration (2M or 8M urea) was measured. When the fluorescent light-sourced protease indicator was denatured by the chaotropic agent, the fluorescence intensity increased with time and became flat due to the denaturation (unfolding) of the molecule.
【0191】
それらのデータは、螢光発生プロテアーゼインジケーターが通常、エネルギー
最少化問題解決法に基づくモデルにより予測されるように、コンホメーション決
定領域により創造される安定した折たたまれたコンホメーションで存在すること
を示す。プラトーの螢光レベルは、十分に変性されたペプチド主鎖によりまだ連
結されている螢光団の残る消光を示す。延長された(変性された)ペプチドの消
化は、螢光団がお互いさらに遠くの方に移動することができるので、螢光の2倍
以上の上昇をもたらす。These data show that the fluorescent folded protease indicators are stable folded conformations created by conformational determinants, as predicted by models based on energy minimization problem solving. It is present in the formation. The plateau fluorescence level indicates the remaining quenching of the fluorophore still linked by the fully denatured peptide backbone. Digestion of extended (denatured) peptides results in more than a two-fold increase in fluorescence, as the fluorophores can move further away from each other.
【0192】
例5.1つの螢光団により二重ラベルされたペプチドの消光及び開放
1つの螢光団により二重ラベルされた本発明のペプチド主鎖が、螢光消光をま
だ達成し、従って共鳴エネルギー移行の他に、他の機構を通しての消光を示すこ
とは、本発明の驚くべき発見である。
基底状態の二量体化及び衝突性(collisional) 消光が全体の観察される消光に
寄与することを評価するために、表11に列挙される一連の二重ラベルされたペプ
チドを合成した。 Example 5. Quenching and Opening of a Peptide Double Labeled with One Fluorophore The peptide backbone of the present invention double labeled with one fluorophore still achieves fluorescence quenching, thus Exhibiting quenching through other mechanisms besides resonance energy transfer is a surprising finding of the present invention. To assess that ground state dimerization and collisional quenching contribute to the overall observed quenching, a series of double-labeled peptides listed in Table 11 were synthesized.
【0193】
個々の色素により単独でラベルされたNorFesペプチドと共に色素の吸収スペク
トルを比較する他に、切断の前及び後で取られた発光スペクトルが、共鳴エネル
ギー移行(RET) 以外の手段により、消光の%及び螢光シグナル消光の存在を決定
するために比較された。
螢光団は、アスパラギン酸残基(D)のα−アミノ基を通してアミノ末端に及び
リシン(K)のε−アミノ基に連結された。ラベリングは、6-TMR 又はDER に連結
されるスクシンイミジル基の置換により行なわれた。NorFES−KGY と称するペプ
チドの構造は次の通りである:In addition to comparing the absorption spectra of the dyes with the NorFes peptide labeled alone with the individual dyes, the emission spectra taken before and after cleavage were quenched by means other than resonance energy transfer (RET). % And the presence of fluorescence signal quenching were compared. The fluorophore was linked to the amino terminus through the α-amino group of the aspartic acid residue (D) and to the ε-amino group of lysine (K). Labeling was performed by displacement of the succinimidyl group linked to 6-TMR or DER. The structure of the peptide designated NorFES-KGY is as follows:
【0194】[0194]
【化13】 [Chemical 13]
【0195】
吸光分光計から決定されるように、フルオレセイン−NorFES−フルオレセイン
を除く、すべての二重ラベルされたペプチドは、いわゆる基底状態のダイマーの
存在を示した。これは、より短い波長への吸光最大値の移行、及び酵素消化され
た、二重ラベルされたサンプルについてのスペクトルに比較される場合、吸収ス
ペクトルの形状の変化により示された。エラスターゼによる切断に基づいて、基
底状態のダイマーを破壊し、そしてその得られるスペクトルは同濃度のそれぞれ
の単独でラベルされたペプチドを含む溶液と同じであった。All double-labeled peptides, except fluorescein-NorFES-fluorescein, showed the presence of so-called ground state dimers, as determined from absorption spectroscopy. This was indicated by the shift of the absorption maximum to shorter wavelengths and the change in shape of the absorption spectrum when compared to the spectrum for the enzymatically digested, double-labeled sample. Based on cleavage by elastase, the ground-state dimer was destroyed and the resulting spectrum was the same as a solution containing the same concentration of each singly labeled peptide.
【0196】
特定の理論に基づくものではないが、本発明に従って企画され、そして合成さ
れた化合物に観察される基底状態のダイマー形成は、ペプチド主鎖のU形状コン
ホメーションが螢光団をきわめて接近した状態にし、従って、基底状態二量体化
を通して逆消光をもたらす2種の螢光団の電子軌道のオーバーラップを可能にす
ることを示すと思われる。本発明のポリペプチドが、これまで観察されるよりも
有意に低い色素濃度で基底状態のダイマーの形成を可能にしたことは驚くべき発
見であった。Although not based on any particular theory, the ground-state dimer formation observed in the compounds designed and synthesized according to the present invention is due to the fact that the U-shaped conformation of the peptide backbone renders the fluorophore extremely unlikely. It will be shown to bring them into close proximity, thus allowing the electron orbitals of the two fluorophores to overlap, resulting in reverse quenching through ground-state dimerization. It was a surprising finding that the polypeptides of the present invention allowed the formation of ground state dimers at significantly lower dye concentrations than previously observed.
【0197】
たとえば、溶液における遊離フルオロセイン色素の基底状態二量体化は、0.74
M以上の高い濃度でのみ観察され、溶液における遊離エオシン色素の基底状態二
量体化は、 2.8×10-2M以上の高い濃度でのみ観察され(Forster and Konig, Ze
itschrift fur Electrochemie, 61 : 344 (1957) を参照のこと)、そして溶液
におけるローダミンB色素の基底状態二量体化は、6×10-4M以上の濃度でのみ
観察された(Arbeloa and Ojeda, Chemical Physics Letters, 87 : 556 (1982)
を参照のこと)。対照的に、本発明においては、その効果は、 4.0×10-7Mで又
は報告された値よりも約 100倍低い濃度で観察された。For example, the ground state dimerization of free fluoroscein dye in solution is 0.74
Only observed at high concentrations above M, ground state dimerization of free eosin dye in solution was observed only at high concentrations above 2.8 × 10 -2 M (Forster and Konig, Ze
itschrift fur Electrochemie, 61: 344 (1957)), and ground state dimerization of rhodamine B dye in solution was only observed at concentrations above 6 × 10 -4 M (Arbeloa and Ojeda, Chemical Physics Letters, 87: 556 (1982)
checking). In contrast, in the present invention, the effect was observed at 4.0 × 10 −7 M or at a concentration about 100 times lower than the reported value.
【0198】
本発明に従って合成された化合物についての基底状態ダイマーの観察は、第11
表に列挙されるそれらの化合物と同じ螢光団を有する二重ラベルされたペプチド
についての有意なレベルの螢光消光を予測した。実際、この予測は確証された。
すなわち、6-TMR-NorFES-KGY-6-TMR、すなわちホモ二重ラベルされたペプチドと
6-TMR-NorFES-KGY-6-TMRとの比較は、消光の程度がヘテロ−対ホモ−においてわ
ずかに高いことを示す(94%対90%)。しかしながら、フルオロセイン誘導体は
わずか55%の消光を示した。%螢光消光(%Q)についての記号Io 及びIc は
、損なわれていないラベルされたペプチド及び酵素消化されたラベルされたペプ
チド溶液についての螢光強度を言及する。Observations of the ground state dimer for compounds synthesized according to the present invention are described in
Predicted significant levels of fluorescence quenching for double-labeled peptides having the same fluorophore as those compounds listed in the table. In fact, this prediction was confirmed.
That is, 6-TMR-NorFES-KGY-6-TMR, that is, a homo-double labeled peptide
Comparison with 6-TMR-NorFES-KGY-6-TMR shows that the degree of quenching is slightly higher in hetero- vs. homo- (94% vs 90%). However, the fluorescein derivative showed only 55% quenching. The symbols I o and I c for% fluorescence quenching (% Q) refer to the fluorescence intensity for intact labeled peptide and enzyme digested labeled peptide solution.
【0199】[0199]
【表17】 [Table 17]
【0200】
基質配列は1つのアミノ酸残基により拡張され、そして螢光団は、観察される
消光の量の主な心配を伴わないでリシン残基の側鎖上にエピシロンアミノ基を通
して結合され得た。特に、この付加(K-NorFES-KGYと称するペプチド)は、ヘテ
ロ−及びホモ−二重ラベルされたペプチドの両者について、切断率のわずかな上
昇及び%消光のひじょうにわずかな上昇をもたらした(K−NorFES−KGY ペプチ
ドにおいては、N-末端ラベリングは、α−アミノ末端よりもむしろリシンのエプ
シロンアミノ基を通してであった)。The substrate sequence is extended by one amino acid residue, and the fluorophore is attached through the episilon amino group on the side chain of the lysine residue without major concern for the amount of quenching observed. Obtained. In particular, this addition (a peptide designated K-NorFES-KGY) resulted in a slight increase in the cleavage rate and a very slight increase in% quenching for both hetero- and homo-double labeled peptides (K In the -NorFES-KGY peptide, the N-terminal labeling was through the epsilon amino group of lysine rather than at the α-amino terminus).
【0201】
エラスターゼによるそれらの基質の切断率をまた、シグナルが最大値の 1/2
である、プロテアーゼの添加後の時間を記録することによって測定した(表11を
参照のこと)。3種のホモ−二重ラベルされたペプチド、すなわち6−TMR ;DE
R の2種の分子及びフルオレセイン(F1)によりラベルされたNorFES−KGY の比
較は、次のような切断率の順序を示す:F1-NorFES-KGY-F1>6-TMR-NorFES-KGY-6
-TMR>DER-NorFES-KGY-DER。The rate of cleavage of those substrates by elastase also shows that the signal is 1/2 the maximum.
Was measured by recording the time after addition of protease (see Table 11). 3 homo-double labeled peptides, 6-TMR; DE
A comparison of two molecules of R and NorFES-KGY labeled with fluorescein (F1) shows the order of cleavage rates as follows: F1-NorFES-KGY-F1> 6-TMR-NorFES-KGY-6
-TMR> DER-NorFES-KGY-DER.
【0202】
例6.色素−色素二量体が長いペプチド中に形成される
さらに、本発明者は、(ホモ二重ラベルされた)PAI-2,CS-1(31個の残基の長
さのペプチド)及び染料−染料ダイマー形成を可能にしない2種のDEVD様ペプチ
ドを合成し、そして誘導体化した。CS-1ペプチドは、有意に長いペプチドにおい
て、染料−染料ダイマー構造が形成され得ることを示す。このペプチドは、推定
上の切断部位Ile-Leu 結合のアミノ末端側に4個のプロリン残基を含むことを注
目すること。また、カルボキシルドメインに1つのプロリンが存在する。CS−1
ペプチドからの結果は、2種の染料(螢光団)間に潜在的に大きな配列を維持す
る。生産性H−タイプダイマーの形成を可能にしない、2種のDEVE−様ペプチド
のアミノ酸配列は、F1-DEVDGIDPK[F1]GY(配列番号:2)及びF1-PDEVDGIDPK[F1]G
Y(配列番号:3)である。 Example 6. Dye-dye dimers are formed in long peptides. Furthermore, we have found that (homo-double labeled) PAI-2, CS-1 (31 residue long peptides) and dyes. -Two DEVD-like peptides were synthesized and derivatized that do not allow dye dimer formation. The CS-1 peptide shows that in significantly longer peptides a dye-dye dimer structure can be formed. Note that this peptide contains four proline residues amino terminal to the putative cleavage site Ile-Leu bond. There is also one proline in the carboxyl domain. CS-1
The results from the peptides maintain a potentially large sequence between the two dyes (fluorophores). The amino acid sequences of two DEVE-like peptides that do not allow the formation of productive H-type dimers are F 1 -DEVDGIDPK [F 1 ] GY (SEQ ID NO: 2) and F 1 -PDEVDGIDPK [F 1 ] G
Y (SEQ ID NO: 3).
【0203】
例7.流動細胞計測及び螢光顕微鏡分析により試験された基質の細胞摂取
第12表に列挙される化合物を、細胞摂取のために合成し、そしてアッセイした
。基質の細胞インターナリゼーションを、Jurkat細胞(ヒト急性T細胞白血病系
)、HL−60細胞(ヒトプロ骨髄球白血病系)、ヒトリンパ球系、A1.1細胞(ネズ
ミT−細胞系)及びネズミ一次胸腺細胞を用いて試験した。生存細胞による基質
摂取の決定に使用される方法は、例6(HPLC方法に関する)、例2(螢光顕微鏡
分析に関する)、及び例3(流動細胞計測分析に関する)に提供される。基質の
細胞摂取に関するそれらの分析の要約は、この例に提供されている。 Example 7. Cellular uptake of substrates tested by flow cytometry and fluorescence microscopy The compounds listed in Table 12 were synthesized and assayed for cellular uptake. Substrate internalization of the substrate was determined by Jurkat cells (human acute T-cell leukemia system), HL-60 cells (human promyelocytic leukemia system), human lymphocyte system, A1.1 cells (murine T-cell system) and murine primary thymus. Tested with cells. The methods used to determine substrate uptake by viable cells are provided in Example 6 (for HPLC method), Example 2 (for fluorescence microscopy analysis), and Example 3 (for flow cytometry analysis). A summary of those analyzes on cellular uptake of substrate is provided in this example.
【0204】[0204]
【表18】 [Table 18]
【0205】
第12表に列挙されるデータは、(1)2種の螢光団のみの存在が、構造体2,5,7及
び9により示されるように、細胞摂取のために最適ではなく;(2)αアミノ基で
の9-フルオレニルメトキシカルボニル(Fmoc) 基の付加、及びわずか1種の螢光
団の結合は微々たる細胞摂取をもたらさず(たとえば、化合物3);そして(3)
螢光団及び少なくとも1種のFmoc基は、基質の効果的な細胞摂取を可能にする(
構造体1,4,6,8,10,11及び12)ことを示す。The data listed in Table 12 indicate that (1) the presence of only two fluorophores was not optimal for cell uptake, as indicated by constructs 2, 5, 7 and 9. (2) Addition of a 9-fluorenylmethoxycarbonyl (Fmoc) group at the α-amino group, and binding of only one fluorophore does not result in negligible cellular uptake (eg, compound 3); and ( 3)
Fluorophores and at least one Fmoc group allow for efficient cellular uptake of substrates (
Structures 1, 4, 6, 8, 10, 11 and 12).
【0206】
2つの同一の螢光団及び少なくとも1つの追加の疎水性基、たとえばFmoc基に
よりラベルされた本発明のプロテアーゼ基質を用いての他の実験は、この範例に
適合する。低い疎水性の基及び小さなベンジルオキシカルボニル基によるFmoc基
の置換は、低レベルの細胞摂取をもたらしたが、しかし疎水性基、たとえばDEVD
ペプチド化合物構造体5を有さない化合物よりも有意に良好であった。Other experiments with two identical fluorophores and a protease substrate of the invention labeled with at least one additional hydrophobic group, such as the Fmoc group, fit this paradigm. Substitution of the Fmoc group with a low hydrophobic group and a small benzyloxycarbonyl group resulted in low levels of cellular uptake, but with hydrophobic groups such as DEVD.
Significantly better than the compound without Peptide Compound Structure 5.
【0207】
それらのデータは、Fmocがベンジルオキシカルボニル、Z、又は次の他の疎水
性基により置換され得ることを示す:キサンチル(Xan) 、トリチル(Trt) 、4−
メチルトリチル(Mtt) 、4−メトキシトリチル(Mmt) 、4−メトキシ−2,3,
6−トリメチルベンゼンスルホニル(Mtr) 、メシチレン−2−スルホニル(Mts)
、4,4’−ジメトキシベンズヒドリル(Mbh) 、トシル(Tos) 、2,2,5,7
,8−ペンタメチルクロマン−6−スルホニル(Pmc) 、4−メチルベンジル(MeB
zl) 、4−メトキシベンジル (MeOBzl) 、ベンジルオキシ(BzlO) 、ベンジル(B
zl) 、ベンゾイル(Bz)、The data show that Fmoc can be substituted with benzyloxycarbonyl, Z, or other hydrophobic groups such as: xanthyl (Xan), trityl (Trt), 4-
Methyltrityl (Mtt), 4-methoxytrityl (Mmt), 4-methoxy-2,3
6-trimethylbenzenesulfonyl (Mtr), mesitylene-2-sulfonyl (Mts)
, 4,4'-Dimethoxybenzhydryl (Mbh), Tosyl (Tos), 2,2,5,7
, 8-Pentamethylchroman-6-sulfonyl (Pmc), 4-methylbenzyl (MeB
zl), 4-methoxybenzyl (MeOBzl), benzyloxy (BzlO), benzyl (B
zl), benzoyl (Bz),
【0208】
3−ニトロ−2−ピリジンスルフェニル(Npys) 、1−(4,4−ジメチル−
2,6−ジアキソシクロヘキシリデン)エチル(Dde) 、2,6−ジクロロベンジ
ル(2,6−DiCl−Bzl)、2−クロロベンジルオキシカルボニル(2−Cl−Z)
、2−ブロモベンジルオキシカルボニル(2−Br−Z)、ベンジルオキシメチル
(Bom) 、t−ブトキシカルボニル(Boc) 、シクロヘキシルオキシ(cHxO) 、t−
ブトキシメチル(Bam) 、t−ブトキシ(tBtO) 、t−ブチル(tBu) 、アセチル(
Ac) 及びトリフルオロアセチル(TFA) 。3-Nitro-2-pyridinesulfenyl (Npys), 1- (4,4-dimethyl-
2,6-Dioxocyclohexylidene) ethyl (Dde), 2,6-dichlorobenzyl (2,6-DiCl-Bzl), 2-chlorobenzyloxycarbonyl (2-Cl-Z)
, 2-bromobenzyloxycarbonyl (2-Br-Z), benzyloxymethyl
(Bom), t-butoxycarbonyl (Boc), cyclohexyloxy (cHxO), t-
Butoxymethyl (Bam), t-butoxy (tBtO), t-butyl (tBu), acetyl (
Ac) and trifluoroacetyl (TFA).
【0209】
化合物5上の酸基DEVDペプチドがエタノールによりエステル化される場合、こ
の修飾されたペプチドは、生存細胞によるいづれの増強された細胞摂取も示さな
かった。従って、Fmoc基の重要性、及び2種の螢光団形成H−タイプダイマーが
、この負の例により示される。When the acid group DEVD peptide on compound 5 was esterified with ethanol, this modified peptide did not show any enhanced cellular uptake by viable cells. Thus, the importance of the Fmoc group, and the two fluorophore-forming H-type dimers, are illustrated by this negative example.
【0210】
例8.エステラーゼ又はアポプロトシス−関連プロテアーゼ基質と共にインキ ュベートされた細胞の螢光顕微鏡分析
エラスターゼ基質、Fm-K[F1]DAIPNIuSIPK[F1]GY(ここで、F1はカルボキシテト
ラメチルローダミンであり、FmはFmocであり、K〔F1〕はリシン(K)のエプシ
ロンアミノ基を通して共有結合されるF1であり、そしてFm−Kはアミノ末端リシ
ン残基のαアミノ基で共有結合されるFmoc基である)を、HL−60細胞と共に使用
した。細胞を、10nM〜10μMの範囲の種々の濃度のエラスターゼ基質と共に10〜
60分間インキュベートした。 Example 8. Esterases or Apopurotoshisu - Fluorescence microscopy analysis elastase substrate incubated cells with associated protease substrate, Fm-K [F1] DAIPNIuSIPK [F1] GY ( where, F1 is the carboxytetramethylrhodamine, Fm is an Fmoc , K [F1] is F1 covalently bound through the epsilon amino group of lysine (K), and Fm-K is a Fmoc group covalently bound at the α-amino group of the amino-terminal lysine residue). Used with -60 cells. The cells were treated with elastase substrate at varying concentrations ranging from 10 nM to 10 μM
Incubated for 60 minutes.
【0211】
次に、細胞を、5%血清を含むRPMI 1640 培地又はリン酸緩衝溶液により5倍
に希釈した。サンプルを遠心分離し、そして1mlの洗浄溶液によりもう1度、洗
浄した。遠心分離及び洗浄溶液の除去の後、細胞ペレットを約25μlの培地によ
りやわらかくし、そしてそれらの細胞をガラス細管に移した。次に、細管をガラ
ス顕微鏡スライド上に配置し、そして標準のローダミンフィルターを用いて、螢
光顕微鏡下で試験した。
アポプトシス−関連プロテアーゼ活性の決定に関しては、例8に列挙される10
μMの濃度の化合物(化合物構造体2〜13)を、細胞と共に30分〜3時間インキ
ュベートした。次に、細胞を同様にして2度、洗浄した。ガラス細管を用いて、
前記洗浄された細胞を移し、そして螢光顕微鏡下で試験した。Next, the cells were diluted 5-fold with RPMI 1640 medium containing 5% serum or a phosphate buffer solution. The sample was centrifuged and washed again with 1 ml of wash solution. After centrifugation and removal of wash solution, the cell pellet was softened with approximately 25 μl of medium and the cells were transferred to glass capillaries. The tubules were then placed on glass microscope slides and examined under a fluorescence microscope using standard Rhodamine filters. For determination of apoptosis-related protease activity, listed in Example 8 10
Compounds (compound structures 2-13) at μM concentrations were incubated with cells for 30 minutes to 3 hours. The cells were then washed twice in the same manner. Using a glass capillary
The washed cells were transferred and examined under a fluorescent microscope.
【0212】
例9.アポプトシス−関連プロテアーゼ基質と共にインキュベートされる細胞 の流動細胞計測分析
流動細胞計測分析に使用される基質の濃度は、4〜10%のウシ胎児血清を含む
RPMI 1640 培地において10μMであった。選択された基質とのインキュベーショ
ンの間、細胞密度は、50,000細胞/ml〜4,000,000 細胞/mlの範囲であった。イ
ンキュベーション時間は、37℃で30分〜3時間であり、そしてインキュベーショ
ン体積は50μl〜2mlであった。基質と共に30〜60分間、インキュベートした後
、細胞懸濁液を、氷冷却されたハンクス緩衝溶液(HBSS)により10倍に希釈し、
そして次に、ナイロン布シートを通して濾過した。この濾過された細胞懸濁液を
、488nm の励起源を用いて、流動細胞計測分析にゆだねた。Becton Dickenson,
Inc.の流動細胞計測分析FacSort を、この流動細胞計測分析に使用した。典型的
には、サンプル当たり10,000〜30,000個の現象が集められた。 Example 9. Flow cytometric analysis of cells incubated with apoptosis-related protease substrate The concentration of substrate used for flow cytometric analysis contains 4-10% fetal bovine serum.
10 μM in RPMI 1640 medium. During incubation with the selected substrates, cell densities ranged from 50,000 cells / ml to 4,000,000 cells / ml. Incubation time was 30 minutes to 3 hours at 37 ° C. and incubation volume was 50 μl to 2 ml. After incubating with the substrate for 30-60 minutes, the cell suspension was diluted 10-fold with ice-cold Hanks buffer solution (HBSS),
And then filtered through a nylon cloth sheet. The filtered cell suspension was submitted for flow cytometry analysis using an excitation source at 488 nm. Becton Dickenson,
Inc. Flow cytometric analysis FacSort was used for this flow cytometric analysis. Typically 10,000-30,000 phenomena were collected per sample.
【0213】
基質インキュベーションを伴わない対照細胞及び最大の予測される螢光シグナ
ルを有するサンプルを用いて、計器検出器のパラメーターを設定した。たとえば
、基質化合物#11 Fm-CGD2D : Fm-K[F1]DBJGDEVDGIDGJPK[F1]GY(配列番号:4
)(ここでF1はカルボキシテトラメチルローダミンであり;FmはFmocであり、K
〔F1〕は、リシン(K)のエプシロンアミノ基を通して共有結合されるF1であり
、NIu はノルロイシンであり、Bはアミノイソ酪酸であり、そしてJはエプシロ
ン−アミノカプロン酸である)と共にJurkat細胞を15分間インキュベートした後
、基質の細胞摂取を示す約10個のチャネルの上昇が測定された。基質#11は完全
には消光されなかったことを注目すること。Instrumental detector parameters were set using control cells without substrate incubation and samples with maximum expected fluorescent signal. For example, substrate compound # 11 Fm-CGD2D: Fm-K [F1] DBJGDEVDGIDGJPK [F1] GY (SEQ ID NO: 4
) (Where F1 is carboxytetramethylrhodamine; Fm is Fmoc, K
[F1] is F1 covalently linked through the epsilon amino group of lysine (K), NIu is norleucine, B is aminoisobutyric acid, and J is epsilon-aminocaproic acid) with Jurkat cells. After a minute of incubation, an increase in approximately 10 channels indicative of cellular uptake of substrate was measured. Note that Substrate # 11 was not completely quenched.
【0214】
従って、少量のバックグラウンド螢光が損なわれていない基質から予測される
。1μg/mlの抗−Fas 抗体、CH11クローンにより1〜6時間、活性化された細
胞からのシグナルは、ピークチャネル数の上昇を示した。螢光強度の10倍ほどの
上昇が観察された。細胞が、アポプトシス誘発剤、たとえば抗−Fas 抗体及び50
μMでのCPP32 プロテアーゼインヒビターZVAD−フルオロメチルケトンと共に同
時インキュベートされる場合、この観察される螢光強度の上昇は排除された。こ
れは、化合物11からのシグナルがZVAD−FMK により阻害できるCPP32 プロテアー
ゼ活性のためであったことを示した。従って、流動細胞計測分析により決定され
るような個々の細胞における観察される螢光強度が、細胞内CPP32 プロテアーゼ
活性の直接的な測定として作用した。Therefore, a small amount of background fluorescence is expected from the intact substrate. Signals from cells activated with 1 μg / ml anti-Fas antibody, CH11 clone for 1-6 hours showed an increase in peak channel number. An increase of about 10 times the fluorescence intensity was observed. The cells contain apoptosis-inducing agents such as anti-Fas antibody and 50
This observed increase in fluorescence intensity was abolished when co-incubated with the CPP32 protease inhibitor ZVAD-fluoromethylketone at μM. This indicated that the signal from compound 11 was due to CPP32 protease activity that could be inhibited by ZVAD-FMK. Therefore, the observed fluorescence intensity in individual cells as determined by flow cytometry analysis served as a direct measure of intracellular CPP32 protease activity.
【0215】
例10.アポプトシス−関連のプロテアーゼ基質の細胞溶解物加水分解に対する それらの効果により示される競争基質インヒビター
6時間の抗−Fas −刺激されたJurkat細胞溶解物におけるCPP32
プロテアーゼ活性のレベルを、50μMの基質濃度のプロテアーゼ基質DEVD−AF
C(ここで、AFC はアミノフルオロメチルクマリンである)を用いて37℃で試験し
た。使用される緩衝液は50mMのHEPES (Ph7.5, 10%w/vスクロース、 0.1%w
/v CHAPS) であった。螢光濃度の変化を、SLM 48000 スペクトルフルオロメー
ターによりモニターした。DEVD−AFC の加水分解速度は、反応混合物に存在する
、DEVD,DEVN及びICE 基質(第12表における化合物5,7、及び9)の濃度に依
存することが見出された。 Example 10. Competitive Substrate Inhibitors Shown by Their Effect on Cell Lysate Hydrolysis of Apoptosis-Related Protease Substrates The level of CPP32 protease activity in 6-hour anti-Fas-stimulated Jurkat cell lysates was determined to be 50 μM substrate concentration of protease. Substrate DEVD-AF
Tested at 37 ° C with C, where AFC is aminofluoromethylcoumarin. The buffer used is 50 mM HEPES (Ph7.5, 10% w / v sucrose, 0.1% w
/ V CHAPS). Changes in fluorescence density were monitored by SLM 48000 Spectral Fluorometer. The rate of hydrolysis of DEVD-AFC was found to depend on the concentration of DEVD, DEVN and ICE substrates (Compounds 5, 7, and 9 in Table 12) present in the reaction mixture.
【0216】
DEVD,DEVN及びICE の濃度が25μMに上昇するにつれて、DEVD−AFC 加水分解
の速度は低められた。従って、DEVD,DEVN及びICE 基質は、それらの加水分解速
度がDEVD−AFC 基質の加水分解速度よりも遅いので、標的プロテアーゼ、たとえ
ばCPP32 の基質結合部位に結合し、そして競争インヒビターとして作用する。荷
電されていない保存性残基Asn により突然変異誘発されたそのP1 残基を有する
基質対照ペプチドが、プロテアーゼ基質結合部位に結合する能力、及び酵素阻害
を示す能力をまだ保持していることを見出すことは驚くべきことである。As the concentration of DEVD, DEVN and ICE increased to 25 μM, the rate of DEVD-AFC hydrolysis slowed down. Thus, the DEVD, DEVN and ICE substrates bind to the substrate binding site of the target protease, eg CPP32, and act as competitive inhibitors because their rate of hydrolysis is slower than that of the DEVD-AFC substrate. The substrate control peptide having its P 1 residue mutagenized by the uncharged conservative residue Asn still retains the ability to bind to the protease substrate binding site and exhibit enzyme inhibition. It is surprising to find out.
【0217】
例11.基質は完全な細胞におけるアポプトシス刺激を遅延し、そして阻害する
Jurkat細胞を、5% CO2雰囲気下で、37℃で、10%ウシ胎児血清含有RPMI 160
培地において増殖する。血清含有率が4%に低下する場合、Jurkat細胞増殖速度
は遅くなったのみならず、また、有意な数の細胞が36時間以内に死亡した。使用
される細胞密度は、約 400,000個の細胞/mlであった。36時間後、対照ウェルは
約50%の死亡細胞(トリパンブルー陽性細胞)を含むが、ところが、0.1 又は 1
.0μlの濃度の化合物#11(表12)“Fm-CGD2D”、又はFm-K[F1]DBJGDEVDGIDGJP
K[F1]GY(配列番号:6)を含むウェルはわずか10%又は8%の非生存細胞を示
した。従って、効果的な細胞摂取を示す化合物#11は、それらのJurkat細胞にお
いてアポプトシスを遅延せしめ、ここでそれはCPP32 プロテアーゼインヒビター
として又はCPP32 活性化プロテアーゼインヒビターとして作用した。 Example 11. Substrate Delays and Inhibits Apoptosis Stimulation in Whole Cells Jurkat cells in RPMI 160 containing 10% fetal calf serum at 37 ° C. in a 5% CO 2 atmosphere.
Proliferate in medium. When the serum content dropped to 4%, not only the Jurkat cell growth rate slowed down, but also a significant number of cells died within 36 hours. The cell density used was approximately 400,000 cells / ml. After 36 hours, control wells contained approximately 50% dead cells (trypan blue positive cells), but where 0.1 or 1
Compound # 11 (Table 12) “Fm-CGD2D” or Fm-K [F1] DBJGDEVDGIDGJP at a concentration of 0.0 μl
Wells containing K [F1] GY (SEQ ID NO: 6) showed only 10% or 8% non-viable cells. Thus, compound # 11, which exhibits effective cell uptake, delayed apoptosis in their Jurkat cells, where it acted as a CPP32 protease inhibitor or as a CPP32 activating protease inhibitor.
【0218】
例12.細胞からの損なわれていない及び切断された基質フラグメントの単離
抗−Fas 抗体(37℃で2時間、1μg/ml)によりアポプトシスに誘発されたJur
kat細胞を、10μMの基質化合物#10 Fm-G2D2D と共にインキュベートした。こ
の基質と共に1時間インキュベートした後、細胞を、4%血清含有RPMI 1640 培
地(あらゆる 100μlのインキュベーション培地のために1mlの洗浄溶液)によ
り洗浄した。細胞を3度洗浄し、次にTriton X-100を含む細胞溶解緩衝液により
溶解した。次に、細胞溶解物を、C4 逆相クロマトグラフィーカラム、及び 0.0
75%のトリフルオロ酢酸を含む水/アセトニトリル溶離剤システムを用いて分析
した。分析は、損なわれていない基質よりも早く溶出する2つの主要な新規ピー
クと共に、損なわれていない基質の存在を示した。2つの回収された主要ピーク
は、ローダミン吸収スペクトルを示し;従って、それらは基質のプロテアーゼ分
解に基づいて生成される2つの主要基質フラグメントに対応する。 Example 12. Isolated anti -Fas antibody (37 2 hours at ℃, 1μg / ml) of intact and cleaved substrate fragments from cells induced to by apoptosis Jur
Kat cells were incubated with 10 μM substrate compound # 10 Fm-G2D2D. After incubation with this substrate for 1 hour, cells were washed with RPMI 1640 medium containing 4% serum (1 ml wash solution for every 100 μl incubation medium). Cells were washed 3 times and then lysed with cell lysis buffer containing Triton X-100. The cell lysate was then loaded onto a C 4 reverse phase chromatography column and 0.0.
Analysis was performed using a water / acetonitrile eluent system containing 75% trifluoroacetic acid. Analysis showed the presence of intact substrate with two major new peaks eluting faster than intact substrate. The two recovered major peaks show a rhodamine absorption spectrum; therefore, they correspond to the two major substrate fragments produced on the basis of protease degradation of the substrate.
【0219】
例13.標的酵素含有溶液と共に混合される場合のDEVN基質からの螢光シグナル
DEVN (10μM)、すなわち表12の化合物である基質対照ペプチドは、アポプト
シス−活性化されたJurkat細胞溶解物によるプロテアーゼ消化に対して耐性であ
ることが見出された。集中的な消化時間は、螢光強度のさらなる上昇をもたらさ
なかった。この反応混合物のHPLC逆相分析は、完全に切断されていない基質の存
在を確かめた。荷電されていないアミノ酸Asn によるP1 残基Asp の置換は、プ
ロテアーゼ非基質へのプロテアーゼ基質の転換をもたらした。 Example 13. Fluorescent signal DEVN (10 μM) from the DEVN substrate when mixed with a solution containing the target enzyme , a substrate control peptide that is a compound of Table 12, was used for protease digestion by apoptosis-activated Jurkat cell lysates. It was found to be resistant. Intensive digestion time did not result in a further increase in fluorescence intensity. HPLC reverse phase analysis of this reaction mixture confirmed the presence of the substrate which was not completely cleaved. Substitution of the P 1 residue Asp by amino acid Asn uncharged resulted in conversion of protease substrate to the protease non-substrate.
【0220】
この対照ペプチドは、例12に記載されるような実験において競争性基質阻害を
示した。さらに、細胞溶解物の添加の後、時間の関数としてモニターする螢光強
度は、始め、螢光強度の有意な上昇を示したが、しかし15分後、この初期強度レ
ベルは安定化した。細胞溶解物に存在するプロテアーゼによる基質切断が存在し
なかったことを考慮すると、この初期螢光強度の最良な説明は、プロテアーゼに
結合するDEVN基質及びコンホメーション変化を受ける基質による。基質の主鎖を
包含するこのコンホメーション変化はまた、平均距離及び相対的配向に関してお
互いに対しての2つの共有結合される螢光色素分子のコンホメーションにも影響
を及ぼす。This control peptide showed competitive substrate inhibition in experiments as described in Example 12. Furthermore, after addition of cell lysates, the fluorescence intensity monitored as a function of time initially showed a significant increase in fluorescence intensity, but after 15 minutes, this initial intensity level stabilized. Considering the absence of substrate cleavage by the protease present in cell lysates, the best explanation for this initial fluorescence intensity is due to the DEVN substrate binding to the protease and the substrate undergoing a conformational change. This conformational change involving the backbone of the substrate also affects the conformation of the two covalently linked fluorophore molecules with respect to each other in terms of average distance and relative orientation.
【0221】
基質構造体におけるそれらの2種の螢光団の螢光消光の程度は、それらの双極
子に関してのそれらの距離及び特定の配向に対して敏感であることが見出された
。従って、螢光報告分子のそれらの2つの観点に影響を及ぼすいづれかのコンホ
メーション変化が、螢光消光に影響を及ぼすことが予測される。従って、プロテ
アーゼの基質結合部位に結合する基質により誘発されるコンホメーション変化は
、観察される初期螢光強度の変化、すなわちその螢光強度の上昇において影響さ
れた。基質は切断され得ないので、初期螢光強度の上昇は安定に達する。新規種
類の読取り、たとえば基質とその標的結合分子との間の会合の程度としての、基
質切断よりもむしろ基質のコンホメーション変化のために、この観察される螢光
強度の上昇を利用することができる。It has been found that the extent of the fluorescence quenching of those two fluorophores in the substrate structure is sensitive to their distance with respect to their dipoles and the particular orientation. Thus, any conformational change that affects those two aspects of the fluorescent reporting molecule is expected to affect the fluorescence quenching. Therefore, the conformational changes induced by the substrate binding to the substrate binding site of the protease were affected in the observed change in the initial fluorescence intensity, i.e. in the increase in the fluorescence intensity. Since the substrate cannot be cleaved, the increase in initial fluorescence intensity reaches a steady state. Exploiting this observed increase in fluorescence intensity due to a novel type of reading, eg, conformational change of the substrate rather than substrate cleavage as a degree of association between the substrate and its target binding molecule. You can
【0222】
例14.種々のコンホメーション決定ドメイン(CDR) アミノ酸配列によりプロテ アーゼ認識ドメインの柔軟性を変更することによって誘発される加水分解速度の 変動
いづれかの所定のプロテアーゼのための生理学的に適切な基質のプロテアーゼ
切断部位を、2つの場合に分類することができる。1つは、セリンプロテアーゼ
インヒビター、たとえば好中球エラスターゼインヒビター、又はα−1−抗トリ
プシンであり、ここでエラスターゼ認識配列は残るインヒビター分子によりかな
り正確に保存される。 Example 14. Physiologically protease cleavage of suitable substrates for the various conformations determined domain (CDR) hydrolysis rate fluctuations Izure of predetermined proteases induced by changing the flexibility of the protease recognition domain by the amino acid sequence Sites can be classified into two cases. One is a serine protease inhibitor, such as a neutrophil elastase inhibitor, or α-1-antitrypsin, where the elastase recognition sequence is conserved fairly accurately by the remaining inhibitor molecule.
【0223】
エラスターゼによる切断に基づいて、このプロテアーゼ反応性部位及びその新
しく形成された末端残基は、反応性及び切断されたインヒビター構造体の高い分
離結晶構造分析により明らかなように、有意なコンホメーション変化を受ける。
第2種類のプロテアーゼ切断部位においては、その切断配列は、コンホメーショ
ンが十分に定義されていないか又は有意な量の柔軟性が存在するドメインにおい
て、遊離線状ペプチドにおいてと同じほど存在する。いくらかの程度の定義され
たコンホメーション、又は2種の可能性ある基質間の最大に利用できる主鎖柔軟
性差異が、他の基質よりも1つの基質のための与えられたプロテアーゼの選択を
もたらすと言われる。Based on cleavage by elastase, this protease-reactive site and its newly formed terminal residue showed significant conformation as revealed by high resolution crystal structure analysis of the reactive and cleaved inhibitor structures. Receive a change of home.
In the second type of protease cleavage site, the cleavage sequence is as present in free linear peptides in domains where the conformation is poorly defined or there is a significant amount of flexibility. Some degree of defined conformation, or maximally available backbone flexibility difference between the two potential substrates, may dictate the choice of a given protease for one substrate over another. It is said to bring.
【0224】
化合物4(Fm-DEVD)、10(Fm-G2D2D) 及び11(Fm-CGD2D) は、種々の量の強制
されたコンホメーション空間又は柔軟性を、与えられた基質中に、同じプロテア
ーゼ認識ドメインにより、しかし異なったコンホメーション決定ドメイン又は領
域(CDR) により、そのCDRのベント形成機能を保持しながら、いかにして導入で
きるかを示す。この例は、CDR のコンホメーション柔軟性又は剛性を変えること
によって中心のプロテアーゼ認識ドメインの相対的剛性又は柔軟性をいかにして
変えることができるかを示す。Compounds 4 (Fm-DEVD), 10 (Fm-G2D2D) and 11 (Fm-CGD2D) show the same amount of forced conformational space or flexibility in a given substrate. We show how it can be introduced by a protease recognition domain, but by a different conformation determining domain or region (CDR), while retaining the bent forming function of that CDR. This example shows how the relative stiffness or flexibility of the central protease recognition domain can be altered by altering the conformational flexibility or stiffness of the CDRs.
【0225】
Fm-DEVD の親化合物は次の組成を有する:Fmoc-K[F1]DBDEVDGIDPK[F1]GY(配
列番号:7)。太字の下線の文字は、7個のアミノ酸残基から成るプロテアーゼ
認識配列である。化合物#10は、このプロテアーゼ認識配列の両端で2種のグリ
シン延長部を含む。中心のプロテアーゼ認識ドメインは、アミノ末端でのグリシ
ン残基が生来の配列の一部分であるので、8個の長さの残基GDEVDGID(配列番号
:8)である。他のアミノ酸、たとえばアラニンよりも本来、より柔軟である2
つのグリシン残基は、低いコンホメーション強制、又は逆に、化合物4(表12)
よりも高い柔軟性を提供し、そしてそれにより、Aib 又はPro 残基と組合される
場合、より一層の屈曲を可能にする。The parent compound of Fm-DEVD has the following composition: Fmoc-K [F1] DB DEVDGID PK [F1] GY (SEQ ID NO: 7). Bold underlined letters are protease recognition sequences consisting of 7 amino acid residues. Compound # 10 contains two glycine extensions at each end of this protease recognition sequence. The central protease recognition domain is the eight-length residue GDEVDGID (SEQ ID NO: 8) because the glycine residue at the amino terminus is part of the native sequence. Naturally more flexible than other amino acids, such as alanine 2
The two glycine residues are less conformationally constrained, or conversely, compound 4 (Table 12).
It provides greater flexibility and thereby allows more bending when combined with Aib or Pro residues.
【0226】
グリシンに存在するメチレン基の他に、5つのメチレン基と共に両末端でアミ
ノカプロン酸の追加の挿入は、強制されたコンホメーションのさらなる緩和、及
び従って、プロテアーゼ認識ドメインGDEVDGIDのためのより高い柔軟性を提供す
る。この柔軟性の進行は、CPP32 はエラスターゼよりもより柔軟なプロテアーゼ
認識ドメインを認識するので、CPP32 プロテアーゼによる高められた加水分解速
度をもたらした。この言及に関する支持は、その生理学的基質のプロフォームで
のCPP32 プロテアーゼ切断部位、すなわちポリ(ADP−リボース)ポリメラーゼ、
PARPが2種の十分に折りたたまれたドメイン間に位置することである。In addition to the methylene group present in glycine, the additional insertion of aminocaproic acid at both ends, along with the five methylene groups, further relaxed the forced conformation, and thus more than for the protease recognition domain GDEVDGID. Provides high flexibility. This progression of flexibility resulted in an increased rate of hydrolysis by the CPP32 protease, as CPP32 recognizes a more flexible protease recognition domain than elastase. Support for this reference is the CPP32 protease cleavage site in the proform of its physiological substrate, namely poly (ADP-ribose) polymerase,
PARP is located between two well-folded domains.
【0227】
従って、そのようなプロテアーゼ切断部位は確実には保持され得ず、又はその
コンホメーションは残る分子よりもほとんど定義されていないことを予測される
。従って、基質にそれらの構造特徴を供給するためには、柔軟な残基、たとえば
グリシン、エプシロンアミノカプロン酸、βアラニン、及びアミノ酪酸の導入は
、基質の中心プロテアーゼ認識ドメインの主鎖柔軟性を調節することに重要な役
割を演じることが予測される。コンホメーション決定ドメインのためのそれらの
追加の好ましい残基はまた、必要とされるベンド−誘発性影響を付与することが
予測される。It is therefore expected that such protease cleavage sites may not be reliably retained or their conformation is less well defined than the rest of the molecule. Therefore, the introduction of flexible residues such as glycine, epsilon aminocaproic acid, β-alanine, and aminobutyric acid, in order to provide those structural features to the substrate, regulates backbone flexibility of the central protease recognition domain of the substrate. It is expected to play an important role in doing so. Those additional preferred residues for the conformational determinant domain are also predicted to confer the required bend-induced effect.
【0228】
それらの3種の基質についての観察された、変更された加水分解速度は、プロ
テアーゼ認識ドメインの柔軟性の調節における成功に向いている。これは、空間
を通してお互いと相互作用する2種の螢光団のための適切な配向を維持しながら
、タンパク質分解速度における観察される差異において表わされる。柔軟性を調
節するための手段を提供することにおける、及び適切に密接した空間においての
アミノ及びカルボキシル末端の配向を可能にすることにおけるこのコンホメーシ
ョン決定ドメインの重要性は、それらの化合物(4,10及び11)により例示され
る。The observed altered hydrolysis rates for those three substrates lend themselves to success in controlling the flexibility of the protease recognition domain. This is manifested in the observed differences in proteolytic rates while maintaining the proper orientation for the two fluorophores that interact with each other through space. The importance of this conformational determinant domain in providing a means to regulate flexibility and in allowing orientation of the amino and carboxyl termini in appropriately tight spaces is due to the importance of those compounds (4 , 10 and 11).
【0229】
それらの例は、Lys-Asp-Aib-Gly 又はLys-Asp-Aib-Ahx-Gly を含んで成るテト
ラペプチド及びペンタペプチドを提供し、ここでAhxはエピシロンアミノカプロ
ン酸(すなわち、NH2-(CH2)5-COOH)である。螢光団はロイシン残基のエピシロン
アミノ基に結合される。カルボキシル末端CDR ドメインは、トリペプチドGly-Pr
o-Lys 及びテトラペプチドGly-Ahx-Pro-Lys として定義される。加水分解速度は
、化合物4(Fm-DEVD : Fm-K[F1]DBDEVDGIDPK[F1]GY])(配列番号:9)と10(Fm-
G2D2D : Fm-K[F1]DBGDEVDGIDGPK[F1]GY)(配列番号:9)との間で3倍、早めら
れた。Examples thereof provide tetrapeptides and pentapeptides comprising Lys-Asp-Aib-Gly or Lys-Asp-Aib-Ahx-Gly, where Ahx is episilon aminocaproic acid (ie, NH 3 2 - (CH 2) 5 -COOH). The fluorophore is attached to the epicylon amino group of the leucine residue. The carboxyl-terminal CDR domain is a tripeptide Gly-Pr.
It is defined as o-Lys and the tetrapeptide Gly-Ahx-Pro-Lys. The hydrolysis rates were as follows: Compound 4 (Fm-DEVD: Fm-K [F1] DBDEVDGIDPK [F1] GY]) (SEQ ID NO: 9) and 10 (Fm-
G2D2D: Fm-K [F1] DBGDEVDGIDGPK [F1] GY) (SEQ ID NO: 9) was accelerated by 3 times.
【0230】
図5に示されるように、加水分解速度は、さらに、アミノカプロン酸(Ahx) 付
加物、すなわち化合物11(Fm-CGD2D : Fm-K[F1]DB Ahx GDEVDGIDG Ahx PK[F1]GY
(配列番号:10))により、上記グリシン残基挿入よりも約3倍、早められた。
従って、全体的に少なくとも9倍の基質加水分解速度の上昇が達成された(表12
における化合物4及び11)。As shown in FIG. 5, the hydrolysis rate was further measured by the aminocaproic acid (Ahx) adduct, compound 11 (Fm-CGD2D: Fm-K [F1] DB Ahx GDEVDGIDG Ahx PK [F1] GY).
(SEQ ID NO: 10)) resulted in about 3 times faster than the above glycine residue insertion.
Thus, an overall at least 9-fold increase in substrate hydrolysis rate was achieved (Table 12).
4 and 11) in.
【0231】
例15.プロテアーゼ基質において分子内H−タイプのダイマーを形成する螢光 団の構造特徴
本発明のホモ−二重ラベルされた螢光原組成物への使用のための種々の可能性
ある螢光団の、H−ダイマー形成と構造元素との間の最強の相互関係は、順に、
非局在化電荷、対称性、及び転移双極子の大きさである。疎水性は、このタイプ
の二量体化において主要決定基であることが観察されなかった。
本明細書に記載される実験においては、新規種類のプロ螢光プロテアーゼ基質
が企画され、そして合成された。それらの新規螢光原インジケーターは、励起モ
デルと適合するスペクトル性質を有し;より特定には、ローダミンにより二重ラ
ベルされたそれらのポリペプチドのスペクトルは、青色−シフトされた吸収ピー
ク及び螢光消光を示し、ここで両インジケーターはH−ダイマー形成のものであ
る。 Example 15. Structural features present invention fluorophores which form dimers intramolecular H- type in protease substrate homo - fluorophores that various possibilities for use of the double labeled fluorescent original composition, The strongest interrelationships between H-dimer formation and structural elements are, in order:
Delocalized charge, symmetry, and transition dipole size. Hydrophobicity was not observed to be the major determinant in this type of dimerization. In the experiments described herein, a new class of profluorescent protease substrates was designed and synthesized. Their novel fluorogenic indicators have spectral properties that are compatible with the excitation model; more specifically, the spectra of their polypeptides doubly labeled with rhodamine have blue-shifted absorption peaks and fluorescence. Indicates quenching, where both indicators are of H-dimer formation.
【0232】
たとえば、NoreFes 、すなわちセリンプロテアーゼエラスターゼにより切断さ
れるウンデカペプチドは、分子内H−タイプのダイマー形成を示す色素の構造元
素を同定するために、その切断部位の反対側上で6種の螢光団によりホモ−二重
ラベルされた。酵素切断の前及び後で得られるそれらの6種の基質の吸収及び螢
光スペクトルは、非局在化された電荷、続く対称性の存在、及び最とも低いエネ
ルギーの電子転移双極子の大きさがダイマー形成において重要な要因であること
を示唆する。驚くべきことには、疎水性相互作用がこの研究において使用される
螢光団において重要である証拠は存在しなかった。
この研究において使用される6種の螢光団は、ローダミン−X、テトラメチル
ローダミン、フルオレセイン、ジエチルアミノクマリン、ヒドロキシクマリン及
びピレンであった。[0232] For example, NoreFes, an undecapeptide that is cleaved by the serine protease elastase, has six species on the opposite side of its cleavage site to identify structural elements of the dye that exhibit intramolecular H-type dimer formation. Homo-double labeled by the fluorophore. The absorption and fluorescence spectra of those six substrates obtained before and after enzymatic cleavage show the delocalized charge, the presence of subsequent symmetry, and the size of the lowest energy electron transfer dipole. Is an important factor in dimer formation. Surprisingly, there was no evidence that hydrophobic interactions were important in the fluorophore used in this study. The six fluorophores used in this study were rhodamine-X, tetramethylrhodamine, fluorescein, diethylaminocoumarin, hydroxycoumarin and pyrene.
【0233】
それらの2種のローダミン(ローダミン−X、テトラメチルローダミン)のキ
サンテン成分は同じ電荷及び対称構造を有するが、それらの間での区別できる特
徴は、テトラメチルローダミンの高い転移双極子の大きさ及び低い疎水性である
。損なわれていないテトラメチルローダミン−誘導体化された基質のスペクトル
は、2種の二重ラベルされた損なわれていないペプチドの吸収スペクトルとそれ
ぞれ切断されたペプチド溶液のスペクトルとを比較する場合、ローダミン−Xの
電荷よりもより顕著な電荷を示すことが注目される。Although the xanthene components of those two rhodamines (rhodamine-X, tetramethylrhodamine) have the same charge and symmetric structure, the distinguishing feature between them is that the tetramethylrhodamine's high transition dipole Size and low hydrophobicity. The spectra of the intact tetramethylrhodamine-derivatized substrate show that when comparing the absorption spectra of the two double-labeled intact peptides with the respective cleaved peptide solution spectra. It is noted that it exhibits a more pronounced charge than the X charge.
【0234】
上記に示されるように、+1の電荷がキサンテン構造体の個々にわたって局在
化された2種のローダミン誘導体に比較して、フルオレセインの3種の接合され
た環成分はpH9で荷電されていなかった。ペプチドの分解による色素(フルオレ
セイン)の分離の後、吸収スペクトルのいづれかの有意な形状変化の欠失は、H
−ダイマー形成における電荷のための役割を示す。この誘導体に関して観察され
る、ほとんど目立たないが、しかし、それにもかかわらず、測定可能な消光は、
2種のローダミンのいづれかが、フルオレセインに関するダイマー形成のための
解離定数がローダミンのための解離定数よりも4の大きさの程度低い、溶液にお
けるキサンテンの前記研究と一致する相互作用と比較して、2種のフルオレセイ
ン間の低いが、しかし測定可能な程度の相互作用に向ける。As shown above, the three conjugated ring components of fluorescein were charged at pH 9 compared to the two rhodamine derivatives with a +1 charge localized across the xanthene structure individually. Didn't. After separation of the dye (fluorescein) by degradation of the peptide, the loss of any significant shape change in the absorption spectrum is
Show the role for the charge in dimer formation. The little noticeable, but nevertheless measurable, quenching observed with this derivative is
Compared to the interaction consistent with previous studies of xanthene in solution, where either of the two rhodamines has a dissociation constant for dimer formation for fluorescein that is as much as 4 smaller than the dissociation constant for rhodamine, Directs a low, but measurable, interaction between the two fluoresceins.
【0235】
次に、色素対称の影響を、2種のクマリン、すなわちジエチルアミノクマリン
及びヒドロキシクマリンを用いて試験した。この種類の分子は、対称元素を含ま
ない。ジエチルアミノクマリンは、ローダミンに類似して、その2つの接合され
た環上に非局在化された陽性電荷を担持し、そしてヒドロキシクマリンは、フル
オレセインに類似して、pH9で中性である。ジエチルアミノクマリン−ラベルさ
れたNorFesのスペクトルは、11nmの青色シフトを示し、そしてヒドロキシクマリ
ン−ラベルされたNorFesのスペクトルはわずかに青色の層を示す。切断されたペ
プチド溶液に対する損なわれていないペプチドのそれぞれの消光度、76%及び28
%は、非局在化された電荷の重要性と一致する。ジエチルアミノクマリン−誘導
体化されたペプチドのあまり顕著でないスペクトルとキサンテンのスペクトルと
の比較は、H−ダイマー形成において重要な要素としての対称性の役割を支持す
る。The effect of dye symmetry was then tested with two coumarins, diethylaminocoumarin and hydroxycoumarin. This type of molecule does not contain symmetrical elements. Diethylaminocoumarin bears a delocalized positive charge on its two joined rings, similar to rhodamine, and hydroxycoumarin, similar to fluorescein, is neutral at pH 9. The diethylaminocoumarin-labeled NorFes spectrum shows a blue shift of 11 nm, and the hydroxycoumarin-labeled NorFes spectrum shows a slightly blue layer. The respective extinctions of intact peptides relative to the cleaved peptide solution, 76% and 28
% Is consistent with the importance of delocalized charge. Comparison of the less prominent spectra of the diethylaminocoumarin-derivatized peptide with that of xanthene supports the role of symmetry as a key element in H-dimer formation.
【0236】
最後に、疎水性の役割を、ピレン、すなわち炭素及び水素のみを含むS2 対称
を有する螢光団を用いて研究した。スペクトル変化は、吸収又は螢光モデルのい
づれにも観察されず、そして転移双極子の大きさは極端に小さい。それらの結果
は、H−ダイマー形成における疎水性のための有力な役割に対する証拠を提供す
る。Finally, the role of hydrophobicity was investigated using pyrene, a fluorophore with S 2 symmetry containing only carbon and hydrogen. No spectral changes are observed in either the absorption or fluorescence models, and the size of the transition dipole is extremely small. The results provide evidence for a possible role for hydrophobicity in H-dimer formation.
【0237】
要約すると、H−ダイマー形成と構造元素との間の最とも強い相互関係は、順
に、非局在化された電荷、対称性、及び転移双極子の大きさである。疎水性は、
このタイプの二量体化においては主要決定因子であることが観察されなかった。
上記例は、例示的であって、本発明を限定するものではない。本発明の他の変
法は当業者に容易に明らかになるであろう。本明細書に引用されるすべての出版
物、特許及び特許出願は、引用により本明細書に組込まれる。In summary, the strongest interrelationships between H-dimer formation and structural elements are, in turn, delocalized charge, symmetry, and transition dipole size. Hydrophobicity is
No major determinant was observed in this type of dimerization. The above examples are illustrative and do not limit the invention. Other variations of the invention will be readily apparent to those of ordinary skill in the art. All publications, patents and patent applications cited herein are hereby incorporated by reference.
【0238】
実施例16 高い処理量のスクリーニング
本発明のインジケーターが約650nm〜約720nmの範囲の波長を放射する蛍光分子
を使用するとき、それらは蛍光、均質、多重、生細胞およびビーズをベースとす
るスクリーニングアッセイのための、Perkin Elmer Applied Biosystems FM
ATTM System 8100自動化、マクロ−コンフォーカウ高い処理量のスクリーニン
グ(HTS)システムにおいて使用するためによく適する。 Example 16 High Throughput Screening When the indicators of the present invention use fluorescent molecules that emit in the wavelength range from about 650 nm to about 720 nm, they are based on fluorescence, homogeneity, multiplexing, live cells and beads. Perkin Elmer Applied Biosystems FM for targeted screening assays
ATTM System 8100 Automated, Macro-Confocal Well suited for use in high throughput screening (HTS) systems.
【0239】
96ウェルの平底プレートにおいて、細胞を3〜10×103細胞/ウェルの密度でプ
レートした。細胞の1集団をアポトーシス誘導因子、例えば、スタウロスポリン
と約1μMの濃度において約3〜4時間インキュベートし、そして第2集団をベヒク
ル、例えば、DMSOと等しい時間インキュベートした。インキュベーション期間後
、2つのIC5蛍光体を含んでなるPhiPhiLux(OncoImmunin,Inc.)細胞透過性蛍光
発生基質を約2μMの最後濃度で添加した。インキュベーションを1時間実施した
。プレートをFMATTM8100計装の中に入れ、各ウェル中の蛍光細胞の数を計数した
。Cells were plated at a density of 3-10 × 10 3 cells / well in 96-well flat bottom plates. One population of cells was incubated with an apoptosis-inducing factor, such as staurosporine, at a concentration of about 1 μM for about 3-4 hours, and a second population was incubated with a vehicle, such as DMSO, for an equal amount of time. After the incubation period, PhiPhiLux (OncoImmunin, Inc.) cell-permeable fluorogenic substrate comprising two IC5 fluorophores was added at a final concentration of approximately 2 μM. Incubation was carried out for 1 hour. The plate was placed in the FMATTM8100 instrument and the number of fluorescent cells in each well was counted.
【0240】
好ましい態様において、バックグラウンドレベルに対して所望のシグナルが得
られるまで、光電子増倍管上の増加を下方に同調する(検出器感度を減少させる
)ことによって、このシステムを単に「そのまま」使用した。
特に本発明のインジケーターを使用する細胞内プロテアーゼ活性を検出するた
めに、この計装の実用性を増強するためのFMATTM8100の他の変更を行った。1つ
の変更において、放射側にニュートラルデンシティのフィルターの導入して、蛍
光インジケーターにより提供される全放射シグナルを減少できるように、機械を
変更した。これにより、感度を減少させないで、検出器を作動させることができ
る。連続的に可変のフィルターステップドフィルター(例えば、フィルターホイ
ール)は適度のシグナル減少の選択を可能とする。In a preferred embodiment, the system is simply “as is” by downward tuning the increase on the photomultiplier tube (decreasing detector sensitivity) until the desired signal is obtained relative to background levels. "used. Other modifications of the FMATTM8100 were made to enhance the utility of this instrumentation, especially to detect intracellular protease activity using the indicators of the invention. In one modification, the machine was modified so that a neutral density filter could be introduced on the emission side to reduce the total emission signal provided by the fluorescent indicator. This allows the detector to operate without reducing sensitivity. A continuously variable filter stepped filter (eg, filter wheel) allows selection of moderate signal reduction.
【0241】
光学的切片厚さの選択を可能とするために、FMATTMにおいて固定ピンホールよ
りむしろ可変ピンホールを準備することができる。現在の計装は固定した100μm
の光学的切片を利用する。好ましい厚さの範囲は0.1μM〜100μmであり、そして
本発明のインジケーターとともに使用するためには、約10〜20μmの光学的切片
厚さが最も好ましい。
明るいフィールドおよび/または相の縮小画像捕捉のオプションを導入すると
、プロテアーゼインジケーターシグナルおよび細胞の画像の切り替えが可能とな
る。これにより、フィールド内の全細胞数の測定が促進される。Variable pinholes, rather than fixed pinholes, can be provided in the FMAT ™ to allow selection of optical section thickness. Current instrumentation is fixed 100 μm
The optical section of is used. The preferred thickness range is 0.1 μM to 100 μm, and optical section thicknesses of about 10-20 μm are most preferred for use with the indicators of the present invention. Introducing the option of reduced image capture of bright fields and / or phases allows for the switching of protease indicator signals and images of cells. This facilitates measurement of the total number of cells in the field.
【0242】
FMATの倍率設定を増加すると、低い解像度の全細胞画像よりむしろ細胞下の局
在化画像の捕捉が可能となる。これにより、特定の細胞下オルガネラまたはドメ
インに対するプロテアーゼ活性の定位が促進される。
現存するヘリウム−ネオンレーザーと一緒に紫外線レーザー励起オプションを
導入すると、現存する核染色素、例えば、Hearchst色素を使用して核を計数する
ことができ、これにより細胞の計数が促進される。Increasing the FMAT magnification setting allows capture of subcellular localized images rather than lower resolution whole cell images. This facilitates localization of protease activity to specific subcellular organelles or domains. Introducing an ultraviolet laser excitation option with an existing helium-neon laser allows existing nuclear chromatins, such as the Hearchst dye, to be used to count nuclei, which facilitates cell counting.
【0243】
FMAT 8100に添付されている画像解析ソフトウェアを変更することもできる。
例えば、種々の測定したパラメーター、例えば、特定特徴的形状、輝度、サイズ
、特定標識の存在、およびその他を適用することによって、1またはそれ以上の
下位集団にグループを形成できるように、ソフトウェアを変更することができる
。これにより、例えば、1またはそれ以上の生理学的パラメーターまたはマーカ
ーと酵素活性を相関させることができる。
実時間捕捉画像の解析のソフトウェアを変更すると、細胞数または細胞下特徴
の数の計数することができ、これにより装置をそのデータ獲得プロトコルに対し
て正規化することができる。The image analysis software provided with the FMAT 8100 can be modified.
Modifying the software to allow groups to be formed into one or more subpopulations, for example by applying various measured parameters, such as specific characteristic shapes, intensities, sizes, presence of specific markers, and others. can do. This allows, for example, one to correlate enzyme activity with one or more physiological parameters or markers. A modification of the software for the analysis of real-time captured images allows the number of cells or the number of subcellular features to be counted, which allows the device to be normalized to its data acquisition protocol.
【0244】
上記実施例は本発明の例示であるが、本発明を限定するものと解釈すべきでは
ない。本発明の他の変形は当業者にとって容易に明らかであり、添付された特許
請求の範囲に包含される。本明細書において引用したすべての刊行物、特許、お
よび特許出願は引用することによって本明細書の一部とされる。The above examples are illustrative of the invention, but should not be construed as limiting the invention. Other variations of the invention will be readily apparent to those skilled in the art and are covered by the appended claims. All publications, patents, and patent applications cited herein are incorporated by reference.
【図1A】
図1Aは、D-NorFES-Aプロテアーゼ阻害剤(F1-Asp-Ala-Ile-Pro-Nle-Ser-Ile-P
ro-Cys-F2)(式中、F1 はドナー(D)螢光団(5’−カルボキシテトラメチル
ローダミン(C2211)であり、そしてF2 はアクセプター(A)螢光団(ローダ
ミンXアセタミド(R492) である)の、エステラーゼ添加前及び後でのHPLC分析
を示す。図1A:エラスターゼ添加前のHPLCであって、無傷のインジケーター分
子を示す後溶出ピークを示す。FIG. 1A shows a D-NorFES-A protease inhibitor (F 1 -Asp-Ala-Ile-Pro-Nle-Ser-Ile-P).
ro-Cys-F 2 ) where F 1 is the donor (D) fluorophore (5′-carboxytetramethylrhodamine (C2211) and F 2 is the acceptor (A) fluorophore (rhodamine X acetamide (R492)) before and after addition of esterase, Figure 1A: HPLC before addition of elastase, showing post-elution peaks showing intact indicator molecules.
【図1B】
図1Bは、D-NorFES-Aプロテアーゼ阻害剤(F1-Asp-Ala-Ile-Pro-Nle-Ser-Ile
-Pro-Cys-F2)(式中、F1 はドナー(D)螢光団(5’−カルボキシテトラメチ
ルローダミン(C2211)であり、そしてF2 はアクセプター(A)螢光団(ロー
ダミンXアセタミド(R492) である)の、エステラーゼ添加前及び後でのHPLC分
析を示す。図1Bは、エラスターゼ添加後のHPLCであって、両螢光団が吸光する
550nmでの検出を示す。FIG. 1B shows a D-NorFES-A protease inhibitor (F 1 -Asp-Ala-Ile-Pro-Nle-Ser-Ile).
-Pro-Cys-F 2 ), wherein F 1 is a donor (D) fluorophore (5′-carboxytetramethylrhodamine (C2211) and F 2 is an acceptor (A) fluorophore (rhodamine X Figure 1B shows HPLC analysis of acetamide (R492) before and after addition of esterase, Figure 1B shows HPLC after addition of elastase, where both fluorophores absorb.
Detection at 550 nm is shown.
【図1C】
図1Cは、D-NorFES-Aプロテアーゼ阻害剤(F1-Asp-Ala-Ile-Pro-Nle-Ser-Ile
-Pro-Cys-F2)(式中、F1 はドナー(D)螢光団(5’−カルボキシテトラメチ
ルローダミン(C2211)であり、そしてF2 はアクセプター(A)螢光団(ロー
ダミンXアセタミド(R492) である)の、エステラーゼ添加前及び後でのHPLC分
析を示す。図1Cはエラスターゼ添加後のHPLCであって、F2 が最大吸収する 5
80nmでの検出を示す。FIG. 1C shows a D-NorFES-A protease inhibitor (F 1 -Asp-Ala-Ile-Pro-Nle-Ser-Ile.
-Pro-Cys-F 2 ), wherein F 1 is a donor (D) fluorophore (5′-carboxytetramethylrhodamine (C2211) and F 2 is an acceptor (A) fluorophore (rhodamine X Fig. 1C shows HPLC analysis of acetamide (which is R492) before and after addition of esterase, and Fig. 1C shows HPLC after addition of elastase, which shows the maximum absorption of F 2.
Detection at 80 nm is shown.
【図2A】
図2Aは、エラスターゼ添加の前のD-NorFES-A- 螢光源プロテアーゼインジケ
ーターの発光スペクトルを示す。Figure 2A shows the emission spectrum of the D-NorFES-A- Fluorescent Light Source Protease Indicator before addition of elastase.
【図2B】
図2Bは、エラスターゼ添加の後のD-NorFES-A- 螢光源プロテアーゼインジケ
ーターの発光スペクトルを示す。Figure 2B shows the emission spectrum of the D-NorFES-A- Fluorescent Light Source Protease Indicator after elastase addition.
【図3】
図3は、エラスターゼ1ユニットの添加後の時間の関数としての、図1の螢光
源プロテアーゼインディケーターの経時的増加を示す。FIG. 3 shows the increase over time of the fluorescein protease indicator of FIG. 1 as a function of time after addition of 1 unit of elastase.
【図4A】
図4Aは、エラスターゼ1ユニットの添加後の時間の関数としての、ドナー螢
光団の螢光強度を示す。図1の螢光源プロテアーゼインディケーター。D-NorFES
-Aは、F1-Asp-Ala-Ile-Pro-Nle-Ser-Ile-Pro-Cys-F2 プロテアーゼインディケー
ター(式中、F1 はドナー螢光団(5’−カルボキシテトラメチルローダミン(
C2211)であり、そしてF2 はアクセプター螢光団(ローダミンXアセタミド(
R492) である)である。D-NorFES及びA-NorFESのそれぞれは、同じペプチド主鎖
を有するが、しかし2つの螢光団の内1方のみを提供する分子を示す。FIG. 4A shows the fluorescence intensity of the donor fluorophore as a function of time after addition of 1 unit of elastase. Fluorescent light source protease indicator of Figure 1. D-NorFES
-A is an F 1 -Asp-Ala-Ile-Pro-Nle-Ser-Ile-Pro-Cys-F 2 protease indicator (wherein F 1 is a donor fluorophore (5′-carboxytetramethylrhodamine (
C2211), and F 2 is an acceptor fluorophore (Rhodamine X acetamide (
R492)). Each of D-NorFES and A-NorFES represents a molecule having the same peptide backbone, but providing only one of the two fluorophores.
【図4B】
図4Bは、エラスターゼ1ユニットの添加後の時間の関数としての、ドナー螢
光団の螢光強度を示す。図4B:2種類の螢光団のいずれか一方により標識され
た図1の螢光源プロテアーゼのペプチド主鎖。D-NorFES-Aは、F1-Asp-Ala-Ile-P
ro-Nle-Ser-Ile-Pro-Cys-F2 プロテアーゼインディケーター(式中、F1 はドナ
ー螢光団(5’−カルボキシテトラメチルローダミン(C2211)であり、そして
F2 はアクセプター螢光団(ローダミンXアセタミド(R492) である)である。
D-NorFES及びA-NorFESのそれぞれは、同じペプチド主鎖を有するが、しかし2つ
の螢光団の内1方のみを提供する分子を示す。FIG. 4B shows the fluorescence intensity of the donor fluorophore as a function of time after addition of 1 unit of elastase. FIG. 4B: Peptide backbone of the fluorescent light source protease of FIG. 1 labeled with either one of two fluorophores. D-NorFES-A is F 1 -Asp-Ala-Ile-P
ro-Nle-Ser-Ile-Pro-Cys-F 2 protease indicator, where F 1 is a donor fluorophore (5′-carboxytetramethylrhodamine (C2211) and F 2 is an acceptor fluorophore. (Rhodamine X acetamide (R492)).
Each of D-NorFES and A-NorFES represents a molecule having the same peptide backbone, but providing only one of the two fluorophores.
【図5】
図5は、DEVD, DEVN及びICE 基質の螢光を示す。1μMの基質DEVD(例8の化
合物2)、DEVN(例8の化合物3)及びICE(例8の化合物5)を含有する測定緩
衝液50mM HEPES緩衝剤、pH7.5 、10%(w/v)シュークロース及び 0.1%(w
/v)(HAPS) 100μlに、10μlのジャーカット細胞の細胞溶解物を添加し、
そして37℃にて16時間インキュベートした。このジャーカット細胞の溶解物は、
抗Fas 抗体により1μg/mlの濃度で6時間刺激された細胞から調製した。基質
溶液のみの螢光強度を、図5において、t=0として標示した水平線として示し
、そして細胞溶解物と基質溶液との混合物の16時間後の螢光強度を垂直線で示し
、そしてt=16時間消化として標示する。10μlの細胞溶解物を50μM ZVAD-FM
K(ベンゾキシカルボニル−バラニル−アラニル−アスパルチル−フルオロメチル
ケトン)と共に37℃にて30分間プレインキュベートし、次に基質溶液に加えた。
この混合物の16時間後の螢光強度を、ZVAD-FMK(阻害物質)として標示した棒に
より示す。最後に、プレインキュベートした細胞溶解物を、ヨードアセトアミド
(スルヒドリル基のためのアルキル化剤)及びPMSF(セリンプロテアーゼを阻害
するため)と共に、基質溶液に加えた。37℃にて16時間後の螢光強度を、ヨード
アセトアミド/PMSFとして標示した棒により示す。DEVN基質は負対照基質(P1
,Asp 残基がAsn により置換されている)である。CPP32 プロテアーゼは、P1
残基がアスパラギン酸残基であることを必要とする。DEVN基質のグラフの4本の
棒(図5)が示すところによれば、活性化された細胞溶解物はDEVD基質を消化す
る他のいかなるプロテアーゼも含有しない。なぜなら、16時間消化の強度は基質
のみと同じだからである。DEVD基質の棒グラフが示すところによれば、活性化さ
れた細胞溶解物はCPP32 プロテアーゼを含有し、そしてこのプロテアーゼ活性は
既知のCPP32 プロテアーゼ阻害剤であるZVAD-FMKにより阻害される。DEVD基質の
消化への他のプロテアーゼの寄与は、ZVAD-FMK棒とヨードアセタミド/PMSF棒の
強度の間の差により示される通り、非常に小さい。FIG. 5 shows the fluorescence of DEVD, DEVN and ICE substrates. Measurement buffer 50 mM HEPES buffer, pH 7.5, 10% (w / v) containing 1 μM substrate DEVD (Compound 2 of Example 8), DEVN (Compound 3 of Example 8) and ICE (Compound 5 of Example 8) ) Sucrose and 0.1% (w
/ V) (HAPS) to 100 μl, add 10 μl of Jurkat cell lysate,
And it incubated at 37 degreeC for 16 hours. This Jurkat cell lysate is
Prepared from cells stimulated with anti-Fas antibody at a concentration of 1 μg / ml for 6 hours. The fluorescence intensity of the substrate solution alone is shown in FIG. 5 as the horizontal line labeled as t = 0, and the fluorescence intensity of the mixture of cell lysate and substrate solution after 16 hours is shown as the vertical line, and t = Label as a 16-hour digest. Add 10 μl of cell lysate to 50 μM ZVAD-FM
Preincubated with K (benzoxycarbonyl-valanyl-alanyl-aspartyl-fluoromethylketone) for 30 minutes at 37 ° C and then added to the substrate solution.
The fluorescence intensity of this mixture after 16 hours is indicated by the bar labeled as ZVAD-FMK (inhibitor). Finally, the pre-incubated cell lysate was added to the substrate solution with iodoacetamide (alkylating agent for sulfhydryl groups) and PMSF (to inhibit serine proteases). The fluorescence intensity after 16 hours at 37 ° C is indicated by the bar labeled as iodoacetamide / PMSF. The DEVN substrate is a negative control substrate (P 1
, Asp residues are replaced by Asn). CPP32 protease is P 1
It requires that the residue is an aspartic acid residue. The activated lysates do not contain any other proteases that digest the DEVD substrate, as shown by the four bars in the DEVN substrate graph (Figure 5). This is because the 16-hour digestion intensity is the same as that of the substrate alone. The bar graph of DEVD substrate shows that activated cell lysates contain CPP32 protease and this protease activity is inhibited by ZVAD-FMK, a known CPP32 protease inhibitor. The contribution of other proteases to the digestion of DEVD substrates is very small, as shown by the difference between the intensity of ZVAD-FMK and iodoacetamide / PMSF rods.
【図6】
図6.本発明の方法において使用するための好ましいジアルキル化カルボシア
ニン色素。X及びYは(CH3)2C、NH、O、Sなどから成る群から独立に選択される
。好ましくは、Nは0より大きくそして20未満であり、より好ましくはNは0よ
り大きくそして10未満であり、そして最も好ましくはNは0より大きくそして約
5未満である。或る態様においては、Nは1又は2である。R1及びR2は独立して
アルキル基から選択される。R3〜R10は独立してH、アルキル、Oアルキル、アル
ハライド、アルキル化アミン、アミンなどから成る群から選択される。Zは任意
のカウンテリオン(counterion)である。IC5において、R1はエチルであり、そし
てR2は5-(N-カルボニルペンチル)である。R3〜R10はHである。X及びYは3,3,
3',3'-テトラメチルである(例えば、Dojindo LaboratoriesからのIC5-OSuを参
考のこと)。FIG. Preferred dialkylated carbocyanine dyes for use in the method of the invention. X and Y are independently selected from the group consisting of (CH 3 ) 2 C, NH, O, S and the like. Preferably, N is greater than 0 and less than 20, more preferably N is greater than 0 and less than 10, and most preferably N is greater than 0 and less than about 5. In some embodiments, N is 1 or 2. R 1 and R 2 are independently selected from alkyl groups. R 3 to R 10 are independently H, alkyl, O-alkyl, Aruharaido, alkylated amine is selected from the group consisting of such amines. Z is an arbitrary counterion. In IC5, R 1 is ethyl and R 2 is 5- (N-carbonylpentyl). R 3 to R 10 are H. X and Y are 3,3,
3 ', 3'-Tetramethyl (see, for example, IC5-OSu from Dojindo Laboratories).
───────────────────────────────────────────────────── 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,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,BZ,C A,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM ,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH, GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K E,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS ,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN, MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,R U,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM ,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VN, YU,ZA,ZW (72)発明者 パッカード,ビバリー エス. アメリカ合衆国,メリーランド 20852, ロックビル,パイン ヘブン テラス 10605 Fターム(参考) 4B063 QA01 QQ02 QQ03 QQ08 QQ20 QQ36 QR41 QR48 QR66 QS11 QS24 QS36 QX01 QX02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (81) Designated countries 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, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG , ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, BZ, C A, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM , DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, K E, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS , LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, RO, R U, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM , TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Packard, Beverly S. Maryland 20852, United States, Rockville, Pine Haven Terrace 10605 F term (reference) 4B063 QA01 QQ02 QQ03 QQ08 QQ20 QQ36 QR41 QR48 QR66 QS11 QS24 QS36 QX01 QX02
Claims (38)
(配列番号13)、LVEIDNG(配列番号14)、GIETESGV(配列番号15)、TGRT(配
列番号16)、VMTGRT(配列番号17)、SEVKLDAEF(配列番号18)、S(d-E)VK(d
-L)DAE(d-F)(配列番号19)、EDVVCCS(配列番号20)、EEVEGIN(配列番号21
)、D(d-F)VDGIN、(d-D)EV(d-D)GIN、LVEIENG(配列番号22)、GIETDSG(
配列番号23)、GIETESG(配列番号24)、LEHDGIN(配列番号25)、LETDGIN(配
列番号26)、WEHDGIN(配列番号27)、YVHDG(配列番号28)、YVHDGIN(配列番
号29)、YVHDA(配列番号30)、TGRTG(配列番号31)、S(d-E)VK(d-L)DAE(
d-F)(配列番号32)、IEPDS(配列番号33)、PLGIAGI(配列番号34)、IETDSGV
(配列番号35)、SEVNLDAEF(配列番号36)、YVHDAPV(配列番号37)およびSQNY
PIVQ(配列番号38)から成る群から選択されるペプチドであり; F1およびF2は蛍光体であり、F1はアミノ末端のアミノ酸に結合されており、そ
してF2はカルボキシル末端のアミノ酸に結合されており; S1およびS2は、存在するとき、1〜約50アミノ酸長さ範囲のペプチドスペーサ
ーであり、S1は、存在するとき、アミノ末端のアミノ酸に結合されており、そし
てS2は、存在するとき、カルボキシル末端のアミノ酸に結合されており; i、j、k、l、m、n、o、p、q、およびrは独立して0または1であり; aa1およびaa10は独立してリシン、オルニチンおよびシステインから成る群よ
り独立して選択され; aa2、aa3、aa8、およびaa9はアミノ酸またはAsp、Glu、Lys、オルニチン、Arg
、シツルチン、ホモシツルチン、Ser、ホモセリン、Thr、およびTyrから成るジ
ペプチドから成る群より独立して選択され; aa5、aa4、aa6、およびaa7はプロリン、3,4−デヒドロプロリン、ヒドロキシ
プロリン、アルファアミノイソ酪酸およびN−メチルアラニンから成る群より独
立して選択され; XはGly、βAla、γAbu、Gly−Gly、Ahx、C7、βAla−Gly、βAla−βAla、γA
bu−Gly、βAla−γAbu、Gly−Gly−Gly、γAbu−γAbu、Ahx−Gly、βAla−Gly
−Gly、Ahx−βAla、βAla−βAla−Gly、Gly−Gly−Gly−Gly、Ahx−γAbu、β
Ala−βAla−βAla、γAbu−βAla−Gly、γAbu−γAbu−Gly、Ahx−Ahx、γAbu
−γAbu−βAla、およびAhx−Ahx−Glyから成る群から選択され; YはGly、βAla、γAbu、Gly−Gly、Ahx、C7、Gly−βAla、βAla−βAla、Gly
−γAbu、γAbu−βAla、Gly−Gly−Gly、γAbu−γAbu、Gly−Ahx、Gly−Gly−
βAla、βAla−Ahx、Gly−βAla−βAla、Gly−Gly−Gly−Gly、γAbu−Ahx、β
Ala−βAla−βAla、Gly−βAla−γAbu、Ahx−Ahx、βAla−γAbu−γAbu、お
よびGly−Ahx−Ahxから成る群から選択され;そして iが1であるとき、S1はaa1の末端アルファアミノ基を通すペプチド結合によりa
a1に結合しており、そしてrが1であるとき、S2はaa10の末端アルファカルボキシ
ル基を通すペプチド結合によりaa10に結合している] を有する、プロテアーゼ活性を検出するフルオロジェニック組成物。1. The following formula: [Where P is DEVDGIN (SEQ ID NO: 11), (dO) DEVDGIN (SEQ ID NO: 12), DEVDGID
(SEQ ID NO: 13), LVEIDNG (SEQ ID NO: 14), GIETESGV (SEQ ID NO: 15), TGRT (SEQ ID NO: 16), VMTGRT (SEQ ID NO: 17), SEVKLDAEF (SEQ ID NO: 18), S (dE) VK (d
-L) DAE (dF) (SEQ ID NO: 19), EDVVCCS (SEQ ID NO: 20), EEVEGIN (SEQ ID NO: 21)
), D (dF) VDGIN, (dD) EV (dD) GIN, LVEIENG (SEQ ID NO: 22), GIETDSG (
SEQ ID NO: 23), GIETESG (SEQ ID NO: 24), LEHDGIN (SEQ ID NO: 25), LETDGIN (SEQ ID NO: 26), WEHDGIN (SEQ ID NO: 27), YVHDG (SEQ ID NO: 28), YVHDGIN (SEQ ID NO: 29), YVHDA (sequence) No. 30), TGRTG (SEQ ID NO: 31), S (dE) VK (dL) DAE (
dF) (SEQ ID NO: 32), IEPDS (SEQ ID NO: 33), PLGIAGI (SEQ ID NO: 34), IETDSGV
(SEQ ID NO: 35), SEVNLDAEF (SEQ ID NO: 36), YVHDAPV (SEQ ID NO: 37) and SQNY
A peptide selected from the group consisting of PIVQ (SEQ ID NO: 38); F1 and F2 are fluorophores, F1 is attached to the amino-terminal amino acid, and F2 is attached to the carboxyl-terminal amino acid S1 and S2, when present, are peptide spacers ranging in length from 1 to about 50 amino acids, S1 is attached to the amino-terminal amino acid when present, and S2 is a carboxyl when present. I, j, k, l, m, n, o, p, q, and r are independently 0 or 1; aa1 and aa10 are independently lysine, ornithine and Independently selected from the group consisting of cysteine; aa2, aa3, aa8, and aa9 are amino acids or Asp, Glu, Lys, ornithine, Arg
, Acitrutin, homociturtin, Ser, homoserine, Thr, and Tyr independently selected from the group consisting of dipeptides; aa5, aa4, aa6, and aa7 are proline, 3,4-dehydroproline, hydroxyproline, alphaaminoiso Independently selected from the group consisting of butyric acid and N-methylalanine; X is Gly, βAla, γAbu, Gly-Gly, Ahx, C7, βAla-Gly, βAla-βAla, γA
bu-Gly, βAla-γAbu, Gly-Gly-Gly, γAbu-γAbu, Ahx-Gly, βAla-Gly
-Gly, Ahx-βAla, βAla-βAla-Gly, Gly-Gly-Gly-Gly, Ahx-γAbu, β
Ala-βAla-βAla, γAbu-βAla-Gly, γAbu-γAbu-Gly, Ahx-Ahx, γAbu
-ΓAbu-βAla and Ahx-Ahx-Gly; Y is Gly, βAla, γAbu, Gly-Gly, Ahx, C7, Gly-βAla, βAla-βAla, Gly.
-ΓAbu, γAbu-βAla, Gly-Gly-Gly, γAbu-γAbu, Gly-Ahx, Gly-Gly-
βAla, βAla-Ahx, Gly-βAla-βAla, Gly-Gly-Gly-Gly, γAbu-Ahx, β
Ala-βAla-βAla, Gly-βAla-γAbu, Ahx-Ahx, βAla-γAbu-γAbu, and Gly-Ahx-Ahx; and when i is 1, S1 is the terminal alpha amino of aa1. A through a peptide bond through the group
S2 is bound to aa10 by a peptide bond passing through the terminal alpha carboxyl group of aa10 when bound to a1 and r is 1.].
されている、請求項1に記載の組成物。2. The composition of claim 1, wherein the carboxyl terminal amino and carboxylic acid groups are substituted with amides.
ルボン酸基である、請求項1に記載の組成物。3. The composition of claim 1, wherein r is 0 and aa10 is a C-terminal amide group or free carboxylic acid group.
GJPkアミド、Fm−KDPJG(d-O)DEVDGINGJPKGY、Fm−KDPJGDEVDGINGPKGY、Fm−KD
PGDEVDGINGJPKGY、Fm−KDPJGDEVDGIDGJPkアミド、Fm−KDPJGLVEINDNGJPKGY、Fm
−KDPJGIETESGVGJPKGY、Fm−KDPJTGRTGPKGY、Fm−DPTGRTGPKGY、Fm−KDPVMTGRTG
JPKGY、Fm−KDPTGRTGJPKGY、Fm−KDPJGTGRTGJPKGY、Fm−KDPJGTGRTGPKGY、Fm−K
DPGTGRTGPKGY、Fm-KDPJGSEVKLGAEFGJPKGY、Fm−KDPJGS(d-E)VK(d-L)DAE(d-
F)GC5PKDDY、Fa−KDPJGEDVVCCSGJPKGY、KDPJGEEVEGINGJPKGY、KDPJGD(d-F)VD
GINGJPKGY、KDPJG(d-D)EV(d-D)GINGJPKGY、KDPJGLVEIENGJPKGY、KDPJGIETDS
GJPKGY、KDPJGIETESGJPKGY、KDPJGLEHDGINGJPKGY、KDPJGLETDGNINGJPKGY、KDPJG
WEHDGINGJPKGY、KDPJGYVHDGJPKGY、KDPJGYVHDGINGJPKGY、KDPJGYVGHDAPKGY、KDP
JTGRTGJPKGY、KDPC3TGRTGPKGY、KDPC7TGRTGPKGY、KDPC5GS(d-E)VK(d-L)DAE
(d-F)GJPKGY、KDPJGIEPDSGJPKGY、KDPJGPLGIAGIGJPKGY、およびKDPJGSQNYPIVQ
GJPKGYから成る群から選択される、請求項1に記載の組成物。4. The amino acid sequences of Fa-KDPJGDEVDGINGJPKGY and Fm-KDPJGDEVDGIN.
GJPk amide, Fm-KDPJG (dO) DEVDGINGJPKGY, Fm-KDPJGDEVDGINGPKGY, Fm-KD
PGDEVDGINGJPKGY, Fm-KDPJGDEVDGIDGJPk amide, Fm-KDPJGLVEINDNGJPKGY, Fm
-KDPJGIETESGVGJPKGY, Fm-KDPJTGRTGPKGY, Fm-DPTGRTGPKGY, Fm-KDPVMTGRTG
JPKGY, Fm-KDPTGRTGJPKGY, Fm-KDPJGTGRTGJPKGY, Fm-KDPJGTGRTGPKGY, Fm-K
DPGTGRTGPKGY, Fm-KDPJGSEVKLGAEFGJPKGY, Fm-KDPJGS (dE) VK (dL) DAE (d-
F) GC5PKDDY, Fa-KDPJGEDVVCCSGJPKGY, KDPJGEEVEGINGJPKGY, KDPJGD (dF) VD
GINGJPKGY, KDPJG (dD) EV (dD) GINGJPKGY, KDPJGLVEIENGJPKGY, KDPJGIETDS
GJPKGY, KDPJGIETESGJPKGY, KDPJGLEHDGINGJPKGY, KDPJGLETDGNINGJPKGY, KDPJG
WEHDGINGJPKGY, KDPJGYVHDGJPKGY, KDPJGYVHDGINGJPKGY, KDPJGYVGHDAPKGY, KDP
JTGRTGJPKGY, KDPC3TGRTGPKGY, KDPC7TGRTGPKGY, KDPC5GS (dE) VK (dL) DAE
(DF) GJPKGY, KDPJGIEPDSGJPKGY, KDPJGPLGIAGIGJPKGY, and KDPJGSQNYPIVQ
The composition of claim 1 selected from the group consisting of GJPKGY.
に記載の組成物。6. F1 and F2 have an excitation wavelength of about 315 to about 700 nm.
The composition according to.
ミノ酸の側鎖アミノ基を通して、またはaa1アミノ酸の側鎖スルフヒドリル基を
通して結合されている、請求項1に記載の組成物。7. The composition of claim 1, wherein the F1 molecule is attached through the α-amino group of the aa1 amino acid, or through the side chain amino group of the aa1 amino acid, or through the side chain sulfhydryl group of the aa1 amino acid.
アミノ酸のカルボキシル基を通して、またはaa10アミノ酸の側鎖スルフヒドリル
基を通して結合されている、請求項1に記載の組成物。8. The F2 molecule passes through the side chain amino group of aa10 amino acid, or aa10
2. The composition according to claim 1, which is linked through a carboxyl group of an amino acid or through a side chain sulfhydryl group of aa10 amino acid.
カルボキシフェニル)−3,6−ビス(ジメチルアミノ)キサンチリウムハライド
または他のアニオン(TMR)、9−(2,5)−ジカルボキシフェニル)−2,7−ジ
メチル−3,6−ビス(エチルアミノ)キサンチリウムハライドまたは他のアニオ
ン(Rh6G)、9−(2,6)−ジカルボキシフェニル)−2,7−ジメチル−3,6−
ビス(エチルアミノ)キサンチリウムハライドまたは他のアニオン、9−(2,5
−(または2,6)−ジカルボキシフェニル)−3,6−ビスアミノ−キサンチリウ
ムハライドまたは他のアニオン(Rh110)、9−(2,5(または2,6)−ジカルボ
キシフェニル)−3−アミノ−6−ヒドロキシ−キサンチリウムハライドまたは他
のアニオン(Blue Rh)、カルボキシテトラメチルローダミン、カルボキシロー
ダミン−X、ジエチルアミノクマリン、9−(2,5−ジカルボキシフェニル)−3
,6−ビス−(ジメチルアミノ)キサンチリウムクロライド(5−TMR)、9−(2
,6−ジカルボキシフェニル)−3,6−ビス−(ジメチルアミノ)キサンチリウ
ムクロライド(6−TMR)、9−(2−カルボキシフェニル)−2,7−ジメチル−3
,6−ビス(エチルアミノ)キサンチリウム、9−(2−カルボキシフェニル)−3
,6−ビス(エチルアミノ)キサンチリウム、および9−(2−カルボキシフェニ
ル)−キサンチリウムから成る群から選択される、請求項1に記載の組成物。9. The phosphor is rhodamine X, 9- (2,5- (or 2,6) -dicarboxyphenyl) -3,6-bis (dimethylamino) xanthylium halide or other anion (TMR). ), 9- (2,5) -Dicarboxyphenyl) -2,7-dimethyl-3,6-bis (ethylamino) xanthylium halide or other anion (Rh6G), 9- (2,6)- Dicarboxyphenyl) -2,7-dimethyl-3,6-
Bis (ethylamino) xanthylium halide or other anion, 9- (2,5
-(Or 2,6) -dicarboxyphenyl) -3,6-bisamino-xanthylium halide or other anion (Rh110), 9- (2,5 (or 2,6) -dicarboxyphenyl) -3 -Amino-6-hydroxy-xanthylium halide or other anion (Blue Rh), carboxytetramethylrhodamine, carboxyrhodamine-X, diethylaminocoumarin, 9- (2,5-dicarboxyphenyl) -3
, 6-bis- (dimethylamino) xanthylium chloride (5-TMR), 9- (2
, 6-Dicarboxyphenyl) -3,6-bis- (dimethylamino) xanthylium chloride (6-TMR), 9- (2-carboxyphenyl) -2,7-dimethyl-3
, 6-bis (ethylamino) xanthylium, 9- (2-carboxyphenyl) -3
The composition of claim 1 selected from the group consisting of :, 6-bis (ethylamino) xanthylium, and 9- (2-carboxyphenyl) -xanthylium.
。10. The composition of claim 1, wherein the composition has a hydrophobic group.
。11. The composition according to claim 4, wherein the composition has a hydrophobic group.
レンカルボン酸基、9−フルオレンカルボン酸基、および9−フルオレン−1−カ
ルボン酸基、ベンジルオキシカルボニル、キサンチル(Xan)、トリチル(Trt)
、4−メチルトリチル(Mtt)、4−メトキシトリチル(Mmt)、4−メトキシ−2,
3,6−トリメチル−ベンゼンスルホニル(Mtr)、メシチレン−2−スルホニル(
Mts)、4,4−ジメトキシベンズヒドリル(Mbh)、トシル(Tos)、2,2,5,7
,8−ペンタメチルクロマン−6−スルホニル(Pmc)、4−メチルベンジル(MeBz
l)、4−メトキシベンジル(MeOBzl)、ベンジルオキシ(MzlO)、ベンジル(Bz
l)、3−ニトロ−2−ピリジンスルホニル(Npys)、1−(4,4−ジメチル−2,6
−ジアキソシクロヘキシリデン)エチル(Dde)、2,6−ジクロロベンジル(2,
6−DiCl−Bzl)、2−クロロベンジルオキシカルボニル(2−Cl−Z)、2−ブロモ
ベンジルオキシカルボニル(2−Br−Z)、ベンジルオキシメチル(Bom)、t−ブ
トキシカルボニル(Boc)、シクロヘキシルオキシ(cHxO)、t−ブトキシメチル
(Bum)、t−ブトキシ(tBuO)、アセチル(Ac)、およびトリフルオロアセチル
(TFA)から成る群から選択される、請求項11に記載の組成物。12. The hydrophobic group is Fmoc, 9-fluoreneacetyl, 1-fluorenecarboxylic acid group, 9-fluorenecarboxylic acid group, and 9-fluorene-1-carboxylic acid group, benzyloxycarbonyl, xanthyl (Xan). , Trityl (Trt)
, 4-methyltrityl (Mtt), 4-methoxytrityl (Mmt), 4-methoxy-2,
3,6-Trimethyl-benzenesulfonyl (Mtr), mesitylene-2-sulfonyl (
Mts), 4,4-dimethoxybenzhydryl (Mbh), tosyl (Tos), 2, 2, 5, 7
, 8-Pentamethylchroman-6-sulfonyl (Pmc), 4-methylbenzyl (MeBz
l), 4-methoxybenzyl (MeOBzl), benzyloxy (MzlO), benzyl (Bz
l), 3-nitro-2-pyridinesulfonyl (Npys), 1- (4,4-dimethyl-2,6
-Diaxocyclohexylidene) ethyl (Dde), 2,6-dichlorobenzyl (2,
6-DiCl-Bzl), 2-chlorobenzyloxycarbonyl (2-Cl-Z), 2-bromobenzyloxycarbonyl (2-Br-Z), benzyloxymethyl (Bom), t-butoxycarbonyl (Boc), 12. The composition of claim 11, selected from the group consisting of cyclohexyloxy (cHxO), t-butoxymethyl (Bum), t-butoxy (tBuO), acetyl (Ac), and trifluoroacetyl (TFA).
項12に記載の組成物。15. The composition of claim 12, wherein the hydrophobic group is attached to the amino terminus of the molecule.
から成る、プロテアーゼ活性を検出する方法。16. A method of detecting protease activity, which comprises contacting a protease with the composition of claim 1.
法。18. The method of claim 16, wherein said contacting is performed in cell culture.
項16に記載の方法。19. The method of claim 16, wherein the contacting is seeded or cultured adherent cells.
から成る群から選択される生物学的試料に由来する細胞懸濁液中で実施する、請
求項16に記載の方法。20. The method of claim 16, wherein the contacting is performed in a cell suspension derived from a biological sample selected from the group consisting of tissue, blood, urine, saliva, lymph, biopsy.
サイトメトリー、フルオロメトリー、吸収分光法から成る群から選択される方法
により、検出を実施する、請求項16に記載の方法。21. The method of claim 16, wherein the detection is performed by a method selected from the group consisting of fluorescence microscopy, fluorescence microplate reader, flow cytometry, fluorometry, absorption spectroscopy.
求項1に記載の分子を準備し、そして 細胞を前記分子と接触させ、これにより前記分子は細胞の中に入る、 ことを含んでなる、細胞の中に分子を送り出す方法。22. Providing a molecule according to claim 1 attached to a hydrophobic group or at least one fused ring structure, and contacting the cell with the molecule, whereby the molecule enters the cell. A method of delivering a molecule into a cell, which comprises:
レンカルボン酸基、9−フルオレンカルボン酸基、および9−フルオレン−1−カ
ルボン酸基、ベンジルオキシカルボニル、キサンチル(Xan)、トリチル(Trt)
、4−メチルトリチル(Mtt)、4−メトキシトリチル(Mmt)、4−メトキシ−2,
3,6−トリメチル−ベンゼンスルホニル(Mtr)、メシチレン−2−スルホニル(
Mts)、4,4−ジメトキシベンズヒドリル(Mbh)、トシル(Tos)、2,2,5,7
,8−ペンタメチルクロマン−6−スルホニル(Pmc)、4−メチルベンジル(MeBz
l)、4−メトキシベンジル(MeOBzl)、ベンジルオキシ(MzlO)、ベンジル(Bz
l)、3−ニトロ−2−ピリジンスルホニル(Npys)、1−(4,4−ジメチル−2,6
−ジアキソシクロヘキシリデン)エチル(Dde)、2,6−ジクロロベンジル(2,
6−DiCl−Bzl)、2−クロロベンジルオキシカルボニル(2−Cl−Z)、2−ブロモ
ベンジルオキシカルボニル(2−Br−Z)、ベンジルオキシメチル(Bom)、t−ブ
トキシカルボニル(Boc)、シクロヘキシルオキシ(cHxO)、t−ブトキシメチル
(Bum)、t−ブトキシ(tBuO)、アセチル(Ac)、およびトリフルオロアセチル
(TFA)から成る群から選択される、請求項22に記載の方法。23. The hydrophobic group is Fmoc, 9-fluoreneacetyl, 1-fluorenecarboxylic acid group, 9-fluorenecarboxylic acid group, and 9-fluorene-1-carboxylic acid group, benzyloxycarbonyl, xanthyl (Xan). , Trityl (Trt)
, 4-methyltrityl (Mtt), 4-methoxytrityl (Mmt), 4-methoxy-2,
3,6-Trimethyl-benzenesulfonyl (Mtr), mesitylene-2-sulfonyl (
Mts), 4,4-dimethoxybenzhydryl (Mbh), tosyl (Tos), 2, 2, 5, 7
, 8-Pentamethylchroman-6-sulfonyl (Pmc), 4-methylbenzyl (MeBz
l), 4-methoxybenzyl (MeOBzl), benzyloxy (MzlO), benzyl (Bz
l), 3-nitro-2-pyridinesulfonyl (Npys), 1- (4,4-dimethyl-2,6
-Diaxocyclohexylidene) ethyl (Dde), 2,6-dichlorobenzyl (2,
6-DiCl-Bzl), 2-chlorobenzyloxycarbonyl (2-Cl-Z), 2-bromobenzyloxycarbonyl (2-Br-Z), benzyloxymethyl (Bom), t-butoxycarbonyl (Boc), 23. The method of claim 22, selected from the group consisting of cyclohexyloxy (cHxO), t-butoxymethyl (Bum), t-butoxy (tBuO), acetyl (Ac), and trifluoroacetyl (TFA).
ジカルボキシフェニル)−3,6−ビス(ジメチルアミノ)キサンチリウムハライ
ドまたは他のアニオン(TMR)、9−(2,5)−ジカルボキシフェニル)−2,7−
ジメチル−3,6−ビス(エチルアミノ)キサンチリウムハライドまたは他のアニ
オン(Rh6G)、9−(2,6)−ジカルボキシフェニル)−2,7−ジメチル−3,6
−ビス(エチルアミノ)キサンチリウムハライドまたは他のアニオン、9−(2,
5−(または2,6)−ジカルボキシフェニル)−3,6−ビスアミノ−キサンチリ
ウムハライドまたは他のアニオン(Rh110)、9−(2,5(または2,6)−ジカル
ボキシフェニル)−3−アミノ−6−ヒドロキシ−キサンチリウムハライドまたは
他のアニオン(Blue Rh)、カルボキシテトラメチルローダミン、カルボキシロ
ーダミン−X、ジエチルアミノクマリン、9−(2,5−ジカルボキシフェニル)−
3,6−ビス−(ジメチルアミノ)キサンチリウムクロライド(5−TMR)、9−(2
,6−ジカルボキシフェニル)−3,6−ビス−(ジメチルアミノ)キサンチリウ
ムクロライド(6−TMR)、9−(2−カルボキシフェニル)−2,7−ジメチル−3
,6−ビス(エチルアミノ)キサンチリウム、9−(2−カルボキシフェニル)−3
,6−ビス(エチルアミノ)キサンチリウム、および9−(2−カルボキシフェニ
ル)−キサンチリウムから成る群から選択される、請求項22に記載の方法。24. The phosphor is rhodamine X, 9- (2,5- (or 2,6)-
Dicarboxyphenyl) -3,6-bis (dimethylamino) xanthylium halide or other anion (TMR), 9- (2,5) -dicarboxyphenyl) -2,7-
Dimethyl-3,6-bis (ethylamino) xanthylium halide or other anion (Rh6G), 9- (2,6) -dicarboxyphenyl) -2,7-dimethyl-3,6
-Bis (ethylamino) xanthylium halide or other anion, 9- (2,
5- (or 2,6) -dicarboxyphenyl) -3,6-bisamino-xanthylium halide or other anion (Rh110), 9- (2,5 (or 2,6) -dicarboxyphenyl)- 3-amino-6-hydroxy-xanthylium halide or other anion (Blue Rh), carboxytetramethylrhodamine, carboxyrhodamine-X, diethylaminocoumarin, 9- (2,5-dicarboxyphenyl)-
3,6-bis- (dimethylamino) xanthylium chloride (5-TMR), 9- (2
, 6-Dicarboxyphenyl) -3,6-bis- (dimethylamino) xanthylium chloride (6-TMR), 9- (2-carboxyphenyl) -2,7-dimethyl-3
, 6-bis (ethylamino) xanthylium, 9- (2-carboxyphenyl) -3
23. The method of claim 22, selected from the group consisting of :, 6-bis (ethylamino) xanthylium, and 9- (2-carboxyphenyl) -xanthylium.
キシローダミン−Xおよびジエチルアミノクマリンから成る群から選択される、
請求項22に記載の方法。25. The phosphor is selected from the group consisting of carboxytetramethylrhodamine, carboxyrhodamine-X and diethylaminocoumarin.
23. The method of claim 22.
因子と接触させ、 前記プロテアーゼを請求項1〜15のいずれか一項に記載のフルオロジェニック
組成物と接触させ、そして 前記フルオロジェニック組成物が生成するシグナルまたはシグナルの欠如を検
出し、ここでプロテアーゼまたは細胞をより低い濃度の前記被験因子と接触させ
る対照と比較した、前記被験因子と接触したプロテアーゼまたは細胞が生成する
シグナルの差は、前記被験因子が前記プロテアーゼ活性をモジュレートすること
を示す、 ことを含んでなる、プロテアーゼ活性をモジュレートする能力について被験因
子をスクリーニングする方法。27. A protease or cells comprising a protease is contacted with a test agent, the protease is contacted with the fluorogenic composition of any one of claims 1-15, and the fluorogenic composition. The difference in the signal produced by the protease or cells contacted with the test factor, as compared to a control in which the signal or lack of signal produced by is detected, wherein the protease or cells are contacted with a lower concentration of the test factor. Demonstrating that said test factor modulates said protease activity, comprising screening a test factor for the ability to modulate protease activity.
る、請求項27に記載の方法。28. The method of claim 27, wherein the lower concentration of the test factor is absent of the test factor.
たは細胞が生成するシグナルの増加が、前記被験因子が前記プロテアーゼ活性を
増加させることを示す、請求項27に記載の方法。29. The method of claim 27, wherein an increase in the signal produced by the protease or cell contacted with the test factor as compared to a control indicates that the test factor increases the protease activity.
たは細胞が生成するシグナルの減少が、前記被験因子が前記プロテアーゼ活性を
減少させることを示す、請求項27に記載の方法。30. The method of claim 27, wherein a decrease in the signal produced by the protease or cells contacted with the test agent as compared to a control indicates that the test agent reduces the protease activity.
たは細胞が生成するシグナルの増加が、前記被験因子が前記プロテアーゼ活性を
増加させることを示す、請求項27に記載の方法。31. The method of claim 27, wherein an increase in the signal produced by the protease or cell contacted with the test factor as compared to a control indicates that the test factor increases the protease activity.
ニック組成物と接触させる、請求項27に記載の方法。32. The method of claim 27, wherein the protease is contacted with the fluorogenic composition in the presence of the test factor.
ク組成物と接触させる、請求項27に記載の方法。33. The method of claim 27, wherein the protease is contacted with the fluorogenic composition after removal of the test agent.
トを含んでなるデータベースの中に、前記プロテアーゼ活性をモジュレートする
被験因子を入れることをさらに含む、請求項27に記載の方法。34. The method of claim 27, further comprising placing a test agent that modulates the protease activity in a database that includes a list of test agents that modulate the protease activity.
に記載の方法。35. The detection according to claim 27, wherein the detection comprises detection of an intracellular signal.
The method described in.
法。36. The method of claim 27, wherein said detecting comprises microscopy.
に記載の方法。37. The detection of claim 27, wherein the detection comprises flow cytometry.
The method described in.
なる、請求項27に記載の方法。38. The method of claim 27, wherein said detecting comprises high throughput screening of whole cells.
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