JP2003512029A - Methods for altering aggregation of polypeptides - Google Patents

Methods for altering aggregation of polypeptides

Info

Publication number
JP2003512029A
JP2003512029A JP2001530370A JP2001530370A JP2003512029A JP 2003512029 A JP2003512029 A JP 2003512029A JP 2001530370 A JP2001530370 A JP 2001530370A JP 2001530370 A JP2001530370 A JP 2001530370A JP 2003512029 A JP2003512029 A JP 2003512029A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
polypeptide
aggregate
propensity
modified
unmodified
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2001530370A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
ビジエガス,ビルトウデス
スルド,ヘスス
アビレス,フランセスク
ドブスン,クリストフアー・マーテイン
セラーノ,ルイス
Original Assignee
イシス・イノベイシヨン・リミテツド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by イシス・イノベイシヨン・リミテツド filed Critical イシス・イノベイシヨン・リミテツド
Publication of JP2003512029A publication Critical patent/JP2003512029A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/10Transferases (2.)
    • C12N9/12Transferases (2.) transferring phosphorus containing groups, e.g. kinases (2.7)
    • C12N9/1205Phosphotransferases with an alcohol group as acceptor (2.7.1), e.g. protein kinases
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P11/00Drugs for disorders of the respiratory system
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P25/00Drugs for disorders of the nervous system
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P25/00Drugs for disorders of the nervous system
    • A61P25/14Drugs for disorders of the nervous system for treating abnormal movements, e.g. chorea, dyskinesia
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P25/00Drugs for disorders of the nervous system
    • A61P25/14Drugs for disorders of the nervous system for treating abnormal movements, e.g. chorea, dyskinesia
    • A61P25/16Anti-Parkinson drugs
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P25/00Drugs for disorders of the nervous system
    • A61P25/28Drugs for disorders of the nervous system for treating neurodegenerative disorders of the central nervous system, e.g. nootropic agents, cognition enhancers, drugs for treating Alzheimer's disease or other forms of dementia
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P3/00Drugs for disorders of the metabolism
    • A61P3/08Drugs for disorders of the metabolism for glucose homeostasis
    • A61P3/10Drugs for disorders of the metabolism for glucose homeostasis for hyperglycaemia, e.g. antidiabetics
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P37/00Drugs for immunological or allergic disorders
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P43/00Drugs for specific purposes, not provided for in groups A61P1/00-A61P41/00
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/435Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • C07K14/52Cytokines; Lymphokines; Interferons
    • C07K14/54Interleukins [IL]
    • C07K14/5406IL-4
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/48Hydrolases (3) acting on peptide bonds (3.4)
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Neurology (AREA)
  • Neurosurgery (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Diabetes (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Psychology (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Obesity (AREA)
  • Hospice & Palliative Care (AREA)
  • Endocrinology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Emergency Medicine (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)

Abstract

(57)【要約】 本発明は、非修飾ポリペプチドに比べて変化した凝集傾向を持つ修飾ポリペプチドを設計する方法を提供する。かかる方法は、あらかじめ決定したポリペプチドのアミノ酸配列を分析して、局所構造を形成するポリペプチドの性向を決定し;修飾ポリペプチドが局所構造を形成する性向を非修飾ポリペプチドが局所構造を形成する性向と比較して;それによって修飾ポリペプチドが非修飾ポリペプチドに比べて変性状態で凝集する変化した傾向を持つかどうかを判定することを含む。その後、変化した凝集傾向を持つ選択した修飾ポリペプチドを生成する。本発明はまた、非修飾ポリペプチドに比べて変化した凝集傾向を持つ修飾ポリペプチドを生成する方法を提供し、かかる方法は、(i)当該修飾ポリペプチドが非修飾ポリペプチドに比べて変性状態で局所構造を形成する変化した性向を持つように、あらかじめ決定したポリペプチド配列に少なくとも1つのアミノ酸修飾を導入し、そして任意に(ii)修飾ポリペプチドを回収し、そして/又は任意に(iii)修飾ポリペプチドに凝集体を形成させることを含む。   (57) [Summary] The present invention provides a method for designing a modified polypeptide having an altered propensity to aggregate compared to an unmodified polypeptide. Such methods analyze the amino acid sequence of a predetermined polypeptide to determine the propensity of a polypeptide to form a local structure; the modified polypeptide determines the propensity to form a local structure, and the unmodified polypeptide forms a local structure. Determining whether the modified polypeptide has an altered tendency to aggregate in a denatured state relative to the unmodified polypeptide. Thereafter, a selected modified polypeptide having an altered aggregation tendency is generated. The invention also provides a method of producing a modified polypeptide having an altered propensity to aggregate as compared to an unmodified polypeptide, the method comprising: Introducing at least one amino acid modification into the predetermined polypeptide sequence to have an altered propensity to form a local structure at and optionally (ii) recovering the modified polypeptide and / or optionally (iii) )) Causing the modified polypeptide to form an aggregate.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】 (緒言) 本発明は、凝集体、特に線維(フィブリル)を形成する変化した傾向を持つ突
然変異ポリペプチド、及びそのようなポリペプチドに使用に関する。
INTRODUCTION The present invention relates to mutant polypeptides with an altered propensity to form aggregates, particularly fibrils, and uses for such polypeptides.

【0002】 (発明の背景) アミロイド線維は、アルツハイマー病、II型糖尿病、全身性アミロイドーシ
ス及び伝染性海綿状脳症を含めた一連の疾患に関連する高度に整列した蛋白質凝
集体である(Tan 1994;Ghetti 1996;Kelly 199
7;Cohen 1998)。線維は電子顕微鏡で観察することができ、直径7
から12nm、典型的には約10nmの長い非分枝性構造として認められる。フ
ーリエ変換赤外(FT−IR)分光分析及びX線線維回折によって検査したとき
、アミロイド線維は交差β回折パターンを示し、高いβ構造含量を示唆する。
BACKGROUND OF THE INVENTION Amyloid fibrils are highly aligned protein aggregates associated with a range of diseases including Alzheimer's disease, type II diabetes, systemic amyloidosis and infectious spongiform encephalopathy (Tan 1994; Ghetti 1996; Kelly 199
7; Cohen 1998). The fibers can be observed with an electron microscope and have a diameter of 7
To 12 nm, typically about 10 nm, as long unbranched structures. When examined by Fourier Transform Infrared (FT-IR) spectroscopy and X-ray fiber diffraction, amyloid fibrils show a crossed β diffraction pattern, suggesting a high β structure content.

【0003】 我々は以前に、アミロイド疾患に関係のない蛋白質がインビトロの軽度変性条
件下で線維構造へと変換し、疾患関連線維と同じ特徴を示すことが認められるこ
とを発見した。それ故、線維を形成する能力はすべてのポリペプチド鎖の共通特
性であると結論づけた(Guijarro,1998;Chiti,1999)
We have previously discovered that proteins unrelated to amyloid disease are found to convert to a fibrillar structure under mildly denaturing conditions in vitro, exhibiting the same characteristics as disease-associated fibrils. It was therefore concluded that the ability to form fibrils is a common property of all polypeptide chains (Guijarro, 1998; Chiti, 1999).
.

【0004】 蛋白質による凝集体、特に線維の形成は、蛋白質の役割又は適用に依存して利
益又は不利益を持ちうる。凝集は、例えばプラスチックとして、電子工学におい
て、触媒作用のため、又は、特に放出される蛋白質が製薬上活性である場合に、
蛋白質の徐放性形態としての凝集体の使用のために好都合であると考えられる。
しかし、凝集体の形成は多くの理由から、例えばアミロイド疾患の症状又は原因
として、又は生理的活性、治療的投与又は工業適用のために望ましい濃度又は条
件下で使用するときには、不都合であると考えられる。それ故、蛋白質の凝集傾
向が意図する役割又は適用に適合するように蛋白質を修飾することは極めて望ま
しい。
The formation of aggregates by proteins, in particular fibrils, can have advantages or disadvantages depending on the role or application of the protein. Aggregation can be achieved, for example, as a plastic, in electronics, for catalysis, or especially when the released protein is pharmaceutically active,
It may be advantageous for use of the aggregate as a sustained release form of the protein.
However, the formation of aggregates is considered inconvenient for a number of reasons, for example as a symptom or cause of amyloid disease, or when used at desired concentrations or conditions for physiological activity, therapeutic administration or industrial applications. To be Therefore, it is highly desirable to modify a protein so that its propensity for aggregation is compatible with its intended role or application.

【0005】 天然(球状)状態の蛋白質が変性して(分子内結合が壊れて)、それらのポリ
ペプチド主鎖と疎水性側鎖の露出を生じさせたときに凝集が起こる。これは、変
性した蛋白質分子間で水素結合や他の相互作用が形成される(分子間結合の形成
)機会を提供し、凝集の形成をもたらす。アミロイド疾患は、天然状態を不安定
化し(Chiti,1999)、従って凝集を促進する(Dobson,199
9)条件に結びつく。特に、リゾチーム(Booth 1997;Canet
1999)、免疫グロブリンL鎖(Hurle,1994)及びトランスサイレ
チン(McCutchen,1995)のアミロイドーシスに関連する突然変異
体蛋白質が、蛋白質の全体的安定性に変化を生じさせるアミノ酸配列の変化を有
することが示されている。
Aggregation occurs when proteins in their native (globular) state are denatured (breaking intramolecular bonds), exposing their polypeptide backbone and hydrophobic side chains. This provides the opportunity for hydrogen bonds and other interactions to form between denatured protein molecules (formation of intermolecular bonds), leading to the formation of aggregates. Amyloid disease destabilizes the natural state (Chiti, 1999) and thus promotes aggregation (Dobson, 199).
9) Connect to the conditions. In particular, lysozyme (Booth 1997; Canet
1999), immunoglobulin light chain (Hurle, 1994) and transthyretin (McCutchen, 1995) amyloidosis-related mutant proteins have amino acid sequence changes that cause changes in the overall stability of the protein. It is shown.

【0006】 野生型蛋白質の活性及び調節は、野生型の天然状態の安定性に依存しうる。蛋
白質は生理的条件で至適に働くように進化してきた。そのような条件下では、天
然状態は変性状態に比べて辛うじて安定なだけであり、従って野生型蛋白質は、
天然状態、部分的変性状態及び完全変性状態を有する蛋白質の集団として動的平
衡で存在する(Dobson,1999)。変化した天然安定性を持つ蛋白質は
この平衡を乱すことがあり、それ故野生型蛋白質に比べて異常な活性又は調節を
示す場合がある。
The activity and regulation of wild-type proteins may depend on the stability of the wild-type native state. Proteins have evolved to work optimally under physiological conditions. Under such conditions, the native state is only marginally stable as compared to the denatured state, thus the wild-type protein
It exists in dynamic equilibrium as a population of proteins with native, partially denatured and fully denatured states (Dobson, 1999). Proteins with altered natural stability can disrupt this equilibrium and thus exhibit abnormal activity or regulation relative to the wild-type protein.

【0007】 (発明の開示) このような背景にあって、発明者は、意外にも天然状態のグローバルフォール
ディングを実質的に変えることなくポリペプチドの凝集傾向を改変できることを
発見した。これは、(i)(意図する役割又は適用に適するように)適合させた
凝集傾向及び(ii)野生型様の天然状態の安定性、活性及び調節という二重の
利点を備えた改変ポリペプチドを生成できることを意味する。
DISCLOSURE OF THE INVENTION In such a background, the inventor has surprisingly discovered that the aggregation tendency of a polypeptide can be modified without substantially changing the natural state global folding. This is a modified polypeptide with the dual advantages of (i) tailored aggregation (as appropriate for the intended role or application) and (ii) wild-type-like native state stability, activity and regulation. Means that can be generated.

【0008】 従って本発明は、非修飾ポリペプチドに比べて所望する変化した凝集傾向を持
つ修飾ポリペプチドを設計する方法を提供し、かかる方法は、あらかじめ決定し
たポリペプチドのアミノ酸配列を分析して、局所構造を形成するポリペプチドの
性向を決定する;修飾ポリペプチドが局所構造を形成する性向を非修飾ポリペプ
チドが局所構造を形成する性向と比較する;それによって修飾ポリペプチドが非
修飾ポリペプチドに比べて変性状態で凝集する変化した傾向を持つかどうかを判
定する;そして所望する変化した凝集傾向を持つ選択した修飾ポリペプチドを生
成することを含む。
The present invention thus provides a method of designing a modified polypeptide with a desired altered propensity to aggregate as compared to an unmodified polypeptide, which method comprises analyzing a predetermined amino acid sequence of the polypeptide. Determining the propensity of the polypeptide to form the local structure; comparing the propensity of the modified polypeptide to form the local structure with the propensity of the unmodified polypeptide to form the local structure; thereby the modified polypeptide to the unmodified polypeptide Determining whether the modified polypeptide has an altered propensity to aggregate in the denatured state as compared to, and producing a selected modified polypeptide having the desired altered propensity to aggregate.

【0009】 本発明はまた、非修飾ポリペプチドに比べて変化した凝集傾向を持つ修飾ポリ
ペプチドを生成する方法を提供し、かかる方法は、 (i)当該修飾ポリペプチドが非修飾ポリペプチドに比べて変性状態で局所構
造を形成する変化した性向を持つように、あらかじめ決定したポリペプチド配列
に少なくとも1つのアミノ酸修飾を導入し、そして任意に (ii)修飾ポリペプチドを回収し、そして/又は任意に (iii)修飾ポリペプチドに凝集体を形成させる ことを含む。
The invention also provides a method of producing a modified polypeptide having an altered propensity to aggregate as compared to an unmodified polypeptide, which method comprises: (i) comparing the modified polypeptide to an unmodified polypeptide; At least one amino acid modification into the predetermined polypeptide sequence such that it has an altered propensity to form local structures in the denatured state, and optionally (ii) recovering the modified polypeptide and / or optionally (Iii) allowing the modified polypeptide to form aggregates.

【0010】 本発明はまた、変化した凝集傾向、特に非共有結合凝集体を形成する変化した
傾向を持つポリペプチドを生成する方法を提供し、かかる方法は、 (i)変性状態が非修飾ポリペプチドに比べて局所構造を形成する変化した性
向を持ち、且つ (ii)天然状態が非修飾ポリペプチドの場合と実質的に等しい総体的天然折
りたたみを示し、且つ任意に (iii)修飾ポリペプチドを回収し、且つ/又は任意に (iv)修飾ポリペプチドに凝集体を形成させる ように、当該ポリペプチドにアミノ酸配列修飾を導入することを含む。
The present invention also provides a method of producing a polypeptide having an altered propensity to aggregate, particularly an altered propensity to form non-covalent aggregates, which method comprises: Has an altered propensity to form a local structure as compared to a peptide, and (ii) exhibits a gross native fold whose native state is substantially equal to that of the unmodified polypeptide, and optionally (iii) the modified polypeptide And / or optionally (iv) introducing amino acid sequence modifications into the modified polypeptide so that the modified polypeptide forms aggregates.

【0011】 本発明はまた、次の事柄を提供する: −本発明のポリペプチド、その補体、又はそのいずれかの配列の断片をコード
するポリヌクレオチドを生成する方法であって、 (a)当該修飾ヌクレオチド配列が本発明の修飾ポリペプチドをコードするよ
うに、非修飾ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを修飾するか、若しく
は (b)本発明の修飾ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを合成する ことのいずれかを含む方法。
The invention also provides the following: a method of producing a polynucleotide encoding a polypeptide of the invention, its complement, or a fragment of any sequence thereof, comprising: (a) Modifying the polynucleotide encoding the unmodified polypeptide such that the modified nucleotide sequence encodes the modified polypeptide of the invention, or (b) synthesizing the polynucleotide encoding the modified polypeptide of the invention. A method that includes one of.

【0012】 −本発明のポリペプチドの発現又は本発明のポリヌクレオチドのクローニング
において使用するためのベクターを作製する方法であって、本発明のポリヌクレ
オチドをベクターに挿入することを含む方法。
A method for producing a vector for use in expressing a polypeptide of the invention or cloning a polynucleotide of the invention, comprising inserting the polynucleotide of the invention into the vector.

【0013】 −本発明のポリヌクレオチド又は本発明のベクターを含む、又はかかるポリヌ
クレオチド又はベクターで形質転換された細胞、細胞培養又は多細胞生物を生成
する方法であって、 (a)本発明のポリヌクレオチド又は本発明のベクターで細胞を形質転換し、
そして任意に、 (b)形質転換体の選択増殖を可能にする条件下で(a)によって得られた細
胞を培養し、そして任意に、 (c)多細胞生物を産生するのに適した条件下で(a)又は(b)によって得
られた細胞を培養する ことを含む方法。
-A method of producing a cell, cell culture or multicellular organism comprising, or transformed with, a polynucleotide of the invention or a vector of the invention, comprising: (a) Transforming cells with a polynucleotide or vector of the invention,
And optionally (b) culturing the cells obtained by (a) under conditions that allow selective growth of the transformants, and optionally (c) conditions suitable for producing a multicellular organism. A method comprising culturing the cells obtained according to (a) or (b) below.

【0014】 −本発明のポリペプチドを生成する方法であって、 a)本発明の細胞、培養、又は生物を、本発明のポリペプチドを生成するのに
適した条件下に保持し、そして当該ポリペプチドを単離するか、若しくは b)本発明のポリペプチドを化学合成する ことのいずれかを含む方法。
A method of producing a polypeptide of the invention, comprising: a) maintaining the cells, culture or organism of the invention under conditions suitable for producing the polypeptide of the invention, and A method comprising either isolating the polypeptide or b) chemically synthesizing the polypeptide of the invention.

【0015】 −本発明のポリペプチドを、核形成を可能にする条件下で接触させることを含
む、凝集体の生成のための方法。
A method for the production of aggregates, which comprises contacting the polypeptides of the invention under conditions which allow nucleation.

【0016】 −本発明のポリペプチド、ポリヌクレオチド、ベクター、細胞、細胞培養、生
物又は凝集体。
-A polypeptide, polynucleotide, vector, cell, cell culture, organism or aggregate of the invention.

【0017】 −ポリペプチドの凝集傾向を変化させるために、ポリペプチドの変性状態が非
修飾ポリペプチドに比べて局所構造を形成する変化した性向を持つようにし、且
つ天然状態が非修飾ポリペプチドの場合と実質的に等しい総体的天然折りたたみ
を持つようにする、ポリペプチドアミノ酸配列の修飾の使用。
To alter the aggregation tendency of the polypeptide such that the denatured state of the polypeptide has an altered propensity to form a local structure compared to the unmodified polypeptide, and the native state of the unmodified polypeptide is Use of a modification of a polypeptide amino acid sequence to have a global native fold substantially equivalent to that of the case.

【0018】 −本発明のポリペプチド、本発明のポリヌクレオチド、本発明のベクター、本
発明の細胞、細胞培養又は生物、又は本発明の凝集体と、製薬上許容される担体
を含む製薬組成物。
-A polypeptide of the invention, a polynucleotide of the invention, a vector of the invention, a cell, a cell culture or organism of the invention, or an aggregate of the invention, and a pharmaceutical composition comprising a pharmaceutically acceptable carrier. .

【0019】 −ヒト又は動物の身体の治療又は診断方法において使用するための、本発明の
ポリペプチド、本発明のポリヌクレオチド、本発明のベクター、本発明の細胞、
細胞培養又は生物、又は本発明の凝集体。
A polypeptide of the invention, a polynucleotide of the invention, a vector of the invention, a cell of the invention, for use in a method of treatment or diagnosis of the human or animal body.
A cell culture or organism, or an aggregate of the invention.

【0020】 −アミロイド又は関連疾患の治療において使用するための薬剤の製造における
、本発明のポリペプチド、本発明のポリヌクレオチド、本発明のベクター、本発
明の細胞、細胞培養又は生物、又は本発明の凝集体の使用。
-A polypeptide of the invention, a polynucleotide of the invention, a vector of the invention, a cell of the invention, a cell culture or organism, or of the invention in the manufacture of a medicament for use in the treatment of amyloid or related diseases. Use of agglomerates of.

【0021】 −ヒト又は動物の身体の治療又は診断方法において使用するための本発明の凝
集体であって、当該凝集体からのポリペプチドの放出速度が本発明のポリペプチ
ドを含まない凝集体からの非修飾ポリペプチドの放出速度に比べて変化している
凝集体。
From an aggregate of the invention for use in a method of treatment or diagnosis of the human or animal body, wherein the release rate of the polypeptide from the aggregate is free of the polypeptide of the invention. Aggregates that are altered as compared to the release rate of the unmodified polypeptide of.

【0022】 −本発明のポリペプチドのインビトロ徐放性形態としての本発明の凝集体の使
用であって、当該凝集体からのポリペプチドの放出速度が本発明のポリペプチド
を含まない凝集体からの非修飾ポリペプチドの放出速度に比べて変化している凝
集体の使用。
-The use of the aggregates of the invention as an in vitro sustained release form of a polypeptide of the invention, wherein the release rate of the polypeptide from the aggregate does not comprise the polypeptide of the invention. Use of aggregates that are altered relative to the release rate of the unmodified polypeptide of.

【0023】 −本発明の作用物質を投与することを含む、患者において疾患を治療する方法
-A method of treating a disease in a patient, comprising administering an agent of the invention.

【0024】 −本発明の方法によって得られるポリペプチド又は凝集体。[0024]   -A polypeptide or aggregate obtainable by the method of the invention.

【0025】 −ポリペプチドが変性状態で凝集体を形成する傾向を評価する方法であって、
ポリペプチドのアミノ酸配列を分析して、局所構造を形成するポリペプチドの性
向を決定する;当該ポリペプチドが局所構造を形成する性向をあらかじめ決定し
たポリペプチド配列が局所構造を形成する性向と比較する;そしてそれによって
当該ポリペプチドがあらかじめ決定したポリペプチドに比べて変性状態で凝集す
る変化した傾向を持つかどうかを判定することを含む方法。
A method for assessing the tendency of a polypeptide to form aggregates in a denatured state, the method comprising:
Analyzing the amino acid sequence of a polypeptide to determine the propensity of a polypeptide to form a local structure; compare the propensity of the polypeptide to form a local structure with the propensity of a predetermined polypeptide sequence to form a local structure And, thereby, determining whether the polypeptide has an altered propensity to aggregate in a denatured state as compared to a predetermined polypeptide.

【0026】 −所望する凝集傾向を持つポリペプチドを設計する方法であって、ポリペプチ
ドのアミノ酸配列を分析して、局所構造を形成するポリペプチドの性向を決定す
る;アミノ酸配列への修飾を導入して、局所構造を形成するポリペプチドの性向
に対する修飾の影響を評価する;そしてそれによって所望する凝集体形成傾向を
持つ修飾ポリペプチドを設計することを含む方法。
A method of designing a polypeptide with a desired aggregation tendency, which comprises analyzing the amino acid sequence of the polypeptide to determine the propensity of the polypeptide to form local structures; introducing modifications to the amino acid sequence. And assessing the effect of the modification on the propensity of the polypeptide to form local structures; and thereby designing the modified polypeptide with the desired propensity for aggregate formation.

【0027】 −アミロイド又は凝集性疾患に関連する当該個人において発現されるポリペプ
チドのアミノ酸配列を同定し、本発明の方法に従ってポリペプチドの凝集傾向を
評価することを含む、アミロイド又は凝集関連疾患に対する個人の危険度又は感
受性を評価する方法。
To an amyloid or agglutination-related disorder, comprising identifying the amino acid sequence of the polypeptide expressed in the individual associated with the amyloid or agglutinative disorder and assessing the propensity for aggregation of the polypeptide according to the methods of the invention. A method of assessing individual risk or sensitivity.

【0028】 (図面の簡単な説明) 図1.−WT−ADA2hならびにM1、M2及びDM変異体のpH3.0で
の熱変性分析。(a)WT加熱(白丸)、WT冷却(白い四角)、DM加熱及び
冷却(黒丸、加熱と冷却データは重なる)。WT蛋白質は214nmでモニター
し、DM変異体は222nmでモニターした。(b−e)25℃(白丸)、95
℃(白い四角)及び冷却後25℃(黒丸)でのWT−ADA2h及び変異体の遠
紫外CDスペクトル。(b)WT;(c)DM;(d)M1;(e)M2。(f
)熱変性前(実線)及び熱変性後(破線)のWT−ADA2hサンプルのFTI
RスペクトルにおけるアミドIバンド。スペクトルの2番目の誘導体は、加熱前
のサンプルについては1622と1649cm−1、加熱後は1615と168
5cm−1を中心とするピークを示す。1615cm−1のバンドはβ鎖を示唆
し、一方1685cm−1のバンドは一般に逆平行鎖間相互作用によるアミドI
バンド内での分裂に結びつく(Fabian,1993a;KrimmとBan
dekar,1986)。
(Brief Description of Drawings) FIG. -Heat denaturation analysis of WT-ADA2h and M1, M2 and DM variants at pH 3.0. (A) WT heating (white circle), WT cooling (white square), DM heating and cooling (black circle, heating and cooling data overlap). The WT protein was monitored at 214 nm and the DM variant was monitored at 222 nm. (B-e) 25 ° C (white circle), 95
Far-UV CD spectra of WT-ADA2h and the mutant at 25 ° C. (white square) and after cooling at 25 ° C. (black circle). (B) WT; (c) DM; (d) M1; (e) M2. (F
) FTI of WT-ADA2h sample before heat denaturation (solid line) and after heat denaturation (dashed line)
Amide I band in the R spectrum. The second derivative of the spectrum is 1622 and 1649 cm −1 for the sample before heating and 1615 and 168 after heating.
A peak centered at 5 cm -1 is shown. The band at 1615 cm -1 suggests β-strand, while the band at 1685 cm -1 is generally amide I due to antiparallel interchain interactions.
It leads to division within the band (Fabian, 1993a; Krimm and Ban
dekar, 1986).

【0029】 「実験材料及び方法」の中で述べるようにしてCDから95℃での残存らせん
含量の算定を行い、次の結果を得た:WTは天然らせん構造の45%を保持し(
データ収集中の凝集を防ぐため非常に急速な温度変化に供した超希釈サンプルに
おいてスペクトルを採集した)、M1は63%、M2は61%、そしてDMは6
8%を保持する。それ故、DMに関する95℃での残存らせん構造は、WTによ
って保持される量よりも約50%多い。
Residual helix content was calculated from CD at 95 ° C. as described in “Experimental Materials and Methods” and the following results were obtained: WT retained 45% of the native helix structure (
Spectra were collected in ultra-diluted samples that were subjected to very rapid temperature changes to prevent aggregation during data collection), M1 63%, M2 61%, and DM 6
Hold 8%. Therefore, the residual helical structure at 95 ° C for DM is about 50% more than the amount retained by WT.

【0030】 図2.−pH3.0でのWT−ADA2h及びDM変異体の尿素復元。(a)
WT−ADA2hの遠紫外CDスペクトル。(b)DM−ADA2hの遠紫外C
Dスペクトル。丸は初期条件下で調製したサンプルを示す。四角は、4M尿素の
サンプルをインキュベートし、次に1M尿素に希釈したあとのポリペプチドを示
す。
FIG. -Urea reconstitution of WT-ADA2h and DM mutants at pH 3.0. (A)
Far-UV CD spectrum of WT-ADA2h. (B) Far-UV C of DM-ADA2h
D spectrum. Circles indicate samples prepared under initial conditions. Squares represent the polypeptide after incubating a sample of 4M urea and then diluting in 1M urea.

【0031】 図3.−らせんコンフォメーションをとるより高い内在性向を備えた蛋白質の
領域を同定するために、PI3−SH3の配列全体にわたって実施したAGAD
IR予測。
FIG. AGAG carried out over the entire sequence of PI3-SH3 to identify regions of the protein with a higher endogenous propensity to adopt a helical conformation
IR prediction.

【0032】 図4.−PI3−SH3の配列。DSSPパッケージによる構造分析後の二次
構造要素(s=鎖、3=310らせん)を示す。また2%を越える内在らせん性
向を持つ領域も示している(AGADIR予測に従って)。
FIG. -PI3-SH3 sequence. Secondary structural elements (s = strand, 3 = 310 helix) are shown after structural analysis by the DSSP package. Also shown is a region with an intrinsic helical propensity of over 2% (according to AGADIR prediction).

【0033】 図5.−野生型及びE17R/D23R突然変異体配列が示す内在らせん性向
を表わすAGADIR予測。
FIG. -AGADIR predictions representing the intrinsic helical propensity exhibited by wild type and E17R / D23R mutant sequences.

【0034】 図6.−AGADIRを用いて評価したヒトPrPヘリックスC残基198−
227のらせん性向の予測。野生型配列及び突然変異体ペプチドE200K、R
208H及びV210Iに対応するものを含む。
FIG. -Human PrP helix C residue 198 assessed using AGADIR-
227 Prediction of helical propensity. Wild type sequence and mutant peptide E200K, R
Includes those corresponding to 208H and V210I.

【0035】 図7.−pH7.0での4つのヘリックスCペプチドの遠紫外CDスペクトル
。緩衝液はリン酸ナトリウム20mM、β−メルカプトエタノール20mMであ
った。
FIG. 7. -Far-UV CD spectra of four helix C peptides at pH 7.0. The buffer solutions were sodium phosphate 20 mM and β-mercaptoethanol 20 mM.

【0036】 図8.−222nmでの楕円率を測定することによってモニターした4つのヘ
リックスCペプチドのTFE滴定。いずれの場合も、緩衝液は20mMリン酸ナ
トリウム、20mM β−メルカプトエタノールであった。
FIG. 8. -TFE titration of four helix C peptides monitored by measuring ellipticity at -222 nm. In each case, the buffer was 20 mM sodium phosphate, 20 mM β-mercaptoethanol.

【0037】 図9.−pH2.0でのヘリックスCペプチドの遠紫外CDスペクトル。緩衝
液は、HClと20mM TCEPを加えてpH2.0で平衡させた20mMリ
ン酸であった。A)ペプチド濃度20μM。B)ペプチド濃度60μM。
FIG. 9. -Far-UV CD spectrum of helix C peptide at pH 2.0. The buffer was 20 mM phosphate, equilibrated at pH 2.0 with the addition of HCl and 20 mM TCEP. A) Peptide concentration 20 μM. B) Peptide concentration 60 μM.

【0038】 図10.−室温で2ヵ月間インキュベーションした後のpH2.0でのヘリッ
クスCペプチドの遠紫外CDスペクトル。ペプチド濃度は60μMであった。
FIG. -Far-UV CD spectrum of helix C peptide at pH 2.0 after 2 months incubation at room temperature. The peptide concentration was 60 μM.

【0039】 図11.−ThT蛍光(A)、コンゴーレッド吸光度(B)及び遠紫外CD(
C)によってモニターした野生型AcPの凝集の経時的推移。凝集を促進する条
件下で(25%vol/vol TFE、50mM酢酸緩衝液、pH5.5、2
5℃)AcPをインキュベートし、「実験材料及び方法」の章で述べるように規
則正しい時間間隔でアリコートを採取した。3つの手法は非常に類似した速度軌
跡を生じ、これらを分析すると実験誤差内の同じ速度値が得られる。
FIG. 11. -ThT fluorescence (A), Congo red absorbance (B) and far-UV CD (
Time course of wild-type AcP aggregation monitored by C). Under conditions that promote aggregation (25% vol / vol TFE, 50 mM acetate buffer, pH 5.5, 2
(5 ° C) AcP was incubated and aliquots were taken at regular time intervals as described in the "Experimental Materials and Methods" section. The three approaches yield very similar velocity trajectories, and their analysis gives the same velocity values within experimental error.

【0040】 図12.−一部の代表的突然変異体についての凝集時のThT蛍光上昇の経時
的推移。提示した突然変異体は、I75V(黒丸)(パネルA)、V20A(白
丸)及びY98Q(黒丸)(パネルB)、E29D(白丸)及びA30G(黒丸
)(パネルC)である。データを通じて実線は単一指数関数への最良適合である
。各々のパネルにおいて野生型データへの最良適合を破線で表わし、比較のため
に示している。実験条件は図11で述べたとおりである。
FIG. 12. -Time course of ThT fluorescence increase upon aggregation for some representative mutants. The mutants presented are I75V (black circles) (panel A), V20A (white circles) and Y98Q (black circles) (panel B), E29D (white circles) and A30G (black circles) (panel C). Throughout the data the solid line is the best fit to a single exponential function. The best fit to the wild type data is represented by the dashed line in each panel and is shown for comparison. The experimental conditions are as described in FIG.

【0041】 図13.−様々な位置の残基の突然変異から生じる凝集速度の変化を示す棒グ
ラフ。各々の棒は、x軸に示す位置にアミノ酸置換を有する変異体を表わす。y
軸に報告した速度データは、突然変異体についての速度と野生型蛋白質について
の速度間の比率の自然対数として表わしている。ゼロの値は突然変異体が野生型
蛋白質と同じ速度で凝集することを意味する。ゼロより高い値及び低い値は、そ
れぞれ野生型蛋白質よりも速い及び遅い突然変異体の凝集速度を意味する。各々
の変異体について図面に表示した誤差の棒は、*[2δvmut+(2δv wt]によって与えられ、式中、δvmutとδvwtはそれぞれ1n(v mut )と1n(vwt)の標準誤差に相当する(標準誤差は、標準偏差を測定
回数の平方根平均で割ったものと定義される)。この操作は、1n(νmut
νwt)の実際値が報告した実験誤差内にはいる95%信頼が存在するように、
mutとvwtの実験誤差を広げることを可能にする(Taylor,198
2)。従って、ゼロより高い又は低い実験誤差範囲を有する値は、野生型に対す
る突然変異体の有意の速度変化を表わす。
[0041]   Figure 13. -A bar showing changes in aggregation rate resulting from mutations of residues at various positions.
rough. Each bar represents a variant with an amino acid substitution at the position shown on the x-axis. y
The velocity data reported on the axis are for the mutant and for the wild-type protein.
Expressed as the natural logarithm of the ratio between the speeds of. A value of zero indicates that the mutant is wild type
It means to aggregate at the same rate as the protein. Values above and below zero are
It means the rate of aggregation of mutants that is faster and slower than the wild-type protein, respectively. Each
The error bars shown in the drawing for the mutant of * are * [2δvmut)Two+ (2δv wt )Two], Where δvmutAnd δvwtAre 1n (v mut ) And 1n (vwt) Standard error (standard error measures standard deviation)
Defined as the square root of the number divided by the mean). This operation is 1n (νmut/
νwtAs there is a 95% confidence that the actual value of) falls within the experimental error reported,
vmutAnd vwtIt is possible to widen the experimental error of (Taylor, 198).
2). Therefore, values with experimental error ranges higher or lower than zero are relative to the wild type.
Represents a significant rate change in the mutant.

【0042】 (発明の詳細な説明) 本発明は、ポリペプチドのアミノ酸配列を分析して局所構造を形成するポリペ
プチドの性向を決定し、当該ポリペプチドが局所構造を形成する性向をあらかじ
め決定したポリペプチドが局所構造を形成する性向と比較して、それによって当
該ポリペプチドがあらかじめ決定したポリペプチドに比べて変化した凝集傾向を
持つかどうかを判定することを含む、凝集体を形成するポリペプチドの傾向を評
価する方法に関する。本発明は従って、特に変性したとき又は部分的に変性した
ときに、野生型ポリペプチドと比較して、変異体ポリペプチドが凝集する傾向を
予測する方法に関する。
(Detailed Description of the Invention) The present invention analyzes the amino acid sequence of a polypeptide to determine the propensity of a polypeptide to form a local structure, and predetermines the propensity of the polypeptide to form a local structure. A polypeptide forming an aggregate, comprising comparing the polypeptide with a propensity to form a local structure, thereby determining whether the polypeptide has an altered propensity to aggregate as compared to a predetermined polypeptide. On how to assess the tendency of. The present invention therefore relates to a method of predicting the propensity of a variant polypeptide to aggregate, particularly when denatured or partially denatured, as compared to a wild-type polypeptide.

【0043】 本発明の方法は、例えば非修飾蛋白質に比べて高い又は低い凝集傾向を持つ修
飾ポリペプチドを設計し、生成するために、変化した凝集傾向を持つポリペプチ
ドの合理的設計において使用することができる。本発明の方法はまた、第一と第
二のポリペプチドの凝集傾向をそれらが局所構造を形成する性向に基づいて比較
するために使用でき、そして選択した凝集傾向に基づいて生成のために第一又は
第二のポリペプチドを選択するために使用することができる。設計の対象である
、ポリペプチドにおける修飾を下記に述べる。
The method of the present invention is used in the rational design of polypeptides with altered aggregation propensity, for example to design and produce modified polypeptides with higher or lower aggregation propensity as compared to unmodified proteins. be able to. The method of the present invention can also be used to compare the aggregation propensity of the first and second polypeptides based on their propensity to form local structures, and the production propensity based on the aggregation propensity selected. It can be used to select one or the second polypeptide. The modifications in the polypeptide that are the subject of design are described below.

【0044】 A.本発明のポリペプチド 本発明は、変化した凝集傾向を有する修飾ポリペプチドを提供する。ここで使
用するときポリペプチドは、好ましくはあらゆるポリペプチド分子及び少なくと
も41個のアミノ酸の長さのその断片に関する。好ましくはポリペプチド断片は
少なくとも45個のアミノ酸の長さ、より好ましくは少なくとも50、70、9
0、100又はそれ以上のアミノ酸の長さである。さらに一層好ましくは断片は
、多くとも20、10又は5個のアミノ酸がもとの配列から欠失している。最も
好ましくはポリペプチド断片は、それが由来する蛋白質の生物学的活性を保持す
る。これに関して、生物学的活性の保持とは、断片が実質的に野生型蛋白質と同
じ所望特性を示すこと、例えば酵素の断片が典型的には実質的に同じ酵素活性を
保持する、結合蛋白質の断片が典型的には実質的に同じ結合特異性を保持する、
及び抗原性蛋白質の断片が典型的には実質的に同じ抗原特性を保持することを意
味する。あらゆるポリペプチドが修飾しうる。典型的にはポリペプチドは天然に
生じるが、突然変異体生物において又はトランスジェニック又はインビトロ手法
によって組換え生成したときに認められるもののように、配列においては非不自
然(non−unnatural)でありうる。その代わりにポリペプチドは合
成でありうる、例えば全面的に化学的工程によって生成されうる。
A. Polypeptides of the Invention The invention provides modified polypeptides that have an altered propensity for aggregation. As used herein, polypeptide preferably relates to any polypeptide molecule and fragments thereof of at least 41 amino acids in length. Preferably the polypeptide fragment is at least 45 amino acids in length, more preferably at least 50, 70, 9
It is 0, 100 or more amino acids long. Even more preferably, the fragment has at most 20, 10 or 5 amino acids deleted from the original sequence. Most preferably, the polypeptide fragment retains the biological activity of the protein from which it is derived. In this regard, retention of biological activity refers to that of a binding protein in which the fragment exhibits substantially the same desired properties as the wild-type protein, e.g., a fragment of the enzyme typically retains substantially the same enzymatic activity. The fragments typically retain substantially the same binding specificity,
And that fragments of the antigenic protein typically retain substantially the same antigenic properties. Any polypeptide can be modified. Typically, the polypeptide will occur naturally, but may be non-unnatural in sequence, such as those found in mutant organisms or when recombinantly produced by transgenic or in vitro techniques. . Alternatively, the polypeptide may be synthetic, for example produced entirely by chemical processes.

【0045】 B.修飾 本発明は、特に、変化した凝集傾向を持つ、特に非共有結合又は非架橋凝集体
を形成する傾向を持つポリペプチドを生成する方法に関する。凝集体は、線維又
は封入体のような無定形/非特異的凝集体でありうる。好ましい局面では、本発
明は、凝集に関して変化した傾向を持つ修飾を同定することを目的としたポリペ
プチドの二次構造の分析を含む方法を提供する。従って、下記に述べるような望
ましい修飾の同定は本発明の設計工程の一部を形成しうる。特に、かかる方法は
第一段階として、ポリペプチドの二次構造の分析と局所構造を形成するポリペプ
チドの性向に影響を及ぼす修飾の同定、そしてその後、そのようにして修飾され
たポリペプチドの生成を含みうる。
B. Modifications The present invention is particularly directed to methods of producing polypeptides with altered propensity to aggregate, particularly those that tend to form non-covalent or non-crosslinked aggregates. Aggregates can be amorphous / non-specific aggregates such as fibers or inclusions. In a preferred aspect, the present invention provides methods that include analysis of the secondary structure of a polypeptide aimed at identifying modifications that have an altered propensity for aggregation. Therefore, the identification of desirable modifications as described below can form part of the design process of the present invention. In particular, such a method comprises, as a first step, analysis of the secondary structure of the polypeptide and identification of modifications that influence the propensity of the polypeptide to form local structures, and then production of the polypeptide thus modified. Can be included.

【0046】 本発明のポリペプチドに対して為された修飾は、一次構造、すなわちポリペプ
チド主鎖内のアミノ酸の配列に変化をもたらす。修飾によって、ポリペプチドの
変性又は部分的変性形態は、非修飾ポリペプチドに比べて、局所構造、特にαら
せん構造を形成する、又は分子間相互作用を形成する変化した傾向を持つように
なる。この変化についての推論は、凝集体が形成されるためにはポリペプチドの
天然状態が破壊されることが不可欠であるが、ひとたび変性が起これば、凝集傾
向は変性状態の内在特性、すなわち変性する性向又は他の変性ポリペプチドに結
合する性向の平衡に依存する。それ故、ポリペプチドが凝集する傾向は、変性又
は部分的変性状態が分子間結合ではなく分子内結合を形成する性向を変えること
によって変化させることができる。発明者は、局所構造の形成を変化させること
によって、特に変性状態でβプリーツシート構造を形成する性向と比較してαら
せん構造を形成する性向を変化させることによって、分子内又は分子間結合を形
成する性向のバランス、又は疎水的又は静電的相互作用のような相互作用のバラ
ンスを変えることができること、そしてこれは線維のような凝集体を形成する変
化した傾向を導くことを明らかにした。
Modifications made to the polypeptides of the present invention result in changes in the primary structure, ie, the sequence of amino acids within the polypeptide backbone. Modifications result in altered or partially denatured forms of the polypeptide having an altered propensity to form local structures, particularly alpha-helical structures, or to form intermolecular interactions, as compared to the unmodified polypeptide. The inference about this change is that disruption of the polypeptide's native state is essential for the formation of aggregates, but once denaturation occurs, the tendency for aggregation is an intrinsic property of the denaturation state, namely denaturation. Or the tendency to bind to other modified polypeptides. Therefore, the propensity of a polypeptide to aggregate can be altered by altering the propensity of the denatured or partially denatured state to form intramolecular rather than intermolecular bonds. The inventor changes intramolecular or intermolecular bonds by changing the formation of an α-helical structure by changing the formation of a local structure, particularly compared with the tendency of forming a β-pleated sheet structure in a denatured state. It has been shown that the balance of propensity to form or the balance of interactions such as hydrophobic or electrostatic interactions can be altered, and this leads to an altered propensity to form fibril-like aggregates .

【0047】 従って本発明の修飾は、変性又は部分的変性状態において、αらせん及び/又
はβプリーツシート二次構造のような、局所二次構造の領域を形成する変化した
性向を有する一次配列を持つポリペプチドを生じる。1つの実施形態では、与え
られた修飾は、非修飾ポリペプチドに比べて、αらせん二次構造を形成する性向
が高い、従って凝集体(線維のような)を形成する傾向が低いポリペプチドを生
じる。もう1つの実施形態では、与えられた修飾は、非修飾ペプチドに比べて、
αらせん二次構造を形成する性向が低い、従って凝集体(線維のような)を形成
する傾向が高いポリペプチドを生じる。それ故、本発明のポリペプチドはこの修
飾の方法によって得られるポリペプチドでありうる。さらに、本発明のポリペプ
チドから得られる凝集体は本発明の凝集体でありうる。
Accordingly, the modifications of the present invention, in the denatured or partially denatured state, alter primary sequences with altered propensity to form regions of local secondary structure, such as α-helix and / or β-pleated sheet secondary structure. Yields a polypeptide with. In one embodiment, a given modification results in a polypeptide that has a higher propensity to form α-helical secondary structure and thus a lower propensity to form aggregates (such as fibrils) as compared to an unmodified polypeptide. Occurs. In another embodiment, the modifications provided are relative to the unmodified peptide
It results in a polypeptide that has a low propensity to form α-helical secondary structure and thus a high propensity to form aggregates (like fibrils). Therefore, the polypeptide of the present invention may be the polypeptide obtained by this method of modification. Furthermore, the aggregate obtained from the polypeptide of the present invention may be the aggregate of the present invention.

【0048】 好ましくは、本発明に従って形成される凝集体、又は本発明のポリペプチドに
よって形成される低い傾向を持つ凝集体は、非共有結合又は非架橋凝集体である
。特に、共有結合凝集体は、ポリペプチドモノマー内に存在する2個のシステイ
ン残基間で形成されるジスルフィド架橋によって形成されうる。ポリペプチドは
分子内ジスルフィドシステイン結合を含みうるが、蛋白質の生成の間又は蛋白質
の変性後にそのようなジスルフィド結合を創造することも可能である。本発明は
、主として非共有結合凝集体である凝集体、すなわち必ずしもジスルフィド結合
を通して形成されるのではなく、高いβ構造含量をとることを通して形成される
凝集体に関する。
Preferably, the aggregates formed according to the invention, or those with a low tendency to be formed by the polypeptides of the invention, are non-covalent or non-crosslinked aggregates. In particular, covalent aggregates may be formed by disulfide bridges formed between two cysteine residues present within the polypeptide monomer. Polypeptides may contain intramolecular disulfide cysteine bonds, although it is possible to create such disulfide bonds during the production of the protein or after denaturation of the protein. The present invention relates to aggregates that are predominantly non-covalent aggregates, that is, aggregates that are not necessarily formed through disulfide bonds, but through taking a high β structure content.

【0049】 一部の実施形態では、対象とするポリペプチドが変性又は部分的変性状態で凝
集体を形成する傾向を低下させることが特に望ましいであろう。
In some embodiments, it will be particularly desirable to reduce the tendency of the polypeptide of interest to form aggregates in the denatured or partially denatured state.

【0050】 B1.修飾のためのアミノ酸残基の選択 修飾のためのアミノ酸残基の選択は所望する修飾の結果に依存し、当業者は所
与の状況で変更すべき残基を選択するために使用される方法に精通しているであ
ろう。
B1. Selection of Amino Acid Residues for Modification The choice of amino acid residue for modification depends on the desired outcome of the modification, and the method used by one of skill in the art to select the residue to be changed in a given situation You will be familiar with.

【0051】 ポリペプチドが線維のような凝集体を形成する傾向を低下させることが望まし
い場合には、変性ポリペプチドが、天然様又は非天然様αらせん構造のいずれか
のαらせん二次構造を形成する性向を高めるようのアミノ酸配列を修飾すべきで
ある。これは相互に適合性の2つの方法で実現しうる。まず第一に、天然状態で
αらせん二次構造を形成する領域を同定し(αらせん二次構造を同定する手法は
下記で述べる)、αらせんを再形成する変性状態の性向を高めるアミノ酸を含む
ように修飾することができる。第二に、天然状態でαらせん二次構造を形成しな
い領域を同定し、αらせんを形成する変性状態の性向を高めるアミノ酸を含むよ
うに修飾することができる。
If it is desired to reduce the tendency of the polypeptide to form fibril-like aggregates, the denatured polypeptide has an α-helical secondary structure, either a native-like or a non-natural-like α-helical structure. The amino acid sequence should be modified to increase its propensity to form. This can be achieved in two mutually compatible ways. First, we identify the regions that form the α-helix secondary structure in the natural state (the method for identifying the α-helix secondary structure is described below), It can be modified to include. Second, regions that do not form α-helix secondary structure in the native state can be identified and modified to include amino acids that enhance the propensity of the α-helix forming denatured state.

【0052】 好ましくは置換によって突然変異を生じさせる。しかし、突然変異は他の手段
によっても、例えば1、2、3又は4個のアミノ酸のような1個又はそれ以上の
アミノ酸の欠失、転位、及び/又は1、2、3又は4個のアミノ酸のような1個
又はそれ以上のアミノ酸の挿入によっても生じさせうる。上記で強調したように
、好ましくは凝集体を形成するポリペプチドの傾向の変化は、非共有結合凝集体
を形成する傾向の変化である。従って、本発明の好ましい局面では、アミノ酸配
列への修飾は、共有結合凝集体の形成に結びつくジスルフィド結合の形成に関与
するシステイン残基の修飾を含まない。好ましくは、修飾のために選択するアミ
ノ酸残基はシステイン残基ではない。本発明の1つの局面では、置換又は修飾は
、AspからAsnへ又はGluからGlnへの保存的置換のような負電荷の除
去を含まない。
Substitution preferably results in a mutation. However, the mutation may also be by other means, for example, a deletion of one or more amino acids, such as 1, 2, 3 or 4 amino acids, a transposition, and / or 1, 2, 3 or 4 It can also be generated by the insertion of one or more amino acids, such as amino acids. As highlighted above, preferably the altered tendency of the polypeptide to form aggregates is an altered tendency to form non-covalent aggregates. Thus, in a preferred aspect of the present invention, modifications to the amino acid sequence do not include modifications of cysteine residues involved in the formation of disulfide bonds that lead to the formation of covalent aggregates. Preferably, the amino acid residue selected for modification is not a cysteine residue. In one aspect of the invention, the substitutions or modifications do not include the removal of negative charges such as the conservative substitution of Asp to Asn or Glu to Gln.

【0053】 下記に概説するように、アミノ酸修飾は、好ましくは非修飾ポリペプチドの場
合と実質的に等しい総体的天然折りたたみ又は構造トポロジーを示すポリペプチ
ドを導く。好ましくは、修飾ポリペプチドは、天然状態の非修飾ポリペプチドの
総体的安定性と実質的に等しい天然状態での総体的安定性を示す。
As outlined below, amino acid modifications preferably lead to a polypeptide exhibiting a gross native folding or structural topology that is substantially equivalent to that of the unmodified polypeptide. Preferably, the modified polypeptide exhibits an overall stability in the native state that is substantially equal to the overall stability of the unmodified polypeptide in the native state.

【0054】 そこで、野生型蛋白質が示すのと同様の構造特徴が突然変異ポリペプチドにお
いて保持されることが好ましい。そのような構造特徴は、二次構造要素の数及び
/又は蛋白質配列におけるそれらの位置、二次構造の含量又は天然状態での各々
の二次構造要素の量、ならびにポリペプチドの最終的な三次元三次構造(すなわ
ち二次構造要素及びそれらの間の相互作用の空間での配置)を含む。
Thus, it is preferred that the structural characteristics similar to those exhibited by the wild-type protein be retained in the mutant polypeptide. Such structural features may include the number of secondary structural elements and / or their position in the protein sequence, the content of secondary structure or the amount of each secondary structural element in its native state, and the final tertiary structure of the polypeptide. Includes original tertiary structure (ie, the arrangement in space of secondary structure elements and their interactions).

【0055】 これらの構造特徴が本発明の突然変異体ポリペプチドにおいて保持される度合
は、標準的な生物物理的及び/又は生化学的手法によって評価することができる
。特に、次の測定方法の1つ又はそれ以上が実施できる。完全長蛋白質の二次構
造を分析するためには、次の測定法のいくつかの組合せ、例えば2、3、4、5
又は6の組合せを用いることが好ましい: (1)化学的変性剤の存在下と不在下での及び/又は種々の温度での近紫外領
域と遠紫外領域の円偏光二色性スペクトル; (2)化学的変性剤の存在下と不在下での及び/又は種々の温度での芳香族残
基からの蛍光シグナル、及び特異的プローブから生じる蛍光シグナル; (3)天然及び変性蛋白質のフーリエ変換赤外部スペクトル; (4)一次元及び/又は多次元核磁気共鳴; (5)X線回折解析; (6)天然蛋白質の大きさを調べるための分析用超遠心分離、及び/又はサイ
ズ排除クロマトグラフィー、及び/又は光散乱及び/又はNMRパルスフィール
ド勾配実験。
The degree to which these structural features are retained in the mutant polypeptides of the present invention can be assessed by standard biophysical and / or biochemical techniques. In particular, one or more of the following measuring methods can be implemented. In order to analyze the secondary structure of the full-length protein, several combinations of the following assay methods such as 2, 3, 4, 5 are used.
Or a combination of 6 is used: (1) Circular dichroism spectra in the near-ultraviolet region and the far-ultraviolet region in the presence and absence of a chemical modifier and / or at various temperatures; ) Fluorescent signals from aromatic residues in the presence and absence of chemical denaturants and / or at different temperatures, and fluorescent signals originating from specific probes; (3) Fourier Transform Red of native and denatured proteins. External spectrum; (4) One-dimensional and / or multi-dimensional nuclear magnetic resonance; (5) X-ray diffraction analysis; (6) Analytical ultracentrifugation to determine the size of native protein, and / or size exclusion chromatography. , And / or light scattering and / or NMR pulse field gradient experiments.

【0056】 さらに、天然ポリペプチド及び本発明のポリペプチドの断片の分析は上述した
手法を用いて実施できる。
Furthermore, analysis of native polypeptides and fragments of polypeptides of the invention can be carried out using the techniques described above.

【0057】 好ましくは、修飾ポリペプチドは、酵素活性、リガンド結合又は他の生物学的
活性のようなその生物学的機能の少なくとも1つを無傷のまま保持する。しかし
、置換は必ずしも保存的修飾及び/又は電荷置換である必要はない。アミノ酸置
換は、ポリペプチド配列の二次構造内在性向に影響を及ぼす置換である。例えば
、蛋白質の活性部位から三次元構造的に遠く離れたところで変化が生じる場合(
すなわち設計プロセスにおいて突然変異のために選択される領域が活性部位から
離れている場合)、非保存的な変化、例えば置換はポリペプチドの特性を破壊し
ないと考えられる。他方で、突然変異体の設計が活性部位に近い又は活性部位に
直接関わる蛋白質の領域での変化を必要とする場合には、保存的変化がより適切
であると考えられ、望ましくは非保存的変更を検討する前に最初に試みるべきで
あろう。
Preferably, the modified polypeptide retains at least one of its biological functions, such as enzymatic activity, ligand binding or other biological activity, intact. However, the substitutions need not necessarily be conservative modifications and / or charge substitutions. Amino acid substitutions are those that affect the propensity to secondary structure of the polypeptide sequence. For example, when the change occurs at a position three-dimensionally distant from the active site of the protein (
That is, non-conservative changes, such as substitutions, will not destroy the properties of the polypeptide if the region selected for mutation in the design process is separated from the active site). On the other hand, if the design of the mutant requires changes in regions of the protein that are close to or directly associated with the active site, then conservative changes may be considered more appropriate, and preferably non-conservative. You should try first before considering any changes.

【0058】 αらせん性向のような局所相互作用を高める突然変異の設計は次のようにして
実施できる: (i)突然変異誘発のための標的部位は、好ましくは、側鎖がαらせん内に含
まれない残基と相互作用せず、且つ活性にとって必要ではない、十分に溶媒と接
触する位置にあるものをαらせん内で選択する。その目的は、蛋白質パッキング
が維持されること、突然変異が中又は長域相互作用を排除しないこと、及び蛋白
質の活性が保持されることを保証するためである。突然変異のためには十分に溶
媒に接触する残基を選択することが好ましい。
The design of mutations that enhance local interactions such as α-helix propensity can be carried out as follows: (i) The target site for mutagenesis is preferably such that the side chain is within the α-helix. Those in the α-helix that do not interact with residues that are not included and that are in sufficient solvent contact that are not necessary for activity are selected. Its purpose is to ensure that the protein packing is maintained, that the mutation does not eliminate mid- or long-range interactions, and that the activity of the protein is retained. It is preferable to select residues that are sufficiently solvent accessible for mutation.

【0059】 (ii)突然変異は、ヘテロポリペプチド、例えばAGADIRに適合させた
ヘリックス/コイルトランジションアルゴリズムによって指示されるようにαら
せん性向を高めるように設計する(MunozとSerrano,1997;M
unozとSerrano,1994;Munoz,1994a;Munoz,
1994b)。アルゴリズムを、ペプチドについてのらせん含量ではなくαらせ
んコンフォメーションにおける特定配列についての安定性を予測するように修正
する。使用する鋳型配列は、典型的には末端効果を防ぐために各々の側でX線α
らせんプラス約4残基、例えば4、5又は6に対応する。突然変異誘発のための
標的位置の残基が異なる配列はプログラムによって評価することができる。当業
者は、αらせん性向のような局所相互作用を低下させる突然変異も、側鎖がαら
せんに含まれない残基と相互作用する残基を選択することにより、この方法によ
って設計できることを認識するであろう。同様の手法は他の局所構造、例えばβ
プリーツシートにも適用できる。
(Ii) Mutations are designed to increase alpha helix propensity as dictated by helix / coil transition algorithms adapted to heteropolypeptides such as AGADIR (Munoz and Serrano, 1997; M).
unoz and Serrano, 1994; Munoz, 1994a; Munoz,
1994b). The algorithm is modified to predict stability for a particular sequence in the alpha helix conformation rather than helix content for peptides. The template sequence used is typically an X-ray α on each side to prevent end effects.
Corresponds to helix plus approximately 4 residues, eg 4, 5 or 6. Sequences that differ in residues at the target position for mutagenesis can be evaluated by the program. Those skilled in the art will recognize that mutations that reduce local interactions such as α-helix propensity can also be designed by this method by selecting residues whose side chains interact with residues not included in the α-helix. Will do. Similar techniques apply to other local structures such as β
It can also be applied to pleated sheets.

【0060】 ポリペプチドが線維のような凝集体を形成する傾向を高めることが望ましい場
合には、αらせん二次構造を形成する変性ポリペプチドの性向を低下させるよう
にアミノ酸配列を修飾すべきである。これは、天然状態でαらせん二次構造を形
成する領域を選択し、αらせんを再形成する変性状態の性向を低下させるアミノ
酸を含むようにそれらを修飾することによって実現しうる。
If it is desired to increase the tendency of the polypeptide to form fibril-like aggregates, the amino acid sequence should be modified to reduce the propensity of the modified polypeptide to form α-helical secondary structure. is there. This may be accomplished by selecting regions that naturally form α-helix secondary structure and modifying them to contain amino acids that reduce the propensity of the α-helix to reform the α-helix.

【0061】 同様に、変化した凝集傾向、特に非共有結合凝集体を形成する変化した傾向を
導く、非修飾ポリペプチドに比べて局所構造を形成するポリペプチドの性向を変
化させ、分子間相互作用の形成を変化させる、野生型アミノ酸配列への修飾を行
うことができるであろう。特に、Roseman,1998が述べたように、1
個又はそれ以上のアミノ酸残基を、低い疎水性を持つ別の残基に置き換えること
ができる。その代わりに、置換は、例えばChouとFasman,1978又
はStreetとMayo,1999の方法によって規定されるように、β構造
を形成する内在性向の低下を導きうる。そのような置換は、ポリペプチドが凝集
体を形成する傾向を低下させる。他方で、疎水性を高める又はβ構造を形成する
性向を高める置換は、ポリペプチドが凝集体を形成する傾向、特に非共有結合凝
集体を形成する傾向を上昇させる。βシート構造を形成する性向を予測するため
の手法は、同様にコンピュータ−ランアルゴリズムによるモデリングを用いて実
施しうる。
Similarly, the propensity of the polypeptide to form local structures relative to the unmodified polypeptide is altered, leading to an altered propensity to aggregate, particularly an altered propensity to form non-covalent aggregates, and intermolecular interactions. Modifications to the wild type amino acid sequence could be made that alter the formation of In particular, as Roseman, 1998 stated,
One or more amino acid residues can be replaced with another residue of low hydrophobicity. Alternatively, the substitution may lead to a reduced intrinsic propensity to form a β structure, as defined for example by the method of Chou and Fasman, 1978 or Street and Mayo, 1999. Such substitutions reduce the tendency of the polypeptide to form aggregates. On the other hand, substitutions that increase hydrophobicity or increase the propensity to form β structures increase the propensity of polypeptides to form aggregates, particularly non-covalent aggregates. The technique for predicting the propensity to form a β-sheet structure can also be implemented using computer-run algorithm modeling.

【0062】 突然変異誘発のための標的部位の選択は、例えば、内在性らせん性向を持つポ
リペプチドの領域を同定することによって実施できる。例えば、非らせんポリペ
プチドを、内在性らせん性向を持つ配列を同定するためのAGADIRのような
適当なモデリングソフトウエアを使用して検討することができるであろう。らせ
ん構造を形成する性向が低い場合でも、突然変異誘発を用いて内在性らせん性向
を高めることができ、従って凝集傾向を低下させることができる。
The selection of target sites for mutagenesis can be performed, for example, by identifying regions of the polypeptide that have an endogenous helical propensity. For example, non-helical polypeptides could be examined using appropriate modeling software such as AGADIR to identify sequences with an endogenous helical propensity. Mutagenesis can be used to increase the endogenous helical propensity and thus reduce the aggregation propensity, even if the helical propensity to form is low.

【0063】 代替的には、選択したポリペプチドについてひと組みの突然変異体を調製し、
保存的置換を行う。その後凝集速度をモニターして、凝集においてより重要な役
割を果たすポリペプチド内の領域を同定することができる。次に、例えば非共有
結合凝集体を形成する傾向を低下させるために、疎水性又はαらせん構造を形成
する性向を低下させるためのこれらの領域内での適当な突然変異を同定すること
ができる。
Alternatively, a set of mutants is prepared for the selected polypeptides,
Make conservative substitutions. The rate of aggregation can then be monitored to identify regions within the polypeptide that play a more important role in aggregation. Appropriate mutations within these regions can then be identified to reduce their propensity to form hydrophobic or alpha helix structures, eg, to reduce their propensity to form non-covalent aggregates. .

【0064】 本発明の代替的な局面では、凝集体の生成を上昇させるために、疎水性を高め
る、αらせんを形成する傾向を低下させる、又はβシート構造を形成する傾向を
高めるための突然変異を実施する B2.二次構造の予測 ポリペプチドのアミノ酸配列からαらせん二次構造のような二次構造の領域を
予測するための手法は当該技術において既知であり、典型的にはAGADIR(
MunozとSerrano,1997)及びZimm−Bragg及びLif
son−Roigフォーマリズムのようなコンピュータ−ランアルゴリズムによ
るモデリングを用いる。αらせん二次構造についての理解は事実上完全であるの
で(MunozとSerrano,1997)、これらの手法はますます信頼し
うるものとなっている。
In an alternative aspect of the invention, a sudden increase in hydrophobicity, a decrease in the tendency to form α-helices, or a tendency to form a β-sheet structure in order to increase aggregate formation. Carry out mutation B2. Prediction of Secondary Structure Techniques for predicting regions of secondary structure, such as α-helical secondary structure, from the amino acid sequence of a polypeptide are known in the art, typically AGADIR (
Munoz and Serrano, 1997) and Zimm-Bragg and Lift.
Modeling with a computer-run algorithm such as son-Roig formalism is used. These approaches are becoming increasingly reliable, as the understanding of α-helical secondary structure is virtually complete (Munoz and Serrano, 1997).

【0065】 本発明の突然変異又は修飾は、天然状態で、折りたたみ、構造トポロジー及び
好ましくは総体的安定性が非修飾ポリペプチドと実質的に等しいように選択され
る。すなわち、例えばポリペプチドの天然の折りたたみ、特に天然ポリペプチド
に関連するαらせん又はβシートの形成は非修飾ポリペプチドに比べて実質的に
変化しない。このように、例えば蛋白質の生物学的活性の少なくとも1つが保持
されるように突然変異ポリペプチドを生成し、正常な折りたたみに供することが
できる。特に、修飾ポリペプチドは、野生型蛋白質の酵素活性、リガンド結合又
は抗原産生のような生物学的機能を保持するであろう。さらに、好ましくは折り
たたまれた突然変異又は修飾ポリペプチドは、修飾ポリペプチドが非修飾ポリペ
プチドに比べて高い変性傾向を示さないように、非修飾ポリペプチドと本質的に
同じ総体的安定性を保持する。好ましくは、修飾ポリペプチドは変性下で凝集体
を形成する変化した傾向を示す。それ故、本発明のポリペプチドを変性条件下に
置いた場合、好ましくは、凝集傾向は野生型に比べて変化している。好ましい実
施形態では、本発明に従った変性ポリペプチドは野生型に比べて低い凝集傾向を
持つ。
The mutations or modifications of the present invention are selected such that their fold, structural topology and preferably overall stability in nature are substantially equal to the unmodified polypeptide. That is, for example, the native folding of the polypeptide, particularly the formation of α-helices or β-sheets associated with the native polypeptide, is substantially unchanged compared to the unmodified polypeptide. Thus, for example, mutant polypeptides can be produced that retain at least one of the biological activities of the protein and are subjected to normal folding. In particular, the modified polypeptide will retain the biological function of the wild-type protein, such as enzymatic activity, ligand binding or antigen production. Furthermore, the preferably folded mutant or modified polypeptide retains essentially the same overall stability as the unmodified polypeptide, such that the modified polypeptide does not exhibit a greater tendency for denaturation as compared to the unmodified polypeptide. To do. Preferably, the modified polypeptide exhibits an altered propensity to form aggregates under denaturation. Therefore, when the polypeptides of the present invention are subjected to denaturing conditions, the tendency for aggregation is preferably altered compared to wild type. In a preferred embodiment, the modified polypeptides according to the present invention have a reduced tendency to aggregate compared to wild type.

【0066】 C.アミノ酸配列のさらなる修飾 どのような理由からであっても、ポリペプチドのアミノ酸配列をさらに修飾す
ることができる。典型的には修飾は、ヒスチジン残基又はT7標識の付加によっ
て精製を助け、あるいは同定又は精製において役立ち、あるいはシグナル配列の
付加によってポリペプチドが天然にはそのような配列を含まない場合に細胞から
のそれらの分泌を促進するのに役立つと考えられる。配列修飾は、例えば活性部
位、リガンド結合部位又は調節領域の活性に寄与するアミノ酸を変化させること
によってポリペプチドの活性を変化させうる。ポリペプチドは他のアミノ酸配列
との融合によって修飾することができる。融合は、それ故、ポリペプチドの一方
又は両方の末端領域、すなわちアミノ末端又はカルボキシ末端領域に、若しくは
ポリペプチドの内部領域に付加アミノ酸配列をもたらしうる。ポリペプチドは、
付加的又は代替的に欠失によって修飾することができる。欠失はポリペプチドの
一方又は両方の末端領域から、すなわちアミノ末端又はカルボキシ末端領域から
配列を取り除くか、若しくはポリペプチドの1つ又はそれ以上の内部領域から配
列を除去しうる。欠失及び付加による修飾は、それ故、あらゆる数のアミノ酸残
基を個々に又は隣接配列として、異なるアミノ酸によって置き換えることができ
る置換を包含しうる。付加及び/又は欠失修飾は典型的には、例えば1個のアミ
ノ酸、典型的には5、10、20、50、100個又はそれ以上のアミノ酸のよ
うな2個又はそれ以上のアミノ酸を含む。
C. Further Modification of the Amino Acid Sequence The amino acid sequence of the polypeptide can be further modified for any reason. Typically the modification will aid purification by the addition of a histidine residue or a T7 label, or will aid in identification or purification, or will be removed from the cell if the polypeptide does not naturally contain such a sequence due to the addition of a signal sequence. It is believed to help promote their secretion of. Sequence modifications may change the activity of the polypeptide, for example by changing the amino acids that contribute to the activity of the active site, the ligand binding site or the regulatory region. Polypeptides can be modified by fusion with other amino acid sequences. The fusion may thus result in additional amino acid sequences in one or both terminal regions of the polypeptide, ie the amino-terminal or carboxy-terminal regions, or in the internal region of the polypeptide. The polypeptide is
It can be modified additionally or alternatively by deletion. Deletions may remove sequences from one or both terminal regions of the polypeptide, i.e. from the amino-terminal or carboxy-terminal regions, or may remove sequences from one or more internal regions of the polypeptide. Modifications by deletions and additions can therefore encompass substitutions in which any number of amino acid residues can be replaced by a different amino acid, either individually or as contiguous sequences. Addition and / or deletion modifications typically include two or more amino acids, eg, one amino acid, typically 5, 10, 20, 50, 100 or more amino acids. .

【0067】 D.修飾アミノ酸配列を担う突然変異体ポリペプチドの生成 上記で定義したような変化を含むように設計されたポリペプチドは、当該技術
において既知の何らかのポリペプチド合成方法によって生成することができる。
典型的には本発明のポリペプチドは化学合成によって又は組換えインビトロ又は
生体内発現によって生成される。
D. Generation of Mutant Polypeptides Bearing Modified Amino Acid Sequences Polypeptides designed to include the changes as defined above can be generated by any method of polypeptide synthesis known in the art.
Typically, the polypeptides of the present invention are produced by chemical synthesis or by recombinant in vitro or in vivo expression.

【0068】 ポリペプチドは様々な固相手法(例えばRobergeら、1995)を用い
て化学合成することができ、また例えばABI 431 A Peptide
Synthesizer(Perkin Elmer)を使用して自動合成も実
施しうる。
Polypeptides can be chemically synthesized using a variety of solid phase techniques (eg, Roberge et al., 1995), and can also be used, eg, ABI 431 A Peptide.
Automated synthesis may also be performed using the Synthesizer (Perkin Elmer).

【0069】 ポリペプチドの組換え生体内又はインビトロ生成は、本発明のポリペプチドを
コードする配列を含むポリヌクレオチドの発現によって実現できる。
Recombinant in vivo or in vitro production of a polypeptide can be accomplished by expression of a polynucleotide containing the sequence encoding the polypeptide of the present invention.

【0070】 D.1.ポリヌクレオチド 本発明のさらなる実施形態は、本発明のポリペプチドをコードする配列を含む
ポリヌクレオチドを提供する。ポリヌクレオチド配列は、遺伝子コードの縮退を
参照し、ポリヌクレオチドが発現される特定生物についての好ましいコドン使用
法(codon−usage)に照らして設計されうる。ポリヌクレオチドは、
本発明のポリヌクレオチド及びその補体を含む、DNA又はRNAのどちらでも
よく、また一本鎖又は二本鎖のどちらでもよい。従ってそれらは基本的に、本発
明のアミノ酸配列をコードするDNA又はRNAから成る。
D. 1. Polynucleotides A further embodiment of the invention provides a polynucleotide comprising a sequence encoding a polypeptide of the invention. Polynucleotide sequences can be designed in the context of the preferred codon-usage for the particular organism in which the polynucleotide is expressed, with reference to the degeneracy of the genetic code. The polynucleotide is
It may be DNA or RNA containing the polynucleotide of the present invention and its complement, and may be either single-stranded or double-stranded. Thus, they basically consist of DNA or RNA encoding the amino acid sequence of the invention.

【0071】 ポリヌクレオチドはその内部に合成又は修飾ヌクレオチドを含みうる。ポリヌ
クレオチドへの多くの異なる種類の修飾が当該技術において既知である。本発明
のために、ここで述べるポリヌクレオチドは当該技術で使用可能ないかなる方法
によって修飾されていてもよいと理解しなければならない。そのような修飾は、
例えば本発明のポリヌクレオチドの生体内活性又は寿命を変化させるために実施
しうる。
The polynucleotide may include synthetic or modified nucleotides therein. Many different types of modifications to polynucleotides are known in the art. It is to be understood that for the purposes of the present invention, the polynucleotides described herein may be modified by any method available in the art. Such modifications are
For example, it may be carried out to change the in vivo activity or longevity of the polynucleotide of the present invention.

【0072】 本発明のポリヌクレオチドは、例えばPCR(ポリメラーゼ連鎖反応)又は代
替的な増幅反応において使用するため(例えば増幅又は部位特定突然変異誘発を
容易にするため)のプライマーを作製するのに使用できる。そのようなプライマ
ーや他の断片は少なくとも15個、好ましくは少なくとも20個、例えば少なく
とも25、30又は40個のヌクレオチドの長さであり、またここで使用すると
き本発明のポリヌクレオチドの語に包含される。
The polynucleotides of the invention are used to make primers, eg for use in PCR (polymerase chain reaction) or alternative amplification reactions (eg to facilitate amplification or site-directed mutagenesis). it can. Such primers and other fragments are at least 15, preferably at least 20, for example at least 25, 30 or 40 nucleotides in length and as used herein are also encompassed within the term polynucleotide of the invention. To be done.

【0073】 本発明に従ったDNAポリヌクレオチド及びプライマーのようなポリヌクレオ
チドならびにそれらの非修飾形態は、組換えによって、合成によって、又は当業
者に使用可能な何らかの手段によって生成されうる。それらはまた標準的な手法
によってクローニングすることもできる。すなわち、ポリヌクレオチドを当該技
術において使用可能な何らかのベクターにクローニングすることができる。ポリ
ヌクレオチドは典型的には単離形態及び/又は精製形態で提供される。
Polynucleotides such as DNA polynucleotides and primers according to the present invention and their unmodified forms can be produced recombinantly, synthetically, or by any means available to those of skill in the art. They can also be cloned by standard techniques. That is, the polynucleotide can be cloned into any vector available in the art. The polynucleotide is typically provided in isolated and / or purified form.

【0074】 一般に、本発明の短いポリヌクレオチド、例えばプライマーは、所望する核酸
配列、一度に1個のヌクレオチドの段階的製造を含む合成手段によって生成され
る。自動化手法を用いてこれを実施するための方法は当該技術において容易に使
用可能である。
In general, short polynucleotides of the invention, eg, primers, are produced by synthetic means, involving a stepwise manufacture of the desired nucleic acid sequence, one nucleotide at a time. Methods for doing this using automated techniques are readily available in the art.

【0075】 本発明の及び非修飾形態のより長いポリヌクレオチドは、標準的手法、例えば
ライゲーションによって短いポリヌクレオチドを組み合わせることによって生成
しうる。それらはまた、組換え手段、例えばPCRクローニング手法を用いて生
成することもできる。これは、クローニングしようとする遺伝子の領域に対する
一対のプライマー(例えば約15−30個のヌクレオチド)を作製し、かかるプ
ライマーを標的ポリヌクレオチドに接触させることを含む。非修飾形態について
は、使用する標的ポリヌクレオチドは、典型的にはゲノムDNA(典型的にはイ
ントロン及びプロモーター領域を含む遺伝子全体のクローニングを可能にするた
め)又はmRNA又はそれらから調製されるcDNAの形態で細胞から得られる
。本発明のポリヌクレオチドの生成のためには、何らかの手段で生成された少量
のポリヌクレオチドをPCR増幅反応における標的ポリヌクレオチドとして使用
することができる。増幅は、選択増幅を生じさせる適当な条件下で実施される。
所望する領域の増幅後、増幅した断片を分離し(例えばアガロースゲル上で反応
混合物を精製することによって)、回収することができる。プライマーは、増幅
したDNAを適当なクローニングベクターにクローニングできるように、適当な
制限酵素認識部位を含むように設計しうる。
Longer polynucleotides of the present invention and in unmodified form can be produced by combining short polynucleotides by standard techniques, such as ligation. They can also be produced using recombinant means, such as PCR cloning techniques. This involves making a pair of primers (eg, about 15-30 nucleotides) to the region of the gene to be cloned and contacting such primers with the target polynucleotide. For unmodified forms, the target polynucleotide used is typically genomic DNA (typically to allow cloning of the entire gene, including introns and promoter regions) or mRNA or cDNA prepared therefrom. Obtained from cells in morphology. For the production of the polynucleotide of the present invention, a small amount of polynucleotide produced by any means can be used as a target polynucleotide in a PCR amplification reaction. Amplification is carried out under suitable conditions to bring about selective amplification.
After amplification of the desired region, the amplified fragments can be separated (eg, by purifying the reaction mixture on an agarose gel) and recovered. Primers can be designed to contain appropriate restriction enzyme recognition sites so that the amplified DNA can be cloned into an appropriate cloning vector.

【0076】 一般にここで述べる手法は当該技術において周知であるが、特にSambro
okら、1989が参照できる。
The techniques described herein are generally well known in the art, but in particular Sambro
See ok et al., 1989.

【0077】 本発明のポリヌクレオチドは、非修飾配列を含むポリヌクレオチドの部位特定
突然変異誘発によって得られる。この手法はどのような方法でも実施しうる。典
型的にはかかる手法はPCRによって実施できる。そのような手法は典型的には
、所望する変化を生じさせるのに適したヌクレオチド残基における変化以外の、
突然変異を所望する非修飾配列の領域とほぼ同一のヌクレオチド配列を含むプラ
イマーの使用を含む。その後PCR増幅反応においてこのプライマーを使用して
、PCR産物のヌクレオチド配列に所望する変化を導入する。部位特定突然変異
のために所望する部位は典型的には遺伝子のコード配列内であり、従ってPCR
産物は標的ポリヌクレオチドのトランケート形態でありうる。本発明の完全長修
飾ポリヌクレオチドは、増幅産物を非修飾又は修飾配列(何らかの手法によって
生成された)を持つ他のポリヌクレオチドと組み合わせることによって生成しう
る。組合せは当該技術において既知の何らかの手法、例えばライゲーションによ
って実施できる。この手法はまた、例えば当該ポリヌクレオチド配列が発現され
る特定宿主細胞についてコドン優先性を至適化するためにサイレントのコドン変
化が必要である場合にも有用であると考えられる。制限酵素認識部位を導入する
ため、又は当該ポリヌクレオチドによってコードされるポリペプチドの特性又は
機能をさらに変化させる又は修飾するために、他の配列変化が所望される場合も
ある。
The polynucleotides of the present invention are obtained by site-directed mutagenesis of polynucleotides containing unmodified sequences. This technique can be implemented in any way. Typically such a procedure can be performed by PCR. Such an approach typically involves the addition of a change in a nucleotide residue suitable to produce the desired change,
Includes the use of primers containing nucleotide sequences that are nearly identical to the regions of unmodified sequence for which mutations are desired. This primer is then used in a PCR amplification reaction to introduce the desired change in the nucleotide sequence of the PCR product. The desired site for site-directed mutagenesis is typically within the coding sequence of the gene, and thus PCR
The product can be a truncated form of the target polynucleotide. Full-length modified polynucleotides of the invention can be produced by combining the amplification product with other polynucleotides that have unmodified or modified sequences (produced by some method). The combination can be performed by any method known in the art, for example, ligation. This approach may also be useful if, for example, silent codon changes are required to optimize codon preference for the particular host cell in which the polynucleotide sequence is being expressed. Other sequence changes may be desired in order to introduce restriction enzyme recognition sites, or to further alter or modify the properties or functions of the polypeptide encoded by the polynucleotide.

【0078】 生成された修飾ポリヌクレオチドは、その配列決定により所望する配列に関し
て試験することができる。これは、例えば推定修飾ポリヌクレオチドを含むサン
プルを、標的として、ハイブリダイゼーション条件下で本発明のポリヌクレオチ
ド又はプライマーを含むプローブに接触させ、例えばサンガージデオキシ鎖停止
法(Sambrookら、1989参照)によって配列を決定することにより実
施できる。
The modified polynucleotides produced can be tested for the desired sequence by their sequencing. This is done, for example, by contacting a sample containing the putative modified polynucleotide with a probe containing the polynucleotide or primer of the present invention as a target under hybridization conditions and sequenced by, for example, the Sanger dideoxy chain termination method (see Sambrook et al., 1989). Can be carried out by determining

【0079】 そのような方法は一般に、適当な試薬の存在下で、標的ポリヌクレオチドに相
補的な鎖の合成によってプライマーを伸長し、A、C、G又はT/U残基の1つ
又はそれ以上で伸長反応を選択的に停止する、鎖伸長と停止反応を生じさせ、伸
長した産物をサイズによって分離して、選択的停止が起きたヌクレオチドの配列
を決定することを含む。適当な試薬は、DNAポリメラーゼ酵素、デオキシヌク
レオチドdATP、dCTP、dGTP及びdTTP、緩衝液及びATPを含む
。選択的停止にはジデオキシヌクレオチドを使用する。
Such methods generally extend a primer by the synthesis of a strand complementary to the target polynucleotide in the presence of a suitable reagent, which may include one or more of the A, C, G or T / U residues. This includes causing the chain elongation and the termination reaction to selectively stop the elongation reaction, separating the elongated products by size, and determining the sequence of nucleotides at which the selective termination has occurred. Suitable reagents include DNA polymerase enzymes, deoxynucleotides dATP, dCTP, dGTP and dTTP, buffers and ATP. Dideoxynucleotides are used for selective termination.

【0080】 D.2.ベクター 本発明のポリヌクレオチドは当該技術において使用可能ないかなるベクターに
も組み込むことができる。本発明のベクターは、それ故、基本的に本発明のポリ
ヌクレオチドから成る。通常、ベクターは組換え複製可能ベクターである。ベク
ターは適合宿主細胞において核酸を複製するために使用しうる。従ってさらなる
実施形態では、本発明は、本発明のポリヌクレオチドを複製可能ベクターに導入
し、かかるベクターを適合宿主細胞に導入して、ベクターの複製を生じさせる条
件下で宿主細胞を増殖することにより、本発明のポリヌクレオチドを作製する方
法を提供する。ベクターは宿主細胞から回収できる。適当な宿主細胞は、発現ベ
クターと関連して下記で説明する。
D. 2. Vectors The polynucleotides of the invention can be incorporated into any vector available in the art. The vector of the invention therefore consists essentially of the polynucleotide of the invention. Usually the vector is a recombinant, replicable vector. The vector may be used to replicate the nucleic acid in a compatible host cell. Therefore, in a further embodiment, the invention provides for the introduction of a polynucleotide of the invention into a replicable vector, introducing such vector into a compatible host cell, and growing the host cell under conditions which result in replication of the vector. , Providing methods of making the polynucleotides of the invention. The vector can be recovered from the host cell. Suitable host cells are described below in connection with expression vectors.

【0081】 D.2.1.発現ベクター 好ましくは、ベクター内の本発明のポリヌクレオチドは、宿主細胞によるコー
ド配列の発現をもたらすことができる制御配列に作動可能に連結されている、す
なわちベクターは発現ベクターである。そのような発現ベクターは、本発明のポ
リペプチドを発現するために使用できる。
D. 2.1. Expression Vector Preferably, the polynucleotide of the invention in the vector is operably linked to control sequences capable of effecting the expression of the coding sequence by the host cell, ie the vector is an expression vector. Such expression vectors can be used to express the polypeptides of the invention.

【0082】 「作動可能に連結された」との語句は、記述する成分がそれらの意図されたよ
うに機能することができる関係にある近位を指す。コード配列に「作動可能に連
結された」制御配列を、制御配列と適合する条件下でコード配列の発現が行われ
るようにライゲートする。
The phrase “operably linked” refers to the proximal relationships in which the components being described are capable of functioning in their intended manner. A control sequence "operably linked" to the coding sequence is ligated so that expression of the coding sequence occurs under conditions compatible with the control sequences.

【0083】 そのようなベクターを、本発明のポリペプチド又はポリペプチド断片の発現を
もたらすために上述したように適当な宿主細胞に形質転換することができる。従
って、さらなる局面では本発明は、本発明に従ったポリペプチド又はポリペプチ
ド断片を調製するための工程を提供し、かかる工程は、ポリペプチド又は断片の
発現を提供するための条件下で、上述したような発現ベクターで形質転換した又
はトランスフェクションした宿主細胞を培養し、発現されたポリペプチド又は断
片を回収することを含む。
Such a vector can be transformed into a suitable host cell as described above to effect expression of the polypeptide or polypeptide fragment of the invention. Accordingly, in a further aspect the present invention provides a process for preparing a polypeptide or polypeptide fragment according to the invention, said process under conditions for providing expression of the polypeptide or fragment as described above. Culturing a host cell transformed or transfected with such an expression vector and recovering the expressed polypeptide or fragment.

【0084】 ベクターは、複製の起点、任意に当該ポリヌクレオチドの発現のためのプロモ
ーター、及び任意にかかるプロモーターのレギュレーターを備えた、例えばプラ
スミド、ウイルス又はファージベクターでありうる。ベクターは1つ又はそれ以
上の選択マーカー遺伝子、例えば細菌プラスミドの場合にはアンピシリン耐性遺
伝子、哺乳類ベクターについてはネオマイシン耐性遺伝子、あるいは植物ベクタ
ーについてはカナマイシン耐性遺伝子を含みうる。ベクターは、例えばRNAの
作製のため、あるいは宿主細胞をトランスフェクションする又は形質転換するた
めにインビトロで使用できる。ベクターはまた、例えば遺伝子治療の方法におい
て、インビトロで使用するために適合させることができる。
The vector can be, for example, a plasmid, virus or phage vector, with an origin of replication, optionally a promoter for the expression of the polynucleotide of interest, and optionally a regulator of such promoter. The vector may include one or more selectable marker genes, such as the ampicillin resistance gene for bacterial plasmids, the neomycin resistance gene for mammalian vectors, or the kanamycin resistance gene for plant vectors. The vector can be used in vitro, for example for the production of RNA or for transfecting or transforming host cells. Vectors can also be adapted for use in vitro, for example in methods of gene therapy.

【0085】 本発明のさらなる実施形態は、本発明のポリヌクレオチドの複製と発現のため
のベクターで形質転換した又はトランスフェクションした宿主細胞を提供する。
かかる細胞は当該ベクターと適合性であるように選択され、例えば細菌、酵母、
植物、昆虫、又は哺乳類でありうる。
A further embodiment of the invention provides a host cell transformed or transfected with a vector for replication and expression of a polynucleotide of the invention.
Such cells have been selected to be compatible with the vector, such as bacteria, yeast,
It can be a plant, insect, or mammal.

【0086】 D.3.宿主細胞における発現 本発明の発現ベクターは、リン酸カルシウム沈殿法、DEAE−デキストラン
トランスフェクション、エレクトロポレーション、パーティクル衝撃法又はAg
robacterium tumefaciens媒介法を用いて宿主細胞に導
入することができる。宿主細胞からの発現は一過性でありうる。安定な宿主細胞
形質転換は、本発明のポリヌクレオチド又はその断片が宿主細胞のゲノムに組み
込まれることによって実現されうる。典型的には形質転換ゲノムは核であるが、
他のゲノムの形質転換、例えば真核細胞のミトコンドリアゲノム、又は植物細胞
のプラスチドゲノムの形質転換も所望しうる。その代わりに、自律複製ベクター
を用いて安定な形質転換が実現できる。発現ベクターに選択マーカーを含めるこ
とができ、及び/又はそのような選択マーカーを発現ベクターと共形質転換して
、安定な形質転換細胞を選択することができる。
D. 3. Expression in Host Cells The expression vector of the present invention can be used for calcium phosphate precipitation, DEAE-dextran transfection, electroporation, particle bombardment or Ag.
It can be introduced into host cells using the R. bacterium tumefaciens mediated method. Expression from the host cell can be transient. Stable host cell transformation may be achieved by integrating the polynucleotide of the present invention or a fragment thereof into the host cell genome. Typically the transformed genome is nuclear,
Transformation of other genomes may also be desirable, such as the mitochondrial genome of eukaryotic cells or the plastid genome of plant cells. Instead, a stable transformation can be achieved using an autonomously replicating vector. The expression vector can include a selectable marker and / or such a selectable marker can be cotransformed with the expression vector to select for stable transformed cells.

【0087】 適当な細胞は、上述したベクターが発現されうる細胞を含む。これらは、E.
coli(大腸菌)のような細菌などの微生物細胞、CHO細胞、COS7細胞
、P388細胞、HepG2細胞、KB細胞、EL4細胞又はHela細胞のよ
うな哺乳類細胞、昆虫細胞、Saccharomycesのような酵母又は植物
細胞、典型的にはコムギ、トウモロコシ又はナタネのような作物植物の細胞を含
む。バキュロウイルス又はワクシニア発現系も使用しうる。
Suitable cells include cells in which the vectors described above can be expressed. These are E.
microbial cells such as bacteria such as E. coli, CHO cells, COS7 cells, P388 cells, mammalian cells such as HepG2 cells, KB cells, EL4 cells or Hela cells, insect cells, yeast or plant cells such as Saccharomyces , Typically containing cells of crop plants such as wheat, corn or rapeseed. Baculovirus or vaccinia expression systems may also be used.

【0088】 細胞培養は標準条件下で行う。細胞培養のための市販の培地が広く入手可能で
あり、製造者の指示に従って使用できる。
Cell culture is performed under standard conditions. Commercially available media for cell culture are widely available and can be used according to the manufacturer's instructions.

【0089】 D.4.回収 宿主細胞において発現された本発明のポリペプチド及び凝集体は、当該技術に
おいて既知の何らかの手法によって回収できる。これはポリペプチド又は凝集体
の分離と精製を導きうる。一部の場合には、ポリペプチドが宿主細胞内で凝集す
ることがある。凝集体は典型的には、宿主細胞を溶解し、遠心分離によって凝集
体を単離して、単離した凝集体を洗浄し、任意に凝集体を解離して、個々のポリ
ペプチドを変性させることによって分離することができる。典型的には分離又は
精製したポリペプチドは、サンプル中に存在するポリペプチドの乾燥質量の少な
くとも10%から100%、より好ましくは少なくとも40%又は50%、さら
に好ましくは少なくとも60%又は70%、さらに一層好ましくは少なくとも8
0%、90%、95%を占める。最も好ましくは精製ポリペプチドはサンプル中
に存在するポリペプチドの乾燥質量の少なくとも99%を占める。
D. 4. Recovery The polypeptides and aggregates of the invention expressed in host cells can be recovered by any technique known in the art. This can lead to the separation and purification of the polypeptide or aggregate. In some cases, polypeptides may aggregate within host cells. Aggregates typically lyse host cells, isolate the aggregates by centrifugation, wash the isolated aggregates, and optionally dissociate the aggregates to denature individual polypeptides. Can be separated by. Typically the isolated or purified polypeptide is at least 10% to 100%, more preferably at least 40% or 50%, more preferably at least 60% or 70% of the dry mass of the polypeptide present in the sample, Even more preferably at least 8
It accounts for 0%, 90%, and 95%. Most preferably, the purified polypeptide comprises at least 99% of the dry mass of polypeptide present in the sample.

【0090】 E.凝集体 本発明の凝集体は非天然に生じるポリペプチドを含みうる。ポリペプチドは、
例えばグリコシル化されたポリペプチド、又は修飾アミノ酸残基、製薬上活性な
化合物、金属又は1つ又はそれ以上の反応物と結合することができるチオール基
のような官能基を含むポリペプチドのような、化学的に修飾されたポリペプチド
でありうる。
E. Aggregates Aggregates of the invention may include non-naturally occurring polypeptides. The polypeptide is
For example, a glycosylated polypeptide or a polypeptide containing a functional group such as a modified amino acid residue, a pharmaceutically active compound, a metal or a thiol group capable of binding to one or more reactants. , Can be a chemically modified polypeptide.

【0091】 好ましくは形成される凝集体は線維である。本発明の線維は、好ましくは長い
、及び/又は線状、及び/又は非分枝性である。最も好ましくはそれらは長くて
線状であり、非分枝性である。線維の直径は一般に1から20nm、好ましくは
5から15nm、より好ましくは7から12nmである。線維の直径は適当なポ
リペプチドを選択することによって変化しうる。
Preferably the aggregates formed are fibrils. The fibers of the present invention are preferably long and / or linear and / or unbranched. Most preferably they are long, linear and unbranched. The diameter of the fibers is generally 1 to 20 nm, preferably 5 to 15 nm, more preferably 7 to 12 nm. Fiber diameter can be varied by selecting the appropriate polypeptide.

【0092】 本発明の線維は、様々な適用において有用であると考えられる中空コアを含み
うる。
The fibers of the present invention can include hollow cores that are considered useful in a variety of applications.

【0093】 E.1.凝集体の生成 本発明の凝集体は当該技術において既知の何らかの方法によって生成しうる。
凝集は典型的には核形成によって起こる。部分的又は完全変性状態でポリペプチ
ド間に分子間結合が形成されるときに核形成が起こる。核形成のプロセスは、そ
れ故、適当な条件下でポリペプチドを接触させることにより、どのような状況に
おいても生じさせることができる。核形成のために適当な条件は、部分的又は完
全変性ポリペプチド分子を生成することができるあらゆる条件であるが、かかる
条件は、分子間結合が形成されるのを妨げる程度まで変性を促進してはならない
。至適核形成条件は各々のポリペプチドについて異なる。核形成についての重要
なパラメータは、典型的には溶媒、ポリペプチド濃度、塩、リガンド、温度及び
pHの変動を含む。当業者は、所与のポリペプチドについて適当な条件を決定す
ることができるであろう。典型的には核形成は、好ましくは3−6−7M濃度、
例えば4−6M、好ましくは約4−5Mの尿素中で、好ましくは少なくとも1時
間インキュベートし、その後好ましくは多くとも1Mに希釈して、好ましくはそ
の後さらに少なくとも1時間インキュベートすることによって生じさせることが
できる。
E. 1. Aggregate Generation The aggregates of the present invention may be generated by any method known in the art.
Aggregation typically occurs by nucleation. Nucleation occurs when intermolecular bonds are formed between polypeptides in partially or fully denatured states. The process of nucleation can thus occur in any situation by contacting the polypeptide under suitable conditions. Suitable conditions for nucleation are any conditions capable of producing a partially or fully denatured polypeptide molecule, but such conditions promote denaturation to the extent that intermolecular bonds are prevented from forming. must not. Optimal nucleation conditions are different for each polypeptide. Important parameters for nucleation typically include variations in solvent, polypeptide concentration, salt, ligand, temperature and pH. One of ordinary skill in the art would be able to determine the appropriate conditions for a given polypeptide. Typically nucleation is preferably at a 3-6-7M concentration,
For example, by incubating in urea at 4-6M, preferably about 4-5M, preferably for at least 1 hour, then preferably diluting to at most 1M, and preferably followed by further incubation for at least 1 hour. it can.

【0094】 一部の場合には、所与のポリペプチドについての至適核形成条件を変化させる
ことが好都合であると考えられる。例えば、凝集が不都合である場合には、凝集
体形成に対してより抵抗性であるポリペプチドを生成することが望ましいであろ
う。それ故、不都合な凝集を克服するために、非修飾配列を担うポリペプチドに
比べて、局所構造、好ましくはαらせん二次構造を形成する性向が低い本発明の
ポリペプチドを使用することができる。本発明のポリペプチドは、線維のような
凝集体の生成速度を改善するため、又は非修飾ポリペプチドの核形成にとって不
適当な条件での生成を可能にするためのような、何らかの条件下で凝集を高める
ように適合させることができる。
In some cases, it may be advantageous to change the optimal nucleation conditions for a given polypeptide. For example, where aggregation is inconvenient, it may be desirable to produce a polypeptide that is more resistant to aggregate formation. Therefore, in order to overcome unfavorable aggregation, it is possible to use the polypeptides of the invention which have a lower propensity to form local structures, preferably α-helical secondary structures, as compared to polypeptides bearing unmodified sequences. . The polypeptides of the invention may be produced under any conditions, such as to improve the rate of formation of aggregates such as fibrils, or to allow production of unmodified polypeptides under conditions unsuitable for nucleation. It can be adapted to enhance aggregation.

【0095】 E.2.凝集体形成の測定 至適核形成と凝集体形成条件を確認するため、又はアミノ酸配列の修飾が凝集
傾向に予測した作用を及ぼしたかどうかを調べるためには、凝集体形成を測定す
る必要がある。線維形成のような凝集体形成は、当該技術において既知の何らか
の手法によって測定することができる。典型的に使用される手法は、下記に例示
するような、円偏光二色性、沈降分析、チオフラビンT及びコンゴーレッド結合
アッセイ、ポリペプチダーゼ耐性アッセイ、フーリエ変換赤外分光法、電子顕微
鏡検査及びX線回折を含む。
E. 2. Aggregate formation measurements Aggregate formation must be measured to confirm optimal nucleation and aggregate formation conditions, or to determine if amino acid sequence modifications had the expected effects on aggregation propensity. . Aggregate formation, such as fibril formation, can be measured by any technique known in the art. Typically used techniques are circular dichroism, sedimentation analysis, thioflavin T and Congo red binding assays, polypeptidase resistance assays, Fourier transform infrared spectroscopy, electron microscopy and X, as exemplified below. Includes line diffraction.

【0096】 F.本発明のポリペプチドの用途及び例 F.1.本発明のポリペプチドの用途 本発明のポリペプチドはあらゆる適用に使用しうる。典型的には、線維形成の
ような凝集体形成が好都合である又は不都合である医学及び工業適用において使
用されるであろう。
F. Uses and Examples of Polypeptides of the Invention F. 1. Uses of the Polypeptides of the Invention The polypeptides of the invention may be used in any application. Typically, it will be used in medical and industrial applications where aggregate formation, such as fibrosis, is convenient or inconvenient.

【0097】 F.1.1 本発明のポリペプチドの医学及び工業用途 医学又は工業適用において使用するために作製されるポリペプチドは、典型的
には一連の条件を経験する。分離、修飾、貯蔵、投与又は使用の間の、反応容器
内(合成法の場合)又は細胞内、細胞外又はインビトロ(組換え発現法の場合)
におけるもののような、作製されたポリペプチドが経験する条件は、不都合な核
形成や線維のような凝集体の形成を促進することがあり、又は所望する凝集体形
成にとって不適当な場合がある。
F. 1.1 Medical and Industrial Uses of the Polypeptides of the Invention Polypeptides made for use in medical or industrial applications typically experience a range of conditions. During the separation, modification, storage, administration or use, in the reaction vessel (for synthetic method) or intracellular, extracellular or in vitro (for recombinant expression method)
The conditions experienced by the engineered polypeptides, such as those in, may promote unfavorable nucleation, formation of aggregates such as fibrils, or may be inappropriate for desired aggregate formation.

【0098】 それ故本発明のポリペプチドは、線維のような凝集体の不都合な生成を克服す
るために使用できる。例えば、本発明のポリペプチドは、合成又は組換え生産の
間に時として生じる、若しくは治療的利益又は工業上の適用性のために必要な、
高いポリペプチド濃度での凝集を防ぐために使用しうる。本発明のポリペプチド
は、溶媒の選択、温度、pH、又は塩分が、非修飾配列を担うポリペプチドの望
ましくない凝集体形成を促進する条件のような、非修飾ポリペプチドが使用でき
ない条件において使用しうる。あらゆるポリペプチドがこのように使用できる。
製薬上有用なポリペプチドの例は、カルシトニン、インスリン及びサイトカイニ
ンを含む。例えば、低い凝集傾向を持つ本発明のポリペプチドは、粉末洗浄剤の
ような工業プロセスにおいて、あるいは製薬又は診断プロセスにおいて使用でき
るであろう。
The polypeptides of the present invention can therefore be used to overcome the adverse production of aggregates such as fibrils. For example, the polypeptides of the present invention may sometimes occur during synthetic or recombinant production, or may be necessary for therapeutic benefit or industrial applicability,
It can be used to prevent aggregation at high polypeptide concentrations. The polypeptides of the invention are used in conditions where the unmodified polypeptide cannot be used, such as conditions where solvent selection, temperature, pH, or salinity promote undesired aggregate formation of the polypeptide bearing the unmodified sequence. You can. Any polypeptide can be used in this way.
Examples of pharmaceutically useful polypeptides include calcitonin, insulin and cytokinins. For example, the polypeptides of the invention having a low tendency to aggregate could be used in industrial processes such as powder detergents, or in pharmaceutical or diagnostic processes.

【0099】 本発明のポリペプチドはまた、核形成と凝集が有益であると考えられる適用に
おいても使用しうる。例えば、組換え発現ポリペプチドによって生成される、線
維のような凝集体は、典型的には遠心分離によって好都合に分離できるポリペプ
チドの形態である封入体を形成することができる。細胞内、細胞外又はインビト
ロ条件において線維のような凝集体を形成するより高い傾向を持つ本発明のポリ
ペプチドを生成し、それによって分離を容易にすることができる。凝集体は多く
の潜在的適用を持つが、それらの生成は緩慢なプロセスでありうる。本発明のポ
リペプチドを使用して、線維のような凝集体の形成速度を改善し、それによって
生産の効率を高めることができる。例えば、薬剤の供給送達において使用するた
めに、本発明のポリペプチドを分子、例えば製薬上活性な分子に結合することは
好都合であると考えられる。このことの1つの実施形態では、例えば徐放性機序
として使用するために、修飾ポリペプチドが線維のような凝集体を形成すること
は望ましいと考えられる(下記F.1.2参照)。非修飾配列のポリペプチドは
、結合分子にとって望ましくない苛酷な条件においてのみ凝集体を形成しうる。
それ故、本発明のポリペプチドは、結合分子が実質的に影響を受けないように、
すなわち放出時に分子が求められる機能を果たすことができるように、適当な穏
やかな条件下で凝集するように適合させることができるので、結合分子にとって
適切なビヒクルを提供することができる。
The polypeptides of the present invention may also be used in applications where nucleation and aggregation may be beneficial. For example, fibril-like aggregates produced by recombinantly expressed polypeptides can form inclusion bodies, which are typically in the form of polypeptides that can be conveniently separated by centrifugation. Polypeptides of the invention having a higher propensity to form fibril-like aggregates in intracellular, extracellular or in vitro conditions can be produced, thereby facilitating separation. Aggregates have many potential applications, but their formation can be a slow process. The polypeptides of the present invention can be used to improve the rate of formation of fibril-like aggregates, thereby increasing the efficiency of production. For example, it may be advantageous to attach a polypeptide of the invention to a molecule, eg, a pharmaceutically active molecule, for use in delivery delivery of a drug. In one embodiment of this, it may be desirable for the modified polypeptides to form fibril-like aggregates, eg for use as a sustained release mechanism (see F.1.2 below). Polypeptides of unmodified sequence can form aggregates only under harsh conditions that are undesirable for the binding molecule.
Therefore, the polypeptides of the invention will render the binding molecule substantially unaffected,
That is, it can be adapted to aggregate under suitable mild conditions so that the molecule can perform its required function upon release, thus providing a suitable vehicle for the binding molecule.

【0100】 F.1.2 徐放性機序として線維の使用 ひとたび形成されれば、線維のような凝集体は解離してポリペプチド分子を放
出することができる。これは、例えばそのような凝集体が徐放性機序として導入
できる場合に特に有用でありうる。これは、放出されたポリペプチドが何らかの
適用のために、例えば治療薬としてそれ自体で有用であるときに、有用であると
考えられる。そのようなポリペプチドは、製薬上又は治療上活性なポリペプチド
、例えばホルモン、ワクチン、癌の治療に適するあるいは血液凝固又はフィブリ
ン溶解現象に関与するポリペプチド、及び工業プロセスにおいて、例えば生物学
的粉末洗浄剤等において有用なポリペプチドを含みうる。
F. 1.2 Use of Fibers as a Sustained Release Mechanism Once formed, fiber-like aggregates can dissociate to release polypeptide molecules. This can be particularly useful, for example, if such aggregates can be introduced as a sustained release mechanism. This is considered to be useful when the released polypeptide is useful for some application, such as itself as a therapeutic agent. Such polypeptides include pharmaceutically or therapeutically active polypeptides such as hormones, vaccines, polypeptides suitable for the treatment of cancer or involved in blood coagulation or fibrinolytic events, and in industrial processes such as biological powders. It may include polypeptides useful in detergents and the like.

【0101】 凝集体の成分ポリペプチドはまた、他の分子の徐放性機序のための「ビヒクル
」又は「担体」としても有用であると考えられる。例えば、凝集体内のポリペプ
チドに結合した分子は、それが結合しているポリペプチド分子が凝集体から解離
するまで不活性でありうる。凝集体からのポリペプチドの放出後、分子は放出さ
れたポリペプチドに結合したままであるか、若しくは受動的又は能動的手段によ
って結合を壊すことができる。共有結合又は他の何らかの種類の結合によって本
発明のポリペプチドに結合されうる分子が使用できる。分子は、ヒト又は動物の
身体の治療において使用するための薬剤のようなあらゆる適用に、又は癌のよう
な疾患の治療において使用する薬剤の製造における使用のために、有用であると
考えられる。
Aggregate component polypeptides are also believed to be useful as "vehicles" or "carriers" for sustained release mechanisms of other molecules. For example, a molecule that binds to a polypeptide within an aggregate can be inactive until the polypeptide molecule to which it binds dissociates from the aggregate. After release of the polypeptide from the aggregate, the molecule can remain bound to the released polypeptide or the binding can be broken by passive or active means. Molecules that can be attached to the polypeptides of the invention by covalent or some other type of linkage can be used. The molecule is considered to be useful for any application such as a medicament for use in the treatment of the human or animal body, or for use in the manufacture of a medicament for use in treating a disease such as cancer.

【0102】 F.1.5 抗体 本発明はまた、本発明のポリペプチド及び/又は凝集体に特異的なモノクロー
ナル又はポリクローナル抗体を提供する。典型的にはこれらは本発明の修飾ポリ
ペプチドと非修飾ポリペプチドを識別することができる。そのようなモノクロー
ナル抗体は、本発明のポリペプチドを免疫原として使用して、従来のハイブリド
ーマテクノロジーによって調製することができる。ポリクローナル抗体も、宿主
動物、例えばラット又はウサギに本発明のポリペプチドを接種し、免疫血清を回
収することを含む従来の手段によって調製できる。そのような抗体が作製できる
ように、動物又はヒトにおける免疫原として使用するためにポリペプチドをもう
1つ別のポリペプチドに対してハプテン化することができる。本発明のために、
「抗体」の語は、Fv、F(ab’)及びF(ab’)2断片のような抗体断片
ならびに一本鎖抗体を含む。さらに、抗体及びその断片は、例えばEP−A−2
39400号に述べられているように、人体抗体(humanised ant
ibody)でありうる。
F. 1.5 Antibodies The present invention also provides monoclonal or polyclonal antibodies specific for the polypeptides and / or aggregates of the present invention. Typically, they are able to distinguish between modified and unmodified polypeptides of the invention. Such monoclonal antibodies can be prepared by conventional hybridoma technology using the polypeptides of the invention as an immunogen. Polyclonal antibodies can also be prepared by conventional means, including inoculating a host animal, such as a rat or rabbit, with a polypeptide of the invention and collecting immune serum. A polypeptide can be haptenized against another polypeptide for use as an immunogen in an animal or human so that such antibodies can be generated. For the present invention,
The term "antibody" includes antibody fragments such as Fv, F (ab ') and F (ab') 2 fragments as well as single chain antibodies. Furthermore, antibodies and fragments thereof are for example EP-A-2.
As described in 39400, humanized antibodies (humanised ant)
ibody).

【0103】 抗体は、次の事柄を含む方法によって生物学的サンプル中に存在する本発明の
ポリペプチドを検出するために使用できる: (a)本発明の抗体を提供し、 (b)抗体−抗原複合体の形成を可能にする条件下で生物学的サンプルを当該
抗体と共にインキュベートし、そして (c)当該抗体を含む抗体−抗原複合体が形成されているかどうかを判定する
The antibody can be used to detect a polypeptide of the invention present in a biological sample by a method comprising the following: (a) providing the antibody of the invention, (b) antibody- The biological sample is incubated with the antibody under conditions that allow formation of the antigen complex, and (c) determine whether an antibody-antigen complex containing the antibody has been formed.

【0104】 適当なサンプルは、何らかの組織からの抽出物又は細胞型を含む。典型的には
組織は脳、肝臓、腎臓、脾臓、心臓又はリンパ系である。
Suitable samples include extracts or cell types from any tissue. Typically the tissue is the brain, liver, kidney, spleen, heart or lymphatic system.

【0105】 本発明の抗体は、保持体に結合する、及び/又は適当な試薬、対照、指示書等
と共に適当な容器中のキットに包装することができる。
The antibodies of the invention can be bound to a support and / or packaged in a kit in a suitable container with suitable reagents, controls, instructions and the like.

【0106】 F.1.6 本発明のポリペプチドの例 本発明の一部の好ましいポリペプチドは、成長因子、例えばサイトカイン及び
神経栄養因子である。サイトカインが好ましく、インターロイキン、中でもIL
−4が特に好ましい。IL−6及びIL−12のような他のインターロイキンも
本発明に従って使用しうる。
F. 1.6 Examples of Polypeptides of the Invention Some preferred polypeptides of the invention are growth factors such as cytokines and neurotrophic factors. Cytokines are preferred, interleukins, especially IL
-4 is particularly preferred. Other interleukins such as IL-6 and IL-12 may also be used in accordance with the present invention.

【0107】 F.2.本発明のポリヌクレオチドの用途 F.2.1 診断 本発明のポリヌクレオチド及びプライマーは、それらのポリペプチドの産物が
特に線維として凝集する傾向の変化を導く遺伝子の多型性を調べるために使用で
きる。アルツハイマー病、II型糖尿病、全身性アミロイドーシス、伝染性海綿
状脳症、ハンチントン病、パーキンソン病、嚢胞性線維症、気腫等のような疾患
状態を有する個体を遺伝子の多型性に関して検査することができ、これを疾患状
態との相関について検討することができる。それ故、本発明のポリヌクレオチド
又はプライマーは、適当な容器に入った試験キットの形態で好都合に包装するこ
とができる。そのようなキットにおいては、キットが設計されているアッセイ様
式がプローブの保持体への結合を必要とする場合には、プローブが保持体に結合
されている場合もある。キットはまた、探索するサンプルを処理し、サンプル中
の核酸にプローブをハイブリダイズするための適当な試薬、対照試薬、指示書、
等々を含みうる。
F. 2. Uses of the polynucleotide of the present invention F. 2.1 Diagnostics The polynucleotides and primers of the invention can be used to investigate polymorphisms in genes that lead to altered propensity for the products of those polypeptides to aggregate, particularly as fibrils. Testing individuals with disease states such as Alzheimer's disease, type II diabetes, systemic amyloidosis, infectious spongiform encephalopathy, Huntington's disease, Parkinson's disease, cystic fibrosis, emphysema etc. for genetic polymorphisms Yes, this can be examined for correlation with disease state. Therefore, the polynucleotides or primers of the invention may be conveniently packaged in the form of a test kit in a suitable container. In such a kit, the probe may be bound to the support, if the assay format for which the kit is designed requires binding of the probe to the support. The kit also includes suitable reagents for processing the sample to be probed and hybridizing the probe to nucleic acids in the sample, control reagents, instructions,
And so on.

【0108】 F.2.2 遺伝子治療 本発明のポリヌクレオチドを適切なポリヌクレオチドベクターに挿入し、遺伝
子治療のために使用することができる。それ故本発明のポリヌクレオチドはまた
、遺伝子治療のための適当なベクターを含む。遺伝子治療に適したベクターはあ
らゆる種類のものでありうるが、典型的にはウイルスである。好ましいウイルス
ベクターは、レトロウイルス、レンチウイルス、アデノウイルス及びアデノ関連
ウイルスから誘導されるポリヌクレオチド配列を含む。遺伝子治療はインビボ(
生体内)又は半ビボ細胞に関して実施しうるが、後者は任意に宿主生物内に移植
される。そのような手法はすべての細胞型、好ましくは体細胞における本発明の
ポリヌクレオチドの発現を可能にする。遺伝子治療における発現のために好まし
いポリヌクレオチドは、アミロイド線維及びプリオン関連疾患の原因となるポリ
ペプチドをコードするもの、より好ましくはアルツハイマー病、II型糖尿病、
全身性アミロイドーシス、スクレイピー、伝染性海綿状脳症、パーキンソン病、
ハンチントン病、嚢胞性線維症又は気腫等の原因となるポリペプチドをコードす
るものを含む。
F. 2.2 Gene Therapy The polynucleotide of the present invention can be inserted into an appropriate polynucleotide vector and used for gene therapy. Therefore, the polynucleotides of the present invention also include suitable vectors for gene therapy. Vectors suitable for gene therapy can be of any type, but are typically viruses. Preferred viral vectors include polynucleotide sequences derived from retroviruses, lentiviruses, adenoviruses and adeno-associated viruses. Gene therapy is in vivo (
In vivo) or ex vivo cells can be performed, the latter optionally being transplanted into the host organism. Such a technique allows expression of the polynucleotide of the invention in all cell types, preferably somatic cells. Preferred polynucleotides for expression in gene therapy are those encoding polypeptides responsible for amyloid fibrils and prion-related diseases, more preferably Alzheimer's disease, type II diabetes,
Systemic amyloidosis, scrapie, infectious spongiform encephalopathy, Parkinson's disease,
Including those encoding a polypeptide that causes Huntington's disease, cystic fibrosis, emphysema, or the like.

【0109】 F.2.3 トランスジェニック生物の作製 本発明の宿主細胞(上記参照)は、少なくとも1つの本発明のポリヌクレオチ
ドを含む安定に型質転換された第一世代及びそれに続く後代生物を生産するため
に使用できる。当該技術において既知の手法による1個の形質転換細胞の増殖は
、一般に安定なトランスジェニック培養が生成されることを可能にする。細胞培
養のための市販の培地が広く入手可能であり、製造者の指示に従って使用できる
。これらはその後、発現された本発明のポリペプチドの量産のために使用しうる
。その代わりに、多細胞生物から誘導されるときには、本発明の形質転換細胞を
使用してトランスジェニック多細胞生物を作製することができる。いかなる多細
胞生物も作製しうるが、植物及び動物が好ましい。より好ましくは、ヒト以外の
トランスジェニック動物を作製する。特に好ましい動物は、ウシ、ヒツジ、ヤギ
、ウマ、ブタ、ニワトリ、シチメンチョウ及びシカを含む。最も好ましいトラン
スジェニック動物は、アミロイド原性疾患あるいはスクレイピー又はウシ海綿状
脳症のようなプリオン疾患に関連する本発明のポリペプチドをコードするポリヌ
クレオチドによって形質転換されたものを含む。本発明のトランスジェニック生
物は、それ故、安定なトランスジェニック後代を提供するように交配することが
できる。従って本発明のトランスジェニック動物を生産することにより、そのよ
うな疾患に対して安定な耐性を備えた動物系統を開発することが可能であると考
えられる。
F. 2.3 Generation of Transgenic Organisms The host cells of the invention (see above) are used to produce a stably transformed first generation and subsequent progeny that contain at least one polynucleotide of the invention. it can. Propagation of one transformed cell by techniques known in the art generally allows stable transgenic cultures to be generated. Commercially available media for cell culture are widely available and can be used according to the manufacturer's instructions. These can then be used for mass production of the expressed polypeptides of the invention. Alternatively, the transformed cells of the invention can be used to produce transgenic multicellular organisms when derived from multicellular organisms. Although any multicellular organism can be produced, plants and animals are preferred. More preferably, transgenic animals other than humans are produced. Particularly preferred animals include cows, sheep, goats, horses, pigs, chickens, turkeys and deer. Most preferred transgenic animals include those transformed with a polynucleotide encoding a polypeptide of the invention associated with amyloidogenic disease or prion diseases such as scrapie or bovine spongiform encephalopathy. The transgenic organisms of the invention can therefore be bred to provide stable transgenic progeny. Therefore, it is considered possible to develop an animal strain having stable resistance to such diseases by producing the transgenic animal of the present invention.

【0110】 F.2.4 投与 何らかの形態の又は上述した他の何らかの作用物質との組合せでの、上述した
ポリペプチド、ポリヌクレオチド、ベクター、細胞、細胞培養、生物、抗体又は
凝集体のいずれかが、下記の「作用物質」の語に含まれる。そのような作用物質
の有効な非毒性量を、その必要のあるヒト又はヒト以外の患者に投与することが
できる。好ましいと考えられる一部のヒト以外の種を上記F.2.3に列挙して
いる。疾患に冒されている患者の状態を、それ故、そのような作用物質の投与に
よって改善することができる。当該作用物質は、個体が疾患を発現するのを予防
するために疾患を有していない個体に予防的に投与しうる。
F. 2.4 Administration Any of the above-mentioned polypeptides, polynucleotides, vectors, cells, cell cultures, organisms, antibodies or aggregates, in any form or in combination with any of the other agents mentioned above, may be Included in the term "agent." An effective non-toxic amount of such an agent can be administered to a human or non-human patient in need thereof. Some of the non-human species considered to be preferred are described in F. Listed in 2.3. The condition of patients affected by the disease can therefore be improved by the administration of such agents. The agent may be administered prophylactically to an individual who does not have the disease to prevent the individual from developing the disease.

【0111】 従って本発明は、治療によってヒト又は動物の身体を治療する方法において使
用するための作用物質を提供する。本発明は、疾患を治療するための薬剤の製造
における作用物質の使用を提供する。そこで本発明は、個体に作用物質を投与す
ることを含む、個体を治療する方法を提供する。
The invention thus provides an agent for use in a method of treating the human or animal body by treatment. The present invention provides the use of an agent in the manufacture of a medicament for treating a disease. The present invention thus provides a method of treating an individual, comprising administering the agent to the individual.

【0112】 作用物質は典型的には、注射のような、投与のための標準的手法によって投与
される。
Agents are typically administered by standard techniques for administration, such as injection.

【0113】 典型的には作用物質の初回投与後、本発明の同じ又は異なる作用物質を投与す
ることができる。1つの実施形態では、被験者に1、2、3回又はそれ以上の別
個の投与を行い、その各々の間に少なくとも12時間、1日、2日、7日、14
日間、1ヵ月間又はそれ以上の間隔を置く。
The same or different agents of the invention can be administered, typically after the initial administration of the agent. In one embodiment, the subject is administered one, two, three or more separate doses with at least 12 hours, one day, two days, seven days, 14 between each.
Leave daily, monthly or longer intervals.

【0114】 作用物質は、当該作用物質と製薬上許容される担体又は希釈剤を含む製薬組成
物の形態をとりうる。適当な担体及び希釈剤は等張食塩水、例えばリン酸緩衝食
塩水を含む。典型的には組成物は、非経口、静脈内、筋肉内、皮下、経皮、皮内
、経口、鼻内、膣内、又は直腸内投与用に製剤される。
The agent may take the form of a pharmaceutical composition containing the agent and a pharmaceutically acceptable carrier or diluent. Suitable carriers and diluents include isotonic saline solutions, such as phosphate buffered saline. Typically the composition is formulated for parenteral, intravenous, intramuscular, subcutaneous, transdermal, intradermal, oral, intranasal, vaginal or rectal administration.

【0115】 ワクチン接種の用量は様々なパラメータに従って、特に使用する物質、治療す
る患者の年齢、体重及び状態、投与経路、及び必要なレジメンに従って決定され
うる。医師は、どのような特定患者についても必要な投与経路及び用量を決定す
ることができるであろう。適当な用量は、しかしながら、作用物質10μgから
10g、例えば100μgから1gでありうる。これらの値は、完全な治療レジ
メンにおいて投与される総量であるか、若しくはレジメン内での各々の別個の投
与を表わすと考えられる。
The vaccination dose can be determined according to various parameters, in particular according to the substance used, the age, weight and condition of the patient to be treated, the route of administration and the required regimen. The physician will be able to determine the required route of administration and dosage for any particular patient. Suitable doses, however, may be 10 μg to 10 g of agent, eg 100 μg to 1 g. These values are believed to be the total amount administered in the complete treatment regimen, or to represent each separate dose within the regimen.

【0116】 ポリヌクレオチドが作用物質である場合には、細胞によるポリヌクレオチドの
取込みを増強するためにトランスフェクション剤も投与しうる。適当なトランス
フェクション剤の例は、カチオン性作用物質(例えばリン酸カルシウム及びDE
AE−デキストラン)及びリポフェクタント(例えばLipofectam(商
標)及びTransfectam(商標))を含む。
When the polynucleotide is the agent, a transfection agent may also be administered to enhance uptake of the polynucleotide by the cell. Examples of suitable transfection agents include cationic agents such as calcium phosphate and DE.
AE-dextran) and lipofectants (eg Lipofectam ™ and Transfectam ™).

【0117】 作用物質がウイルスベクターの形態のポリヌクレオチドであるとき、投与する
ウイルスの量は10から1012pfu、好ましくは10から1010pf
u(例えばアデノウイルスベクターの場合)、ヘルペスウイルスベクターについ
てはより好ましくは約10pfuの範囲である。ポックスウイルスベクター(
例えばワクシニアウイルス)も、典型的には上述したいずれかの用量で、使用し
うる。注入するときには、製薬上許容される適当な担体又は希釈剤中典型的には
1から2mlのウイルスを投与する。
When the agent is a polynucleotide in the form of a viral vector, the amount of virus administered is 10 4 to 10 12 pfu, preferably 10 7 to 10 10 pf.
u (eg in the case of adenovirus vectors), more preferably about 10 8 pfu for herpesvirus vectors. Pox virus vector (
Vaccinia virus) may also be used, typically in any of the doses described above. When injected, typically 1 to 2 ml of virus will be administered in a suitable pharmaceutically acceptable carrier or diluent.

【0118】 上記で概説したように、局所構造を形成するポリペプチドの内在性向の分析は
、凝集体を形成する、特に非共有結合凝集体を形成する変化した傾向を持つ修飾
ポリペプチドの設計において使用できる。同じ分析がまた、非共有結合凝集体を
形成するポリペプチドの傾向を評価するために使用しうる。そのような分析は、
変化した凝集傾向を持つポリペプチドの設計において使用できるだけでなく、ポ
リペプチドが凝集する一般的傾向を分析するため、例えばそのようなポリペプチ
ドが選択条件下で特定の組換え系における生産に適するかどうかを確認するため
にも使用しうる。例えば、局所構造を形成するポリペプチドの性向の分析が、対
象とするポリペプチドがαらせん構造を形成する高い性向を有することを明らか
にした場合、インビトロで発現されたときにポリペプチドが凝集体を形成する傾
向を評価することができる。かかる分析はまた、第一と第二のポリペプチド、例
えば既知の変異体蛋白質間で、所望する又は選択した凝集傾向を持つポリペプチ
ドを選択するために使用できる。
As outlined above, analysis of the endogenous propensity of a polypeptide to form local structures has been demonstrated in the design of modified polypeptides with altered propensity to form aggregates, particularly non-covalent aggregates. Can be used. The same analysis can also be used to assess the propensity of a polypeptide to form non-covalent aggregates. Such an analysis
Not only can it be used in the design of polypeptides with altered aggregation propensity, but also to analyze the general tendency of polypeptides to aggregate, for example whether such polypeptides are suitable for production in a particular recombinant system under selective conditions. It can also be used to check if. For example, if analysis of the propensity of a polypeptide to form a local structure reveals that the polypeptide of interest has a high propensity to form an α-helical structure, the polypeptide is aggregated when expressed in vitro. Can be evaluated. Such an assay can also be used to select a polypeptide having a desired or selected aggregation propensity between a first and a second polypeptide, eg, a known variant protein.

【0119】 αらせん構造のような局所構造を形成するポリペプチドの性向の分析はまた、
個体がアミロイド線維又は凝集体の形成に関連する疾患に罹患する可能性の診断
又は評価においても使用しうる。例えば、アミロイドーシスに関連する、あるい
はアミロイドーシス又はアルツハイマー病のような疾患状態における凝集体の形
成に関連することが知られている蛋白質について分析を行うことができる。ポリ
ペプチドが凝集体を形成する性向の比較、及び非疾患状態の個体と疾患状態の個
体において認められるポリペプチドについての性向の比較は、個体がその後アミ
ロイドーシス又は凝集体形成に関連する他の疾患に罹患する危険度が高いかどう
かの指標を提供すると考えられる。特に、アミロイド疾患に関連する蛋白質アミ
ノ酸配列を個体について同定することができるであろう。αらせん構造を形成す
る低い性向を示す変異体ポリペプチドが同定されれば、そのような個体はアミロ
イド又は凝集体関連疾患に高い感受性を持つ又は危険度が高いとみなされうる。
そのような個体を、その後、凝集体を形成する傾向を低下させるように治療する
ことができるであろう。その代わりに、その個体によって発現される変異体ポリ
ペプチドが凝集体を形成する高い傾向を持つことを確認し、それによって、例え
ば凝集体又はアミロイド形成に関連するCJD又はアルツハイマー病の罹患者と
しての個体の診断に役立てるために、そのような変異体ポリペプチドを診断の一
部として分析することができるであろう。
Analysis of the propensity of polypeptides to form local structures such as α-helical structures also
It may also be used in the diagnosis or assessment of the likelihood that an individual will suffer from a disease associated with the formation of amyloid fibrils or aggregates. For example, analysis can be performed for proteins known to be associated with amyloidosis, or associated with the formation of aggregates in disease states such as amyloidosis or Alzheimer's disease. A comparison of the propensity of polypeptides to form aggregates, and a comparison of the propensities for polypeptides found in non-diseased and diseased individuals, indicates that the individual is subsequently associated with amyloidosis or other diseases associated with aggregate formation. It is thought to provide an index of whether the risk of contracting is high. In particular, protein amino acid sequences associated with amyloid disease could be identified for an individual. If a variant polypeptide that exhibits a low propensity to form an alpha helix is identified, then such an individual may be considered highly susceptible or at increased risk for amyloid or aggregate-related disease.
Such individuals could then be treated to reduce their tendency to form aggregates. Instead, it was confirmed that the variant polypeptides expressed by that individual had a high propensity to form aggregates, thereby, for example, as sufferers of CJD or Alzheimer's disease associated with aggregate or amyloid formation. Such variant polypeptides could be analyzed as part of a diagnosis to aid in the diagnosis of the individual.

【0120】 (実施例) 実施例1から4は、主として2型ヘルパーTリンパ球(TH2)によって産生
される多面発現性サイトカイン、インターロイキン4(IL−4)についての発
明者の試験を述べる。この試験では、組換えIL−4の再折りたたみ収率を改善
するための2つの可能な戦略を、表面疎水性残基の排除及び二次構造要素の局所
安定化に基づいて提示する。ヘリックス/コイルトランジションアルゴリズム、
AGADIR(MunozとSerrano,1997;Lacroix,19
98)を用いたαらせんの合理的安定化は、熱及びGdnHCl変性に対するI
L−4の安定性を高めるが、より重要な点として、組換えIL−4蛋白質のイン
ビトロでの再折りたたみ収率を倍加することが示されている。
Examples Examples 1 to 4 describe the inventors' tests for interleukin 4 (IL-4), a pleiotropic cytokine produced primarily by type 2 helper T lymphocytes (TH2). In this study, two possible strategies for improving the refolding yield of recombinant IL-4 are presented based on the elimination of surface hydrophobic residues and local stabilization of secondary structural elements. Helix / coil transition algorithm,
AGADIR (Munoz and Serrano, 1997; Lacroix, 19
98) rational stabilization of α-helices with heat and GdnHCl denaturation
It has been shown to increase the stability of L-4 but, more importantly, to double the in vitro refolding yield of recombinant IL-4 protein.

【0121】 実施例1:突然変異の設計 AGADIR1s−2(Lacroix,1998)を使用して、平均らせん
含量を20%まで高め、αらせんの安定性を約1.8Kcal/mol上昇させ
る3つの異なる種類の突然変異を設計した。野生型蛋白質に存在するNキャッピ
ングボックスモチーフ(T−X−X−Q)をより良好な対応モチーフ(S−X−
X−E)で置き換えた。より良好ならせん形成因子(Chakrabartty
とBaldwin,1995;Munoz,1994d)をらせんの配列:Gl
n71及びPhe73に導入し、Alaに突然変異させ、H74をAsnで置換
した。H74を置換するにあたってAlaではなくAsnが好ましい理由は、こ
の位置にさらにもう1つAlaを導入すると、5個のAla残基を含むN末端に
疎水性クラスターが生じ、これが蛋白質の溶解度を低下させ、凝集を引き起こす
可能性があるからである。最後に、2つの最適静電対(E−X−X−R及びE−
X−X−X−H)を導入した。安定化されたヘリックスCを担う突然変異体をこ
こではIL−4BChelixと命名する。
Example 1: Mutation Design Three different differences using AGADIR1s-2 (Lacroix, 1998) to increase the average helix content to 20% and increase the stability of the alpha helix by approximately 1.8 Kcal / mol. Designed kinds of mutations. The N-capping box motif (T-XX-XQ) present in the wild-type protein has a better corresponding motif (S-X-).
X-E). Better helix-forming factor (Chakrabarty)
And Baldwin, 1995; Munoz, 1994d) the helical sequence: Gl.
It was introduced into n71 and Phe73, mutated to Ala and H74 replaced with Asn. The reason why Asn is preferable to Ala in displacing H74 is that when another Ala is introduced at this position, a hydrophobic cluster is generated at the N-terminus containing 5 Ala residues, which reduces the solubility of the protein. , Because it may cause aggregation. Finally, two optimal electrostatic pairs (E-X-X-R and E-
X-X-X-H) was introduced. The mutant carrying the stabilized helix C is designated herein as IL-4BChelix.

【0122】 実施例2:ペプチドの構造特性指摘 アルゴリズムによって為された予測が正しいことを明らかにするため、Cヘリ
ックスの野生型及び突然変異体配列に対応する2個のペプチドを合成した。円偏
光二色性及びNMR分析は、突然変異体ペプチドのらせん含量の明らかな上昇を
示す。野生型(IL−4WT)及び突然変異体ペプチドのらせん含量に関してA
GADIR1s−2によって予測される値は実験結果と一致する。
Example 2 Structural Characterization of Peptides To demonstrate that the predictions made by the algorithm are correct, two peptides corresponding to the wild-type and mutant sequences of the C-helix were synthesized. Circular dichroism and NMR analysis show a clear increase in the helical content of the mutant peptide. A with respect to helix content of wild type (IL-4WT) and mutant peptides
The values predicted by GADIR1s-2 are in agreement with the experimental results.

【0123】 実施例3:蛋白質の熱力学及び構造特性 2つのIL−4突然変異体、IL−4W91SとIL−4BChelixを過
剰発現させ、均一に精製すると、野生型蛋白質と同様のNMRスペクトルを示し
た。設計した突然変異が蛋白質の安定性に及ぼす作用を検討するため、平衡熱及
びGdnHCl変性試験を実施した。IL−4は、0−100℃の範囲の温度で
は変性することができない高度に安定な蛋白質である。それ故、完全な変性(u
nfolding)トランジションを観察するために、2M GdnHClの存
在下で熱変性実験を実施した。これらの条件下で、全体的なトランジションを認
めることができるが、完全な変性状態に対応する曲線の末端は失われている。興
味深いことに、WT蛋白質は20℃以下で低温変性を受ける。より高いGdnH
Cl濃度では、かかる蛋白質は高温で完全に変性するが、低温では十分に折りた
たまれない。その結果として、これらの曲線から正確な熱力学データを得ること
は不可能であるが、蛋白質の半分が変性する温度(Tm)は推論できる。Tm値
は、IL−4W91Sが最も安定な蛋白質であり、次いでIL−4BCheli
x及びIL−4WTであることを示唆した。
Example 3 Thermodynamic and Structural Characterization of Proteins Two IL-4 mutants, IL-4W91S and IL-4BChelix, were overexpressed and purified to homogeneity to show NMR spectra similar to wild-type protein. It was To investigate the effect of the designed mutations on protein stability, equilibrium heat and GdnHCl denaturation tests were performed. IL-4 is a highly stable protein that cannot be denatured at temperatures in the range 0-100 ° C. Therefore, complete denaturation (u
n folding) transitions, thermal denaturation experiments were performed in the presence of 2M GdnHCl. Under these conditions, an overall transition can be seen, but the end of the curve corresponding to the fully denatured state is missing. Interestingly, WT proteins undergo cold denaturation below 20 ° C. Higher GdnH
At Cl concentrations, such proteins are completely denatured at high temperatures, but do not fold well at low temperatures. As a result, it is not possible to obtain accurate thermodynamic data from these curves, but the temperature at which half the protein denatures (Tm) can be deduced. Regarding the Tm value, IL-4W91S was the most stable protein, followed by IL-4BCheli.
x and IL-4WT.

【0124】 GdnHCl変性曲線から、信頼しうる熱力学データを得ることができる。温
度変性試験と一致して、我々はIL−4W91Sが最も安定な蛋白質であり(W
Tよりも1.4kcal/mol安定である)、次いでIL−4BChelix
(WTよりも0.5kcal/mol安定である)であることを認めた。
Reliable thermodynamic data can be obtained from the GdnHCl denaturation curve. Consistent with the temperature denaturation test, we found that IL-4W91S was the most stable protein (W
1.4 kcal / mol more stable than T), then IL-4BChelix
(It is more stable at 0.5 kcal / mol than WT).

【0125】 実施例4:再折りたたみ収率及び活性アッセイ IL−4WT及び突然変異体蛋白質の再折りたたみ収率を調べるため、2つの
実験を実施した。「実験材料及び方法」で述べられているように、1L振とうフ
ラスコにおいて蛋白質を過剰発現させた。さらにもう2つの実験では、10L及
び100L規模での低細胞密度発酵後に得られた細胞から、IL−4WTと2つ
の突然変異体蛋白質を分離した(「実験材料及び方法」参照)。これら4つの実
験において、IL−4BChelixについての再折りたたみ収率はIL−4W
Tの約2倍であり、一方IL−4RαについてのKdは野生型蛋白質と同じまま
である。IL−4の酸化的折りたたみに関する予備データは、認められたIL−
4BChelixの再折りたたみ収率の上昇が、野生型蛋白質の再折りたたみの
間に蓄積する非天然アイソフォームの不安定化から生じることを示唆する。他方
で、SerによるTrp91の置換は蛋白質の再折りたたみを改善しない。
Example 4 Refolding Yield and Activity Assay Two experiments were performed to determine the refolding yield of IL-4WT and mutant proteins. Proteins were overexpressed in 1 L shake flasks as described in "Experimental Materials and Methods". In two more experiments, IL-4WT and two mutant proteins were isolated from cells obtained after low cell density fermentations at 10 L and 100 L scale (see “Experimental Materials and Methods”). In these four experiments, the refolding yield for IL-4BChelix was IL-4W.
It is approximately twice that of T, while the Kd for IL-4Rα remains the same as the wild-type protein. Preliminary data on the oxidative folding of IL-4 are found in the accepted IL-
It is suggested that the increased refolding yield of 4BChelix results from the destabilization of non-natural isoforms that accumulate during the refolding of wild-type protein. On the other hand, replacement of Trp91 with Ser does not improve protein refolding.

【0126】 実施例1から4の考察 この研究は、IL−4Rαへの結合に緩衝することなく組換えIL−4の再折
りたたみ収率を改善することを目的とした。主な目標は、その生物学的活性を保
持しながら、WTよりも高い収率で再折りたたみを行う突然変異体を設計するこ
とであった。そのようなIL−4突然変異体は、他の突然変異を導入する骨格と
して使用できるであろう。この戦略は、例えばIL−4及びIL−4拮抗物質突
然変異体の大規模生産を経済的により効率的にするであろう。
Discussion of Examples 1 to 4 This study aimed to improve the refolding yield of recombinant IL-4 without buffering the binding to IL-4Rα. The main goal has been to design mutants that retain their biological activity while refolding in higher yields than WT. Such IL-4 mutants could be used as a scaffold to introduce other mutations. This strategy would make large-scale production of IL-4 and IL-4 antagonist mutants economically more efficient, for example.

【0127】 酸化蛋白質の熱力学分析 IL−4の酸化形態の2つの突然変異体の安定性ならびにIL−4Rαへのそ
れらの結合を測定し、野生型蛋白質と比較した。IL−4WTに関して4.3k
cal/molの変性自由エネルギーを得た。
Thermodynamic Analysis of Oxidized Proteins The stability of two mutants of the oxidized form of IL-4 as well as their binding to IL-4Rα was measured and compared to the wild type protein. 4.3k for IL-4WT
A denaturation free energy of cal / mol was obtained.

【0128】 溶媒に接触した疎水性残基の除去は、「逆疎水性作用」を通して標的蛋白質を
安定化するはずである(PakulaとSauer,1990)。提示した実施
例では、SerによるTrp91の置換は大きな安定化作用をもたらし(1.4
kcal/mol)、野生型蛋白質のTmに8℃のシフトを誘導する。認められ
た安定化はm値の上昇から生じる。このm値の上昇は、折りたたみ中間体、変性
状態、又はその両方の不安定化から生じると考えられる(包括的検討については
Shortle,1996参照)。溶媒に接触したPhe残基(F14)をAs
nによって置換したとき、同様の作用(1.4kcal/molのΔGの上昇及
び1.6から1.9へのm値の上昇)が化学走性蛋白質、CheYにおいて認め
られた(Munoz,1994d)。この場合、勾配の変化は折りたたみ中間体
の相対的不安定化によるものであり、これは動的にしか検出することができなか
った。IL−4の平衡変性曲線は3つの状態のモデルを仮定して適合させた。C
heYの場合のような、曲線の適合における有意の改善は検出されなかった。そ
れ故、現在のところ我々は、m値の変化を、酸化酵素の折りたたみにおいて存在
する平衡折りたたみ中間体の不安定化に帰することはできない。
Removal of solvent-contacted hydrophobic residues should stabilize the target protein through a “reverse hydrophobic action” (Pakula and Sauer, 1990). In the example presented, substitution of Trp91 by Ser results in a large stabilizing effect (1.4
kcal / mol), induces a 8 ° C. shift in the Tm of the wild-type protein. The observed stabilization results from an increase in the m value. This increase in m-value is believed to result from destabilization of the folding intermediate, the denatured state, or both (see Shortle, 1996 for a comprehensive review). Ashes the Phe residue (F14) in contact with the solvent
A similar effect was observed in the chemotaxis protein, CheY (Munoz, 1994d) when substituted by n (an increase in ΔG of 1.4 kcal / mol and an increase in m value from 1.6 to 1.9). . In this case, the change in gradient was due to the relative destabilization of the folding intermediate, which could only be detected dynamically. The equilibrium denaturation curve for IL-4 was fitted assuming a three-state model. C
No significant improvement in curve fitting was detected, as in the case of heY. Therefore, at present we cannot attribute the change in m-value to the destabilization of the equilibrium folding intermediates present in the folding of the oxidase.

【0129】 らせんの安定化に関するかぎり、蛋白質の安定性上昇は認められる(そして一
部の場合には熱安定な蛋白質を生成することができる)(Villegas,1
996)が、安定性の上昇は期待されるほどではないことが示されている。これ
は、天然条件下での変性状態の同時安定化によるものである。それ故、IL−4
において得られた結果は予想と合致する。Cヘリックスに導入された突然変異は
、より低い度合で(0.5kcal/mol)蛋白質を安定化し、IL−4WT
のTmにより小さなシフト(6℃)を誘導する。この場合、安定化作用は主とし
て、蛋白質の半分を変性するのに必要なGdnGCl濃度、(GdnGC1) /2 の上昇から来るものである。
As far as the stabilization of the helix is concerned, increased protein stability is observed (and in some cases it is possible to produce thermostable proteins) (Villegas, 1
996), but the increase in stability has been shown to be less than expected. This is due to the simultaneous stabilization of the denatured state under natural conditions. Therefore, IL-4
The results obtained in are in line with expectations. The mutation introduced in the C-helix stabilized the protein to a lesser extent (0.5 kcal / mol)
Tm induces a small shift (6 ° C). In this case, the stabilizing effect is primarily, GdnGCl concentration required to denature half of the protein, comes from elevated (GdnGC1) 1/2.

【0130】 還元IL−4蛋白質についての再折りたたみ収率の改善 突然変異体のうちの2つは、野生型蛋白質と同様のIL−4W91Sの低い再
折りたたみ収率を持つことが認められたが、IL−4BChelixの場合には
有意の改善が存在する(約2倍)。この再折りたたみ収率の変化は、細菌をフラ
スコ、10L及び100L発酵槽で増殖させた4つの異なる実験で認められ、従
って特定の発現条件の結果ではなく、還元蛋白質の再折りたたみプロセスにおけ
る一般的改善を反映している。3つの蛋白質についての再折りたたみプロセスの
HPLC分析は、IL−4BChelix突然変異体の場合には非増殖性の折り
たたみ中間体に対応する主要なピークが存在しないことを示す。これは、αらせ
んCの安定化が、非天然ジスルフィド架橋の形成を導く折りたたみ中間体を相対
的に不安定化することを示唆すると考えられる。
Improved Refolding Yield for Reduced IL-4 Protein Although two of the mutants were found to have similar low refolding yields of IL-4W91S as the wild type protein, There is a significant improvement (about 2-fold) with IL-4BChelix. This change in refolding yield was observed in four different experiments in which the bacteria were grown in flasks, 10 L and 100 L fermentors, and is therefore not the result of specific expression conditions but a general improvement in the refolding process of the reduced protein. Reflects. HPLC analysis of the refolding process for the three proteins shows that in the case of the IL-4BChelix mutant, there is no major peak corresponding to the non-proliferating folding intermediate. This is believed to suggest that stabilization of α-helix C relatively destabilizes the folding intermediate leading to the formation of unnatural disulfide bridges.

【0131】 この研究で述べた合理的設計戦略は、インビトロ及び異種宿主での折りたたみ
能力(foldability)のために、種々のポリペプチド、特にサイトカ
インにおいてこのらせんの配列を至適化するために有用な手段を提供することが
できるであろう。サイトカインを大量に生産する能力はまた、三次元構造がまだ
知られていないファミリーの成員を、妥当なコストで、15N、そして特に13 Cで同位体標識する(MarkleyとKainosho,1993)ことを可
能にするであろう。標識戦略はまた、これらの蛋白質の動的特性の検討も可能に
し、それは機能的エピトープの柔軟性及びレセプタ結合に使用される機序を明ら
かにすると考えられる。
The rational design strategy described in this study was useful for optimizing the sequence of this helix in a variety of polypeptides, especially cytokines, due to its foldability in vitro and in heterologous hosts. Means could be provided. The ability to produce large quantities of cytokines also makes it possible to isotopically label members of a family whose three-dimensional structure is not yet known at 15 N, and especially 13 C, at a reasonable cost (Markley and Kainosho, 1993). Will enable. The labeling strategy will also allow examination of the dynamic properties of these proteins, which will reveal the flexibility of functional epitopes and the mechanism used for receptor binding.

【0132】 生物学的意味 生化学的及び構造的試験は、しばしば使用しうる蛋白質の量が限られているこ
とが障害となる。多量の蛋白質を生産する能力は、臨床的重要性を持つ蛋白質を
市販薬剤へと開発するための第一必須条件でもある。IL−4はアレルギー反応
における主要なプレーヤーの1つであり、二量体レセプタ系の低親和性成分への
結合に関与する残基を突然変異させることによって産生される蛋白質の拮抗物質
は高い治療的利益を持つ。しかし、大部分のサイトカインと同様に、IL−4及
びその変異体はインビトロでは非常に低い収率でしか再折りたたみを行わず、か
かる蛋白質の生産をほねのおれる、費用のかかるものにしている。
Biological Implications Biochemical and structural tests are often hampered by the limited amount of protein available. The ability to produce large amounts of protein is also the first prerequisite for developing clinically important proteins into commercial drugs. IL-4 is one of the major players in allergic reactions, and protein antagonists produced by mutating the residues involved in binding to the low affinity component of the dimeric receptor system are highly therapeutic. Have a profit. However, like most cytokines, IL-4 and its variants refold in vitro only at very low yields, making the production of such proteins tedious and costly. There is.

【0133】 IL−4のインビトロでの再折りたたみ収率の2倍の改善は、合理的設計を用
いて、Cヘリックスのらせん特性を増強することによってもたらされた。この安
定化は、αらせんの至適化が蛋白質の安定性の上昇と折りたたみ反応の加速を生
じさせることを示唆している。我々は、蛋白質内のαらせんの安定化がインビト
ロでの再折りたたみ収率を改善するための一般的戦略であると提起する。
A two-fold improvement in IL-4 in vitro refolding yield was brought about by using a rational design to enhance the helical properties of the C-helix. This stabilization suggests that optimization of the alpha helix results in increased protein stability and accelerated folding reactions. We propose that stabilization of the α-helix within the protein is a general strategy for improving refolding yield in vitro.

【0134】 実施例1から4の実験方法 らせん安定化突然変異のAGADIR設計。らせん特性を高める突然変異の設
計は、次の原理に基づいて実施した:i)突然変異誘発のための標的部位は、側
鎖がαらせんに含まれない残基と相互作用せず、活性にとって必要ではない、十
分に溶媒に接触する位置にあるものをαらせん内で選択する。その意図は、蛋白
質のパッキングを維持すること、突然変異が中又は長域相互作用を排除しないこ
と、及び蛋白質の活性が保持されるのを保証することである。ii)突然変異は
、AGADIR(MunozとSerrano,1997;Lacroix,1
998)のような、ヘテロポリペプチドに合わせたヘリックス/コイルトランジ
ションアルゴリズムによって示唆されるようにαらせん特性を高めるべく設計す
る。基本的にアルゴリズムは、ペプチドについてのらせん含量ではなく、αらせ
んコンフォメーション内の特定配列に関する安定性を予測するように修正する。
使用する鋳型配列は、末端効果を防ぐためにX線αらせんプラス各々の側の4個
の残基に対応する。突然変異誘発の標的とする位置の残基が異なるいくつかの配
列をプログラムによって評価する。
Experimental Methods of Examples 1 to 4 AGADIR Design of Helix Stabilizing Mutations. The design of mutations that enhance helix properties was carried out based on the following principles: i) The target site for mutagenesis does not interact with residues whose side chains are not included in the α-helix and Those in the α-helix are selected that are not necessary and are in sufficient solvent contact. The intent is to maintain the packing of the protein, to ensure that the mutation does not eliminate mid- or long-range interactions, and that the activity of the protein is retained. ii) mutations are described in AGADIR (Munoz and Serrano, 1997; Lacroix, 1
Designed to enhance alpha-helical properties as suggested by helix / coil transition algorithms for heteropolypeptides, such as 998). Basically the algorithm is modified to predict stability for a particular sequence within the alpha helix conformation, rather than the helix content for peptides.
The template sequence used corresponds to the X-ray alpha helix plus four residues on each side to prevent terminal effects. Several sequences are evaluated programmatically that differ in the residues at the positions targeted for mutagenesis.

【0135】 クローニング。IL−4遺伝子は、以前に記述されたプラスミドR15prC
109/IL4(Kruse,1991)からPCRによって得た。NocI及
びBamHI制限部位を、次のオリゴヌクレオチドを用いてそれぞれ5’末端と
3’末端に導入した: オリゴ5’:CTG GAG ACT GCC ATG GAT CAC AA
G TGC GAT;オリゴ3’:A CGC GGC TCC TTA TC
A GCT CGA ACA。野生型IL−4と突然変異体蛋白質をコードする
遺伝子をPBAT4に挿入した(Peranen,1996)。5’末端にNc
oI部位が導入されることにより、N末端に付加アミノ酸(Asp)を持つ野生
型IL−4と突然変異体蛋白質が発現された。
Cloning. The IL-4 gene is based on the previously described plasmid R15prC.
Obtained by PCR from 109 / IL4 (Kruse, 1991). NocI and BamHI restriction sites were introduced at the 5 ′ and 3 ′ ends, respectively, using the following oligonucleotides: Oligo 5 ′: CTG GAG ACT GCC ATG GAT CAC AA
G TGC GAT; oligo 3 ′: A CGC GGC TCC TTA TC
A GCT CGA ACA. Genes encoding wild-type IL-4 and mutant proteins were inserted into PBAT4 (Peranen, 1996). Nc at the 5'end
By introducing the oI site, wild-type IL-4 having an additional amino acid (Asp) at the N-terminus and a mutant protein were expressed.

【0136】 部位特定突然変異誘発。突然変異体IL−4W91SとIL−4BCheli
xを、オリゴ5’とオリゴ3’を隣接配列として使用し、次の突然変異誘発プラ
イマーを用いて、PCRによって入手した(Ho,1989):IL−4W91
Sa:AGG AAC CTC AGT GGC CTG GCG GGC T
TG。IL−4W91Sb:CAA GCC CGC CAG GCC ACT
GAG GTT CCT。IL−4BChelixa:CTG GGT GC
G AGT GCA GCA GAA GCA AAC AGG CAC AA
G C。IL−4BChelixb:G CTT GTG CCT GTT T
GC TTC TGC TGC ACT CGC ACC CAG。
Site-directed mutagenesis. Mutants IL-4W91S and IL-4BCheli
x was obtained by PCR using oligo 5'and oligo 3'as flanking sequences and the following mutagenic primers (Ho, 1989): IL-4W91.
Sa: AGG AAC CTC AGT GGC CTG GCG GGC T
TG. IL-4W91Sb: CAA GCC CGC CAG GCC ACT
GAG GTT CCT. IL-4BC Helixa: CTG GGT GC
G AGT GCA GCA GAA GCA AAC AGG CAC AA
G C. IL-4BChelixb: G CTT GTG CCT GTT T
GC TTC TGC TGC ACT CGC ACC CAG.

【0137】 蛋白質発現。振とうフラスコ発酵のために、Escherichia col
i(大腸菌) AD494(DE3)(Derman,1993)をプラスミド
で形質転換した。LB培地を含む1Lフラスコに単一コロニーを接種し、振とう
機で37℃でインキュベートした。OD600が0.5に達したのち、IPTG
を加えて最終濃度を0.16mMとした。培養をひと晩インキュベートし、遠心
分離によって細胞を採集した。
Protein expression. For shake flask fermentation, Escherichia col
i (E. coli) AD494 (DE3) (Derman, 1993) was transformed with the plasmid. A 1 L flask containing LB medium was inoculated with a single colony and incubated at 37 ° C on a shaker. After OD 600 reached 0.5, IPTG
Was added to give a final concentration of 0.16 mM. Cultures were incubated overnight and cells were harvested by centrifugation.

【0138】 より多量の蛋白質を生産するため、10及び100Lバイオリアクターでの発
酵を実施した。これらの発酵のためにプラスミドをE.coli W3110(
DE3)に形質転換した。細胞を完全培地(30g/Lダイズペプトン、20g
/L酵母抽出物、20g/Lグリセロール、5g/l KHPO、1g/l
MgSO、100mg/lアンピシリン)中37℃で、3.0のOD600
で増殖させた。この段階で0.4mM IPTGを加えて組換え蛋白質の発現を
誘導した。4時間のインキュベーション期間後、遠心分離によって細胞を採集し
た。
Fermentations in 10 and 100 L bioreactors were performed to produce higher amounts of protein. For these fermentations the plasmid was transformed into E. coli W3110 (
It was transformed into DE3). Complete medium (30g / L soybean peptone, 20g
/ L yeast extract, 20 g / L glycerol, 5 g / l KH 2 PO 4 , 1 g / l
It was grown in MgSO 4 , 100 mg / l ampicillin) at 37 ° C. to an OD 600 of 3.0. At this stage, 0.4 mM IPTG was added to induce the expression of the recombinant protein. After a 4 hour incubation period, cells were harvested by centrifugation.

【0139】 蛋白質精製。採集した細胞を25mM Tris−HCl pH8.0に懸濁
した。リゾチーム(1mg/g細胞乾燥重量)を加えて酵素的に細胞を破壊し、
室温で30分間インキュベートした。放出された封入体を8000gで遠心分離
して(30分間)採集した。ペレットを0.1M Tris−HCl pH8/
1mM EDTA/0.1%両性洗浄剤に懸濁し、遠心分離(8000g、15
分間)して、4回洗った。洗浄した封入体を8M GnHCl/0.1m Tr
is−HCl、pH9に溶解した。KellaとRurella(1985)及
びKella(1988)が述べたように、SH基に過剰の亜硫酸塩とテトラチ
オネートを加えてS−SO基に化学修飾した。5容の50mM NaHPO 、pH7、1mM EDTA、0.4mM L−システイン、0.6mM L
−アルギニンに対する横断限外濾過により、200から300mg/Lの蛋白質
濃度で再折りたたみを実施した。トリフルオロ酢酸−アセトニトリルの線形勾配
を適用して、Vydac C4樹脂上でのRP4−HPLCによってプロセス内
分析を実施した。
[0139]   Protein purification. Suspend the collected cells in 25 mM Tris-HCl pH 8.0
did. Lysozyme (1 mg / g cell dry weight) was added to disrupt the cells enzymatically,
Incubated for 30 minutes at room temperature. The released inclusion bodies are centrifuged at 8000g.
And collected (30 minutes). The pellet was added with 0.1 M Tris-HCl pH8 /
Suspended in 1 mM EDTA / 0.1% amphoteric detergent and centrifuged (8000 g, 15
For 4 minutes) and washed 4 times. Washed inclusion bodies with 8M GnHCl / 0.1m Tr
It was dissolved in is-HCl, pH 9. Kella and Rurella (1985) and
And Kella (1988), an excess of sulfite and tetrathiol on the SH group.
Add onate and add S-SOThreeThe group was chemically modified. 5 volumes of 50 mM NaTwoHPO Four , PH 7, 1 mM EDTA, 0.4 mM L-cysteine, 0.6 mM L
-200 to 300 mg / L protein by transverse ultrafiltration against arginine
Refolding was performed at the concentration. Trifluoroacetic acid-acetonitrile linear gradient
In-process by RP4-HPLC on Vydac C4 resin
Analysis was performed.

【0140】 ペプチド合成。連続フロー装置においてポリオキシエチレン−ポリスチレング
ラフト樹脂上でペプチドを合成した。ペプチド鎖の構築は、Fmoc化学(Ca
rpino,19729及びPyBOPによるアミノ酸構築ブロックのインサイ
チュ活性化(Coste,1990)を用いて実施した。逆相HPLCによって
ペプチドを精製し、レーザー脱着質量分析(MALDI)によって特性づけた。
Peptide synthesis. Peptides were synthesized on polyoxyethylene-polystyrene graft resin in a continuous flow apparatus. The peptide chain is constructed by Fmoc chemistry (Ca
It was performed using in situ activation of amino acid building blocks with rpino, 19729 and PyBOP (Coste, 1990). Peptides were purified by reverse phase HPLC and characterized by laser desorption mass spectrometry (MALDI).

【0141】 円偏光二色性。2mm経路のキュベットにおいて278KのJasco−71
0装置で、ペプチドの遠紫外CDスペクトルを記録した。反応時間2秒、バンド
幅1nm、スキャン速度50nm/分で、0.1nmごとに測定を行った。28
0nmでの吸光度から算定したペプチド濃度は(Pace,1995)25μM
であった。ペプチドの長さを考慮に入れて、下記に従って222nmでの平均残
基楕円率かららせんパーセンテージを算定した: %らせん=100100θabs 222nm/(39500(1〜2.57/n) 等
式1 式中、nはペプチド中の残基の数であり、100θabs 222nmは222n
mでのペプチドの楕円率である。
Circular dichroism. 278K Jasco-71 in 2mm path cuvette
The far UV CD spectrum of the peptide was recorded on a 0 instrument. The measurement was performed every 0.1 nm with a reaction time of 2 seconds, a band width of 1 nm, and a scan speed of 50 nm / min. 28
The peptide concentration calculated from the absorbance at 0 nm is (Pace, 1995) 25 μM.
Met. Taking into account the length of the peptides were calculated helical percentage from the mean residue ellipticity at 222nm according to the following:% helical = 100100θ abs 222nm /(39500(1~2.57/n) equation in one formula, n is the number of residues in the peptide, 100θ abs 222nm is 222n
Ellipticity of peptide in m.

【0142】 熱変性。2mm経路のキュベットにおいて6から95℃の温度範囲にわたって
222nmでのCDシグナルの変化をモニターすることにより、Jasco−7
10装置で熱変性を測定した。反応時間2秒、バンド幅1nm、50℃/時の温
度勾配で、0.5°ずつ上昇させて測定を行った。280nmでの吸光度から算
定したペプチド濃度は10μMであった。測定は25mM NaHPO/2
M GdnHCl、pH6.5において実施した。
Thermal denaturation. By monitoring the change in CD signal at 222 nm over a temperature range of 6 to 95 ° C. in a 2 mm path cuvette, the Jasco-7
Thermal denaturation was measured with 10 instruments. The measurement was carried out with a reaction time of 2 seconds, a band width of 1 nm, and a temperature gradient of 50 ° C./hour, increasing by 0.5 °. The peptide concentration calculated from the absorbance at 280 nm was 10 μM. Measurements 25mM Na 2 HPO 4/2
Performed in M GdnHCl, pH 6.5.

【0143】 化学変性。GdnHCl変性及び再生実験を50mM NaHPO、pH
7.0中25℃で実施した。使用した蛋白質濃度は、IL−4野生型とIL−4
W91Sについては7μM、IL−4BChelixについては5μMであった
。Jasco自動滴定システムを使用して変性剤と蛋白質を混合した。蛋白質の
変性と再折りたたみを、222nmでのCDシグナルの変化を追跡してモニター
した。次の標準等式を用いて楕円率の読取りを変性分画に対して基準化した: Funf=(θ−θ)/(θ−θ) 等式2 式中、θは変性剤の特定濃度での楕円率値であり、θとθは、各変性剤濃度
での完全天然及び完全変性種の楕円率を表わし、変性前と変性後の基線値の直線
回帰から算定した。2つの状態モデルを仮定して、各変性剤濃度での変性につい
ての平衡定数を、下記の等式を用いて算定することができる: K=(F−F)(F−F) 等式3 式中、FとFはそれぞれ、トランジション領域の前とあとの基線値の直線適
合によって得られた完全天然及び完全変性蛋白質の分画を表わす。GdnHCl
の存在下での変性の自由エネルギーは変性剤の濃度に直線的に相関することが実
験的に認められている)Pace,1986): ΔG=ΔG H2O−m[GdnHCl] 等式4 比例定数mはトランジションの協同現象を反映し、天然状態と変性状態間での
溶媒に接触した表面の差に相関すると考えられる。これらすべての依存性を考慮
に入れたとき、変化は変性剤の濃度の関数としての楕円率であり、次の等式に適
合させることができる: Funf=F+a[GdnHCl]+{(F+b[GdnHCl]){
exp((m[GdnHCl]−ΔG H2O)/RT)/(1+exp((m
[GdnHCl]−ΔG H2O)/RT))}} 等式5 式中、天然及び変性状態の両方において、変性剤濃度への内在楕円率の依存は、
それぞれa[GdnHCl]及びb[GdnHCl]の語で考慮されている(直
線近似(SantoroとBolen,1988))。
Chemical denaturation. GdnHCl denaturation and regeneration experiments were performed with 50 mM Na 2 HPO 4 , pH.
Carried out in 7.0 at 25 ° C. The protein concentrations used were IL-4 wild type and IL-4
It was 7 μM for W91S and 5 μM for IL-4BChelix. The denaturant and protein were mixed using the Jasco automatic titration system. Protein denaturation and refolding was monitored by following the change in CD signal at 222 nm. The ellipticity readings were normalized to the denatured fraction using the following standard equation: Funf = ([theta]-[theta] N ) / ([theta] D- [ theta] N ) Equation 2 where [theta] is the denaturant. Is the ellipticity value at a specific concentration of, and θ N and θ D represent the ellipticity of completely natural and fully denatured species at each denaturant concentration, and were calculated from linear regression of baseline values before and after denaturation. . Assuming a two-state model, the equilibrium constant for denaturation at each denaturant concentration can be calculated using the following equation: K D = (F N −F) (F−F U ). Where F N and F U represent the fractions of fully native and fully denatured protein obtained by linear fitting of the baseline values before and after the transition region, respectively. GdnHCl
It has been experimentally found that the free energy of denaturation in the presence of γ is linearly correlated with the concentration of denaturant) Pace, 1986): ΔG D = ΔG D H 2 O −m [GdnHCl] Eq. The constant m reflects the cooperative phenomenon of transition and is believed to correlate to the difference in solvent-contacted surface between the native and denatured states. When you put all these dependencies into account, change is ellipticity as a function of the concentration of denaturant, can be adapted to the following equation: F unf = F N + a [GdnHCl] + {( F U + b [GdnHCl]) {
exp ((m [GdnHCl] -ΔG D H2O ) / RT) / (1 + exp ((m
[GdnHCl] −ΔG D H 2 O ) / RT))}} Equation 5 where the dependence of the intrinsic ellipticity on the denaturant concentration in both the native and denatured state is:
They are considered in the terms a [GdnHCl] and b [GdnHCl], respectively (linear approximation (Santoro and Bolen, 1988)).

【0144】 NMR分光法。IL−4及び突然変異体蛋白質のNMRサンプルを、凍結乾燥
蛋白質を45mM酢酸ジュウテリウム化ナトリウム(NaOAcd)pH5.
3、10%DO、0.1mM TSP、0.2%NaNに溶解し、蛋白質濃
度を500μMとして調製した。303Kでスペクトルを記録した。Cヘリック
スの野生型及び突然変異体ペプチドを、25mM NaHPO pH6.0
、10%DO及び0.1mM TSP、0.2%NaN中1.5mMのペプ
チド濃度、295Kで分析した。スペクトルはすべてBruker DRX 5
00及び600分光計で得た。標準パルス配列及び相サイクリングを用いて二次
元(2D)TOCSY(全相関分光法)及びNOESY(核オーバーハウザー強
調分光法)スペクトルを記録した。
NMR spectroscopy. NMR samples of IL-4 and mutant proteins were prepared using lyophilized proteins with 45 mM sodium deuterium acetate (NaOAcd 4 ) pH 5.
It was dissolved in 3 , 10% D 2 O, 0.1 mM TSP, 0.2% NaN 3 to prepare a protein concentration of 500 μM. The spectrum was recorded at 303K. C-helix wild-type and mutant peptides were loaded with 25 mM Na 2 HPO 4 pH 6.0.
Analyzed at a peptide concentration of 1.5 mM in 295 K in 10% D 2 O and 0.1 mM TSP, 0.2% NaN 3 . All spectra are Bruker DRX 5
Obtained on a 00 and 600 spectrometer. Two-dimensional (2D) TOCSY (total correlation spectroscopy) and NOESY (nuclear Overhauser weighted spectroscopy) spectra were recorded using standard pulse sequences and phase cycling.

【0145】 結合アッセイ。BIAcore 2000(Pharmacia Biose
nsor)を用いた表面プラスモン共鳴により、結合親和性を測定した。レセプ
タα鎖の組換え細胞外ドメイン([C182A、Q206C]IL4−BP)を
、Shen(1996)が述べたように、バイオセンサーCM5で1500−2
000pg/mmの密度に固定した。HPS緩衝液(10mM Hepes、
pH7.4/150mM NaCl/3.4mM EDTA/0.005%界面
活性剤P20)プラス0.5M NaClの50μl/分の流速での潅流によっ
て25℃でリガンド結合を分析した。
Binding assay. BIAcore 2000 (Pharmacia Biose
The binding affinity was measured by surface plasmon resonance using a plasma sensor. The recombinant extracellular domain of the receptor α chain ([C182A, Q206C] IL4-BP) was incorporated into the biosensor CM5 at 1500-2 as described by Shen (1996).
The density was fixed to 000 pg / mm 2 . HPS buffer (10 mM Hepes,
Ligand binding was analyzed at 25 ° C. by perfusion of pH 7.4 / 150 mM NaCl / 3.4 mM EDTA / 0.005% surfactant P20) plus 0.5 M NaCl at a flow rate of 50 μl / min.

【0146】 実施例5及び6 実施例5及び6は、81残基のポリペプチド、ヒトプロカルボキシペプチダー
ゼA2の活性化ドメインであるADA2hについての発明者の試験を述べる。こ
のドメインは、4本鎖のβシートに対してパックされた2つのαらせんを持つ(
Catasus,1995;Garcia Saez,1997;Aloy,1
998)。かかる蛋白質は、緻密トランジション状態を通して2つの状態の中性
pHで折りたたみを行い、何らかの二次構造と痕跡疎水性コアを持つことが認め
られている(Villegas,1995;Villegas,1998)。発
明者は、野生型ポリペプチド(WT−ADA2h)を、一方(M1−ADA2h
におけるヘリックス1及びM2−ADA2hにおけるヘリックス2)又は両方の
αらせん(DM−ADA2h)がいくつかのアミノ酸置換によって安定化された
3つの突然変異体(Villegas,1997)と比較した。ADA2hαら
せんの溶媒接触表面上の安定化突然変異は次のとおりである:αヘリックス1(
M1−ADA2h):N5/K、Q28/E、Q32/K、E33/K(Vi
llegas,1996)、αヘリックス2(M2−ADA2h):Q60/E
、V64/A、S68/A、Q69/H(Villegas,1996)。二重
突然変異体(DM−ADA2h)はM1とM2の両方に対応する置換を含む(V
illegas,1997)。
Examples 5 and 6 Examples 5 and 6 describe the inventors' study of an 81 residue polypeptide, ADA2h, the activation domain of human procarboxypeptidase A2. This domain has two α helices packed against a four-stranded β sheet (
Catsus, 1995; Garcia Saez, 1997; Aloy, 1
998). It has been found that such proteins fold in two states at neutral pH through a compact transition state and have some secondary structure and a trace hydrophobic core (Villegas, 1995; Villegas, 1998). The inventor has used the wild-type polypeptide (WT-ADA2h) as one of (M1-ADA2h
And helix 2 in M2-ADA2h) or both α-helices (DM-ADA2h) were compared with three mutants (Villegas, 1997) in which several α-helices were stabilized by some amino acid substitutions. The stabilizing mutations on the solvent-contacted surface of the ADA2hα helix are: α helix 1 (
M1-ADA2h): N 2 5 / K, Q28 / E, Q32 / K, E33 / K (Vi
llegas, 1996), α helix 2 (M2-ADA2h): Q60 / E
, V64 / A, S68 / A, Q69 / H (Villegas, 1996). The double mutant (DM-ADA2h) contains substitutions corresponding to both M1 and M2 (V
illegas, 1997).

【0147】 実施例5:野生型と突然変異体ポリペプチドにおける凝集傾向の比較 pH3.0で3つの突然変異体M1、M2及びDM完全に可逆性の変性トラン
ジションを示し(10μM−3mMの濃度範囲で)、高温では変性ポリペプチド
に典型的なCDスペクトルを示す(図1a&1c−1e)。WTポリペプチドは
、しかしながら、可逆性でないトランジションを受ける(図1a)。95℃及び
25℃に冷却後のCDスペクトルは、ポリペプチドが広汎なβシート構造を持つ
コンフォメーションに転換したことを示す(図1b)。分析用遠心分離分析は、
サンプルが高度に凝集していることを示す(サンプルの40%が35SのSW, 20 を示し、従って10Daより高いMrを示唆し、これは平均100mer
以上の凝集体に対応する)。熱変性時のWT−ADA2hポリペプチドについて
のαらせん構造からβシートへの転換はFTIR分光法によって確認される。加
熱前には、アミドIのバンドは、それぞれ1622及び1649cm−1で2つ
の主要な成分を示し(図1f)、これらはそれぞれβシート及びαらせん構造に
帰せられ(Surewicz,1993)、ポリペプチドの天然状態と一致する
。サンプルを90℃でインキュベートした後には、最初のバンドに代わって、そ
れぞれ1615と1685cm−1を中心とする2つの新しいバンドが現われる
(図1f)。このパターンは通常、βプリーツ構造を持つ凝集種に結びつく(F
raser,1992;Gasset,1992;Fabian,1993b)
。1615cm−1のバンドはβシートを示し、一方1685cm−1のバンド
は逆平行鎖間相互作用によるアミドI内での分裂に結びつく(KrimmとBa
nddes,1986;Fabian,1993a)。加熱後のポリペプチドは
また、吸光度の上昇と共に、486から500nmのコンゴーレッド吸光度スペ
クトルにおいて著明なシフトを生じ、チオフラビン−T結合を示す(表I)。こ
れらの特性はすべて、WT−ADA2hポリペプチドによるアミロイド沈着物の
形成と一致する。
Example 5 Comparison of Aggregation Tendency in Wild Type and Mutant Polypeptides Three mutants M1, M2 and DM at pH 3.0 show fully reversible denaturing transitions (10 μM-3 mM concentration range). At), at high temperature, a CD spectrum typical of denatured polypeptides is shown (FIGS. 1a & 1c-1e). The WT polypeptide, however, undergoes a non-reversible transition (FIG. 1a). The CD spectra after cooling to 95 ° C. and 25 ° C. show that the polypeptide has transformed into a conformation with a broad β-sheet structure (FIG. 1b). Analytical centrifugation analysis
It shows that the samples are highly aggregated (40% of the samples showed SW , 20 of 35S, thus suggesting Mr above 10 6 Da, which averages 100 mer.
Corresponding to the above aggregates). The conversion of α-helical structure to β-sheet for WT-ADA2h polypeptide upon heat denaturation is confirmed by FTIR spectroscopy. Prior to heating, the band of amide I shows two major components at 1622 and 1649 cm −1 , respectively (FIG. 1f), which are ascribed to β-sheet and α-helical structures (Surewickz, 1993), respectively. Consistent with the natural state of. After incubating the samples at 90 ° C., two new bands centered at 1615 and 1685 cm −1 respectively appear in place of the first band (FIG. 1f). This pattern usually leads to aggregated species with β-pleated structure (F
laser, 1992; Gasset, 1992; Fabian, 1993b).
. The band at 1615 cm -1 represents a β-sheet, while the band at 1685 cm -1 is associated with cleavage within amide I by antiparallel interchain interactions (Krimm and Ba.
nddes, 1986; Fabian, 1993a). The polypeptide after heating also showed a significant shift in the Congo red absorbance spectrum from 486 to 500 nm with increasing absorbance, showing a thioflavin-T bond (Table I). All of these properties are consistent with the formation of amyloid deposits by the WT-ADA2h polypeptide.

【0148】 一連の尿素濃度(4から7M)の存在下でインキュベーション後のWT及びD
Mポリペプチドの挙動も検討した。7M尿素で、両方のポリペプチドのCDスペ
クトルは高度変性種(222nmでの楕円率の低下)を示す。7M尿素中のWT
とDM−ADA2hの両方のサンプルを速やかに1M尿素の濃度に希釈したとき
、サンプルはそれらの天然状態に折り畳まれた。しかし、WTポリペプチドを4
M尿素中で1時間インキュベートし、その後1M尿素に希釈して1時間インキュ
ベートすると、広汎なβシート構造を示唆するCDスペクトルを生じた(図2a
)。DMポリペプチドに関してはそのような挙動は認められず(図2b)、WT
−ADA2hにおいてβシート構造の発現を促進する同じ連続的な平衡ステップ
後にその天然スペクトルを回復した。これと一致して、DM−ADA2hは尿素
中での連続的平衡ステップ後ならびに熱変性後に、ペプシンによって完全に消化
されることが認められた。しかしWTポリペプチドは、βシート構造の増加が検
出されたサンプルにおいて消化に対して低い感受性を示した(表2)。実際に、
CD及びFT−IRによって明らかにされたβ構造へのトランジションと蛋白質
分解に対する抵抗性上昇の間には明らかな相関が存在する。
WT and D after incubation in the presence of a range of urea concentrations (4 to 7M)
The behavior of the M polypeptide was also investigated. At 7M urea, the CD spectra of both polypeptides show highly denatured species (decreased ellipticity at 222 nm). WT in 7M urea
When both samples, DM and ADA2h, were rapidly diluted to a concentration of 1 M urea, the samples folded to their native state. However, the WT polypeptide
Incubation in M urea for 1 hour, followed by dilution in 1 M urea and incubation for 1 hour resulted in a CD spectrum suggesting a broad β-sheet structure (FIG. 2a).
). No such behavior was observed for the DM polypeptide (Fig. 2b), WT
Restored its native spectrum after the same successive equilibration steps that promoted β-sheet structure expression in ADA2h. Consistent with this, it was found that DM-ADA2h was completely digested by pepsin after successive equilibration steps in urea as well as after heat denaturation. However, the WT polypeptide showed low sensitivity to digestion in samples in which increased β-sheet structure was detected (Table 2). actually,
There is a clear correlation between the transition to β structure and increased resistance to proteolysis revealed by CD and FT-IR.

【0149】 実施例6:凝集体分析 電子顕微鏡による凝集WTポリペプチドの分析は、長くて非分枝性で、細く(
直径30−100Å)、見掛け上極めて柔軟な線維の明瞭な証拠を示す。これら
は典型的には、互いにねじれた構造の緊密なネットワークを形成する。90℃で
48時間という長期間のインキュベーション後に観察したサンプルは、1時間の
短時間インキュベーション後のものよりも長くて規則正しい線維を特徴とし、不
規則な間隔でリボン様パターンのねじれをより明瞭に示す。高温でより長期間の
インキュベーションから生じる構造変化は、線維を作るプロトフィラメントの緩
やかな再構成として説明できる。線維は、20μMという低い濃度のWT−AD
A2hを含む溶液から形成される凝集体において観察できる。短いインキュベー
ション時間で示されるのと同様の特徴を持つ線維が化学変性に供したWT−AD
A2hのサンプルにおいても認められ、この結果は、同様の条件下での蛋白質分
解に対する抵抗性の発現と一致した。予想されたように、熱及び化学変性の同様
の条件に供したDM突然変異体のいずれのサンプルからも線維は検出できなかっ
た。
Example 6: Aggregate Analysis Analysis of aggregated WT polypeptides by electron microscopy revealed long, unbranched, narrow (
Diameter 30-100Å), showing clear evidence of apparently very soft fibers. They typically form a tight network of twisted structures. The sample observed after a long incubation of 90 hours at 90 ° C. is characterized by longer and more regular fibers than after a short incubation of 1 hour and more clearly shows the twist of a ribbon-like pattern at irregular intervals. . The structural changes that result from longer incubations at elevated temperatures can be explained by the gradual rearrangement of the protofilaments that make up the fibers. Fibers have a low concentration of 20 μM WT-AD
It can be observed in the aggregates formed from the solution containing A2h. WT-AD subjected to chemical denaturation of fibers with similar characteristics as shown by short incubation time
It was also observed in the A2h sample, which was consistent with the development of resistance to proteolysis under similar conditions. As expected, no fibers could be detected from any of the DM mutant samples subjected to similar conditions of heat and chemical denaturation.

【0150】 WT−ADA2hの熱変性試料からの線維もX線ファイバー回折によって特性
付け、アミロイド線維の特徴を示す、異なる交差β線回折パターンを持つことが
認められた(BlakeとSerpell,1996;Sunde,1997)
。4.7Å(線維軸の方向の鎖間距離に対応する)及び9.3Å(線維軸に垂直
な方向のβシート間の距離に対応する)で反射が認められる。鋭9.3Å回折に
おいて明らかな異方性が認められた(エクアトリアル軸は表示中の垂直軸である
)。おそらく倍振動から生じたと考えられ、異方性と9.3Å反射の鋭角性を持
つ、もう1つの弱い反射が3.1Åで認められた。明らかな異方性を持たない4
番目の弱い反射が3.8Åで認められる。この種の反射は、これまでに様々なソ
ースからのアミロイド線維の試験において観察されている(Sunde,199
7)。
Fibers from heat-denatured samples of WT-ADA2h were also characterized by X-ray fiber diffraction and found to have different crossed β-ray diffraction patterns characteristic of amyloid fibrils (Blake and Serpell, 1996; Sunde). , 1997)
. Reflexes are observed at 4.7 Å (corresponding to interchain distance in the direction of the fiber axis) and 9.3 Å (corresponding to β-sheet distance in the direction perpendicular to the fiber axis). A clear anisotropy was observed in sharp 9.3 Å diffraction (the equatorial axis is the vertical axis in the display). Another weak reflection was observed at 3.1 Å, probably due to overtones, with anisotropy and acute angle of 9.3 Å reflection. 4 with no apparent anisotropy
The second weak reflection is observed at 3.8Å. This type of reflex has been previously observed in studies of amyloid fibrils from various sources (Sunde, 199).
7).

【0151】 それ故ADA2hは、アミロイド線維の形態で凝集することができる、既知の
いずれの疾患にも結びつかないポリペプチドの例である。しかし注目すべき点と
して、ADA2hのヘリックス1及び2における突然変異はこのポリペプチドの
凝集性向を実質的に低下させる。これは、WTと突然変異体ポリペプチドの両方
が少なくとも部分的に変性する条件下で凝集が開始されるときの、天然状態の全
体的安定性と相関させることはできない。低い凝集性向は、修飾ポリペプチドの
高いαらせん性向に結びつくことが示されている。αらせん構造の安定化は、変
性状態で鎖間相互作用に比べて局所的な鎖内相互作用を促進し、それ故ポリペプ
チドの凝集を妨げる。
ADA2h is therefore an example of a polypeptide that can aggregate in the form of amyloid fibrils and that is not associated with any known disease. However, it should be noted that mutations in helices 1 and 2 of ADA2h substantially reduce the propensity for aggregation of this polypeptide. This cannot be correlated with the overall stability of the native state when aggregation is initiated under conditions where both WT and the mutant polypeptide are at least partially denatured. A low propensity to aggregate has been shown to be associated with a high propensity for α-helices of modified polypeptides. Stabilization of the α-helical structure promotes local intrastrand interactions compared to interstrand interactions in the denatured state and thus prevents polypeptide aggregation.

【0152】 本試験は、それ故、単なる全体のグローバルフォールディングではなく、AD
A2hの二次構造の領域を安定化させる突然変異が、そのアミロイド線維への凝
集を阻害することを示唆している。明らかに、定序凝集体が形成されるためには
蛋白質の天然状態が破壊されることが必須である。従って、蛋白質構造を不安定
化する突然変異と線維を形成するその傾向との間に強い相関が存在することは極
めて理にかなっている。しかし、凝集過程が起こる性向はまた、天然折りたたみ
の破壊から生じる変性状態の内在特性にも依存するはずである。変性状態の特性
を変化させる突然変異は、ここで示した突然変異の場合のように、天然蛋白質の
構造、さらには安定性と単純には相関しないと予想される。この結論は、単純に
は蛋白安定性の低下を生じさせない疾患関連のアミロイド原性突然変異体の存在
についての説明を示唆する。
This study is therefore more than just an overall global folding
It has been suggested that mutations that stabilize regions of the secondary structure of A2h inhibit its aggregation into amyloid fibrils. Apparently, disruption of the native state of the protein is essential for the formation of ordered aggregates. Therefore, it is quite reasonable that there is a strong correlation between mutations that destabilize protein structure and its tendency to form fibrils. However, the propensity of the aggregation process to occur should also depend on the intrinsic properties of the denatured state resulting from the disruption of the natural fold. Mutations that alter the properties of the denatured state are not expected to simply correlate with the structure, as well as the stability, of the native protein, as in the case of the mutations presented here. This conclusion suggests an explanation for the existence of disease-related amyloidogenic mutants that simply do not result in decreased protein stability.

【0153】 天然蛋白質への突然変異がアミロイド原性挙動を上昇させうることは広く確立
されている。ADA2hに関する今回の結果は、初めて、蛋白質の天然の機能、
構造、そしてさらには安定性を不変のままに維持する修飾によって、天然蛋白質
がアミロイド線維へと凝集するのを低下させうることを示している。
It is well established that mutations to native proteins can enhance amyloidogenic behavior. For the first time, the results regarding ADA2h show that the natural function of proteins is
It has been shown that modifications that maintain structure, and even stability, can reduce native protein aggregation into amyloid fibrils.

【0154】 遺伝子治療を使用して、低い凝集傾向を持つ修飾蛋白質を生物に組み込む、あ
るいはプリオン疾患に対して抵抗性であるトランスジェニック動物系統を産生す
ることができるであろう。さらに、インスリン及びカルシトニンのような、工業
的又は医学的重要性を持つが、高い凝集性向を有するポリペプチドは(Sluz
ky,1992;Arvinte,1993;Moriarty,1998)は
、おそらくADA2h蛋白質に関して使用したのと同様のアプローチを用いてそ
れらの二次構造性向を変化させることによって、より低い凝集性向に構築するこ
とができるであろう。
Gene therapy could be used to incorporate modified proteins with low aggregation propensity into the organism or to produce transgenic animal strains that are resistant to prion diseases. Furthermore, polypeptides of industrial or medical importance, such as insulin and calcitonin, but with a high propensity to aggregate (Sluz
ky; 1992; Arvinte, 1993; Moriarty, 1998) can be constructed to a lower aggregation propensity by altering their secondary structural propensity, perhaps using an approach similar to that used for the ADA2h protein. Will.

【0155】[0155]

【表1】 [Table 1]

【0156】[0156]

【表2】 [Table 2]

【0157】 実施例5及び6についての実験材料及び方法 ADA2hの発現と精製。WT−ADA2h及びその安定化された突然変異体
をこれまでに報告されたように発現し、精製した(Villegas,1996
;Villegas,1997;Villegas,1998)。組換え蛋白質
はすべてMALDI−TOF−MSで検査し、配列から予想される分子量を持つ
ことを認めた。
Experimental Materials and Methods for Examples 5 and 6 Expression and purification of ADA2h. WT-ADA2h and its stabilized mutants were expressed and purified as previously reported (Villegas, 1996).
Villegas, 1997; Villegas, 1998). All recombinant proteins were examined by MALDI-TOF-MS and found to have the molecular weight expected from the sequence.

【0158】 円偏光二色性。50mMリン酸ナトリウム(pH7.0)又は25mMグリシ
ン(pH3.0)中20、80、160及び200μMポリペプチドサンプルの
CDスペクトルを、2.0又は0.2mmの石英キュベットにおいて278、2
98及び368°Kで、JASCO−710分光偏光計を用いて記録した。50
nm/分で記録した30回のスキャンについての測定を平均した。20μM蛋白
質サンプルの熱誘導変性を、それらの222nm又は214nmでの楕円率を追
跡することにより、278から368Kの温度範囲で50℃/時の加熱速度でモ
ニターした。220nmでの[Θ]を測定することによって95℃での残存らせ
ん構造の算定を行った(Chenら、1974)。蛋白質凝集による人為現象を
防ぐため、5μMの濃度で野生型蛋白質のスペクトルを収集し、25から95℃
の範囲で150℃/時の速度でサンプルを加熱した。
Circular dichroism. CD spectra of 20, 80, 160 and 200 μM polypeptide samples in 50 mM sodium phosphate (pH 7.0) or 25 mM glycine (pH 3.0) were measured at 278, 2 in a 2.0 or 0.2 mm quartz cuvette.
Recorded using a JASCO-710 spectropolarimeter at 98 and 368 ° K. Fifty
The measurements for 30 scans recorded in nm / min were averaged. The heat-induced denaturation of 20 μM protein samples was monitored at a heating rate of 50 ° C./h in the temperature range of 278 to 368 K by following their ellipticity at 222 nm or 214 nm. Residual helical structure calculations at 95 ° C were performed by measuring [Θ] at 220 nm (Chen et al., 1974). To prevent artifacts due to protein aggregation, collect the spectrum of the wild-type protein at a concentration of 5 μM and
The sample was heated at a rate of 150 ° C./hour in the range of.

【0159】 沈降分析。25mMグリシンを含むpH3.0の緩衝液中の20及び200μ
Mポリペプチドサンプルに関して、3000gのBeckman XLA解析超
遠心分離器において沈降実験を実施した。サンプルを50℃の速度で5−95℃
まで加熱し、その後95℃で10分間放置した。pH7.0の50mMリン酸ナ
トリウム中200μMポリペプチドサンプルを陰性対照として使用した。
Sedimentation analysis. 20 and 200 μ in pH 3.0 buffer containing 25 mM glycine
For M polypeptide samples, sedimentation experiments were performed in a 3000 g Beckman XLA analytical ultracentrifuge. Samples at 5-95 ° C at 50 ° C rate
It was heated to 95 ° C. and then left at 95 ° C. for 10 minutes. A 200 μM polypeptide sample in 50 mM sodium phosphate, pH 7.0 was used as a negative control.

【0160】 チオフラビン−T及びコンゴーレッド結合アッセイ。WT−ADA2h及びD
M−ADA2h(20−500μMの範囲の濃度)のサンプルをアッセイの前に
90℃で30分間インキュベートした。2.5mMチオフラビン−T保存溶液を
10mMリン酸カリウム、150mM NaCl、pH7.0中で新鮮調製し、
使用の前に0.2μmフィルターに通した。典型的にはサンプル10μlを、6
5μMチオフラビン−T(最終容量1ml)を含む反応緩衝液(10mMリン酸
カリウム、150mM NaCl、pH7.0)に希釈した。サンプルを数回ピ
ペットにとってはピペットから出して、線維の分散を促進し、大きな凝集体を分
断した。Perkin−Elmer LS 50Bルミネセンス分光計において
、440nm(スリット幅5nm)の励起波長と482nm(スリット幅10n
m)の発光波長を用いてデータを収集した。熱平衡が達成されていることを確認
するため3から5分後に蛍光値を調べた。大きな線維凝集体の存在によるシグナ
ル発振を防ぐためサンプルを継続的に撹拌し、シグナル対ノイズ比を高めるため
シグナルを60秒間で平均した。Klunkら(Klunk,1989a;Kl
unk,1989b)に従ってコンゴーレッド結合アッセイを実施した。サンプ
ルの10μlアリコートを、5μMコンゴーレッド(最終容量1ml)を含む1
0mMリン酸カリウム、150mM NaCl、pH7.0に希釈した。コンゴ
ーレッド溶液はその使用の直前に調製し、0.2μmフィルターに通した。陰性
対照(ポリペプチド不在の染料及び染料不在のポリペプチドサンプル)と共に反
応溶液中でのサンプルの吸収スペクトルを収集し、染料の吸収に関連するシグナ
ルとシグナルへの散乱の寄与を差し引いた。
Thioflavin-T and Congo red binding assay. WT-ADA2h and D
Samples of M-ADA2h (concentrations in the range 20-500 μM) were incubated at 90 ° C. for 30 minutes prior to assay. 2.5 mM Thioflavin-T stock solution was freshly prepared in 10 mM potassium phosphate, 150 mM NaCl, pH 7.0,
It was passed through a 0.2 μm filter before use. Typically 10 μl of sample is added to 6
Diluted in reaction buffer (10 mM potassium phosphate, 150 mM NaCl, pH 7.0) containing 5 μM Thioflavin-T (final volume 1 ml). The sample was pipetted out of the pipe several times to facilitate dispersion of the fibers and disrupt large aggregates. In a Perkin-Elmer LS 50B luminescence spectrometer, an excitation wavelength of 440 nm (slit width 5 nm) and 482 nm (slit width 10 n
Data was collected using the emission wavelength of m). Fluorescence values were examined after 3 to 5 minutes to ensure that thermal equilibrium was achieved. Samples were continuously agitated to prevent signal oscillation due to the presence of large fiber aggregates, and signals were averaged over 60 seconds to enhance the signal to noise ratio. Klunk et al. (Klunk, 1989a; Kl)
Congo red binding assay was performed according to unk, 1989b). A 10 μl aliquot of the sample containing 5 μM Congo Red (1 ml final volume)
Diluted in 0 mM potassium phosphate, 150 mM NaCl, pH 7.0. The Congo red solution was prepared just prior to its use and passed through a 0.2 μm filter. The absorption spectra of the samples in the reaction solution along with the negative controls (dye without polypeptide and polypeptide sample without dye) were collected to subtract the signal associated with dye absorption and the scatter contribution to the signal.

【0161】 プロテイナーゼ抵抗性。25mMグリシン(pH3.0)中のWT及びDM−
ADA2hの20μMサンプルを4M尿素でインキュベートし、その後希釈して
1Mの尿素濃度にして透析したあと、プロテイナーゼと共にインキュベートした
。同じ緩衝液中のサンプルも、95℃で10分間インキュベートしたあと蛋白質
分解に供した。これらのサンプルを同じポリペプチドの未処置サンプルと共に、
ペプシンの存在下に2つの異なるADA2h:ペプシン比(100:1及び40
0:1)で、それぞれ20℃で2時間と0℃で15分間消化した。次に消化した
サンプルを、10から52%のアセトニトリル直線勾配でのVydac C4カ
ラム(214TP54、粒子サイズ5μm、孔サイズ300Å、1.0×25c
m)におけるRP−HPLCによって分析した。検出はWaters 994モ
デルにおいて214nmで実施した。
Proteinase resistance. WT and DM- in 25 mM Glycine (pH 3.0)
A 20 μM sample of ADA2h was incubated with 4M urea, then diluted and dialyzed to a urea concentration of 1M and then incubated with proteinase. A sample in the same buffer was also subjected to proteolysis after incubation at 95 ° C for 10 minutes. These samples, along with untreated samples of the same polypeptide,
Two different ADA2h: pepsin ratios (100: 1 and 40 in the presence of pepsin
Digested with 0: 1) for 2 hours at 20 ° C. and 15 minutes at 0 ° C., respectively. The digested sample was then subjected to a Vydac C4 column (214TP54, particle size 5 μm, pore size 300Å, 1.0 × 25c) with a linear gradient of 10 to 52% acetonitrile.
It was analyzed by RP-HPLC in m). Detection was performed at 214 nm on a Waters 994 model.

【0162】 フーリエ変換赤外分光法。液体窒素冷却MCT検出器を備えたBio−Rad
FTS 175C FT−IR分光計で赤外スペクトルを記録し、Nガスの
連続フローで清掃した。WT−ADA2hの500μMサンプルをO、グ
リシン25mM、pH3.0中で調製し(電極読取りをアイソトープ効果につ
いて補正した)、サンプルを90℃で30分間インキュベートする前後に25℃
でスペクトルを収集した。ポリペプチド溶液を、12μMマイラースペーサーで
分けた一対のCaFウインドウの間に置いた。各々のサンプルについて2cm −1 のスペクトル分解能で256インターフェログラム(interferog
rams)を収集した。ポリペプチド不在の緩衝液について同じ条件下でスペク
トルを収集し、ポリペプチドサンプルのスペクトルから差し引いた。異なるスペ
クトル成分の波数を調べるためにアミドIバンドスペクトルの第二の誘導体を作
製した。
[0162]   Fourier transform infrared spectroscopy. Bio-Rad with liquid nitrogen cooled MCT detector
  Record the infrared spectrum on an FT S 175C FT-IR spectrometer,TwoOf gas
It was cleaned with a continuous flow. A 500 μM sample of WT-ADA2hTwoHTwoO, Gu
Lysine 25 mM, pTwoPrepared in H3.0 (using electrode reading for isotope effect
Corrected) at 25 ° C before and after incubating the sample for 30 minutes at 90 ° C.
The spectra were collected at. Polypeptide solution with 12 μM Mylar spacer
Separated pair of CaFTwoI placed it between the windows. 2 cm for each sample -1 256 interferogram (interferogram) with a spectral resolution of
rams) were collected. Spectra of buffer without polypeptide under the same conditions
Toll was collected and subtracted from the spectrum of the polypeptide sample. Different space
A second derivative of the amide I band spectrum was constructed to study the wavenumbers of the Kutru component.
Made

【0163】 電子顕微鏡検査。サンプルをFormvar被覆ニッケルグリッド(400メ
ッシュ)に適用し、2%酢酸ウラニル(w/v)で陰性染色して、80kVで操
作するJEOL JEM1010透過型電子顕微鏡で観察した。
Electron microscopy. Samples were applied to Formvar coated nickel grids (400 mesh), negatively stained with 2% uranyl acetate (w / v) and viewed on a JEOL JEM1010 transmission electron microscope operating at 80 kV.

【0164】 X線回折。線維懸濁液をMicrocon−100限外濾過管(Amicon
)で洗って、X線測定に干渉しうる塩と緩衝液を除去した。サンプルは、2つの
ろう充填毛管端の間の空気乾燥塩除去ADA2h−WT線維試料によって調製し
た。毛管を乾燥しながらゆっくり分離して、伸長軸に沿った線維の方向付けを促
進した。毛管の一方の端から突出した線維の小さな柄を得た。サンプルをX線線
束で整列し、180又は300 MAR−Research画像プレート(MA
R Research,Hamburg,Germany)を備えたCuK
転陽極において20から30分間回折画像を収集した。IPDISP及びMar
Viewソフトウエアを使用して画像を解析した。
X-ray diffraction. The fiber suspension was added to a Microcon-100 ultrafiltration tube (Amicon
) To remove salts and buffers that could interfere with X-ray measurements. Samples were prepared with air dried salt-free ADA2h-WT fiber samples between two wax-filled capillary ends. The capillaries were slowly separated while drying to facilitate orientation of the fibers along the elongation axis. A small stalk of fibers protruding from one end of the capillary was obtained. Samples were aligned by X-ray flux and placed on a 180 or 300 MAR-Research image plate (MA
R Research, Hamburg, were collected 20 to 30 minutes diffraction image in Cu K a rotating anode having a Germany). IPDISP and Mar
Images were analyzed using View software.

【0165】 実施例7:アミロイド線維に凝集することができない新しい形態のPI3−S
H3の合理的設計 我々は、改変された凝集特性を持つ非らせん蛋白質を構築するために、新しい
ポリペプチド変異体の合理的設計にあたって以前に検討したドメイン、PI3−
SH3ドメイン(ウシホスファチジルイノシトール−3’−キナーゼのSH3ド
メイン)を選択した。この蛋白質を検討することには2つの主要な動機がある:
1)その天然構造がすべてβである(それぞれβバレル特徴に配置された3本鎖
と2本鎖の2つのβシート)及び2)ドメインのアミロイド原性特性とPI3−
SH3によって形成されるアミロイド線維の構造に関する重要なデータが使用可
能である。
Example 7: A new form of PI3-S that is unable to aggregate into amyloid fibrils
Rational Design of H3 We have previously studied the domain, PI3-, which was previously studied in the rational design of new polypeptide variants in order to construct non-helical proteins with modified aggregation properties.
The SH3 domain (SH3 domain of bovine phosphatidylinositol-3′-kinase) was selected. There are two main motivations for investigating this protein:
1) its native structure is all β (two β-sheets of triple-stranded and double-stranded, each placed in a β-barrel feature) and 2) amyloidogenic properties of the domain and PI3-
Important data are available on the structure of amyloid fibrils formed by SH3.

【0166】 蛋白質のどの残基を修飾すべきかを決定するため、AGADIRソフトウエア
(MunozとSerrano,1997;Lacroixら、1998)によ
る予測を実施し、一定の内在性らせん性向を持つ特定配列領域を同定した。分析
は、一定の性向を持つ3つの主要領域を生じた(但しそれら3つすべてにおいて
性向はかなり低かった)(図3)。
In order to determine which residues of the protein should be modified, predictions were made with AGADIR software (Munoz and Serrano, 1997; Lacroix et al., 1998) to identify specific sequence regions with a constant endogenous helical propensity. Identified. The analysis yielded three major regions of constant propensity (although propensities were much lower in all three) (FIG. 3).

【0167】 第一領域は、必要な特徴を備えた新しい変異体の設計を容易にするより高い内
在性向を条件として選択した。
The first region was selected subject to a higher endogenous propensity to facilitate the design of new variants with the required characteristics.

【0168】 設計のための第二の必要条件は、上述した領域において側鎖が十分に溶媒と接
触し、β骨格に直接関与しない残基を同定することであった(図4)。これらの
必要条件を満たすいくつかの提案された突然変異体をAGADIRソフトウエア
を用いて分析した。我々は第一段階で、天然の総体的構造及び/又は安定性への
重要な影響を最小限に抑えるため、1、2及び3個の置換を含むものに焦点を合
わせた。同じ目標を念頭において、高度に疎水性の残基の導入をできるかぎり回
避した。AGADIRによる数シリーズの予測の実施後、内在らせん性向がはる
かに安定化していると思われる、残基17と23に2つの点置換を持つ突然変異
体(図4)を選択した。選択した突然変異体はそれ故E17R、D23Rであり
、いずれの場合もアルギニンによる14位の天然グルタミン酸の置換と23位の
アスパラギン酸の置換である。修飾断片の内在らせん性向に関する予測は、野生
型蛋白質と比較したとき17R/23R突然変異体に関して上昇を示す(図5)
The second requirement for design was to identify residues in the regions described above where the side chains were in good solvent contact and were not directly involved in the β backbone (FIG. 4). Several proposed mutants that meet these requirements were analyzed using AGADIR software. We focused in the first step on those containing 1, 2 and 3 substitutions in order to minimize significant effects on the natural overall structure and / or stability. With the same goal in mind, the introduction of highly hydrophobic residues was avoided as much as possible. After performing several series of predictions by AGADIR, mutants with two point substitutions at residues 17 and 23, which appear to have a much more stable endogenous helical propensity, were selected (Figure 4). The mutants selected were therefore E17R, D23R, in each case the substitution of natural glutamic acid at position 14 and the substitution of aspartic acid at position 23 with arginine. Predictions for the intrinsic helical propensity of the modified fragment show an increase for the 17R / 23R mutant when compared to the wild-type protein (Figure 5).
.

【0169】 突然変異体を標準組換えDNAプロトコールに従って処理し、蛋白質を発現さ
せた。得られた結果を修飾蛋白質と比較できるように、同様のバッチの野生型蛋
白質を発現させ、同じ条件下で同時に精製した。
Mutants were processed according to standard recombinant DNA protocols to express the protein. Similar batches of wild-type protein were expressed and co-purified under the same conditions so that the results obtained could be compared to the modified protein.

【0170】 5mg/mLの濃度の蛋白質のサンプルを、pH2.0、37℃でアミロイド
形成の標準条件下にインキュベートした(Guijarroら、1998;Ji
menezら、1999;Chamberlainら、2000)。これらの条
件下で、野生型蛋白質については最初の3又は4日間にアミロイド線維の形成が
予想された。両方のサンプルのアリコートを4週間のインキュベーション後に分
析し、電子顕微鏡検査、チオフラビン−T結合及び超遠心分離によって解析した
A sample of protein at a concentration of 5 mg / mL was incubated at pH 2.0 and 37 ° C. under standard conditions for amyloid formation (Guijarro et al., 1998; Ji.
menez et al., 1999; Chamberlain et al., 2000). Under these conditions, formation of amyloid fibrils was expected for the wild-type protein during the first 3 or 4 days. Aliquots of both samples were analyzed after 4 weeks of incubation and analyzed by electron microscopy, thioflavin-T binding and ultracentrifugation.

【0171】 EM及びチオフラビン−T結合によるサンプルの解析は、E17R/D23R
突然変異体を含むサンプルにおいては凝集が存在せず、一方野生型蛋白質で調製
したサンプルは特徴的な線維を示すことを明らかに示唆した(表3)。上清分画
に存在する蛋白質の定量は、突然変異体蛋白質を含むサンプル中に凝集が存在し
ないことを明瞭に確認している。
Analysis of the sample by EM and thioflavin-T binding was performed using E17R / D23R
It was clearly suggested that there was no aggregation in the samples containing the mutants, whereas the samples prepared with the wild-type protein showed characteristic fibers (Table 3). Quantitation of the protein present in the supernatant fraction clearly confirms the absence of aggregation in the sample containing the mutant protein.

【0172】[0172]

【表3】 [Table 3]

【0173】 蛋白質の挙動とその安定性の関係を排除するために、グアニジンの存在下で野
生型と突然変異体蛋白質の両方の変性プロフィールを分析した。そのような分析
から得られた熱力学パラメータは、突然変異体蛋白質が野生型に比べていくぶん
不安定であることを明らかに示している(表4)。それ故、蛋白質の凝集特性へ
の作用は天然構造の安定化から来るものではなく、ポリペプチド鎖の内在性向の
変化によるものである。他方で、変性パターン(特に協同現象係数m)は、突然
変異蛋白質が定義された三次構造を持つ緻密なものであることを示唆する。
To exclude the relationship between protein behavior and its stability, denaturation profiles of both wild type and mutant proteins in the presence of guanidine were analyzed. The thermodynamic parameters obtained from such an analysis clearly indicate that the mutant protein is somewhat unstable as compared to the wild type (Table 4). Therefore, the effect on the aggregation properties of proteins does not come from stabilization of the native structure, but due to changes in the intrinsic tendency of the polypeptide chain. On the other hand, the unfolding pattern (especially the co-ordination coefficient m) suggests that the mutein is compact with a defined tertiary structure.

【0174】[0174]

【表4】 [Table 4]

【0175】 結論として、我々は、凝集を防ぐために以前にADA2hドメイン及びIL−
4蛋白質に関して使用したのと同じ方法を用いて、非らせん蛋白質を合理的に構
築することが可能であることを示した。突然変異形態がより低い熱力学的安定性
(非天然局所性向の上昇による)を示すとしても、それは、天然蛋白質の主要構
造特性を保持するが、もとのポリペプチドの凝集能力は欠如した密な蛋白質であ
る。それ故我々は、ADA2h及びIL−4ポリペプチドに関して既に用いたの
と同じ方法を使用することにより、アミロイド線維に凝集することができない新
しいポリペプチドの設計が成功したと結論することができる。さらに、かかる方
法を適用するためには、もとのポリペプチドにおける天然らせん構造は必要ない
と思われる。
In conclusion, we have previously described ADA2h domain and IL- to prevent aggregation.
It was shown that it is possible to rationally construct non-helical proteins using the same methods used for the 4 proteins. Even though the mutant form exhibits lower thermodynamic stability (due to increased non-natural local propensity), it retains the major structural features of the native protein but lacks the aggregation ability of the original polypeptide. It is a protein. We can therefore conclude that the use of the same methods already used for ADA2h and IL-4 polypeptides has led to the successful design of new polypeptides that are unable to aggregate into amyloid fibrils. Moreover, the native helical structure in the original polypeptide does not appear to be necessary for the application of such a method.

【0176】 実施例8 我々は、野生型ヒトプリオンヘリックス−3及び4つのクロイツフェルトヤコ
ブ病関連突然変異体:E200K、R208H、V201I、Q217Rのらせ
ん性向と凝集特性を検討した。
Example 8 We investigated the helicity and aggregation properties of wild-type human prion helix-3 and four Creutzfeldt-Jakob disease-related mutants: E200K, R208H, V201I, Q217R.

【0177】 円偏光二色性。JASCO−720分光偏光計を用いてヘリックスCペプチド
のCDスペクトルを記録した。サンプル濃度は20から100μMであり、1.
0mm又は0.1mm石英キュベットにおいて278°Kでスペクトルを収集し
た。5回のスキャンについての測定を平均し、10nm/分で記録した。20m
Mリン酸ナトリウム、20mM β−メルカプトエタノールpH7.0を中性p
H測定のための緩衝液として使用した。ペプチドをあらかじめpH2.0のHC
と20mM TCEPで平衡させた20mMリン酸に懸濁して、サンプルをpH
2.0でインキュベートした。
Circular dichroism. The CD spectrum of the helix C peptide was recorded using a JASCO-720 spectropolarimeter. Sample concentration is 20 to 100 μM, 1.
Spectra were collected at 278 ° K in 0 mm or 0.1 mm quartz cuvettes. Measurements for 5 scans were averaged and recorded at 10 nm / min. 20m
M sodium phosphate, 20 mM β-mercaptoethanol pH 7.0 is added to neutral p
Used as a buffer for H measurement. Peptide with pH 2.0 in advance
And 20 mM phosphoric acid equilibrated with 20 mM TCEP to suspend the sample
Incubated at 2.0.

【0178】 電子顕微鏡検査。サンプルをFormvar被覆ニッケルグリッド(400メ
ッシュ)に適用し、2%酢酸ウラニル(w/v)で陰性染色して、80kVで操
作するJEOL JEM1010透過型電子顕微鏡で観察した。
Electron microscopy. Samples were applied to Formvar coated nickel grids (400 mesh), negatively stained with 2% uranyl acetate (w / v) and viewed on a JEOL JEM1010 transmission electron microscope operating at 80 kV.

【0179】 ヘリックスCにおけるこれまでに述べたすべてのPrP疾患関連突然変異につ
いて、二次構造性向予測を実施した。当該蛋白質は、Q217R置換を除き、こ
れらの突然変異体すべてにおいてその安定性を大部分無傷に保持することが報告
されている。Q217R置換については、ΔΔG fold8.9±1.7kJ
mol−1が報告されている(LiemannとGlockshuber 19
99)。しかし、2つの突然変異体E200KとR208Hについてのらせん性
向は野生型蛋白質について予測されるものの約半分であり、一方突然変異体V2
10IとQ217Rの性向はいくぶん高い(表5)。興味深いことに、これらの
2つの突然変異は明らかに溶媒に接触する残基に対応し、それ故蛋白質内部の長
域相互作用に関与することはできない。
Secondary structure propensity predictions were performed for all previously described PrP disease-related mutations in helix C. The protein is reported to retain its stability largely intact in all these mutants, except for the Q217R substitution. For the Q217R substitution, ΔΔG 0 fold 8.9 ± 1.7 kJ
mol −1 has been reported (Liemann and Glockschuber 19
99). However, the helical propensity for the two mutants E200K and R208H is about half that expected for the wild-type protein, while mutant V2
The propensity of 10I and Q217R is somewhat higher (Table 5). Interestingly, these two mutations clearly correspond to solvent-contacting residues and therefore cannot participate in long-range interactions within the protein.

【0180】 これらのCJD関連Prp突然変異体の一部を説明する上での二次構造性向の
関与をさらに調べるため、hPrPヘリックスCに広がるペプチド及び二次構造
性向が低いと予測される2つのCJK関連突然変異体、E200KとR208H
の特性を、突然変異V210Iに対応するもう1つの変異体と共に分析した(図
6、表5)。当該ペプチドはhPrP配列の残基198−227に及ぶ。
To further investigate the involvement of secondary structure propensity in explaining some of these CJD-related Prp mutants, a peptide spanning hPrP helix C and two predicted low secondary structure propensities CJK-related mutants, E200K and R208H
Was analyzed along with another variant corresponding to the mutation V210I (FIG. 6, Table 5). The peptide spans residues 198-227 of the hPrP sequence.

【0181】[0181]

【表5】 [Table 5]

【0182】 pH7.0のリン酸緩衝液に懸濁したとき、CDによって分析すると、すべて
のペプチドが概ね無秩序なコンフォメーションを示した(図7)。しかし、野生
型及びV210I突然変異体配列に対応する両方のペプチドが、突然変異体E2
00KとR208Hにおいて検出されるよりも高いらせん含量を示す(表5も参
照のこと)。4つのペプチドのTFE滴定はらせん性向に関して同じ傾向を確認
し(図8)、AGADIRを用いて実施した理論的予測が正しいことを証明した
(図6)。
All peptides showed a generally disordered conformation when analyzed by CD when suspended in phosphate buffer pH 7.0 (FIG. 7). However, both peptides corresponding to the wild-type and V210I mutant sequences were
It shows a higher helical content than that detected in 00K and R208H (see also Table 5). TFE titration of the four peptides confirmed the same trend in helical propensity (Figure 8), demonstrating that the theoretical predictions made using AGADIR are correct (Figure 6).

【0183】 最近、組換えプリオン蛋白質が、低いpHの還元条件下で蛋白質をインキュベ
ートするか、若しくは低いpHと1Mグアニジン条件下でインキュベートするこ
とにより、インビトロで線維に転換しうることが報告された(Jackson,
Hosszuら、1999;Swietnicki,Morillasら、20
00)。ヘリックスCのコンフォメーションと特性への低いpHの影響を調べる
ため、4つのペプチドのアリコートを、還元剤としてTCEPの存在下にpH2
.0でインキュベートした。4つのペプチドのスペクトルは、おそらく凝集によ
ると考えられる濃度に伴った変動を示したが(図9A−B)、20μM未満では
それらのCD特徴は一定なままであると思われた。この濃度で4つのペプチドは
、pH7.0で認められるのと同様の傾向を示す。それにもかからず、野生型と
V210Iペプチドははるかに高いらせん含量を示す(図9A)。これに対し突
然変異体E200KとR208Hの遠紫外CDスペクトルは、比較するとやはり
低いαらせん含量を示す(図9A)。
It was recently reported that recombinant prion proteins can be converted to fibers in vitro by incubating the proteins under reducing conditions at low pH or under low pH and 1 M guanidine conditions. (Jackson,
Hosszu et al., 1999; Sweetnicki, Morillas et al., 20.
00). To investigate the effect of low pH on the conformation and properties of helix C, four peptide aliquots were added to pH 2 in the presence of TCEP as a reducing agent.
. Incubated at 0. The spectra of the four peptides showed variation with concentration, probably due to aggregation (Figures 9A-B), but below 20 μM their CD characteristics appeared to remain constant. At this concentration, the four peptides show similar trends as seen at pH 7.0. Nevertheless, wild type and V210I peptides show much higher helix content (FIG. 9A). In contrast, the far-UV CD spectra of mutants E200K and R208H also show low α-helical content when compared (Fig. 9A).

【0184】 pH7.0と2.0のペプチドのサンプルを、凝集の存在を評価するため数週
間インキュベートした。pH7.0でインキュベートしたいずれのペプチドも遠
紫外スペクトルの変化を示さなかったのに対し(データは示していない)、pH
2.0でインキュベートしたものはすべて、少なくとも214から216nmを
中心とする、明らかなβプリーツCD特性を示した(図10)。4つのペプチド
すべてにおける凝集体の性質を調べるため、サンプルをEMによって分析した。
全ペプチドサンプルにおいて線維構造が存在するが、それらの間で線維の質にい
くつかの相違が認められる。このように、野生型とV201I突然変異体の両方
が高度に柔軟で無秩序な線維を示すのに対し、E200KとR208Hは非常に
長くて線状のらせん構造を形成する傾向があり、高度の緻密性を示唆する。 実
施例9:凝集及びアミロイド線維が形成されるプロセスにおいて重要な蛋白質配
列の領域を同定するための戦略 蛋白質配列全体に分布する保存的アミノ酸置換を持つ蛋白質の突然変異体を作
製した。ヒト筋肉アシルホスファターゼ(AcP)に関して突然変異試験を実施
した。AcPは、βαββαββトのポロジーを持つ簡単な折りたたみを有し、
ジスルフィド架橋又は補因子のような複雑な因子を持たず、インビトロでアミロ
イド線維を形成しうるとが示されている98残基の蛋白質である。
Samples of peptides at pH 7.0 and 2.0 were incubated for several weeks to assess the presence of aggregates. None of the peptides incubated at pH 7.0 showed changes in the far-ultraviolet spectrum (data not shown), whereas pH
All incubated at 2.0 showed a clear β-pleated CD profile centered at least 214 to 216 nm (FIG. 10). Samples were analyzed by EM to examine the nature of aggregates in all four peptides.
Although fiber structure is present in all peptide samples, some differences in fiber quality are observed among them. Thus, while both wild-type and V201I mutants exhibit highly flexible and disordered fibrils, E200K and R208H tend to form very long and linear helix structures, with a high degree of compaction. Suggest sex. Example 9: Strategies for identifying regions of protein sequences that are important in the process of aggregation and amyloid fibril formation. Mutants of proteins with conservative amino acid substitutions distributed throughout the protein sequence were generated. Mutation studies were performed on human muscle acyl phosphatase (AcP). AcP has a simple fold with a βαββαββ-topology,
It is a 98-residue protein that has been shown to be capable of forming amyloid fibrils in vitro without complex factors such as disulfide bridges or cofactors.

【0185】 突然変異の選択 AcPの配列全体に分布する1個のアミノ酸置換を有する34の突然変異体蛋
白質を発現し、精製した。他の球状蛋白質と同様に、AcPのコンフォメーショ
ンの安定性は、特に突然変異残基が疎水性コアの中に隠れているときには、アミ
ノ酸置換に対して非常に感受性が高い。我々はそれ故、各々の残基を、同様の特
徴を持つが小さな空洞又は挿入を生じる別の残基で置換する(例えばPheから
Leuへ、IleからValへ、SerからThrへ又はGluからAspへの
置換)保存的突然変異を選択した。作製した突然変異体は、S5T、V9A、Y
11F、V13A、V17A、V20A、F22L、Y25A、E29D、A3
0G、I33V、G34A、V36A、V39A、T42A、G45A、V47
A、V51A、P54A、M61A、W64A、L65V、K67A、P71A
、I75V、I78S、E83D、I86V、S87T、L89A、Y91Q、
S92T、F94L及びY98Qであった。この突然変異体のセットについて、
およそ3個の残基ごとにポリペプチド鎖をプローブし、ポリペプチド鎖の種々の
領域の凝集過程への関与を評価した。
Mutation Selection 34 mutant proteins with one amino acid substitution distributed throughout the sequence of AcP were expressed and purified. As with other globular proteins, the conformational stability of AcP is very sensitive to amino acid substitutions, especially when the mutated residues are hidden within the hydrophobic core. We therefore replace each residue with another residue that has similar characteristics but results in a small cavity or insertion (eg Phe to Leu, Ile to Val, Ser to Thr or Glu to Asp. Conservative mutations were selected. The mutants produced were S5T, V9A, Y
11F, V13A, V17A, V20A, F22L, Y25A, E29D, A3
0G, I33V, G34A, V36A, V39A, T42A, G45A, V47
A, V51A, P54A, M61A, W64A, L65V, K67A, P71A
, I75V, I78S, E83D, I86V, S87T, L89A, Y91Q,
It was S92T, F94L and Y98Q. For this set of mutants,
The polypeptide chain was probed at every approximately three residues, and the involvement of various regions of the polypeptide chain in the aggregation process was evaluated.

【0186】 凝集速度を測定するための戦略 球状蛋白質の天然折りたたみを不安定化するアミノ酸置換は、変性又は部分的
折りたたみコンフォメーションの占有を生じさせるので、凝集を促進すると考え
られる。そのような状態から、凝集過程が開始されると思われる。この理由から
、様々なAcP変異体が完全に変性することが示されており、凝集体が比較的ゆ
っくり発現することが認められている条件として、25%(vol/vol)ト
リフルオロエタノール(TFE)の存在下でAcPの凝集速度を検討した。これ
らの条件下での凝集試験は、凝集過程への天然蛋白質の配座安定性の寄与を排除
することができる。従って、ポリペプチド鎖の凝集の内在速度へのアミノ酸置換
の影響を検討し、直接比較することができる。
Strategies for Measuring Aggregation Rates Amino acid substitutions that destabilize the native folding of globular proteins are thought to promote aggregation, as they result in the denaturation or occupation of partially folded conformations. From such a state, it seems that the aggregation process is started. For this reason, various AcP mutants have been shown to be completely denatured, and 25% (vol / vol) trifluoroethanol (TFE) was used as a condition under which aggregates were observed to express relatively slowly. The rate of aggregation of AcP in the presence of Aggregation tests under these conditions can eliminate the conformational stability contribution of the native protein to the aggregation process. Therefore, the effect of amino acid substitution on the intrinsic rate of polypeptide chain aggregation can be examined and compared directly.

【0187】 25%(vol/vol)TFE、50mM酢酸緩衝液、pH5.5中、25
℃で長時間にわたって、0.4mg/mlの濃度でAcPの溶液をインキュベー
トすることにより、凝集を開始させた。規則正しい時間間隔でサンプルからアリ
コートを採取し、「実験材料及び方法」の章で述べたように、遠紫外円偏光二色
性(CD)又はコンゴーレッドとチオフラビンTの存在下での光学試験を用いて
蛋白質の凝集を定量した。TFEの添加後最初の実験データが得られる時点まで
に、AcPは完全に変性する。2時間以内にAcPは、電子顕微鏡により顆粒又
は非常に短い線維として観察でき、CD及びフーリエ変換赤外分光法(FT−I
R)によって示されるような広範なβシート構造を有し、そしてコンゴーレッド
及びThTのような特異的染料に結合する能力を備えた、比較的秩序正しい凝集
体へと変換する。図IIは、野生型AcPについての、凝集開始後のThT蛍光
の上昇、コンゴーレッドから生じる540nmでの吸光度の上昇及びβシート構
造から生じる216nmでの楕円率の低下の時間経過を示す。これら3つの分光
分析パラメータすべての時間依存的変化は互いに非常に類似している。ここで検
討した凝集動力学において緩やかな核形成過程から生じる検出可能な遅滞時間は
存在せず、速度の直接測定が可能である。「実験材料及び方法」の章で述べたよ
うに測定した凝集速度は、3つの測定セットについて実験誤差内で同じである;
ThT蛍光、コンゴーレッド吸光度及びCD楕円率の変化によってモニターした
AcP凝集の速度は、1分当り5.43±0.30%、5.74±0.55%及
び5.09±0.79%である(パーセンテージはゼロ時から見掛け上の平衡ま
での分光分析値の全体的変化に対して算定している)。
25% (vol / vol) TFE in 50 mM acetate buffer, pH 5.5, 25
Aggregation was initiated by incubating a solution of AcP at a concentration of 0.4 mg / ml at 0 ° C for an extended period of time. Aliquots were taken from the samples at regular time intervals and used as described in the "Materials and Methods" section, Far Ultraviolet Circular Dichroism (CD) or optical test in the presence of Congo Red and Thioflavin T. The amount of protein aggregation was quantified. By the time the first experimental data is obtained after the addition of TFE, AcP is completely denatured. Within 2 hours, AcP can be seen as granules or very short fibers by electron microscopy, CD and Fourier transform infrared spectroscopy (FT-I).
R) has a broad β-sheet structure and is converted into relatively ordered aggregates with the ability to bind specific dyes such as Congo red and ThT. Figure II shows the time course of increased ThT fluorescence after initiation of aggregation, increased absorbance at 540 nm from Congo red and decreased ellipticity at 216 nm resulting from β-sheet structure for wild-type AcP. The time-dependent changes in all three spectroscopic parameters are very similar to each other. There is no detectable lag time resulting from the gradual nucleation process in the aggregation kinetics studied here and a direct measurement of velocity is possible. Aggregation rates measured as described in the "Experimental materials and methods" section are the same within experimental error for the three measurement sets;
The rates of AcP aggregation monitored by changes in ThT fluorescence, Congo red absorbance and CD ellipticity were 5.43 ± 0.30%, 5.74 ± 0.55% and 5.09 ± 0.79% per minute. (Percentages are calculated relative to the overall change in spectroscopic values from time zero to apparent equilibrium).

【0188】 この手順は、凝集のサイズが分光法を用いて再現可能に検出するのに十分なほ
ど小さいことを条件として、多数のサンプルについて凝集挙動の比較的迅速な分
析を可能にする。これらの直接的な実験は、それ故、数日後に成熟アミロイド線
維が発現する前の、凝集過程の初期段階をモニターすることが可能である。しか
し、そのような初期凝集体は秩序正しく、アミロイド線維の超微細構造の多くの
要素を有していること、そしてそれらの形成はその後のアミロイド線維の形成と
よく相関することが示されている。
This procedure allows a relatively rapid analysis of aggregation behavior for a large number of samples, provided that the size of the aggregation is small enough to be reproducibly detected using spectroscopy. These direct experiments can therefore monitor the early stages of the aggregation process before the development of mature amyloid fibrils after a few days. However, it has been shown that such early aggregates are well-ordered, have many elements of the ultrastructure of amyloid fibrils, and that their formation correlates well with subsequent amyloid fibril formation. .

【0189】 凝集やアミロイド形成のような複雑なプロセスを検討する際に慎重に考慮する
必要がある1つの問題は、そのような実験から生じる反応速度挙動及び速度論的
パラメータの再現性である。この問題に対処するために、凝集から生じるThT
蛍光の時間経過を野生型AcPについて7回測定した。生じた速度痕跡は高度に
再現性であり、平均凝集速度及びその標準偏差についてそれぞれ5.43%及び
0.79%/分の値を生じる。標準偏差に関するこの数値を使用して、野生型蛋
白質と比較して種々の突然変異体について測定された凝集速度の差の有意性を評
価した。
One issue that must be carefully considered when considering complex processes such as aggregation and amyloid formation is the reproducibility of kinetic behavior and kinetic parameters resulting from such experiments. To address this issue, ThT resulting from aggregation
The time course of fluorescence was measured 7 times for wild-type AcP. The resulting velocity signature is highly reproducible, yielding values of 5.43% and 0.79% / min for the average aggregation rate and its standard deviation, respectively. This number for standard deviation was used to assess the significance of the difference in aggregation rate measured for various mutants compared to wild-type protein.

【0190】 凝集速度への突然変異の影響 凝集によって誘導されるThT蛍光の変化の時間的経過をAcPの34の突然
変異体すべてについて測定した。図12は、野生型蛋白質で得られた結果と比較
した、種々の代表的突然変異体に関して得られた結果を示す(野生型についての
データは3つのパネル全部において破線で示されている)。大部分の突然変異体
が、ここではI75V変異体について示すように、実験誤差内で野生型蛋白質と
同様の凝集速度を示す(図12A)。しかしいくつかの突然変異体は、野生型蛋
白質よりも有意により緩やかに(図12B)又はより速やかに(図12C)凝集
することが認められた。これらの差が再現可能であり、有意であることを確認す
るために、野生型AcPと異なる速度を持つ突然変異体を少なくとも2回分析し
た。
Effect of Mutations on Aggregation Rate The time course of changes in ThT fluorescence induced by aggregation was measured for all 34 mutants of AcP. FIG. 12 shows the results obtained for various representative mutants compared to the results obtained with the wild-type protein (data for wild-type is shown in dashed lines in all three panels). Most mutants show similar aggregation rates to the wild-type protein within experimental error, as shown here for the I75V mutant (FIG. 12A). However, some mutants were found to aggregate significantly slower (Figure 12B) or faster (Figure 12C) than the wild-type protein. To confirm that these differences were reproducible and significant, mutants with different rates than wild-type AcP were analyzed at least twice.

【0191】 図13はすべてのAcP変異体について得られた結果をまとめたものである。
各々の棒は、x軸に報告されている位置に突然変異を担うAcP変異体の凝集速
度を示す。速度データは、突然変異体についての数値と野生型蛋白質についての
数値の比の自然対数として報告している(1n(νmut/νwt))。ゼロの
値は突然変異体の凝集速度と野生型蛋白質の凝集速度に差がないことを意味し、
ゼロより上及び下の数値は、それぞれ野生型よりも速い及び遅い凝集速度に相当
する。図13の脚注で述べる、統計原理に従って実施したνmut及びνwt
関する実験誤差の普及度(propagation)の分析は、突然変異体の速
度と野生型蛋白質の速度の差が有意であるか否かを評価する助けとなる。AcP
の突然変異体の大部分が実験誤差内で野生型蛋白質と等しい速度で凝集すること
は図から明白である。これは、配列1から15及び32から86の領域内のここ
で検討した22の突然変異すべてについて当てはまる。これに対し、領域16か
ら31内の6つの突然変異全部(すなわちV17A、V20A、F22L、Y2
5A、E29D及びA30G)及びC末端領域87から98内の6つの突然変異
のうち5つ(S87T、L89A、Y91Q、S92T及びY98Q)は、野生
型蛋白質の速度と有意に異なる凝集速度を導く。これらの領域内でのアミノ酸置
換に対するポリペプチド鎖の感受性は、これらの伸長がAcPの凝集の速度決定
段階において決定的な役割を果たすことを示唆する。
FIG. 13 summarizes the results obtained for all AcP variants.
Each bar shows the aggregation rate of the AcP variant carrying the mutation at the position reported on the x-axis. Kinetic data are reported as the natural logarithm of the ratio of the numbers for the mutant and the wild-type protein (1n (ν mut / ν wt )). A value of zero means that there is no difference between the mutant and wild-type protein aggregation rates,
Numbers above and below zero correspond to faster and slower aggregation rates than wild type, respectively. The analysis of the propagation of experimental error for ν mut and ν wt, carried out according to the statistical principle, described in the footnote of FIG. 13, shows whether the difference between the mutant and wild-type protein velocities is significant. Will help you evaluate. AcP
It is clear from the figure that most of the mutants of E. coli aggregate at a rate equal to the wild-type protein within experimental error. This is true for all 22 mutations discussed here within the regions of sequences 1-15 and 32-86. In contrast, all six mutations in regions 16 to 31 (ie V17A, V20A, F22L, Y2
5A, E29D and A30G) and 5 of the 6 mutations within the C-terminal region 87-98 (S87T, L89A, Y91Q, S92T and Y98Q) lead to aggregation rates that differ significantly from those of the wild-type protein. The sensitivity of polypeptide chains to amino acid substitutions within these regions suggests that these extensions play a crucial role in the rate-determining step of AcP aggregation.

【0192】 ここで提示した試験は、残基16から31及び87から98を含む配列の領域
だけがアミロイド形成の初期段階、すなわち変性状態で存在するコンフォメーシ
ョン全体の初期凝集体への変換の速度を決定する上で重要であることを示唆して
いる。当然ながら、AcPの凝集の機序に関してこれらの結果からどのような種
類の情報が得られるのかという疑問が生じる。ここで使用した突然変異アプロー
チは、特徴的なβシート構造又は生じる凝集体に関わる領域を同定するのではな
く、凝集の過程において決定的な役割を果たす蛋白質の領域についての情報を提
供する。CD及びFT−IRを用いて実施した分光学的検討から、重要な割合の
AcP配列がアミロイド線維内、さらには初期形成された凝集体内のβシートコ
ンフォメーションに存在することは明らかである。ここで検討した反応速度プロ
セスにおいて重要と認められたもの以外の領域は、凝集体のβシート構造の一部
であると考えられ、それらの発現のための測定決定段階にはあまり関与しない。
それ故結果は、配列16から31及び87から98の領域が、凝集体の成長の間
の様々なAcP分子の分子間結合又はポリペプチド鎖の自己構築に先立って形成
されるアミロイド原性種の安定化に関わることを示唆している。プロセスの速度
決定段階に関するそのような特異的情報は、アミロイド形成のプロセスを遅延さ
せ、阻害することを目的とした戦略の設計のために重要である。
The tests presented here show that only the region of the sequence containing residues 16 to 31 and 87 to 98 is the early step in amyloid formation, ie the rate of conversion of the entire conformation to the initial aggregates present in the denatured state. Suggest that it is important in determining. Of course, the question arises as to what kind of information these results provide regarding the mechanism of AcP aggregation. The mutational approach used here provides information about regions of the protein that play a critical role in the process of aggregation, rather than identifying regions associated with the characteristic β-sheet structure or resulting aggregates. From spectroscopic studies performed with CD and FT-IR, it is clear that a significant proportion of AcP sequences are present in the β-sheet conformation within amyloid fibrils as well as within preformed aggregates. Regions other than those found to be important in the kinetic processes studied here are considered to be part of the β-sheet structure of aggregates and are less involved in the determination step for their expression.
The result therefore is that the regions of sequences 16 to 31 and 87 to 98 are of amyloidogenic species formed prior to intermolecular binding of various AcP molecules or self-assembly of the polypeptide chain during the growth of aggregates. It is suggested to be involved in stabilization. Such specific information about the rate-determining step of the process is important for the design of strategies aimed at delaying and inhibiting the process of amyloid formation.

【0193】 疎水性とβシート性向が凝集速度を決定する 凝集速度を変化させる特定アミノ酸置換の分析は、凝集過程に関する重要な詳
細情報を提供する。凝集を遅延させるすべての突然変異(V17A、V20A、
F22L、Y25A、L89A、Y91Q及びY98Q)が、低い疎水性(Ro
seman,1988によって定義されるような)及びβ構造を形成する低い内
在性向(ChouとFasma,1978の方法又はStreetとMayo,
1999の方法のいずれかによって定義されるような)を持つもう1つの別の残
基による1個の残基の置換を含む。2つの加速突然変異(S87Y及びS92T
)は、突然変異の位置に余分のメチル基の付加を含み、βシート構造を促進する
。領域16−31内の2つの加速突然変異(E29D及びA30G)は蛋白質の
疎水性を小さな度合で変化させるが、より劇的に、それらはポリペプチド鎖のα
らせん性向を大きく低下させる(MunozとSerrano,1994a,b
)。キー領域内の疎水性とαらせん性向は、それ故、AcPに関する凝集プロセ
スの決定因子として現われる。これは、凝集プロセスの速度を決定するAcP分
子の分子間結合が、疎水的相互作用とβシート構造の形成の両方を利用すること
を意味する。
Hydrophobicity and Beta Sheet Propensity Determine Aggregation Rate Analysis of specific amino acid substitutions that alter aggregation rate provides important details about the aggregation process. All mutations that delay aggregation (V17A, V20A,
F22L, Y25A, L89A, Y91Q and Y98Q) have low hydrophobicity (Ro
seman, 1988) and a low endogenous propensity to form β structures (Chou and Fasma, 1978 method or Street and Mayo,
Substitution of one residue for another with (as defined by any of the 1999 methods). Two accelerated mutations (S87Y and S92T
) Involves the addition of an extra methyl group at the position of the mutation, promoting β-sheet structure. The two accelerating mutations in regions 16-31 (E29D and A30G) alter the hydrophobicity of the protein to a lesser extent, but more dramatically, they are alpha of the polypeptide chain.
Significantly reduces helical propensity (Munoz and Serrano, 1994a, b
). Hydrophobicity and alpha-helical propensity within the key region therefore appear as determinants of the aggregation process for AcP. This means that the intermolecular binding of AcP molecules, which determines the rate of the aggregation process, makes use of both hydrophobic interactions and the formation of β-sheet structures.

【0194】 実施例9についての実験材料及び方法 突然変異体の作製と精製 AcP突然変異体の部位特定突然変異誘発と精製を以前に述べられているよう
に(Taddeiら、1996b)実施した。DNA配列決定とエレクトロスプ
レー質量分析を用いて、各々の場合に所望する突然変異が存在することを確認し
た。この試験で使用したすべての蛋白質は、セリン残基で置換された21位のシ
ステインを持つ。簡便さのために、C21S突然変異だけを担う蛋白質を野生型
AcPと称し、対象とする突然変異に加えてC21S置換を担うものすべてを単
一点突然変異体と称する。チオフラビンT、コンゴーレッド及びトリフルオロエ
タノールはすべてSigma−Aldrichから購入した。
Experimental Materials and Methods for Example 9 Mutant Generation and Purification Site-directed mutagenesis and purification of AcP mutants was performed as previously described (Taddei et al., 1996b). DNA sequencing and electrospray mass spectrometry were used to confirm that the desired mutation was present in each case. All proteins used in this test have a cysteine at position 21 replaced with a serine residue. For simplicity, proteins carrying only the C21S mutation are referred to as wild-type AcP and all those carrying the C21S substitution in addition to the mutation of interest are referred to as single point mutants. Thioflavin T, Congo Red and trifluoroethanol were all purchased from Sigma-Aldrich.

【0195】 チオフラビンT蛍光によって証明される凝集速度論 AcP及びその変異体の凝集を、25%(vol/vol)TFE、50mM
酢酸緩衝液、pH5.5中25℃で、0.4mg/mlの濃度で当該蛋白質をイ
ンキュベートすることによって開始させた。規則正しい時間間隔で採取したこの
溶液の62μlアリコートを、438μlの25μM ThT、25mMリン酸
緩衝液、pH6.0と混合し、480nmで蛍光を測定して(445nmの励起
波長を用いる)、蛋白質凝集体の発現をモニターした。この試験は、秩序正しい
凝集体に結合する際にThT蛍光が上昇することに基づく(LeVine II
I,1995)。25℃の恒温に保たれたShimadzu RF−5000分
光蛍光計を用いて蛍光測定を実施した。凝集速度が蛋白質の濃度に実質的に依存
することが認められたので、1.49ml/mg/cmのε280値を使用した
紫外吸収により、使用の直前に様々なAcP変異体の保存溶液の蛋白質濃度を調
べた。他の残基で置換されたチロシン又はトリプトファン残基を持つAcP突然
変異体についてのε280値を以前に述べられているようにして(Grillと
von Hippel,1989)算定した。
Aggregation kinetics demonstrated by Thioflavin T fluorescence AgP and its mutants were aggregated at 25% (vol / vol) TFE, 50 mM.
It was started by incubating the protein at a concentration of 0.4 mg / ml at 25 ° C. in acetate buffer, pH 5.5. A 62 μl aliquot of this solution, taken at regular time intervals, was mixed with 438 μl of 25 μM ThT, 25 mM phosphate buffer, pH 6.0 and the fluorescence was measured at 480 nm (using an excitation wavelength of 445 nm) to determine protein aggregates. Was monitored for expression. This test is based on an increase in ThT fluorescence upon binding to ordered aggregates (LeVine II
I, 1995). Fluorescence measurements were performed using a Shimadzu RF-5000 spectrofluorometer kept at a constant temperature of 25 ° C. Since the aggregation rate was found to be substantially dependent on the protein concentration, UV absorption using an ε 280 value of 1.49 ml / mg / cm showed that various stock solutions of AcP variants were stored immediately before use. The protein concentration was investigated. Epsilon 280 values for AcP mutants with tyrosine or tryptophan residues substituted with other residues were calculated as previously described (Grill and von Hippel, 1989).

【0196】 コンゴーレッド結合によって証明される凝集速度論 野生型AcPによる凝集体の発現はまた、540nmでのコンゴーレッドの吸
光度上昇(Klunkら、1989)を測定することによっても明らかにされた
。上述したように凝集過程を開始させた。62μlのアリコートを規則正しい時
間間隔で採取し、10μMコンゴーレッド、150mM NaCl、5mMリン
酸緩衝液、pH7.4を含む溶液438μlと混合した。そのような混合物の吸
光度を平衡の2から3分後に540nmで測定した。
Aggregation kinetics demonstrated by Congo red binding Expression of aggregates by wild-type AcP was also revealed by measuring the increase in Congo red absorbance at 540 nm (Klunk et al., 1989). The agglomeration process was initiated as described above. 62 μl aliquots were taken at regular time intervals and mixed with 438 μl of a solution containing 10 μM Congo Red, 150 mM NaCl, 5 mM phosphate buffer, pH 7.4. The absorbance of such mixtures was measured at 540 nm 2-3 minutes after equilibration.

【0197】 CDによって証明される凝集速度論 凝集体の経時的発現を、恒温に保たれたJasco J720分光偏光計及び
1mm経路の長さのキュベットを用いて216nmでの楕円率低下を測定するこ
とにより、上述した条件下で追跡した。
Aggregation Kinetics Evidenced by CD Measuring the expression of aggregates over time using a Jasco J720 spectropolarimeter kept isothermally and a 1 mm path length cuvette to measure the ellipticity reduction at 216 nm. According to the conditions described above.

【0198】 凝集速度の決定 ここで提示する試験は様々なAcP変異体の凝集過程の比較分析から成るので
、各々の場合に凝集速度を数量化することが重要である。我々は、核形成の遅延
後直ちに、すなわち凝集速度が最大である段階で凝集速度(ν)を測定している
。AcPの凝集速度に関しては、これは最初のデータが得られる時点に相当する
。ThT蛍光対時間のプロットの最初のデータポイントは、それ故、凝集速度が
最大であるときの1分当りの蛍光の増加(ΔF)を測定するため、線形に適合さ
せた。この増加を次の式を用いて総蛍光の変化のパーセンテージに変換した: ν=100・ΔF/(Feq−F) 式中、νは凝集速度であり、Feqは速度観察終了時に得られた最終的蛍光、F はゼロの時点に外挿した初期蛍光である。この等式の使用は、種々の突然変異
体の凝集速度を直接比較することを可能にする(特に初期又は最終蛍光値が異な
るとき)。また様々な分光プローブに関して得られた速度測定の比較を容易にす
る。
[0198]   Determination of aggregation rate   The test presented here consists of a comparative analysis of the aggregation processes of various AcP variants.
, It is important to quantify the aggregation rate in each case. We delayed nucleation
Immediately after, that is, at the stage where the aggregation rate is maximum, the aggregation rate (ν) is measured
. Regarding the aggregation rate of AcP, this corresponds to the time point when the first data is obtained
. The first data point of the ThT fluorescence vs. time plot is therefore the aggregation rate
A linear fit was used to measure the increase in fluorescence per minute (ΔF) at maximum.
Let This increase was converted to a percentage change in total fluorescence using the following formula:       ν = 100 · ΔF / (Feq-F0) In the formula, ν is the aggregation rate, and FeqIs the final fluorescence obtained at the end of velocity observation, F 0 Is the initial fluorescence extrapolated at time zero. The use of this equation is
Allows direct comparison of body aggregation rates (especially when initial or final fluorescence values differ
When). It also facilitates comparison of velocity measurements obtained for various spectroscopic probes.
It

【0199】[0199]

【表6】 [Table 6]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1A】 WT−ADA2hならびにM1、M2及びDM変異体のpH3.0での熱変性
分析。(a)WT加熱(白丸)、WT冷却(白い四角)、DM加熱及び冷却(黒
丸、加熱と冷却データは重なる)。
FIG. 1A: Thermal denaturation analysis of WT-ADA2h and M1, M2 and DM variants at pH 3.0. (A) WT heating (white circle), WT cooling (white square), DM heating and cooling (black circle, heating and cooling data overlap).

【図1B】 WT−ADA2hならびにM1、M2及びDM変異体のpH3.0での熱変性
分析。25℃(白丸)、95℃(白い四角)及び冷却後25℃(黒丸)でのWT
−ADA2h及び変異体の遠紫外CDスペクトル。WT
FIG. 1B: Thermal denaturation analysis of WT-ADA2h and M1, M2 and DM variants at pH 3.0. WT at 25 ° C (white circle), 95 ° C (white square) and 25 ° C (black circle) after cooling
-Far-UV CD spectra of ADA2h and mutants. WT

【図1C】 WT−ADA2hならびにM1、M2及びDM変異体のpH3.0での熱変性
分析。25℃(白丸)、95℃(白い四角)及び冷却後25℃(黒丸)でのWT
−ADA2h及び変異体の遠紫外CDスペクトル。DM
FIG. 1C: Thermal denaturation analysis of WT-ADA2h and M1, M2 and DM variants at pH 3.0. WT at 25 ° C (white circle), 95 ° C (white square) and 25 ° C (black circle) after cooling
-Far-UV CD spectra of ADA2h and mutants. DM

【図1D】 WT−ADA2hならびにM1、M2及びDM変異体のpH3.0での熱変性
分析。25℃(白丸)、95℃(白い四角)及び冷却後25℃(黒丸)でのWT
−ADA2h及び変異体の遠紫外CDスペクトル。M1
FIG. 1D: Thermal denaturation analysis of WT-ADA2h and M1, M2 and DM variants at pH 3.0. WT at 25 ° C (white circle), 95 ° C (white square) and 25 ° C (black circle) after cooling
-Far-UV CD spectra of ADA2h and mutants. M1

【図1E】 WT−ADA2hならびにM1、M2及びDM変異体のpH3.0での熱変性
分析。25℃(白丸)、95℃(白い四角)及び冷却後25℃(黒丸)でのWT
−ADA2h及び変異体の遠紫外CDスペクトル。M2
FIG. 1E: Thermal denaturation analysis of WT-ADA2h and M1, M2 and DM variants at pH 3.0. WT at 25 ° C (white circle), 95 ° C (white square) and 25 ° C (black circle) after cooling
-Far-UV CD spectra of ADA2h and mutants. M2

【図1F】 WT−ADA2hならびにM1、M2及びDM変異体のpH3.0での熱変性
分析。熱変性前(実線)及び熱変性後(破線)のWT−ADA2hサンプルのF
TIRスペクトルにおけるアミドIバンド。
FIG. 1F: Thermal denaturation analysis of WT-ADA2h and M1, M2 and DM variants at pH 3.0. F of WT-ADA2h sample before heat denaturation (solid line) and after heat denaturation (dashed line)
Amide I band in TIR spectrum.

【図2A】 pH3.0でのWT−ADA2h及びDM変異体の尿素復元であって、WT−
ADA2hの遠紫外CDスペクトルである。
2A: Urea reconstitution of WT-ADA2h and DM mutants at pH 3.0, WT-
It is a far-ultraviolet CD spectrum of ADA2h.

【図2B】 pH3.0でのWT−ADA2h及びDM変異体の尿素復元であって、DM−
ADA2hの遠紫外CDスペクトルである。
FIG. 2B: Urea reconstitution of WT-ADA2h and DM mutants at pH 3.0, DM-
It is a far-ultraviolet CD spectrum of ADA2h.

【図3】 らせんコンフォメーションをとるより高い内在性向を備えた蛋白質の領域を同
定するために、PI3−SH3の配列全体にわたって実施したAGADIR予測
FIG. 3: AGADIR predictions performed over the entire sequence of PI3-SH3 to identify regions of the protein with a higher endogenous propensity that adopt a helical conformation.

【図4】 PI3−SH3の配列。DSSPパッケージによる構造分析後の二次構造要素
(s=鎖、3=310らせん)を示す。
FIG. 4. PI3-SH3 sequence. Secondary structural elements (s = strand, 3 = 310 helix) are shown after structural analysis by the DSSP package.

【図5】 野生型及びE17R/D23R突然変異体配列が示す内在らせん性向を表わす
AGADIR予測である。
FIG. 5 is an AGADIR prediction representing the intrinsic helical propensity exhibited by wild type and E17R / D23R mutant sequences.

【図6】 AGADIRを用いて評価したヒトPrPヘリックスC残基198−227の
らせん性向の予測。
FIG. 6: Prediction of the helical propensity of human PrP helix C residues 198-227 assessed using AGADIR.

【図7】 pH7.0での4つのヘリックスCペプチドの遠紫外CDスペクトルである。[Figure 7]   4 is a far-UV CD spectrum of four helix C peptides at pH 7.0.

【図8】 222nmでの楕円率を測定することによってモニターした4つのヘリックス
CペプチドのTFE滴定。いずれの場合も、緩衝液は20mMリン酸ナトリウム
、20mM β−メルカプトエタノールであった。
FIG. 8. TFE titration of four helix C peptides monitored by measuring ellipticity at 222 nm. In each case, the buffer was 20 mM sodium phosphate, 20 mM β-mercaptoethanol.

【図9A】 pH2.0でのヘリックスCペプチドの遠紫外CDスペクトルであって、ペプ
チド濃度20μMを示す。
FIG. 9A is a far-UV CD spectrum of helix C peptide at pH 2.0 showing a peptide concentration of 20 μM.

【図9B】 pH2.0でのヘリックスCペプチドの遠紫外CDスペクトルであって、ペプ
チド濃度60μMを示す。
FIG. 9B is a far-UV CD spectrum of helix C peptide at pH 2.0 showing a peptide concentration of 60 μM.

【図10】 室温で2ヵ月間インキュベーションした後のpH2.0でのヘリックスCペプ
チドの遠紫外CDスペクトル。ペプチド濃度は60μMであった。
FIG. 10. Far-UV CD spectrum of helix C peptide at pH 2.0 after 2 months incubation at room temperature. The peptide concentration was 60 μM.

【図11A】 ThT蛍光によってモニターした野生型AcPの凝集の経時的推移。FIG. 11A   Time course of wild-type AcP aggregation monitored by ThT fluorescence.

【図11B】 コンゴーレッド吸光度によってモニターした野生型AcPの凝集の経時的推移
FIG. 11B: Time course of aggregation of wild-type AcP monitored by Congo red absorbance.

【図11C】 及遠紫外CDによってモニターした野生型AcPの凝集の経時的推移。FIG. 11C   Time course of aggregation of wild-type AcP monitored by far-UV CD.

【図12A】 一部の代表的突然変異体についての凝集時のThT蛍光上昇の経時的推移であ
って、I75V(黒丸)(パネルA)である。
FIG. 12A: Time course of ThT fluorescence increase upon aggregation for some representative mutants, I75V (filled circles) (panel A).

【図12B】 一部の代表的突然変異体についての凝集時のThT蛍光上昇の経時的推移であ
って、V20A(白丸)及びY98Q(黒丸)(パネルB)である。
FIG. 12B: Time course of ThT fluorescence increase upon aggregation for some representative mutants, V20A (open circles) and Y98Q (black circles) (panel B).

【図12C】 −一部の代表的突然変異体についての凝集時のThT蛍光上昇の経時的推移。
提示した突然変異体は、E29D(白丸)及びA30G(黒丸)(パネルC)で
ある。
FIG. 12C—Time course of ThT fluorescence increase upon aggregation for some representative mutants.
The mutants presented are E29D (white circles) and A30G (black circles) (panel C).

【図13】 様々な位置の残基の突然変異から生じる凝集速度の変化を示す棒グラフであっ
て、各々の棒は、x軸に示す位置にアミノ酸置換を有する変異体を表わす。
FIG. 13 is a bar graph showing changes in aggregation rate resulting from mutation of residues at various positions, each bar representing a variant with an amino acid substitution at the position shown on the x-axis.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) A61K 48/00 A61P 11/00 A61P 3/10 25/00 11/00 25/14 25/00 25/16 25/14 25/28 25/16 37/00 25/28 43/00 111 37/00 117 43/00 111 C07K 14/54 117 C12N 15/00 D C07K 14/54 A61K 37/02 (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 スルド,ヘスス イギリス国、オツクスフオード・オー・エ ツクス・1・3・キユー・テイー、サウ ス・パークス・ロード、ニユー・ケミスト リー・ラボラトリー、オツクスフオード・ センター・フオー・モレキユラー・サイエ ンシズ (72)発明者 アビレス,フランセスク スペイン国、エ−08193・ベジヤテラ、ウ ニベルシタート・アウトノマ・デ・バルセ ロナ、イ・インステイトウト・デ・ビオロ ヒア・フオナメンタル、ウニタート・デ・ シエンシエス、デパルタメント・デ・ビオ キミカ・イ・ビオロヒア・モレクラル (72)発明者 ドブスン,クリストフアー・マーテイン イギリス国、オツクスフオード・オー・エ ツクス・1・3・キユー・テイー、サウ ス・パークス・ロード、ニユー・ケミスト リー・ラボラトリー、オツクスフオード・ センター・フオー・モレキユラー・サイエ ンシズ (72)発明者 セラーノ,ルイス ドイツ国、69117・ハイデルベルク、マイ ヤーホシユトラーセ・1、ユーロピアン・ モレキユラー・バイオロジー・ラボラトリ ー Fターム(参考) 4B024 AA01 AA11 BA26 CA04 DA02 EA04 GA11 HA01 HA12 4C084 AA01 AA02 AA06 AA07 AA13 BA02 BA08 BA44 BA50 CA18 DA16 DC50 NA14 ZA011 ZA021 ZA151 ZA161 ZA591 ZB091 ZC022 ZC351 4C086 AA01 AA02 AA03 AA04 EA16 NA14 ZA01 ZA02 ZA15 ZA16 ZA59 ZB09 ZC02 ZC35 4C087 AA01 AA02 BB70 BC83 CA04 CA10 CA12 NA14 ZA01 ZA02 ZA15 ZA16 ZA59 ZB09 ZC02 ZC35 4H045 AA10 AA20 AA30 CA40 DA02 DA75 EA20 EA50 FA74 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) A61K 48/00 A61P 11/00 A61P 3/10 25/00 11/00 25/14 25/00 25/16 25/14 25/28 25/16 37/00 25/28 43/00 111 37/00 117 43/00 111 C07K 14/54 117 117 C12N 15/00 D C07K 14/54 A61K 37/02 (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, 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, CA, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC , LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Srud, Hess England, Otsk Ford O.E.x 1.3・ Kew Tay, South Parks Road, New ・Mistory Laboratory, Oxkusford Center For Moreculer Sciences (72) Inventor Aviles, Francesque Spain, E-08193 Veziyaterra, Universitat Autonoma de Barcelona, I Institut Des Biolohia Huonumental, Unitat de Cienciés, Departamento de Biokimika y Biolohia Molecula (72) Inventor Dobson, Christopher Martin, England Tee, South Parks Road, New Chemistry Laboratory, Ottsk Ford Center For More Molecule Sciences (72) Inventor Serrano, Luis Germany, 69117 Heidelberg, Maijahoshi Utra -1, European-Moleculer Biology Laboratory F-term (reference) 4B024 AA01 AA11 BA26 CA04 DA02 EA04 GA11 HA01 HA12 4C084 AA01 AA02 AA06 AA07 AA13 BA02 BA08 BA44 BA50 CA18 DA16 DC50 NA14 ZA011 ZA091 ZA091 ZA021 ZA021ZA021 ZA021ZA ZC351 4C086 AA01 AA02 AA03 AA04 EA16 NA14 ZA01 ZA02 ZA15 ZA16 ZA59 ZB09 ZC02 ZC35 4C087 AA01 AA02 BB70 BC83 CA04 CA10 CA12 NA14 ZA01 ZA02 FA50 A20 FA50 CA50 A50 FA50 A40 FA50 A40 A50 A40 AA02 AA02

Claims (31)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非修飾ポリペプチドに比べて変化した凝集傾向を持つ修飾ポ
リペプチドを設計する方法であって、 あらかじめ決定したポリペプチドのアミノ酸配列を分析して、局所構造を形成
するポリペプチドの性向を決定し、 修飾ポリペプチドが局所構造を形成する性向を非修飾ポリペプチドが局所構造
を形成する性向と比較して、 それによって修飾ポリペプチドが非修飾ポリペプチドに比べて変性状態で凝集
する変化した傾向を持つかどうかを判定し、 そして変化した凝集傾向を持つ選択した修飾ポリペプチドを生成する ことを含む前記方法。
1. A method for designing a modified polypeptide having an altered tendency to aggregate as compared to an unmodified polypeptide, comprising analyzing a predetermined amino acid sequence of the polypeptide to determine the local structure-forming polypeptide. Determining the propensity and comparing the propensity of the modified polypeptide to form a local structure with the propensity of the unmodified polypeptide to form a local structure, thereby allowing the modified polypeptide to aggregate in a denatured state relative to the unmodified polypeptide. A method as defined above, comprising determining whether it has an altered tendency and producing a selected modified polypeptide having an altered tendency to aggregate.
【請求項2】 非修飾ポリペプチドに比べて変化した凝集傾向を持つ修飾ポ
リペプチドを生成する方法であって、 (i)当該修飾ポリペプチドが非修飾ポリペプチドに比べて変性状態で局所構
造を形成する変化した性向を持つように、あらかじめ決定したポリペプチド配列
に少なくとも1つのアミノ酸修飾を導入し、そして任意に (ii)修飾ポリペプチドを回収し、そして/又は任意に (iii)修飾ポリペプチドに凝集体を形成させる ことを含む前記方法。
2. A method for producing a modified polypeptide having an altered tendency to aggregate as compared to an unmodified polypeptide, comprising: (i) providing the modified polypeptide with a local structure in a denatured state as compared with the unmodified polypeptide. At least one amino acid modification is introduced into the predetermined polypeptide sequence so as to have an altered propensity to form, and optionally (ii) recovering the modified polypeptide and / or optionally (iii) the modified polypeptide Forming an aggregate in the method.
【請求項3】 修飾ポリペプチドの天然状態が、非修飾ポリペプチドの天然
状態と実質的に等しいグローバルフォールディングを持つ、請求項1又は2に記
載の方法。
3. The method of claim 1 or 2, wherein the native state of the modified polypeptide has a global folding that is substantially equal to the native state of the unmodified polypeptide.
【請求項4】 ポリペプチドが、非修飾ポリペプチドに比べて低下した凝集
傾向を持つ、請求項1、2又は3に記載の方法。
4. The method of claim 1, 2 or 3 wherein the polypeptide has a reduced propensity to aggregate as compared to the unmodified polypeptide.
【請求項5】 ポリペプチドが変化した形成性向を持つ局所構造の種類が、
αらせん二次構造である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
5. A type of local structure having an altered propensity to form a polypeptide,
The method according to any one of claims 1 to 4, which is an α-helical secondary structure.
【請求項6】 アミノ酸修飾が、 (a)完全に溶媒に暴露された位置にあり、且つ (b)局所構造の外側の残基と相互作用せず、ポリペプチドの活性にとって必
要ではない アミノ酸の置換によって行われる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
6. Amino acid modifications of amino acids not required for the activity of the polypeptide, wherein the amino acid modification is (a) in a completely solvent exposed position and (b) does not interact with residues outside the local structure. The method according to claim 1, wherein the method is performed by substitution.
【請求項7】 凝集体が非共有結合凝集体である、請求項1〜6のいずれか
一項に記載の方法。
7. The method according to claim 1, wherein the aggregate is a non-covalent aggregate.
【請求項8】 凝集体がフィブリル(fibril)である、請求項1〜7
のいずれか一項に記載の方法。
8. The aggregate of claims 1 to 7, wherein the aggregate is fibril.
The method according to any one of 1.
【請求項9】 非修飾ポリペプチドが、疾患、好ましくはアミロイド疾患、
嚢胞性線維症又は気腫、より好ましくはアルツハイマー病、II型糖尿病、全身
性アミロイドーシス、パーキンソン病、ハンチントン病又は伝染性海綿状脳症か
ら選択されるアミロイド疾患に関連する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の
方法。
9. The unmodified polypeptide is a disease, preferably an amyloid disease,
Any of claims 1-8, which is associated with a cystic fibrosis or emphysema, more preferably an amyloid disease selected from Alzheimer's disease, type II diabetes, systemic amyloidosis, Parkinson's disease, Huntington's disease or infectious spongiform encephalopathy. The method described in paragraph 1.
【請求項10】 ポリペプチドがサイトカイン、好ましくはインターロイキ
ン、より好ましくはインターロイキン−4である、請求項1〜9のいずれか一項
に記載の方法。
10. The method according to any one of claims 1 to 9, wherein the polypeptide is a cytokine, preferably interleukin, more preferably interleukin-4.
【請求項11】 請求項1〜10のいずれか一項に定義されるような修飾ポ
リペプチドをコードするポリヌクレオチド、その相補鎖、又はいずれかの配列の
断片を生成する方法であって、 あらかじめ決定したポリペプチド配列のアミノ酸配列を分析して、局所構造を
形成するポリペプチドの性向を決定し、 修飾ポリペプチドが局所構造を形成する性向を、非修飾ポリペプチドが局所構
造を形成する性向と比較して、それによって修飾ポリペプチドが非修飾ポリペプ
チドに比べて変化した凝集傾向を持つかどうかを判定し、 非修飾ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド配列が、修飾ポリペプチド
をコードするポリヌクレオチドをコードするために必要な修飾を同定し、及び (a)当該修飾ヌクレオチド配列が請求項1〜10のいずれか一項に定義され
るような修飾ポリペプチドをコードするように、非修飾ポリペプチドをコードす
るポリヌクレオチドを修飾するか、若しくは (b)請求項1〜10のいずれか一項に定義されるような修飾ポリペプチドを
コードするポリヌクレオチドを合成する ことのいずれか を含む前記方法。
11. A method for producing a polynucleotide encoding a modified polypeptide as defined in any one of claims 1 to 10, a complementary strand thereof, or a fragment of any sequence, which comprises: The amino acid sequence of the determined polypeptide sequence is analyzed to determine the propensity of the polypeptide to form the local structure, and the propensity of the modified polypeptide to form the local structure and the propensity of the unmodified polypeptide to form the local structure to be determined. The modified polypeptide is thereby compared to determine whether the modified polypeptide has an altered propensity to aggregate compared to the unmodified polypeptide, and the polynucleotide sequence encoding the unmodified polypeptide encodes the polynucleotide encoding the modified polypeptide. Identifying the modifications required to encode, and (a) the modified nucleotide sequence being any of claims 1-10. A polynucleotide encoding an unmodified polypeptide is modified to encode a modified polypeptide as defined in section, or (b) as defined in any one of claims 1-10. Any of the preceding methods comprising synthesizing a polynucleotide that encodes the modified polypeptide.
【請求項12】 請求項1〜11のいずれか一項に定義されるような修飾ポ
リペプチドをコードするポリヌクレオチド、その相補鎖、又はそのいずれかの配
列の断片を生成する方法であって、 (a)当該修飾ヌクレオチド配列が、請求項1〜11のいずれか一項に定義さ
れるような修飾ポリペプチドをコードするように、非修飾ポリペプチドをコード
するポリヌクレオチドを修飾するか、若しくは (b)請求項1〜11のいずれか一項に定義されるような修飾ポリペプチドを
コードするポリヌクレオチドを合成する ことのいずれかを含む前記方法。
12. A method of producing a polynucleotide encoding a modified polypeptide as defined in any one of claims 1 to 11, a complementary strand thereof, or a fragment of any sequence thereof, comprising: (A) modify the polynucleotide encoding the unmodified polypeptide such that the modified nucleotide sequence encodes the modified polypeptide as defined in any one of claims 1 to 11, or b) Any of the above methods comprising synthesizing a polynucleotide encoding a modified polypeptide as defined in any one of claims 1-11.
【請求項13】 請求項1〜10のいずれか一項に定義されるような修飾ポ
リペプチドの発現、又は請求項11又は12で定義されるようなポリヌクレオチ
ドのクローニングのためのベクターを作製する方法であって、請求項11又は1
2で定義されるようなポリヌクレオチドをベクターに挿入することを含む前記方
法。
13. Making a vector for expression of a modified polypeptide as defined in any one of claims 1 to 10 or cloning of a polynucleotide as defined in claim 11 or 12. A method according to claim 11 or 1.
Said method comprising inserting a polynucleotide as defined in 2 into a vector.
【請求項14】 請求項11又は12で定義されるようなポリヌクレオチド
又は請求項13で定義されるようなベクターを含む、又はかかるポリヌクレオチ
ド又はベクターで形質転換された細胞、細胞培養物又は多細胞生物を作製する方
法であって、 (a)請求項11又は12で定義されるようなポリヌクレオチド又は請求項1
3で定義されるようなベクターで細胞を形質転換し、そして任意に、 (b)形質転換体の選択的増殖を可能にする条件下で(a)によって得られた
細胞を培養し、そして任意に、 (c)多細胞生物を産生するのに適した条件下で(a)又は(b)によって得
られた細胞を培養する ことを含む前記方法。
14. A cell, cell culture or poly containing a polynucleotide as defined in claim 11 or 12 or a vector as defined in claim 13 or transformed with such a polynucleotide or vector. A method for producing a cell organism, comprising: (a) a polynucleotide as defined in claim 11 or 12 or claim 1
Transforming the cells with a vector as defined in 3 and, optionally, (b) culturing the cells obtained by (a) under conditions allowing selective growth of the transformants, and optionally (C) culturing the cells obtained according to (a) or (b) under conditions suitable for producing a multicellular organism.
【請求項15】 請求項1〜10のいずれか一項に定義されるような修飾ポ
リペプチドを生成する方法であって、 a)請求項14で定義されるような細胞、培養物、又は生物を、請求項1〜1
0のいずれか一項に定義されるような修飾ポリペプチドを生成するのに適した条
件下に保持し、そして当該ポリペプチドを単離するか、若しくは b)請求項1〜10のいずれか一項に定義されるような修飾ポリペプチドを化
学合成する ことのいずれかを含む前記方法。
15. A method of producing a modified polypeptide as defined in any one of claims 1-10, comprising: a) a cell, culture or organism as defined in claim 14. Claims 1 to 1
0) keeping under suitable conditions to produce a modified polypeptide as defined in any one of 0 and isolating said polypeptide, or b) any one of claims 1-10. Any of the preceding methods comprising chemically synthesizing a modified polypeptide as defined in Section.
【請求項16】 請求項1〜10のいずれか一項に定義されるような修飾ポ
リペプチドを、核形成を可能にする条件下で接触させることを含む、凝集体の生
成のための方法。
16. A method for the production of aggregates, comprising contacting a modified polypeptide as defined in any one of claims 1 to 10 under conditions allowing nucleation.
【請求項17】 請求項1〜16のいずれか一項に定義されるような修飾ポ
リペプチド、ポリヌクレオチド、ベクター、細胞、細胞培養物、生物又は凝集体
17. A modified polypeptide, polynucleotide, vector, cell, cell culture, organism or aggregate as defined in any one of claims 1-16.
【請求項18】 請求項1〜10のいずれか一項に定義されるような修飾ポ
リペプチドを含む凝集体。
18. An aggregate comprising a modified polypeptide as defined in any one of claims 1-10.
【請求項19】 請求項1〜10のいずれか一項に定義されるような修飾ポ
リペプチドを含まない凝集体に比べて変化した解離傾向を持つ、請求項18に記
載の凝集体。
19. The aggregate according to claim 18, which has an altered tendency to dissociate as compared to an aggregate which does not comprise a modified polypeptide as defined in any one of claims 1-10.
【請求項20】 ポリペプチドの凝集傾向を変化させるために、ポリペプチ
ドの変性状態が非修飾ポリペプチドに比べて局所構造を形成する変化した性向を
持つようにし、且つ天然状態が非修飾ポリペプチドの場合と実質的に等しいグロ
ーバルフォールディングを持つようにする、ポリペプチドアミノ酸配列の修飾の
使用。
20. To alter the aggregation propensity of a polypeptide so that the denatured state of the polypeptide has an altered propensity to form a local structure as compared to the unmodified polypeptide, and the native state is the unmodified polypeptide. Use of a modification of a polypeptide amino acid sequence so that it has a global folding that is substantially equal to.
【請求項21】 請求項1〜10、15又は20のいずれか一項に定義され
るような、又は請求項17に記載の修飾ポリペプチド、請求項11又は12で定
義されるような、又は請求項18に記載のポリヌクレオチド、請求項13で定義
されるような、又は請求項17に記載のベクター、請求項14で定義されるよう
な又は請求項17に記載の細胞、細胞培養物又は生物、又は請求項16で定義さ
れるような、又は請求項17〜19のいずれか一項に記載の凝集体から選択され
る作用物質と、製薬上許容される担体を含む医薬組成物。
21. A modified polypeptide as defined in any one of claims 1-10, 15 or 20 or a modified polypeptide according to claim 17, as defined in claim 11 or 12, or A polynucleotide according to claim 18, as defined in claim 13, or a vector according to claim 17, a cell as defined in claim 14 or a cell, cell culture or according to claim 17. 20. A pharmaceutical composition comprising an organism or an agent as defined in claim 16 or selected from the aggregates according to any one of claims 17 to 19 and a pharmaceutically acceptable carrier.
【請求項22】 ヒト又は動物の身体の治療又は診断方法において使用する
ための、請求項1〜10、15又は20のいずれか一項に定義されるような、又
は請求項17に記載の修飾ポリペプチド、請求項11又は12で定義されるよう
な、又は請求項17に記載のポリヌクレオチド、請求項13で定義されるような
、又は請求項17に記載のベクター、請求項14で定義されるような、又は請求
項17に記載の細胞、細胞培養物又は生物、又は請求項16で定義されるような
、又は請求項17〜19のいずれか一項に記載の凝集体。
22. A modification as defined in any one of claims 1-10, 15 or 20 or according to claim 17 for use in a method of treatment or diagnosis of the human or animal body. A polypeptide, as defined in claim 11 or 12, or a polynucleotide according to claim 17, as defined in claim 13, or a vector according to claim 17, defined in claim 14. 20. A cell, cell culture or organism according to claim 17, or as defined in claim 16, or an aggregate according to any one of claims 17-19.
【請求項23】 アミロイド疾患の治療において使用するための医薬の製造
における、請求項1から10、15又は20のいずれか一項に定義されるような
、又は請求項17に記載の修飾ポリペプチド、請求項11又は12で定義される
ような、又は請求項17に記載のポリヌクレオチド、請求項13で定義されるよ
うな、又は請求項17に記載のベクター、請求項14で定義されるような、又は
請求項17に記載の細胞、細胞培養物又は生物、又は請求項16で定義されるよ
うな、又は請求項17〜19のいずれか一項に記載の凝集体の使用。
23. A modified polypeptide as defined in any one of claims 1 to 10, 15 or 20 or in claim 17 in the manufacture of a medicament for use in the treatment of amyloid disease. , As defined in claim 11 or 12, or the polynucleotide of claim 17, as defined in claim 13, or the vector of claim 17, as defined in claim 14. 20. A cell, cell culture or organism according to claim 17, or use of an aggregate as defined in claim 16 or according to any one of claims 17-19.
【請求項24】 ヒト又は動物の身体の治療又は診断方法において使用する
ための、請求項1〜10、15又は19のいずれか一項に定義されるような又は
請求項17に記載のポリペプチドの徐放性形態である、請求項16で定義される
ような又は請求項17〜19のいずれか一項に記載の凝集体であって、当該凝集
体からのポリペプチドの放出速度が、請求項1〜10、15又は20のいずれか
一項に定義されるような、又は請求項17に記載のポリペプチドを含まない凝集
体からの非修飾ポリペプチドの放出速度に比べて変化している前記凝集体。
24. A polypeptide as defined in any one of claims 1-10, 15 or 19 or according to claim 17 for use in a method of treatment or diagnosis of the human or animal body. 20. An aggregate as defined in claim 16 or according to any one of claims 17 to 19 which is in a sustained release form of: The release rate of the unmodified polypeptide as defined in any one of paragraphs 1-10, 15 or 20 or from the polypeptide-free aggregate of claim 17 is altered as compared to the release rate. The aggregate.
【請求項25】 請求項1〜10、15又は20のいずれか一項に定義され
るような又は請求項17に記載のポリペプチドのインビトロ徐放性形態としての
、請求項16で定義されるような又は請求項17〜19のいずれか一項に記載の
凝集体の使用であって、当該凝集体からのポリペプチドの放出速度が、請求項1
〜10、15又は20のいずれか一項に定義されるような又は請求項17に記載
のポリペプチドを含まない凝集体からの非修飾ポリペプチドの放出速度に比べて
変化している前記凝集体の使用。
25. Defined in claim 16 as defined in any one of claims 1-10, 15 or 20 or as an in vitro sustained release form of the polypeptide of claim 17. 20. Use of an aggregate as described above or in any one of claims 17 to 19 wherein the release rate of the polypeptide from the aggregate is 20.
18. An aggregate as defined in any one of claims 10, 15 or 20 or having an altered release rate relative to the release rate of the unmodified polypeptide from the polypeptide-free aggregate of claim 17. Use of.
【請求項26】 請求項21で定義されるような有効作用物質を患者に投与
することを含む、治療を必要とする患者において疾患を治療する方法。
26. A method of treating a disease in a patient in need thereof comprising administering to the patient an active agent as defined in claim 21.
【請求項27】 請求項1又は2に記載の方法によって得られるポリペプチ
ド又は凝集体。
27. A polypeptide or aggregate obtained by the method according to claim 1 or 2.
【請求項28】 ポリペプチドが変性状態で凝集体を形成する傾向を評価す
る方法であって、 ポリペプチドのアミノ酸配列を分析して、局所構造を形成するポリペプチドの
性向を決定し、 当該ポリペプチドが局所構造を形成する性向を、あらかじめ決定したポリペプ
チド配列が局所構造を形成する性向と比較して、 そしてそれによって当該ポリペプチドがあらかじめ決定したポリペプチドに比
べて変性状態で凝集する変化した傾向を持つかどうかを判定する ことを含む前記方法。
28. A method for evaluating the tendency of a polypeptide to form aggregates in a denatured state, comprising analyzing the amino acid sequence of the polypeptide to determine the propensity of the polypeptide to form a local structure, The tendency of the peptide to form a local structure is compared with the tendency of the predetermined polypeptide sequence to form a local structure, and thereby the polypeptide is aggregated in a denatured state as compared to the predetermined polypeptide. A method as described above comprising determining whether or not it has a tendency.
【請求項29】 変化した凝集傾向を持つポリペプチドを設計する方法であ
って、 ポリペプチドのアミノ酸配列を分析して、局所構造を形成するポリペプチドの
性向を決定し、 アミノ酸配列への修飾を導入して、局所構造を形成するポリペプチドの性向に
対する修飾の影響を評価し、 そしてそれによって凝集体を形成する変化した傾向を持つ修飾ポリペプチドを
設計することを含む前記方法。
29. A method of designing a polypeptide having an altered tendency to aggregate, comprising analyzing the amino acid sequence of the polypeptide to determine the propensity of the polypeptide to form a local structure, and modifying the amino acid sequence. Said method comprising introducing and assessing the effect of the modification on the propensity of the polypeptide to form local structures, and thereby designing the modified polypeptide with an altered propensity to form aggregates.
【請求項30】 凝集体を形成する選択された傾向を持つポリペプチドを生
成する方法であって、 請求項28又は29の方法を実施し、それによって凝集体を形成する選択され
た又は変化した傾向を持つ、生成のためのポリペプチドを同定し、そして選択し
たポリペプチドを生成することを含む前記方法。
30. A method of producing a polypeptide having a selected propensity to form aggregates, wherein the method of claim 28 or 29 is practiced to thereby form a selected or altered aggregate. Identifying said polypeptide for propensity for production and producing a selected polypeptide.
【請求項31】 アミロイド又は凝集体関連疾患に対する個体のリスク又は
感受性を評価する方法であって、 アミロイド又は凝集性疾患に関連する個体において発現されるポリペプチドの
アミノ酸配列を同定し、請求項28に従ってポリペプチドの凝集傾向を評価する
ことを含む前記方法。
31. A method of assessing an individual's risk or susceptibility to an amyloid or aggregate-related disease, which comprises identifying the amino acid sequence of a polypeptide expressed in an individual associated with an amyloid or an aggregated disease. A method comprising assessing the tendency of a polypeptide to aggregate according to.
JP2001530370A 1999-10-15 2000-10-16 Methods for altering aggregation of polypeptides Withdrawn JP2003512029A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB9924484.0 1999-10-15
GBGB9924484.0A GB9924484D0 (en) 1999-10-15 1999-10-15 Altered polypeptide aggregation
PCT/GB2000/003974 WO2001027152A1 (en) 1999-10-15 2000-10-16 Method of altering polypeptide aggregation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003512029A true JP2003512029A (en) 2003-04-02

Family

ID=10862839

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001530370A Withdrawn JP2003512029A (en) 1999-10-15 2000-10-16 Methods for altering aggregation of polypeptides

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP1222203A1 (en)
JP (1) JP2003512029A (en)
AU (1) AU7807700A (en)
CA (1) CA2385123A1 (en)
GB (1) GB9924484D0 (en)
WO (1) WO2001027152A1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1288226A1 (en) * 2001-09-03 2003-03-05 Nederlandse Organisatie Voor Toegepast-Natuurwetenschappelijk Onderzoek Tno Modification of the expression levels of Toll-like receptor familiy members for influencing neurodegeneration and neuroprotection in the human central nervous system
US20070276123A1 (en) * 2003-10-09 2007-11-29 Larsen Nigel G Amyloid Formation
GB0325817D0 (en) * 2003-11-05 2003-12-10 Univ Cambridge Tech Method and apparatus for assessing polypeptide aggregation
WO2008099451A1 (en) * 2007-02-09 2008-08-21 Central Institute For Experimental Animals Method of designing high-functional protein by comprehensive amino acid substitution
WO2009038770A2 (en) * 2007-09-20 2009-03-26 University Of Massachusetts Cvip Detoxified recombinant botulinum neurotoxin

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2217698A1 (en) * 1996-12-20 1998-06-20 Eli Lilly And Company Anti-obesity proteins

Also Published As

Publication number Publication date
WO2001027152A1 (en) 2001-04-19
EP1222203A1 (en) 2002-07-17
CA2385123A1 (en) 2001-04-19
GB9924484D0 (en) 1999-12-15
AU7807700A (en) 2001-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6766194B2 (en) Tear lipocalin Mutane that binds to IL-4Rα
US6251632B1 (en) Canine factor VIII gene, protein and methods of use
JP2003521893A (en) Fibroblast growth factor-like polypeptide
JP2006508049A (en) Peptides as solubilizing excipients for transforming growth factor beta protein
JP2002526073A (en) A coding sequence for a novel human growth differentiation factor, a polypeptide encoded by the DNA sequence thereof, and a method for producing them.
CA2296398A1 (en) 5' ests for secreted proteins expressed in endoderm
CN108727486A (en) Long-acting nerve growth factor, preparation method and combinations thereof
JPH11285392A (en) Mbgp1 polypeptide and polynucleotide
JP2023011689A (en) Supramolecular high affinity protein-binding system for purification of biomacromolecules
JPH1175873A (en) New compound
CN109111517A (en) A kind of modified growth and differentiation factor and its preparation method and application
JPH10511936A (en) Human somatostatin-like receptor
JP2003512029A (en) Methods for altering aggregation of polypeptides
JPH09511236A (en) DNA encoding CAI resistance protein and use thereof
JPWO2004113535A1 (en) A synuclein mutant having an aggregation-inhibiting action
JPH1142093A (en) Sialoadhesin family member-3
JP2002501744A (en) Wnt-10a
EP1566386B1 (en) A baldness related gene and the polypeptide encoded thereby, and uses thereof
CN114805562B (en) Anti-novel coronavirus humanized nano antibody and application thereof
JP2002531059A (en) Polynucleotide and polypeptide sequences encoding rat mdr1a and methods for screening them
JP2003503024A (en) Head injury-induced cytoplasmic calcium-binding protein
JP2991640B2 (en) Protein with human TPO activity
KR20240035847A (en) Human fibronectin type III protein scaffold
JP2001525319A (en) Estrogen receptor
JP2839837B2 (en) DNA encoding the ligand-binding domain protein of granulocyte colony-stimulating factor receptor

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20080108