JP2003524364A - Identification of molecular targets - Google Patents

Identification of molecular targets

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JP2003524364A
JP2003524364A JP2000502224A JP2000502224A JP2003524364A JP 2003524364 A JP2003524364 A JP 2003524364A JP 2000502224 A JP2000502224 A JP 2000502224A JP 2000502224 A JP2000502224 A JP 2000502224A JP 2003524364 A JP2003524364 A JP 2003524364A
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binding
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マコウスキー,リー
アール. マコウスキー,ダイアン
ジェイ. サンガニー,ハイテッシュ
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フロリダ ステート ユニバーシティ
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Abstract

(57)【要約】 薬剤または毒素の分子ターゲットの同定は、薬剤または毒素がいかに働くかを理解する第一段階であり、薬剤をいかに改良し、あるいは毒素による危険をいかに査定するかを学ぶ場合の重要な前進である。薬剤の第一の作用は、通常は、タンパク質との結合を包む。第二の作用は、副作用の形態でそれ自体を発現し、そしていくつかの場合には、その他のタンパク質との結合による。したがって、薬剤または毒素のすべての生理学的関連部位を同定することは有用である。薬剤、毒素またはその他の生物学的活性物質(集合的にリガンドと呼ばれる)の考え得る標的のリストを手に入れるための簡単な方法は、多段階方法を含む。第一工程は、タンパク質またはペプチドライブラリーをスクリーニングして、特定のリガンドに対する高親和性を示すライブラリーメンバーを同定することである。第二工程は、リガンドに対する高親和性を有することが示されたライブラリーメンバーの配列を含有するタンパク質に関して配列データベースを検索することを含む。このようにして同定されたタンパク質は、リガンドに対して考え得る標的のリストを構成する。ランダムペプチドライブラリーを用いた場合は、同定されたタンパク質内の同定されたコンセンサス配列の位置は、標的上の考え得るリガンド結合部位の同定となる。 (57) [Abstract] Identification of molecular targets of drugs or toxins is the first step in understanding how drugs or toxins work, learning how to improve drugs or assess the dangers of toxins. Is an important step forward. The primary action of an agent usually involves binding to a protein. The second effect manifests itself in the form of side effects, and in some cases, by binding to other proteins. Therefore, it is useful to identify all physiologically relevant sites of a drug or toxin. Simple methods for obtaining a list of possible targets of drugs, toxins or other biologically active substances (collectively called ligands) include multi-step methods. The first step is to screen a protein or peptide library to identify library members that exhibit high affinity for a particular ligand. The second step involves searching a sequence database for proteins containing sequences of library members that have been shown to have high affinity for the ligand. The proteins thus identified constitute a list of possible targets for the ligand. If a random peptide library is used, the location of the identified consensus sequence within the identified protein will identify potential ligand binding sites on the target.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の背景】BACKGROUND OF THE INVENTION

本発明は、概して、生物体またはその他の生物学系における薬剤または毒素の
ための分子ターゲットの同定のための方法を対象とする。
The present invention is generally directed to methods for the identification of molecular targets for drugs or toxins in organisms or other biological systems.

【0002】 ほとんどの薬剤または毒素は、タンパク質と結合することによりそれらの活性を
発現する。これらのタンパク質は、受容体、薬剤標的または分子ターゲットと呼
ばれる(Gies, 1996)。薬剤(調合剤)、毒素またはその他の生物学的活性分子
は、本明細書中ではリガンドと呼ばれる。リガンド標的の同定は、リガンドが生
物学系にいかに影響を及ぼすかを理解する上で極めて重大な第一段階である。今
日、この同定は一般に、長く困難な工程である。しかしながら、それが薬剤の改
良あるいは毒性または副作用の査定のために不可欠な情報を提供するために、リ
ガンドの標的の同定は望ましいものである。
Most drugs or toxins express their activity by binding to proteins. These proteins are called receptors, drug targets or molecular targets (Gies, 1996). A drug (pharmaceutical agent), toxin or other biologically active molecule is referred to herein as a ligand. The identification of ligand targets is a crucial first step in understanding how ligands affect biological systems. Today, this identification is generally a long and difficult process. However, identification of the target of the ligand is desirable because it provides essential information for drug modification or assessment of toxicity or side effects.

【0003】 多くの薬剤は現在、特定の標的タンパク質と特異的に結合するよう設計されて
おり、それらの一次標的は確かである。しかしながら、これらの薬剤は、それら
が結合して、予期せぬまたは望ましくない生物学的作用(毒性または副作用)を
生じる付加的標的を有し得る。これらの副作用または毒性の起源は、薬剤の主な
作用様式から常に明らかになるわけではない。それとの相互作用が副作用を引き
起こす第二段階の同定は、考え得る生物学系を同定することによりヒトにおける
初期毒物学的評価のモニタリングを助け、観察された副作用の解釈を助け、ある
いはこれらの作用を妨害するために用い得る情報を提供する。
Many drugs are currently designed to specifically bind to specific target proteins, and their primary target is certain. However, these agents may have additional targets that they bind to and produce unexpected or undesired biological effects (toxicity or side effects). The origin of these side effects or toxicities is not always apparent from the main mode of action of the drug. The identification of the second step, whose interaction causes side effects, helps to monitor the initial toxicological assessment in humans by identifying possible biological systems, helps interpret the observed side effects, or Provide information that can be used to interfere with

【0004】 設計された薬剤に加えて、天然生成物または合成有機物質がしばしば、特定の
生物学的活性(例えば、培養中のヒト癌細胞の抑圧)に関してスクリーニングさ
れ、そして望ましい活性を示すものが同定され、その活性が得られる分子ターゲ
ットについての予備知識なしに開発される。これらの薬剤の作用様式を理解する
に際しての第一段階は、薬剤の分子ターゲットを確定することである。これは、
遅く、経費の掛かる工程であることが多い。しかしながら、これらの種類の薬剤
の一次および二次標的の同定は、それらのさらなる開発および毒物学的評価には
極めて重大である。
In addition to engineered agents, natural or synthetic organic substances are often screened for specific biological activities (eg, suppression of human cancer cells in culture) and those exhibiting desirable activities are shown. Identified and developed without prior knowledge of the molecular target from which its activity is obtained. The first step in understanding the mode of action of these drugs is to establish their molecular targets. this is,
It is often a slow and expensive process. However, the identification of primary and secondary targets for these types of agents is crucial for their further development and toxicological evaluation.

【0005】 新規の薬剤をヒトで検定する前に、その毒性を評価するために動物で薬剤を試
験する。これらの毒物学的スクリーニングの成功は、動物モデルが実施されるべ
きヒト系を模した効力によっている。動物の分子ターゲットが本質的にヒトの分
子ターゲットと同一である場合には、動物における毒物学的評価はヒトにおける
薬剤の毒性に対する的確な手本となり得る。しかしながら、これは普遍的にあて
はまるものではない。多くの薬剤および毒素は、それらの作用において高度に種
依存性である(例えば、アスピリンはマウスにとっては有毒である。Ohdo, et a
l., 1995)。動物での試験前に考え得るヒト分子ターゲットのリストが入手可能
であれば、より適切な試験動物を選択できる。例えば、薬剤の考え得る標的が酵
素ヘキソキナーゼ(解糖経路における第一酵素)である場合、ヒトおよびマウス
ヘキソキナーゼの配列を比較し得る。これらの配列が推定薬剤結合部位で同様で
ある場合には、マウスは解糖に及ぼす薬剤の作用の評価のための許容可能なモデ
ルである。そうでない場合には、別の動物モデルの使用が示される。したがって
、動物試験に先んじて考え得る薬剤結合部位を予測する能力は、薬物学的スクリ
ーニングの設計および評価に役立つ。さらに、臨床試験中、考え得る標的のリス
トにより薬剤の副作用の評価が簡素化される。
Prior to assaying the new drug in humans, the drug is tested in animals to assess its toxicity. The success of these toxicological screens relies on the potency that mimics the human system in which animal models are to be performed. If the animal molecular target is essentially the same as the human molecular target, toxicological evaluation in animals can provide a good example of the toxicity of a drug in humans. However, this is not universally applicable. Many drugs and toxins are highly species-dependent in their action (eg aspirin is toxic to mice. Ohdo, et a.
l., 1995). More suitable test animals can be selected if a list of possible human molecular targets is available prior to testing in animals. For example, if the potential target of the drug is the enzyme hexokinase (the first enzyme in the glycolytic pathway), the sequences of human and mouse hexokinase can be compared. If these sequences are similar at putative drug binding sites, mice are an acceptable model for the evaluation of drug effects on glycolysis. If not, the use of another animal model is indicated. Thus, the ability to predict potential drug binding sites in advance of animal studies lends itself to the design and evaluation of pharmacological screens. Furthermore, during clinical trials, the list of possible targets simplifies the evaluation of drug side effects.

【0006】 薬剤の臨床的使用中、ある病状を治療するために使用中の薬剤を別の病状に対
して有効であると同定する予期せぬ利点が観察された場合がある。これは、臨床
的使用における薬剤が多くの調節ハードルをすでに通過しており、毒物学的評価
を終えているために、特に有益である。すでに使用中の薬剤の考え得る標的のリ
ストは、新規の適用に手掛かりを提供するとともに、薬剤を試験する必要がある
病状のリストを提供し得る。これは、薬剤開発のための財政的動機がほとんど認
められないまれな疾病に対して特に有益である。
During clinical use of a drug, the unexpected benefit of identifying a drug being used to treat one medical condition as being effective against another medical condition may be observed. This is particularly beneficial because the drug in clinical use has already passed many regulatory hurdles and has undergone toxicological evaluation. The list of possible targets for drugs already in use may provide clues for new applications as well as a list of medical conditions for which the drug needs to be tested. This is especially beneficial for rare illnesses where there is little financial incentive for drug development.

【0007】 薬剤の所望の相互作用の様式の確定の他に、分子ターゲットの同定は、環境毒
素の作用を理解するにも不可欠である。人造および天然毒素は、ヒト集団に不断
の危険をもたらす。これらの分子によってもたらされる危険性の査定は、毒素の
作用様式の確定による。さらに、これらの分子は、いくつかの場合には、いくつ
かの別々の生理学的に重要な標的を有する。これらの毒素への曝露に伴う危険の
完全な特性化は、すべての関連した分子ターゲットの同定および特性化を包含す
る。
In addition to defining the desired mode of drug interaction, the identification of molecular targets is also essential to understanding the action of environmental toxins. Man-made and natural toxins pose a constant risk to the human population. Assessment of the risk posed by these molecules depends on the determination of the mode of action of the toxin. Moreover, these molecules, in some cases, have several distinct physiologically important targets. A full characterization of the risks associated with exposure to these toxins involves the identification and characterization of all relevant molecular targets.

【0008】 生物学系における薬剤または毒素の分子ターゲットを同定する現在の方法は、
厄介である。通常、それらは、当該リガンドとの結合を試験するのに十分なタン
パク質抽出物を収穫するために、大量の哺乳類またはその他の生物体細胞を培養
することを含んでいる。これらのタンパク質が抽出されると、それらはリガンド
に対する親和性によりタンパク質シークエンスする(Sequencing)ために十分な
量で単離されねばならない(低発現タンパク質にとっては困難な仕事)。次に、
精製タンパク質は、エドマン分解により部分的にシークエンスされて、推定上の
ペプチド配列が確定されねばならない。この配列が十分な質を有する場合には、
当該する元の細胞のゲノムライブラリーをスクリーニングするために、1組の同
義性DNAハイブリダイゼーションプローブが案出されねばならない。この工程
がうまくいった場合には、タンパク質のための遺伝子が回収され、発現ベクター
中にクローニングされ、その後シークエンスされる。この方法は、リガンドと結
合すると推測されるタンパク質の同一性を生じるが、しかし細胞培養、精製、ペ
プチドシークエンス、および当該遺伝子のハイブリダイゼーションのためのプロ
ービングの工程はすべて、経費と時間を要する。
Current methods for identifying molecular targets for drugs or toxins in biological systems include:
It's troublesome. Generally, they involve culturing large numbers of mammalian or other organism cells in order to harvest sufficient protein extract to test binding to the ligand. Once these proteins have been extracted, they must be isolated in sufficient quantity to sequence the proteins by affinity for their ligands (a difficult task for low expressed proteins). next,
The purified protein must be partially sequenced by Edman degradation to confirm the putative peptide sequence. If this sequence is of sufficient quality,
In order to screen the genomic library of the original cell of interest, a set of synonymous DNA hybridization probes must be devised. If this step is successful, the gene for the protein is recovered, cloned into an expression vector and then sequenced. This method results in protein identity that is suspected to bind the ligand, but the steps of cell culture, purification, peptide sequencing, and probing for hybridization of the gene of interest are all expensive and time consuming.

【0009】 Sparks等(1996)およびHoffmann等(1996)は、特定のペプチドに対して高親
和性を有するタンパク質を同定するためにcDNAから生成したヒトおよびマウ
スタンパク質ライブラリーをスクリーニングした、と報告した。彼等は、ペプチ
ド(例えば、小分子薬剤または毒素でない)に対してスクリーニングしただけで
あると記載している。また、タンパク質−タンパク質相互作用の別の形態である
エピトープを同定するために、抗体に対してスクリーニングするためのランダム
ペプチドライブラリー(New England Biolabs Product Catalog, “Ph.D” prod
ucts, 1998)が市販されている。ペプチドリガンドに対して高親和性を示すタン
パク質に関するスクリーニングは、リガンドとして小分子を用いることとは、概
念的におよび実際的に異なっている。タンパク質−タンパク質相互作用は一般に
、相互作用の相対的に大きな部位を一般的に包含する各タンパク質上の大型構造
物の大規模化学相互作用を包含する。したがって、結合エネルギーは、普通は、
ペプチドリガンドに関してははるかに強力である。しかしながら、多くの当該生
物学的活性分子はタンパク質様でないので、この技術の用途は比較的限定されて
いる。
Sparks et al. (1996) and Hoffmann et al. (1996) reported screening human and mouse protein libraries generated from cDNA to identify proteins with high affinity for a particular peptide. . They state that they only screened for peptides (eg, not small molecule drugs or toxins). In addition, a random peptide library (New England Biolabs Product Catalog, “Ph.D” prod) for screening against antibodies to identify an epitope that is another form of protein-protein interaction is identified.
ucts, 1998) are commercially available. Screening for proteins that show high affinity for peptide ligands is conceptually and practically different from using small molecules as ligands. Protein-protein interactions generally involve large-scale chemical interactions of large structures on each protein that generally include relatively large sites of interaction. Therefore, the binding energy is usually
It is much more powerful with respect to peptide ligands. However, the use of this technique is relatively limited because many such biologically active molecules are not proteinaceous.

【0010】[0010]

【発明の概要】[Outline of the Invention]

したがって、本発明の目的の1つは、薬剤、毒素またはその他の生物学的に活
性な小分子に関して可能性のある分子ターゲットの同定方法を提供することであ
る。
Accordingly, one of the objects of the present invention is to provide a method for identifying potential molecular targets for drugs, toxins or other biologically active small molecules.

【0011】 したがって、要するに、本発明は、5,000ダルトン未満の分子量を有し、
且つペプチドまたはタンパク質以外であるリガンドと結合するタンパク質の同定
方法を対象としている。本方法では、リガンドは、ライブラリーのその他のメン
バーが有する親和性より大きいリガンドに対する親和性を有するライブラリーの
メンバーを同定するために、対応する塩基配列を含有する遺伝子パッケージ(ge
netic packages)の表面上に各々が表示されるペプチドまたはタンパク質のライ
ブラリーに対してスクリーニングされる。このペプチドまたはタンパク質ライブ
ラリーの各メンバーは、遺伝子パッケージによりそのメンバーをコードする核酸
ポリマーと物理的に連結され、またこれにより、ペプチドまたはタンパク質がリ
ガンドと相互作用できる。ライブラリーの他のメンバーが有する親和性より大き
いリガンドに対する親和性を有するライブラリーのメンバーはライブラリーから
分離され、そしてこれらのメンバーをコードする塩基配列が確定され、ペプチド
配列またはコンセンサスペプチド配列に翻訳される。次にタンパク質配列データ
ベースを検索することにより、ペプチド配列を含有するかまたはコンセンサスペ
プチド配列に対応するタンパク質が同定される。
Thus, in summary, the present invention has a molecular weight of less than 5,000 Daltons,
Moreover, the method for identifying a protein that binds to a ligand other than a peptide or a protein is targeted. In this method, the ligand contains a gene package (ge) containing the corresponding base sequence to identify a member of the library that has an affinity for the ligand that is greater than the affinities of the other members of the library.
screened against a library of peptides or proteins, each displayed on the surface of netic packages). Each member of the peptide or protein library is physically linked by a genetic package to a nucleic acid polymer encoding that member, which also allows the peptide or protein to interact with a ligand. Members of the library that have an affinity for a ligand that is greater than the affinities of other members of the library are separated from the library, and the base sequences encoding these members are determined and translated into peptide or consensus peptide sequences. To be done. A protein sequence database is then searched to identify proteins that contain the peptide sequence or that correspond to the consensus peptide sequence.

【0012】 本発明のその他の目的および特徴は、一部は明白であり、そして一部は後述さ
れる。
Other objects and features of the invention will in part be obvious and will in part be described below.

【0013】 定義 「リガンド」とは、本明細書中で用いる場合、好ましくは核酸、ペプチドまた
はタンパク質以外の、タンパク質と結合し得る小分子(5kDより小さい)を意
味する。
Definitions “Ligand” as used herein means a small molecule (less than 5 kD) capable of binding to a protein, preferably other than a nucleic acid, peptide or protein.

【0014】 「ペプチド」とは、本明細書中で用いる場合、3アミノ酸(コンセンサス配列
情報が有用な最低数)から任意の長さまでのサイズの範囲の枝分かれしていない
(unbranched)アミノ酸ポリマーを意味する。ここに定義したようないくつかの
非常に長いペプチドは、時により、当業者に「タンパク質」と呼ばれる。
“Peptide” as used herein means an unbranched amino acid polymer ranging in size from 3 amino acids (the lowest number for which consensus sequence information is useful) to any length. To do. Some very long peptides as defined herein are sometimes referred to by those of skill in the art as "proteins".

【0015】 「遺伝子パッケージ」とは、本明細書中で用いる場合、融合したペプチドをコ
ードする遺伝子情報を有するペプチドライブラリーからのペプチドと融合したタ
ンパク質を接続しながら、その一方で当該リガンドと相互作用し得るような方法
でそのペプチドを提示する任意の様式を意味する。遺伝子パッケージの非網羅的
リストには、以下のものが含まれる:ファージペプチド提示系、細菌線毛提示系
、酵母菌表面タンパク質提示系、プラスミドDNA結合融合タンパク質系および
その他の同様の様式。
A “gene package” as used herein connects a protein fused with a peptide from a peptide library that carries the genetic information encoding the fused peptide, while interacting with the ligand of interest. It means any manner of presenting the peptide in such a way that it can act. A non-exhaustive list of genetic packages includes: phage peptide display systems, bacterial pili display systems, yeast surface protein display systems, plasmid DNA binding fusion protein systems and other similar modalities.

【0016】 「プレーティングエージェント」とは、本明細書中で用いる場合、固体支持体
を包含する分子を含めた固体支持体に接合分子を固定するために用い得る任意の
分子を意味する。
By “plating agent” as used herein is meant any molecule that can be used to immobilize a conjugated molecule on a solid support, including molecules including solid supports.

【0017】 「増幅」とは、本明細書中で用いる場合、ペプチドライブラリーのメンバーを
表示し、そしてライブラリーのそのメンバーをコードするDNAを含む遺伝子パ
ッケージの複製を意味する。
“Amplification,” as used herein, refers to the replication of a genetic package that displays a member of a peptide library and that includes DNA encoding that member of the library.

【0018】 「タキサン」とは、本明細書中で用いる場合、以下のA、BおよびC環(本明細
書中では環の位置に番号を付けている):
“Taxane,” as used herein, has the following A, B, and C rings (where the ring positions are numbered):

【化1】 を有する化合物を意味する。[Chemical 1] Means a compound having

【0019】[0019]

【好ましい実施形態の詳細な説明】Detailed Description of the Preferred Embodiments

分子ターゲットへのリガンドの作用は、標的との相互作用のエネルギーまたは
結合エネルギーによっている。これは通常、結合定数または解離定数として特性
化される。本明細書中では、解離定数の概念が用いられる。タンパク質−リガン
ド複合体PLのリガンドLおよびタンパク質Pへの解離に関しては、 PL ―――――→ P+L (1) 解離定数KDは、以下のように定義される。 KD =[P][L]/[PL] (2) (式中、[P]および[L]はそれぞれタンパク質およびリガンドの濃度であり
、[PL]はタンパク質−リガンド複合体の濃度である)。KDの最も直観的な
特性化は、それが、タンパク質の半分がリガンドと結合したままであるリガンド
の濃度に対応することである。生理学的に関連する結合定数は一般に10〜15
マイクロモーラーより小さく、ナノモーラー範囲であることが多い。
The action of the ligand on the molecular target depends on the energy of interaction or binding energy with the target. It is usually characterized as a binding or dissociation constant. In this specification, the concept of dissociation constant is used. Regarding dissociation of the protein-ligand complex PL into the ligand L and the protein P, PL ----> P + L (1) The dissociation constant K D is defined as follows. K D = [P] [L ] / [PL] (2) ( wherein, [P] and [L] is the concentration of each protein and a ligand, [PL] protein - is the concentration of the ligand complex ). The most intuitive characterization of K D is that it corresponds to the concentration of ligand at which half the protein remains bound to the ligand. Physiologically relevant binding constants are generally 10-15
Smaller than micromolar, often in the nanomolar range.

【0020】 小分子は通常、リガンドとタンパク質との間の接触領域がより大きいポケット
または溝中で、タンパク質の近づきやすい表面に結合する。接触面積が大きいほ
どリガンドとタンパク質との間に作られ得る結合の数は多く、解離定数は小さい
。リガンド結合がタンパク質の実質的立体配座変化を誘導する場合、リガンドは
その中に深く埋められるようになり得る。タンパク質は、もちろん、アミノ酸の
非分枝ポリマーからなるポリペプチド鎖である。元の立体配座を形成するために
、タンパク質鎖は、アミノ酸鎖の異なる部分からのアミノ酸が互いに相互作用す
る複雑な構造に折り重なる。普通は、常にではないが、結合部位はタンパク質鎖
のいくつかの異なる領域からのアミノ酸からなる。時として、リガンドの存在は
、それがリガンドの周りを包むので、タンパク質鎖の無秩序部分を安定化し得る
。したがって、ほとんどの場合、それがその元の立体配座でタンパク質に結合さ
れると、2〜3以下の連続アミノ酸が小リガンドと接触する。
Small molecules usually bind to the accessible surface of proteins in pockets or grooves where the contact area between the ligand and the protein is larger. The larger the contact area, the larger the number of bonds that can be made between the ligand and the protein, and the smaller the dissociation constant. If the ligand binding induces a substantial conformational change in the protein, the ligand can become deeply embedded within it. Proteins are, of course, polypeptide chains consisting of unbranched polymers of amino acids. To form the original conformation, protein chains fold into a complex structure in which amino acids from different parts of the amino acid chain interact with each other. Usually, but not always, the binding site consists of amino acids from several different regions of the protein chain. Occasionally, the presence of a ligand may stabilize the disordered portion of the protein chain as it wraps around the ligand. Thus, in most cases no more than a few contiguous amino acids make contact with the small ligand when it is bound to the protein in its original conformation.

【0021】 リガンドのための結合部位を成し、そして結合部位周囲の骨格を形成するもの
からタンパク質とリガンドとの間の相互作用を生じるアミノ酸を識別することは
有用である。これらのアミノ酸はその部位を作るのに役立つが、しかしリガンド
との直接的な相互作用を有さない。結合部位アミノ酸は、それらが適切な骨格で
支持されない場合は、リガンドに対する特定の親和性を必ずしも示さない。その
結果として、結合部位の構築または結合部位の模倣には、適切な骨格が必要であ
る。
It is useful to identify the amino acids that make up the binding site for the ligand and that form the interaction between the protein and the ligand from those that form the scaffold around the binding site. These amino acids help make that site, but have no direct interaction with the ligand. The binding site amino acids do not necessarily exhibit a particular affinity for the ligand if they are not supported by the appropriate scaffold. As a result, a proper scaffold is required to construct or mimic the binding site.

【0022】 本発明の好ましい実施形態では、考え得るリガンド標的の同定の第一工程は、
ライブラリー中の他の配列と比較した場合に特定のリガンドに対して比較的高い
親和性を示す配列に関するペプチドまたはタンパク質ライブラリーのスクリーニ
ングである。ほとんどのタンパク質またはペプチドライブラリーは、ライブラリ
ーペプチドがその上に提示される基礎タンパク質を提供する遺伝子パッケージの
表面に発現される。
In a preferred embodiment of the invention, the first step in the identification of possible ligand targets is
Screening a peptide or protein library for sequences that exhibit a relatively high affinity for a particular ligand when compared to other sequences in the library. Most protein or peptide libraries are expressed on the surface of genetic packages that provide the basic proteins on which the library peptides are displayed.

【0023】 タンパク質または外来ペプチドは、遺伝子パッケージのゲノム(DNAまたは
RNA)または選択した媒介手段(vehicle)中へのペプチドまたはタンパク質
の配列に対応する核酸の挿入により、ファージ、細菌、酵母菌細胞またはその他
の遺伝子パッケージの表面に表示され得る。当該リガンドを有する結合に関して
ペプチドのライブラリーをスクリーニングするために、各ペプチドおよびペプチ
ドをコードする核酸間を物理的または論理的に接続することが望ましい。通常こ
れは、ペプチドに対応するDNA配列を遺伝子パッケージの表面タンパク質をコ
ードする遺伝子と融合することにより成し遂げられる。表面タンパク質に対する
変化がそれが表示される生物学系に有害であることを証明しないならば、その表
面に外来タンパク質またはペプチドを有する遺伝子パッケージは増殖され得る。
当該リガンドに対する親和性に関するスクリーニングおよび結合候補の再培養を
数回実施した後、このような接続により当該ペプチドをコードする遺伝物質の同
定が可能になる。所望の結合特性を有するタンパク質またはペプチドが得られれ
ば、遺伝子パッケージ内の対応する核酸をシークエンスすることにより、それら
の配列が得られる。このようにして同定された配列は、リガンドと結合するタン
パク質内の配列に対応し得る。陽性結果を得る確率を最適化するためには、多く
の骨格(scaffolds)を示すいくつかのライブラリーを用いる必要がある。
The protein or foreign peptide may be introduced into a phage, a bacterium, a yeast cell or by the insertion of a nucleic acid corresponding to the peptide or protein sequence into the genome (DNA or RNA) of the genetic package or a vehicle of choice. It can be displayed on the surface of other gene packages. To screen a library of peptides for binding with the ligand of interest, it is desirable to make a physical or logical connection between each peptide and the nucleic acid encoding the peptide. Usually this is accomplished by fusing the DNA sequence corresponding to the peptide with the gene encoding the surface protein of the gene package. If the alterations to the surface protein do not prove harmful to the biological system in which it is displayed, the genetic package with the foreign protein or peptide on its surface can be propagated.
After several rounds of screening for affinity for the ligand and reculturing of the binding candidate, such ligation allows identification of the genetic material encoding the peptide. Once the proteins or peptides with the desired binding properties are obtained, their sequences can be obtained by sequencing the corresponding nucleic acids within the genetic package. The sequence thus identified may correspond to a sequence within the protein that binds the ligand. In order to optimize the probability of getting a positive result, it is necessary to use several libraries that exhibit many scaffolds.

【0024】 種々の異なる遺伝子パッケージ上での表示は達成されたが、ほとんどの研究が
バクテリオファージ粒子を伴っている。ライブラリーの構築およびスクリーニン
グに関与する概念を、ここでは、媒介手段としてファージの例を用いて紹介する
が、しかしこれは他の遺伝子パッケージを排除するものではない。本発明におけ
るその他の種類の使用は、DNA結合融合タンパク質系および酵母菌膜融合タン
パク質系を含む。その他のタンパク質またはペプチドライブラリー表示系の使用
は、当業界で十分理解され、使用するための特定の表示系の選択は、主に特定の
発明人の便宜上の問題による。
Although display on a variety of different gene packages has been achieved, most studies have involved bacteriophage particles. The concepts involved in library construction and screening are introduced here using the example of phage as a mediator, but this does not exclude other gene packages. Other types of uses in the present invention include DNA binding fusion protein systems and yeast membrane fusion protein systems. The use of other protein or peptide library display systems is well understood in the art and the choice of a particular display system for use is largely a matter of convenience of the particular inventor.

【0025】 ファージの表面にペプチドを提示するためのいくつかのファージベースの系は
、文献に記載されている。ParmleyとSmith(1988, Gene 73:305-318)の融合フ
ァージアプローチは、タンパク質を表示するために用いられてきた。他の者は、
ペプチドが糸状ファージのp3コートタンパク質に融合されるファージベースの
系を記載している(Scott and Smith, 1990, Science 249:386-390; Devlin et
al., 1990, Science 249:404-406; およびCwirla et al., 1990, Proc. Natl. A
cad. Sci. USA 897:6378-6382参照(各記載内容は参照により本明細書中に含ま
れる)。さらに、米国特許第5,498,530号(Schatz, P.J.等)におけるファージ
融合技術の考察も参照されたい。これらの後者の参考文献は、p3タンパク質の
アミノ末端でのペプチドの融合を記載する)。融合タンパク質はファージゲノム
DNAを封入するキャプシドの一部であるため、単離ペプチドとペプチドをコー
ドする遺伝物質との間の接続が確立される。 当該の受容体のためのペプチドリ
ガンドをコードするファージは、数回の親和性強化(enrichment)とその後のフ
ァージ増殖の後のペプチド表示ライブラリーから単離され得る。
Several phage-based systems for displaying peptides on the surface of phage have been described in the literature. The fusion phage approach of Parmley and Smith (1988, Gene 73: 305-318) has been used to display proteins. Others
A phage-based system in which a peptide is fused to the p3 coat protein of filamentous phage has been described (Scott and Smith, 1990, Science 249: 386-390; Devlin et.
al., 1990, Science 249: 404-406; and Cwirla et al., 1990, Proc. Natl. A.
cad. Sci. USA 897: 6378-6382 (each description is incorporated herein by reference). See also the discussion of phage fusion technology in US Pat. No. 5,498,530 (Schatz, PJ, etc.). These latter references describe the fusion of peptides at the amino terminus of the p3 protein). The fusion protein is part of the capsid encapsulating the phage genomic DNA, thus establishing a connection between the isolated peptide and the genetic material encoding the peptide. Phage encoding peptide ligands for the receptor of interest can be isolated from the peptide display library after several rounds of affinity enrichment followed by phage expansion.

【0026】 異なる塩基配列を各ファージゲノム中に挿入することにより、各々が異なるペ
プチドまたはタンパク質を表示する異なる数10億のファージ粒子からなるライ
ブラリーを構築し得る(Scott and Smith, 1990)。ライブラリーの多様性は、
挿入されたペプチドまたはタンパク質の長さにより(即ち4アミノ酸長挿入物よ
りも12アミノ酸長挿入物だけより大きい多様性が達成され得る)、そして非常
に大きい数のファージ粒子を取り扱う実用性により、選択した生物系に有害な配
列の検閲により限定される。平行実験で別々に生成された多くのファージライブ
ラリーを用いることにより、後者の制限を減少し得る。
By inserting different nucleotide sequences into each phage genome, a library of billions of different phage particles, each displaying a different peptide or protein, can be constructed (Scott and Smith, 1990). The diversity of the library is
Selection depends on the length of the inserted peptide or protein (ie, greater diversity can be achieved by 12 amino acid long inserts than 4 amino acid long inserts) and by the utility of handling very large numbers of phage particles. Limited by censoring sequences that are harmful to the living system. The latter restriction can be reduced by using many phage libraries generated separately in parallel experiments.

【0027】 ライブラリーは当分野で既知の多くの方法で構築され得るが、ここでは2つの
方法をある程度詳細に説明する。第一の方法は、実施例1で用いたものと同様の
ランダムペプチドライブラリーである。この場合、ファージゲノム中に挿入され
る核酸のすべてまたは一部を無作為化する(例えば部分的または完全ランダムオ
リゴヌクレオチドを化学合成し、その後ゲノム中に挿入することによる)。この
技術は、典型的には、ファージ粒子の表面に5〜12個のランダムアミノ酸を生
成するために用いられる。
The library can be constructed in many ways known in the art, but two methods are described here in some detail. The first method is a random peptide library similar to that used in Example 1. In this case, all or part of the nucleic acid that is inserted into the phage genome is randomized (eg, by chemically synthesizing a partial or fully random oligonucleotide and then inserting it into the genome). This technique is typically used to generate 5-12 random amino acids on the surface of phage particles.

【0028】 いくつかの方法は、ランダムペプチドライブラリーをコードするDNA配列を
生成するために存在する。最も一般的なものは、合成されたトリヌクレオチドコ
ドンのDNAオリゴマーの生成からなる。これらのヌクレオチド三量体は、固体
支持体法を用いて容易に合成し得る(McBride and Caruthers, 1983, Tetr. Let
ters 22:245参照)。次に、三量体を所望のモル割合で混合して、固体支持体D
NA合成における構成単位として利用する。その割合は、普通はほぼ等モルであ
るが、しかしオリゴヌクレオチド集団によりコードされるある種のアミノ酸の過
剰表示または過小表示を得るために不等比で制御されることもあり得る。オリゴ
コドンを生成するための三量体の縮合は、本質的には、構成ブロックとして活性
化モノヌクレオシドを用いる従来の合成に関して記載された様に実行される(一
般的には、Atkinson and Smith, 1984, Oligonucleotide synthesis(J.J. Gait
, ed.), pp.35-82参照)。この手法は、等分布(または制御された不等分布)
の考え得るペプチド配列をコードし得るクローニングのためのオリゴヌクレオチ
ドの集団を生成し、そして停止コドンの偶発的合成を最小限にする(米国特許第
5,498,530号(Schatz等))。
Several methods exist for generating DNA sequences encoding random peptide libraries. The most common consists of the production of DNA oligomers of synthetic trinucleotide codons. These nucleotide trimers can be easily synthesized using the solid support method (McBride and Caruthers, 1983, Tetr. Let.
ters 22: 245). Next, the trimers are mixed in a desired molar ratio to give a solid support D
It is used as a structural unit in NA synthesis. The ratios are usually approximately equimolar, but can be controlled in unequal ratios to obtain over- or under-representation of certain amino acids encoded by the oligonucleotide population. Condensation of trimers to generate oligocodons is performed essentially as described for conventional syntheses using activated mononucleosides as building blocks (generally Atkinson and Smith, 1984). , Oligonucleotide synthesis (JJ Gait
, ed.), pp.35-82). This technique is equal (or controlled unequal)
To produce a population of oligonucleotides for cloning that could encode the possible peptide sequences of and to minimize accidental synthesis of stop codons (US Pat.
5,498,530 (Schatz, etc.)).

【0029】 いくつかのクローンにおいて出現するコンセンサス配列を同定するために、
ランダムライブラリーのスクリーニングは、多くのクローンのシークエンスを要
する。ランダムライブラリーから単離されたクローン中のある配列または同様の
配列の多数回の出現は、例えば親和性選択中の非特異的結合のためにたまたま単
離されていた相対的に低親和性を有するものからライブラリーの残りのものに対
して高親和性を有する配列を区別するために必要である。望ましい結合特性と対
照したときの望ましい増殖特性の結果である一般的に生じる配列の同定は、ライ
ブラリーの無作為に選定された100のメンバーの統計的分析により成り遂げ得
る。これらの100のランダム配列を20以上のアミノ酸特性スケール(疎水性
、柔軟性等の特性を含む)でスクリーニングするコンピューターソフトウエアは
、各ライブラリー中の固有の傾向を検出し、有益な増殖特性のために数で優勢を
占めるライブラリーメンバーを同定する。
In order to identify consensus sequences that occur in some clones,
Screening a random library requires the sequencing of many clones. Multiple occurrences of a sequence or similar sequences in clones isolated from a random library may result in relatively low affinity that was accidentally isolated due to non-specific binding during affinity selection. It is necessary to distinguish those sequences that have a high affinity for those in the rest of the library from those that have. Identification of commonly occurring sequences that are the result of desirable growth properties as opposed to desirable binding properties can be accomplished by statistical analysis of 100 randomly selected members of the library. Computer software that screens these 100 random sequences on a scale of 20 or more amino acid signatures (including properties such as hydrophobicity, flexibility, etc.) detects unique trends in each library and identifies useful growth characteristics. To identify the library members that predominate in number.

【0030】 ランダムペプチドライブラリーのスクリーニングにより同定されたコンセンサ
ス結合配列は、普通は全ランダム挿入物を構成しない。無作為化挿入物の残りの
ものは、コンセンサス配列周囲の骨格の変動および/または結合部位の完成を提
供する。例えば、12アミノ酸挿入物中に埋められた5アミノ酸コンセンサスは
、ライブラリー中の8x207(1.024x1010)という多くの考え得る骨
格に結合される。これは、線状および環化立体配置を含めたペプチド提示を有す
る広範なライブラリーの使用により、ペンタペプチドが異常に多くの立体配座で
表示され得る、ということを示唆する。これらのいくつかは、リガンドのための
天然標的を構成するタンパク質の表面でそれが採用する立体配座に対応し得る。
The consensus binding sequences identified by screening a random peptide library usually do not make up all random inserts. The rest of the randomized inserts provide scaffold variation around the consensus sequence and / or completion of binding sites. For example, a 5 amino acid consensus buried in a 12 amino acid insert is bound to as many as 8x20 7 (1.024x10 10 ) possible scaffolds in the library. This suggests that the use of extensive libraries with peptide presentation, including linear and cyclized configurations, allows pentapeptides to be displayed in unusually many conformations. Some of these may correspond to the conformation it adopts at the surface of the protein that constitutes the natural target for the ligand.

【0031】 ライブラリーを構築するための第二の方法は、cDNAライブラリーからのDN
Aを挿入することである。cDNAライブラリーは特定の組織内のメッセンジャ
ーRNAから構築され、単一細胞からのPCRにより構築されることもある。m
RNAは組織から単離され、そして逆転写を用いてmRNAの配列に対応するD
NAを合成する。cDNA挿入物ライブラリー生成プロトコールに関しては、米
国特許第5,629,179号(Mierdorf等)を参照していただきたい。ファージ遺伝子
パッケージ中に挿入されると、これは、mRNAを単離するために用いた組織か
らのタンパク質またはタンパク質の断片と同一配列を有するペプチドを表示した
表面を有するファージのライブラリーを生じる。cDNAライブラリーは、ラン
ダムペプチドライブラリーと同一メカニズムにより検閲される。いくつかの挿入
物、特に大型のもの(例えば、Rodi and Makowski, 1997)は、使用されている
生物系にとって致命的であり得る。いくつかの挿入物は元のタンパク質の立体配
座中に折り畳まずに、それらの結合特性を不適切にし、そして他のものは元の結
合特性を示し得るかまたは示し得ないタンパク質の断片を構成し得る。
The second method for constructing the library is DN from cDNA library.
Insert A. A cDNA library is constructed from messenger RNAs within a particular tissue and may be constructed by PCR from single cells. m
RNA was isolated from tissue and, using reverse transcription, D corresponding to the sequence of the mRNA.
Synthesize NA. See US Pat. No. 5,629,179 (Mierdorf et al.) for a cDNA insert library generation protocol. When inserted into the phage gene package, this results in a library of phage with a surface displaying peptides having the same sequence as the protein or fragment of the protein from the tissue used to isolate the mRNA. The cDNA library is censored by the same mechanism as the random peptide library. Some inserts, especially large ones (eg, Rodi and Makowski, 1997), can be lethal to the biological system being used. Some inserts do not fold into the conformation of the original protein, rendering their binding properties inappropriate, and others constitute fragments of the protein that may or may not exhibit their original binding properties. You can

【0032】 cDNAライブラリーのスクリーニングがうまく行くと考え得る標的タンパク
質のリストが提供され、これらはすべて完全発現化タンパク質に対応する。同定
されたタンパク質の配列が配列データベース内にある場合、結合についての情報
がタンパク質についてすでに分かっている情報に加わる。タンパク質配列がデー
タベース内にない場合には、配列は新規のタンパク質の同定を意味する。非生理
学的方法でリガンドと結合するミスフォールデッドタンパク質およびリガンドと
非特異的に結合するタンパク質から、偽陽性が生じ得る。偽陰性は、ミスフォー
ルドされ、そしてその正常な生理学的関連様式で結合しないタンパク質から、m
RNAが逆転写された時点での非発現のためにライブラリー中に表示されないタ
ンパク質から、そしてそれらを発現する系に致命的であるためにライブラリーか
ら検閲されるタンパク質から生じ得る。
A list of target proteins that could be considered successful in screening a cDNA library is provided, all corresponding to fully expressed proteins. If the sequence of the identified protein is in the sequence database, information about binding adds to the information already known about the protein. If the protein sequence is not in the database, the sequence means the identification of a new protein. False positives can result from misfolded proteins that bind the ligand in a non-physiological manner and proteins that bind non-specifically to the ligand. False negatives are m from proteins that are misfolded and do not bind in their normal physiologically relevant manner.
It can arise from proteins that are not displayed in the library due to non-expression at the time the RNA is reverse transcribed, and from proteins that are censored from the library because they are lethal to the systems that express them.

【0033】 ランダムペプチドライブラリーのスクリーニングがうまく行くと、リガンドに
対する親和性を示す1つまたはそれ以上のコンセンサス配列の同定がもたらされ
る。すでに特性化され、この配列を含有するタンパク質は、GenBankおよびSWISS
-Protのような配列データバンクの検索により同定可能である。同定されたタン
パク質のいくつかは、リガンドを結合しない立体配座でコンセンサス配列を含有
する。これらは偽陽性である。その他のタンパク質は、リガンドと結合しない方
法で配列を表示し得る。これらのリガンド結合タンパク質は、生理学的関連の範
囲内であり得るまたはあり得ない結合定数を示し得る。偽陰性は、未だシークエ
ンスされておらず、データベース中に配置されていないすべてのタンパク質に関
して生じる。しかしながら、偽陰性の数は、ヒトゲノムプロジェクトの研究が継
続すると、実質的に減少する。その他の偽陰性は、スクリーニングされるライブ
ラリーがタンパク質中のリガンド結合部位の環境を適切に模倣しない場合に生じ
る。
Successful screening of random peptide libraries results in the identification of one or more consensus sequences that exhibit affinity for the ligand. Proteins that have been previously characterized and contain this sequence are described in GenBank and SWISS.
-Can be identified by searching a sequence data bank such as Prot. Some of the identified proteins contain consensus sequences in a conformation that does not bind ligand. These are false positives. Other proteins may display sequences in a manner that does not bind the ligand. These ligand binding proteins may exhibit binding constants that may or may not be within physiological relevance. False negatives occur for all proteins that have not yet been sequenced and placed in the database. However, the number of false negatives is substantially reduced as the Human Genome Project research continues. Other false negatives occur when the library being screened does not properly mimic the environment of the ligand binding site in the protein.

【0034】 cDNAライブラリーの使用は、ランダムライブラリーより有益な点と不利な
点との両方を有する。スクリーンで単離されたすべてのクローンはタンパク質に
対応し、したがって、得られる無関係な配列の数は少ない。そして通常は、cD
NAライブラリーはタンパク質標的の全配列を示し得る。しかしながら、細胞中
で活発に発現されているタンパク質だけが、スクリーンで検出される機会を有す
る。未知数のタンパク質が表面に不的確に折り畳まり、検出されない(または偽
陽性を提供する)。膜タンパク質または大型高分子アッセンブリを形成するタン
パク質はファージ表面で適切に折り畳まるとは思えない。その他の種からのタン
パク質、早期発生タンパク質またはまれに発現されるタンパク質は、各々、異な
るライブラリーに関してスクリーニングされる必要がある。薬剤または毒素スク
リーニングのための適正なcDNAライブラリーの選択は、薬剤または毒素およ
び/または既知の標的器官の生理学的作用の知識により導かれ得る。ランダムペ
プチドライブラリー中に表示されるより小さなペプチドのために、それらの短い
配列の的確なフォールディングは、当該コンセンサス配列の単離に必要でない。
リガンド結合に関与するアミノ酸は広範な分子骨格環境中で表示され、このいず
れかは結合のための正しい分子状況に対応し得る。cDNAライブラリーと比べ
て、ランダムペプチドライブラリーをスクリーニングするさらなる利点は、結合
部位ならびに関与するタンパク質についての情報をそれが提供することである。
The use of cDNA libraries has both advantages and disadvantages over random libraries. All clones isolated on the screen correspond to proteins and therefore a small number of extraneous sequences are obtained. And usually cd
The NA library can represent the entire sequence of the protein target. However, only proteins that are actively expressed in cells have the opportunity to be detected on the screen. An unknown number of proteins fold incorrectly on the surface and go undetected (or provide a false positive). Membrane proteins or proteins that form large macromolecular assemblies do not appear to fold properly on the phage surface. Proteins from other species, early-onset proteins or rarely expressed proteins each need to be screened for different libraries. Selection of the appropriate cDNA library for drug or toxin screening can be guided by knowledge of the physiological effects of the drug or toxin and / or known target organs. Due to the smaller peptides displayed in random peptide libraries, precise folding of their short sequences is not required for isolation of the consensus sequence.
Amino acids involved in ligand binding are displayed in a wide range of molecular backbone environments, either of which may correspond to the correct molecular context for binding. A further advantage of screening a random peptide library over a cDNA library is that it provides information about the binding site as well as the proteins involved.

【0035】 遺伝子パッケージに表示されるペプチドライブラリーは、バイオパンニング(
実施例1で用いるような)(Kay et al., 1996; Yu, Y., et al., 1996, Method
s Enzymol. 267:3-27; Petrenko, V.A., et al., 1996, Protein Engineering,
9:797-801)、カラムクロマトグラフィー、サザンおよびウエスタンブロッティ
ング、ならびに電気泳動法を含めた種々の親和性精製法により特定のリガンドに
対して相対的に高い親和性を示すペプチドに関してスクリーニングされ得る。表
示されたペプチドをそれをコードする核酸と物理的に接続する利点は、少なくと
も原則として、リガンドと結合する単一粒子をさえ単離することは、それが表示
される遺伝子パッケージが特性化のために大量の同一粒子を増殖させるために用
いられるため、検出に適切であるからである。したがって、選択されたリガンド
に対する特定の親和性を有するクローンの単離は、その親和性を示すペプチドま
たはタンパク質の配列を確定する機会を提供する。所望の結合特性を有するペプ
チドを表示する遺伝子パッケージが単離されれば、それらの配列は遺伝子パッケ
ージ内の対応する核酸をシークエンスすることにより得ることができる。このよ
うにして同定される配列は、リガンドに結合するタンパク質内の配列に対応し得
る。有用な結果を得る確率を最適化するためには、いくつかのライブラリーを用
いる必要がある。
The peptide library displayed in the gene package is biopanning (
(As used in Example 1) (Kay et al., 1996; Yu, Y., et al., 1996, Method
s Enzymol. 267: 3-27; Petrenko, VA, et al., 1996, Protein Engineering,
9: 797-801), column chromatography, Southern and Western blotting, and electrophoresis, and can be screened for peptides that exhibit a relatively high affinity for a particular ligand. The advantage of physically connecting the displayed peptide to the nucleic acid that encodes it is, at least in principle, to isolate even a single particle that binds the ligand because the genetic package in which it is displayed is characterized. It is suitable for detection because it is used to grow a large amount of the same particles. Thus, the isolation of clones with a particular affinity for a selected ligand provides the opportunity to determine the sequence of peptides or proteins exhibiting that affinity. Once the gene package displaying peptides with the desired binding properties has been isolated, their sequences can be obtained by sequencing the corresponding nucleic acids within the gene package. The sequence thus identified may correspond to a sequence within the protein that binds the ligand. Several libraries need to be used to optimize the probability of obtaining useful results.

【0036】 特定の配列が同定する陽性の数は、概算し得る。所定のペンタペプチド配列は
、320万アミノ酸毎におよそ1回生じる。ヒトゲノムにおいて500アミノ酸
および75〜100,000タンパク質という平均タンパク質サイズが示された
場合、特定のペンタペプチドは約16回生じると予測し得る。いくつかの配列は
他のものよりはるかに一般的であるため、タンパク質が無作為方式であるが、既
存の遺伝単位または素子の反復および修正のように発展されなかった場合、コン
センサス配列を含有するタンパク質の数は容易にその2倍にあるいは実質的には
それより少なくなり得る。さらに全ヒトゲノムがシークエンスされても、ランダ
ムペプチドライブラリーによるスクリーニングはその配列を含有するヒトタンパ
ク質の実用的でないリストを滅多に生じない。
The number of positives identified by a particular sequence can be estimated. A given pentapeptide sequence occurs approximately once every 3.2 million amino acids. Given the 500 amino acids in the human genome and an average protein size of 75-100,000 proteins, a particular pentapeptide may be expected to occur approximately 16 times. Some sequences are far more common than others, so the protein is in a random fashion, but contains consensus sequences if it is not developed like repeats and modifications of existing genetic units or elements. The number of proteins can easily be doubled or substantially less. Furthermore, even if the entire human genome is sequenced, screening with random peptide libraries rarely yields an impractical list of human proteins containing that sequence.

【0037】 Kabsch and Sander, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1984, Feb; 81(4):1075-
1078は、10,000の残基を有する62の関連タンパク質を検索し、同一ペン
タペプチドが2つの無関係なタンパク質中に出現した25例を同定した。25例
中6例では、同一の5つの残基があるタンパク質のαヘリックス中に、そして別
のタンパク質のβシート中に存在した。それでも、多くの場合において、同一配
列のペンタペプチド間の構造的類似性が有意であった。Minorと Kim(1996)は
、11のアミノ酸配列が、タンパク質のある位置に挿入されるとαヘリックス配
座に、そして別の位置に挿入されるとβシート配座に畳まれるよう作製され得る
ことを実証した。これは、同一配列が異なるタンパク質中では非常に異なる配座
で表示され得ることを示唆し、薬剤標的を同定する良好な機会を有するためには
、結合モチーフを同定するために多くのライブラリーをスクリーニングする必要
があることを示す。
Kabsch and Sander, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1984, Feb; 81 (4): 1075-
1078 searched for 62 related proteins with 10,000 residues and identified 25 cases in which the same pentapeptide appeared in two unrelated proteins. In 6 out of 25 identical 5 residues were present in the α-helix of one protein and in the β-sheet of another. Nevertheless, in many cases the structural similarity between pentapeptides of identical sequence was significant. Minor and Kim (1996) can be engineered so that the 11 amino acid sequence folds into an α-helical conformation when inserted at one position in the protein and a β-sheet conformation when inserted at another position. Proved that. This suggests that the same sequence may be displayed in very different conformations in different proteins, and in order to have a good opportunity to identify drug targets, many libraries should be identified to identify binding motifs. Indicates that screening is needed.

【0038】 ペプチド表示ライブラリーを包含する大半の以前の研究における制限は、それ
らがあるタンパク質に対する親和性に関してのみスクリーニングされたことであ
った。本発明は、小分子リガンド(薬剤、毒素)に対する親和性に関するスクリ
ーニングに関する。用いる解離定数が非常に大きく(低親和性)、したがって検
出がより難しいために、この差は操作上非常に大きい。薬剤および毒素結合部位
の特性がこのアプローチを実行不可能にしていると考えられるため、その差は生
理学的に非常に大きい。
A limitation in most previous studies involving peptide display libraries was that they were only screened for affinity for a given protein. The present invention relates to screening for affinity for small molecule ligands (drugs, toxins). This difference is operationally very large because the dissociation constants used are very large (low affinity) and therefore more difficult to detect. The differences are physiologically very large, as the properties of the drug and toxin binding sites appear to render this approach infeasible.

【0039】 しかしながら、三次元構造についてのタンパク質データベースの我々の検索は
、結合リガンドを有する数百の独特の構造および既知の三次元構造を同定した。
これらの構造の分析は、〜300ダルトンを上回る分子量を有するほとんどすべ
てのリガンドに関して、5またはそれ以上の連続アミノ酸の少なくとも1続きが
リガンドとの直接的結合に関与していたことを示す(図1参照)。グラフは、い
くつかのタンパク質に関して集められた三次元構造データを基礎にした結合リガ
ンドと「接触」する連続アミノ酸の数を示す。「接触」とは、リガンドから4オ
ングストロームまたは5オングストローム未満であると定義された。予期された
ように、多くのアミノ酸は、5オングストローム判定基準を用いる場合、リガン
ドと「接触」する。しかしながら、連続アミノ酸の最大平均数は8を超えず、5
オングストローム標準より低いことさえある。特に大きいリガンドに関しては、
その数は7〜10を満たし、結合部位が大きいほど、最も一般的には、不連続ア
ミノ酸のより大きいループではなく、より多くのループが作り上げられる。リガ
ンド結合部位がアミノ酸の単一伸張のみから製作されることは普通でない。した
がって、リガンド結合部位に関係する連続アミノ酸の同定された伸張のいずれか
は、部分的結合部位のみを構成する。その結果として、連続アミノ酸の最も長い
伸張を構成する結合部位の部分は、残りの結合部位残基の非存在下でリガンドに
対して相対的に弱い親和性を有する。しかしながら、特異的結合対非特異的結合
の比はライブラリー中のその他のペプチドにたいして検出可能であるためには十
分に強い、ということが実施例1で実証された。
However, our search of protein databases for three-dimensional structures identified hundreds of unique and known three-dimensional structures with bound ligands.
Analysis of these structures shows that for almost all ligands with molecular weights above ˜300 daltons, at least one stretch of 5 or more consecutive amino acids was involved in direct binding to the ligand (FIG. 1). reference). The graph shows the number of consecutive amino acids that "contact" with the binding ligand based on the three-dimensional structural data collected for some proteins. "Contact" was defined to be less than 4 or 5 angstroms from the ligand. As expected, many amino acids “contact” the ligand when using the 5 Å criterion. However, the maximum average number of consecutive amino acids does not exceed 8 and 5
It may even be lower than the Angstrom standard. For particularly large ligands,
The number fills 7 to 10, with larger binding sites most commonly creating more loops than larger loops of discontinuous amino acids. It is unusual for the ligand binding site to be made up of only a single stretch of amino acids. Thus, any of the identified stretches of contiguous amino acids involved in the ligand binding site will constitute only a partial binding site. As a result, the part of the binding site that constitutes the longest stretch of contiguous amino acids has a relatively weak affinity for the ligand in the absence of the remaining binding site residues. However, it was demonstrated in Example 1 that the ratio of specific binding to non-specific binding was strong enough to be detectable for the other peptides in the library.

【0040】 特許請求した方法を利用するために選択されるペプチド配列を分析する場合、
強いコンセンサス配列が出現し得る。この場合、本調査人は、好ましくは、多く
の公的領域の検索機関装置(例えば、GenBankのBLASTサーチ)の1
つを利用して、コンセンサス配列またはそれに類似のものを含有するタンパク質
の配列を見出すことができる。実施例1(配列番号:3)および3(配列番号:
5)のコンセンサス配列を分析する場合に、この技術を適用した。
When analyzing peptide sequences selected to utilize the claimed method,
Strong consensus sequences can emerge. In this case, the investigator preferably uses one of many public domain search engine devices (eg, GenBank's BLAST search).
Can be used to find sequences for proteins that contain consensus sequences or the like. Examples 1 (SEQ ID NO: 3) and 3 (SEQ ID NO :)
This technique was applied when analyzing the consensus sequence of 5).

【0041】 しかしながら、明白なコンセンサス配列の非存在下では、選択されるペプチド
はなおタンパク質中の考え得る結合部位の同定に有用な情報を含有する。この情
報の利用は、好ましくはコンピューターをプログラミングしてその後のアルゴリ
ズムを実施して選択されたペプチドと特定の分子活性に(その場合により毒性ま
たは治療性の)に関与していると考えられるタンパク質の配列との間の相同を採
点することによりなされる。例えば、タキソール選択化ペプチドを、アポトーシ
スに関与することが分かっているすべてのタンパク質に対して調査した。実施例
1からのタキソール選択化ペプチド組からHTPHP(配列番号:3)を含有す
る2つのペプチドを除去する場合でさえ、それがアポトーシスに関与することが
分かっているその他のタンパク質中の他の場所より選定ペプチドとのより高い相
同を有するために、このアルゴリズムはBcl−2の柔軟性ループをタキソール
結合の部位として同定し得る。
However, in the absence of a clear consensus sequence, the selected peptide still contains information useful in identifying possible binding sites in the protein. Utilization of this information preferably involves computer programming to perform subsequent algorithms to identify selected peptides and proteins that are believed to be involved (possibly toxic or therapeutic) in the particular molecular activity. This is done by scoring the homology between the sequences. For example, taxol-selective peptides were investigated against all proteins known to be involved in apoptosis. Elsewhere in other proteins where it is known to be involved in apoptosis, even when removing the two peptides containing HTPHP (SEQ ID NO: 3) from the taxol-selected peptide set from Example 1. This algorithm can identify the flexible loop of Bcl-2 as the site of taxol binding because it has a higher homology with the more selected peptides.

【0042】 本アルゴリズムは、同一ペプチドライブラリーからのすべての選択されたペプチ
ドおよびランダム(非選択性)ペプチドの制御組とのタンパク質の配列の簡単な
生(brute)の力の比較である。ほとんどのライブラリーが対照群のペプチドを
用いない場合には偽陽性を生じるアミノ酸およびトリプレットに対する優先があ
るため、無作為に選択されたペプチド対照が必要である。例えば、実施例1で用
いたNEB12merライブラリーは、プロリン対(PP)に対する優先を有す
る。タキソール選択化ペプチドに見出されるプロリンの対は、したがって、必ず
しもタキソール選択によるものではないが、しかしむしろライブラリー中のそれ
らの優先による。何らかの一致により、リガンドが配列PPに対して高親和性を
有した場合には、選定ペプチドはランダム(コントロール)ペプチドの場合より
大きいPPの頻度を有する。
The algorithm is a simple brute force comparison of a protein's sequence with a control set of all selected and random (non-selective) peptides from the same peptide library. Randomly selected peptide controls are needed because most libraries have preference for amino acids and triplets that produce false positives in the absence of control peptides. For example, the NEB12mer library used in Example 1 has a preference for the proline pair (PP). The proline pairs found in taxol-selected peptides are therefore not necessarily due to taxol selection, but rather due to their preference in the library. If, by some agreement, the ligand had a high affinity for the sequence PP, the selected peptide has a higher PP frequency than that of the random (control) peptide.

【0043】 比較のためのアルゴリズムをプログラミングする場合に考えねばならない重要な
ことは、ペプチドの配列とタンパク質の配列の比較手段の確定である。これは、
(i)比較が起こるセグメントの長さ(一度に考察されるアミノ酸の数)、(i
i)相同スコアの算出手段(これは、普通はアミノ酸類似性マトリックスの選択
を包含する)、および(iii)ペプチドまたはペプチド断片が比較されている
タンパク質配列と無関係であると考えられるより低い相同性の選択を要する。
An important consideration when programming algorithms for comparison is the determination of means for comparing peptide and protein sequences. this is,
(I) the length of the segment where the comparison occurs (the number of amino acids considered at one time), (i
i) a means of calculating homology scores, which usually involves the selection of a matrix of amino acid similarities, and (iii) a lower homology of the peptide or peptide fragment considered to be unrelated to the protein sequence being compared. Requires selection.

【0044】 (i)に関しては、比較は、好ましくはリガンドの結合に関連したペプチド長上
でなされる。ペプチドの小リガンドとの結合の検査では、4〜8アミノ酸だけが
結合に関与すると思われる。4個未満のアミノ酸を用いると、多すぎる偽陽性(
ノイズの多い出力)を生じ、8個より多いアミノ酸を用いると多すぎる偽陰性を
生じる。ほとんどの場合、一度に6個のアミノ酸を用いたが、他の適用には5ま
たは7個が好ましい。
With regard to (i), the comparison is preferably made on the peptide length associated with the binding of the ligand. Examination of the binding of peptides to small ligands appears to involve only 4-8 amino acids in binding. With less than 4 amino acids, too many false positives (
Noisy output), and using more than 8 amino acids produces too many false negatives. In most cases, 6 amino acids were used at a time, but 5 or 7 are preferred for other applications.

【0045】 (ii)に関しては、正しい相同マトリックスまたはアミノ酸類似性マトリック
スを選択すると、2つのアミノ酸配列間の類似性を採点するのに役立つ(Dayhof
f, M.O.,等)。出願人等はこれらの計算のためにいくつかの異なる相同マトリッ
クスを用いてそれらがすべて類似の結果を示すが、しかし種々のシグナル対ノイ
ズ比を有する結果を生じることを見出した。異なる環境では異なるマトリックス
が好ましい。典型的マトリックスは、20x20で、各アミノ酸に対して1列お
よび1カラムである。特別な目的のために、またはある種類の相同検索を増強す
るためには、付加的列およびカラムを付加し得る。マトリックスの対角線は同一
性を採点する(例えば、アラニンがアラニンと適合される場合)。対角線は、通
常は異なるアミノ酸に関しては異なるスコアを有する(例えば、トリプトファン
は他のいかなるものによっても非常にまれにしか置換されず、したがってその傾
斜線スコアは、例えばタンパク質の構造または機能をひどく変えることなく頻繁
に置換され得るアラニンよりも高い)。マトリックスの傾斜線から逸れた素子は
、類似性スコアを示す。例えば、アラニンおよびセリンは低陽性スコアを有する
が、しかしトリプトファンおよびセリンは有意の陰性スコアを有する。出願人等
は、それらの比較に、Blossum62(Henikoff, S.等、1992)と呼ばれる
相同マトリックスを用いた。
Regarding (ii), choosing the correct homology matrix or amino acid similarity matrix helps to score the similarity between two amino acid sequences (Dayhof
f, MO, etc.). Applicants have used several different homology matrices for these calculations and have found that they all show similar results, but produce results with different signal to noise ratios. Different matrices are preferred in different environments. A typical matrix is 20x20, one row and one column for each amino acid. Additional columns and columns may be added for special purposes or to enhance certain types of homology searches. The diagonal of the matrix marks the identities (eg when alanine is matched with alanine). Diagonals usually have different scores for different amino acids (e.g. tryptophan is very rarely replaced by anything else, so its slanted score may, for example, severely alter the structure or function of a protein. Higher than alanine, which can be frequently replaced without. Elements that deviate from the slope of the matrix show a similarity score. For example, alanine and serine have low positive scores, but tryptophan and serine have significant negative scores. Applicants used a homology matrix called Blossum 62 (Henikoff, S. et al., 1992) for their comparison.

【0046】 (iii)に関しては、選択されるノイズレベルは、実施例としてBcl−2を
用いて、そして対照としてその他のアポトーシス関連タンパク質を用いて、完全
に経験的に確定された。絶対数は、使用されている類似性マトリックスによる。
With respect to (iii), the selected noise level was fully empirically determined using Bcl-2 as an example and other apoptosis-related proteins as controls. The absolute number depends on the similarity matrix used.

【0047】 本アルゴリズムは、以下の工程を特徴とする: (a)タンパク質配列の第一ブロック(例えば、最初の6個のアミノ酸)を
選択する。 (b)ペプチド質配列の第一ブロック(例えば、最初のペプチドの最初の6
個のアミノ酸)を選択する。 (c)類似性マトリックスを用いてタンパク質のブロックとペプチドのブロ
ックとの間の相同スコアを算出する。これは、タンパク質からのものから作製さ
れたアミノ酸対に対応するマトリックス素子とペプチド中の対応するアミノ酸と
を合計することにより実施する。 (d)最初のペプチド中の第二の場所に比較データ組を進めて(c)を反復
する。 (e)親和性スクリーンにより選択されたすべてのペプチド中の考え得るす
べての位置を通して進めて、各ペプチドに関して(b)〜(d)を反復する。 (f)選択されたすべてのペプチドを用いてこの比較が完了したら、タンパ
ク質の位置2に進めて、工程(b)〜(e)を反復する。 (g)タンパク質のすべての位置に関して工程(b)〜(f)を反復しなが
ら、一方で各位置に関する累積相同スコアを保存する。 (h)ライブラリーから選択されたペプチドの対照(ランダム)組に関して
工程(b)〜(g)を実行する。 (i)タンパク質中の各位置に関して選択されたペプチドの相同スコアから
ランダムペプチドに関する相同スコアを差し引く。 (j)計算結果を出力する。
The algorithm is characterized by the following steps: (a) Selecting the first block of protein sequences (eg the first 6 amino acids). (B) The first block of peptidic sequence (eg, the first 6 of the first peptide).
Individual amino acids). (C) Calculate homology scores between protein blocks and peptide blocks using a similarity matrix. This is done by summing the matrix elements corresponding to the amino acid pairs made from the protein and the corresponding amino acids in the peptide. (D) Advance the comparison data set to the second location in the first peptide and repeat (c). (E) Repeat (b)-(d) for each peptide, proceeding through all possible positions in all peptides selected by the affinity screen. (F) Once this comparison is complete with all selected peptides, proceed to position 2 of the protein and repeat steps (b)-(e). (G) Repeat steps (b)-(f) for all positions of the protein while preserving the cumulative homology score for each position. (H) Perform steps (b)-(g) on a control (random) set of peptides selected from the library. (I) Subtract the homology score for the random peptide from the homology score for the selected peptide for each position in the protein. (J) Output the calculation result.

【0048】 所定のタンパク質のいずれかに関してこのアルゴリズムにより得られた最大相
同スコアは、関連リガンドの結合にそれが関与する可能性の測定値である。タン
パク質中の相同スコアの分布は、結合が起こり得る位置についての情報を提供す
る。Bcl2の場合には、これは、データ組中にペプチドを含有する配列番号:
3を含入しなくても、タキソールの結合がタンパク質の柔軟性ループの延長領域
を包含することを示した。
The maximum homology score obtained by this algorithm for any given protein is a measure of its potential involvement in the binding of related ligands. The distribution of homology scores in proteins provides information about where binding may occur. In the case of Bcl2, this is the SEQ ID NO: containing the peptide in the data set:
It was shown that the binding of taxol, even without the inclusion of 3, included the extended region of the flexible loop of the protein.

【0049】 タキソールの考え得る分子ターゲットとしてのヒトBcl−2の発見、そしてμ
モル親和性を有するタキソールとのBcl−2の結合の確証の後、出願人等は、
それらのBcl−2との結合を基礎にして、タキサンのアポトーシス活性を確定
するための方法を案出した。本方法は、標準ELISA検定を用いて、タキサン
/Bcl−2のコンプレックスの解離曲線を簡単に測定することを包含する。タ
キソールより強力にBcl−2に結合するタキサンは、タキソールより多くの効
力を有して癌細胞中でアポトーシスを誘導し、したがってより良好な調合剤を製
造し得る。
Discovery of human Bcl-2 as a possible molecular target for taxol, and μ
After confirmation of the binding of Bcl-2 to taxol with molar affinity, Applicants
Based on their binding to Bcl-2, a method was devised to determine the apoptotic activity of taxanes. The method involves simply measuring the dissociation curve of the taxane / Bcl-2 complex using a standard ELISA assay. Taxanes, which bind Bcl-2 more strongly than taxol, have more potency than taxol to induce apoptosis in cancer cells and may therefore produce better formulations.

【0050】 以下の実施例は、本発明の原理および利点を説明する。[0050]   The following examples illustrate the principles and advantages of this invention.

【0051】 実施例1 タキソール結合ペプチドの同定 タキソールは、広範な悪性疾患に対して効力が立証済みである抗癌剤であり、
最も臨床的に興味深いのはヒト乳癌および卵巣癌である(Rowinsky and Donehow
er, 1991)。その唯一既知の分子ターゲットがチューブリンであり、これは重合
するよう誘導し、有糸分裂機構中の微小管の動的不安定性を粉砕し、そして中期
/後期遷移時に有糸分裂を休止させる(Jordan et al., 1993)。プログラムさ
れた細胞死またはアポトーシス、多くの細胞内メッセンジャーおよび成長因子、
例えばp53のレベル増大(Roth, W. 1998)、ならびに抗アポトーシスタンパ
ク質Bcl−2のリン酸化およびその後の不活性化(Haldar et al., 1995; 199
6)を含めたタキソールに対する広範なその他の反応が報告されている。これら
の活性は、微小管に及ぼすタキソールの作用により間接的に誘導されると考えら
れる。
Example 1 Identification of Taxol-Binding Peptides Taxol is an anti-cancer agent with proven efficacy against a wide range of malignancies,
Most clinically interesting are human and ovarian cancers (Rowinsky and Donehow
er, 1991). Its only known molecular target is tubulin, which induces it to polymerize, disrupts the dynamic instability of microtubules in the mitotic machinery, and pauses mitosis during the metaphase / late transition ( Jordan et al., 1993). Programmed cell death or apoptosis, many intracellular messengers and growth factors,
For example, increased levels of p53 (Roth, W. 1998), and phosphorylation and subsequent inactivation of the anti-apoptotic protein Bcl-2 (Haldar et al., 1995; 199).
A wide range of other responses to taxol have been reported, including 6). These activities are considered to be indirectly induced by the action of taxol on microtubules.

【0052】 β−チューブリンまたはその他のタンパク質上のタキソールの考え得る結合部位
を同定するために、タキソールに対する高親和性を有するペプチドに関して、ラ
ンダムファージ表示ペプチドライブラリーを検索した。ファージ粒子の表面に曝
露された場合にタキソールに対して高親和性を有するペプチドは細胞タンパク質
の表面に存在する場合もタキソールに対する高親和性を有し得ると推論された。
バクテリオファージM13(Ph.D.−12ライブラリー,New England Biol
abs, Beverly, Massachusettsから入手可能)のp3のN末端で表示されるラン
ダム十二量体ライブラリーを、タキソールに対して高親和性を有するメンバーに
ついてスクリーニングした。C7位置でビオチニル化されたタキソール誘導体を
、実施例2に記載したように合成した。このタキソール誘導体をストレプトアビ
ジン被覆プレートの表面に固定し、バイオパンニングの標準技法を用いてビオチ
ニル化タキソールに対して高親和性を有するメンバーについて選択し、続いて修
飾した。通常用いられるものより10倍高いモル量の配位し(即ち、ビオチニル
化タキソール)をストレプトアビジン被覆培養皿に付加した。2つの別々のスク
リーニングは、それぞれ1.7x105および2.8x105倍という強化値(こ
こで、強化=投入ファージ数/産出ファージ数)を生じた。これらのタキソール
結合ファージをラウンドIと名付けた。20個の別々のファージ粒子をラウンド
Iプールから無作為に選択し、塩基配列分析を行った。ラウンドIファージの残
りのものを非競合的に増幅して、低解離定数と低増殖特性を有するタキソール結
合ペプチドが生存の良好な機会を有するようにした。90,000未満のプラー
ク形成単位(pfus)を150mm培養プレート上の寒天中に固定した。トリ
ス緩衝化生理食塩水+0.1%トゥイーン20(非イオン性洗剤)の溶液を4℃
で約2時間、静かに回転させることにより、ウイルス粒子を寒天から溶離した。
このウイルス懸濁液を精製し、ポリエチレングリコール沈降を2回連続して実施
して、濃縮した。
To identify possible binding sites for taxol on β-tubulin or other proteins, a random phage-displayed peptide library was searched for peptides with high affinity for taxol. It was inferred that peptides that have a high affinity for taxol when exposed to the surface of phage particles may also have a high affinity for taxol when present on the surface of cellular proteins.
Bacteriophage M13 (Ph.D.-12 library, New England Biol
(Abs, Beverly, Massachusetts)), a random dodecameric library displayed at the N-terminus of p3 was screened for members with high affinity for taxol. The taxol derivative biotinylated at the C 7 position was synthesized as described in Example 2. The taxol derivative was immobilized on the surface of streptavidin coated plates and selected for members with high affinity for biotinylated taxol using standard techniques of biopanning, followed by modification. A 10-fold higher molar amount of coordination (ie, biotinylated taxol) than was normally used was added to streptavidin-coated culture dishes. Two separate screens yielded enhancement values of 1.7 × 10 5 and 2.8 × 10 5 fold, respectively (where enhancement = input phage / output phage). These taxol-binding phages were named Round I. Twenty individual phage particles were randomly selected from the Round I pool and sequenced. The rest of the Round I phage was non-competitively amplified so that taxol-binding peptides with low dissociation constants and low growth properties had a good chance of survival. Less than 90,000 plaque forming units (pfus) were fixed in agar on 150 mm culture plates. A solution of Tris buffered saline + 0.1% Tween 20 (nonionic detergent) at 4 ° C.
The viral particles were eluted from the agar by gently swirling for about 2 hours.
The virus suspension was purified and concentrated by performing two consecutive polyethylene glycol precipitations.

【0053】 複合タキソールを含有する培養皿上の40倍の量の投入ファージ(低KDまた
は「密着」結合ファージ粒子対非特異的結合ファージ粒子に関して強化する)を
用いて増幅ラウンドIクローンに2回目のスクリーニングを行って、5.1x1
4倍の強化を生じた。これらのラウンドIIファージ粒子の増幅と、その後の
タキソールを用いた3回目のスクリーニング(ラウンドIII)により2.3x
104倍の強化値を得た。ラウンドIIバクテリオファージの70のメンバーお
よびラウンドIIIバクテリオファージの23のメンバーを無作為に選択し、同
様に塩基配列決定を行った。
2 for amplification Round I clones with 40-fold amount of input phage (enhanced for low K D or “tight” bound phage particles versus non-specific bound phage particles) on culture dishes containing complex taxol. After the first screening, 5.1x1
0 four times resulted in a strengthening. 2.3x by amplification of these round II phage particles followed by a third round of screening with taxol (round III)
A 10 4 times enhancement value was obtained. 70 members of Round II bacteriophage and 23 members of Round III bacteriophage were randomly selected and sequenced in the same manner.

【0054】 アミノ酸配列特性に関して、各群のペプチドを以下のように分析した: 無作為挿入物に関する12の位置の各々での個々のアミノ酸の発生率からポア
ソン分布を産出することにより、元のライブラリー(即ち、タキソールによるス
クリーニング前)の配列特性の特性化を成し遂げた。各クローンの情報含量は、
ライブラリー内のその発生確率の逆のマイナス自然対数と定義された。この情報
含量値は確率の便利な測定値で、情報含量が大きいほど関連する配列は、まばら
である。親和性選択により単離されたペプチドのアミノ酸配列は、親ライブラリ
ーからの配列と比べて、相対的に高い関連情報含量を有する。平均情報含量は、
非選択ファージ(n=101)に関する33.1±1.6からラウンドIファー
ジ(n=20)に関する35.4±2.5、ラウンドIIファージ(n=70)
に関する35.4±2.1およびラウンドIIIファージ(n=23)に関する
34.8±2.4に増大した。これらの数値は、ラウンドI後に、親和性選択は
タキソール結合ファージに関してはさらなる強化を生じておらず、ラウンドII
後は、増殖特徴はファージ集団の組成中の測定可能因子になった。これは他のグ
ループが仮定した筋書きである(Folgori et al., EMBO J. 1994 May 1;13(9)
:2236-2243)。
For amino acid sequence characteristics, each group of peptides was analyzed as follows: The original live by generating a Poisson distribution from the incidence of individual amino acids at each of the 12 positions for the random insert. Characterization of the sequence characteristics of the rally (ie before screening with taxol) has been accomplished. The information content of each clone is
It was defined as the negative natural logarithm of its probability of occurrence within the library. This information content value is a convenient measure of probability, the greater the information content, the more sparse the related sequences. The amino acid sequences of peptides isolated by affinity selection have a relatively high content of related information as compared to the sequences from the parent library. The average information content is
33.1 ± 1.6 for non-selected phage (n = 101) to 35.4 ± 2.5 for round I phage (n = 20), round II phage (n = 70)
Increased to 35.4 ± 2.1 for Round III phage (n = 23) and 34.8 ± 2.4 for Round III phage (n = 23). These figures show that after round I, affinity selection resulted in no further enhancement for taxol-binding phages, and that round II
Later, the growth characteristics became a measurable factor in the composition of the phage population. This is a scenario assumed by another group (Folgori et al., EMBO J. 1994 May 1; 13 (9).
: 2236-2243).

【0055】 ラウンドI、IIおよびIIIの配列分析を実行して、12のうちの最小の3の
連続アミノ酸を共有する任意のバクテリオファージを同定した。3回すべて、な
らびに無作為に選択した非スクリーニング化ファージは、共通して連続三量体を
有する対を保有した。102の無作為非選択化配列を用いた対照検索は、5個の
四量体、0個の五量体そして1個の六量体を生じたが、後者はそれぞれ30.2
および31.0にすぎないの情報含量を有した。さらに、対照六量体を用いた合
成配列データベースOWL(Bleasby et al.(1994)Nucleic Acids Research,
22(17), 3574-3577)内のDELPHOS配列検索は2つの実体のみ、即ち仮
説的ヒトサイトメガロウイルスタンパク質(ULB7 HCMVA)および仮説
的酵母菌タンパク質(S61023)を引き出した。推定上のタキソール結合配
列のうち、ラウンドII配列だけが4および5残基の長さのコンセンサス配列を
共有するクローン対を含有した。2つの四量体、配列番号:1および配列番号:
2は、ラウンドIIクローン中で同定された。しかしながら、四量体は、現時点
でほとんどの場合に疑わしい標的タンパク質の管理可能なリストを生じるのに十
分特異的ではない。例えば、配列番号:1を用いた配列検索は873の適合を生
じ、このうち152はヒト配列であった。
Round I, II and III sequence analysis was performed to identify any of the bacteriophages sharing a minimum of 3 contiguous amino acids out of 12. All three rounds, as well as randomly selected non-screened phage harbored pairs with contiguous trimers in common. A control search with 102 randomly deselected sequences yielded 5 tetramers, 0 pentamers and 1 hexamer, the latter 30.2 each.
And had an information content of only 31.0. In addition, a synthetic sequence database OWL using a control hexamer (Bleasby et al. (1994) Nucleic Acids Research,
A DELPHOS sequence search within 22 (17), 3574-3577) derived only two entities, the hypothetical human cytomegalovirus protein (ULB7 HCMVA) and the hypothetical yeast protein (S61023). Of the putative taxol-binding sequences, only Round II sequences contained clone pairs sharing consensus sequences of 4 and 5 residues in length. Two tetramers, SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO:
2 was identified in the Round II clone. However, tetramers are not currently sufficiently specific to generate a manageable list of target proteins that are most often suspect. For example, a sequence search using SEQ ID NO: 1 yielded 873 matches, of which 152 were human sequences.

【0056】 ラウンドII中の2つの四量体の他に、2対の五量体を同定した。クローンT
AX2.6およびTAX12.29は、挿入ペプチド内の同一位置でペンタペプ
チド配列番号:3を共有し、クローンTAX2.8およびTAX2.74は挿入
配列に沿って異なる位置で配列番号:4を共有する。これら4つのクローン内の
局在化は、TAX2.6およびTAX2.29がそれぞれ35.9および36.
3の情報含量を保有し、一方TAX2.8およびTAX2.74がそれぞれ31
.6および31.2の情報含量値を保有することを示す。情報値は対数として表
されるので、これらの数値は配列番号:3適合が配列番号:4より約10,00
0の因子だけ統計的出現率が少ないことを示す。2回のバイオパンニング後、単
一ペンタペプチドコンセンサス配列、配列番号:3をタキソール結合モチーフに
最もよく対応するものとして同定した。
In addition to the two tetramers in Round II, two pairs of pentamers were identified. Clone T
AX2.6 and TAX12.29 share the pentapeptide SEQ ID NO: 3 at the same position within the insert peptide, clones TAX2.8 and TAX2.74 share SEQ ID NO: 4 at different positions along the insert sequence. . The localization within these four clones was determined by TAX2.6 and TAX2.29 at 35.9 and 36.
It has an information content of 3, while TAX2.8 and TAX2.74 each have 31
. It is shown to carry information content values of 6 and 31.2. Since the information values are expressed as logarithms, these numerical values are about
A factor of 0 indicates that the statistical appearance rate is low. After two rounds of biopanning, a single pentapeptide consensus sequence, SEQ ID NO: 3, was identified as the one that best corresponds to the taxol binding motif.

【0057】 OWLデータベースの検索は、配列番号:3は任意の既知のチューブリン中に
は出現せず、2つの既知のヒトタンパク質のみ、即ちBcl−2(残基55−5
9)およびアタキシン−2(SCA2)中に見出される、ということを示した(
Pulst, et al., Nat. Genet. 1996 Nov. ;14(3):269-276; Imbert et al., Na
t. Genet 1996 Nov;14(3):285-291)。Bcl−2では、それはBcl−2相
同染色体、Bcl−XLとの比較により同定される高柔軟性の60アミノ酸ルー
プの中央に出現する(X線結晶学的およびNMR構造の両方が得られている(Mu
chmore et al., 1996)。このループはBcl− XLとBcl−2の両方で調節
ドメインとして作用し(Chang et al., 1997)、その抗アポトーシス活性には必
要でない(Muchmore et al., 1996)。Bcl−2機能はタキソールにより調節
されることが知られているため、それはタキソールに対する非常に最もらしい分
子ターゲットを示す。
A search of the OWL database revealed that SEQ ID NO: 3 does not occur in any known tubulin and only two known human proteins, Bcl-2 (residues 55-5).
9) and ataxin-2 (SCA2).
Pulst, et al., Nat. Genet. 1996 Nov.; 14 (3): 269-276; Imbert et al., Na
t. Genet 1996 Nov; 14 (3): 285-291). In Bcl-2, it is obtained both central to the appearance (X-ray crystallography and NMR structure of 60 amino acids loop high flexibility which is identified by comparison with the Bcl-2 homologue, Bcl-X L (Mu
chmore et al., 1996). This loop acts as a regulatory domain for both Bcl X L and Bcl-2 (Chang et al. , 1997), not required for its anti-apoptotic activity (Muchmore et al., 1996) . Since Bcl-2 function is known to be regulated by taxol, it represents a very likely molecular target for taxol.

【0058】 ELISA結合検定を用いて、Bcl−2/GST融合タンパク質が固定ビオチ
ニル化タキソールと直接結合するか否かを確定した。抗Bcl−2抗体を用いて
、Bcl−2結合を検出した。これらの結果は、Bcl−2がビオチニル化タキ
ソール誘導体と結合し、Kdが約0.4μMであることを示す(図2参照)。グ
ラフは、Bcl−2/GST融合タンパク質の、タキソール(△)、ビオチン(
▲)およびビオチニル化ダイオキシン(■)との結合、ならびにBcl−XL
、タキソール(○)およびビオチン(●)との結合に関するELISAデータを
示す。x軸は溶液中のタンパク質のlog nM濃度(Bcl−2またはBcl
−XL)であり、y軸は490nmでの未修正光学密度である。挿入物はペプチ
ドの選択に用いたビオチニル化タキソールの化学構造である。同様の実験で、B
cl−2は約10〜50分の1の親和性でビオチニル化タキソテレ(taxotere)
とも結合することが示された。
An ELISA binding assay was used to determine if the Bcl-2 / GST fusion protein bound directly to immobilized biotinylated taxol. Bcl-2 binding was detected using anti-Bcl-2 antibody. These results indicate that Bcl-2 binds to the biotinylated taxol derivative with a K d of approximately 0.4 μM (see FIG. 2). The graph shows taxol (Δ), biotin (of Bcl-2 / GST fusion protein).
▲) and binding of biotinylated dioxin (■), as well as Bcl-X L, indicating the ELISA data for binding to taxol (○) and biotin (●). The x-axis is the log nM concentration of protein in solution (Bcl-2 or Bcl
A -X L), y-axis is the uncorrected optical density at 490 nm. The insert is the chemical structure of the biotinylated taxol used for peptide selection. In a similar experiment, B
cl-2 is a biotinylated taxotere with an affinity of approximately 10-50 times.
Was also shown to bind.

【0059】 Bcl−2/GST構築物はタキソールを結合する差異に実質的配座変化を受け
るということを実証するCD結果を用いて、円二色性分光法により、Bcl−2
/GST融合タンパク質のBcl−2部分とのタキソールの結合を確証した。融
合タンパク質のスペクトルは、付加されるタキソールを用いる場合と用いない場
合とで、有意に異なる(図3参照)。グラフは、タキソールを用いた場合(実線
)と用いない場合(点線)のヒトBcl/GST融合タンパク質の円二色性スペ
クトルを示す。各スペクトルは、5つのスペクトルの結果を平均したものであり
、示したように標準偏差を用いてベースラインを差し引いた。これらの差は、測
定値中のエラーバー(標準偏差)よりはるかに大きく、曲線の形状(220/2
10nmピークの比)およびピーク位置の両方の変化を含む。タキソールを用い
た場合と用いない場合のBcl−2融合タンパク質に関して産出した二次構造は
約4%異なり、ベータ−回転配座に見出される分子の領域の変化を包含すると思
われる。これは、Bcl−2ループ領域(配列番号:3)のHTPHP含有部分
に関して予測される二次構造の型に対応する。差の大きさ(エラーレベルを念頭
に置く)は、約10〜12個のアミノ酸が変化に関与することを示唆する。TA
X2.29とヒトBcl−2との間の相同は、それぞれ位置1〜12および残基
55〜66との間にあり、少なくとも12個のアミノ酸の最小薬剤/タンパク質
相互作用を意味する。
By circular dichroism spectroscopy, using the CD results demonstrating that the Bcl-2 / GST construct undergoes a substantial conformational change in the binding of taxol, Bcl-2
The binding of taxol to the Bcl-2 portion of the / GST fusion protein was confirmed. The spectrum of the fusion protein is significantly different with and without added taxol (see Figure 3). The graph shows circular dichroism spectra of human Bcl / GST fusion protein with and without taxol (solid line) and dotted line. Each spectrum is the average of the results of 5 spectra and the standard deviation was used to subtract the baseline as shown. These differences are much larger than the error bars (standard deviation) in the measured values, and the shape of the curve (220/2
10 nm peak ratio) and peak position changes are included. The secondary structure produced for the Bcl-2 fusion protein with and without taxol differed by about 4% and appears to involve changes in the region of the molecule found in the beta-rotational conformation. This corresponds to the type of secondary structure predicted for the HTPHP containing portion of the Bcl-2 loop region (SEQ ID NO: 3). The magnitude of the difference (with error level in mind) suggests that about 10-12 amino acids are involved in the change. TA
The homology between X2.29 and human Bcl-2 is between positions 1-12 and residues 55-66, respectively, meaning a minimal drug / protein interaction of at least 12 amino acids.

【0060】 対照実験では、タキソールをS. japonicumからの精製GSTに付加した。Bcl
−2/GST融合構築物に対比して、GSTスペクトルは、タキソールを用いた
場合も用いない場合もほとんど同一である。差は、エラーバーよりはるかに小さ
く、220/210nm比に変化は認められず、ピークシフトも観察されない。
これは、GST分子単独内に任意の正味の構造的変化が存在し、それはその全体
的二次構造の0.5%未満を包含する、ということを意味する。これらの結果は
、Bcl−2/GST融合タンパク質と結合するタキソールが生じ、Bcl−2
/GST融合タンパク質に関して観察されたスペクトル差は分子のBcl−2部
分から得られねばならない、ということを明らかにする。さらに、この結合はB
cl−2タンパク質に関する有意の結合構造結果を有し、約15%〜20%のル
ープ残基を包含する。
In a control experiment, taxol was added to purified GST from S. japonicum. Bcl
In contrast to the -2 / GST fusion construct, the GST spectra are almost identical with and without taxol. The difference is much smaller than the error bar, no change in 220/210 nm ratio is observed and no peak shift is observed.
This means that there is any net structural change within the GST molecule alone, which comprises less than 0.5% of its overall secondary structure. These results indicate that taxol bound to the Bcl-2 / GST fusion protein resulted in Bcl-2
It reveals that the observed spectral difference for the / GST fusion protein must be obtained from the Bcl-2 portion of the molecule. Furthermore, this bond is B
It has significant binding structural consequences for the cl-2 protein and includes approximately 15% -20% loop residues.

【0061】 タキソールまたはタキソテレはBcl−2のリン酸化および697個のヒト急性
白血病前B細胞のアポトーシスを誘導することが示された(Haldar et al., 199
5; 1997)。これらの細胞中でアポトーシスを誘導するのに必要なこれら2つの
薬剤の濃度は、タキソールおよびタキソテレがBcl−2とインビトロで相互作
用を開始する濃度と同様である。このことは、それが観察されたリン酸化および
その後のアポトーシスを引き起こすこれらの薬剤とBcl−2との直接相互作用
であり得る、ということを示唆する。さらに、ヒトBcl−2は配列番号:3モ
チーフの領域におけるタンパク質のネズミバージョンとは有意に異なる。この差
は、タキソール治療に対するマウス腫瘍の不十分な応答を説明し得る。現在のと
ころ、ヒト組織腫瘍を有するマウスモデルがタキソール試験で用いられねばなら
ない。
Taxol or taxotere was shown to induce phosphorylation of Bcl-2 and apoptosis of 697 human pre-acute leukemia B cells (Haldar et al., 199).
5; 1997). The concentrations of these two agents required to induce apoptosis in these cells are similar to those at which taxol and taxotere initiate in vitro interactions with Bcl-2. This suggests that it may be a direct interaction of these agents with Bcl-2 that causes the observed phosphorylation and subsequent apoptosis. Furthermore, human Bcl-2 differs significantly from the murine version of the protein in the region of the SEQ ID NO: 3 motif. This difference may explain the poor response of mouse tumors to taxol treatment. Currently, a mouse model with human tissue tumors has to be used in the taxol test.

【0062】 ここに用いた技術は、タキソールおよびタキソテレのための考え得る標的とし
てBcl−2を同定する。使用した方法は、極めて簡単である。この研究に用い
た、そしてコンセンサス配列番号:3を含有するp3ライブラリーのメンバーは
Bcl−2上に存在する同一アミノ酸を用いてBcl−2上のタキソール結合部
位を模倣するということが可能である。
The technique used here identifies Bcl-2 as a possible target for taxol and taxotere. The method used is quite simple. It is possible that the members of the p3 library used in this study and containing the consensus SEQ ID NO: 3 mimic the taxol binding site on Bcl-2 with the same amino acids present on Bcl-2. .

【0063】 実施例2 ビオチニル化タキソールの調製 タキソール誘導体7−ビオチンアミドカルバメート6a−cをスキーム1に示
すように合成した。0℃でのピリジン中のタキソールとTESCIの反応は、2
’−TES−タキソール2を収率84%で生じた。化合物2は、室温でCH2
Cl2中のカルボニルジミダゾールと反応して、2’−TES−7−イミダゾリ
デタキソール3を収率94%で生じた。3を室温でCH2Cl2中の過剰量の時ア
ミンH2N(CH2nNH2(50当量、n=4,6,12)で処理して、アミド
カルボネート4(a、n=4;b、n=12)を得た。それ以上精製せずに、4
a−cをDMF中で室温でビオチンN−ヒドロキシルスクシンイミドエステル7
で処理して、2’−TES’7−ビオチンアミド−カルバメート5a−cを得た
。室温でHF/Py/MeC柄縫う(1:10:10v/v/v)を用いて5a
−cから2’−TES基を除去して、クロマトグラフィー処理後に、所望の7−
ビオチンアミドカルバメート化6a−cを得た。
Example 2 Preparation of Biotinylated Taxol The taxol derivative 7-biotinamide carbamate 6a-c was synthesized as shown in Scheme 1. The reaction of TEXCI with taxol in pyridine at 0 ° C is 2
'-TES-Taxol 2 was produced in a yield of 84%. Compound 2 is CH 2 2 at room temperature
Reacts with the carbonyl Jimi indazole in Cl 2, and produced 2'-TES-7- imidazo Ride taxol 3 in 94% yield. 3 was treated with the amine H 2 N (CH 2 ) n NH 2 (50 equivalents, n = 4,6,12) in excess in CH 2 Cl 2 at room temperature to give the amide carbonate 4 (a, n = 4; b, n = 12) was obtained. 4 without further purification
ac at room temperature in DMF biotin N-hydroxyl succinimide ester 7
Treatment with 2'-TES'7-biotinamide-carbamate 5a-c. 5a using HF / Py / MeC patterned stitch (1:10:10 v / v / v) at room temperature
After removal of the 2'-TES group from -c and chromatography, the desired 7-
Biotinamide carbamate 6a-c was obtained.

【化2】 スキーム1 Scheme 1

【化3】 スキーム1(続き) Scheme 1 (continued)

【化4】 スキーム1(続き) Scheme 1 (continued)

【化5】 スキーム1(続き) Scheme 1 (continued)

【化6】 スキーム1(続き) Scheme 1 (continued)

【0064】 2’−TES−タキソール2。0℃でピリジン(2.9mL)中のタキソール
(247mg、0.289mmol)の溶液に、ピリジン(0.87mmol)
中のTESCIの1.0M溶液0.87mLを付加した。この混合物を0℃で7
時間、次に室温で8時間攪拌し、EtOAcで希釈した。その結果生じた混合物
を飽和水性NaHCO3、水、10%CuSO4、水およびブライン(塩水)で洗
浄し、Na2SO4上で乾燥した。真空中で溶媒を除去して、淡黄色油(345m
g)を得た。溶媒を除去後、クロマトグラフィー(3:2v/vヘキサン/Et
OAc)処理して、2を白色固体として得た(236mg、84%)。
2′-TES-Taxol 2.0 To a solution of taxol (247 mg, 0.289 mmol) in pyridine (2.9 mL) at 0 ° C., pyridine (0.87 mmol).
0.87 mL of a 1.0 M solution of TESCI in was added. This mixture is stirred at 0 ° C for 7
Stir for hours then room temperature for 8 hours and dilute with EtOAc. The resulting mixture of saturated aqueous NaHCO 3, water, 10% CuSO 4, was washed with water and brine (brine), dried over Na 2 SO 4. The solvent was removed in vacuo to give a pale yellow oil (345 m
g) was obtained. After removing the solvent, chromatography (3: 2 v / v hexane / Et)
OAc) treatment gave 2 as a white solid (236 mg, 84%).

【0065】 2’−TES−7−イミダゾリデタキソール3。 CH2Cl2(10mL)中
の2’−TES−タキソール(2.251mg、0.259mmol)の溶液に
、カルボニルジイミダゾール(422mg、2.60mmol)を付加した。こ
の混合物を室温で19時間攪拌し、EtOAc(50mL)で希釈し、飽和Na
HCO3水溶液、水、ブラインで洗浄し、Na2SO4上で乾燥した。真空中で溶
媒を除去して、3を白色固体として得た(249mg、0.234mmol、9
1%)。
2'-TES-7-imidazolide taxol 3. CH 2 Cl 2 (10mL) solution of 2'-TES-taxol (2.251mg, 0.259mmol) to a solution of was added carbonyl diimidazole (422 mg, 2.60 mmol). The mixture was stirred at room temperature for 19 hours, diluted with EtOAc (50 mL), saturated Na
It was washed with aqueous HCO 3 solution, water, brine and dried over Na 2 SO 4 . The solvent was removed in vacuo to give 3 as a white solid (249mg, 0.234mmol, 9
1%).

【0066】 アミノカルボネート4a。 CH2Cl2(10mL)中の3(148mg、0
.139mmol)の溶液に、H2N(CH24NH2(663mg、7.52m
mol)を付加した。混合物を室温で16時間攪拌し、EtOAc(50mL)
で希釈し、飽和水性NaHCO3、水およびブラインで洗浄し、Na2SO4上で
乾燥した。真空中で溶媒を除去して、4aを白色固体として得た(141mg、
0.130mmol、94%)。
Aminocarbonate 4a. 3 (148 mg, 0 in CH 2 Cl 2 (10 mL)
. 139 mmol) in H 2 N (CH 2 ) 4 NH 2 (663 mg, 7.52 m)
mol) was added. The mixture was stirred at room temperature for 16 hours, EtOAc (50 mL)
Diluted with and washed with saturated aqueous NaHCO 3 , water and brine, dried over Na 2 SO 4 . Removal of solvent in vacuo gave 4a as a white solid (141 mg,
0.130 mmol, 94%).

【0067】 アミノカルボネート4b。 CH2Cl2(10mL)中の3(101mg、0
.095mmol)の溶液に、 H2N(CH26NH2(558mg、4.80
mmol)を付加した。この混合物を室温で19時間攪拌し、EtOAc(50
mL)で希釈し、飽和水性NaHCO3、水およびブラインで洗浄し、Na2SO 4 上で乾燥した。真空中で溶媒を除去して、4bを白色固体として得た(99m
g、0.089mmol、94%)。
[0067]   Aminocarbonate 4b. CH2Cl23 (101 mg, 0 in 10 mL)
. 095 mmol) in H 22N (CH2)6NH2(558 mg, 4.80
mmol) was added. The mixture was stirred at room temperature for 19 hours and washed with EtOAc (50
mL) and saturated aqueous NaHCO.3Washed with water, brine, Na2SO Four Dried on. Removal of solvent in vacuo gave 4b as a white solid (99m
g, 0.089 mmol, 94%).

【0068】 アミノカルボネート4c。 化合物4cを同様に、3およびH2N(CH212
NH2から良好な収率で合成した。
Aminocarbonate 4c. Compound 4c was similarly treated with 3 and H 2 N (CH 2 ) 12
Synthesized in good yield from NH 2 .

【0069】 2’−TES−7−ビオチンアミドカルバメート5a。 DMF(3mL)中
の4a(141mg、0.130mmol)の溶液に、 ビオチンN−ヒドロキ
シルスクシンイミドエステル(7.50mg、0.15mmol)を付加した。
この混合物を室温で11時間攪拌し、EtOAc(50mL)で希釈し、飽和水
性NaHCO3、水およびブラインで洗浄し、Na2SO4上で乾燥した。真空中
で溶媒を除去し、クロマトグラフィー処理して、白色固体として得た(132m
g、0.101mmol、78%)。
2'-TES-7-Biotinamide carbamate 5a. To a solution of 4a (141 mg, 0.130 mmol) in DMF (3 mL) was added biotin N-hydroxyl succinimide ester (7.50 mg, 0.15 mmol).
The mixture was stirred at room temperature for 11 hours, diluted with EtOAc (50 mL), washed with saturated aqueous NaHCO 3 , water and brine and dried over Na 2 SO 4 . The solvent was removed in vacuo and chromatographed to give a white solid (132m).
g, 0.101 mmol, 78%).

【0070】 2’−TES−7−ビオチンアミドカルバメート5b。 DMF(3mL)中
の4a(99mg、0.089mmol)の溶液に、 ビオチンN−ヒドロキシ
ルスクシンイミドエステル(7.36mg、0.11mmol)を付加した。こ
の混合物を室温で11時間攪拌し、EtOAc(50mL)で希釈し、飽和水性
NaHCO3、水およびブラインで洗浄し、Na2SO4上で乾燥した。真空中で
溶媒を除去後、5bを白色固体として得た(117mg、0.088mmol、
99%)。
2'-TES-7-Biotinamide carbamate 5b. To a solution of 4a (99 mg, 0.089 mmol) in DMF (3 mL) was added biotin N-hydroxyl succinimide ester (7.36 mg, 0.11 mmol). The mixture was stirred at room temperature for 11 hours, diluted with EtOAc (50 mL), washed with saturated aqueous NaHCO 3 , water and brine and dried over Na 2 SO 4 . After removing the solvent in vacuo, 5b was obtained as a white solid (117 mg, 0.088 mmol,
99%).

【0071】 2’−TES−7−ビオチンアミドカルバメート5c。5cをの溶液を同様に
して4cおよび7から良好な収率で合成した。
2'-TES-7-Biotinamide carbamate 5c. A solution of 5c was similarly synthesized from 4c and 7 in good yield.

【0072】 7−ビオチンアミドカルバメート6a。 HF/ピリジン/MeCN(1:1
0:10v/v/v)2mL中の5a(132mg、0.101mmol)の溶
液を室温で30分間攪拌し、EtOAc(50mL)で希釈し、飽和水性NaH
CO3、水、CuSO4、水およびブラインで洗浄し、Na2SO4上で乾燥した。
クロマトグラフィー(1:5v/vMeOH/CHCl3)処理して、6aを白
色固体として得た(112mg、0.094mmol、93%)。C62755
17S・(1/2)CHCl3に関する分析。理論値C:59.90;H:6.
07。実測値C:60.42;H:6.06。
7-Biotinamide carbamate 6a. HF / Pyridine / MeCN (1: 1
0:10 v / v / v) A solution of 5a (132 mg, 0.101 mmol) in 2 mL was stirred at room temperature for 30 minutes, diluted with EtOAc (50 mL) and saturated aqueous NaH.
CO 3, water, CuSO 4, was washed with water and brine, dried over Na 2 SO 4.
Chromatography (1: 5 v / v MeOH / CHCl 3 ) gave 6a as a white solid (112 mg, 0.094 mmol, 93%). C 62 H 75 N 5
Analysis for O 17 S. (1/2) CHCl 3 . Theoretical C: 59.90; H: 6.
07. Found C: 60.42; H: 6.06.

【0073】 7−ビオチンアミドカルバメート6b。 HF/ピリジン/MeCN(1:1
0:10v/v/v)2mL中の5b(117mg、0.088mmol)の溶
液を室温で30分間攪拌し、EtOAc(50mL)で希釈し、飽和水性NaH
CO3、水、CuSO4、水およびブラインで洗浄し、Na2SO4上で乾燥した。
クロマトグラフィー(1:5v/vMeOH/CHCl3)処理して、6bを白
色固体として得た(97mg、0.079mmol、90%)。C647951 7 S・3H2に関する分析。理論値C:60.22;H:6.66。実測値C:6
0.47;H:6.68。
7-Biotinamide carbamate 6b. HF / Pyridine / MeCN (1: 1
0:10 v / v / v) A solution of 5b (117 mg, 0.088 mmol) in 2 mL was stirred at room temperature for 30 minutes, diluted with EtOAc (50 mL) and saturated aqueous NaH.
CO 3, water, CuSO 4, was washed with water and brine, dried over Na 2 SO 4.
Chromatography (1: 5 v / v MeOH / CHCl 3 ) gave 6b as a white solid (97 mg, 0.079 mmol, 90%). Analysis of C 64 H 79 N 5 O 1 7 S · 3H 2. Theoretical C: 60.22; H: 6.66. Measured value C: 6
0.47; H: 6.68.

【0074】 7−ビオチンアミドカルバメート6c。 5cから同様の反応および操作で6
cを白色固体として得た(110mg)。C7091517S・(1/2)SH
Cl3に関する分析。理論値C:61.98;H:6.75。実測値C:61.
77;H:6.98。
7-Biotinamide carbamate 6c. 5c to 6 with similar reaction and operation
Obtained c as a white solid (110 mg). C 70 H 91 N 5 O 17 S ・ (1/2) SH
Analysis for Cl 3 . Theoretical C: 61.98; H: 6.75. Measured value C: 61.
77; H: 6.98.

【0075】 実施例3 ダイオキシン結合ペプチドの同定 ダイオキシンは、非常に低用量で有毒作用を示す普及性環境毒素である。ほと
んどの部分に関して、その作用はダイオキシンと単一分子ターゲットであるアリ
ール炭化水素受容体(AhR)との相互作用による、と毒物学者は考えている(
Birnbaum, 1994)。しかしながら、ダイオキシンの作用は、非常に多面発現性で
あるので、その他の分子ターゲットの可能性は除外できない。Valery Petrenko
博士(U. Missouri, Columbia)は、ビオチニル化ダイオキシンに対する親和性
に関してランダムペプチドライブラリーをスクリーニングした(Petrenko et al
., 1996)。M13ファージのp8コートタンパク質に融合させたランダムペプ
チドライブラリーのこのスクリーニングから、単一テトラペプチドコンセンサス
配列EPFP(配列番号:5)が得られた。p8ライブラリーは、ビリオン上に
p8の〜3000コピーが存在するがp3タンパク質は5つだけであるという点
で、実施例1で出願人が用いたp3ライブラリーとは有意に異なる。したがって
、相互作用の強度がより重要になり、相互作用が弱くなると標的とファージの結
合が起こり得る。p8ライブラリーの別の弱点は、ビリオン(ウィルス粒子)当
たりの挿入物が多いので挿入物の合成が宿主代謝に及ぼす観察可能な作用を生じ
るという事実である(Rodi et al.(1997)Proceedings of the 22nd Tanaguchi
International Symposium, (Nov.18-21, 1996))。このために、タンパク質
合成からビリオンアッセンブリーまでの範囲の広範な選択因子組による、ライブ
ラリーの相当な検閲(censership)が存在する。ある種の配列、特にプロリン(
P)およびフェニルアラニン(F)を含有する配列がp8ライブラリーで非常に
好ましい、ということが示されている(Cesareni, et al., 1997)。したがって
、Petrenkoが観察した推定上のダイオキシン結合モチーフがダイオキシン結合モ
チーフであるのか、それとも単に彼のライブラリーの増殖の必要性の結果である
のかを知ることは難しい。これらのデータは、ペプチドライブラリーを選択する
場合に増殖および選択因子を考慮する必要性を示している。それにもかかわらず
、Petrenkoは、EPFP(配列番号:5)モチーフが、p8上に表示される場合
、実際にダイオキシンと結合することを示した。
Example 3 Identification of Dioxin-Binding Peptides Dioxins are pervasive environmental toxins that have toxic effects at very low doses. For the most part, toxicologists believe that the action is due to the interaction of dioxins with the single hydrocarbon target, the aryl hydrocarbon receptor (AhR) (
Birnbaum, 1994). However, the action of dioxins is so pleiotropic that the possibility of other molecular targets cannot be ruled out. Valery Petrenko
Dr. U. Missouri, Columbia screened a random peptide library for affinity for biotinylated dioxin (Petrenko et al.
., 1996). This screening of a random peptide library fused to the p8 coat protein of M13 phage resulted in the single tetrapeptide consensus sequence EPFP (SEQ ID NO: 5). The p8 library is significantly different from the p3 library used by Applicants in Example 1 in that there are ~ 3000 copies of p8 on the virion but only 5 p3 proteins. Therefore, the strength of the interaction becomes more important, and weaker interactions can result in target-phage binding. Another weakness of the p8 library is the fact that the large number of inserts per virion (virus particle) results in observable effects of insert synthesis on host metabolism (Rodi et al. (1997) Proceedings of the 22 nd Tanaguchi
International Symposium, (Nov.18-21, 1996)). Because of this, there is considerable censership of the library due to the wide selection of select factors, ranging from protein synthesis to virion assemblies. Certain sequences, especially proline (
Sequences containing P) and phenylalanine (F) have been shown to be highly preferred in p8 libraries (Cesareni, et al., 1997). Therefore, it is difficult to know whether the putative dioxin-binding motif observed by Petrenko is a dioxin-binding motif, or simply the result of the need for growth of his library. These data demonstrate the need to consider growth and selection factors when selecting peptide libraries. Nevertheless, Petrenko showed that the EPFP (SEQ ID NO: 5) motif did indeed bind dioxin when displayed on p8.

【0076】 出願人等は、配列番号:5を含有するタンパク質に関してペプチドデータバン
クを検索した。ライブラリー中のランダムペプチドの細部は相対的に小さく(8
アミノ酸)、そして得られたコンセンサスは長さが4アミノ酸に過ぎなかったた
めに、それが見出される多くのヒトおよび哺乳類タンパク質が存在した。文献を
検索後、それらのうちの1つ、即ち白血病阻害因子は、マウス中で過剰発現され
ると、非常に高用量のダイオキシンで観察された(Hilton et al., 1991)の場
合と同様のいくつかの有毒作用を生じる、と出願人は確定した。この相関関係に
より、LIFに対するダイオキシンの親和性は、ビオチニル化ダイオキシンとの
結合に関して試験された推定上のダイオキシン結合モチーフを含有するタンパク
質の最初のものである、と出願人は確定した。
Applicants searched the peptide databank for a protein containing SEQ ID NO: 5. The details of random peptides in the library are relatively small (8
Amino acids), and the resulting consensus was only 4 amino acids in length, so there were many human and mammalian proteins in which it was found. After searching the literature, one of them, a leukemia inhibitory factor, was overexpressed in mice, similar to that observed with very high doses of dioxin (Hilton et al., 1991). The applicant has determined that it will cause some toxic effects. By this correlation, applicants determined that the affinity of dioxin for LIF was the first of the proteins containing the putative dioxin binding motif tested for binding to biotinylated dioxin.

【0077】 ビオチニル化ダイオキシンが実際にLIFと結合するということを、ELIS
A実験は示した。出願人は、LIFとの、EPFP相同ドメイン(残基50−5
3)において変えられたLIFタンパク質のいくつかの突然変異体との、陽性対
照としての抗ダイオキシン抗体との、そして陰性対照としての毛様体神経栄養因
子(CNTF)(LIFと構造的に同様であるが、しかし配列番号:5モチーフ
を欠く)との結合に関するELISA検定においてPetrenkoと同じビオチニル化
ダイオキシンを用いた。これらの実験の結果を、図4に示す。LIFはヒトおよ
びネズミLIFと結合し、KDは約10〜100μMであって、これは陽性対照
として用いた抗ダイオキシン抗体の約10,000分の1の親和性を示す。陰性
対照CNTFは、LIFとの結合を示さなかった。LIFのいくつかの突然変異
点を試験した場合、結合はPro−53−Ala突然変異体において検出不可能
なレベルに低減し、Phe−156−Ala突然変異体はダイオキシン結合モチ
ーフの約3分の1の結合低減を示し(LILの三次元構造において、Phe15
6はEPFP(配列番号:5)に隣接する)、そしてPro−51−Ala突然
変異体は結合に変化は認められなかった、ということが判明した。これらの結果
は、(i)ダイオキシンは検出可能な親和性で、そして配列および構造は同様で
あるがEPFPモチーフを欠くその他のタンパク質より大きい親和性でLIFと
結合し、(ii)EPFPモチーフの変更は観察されるダイオキシンレベルの低
減をもたらし、そして(iii)EPFPモチーフのすぐ近くのその他の残基(
即ち、Phe156)もダイオキシン結合に関与する、ということを示す。
The fact that biotinylated dioxin actually binds to LIF was confirmed by ELIS.
Experiment A showed. Applicants have determined that the EPFP homology domain with LIF (residues 50-5
3) with several mutants of the LIF protein altered, with anti-dioxin antibody as a positive control and as a negative control ciliary neurotrophic factor (CNTF) (structurally similar to LIF The same biotinylated dioxins as Petrenko were used in an ELISA assay for binding with (but lacking the SEQ ID NO: 5 motif). The results of these experiments are shown in Figure 4. LIF binds to human and murine LIF with a K D of about 10-100 μM, which shows an affinity of about 10,000-fold less than the anti-dioxin antibody used as a positive control. The negative control CNTF showed no binding to LIF. When tested at several mutation points in LIF, binding was reduced to undetectable levels in the Pro-53-Ala mutant, with the Phe-156-Ala mutant at about 3 minutes of the dioxin binding motif. 1 shows reduced binding (in the three-dimensional structure of LIL, Phe15
6 was flanked by EPFP (SEQ ID NO: 5)), and the Pro-51-Ala mutant was found to have no altered binding. These results indicate that (i) dioxins bind LIF with detectable affinity and greater affinity than other proteins of similar sequence and structure but lacking the EPFP motif, and (ii) alteration of the EPFP motif. Results in a reduction in the observed dioxin levels, and (iii) other residues in the immediate vicinity of the EPFP motif (
That is, it shows that Phe156) is also involved in the dioxin bond.

【0078】 ダイオキシンのための推定上の結合部位とLIF受容体(LIFR)とのLI
Fの結合に関与することが分かっている残基との相関は、ダイオキシンが、LI
F−LIFR相互作用を調節する制御領域と直接結合することを示す(Robinson
et al., 1994)。LIF−LIFR相互作用の増強は、衰弱や、おそらくは子
宮内膜症のようなダイオキシン曝露およびLIF過剰発現に関連がある有毒作用
を引き起こし得る。
LI of the putative binding site for dioxin and the LIF receptor (LIFR)
Correlation with residues known to be involved in F binding is that dioxin
We show direct binding to regulatory regions that regulate the F-LIFR interaction (Robinson
et al., 1994). Enhancement of the LIF-LIFR interaction can cause debilitating and possibly toxic effects associated with dioxin exposure and LIF overexpression such as endometriosis.

【0079】 Petrenko(Petrenko et al., 1996)は、ペプチドコンセンサス配列EPFP(
glu−pro−phe−pro)がビオチニル化ダイオキシンに対する親和性
を示すことを実証した。しかしながら、それ以上の結果をもたらさなかった。出
願人等は、、EPFPを含有するタンパク質に関してGenBankをスクリー
ニングすることによりこの結果を追跡調査して、ダイオキシンと結合することが
分かっているアリール炭化水素受容体(AhR)が同様の配列を有するモチーフ
を有することを発見した。出願人等は、配列EPFPがダイオキシンの考え得る
標的として白血病阻害剤(LIF)の同定を可能にすることも示し、そして目下
、ダイオキシンが実際に少なくともマイクロモルの親和性でLIFと結合するこ
とを実証している。
Petrenko (Petrenko et al., 1996) used the peptide consensus sequence EPFP (
glu-pro-phe-pro) demonstrated an affinity for biotinylated dioxins. However, it did not yield any further results. Applicants have followed this result by screening GenBank for EPFP-containing proteins and found that the aryl hydrocarbon receptor (AhR), which is known to bind dioxin, has a similar sequence. Found to have. Applicants have also shown that the sequence EPFP allows the identification of leukemia inhibitors (LIFs) as possible targets for dioxin, and that dioxin actually binds LIF with at least micromolar affinity. Have demonstrated.

【0080】 出願人等は、ランダム12アミノ酸ペプチドライブラリー(Ph.D−12)を
用いて、p3M13ファージコートタンパク質発現系で、Petrenkoの結合実験を
反復した。p3系では、実施例1については、1ファージ当たり約3〜5個のペ
プチドが表示される。ペプチドモチーフは異なる配座骨格(12対8アミノ酸)
中に、非常に高親和性緊縮度(1ファージ当たり3対3000コピーのペプチド
)で、非競合性の条件下で存在していたため、出願人等は、Petrenkoと同じコン
センサスデータを得ることを必ずしも期待していたわけではなかった。実際、出
願人等は、同一EPFP(配列番号:5)コンセンサス配列出現を見なかった。
Applicants have repeated Petrenko binding experiments in the p3M13 phage coat protein expression system using a random 12 amino acid peptide library (Ph.D-12). In the p3 system, about 3 to 5 peptides are displayed per phage for Example 1. Peptide motifs have different conformational skeletons (12 to 8 amino acids)
Applicants did not necessarily obtain the same consensus data as Petrenko, as they were present under very non-competitive conditions with very high affinity stringency (3 to 3000 copies of peptide per phage). I wasn't expecting it. In fact, Applicants did not see the same EPFP (SEQ ID NO: 5) consensus sequence appearance.

【0081】 むしろ、出願人等は、ダイオキシン結合の改良を示すペプチドのなかでグルタミ
ン酸に対する選択にそしてセリン残基に関する特定の統計的傾向を認めなかった
。結果を下表に示す。A欄は、ペプチドライブラリーから選択された101のペ
プチドからのアミノ酸頻度に関するデータを含む。B欄は、タキソールとの結合
のために選択された69のペプチドからの頻度(2回選択)、C欄はダイオキシ
ンとの結合のために選択された89のペプチドからの頻度(2および3回選択デ
ータを併合)である。これらのアミノ酸すべてに関する頻度は非常によく似てお
り、結合のための選択後に単離されたペプチドの多くの(70〜80%)が、実
際は、非特異的結合による、という事実を反映する。
Rather, Applicants did not recognize a particular statistical tendency for preference for glutamate and for serine residues among peptides showing improved dioxin binding. The results are shown in the table below. Column A contains data on amino acid frequencies from 101 peptides selected from the peptide library. Column B shows frequency from 69 peptides selected for binding to taxol (2 times selection), column C shows frequency from 89 peptides selected for binding to dioxin (2 and 3 times selection). Selection data is merged). The frequencies for all these amino acids are very similar, reflecting the fact that many (70-80%) of the peptides isolated after selection for binding are, in fact, due to non-specific binding.

【0082】[0082]

【表1】 [Table 1]

【0083】 これらのデータから、ダイオキシンに関するある種のペプチドの選択について
の有意の付加的情報が集められたということが分かり、データはタキソールに関
して得られたものと同様に統計的に有意であると考えられる。しかしながら、本
実施例は、異なるペプチドライブラリーおよび遺伝子パッケージの使用が特定の
調査に対する有用性を変えるという異なる情報をもたらし得るし、そしていくつ
かの異なるライブラリーおよび遺伝子パッケージは、好ましくは本方法の特定の
用途のために最良の結果を得るよう試みられる、ということも記載する。
From these data, it was found that significant additional information was gathered about the selection of certain peptides for dioxin, and the data were as statistically significant as those obtained for taxol. Conceivable. However, this example may provide different information that the use of different peptide libraries and gene packages alters the utility for a particular study, and several different libraries and gene packages are preferably present in the method. It is also noted that one will try to get the best results for the particular application.

【0084】 本発明の詳細な説明および前記の実施例に鑑みて、本発明のいくつかの目的が
達成されると考え得る。本明細書中に示した説明および実例は本発明、その原理
およびその実際的用途を当業者に理解させるためのものである。当業者は、特定
の使用要件にもっともよく適合するよう、その多くの形態で本発明を適合および
適用し得る。したがって、前記の本発明の特定の実施態様は、本発明を徹底的に
検討したりあるいは限定するものではない。
In view of the detailed description of the invention and the examples provided above, it is believed that some of the objects of the invention are achieved. The description and illustrations presented herein are intended to acquaint others skilled in the art with the invention, its principles, and its practical application. One of ordinary skill in the art can adapt and apply the invention in many forms to best suit a particular use requirement. Therefore, the particular embodiments of the present invention described above are not an exhaustive examination or limitation of the present invention.

【0085】 配列の同定 配列番号1は、実施例1における2回目の親和性選択強化から同定された四量
体コンセンサスペプチド配列の配列を列挙する。
Sequence Identification SEQ ID NO: 1 lists the sequences of the tetrameric consensus peptide sequences identified from the second round of affinity selection enhancement in Example 1.

【0086】 配列番号2は、実施例1における2回目の親和性選択強化から同定された四量
体コンセンサスペプチド配列の配列を列挙する。
SEQ ID NO: 2 lists the sequence of the tetrameric consensus peptide sequence identified from the second round of affinity selection enhancement in Example 1.

【0087】 配列番号3は、実施例1における2回目の親和性選択強化から同定された五量
体コンセンサスペプチド配列の配列を列挙する。
SEQ ID NO: 3 lists the sequence of the pentameric consensus peptide sequence identified from the second round of affinity selection enhancement in Example 1.

【0088】 配列番号4は、実施例1における2回目の親和性選択強化から同定された五量
体コンセンサスペプチド配列の配列を列挙する。
SEQ ID NO: 4 lists the sequence of the pentameric consensus peptide sequence identified from the second round of affinity selection enhancement in Example 1.

【0089】[0089]

【参考図】 【Reference diagram】

【参考図】 【Reference diagram】

【参考図】 【Reference diagram】

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

【図1】 図1は、4オングストロームおよび5オングストロームの最大分離の「接触」
判定基準を用いて、それらの三次元構造の分析を確定した場合の、選定タンパク
質に関する結合リガンドと接触するアミノ酸の数を示す。
FIG. 1 is a “contact” of maximum separation of 4 Å and 5 Å.
The criteria are used to indicate the number of amino acids that make contact with the binding ligand for the selected protein when the analysis of their three-dimensional structure is confirmed.

【図2】 図2は、Bcl−2/GSTおよびBcl−XLのタキソールおよび種々の対
照との結合を示すELISAデータを示す。Bcl−XLは推定結合部位で配列
番号3との相同を欠く。
Figure 2 shows ELISA data showing binding of taxol and various control Bcl-2 / GST and Bcl-X L. Bcl-X L lacks homology to SEQ ID NO: 3 in the putative binding site.

【図3】 図3は、タキソールを用いた場合と用いなかった場合のBcl−2/GSTの円
二色性スペクトルを示す。このスペクトルは、Bcl−2/GST融合タンパク
質が、GST単独とは異なり、タキソールの存在下で実質的立体配座変化を受け
ることを示す。
FIG. 3 shows circular dichroism spectra of Bcl-2 / GST with and without taxol. This spectrum shows that the Bcl-2 / GST fusion protein undergoes a substantial conformational change in the presence of taxol, unlike GST alone.

【図4】 図4は、実施例3のダイオキシン結合ELISA実験の結果を示す。[Figure 4]   FIG. 4 shows the results of the dioxin binding ELISA experiment of Example 3.

【配列表】 [Sequence list]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),CN,JP,K R (72)発明者 サンガニー,ハイテッシュ ジェイ. アメリカ合衆国 フロリダ州 32306 タ ラハッシー ウェスト ペンサコーラ ス トリート 1701 Fターム(参考) 4B024 AA01 AA11 AA20 CA04 DA05 DA12 DA20 HA11 4B063 QA13 QA18 QQ79 QR41 QR51 QS02 QS17 【要約の続き】 る。ランダムペプチドライブラリーを用いた場合は、同 定されたタンパク質内の同定されたコンセンサス配列の 位置は、標的上の考え得るリガンド結合部位の同定とな る。─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE), CN, JP, K R (72) Inventor Sangany, High Tech Jay.             32306, Florida, United States             Lahassee West Pensacolas             Treat 1701 F-term (reference) 4B024 AA01 AA11 AA20 CA04 DA05                       DA12 DA20 HA11                 4B063 QA13 QA18 QQ79 QR41 QR51                       QS02 QS17 [Continued summary] It When using a random peptide library, the same Of identified consensus sequences within defined proteins The location will identify the possible ligand binding sites on the target. It

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 5,000Da未満の分子量を有し、かつ、核酸、ペプチド
、またはタンパク質以外であるリガンドと結合するタンパク質を同定する方法で
あって、 ペプチドまたはタンパク質ライブラリーの各々のペプチドまたはタンパク質の
メンバーを、そのメンバーをコードする核酸ポリマーと物理的につなぐ1組の遺
伝子パッケージを含む、ペプチドまたはタンパク質ライブラリーに対して前記リ
ガンドをスクリーニングする工程と、 前記リガンドに対して親和性を有し、その親和性が前記ライブラリーの他のメ
ンバーの前記リガンドに対する親和性よりも大きい、前記ライブラリーにおける
ライブラリーのメンバーを分離する工程と、 前記ライブラリーから分離されたメンバーをコードする塩基配列を決定し、こ
れらの塩基配列をペプチド配列に翻訳する工程と、 前記の翻訳されたペプチド配列の部分を含む、または前記の翻訳されたライブ
ラリーのメンバーのペプチド配列の統計学的分析から得られるコンセンサスペプ
チド配列に相当する、単数または複数のタンパク質を同定する工程とを含む方法
1. A method for identifying a protein having a molecular weight of less than 5,000 Da and binding to a ligand other than a nucleic acid, a peptide or a protein, each peptide or protein of a peptide or protein library. Screening said ligand against a peptide or protein library comprising a set of gene packages physically linking a member of said to a nucleic acid polymer encoding said member, and having an affinity for said ligand. Separating the members of the library in the library, the affinity of which is greater than the affinities of other members of the library for the ligand, and a nucleotide sequence encoding the member separated from the library. And base these sequences. Translating into a peptide sequence and comprising a portion of said translated peptide sequence or corresponding to a consensus peptide sequence obtained from a statistical analysis of the peptide sequences of said translated library members, a singular or Identifying a plurality of proteins.
【請求項2】 前記リガンドがプレーティングエージェントに接合した有機
分子である、請求項1記載の方法。
2. The method of claim 1, wherein the ligand is an organic molecule conjugated to a plating agent.
【請求項3】 前記ライブラリーのペプチドまたはタンパク質のメンバーは
、細胞から得られたcDNAライブラリーの発現産物および該発現産物のフラグ
メントからなる群から選択される、請求項2記載の方法。
3. The method of claim 2, wherein the peptide or protein member of the library is selected from the group consisting of expression products of cDNA libraries obtained from cells and fragments of the expression products.
【請求項4】 前記プレーティングエージェントがビオチンである、請求項
2記載の方法。
4. The method of claim 2, wherein the plating agent is biotin.
【請求項5】 前記リガンドがビオチニル化ダイオキシンである、請求項3
記載の方法。
5. The method of claim 3, wherein the ligand is biotinylated dioxin.
The method described.
【請求項6】 前記ライブラリーのペプチドまたはタンパク質のメンバーは
、細胞から得られたcDNAライブラリーの発現産物および該発現産物のフラグ
メントからなる群から選択される、請求項1記載の方法。
6. The method of claim 1, wherein the peptide or protein members of said library are selected from the group consisting of expression products of cDNA libraries obtained from cells and fragments of said expression products.
【請求項7】 前記のライブラリーのペプチドまたはタンパク質のメンバー
は、無作為選択および操作された無作為選択からなる群から選ばれる方法によっ
て選択される、請求項6記載の方法。
7. The method of claim 6, wherein the peptide or protein members of said library are selected by a method selected from the group consisting of random selection and engineered random selection.
【請求項8】 前記のライブラリーのペプチドまたはタンパク質のメンバー
は、無作為選択および操作された無作為選択からなる群から選ばれる方法によっ
て選択される、請求項6記載の方法。
8. The method of claim 6, wherein the peptide or protein members of said library are selected by a method selected from the group consisting of random selection and engineered random selection.
【請求項9】 前記のライブラリーのペプチドまたはタンパク質のメンバー
は、無作為選択および操作された無作為選択からなる群から選ばれる方法によっ
て選択される、請求項1記載の方法。
9. The method of claim 1, wherein the peptide or protein members of said library are selected by a method selected from the group consisting of random selection and engineered random selection.
【請求項10】 前記ペプチドまたはタンパク質のライブラリーは、遺伝子
パッケージの表面に、前記のライブラリーの個別のペプチドまたはタンパク質の
メンバーを表している遺伝子パッケージを含む、請求項1記載の方法。
10. The method of claim 1, wherein the library of peptides or proteins comprises, on the surface of a gene package, a gene package representing individual peptide or protein members of the library.
【請求項11】 前記のライブラリーのペプチドまたはタンパク質のメンバ
ーは、統合されて遺伝子パッケージの表面となるタンパク質と遺伝学的に融合さ
れている、請求項10記載の方法。
11. The method of claim 10, wherein the peptide or protein member of the library is genetically fused to a protein that integrates to become the surface of the gene package.
【請求項12】 前記遺伝子パッケージが、ファージ、ウィルス、酵母菌、
およびバクテリアからなる群から選択される、請求項10記載の方法。
12. The gene package comprises a phage, a virus, a yeast,
11. The method of claim 10, selected from the group consisting of and bacteria.
【請求項13】 前記リガンドに対してより高い親和性を有する前記ライブ
ラリーのメンバーは、バイオパンニング、クロマトグラフィー、ウエスタンまた
はサザンブロッティングおよび電気泳動からなる群から選択される区別方法によ
り、前記リガンドとより低い親和性を有するメンバーと分離される、請求項1記
載の方法。
13. A member of the library having a higher affinity for the ligand is labeled with the ligand by a method of discrimination selected from the group consisting of biopanning, chromatography, Western or Southern blotting and electrophoresis. The method of claim 1, wherein the method is separated from members having a lower affinity.
【請求項14】 前記リガンドに対してより高い親和性を有する前記ライブ
ラリーのメンバーは、前記のリガンドに対してより高い親和性を有するライブラ
リーのメンバーを有する遺伝子パッケージの増幅と共に、バイオパンニング、ク
ロマトグラフィー、ウエスタンまたはサザンブロッティングおよび電気泳動から
なる群から選択される区別方法により、前記リガンドとより低い親和性を有する
メンバーと分離される、請求項1記載の方法。
14. A member of said library having a higher affinity for said ligand is biopanned with amplification of a gene package having a member of said library having a higher affinity for said ligand. The method of claim 1, wherein a member having a lower affinity for the ligand is separated by a distinguishing method selected from the group consisting of chromatography, Western or Southern blotting and electrophoresis.
【請求項15】 前記の分離は、約2から3回、前記の区別方法および前記
の遺伝子パッケージの増幅を交互に行うことによりなされる、請求項14記載の
方法。
15. The method of claim 14, wherein said isolating is performed by alternating said method of discrimination and said amplification of said gene package about 2-3 times.
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