JP2005170832A - Crystal of interleukin 6 having new crystal structure - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable cocrystallization of interleukin 6 and its antagonistic inhibitor, and furthermore enable the search, evaluation, and designing of an antagonistic inhibitor of interleukin 6. <P>SOLUTION: A crystal of interleukin 6 having a new crystal structure and its crystallization method are provided. A method of screening a compound which forms a complex by the interaction with the interleukin 6 is provided. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、新規な結晶構造を有するインターロイキン6の結晶、およびその結晶化方法に関する。本発明は更に、該インターロイキン6と相互作用して複合体を形成する化合物のスクリーニング方法にも関する。   The present invention relates to a crystal of interleukin 6 having a novel crystal structure and a crystallization method thereof. The present invention further relates to a method for screening a compound that interacts with the interleukin 6 to form a complex.

サイトカインは、動物細胞の増殖および分化において様々な細胞間シグナル伝達として働くタンパク質性シグナル伝達分子である。サイトカインの特徴としては、例えば細胞表面にある特異的な受容体と結合することによってはじめて生理活性が発揮されること、サイトカインネットワークが存在すること、および本来は生体内の恒常性の維持に寄与しているが、病態の作用機序にも深く関連していることなどが挙げられる。すなわち、サイトカインが産生されると、それに対応する特異的な受容体に結合することにより細胞が活性化され、それぞれのサイトカインに特有の生理活性が発現する。また、ある1つのサイトカインが産生されると次に別のサイトカインが産生されるといった、サイトカインネットワークと呼ばれる連鎖性が存在する。更に、生体内ではサイトカイン産生において正の調節機構と負の調節機構とが併存し、正常な状態ではバランスよく作動しているが、このバランスが崩れると異常なサイトカイン産生の状態が出現し、様々な病態を誘導する。従って、サイトカイン機能亢進による多くの疾患に対して安価で生活の質(QOL)を高める治療が望まれており、これにより患者個人だけではなく医療財政の軽減による国内経済への貢献および世界の保険政策への多大な貢献を与えると期待される。
宮坂信之編,「最新医学からのアプローチ(第1巻)サイトカイン」,メジカルビュー社,1991年5月,p.1-4。
Cytokines are proteinaceous signaling molecules that act as various intercellular signaling in the growth and differentiation of animal cells. Cytokines are characterized by, for example, the fact that they exhibit physiological activity only by binding to specific receptors on the cell surface, the presence of cytokine networks, and originally contribute to the maintenance of homeostasis in vivo. However, it is also deeply related to the mechanism of action of the disease state. That is, when a cytokine is produced, the cell is activated by binding to a specific receptor corresponding to the cytokine, and a physiological activity peculiar to each cytokine is expressed. In addition, there is a linkage called a cytokine network in which when one cytokine is produced, another cytokine is produced next. Furthermore, in the living body, a positive regulatory mechanism and a negative regulatory mechanism coexist in cytokine production and operate in a balanced state under normal conditions, but when this balance is lost, abnormal cytokine production states appear, and various Induce the pathological condition. Therefore, there is a need for inexpensive treatments that increase the quality of life (QOL) for many diseases caused by increased cytokine function, which contributes not only to individual patients but also to the domestic economy through the reduction of medical finances and global insurance. Expected to make a significant contribution to policy.
Nobuyuki Miyasaka, “Approach from the Latest Medicine (Volume 1) Cytokines”, Medical View, May 1991, p.1-4.

インターロイキン6(以下、IL−6と略す)は、活性化B細胞に作用して抗体産生細胞への分化を誘導するB細胞刺激因子として単離された糖タンパク質であるサイトカインの一種である。IL−6の異常産生は、生体内の異常な免疫反応に限られず、造血の異常、過度の炎症反応および腫瘍の増殖など様々な疾患に関与することが知られている。該疾患としては、腫瘍性疾患および非腫瘍性疾患に大別される。前者としては多発性骨髄腫(例えば、非特許文献2を参照)、クローン病、悪性リンパ腫、腎癌、前立腺癌、カポジ腫および心房粘液腫などが挙げられ、後者としては例えばメサンギウム増殖腎炎、尋常性乾癬および慢性関節リウマチ(例えば、非特許文献3を参照)を挙げることができる。
Hirano,T.およびKishimoto,T.ら著,Excessive production of interleukin 6/B cell stimulatory factor-2 in rheumatoid arthritis. Eur. J. Immunol. Vol.18, p.1797-1801, 1988。 Kawano, M.およびT. Kishimotoら著,Autocrine generation and requirement of BSF-2/IL-6 for human maltiple myelomas. Nature Vol.332, p.83-85, 1988。
Interleukin 6 (hereinafter abbreviated as IL-6) is a kind of cytokine that is a glycoprotein isolated as a B cell stimulating factor that acts on activated B cells to induce differentiation into antibody-producing cells. It is known that abnormal production of IL-6 is not limited to an abnormal immune response in a living body, but is involved in various diseases such as abnormal hematopoiesis, excessive inflammatory response, and tumor growth. Such diseases are roughly classified into neoplastic diseases and non-neoplastic diseases. Examples of the former include multiple myeloma (see, for example, Non-Patent Document 2), Crohn's disease, malignant lymphoma, renal cancer, prostate cancer, Kaposioma, and atrial myxoma. Examples of the latter include mesangial proliferative nephritis, vulgaris Psoriasis and rheumatoid arthritis (see, for example, Non-Patent Document 3).
Hirano, T. and Kishimoto, T. et al., Excessive production of interleukin 6 / B cell stimulatory factor-2 in rheumatoid arthritis. Eur. J. Immunol. Vol.18, p.1797-1801, 1988. Kawano, M. and T. Kishimoto et al., Autocrine generation and requirement of BSF-2 / IL-6 for human maltiple myelomas. Nature Vol.332, p.83-85, 1988.

生体内において、IL−6はIL−6に特異的な受容体であるインターロイキン6受容体(IL−6R)に結合して、IL−6−IL−6R複合体を形成する。その後に、該複合体はIL−6ファミリーに共通の受容体であるgp130のホモダイマーに結合して6量体を形成し、その際に膜内にシグナルを送ることが知られる。   In vivo, IL-6 binds to interleukin 6 receptor (IL-6R), which is a receptor specific for IL-6, to form an IL-6-IL-6R complex. Subsequently, the complex is known to bind to a homodimer of gp130, a receptor common to the IL-6 family, to form a hexamer, in which case a signal is sent into the membrane.

一方、タンパク質を含めた生体高分子の構造を詳細に知ることは今日の生命科学を遂行する上で、もはや必須であり特にX線結晶構造解析で得られる原子レベルの構造情報はそれら分子の生体内における機能を理解する上で不可欠である。IL−6とIL−6Rまたはgp130との関係の構造面からの解析はこれまでに発表され(例えば、非特許文献4を参照、但し、該報告では受容体の構造は細胞外ドメインのみの部分構造であり、完全なものではない)、それぞれの結合様式は詳細に解明されつつあり、今後さらに医科学的な研究も進む事が期待されている。
Martin J. Boulanger, Dar-chone Chow, *Elena E. Brevnova, K. Christopher Garciaら著, Hexameric Structure and Assembly of the Interleukin-6/IL-6 _ Receptor/gp130 Complex, Science Vol.300, p.2101-2104, 2003。
On the other hand, it is no longer necessary to know the structure of biopolymers including proteins in detail in order to carry out today's life sciences. In particular, the structural information at the atomic level obtained by X-ray crystal structure analysis is the life of these molecules. It is indispensable for understanding functions in the body. The structural analysis of the relationship between IL-6 and IL-6R or gp130 has been published so far (see, for example, Non-Patent Document 4; however, in this report, the receptor structure is a part of the extracellular domain only. The structure is not complete, and each binding mode is being elucidated in detail, and further medical scientific research is expected in the future.
Martin J. Boulanger, Dar-chone Chow, * Elena E. Brevnova, K. Christopher Garcia et al., Hexameric Structure and Assembly of the Interleukin-6 / IL-6 _ Receptor / gp130 Complex, Science Vol.300, p.2101 -2104, 2003.

タンパク質の結晶化の方法(例えば、非特許文献5を参照)は一般的に、低分子有機化合物において用いられる方法とは異なり、多くの生理学的な因子(例えば、pH、温度、塩濃度)を一定に保つことが要求される。特に、結晶化は溶解度の低下による過飽和点の状態で実現されるために、沈殿剤などの添加物による塩濃度が特に重要な因子となる。
中嶋暉躬ら編,「新基礎生物化学実験法(第5巻)高次構造・状態分析」,丸善株式会社,1989年9月,p.180-217)。
Protein crystallization methods (see, eg, Non-Patent Document 5) generally differ from those used in low molecular weight organic compounds and involve many physiological factors (eg, pH, temperature, salt concentration). It is required to keep it constant. In particular, since crystallization is realized in a state of a supersaturation point due to a decrease in solubility, a salt concentration due to an additive such as a precipitant becomes a particularly important factor.
Edited by Satoshi Nakajima et al., “New Basic Biochemical Experimental Method (Volume 5) Higher-order Structure and State Analysis”, Maruzen Co., Ltd., September 1989, p.180-217).

タンパク質の結晶化方法において用いられる該沈殿剤は、無機塩、有機溶媒およびポリエチレングリコール(以下、PEGと略す)に大別される。まず、無機塩としては硫酸塩(例えば、硫安および硫酸ナトリウム)、クエン酸塩(例えば、クエン酸アンモニウムおよびナトリウム塩)、リン酸塩(例えば、リン酸カリウムおよびナトリウム塩)、酢酸塩(例えば、酢酸ナトリウムおよびアンモニウム塩)および硝酸塩(例えば、硝酸アンモニウム塩)が含まれる。また、有機溶媒としては例えば、2−メチル−2,4−ペンタンジオール(MPDと略す)、イソプロパノール、ジオキサンおよびアセトンなどを含む。   The precipitant used in the protein crystallization method is roughly classified into an inorganic salt, an organic solvent, and polyethylene glycol (hereinafter abbreviated as PEG). First, inorganic salts include sulfates (eg, ammonium sulfate and sodium sulfate), citrates (eg, ammonium citrate and sodium salts), phosphates (eg, potassium phosphate and sodium salts), acetate salts (eg, Sodium acetate and ammonium salts) and nitrates (eg, ammonium nitrate salts). Examples of the organic solvent include 2-methyl-2,4-pentanediol (abbreviated as MPD), isopropanol, dioxane, acetone, and the like.

PEGは、無機塩の硫安と並んで有用な有機添加剤である。PEGはその平均分子量分画が広範囲にわたる様々な製品を容易に入手することができる。例えば、油状のPEG200(分子量200)から、ロウ状のPEG20000までが知られる。   PEG is a useful organic additive along with the inorganic salt ammonium sulfate. PEG is readily available in a variety of products with a wide range of average molecular weight fractions. For example, oily PEG 200 (molecular weight 200) to waxy PEG 20000 are known.

更に、上記のIL−6と、IL−6Rまたはgp130を含めたタンパク質、拮抗的阻害剤であるペプチドおよび有機低分子などとの複合体の結晶、すなわち共結晶の結晶構造解析は、IL−6の異常産生に関連する疾患に対する治療、医薬品の開発を行なうために重要な基礎的構造情報を与える。特に、IL−6受容体に対して可逆的に且つ競合的にIL−6と結合してIL−6とIL−6受容体との結合を阻害する、いわゆるIL−6拮抗的阻害剤と、IL−6との共結晶の構造情報により、新規なIL−6拮抗的阻害剤の探索、評価および設計を行なうための簡便なスクリーニング法を開発することが可能となる。該共結晶は、該タンパク質の結晶を該ペプチドなどの溶液中に浸漬し、該ペプチドなどが該タンパク質結晶中の所定部位に侵入することによって得られる。その際の、共結晶化溶液の条件は通常、それらタンパク質の結晶化に用いた条件と同一条件でなければいけない。その理由はいくつか挙げられるが、1つは結晶化の条件と異なる条件で行なうことにより該IL−6結晶が溶解してしまったりまたは周囲の塩の影響で該結晶が壊れてしまうことが挙げられる。   Furthermore, the crystal structure analysis of the complex of the above-mentioned IL-6 with a protein including IL-6R or gp130, a peptide that is an antagonist, a small organic molecule, or the like, ie, a co-crystal, Provides basic structural information important for the treatment of diseases related to abnormal production of drugs and the development of pharmaceuticals. In particular, a so-called IL-6 antagonistic inhibitor that binds IL-6 reversibly and competitively to the IL-6 receptor and inhibits the binding of IL-6 to the IL-6 receptor; The structural information of the co-crystal with IL-6 makes it possible to develop a simple screening method for searching, evaluating and designing a novel IL-6 antagonist. The co-crystal is obtained by immersing the protein crystal in a solution of the peptide or the like and allowing the peptide or the like to enter a predetermined site in the protein crystal. In this case, the conditions of the cocrystallization solution must usually be the same as the conditions used for crystallization of these proteins. There are several reasons for this, but one is that the IL-6 crystal dissolves or breaks under the influence of the surrounding salt if it is performed under conditions different from the crystallization conditions. It is done.

ここで、一般的にタンパク質とタンパク質(ペプチドなどを含む)との相互作用は、ファンデルワールス相互作用、水素結合および電気的な相互作用(すなわち、クーロン相互作用)などの結合である。そこで、高塩濃度条件下での共結晶化は、例えば沈殿剤として用いる周囲環境の塩が当該タンパク質結晶全体にわたって拡散したりおよびタンパク質に結合し得るためにタンパク質間の相互作用が阻害され、あるいは高塩濃度が原因でペプチドが溶出したりおよび沈殿化してしまうために、非常に制約されていた。よって、タンパク質同士の共結晶化を達成するには、その前提としてそれらタンパク質自体の結晶化を低塩濃度下で達成することが必須である。更に、創薬の観点から見れば生体内と同一の低塩濃度条件下での共結晶化により得られる情報でなければ実用性に乏しいとも言える。   Here, generally, the interaction between a protein and a protein (including a peptide or the like) is a bond such as a van der Waals interaction, a hydrogen bond, and an electrical interaction (that is, a Coulomb interaction). Therefore, co-crystallization under high salt concentration conditions, for example, because the salt of the surrounding environment used as a precipitant can diffuse throughout the protein crystal and bind to the protein, or the interaction between proteins is inhibited, or The peptide was eluted and precipitated due to the high salt concentration, which was very limited. Therefore, in order to achieve co-crystallization between proteins, it is essential to achieve crystallization of the proteins themselves under a low salt concentration. Furthermore, from the viewpoint of drug discovery, it can be said that it is poor in practicality unless it is information obtained by cocrystallization under the same low salt concentration conditions as in vivo.

上記の通り、IL−6関連疾患について生化学的な見地からはその作用機序が報告されているが、その構造学的な見地からは依存として未解明な部分が多い。これまでに、IL−6(例えば、非特許文献6を参照)のX−線結晶構造解析が報告されている。しかしながら、そのIL−6の結晶は、沈殿剤として硫安などの無機塩を高塩濃度で用いて得たものである。したがって、従来の結晶化方法では、続いてIL−6とペプチドとの共結晶化を行ない、IL−6拮抗的阻害剤の探索、評価および設計を行なうことは困難であった。
Somers, W.およびSeehra, J. S.ら著,1.9A crystal structure of interleukin 6: implications for a nevel mode of receptor dimerization and signaling., EMBO J 16, pp. 989 1977。
As described above, the mechanism of action of IL-6-related diseases has been reported from a biochemical standpoint, but there are many unclear parts as a dependency from the structural standpoint. So far, X-ray crystal structure analysis of IL-6 (see, for example, Non-Patent Document 6) has been reported. However, the crystals of IL-6 were obtained using an inorganic salt such as ammonium sulfate as a precipitant at a high salt concentration. Therefore, in the conventional crystallization method, it has been difficult to search for, evaluate, and design an IL-6 antagonist by subsequently co-crystallizing IL-6 and a peptide.
Somers, W. and Seehra, JS et al., 1.9A crystal structure of interleukin 6: implications for a nevel mode of receptor dimerization and signaling., EMBO J 16, pp. 989 1977.

IL−6阻害剤の探索、評価および設計には、IL−6とIL−6拮抗的阻害剤との共結晶化が可能な低塩濃度条件下でのIL−6の結晶化条件を確立することが重要である。しかしながら、現時点では低塩濃度条件下でのIL−6の結晶化法は知られていない。   The search, evaluation and design of IL-6 inhibitors establish conditions for crystallization of IL-6 under low salt concentration conditions that allow co-crystallization of IL-6 and IL-6 antagonist inhibitors This is very important. However, at present, a method for crystallizing IL-6 under a low salt concentration condition is not known.

本発明者らは低塩濃度条件下でIL−6の結晶化に成功した。また、本発明者らは得られた結晶についてX−線構造解析を行ない、その立体構造を解明して、そのものが新規な結晶構造を有するIL−6の結晶であることをも見出した。   The present inventors succeeded in crystallizing IL-6 under low salt concentration conditions. The present inventors also conducted X-ray structural analysis on the obtained crystal, elucidated its three-dimensional structure, and found that the crystal itself was a crystal of IL-6 having a novel crystal structure.

本発明は、インターロイキン6の直方晶系結晶であって、単位格子定数がa=49.28±0.2Å、b=112.70±0.3Å、c=32.54±0.2Åであり、且つ空間群がP22である結晶を要旨とする。 The present invention is a tetragonal crystal of interleukin 6, wherein the unit cell constants are a = 49.28 ± 0.2%, b = 112.70 ± 0.3%, c = 32.54 ± 0.2%. The gist is a crystal having a space group of P2 1 2 1 2.

本発明は、蒸気拡散法によるインターロイキン6の結晶化において、沈殿剤としてポリエチレングリコール8000および1000の混合物を用いることを特徴とする、インターロイキン6の結晶化方法をも要旨とする。   The gist of the present invention is also a crystallization method of interleukin 6 characterized in that a mixture of polyethylene glycol 8000 and 1000 is used as a precipitating agent in the crystallization of interleukin 6 by the vapor diffusion method.

本発明は、インターロイキン6と相互作用して複合体を形成する化合物のスクリーニング方法であって、
a)沈殿剤としてのポリエチレングリコール8000および1000の混合物の溶液に、候補化合物を溶解させ、次いで該溶液に請求項1に記載のインターロイキン6の結晶を浸漬させる工程;および、
b)該結晶が該インターロイキン6と該候補化合物との共結晶であるかどうかを分析する工程;
を含む、該スクリーニング方法をも要旨とする。
The present invention is a screening method for a compound that interacts with interleukin 6 to form a complex,
a) dissolving a candidate compound in a solution of a mixture of polyethylene glycol 8000 and 1000 as a precipitant, and then immersing the interleukin 6 crystals of claim 1 in the solution; and
b) analyzing whether the crystal is a co-crystal of the interleukin 6 and the candidate compound;
The gist of this screening method is also included.

本発明は更に、インターロイキン6と相互作用して複合体を形成する化合物のスクリーニング方法であって、
a)沈殿剤としてのポリエチレングリコール8000および1000の混合物の溶液に、インターロイキン6および候補化合物を溶解させる工程;
b)蒸気拡散法により、該インターロイキン6と該候補化合物との結晶を得る工程;および、
c)得られた結晶が該インターロイキン6と該候補化合物との共結晶であるかどうかを分析する工程;
を含む、該スクリーニング方法をも要旨とする。
The present invention further provides a screening method for a compound that interacts with interleukin 6 to form a complex,
a) dissolving interleukin 6 and a candidate compound in a solution of a mixture of polyethylene glycol 8000 and 1000 as a precipitant;
b) obtaining a crystal of the interleukin 6 and the candidate compound by a vapor diffusion method; and
c) analyzing whether the obtained crystal is a co-crystal of the interleukin 6 and the candidate compound;
The gist of this screening method is also included.

IL−6の製造法
例えば、以下に本発明におけるIL−6の製造法を説明するが、該方法は例示するものであって、これらに限定されるものではない。
大腸菌HB101にインターロイキン6のcDNAを組み込んだプラスミドベクターを形質転換により組み込み、30リットル培養装置で20リットル培養する。菌体を回収し、高圧破砕機で菌体を破砕し、遠心機によって7600Gの20分で、封入体として回収する。500mlの洗浄液(20mM、Tris−HCl、30mM NaCl、pH7.5)に溶解させ、8000Gで15分の遠心分離で再度回収する。ペレットを6Mグアニジン塩酸pH5.5中で2時間、室温にて静置することにより可溶化させる。6Mから0.6Mまで、22℃、16時間かけてグアニジン濃度を下げ、終溶解液(0.6Mグアニジン塩酸、10mM Tris−HCl、pH8.5)の状態にまで溶液状態を徐々に変化させる。この作業によりインターロイキン6はリフォールディングし、正常な構造を持つ蛋白質となる。得られた蛋白質溶液を、ゲル濾過(Sephadex G-25)のカラムに通し、溶出液(10mM酢酸ナトリウム、pH5.0)で溶出し、インターロイキン6を回収する。溶出液に酢酸ナトリウムを適量追加し、250mMのpH5.0にし、これを陽イオン交換カラム(CM−SepharoseFF)に通し、酢酸ナトリウムの濃度勾配で溶出する。溶出液をギ酸でpH4.0に調節し、逆相HPLCカラムに通し、アセトニトリルの濃度勾配による溶出バッファー(0.1Mギ酸ナトリウム、pH6.0)を用いて溶出させる。その後、さらにゲル濾過(Sephadex G-25M)に2回かける。1回目の溶出バッファーは20mM酢酸 10%アセトニトリルを用い、2回目の溶出バッファーは5mM酢酸ナトリウム、pH4.5を用いる。その後、陽イオン交換カラムCM-SepharoseFFに通す。平衡化は、10mM酢酸ナトリウム、pH5.0で行ない、塩化ナトリウムの濃度勾配で溶出させる。これを3回繰り返し、最後に、ゲル濾過HPLC(Superdex-75HR60/600)に通し、10mMクエン酸ナトリウム、pH6.0で溶出し、10mMリン酸ナトリウム、8.7mMクエン酸ナトリウム、pH7.0の緩衝液でバッファー置換及び濃縮を行う(Ejima, D., Watanabe, M. Sato, Y., Date, M., Yamada, N., Takahara, Y: High yield refolding and purification process for recombinant human interleukin-6 expressed in Escherichia coli., Biotechnol Bioeng.; Vol.62 (3): p.301-10, 1999を参照)。
IL-6 Production Method For example, the production method of IL-6 in the present invention will be described below, but the method is illustrative and is not limited thereto.
A plasmid vector in which cDNA of interleukin 6 is incorporated into E. coli HB101 is incorporated by transformation, and 20 liters are cultured in a 30 liter culture apparatus. The microbial cells are collected, crushed by a high-pressure crusher, and collected as inclusion bodies in a centrifuge at 20 minutes at 7600G. Dissolve in 500 ml wash (20 mM, Tris-HCl, 30 mM NaCl, pH 7.5) and collect again by centrifugation at 8000 G for 15 minutes. The pellet is solubilized by standing in 6M guanidine hydrochloride pH 5.5 for 2 hours at room temperature. The guanidine concentration is lowered from 6 M to 0.6 M over 22 hours at 22 ° C., and the solution state is gradually changed to a final solution (0.6 M guanidine hydrochloride, 10 mM Tris-HCl, pH 8.5). By this work, interleukin 6 is refolded and becomes a protein having a normal structure. The obtained protein solution is passed through a column for gel filtration (Sephadex G-25) and eluted with an eluent (10 mM sodium acetate, pH 5.0) to recover interleukin 6. An appropriate amount of sodium acetate is added to the eluate to reach 250 mM pH 5.0, which is passed through a cation exchange column (CM-Sepharose FF) and eluted with a sodium acetate concentration gradient. The eluate is adjusted to pH 4.0 with formic acid, passed through a reverse phase HPLC column and eluted with an elution buffer (0.1 M sodium formate, pH 6.0) with a gradient of acetonitrile. Thereafter, it is further subjected to gel filtration (Sephadex G-25M) twice. The first elution buffer uses 20 mM acetic acid 10% acetonitrile, and the second elution buffer uses 5 mM sodium acetate, pH 4.5. Then, it is passed through a cation exchange column CM-SepharoseFF. Equilibration is performed with 10 mM sodium acetate, pH 5.0 and eluted with a sodium chloride gradient. This was repeated three times, and finally passed through gel filtration HPLC (Superdex-75HR60 / 600) and eluted with 10 mM sodium citrate, pH 6.0, and 10 mM sodium phosphate, 8.7 mM sodium citrate, pH 7.0. Buffer substitution and concentration with buffer solution (Ejima, D., Watanabe, M. Sato, Y., Date, M., Yamada, N., Takahara, Y: High yield refolding and purification process for recombinant human interleukin-6 expressed in Escherichia coli., Biotechnol Bioeng .; Vol. 62 (3): p. 301-10, 1999).

(2)IL−6結晶の製造法
本発明において実施可能なタンパク質の結晶化方法は、タンパク質の結晶化方法として当該分野においてよく知られる方法を用いることができる。該結晶化の方法としては、(静置)バッチ法、透析法、自由界面拡散法および蒸気拡散法などを含むが、これらに限定されない。特に、本発明の結晶化法としては、沈殿剤の濃度を外液の該濃度によって微妙に調節することができるので、上記の通り続く共結晶化の条件において低塩濃度を実現可能な蒸気拡散法が好ましい。ハンギングドロップ法およびシッティングドロップ法が特に好ましい。
(2) IL-6 Crystal Production Method As a protein crystallization method that can be carried out in the present invention, a method well known in the art as a protein crystallization method can be used. The crystallization method includes, but is not limited to, (static) batch method, dialysis method, free interface diffusion method, vapor diffusion method and the like. In particular, in the crystallization method of the present invention, since the concentration of the precipitant can be finely adjusted by the concentration of the external liquid, vapor diffusion that can achieve a low salt concentration under the conditions of cocrystallization that continues as described above. The method is preferred. A hanging drop method and a sitting drop method are particularly preferable.

蒸気拡散法の原理は以下の通りである。まず、結晶化容器を用いて閉鎖系空間を作り出す。該容器内閉鎖系は、タンパク質を含む内液(液滴を含む)と、外液(リザーバー液を含む)とから構成する。その際に、予め内液の塩濃度および沈殿剤の濃度は過飽和点よりも低い濃度とし、一方で外液の塩濃度および沈殿剤の濃度は過飽和点よりも高い濃度とする。内液と外液との間には大きな浸透圧の差異が存在するので、水蒸気が徐々に内液から外液に向かって移動し、内液の各成分濃度はこの蒸気平衡を通じて外液との平衡状態に達するまでゆっくりと上昇する。その結果、内液の過飽和状態を作り出すことが可能となり、目的の結晶を得ることができる。   The principle of the vapor diffusion method is as follows. First, a closed system space is created using a crystallization vessel. The in-container closed system is composed of an inner liquid (including droplets) containing protein and an outer liquid (including reservoir liquid). At that time, the salt concentration of the inner liquid and the concentration of the precipitating agent are previously set to concentrations lower than the supersaturation point, while the salt concentration of the outer solution and the concentration of the precipitating agent are set higher than the supersaturation point. Since there is a large osmotic pressure difference between the internal and external liquids, water vapor gradually moves from the internal liquid toward the external liquid, and the concentration of each component in the internal liquid is different from that of the external liquid through this vapor equilibrium. Ascend slowly until equilibrium is reached. As a result, it becomes possible to create a supersaturated state of the internal liquid, and the target crystal can be obtained.

例えば、以下に本発明における蒸気拡散法を用いた結晶化法を説明するが、該方法は例示するものであって、これらに限定されるものではない。
蒸気拡散法を用いた本発明の結晶化法は、
a)IL−6の溶液を提供する工程;
b)沈殿剤としてPEG8000および1000の混合物を含有する沈殿剤溶液を提供する工程;
c)該IL−6溶液と該沈殿剤溶液と混合させて混合液滴を得る工程;および
d)得られる混合液滴とb)で得られるリザーバー液の沈殿剤溶液とを別々に共存させ、蒸気平衡により該液滴中でIL−6結晶が成長するまで、該混合液滴を放置する工程
を包含する。
For example, the crystallization method using the vapor diffusion method in the present invention will be described below, but the method is illustrative and is not limited thereto.
The crystallization method of the present invention using the vapor diffusion method is:
a) providing a solution of IL-6;
b) providing a precipitant solution containing a mixture of PEG 8000 and 1000 as precipitant;
c) mixing the IL-6 solution and the precipitant solution to obtain mixed droplets; and d) separately mixing the resulting mixed droplets and the reservoir solution precipitant solution obtained in b); The step of allowing the mixed droplet to stand until an IL-6 crystal grows in the droplet due to vapor equilibrium is included.

ハンギングドロップ法においては、該d)の放置する工程において、c)の混合工程で得られる該混合液滴を密封容器中で沈殿剤溶液を保持する溶液溜め部の上に懸垂させ、且つ該溶液溜め部中の該沈殿剤の濃度は該混合液滴中の該濃度よりも高い。   In the hanging drop method, in the step of d), the mixed droplet obtained in the mixing step of c) is suspended on a solution reservoir holding a precipitant solution in a sealed container, and the solution The concentration of the precipitant in the reservoir is higher than the concentration in the mixed droplet.

また、シッティングドロップ法においては、該d)の放置する工程において、c)の混合工程で得られる該混合液滴を密封容器中で沈殿剤溶液を保持する溶液溜め部の上部の液滴台中に静置させ、且つ該溶液溜め部中の該沈殿剤溶液の濃度は該混合液滴中の該濃度よりも高い。   Further, in the sitting drop method, in the step d), the mixed droplet obtained in the mixing step c) is placed in a droplet stage above the solution reservoir that holds the precipitant solution in a sealed container. The concentration of the precipitant solution in the solution reservoir is higher than that in the mixed droplet.

本発明の結晶化方法において用いる該沈殿剤は、様々な平均分子量分画を有するポリエチレングリコール(PEGと略す)を含み、例えばPEG200〜20000を含むが、これらに限定されない。特にPEG8000と1000の混合物が好ましく、それらの重量比は約1:2〜約2:1が許容され、重量比が1:1である混合物が特に好ましい。   The precipitating agent used in the crystallization method of the present invention includes polyethylene glycol (abbreviated as PEG) having various average molecular weight fractions, and includes, for example, PEG 200 to 20000, but is not limited thereto. A mixture of PEG 8000 and 1000 is particularly preferred, and a weight ratio of about 1: 2 to about 2: 1 is acceptable, and a mixture having a weight ratio of 1: 1 is particularly preferred.

更に、本発明の結晶化方法は1種類以上の緩衝剤をさらに含んでいてもよい。該緩衝剤としては、例えばTris(トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン)(例えば、Tris・クエン酸ナトリウム)およびリン酸ナトリウムを含むが、これらに限定されない。更に、結晶化溶液のpHは該緩衝剤によって調節することができ、他のpH値も本発明によって意図されるものの、好ましくはpH6〜7.5である。   Furthermore, the crystallization method of the present invention may further contain one or more buffering agents. Examples of the buffer include, but are not limited to, Tris (tris (hydroxymethyl) aminomethane) (for example, Tris sodium citrate) and sodium phosphate. Furthermore, the pH of the crystallization solution can be adjusted with the buffer, and other pH values are also contemplated by the present invention, but are preferably between 6 and 7.5.

本発明のハンギングドロップ蒸気拡散法による結晶化の条件を例示する。
液滴の組成:
IL−6 10〜20mg/mLを2〜10μL
PEG8000と1000の重量比が
1:1の混合物 4〜5%
Tris・クエン酸ナトリウム 0.5〜20mM(pH 7.0)
リン酸ナトリウム水溶液 0.1〜20mM
リザーバー液の組成:
容量 0.3〜0.5mL
PEG8000:1000の重量比が
1:1の混合物 8〜10%
The crystallization conditions by the hanging drop vapor diffusion method of the present invention will be exemplified.
Droplet composition:
2-10 μL of IL-6 10-20 mg / mL
Mixture of 1: 1 weight ratio of PEG 8000 and 1000 4-5%
Tris sodium citrate 0.5-20 mM (pH 7.0)
Sodium phosphate aqueous solution 0.1-20 mM
Reservoir composition:
Capacity 0.3-0.5mL
PEG 8000: 1000 weight ratio 1: 1 mixture 8-10%

液滴におけるIL−6溶液の濃度は約1〜20mg/mLの範囲が許容され、10〜20mg/mLの範囲であることが好ましい。該緩衝剤の濃度はそれぞれ約0.1〜200mMの範囲で許容され、約5〜100mMの範囲であることが好ましく、該緩衝剤を加えることにより、液滴のpHは約6〜7.5の範囲を許容される。その液滴の容量は約1〜10μLが許容される。一方、リザーバー液の容量は約0.1〜0.8mLが許容される。   The concentration of the IL-6 solution in the droplets is acceptable in the range of about 1-20 mg / mL, and preferably in the range of 10-20 mg / mL. The concentration of the buffer is acceptable in the range of about 0.1 to 200 mM, preferably in the range of about 5 to 100 mM. By adding the buffer, the pH of the droplet is about 6 to 7.5. The range is acceptable. The drop volume is allowed to be about 1-10 μL. On the other hand, the volume of the reservoir liquid is allowed to be about 0.1 to 0.8 mL.

結晶化は4〜20℃で行ない、数日後に良好な結晶が得られる。得られる結晶は6角形の板状であり、これまで報告されている空間群p321の結晶とは異なることを見出した。比較として、これまでに報告されている(上記引用文献6を参照)結晶化条件は、液滴中のIL−6の濃度が15mg/mLであって、またリザ−バー液には沈殿剤としてPEGは用いられず、高濃度の塩(すなわち、1.8M 硫安、300mM 酒石酸ナトリウムカリウム、100mM クエン酸ナトリウム)が用いられている。ここで、本発明の結晶化条件における液滴中の塩は、タンパク質の結晶化法において通常用いられる緩衝剤に含有される塩であって、例えばクエン酸ナトリウム、リン酸ナトリウムなどの塩を含むが、これらに限定されない。これらの塩濃度は、タンパク質の結晶化法において通常沈殿剤として使用される塩の濃度よりも非常に有意に低い。すなわち、沈殿剤として通常用いられる塩濃度は約100mM〜2Mであるのに対して、本発明において許容される塩濃度は約0.1mM〜200mMであって、次数がおよそ10倍の低い塩濃度で結晶化が可能であった。よって、有意な低塩濃度でIL−6の結晶化を達成することに成功した。 Crystallization is performed at 4 to 20 ° C., and good crystals are obtained after several days. The obtained crystal was a hexagonal plate and was found to be different from the crystal of the space group p3 1 21 reported so far. For comparison, the crystallization conditions that have been reported so far (see reference 6 above) are that the concentration of IL-6 in the droplets is 15 mg / mL, and the reservoir solution contains a precipitating agent. PEG is not used, but high concentrations of salt (ie 1.8M ammonium sulfate, 300 mM potassium potassium tartrate, 100 mM sodium citrate) are used. Here, the salt in the droplets under the crystallization conditions of the present invention is a salt contained in a buffer that is usually used in the protein crystallization method, and includes salts such as sodium citrate and sodium phosphate. However, it is not limited to these. These salt concentrations are much significantly lower than the salt concentrations normally used as precipitants in protein crystallization methods. That is, the salt concentration normally used as a precipitating agent is about 100 mM to 2 M, whereas the acceptable salt concentration in the present invention is about 0.1 mM to 200 mM, and the salt is a low salt whose order is about 10 2 times. Crystallization was possible at the concentration. Thus, we succeeded in achieving crystallization of IL-6 at a significant low salt concentration.

(3)IL−6結晶のX線構造解析の方法
例えば、以下に本発明におけるIL−6結晶のX線構造解析の方法を説明するが、該方法は例示するものであって、これらに限定されるものではない。
上記の結晶化の方法で得られたIL−6の結晶について、X線構造解析を行なった。当該単結晶のX線回折データの収集は、回転対陰極を装備したX線発生装置または放射光を利用したX線を利用することができる。本発明においては、装置としてSPring8のタンパク研ビームラインBL44XUを用いる。次いで、回折斑点の処理はX線回折データの処理プログラムとしてDenzo(マックスサイエンス)を用いて行ない、分解能2.26Åを得た。初期位相の決定には、重原子多重同型置換法、多波長異常分散法、分子置換法を利用することができる(Jan Drenthによる[Principles of Protein X-ray crystallography], Springer-verlag Inc. (1994))。IL−6の構造解析データが知られているために(上記引用文献6参照)、本発明における初期位相の決定は、PDBに登録されているSomersらによるデータ(PDB No.1ALU)を用いた分子置換法を用いた。次いで、初期位相の決定後に、初期的な分子モデルの構築を行なった。該構築はグラフィックスプログラムを用いたワークステーションによってモデルを作成した。モデル構築後に、立体化学的な制約を課した立体構造精密化プログラムであるCNSを用いて構造の精密化を行なった。得られた分子モデルを、プログラムO(Jonesら,Acta Crystallogr.A 47;1991,110−119)を用いて修正した。
(3) Method of X-ray structure analysis of IL-6 crystal For example, the method of the X-ray structure analysis of IL-6 crystal in the present invention will be described below, but the method is illustrative and limited to these. Is not to be done.
X-ray structural analysis was performed on the crystals of IL-6 obtained by the above crystallization method. The X-ray diffraction data of the single crystal can be collected using an X-ray generator equipped with a rotating counter-cathode or X-rays using emitted light. In the present invention, SPring8 Protein Research Beamline BL44XU is used as an apparatus. Next, the processing of diffraction spots was performed using Denzo (Max Science) as a processing program for X-ray diffraction data, and a resolution of 2.26 mm was obtained. The heavy phase multiple isomorphous substitution method, multiwavelength anomalous dispersion method, and molecular substitution method can be used to determine the initial phase (Jan Drenth [Principles of Protein X-ray crystallography], Springer-verlag Inc. (1994 )). Since the structural analysis data of IL-6 is known (see the above cited reference 6), the initial phase in the present invention was determined by using data (PDB No. 1ALU) by Somers et al. Registered in the PDB. A molecular replacement method was used. Next, after the initial phase was determined, an initial molecular model was constructed. In the construction, a model was created by a workstation using a graphics program. After the model was constructed, the structure was refined using CNS, a 3D structure refinement program that imposed stereochemical constraints. The resulting molecular model was modified using program O (Jones et al., Acta Crystallogr. A 47; 1991, 110-119).

本発明は、IL−6と相互作用して複合体を形成する化合物のスクリーニング方法にも関する。該スクリーニング方法は、以下の2通りの方法を用いて行なうことができる。すなわち、第1の方法は、a)沈殿剤としてのポリエチレングリコール8000および1000の混合物の溶液に、候補化合物を溶解させ、次いで該溶液に本発明で得られるIL−6の結晶を浸漬させる工程;および、b)該結晶が該IL−6と該候補化合物との共結晶であるかどうかを分析する工程、を含む。ここで、a)の共結晶を得る工程は上記のIL−6結晶の製造法における記載に従って行なう。すなわち、該沈殿剤としてのPEG8000と1000の重量比が例えば、1:1の混合物の存在下、緩衝剤(例えば、Tris)を含む溶液に、候補化合物を溶解させ、次いで該溶液に上記で得たIL−6の結晶を浸漬させる。ここで、溶液中におけるIL−6と候補化合物の濃度は、それぞれIL−6が0.05−1ミリモル/mL、候補化合物が0.5〜10ミリモル/mLが許容される。次いで、該結晶が所望する該IL−6と該候補化合物との共結晶であるかどうかの分析を行なう。分析方法としては、X線結晶解析法、NMR法、顕微鏡写真法などを含む。例えば、該結晶についてのX線構造解析法は、一般的なX線構造解析法に従って行なうことができる。すなわち、該単結晶のX線回折データを収集し、次いで、上記のIL−6結晶の結晶構造解析において得られるデータを利用する分子置換法によって初期位相を決定する。初期位相の決定後に、初期的な分子モデルを構築し、その後に、精密化プログラムを用いて構造の精密化を行ない、最後に結晶を解析して所望の共結晶であるかどうかを分析する。これらの分析方法を実施することにより、候補化合物の有無および結合様式を知ることが可能となる。   The present invention also relates to a method for screening a compound that interacts with IL-6 to form a complex. The screening method can be performed using the following two methods. That is, in the first method, a) a step of dissolving a candidate compound in a solution of a mixture of polyethylene glycol 8000 and 1000 as a precipitant and then immersing the IL-6 crystals obtained in the present invention in the solution; And b) analyzing whether the crystal is a co-crystal of the IL-6 and the candidate compound. Here, the step of obtaining the co-crystal of a) is performed according to the description in the above-mentioned method for producing IL-6 crystal. That is, the candidate compound is dissolved in a solution containing a buffer (eg, Tris) in the presence of a mixture having a weight ratio of PEG 8000 and 1000 as the precipitating agent of, for example, 1: 1, and then obtained in the above. The crystals of IL-6 are immersed. Here, the concentration of IL-6 and the candidate compound in the solution is allowed to be 0.05-1 mmol / mL for IL-6 and 0.5-10 mmol / mL for the candidate compound, respectively. An analysis is then performed to determine whether the crystals are the desired co-crystals of IL-6 and the candidate compound. Analytical methods include X-ray crystallographic methods, NMR methods, photomicrographs and the like. For example, the X-ray structure analysis method for the crystal can be performed according to a general X-ray structure analysis method. That is, X-ray diffraction data of the single crystal is collected, and then the initial phase is determined by a molecular replacement method using data obtained in the crystal structure analysis of the IL-6 crystal. After the initial phase is determined, an initial molecular model is constructed, and then the structure is refined using a refinement program. Finally, the crystal is analyzed to determine whether it is a desired co-crystal. By carrying out these analytical methods, it becomes possible to know the presence and the binding mode of the candidate compound.

第2のスクリーニング方法は、a)沈殿剤としてのポリエチレングリコール8000および1000の混合物の溶液に、インターロイキン6および候補化合物を溶解させる工程;b)蒸気拡散法により、該インターロイキン6と該候補化合物との結晶を得る工程;および、c)得られた結晶が該インターロイキン6と該候補化合物との共結晶であるかどうかを分析する工程、を含む。すなわち、本方法は直接的に該インターロイキン6と該候補化合物との共結晶を得ることを特徴とする。   In the second screening method, a) a step of dissolving interleukin 6 and a candidate compound in a solution of a mixture of polyethylene glycol 8000 and 1000 as a precipitant; b) the interleukin 6 and the candidate compound by vapor diffusion C) and c) analyzing whether the obtained crystal is a co-crystal of the interleukin 6 and the candidate compound. That is, this method is characterized by directly obtaining a co-crystal of the interleukin 6 and the candidate compound.

該a)およびb)の工程は上記のIL−6結晶の製造法に記載に従って行なう。すなわち、a)の工程において、該溶液は、沈殿剤として様々な平均分子量分画を有するポリエチレングリコール(PEGと略す)を含み、例えばPEG200〜20000を含むが、これらに限定されない。特にPEG8000と1000の混合物が好ましく、それらの重量比は約1:2〜約2:1が許容され、重量比が1:1である混合物が特に好ましい。また、溶液は1種類以上の緩衝剤をさらに含んでいてもよい。該緩衝剤としては、例えばTris(トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン)(例えば、Tris・クエン酸ナトリウム)およびリン酸ナトリウムを含むが、これらに限定されない。更に、結晶化溶液のpHは該緩衝剤によって調節することができ、他のpH値も本発明によって意図されるものの、好ましくはpH6〜7.5である。また、b)の蒸気拡散法としては、ハンギングドロップ法およびシッティングドロップ法が好ましい。液滴におけるIL−6および候補化合物の濃度はそれぞれ、IL−6が0.05−1mmol/mL、候補化合物が0.5−10mmol/mLが許容される。該緩衝剤の濃度はそれぞれ約0.1〜200mMの範囲で許容され、約5〜100mMの範囲であることが好ましく、該緩衝剤を加えることにより、液滴のpHは約6〜7.5の範囲を許容される。その液滴の容量は約1〜10μLが許容される。一方、リザーバー液の容量は約0.1〜0.8mLが許容される。次いで、得られた結晶が所望する該IL−6と該候補化合物との共結晶であるかどうかの分析を行なう。分析方法としては、X線結晶解析法、NMR法、顕微鏡写真法などを含む。例えば、該結晶についてのX線構造解析法は、一般的なX線構造解析法に従って行なうことができる。すなわち、該得られた単結晶のX線回折データを収集し、次いで、上記のIL−6結晶の結晶構造解析において得られるデータを利用する分子置換法によって初期位相を決定する。初期位相の決定後に、初期的な分子モデルを構築し、その後に、精密化プログラムを用いて構造の精密化を行ない、最後に結晶を解析して所望の共結晶であるかどうかを分析する。これらの分析方法を実施することにより、候補化合物の有無および結合様式を知ることが可能となる。   The steps a) and b) are carried out according to the description for the method for producing IL-6 crystals. That is, in the step a), the solution contains polyethylene glycol (abbreviated as PEG) having various average molecular weight fractions as a precipitant, and includes, for example, PEG 200 to 20000, but is not limited thereto. A mixture of PEG 8000 and 1000 is particularly preferred, and a weight ratio of about 1: 2 to about 2: 1 is acceptable, and a mixture having a weight ratio of 1: 1 is particularly preferred. The solution may further contain one or more buffering agents. Examples of the buffer include, but are not limited to, Tris (tris (hydroxymethyl) aminomethane) (for example, Tris sodium citrate) and sodium phosphate. Furthermore, the pH of the crystallization solution can be adjusted with the buffer, and other pH values are also contemplated by the present invention, but are preferably between 6 and 7.5. Further, as the vapor diffusion method of b), a hanging drop method and a sitting drop method are preferable. The concentrations of IL-6 and candidate compound in the droplet are allowed to be 0.05-1 mmol / mL for IL-6 and 0.5-10 mmol / mL for the candidate compound, respectively. The concentration of the buffer is acceptable in the range of about 0.1 to 200 mM, preferably in the range of about 5 to 100 mM. By adding the buffer, the pH of the droplet is about 6 to 7.5. The range is acceptable. The drop volume is allowed to be about 1-10 μL. On the other hand, the volume of the reservoir liquid is allowed to be about 0.1 to 0.8 mL. Next, an analysis is performed as to whether or not the obtained crystal is a desired co-crystal of IL-6 and the candidate compound. Analytical methods include X-ray crystallographic methods, NMR methods, photomicrographs and the like. For example, the X-ray structure analysis method for the crystal can be performed according to a general X-ray structure analysis method. That is, X-ray diffraction data of the obtained single crystal is collected, and then the initial phase is determined by a molecular replacement method using data obtained in the crystal structure analysis of the IL-6 crystal. After the initial phase is determined, an initial molecular model is constructed, and then the structure is refined using a refinement program. Finally, the crystal is analyzed to determine whether it is a desired co-crystal. By carrying out these analytical methods, it becomes possible to know the presence and the binding mode of the candidate compound.

(1)IL−6結晶の製造法
ハンギングドロップ法を用いた結晶化法について記載する。IL−6は、味の素株式会社より提供を受けたものを用いた。まず、IL−6(21mg)をTris・クエン酸ナトリウム1mM・リン酸ナトリウム1mMの水溶液(pH6.8)に溶解することにより、IL−6の水溶液を調製した。IL−6の最終濃度は、21mg/mLとした。次いで、リザーバー液は、PEG8000(16mg、ハンプトン製)およびPEG1000(16mg、ハンプトン製)を水(1mL)に加えて10%の水溶液を調製した。このものは、0.22μのフィルターでろ過してから使用した。結晶化の容器は24穴プレート(TPP製)を用いた。カバーガラスはシリコーン処理した。また、リザーバーの口のところには、シリコーングリースを塗って、該カバーガラスを密着させ、蒸気平衡を保った。次いで、該カバーガラス上で、上記で調製したリザーバー溶液(2μL)中に、上記のIL−6水溶液(2μL)を加えて撹拌しながら混合することによって、PEG混合物の濃度が8%の液滴を調製した。十分に混合した後に、該カバーガラスを静かに反転させ、リザーバー上部に懸垂させた。そして、この結晶化容器をインキュベーター(20℃)中に静置することによって、結晶を製造した。結晶は約3日後に生成し、IL−6の結晶を得た。
(1) Production method of IL-6 crystal A crystallization method using a hanging drop method is described. IL-6 used was provided by Ajinomoto Co., Inc. First, an aqueous solution of IL-6 was prepared by dissolving IL-6 (21 mg) in an aqueous solution (pH 6.8) of Tris / sodium citrate 1 mM / sodium phosphate 1 mM. The final concentration of IL-6 was 21 mg / mL. Next, as a reservoir solution, PEG8000 (16 mg, manufactured by Hampton) and PEG1000 (16 mg, manufactured by Hampton) were added to water (1 mL) to prepare a 10% aqueous solution. This was used after being filtered through a 0.22 μ filter. A 24-well plate (manufactured by TPP) was used as a crystallization container. The cover glass was siliconized. In addition, silicone grease was applied to the mouth of the reservoir to bring the cover glass into close contact with each other to maintain vapor equilibrium. Next, on the cover glass, the above-mentioned IL-6 aqueous solution (2 μL) is added to the above-prepared reservoir solution (2 μL) and mixed with stirring, whereby a droplet having an PEG mixture concentration of 8% is obtained. Was prepared. After thorough mixing, the cover slip was gently inverted and suspended above the reservoir. And the crystal | crystallization was manufactured by standing this crystallization container in an incubator (20 degreeC). Crystals were formed after about 3 days, and crystals of IL-6 were obtained.

(2)IL−6結晶の構造解析の結果、得られた知見
本発明で得られた結晶の構造解析データを、以下の表1にまとめる。なお、比較としてこれまでに報告されている引用文献6に記載の構造解析データをもあわせて示す。
表1.X線結晶構造解析データ

Figure 2005170832
これまで報告されている結晶の空間群はP321の斜方晶系であるのに対し、本発明の結晶の空間群はP22の直方晶系を有していた。このことは、IL−6の新規な結晶系であることを示唆する。また、単位格子定数がa=49.28±0.2Å、b=112.70±0.3Å、c=32.54±0.2Åであった。 (2) Knowledge obtained as a result of structural analysis of IL-6 crystal The structural analysis data of the crystal obtained in the present invention is summarized in Table 1 below. For comparison, structural analysis data described in the cited document 6 reported so far is also shown.
Table 1. X-ray crystal structure analysis data
Figure 2005170832
The crystal space group reported so far is an orthorhombic system of P3 1 21, whereas the crystal space group of the present invention has a tetragonal system of P2 1 2 1 2. This suggests that it is a novel crystal system of IL-6. The unit cell constants were a = 49.28 ± 0.2%, b = 112.70 ± 0.3%, and c = 32.54 ± 0.2%.

上記の構造解析の結果得られたIL−6の立体構造を図1に示す。該図に示す通り、これまで確認されていないアミノ酸の52番目から60番目までの部分AB−ループについての主鎖を確認することに成功した。ここで、該AB−ループはgp130との相互作用において重要な部分であることが知られているサイトIIIと呼ばれる部位である。   The three-dimensional structure of IL-6 obtained as a result of the above structural analysis is shown in FIG. As shown in the figure, the main chain of the partial AB-loop from the 52nd to the 60th amino acid that has not been confirmed was successfully confirmed. Here, the AB-loop is a site called site III, which is known to be an important part in the interaction with gp130.

本発明によって、低塩濃度下でのIL−6の結晶化に成功した。このことにより、IL−6と、IL−6と相互作用して複合体を形成する化合物との共結晶化が可能となり、IL−6と相互作用して複合体を形成する化合物のスクリーニング法が可能となった。該IL−6と相互作用して複合体を形成する化合物は、IL−6受容体に対して可逆的に且つ競合的にIL−6と結合してIL−6とIL−6受容体との結合を阻害する、いわゆるIL−6拮抗的阻害剤と考えられる。よって、該IL−6拮抗的阻害剤は、IL−6の異常産生に関連する疾患に対する治療、医薬品の開発を行なうのに有用である。従って、本発明で得られたIL−6の結晶を用いて、新規なIL−6拮抗的阻害剤の探索、評価および設計を行なうための簡便なスクリーニング法を開発することが可能となった。   According to the present invention, IL-6 was successfully crystallized under a low salt concentration. This enables co-crystallization of IL-6 and a compound that interacts with IL-6 to form a complex, and a screening method for a compound that interacts with IL-6 to form a complex. It has become possible. The compound that interacts with IL-6 to form a complex binds to IL-6 reversibly and competitively with the IL-6 receptor and binds to IL-6 and the IL-6 receptor. It is considered a so-called IL-6 antagonist that inhibits binding. Therefore, the IL-6 antagonist is useful for the treatment of diseases related to abnormal production of IL-6 and the development of pharmaceuticals. Therefore, it has become possible to develop a simple screening method for searching, evaluating and designing a novel IL-6 antagonistic inhibitor using the IL-6 crystals obtained in the present invention.

本発明において得られた新規なインターロイキン6結晶の結晶構造を示す図面である。It is drawing which shows the crystal structure of the novel interleukin 6 crystal | crystallization obtained in this invention.

Claims (4)

インターロイキン6の直方晶系結晶であって、単位格子定数がa=49.28±0.2Å、b=112.70±0.3Å、c=32.54±0.2Åであり、且つ空間群がP22である、結晶。 A tetragonal crystal of interleukin 6 with unit cell constants of a = 49.28 ± 0.2%, b = 112.70 ± 0.3%, c = 32.54 ± 0.2%, and space A crystal, the group of which is P2 1 2 1 2. 蒸気拡散法によるインターロイキン6の結晶化において、沈殿剤としてポリエチレングリコール8000および1000の混合物を用いることを特徴とする、インターロイキン6の結晶化方法。   A method for crystallization of interleukin 6, wherein a mixture of polyethylene glycol 8000 and 1000 is used as a precipitating agent in crystallization of interleukin 6 by a vapor diffusion method. インターロイキン6と相互作用して複合体を形成する化合物のスクリーニング方法であって、
a)沈殿剤としてのポリエチレングリコール8000および1000の混合物の溶液に、候補化合物を溶解させ、次いで該溶液に請求項1に記載のインターロイキン6の結晶を浸漬させる工程;および、
b)該結晶が該インターロイキン6と該候補化合物との共結晶であるかどうかを分析する工程;
を含む、該スクリーニング方法。
A method for screening a compound that interacts with interleukin 6 to form a complex,
a) dissolving a candidate compound in a solution of a mixture of polyethylene glycol 8000 and 1000 as a precipitant, and then immersing the interleukin 6 crystals of claim 1 in the solution; and
b) analyzing whether the crystal is a co-crystal of the interleukin 6 and the candidate compound;
The screening method comprising:
インターロイキン6と相互作用して複合体を形成する化合物のスクリーニング方法であって、
a)沈殿剤としてのポリエチレングリコール8000および1000の混合物の溶液に、インターロイキン6および候補化合物を溶解させる工程;
b)蒸気拡散法により、該インターロイキン6と該候補化合物との結晶を得る工程;および、
c)得られた結晶が該インターロイキン6と該候補化合物との共結晶であるかどうかを分析する工程;
を含む、該スクリーニング方法。
A method for screening a compound that interacts with interleukin 6 to form a complex,
a) dissolving interleukin 6 and a candidate compound in a solution of a mixture of polyethylene glycol 8000 and 1000 as a precipitant;
b) obtaining a crystal of the interleukin 6 and the candidate compound by a vapor diffusion method; and
c) analyzing whether the obtained crystal is a co-crystal of the interleukin 6 and the candidate compound;
The screening method comprising:
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