JP2009518284A - リガンド結合用新規捕捉剤 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リガンド結合用新規捕捉剤およびその製造方法に関し、同様に、目的とする特定リガンドに結合する捕捉剤を同定する方法に関する。
抗体ライブラリーの製造のような、伝統的な捕捉剤ライブラリーの製造方法は、煩雑かつ高価である。それゆえに、様々な種類のリガンドに結合する捕捉剤として機能し得るペプチドライブラリーを、合成的に製造するために、多くの試みが行われている。
したがって、本発明の目的は、配列の多様性が増大した合成捕捉剤を提供することにある。
ペプチド上にある反応基は、多量体型捕捉剤を形成するように反応する。
(Phe−Gly)n−Phe−Cys−Phe−X−Phe−Y−Phe−Z−Phe−Gly−Phe
ここでX、YおよびZはリガンド結合残基であり、Cysは二量体形成に用いられる求核チオールを提供する。
CysS(N)P−X’−Phe−Y’−Phe−Z’−Phe
ここで、X’、Y’およびZ’はリガンド結合残基であり、CysS(N)Pは二量体形成に用いられる活性化チオール(最も好ましくは、チオニトロピリジル基またはチオピリジル基のいずれかで活性化されているチオール)である。
ここで使用される用語「スペーサーアミノ酸」は、側鎖がリガンド結合に関与しないアミノ酸であって、アミノ酸、合成アミノ酸、アミノ酸類似物またはアミノ酸模倣物を意図する。
有機溶媒層中または疎水性表面上におけるペプチドのセルフアセンブリを実証するために、以下の一連のペプチドを合成した。ペプチドのセルフアセンブリは、上記有機溶媒層または疎水性表面に接触する水溶性溶媒中において、エントロピー効果により引き起こされる。
ポリプロピレン疎水性表面上に付着させたペプチド2DOS−2(上記参照)のpH耐性を調べた。
ポリプロピレン疎水性表面上に付着したペプチド2DOS−2(上記参照)の時間依存持続性を、水性バッファの存在下で、以下に示すように調べた。
異なる形状のポリプロピレンウエル上における、2DOS−1〜2DOS−16のペプチド(上記参照)の保持を調べた。
ポリプロピレンおよびポリスチレン表面における2DOS−1〜2DOS−16のペプチド(上記参照)の保持を比較した。
7つのフェニルアラニン基からなる「表面結合面」を有する4つのペプチドを合成した。これらのペプチドはまた、帯電残基および非帯電残基からなる中央領域と、末端から2番目の可変残基とを有している。末端から2番目の可変残基は、アラニン、セリン、システインまたはニトロピリジルチオ活性化システイン基である。
本実施例では、Piezorray(PerkinElmer LAS)非接触ディスペンサーを用いて、平面プラスチック表面上においてペプチド二量体を形成した。Piezorray(PerkinElmer LAS)は、高密度アレイに、ナノリットル量をピペットで移すように厳密に設計されている。液量を、圧電性電動チップにより制御した。Piezorrayシステムは、ソースプレートホルダー、超音波ウォッシュボウル、コンピュータおよびモニター、ならびにシステム溶液用のボトルを含む。
本実施例では、L1−P1−1〜L1−P1−16のペプチド、およびL1−P2−1〜L1−P2−16のペプチドを含む二量体の、20個の256成分マイクロアレイ(256-element microarrays)を、平行して形成した。
TCEP=トリス(2−カルボキシエチル)ホスフィン(tris (2-carboxyethyl) phosphine)
P1ペプチドの配列:
P1-5 TAMRA-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Ser-Phe-Ala-Phe-Asp-Phe-Gly-Phe
L1-P1-1 Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Cys-Phe-DAB-Phe-DAB-Phe-Gly-Phe
L1-P1-2 Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Cys-Phe-DAB-Phe-Hse-Phe-Gly-Phe
L1-P1-3 Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Cys-Phe-DAB-Phe-Abu-Phe-Gly-Phe
L1-P1-4 Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Cys-Phe-DAB-Phe-Asp-Phe-Gly-Phe
L1-P1-5 Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Cys-Phe-Hse-Phe-DAB-Phe-Gly-Phe
L1-P1-6 Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Cys-Phe-Hse-Phe-Hse-Phe-Gly-Phe
L1-P1-7 Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Cys-Phe-Hse-Phe-Abu-Phe-Gly-Phe
L1-P1-8 Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Cys-Phe-Hse-Phe-Asp-Phe-Gly-Phe
L1-P1-9 Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Cys-Phe-Abu-Phe-DAB-Phe-Gly-Phe
L1-P1-10 Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Cys-Phe-Abu-Phe-Hse-Phe-Gly-Phe
L1-P1-11 Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Cys-Phe-Abu-Phe-Abu-Phe-Gly-Phe
L1-P1-12 Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Cys-Phe-Abu-Phe-Asp-Phe-Gly-Phe
L1-P1-13 Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Cys-Phe-Asp-Phe-DAB-Phe-Gly-Phe
L1-P1-14 Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Cys-Phe-Asp-Phe-Hse-Phe-Gly-Phe
L1-P1-15 Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Cys-Phe-Asp-Phe-Abu-Phe-Gly-Phe
L1-P1-16 Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Gly-Phe-Cys-Phe-Asp-Phe-Asp-Phe-Gly-Phe
サンプルを乾燥させた後、Piezorray system(PerkinElmer LAS)を用いて、表26に示すように、0.72mm間隔にて、90%(v/v) DMSO、1mM tris−HCl(pH8.0)中のL1−P2ペプチドの18×12nl等分を、ポリプロピレンスライドの列に沿って配列した。
L1-P2-1 CysSTP-DAB-Phe-DAB-Phe-Gly-Phe
L1-P2-2 CysSTP-DAB-Phe-Hse-Phe-Gly-Phe
L1-P2-3 CysSTP-DAB-Phe-Abu-Phe-Gly-Phe
L1-P2-4 CysSTP-DAB-Phe-Asp-Phe-Gly-Phe
L1-P2-5 CysSTP-Hse-Phe-DAB-Phe-Gly-Phe
L1-P2-6 CysSTP-Hse-Phe-Hse-Phe-Gly-Phe
L1-P2-7 CysSTP-Hse-Phe-Abu-Phe-Gly-Phe
L1-P2-8 CysSTP-Hse-Phe-Asp-Phe-Gly-Phe
L1-P2-9 CysSTP-Abu-Phe-DAB-Phe-Gly-Phe
L1-P2-10 CysSTP-Abu-Phe-Hse-Phe-Gly-Phe
L1-P2-11 CysSTP-Abu-Phe-Abu-Phe-Gly-Phe
L1-P2-12 CysSTP-Abu-Phe-Asp-Phe-Gly-Phe
L1-P2-13 CysSTP-Asp-Phe-DAB-Phe-Gly-Phe
L1-P2-14 CysSTP-Asp-Phe-Hse-Phe-Gly-Phe
L1-P2-15 CysSTP-Asp-Phe-Abu-Phe-Gly-Phe
L1-P2-16 CysSTP-Asp-Phe-Asp-Phe-Gly-Phe
L1-P2-17 TAMRA-CysSTP-DAB-Phe-DAB-Phe-Gly-Phe
L1-P2-18 TAMRA-CysSTP-Hse-Phe-Hse-Phe-Gly-Phe
L1-P2-19 TAMRA-CysSTP-Abu-Phe-Abu-Phe-Gly-Phe
L1-P2-20 TAMRA-CysSTP-Asp-Phe-Asp-Phe-Gly-Phe
サンプルを乾燥した後、0.1%(v/v)Tween−20を含む10mM tris−HCl(pH8.0) 50ml中で、スライドを10分間洗浄した。
本発明は、配列多様性が向上した合成捕捉剤を提供する。本発明に係る捕捉剤は、例えばガラスまたはシリコンのような様々な表面において機能し得るので、上記表面へのリガンド結合を可能にし、または様々なタイプのアレイを形成する。
Claims (68)
- 少なくとも第1ペプチド鎖および第2ペプチド鎖を含む、リガンド結合用多量体型捕捉剤であって、
上記第1ペプチド鎖および第2ペプチド鎖は、それぞれ、2〜50個のアミノ酸からなるアミノ酸鎖を含み、
上記アミノ酸のそれぞれは、実質的に鏡像異性的に単一であり、
上記少なくとも第1ペプチド鎖と第2ペプチド鎖とは、共有結合していることを特徴とする多量体型捕捉剤。 - 上記少なくとも第1ペプチドおよび第2ペプチドは、コンビナトリアル合成されることを特徴とする請求項1に記載の多量体型捕捉剤。
- 上記実質的に鏡像異性的に単一である各アミノ酸は、20種未満のアミノ酸からなる群より選択されることを特徴とする請求項1または2に記載の多量体型捕捉剤。
- 上記実質的に鏡像異性的に単一である各アミノ酸は、4種のアミノ酸からなる群より選択されることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の多量体型捕捉剤。
- 上記実質的に鏡像異性的に単一である各アミノ酸は、L型アミノ酸、D型アミノ酸、アミノ酸模倣物、スペーサーアミノ酸、ベータアミノ酸または他のキラルアミノ酸単量体からなる群より選択されることを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の多量体型捕捉剤。
- 上記実質的に鏡像異性的に単一であるアミノ酸は、L型アミノ酸およびD型アミノ酸の少なくとも何れかであることを特徴とする請求項5に記載の多量体型捕捉剤。
- 上記第1ペプチドと上記第2ペプチドとは、互いに異なるアミノ酸配列を有していることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の多量体型捕捉剤。
- 上記ペプチドは、リガンド結合領域において、1アミノ酸おきにのみアミノ酸が異なるように合成されることを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の多量体型捕捉剤。
- 上記第1ペプチドおよび上記第2ペプチドは、さらに第1反応基および第2反応基を含んでいることを特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載の多量体型捕捉剤。
- 上記反応基は、チオール、マレイミド、シクロペンタジエン、アジド、ホスフィン酸チオエステル、チオエステル、および(ニトロ)チオピリジン活性化チオールからなる群より選択されることを特徴とする請求項9に記載の多量体型捕捉剤。
- 上記反応基は、チオール基であることを特徴とする請求項9または10に記載の多量体型捕捉剤。
- 少なくとも1つのチオール基が、活性化チオールであることを特徴とする請求項11に記載の多量体型捕捉剤。
- 上記チオール基は、チオニトロピリジル基またはチオピリジル基によって活性化されていることを特徴とする請求項12に記載の多量体型捕捉剤。
- 少なくとも上記第1ペプチドは、捕捉剤を担体に付着させるための付着部分をさらに含んでいることを特徴とする請求項1〜13の何れか1項に記載の多量体型捕捉剤。
- 上記付着部分は、疎水性部分であることを特徴とする請求項14に記載の多量体型捕捉剤。
- 上記付着部分は、直接的または間接的に共有結合を形成し得ることを特徴とする請求項14に記載の多量体型捕捉剤。
- 請求項1〜16の何れか1項に記載の多量体型捕捉剤の複数が、担体上に固定されていることを特徴とするアレイ。
- 上記アレイ上の所定の部位にある上記捕捉剤の実質的に全てが、実質的に同一であることを特徴とする請求項17に記載のアレイ。
- 上記アレイ上の各部位には、互いに異なる捕捉剤が含まれていることを特徴とする請求項17または18に記載のアレイ。
- 少なくとも第1ペプチドおよび第2ペプチドを含んでおり、
上記第1ペプチドは、第1反応基をさらに含んでおり、
上記第2ペプチドは、第2反応基をさらに含んでいる、リガンド結合用多量体型捕捉剤の製造方法であって、
上記反応基は、上記第1ペプチドおよび第2ペプチドにおいて、互いに同じか、または異なっており、
上記ペプチドにある上記反応基が反応して共有結合している二量体を形成するように、第1ペプチドと第2ペプチドとが反応する工程を含んでいることを特徴とする多量体型捕捉剤の製造方法。 - 上記第1ペプチドおよび第2ペプチドは、それぞれ、第1アミノ酸群および第2アミノ酸群から生成されることを特徴とする請求項20に記載の製造方法。
- 上記第1アミノ酸群と第2アミノ酸群とは、異なるものであることを特徴とする請求項21に記載の製造方法。
- 各アミノ酸は、4種のアミノ酸からなる群より選択されることを特徴とする請求項20〜22の何れか1項に記載の製造方法。
- 一方または両方の上記反応基は、ペプチド合成の間は保護されており、使用の前に保護がはずされることを特徴とする請求項20〜23の何れか1項に記載の製造方法。
- 上記第1反応基および第2反応基は、チオール、マレイミド、シクロペンタジエン、アジド、ホスフィン酸チオエステル、チオエステル、および(ニトロ)チオピリジン活性化チオールからなる群より選択されることを特徴とする請求項24に記載の製造方法。
- 上記第1反応基および第2反応基は、チオール基であることを特徴とする請求項24または25に記載の製造方法。
- 少なくとも1つのチオール基は、活性化チオールであることを特徴とする請求項26に記載の製造方法。
- 上記チオール基は、チオニトロピリジル基またはチオピリジル基によって活性化されていることを特徴とする請求項27に記載の製造方法。
- 上記第1ペプチドおよび第2ペプチドは、固相上で合成されることを特徴とする請求項20〜28の何れか1項に記載の製造方法。
- 上記第1ペプチドは、付着部分をさらに含んでおり、
上記付着部分を介して上記第1ペプチドを担体に付着させる付着工程をさらに含んでおり、
上記付着工程は、上記ペプチドにある反応基が反応して二量体を形成するように第1ペプチドと第2ペプチドとが反応する工程よりも前に、または該工程と同時に、または該工程の後に行なわれることを特徴とする請求項20〜29の何れか1項に記載の製造方法。 - 上記捕捉剤は、共有結合によって上記担体に付着していることを特徴とする請求項30に記載の製造方法。
- 上記捕捉剤は、上記担体表面上にてアセンブルされることを特徴とする請求項20〜31の何れか1項に記載の製造方法。
- 複数の捕捉剤が、アレイを形成するように担体に付着していることを特徴とする請求項20、30、31または32に記載の製造方法。
- 上記捕捉剤は、チオエステル誘導化捕捉剤とシステイン誘導化表面との間のネイティブケミカルライゲーションによって、上記担体に付着していることを特徴とする請求項30または33に記載の製造方法。
- 上記捕捉剤は、N末端にシステインを有する捕捉剤とチオエステル誘導化表面との間のネイティブケミカルライゲーションによって、上記担体に付着していることを特徴とする請求項34に記載の製造方法。
- 少なくとも第1ペプチドおよび第2ペプチドを含み、
上記第1ペプチドは、複数の疎水性アミノ酸残基および複数の非疎水性アミノ酸残基を含んでおり、上記第1ペプチドのアミノ酸は、ペプチド側鎖が疎水性面および実質的に非疎水性であるリガンド結合面を形成するように、上記第1ペプチドの一次構造中に配置されており、
上記第2ペプチドは、少なくとも1つの疎水性アミノ酸残基および複数の非疎水性アミノ酸残基を含んでおり、上記第2ペプチドのアミノ酸は、アミノ酸側鎖が疎水性面および実質的に非疎水性であるリガンド結合面を形成するように、上記第2ペプチドの一次構造中に配置されていることを特徴とするリガンド結合用捕捉剤。 - 上記第1ペプチドは、疎水性アミノ酸残基と非疎水性アミノ酸残基とを交互に含む一次構造を有することを特徴とする請求項36に記載の捕捉剤。
- 上記第1ペプチドは、6〜12個の疎水性アミノ酸残基を含んでいることを特徴とする請求項36または37に記載の捕捉剤。
- 上記リガンド結合面に位置するように配置されている上記第1ペプチドの各アミノ酸は、6種未満のアミノ酸からなる群より選択されることを特徴とする請求項36〜38の何れか1項に記載の捕捉剤。
- 上記第1ペプチドは、疎水性アミノ酸残基を20%〜80%含んでいることを特徴とする請求項36〜39の何れか1項に記載の捕捉剤。
- 上記疎水性面を形成する上記アミノ酸は、ロイシン、イソロイシン、ノルロイシン、バリン、ノルバリン、メチオニン、チロシン、トリプトファンおよびフェニルアラニンからなる群より選択されることを特徴とする請求項36〜40の何れか1項に記載の捕捉剤。
- 上記疎水性面にある上記疎水性アミノ酸は、フェニルアラニンであることを特徴とする請求項36〜41のいずれか1項に記載の捕捉剤。
- 上記第2ペプチドは、上記第1ペプチドよりもアミノ酸の数が少ない鎖を含んでいることを特徴とする請求項36〜42の何れか1項に記載の捕捉剤。
- 上記第2ペプチドは、上記第1ペプチドよりも疎水性残基の数が少ないことを特徴とする請求項36〜43の何れか1項に記載の捕捉剤。
- 上記第2ペプチドは、1〜6個の疎水性アミノ酸残基を含んでいることを特徴とする請求項36〜44の何れか1項に記載の捕捉剤。
- 上記第1ペプチドに含まれる、上記実質的に非疎水性であるリガンド結合面に位置しているリガンド結合残基の数が、10個以下であることを特徴とする請求項36〜45の何れか1項に記載の捕捉剤。
- 上記第2ペプチドに含まれる、上記実質的に非疎水性であるリガンド結合面に位置しているリガンド結合残基の数が、10以下であることを特徴とする請求項36〜46の何れか1項に記載の捕捉剤。
- 上記実質的に非疎水性であるリガンド結合面がリガンドと結合し得るように、担体に結合することを特徴とする請求項36〜47の何れか1項に記載の捕捉剤。
- 上記担体は、疎水性担体であることを特徴とする請求項48に記載の捕捉剤。
- 疎水性相互作用によって上記疎水性担体に付着することを特徴とする請求項49に記載の捕捉剤。
- 上記疎水性担体は、疎水性有機チオール処理によって修飾された金、表面処理により修飾されたガラス、またはプラスチックから選択されることを特徴とする請求項49または50に記載の捕捉剤。
- 上記ペプチドの二量体が、上記担体上にてアセンブルされることを特徴とする請求項48〜51の何れか1項に記載の捕捉剤。
- 上記第1ペプチドおよび第2ペプチドはそれぞれ、少なくとも1つの反応基を含んでいることを特徴とする請求項41〜52の何れか1項に記載の捕捉剤。
- 上記第1ペプチドにある上記反応基は、一次アミノ酸構造において、実質的に非疎水性であるリガンド結合面上であり、かつリガンド結合部位のN末端側に位置しており、上記第2ペプチドにある上記反応基は、上記疎水性面内であり、かつリガンド結合部位のN末端側に位置していることを特徴とする請求項53に記載の捕捉剤。
- 上記反応基は、チオール、マレイミド、シクロペンタジエン、アジド、ホスフィン酸チオエステル、チオエステル、および(ニトロ)チオピリジル活性化チオールからなる群より選択されることを特徴とする請求項53または54に記載の捕捉剤。
- 上記反応基は、チオール基であることを特徴とする請求項55に記載の捕捉剤。
- 少なくとも1つのチオール基は、活性化チオールであることを特徴とする請求項56に記載の捕捉剤。
- 上記チオール基は、チオニトロピリジル基またはチオピリジル基によって活性化されていることを特徴とする請求項57に記載の捕捉剤。
- 上記第1ペプチドは、配列番号1に示される配列を有していることを特徴とする請求項36〜58の何れか1項に記載の捕捉剤。
- 上記第2ペプチドは、配列番号2に示される配列を有していることを特徴とする請求項36〜58の何れか1項に記載の捕捉剤。
- 請求項36〜60の何れか1項に記載の捕捉剤を含んでいることを特徴とするアレイ。
- 個別のアドレス可能な空間符号化部位を複数含んでいることを特徴とする請求項61に記載のアレイ。
- 上記アレイ上の所定の部位にある上記捕捉剤の実質的に全てが、実質的に同一であることを特徴とする請求項61または62に記載のアレイ。
- 上記アレイ上の各部位には、互いに異なる捕捉剤が含まれていることを特徴とする請求項63に記載のアレイ。
- 請求項17〜19、61〜64の何れか1項に記載のアレイの製造方法であって、
請求項1〜16、36〜59の何れか1項に記載の捕捉剤を適した担体上に供給して、アドレス可能な空間符号化アレイを形成する工程を含むことを特徴とする製造方法。 - 関心のあるリガンドに結合している多量体型捕捉剤の検出方法であって、
請求項1〜16、36〜60の何れか1項に記載のコンビナトリアル捕捉剤のアレイを製造する工程と、
上記関心のあるリガンドを上記アレイに接触させる工程と、
上記リガンドが結合している捕捉剤を検出する工程と、を含むことを特徴とする検出方法。 - 上記リガンドは、真核細胞、原核細胞、ウイルスおよびバクテリオファージ、プリオン、胞子、花粉粒、アレルゲン、核酸、タンパク質、ペプチド、炭水化物、脂質、有機化合物ならびに無機化合物からなる群より選択されることを特徴とする請求項66に記載の検出方法。
- 上記リガンドは、生理代謝産物または薬理代謝産物であることを特徴とする請求項66または67に記載の検出方法。
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