JP2013501771A - Complex formation system - Google Patents

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Abstract

本発明は、SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックス;シンタキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックス;シナプトブレビンもしくはその相同体に由来する1本のポリペプチドヘリックス;および該ポリペプチドヘリックスに結合させた1もしくは複数のカーゴ部分を含んでなり、ここで、4本のポリペプチドヘリックスが安定したSNARE複合体を形成する複合体形成系に関する。本発明はさらに、複合体形成系を作り出す方法および複合体形成系の使用にも関する。  The present invention relates to two polypeptide helices derived from SNAP protein; one polypeptide helix derived from syntaxin; one polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof; and And a complex-forming system in which four polypeptide helices form a stable SNARE complex. The invention further relates to a method of creating a complex forming system and the use of the complex forming system.

Description

本発明の分野
本発明は、SNARE複合体を基礎とする分子足場を形成するための複合体形成系に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a complex formation system for forming a molecular scaffold based on a SNARE complex.

本発明の背景
真核細胞内では、小胞融合として知られている過程において、小胞が膜と融合する。例えば、小胞は、細胞原形質膜またはエンドソームもしくはリソソームなどの他の細胞コンパートメントと融合することができる。小胞融合の最も研究された形態は、シナプス後ニューロンの神経インパルスの伝搬を引き起こすように神経伝達物質を放出するための神経細胞のシナプス前膜とシナプス小胞のドッキングである。
Background of the Invention In eukaryotic cells, vesicles fuse with membranes in a process known as vesicle fusion. For example, vesicles can be fused with cell plasma membranes or other cell compartments such as endosomes or lysosomes. The most studied form of vesicle fusion is the docking of neuronal presynaptic membranes and synaptic vesicles to release neurotransmitters to cause propagation of nerve impulses in postsynaptic neurons.

小胞融合の過程はSNAREタンパク質(SNARE)によって媒介されており、それらは酵母や哺乳動物細胞では60を超えるメンバーから成る巨大タンパク質スーパーファミリーである。SNAREは、小さいが、豊富にあり、そして大部分が膜結合タンパク質である。それらは構造とサイズで大きく異なるが、それらはすべて、SNARE複合体と呼ばれる密な4本ヘリックス束への集合を可能にするSNAREモチーフと呼ばれるそれらのサイトゾルドメイン内のセグメントを共有する。SNAREモチーフは、長さが約60〜70アミノ酸であると考えられているが(Jahn RおよびScheller RH)、このことは十分に規定されていない。SNARE複合体は3種類のタンパク質:シンタキシンおよびSNAP−25(これらは細胞膜に常在している);ならびにシナプトブレビン(小胞結合膜タンパク質またはVAMPとも呼ばれる)(これは小胞膜にアンカーされている)、で構成されることもある。   The process of vesicle fusion is mediated by SNARE proteins (SNAREs), which are a large protein superfamily of over 60 members in yeast and mammalian cells. SNAREs are small but abundant and most are membrane-bound proteins. Although they vary greatly in structure and size, they all share a segment within their cytosolic domain called the SNARE motif that allows assembly into a dense four-helix bundle called the SNARE complex. SNARE motifs are thought to be about 60-70 amino acids in length (Jahn R and Scheller RH), but this is not well defined. SNARE complexes are divided into three proteins: syntaxin and SNAP-25 (which are resident in the cell membrane); and synaptobrevin (also called vesicle-associated membrane protein or VAMP) (which is anchored to the vesicle membrane) ).

ニューロンのエキソサイトーシスにおいて、シンタキシンとシナプトブレビンは、それらのC末端ドメインによってそれらのそれぞれの膜にアンカーされているが、SNAP−25は、数個のシステインが連結しているパルミトイル鎖を介して原形質膜につなぎ留められている。コアSNARE複合体は4本のαヘリックス束であって、そこでは、1本のαヘリックスがシンタキシンによってもたらされ、1本のαヘリックスがシナプトブレビンによってもたらされ、そして2本のαヘリックスがSNAP−25によってもたらされる。このSNARE複合体は、非常に安定していることが分かっている。小胞融合にかかわる分子機構の略図を図1に示している。   In neuronal exocytosis, syntaxin and synaptobrevin are anchored to their respective membranes by their C-terminal domains, whereas SNAP-25 is intact via palmitoyl chains linked by several cysteines. Tethered to the plasma membrane. The core SNARE complex is four α-helix bundles, where one α-helix is brought by syntaxin, one α-helix is brought by synaptobrevin, and two α-helices are SNAP Brought about by -25. This SNARE complex has been found to be very stable. A schematic representation of the molecular mechanism involved in vesicle fusion is shown in FIG.

発明者らは、SNARE複合体とその形成がさまざまな適用に使用できることを見出した。そのために、本発明の基礎は:
SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックス;
シンタキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックス;
シナプトブレビンもしくはその相同体に由来する1本のポリペプチドヘリックス;および
該ポリペプチドヘリックスに結合させた1もしくは複数のカーゴ部分(cargo moieties)、
を含んでなり、ここで、4本のポリペプチドヘリックスが安定したSNARE複合体を形成する複合体形成系である。
The inventors have found that SNARE complexes and their formation can be used in a variety of applications. To that end, the basis of the present invention is:
Two polypeptide helices derived from the SNAP protein;
One polypeptide helix derived from syntaxin;
A polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof; and one or more cargo moieties attached to the polypeptide helix;
Wherein the four polypeptide helices form a stable SNARE complex.

本発明の種々の態様において、先の複合体形成系に更なる制限を加えることができる。本発明はさらに、先の複合体形成系を使用した安定なSNARE複合体を作製する方法、ならびに先の複合体形成系と得られた安定なSNARE複合体の使用に関する。   In various embodiments of the invention, further limitations can be added to the previous complex formation system. The present invention further relates to a method of making a stable SNARE complex using the previous complex formation system, and the use of the previous complex formation system and the resulting stable SNARE complex.

本発明の詳細な説明
以下の説明は、本発明の多くの異なった実施形態を提示する。しかしながら、記載したほとんどすべての制限、好ましい特徴および変形形態は、それらがすべて先に記載した複合体形成系に基づいている限り、本発明の他の実施形態に適切であることは、当業者にはすぐに分かるであろう。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The following description presents many different embodiments of the present invention. However, it will be appreciated by those skilled in the art that almost all of the described limitations, preferred features and variations are suitable for other embodiments of the present invention, so long as they are all based on the complexation system described above. Will soon be understood.

一態様において、本発明では分子足場を形成するための複合体形成系を提供するが、その系は:
SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックス;
シンタキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックス;
シナプトブレビンもしくはその相同体に由来する1本のポリペプチドヘリックス;および
該ポリペプチドヘリックスに結合させた1もしくは複数のカーゴ部分、
を含んでなり、ここで、4本のポリペプチドヘリックスが安定したSNARE複合体を形成し;かつ、ここで、ポリペプチドヘリックスのうちの少なくとも2本が50アミノ酸未満の長さである。
In one aspect, the present invention provides a complex forming system for forming a molecular scaffold, the system comprising:
Two polypeptide helices derived from the SNAP protein;
One polypeptide helix derived from syntaxin;
A polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof; and one or more cargo moieties attached to the polypeptide helix;
Wherein four polypeptide helices form a stable SNARE complex; and wherein at least two of the polypeptide helices are less than 50 amino acids in length.

本発明の他の態様において、複合体形成系が、50アミノ酸未満の長さであるポリペプチドヘリックスをたった2本しか持たないとは限らない。
本発明は、異なった機能単位を形成する安定した複合体の制御された集合を可能にする。安定した複合体を持つ利点は、複合体が解離するリスクなしに比較的厳しい条件でそれを使用できるという点である。これは、1もしくは複数のカーゴ部分が結合されている(単数もしくは複数の)ヘリックスが複合体の一部のままで残るので、確実に1もしくは複数のカーゴ部分が複合体の残った部分から解離しないようにすることを意味する。
In other embodiments of the invention, the complex-forming system does not necessarily have only two polypeptide helices that are less than 50 amino acids in length.
The present invention allows for a controlled assembly of stable complexes that form different functional units. The advantage of having a stable complex is that it can be used in relatively severe conditions without the risk of the complex dissociating. This is because the helix (s) to which one or more cargo moieties are bound remains part of the complex, ensuring that one or more cargo moieties are dissociated from the remaining part of the complex. It means not to.

先に示したように、複合体形成系は、安定したSNARE複合体の形成に基づいている。そのため、本発明の4本のポリペプチドヘリックスには、それらが安定したSNARE複合体を形成する限り、ある程度の任意の配列を持つことができる。   As indicated above, the complex formation system is based on the formation of a stable SNARE complex. Therefore, the four polypeptide helices of the present invention can have some arbitrary sequence as long as they form a stable SNARE complex.

ニューロンでは、以下のタンパク質:SNAP−25;シンタキシン;およびシナプトブレビン、からSNARE複合体が形成される。これらのタンパク質、および他のSNAREタンパク質は、SNARE複合体を形成するのに関与するタンパク質の一部であるSNAREモチーフまたはSNAREドメインを含んでいる。これらのSNAREドメインまたはモチーフが、SNARE複合体を形成するために一緒に詰め込まれるヘリックスである。一般的に、SNAREタンパク質の一部だけが、SNARE複合体形成にかかわるが;SNAREタンパク質全体ではない。例えば、シンタキシンには、ヘッドドメインとしても知られているC末端膜貫通ドメイン、SNAREドメインおよびN末端調節ドメインがある。明らかに、SNAREドメインだけがSNARE複合体を形成するのに関与する。   In neurons, the SNARE complex is formed from the following proteins: SNAP-25; syntaxin; and synaptobrevin. These proteins, and other SNARE proteins, contain a SNARE motif or SNARE domain that is part of the protein involved in forming the SNARE complex. These SNARE domains or motifs are helices that are packed together to form a SNARE complex. In general, only a portion of the SNARE protein is involved in SNARE complex formation; not the entire SNARE protein. For example, syntaxin has a C-terminal transmembrane domain, also known as the head domain, a SNARE domain, and an N-terminal regulatory domain. Apparently, only the SNARE domain is involved in forming the SNARE complex.

「SNAREモチーフ」や「SNAREドメイン」といった用語は、当業者にとって周知である。さらに、さまざまな異なったSNAREタンパク質のSNAREモチーフやSNAREドメインもまた当業者に周知である(Jahn R and Scheller RH(2006);Sieber et al.(2006);Besteiro(2006))。   Terms such as “SNARE motif” and “SNARE domain” are well known to those skilled in the art. Furthermore, SNARE motifs and SNARE domains of a variety of different SNARE proteins are also well known to those skilled in the art (Jahn R and Scheller RH (2006); Sieber et al. (2006); Besteiro (2006)).

本発明の4本のポリペプチドヘリックスは、SNARE複合体を形成するSNAREタンパク質、すなわち、SNAPタンパク質;シンタキシン;およびシナプトブレビンもしくはその相同体、のSNAREドメインまたはモチーフに基づいている。そのため、一実施形態において、複合体形成系は:SNAPタンパク質のSNAREモチーフに由来する2本のポリペプチドヘリックス;シンタキシンのSNAREモチーフに由来する1本のポリペプチドヘリックス;およびシナプトブレビンもしくはその相同体のSNAREモチーフに由来する1本のポリペプチドヘリックスを含んでなり;ここで、4本のポリペプチドヘリックスが安定したSNARE複合体を形成する。本発明のヘリックスは、SNAREタンパク質からのSNAREモチーフまたはドメインと同じ長さである必要があるとは限らない。本発明の他のヘリックスと複合体を形成するときに、それが安定したSNARE複合体をまだ形成できている限り、それは長さがもっと短くてもよい。   The four polypeptide helices of the present invention are based on SNARE domains or motifs of SNARE proteins forming a SNARE complex, ie, SNAP protein; syntaxin; and synaptobrevin or homologues thereof. Thus, in one embodiment, the complexing system comprises: two polypeptide helices derived from the SNARE motif of the SNAP protein; one polypeptide helix derived from the SNARE motif of the syntaxin; and SNARE of synaptobrevin or a homologue thereof. Comprising one polypeptide helix derived from the motif; where the four polypeptide helices form a stable SNARE complex. The helix of the present invention need not be the same length as the SNARE motif or domain from the SNARE protein. When complexed with other helices of the invention, it may be shorter in length as long as it is still capable of forming a stable SNARE complex.

2本のポリペプチドヘリックスがそれに由来するSNAPタンパク質は、SNARE複合体の一部を形成できるあらゆるSNAPタンパク質であることができる。当業者は、SNARE複合体の一部を形成できるさまざまなSNAPタンパク質を知っている。例えば、SNAPタンパク質は、SNAP−25A、SNAP−25B、SNAP−23(シンデット(syndet)としても知られている)、またはSNAP−29であり得る。好ましくは、SNAPタンパク質はα−SNAPではない。好ましくは、SNAPタンパク質は、SNAP−25、すなわち、SNAP−25AまたはSNAP−25Bである。SNAPタンパク質は2つのSNAREモチーフを含んでいる。そのため、2本のポリペプチドヘリックスが、特定のSNAPタンパク質内の2つのSNAREモチーフに由来することもある。あるいは、2本のポリペプチドヘリックスが、異なったSNAPタンパク質に由来することもある。好ましくは、それらは同じSNAPタンパク質に由来する。   The SNAP protein from which the two polypeptide helices are derived can be any SNAP protein that can form part of a SNARE complex. One skilled in the art knows various SNAP proteins that can form part of the SNARE complex. For example, the SNAP protein can be SNAP-25A, SNAP-25B, SNAP-23 (also known as syndet), or SNAP-29. Preferably, the SNAP protein is not α-SNAP. Preferably, the SNAP protein is SNAP-25, ie SNAP-25A or SNAP-25B. The SNAP protein contains two SNARE motifs. Thus, two polypeptide helices may be derived from two SNARE motifs within a particular SNAP protein. Alternatively, the two polypeptide helices may be derived from different SNAP proteins. Preferably they are derived from the same SNAP protein.

ポリペプチドヘリックスがそれに由来するシンタキシン・タンパク質は、SNARE複合体の一部を形成できるあらゆるシンタキシン・タンパク質であることができる。当業者は、SNARE複合体の一部を形成できるさまざまなシンタキシン・タンパク質を知っている。例えば、シンタキシン・タンパク質は、シンタキシン1A、シンタキシン1B、シンタキシン2(エピモルフィン(epimorphin)としても知られている)、シンタキシン3およびシンタキシン4、シンタキシン5、シンタキシン6、シンタキシン7、シンタキシン8、シンタキシン10、シンタキシン11、シンタキシン13、シンタキシン17またはシンタキシン18から選択され得る。好ましくは、シンタキシン・タンパク質は、シンタキシン1Aまたは3である。   The syntaxin protein from which the polypeptide helix is derived can be any syntaxin protein that can form part of a SNARE complex. Those skilled in the art are aware of various syntaxin proteins that can form part of the SNARE complex. For example, syntaxin proteins include syntaxin 1A, syntaxin 1B, syntaxin 2 (also known as epimorphin), syntaxin 3 and syntaxin 4, syntaxin 5, syntaxin 6, syntaxin 7, syntaxin 8, syntaxin 10, It can be selected from syntaxin 11, syntaxin 13, syntaxin 17 or syntaxin 18. Preferably, the syntaxin protein is syntaxin 1A or 3.

ポリペプチドヘリックスがそれに由来するシナプトブレビン・タンパク質またはその相同体は、SNARE複合体の一部を形成できるあらゆるシナプトブレビン・タンパク質またはその相同体であることができる。当業者は、SNARE複合体の一部を形成できるさまざまなシナプトブレビン・タンパク質とその相同体を知っている。シナプトブレビンは、小胞結合膜タンパク質(VAMP)ファミリーのメンバーである。他のVAMPタンパク質がSNARE複合体を形成できることは知られているので、そのため、ポリペプチドヘリックスを得ることができる基礎を提供するのに好適であり得る。一実施形態において、シナプトブレビンの相同体は、SNARE複合体の一部を形成できるVAMPタンパク質である。そういったVAMPタンパク質は、当業者に周知である。シナプトブレビン・タンパク質またはその相同体は、シナプトブレビン1、シナプトブレビン2、シナプトブレビン3(セルブレビンとしても知られている)およびシナプトブレビン7(TI−VAMPとしても知られている)から選択され得る。好ましくは、ポリペプチドヘリックスは、シナプトブレビン・タンパク質に由来する。好ましくは、シナプトブレビン・タンパク質は、シナプトブレビン1、2または3である。   The synaptobrevin protein or homologue thereof from which the polypeptide helix is derived can be any synaptobrevin protein or homologue thereof that can form part of the SNARE complex. Those skilled in the art are aware of various synaptobrevin proteins and their homologues that can form part of the SNARE complex. Synaptobrevin is a member of the vesicle-associated membrane protein (VAMP) family. Since it is known that other VAMP proteins can form SNARE complexes, it may therefore be suitable to provide a basis from which polypeptide helices can be obtained. In one embodiment, the homologue of synaptobrevin is a VAMP protein that can form part of a SNARE complex. Such VAMP proteins are well known to those skilled in the art. The synaptobrevin protein or homologue thereof can be selected from synaptobrevin 1, synaptobrevin 2, synaptobrevin 3 (also known as selbrevin) and synaptobrevin 7 (also known as TI-VAMP). Preferably, the polypeptide helix is derived from a synaptobrevin protein. Preferably, the synaptobrevin protein is synaptobrevin 1, 2 or 3.

SNAREタンパク質の起源である生物体は、SNARE複合体が利用されているあらゆる好適な生物体であることができる。例えば、そのタンパク質は:哺乳動物、例えばヒトなど、霊長動物、齧歯動物;魚類;および無脊椎動物、例えばハエなどが起源であり得る。任意に、SNAREタンパク質は酵母由来であってもよい(Rossi G et al.(1997))。SNAREタンパク質の起源である生物体は、複合体形成系の適用によって決まることもある。例えば、医療応用のためには、SNAREタンパク質はヒト起源であることが好ましい。   The organism from which the SNARE protein is derived can be any suitable organism in which the SNARE complex is utilized. For example, the protein may originate from: mammals such as humans, primates, rodents; fish; and invertebrates such as flies. Optionally, the SNARE protein may be derived from yeast (Rossi G et al. (1997)). The organism from which the SNARE protein originates may depend on the application of the complex forming system. For example, for medical applications, the SNARE protein is preferably of human origin.

本発明の4本のポリペプチドヘリックスは、SNARE複合体を形成するSNAREタンパク質に由来する。SNARE複合体を形成するSNAREタンパク質のSNAREモチーフまたはドメインのヘリックスは、通常長さが約60〜70アミノ酸である。先に示したとおり、本発明の4本のポリペプチドヘリックスは、SNAREタンパク質のSNAREモチーフまたはSNAREドメインに由来する。「由来する」という用語は、ポリペプチドヘリックスの配列が、それが安定したSNARE複合体を形成することができるようなSNAREドメイン/モチーフの配列またはその一部と実質的に同じであることを意味する。好ましくは、ポリペプチドヘリックスの配列は、選択されたSNAREドメイン/モチーフまたはその一部の配列と少なくとも約80%の配列同一性を有するべきである。より好ましくは、配列同一性は、少なくとも約85%、そしてよりいっそう好ましくは少なくとも約90%であるべきである。一実施形態において、配列同一性は、少なくとも約95%、少なくとも約98%であり得るか、または100%でさえあり得る。しかしながら、いくつかの実施形態において、選択されたSNAREドメイン/モチーフまたはその一部の配列と異なっていることがポリペプチドヘリックスの配列にとって望ましいこともある。これは、タンパク質の発現、タンパク質の精製または下流適用に関して有益であり得る。例えば、そして限定することなしに、これには、精製できるようにするための配列のいずれかの末端におけるヒスチジン残基の付加、または表面またはカーゴへのペプチドの機能性結合のための追加のリジンまたはシステイン残基の組み込みが含まれ得る。   The four polypeptide helices of the present invention are derived from SNARE proteins that form a SNARE complex. The SNARE motif or domain helix of the SNARE protein forming the SNARE complex is typically about 60-70 amino acids in length. As indicated above, the four polypeptide helices of the present invention are derived from the SNARE motif or SNARE domain of the SNARE protein. The term “derived from” means that the sequence of the polypeptide helix is substantially the same as the sequence of the SNARE domain / motif or part thereof such that it can form a stable SNARE complex. To do. Preferably, the sequence of the polypeptide helix should have at least about 80% sequence identity with the sequence of the selected SNARE domain / motif or part thereof. More preferably, the sequence identity should be at least about 85%, and even more preferably at least about 90%. In one embodiment, the sequence identity can be at least about 95%, at least about 98%, or even 100%. However, in some embodiments it may be desirable for the sequence of the polypeptide helix to differ from the sequence of the selected SNARE domain / motif or part thereof. This can be beneficial for protein expression, protein purification or downstream applications. For example, and without limitation, this may include the addition of a histidine residue at either end of the sequence to allow purification, or an additional lysine for functional binding of the peptide to the surface or cargo. Or the incorporation of cysteine residues may be included.

2つのSNAP由来ヘリックスは、配列番号1、2、5、6、24、41、48、49、50、51、64および65から選択される配列を含み得る。
シンタキシン由来ヘリックスは、配列番号3、7、9、25、32、33、34、35、36、37、38、46、47、60、61、62および66から選択される配列を含み得る。
シナプトブレビンもしくはその相同体に由来するヘリックスは、配列番号4、8、27、28、29、30、31、42、43、44、45、52、53、67、68および69から選択される配列を含み得る。
さらに、SNAREタンパク質に由来するヘリックスは、先の配列から成ることができる。
加えて、本発明のヘリックスは、配列番号1〜9、12〜15および18〜69から選択される配列を含み得るか、またはそれらから成ることができる。
The two SNAP derived helices may comprise a sequence selected from SEQ ID NOs: 1, 2, 5, 6, 24, 41, 48, 49, 50, 51, 64 and 65.
The syntaxin derived helix may comprise a sequence selected from SEQ ID NOs: 3, 7, 9, 25, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 46, 47, 60, 61, 62 and 66.
The helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof has a sequence selected from SEQ ID NOs: 4, 8, 27, 28, 29, 30, 31, 42, 43, 44, 45, 52, 53, 67, 68 and 69. May be included.
Furthermore, the helix derived from the SNARE protein can consist of the previous sequence.
In addition, the helix of the present invention may comprise or consist of a sequence selected from SEQ ID NOs: 1-9, 12-15 and 18-69.

それぞれのポリペプチドヘリックスは、それが他のヘリックスと相互作用して安定したSNARE複合体を形成するために十分に長くなくてはならない。実際には、このことは、ポリペプチドヘリックスが安定したSNARE複合体の形成を可能にするのに十分に長いSNAREモチーフ/ドメイン部に由来しなければならないことを意味する。安定したSNARE複合体の形成を可能にするのに十分に長いポリペプチドヘリックスか否かを試験することは、比較的に単純であり、そして十分に当業者の能力の範疇にある。これは、ポリペプチドヘリックスを他の3本のポリペプチドヘリックスと複合体形成させ、そして得られたSNARE複合体が悪条件下で解離するか否か調べるために試験することによって行うことができる。悪条件は、一般に、タンパク質複合体やタンパク質−タンパク質相互作用の解離を引き起こす条件である。そういった条件は当業者にはすぐに分かるであろう。例えば、そういった悪条件は、複合体を強い界面活性剤または破壊性の界面活性剤(disrupting detergent)に晒すことであり得る。一実施形態において、SNARE複合体は、それが変性SDS濃度(>0.02%)の存在下で実施されるSDS−PAGEを使用することによって安定しているか否かを測定するために試験されることができる。もし複合体がその構成要素に分かれるようにゲル中のSDSによって解離されるのであれば、このSNARE複合体は安定していないかもしれない。しかしながら、SDS−PAGEゲルを通して移動させ、そして、例えばクーマシー染色を使用するなどして検出できたときに、SNARE複合体が解離せずに、単一の実体として残っているのであれば、それは安定していると見なされることができる。そのため、一実施形態において、SNARE複合体がSDSを使用しても解離しないのであれば、安定していると見なされることができる。好ましくは、SNARE複合体は、約2%のSDSを含有するSDS−PAGE用のゲルサンプルバッファーを使用した場合でも安定している。より好ましくは、SNARE複合体は、約0.1%のSDSを含有するSDS−PAGE用のゲルを使用した場合でも安定している。これは、約0.1%のSDSを含有するSDS−PAGE用のゲルを使用して行われることができる。   Each polypeptide helix must be long enough so that it interacts with other helices to form a stable SNARE complex. In practice, this means that the polypeptide helix must be derived from a SNARE motif / domain part that is long enough to allow the formation of a stable SNARE complex. Testing whether a polypeptide helix is long enough to allow the formation of a stable SNARE complex is relatively simple and well within the ability of one skilled in the art. This can be done by complexing the polypeptide helix with the other three polypeptide helices and testing to see if the resulting SNARE complex dissociates under adverse conditions. Bad conditions are generally conditions that cause dissociation of protein complexes or protein-protein interactions. Such conditions will be readily apparent to those skilled in the art. For example, such an adverse condition can be exposing the complex to a strong surfactant or a disrupting detergent. In one embodiment, the SNARE complex is tested to determine whether it is stable by using SDS-PAGE performed in the presence of denatured SDS concentration (> 0.02%). Can. If the complex is dissociated by SDS in the gel so that it breaks into its components, this SNARE complex may not be stable. However, if the SNARE complex is not dissociated and remains as a single entity when it can be moved through an SDS-PAGE gel and detected, eg, using Coomassie staining, it is stable. Can be considered. Thus, in one embodiment, a SNARE complex can be considered stable if it does not dissociate using SDS. Preferably, the SNARE complex is stable even when using a gel sample buffer for SDS-PAGE containing about 2% SDS. More preferably, the SNARE complex is stable even when using a SDS-PAGE gel containing about 0.1% SDS. This can be done using a gel for SDS-PAGE containing about 0.1% SDS.

あるいは、SNARE複合体の安定性は、ビーズ・プルダウン法によって確かめられる。もし複合体形成系の一成分が化学量論的様式ですべての相互作用パートナーを沈降させるのであれば、SNARE複合体が安定していると見なされる。ビーズ・プルダウン法は、当業者に周知である(Rickman C. et al.(2004))。
タンパク質−タンパク質相互作用の表面プラズモン共鳴測定もまた、使用され、そして当業者に周知である(Karlsson & Falt(1997))。表面プラズモン共鳴法を使用した場合、当業者が表面プラズモン共鳴シグナルの減少によって証明される解離を観察しなければ、SNARE複合体が安定していると見なされる。
Alternatively, the stability of the SNARE complex can be confirmed by a bead pull-down method. A SNARE complex is considered stable if one component of the complexing system precipitates all interaction partners in a stoichiometric manner. The bead pull-down method is well known to those skilled in the art (Rickman C. et al. (2004)).
Surface plasmon resonance measurements of protein-protein interactions are also used and well known to those skilled in the art (Karlsson & Falt (1997)). When using the surface plasmon resonance method, the SNARE complex is considered stable if one skilled in the art does not observe the dissociation evidenced by a decrease in the surface plasmon resonance signal.

SNARE複合体が安定しているか否かを測定する別の方法は、複合体の解離定数を測定することである。これは複合体からの1本のヘリックスの解離に関する解離定数である。安定したSNARE複合体は、10-7M未満の解離定数を有するはずである。特定の実施形態において、安定したSNARE複合体は、10-8、10-9、10-10、10-11、10-12、10-13、10-14、または10-15M未満の解離定数を有するべきである。複合体形成系が使用される適用によって、異なった解離定数を有することが有益である可能性がある。そのため、いくつかの実施形態において、解離定数は、10-7M〜10-11Mまたは10-7M〜10-10Mであり得る。あるいは、解離定数は、抗体解離定数(6〜10×10-8M)に匹敵し得る。
SNARE複合体形成はさらに、完全に形成されたSNARE複合体に結合するコンプレキシンに結合することによって評価されることもできる(Hu et al.(2002))。
Another way to determine whether the SNARE complex is stable is to measure the dissociation constant of the complex. This is the dissociation constant for the dissociation of one helix from the complex. A stable SNARE complex should have a dissociation constant of less than 10 −7 M. In certain embodiments, a stable SNARE complex has a dissociation constant of less than 10 −8 , 10 −9 , 10 −10 , 10 −11 , 10 −12 , 10 −13 , 10 −14 , or 10 −15 M. Should have. Depending on the application in which the complexing system is used, it may be beneficial to have different dissociation constants. Thus, in some embodiments, the dissociation constant can be 10 −7 M to 10 −11 M or 10 −7 M to 10 −10 M. Alternatively, the dissociation constant may be comparable to the antibody dissociation constant (6-10 × 10 −8 M).
SNARE complex formation can also be assessed by binding to a complexin that binds to the fully formed SNARE complex (Hu et al. (2002)).

一実施形態において、本発明のポリペプチドヘリックスは、長さが少なくとも約25アミノ酸である。そういったヘリックスを使用したSNARE複合体は、溶液中で形成できる。しかしながら、それらはSDS抵抗性でない可能性がある。好ましくは、本発明のポリペプチドヘリックスは、長さが少なくとも約30または約35アミノ酸である。より好ましくは、本発明のポリペプチドヘリックスは、長さが少なくとも約40アミノ酸である。そういったヘリックスを使用して形成されたSNARE複合体は、ほとんどの場合、SDS抵抗性である。あるいは、ポリペプチドヘリックスは、長さが少なくとも約45アミノ酸であり得る。   In one embodiment, the polypeptide helix of the present invention is at least about 25 amino acids in length. SNARE complexes using such a helix can be formed in solution. However, they may not be SDS resistant. Preferably, the polypeptide helix of the present invention is at least about 30 or about 35 amino acids in length. More preferably, the polypeptide helix of the present invention is at least about 40 amino acids in length. SNARE complexes formed using such helices are in most cases SDS-resistant. Alternatively, the polypeptide helix can be at least about 45 amino acids in length.

一実施形態において、ポリペプチドヘリックスのうちの少なくとも1本が、50アミノ酸未満の長さである。この利点は、長さが50アミノ酸未満のポリペプチドを人工的に製造することの方がずっと容易であるという点である。50アミノ酸未満であるポリペプチドヘリックスは、いずれのポリペプチドヘリックスでもあり得る。好ましくは、ポリペプチドヘリックスのうちの少なくとも2本が、50アミノ酸未満の長さである。好ましくは、それらは、シンタキシンおよびシナプトブレビンもしくはその相同体に由来するポリペプチドヘリックスである。   In one embodiment, at least one of the polypeptide helices is less than 50 amino acids in length. The advantage is that it is much easier to artificially produce polypeptides that are less than 50 amino acids in length. A polypeptide helix that is less than 50 amino acids can be any polypeptide helix. Preferably, at least two of the polypeptide helices are less than 50 amino acids in length. Preferably they are polypeptide helices derived from syntaxin and synaptobrevin or homologues thereof.

代替の実施形態において、ポリペプチドヘリックスのうちの3または4本が、50アミノ酸未満の長さであり得る。そういった実施形態において、あらゆるヘリックスの組み合わせが、50アミノ酸未満の長さであり得る。発明者らは、それぞれのSNAREタンパク質のSNAREモチーフの最小ペプチド配列で高親和性の安定した4本ヘリックス束SNARE複合体を形成するのに十分であることを驚いたことに見出した。このことは、ペプチドの製造の容易さに関して有利である。さらに、各最小配列はカーゴを運搬できるので、それは機能性を保持している。   In alternative embodiments, 3 or 4 of the polypeptide helices can be less than 50 amino acids in length. In such embodiments, any combination of helices can be less than 50 amino acids in length. The inventors have surprisingly found that the minimal peptide sequence of the SNARE motif of each SNARE protein is sufficient to form a high affinity stable four helix bundle SNARE complex. This is advantageous in terms of ease of peptide production. In addition, each minimal array can carry cargo so it retains functionality.

2本のポリペプチドヘリックスが50アミノ酸未満の長さである場合には、好ましくは、それは、50アミノ酸未満の長さである、シンタキシンに由来するヘリックスおよびシナプトブレビンもしくはその相同体に由来するヘリックスである。   If the two polypeptide helices are less than 50 amino acids in length, preferably it is a helix derived from syntaxin and a helix derived from synaptobrevin or a homolog thereof that is less than 50 amino acids in length. .

本発明の4本のポリペプチドヘリックスは、ほぼ同じ長さであっても、異なる長さであってもよい。例えば、一実施形態において、それらはすべて約45アミノ酸の長さであり得る。あるいは、ポリペプチドヘリックスは異なった長さであり得る。   The four polypeptide helices of the present invention may be approximately the same length or different lengths. For example, in one embodiment, they can all be about 45 amino acids long. Alternatively, the polypeptide helices can be of different lengths.

本発明の一実施形態において、シンタキシンに由来するポリペプチド、および/またはシナプトブレビンもしくはその相同体に由来するポリペプチドは、膜または脂質二重層へのSNARE複合体の固定化を可能にする膜結合配列をさらに含み得る。そういった膜結合配列は、当業者に周知である。例えば、シンタキシンとシナプトブレビンの天然配列は、タンパク質が小胞や細胞膜に結合できるようにする膜貫通部分を含んでいる(Kasai and Akagawa(2001)およびLaage et al.(2000))。そのため、一実施形態において、シンタキシンに由来するポリペプチドヘリックスは、該ポリペプチドヘリックスを膜または脂質二重層に固定するためのシンタキシン膜貫通ドメインに由来する膜結合配列をさらに含み得る。同様に、シナプトブレビンもしくはその相同体に由来するポリペプチドヘリックスは、該ポリペプチドヘリックスを膜または脂質二重層に固定化するためのシナプトブレビンもしくはその相同体の膜貫通ドメインに由来する膜結合配列をさらに含み得る。   In one embodiment of the invention, the polypeptide derived from syntaxin and / or the polypeptide derived from synaptobrevin or a homologue thereof is a membrane bound sequence that allows immobilization of the SNARE complex to the membrane or lipid bilayer. May further be included. Such membrane binding sequences are well known to those skilled in the art. For example, the native sequences of syntaxin and synaptobrevin contain transmembrane moieties that allow proteins to bind to vesicles and cell membranes (Kasai and Akagawa (2001) and Laage et al. (2000)). Thus, in one embodiment, the polypeptide helix derived from syntaxin may further comprise a membrane binding sequence derived from a syntaxin transmembrane domain for immobilizing the polypeptide helix to the membrane or lipid bilayer. Similarly, a polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof further comprises a membrane binding sequence derived from the transmembrane domain of synaptobrevin or a homologue thereof for immobilizing the polypeptide helix to the membrane or lipid bilayer. obtain.

安定したSNARE複合体は、通常タンパク質複合体およびタンパク質−タンパク質相互作用の解離を引き起こす悪条件下でも分離しないものである。これは、例えばSDS−PAGE、ビーズ・プルダウン法、固定化されたタンパク質の表面プラズモン共鳴法、解離定数またはコンプレキシン結合を使用して計測することができる。このことについては、先にさらに詳細に議論している。   A stable SNARE complex is one that usually does not separate under adverse conditions that cause dissociation of protein complexes and protein-protein interactions. This can be measured using, for example, SDS-PAGE, bead pull-down method, surface plasmon resonance method of immobilized protein, dissociation constant or complexin binding. This is discussed in more detail earlier.

SNARE複合体はよく研究され、そして当業者に周知であるので、当業者は、特定のタンパク質が本発明における使用に好適であるかどうか、そして安定したSNARE複合体を形成するように本発明のポリペプチドヘリックスを作り出すために、どのようにこれらのタンパク質およびそれらの配列を操作するかを確立することができるであろう。   Since SNARE complexes are well studied and well known to those of skill in the art, one skilled in the art can determine whether a particular protein is suitable for use in the present invention and form a stable SNARE complex of the present invention. It would be possible to establish how to manipulate these proteins and their sequences to create polypeptide helices.

1もしくは複数のカーゴ部分は、当業者がポリペプチドヘリックスに結合させたい可能性があるあらゆる成分であり得る。1もしくは複数のカーゴ部分は、複合体形成系の中のヘリックスの末端に結合させるのが好ましい。カーゴ部分は、小分子、小分子、ポリペプチド、タンパク質、核酸または誘導体を含む重合体、および粒子またはナノ粒子から選択され得る。例えば、カーゴ部分は、以下のとおりであり得る:   The one or more cargo moieties can be any component that one of skill in the art may wish to attach to the polypeptide helix. One or more cargo moieties are preferably attached to the ends of the helix in the complex forming system. The cargo moiety can be selected from small molecules, small molecules, polypeptides, proteins, polymers including nucleic acids or derivatives, and particles or nanoparticles. For example, the cargo portion can be as follows:

1.小分子、または小分子を含む重合体、例えば以下のものなど:
−アフィニティータグ、例えばビオチン;
−治療薬、例えば毒素または薬物;
−更なる/下流の架橋、重合および更なる誘導体化のための反応基、例えばアミノ基、カルボキシル基、スルフヒドリル基、グアニジン基、フェノール基、チオエーテル基、イミダゾール基、インドール基など;
−更なる修飾形態に好適な自発的反応基、例えばSH基を架橋するためのマレイミドもしくは誘導体、または架橋するのに好適なその他の化学物質;
−表面に直接結合させるための分子、例えば金属面への結合のためのSH含有分子;
1. Small molecules or polymers containing small molecules, such as:
An affinity tag, such as biotin;
-Therapeutic agents, such as toxins or drugs;
-Reactive groups for further / downstream crosslinking, polymerization and further derivatization, such as amino groups, carboxyl groups, sulfhydryl groups, guanidine groups, phenol groups, thioether groups, imidazole groups, indole groups, etc .;
-Spontaneously reactive groups suitable for further modified forms, for example maleimides or derivatives for crosslinking SH groups, or other chemicals suitable for crosslinking;
Molecules for binding directly to the surface, eg SH containing molecules for binding to metal surfaces;

−造影試薬、例えばUV、VIS、IR、ラマン、NMR、MRI、PET、X線または他の造影法のための蛍光または吸収性の成分;
−生物学的関連リガンド、例えば受容体結合性/標的化に関するもの;
−生物学的関連基質、例えばリン酸化または他のPTM部位;
−生物学的関連分子、例えば脂質または炭水化物;
−保護基または分子、例えばPEG;
−金属キレート化化合物;
A contrasting reagent, such as a fluorescent or absorbing component for UV, VIS, IR, Raman, NMR, MRI, PET, X-ray or other imaging methods;
-Biologically relevant ligands, such as for receptor binding / targeting;
-Biologically relevant substrates such as phosphorylation or other PTM sites;
-Biologically relevant molecules, such as lipids or carbohydrates;
A protecting group or molecule, such as PEG;
A metal chelating compound;

2.ポリペプチドまたはタンパク質、例えば以下のものなど:
−結合ペプチド、ホルモン、毒素など;
−機能性部位、例えばプロテアーゼ消化部位、を含むポリペプチドまたはタンパク質;
−標的化機能性ペプチド、例えば異なったオルガネラの標的化、(トランスフェクションのための)核標的化、(薬物送達のための)細胞内標的化などのためのもの;
−ペプチド親和性タグ、例えばFlag、Myc、VSV、HA、6xHis、8xhis、ポリ−Hisなど;
2. A polypeptide or protein, such as:
-Binding peptides, hormones, toxins, etc .;
A polypeptide or protein comprising a functional site, for example a protease digestion site;
-Targeting functional peptides, for example targeting different organelles, nuclear targeting (for transfection), intracellular targeting (for drug delivery), etc .;
-Peptide affinity tags, such as Flag, Myc, VSV, HA, 6xHis, 8xhis, poly-His, etc .;

−タンパク質−タンパク質相互作用を形成することができるポリペプチドまたはタンパク質、例えばPDZ、SH2/3;
−抗体、抗体フラグメント、抗体模倣物、RNAもしくはペプチド・ベースのアプタマー、または別のアフィニティー試薬(タンパク質性または非タンパク質性のもの);
−酵素、例えば研究、診断(一部の適用のために複合体形成系が酵素を固定化するために使用できる)および治療への適用のためのもの、プロモーター、ポリメラーゼ、制限エンドヌクレアーゼ、または他の修飾酵素を含めた核酸合成または増幅のためのもの;
A polypeptide or protein capable of forming a protein-protein interaction, eg PDZ, SH2 / 3;
An antibody, antibody fragment, antibody mimetic, RNA or peptide-based aptamer, or another affinity reagent (proteinaceous or non-proteinaceous);
-Enzymes, such as for research, diagnosis (for some applications complexation systems can be used to immobilize enzymes) and therapeutic applications, promoters, polymerases, restriction endonucleases, or others For nucleic acid synthesis or amplification including the modified enzymes of

3.核酸または誘導体、例えば以下のものなど:
−検出、固定化、ハイブリダイゼーション、合成プライマー、合成および増幅、標識化、シグナル検出およびシグナル増幅、転写ならびに翻訳のためのDNA、RNA、またはPNA;そして
3. Nucleic acids or derivatives such as:
DNA, RNA, or PNA for detection, immobilization, hybridization, synthetic primers, synthesis and amplification, labeling, signal detection and signal amplification, transcription and translation; and

4.粒子またはナノ粒子、例えば以下のものなど:
−強磁性粒子またはナノ粒子(分離のためのもの);
−デンドリマー(標識化のためのもの);
−金属粒子またはナノ粒子、例えば染色もしくは標識化のための金または銀;
−半導体粒子またはナノ粒子、例えば標識化および検出のための量子ドット;
−重合体マイクロまたはナノ粒子、例えば樹脂、ゲルなど;
−カーボンナノチューブまたはナノワイヤー。
4). Particles or nanoparticles, such as:
-Ferromagnetic particles or nanoparticles (for separation);
-Dendrimers (for labeling);
Metal particles or nanoparticles, such as gold or silver for staining or labeling;
-Semiconductor particles or nanoparticles, eg quantum dots for labeling and detection;
-Polymer micro or nano particles, such as resins, gels, etc .;
-Carbon nanotubes or nanowires.

一実施形態において、多数のカーゴ部分をポリペプチドヘリックス末端に結合させることができる。ポリペプチドヘリックス末端に結合させることができるカーゴ部分の数は、ヘリックスにいくつの遊離末端が存在しているかによるであろう。例えば、複合体形成系が4つの別々のポリペプチドヘリックスを含む場合には、該ヘリックスは8つの遊離末端(それぞれのヘリックスの各末端に1つずつ)を持つであろう。そのため、8つの遊離末端のそれぞれにカーゴ部分を結合させることが可能である。このことは、1、2、3、4、5、6、7または8個のカーゴ部分をヘリックスの遊離末端に結合させることができることを意味する。一部のヘリックスに遊離末端がない場合には、例えばヘリックスのうちの2本が1本になっているかまたは1本のヘリックスが基材に結合されているのであれば、遊離末端の数は少なくなる。このことは、ヘリックス末端に結合できるカーゴ部分の数を少なくするであろう。一実施形態において、2個以上のカーゴ部分をヘリックス末端に結合することができる。   In one embodiment, multiple cargo moieties can be attached to the polypeptide helix terminus. The number of cargo moieties that can be attached to the polypeptide helix ends will depend on how many free ends are present in the helix. For example, if the complex-forming system contains 4 separate polypeptide helices, the helix will have 8 free ends (one at each end of each helix). Therefore, it is possible to bind a cargo moiety to each of the eight free ends. This means that 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8 cargo moieties can be attached to the free end of the helix. If some of the helices do not have free ends, the number of free ends is small if, for example, two of the helices are one or if one helix is attached to the substrate. Become. This will reduce the number of cargo moieties that can be attached to the helix ends. In one embodiment, more than one cargo moiety can be attached to the helix ends.

特定の実施形態において、第1のカーゴ部分を第1のヘリックス末端に結合させ、そして第2のカーゴ部分を第2のヘリックス末端に結合させる。そういったある実施形態において、第1および第2のカーゴ部分は、同じヘリックスまたはヘリックス含有成分に一緒に結合させるべきでない。それらは、別個のヘリックスまたはヘリックス含有成分に結合させるべきである。例えば、2つのカーゴ部分を、2つの単一の独立したヘリックスに結合させることができる。   In certain embodiments, the first cargo portion is attached to the first helix end and the second cargo portion is attached to the second helix end. In certain such embodiments, the first and second cargo moieties should not be bound together to the same helix or helix-containing component. They should be bound to a separate helix or helix-containing component. For example, two cargo portions can be combined into two single independent helices.

シンタキシンに由来するポリペプチドヘリックスが、シナプトブレビンもしくはその相同体に由来するポリペプチドヘリックスと連結されている場合(後でより詳細に記載する)、第1および第2のカーゴ部分を共に、この二重らせん成分に結合させるべきでない。代わりに、第1のカーゴ部分をシナプトブレビン/シンタキシン融合タンパク質に結合させることができ、そして第2のカーゴ部分をSNAPタンパク質に由来するヘリックスのうちの一方に結合させることができる。   When a polypeptide helix derived from syntaxin is linked to a polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof (described in more detail later), both the first and second cargo moieties are combined in the duplex. Should not be bound to a helical component. Alternatively, the first cargo moiety can be bound to a synaptobrevin / syntaxin fusion protein and the second cargo moiety can be bound to one of the helices derived from the SNAP protein.

複合体形成系の4本のポリペプチドヘリックスが一体化して、2本のヘリックス含有成分(後で詳細に記載する)を形成している場合、第1のカーゴ部分は第1のヘリックス含有成分に結合させるべきであり、そして第2のカーゴ部分は第2のヘリックス含有成分に結合させるべきである。   When the four polypeptide helices of the complex-forming system are integrated to form two helix-containing components (discussed in detail below), the first cargo portion becomes the first helix-containing component. It should be attached and the second cargo moiety should be attached to the second helix-containing component.

一実施形態において、第1のカーゴ部分は、酵素的または造影成分である。他の実施形態において、第2のカーゴ部分は、特定の標的、例えば特定の細胞型または特定の受容体に対して複合体形成系を標的化するためのリガンドである。好ましくは、同じ実施形態において、第1のカーゴ部分は、酵素的または造影成分であり、そして第2のカーゴ部分は、特定の標的、例えば特定の細胞型または特定の受容体に対して複合体形成系を標的化するためのリガンドである。   In one embodiment, the first cargo portion is an enzymatic or contrast component. In other embodiments, the second cargo moiety is a ligand for targeting the complexing system to a specific target, such as a specific cell type or a specific receptor. Preferably, in the same embodiment, the first cargo moiety is an enzymatic or imaging moiety and the second cargo moiety is complexed to a specific target, such as a specific cell type or a specific receptor. A ligand for targeting the forming system.

酵素的作用物質または造影剤は、あらゆる好適な作用物質であり得る。造影剤は、ヘリックスに結合でき、そしてヘリックスの位置を画像化できるようにするあらゆる作用物質、例えばGFP蛍光タグ、蛍光標識ペプチド、およびMRI造影剤、である。酵素的作用物質は、酵素またはその機能部のいずれかであることができる。一実施形態において、酵素的作用物質または造影剤は酵素的作用物質である。具体的な実施形態において、酵素的作用物質は、ボツリヌス毒素の軽鎖またはその機能部を含んでなる。ボツリヌス毒素の軽鎖の機能は、エンドペプチダーゼとしての機能である。そのため、ボツリヌス毒素の軽鎖の機能部は、エンドペプチダーゼ活性を保持する部分である。好ましくは、酵素的作用物質はボツリヌス毒素の軽鎖を含んでなる。ボツリヌス毒素の軽鎖は、あらゆるボツリヌス毒素からのものであり得る。A、B、C、D、E、FおよびG型の7つの異なる型のボツリヌス毒素が存在する。好ましくは、軽鎖はボツリヌス毒素AまたはE型からのものであり、そしてより好ましくは、軽鎖はボツリヌス毒素A型からのものである。   The enzymatic agent or contrast agent can be any suitable agent. The contrast agent is any agent that can bind to the helix and allow the position of the helix to be imaged, such as GFP fluorescent tags, fluorescently labeled peptides, and MRI contrast agents. The enzymatic agent can be either an enzyme or a functional part thereof. In one embodiment, the enzymatic agent or contrast agent is an enzymatic agent. In a specific embodiment, the enzymatic agent comprises a botulinum toxin light chain or a functional part thereof. The function of the light chain of botulinum toxin is as a function of endopeptidase. Therefore, the functional part of the light chain of botulinum toxin is a part that retains endopeptidase activity. Preferably, the enzymatic agent comprises a botulinum toxin light chain. The light chain of the botulinum toxin can be from any botulinum toxin. There are seven different types of botulinum toxin, types A, B, C, D, E, F and G. Preferably, the light chain is from botulinum toxin type A or E, and more preferably, the light chain is from botulinum toxin type A.

好ましくは酵素的作用物質は、ボツリヌス毒素の軽鎖またはその機能部およびボツリヌス毒素の重鎖の転座部(translocation portion)を含んでなる。ボツリヌス毒素の重鎖の転座部は、それに付随している軽鎖が小胞から細胞のサイトゾル内に放出されるようにする。当業者は、「ボツリヌス毒素の重鎖の転座部」という用語が何を意味するか容易に理解し、そしてそれはまた、転座ドメインと呼ばれることもある。ボツリヌス毒素の重鎖の転座部は、あらゆるボツリヌス毒素からのものであり得る。好ましくは、転座部は、ボツリヌス毒素AまたはE型、そしてより好ましくはボツリヌス毒素A型からのものである。軽鎖またはその機能部および転座部は、同じであるかまたは異なるボツリヌス毒素からのものであることができる。好ましくは、軽鎖またはその機能部および転座部は、同じボツリヌス毒素からのものである。軽鎖またはその機能部および転座部は、任意の好適な方法で連結されていてもよい。好ましくは、それらは、天然に存在するボツリヌス毒素のように、ジスルフィド結合形成を介して連結されている。ボツリヌス毒素の軽鎖またはその機能部およびボツリヌス毒素の重鎖の転座部がアミノ酸鎖間のペプチド結合によって連結されているのであれば、好ましくは、ボツリヌス毒素の軽鎖またはその機能部とボツリヌス毒素の重鎖の転座部の間のアミノ酸配列に、2つの部分の間のアミノ酸配列の開裂を引き起こすようにプロテアーゼによって認識されるニッキング部位が存在する。一実施形態において、ニッキング部位は、トロンビンによって開裂されることができるトロンビン部位である。ボツリヌス毒素の軽鎖またはその機能部およびボツリヌス毒素の重鎖の転座部は、SNAPタンパク質に由来するポリペプチドヘリックスのうちの一方に結合され得る。   Preferably, the enzymatic agent comprises a botulinum toxin light chain or functional portion thereof and a botulinum toxin heavy chain translocation portion. The translocation of the heavy chain of botulinum toxin causes the associated light chain to be released from the vesicle into the cytosol of the cell. Those skilled in the art readily understand what the term “botulinum toxin heavy chain translocation” means, and it is also sometimes referred to as the translocation domain. The translocation of the botulinum toxin heavy chain can be from any botulinum toxin. Preferably, the translocation is from botulinum toxin A or E, and more preferably from botulinum toxin A. The light chain or its functional part and translocation can be the same or from different botulinum toxins. Preferably, the light chain or its functional part and translocation part are from the same botulinum toxin. The light chain or its functional part and translocation part may be linked by any suitable method. Preferably, they are linked via disulfide bond formation, like the naturally occurring botulinum toxin. If the light chain of botulinum toxin or a functional part thereof and the translocation part of the heavy chain of botulinum toxin are linked by a peptide bond between amino acid chains, preferably the light chain of botulinum toxin or a functional part thereof and the botulinum toxin There is a nicking site recognized by the protease to cause cleavage of the amino acid sequence between the two parts in the amino acid sequence between the translocations of the heavy chain. In one embodiment, the nicking site is a thrombin site that can be cleaved by thrombin. The light chain of botulinum toxin or a functional part thereof and the translocation part of the heavy chain of botulinum toxin can be bound to one of the polypeptide helices derived from the SNAP protein.

ボツリヌス毒素の軽鎖の配列は、配列番号70に示されている配列を含み得る。
ボツリヌス毒素の重鎖の転座部の配列は、配列番号71に示されている配列を含み得る。
The botulinum toxin light chain sequence may comprise the sequence set forth in SEQ ID NO: 70.
The sequence of the botulinum toxin heavy chain translocation may comprise the sequence shown in SEQ ID NO: 71.

カーゴ部分がリガンドである場合には、それは、特定の標的、例えば特定の細胞型または特定の受容体、に対して複合体形成系を標的化するための好適なリガンドのいずれかである。当業者にとって、そういったリガンドは周知である。例えば、リガンドは、細胞表面受容体に結合することを可能にし得る。そういったリガンドには、神経ペプチド、例えばサブスタンスP、神経ペプチドYおよびVIPなど、増殖因子、例えばNGFやBDNFなど、ならびにホルモン、例えば下垂体ホルモン(例えばACTH、TSH、PRL、GH、エンドルフィン、FSH、LH、オキシトシン、ADHおよびAVP)、GNRHおよびCGRPなどを含むことができた。特定の実施形態において、リガンドは、ソマトスタチン・ペプチドであるか、またはソマトスタチン・ペプチドがソマトスタチン受容体に結合できるようにするその機能部である。他の実施形態において、リガンドは、サブスタンスPペプチドであるか、またはサブスタンスPペプチドがニューロキニン受容体に結合できるようにするその機能部であり得るか、あるいは、AVPペプチドであるか、またはAVPペプチドがAVP受容体に結合できるようにするその機能部であり得る。代替の実施形態において、リガンドは、ボツリヌス毒素の重鎖の受容体結合部であってもよい。ボツリヌス毒素の重鎖の受容体結合部は、ニューロンのガングリオシドの認識に関与し、そしてシナプス小胞受容体であるSV2Cに結合し、そして毒素が細胞内に取り込まれるようにする。「ボツリヌス毒素の重鎖の受容体結合部」という用語は、当業者に容易に理解されるであろうし、また受容体結合ドメインとも呼ばれている。受容体結合部は、あらゆるボツリヌス毒素からのものであることができる。好ましくは、受容体結合部は、ボツリヌス毒素AまたはE型からのものであり、そしてより好ましくは、受容体結合部は、ボツリヌス毒素A型からのものである。一実施形態において、ボツリヌス毒素の重鎖の受容体結合部を、シナプトブレビンもしくはその相同体に由来するポリペプチドヘリックスに結合させる。   When the cargo moiety is a ligand, it is any suitable ligand for targeting the complexing system to a specific target, such as a specific cell type or a specific receptor. Such ligands are well known to those skilled in the art. For example, a ligand may allow binding to a cell surface receptor. Such ligands include neuropeptides such as substance P, neuropeptide Y and VIP, growth factors such as NGF and BDNF, and hormones such as pituitary hormones such as ACTH, TSH, PRL, GH, endorphins, FSH, LH. , Oxytocin, ADH and AVP), GNRH and CGRP and the like. In certain embodiments, the ligand is a somatostatin peptide or a functional part thereof that allows the somatostatin peptide to bind to a somatostatin receptor. In other embodiments, the ligand can be a substance P peptide, or a functional part thereof that allows the substance P peptide to bind to a neurokinin receptor, or an AVP peptide, or an AVP peptide. Can be its functional part that allows it to bind to the AVP receptor. In an alternative embodiment, the ligand may be the receptor binding portion of the heavy chain of botulinum toxin. The receptor binding portion of the heavy chain of botulinum toxin is involved in neuronal ganglioside recognition and binds to the synaptic vesicle receptor SV2C and allows the toxin to be taken up into the cell. The term “receptor binding portion of the heavy chain of botulinum toxin” will be readily understood by those skilled in the art and is also referred to as the receptor binding domain. The receptor binding portion can be from any botulinum toxin. Preferably, the receptor binding portion is from botulinum toxin A or E type, and more preferably, the receptor binding portion is from botulinum toxin type A. In one embodiment, the receptor binding portion of the heavy chain of botulinum toxin is bound to a polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof.

ボツリヌス毒素の重鎖の受容体結合部の配列は、配列番号72に示されている配列を含み得る。
本発明はさらに、治療法および/または診断での使用のための先の複合体を提供する。治療法および/または診断の正確な性質は、リガンドと酵素的作用物質/造影剤の素性によるであろう。
The sequence of the receptor binding portion of the heavy chain of botulinum toxin can comprise the sequence shown in SEQ ID NO: 72.
The present invention further provides the above conjugates for use in therapy and / or diagnosis. The exact nature of the therapy and / or diagnosis will depend on the identity of the ligand and the enzymatic agent / contrast agent.

第1のカーゴ部分が第1のヘリックスの末端に結合され、そして第2のカーゴ部分が第2のヘリックス末端に結合されている一実施形態において、第1のカーゴ部分は、ボツリヌス毒素の軽鎖またはその機能部を含んでなる酵素的作用物質およびボツリヌス毒素の重鎖の転座部であり、そして第2のカーゴ部分は、ボツリヌス毒素の重鎖の受容体結合部であるリガンドである。代替の実施形態において、第1のカーゴ部分は、ボツリヌス毒素の軽鎖またはその機能部を含んでなる酵素的作用物質およびボツリヌス毒素の重鎖の転座部であり、そして第2のカーゴ部分は、ソマトスタチン・ペプチドまたはその機能部であるリガンドである。   In one embodiment where the first cargo portion is attached to the end of the first helix and the second cargo portion is attached to the second helix end, the first cargo portion is the light chain of the botulinum toxin. Or an enzymatic agent comprising a functional part thereof and a translocation of the heavy chain of botulinum toxin, and the second cargo moiety is a ligand that is a receptor binding part of the heavy chain of botulinum toxin. In an alternative embodiment, the first cargo moiety is an enzymatic agent comprising a botulinum toxin light chain or functional portion thereof and a translocation of the botulinum toxin heavy chain, and the second cargo moiety is A somatostatin peptide or a ligand that is a functional part thereof.

1もしくは複数のカーゴ部分は、ヘリックス末端に直接連結されていても、リンカーを介して結合されていてもよい。好適なリンカーは当業者に周知である。例えば、これは、化学的に行われ得るか、またはカーゴ部分がタンパク質またはポリペプチドであれば、遺伝子組み換えによって行われ得る。カーゴ部分は、リンカーを介して結合させることもできる。そういったリンカーは当業者に周知である。   One or more cargo moieties may be directly linked to the helix ends or may be linked via a linker. Suitable linkers are well known to those skilled in the art. For example, this can be done chemically or by genetic recombination if the cargo moiety is a protein or polypeptide. The cargo moiety can also be attached via a linker. Such linkers are well known to those skilled in the art.

4本のポリペプチドヘリックスは、それらがSNARE複合体を形成するまではどのような形であっても一体化されない4本の別々のヘリックスであり得る。一実施形態において、複合体形成系が3つの別個の成分を含んでなるように(以下、三成分系とも呼ばれる)、ヘリックスのうちの2本が一体化され得る。前記2本のヘリックスは、その2本のヘリックスが同じ安定したSNARE複合体に集合できる限り、あらゆる好適な方法で一体化され得る。前記2本のヘリックスは、遺伝子組み換え手段によって一体化され得るか、または化学的にカップリングされ得る。2本のヘリックスは、リンカーを介して一体化され得る。「連結」という用語は、ヘリックスの線状結合を意味する(これは「ジッパリング(zippering)」と同様の平行方向で起こるヘリックスの結合とは対照的である)。2本のヘリックスが一体化することは、複合体形成系を簡素化するのに役立つ。いずれの2本のヘリックスも一体化され得る。一実施形態において、SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックスが、一体化される。この利点は、そのタンパク質内に2本のポリペプチドSNAREヘリックスを含んでなる完全長SNAPタンパク質、例えば完全長SNAP−25タンパク質が使用できるという点である。あるいは、シンタキシンに由来するポリペプチドヘリックスが、シナプトブレビンもしくはその相同体に由来するポリペプチドヘリックスに連結され得る。   The four polypeptide helices can be four separate helices that are not integrated in any way until they form a SNARE complex. In one embodiment, two of the helices can be integrated so that the complexing system comprises three separate components (hereinafter also referred to as a ternary system). The two helices can be integrated in any suitable manner as long as the two helices can assemble into the same stable SNARE complex. The two helices can be integrated by genetic recombination means or can be chemically coupled. The two helices can be integrated via a linker. The term “linkage” refers to a linear combination of helices (as opposed to a helix combination that occurs in a parallel direction similar to “zippering”). The integration of the two helices helps to simplify the complex formation system. Any two helices can be integrated. In one embodiment, two polypeptide helices derived from a SNAP protein are integrated. The advantage is that a full-length SNAP protein comprising two polypeptides SNARE helices within the protein can be used, for example the full-length SNAP-25 protein. Alternatively, a polypeptide helix derived from syntaxin can be linked to a polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof.

他の実施形態において、2本のヘリックスが一体化されていると同時に、他の2本のヘリックスもまた一体化されている。これは、2つの別個の成分を含んでなる複合体形成系(以下、二成分系とも呼ばれる)を作り出し、そして系をさらに簡素化する。二組のヘリックスは、それらが安定したSNARE複合体を形成し続けられる限り、あらゆる好適な方法で一体化され得る。例えば、二組のヘリックスは、遺伝子組み換え手段によって一体化され得るか、または化学的にカップリングされ得る。一組または双方のヘリックスは、リンカーを介して一体化され得る。あらゆるヘリックスの組み合わせでも、一体化されて、二組の2本のヘリックスを形成できる。好ましくは、SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックスが一体化され、そしてシンタキシンとシナプトブレビンもしくはその相同体に由来するヘリックスが一体化される。このことは、完全長SNAPタンパク質、例えばSNAP−25などを使用できるようにする。   In other embodiments, the two helices are integrated, while the other two helices are also integrated. This creates a complex-forming system (hereinafter also referred to as a two-component system) comprising two separate components and further simplifies the system. The two sets of helices can be integrated in any suitable manner as long as they continue to form a stable SNARE complex. For example, the two sets of helices can be integrated by genetic recombination means or can be chemically coupled. One or both helices may be integrated via a linker. Any combination of helices can be integrated to form two sets of two helices. Preferably, two polypeptide helices derived from a SNAP protein are integrated, and a helix derived from syntaxin and synaptobrevin or a homolog thereof is integrated. This makes it possible to use full length SNAP proteins such as SNAP-25.

代替の二成分系では、ヘリックスのうちの3本を一体化できる。3本のヘリックスは、それらが第4のヘリックスと安定したSNARE複合体を形成し続けられる限り、あらゆる好適な方法で一体化され得る。例えば、3本のヘリックスは、遺伝子組み換え手段によって一体化され得るか、または化学的にカップリングされ得る。3本のヘリックスを、2本のヘリックスまたは3本のヘリックスすべての間のリンカーと一体化し得る。いずれの3本のヘリックスも一体化し得る。好ましくは、SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックスが、第3のヘリックス、すなわち、シンタキシンに由来するヘリックスまたはシナプトブレビンもしくはその相同体に由来するヘリックス、と共に一体化される。特定の実施形態において、SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックスが、シナプトブレビンもしくはその相同体に由来するポリペプチドヘリックスと共に一体化される。代替の実施形態において、SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックスが、シンタキシンに由来するポリペプチドヘリックスと共に一体化される。一実施形態において、カーゴ部分を、第4の単一のヘリックスに結合させる、例えばSNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックスがシナプトブレビンもしくはその相同体に由来するポリペプチドヘリックスと共に一体化される場合には、シンタキシンに結合させる。   In an alternative two-component system, three of the helices can be integrated. The three helices can be integrated in any suitable manner as long as they continue to form a stable SNARE complex with the fourth helix. For example, the three helices can be integrated by genetic recombination means or can be chemically coupled. Three helices can be integrated with the linker between two helices or all three helices. Any three helices can be integrated. Preferably, two polypeptide helices derived from a SNAP protein are integrated with a third helix, a helix derived from syntaxin or a helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof. In certain embodiments, two polypeptide helices derived from a SNAP protein are integrated with a polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof. In an alternative embodiment, two polypeptide helices derived from a SNAP protein are integrated with a polypeptide helix derived from syntaxin. In one embodiment, the cargo moiety is linked to a fourth single helix, for example when two polypeptide helices derived from a SNAP protein are integrated with a polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof. For binding to syntaxin.

これらの二成分系が抗体−抗原相互作用に類似した親和性適用に使用できる二成分試薬であることは、当業者にはすぐに分かるであろう。例えば、FLAGエピトープを着目のタンパク質に結合させ、そしてその同族抗体によって認識されることができるのと同程度に、シンタキシン由来タグを着目のタンパク質に結合させ、そしてSNAP−25とシナプトブレビン・ヘリックスから成る三重らせん構築物によって認識させることができる。三重らせんSNARE構築物と単独のSNAREタグとの相互作用の親和性は、タンパク質の固定化できる程度であり得るか、他の適用のために可逆的であり得る。三重らせん構築物が抗体よりも安価に構築できるので、このことは有利である。   Those skilled in the art will readily recognize that these two-component systems are two-component reagents that can be used for affinity applications similar to antibody-antigen interactions. For example, a syntaxin-derived tag is bound to a protein of interest and is composed of SNAP-25 and a synaptobrevin helix to the same extent that a FLAG epitope can be bound to the protein of interest and recognized by its cognate antibody. Can be recognized by triple helix constructs. The affinity of the interaction between the triple helix SNARE construct and a single SNARE tag can be to the extent that the protein can be immobilized or can be reversible for other applications. This is advantageous because triple helix constructs can be constructed cheaper than antibodies.

シンタキシン3のヘッドドメインがSNARE集合からそのSNAREモチーフを保護することが知られているが、特定の界面活性剤および/または脂質はSNARE集合のためにシンタキシンを「開状態にする」ことができる(Darios and Davletov(2006);Rickman and Davletov(2005))。そのため、シンタキシン由来ヘリックスがそれに結合しているシンタキシン・ヘッドドメインを持っている一実施形態において、その系は、界面活性剤、好ましくは弱い界面活性剤、例えば安定したSNARE複合体の形成を可能にするようにシンタキシン分子を開状態にするオクチルグルコピラノシドなど、をさらに含んでなる。これは、シンタキシンSNAREモチーフを制御することを可能にし、そのため、SNARE複合体の形成の調整を可能にする。   Although the head domain of syntaxin 3 is known to protect its SNARE motif from SNARE assembly, certain surfactants and / or lipids can “open” syntaxin for SNARE assembly ( Darios and Davletov (2006); Rickman and Davletov (2005)). Thus, in one embodiment where the syntaxin-derived helix has a syntaxin head domain attached to it, the system allows the formation of a surfactant, preferably a weak surfactant, such as a stable SNARE complex. Octyl glucopyranoside and the like that further open the syntaxin molecule. This makes it possible to control the syntaxin SNARE motif and thus to regulate the formation of the SNARE complex.

さらに、前記の系は、シンタキシン3のヘッドドメインがシンタキシンに由来するポリペプチドに結合されているかどうかにかかわらず、界面活性剤をさらに含み得る。発明者らは、界面活性剤の存在が、本発明のSNARE複合体の集合の促進を助長することを見出した。好ましくは、その界面活性剤は弱い界面活性剤である。一部の集合は、界面活性剤の不存在下でも起こるが、界面活性剤の存在がSNARE複合体のより効果的な集合を促進する。好ましくは、界面活性剤は、界面活性剤がミセルを形成し始める濃度である臨界ミセル濃度(CMC)を超える濃度にて存在する。好ましくは、界面活性剤には、7〜12個の炭素原子の長さを有する炭素鎖がある。好ましくは、界面活性剤は、Triton X−100でもThesitでもない。好適な界面活性剤は、MEGA8、C−HEGA10、C−HEGA11、HEGA9、ヘプチルグルコピラノシド、オクチルグルコピラノシド、ノニルグルコピラノシド、zwittergent 3-08、zwittergent 3-10、およびzwittergent 3-12から成る群から選択できる。好ましくは、界面活性剤はオクチルグルコピラノシドである。界面活性剤、そして特に弱い界面活性剤を含んでなる系の利点は、SNARE複合体の制御された、より速い集合を可能にする点である。他のタンパク質の相互作用が界面活性剤によって乱されるので、界面活性剤の存在はさらにSNARE複合体の形成が優先的に助長できた。   Furthermore, the system may further comprise a surfactant regardless of whether the syntaxin 3 head domain is bound to a polypeptide derived from syntaxin. The inventors have found that the presence of a surfactant helps promote the assembly of the SNARE complex of the present invention. Preferably, the surfactant is a weak surfactant. Some assembly occurs even in the absence of surfactant, but the presence of surfactant promotes more effective assembly of SNARE complexes. Preferably, the surfactant is present at a concentration above the critical micelle concentration (CMC), which is the concentration at which the surfactant begins to form micelles. Preferably, the surfactant has a carbon chain having a length of 7 to 12 carbon atoms. Preferably, the surfactant is neither Triton X-100 nor Thesit. Suitable surfactants can be selected from the group consisting of MEGA8, C-HEGA10, C-HEGA11, HEGA9, heptylglucopyranoside, octylglucopyranoside, nonylglucopyranoside, zwittergent 3-08, zwittergent 3-10, and zwittergent 3-12. Preferably, the surfactant is octyl glucopyranoside. An advantage of systems comprising surfactants, and particularly weak surfactants, is that they allow a controlled and faster assembly of SNARE complexes. Since other protein interactions are disturbed by the surfactant, the presence of the surfactant further preferentially facilitated the formation of the SNARE complex.

一実施形態において、ヘリックスのうちの1本は、基材上に固定化されることができる。好ましくは、ヘリックスは基材上に固定化される。ヘリックスはいずれの好適な方法でも固定化でき、そしてそういった方法は当業者に周知である。ヘリックスは、リンカーを介して固定化することもできる。基材は、ヘリックスを固定化するのに好適なあらゆる基材であることができる。例えば、基材は、表面、マトリックス、ビーズ、量子ドット、樹脂、ガラス、金属、重合体、顕微鏡用スライド、アレイまたはナノチューブ、例えばカーボンナノチューブなどであり得る。一実施形態において、基材上に固定化されたヘリックスには、カーゴ部分が結合されない。   In one embodiment, one of the helices can be immobilized on a substrate. Preferably, the helix is immobilized on the substrate. The helix can be immobilized by any suitable method, and such methods are well known to those skilled in the art. The helix can also be immobilized via a linker. The substrate can be any substrate suitable for immobilizing the helix. For example, the substrate can be a surface, matrix, bead, quantum dot, resin, glass, metal, polymer, microscope slide, array or nanotube, such as a carbon nanotube. In one embodiment, the cargo moiety is not bound to the helix immobilized on the substrate.

他の実施形態において、複合体形成系は、コンプレキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックスをさらに含むことができる。ポリペプチドヘリックスそこから得られるコンプレキシンタンパク質は、SNARE複合体に結合できるあらゆるコンプレキシンタンパク質であることができる。当業者は、SNARE複合体に結合できるさまざまなコンプレキシンタンパク質を知っている。例えば、コンプレキシンタンパク質は、哺乳動物のコンプレキシン1またはコンプレキシン2アイソフォームから選択され得る。コンプレキシンタンパク質に由来するヘリックスの他の望ましい特徴および特性(例えばサイズ)は、他のヘリックスに関するものと同じである。コンプレキシンに由来するヘリックスは、任意に1または2個のカーゴ部分を運搬し得る。また、コンプレキシン部分は形成されたSNARE複合体に結合するだけなので、それはまた集合した複合体を特異的に精製するのに使用することもできる。   In other embodiments, the complexing system can further comprise a single polypeptide helix derived from complexin. The polypeptide helix resulting from the polypeptide helix can be any complexin protein capable of binding to the SNARE complex. Those skilled in the art are aware of various complexin proteins that can bind to the SNARE complex. For example, the complexin protein can be selected from mammalian complexin 1 or complexin 2 isoforms. Other desirable characteristics and properties (eg, size) of the helix derived from the complexin protein are the same as for other helices. A helix derived from complexin can optionally carry one or two cargo moieties. Also, since the complexin moiety only binds to the formed SNARE complex, it can also be used to specifically purify the assembled complex.

コンプレキシンに由来するヘリックスは、配列番号63に示されている配列を含むこともできる。コンプレキシンに由来するヘリックスは、この配列から成ることもできる。   The helix derived from complexin can also include the sequence shown in SEQ ID NO: 63. A helix derived from complexin can also consist of this sequence.

本発明の代替の実施形態は、シンタキシンに由来するポリペプチドヘリックスが、シナプトブレビンもしくはその相同体に由来するポリペプチドヘリックスに連結されたSNARE複合体に向けられる。この実施形態において、分子足場を形成するための複合体形成系を提供するが、その系は:
SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックス;
シンタキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックス;
シナプトブレビンもしくはその相同体に由来する1本のポリペプチドヘリックス;および
該ポリペプチドヘリックスに結合させた1もしくは複数のカーゴ部分、
を含んでなり、ここで、4本のポリペプチドヘリックスが安定したSNARE複合体を形成することができ、そしてここで、シンタキシンに由来するポリペプチドヘリックスがシナプトブレビンもしくはその相同体に由来するポリペプチドヘリックスに連結される。
An alternative embodiment of the invention is directed to a SNARE complex in which a polypeptide helix derived from syntaxin is linked to a polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof. In this embodiment, a complex forming system for forming a molecular scaffold is provided, which system is:
Two polypeptide helices derived from the SNAP protein;
One polypeptide helix derived from syntaxin;
A polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof; and one or more cargo moieties attached to the polypeptide helix;
Wherein four polypeptide helices can form a stable SNARE complex, and wherein the polypeptide helix derived from syntaxin is derived from synaptobrevin or a homologue thereof. Connected to

本発明のこの実施形態は、シンタキシンに由来するポリペプチドヘリックスが、シナプトブレビンもしくはその相同体に由来するポリペプチドヘリックスに連結される、先に記載の三成分系に向けられる。50アミノ酸未満の長さのヘリックスを含む複合体形成系の制限および望ましい特徴に関する先の記載のほとんどすべてが、シナプトブレビンもしくはその相同体に由来するポリペプチドヘリックスに連結されたシンタキシンに由来するポリペプチドヘリックスを含む先の系に対しても同じように適切であることは、当業者にはすぐに分かる。例えば、また、この系のSNAPタンパク質に由来する2本のヘリックスもまた、二成分系を生じるように先に記載のとおり一体化され得る。当業者は、ヘリックスのうちの2本が、50アミノ酸未満の長さである必要がないことを理解するであろう。   This embodiment of the invention is directed to the ternary system described above, wherein a polypeptide helix derived from syntaxin is linked to a polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof. A polypeptide helix derived from syntaxin linked to a polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof, almost all of the preceding description of limitations and desirable characteristics of complex-forming systems comprising helices of length less than 50 amino acids Those skilled in the art will readily recognize that it is equally suitable for previous systems containing. For example, also two helices derived from the SNAP protein of this system can also be integrated as described above to produce a binary system. One skilled in the art will appreciate that two of the helices need not be less than 50 amino acids in length.

先に記載の2つの二成分系に向けられる本発明の他の実施形態において、分子足場を形成するための複合体形成系が提供されるが、その系は:
SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックス;
シンタキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックス;
シナプトブレビンもしくはその相同体に由来する1本のポリペプチドヘリックス;および
該ポリペプチドヘリックスに結合させた1もしくは複数のカーゴ部分、
を含んでなり、ここで、4本のポリペプチドヘリックスが安定したSNARE複合体を形成し、かつ、ここで、ポリペプチドヘリックスが一体化されて、2本のヘリックス含有成分を形成する。
In another embodiment of the invention directed to the two-component system described above, a complex-forming system for forming a molecular scaffold is provided, which system is:
Two polypeptide helices derived from the SNAP protein;
One polypeptide helix derived from syntaxin;
A polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof; and one or more cargo moieties attached to the polypeptide helix;
Where the four polypeptide helices form a stable SNARE complex, and where the polypeptide helices are integrated to form two helix-containing components.

先に記載のとおり、二成分系を2つの方法で形成することができる。まず1つ目は、それぞれ2本のヘリックスを含んでなる2つの成分を形成するように、ヘリックスのうちの2本を一体化することができ、そして他の2本のヘリックスを一体化することができる。あるいは、ヘリックスのうちの3本を、1本の残ったヘリックスとSNARE複合体を形成できる3本のヘリックスを含む成分を得るように、一体化することができる。
50アミノ酸未満の長さであるヘリックスを含む複合体形成系についての前記の制限のほとんどすべてが、二成分を含む先の系に対しても同じように適切である。どのパーツが二成分系に適切であるかは、当業者には明らかである。例えば、二成分系は、50アミノ酸未満の長さである2本のヘリックスを持つ必要はない。
As described above, a two-component system can be formed in two ways. First, two of the helices can be integrated, and the other two helices can be integrated to form two components each comprising two helices Can do. Alternatively, three of the helices can be integrated to obtain a component that includes three helices that can form a SNARE complex with one remaining helix.
Almost all of the above limitations for complex forming systems that include a helix that is less than 50 amino acids in length are equally appropriate for previous systems that include two components. It will be clear to those skilled in the art which parts are suitable for a two-component system. For example, a binary system need not have two helices that are less than 50 amino acids in length.

他の実施形態において、本発明は、2つのカーゴ部分を含んでなる二成分化合物を形成するための複合体形成系を提供するが、その複合体形成系は:
SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックス;
シンタキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックス;および
シナプトブレビンもしくはその相同体に由来する1本のポリペプチドヘリックス、
を含んでなり、ここで、4本のポリペプチドヘリックスが安定したSNARE複合体を形成し、ここで、第1のカーゴ部分を第1のヘリックスに結合させ、かつ、第2のカーゴ部分を第2の別個のヘリックスに結合させ、そしてここで、SNARE複合体の形成が二成分化合物の形成を引き起こす。
In other embodiments, the present invention provides a complex forming system for forming a binary compound comprising two cargo moieties, wherein the complex forming system is:
Two polypeptide helices derived from the SNAP protein;
A polypeptide helix derived from syntaxin; and a polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof,
Wherein the four polypeptide helices form a stable SNARE complex, wherein the first cargo moiety is bound to the first helix and the second cargo moiety is the second Bind to two separate helices, where the formation of the SNARE complex causes the formation of a binary compound.

「二成分化合物」という用語は、2つのパーツが一つにまとまったとき、化合物がその機能を果たすことができるような、2つの別個の成分(カーゴ部分)から作られた化合物を意味する。化合物の機能は、化合物の2個の別個のパーツの機能または素性に依存するであろう。好ましくは、第1のカーゴ部分には第1の機能があり、そして第2のカーゴ部分には第2の機能がある。先に述べたように、第1のカーゴ部分は酵素的または造影機能を有することができ、第2のカーゴ部分は標的化機能を有することができる。これは、酵素的または造影成分がその機能を果たすことができる特定の位置を化合物の標的とすることを可能にする。   The term “binary compound” means a compound made from two separate components (cargo moieties) such that when the two parts are brought together, the compound can perform its function. The function of the compound will depend on the function or identity of the two separate parts of the compound. Preferably, the first cargo portion has a first function and the second cargo portion has a second function. As previously mentioned, the first cargo moiety can have an enzymatic or imaging function and the second cargo moiety can have a targeting function. This allows the compound to be targeted at a specific location where the enzymatic or contrast component can perform its function.

一実施形態において、二成分化合物は、異なるユニットから形成されるポリペプチドであり得る。そのポリペプチドは、異なるユニットから形成される毒素であり得る。好適な毒素は、ボツリヌス毒素、ジフテリア毒素、破傷風毒素およびリシンである。どのペプチドや毒素が本発明の系での使用に好適であるかは、当業者にはすぐに分かるであろう。例えば、ボツリヌス毒素は、3つの異なる部分:受容体結合部;転座部;および酵素部、から作られている。そのため、それらが複合体形成系によって一つにまとめられたとき、機能性ボツリヌス毒素を形成するように、酵素部と転座部で一つの部分(カーゴ部分)を形成でき、そして受容体結合部で第二の部分(カーゴ部分)を形成できる。同様に、それらが一つにまとめられたとき、機能性毒素が形成されるように、破傷風、リシンおよびジフテリア毒素は、2つのパーツに切り離されることができる。   In one embodiment, the binary compound can be a polypeptide formed from different units. The polypeptide can be a toxin formed from different units. Suitable toxins are botulinum toxin, diphtheria toxin, tetanus toxin and ricin. Those skilled in the art will readily know which peptides and toxins are suitable for use in the system of the present invention. For example, botulinum toxin is made up of three different parts: a receptor binding part; a translocation part; and an enzyme part. Therefore, when they are grouped together by a complex forming system, one part (cargo part) can be formed in the enzyme part and translocation part to form a functional botulinum toxin, and the receptor binding part The second part (cargo part) can be formed. Similarly, tetanus, ricin and diphtheria toxin can be separated into two parts so that when they are brought together, a functional toxin is formed.

一実施形態において、第1のカーゴ部分には第1の機能があって、第2のカーゴ部分には第2の機能があって、そしてそれが一つにまとめられたとき、完全機能性ペプチド、例えば毒素を形成する。異なるユニットから形成され、そして先に記載の方法で使用できるペプチドの選択は、十分に当業者の能力の範疇にある。例えば、US2009/0035822には、別個のパーツからの機能性タンパク質の形成が記載されている。   In one embodiment, the first cargo portion has a first function and the second cargo portion has a second function, and when it is combined, a fully functional peptide For example, forming toxins. The selection of peptides formed from different units and usable in the methods described above is well within the ability of one skilled in the art. For example, US2009 / 0035822 describes the formation of functional proteins from separate parts.

ジフテリア毒素、破傷風毒素、およびリシンは、治療法、例えば新生物疾患の処置で使用できる。そのため、これらのポリペプチドにかかわる複合体形成系は、治療法および新生物疾患の処置に使用できる。それらはさらに、対象に複合体形成系を含んでなる組成物の有効量を投与することを含む治療法で使用できる。   Diphtheria toxin, tetanus toxin, and ricin can be used in therapy, for example in the treatment of neoplastic diseases. Therefore, complex formation systems involving these polypeptides can be used for therapy and treatment of neoplastic diseases. They can further be used in therapy comprising administering to a subject an effective amount of a composition comprising the complexing system.

本発明はさらに、2つのカーゴ部分を含んでなる二成分化合物を形成するためのSNARE複合体を形成する方法を提供するが、その方法は:
SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックスと、シンタキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックスと、シナプトブレビンまたはその相同体に由来する1本のポリペプチドヘリックスとを一つに結合して、安定したSNARE複合体を形成することを含んでなり、ここで、第1のカーゴ部分を第1のヘリックスに結合させ、かつ、第2のカーゴ部分を第2の別個のヘリックスに結合させ、そしてここで、SNARE複合体の形成が二成分化合物の形成を引き起こす。
The present invention further provides a method of forming a SNARE complex to form a binary compound comprising two cargo moieties, the method comprising:
Two polypeptide helices derived from SNAP protein, one polypeptide helix derived from syntaxin, and one polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof were combined and stabilized. Forming a SNARE complex, wherein the first cargo portion is bound to the first helix and the second cargo portion is bound to the second separate helix; and , SNARE complex formation causes the formation of a binary compound.

別の特定の実施形態において、本発明は、ボツリヌス毒素を形成するための複合体形成系であって、以下の:
SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックス;
シンタキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックス;
シナプトブレビンもしくはその相同体に由来する1本のポリペプチドヘリックス、
を含んでなり、ここで、4本のポリペプチドヘリックスが安定したSNARE複合体を形成し、ここで、第1のカーゴ部分を第1のヘリックスに結合させ、かつ、第2のカーゴ部分を第2の別個のヘリックスに結合させ、そしてここで、第1のカーゴ部分がボツリヌス毒素の軽鎖またはその機能部およびボツリヌス毒素の重鎖の転座部を含んでなり、かつ、第2のカーゴ部分がボツリヌス毒素の重鎖の受容体結合部を含んでなる複合体形成系を提供する。
In another specific embodiment, the present invention is a complex forming system for forming botulinum toxin comprising the following:
Two polypeptide helices derived from the SNAP protein;
One polypeptide helix derived from syntaxin;
A polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof,
Wherein the four polypeptide helices form a stable SNARE complex, wherein the first cargo moiety is bound to the first helix and the second cargo moiety is the second Bound to two separate helices, wherein the first cargo moiety comprises a botulinum toxin light chain or functional portion thereof and a botulinum toxin heavy chain translocation, and a second cargo moiety Provides a complexation system comprising a receptor binding portion of the heavy chain of botulinum toxin.

本発明のこの実施形態は、ボツリヌス毒素を別個のパーツで作り出すことができ、その結果、製造工程中の完全な毒素に関連するあらゆるリスクも回避できる、SNARE複合体集合の特定の適用に向けられる。その後、2つのパーツが、SNARE複合体の形成を使用して組み合わせれて、機能性ボツリヌス毒素を形成する。
本発明はさらに、先に記載した複合体形成系の使用を提供する。さらに、本発明は、神経シナプスの阻害によって緩和される疾患や身体状態の処置における使用、さらに処置における使用のための先に記載した複合体形成系を提供する。
This embodiment of the present invention is directed to the specific application of SNARE complex assemblies that can create botulinum toxins in separate parts, thus avoiding any risks associated with complete toxins during the manufacturing process. . The two parts are then combined using the formation of a SNARE complex to form a functional botulinum toxin.
The present invention further provides the use of the complex formation system described above. Furthermore, the present invention provides a complex formation system as described above for use in the treatment of diseases and bodily conditions that are alleviated by inhibition of neural synapses, and further for use in treatment.

ボツリヌス毒素Aの使用は多年にわたり医学および美容療法のために広く使用されてきたので、当業者は、神経シナプスの阻害によって緩和される疾患または身体状態を十分に認識するであろう(例えばJankovic(2004)Botulinum in clinical practice. J Neurol Neurosurg Psychiatry 75 951-957を参照のこと)。特に、神経シナプスの阻害によって緩和される疾患または身体状態のいくつかは:発汗過多、唾液分泌過多、ジストニア、胃腸障害、泌尿器疾患、顔面けいれん、斜視、脳性麻痺、吃音、慢性緊張型頭痛、涙液分泌過剰、多汗症、下咽頭収縮筋のけいれん、痙性膀胱、疼痛、片頭痛、および例えばしわ取り、額のしわ取りなどの美容整形術から成る群から選択される。   Since the use of botulinum toxin A has been widely used for medical and cosmetic therapies for many years, those skilled in the art will fully recognize diseases or physical conditions that are alleviated by inhibition of neural synapses (eg, Jankovic ( 2004) Botulinum in clinical practice. See J Neurol Neurosurg Psychiatry 75 951-957). In particular, some of the diseases or physical conditions that are alleviated by inhibition of nerve synapses are: hyperhidrosis, hypersalivation, dystonia, gastrointestinal disorders, urological disorders, facial spasms, strabismus, cerebral palsy, stuttering, chronic tension headache, tears Selected from the group consisting of hypersecretion, hyperhidrosis, spasm of the hypopharyngeal constrictor muscle, spastic bladder, pain, migraine, and cosmetic surgery such as wrinkle removal, wrinkle removal on the forehead.

治療法をさらに提供するが、その方法は、対象に先に記載した複合体形成系の有効量を投与することを含んでなる。
本発明はさらに、ボツリヌス毒素を形成するためのSNARE複合体を形成する方法を提供するが、その方法は:
SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックス、シンタキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックス、およびシナプトブレビンまたはその相同体に由来する1本のポリペプチドヘリックスを一つに結合させて、安定したSNARE複合体を形成することを含んでなり、ここで、第1のカーゴ部分を第1のヘリックスに結合させ、かつ、第2のカーゴ部分を第2の別個のヘリックスに結合させ、ここで、第1のカーゴ部分がボツリヌス毒素の軽鎖またはその機能部およびボツリヌス毒素の重鎖の転座部を含んでなり、かつ、第2のカーゴ部分がボツリヌス毒素の重鎖の受容体結合部を含んでなる。
この方法は、一つに結合させるべきボツリヌス毒素の2つのパーツをもたらし、こうして完全機能性ボツリヌス毒素を作り出す。
A method of treatment is further provided, the method comprising administering to the subject an effective amount of the complexing system described above.
The invention further provides a method of forming a SNARE complex to form a botulinum toxin, the method comprising:
Stable SNARE complex by combining two polypeptide helices derived from SNAP protein, one polypeptide helix derived from syntaxin, and one polypeptide helix derived from synaptobrevin or its homologue. Forming a body, wherein the first cargo portion is coupled to the first helix and the second cargo portion is coupled to the second separate helix, wherein The cargo portion of the botulinum toxin comprises the light chain of botulinum toxin or a functional part thereof and the translocation of the heavy chain of botulinum toxin, and the second cargo portion comprises the receptor binding part of the heavy chain of botulinum toxin .
This method results in two parts of the botulinum toxin to be combined together, thus creating a fully functional botulinum toxin.

さらに、本発明は、ボツリヌス毒素を形成するための成分を提供するが、その成分には:SNAPタンパク質;シンタキシン;またはシナプトブレビンもしくはその相同体に由来するポリペプチドヘリックスが含まれ、ここで、ポリペプチドヘリックスにはボツリヌス毒素の軽鎖またはその機能部およびボツリヌス毒素の重鎖の転座部を含んでなるカーゴ部分を結合される。また、ボツリヌス毒素を形成するための成分も本発明によって提供されるが、その成分は:SNAPタンパク質;シンタキシン;またはシナプトブレビンもしくはその相同体に由来するポリペプチドヘリックスを含んでなり、ここで、ポリペプチドヘリックスにはボツリヌス毒素の重鎖の受容体結合部を含んでなるカーゴ部分を結合させる。   Furthermore, the invention provides a component for forming a botulinum toxin, which component includes: a SNAP protein; a syntaxin; or a polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof, wherein the polypeptide Bound to the helix is a botulinum toxin light chain or functional portion thereof and a cargo moiety comprising a botulinum toxin heavy chain translocation. Also provided by the present invention is a component for forming a botulinum toxin, the component comprising: a SNAP protein; a syntaxin; or a polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof, wherein the polypeptide The helix is bound to the cargo moiety comprising the receptor binding portion of the heavy chain of botulinum toxin.

加えて、本発明は、先の成分の使用、ならびにSNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックス:シンタキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックス:およびシナプトブレビンもしくはその相同体に由来する1本のポリペプチドヘリックスを含んでなり、ここで、4本のポリペプチドヘリックスが安定したSNARE複合体を形成し、ここで、第1のカーゴ部分を第1のヘリックスに結合させ、かつ、第2のカーゴ部分を第2の別個のヘリックスに結合させ、そしてここで、第1のカーゴ部分がボツリヌス毒素の軽鎖またはその機能部およびボツリヌス毒素の重鎖の転座部を含んでなり、かつ、第2のカーゴ部分がボツリヌス毒素の重鎖の受容体結合部を含んでなるキットの使用を提供する。   In addition, the present invention relates to the use of the preceding components, and two polypeptide helices derived from SNAP protein: one polypeptide helix derived from syntaxin: and one polyply derived from synaptobrevin or homologues thereof. Comprising a peptide helix, wherein the four polypeptide helices form a stable SNARE complex, wherein the first cargo moiety is bound to the first helix and the second cargo moiety And wherein the first cargo moiety comprises a botulinum toxin light chain or functional portion thereof and a botulinum toxin heavy chain translocation, and a second There is provided the use of a kit wherein the cargo moiety comprises a receptor binding portion of the heavy chain of botulinum toxin.

ボツリヌス毒素に関連する先に記載した実施形態が更なる制限を含んでなり、そして本発明の他の態様および実施形態に関して他のところに記載した制限がこれらのボツリヌス毒素の実施形態に同じように適切であることは、当業者に理解されるであろう。   The previously described embodiments relating to botulinum toxins comprise further limitations, and the limitations described elsewhere with respect to other aspects and embodiments of the invention are similar to these botulinum toxin embodiments. Those skilled in the art will appreciate that it is appropriate.

界面活性剤に関連する1つの特定の実施形態において、本発明は分子足場を形成するための複合体形成系を提供するが、その系は:
SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックス;
シンタキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックス;
シナプトブレビンもしくはその相同体に由来する1本のポリペプチドヘリックス;そして
該ポリペプチドヘリックスに結合させた1もしくは複数のカーゴ部分、
を含んでなり、ここで、4本のポリペプチドヘリックスが安定したSNARE複合体を形成し、そしてここで、該SNARE複合体が界面活性剤の存在下で形成される。
In one particular embodiment related to a surfactant, the present invention provides a complex forming system for forming a molecular scaffold, which system is:
Two polypeptide helices derived from the SNAP protein;
One polypeptide helix derived from syntaxin;
A polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof; and one or more cargo moieties attached to the polypeptide helix;
Where the four polypeptide helices form a stable SNARE complex, where the SNARE complex is formed in the presence of a surfactant.

先に記載した複合体形成系に関連するさまざまな特徴および制限は、本発明のこの実施形態に対しても同じように適切である。
以前、アラキドン酸がMunc18の存在下でSNARE複合体形成を可能にすることが示された(Rickman C and Davletov B(2005))。Munc18はSNARE複合体形成の負の調節因子であると考えられている。発明者らは、Munc18の不存在下、界面活性剤がより良好なSNARE複合体形成を可能にするという驚くべき発見をした。好ましくは、界面活性剤の存在に関連する系において、その系はMunc18タンパク質を含んでいない。前記の系はMunc18を含まない系である。
Various features and limitations associated with the complexation system described above are equally suitable for this embodiment of the invention.
Previously, arachidonic acid was shown to allow SNARE complex formation in the presence of Munc18 (Rickman C and Davletov B (2005)). Munc18 is thought to be a negative regulator of SNARE complex formation. The inventors have made the surprising discovery that in the absence of Munc18, surfactants allow better SNARE complex formation. Preferably, in a system related to the presence of a surfactant, the system does not contain a Munc18 protein. The above system is a system that does not contain Munc18.

本発明はさらに、Munc18の不存在下、SNARE複合体の集合を促進するための界面活性剤の使用も提供する。好ましくは、前記界面活性剤は弱い界面活性剤である。好ましくは、前記界面活性剤は合成界面活性剤である。一実施形態において、界面活性剤には、7〜12個の炭素原子の炭素鎖長がある。
先に記載した本発明のすべての実施形態は、単一の安定したSNARE複合体がそのSNARE複合体に結合している1もしくは複数のカーゴ部分により作り出される複合体形成系に関連する。これは多くの適用、例えば診断に有用である。前記の系にはさらに、標識タンパク質の親和性精製、タンパク質もしくは細胞の固定化、または標識タンパク質の識別(ELISA、ウエスタンブロット)のためのタグ付与用途における適用がある。基材上へのカーゴの固定化は、診断およびマイクロアレイ用途において役に立つ。SNARE複合体の安定性がマイクロ流体または連続フロー用途におけるカーゴの固定化に特に役に立つであろうことは、当業者にはすぐに分かるであろう。更なる用途を以下に記載する:
The present invention further provides the use of a surfactant to promote SNARE complex assembly in the absence of Munc18. Preferably, the surfactant is a weak surfactant. Preferably, the surfactant is a synthetic surfactant. In one embodiment, the surfactant has a carbon chain length of 7 to 12 carbon atoms.
All the embodiments of the invention described above relate to a complex formation system in which a single stable SNARE complex is created by one or more cargo moieties attached to the SNARE complex. This is useful for many applications, such as diagnostics. The systems further have applications in tagging applications for affinity purification of labeled proteins, protein or cell immobilization, or identification of labeled proteins (ELISA, Western blot). Immobilization of cargo on a substrate is useful in diagnostic and microarray applications. One skilled in the art will readily appreciate that the stability of the SNARE complex may be particularly useful for cargo immobilization in microfluidic or continuous flow applications. Further uses are listed below:

溶液中での用途:
−コンビナトリアル集合、ポリ−、ホモ−、およびヘテロ−オリゴマー化を含めた遺伝子組み換えによる親和性試薬の構築;
−機能性カーゴの標的を定めた送達、例えばカーゴと標的シグナルや内在性シグナルとの集合のための、例えば薬物送達(薬物=小分子、核酸、タンパク質);
Use in solution:
-Construction of affinity reagents by genetic recombination including combinatorial assembly, poly-, homo-, and hetero-oligomerization;
-Targeted delivery of functional cargo, eg drug delivery (drug = small molecule, nucleic acid, protein), eg for the assembly of cargo with target and endogenous signals;

−タンパク質分子、タンパク質分子を含む分子複合体、タンパク質分子を含む細胞、組織、臓器、および生物体のタグ付与および標識化。
−二成分化合物の構築に関する、例えば機能タンパク質、酵素、因子、補因子、(およびその他の機能タンパク質)、FRET標識、二成分無機化合物および小分子、二成分有機化合物;
−自己集合構築物の表面上へのタンパク質の集合後固定化のための自己集合タンパク質構築物とタンパク質を含むより複雑な集合体(例えば胞子)。
-Tagging and labeling protein molecules, molecular complexes containing protein molecules, cells, tissues, organs and organisms containing protein molecules.
-For the construction of binary compounds, eg functional proteins, enzymes, factors, cofactors (and other functional proteins), FRET labels, binary inorganic compounds and small molecules, binary organic compounds;
A more complex assembly (eg, spore) containing the self-assembled protein construct and protein for post-assembly immobilization of the protein on the surface of the self-assembled construct.

固体表面用途:
−アレイ、表面固定化;
−免疫アッセイ(例えばELISA)ウェルプレートの表面修飾とタンパク質固定化;
−BIAコアおよび他のSPR(表面プラズモン共鳴法)器具の表面修飾とタンパク質固定化;
−QCM(水晶振動子マイクロバランス)器具の表面修飾とタンパク質固定化;
Solid surface applications:
-Arrays, surface immobilization;
-Surface modification and protein immobilization of immunoassay (eg ELISA) well plates;
-Surface modification and protein immobilization of BIA core and other SPR (surface plasmon resonance) instruments;
-Surface modification and protein immobilization of QCM (quartz crystal microbalance) instruments;

−MALDI質量分析プレートの表面修飾とタンパク質固定化;
−マイクロ流体器具の表面修飾とタンパク質固定化;
−毛細管電気泳動の表面修飾とタンパク質固定化;
−クロマトグラフィーカラムおよび固定化媒体(例えばビーズ)の表面修飾とタンパク質固定化;
−走査型プローブ顕微鏡法の表面およびチップ修飾とタンパク質固定化;
−マイクロおよびナノ熱量測定の器具センサーの表面修飾とタンパク質固定化;
−マイクロおよびナノ粒子の表面修飾;
−固体表面(例えば金メッキしたガラススライド)、薄膜、ワイヤー(例えばナノワイヤー)、およびナノチューブの表面修飾。
-Surface modification and protein immobilization of MALDI mass spectrometry plates;
-Surface modification of microfluidic devices and protein immobilization;
-Surface modification of capillary electrophoresis and protein immobilization;
Surface modification and protein immobilization of chromatography columns and immobilization media (eg beads);
-Surface and tip modification and protein immobilization of scanning probe microscopy;
-Surface modification and protein immobilization of micro and nano calorimetric instrument sensors;
-Surface modification of micro and nanoparticles;
-Surface modification of solid surfaces (eg gold-plated glass slides), thin films, wires (eg nanowires) and nanotubes.

他の用途:
−ナノバイオテクノロジー、例えば自己集合「接着剤」ベースの生分解性タンパク質と表面の接着;
−タンパク質ベースの繊維および重合体;
−組織足場と再生医療。
Other uses:
-Nanobiotechnology, eg adhesion of self-assembled "adhesive" based biodegradable proteins and surfaces;
-Protein-based fibers and polymers;
-Tissue scaffolding and regenerative medicine.

さらに、本発明は、先に記載した複合体形成系の実施形態のいずれかの使用、そして特に、先に記載した用途のいずれかにおけるものを提供する。例えば、本発明は、診断における複合体形成系の使用、例えばアレイ、アッセイ、マイクロ流体デバイス、SPR器具、QCM器具、質量分析計、電気泳動器具、クロマトグラフィーカラム、走査型プローブ顕微鏡、または熱量測定器具などを提供する。例えば、複合体形成系は、抗体を基材に固定化するためにアレイで使用することもできる。   Furthermore, the present invention provides the use of any of the embodiments of the complex forming system described above, and in particular, in any of the applications described above. For example, the present invention uses complexation systems in diagnosis, such as arrays, assays, microfluidic devices, SPR instruments, QCM instruments, mass spectrometers, electrophoresis instruments, chromatography columns, scanning probe microscopes, or calorimetry. Provide equipment. For example, complexation systems can be used in arrays to immobilize antibodies to a substrate.

一実施形態において、本発明は、その上に安定したSNARE複合体を固定化した装置を提供するが、そのSNARE複合体は:
SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックス;
シンタキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックス;
シナプトブレビンもしくはその相同体に由来する1本のポリペプチドヘリックス;および
ポリペプチドヘリックスに結合させた1もしくは複数のカーゴ部分、
を含んでなり、ここで、前記の装置は、アレイ、アッセイ、マイクロ流体デバイス、SPR器具、QCM器具、質量分析計、電気泳動器具、クロマトグラフィーカラム、走査型プローブ顕微鏡、および熱量測定器具から選択される。
In one embodiment, the present invention provides a device having a stable SNARE complex immobilized thereon, wherein the SNARE complex is:
Two polypeptide helices derived from the SNAP protein;
One polypeptide helix derived from syntaxin;
A polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof; and one or more cargo moieties attached to the polypeptide helix;
Wherein said apparatus is selected from arrays, assays, microfluidic devices, SPR instruments, QCM instruments, mass spectrometers, electrophoresis instruments, chromatography columns, scanning probe microscopes, and calorimetric instruments Is done.

本発明はさらに、1もしくは複数のカーゴ部分を保有するSNARE複合体を形成する方法を提供するが、その方法は:
SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックス、シンタキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックス、およびシナプトブレビンまたはその相同体に由来する1本のポリペプチドヘリックスを一つに結合させて、安定したSNARE複合体を形成することを含み、ここで、1もしくは複数のカーゴ部分を該ポリペプチドヘリックスに結合させ、そしてここで:
(i)シンタキシンに由来するポリペプチドヘリックスを、シナプトブレビンもしくはその相同体に由来するポリペプチドヘリックスに連結するか;
(ii)該ポリペプチドヘリックスを一体化して、2本のヘリックスを含む成分を形成するか;または
(iii)該ポリペプチドヘリックスのうち少なくとも2本が、50アミノ酸未満の長さである。
The present invention further provides a method of forming a SNARE complex that possesses one or more cargo moieties, the method comprising:
Stable SNARE complex by combining two polypeptide helices derived from SNAP protein, one polypeptide helix derived from syntaxin, and one polypeptide helix derived from synaptobrevin or its homologue. Forming a body, wherein one or more cargo moieties are attached to the polypeptide helix and wherein:
(I) linking a polypeptide helix derived from syntaxin to a polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof;
(Ii) integrate the polypeptide helices to form a component comprising two helices; or (iii) at least two of the polypeptide helices are less than 50 amino acids in length.

本発明の系および制限に関連する先の記載は、先の方法に対しても同じように適切である。
本発明はさらに、ポリペプチドがシナプトブレビンもしくはその相同体に由来するポリペプチドヘリックスに連結されたシンタキシンに由来するヘリックスを含んでなる成分であって、そしてここで、連結された2本のヘリックスが安定したSNARE複合体の一部を形成できるものを提供する。一実施形態において、前記の2本のヘリックスは、それらが同じ安定したSNARE複合体に集合できるように一体化されることもできる。あるいは、前記の2本のヘリックスは、それらが同じ安定したSNARE複合体に集合できないよう一体化されることもできる。この代替の実施形態において、2本のヘリックスは、異なる安定したSNARE複合体に集合できなくてはならない。シンタキシンに由来するヘリックスとシナプトブレビンまたはその相同体に由来するヘリックスを含んでなる本発明の2ヘリックス成分は、配列番号12、13、14、および73に示した以下の配列:
The previous description relating to the system and limitations of the present invention is equally appropriate for the previous method.
The invention further comprises a component comprising a helix derived from syntaxin linked to a polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof, wherein the two linked helices are stable. That can form part of the SNARE complex. In one embodiment, the two helices can also be integrated so that they can be assembled into the same stable SNARE complex. Alternatively, the two helices can be integrated so that they cannot assemble into the same stable SNARE complex. In this alternative embodiment, the two helices must be able to assemble into different stable SNARE complexes. The two-helix component of the present invention comprising a helix derived from syntaxin and a helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof has the following sequences shown in SEQ ID NOs: 12, 13, 14, and 73:

シンタキシン3(1−260)/シナプトブレビン2(1−84)(ヘッドドメインとリンカーを含むシンタキシン)−配列番号12
シンタキシン3(195−253)/シナプトブレビン2(1−84)(ヘッドドメインを含まないがリンカーを含むシンタキシン)−配列番号13
シンタキシン3(1−253)/シナプトブレビン2(29−84)(ヘッドドメインを含みリンカーが無いシンタキシン)−配列番号14
シンタキシン3(195−253)/シナプトブレビン2(29−84)(ヘッドドメインを含まずリンカーも無いシンタキシン)−配列番号73、
のうちの1つを含み得る。
Syntaxin 3 (1-260) / synaptobrevin 2 (1-84) (syntaxin including head domain and linker)-SEQ ID NO: 12
Syntaxin 3 (195-253) / synaptobrevin 2 (1-84) (syntaxin without the head domain but with a linker)-SEQ ID NO: 13
Syntaxin 3 (1-253) / Synaptobrevin 2 (29-84) (Syntaxin with head domain and no linker)-SEQ ID NO: 14
Syntaxin 3 (195-253) / Synaptobrevin 2 (29-84) (Syntaxin containing no head domain and no linker)-SEQ ID NO: 73
May be included.

シンタキシンに由来するヘリックスとシナプトブレビンまたはその相同体に由来するヘリックスを含んでなる本発明の2ヘリックス成分は、先の配列のうちの1つから成ることもできる。
前記2ヘリックス成分は、ポリペプチドヘリックスに連結された1もしくは複数のカーゴ部分をさらに含んでなることもできる。
The two-helix component of the present invention comprising a helix derived from syntaxin and a helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof can also consist of one of the preceding sequences.
The two-helix component can further comprise one or more cargo moieties linked to a polypeptide helix.

本発明はさらに、SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックスとシナプトブレビンに由来するポリペプチドヘリックスまたはシンタキシンに由来するポリペプチドヘリックスのいずれかを含んでなる成分であって、ここで、3本のヘリックスが三重らせん成分を形成するように一体化され、そしてここで、該連結された3本のヘリックスが安定したSNARE複合体の一部を形成できる成分を提供する。一実施形態において、第3のヘリックスは、シナプトブレビンに由来する。他の実施形態において、3本のヘリックスは、それらが同じ安定したSNARE複合体に集合できるように、一体化され得る。   The invention further comprises a component comprising either two polypeptide helices derived from SNAP protein and a polypeptide helix derived from synaptobrevin or a polypeptide helix derived from syntaxin, wherein The helices are integrated to form a triple helix component, where the three linked helices provide a component that can form part of a stable SNARE complex. In one embodiment, the third helix is derived from synaptobrevin. In other embodiments, the three helices can be integrated so that they can assemble into the same stable SNARE complex.

SNAP−25ヘリックスとシナプトブレビンもしくはその相同体に由来するヘリックスとを含んでなる本発明の三重らせん成分は、配列番号15を含んでなることもできる。さらに、前記三重らせん成分は、この配列から成ることもできる。   The triple helix component of the present invention comprising a SNAP-25 helix and a helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof can also comprise SEQ ID NO: 15. Furthermore, the triple helix component can also consist of this sequence.

あるいは、3本のヘリックスは、2本のSNAPヘリックスが同じ安定したSNARE複合体に集合できるが、第3のヘリックスが該2本のヘリックスと同じ安定したSNARE複合体に集合できないように、一体化されることもできる。この代替の実施形態において、第3のヘリックスは、2本のSNAPヘリックスと異なる安定したSNARE複合体に集合できるようにすべきである。三重らせん成分は、ポリペプチドヘリックスに結合した1もしくは複数のカーゴ部分をさらに含んでなることもできる。   Alternatively, the three helices are integrated so that the two SNAP helices can assemble into the same stable SNARE complex, but the third helix cannot assemble into the same stable SNARE complex as the two helices. Can also be done. In this alternative embodiment, the third helix should be able to assemble into a stable SNARE complex different from the two SNAP helices. The triple helix component can further comprise one or more cargo moieties attached to the polypeptide helix.

さらに、本発明は、例えば分子足場を形成するための安定したSNARE複合体を形成するような先の成分の使用を提供する。
本発明は、シナプトブレビンもしくはその相同体に由来するポリペプチドヘリックスに連結されたシンタキシンに由来するポリペプチドヘリックスを含んでなる成分を含んでなるキットであって、そしてここで、連結された2本のヘリックスが安定したSNARE複合体の一部を形成できるキットをさらに提供する。
Furthermore, the present invention provides for the use of the previous component to form a stable SNARE complex, for example to form a molecular scaffold.
The present invention is a kit comprising a component comprising a polypeptide helix derived from syntaxin linked to a polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof, wherein Further provided are kits that allow the helix to form part of a stable SNARE complex.

前記キットは、シンタキシン/シナプトブレビンに由来するヘリックスと安定したSNARE複合体を形成できるSNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックスをさらに含んでなることもできる。2本のSNAPヘリックスを一体化し得る。   The kit may further comprise two polypeptide helices derived from a SNAP protein capable of forming a stable SNARE complex with a helix derived from syntaxin / synaptobrevin. Two SNAP helices can be integrated.

代替の実施形態において、本発明は、SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックスおよびシンタキシンに由来するポリペプチドヘリックスまたはシナプトブレビンに由来するポリペプチドヘリックスのいずれかを含んでなる成分を含んでなるキットであって、ここで、3本のヘリックスが一体化されて、三重らせん成分を形成し、そしてここで、該連結された3本のヘリックスが安定したSNARE複合体の一部を形成できるキットを提供する。   In an alternative embodiment, the invention comprises a kit comprising two polypeptide helices derived from a SNAP protein and a polypeptide helix derived from syntaxin or a polypeptide helix derived from synaptobrevin. Where the three helices are integrated to form a triple helix component, and wherein the linked three helices can form part of a stable SNARE complex. provide.

前記キットは、第4のSNAREタンパク質に由来する単一ポリペプチドヘリックスをさらに含むこともできる。そのため、前記三重らせん成分が2本のSNAP由来ヘリックスおよびシナプトブレビンもしくは相同体由来ヘリックスを含んでなるのであれば、キットは、連結されたSNAP/シナプトブレビン由来ヘリックスと安定したSNARE複合体を形成できるシンタキシンに由来する単一ポリペプチドヘリックスをさらに含み得る。あるいは、三重らせん成分が2本のSNAP由来ヘリックスおよびシンタキシン由来ヘリックスを含んでなるのであれば、キットは、連結されたSNAP/シンタキシン由来ヘリックスと安定したSNARE複合体を形成できるシナプトブレビンもしくはその相同体に由来する単一ポリペプチドヘリックスをさらに含み得る。   The kit may further comprise a single polypeptide helix derived from a fourth SNARE protein. Therefore, if the triple helix component comprises two SNAP-derived helices and a synaptobrevin or homologue-derived helix, the kit will generate a syntaxin that can form a stable SNARE complex with the linked SNAP / synaptobrevin-derived helix. It may further comprise a single polypeptide helix derived from. Alternatively, if the triple helix component comprises two SNAP-derived helices and a syntaxin-derived helix, the kit may be synaptobrevin or a homologue thereof capable of forming a stable SNARE complex with the linked SNAP / staxin-derived helix. It may further comprise a single polypeptide helix derived from.

本発明のキットは、該キットと使用するのに好適な試薬をさらに含み得る。
キットのヘリックスおよびSNARE複合体の更なる特徴は、先に記載したとおりのものである。
The kit of the present invention may further comprise reagents suitable for use with the kit.
Additional features of the kit helix and SNARE complex are as described above.

複合体形成系はさらに、SNARE複合体の多量体を形成するのに使用されることもできる。これは、一体化された複数のSNARE複合体である。一実施形態において、ヘリックスのうちの2本が、同じ複合体として安定したSNARE複合体を形成できないような方法で一体化される。しかしながら、2本のヘリックスは、異なるSNARE複合体ではあるがそれらが安定したSNARE複合体をそれぞれ形成できるような方法で一体化されるべきである。これは、2本のヘリックスが同じSNARE複合体で正しい立体構造をとることができないように、いずれの種類のリンカーも用いずにヘリックスを直接一体化することによって行われ得る。代わりに、そういった2本らせん連結構築物の各ヘリックスは、3本の他のポリペプチドヘリックスと複合体を形成して、2つの安定したSNARE複合体を形成できる。その2本のヘリックスは、任意の好適な方法、例えば遺伝子組み換え手段または化学的カップリングによって、一体化できる。例えば、SNAPタンパク質に由来する2本のヘリックスが一体化され、そしてシンタキシンおよびシナプトブレビンに由来する2本のヘリックスが、同じSNARE複合体に集合できないような制限された様式で連結される二成分系を採用すること。シンタキシン−シナプトブレビン融合タンパク質から開始すると、SNAP融合タンパク質はシンタキシン・ヘリックスと複合体を形成するであろう。別のシンタキシン−シナプトブレビン融合タンパク質からのシナプトブレビン・ヘリックスは、次いで、SNAP−シンタキシン複合体に結合して、4本らせんSNARE複合体を形成するであろう。この複合体には、そこから突出したシンタキシン・ヘリックスおよびシナプトブレビン・ヘリックス、すなわち、それぞれのシンタキシン−シナプトブレビン融合タンパク質から一本ずつが存在するであろう。これらの単一ヘリックスの突出が、更なるSNARE複合体の形成の基礎となることができる。そのため、SNARE複合体の多量体が形成される。先の例において、SNAPヘリックスは一体化される必要はない。さらに、安定したSNARE複合体を形成するためにそれらの両方が同じ複合体に集合できない限り、あらゆる2本のヘリックスを、系が機能するように一体化できた。   The complex formation system can also be used to form multimers of SNARE complexes. This is an integrated multiple SNARE complex. In one embodiment, two of the helices are integrated in such a way that a stable SNARE complex cannot be formed as the same complex. However, the two helices should be integrated in such a way that they can each form a stable SNARE complex, although they are different SNARE complexes. This can be done by directly integrating the helices without using any type of linker so that the two helices cannot assume the correct conformation in the same SNARE complex. Alternatively, each helix of such a two-helix ligation construct can be complexed with three other polypeptide helices to form two stable SNARE complexes. The two helices can be combined by any suitable method, such as genetic recombination means or chemical coupling. For example, a two-component system in which two helices derived from a SNAP protein are integrated and linked in a restricted manner such that two helices derived from syntaxin and synaptobrevin cannot assemble into the same SNARE complex. Adopt. Starting from a syntaxin-synaptobrevin fusion protein, the SNAP fusion protein will form a complex with the syntaxin helix. The synaptobrevin helix from another syntaxin-synaptobrevin fusion protein will then bind to the SNAP-syntaxin complex to form a 4-helical SNARE complex. In this complex, there will be a syntaxin helix and a synaptobrevin helix protruding from it, one from each syntaxin-synaptobrevin fusion protein. These single helix overhangs can be the basis for the formation of additional SNARE complexes. Therefore, a multimer of SNARE complex is formed. In the previous example, the SNAP helix need not be integrated. In addition, every two helices could be integrated for the system to function as long as both of them could not be assembled into the same complex to form a stable SNARE complex.

本発明はさらに、先の系によって作り出される多量体も提供する。
あるいは、多量体は、系の反応条件を制御することによって形成できる。系のヘリックスのうちの2本が一体化されなければならない。これは、任意の好適な方法で行われることができる。2本のヘリックスが、先の例のようにいずれかの方法で制限される必要はないが、しかし、所望であれば、それらを制限することもできる。前記の系は、連結された2本のヘリックスの一方と同じSNAREタンパク質に由来する単一のヘリックスをさらに含んでなる。例えば、シンタキシン−シナプトブレビン融合タンパク質を含んでなる系では、その系は、単一のシンタキシン・ヘリックスをさらに含んでなる。多量体を作り出すために、単一のシンタキシン・ヘリックスを溶液中に導入する。この単一のヘリックスは、先に述べたように、溶液中で遊離していても、基材上に固定化されていてもよい。SNAPタンパク質に由来する2本のヘリックス(連結されていても、連結いなくてもよい)が、溶液中に加えられる。これらはシンタキシン・ヘリックスに結合して、シンタキシン−SNAP三重らせん複合体を形成する。この後、シンタキシン−シナプトブレビン融合タンパク質が溶液中に加えられる。この融合タンパク質からのシナプトブレビン・ヘリックスは、三重らせん複合体に結合して、安定したSNARE複合体を形成する一方で、シンタキシン・ヘリックスは結合しないままで残り、そしてSNARE複合体から突出するであろう。先のとおり繰り返して同じステップを経ることによって、このシンタキシン突出は、更なるSNARE複合体を形成するために使用され、こうして多量体が作り出される。先の系はヘリックスが特定の順序で加えられることを必要とするので、特定のステップ後に、好ましくない分子が存在しないことを確実にする必要があり得る。これは、例えば単一のシンタキシン・ヘリックスを固定化し、そしてそれぞれの結合ステップ後に洗浄を実施することによって行われることができる。本発明はさらに、先の系によって作り出される多量体も提供する。
The invention further provides multimers produced by the previous system.
Alternatively, multimers can be formed by controlling the reaction conditions of the system. Two of the system's helices must be integrated. This can be done in any suitable way. The two helices need not be limited in any way as in the previous example, but can be limited if desired. The system further comprises a single helix derived from the same SNARE protein as one of the two linked helices. For example, in a system comprising a syntaxin-synaptobrevin fusion protein, the system further comprises a single syntaxin helix. In order to create multimers, a single syntaxin helix is introduced into the solution. This single helix may be free in solution or immobilized on a substrate as described above. Two helices (which may or may not be linked) from the SNAP protein are added to the solution. These bind to the syntaxin helix to form a syntaxin-SNAP triple helix complex. After this, syntaxin-synaptobrevin fusion protein is added into the solution. The synaptobrevin helix from this fusion protein will bind to the triple helix complex to form a stable SNARE complex, while the syntaxin helix will remain unbound and protrude from the SNARE complex. . By repeating the same steps as before, this syntaxin overhang is used to form additional SNARE complexes, thus creating multimers. Since previous systems require the helices to be added in a particular order, it may be necessary to ensure that there are no unwanted molecules after a particular step. This can be done, for example, by immobilizing a single syntaxin helix and performing a wash after each binding step. The invention further provides multimers produced by the previous system.

さらに、本発明は、一体化された複数の安定したSNARE複合体を含んでなる多量体を提供するが、ここで、各SNARE複合体は:
SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックス;
シンタキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックス;および
シナプトブレビンもしくはその相同体に由来する1本のポリペプチドヘリックス、
を含んでなり、ここで、あるSNARE複合体からのヘリックスが、別のSNARE複合体からヘリックスに連結されて、それらのSNARE複合体を一体化し、かつ、ここで、1もしくは複数のカーゴ部分をポリペプチドヘリックスに結合させる。
Furthermore, the present invention provides a multimer comprising a plurality of integrated stable SNARE complexes, wherein each SNARE complex is:
Two polypeptide helices derived from the SNAP protein;
A polypeptide helix derived from syntaxin; and a polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof,
Where a helix from one SNARE complex is linked to a helix from another SNARE complex to integrate the SNARE complexes, and wherein one or more cargo moieties are Bind to polypeptide helix.

本発明の多量体は線状であることができる。それが線状であれば、各SNARE複合体は、両側で他の2つのSNARE複合体に結合されて、一連のビーズに似た長い線状鎖を形成する。こうして、SNARE複合体内の2本のヘリックスが、2つの異なるSNARE複合体内のヘリックスに結合される。明らかに、鎖の末端のSNARE複合体は、1本のポリペプチドヘリックスによって他の1つのSNARE複合体にしか結合されない。   The multimer of the present invention can be linear. If it is linear, each SNARE complex is bound to the other two SNARE complexes on both sides to form a long linear chain resembling a series of beads. Thus, the two helices within the SNARE complex are bound to the helices within the two different SNARE complexes. Apparently, the SNARE complex at the end of the chain is bound to only one other SNARE complex by one polypeptide helix.

あるいは、前記多量体は分岐していてもよい。これは、例えばシナプトブレビン由来ヘリックスに2本のシンタキシン由来ヘリックスが任意の順序で連結されることによって行われ得る。この三重連結された構築物からのシナプトブレビン由来ヘリックスは、シンタキシン/SNAP由来三重らせん中間体に結合して、結合しないまま残っていた2本のシンタキシン由来ヘリックスとSNARE複合体を形成する。SNAP由来ヘリックス、例えばSNAP−25、が加えられた場合には、2つの連結シンタキシン/SNAP−25中間体が形成される。「定常状態の」シナプトブレビン−シンタキシン(2本らせん)由来構築物の添加によって、2つのシンタキシン由来ヘリックスが突出している2つの連結SNARE複合体を形成する。これは、更なる伸長のための2つの分岐を導入する。こうして、3本のヘリックスを連結することで、(線状重合に使用される連結された2本のヘリックスとは対照的に)分岐が可能になる。こうして、多量体を分岐させるのであれば、多量体内のあるSNARE複合体を、線状鎖のように2つの他のSNARE複合体に結合させるよりむしろ3つの他のSNARE複合体に結合させて、分岐点を形成させる。SNARE複合体内のヘリックスのうちの3本を、分岐点において3つの異なるSNARE複合体内のヘリックスに結合させる。   Alternatively, the multimer may be branched. This can be done, for example, by linking two syntaxin-derived helices in any order to a synaptobrevin-derived helix. The synaptobrevin-derived helix from this triple-linked construct binds to the syntaxin / SNAP-derived triple helix intermediate to form a SNARE complex with the two syntaxin-derived helices that remained unbound. When a SNAP-derived helix, such as SNAP-25, is added, two linked syntaxin / SNAP-25 intermediates are formed. Addition of a “steady state” synaptobrevin-syntaxin (double helix) derived construct forms two linked SNARE complexes with two syntaxin derived helices protruding. This introduces two branches for further extension. Thus, joining three helices allows for branching (as opposed to two joined helices used for linear polymerization). Thus, if a multimer is branched, one SNARE complex in the multimer is bound to three other SNARE complexes rather than bound to two other SNARE complexes like a linear chain, A branch point is formed. Three of the helices in the SNARE complex are attached to the helices in three different SNARE complexes at the bifurcation point.

多量体は、それぞれヘリックスの末端に結合させたカーゴ部分を持つことができる。多量体は、ヘリックスの末端で多量体に結合した複数のカーゴ部分を持つことができる。一実施形態において、多量体は、各SNARE複合体上にカーゴ部分を持ち得る。多量体は、各SNARE複合体に結合させた複数のカーゴ部分を持ち得る。多量体が複数のカーゴ部分を持つのであれば、これらは、同じであっても、異なっていてもよい。それぞれの洗浄ステップ後に異なるカーゴを保有するSNAREドメインを提供することによって、複数のカーゴの付加および規則配列を制御できる。   Each multimer can have a cargo moiety attached to the end of the helix. Multimers can have multiple cargo moieties attached to the multimer at the ends of the helix. In one embodiment, the multimer may have a cargo moiety on each SNARE complex. A multimer can have multiple cargo moieties attached to each SNARE complex. If the multimer has a plurality of cargo moieties, these may be the same or different. By providing a SNARE domain that carries a different cargo after each wash step, the addition and ordering of multiple cargos can be controlled.

本発明はさらに、多量体を作り出す方法を提供するが、その方法は以下のステップ:
1)第1のSNAREヘリックスに由来する第1のポリペプチドヘリックスを提供し;
2)第2および第3のポリペプチドヘリックスを、第1のポリペプチドヘリックスに結合させて、三重らせん中間複合体を形成し、ここで、第2および第3のポリペプチドヘリックスが第2および第3のSNAREヘリックスに由来し;
3)第4のポリペプチド・ヘリックスを3本ヘリックス束に結合させて、安定したSNARE複合体を形成させ、ここで、第4のポリペプチドヘリックスが第4のSNAREヘリックスに由来し、そしてここで、第4のポリペプチドヘリックスが第1のSNAREヘリックスに由来する第5のポリペプチドヘリックスに連結され;そして
4)ステップ2)および3)を繰り返して、多量体を形成する、ここで、1もしくは複数のカーゴ部分をポリペプチドヘリックスに結合させる、
を含んでなる。
The present invention further provides a method for producing a multimer, which method comprises the following steps:
1) providing a first polypeptide helix derived from a first SNARE helix;
2) The second and third polypeptide helices are joined to the first polypeptide helix to form a triple helix intermediate complex, wherein the second and third polypeptide helices are second and second From 3 SNARE helices;
3) Bind the fourth polypeptide helix to the triple helix bundle to form a stable SNARE complex, where the fourth polypeptide helix is derived from the fourth SNARE helix, and A fourth polypeptide helix is linked to a fifth polypeptide helix derived from the first SNARE helix; and 4) repeating steps 2) and 3) to form a multimer, wherein 1 or Linking multiple cargo moieties to a polypeptide helix;
Comprising.

複合体形成系、多量体、およびさまざまな制限に関連する先の記載もまた、先の方法に適切である。
ステップ2)および3)は、必要な長さの多量体を作り出すのに必要なのと同じ回数だけ繰り返すことができる。
The previous description relating to complex formation systems, multimers, and various limitations is also appropriate for the previous methods.
Steps 2) and 3) can be repeated as many times as necessary to create a multimer of the required length.

先の方法は、第1、第2、第3、および第4のSNAREヘリックスに言及する。先に記載のように、SNARE複合体は4本のヘリックスから形成される。これらのヘリックスのうちの2本はSNAPタンパク質によってもたらされ、1本はシンタキシンによってもたらされ、そして1本はシナプトブレビンもしくはその相同体によってもたらされる。そのため、先の方法において、これらの4本のヘリックスは、特に決まった順番はなく、第1、第2、第3および第4のSNAREヘリックスである。これは、4本のヘリックスがSNARE複合体に使用される限り、特定のヘリックスの素性が重要でないからである。任意に、SNARE複合体はまた、先に記載のようにコンプレキシンに結合されることもできる。   The previous method refers to the first, second, third, and fourth SNARE helices. As described above, the SNARE complex is formed from four helices. Two of these helices are provided by SNAP proteins, one is provided by syntaxin, and one is provided by synaptobrevin or a homologue thereof. Therefore, in the previous method, these four helices have no particular order and are the first, second, third and fourth SNARE helices. This is because the identity of a particular helix is not important as long as four helices are used in the SNARE complex. Optionally, the SNARE complex can also be bound to complexin as described above.

一実施形態において、第1のヘリックスはシンタキシン由来ヘリックスであり;第2のヘリックスはSNAP由来ヘリックスであり;第3のヘリックスはSNAP由来ヘリックスであり;第4のヘリックスはシナプトブレビン由来ヘリックスであり;そして第5のヘリックスはシンタキシン由来ヘリックスである。   In one embodiment, the first helix is a syntaxin derived helix; the second helix is a SNAP derived helix; the third helix is a SNAP derived helix; the fourth helix is a synaptobrevin derived helix; and The fifth helix is a syntaxin derived helix.

4本のヘリックスが順不同でSNARE複合体に使用されるという事実により、第5のポリペプチドヘリックスは、最初のポリペプチドヘリックスと同じSNAREヘリックスに由来する必要はない。同様に、前記方法のステップとして、多量体の状態での第2、第3、第4、第5、第6のSNARE複合体などの形成が繰り返される場合、第2、第3および第4のポリペプチドヘリックスが、第1のSNARE複合体内の第2、第3および第4のポリペプチドヘリックスと同じSNAREヘリックスに由来する必要性はない。唯一の要件は、4つのSNAREヘリックスのすべてが、安定したSNARE複合体を形成するように各SNARE複合体に対応するということである。   Due to the fact that four helices are used in the SNARE complex in no particular order, the fifth polypeptide helix need not be derived from the same SNARE helix as the first polypeptide helix. Similarly, when the formation of the second, third, fourth, fifth, sixth SNARE complex, etc. in the multimeric state is repeated as a step of the method, the second, third and fourth There is no requirement that the polypeptide helix is derived from the same SNARE helix as the second, third and fourth polypeptide helices in the first SNARE complex. The only requirement is that all four SNARE helices correspond to each SNARE complex to form a stable SNARE complex.

先の方法が多段階プロセスを伴うので、それらが安定したSNARE複合体を形成する限り、これは、第1ステップと比較して、その後の反復ステップで異なるポリペプチドヘリックスを導入する可能性を認める。例えば、ステップの最初のサイクルでは、SNAPタンパク質に由来するポリペプチドヘリックスのうちの1つが、完全長SNAP−25ヘリックスであり得るのに対し、ステップの次のサイクルでは、このポリペプチドヘリックスが45アミノ酸の長さのSNAP−25ヘリックスであり得る。重要な態様は、4つのSNAREヘリックスすべてがSNARE複合体に対応するように、両ポリペプチドヘリックスが同じSNAREヘリックス、例えば特定のSNAPヘリックスに由来することである。   Since the previous method involves a multi-step process, as long as they form a stable SNARE complex, this recognizes the possibility of introducing different polypeptide helices in subsequent iteration steps compared to the first step. . For example, in the first cycle of the step, one of the polypeptide helices derived from the SNAP protein can be a full-length SNAP-25 helix, whereas in the next cycle of the step, the polypeptide helix is 45 amino acids. Of length SNAP-25 helix. An important aspect is that both polypeptide helices are derived from the same SNARE helix, eg a particular SNAP helix, so that all four SNARE helices correspond to the SNARE complex.

得られた多量体がそこに結合させたカーゴ部分を持つように、1もしくは複数のカーゴ部分をポリペプチドヘリックスに結合させる。これは、その方法で使用される前にカーゴ部分をポリペプチドヘリックスに結合させることによって行うことができる。好ましくは、カーゴ部分をポリペプチドヘリックス末端に結合させる。複数のカーゴ部分を多量体内に導入できる。これは、先の方法を使用することで多量体内にその後組み込まれる多くのポリペプチドヘリックスにカーゴ部分を結合させることによって行うことができる。前記カーゴ部分は同じであっても、異なっていてもよい。   One or more cargo moieties are attached to the polypeptide helix so that the resulting multimer has a cargo moiety attached thereto. This can be done by attaching the cargo moiety to the polypeptide helix prior to use in the method. Preferably, the cargo moiety is attached to the polypeptide helix terminus. Multiple cargo parts can be introduced into the body. This can be done by attaching the cargo moiety to a number of polypeptide helices that are subsequently incorporated into the multimer using the previous method. The cargo portions may be the same or different.

方法をより簡単にするために、第1、第2、第3、および第4のSNAREヘリックスの固有性が反復ステップにおいて維持されることが望ましい。そのため、例えば第1のSNARE複合体が生じるステップの最初のサイクルでは、第1のSNAREヘリックスがシンタキシンであれば、第2および第3のSNAREヘリックスはSNAPタンパク質に由来し、かつ、第4のSNAREヘリックスはシナプトブレビンもしくはその相同体である、そして更なるSNARE複合体を生じるステップのその後のサイクルでは、第1のSNAREヘリックスは常にシンタキシンであり、第2および第3のSNAREヘリックスは常にSNAPタンパク質に由来し、かつ、第4のSNAREヘリックスは常にシナプトブレビンまたはその相同体である。   In order to make the method easier, it is desirable that the uniqueness of the first, second, third and fourth SNARE helices is maintained in the iteration step. Thus, for example, in the first cycle of the step where the first SNARE complex occurs, if the first SNARE helix is syntaxin, the second and third SNARE helices are derived from the SNAP protein and the fourth SNARE helix The helix is synaptobrevin or a homologue thereof, and in subsequent cycles of the step resulting in further SNARE complexes, the first SNARE helix is always syntaxin and the second and third SNARE helices are always derived from the SNAP protein And the fourth SNARE helix is always synaptobrevin or a homologue thereof.

さらに、第2、第3、第4および第5のポリペプチドヘリックスの固有性が反復ステップにおいて維持されることが望ましい。そのため、例えば第1のSNARE複合体を生じるステップの最初のサイクルでは、第2および第3のSNAREヘリックスはSNAPタンパク質に由来し、第4のSNAREヘリックスはシナプトブレビンSNAREヘリックスに由来し、かつ、第5のポリペプチドヘリックスはシンタキシンに由来する、そして更なるSNARE複合体を生じるステップのその後のサイクルでは、(次のSNARE複合体で第1のヘリックスを形成する)第5のポリペプチドヘリックスは常にシンタキシンであり、第2および第3のSNAREヘリックスは常にSNAP−25に由来し、かつ、第4のSNAREヘリックスは常にシナプトブレビンSNAREヘリックスである。   Furthermore, it is desirable that the uniqueness of the second, third, fourth and fifth polypeptide helices be maintained in the iteration step. Thus, for example, in the first cycle of the step resulting in the first SNARE complex, the second and third SNARE helices are derived from the SNAP protein, the fourth SNARE helix is derived from the synaptobrevin SNARE helix, and the fifth The polypeptide helix of the first polypeptide helix is derived from syntaxin, and in subsequent cycles of the step yielding additional SNARE complexes, the fifth polypeptide helix (which forms the first helix with the next SNARE complex) is always syntaxin. Yes, the second and third SNARE helices are always derived from SNAP-25, and the fourth SNARE helix is always a synaptobrevin SNARE helix.

一実施形態において、第2と第3のポリペプチドヘリックスは、それらが同じSNARE複合体で一緒に集合できるように一体化される。好ましくは、第2および第3のポリペプチドヘリックスは、完全長SNAPタンパク質、例えばSNAP−25である。
ポリペプチドヘリックスの固有性がその後のステップのすべてで同じであり、かつ、第2と第3のポリペプチドヘリックスが一体化されるとき、このことは、2つのビルディングブロックだけを使用した急速な多量体形成を可能にする。
In one embodiment, the second and third polypeptide helices are integrated so that they can assemble together in the same SNARE complex. Preferably, the second and third polypeptide helices are full length SNAP proteins, such as SNAP-25.
When the uniqueness of the polypeptide helix is the same in all subsequent steps, and when the second and third polypeptide helices are integrated, this is a rapid quantity using only two building blocks. Allows body formation.

他の実施形態において、第1のポリペプチドヘリックスが基材上に固定化される。好適な基材は、当業者に周知であり、そして先に議論されている。
前記方法は、あらゆる非結合ヘリックスを取り除くために、それぞれの結合ステップ後の洗浄ステップをさらに含み得る。このことは、これらの非結合ヘリックスがその後のステップで多量体の形成を妨害できないことを確実にする。好ましくは、前記方法によって形成された多量体は、洗浄ステップが使用される前に固定化される。
In other embodiments, the first polypeptide helix is immobilized on a substrate. Suitable substrates are well known to those skilled in the art and are discussed above.
The method may further include a washing step after each binding step to remove any unbound helix. This ensures that these unbound helices cannot interfere with multimer formation in subsequent steps. Preferably, the multimer formed by said method is immobilized before the washing step is used.

前記方法は、多量体に分岐を導入するために変更され得る。こうするために、第1のSNAREヘリックスに由来する第6のポリペプチドヘリックスが、第2、第3、第4または第5のポリペプチドヘリックスのうちの1つに連結されて、それによって別の安定したSNARE複合体が形成されるヘリックスを提供する。一実施形態において、第6のポリペプチドヘリックスは、第2または第3のポリペプチドヘリックスに連結される。代替の実施形態において、第6のポリペプチドヘリックスは、第4または第5のポリペプチドヘリックスに連結される。このことは、2つの更なるSNARE複合体が特定のSNARE複合体に由来することを可能にし、その結果、その多量体に分岐を導入する。   The method can be modified to introduce branching into the multimer. To do this, a sixth polypeptide helix from the first SNARE helix is linked to one of the second, third, fourth or fifth polypeptide helix, thereby allowing another Provide a helix in which a stable SNARE complex is formed. In one embodiment, the sixth polypeptide helix is linked to the second or third polypeptide helix. In an alternative embodiment, the sixth polypeptide helix is linked to the fourth or fifth polypeptide helix. This allows two additional SNARE complexes to be derived from a particular SNARE complex, thereby introducing branching into the multimer.

これは、先に述べたように、例えばシナプトブレビン由来ヘリックスを2本のシンタキシン由来ヘリックスに順不同で連結することによって行うことができる。あるいは、シンタキシン・ヘリックスは(第2および第3のヘリックスである)SNAP−25に連結されて、起源となるSNARE複合体からの第2のSNARE複合体の形成を開始させるので、起源となるSNARE複合体を他の3つのSNARE複合体全部に結合させて、分岐点を形成することを意味している。   This can be done, for example, by linking a synaptobrevin-derived helix to two syntaxin-derived helices in any order, as described above. Alternatively, the syntaxin helix is linked to SNAP-25 (which is the second and third helix) to initiate the formation of the second SNARE complex from the originating SNARE complex, so that the originating SNARE It means that the complex is bound to all three other SNARE complexes to form a branch point.

さらに、多重分岐は、SNARE複合体の他のヘリックスに連結される第6のヘリックスに加えて、更なるヘリックスを特定のSNARE複合体に導入することによって導入できる。例えば、シナプトブレビン由来ヘリックスを、3本以上のシンタキシン由来ヘリックスに順不同で連結できる。あるいは、2本以上のシンタキシン・ヘリックスは(第2および第3のヘリックスである)SNAP−25に連結されて、起源となるSNARE複合体からの第3、第4のSNARE複合体などの形成を開始させることができるので、起源となるSNARE複合体を4つ以上の他のSNARE複合体全部に結合させて、多重分岐点を形成することを意味している。   Furthermore, multiple branches can be introduced by introducing additional helices into a particular SNARE complex in addition to a sixth helix that is linked to other helices of the SNARE complex. For example, synaptobrevin-derived helices can be linked to three or more syntaxin-derived helices in any order. Alternatively, two or more syntaxin helices are linked to SNAP-25 (which is the second and third helix) to form a third, fourth SNARE complex, etc. from the originating SNARE complex. Since it can be initiated, it means that the originating SNARE complex is bound to all four or more other SNARE complexes to form multiple branch points.

必要とする数の分岐を、1か所の特定の点にて、そして多量体の全長にわたって多量体内に導入できる。
本発明はさらに、先の方法によって作り出した多量体も提供する。
先に記載した多量体は、多くの用途、例えば診断、および以下に記載した用途において有用である:
The required number of branches can be introduced into the multimer at one particular point and over the entire length of the multimer.
The invention further provides a multimer produced by the previous method.
The multimers described above are useful in many applications, such as diagnostics and the applications described below:

溶液中での用途:
−コンビナトリアル集合、ポリ−、ホモ−、およびヘテロ−オリゴマー化を含めた遺伝子組み換えによる親和性試薬の構築;
−機能性カーゴの標的を定めた送達、例えばカーゴと標的シグナルや内在性シグナルとの集合のための、例えば薬物送達(薬物=小分子、核酸、タンパク質);
−タンパク質分子、タンパク質分子を含む分子複合体、タンパク質分子を含む細胞、組織、臓器、および生物体のタグ付与および標識化。
−多元化合物の構築に関する、例えば機能タンパク質、酵素、因子、補因子、(およびその他の機能タンパク質)、FRET標識、多元無機化合物および小分子、多元有機化合物;
−自己集合構築物の表面上へのタンパク質の集合後固定化のための自己集合タンパク質構築物とタンパク質を含むより複雑な集合体(例えば胞子)。
Use in solution:
-Construction of affinity reagents by genetic recombination including combinatorial assembly, poly-, homo-, and hetero-oligomerization;
-Targeted delivery of functional cargo, eg drug delivery (drug = small molecule, nucleic acid, protein), eg for the assembly of cargo with target and endogenous signals;
-Tagging and labeling protein molecules, molecular complexes containing protein molecules, cells, tissues, organs and organisms containing protein molecules.
-For the construction of multi-component compounds, eg functional proteins, enzymes, factors, cofactors (and other functional proteins), FRET labels, multi-component inorganic compounds and small molecules, multi-component organic compounds;
A more complex assembly (eg, spore) containing the self-assembled protein construct and protein for post-assembly immobilization of the protein on the surface of the self-assembled construct.

固体表面用途:
−アレイ、表面固定化;
−免疫アッセイ(例えばELISA)ウェルプレートの表面修飾とタンパク質固定化;
−BIAコアおよび他のSPR(表面プラズモン共鳴法)器具の表面修飾とタンパク質固定化;
−QCM(水晶振動子マイクロバランス)器具の表面修飾とタンパク質固定化;
Solid surface applications:
-Arrays, surface immobilization;
-Surface modification and protein immobilization of immunoassay (eg ELISA) well plates;
-Surface modification and protein immobilization of BIA core and other SPR (surface plasmon resonance) instruments;
-Surface modification and protein immobilization of QCM (quartz crystal microbalance) instruments;

−MALDI質量分析プレートの表面修飾とタンパク質固定化;
−マイクロ流体器具の表面修飾とタンパク質固定化;
−毛細管電気泳動の表面修飾とタンパク質固定化;
−クロマトグラフィーカラムおよび固定化媒体(例えばビーズ)の表面修飾とタンパク質固定化;
−走査型プローブ顕微鏡法の表面およびチップ修飾とタンパク質固定化;
−マイクロおよびナノ熱量測定の器具センサーの表面修飾とタンパク質固定化;
−マイクロおよびナノ粒子の表面修飾;
−固体表面(例えば金メッキしたガラススライド)、薄膜、ワイヤー(例えばナノワイヤー)、およびナノチューブの表面修飾。
-Surface modification and protein immobilization of MALDI mass spectrometry plates;
-Surface modification of microfluidic devices and protein immobilization;
-Surface modification of capillary electrophoresis and protein immobilization;
Surface modification and protein immobilization of chromatography columns and immobilization media (eg beads);
-Surface and tip modification and protein immobilization of scanning probe microscopy;
-Surface modification and protein immobilization of micro and nano calorimetric instrument sensors;
-Surface modification of micro and nanoparticles;
-Surface modification of solid surfaces (eg gold-plated glass slides), thin films, wires (eg nanowires) and nanotubes.

他の用途:
−ナノバイオテクノロジー、例えば自己集合「接着剤」ベースの生分解性タンパク質と表面の接着;
−タンパク質ベースの繊維および重合体;
−組織足場と再生医療。
ここでは、例証のみを目的として、図面を参照して、本発明を詳細に説明する:
Other uses:
-Nanobiotechnology, eg adhesion of self-assembled "adhesive" based biodegradable proteins and surfaces;
-Protein-based fibers and polymers;
-Tissue scaffolding and regenerative medicine.
The present invention will now be described in detail by way of example only and with reference to the drawings:

神経伝達物質放出における小胞融合を駆動する分子機構の略図である。コアSNARE複合体は、シナプトブレビン、シンタキシン、およびSNAP−25によってもたらされる4本のα−ヘリックスによって形成されている。シナプトタグミンは、カルシウムセンサーとして機能し、小胞融合中にSNAREジッピング(zipping)を緊密に調整している。1 is a schematic representation of the molecular mechanism that drives vesicle fusion in neurotransmitter release. The core SNARE complex is formed by four α-helices provided by synaptobrevin, syntaxin, and SNAP-25. Synaptotagmin functions as a calcium sensor and closely regulates SNARE zipping during vesicle fusion. 束状または線状多量体として不可逆的かつ部位選択的様式で多機能ユニットの結合の略図である。矢印は結合足場を表す;機能ユニットは幾何学的図形で表されている。Figure 2 is a schematic representation of the binding of multifunctional units in an irreversible and site-selective manner as bundles or linear multimers. Arrows represent a binding scaffold; functional units are represented by geometric figures. 少なくとも80アミノ酸の長さを有する4つのポリペプチドからできている4本らせんSNARE束を示す(Button et al., 1998)。A four-stranded SNARE bundle made up of four polypeptides having a length of at least 80 amino acids is shown (Button et al., 1998). 40と45アミノ酸のペプチドの設計に使用したSNAREモチーフを示している。網掛け部分が疎水性層であり、濃い灰色で強調した中心層がある。The SNARE motif used to design the 40 and 45 amino acid peptides is shown. The shaded area is a hydrophobic layer and there is a central layer highlighted in dark gray. 45アミノ酸のポリペプチドが不可逆的なSNARE複合体を形成できが(パネルA)、その一方で40アミノ酸のペプチドができない(パネルB)ことを示すSDS−PAGEゲルである。簡潔にするために、発明者らはこの集合体をTetriCS(四本らせんコンビナトリアル足場)と呼ぶ。It is an SDS-PAGE gel showing that a 45 amino acid polypeptide can form an irreversible SNARE complex (Panel A), while a 40 amino acid peptide cannot (Panel B). For brevity, the inventors refer to this aggregate as TetriCS (four-helix combinatorial scaffold). ストレプトアビジンが非常に特異的な様式でグルタチオン・ビーズまたはニッケル・ビーズのいずれかに結合した45aaのTetricsペプチドに結合することができたことを示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing that streptavidin was able to bind to 45aa Tetrics peptide bound to either glutathione beads or nickel beads in a very specific manner. 2本のSNAREヘリックスを持つ完全長のSNAP−25分子(第1−206アミノ酸)、ならびに別個のシンタキシンおよびシナプトブレビンSNAREヘリックスを含んでなる三成分SNARE束の略図である。1 is a schematic representation of a three-component SNARE bundle comprising a full-length SNAP-25 molecule (amino acids 1-206) with two SNARE helices and a separate syntaxin and synaptobrevin SNARE helix. 40(パネルA)および45aa(パネルB)のペプチドの両方がSNAP25Bと集合できるので、三成分系において、完全長のSNAP−25への不可逆的結合には40aaの長さのペプチドで十分であることを実証するSDS−PAGEゲルを示している。Since both 40 (panel A) and 45 aa (panel B) peptides can assemble with SNAP25B, a 40 aa long peptide is sufficient for irreversible binding to full length SNAP-25 in a ternary system. An SDS-PAGE gel demonstrating this is shown. ビーズ上のGST−SNAP25単体を用いた対照反応がごくわずかな結合しか示さないのに対して、それぞれMycタグおよびSタグを持つ40aaのシンタキシンおよびシナプトブレビン・ペプチドの添加が、グルタチオン・ビーズへの抗Myc抗体およびSタンパク質の両方の強固な結合によって証明される三成分複合体の形成につながることを示すグラフである。The control reaction with GST-SNAP25 alone on the beads shows very little binding, whereas the addition of 40aa syntaxin and synaptobrevin peptide with Myc tag and S tag, respectively, resulted in anti-glutathione beads FIG. 5 is a graph showing that the formation of a ternary complex is evidenced by tight binding of both Myc antibody and S protein. 固定化されたSNAP25Bへの40aaのシンタキシンおよびシナプトブレビン・ペプチドの結合を示すセンソグラム(sensogram)である。抗myc抗体(Myc)は、シンタキシン−mycエピトープに結合するが、0.1%のSDSで溶出できる。結合したシンタキシン/シナプトブレビン・ペプチドは、SDSによって分離できない。FIG. 5 is a sensogram showing binding of 40 aa syntaxin and synaptobrevin peptide to immobilized SNAP25B. Anti-myc antibody (Myc) binds to the syntaxin-myc epitope but can be eluted with 0.1% SDS. Bound syntaxin / synaptobrevin peptides cannot be separated by SDS. 2つのSNAREヘリックスを持つSNAP−25分子とシンタキシン/シナプトブレビン融合タンパク質を含んでなる二成分SNARE束の略図である。FIG. 2 is a schematic representation of a binary SNARE bundle comprising a SNAP-25 molecule with two SNARE helices and a syntaxin / synaptobrevin fusion protein. 灰色の矢印によって示されるラット・シンタキシン1A SNAREモチーフ(第195−254アミノ酸)の、ラット・シナプトブレビン2SNAREモチーフ(第25−84aa)との結合を示す略図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing the binding of rat syntaxin 1A SNARE motif (1955-254 amino acids) indicated by gray arrows to rat synaptobrevin 2 SNARE motif (25-84aa). シンタキシン3−シナプトブレビン2融合タンパク質とラットSNAP−25Bの不可逆的な複合体への素早い集合を示すSDS−PAGEゲルである。FIG. 2 is an SDS-PAGE gel showing a rapid assembly of syntaxin 3-synaptobrevin 2 fusion protein and rat SNAP-25B into an irreversible complex. ラット・シナプトブレビン2配列1−84を短い一続きのアミノ酸を介して融合させたラット・シンタキシン3のヘッドドメインおよびSNAREモチーフ(第1−260アミノ酸)を示す略図である。1 is a schematic diagram showing the head domain and SNARE motif (1-260 amino acids) of rat syntaxin 3 fused to rat synaptobrevin 2 sequence 1-84 via a short stretch of amino acids. オクチルグルコピラノシドが、シンタキシン3分子を「開状態にする」ことができて、二成分集合体の形成を可能にすることを示すSDS−PAGEゲルである。It is an SDS-PAGE gel showing that octyl glucopyranoside can “open” syntaxin 3 molecules, allowing the formation of binary assemblies. オクチルグルコピラノシド界面活性剤が、CMC(臨界ミセル濃度−この界面活性剤に関して、CMCは0.6%である)を超える濃度にて密なSNARE複合体の集合を促進することを示すSDS−PAGEゲルである。一部の集合は界面活性剤の不存在下で行われるが、効果的な集合には、二成分集合の形成を可能にするために、シンタキシン3分子を「開状態にする」ための洗剤、オクチルグルコピラノシドを必要とする。SDS-PAGE gel showing octyl glucopyranoside surfactant promotes dense SNARE complex assembly at concentrations above CMC (critical micelle concentration-CMC is 0.6% for this surfactant) It is. Some assembly takes place in the absence of surfactant, but effective assembly includes detergents to “open” syntaxin 3 molecules to allow the formation of binary assemblies, Requires octyl glucopyranoside. シンタキシン−シナプトブレビン融合タンパク質(*)の結合、およびシンタキシン/シナプトブレビン融合タンパク質とCM5チップ上に固定化されたSNAP−25の間の集合に関する独特な抵抗を示す表面プラズモン共鳴センソグラムである。2MのNaCl(1)、グリシン pH2.5(2)、1%のSDS(3)、0.1MのNaOH(4)、0.1Mのリン酸(5)を使用した洗浄では、二成分捕獲試薬を壊すことができない。注記、ステップ3を2度繰り返した。FIG. 5 is a surface plasmon resonance sensogram showing unique resistance for syntaxin-synaptobrevin fusion protein ( * ) binding and assembly between syntaxin / synaptobrevin fusion protein and SNAP-25 immobilized on a CM5 chip. Washing with 2 M NaCl (1), glycine pH 2.5 (2), 1% SDS (3), 0.1 M NaOH (4), 0.1 M phosphoric acid (5) is a two-component capture The reagent cannot be broken. Note, step 3 was repeated twice. 3本らせん分子(黒色)と第4のヘリックス(灰色)を含んでなる二成分SNARE束の略図である。Figure 2 is a schematic representation of a binary SNARE bundle comprising a triple helix molecule (black) and a fourth helix (grey). 40および45aaのシンタキシン1Aペプチドの両方が、SNAP−25Bおよびシナプトブレビン2(SNAP−25B(22−206)/Syb2(1−84))で構成される3本らせん融合タンパク質と集合できることを示して、二成分系において、不可逆的SNARE複合体の形成には、40aaの長さのペプチドで十分であることを実証するSDS−PAGEゲルである。注記、SDS抵抗性複合体は、おそらくそのコンパクトな構造のためSDSゲル内で3本らせんタンパク質より速く移動する。Showing that both 40 and 45aa syntaxin 1A peptides can assemble with a triple helix fusion protein composed of SNAP-25B and synaptobrevin 2 (SNAP-25B (22-206) / Syb2 (1-84)) In a binary system, an SDS-PAGE gel demonstrating that a 40 aa long peptide is sufficient for the formation of an irreversible SNARE complex. Note, the SDS-resistant complex moves faster than the triple helix protein in the SDS gel, probably due to its compact structure. GST−SNAP25が、シンタキシン3/シナプトブレビン2融合タンパク質を持つセファロースビーズに非常に特異的な様式で結合することを示すSDS−PAGEゲルである。注記、シンタキシン3/シナプトブレビン2融合タンパク質がBrCN−セファロースビーズに共有結合されおり、そのためSDS−PAGEゲル上で溶出および可視化できない。レーン1−zwittergent 3-08を使用して作られた細菌抽出物。レーン2−シンタキシン3/シナプトブレビン2融合タンパク質を持つビーズにより精製したGST−SNAP−25。SDS-PAGE gel showing that GST-SNAP25 binds to Sepharose beads with syntaxin 3 / synaptobrevin 2 fusion protein in a very specific manner. Note, syntaxin 3 / synaptobrevin 2 fusion protein is covalently bound to BrCN-Sepharose beads and therefore cannot be eluted and visualized on SDS-PAGE gels. Lane 1-Bacterial extract made using zwittergent 3-08. Lane 2-GST-SNAP-25 purified by beads with syntaxin 3 / synaptobrevin 2 fusion protein. SNAREタンパク質によって形成された無限長の強固な線状多量体の形態の超分子デバイスの略図である。1 is a schematic illustration of a supramolecular device in the form of an infinitely strong, linear multimer formed by SNARE protein. SNAREタンパク質を使用した長い線状多量体を形成する工程の略図である。1 is a schematic representation of the process of forming long linear multimers using SNARE protein. (A)ビーズに結合したシンタキシン3−シナプトブレビン2融合およびSNAP−25の両方の量の段階的な増加を示すクーマシー染色ゲル。注記、ビーズへの付加に使用されるGST−シンタキシン3の量が一定のままであるが、一方で結合したSNAP−25およびシンタキシン3−シナプトブレビン2融合タンパク質の量には漸増がある。結合材料の量を示すために、サンプルを煮沸して、集合のSDS抵抗性の性質を破壊した。(B)パネルAと同様だが、サンプルをSDS−PAGE前に煮沸しなかった。注記、追加の重合ステップと合致しているSDS抵抗性重合体の分子量の増加。(A) Coomassie stained gel showing a gradual increase in the amount of both syntaxin 3-synaptobrevin 2 fusion and SNAP-25 bound to the beads. Note, the amount of GST-syntaxin 3 used for addition to the beads remains constant, while there is a gradual increase in the amount of SNAP-25 and syntaxin 3-synaptobrevin 2 fusion proteins bound. To indicate the amount of binding material, the sample was boiled to destroy the SDS-resistant nature of the assembly. (B) Similar to panel A, but the sample was not boiled before SDS-PAGE. Note, increase in molecular weight of SDS resistant polymer consistent with additional polymerization steps. SNAREタンパク質から形成された分岐多量体の略図である。1 is a schematic representation of a branched multimer formed from SNARE proteins. シナプトブレビン2残基(29−84)(リンカーなし)に直接的融合させたシンタキシン残基(1−253)から形成された融合構築物の略図である。Figure 2 is a schematic representation of a fusion construct formed from syntaxin residue (1-253) fused directly to synaptobrevin 2 residue (29-84) (no linker). 簡単な混合によって溶液中でSNARE束が多量体化できることを示すSDS−PAGEゲルである。It is an SDS-PAGE gel showing that SNARE bundles can multimerize in solution by simple mixing. SNAREタグ付与が、神経終末へのHc介在量子ドットの送達を可能にすることを示している。a.BoNT/AのHc部とLcHN部のSNARE結合を示す図解。個々のサブユニットは、構造モデルと同じように示されている(出典Lacy et al, 1998)。b.ボツリヌス神経毒素(Hc)のSV2C結合部とストレプトアビジン・コートした量子ドットの結合のためのSNAREタグ付与スキームを示す図解。ビオチン(星印)−シンタキシン・ペプチド(青色)は、量子ドットのSNAREタグ付与を可能にするが、HcはシナプトブレビンSNAREモチーフ(紫色)に融合される。SNAP25(緑色と赤色)はHcへのQ−ドットの結合を可能にする。c.Hc−シナプトブレビン、SNAP25およびビオチン化シンタキシン3ペプチドの、SDS抵抗性複合体であるHc−SNARE−ビオチンへの不可逆的な集合を示すクーマシー染色したSDSゲル。d.Hc−SNARE−Q−ドットは、培養海馬ニューロンの軸索伸長時にシナプス小胞マーカーであるシナプトフィジンの免疫染色によって証明されるシナプス結合を示している。集合中のSNAP25の脱落は、シナプス末端へのQ−ドットの標的化を妨げる。It has been shown that SNARE tagging allows delivery of Hc-mediated quantum dots to nerve endings. a. Illustration showing SNARE binding of the Hc and LcHN parts of BoNT / A. Individual subunits are shown in the same way as the structural model (source Lacy et al, 1998). b. Schematic showing SNARE tagging scheme for binding of SV2C binding site of botulinum neurotoxin (Hc) and streptavidin-coated quantum dots. Biotin (star)-syntaxin peptide (blue) allows quantum dot SNARE tagging, while Hc is fused to the synaptobrevin SNARE motif (purple). SNAP25 (green and red) allows Q-dot binding to Hc. c. Coomassie-stained SDS gel showing irreversible assembly of Hc-synaptobrevin, SNAP25 and biotinylated syntaxin 3 peptide into SDS-resistant complex, Hc-SNARE-biotin. d. Hc-SNARE-Q-dots show synaptic binding as evidenced by immunostaining of synaptophysin, a synaptic vesicle marker, during axonal elongation of cultured hippocampal neurons. Omission of SNAP25 during assembly prevents targeting of Q-dots to synaptic ends. SNAREタグ付与がBoNT/Aの個々のパーツの、単一の分子実体への段階的な集合を可能にすることを示している。a.LcHNとBoNT/AのHc成分のジスルフィド結合およびSNAREタグ付与の位置を示す略図。b.SNAP25でタグ付与したLcHNは、精製され、そして50mMのジチオスレイトール(DTT)での処理の後にLcとHN−SNAP25に分解され得る。クーマシー染色したSDSゲル。c.クーマシー染色し、そして蛍光的に像を得たSDSゲルによって証明されるように、シンタキシン3ペプチドの付加により、シナプトブレビンでタグ付与したHcと結合し得る、SNAP25でタグ付与したLcHN。We show that SNARE tagging allows for the gradual assembly of individual parts of BoNT / A into a single molecular entity. a. Schematic showing the positions of LcHN and BoNT / A Hc component disulfide bonds and SNARE tagging. b. LcHN tagged with SNAP25 can be purified and degraded to Lc and HN-SNAP25 after treatment with 50 mM dithiothreitol (DTT). Coomassie stained SDS gel. c. SNAP25 tagged LcHN that can bind to synaptobrevin tagged Hc by addition of syntaxin 3 peptide as evidenced by Coomassie stained and fluorescently imaged SDS gels. SNARE結合ボツリヌス神経毒素が、シナプス局在性を示し、そしてそのシナプス内標的を開裂することを示している。a.フルオレセイン標識LcHN−SNARE−Hcは、海馬ニューロンの軸索伸長部に結合する。抗シナプトフィジン抗体を用いた免疫染色で、培養海馬ニューロンのシナプス前末端を明らかにする。b.天然のBoNT/Aに類似した様式での集合した神経毒によるシナプス内SNAP25の開裂を示す免疫ブロット。SNARE-binding botulinum neurotoxin has been shown to exhibit synaptic localization and cleave its intrasynaptic target. a. Fluorescein-labeled LcHN-SNARE-Hc binds to axonal extensions of hippocampal neurons. Immunostaining with anti-synaptophysin antibody reveals presynaptic terminals of cultured hippocampal neurons. b. Immunoblot showing cleavage of intrasynaptic SNAP25 by assembled neurotoxins in a manner similar to native BoNT / A. SNARE結合ボツリヌス神経毒素が、神経伝達物質放出を阻害することを示している。a.分離したラット脳神経終末(シナプトソーム)からのグルタミン酸放出に関する蛍光分析測定は、LcHN−SNARE−HcとBoNT/Aの間の同程度の阻害を示している。毒素とのシナプトソームの1時間のインキュベーションに続いて、リアルタイム・グルタミン酸放出グラフ(上のパネル)および用量依存性グラフ(下のパネル、35mMのKClおよび2mMのCaCl2での15分間の刺激後に評価した)を得た。b.15分間の刺激後に評価されるとおり、個々のSNAREタグ付与した神経毒のパーツは、シナプトソームとの1時間のインキュベーション後に、グルタミン酸放出を妨げることはない。c.LcHN−SNARE−Hcによるマウス横隔膜の等尺性収縮の用量依存的阻害を示すグラフ。エラーバーはSEM;n=3を表す。It has been shown that SNARE-conjugated botulinum neurotoxin inhibits neurotransmitter release. a. Fluorometric measurements for glutamate release from isolated rat cerebral nerve endings (synaptosomes) show comparable inhibition between LcHN-SNARE-Hc and BoNT / A. Following 1 hour incubation of synaptosomes with toxin, real-time glutamate release graph (upper panel) and dose dependency graph (lower panel, evaluated after 15 min stimulation with 35 mM KCl and 2 mM CaCl 2 . ) b. As assessed after 15 minutes of stimulation, individual SNARE-tagged neurotoxin parts do not interfere with glutamate release after 1 hour incubation with synaptosomes. c. Graph showing dose-dependent inhibition of isometric contraction of mouse diaphragm by LcHN-SNARE-Hc. Error bars represent SEM; n = 3. LcHnをシンタキシン(195−253)でタグ付与したが、Hcをシナプトブレビン(25−84)でタグ付与したことを示している。2つのボツリヌスのパーツを、SNAP−25の存在下で混合し、そして毒素形成をクーマシー染色したSDS−ゲル上で可視化した。LcHn was tagged with syntaxin (195-253), indicating that Hc was tagged with synaptobrevin (25-84). Two botulinum parts were mixed in the presence of SNAP-25 and toxin formation was visualized on a Coomassie stained SDS-gel. パネルAからのLcHnSyx3−SNAP25−シナプトブレビンHc毒素との1時間のインキュベーション後に、ラット脳シナプトソームからのグルタミン酸放出の遮断を評価したことを示している。FIG. 5 shows that after 1 hour incubation with LcHnSix3-SNAP25-synaptobrevin Hc toxin from panel A, the blockade of glutamate release from rat brain synaptosomes was evaluated. 海馬ニューロンに対してパネルAからの毒素LcHnSyx3−SNAP25−シナプトブレビンHcAの適用後の触媒パートLcの神経細胞内標的の開裂を、抗SNAP−25抗体を使用した免疫ブロッティングによって評価したことを示している。再集合した毒素は、SNAP−25を開裂する際に天然ボツリヌス神経毒素(BoNT/a)と類似した活性を有する。注記、このニューロン・アッセイにおいて、LcHnSyx3−SNAP25−シナプトブレビンHcAが、LcHnSyx3−SNAP25−シナプトブレビンHcDより効果的である。FIG. 5 shows that cleavage of catalytic part Lc neuronal targets after application of the toxin LcHnSix3-SNAP25-synaptobrevin HcA from panel A to hippocampal neurons was assessed by immunoblotting using anti-SNAP-25 antibody. . The reassembled toxin has an activity similar to natural botulinum neurotoxin (BoNT / a) in cleaving SNAP-25. Note, LcHnSyx3-SNAP25-synaptobrevin HcA is more effective than LcHnSyx3-SNAP25-synaptobrevin HcD in this neuronal assay. ソマトスタチン・ペプチドAc−RLQQTQAQVDEVVDIMRVNVDKVLERDQKLSELDDRADAL−Ahx−Ahx−AGCKNFFWKTFTSC−OHを持つシナプトブレビン40アミノ酸モチーフのSNAREタグ付与が、ソマトスタチン−量子ドットの作成を可能にすることを示している。ストレプトアビジン・コートした量子ドットを、ビオチン化シンタキシン・ペプチドと共にインキュベートし、次いでソマトスタチン−シナプトブレビンおよびSNAP−25と混合した。集合したソマトスタチン−Q−ドットを培養海馬ニューロンに適用し、そしてそれらの神経性細胞への侵入を、Q−ドットの蛍光発光と、たくさんの神経細胞内タンパク質を標識する抗SNAP−25抗体を用いた対比染色によって可視化した。It shows that SNARE tagging of the synaptobrevin 40 amino acid motif with the somatostatin peptide Ac-RLQQTQAQVDEVVDIMRVNVDKVLERDQKLSELDDADAL-Ahx-Ahx-AGCKNFFFWTFTSC-OH enables the creation of somatostatin-quantum dots. Streptavidin-coated quantum dots were incubated with biotinylated syntaxin peptide and then mixed with somatostatin-synaptobrevin and SNAP-25. Assembled somatostatin-Q-dots are applied to cultured hippocampal neurons and their invasion into neurons using Q-dot fluorescence and anti-SNAP-25 antibodies that label many intracellular proteins Visualized by counterstaining. ソマトスタチン・ペプチドを用いたシナプトブレビン40アミノ酸モチーフのSNAREタグ付与が、LcHnシンタキシン3およびSNAP−25との混合後に機能性ソマトスタチン−ボツリヌス構築物の作成を可能にすることを示している。LcHnシンタキシン3−SNAP25−シナプトブレビン・ソマトスタチン(SS−LcHN)の活性を、集合した毒素の20時間の適用後の培養海馬ニューロンにおけるSNAP−25の開裂によって評価した。It has been shown that SNARE tagging of the synaptobrevin 40 amino acid motif with a somatostatin peptide allows the creation of a functional somatostatin-botulinum construct after mixing with LcHn syntaxin 3 and SNAP-25. The activity of LcHn syntaxin 3-SNAP25-synaptobrevin somatostatin (SS-LcHN) was assessed by cleavage of SNAP-25 in cultured hippocampal neurons after 20 hours of application of the assembled toxin. N末端切断のあるSNAREモチーフを使用した安定したSDS抵抗性複合体の形成を示すSDSゲルである。Figure 6 is an SDS gel showing the formation of a stable SDS resistant complex using a SNARE motif with an N-terminal truncation. C末端切断のあるSNAREモチーフを使用した安定したSDS抵抗性複合体の形成を示すSDSゲルである。6 is an SDS gel showing the formation of a stable SDS resistant complex using a SNARE motif with C-terminal truncation. 内部メチオニンが非易酸化性(non-oxidizable)ノルロイシンに置き換えられているシンタキシンSNAREペプチドを使用した安定したSDS抵抗性複合体の形成を示すSDSゲルである。6 is an SDS gel showing the formation of a stable SDS resistant complex using syntaxin SNARE peptide in which the internal methionine is replaced by non-oxidizable norleucine. さまざまな異なるSNAREペプチドを使用した安定したSDS抵抗性複合体の形成を示す多くのSDSゲルである。Many SDS gels showing the formation of stable SDS-resistant complexes using a variety of different SNARE peptides. 短縮型SNAREペプチドを使用した安定したSDS抵抗性複合体の形成を示すSDSゲルである。1 is an SDS gel showing the formation of a stable SDS resistant complex using a truncated SNARE peptide. 短縮型SNAREペプチドを使用した安定したSDS抵抗性複合体の形成を示すSDSゲルである。1 is an SDS gel showing the formation of a stable SDS resistant complex using a truncated SNARE peptide. 短縮型SNAREペプチドを使用した安定したSDS抵抗性複合体の形成を示すSDSゲルである。1 is an SDS gel showing the formation of a stable SDS resistant complex using a truncated SNARE peptide. 神経ペプチドがSNAREペプチドのうちの1つと複合体形成した場合の、安定したSDS抵抗性複合体の形成を示すSDSゲルである。2 is an SDS gel showing the formation of a stable SDS resistant complex when a neuropeptide is complexed with one of the SNARE peptides. アルギニン/バソプレッシンペプチド(AVP)がシンタキシン・ペプチドのN末端またはC末端と複合体形成した場合の、安定したSDS抵抗性複合体の形成を示すSDSゲルである。6 is an SDS gel showing the formation of a stable SDS-resistant complex when arginine / vasopressin peptide (AVP) is complexed with the N-terminus or C-terminus of the syntaxin peptide. 40個未満のアミノ酸しか含まないSNAREペプチドを使用した安定した複合体の形成を示すSDSゲルである。6 is an SDS gel showing the formation of a stable complex using a SNARE peptide containing less than 40 amino acids. SNAREペプチドに対するタンパク質のマレイミドベースの架橋を示すSDSゲルである。FIG. 2 is an SDS gel showing maleimide-based cross-linking of proteins to SNARE peptides. TMB(3,3’,5,5’−テトラメチルベンジジン)基材に関する650nmにおける吸光度を示している。The absorbance at 650 nm for the TMB (3,3 ', 5,5'-tetramethylbenzidine) substrate is shown. 発光を示すフィルムの一部である。It is a part of a film that emits light. 原文説明なし。No original description. 原文説明なし。No original description.

序論
機能ユニットの制御された、不可逆的な、非化学的結合のためにSNARE由来ポリペプチドで作られた束状または線状形状の足場。
Introduction A bundle or linear scaffold made of SNARE-derived polypeptides for controlled, irreversible, non-chemical binding of functional units.

発明者らは、簡単な混合によって機能性または構造ユニットを結合する方法を開発した。自己集合によるナノメートルサイズの明確に定義された、機能性超分子構造の創出は、生命生物科学、薬学およびナノ技術においてプログラムされた作業を実施するための手段を提供する。具体的には、本発明は、図2に示されている束状または線状多量体の不可逆的かつ部位選択的様式での複数の機能ユニットの制御された結合に関する、まだ満たされていない要求に関する。この新技術の核心部は、タンパク質ドメインの結合に関するSNAREタンパク質、および実際には任意の想定される化学物質の特有の性質の活用にある。本来は、これらのタンパク質は、シンタキシン、SNAP−25、およびシナプトブレビンで構成された三部分複合体(VAMP−小胞結合膜タンパク質としても知られている)を形成することによって原形質膜への小胞の融合を駆動する。このSNARE複合体は、SNAP−25からの2本のヘリックス、シンタキシンからの1本のヘリックスおよびシナプトブレビンからの1本のヘリックスを含んでなり;それぞれのヘリックスの長さが〜60−70アミノ酸である(Jahn and Scheller(2006))4本らせんのコイルドコイル束である(図3)。この4本ヘリックス束は、SDS中でさえ異常に安定している−SNARE集合の不可逆的性質の直接的な指標である(Hu, K et al., 2002)。   The inventors have developed a method for combining functional or structural units by simple mixing. The creation of nanometer-sized, well-defined, functional supramolecular structures by self-assembly provides a means for performing programmed work in life-biology, pharmacy and nanotechnology. Specifically, the present invention provides an unmet need for controlled binding of multiple functional units in an irreversible and site-selective manner of bundles or linear multimers shown in FIG. About. At the heart of this new technology is the exploitation of the unique properties of SNARE proteins, and indeed any envisioned chemical, for the binding of protein domains. Originally, these proteins are small to the plasma membrane by forming a ternary complex composed of syntaxin, SNAP-25, and synaptobrevin (also known as VAMP-vesicle-binding membrane protein). Drives cell fusion. This SNARE complex comprises two helices from SNAP-25, one helix from syntaxin and one helix from synaptobrevin; each helix is ˜60-70 amino acids in length (Jahn and Scheller (2006)) A coiled-coil bundle of four helices (Fig. 3). This four-helix bundle is abnormally stable even in SDS-a direct indicator of the irreversible nature of SNARE assembly (Hu, K et al., 2002).

リガンドと他の官能基の二量体化、オリゴマー化、多量体化のために、これまでさまざまなストラテジーが用いられてきた。このうち、小さな(<5kDa)ペプチドの化学的架橋(Pillai et al., 2006;Tweedle, 2006)、トランスグルタミナーゼ触媒ヘテロ二量化(Tanaka et al., 2004)、およびビオチン化リガンドの四量体ストレプトアビジン結合(Leisner et al., 2008)が、機能ユニットを結合に関するいくつかの例を示している。加えて、コイルドコイルは、タンパク質工学、生物工学、生体材料、基礎研究および薬学を含めたさまざまな用途におけるオリゴマー化のためのデザイン雛型として相当な興味を引いた(Engel and Kammerer, 2000;O'Shea et al., 1993;Scherr et al., 2007)。有用なオリゴマー化ドメインの例は、平行なコイルドコイル・ホモ二量体を形成する33残基と46残基のホモ五量体コイルドコイルCOMPccを含んでなるGCN4のロイシンジッパーである(Engel and Kammerer, 2000)。さまざまな用途のためのコイルドコイルの選択は、いくつかの特徴:コイルドコイル・ポリペプチドの長さ、それらの溶解性、ホモまたはヘテロ・オリゴマー化を可能にするそれらの能力;およびコイルドコイルの濃度、すなわち、定常および不利な条件下で解離に耐える能力、に依存する。   Various strategies have been used so far for dimerization, oligomerization and multimerization of ligands and other functional groups. Among these, chemical cross-linking of small (<5 kDa) peptides (Pillai et al., 2006; Tweedle, 2006), transglutaminase-catalyzed heterodimerization (Tanaka et al., 2004), and tetramer strepto of biotinylated ligands Avidin binding (Leisner et al., 2008) provides some examples of binding functional units. In addition, coiled coils have attracted considerable interest as design templates for oligomerization in various applications including protein engineering, biotechnology, biomaterials, basic research and pharmacy (Engel and Kammerer, 2000; O ' Shea et al., 1993; Scherr et al., 2007). An example of a useful oligomerization domain is the leucine zipper of GCN4 comprising a 33-residue and a 46-residue homopentamer coiled-coil COMPcc that form parallel coiled-coil homodimers (Engel and Kammerer, 2000 ). The selection of coiled coils for various applications can have several characteristics: length of coiled coil polypeptides, their solubility, their ability to allow homo- or hetero-oligomerization; and the concentration of coiled coils, ie Depends on ability to withstand dissociation under steady and adverse conditions.

SNAREコイルドコイル束の独特の性質、例えばヘテロ四量体化やSNARE集合の不可逆的性質などは、利用に関してまだ考慮されていない。SNARE束の使用の核となる概念は、異なるカーゴ(蛍光、放射性、免疫、化学的、親和性など)の組み合わせを運ばなければならない診断的/治療的/生物工学的タンパク質を生じさせる手段に関する。発明者らは、異なる個々の成分から自己集合が可能な、明確に定義された、組織化されたヘテロ四量体超分子構造の製造のための、シンタキシン、SNAP−25およびシナプトブレビン・タンパク質ベースの遺伝子操作されたポリペプチドの使用を提案した。発明者らは、最初に、四および三成分束の最小限のコアを規定し;2番目に、発明者らは、不可逆的結合のための二成分捕捉系を説明し;そして3番目に、発明者らは、線状多量体を製造する上でのSNARE束の有用性を示している。   The unique properties of SNARE coiled coil bundles, such as heterotetramerization and the irreversible nature of SNARE assembly, have not yet been considered for use. The core concept of the use of SNARE bundles relates to a means of generating diagnostic / therapeutic / biotechnological proteins that must carry a combination of different cargo (fluorescence, radioactivity, immunity, chemical, affinity, etc.). The inventors have used syntaxin, SNAP-25 and synaptobrevin protein-based for the production of well-defined, organized heterotetrameric supramolecular structures capable of self-assembly from different individual components. We proposed the use of genetically engineered polypeptides. We first define a minimum core of four and three component bundles; second, we describe a two component capture system for irreversible binding; and third, The inventors have shown the usefulness of SNARE bundles in producing linear multimers.

実施例1:四成分束
発明者らは、短縮型SNAREヘリックスが、四成分束としての機能ユニットの集合に使用できることを示している。短縮型SNAREヘリックスの使用は、合成経路を介したSNAREペプチドへの化学物質の付加に不可欠である。現在のところ、ペプチド合成は、〜50アミノ酸については十分信頼でき、かつ、金銭的にも実現可能である。そのため、SNAREヘリックスが短縮されるのであれば、更なるペプチド配列または他の化学物質の付加を可能にする上で有利であろう。単一SNAREモチーフを短縮することが不可逆的なSNARE集合の崩壊に通じることが知られている(Hao et al., 1997)。発明者らは、(1)4本のヘリックスすべての45アミノ酸ペプチドへの切断でも、安定した4本ヘリックス複合体がまだ可能なままであること、および(2)さまざまな官能基がこれらのペプチドのいずれの末端にも付加できることが分かった。このことが、(リガンドのアレイの提示、または受容体の多量体化が所望される)親和性試薬とキットまたは多価治療薬を含めたさまざまな用途に向けた束における多価複合体の簡単な製作を可能にする。4本の個別のヘリックスの遊離末端は、合成または遺伝子組み換え手段によって、望ましい空間的な組み合わせによる最大8つの別個のものの付加に使用できる。
簡潔にするために、発明者らは、不可逆的なヘテロオリゴマータンパク質複合体を4本ヘリックスコンビナトリアル足場(TetriCS)と呼ぶ。
Example 1: Four component bundles The inventors have shown that a shortened SNARE helix can be used in a set of functional units as a four component bundle. The use of a truncated SNARE helix is essential for the addition of chemicals to the SNARE peptide via a synthetic pathway. At present, peptide synthesis is sufficiently reliable for ˜50 amino acids and can be realized financially. Therefore, if the SNARE helix is shortened, it would be advantageous to allow the addition of additional peptide sequences or other chemicals. It is known that shortening a single SNARE motif leads to irreversible SNARE aggregation (Hao et al., 1997). The inventors have (1) cleavage of all four helices into 45 amino acid peptides still leaves a stable four-helix complex, and (2) various functional groups in these peptides It was found that it can be added to either end of This simplifies multivalent complexes in bundles for a variety of applications, including affinity reagents and kits or multivalent therapeutic agents (wherein an array of ligands or receptor multimerization is desired) Making it possible. The free ends of the four individual helices can be used for the addition of up to 8 separate ones in a desired spatial combination by synthetic or genetic engineering means.
For brevity, we refer to the irreversible hetero-oligomeric protein complex as the four-helix combinatorial scaffold (TetriCS).

発明者らは、40個または45個のアミノ酸のいずれかを含むTetriCSペプチドを合成した。
40アミノ酸(aa):
ラット・SNAP25Aヘリックス1(第28−67アミノ酸)ビオチン含有:
STRRMLQLVEESKDAGIRTLVMLDEQGEQLDRVEEGMNHIGSGGG−ビオチン(配列番号1)
(40アミノ酸のSNARE配列がボールド体);
ラット・SNAP25Aヘリックス2(第149−188アミノ酸)6−ヒスチジン標識含有:
NLEQVSGIIGNLRHMALDMGNEIDTQNRQIDRIMEKADSNGSGGGHHHHHH(配列番号2)
(40アミノ酸のSNARE配列がボールド体);
The inventors synthesized a TetriCS peptide containing either 40 or 45 amino acids.
40 amino acids (aa):
Rat SNAP25A helix 1 (amino acids 28-67) containing biotin:
STRMLQLVEEESDADGIRTLVLMLDEQGEQLDRVEEGMNHIGGSGGG-biotin (SEQ ID NO: 1)
(40 amino acid SNARE sequence is bold);
Rat SNAP25A helix 2 (amino acids 149-188) containing 6-histidine label:
NLEQVSGIIGNLRHMALDMGNIDTQNRRQIDRIMEKADSNGSGGGGHHHHHH (SEQ ID NO: 2)
(40 amino acid SNARE sequence is bold);

ラット・シンタキシン・1A(第201−240アミノ酸)6−ヒスチジン標識およびシステイン含有:
EIIKLENSIRELHDMFMDMAMLVESQGEMIDRIEYNVEHAGSGGGHHHHHHC(配列番号3)
(40アミノ酸のシンタキシン配列がボールド体);
ラット・シナプトブレビン−2(アミノ酸31−70)モノクローナル抗体認識のためのSタグエピトープ含有:
RLQQTQAQVDEVVDIMRVNVDKVLERDQKLSELDDRADALGSKETAAAKFERQHMDS(配列番号4)
(40アミノ酸のSNARE配列がボールド体);
Rat syntaxin 1A (amino acids 201-240) 6-histidine labeled and cysteine-containing:
EIIKLENSIRELHDMFDMDMALVESQGEMIDRIEYNVEHAGSGGGHHHHHHC (SEQ ID NO: 3)
(40 amino acid syntaxin sequence is bold);
Contains S-tag epitope for rat synaptobrevin-2 (amino acids 31-70) monoclonal antibody recognition:
RLQQTQAQVDEVVDIMRVNVDKVLERDQKLSELDDDRADALGSKKETAAKFERQHMDS (SEQ ID NO: 4)
(40 amino acid SNARE sequence is bold);

平行して、発明者らは、45アミノ酸の長さのTetriCSペプチドを試験した:
ラット・SNAP25Aヘリックス1(第28−72アミノ酸)ビオチン含有:
ビオチン−STRRMLQLVEESKDAGIRTLVMLDEQGEQLDRVEEGMNHINQDMKC(配列番号5)
(45アミノ酸のSNARE配列がボールド体);
ラット・SNAP25Aヘリックス2(第149−193アミノ酸)システインおよび6−ヒスチジン標識含有:
CNEMDENLEQVSGIIGNLRHMALDMGNEIDTQNRQIDRIMEKADSNKTRIDGGHHHHHH(配列番号6)
(45アミノ酸のSNARE配列がボールド体);
In parallel, we tested a 45 amino acid long TetriCS peptide:
Rat SNAP25A helix 1 (amino acids 28-72) containing biotin:
Biotin-STRRMLQLVEESKDAGIRTLVMLDEQGEQLDRVEEGMNNHINQDMKC (SEQ ID NO: 5)
(45 amino acid SNARE sequence is bold);
Rat SNAP25A helix 2 (amino acids 149-193) containing cysteine and 6-histidine labeling:
CNEMDENLEQVSGIIGNRLRHMALDMGNIDTQNRQIDRIMEKADSNKTRIGGHHHHHHH (SEQ ID NO: 6)
(45 amino acid SNARE sequence is bold);

ラット・シンタキシン・1A(第201−245アミノ酸)N末端抗体エピトープおよびシステイン含有:
Ac−AEDAEIIKLENSIRELHDMFMDMAMLVESQGEMIDRIEYNVEHAVDYVEC(配列番号7)
(45アミノ酸のSNARE配列がボールド体);
ラット・シナプトブレビン2(第31−75アミノ酸)抗体認識のためのN末端エピトープ含有:
MSATAATVPPAAPAGEGGPPAPPPNLTSNRRLQQTQAQVDEVVDIMRVNVDKVLERDQKLSELDDRADALQAGAS(配列番号8)
(45アミノ酸のSNARE配列がボールド体)。
Rat syntaxin. 1A (amino acids 201-245) N-terminal antibody epitope and cysteine content:
Ac-AEDAEIIKLENSIRELDMFDMDMAMLVESQGEMIDRIEYNVEHAVDYVEC (SEQ ID NO: 7)
(45 amino acid SNARE sequence is bold);
Contains N-terminal epitope for recognition of rat synaptobrevin 2 (31st-75th amino acids) antibody:
MSATAATPPPAAPAGEGGPPPPPPNLTSNRRLQQTQAQVDEVVDIMRVNVDKVLERDQKLSELDDDRALQAGAS (SEQ ID NO: 8)
(The 45 amino acid SNARE sequence is bold).

40または45アミノ酸ペプチドを、20℃にて60分間インキュベートし、そしてそれらの集合をSDS−PAGEによって分析した。図4は、45アミノ酸Tetricsペプチドが不可逆的なSNARE複合体を形成することができた(パネルA)一方で、40アミノ酸ペプチドがそうでなかった(パネルB)ことを示している。   40 or 45 amino acid peptides were incubated for 60 minutes at 20 ° C. and their assembly was analyzed by SDS-PAGE. FIG. 4 shows that the 45 amino acid Tetrics peptide was able to form an irreversible SNARE complex (panel A) while the 40 amino acid peptide was not (panel B).

集合体の機能性をプルダウン実験で試験した。発明者ら、機能ユニットとして、GSTタグ付与したシナプトブレビン(45アミノ酸SNARE配列、細菌において遺伝子組み換えにより作製した)、SNAP−25のヘリックス1に化学的に結合させたビオチンおよびSNAP−25のヘリックス2に結合させた6−ヒスチジン・タグを使用した。発明者らは、グルタチオン・ビーズ(GST結合について)またはニッケル・ビーズ(6−ヒスチジン・タグの結合について)へのTetriCS集合体の結合と、それに続く蛍光ストレプトアビジン(ビオチンへの結合について)の結合を試験した。図5は、ストレプトアビジンが、グルタチオンまたはニッケル・ビーズのいずれかに非常に特異的な様式で結合した45aa TetriCSに結合できたことを示している。   The functionality of the assembly was tested in a pull-down experiment. The inventors have included GST-tagged synaptobrevin (45 amino acid SNARE sequence, produced by genetic recombination in bacteria), biotin chemically bound to SNAP-25 helix 1 and helix 2 of SNAP-25 as functional units. A conjugated 6-histidine tag was used. We have bound the TetriCS assembly to glutathione beads (for GST binding) or nickel beads (for 6-histidine tag binding) followed by binding of fluorescent streptavidin (for binding to biotin). Was tested. FIG. 5 shows that streptavidin was able to bind to 45aa TetriCS bound in a very specific manner to either glutathione or nickel beads.

これらの結果は、45aa TetriCSペプチドがさまざまな官能基の結合に、それらの機能特性を損ねることなしに使用できることを示している。4つのTetricsペプチドには8つの遊離末端があるので、8つの異なる基を結合することが可能である。よって、TetriCSは、所定の作用を実施する適当に設計された分子成分から構築した構造的に組織化されていて、機能的に統合されている系と規定される機能性超分子デバイスの開発を可能にする(Lehn, 2007)。   These results indicate that 45aa TetriCS peptides can be used to attach various functional groups without compromising their functional properties. Since the 4 Tetrics peptides have 8 free ends, it is possible to attach 8 different groups. Thus, TetriCS develops functional supramolecular devices that are defined as structurally organized and functionally integrated systems built from appropriately designed molecular components that perform a given action. Make it possible (Lehn, 2007).

実施例2:三成分束
8つ未満の基を結合させるべき場合では、簡易型TetriCS集合を持っていることは有用である。実際、既に2つのSNAREヘリックスを持つ完全長SNAP−25分子(第1−206アミノ酸)を利用することが可能である(図6を参照のこと)。
そのため、発明者らは、先に記載した40、45aaラット・シンタキシン1Aおよびシナプトブレビン2ペプチドが完全長のラットSNAP−25Bと不可逆的な集合体を形成できるかどうか試験した。図7は、40(パネルA)と45aa(パネルB)ペプチドの両方がSNAP25Bと集合できることを示し、そして三成分系において、40aa長のペプチドでも完全長のSNAP−25への不可逆的結合に十分であることを実証している。
Example 2: Ternary Bundle In cases where less than 8 groups are to be attached, it is useful to have a simplified TetriCS assembly. In fact, it is possible to utilize a full-length SNAP-25 molecule (amino acids 1-206) that already has two SNARE helices (see FIG. 6).
The inventors therefore tested whether the previously described 40, 45aa rat syntaxin 1A and synaptobrevin 2 peptides could form irreversible aggregates with full-length rat SNAP-25B. FIG. 7 shows that both 40 (panel A) and 45aa (panel B) peptides can assemble with SNAP25B, and in a ternary system, a 40aa long peptide is sufficient for irreversible binding to full length SNAP-25. It is proved that.

発明者らは、以下のものを含有する40aa Tetrics集合体の機能性を試験した:
(i)完全長のラットSNAP25B(第1−206アミノ酸)システイン84、85、90、92のアラニンへの置換を含む。これは、SNAP−25の発現と精製に役立つことが知られている(Fasshauer et al., 1999)。
(ii)合成シンタキシン−mycペプチド(40アミノ酸のシンタキシン配列がボールド体)
EIIKLENSIRELHDMFMDMAMLVESQGEMIDRIEYNVEHA−GSGEQKLISEEDLC(配列番号9)。
(iii)合成シナプトブレビン−Sタグペプチド(40アミノ酸のシナプトブレビン配列がボールド体)
RLQQTQAQVDEVVDIMRVNVDKVLERDQKLSELDDRADAL−GSKETAAAKFERQHMDS(配列番号4)。
The inventors tested the functionality of a 40aa Tetrics assembly containing:
(I) Full length rat SNAP25B (amino acids 1-206) including substitution of cysteine 84, 85, 90, 92 with alanine. This is known to aid in the expression and purification of SNAP-25 (Fasshauer et al., 1999).
(Ii) Synthetic syntaxin-myc peptide (40 amino acid syntax sequence is bold)
EIIKLENSIRELDFMDMDMAMLVESQGEMIDRIEYNVEHA-GSGEQKLISEEDLC (SEQ ID NO: 9).
(Iii) Synthetic synaptobrevin-S tag peptide (40 amino acid synaptobrevin sequence is bold)
RLQQTQAQVDEVVDIMRVNVDKVLERDQKLSELDDDRADAL-GSKETAAAKFERQHMDS (SEQ ID NO: 4).

GST融合SNAP−25のグルタチオン・ビーズへの結合に続いて、集合した三成分TetriCSが蛍光抗Myc抗体および蛍光S−タンパク質に結合する能力によって、集合体の機能性を試験した(図8)。ビーズ上の単独のGST−SNAP−25を用いた対照反応はわずかな結合しか示さなかったが、その一方で、40aaシンタキシンおよびシナプトブレビン・ペプチドの付加は、抗Myc抗体およびS−タンパク質の両方のグルタチオン・ビーズへの強固な結合によって証明されるように、三成分TetriCSの形成をもたらした。   Following binding of GST-fused SNAP-25 to glutathione beads, the functionality of the assembly was tested by the ability of assembled ternary TetriCS to bind to fluorescent anti-Myc antibody and fluorescent S-protein (FIG. 8). The control reaction with a single GST-SNAP-25 on the beads showed little binding, while the addition of 40aa syntaxin and synaptobrevin peptide resulted in glutathione for both anti-Myc antibody and S-protein. • resulted in the formation of a ternary TetriCS, as evidenced by tight binding to the beads.

発明者らは、40aa合成ペプチドが単一の不可逆的な複合体内でさまざまなタグの集合を可能にするとの結論を下した。その三成分系は、2つ短いポリペプチドとSNAP−25分子との自己集合セットを意味し、そしてタンパク質の簡単な6通りの多機能タグ付与を可能にする。   The inventors have concluded that the 40aa synthetic peptide allows for the assembly of various tags within a single irreversible complex. The ternary system refers to a self-assembled set of two short polypeptides and a SNAP-25 molecule, and allows simple six-functional tagging of proteins.

次に、発明者らは、厳しい処理に耐える40aa三成分TetriCSの能力を試験するために表面プラズモン共鳴法を使用した。発明者らは、Biacore CM5チップにGSTタグ付与SNAP−25Bを化学的に結合させ、続いて40aaシンタキシンおよびシナプトブレビン・ペプチドを結合させ、次いで抗体を結合させた。図9は、ペプチドの結合が安定しており、かつ、チップの表面への抗myc抗体の結合を可能にすることを示している。0.1%のSDSの添加では、抗体は外れたが、固定化したSNAP−25からペプチドは外れなかった。   The inventors then used the surface plasmon resonance method to test the ability of 40aa ternary TetriCS to withstand harsh processing. The inventors chemically coupled GST-tagged SNAP-25B to a Biacore CM5 chip, followed by binding of 40aa syntaxin and synaptobrevin peptide, followed by antibody binding. FIG. 9 shows that the peptide binding is stable and allows the binding of anti-myc antibody to the surface of the chip. Addition of 0.1% SDS removed the antibody but did not remove the peptide from the immobilized SNAP-25.

実施例3:二成分束
発明者らはさらに、不可逆的なSNARE集合体を二成分系に簡素化した。二成分の親和性ベースのツールは、すべての基礎研究の基礎となり、そして薬物および診断法の開発において非常に貴重である(Uhlen, 2008)。用途には、親和性クロマトグラフィー、マイクロアレイ技術、マイクロプレート・ベースのスクリーン、および多くのバイオテクノロジー工程が含まれる。これらの用途で成功を収める主な要因は、固体表面または三次元マトリックスのいずれかにおいて規定された配向でタンパク質の堅く、不可逆的な固定化に依存する。いくつかの最近の総説は、既存の固定化技術の多くの不都合を明らかにした(Kohn, 2009; Tomizaki et al., 2005)。例えば、化学的なタンパク質カップリングの場合には、当業者は不可逆的な表面固定化を実現できるが、生成物は、配向性の問題や化学修飾のため無機能の状態である可能性もある。対照的に、タンパク質をさまざまなタグ(GST、Hisタグ、抗mycおよび他の抗体認識エピトープ)を使用した部位選択性の方法により対応する表面(グルタチオン、金属、抗体で覆われたもの)に結合させることが可能であるが、しかし、これらの場合のすべてで、固定化は永久的でない(既存のペプチド親和性タグのすべては解離する)および/または非常に高価である(抗体ベースの親和性表面)。明らかなことには、理想的な固定化技術は、標的タンパク質の不可逆的なカップリングと部位選択的配向の両方を可能にするべきであり、加えて、現在の抗体ベースのアプローチに比べてかなり安くなくてはいけない。別個には、機能性配向での2つのタンパク質の不可逆的な結合は、それらが不可逆的に結合するペプチドを伴って発現されれば、可能になる。
Example 3: Binary bundles We further simplified the irreversible SNARE assembly into a binary system. Two-component affinity-based tools are the basis for all basic research and are invaluable in the development of drugs and diagnostics (Uhlen, 2008). Applications include affinity chromatography, microarray technology, microplate-based screens, and many biotechnology processes. The main factor for success in these applications relies on the tight and irreversible immobilization of the protein in a defined orientation on either a solid surface or a three-dimensional matrix. Several recent reviews have revealed many disadvantages of existing immobilization techniques (Kohn, 2009; Tomizaki et al., 2005). For example, in the case of chemical protein coupling, one skilled in the art can achieve irreversible surface immobilization, but the product may be in a non-functional state due to orientation problems or chemical modifications. . In contrast, proteins are bound to the corresponding surface (glutathione, metal, antibody-covered) by site-selective methods using various tags (GST, His tag, anti-myc and other antibody recognition epitopes) But in all of these cases, immobilization is not permanent (all existing peptide affinity tags dissociate) and / or very expensive (antibody-based affinity surface). Obviously, an ideal immobilization technique should allow for both irreversible coupling and site-selective orientation of the target protein, in addition to much more than current antibody-based approaches. It must be cheap. Separately, irreversible binding of two proteins in a functional orientation is possible if they are expressed with peptides that bind irreversibly.

二成分系のために、発明者らは2本らせんSNAP−25と一緒に、新たに設計したシンタキシン/シナプトブレビン融合タンパク質を使用した(図10を参照のこと)。   For the two-component system, we used a newly designed syntaxin / synaptobrevin fusion protein with double helix SNAP-25 (see FIG. 10).

第一の実施形態において、発明者らは、図11で例示されるように、ラット・シンタキシン1A SNAREモチーフ(第195−254アミノ酸)をラット・シナプトブレビン2SNAREモチーフ(第25−84aa)と結合させた。シンタキシンとシナプトブレビン配列の間の短い一連のアミノ酸(GILDSMGRLELKL(配列番号10)、小さい矢印)は、ハイブリッドプラスミドの多重クローニング部位のためである。   In the first embodiment, the inventors combined the rat syntaxin 1A SNARE motif (1955-254 amino acids) with the rat synaptobrevin 2 SNARE motif (25-84aa) as illustrated in FIG. . A short series of amino acids between the syntaxin and synaptobrevin sequences (GILDSMGRRELKL (SEQ ID NO: 10), small arrow) is due to the multiple cloning site of the hybrid plasmid.

発明者らは、融合タンパク質を精製したが、それにはSNAP−25とのSNARE複合体の形成を妨げるシンタキシン1モチーフを介して凝集する傾向があることが分かった。次に、発明者らは、シナプトブレビン2とラット・シンタキシン3の融合を生じさせた。このキメラ内で、発明者らは、短い一連のアミノ酸を介してラット・シンタキシン3のSNAREモチーフ(第195−253アミノ酸)をラット・シナプトブレビン2配列1−84に融合させた。シンタキシンとシナプトブレビン配列の間の短い一連のアミノ酸(GILDSMGRLELKL)は、シンタキシン3とシナプトブレビン2の間の機能ユニットの挿入を可能にするハイブリッドプラスミドの多重クローニング部位のためである。ラットSNAP−25Bと混合した場合、このシンタキシン3−シナプトブレビン2融合タンパク質は、図12で例示されるように、不可逆的な複合体に素早く集合した。   The inventors have purified the fusion protein but found that it tends to aggregate via a syntaxin 1 motif that prevents the formation of SNARE complexes with SNAP-25. The inventors then generated a fusion of synaptobrevin 2 and rat syntaxin 3. Within this chimera, the inventors fused the rat syntaxin 3 SNARE motif (amino acids 195-253) to the rat synaptobrevin 2 sequence 1-84 via a short series of amino acids. The short series of amino acids between the syntaxin and the synaptobrevin sequence (GILDSMGRLELKL) is due to the multiple cloning site of the hybrid plasmid that allows the insertion of a functional unit between syntaxin 3 and synaptobrevin 2. When mixed with rat SNAP-25B, this syntaxin 3-synaptobrevin 2 fusion protein quickly assembled into an irreversible complex as illustrated in FIG.

次のキメラにおいて、発明者らは、短い一連のアミノ酸を介してラット・シナプトブレビン2配列1−84に融合されたラット・シンタキシン3のヘッドドメインとSNAREモチーフの両方(第1−260アミノ酸)を使用した(図13を参照のこと)。シンタキシンとシナプトブレビン配列の間の短い一連のアミノ酸(GILDSMGRLELKL(配列番号10))は、シンタキシン3とシナプトブレビン2の間の機能ユニットの挿入を可能にするハイブリッドプラスミドの多重クローニング部位のためである。   In the next chimera, we use both the rat syntaxin 3 head domain and SNARE motif (amino acids 1-260) fused to rat synaptobrevin 2 sequence 1-84 via a short series of amino acids. (See FIG. 13). The short series of amino acids between the syntaxin and synaptobrevin sequences (GILDSMGRRELKL (SEQ ID NO: 10)) is due to the multiple cloning site of the hybrid plasmid that allows the insertion of a functional unit between syntaxin 3 and synaptobrevin 2.

シンタキシン3のヘッドドメインはSNARE集合からSNAREモチーフを保護するが、特定の脂質はSNARE集合のためにシンタキシンを「開状態にする」ことができると知られている(Darios and Davletov, 2006;Rickman and Davletov, 2005)。発明者らによる未発表の研究は、オクチルグルコピラノシドと呼ばれる弱い界面活性剤が、シンタキシン3分子を「開状態にする」こともできると示した。よって、発明者らは、シンタキシンSNAREモチーフを制御でき、かつ、制御された様式でSNARE複合体を形成できる。図14Aは、SDSゲルにおいて試験されるような制御された二成分集合の一例を示している。発明者らはさらに、他の界面活性剤または類似した脂質化合物、例えばMEGA8、C−HEGA10、C−HEGA11、HEGA9、ヘプチルグルコピラノシド、オクチルグルコピラノシド、ノニルグルコピラノシド、zwittergent 3-08、zwittergent 3-10およびzwittergent 3-12などには同じ効果があることがわかった。   While the head domain of syntaxin 3 protects the SNARE motif from SNARE assembly, certain lipids are known to be able to “open” syntaxin for SNARE assembly (Darios and Davletov, 2006; Rickman and Davletov, 2005). Unpublished studies by the inventors have shown that a weak surfactant called octyl glucopyranoside can also “open” syntaxin 3 molecules. Thus, the inventors can control the syntaxin SNARE motif and form SNARE complexes in a controlled manner. FIG. 14A shows an example of a controlled binary set as tested in an SDS gel. The inventors further have other surfactants or similar lipid compounds such as MEGA8, C-HEGA10, C-HEGA11, HEGA9, heptylglucopyranoside, octylglucopyranoside, nonylglucopyranoside, zwittergent 3-08, zwittergent 3-10 and zwittergent It turned out that 3-12 etc. have the same effect.

表面プラズモン共鳴実験は、さまざまな破壊剤(disrupting agents)に対するこの二成分集合の優れた抵抗性を実証した(図15)。
代替の二成分系として、発明者らは、一つの小さいタグを含む二成分親和性試薬を作り出したが、その試薬では、短いシンタキシン・ヘリックス(<5kDa)が図16Aに図式的に示した新たに設計した三重らせんSNARE融合タンパク質(〜27−31kDa)に不可逆的に結合できる。このキメラにおいて、発明者らは、2本のSNAP−25SNAREヘリックス(第22−206アミノ酸)をシナプトブレビン2配列のSNAREモチーフ1−84に融合した。SNAP−25とシナプトブレビン配列の間のリンカーGSGSEQKLISEEDLG(配列番号11)は、mycタグエピトープを持つ。先に記載したシンタキシンの40または45アミノ酸ペプチドと混合した場合、三重らせん融合タンパク質は、図16Bに例示されるように、素早く不可逆的な複合体に集合した。
Surface plasmon resonance experiments demonstrated the excellent resistance of this binary set to various disrupting agents (Figure 15).
As an alternative two-component system, the inventors have created a two-component affinity reagent containing one small tag, in which a short syntaxin helix (<5 kDa) is newly shown schematically in FIG. 16A. Can be irreversibly bound to the triple helix SNARE fusion protein (~ 27-31 kDa) designed in the above. In this chimera, the inventors fused two SNAP-25 SNARE helices (amino acids 22-206) to the SNARE motif 1-84 of the synaptobrevin 2 sequence. The linker GSGSEQKLISEEDLG (SEQ ID NO: 11) between SNAP-25 and the synaptobrevin sequence has a myc tag epitope. When mixed with the 40 or 45 amino acid peptides of syntaxin described above, the triple helix fusion protein quickly assembled into an irreversible complex, as illustrated in FIG. 16B.

これらの二成分系は、現在の親和性タグに対する有用な代替手段である(Terpe, 2003)。二成分捕捉系の両方のタグは、細菌において発現され、そして部位選択的様式で、遺伝子組み換え製造のために任意のタンパク質に容易に付加される−これは、ビオチン/ストレプトアビジンまたは類似した非常に高い親和性の系と異なっている(ビオチンをタンパク質の一部として発現させることはできない)。高度に希釈した溶液からの迅速な捕獲は、二成分親和性試薬の不可逆的性質のため現在可能であるが−他のそういった系は現在存在しない。必要な場合には、二成分系内のタグのいずれかを、ビーズ、チップ、マイクロアレイプレートの表面に化学的に結合でき、そして官能基の化学的または遺伝子組み換えによる導入によって修飾できる。   These two-component systems are useful alternatives to current affinity tags (Terpe, 2003). Both tags of the two-component capture system are expressed in bacteria and are easily added to any protein for recombinant production in a site-selective manner—this can be biotin / streptavidin or similar Different from high affinity systems (biotin cannot be expressed as part of the protein). Rapid capture from highly diluted solutions is currently possible due to the irreversible nature of the binary affinity reagents-no other such system currently exists. If desired, any of the tags in the two-component system can be chemically coupled to the surface of the bead, chip, microarray plate and modified by chemical or genetic introduction of functional groups.

細菌抽出物からのタンパク質の精製のために二成分系を使用する例として、発明者らは、最初に、短い一連のアミノ酸を介してラット・シナプトブレビン2配列1−84(前記)に融合したラット・シンタキシン3のSNAREモチーフ(第195−253アミノ酸)を含む2本らせん融合タンパク質を、BrCN−セファロースビーズに固定化した。発明者らはさらに、SNAP−25Bにグルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GST)と呼ばれる酵素を融合させ、そして大腸菌において後者の融合タンパク質を発現させた。2%の界面活性剤(zwittergent 3-08と呼ばれるもの)を使用した細菌細胞膜の崩壊後に、細菌抽出物を、シンタキシン3/シナプトブレビン2融合タンパク質を含有するセファロース・ビーズ上に投入した。洗浄後に、ビーズをSDS−PAGEとクーマシー染色によって分析した。図17は、GST−SNAP25が、シンタキシン3/シナプトブレビン2融合タンパク質を持つセファロース・ビーズに非常に特異的な様式で結合することを示している。   As an example of using a two-component system for the purification of proteins from bacterial extracts, we first described a rat fused to rat synaptobrevin 2 sequence 1-84 (above) via a short series of amino acids. -A double helix fusion protein containing the SNARE motif (amino acids 195-253) of syntaxin 3 was immobilized on BrCN-Sepharose beads. The inventors further fused an enzyme called glutathione-S-transferase (GST) to SNAP-25B and expressed the latter fusion protein in E. coli. After disruption of the bacterial cell membrane using 2% detergent (called zwittergent 3-08), the bacterial extract was loaded onto Sepharose beads containing syntaxin 3 / synaptobrevin 2 fusion protein. After washing, the beads were analyzed by SDS-PAGE and Coomassie staining. FIG. 17 shows that GST-SNAP25 binds in a very specific manner to Sepharose beads with syntaxin 3 / synaptobrevin 2 fusion protein.

実施例4:制御された線状重合反応
束形状での複数の基の結合に加えて、SNAREタンパク質はまた、図18で示されるような無限長の強固な線状多量体の形態で高度な超分子デバイスを生じさせる可能性も提供する。
そういった方向性において、発明者らの集合は、生体材料が新規線状超分子構造を生じるように分子単位で集合する、独特なアプローチを意味する(応用の可能性の総説について(Hinman et al, 2000;Lehn, 2007;Ryadnov and Woolfson, 2003; Zhang, 2003))。
Example 4: Controlled Linear Polymerization Reaction In addition to binding multiple groups in bundle form, SNARE protein is also highly advanced in the form of an infinitely long rigid linear multimer as shown in FIG. It also offers the possibility of creating supramolecular devices.
In that direction, the inventors' collection means a unique approach in which biomaterials assemble in molecular units to produce a novel linear supramolecular structure (for a review of potential applications (Hinman et al, 2000; Lehn, 2007; Ryadnov and Woolfson, 2003; Zhang, 2003)).

この場合、発明者らは、二成分系のために先に記載したシンタキシン3−シナプトブレビン2融合タンパク質を使用した(短い一連のアミノ酸を介してラット・シナプトブレビン2配列1−84に融合したラット・シンタキシン3(第1−260アミノ酸))。しかしながら、溶液中でSNAP−25とシンタキシン3−シナプトブレビン2融合体を混合する代わりに、発明者らは、重合反応を開始するのにヘッドドメインを含む単独のシンタキシン3ポリペプチド(GSTに融合した第1−260アミノ酸)を伴った固体支持体を使用した。発明者らは、最初に、GSTタグを介してグルタチオン・ビーズにGST−シンタキシン3分子単体を固定化した。次いで、発明者らは、0.8%のオクチルグルコピラノシドの存在下で、シンタキシン3/SNAP−25二成分複合体の形成を可能にするSNAP25B分子(第1−206アミノ酸)を加えた。結合していないSNAP−25を取り除くためのビーズ洗浄後に、発明者らはシンタキシン3−シナプトブレビン2融合タンパク質を加えた。2つのビルディングブロックを加えるこの工程を、必要な回数だけ繰り返した。その工程を図19に示す。   In this case, the inventors used the syntaxin 3-synaptobrevin 2 fusion protein described above for the binary system (rat syntaxin fused to rat synaptobrevin 2 sequence 1-84 via a short series of amino acids). 3 (amino acids 1-260)). However, instead of mixing SNAP-25 and syntaxin 3-synaptobrevin 2 fusion in solution, we have used a single syntaxin 3 polypeptide (a GST fused to GST) that contains a head domain to initiate the polymerization reaction. A solid support with 1-260 amino acids) was used. The inventors first immobilized a GST-syntaxin trimolecular simple substance on glutathione beads via a GST tag. The inventors then added a SNAP25B molecule (amino acids 1-206) that allows the formation of a syntaxin 3 / SNAP-25 binary complex in the presence of 0.8% octylglucopyranoside. After washing the beads to remove unbound SNAP-25, we added syntaxin 3-synaptobrevin 2 fusion protein. This process of adding two building blocks was repeated as many times as necessary. The process is shown in FIG.

図20Aは、先の工程の経過と共にシンタキシン3−シナプトブレビン2融合体とSNAP−25の両方の量が段階的に増加することを示している。ビーズへの結合に使用されるGST−シンタキシン3の量が一定のままであるのに対して、結合したSNAP−25およびシンタキシン3−シナプトブレビン2融合タンパク質の量は漸増する。結合した物質の量を示すため、集合体のSDS抵抗性の性質を乱すために、サンプルを煮沸した。図20Bは、サンプルをSDS−PAGE前に煮沸しなかったとき、追加の重合ステップに沿ったSDS抵抗性重合体の分子量の増大を示している。   FIG. 20A shows that the amounts of both syntaxin 3-synaptobrevin 2 fusion and SNAP-25 increase stepwise over the course of the previous step. While the amount of GST-syntaxin 3 used for binding to the beads remains constant, the amount of bound SNAP-25 and syntaxin 3-synaptobrevin 2 fusion protein increases gradually. To show the amount of bound material, the sample was boiled to disturb the SDS-resistant nature of the aggregate. FIG. 20B shows the increase in molecular weight of the SDS-resistant polymer along an additional polymerization step when the sample was not boiled before SDS-PAGE.

先の工程においてステップごとに制御されているので、望ましい位置に必要なカーゴを、個別のSNAP−25またはシンタキシン3−シナプトブレビン融合タンパク質に任意の重合ステップで加えることが可能である。SNAP−25およびシンタキシン3−シナプトブレビンは、さまざまの分子構造の制御された製作のためのビルディングブロックである。用途には、機能性化したナノ繊維、複数のリガンドマイクロアレイ、スーパー分子酵素集合体、新しい電子デバイスおよびバイオテクノロジーや薬学における使用のための生体材料の製作が含まれる(応用の可能性の総説について(Zhang, 2003))。   Since it is controlled step by step in the previous process, the necessary cargo at the desired location can be added to the individual SNAP-25 or syntaxin 3-synaptobrevin fusion protein in any polymerization step. SNAP-25 and syntaxin 3-synaptobrevin are building blocks for the controlled fabrication of various molecular structures. Applications include the fabrication of functionalized nanofibers, multiple ligand microarrays, supermolecular enzyme assemblies, new electronic devices and biomaterials for use in biotechnology and pharmacy (for a review of potential applications) (Zhang, 2003)).

先に記載のように、シンタキシン−シナプトブレビン−シンタキシンまたはSNAP25−シンタキシン融合タンパク質を使用して、図21で示されるように特定の地点にて線状足場内の分岐を形成することも可能である。
最終的に、発明者らは、表面上ではなく、溶液中で2つの成分を単純に混合することによって線状重合体を作ることの可能性を探った。発明者らは、2つのSNAREタンパク質間のリンカー領域を取り除いたシンタキシン3−シナプトブレビン2融合タンパク質の修飾型を利用した。この融合構築物には、シナプトブレビン2残基(29−84)に直接融合したシンタキシン3残基(1−253)がある。図22を参照のこと。
As previously described, syntaxin-synaptobrevin-syntaxin or SNAP25-syntaxin fusion proteins can also be used to form branches within a linear scaffold at specific points as shown in FIG.
Finally, the inventors explored the possibility of making a linear polymer by simply mixing the two components in solution rather than on the surface. The inventors utilized a modified form of syntaxin 3-synaptobrevin 2 fusion protein in which the linker region between the two SNARE proteins was removed. This fusion construct has a syntaxin 3 residue (1-253) fused directly to a synaptobrevin 2 residue (29-84). See FIG.

発明者らは、ラットSNAP−25B(第1−206aa)と融合タンパク質とを混合し、そして60分間の反応をSDSゲル電気泳動によって分析した。図23は、SNARE束が溶液中での簡単な混合によって多量体化できることを示している。
そのため、先に記載した二成分系は、溶液中での多量体化が可能であり、それは1〜4個のタンパク質機能ドメインを線状の形状で結合する方法を提供する。加えて、完全にSDS抵抗性の線状重合体のタンパク質ベースの製作は、ジョロウグモの多成分系集合体または現在のコイルドコイル・ナノ繊維より優れた特性を有する生分解性繊維の構築に使用できる。総説について、Hinman et al., 2000;Ryadnov and Woolfson, 2003を参照のこと。
We mixed rat SNAP-25B (1-206aa) with the fusion protein and analyzed the 60 minute reaction by SDS gel electrophoresis. FIG. 23 shows that SNARE bundles can be multimerized by simple mixing in solution.
Thus, the two-component system described above can be multimerized in solution, which provides a way to bind 1-4 protein functional domains in a linear shape. In addition, protein-based fabrication of fully SDS-resistant linear polymers can be used to construct biodegradable fibers with properties superior to multi-component assemblies of joro spiders or current coiled-coil nanofibers. For reviews, see Hinman et al., 2000; Ryadnov and Woolfson, 2003.

実施例1−4で使用したポリペプチドの配列(対応する図面の表示つき):
Syx3(1−260)/Syb2(1−84)(図13、14および20)(ヘッドドメインとリンカーを含むシンタキシン)−配列番号12
Syx3(195−253)/Syb2(1−84)(図12および17)(ヘッドドメインは無いがリンカーを含むシンタキシン)−配列番号13
Syx3(1−253)/Syb2(29−84)(図22)(ヘッドドメインを含むがリンカーが無いシンタキシン)−配列番号14
SNAP−25B(20−206)/Syb2(1−84)(図16B)−配列番号15
Polypeptide sequences used in Examples 1-4 (with corresponding drawing indications):
Syx3 (1-260) / Syb2 (1-84) (FIGS. 13, 14 and 20) (syntaxin including head domain and linker) —SEQ ID NO: 12
Syx3 (195-253) / Syb2 (1-84) (FIGS. 12 and 17) (syntaxin without a head domain but containing a linker) —SEQ ID NO: 13
Syx3 (1-253) / Syb2 (29-84) (FIG. 22) (syntaxin containing head domain but no linker) —SEQ ID NO: 14
SNAP-25B (20-206) / Syb2 (1-84) (FIG. 16B) —SEQ ID NO: 15

実施例5:SNAREタグ付与は、ボツリヌス神経毒素の段階的な集合を可能にする
概要
好適なビルディングブロックの制御された結合によるナノメートルサイズの規定された、機能性超分子構造の創出は、医学と応用技術に新展望を提供し得る。現在の結合ストラテジーは、制限がある化学的方法に頼ることが多く、そして組み換え技術のすべての利点を得ることができていない。ここで、発明者らは、遺伝子組み換えおよび合成の機能ユニットの不可逆的な結合のための万能タグとして、細胞内膜の融合を駆動するための安定した4本ヘリックス複合体を形成する3つのSNAREタンパク質を利用した。発明者らは、SNAREタグ付与が、機能性超分子である医学用毒素、BOTOXとして一般的に知られているボツリヌス神経毒素A型の段階的な製造を可能にすることを示している。受容体結合領域とシナプトブレビンSNAREモチーフとの融合は、ニューロン内への、SNAP25でタグ付与したボツリヌス神経毒素の作用パーツの送達を可能にした。データは、SNAREタグ付与毒素が、その神経細胞内分子標的を開裂し、そして神経伝達物質の放出を阻害することができたことを示している。これらの結果は、SNARE4本ヘリックス・コイルドコイルが、さまざまなビルディングブロックの機能性ナノマシンへの制御された結合を可能にすることを実証している。
Example 5: SNARE tagging allows stepwise assembly of botulinum neurotoxins Overview The creation of nanometer-sized, defined functional supramolecular structures by controlled attachment of suitable building blocks is And can provide a new perspective on applied technology. Current binding strategies often rely on limited chemical methods and have not been able to obtain all the benefits of recombinant technology. Here, we use three SNAREs to form a stable four-helix complex to drive intracellular membrane fusion as a universal tag for irreversible binding of genetically engineered and synthetic functional units. Protein was used. The inventors have shown that SNARE tagging allows for the stepwise production of a botulinum neurotoxin type A, commonly known as BOTOX, a functional supramolecular medical toxin. The fusion of the receptor binding region and the synaptobrevin SNARE motif allowed delivery of the working part of a botulinum neurotoxin tagged with SNAP25 into neurons. The data shows that SNARE-tagged toxin was able to cleave its neuronal molecular target and inhibit neurotransmitter release. These results demonstrate that SNARE four-helix coiled coils allow controlled coupling of various building blocks to functional nanomachines.

序論
分子生物学とタンパク質の遺伝子組み換え製造の出現が科学を変革した。組み換えポリペプチド、タンパク質の機能性フラグメントおよび全酵素の使用は、薬剤、診断、ナノ技術、および消費者バイオ産業において現在広まっている。組み換え技術の明らかな成功にもかかわらず、タンパク質サイズは、単一の機能ユニットとしてより高性能なタンパク質を作り出すための障害のままで残っている。個々のタンパク質にというよりむしろ、超分子ユニットに複数の機能を組み合わせることで、我々はこのボトルネックを克服することが可能になると考えている。明らかに、ナノファクトリーまたはナノマシンの構築に関するこうした目的の達成は、要求に応じて、かつ、高精度でさまざまな機能ユニットを結合できる我々の能力に大きく依存する。この有望な分野における現在の取り組みが数十年間前に発明された結合技術:ビオチン−ストレプトアビジン対合、抗体−エピトープ認識、アミノ基およびスルホヒドリル基による化学的結合、にまだ頼っていることは、驚くべきことである。これらのアプローチは、組み換えタンパク質の化学修飾の必要性または抗体ベースの技術の複雑さのため制限していることが多い。最近開発された「クリック」化学反応がこれらの問題のいくつかに対処しているが、無機化合物に頼っているままであり、そして所定の超分子集合体への組み換えタンパク質の結合はこれまで達成されなかった。DNAの自己集合またはポリペプチドのオリゴマー化に基づく代替アプローチはさらに、多機能の遺伝子組み換え集合を設計する際にそれらの制限を受ける。ここで、発明者らは、機能ユニットへの組み換えポリペプチドの不可逆的な結合を達成するために、20年近く前に発見されたSNARE(可溶性N−エチルマレイミド感受性因子付着タンパク質受容体)タンパク質集合の使用の可能性を探った。
Introduction The advent of molecular biology and genetically modified protein production has transformed science. The use of recombinant polypeptides, functional fragments of proteins and whole enzymes is currently widespread in the pharmaceutical, diagnostic, nanotechnology, and consumer bio industries. Despite the apparent success of recombination techniques, protein size remains an obstacle to creating higher performance proteins as a single functional unit. We believe we can overcome this bottleneck by combining multiple functions in a supramolecular unit rather than in individual proteins. Clearly, achieving these objectives for the construction of nanofactories or nanomachines is highly dependent on our ability to combine various functional units on demand and with high precision. Current efforts in this promising area still rely on conjugation techniques invented decades ago: biotin-streptavidin pairing, antibody-epitope recognition, chemical coupling with amino and sulfohydryl groups, It's amazing. These approaches are often limited by the need for chemical modification of recombinant proteins or the complexity of antibody-based techniques. Recently developed “click” chemistry addresses some of these problems, but remains dependent on inorganic compounds, and binding of recombinant proteins to a given supramolecular assembly has been achieved so far Was not. Alternative approaches based on DNA self-assembly or polypeptide oligomerization are further subject to these limitations in designing multifunctional genetically engineered assemblies. Here, the inventors have assembled SNARE (soluble N-ethylmaleimide sensitive factor attachment protein receptor) protein assembly discovered nearly 20 years ago to achieve irreversible binding of recombinant polypeptides to functional units. Explored the possibility of use.

SNAREタンパク質は、ヘテロメリック4本ヘリックスコイルドコイルを形成することによってあらゆる真核細胞内で細胞膜の融合を駆動している。脳由来SNARE複合体は、3つのタンパク質:シナプトブレビン、シンタキシンおよびSNAP25、から成る。シンタキシンとシナプトブレビンがそれぞれ単一のヘリックスをもたらすのに対して、SNAP25は2本のヘリックスをもたらして、四量体コイルドコイルを形成する。4つのSNAREモチーフは、55アミノ酸の長さであり、8つの特徴的なヘプタデ(heptade)反復を持つ。脳のSNARE複合体は、その安定性が並はずれており、カオトロピック試薬、強い界面活性剤、プロテアーゼ、および高温に対して抵抗性を示している。発明者らは、組み換えタンパク質にSNAREを融合することで超分子実体の制御された構築が可能になるかどうか調査することを決めた。   The SNARE protein drives cell membrane fusion in any eukaryotic cell by forming a heteromeric four-helix coiled coil. The brain-derived SNARE complex consists of three proteins: synaptobrevin, syntaxin and SNAP25. Syntaxin and synaptobrevin each provide a single helix, whereas SNAP25 provides two helices to form a tetrameric coiled coil. The four SNARE motifs are 55 amino acids long and have eight characteristic heptade repeats. The brain SNARE complex is extraordinary in stability and is resistant to chaotropic reagents, strong surfactants, proteases, and high temperatures. The inventors decided to investigate whether fusing SNARE to a recombinant protein would allow controlled construction of supramolecular entities.

多機能分子の例として、発明者らは、「認識、トラフィッキング、アンフォールディング、転座、再フォールディングおよび触媒作用を兼ね備えたナノマシン」と記述したボツリヌス神経毒素に注目した。ボツリヌス神経毒素A型、(BoNT/A)は、微量(1pMの濃度)の局所注入により非常に長い間神経筋麻痺を引き起こす能力のため、すばらしい医学的重要性があると証明された(Montecucco, C. et al.(2009))。BoNT/Aは、3つの主なモジュールから成る150kDaタンパク質である:ジスルフィド架橋を介して、いわゆる重鎖に連結されている50kDaの触媒パート(軽鎖、Lc)、そして該重鎖は、結果としてN末端の50kDaの転座パート(HN)とC末端50kDaのパート(Hc)からできており、後者は神経性ガングリオシドとシナプス小胞受容体SV2Cの認識に関与している(Mahrhold, S. et al.(2006)およびDong, M. et al.(2006))。その3つの主なモジュールは、X線モデルにおいて別個の構造ユニットとして認識される(出典、Lacy et al.(1998)、図24a)。前記触媒パートは、シナプスサイトゾル内にあるとき、優れた特異性でその神経細胞内標的であるSNAP25をタンパク質分解するので、神経伝達の長時間遮断につながる(Schiavo, G. et al.(1993)およびBlasi, J. et al.(1993))。SNAP25のC端末側終端からの9つのアミノ酸のBoNT/A介在除去は、シンタキシンとシナプトブレビンを用いたSNARE集合の安定性を低下させない(Hayashi, T. et al.(1994))。   As an example of a multifunctional molecule, the inventors focused on a botulinum neurotoxin described as “a nanomachine that combines recognition, trafficking, unfolding, translocation, refolding and catalysis”. Botulinum neurotoxin type A, (BoNT / A) has proven to be of great medical importance due to its ability to cause neuromuscular paralysis for a very long time by local injection of trace amounts (1 pM concentration) (Montecucco, C. et al. (2009)). BoNT / A is a 150 kDa protein consisting of three main modules: a 50 kDa catalytic part (light chain, Lc) linked to the so-called heavy chain via a disulfide bridge, and the heavy chain results in It consists of an N-terminal 50 kDa translocation part (HN) and a C-terminal 50 kDa part (Hc), the latter involved in the recognition of neuronal ganglioside and synaptic vesicle receptor SV2C (Mahrhold, S. et al. al. (2006) and Dong, M. et al. (2006)). The three main modules are recognized as separate structural units in the X-ray model (source, Lacy et al. (1998), FIG. 24a). When the catalytic part is in the synaptic cytosol, it proteolyzes its neuronal target SNAP25 with excellent specificity, leading to long-term block of neurotransmission (Schiavo, G. et al. (1993 ) And Blasi, J. et al. (1993)). BoNT / A-mediated removal of 9 amino acids from the C-terminal end of SNAP25 does not reduce the stability of SNARE assembly using syntaxin and synaptobrevin (Hayashi, T. et al. (1994)).

結果
発明者らは、最初に、SV2結合パート(Hc)をシナプトブレビンに融合させ(図24b)、そしてこの融合体が量子ドット(Q−ドット)を神経終末内に運ぶことができるか否かを試験した。Hc−シナプトブレビン融合体は、SNAP25、およびストレプトアビジンでコートしたQ−ドットへの結合のためにビオチンで標識した52アミノ酸シンタキシン3ペプチドとSNARE複合体を形成することができた。我々は、シンタキシン1よりむしろシンタキシン3SNAREモチーフを使用することを選んだ。なぜならば、シンタキシン1にはホモオリゴマー化する傾向があるためである。図24cは、Hc−シナプトブレビン融合体が、修飾シンタキシン3モチーフがあったとしても、SNAP25の存在下で不可逆的な(SDS抵抗性の)SNARE複合体を形成することができたことを示している。ビオチン化シンタキシン・ペプチドと前もって結合させたQ−ドットを、SNAP25の存在下でHc−シナプトブレビンと共にインキュベートし、そして神経終末内へのQ−ドットの送達をマウスに由来する海馬ニューロンの培養物において評価した。Q−ドット保有Hc−SNAREは、小胞タンパク質のシナプトフィジンでの染色によって確認されるように、シナプス接触点に蓄積した(図24d)。これは、BoNT/Aの標的化パートがそのシナプス受容体をまだ認識でき、かつ、SNAREタグとの遺伝子組み換え融合後に大きなカーゴを保有することができることを示している。
Results The inventors first fused the SV2 binding part (Hc) to synaptobrevin (FIG. 24b) and determined whether this fusion can carry quantum dots (Q-dots) into the nerve endings. Tested. The Hc-synaptobrevin fusion was able to form a SNARE complex with SNAP25 and a 52 amino acid syntaxin 3 peptide labeled with biotin for binding to streptavidin-coated Q-dots. We chose to use the syntaxin 3 SNARE motif rather than syntaxin 1. This is because syntaxin 1 tends to homo-oligomerize. FIG. 24c shows that the Hc-synaptobrevin fusion was able to form an irreversible (SDS resistant) SNARE complex in the presence of SNAP25 even though there was a modified syntaxin 3 motif. . Q-dots pre-conjugated with biotinylated syntaxin peptide are incubated with Hc-synaptobrevin in the presence of SNAP25 and delivery of Q-dots into nerve endings is evaluated in cultures of hippocampal neurons from mice did. Q-dot-carrying Hc-SNARE accumulated at synaptic contact points as confirmed by staining with vesicular protein synaptophysin (FIG. 24d). This indicates that the targeting part of BoNT / A can still recognize its synaptic receptor and can retain large cargo after genetically engineered fusion with the SNARE tag.

次に、発明者らは、酵素パート、転座パートおよびSNAP25の融合体を調製した(図25a)。我々は、酵素パート(Lc)と転座パート(HN)の間に(天然のトリプシン感受性部位の代わりに)トロンビン開裂を導入し、単離手順中に、ジスルフィド結合によってまだ結合されたままであるこれらの2つのパート間の開裂を容易にする。LcHN−SNAP25融合体をE.コリにおいて首尾よく発現させ、そして均質に精製することができた。ジチオスレイトールで処理した場合に、この融合体は重要なジスルフィド結合の機能性を示す2つのパートに分かれた(図25b)。次いで、我々は、SNAREタグがLcHNパートとHcパートの単一体への集合を可能にするか否かを試験した。図25cは、シンタキシン・ペプチドの存在下では、2つの遺伝子組み換え融合体の組み合わせが、SDSゲルによって証明されるとおり、新規分子実体LcHN−SNARE−Hcの60分以内に出現につながったが、シンタキシン・ペプチドの不存在下ではそうならなかったことを示している。再集合BoNTの標的化の視覚化に役立つように、我々は、シンタキシン・ペプチドのフルオレセイン標識バージョンを使用し、そして実際にLcHN−SNARE−Hcが蛍光タンパク質として可視化できた(図25c)。   Next, we prepared a fusion of enzyme part, translocation part and SNAP25 (FIG. 25a). We introduced thrombin cleavage (instead of the natural trypsin sensitive site) between the enzyme part (Lc) and the translocation part (HN) and remained still bound by disulfide bonds during the isolation procedure. To facilitate cleavage between the two parts. The LcHN-SNAP25 fusion was obtained from E. coli. It was successfully expressed in E. coli and could be purified to homogeneity. When treated with dithiothreitol, this fusion was divided into two parts showing significant disulfide bond functionality (FIG. 25b). We then tested whether the SNARE tag allows for the assembly of LcHN and Hc parts into a single body. FIG. 25c shows that in the presence of syntaxin peptide, the combination of the two recombinant fusions led to the appearance of the new molecular entity LcHN-SNARE-Hc within 60 minutes as evidenced by SDS gel. • Indicates that this was not the case in the absence of peptide. To help visualize the targeting of reassembled BoNT, we used a fluorescein-labeled version of the syntaxin peptide, and indeed LcHN-SNARE-Hc could be visualized as a fluorescent protein (FIG. 25c).

LcHN−SNARE−Hcが培養海馬ニューロンに適用された場合、蛍光分子が小胞マーカーであるシナプトフィジンと共に有意な程度まで共局在化し、BoNT/Aの天然標的への結合を示した(図26a)。重要なことに、抗SNAP25抗体で処理したニューロンの免疫ブロッティングは、ニューロンが天然のBoNT/A分子で処理されたときと同じ様式で、SNAP25が開裂を受けたことを実証した(図26b)。これは、酵素パートがシナプス小胞内へのLcHN−SNARE−Hcの侵入時に首尾よく神経サイトゾル内に放出されたことを示している。神経伝達物質放出に対するLcHN−SNARE−Hcの効果を試験するために、我々は多重因子の同時比較を可能にする96ウェル・グルタミン酸放出試験を使用した(Darios, F. et al.(2009))。図27aは、LcHN−SNARE−Hcが天然のBoNT/Aに類似した用量依存性を有する、単離した脳の神経終末からのグルタミン酸のカルシウムおよびKCl依存性放出を阻害することができたことを示している。中枢神経終末からのグルタミン酸放出の阻害の程度は、以前に得た値とよく一致し(McMahon, H. T. et al.,(1992))そしてすべての中枢シナプスがBoNT/Aに対するSV2C受容体を保有するわけではないことを示唆している(Dong, M. et al.,(2006))。重要なことに、結合シンタキシン・ペプチドの不存在下でのSNAREタグ付与LcHNとHcとの混合では不活性な分子が得られ、遺伝子組み換えパーツの機能性実体への結合において、完全なSNARE集合が重要な要因であることを裏付けている(図27b)。LcHN−SNARE−Hcのジチオスレイトールでの処理が、集合毒素を不活性したので、LcとHNの間のジスルフィド結合の機能性を示唆している(図27b)。最後に、我々は、筋肉を麻痺させるLcHN−SNARE−Hcの能力を試験した。我々は、単離したマウス横隔膜上にいくつかの濃度の集合神経毒を適用し、そして横隔神経の麻痺応答を試験した。振幅が初期値の50%まで減少するのに必要な時間(麻痺半減期)を測定した。図27cは、LcHN−SNARE−Hcが、ナノモル未満の濃度(190pM)にて72分以内に横隔膜筋を麻痺させることを示している。結合シンタキシン・ペプチドの不存在下では、麻痺は観察されなかった(データ未掲載)。   When LcHN-SNARE-Hc was applied to cultured hippocampal neurons, fluorescent molecules colocalized to a significant extent with the vesicle marker synaptophysin, indicating binding of BoNT / A to the natural target (FIG. 26a). . Importantly, immunoblotting of neurons treated with anti-SNAP25 antibody demonstrated that SNAP25 was cleaved in the same manner as when neurons were treated with native BoNT / A molecules (FIG. 26b). This indicates that the enzyme part was successfully released into the neuronal cytosol upon entry of LcHN-SNARE-Hc into synaptic vesicles. To test the effect of LcHN-SNARE-Hc on neurotransmitter release, we used a 96-well glutamate release test that allows simultaneous comparison of multiple factors (Darios, F. et al. (2009)). . FIG. 27a shows that LcHN-SNARE-Hc was able to inhibit calcium and KCl dependent release of glutamate from isolated brain nerve endings with a dose dependency similar to native BoNT / A. Show. The degree of inhibition of glutamate release from central nerve endings is in good agreement with previously obtained values (McMahon, HT et al., (1992)) and all central synapses carry the SV2C receptor for BoNT / A This suggests that this is not the case (Dong, M. et al., (2006)). Importantly, mixing SNARE-tagged LcHN and Hc in the absence of bound syntaxin peptide yields an inactive molecule, and complete SNARE assembly is achieved upon binding of the recombinant part to the functional entity. It is confirmed that this is an important factor (FIG. 27b). Treatment of LcHN-SNARE-Hc with dithiothreitol inactivated the assembled toxin, suggesting the functionality of the disulfide bond between Lc and HN (FIG. 27b). Finally, we tested the ability of LcHN-SNARE-Hc to paralyze muscles. We applied several concentrations of collective neurotoxin on the isolated mouse diaphragm and tested the paralytic response of the phrenic nerve. The time required for the amplitude to decrease to 50% of the initial value (paralysis half-life) was measured. FIG. 27c shows that LcHN-SNARE-Hc paralyzes the diaphragm muscle within 72 minutes at sub-nanomolar concentrations (190 pM). No paralysis was observed in the absence of bound syntaxin peptide (data not shown).

ここで、発明者らは、SNAREタグ付与が、BOTOXとして一般的に知られている医学用毒素、BoNT/Aの段階的な集合を可能にすることを実証した(Davletov, B. et al.(2005))。神経筋ジャンクションの遮断におけるLcHN−SNARE−Hcの有効性は天然のBoNT/Aより低かったが(Mahrhold, S. et al.(2006))、これは、長い神経筋ジャンクション内で遠方の活性領域に到達することに関して拡張型毒素の能力が低いか、または有効性低下につながる横隔膜筋における大量のシナプス前末端によるかのいずれかで説明できる。しかしながら、ニューロン間のシナプス接触との関連において、我々は、LcHN−SNARE−Hcと天然神経毒の間に類似した有効性を観察した。神経筋ジャンクションではなく、ニューロン間シナプスの阻害に対するそういった優先的効果は、筋を麻痺させる副作用を避ける疼痛阻害治療の開発に有利であり得る。我々の観察の意味はたくさんあるが、ここでいくつかを列挙する。一つ目に、安全な方法で細菌によるマルチモジュール型医学用毒素の活性形態を発現することが、現在可能である;実際には、我々の「ロッキング(locking)」ペプチドの使用は、追加的な安全機能を可能にする。また、造影剤や将来的な治療薬を提供するために、SNARE対応物でそれらにタグ付与することによって、SNAREタグ付与Hcパートを利用することも可能である(Binz, T et al.(2009))。さらに、抗ボツリヌス血清を作製する場合に、より強い免疫応答を引き出すためにHcパートをオリゴマー化することも可能である(Webb, R. P. et al.(2007))。LcHNパートのSNAREタグ付与はさらに、特定の神経内分泌細胞に対するBoNT/Aの有効成分の容易な再標的化を可能にするであろう(Dolly, J. O. et al.(2009))。ここで、当業者は、対応するSNAREタグ付与リガンドを作製することによって神経ペプチドまたは増殖因子受容体を標的化できる。そういったSNAREタグ付与は、特定のニューロンのサブセットをサイレンス化するのに最も有益な(単数もしくは複数の)組み合わせを見つけ出す目的を有するさまざまな機能ユニットの簡便なコンビナトリアル混合を可能にする(Foster, K. A.(2009))。   Here, the inventors have demonstrated that SNARE tagging allows for the stepwise assembly of a medical toxin, commonly known as BOTOX, BoNT / A (Davletov, B. et al. (2005)). Although LcHN-SNARE-Hc was less effective than native BoNT / A in blocking neuromuscular junctions (Mahrhold, S. et al. (2006)), this is a distant active region within a long neuromuscular junction. Can be explained either by the low ability of the dilating toxins to reach or by the large presynaptic terminals in the diaphragm muscle leading to reduced efficacy. However, in the context of synaptic contact between neurons, we have observed similar efficacy between LcHN-SNARE-Hc and natural neurotoxins. Such preferential effects on the inhibition of interneuronal synapses, but not neuromuscular junctions, may be advantageous in developing pain-inhibiting treatments that avoid the side effects of paralyzing muscles. There are many meanings of our observations, but here are a few. First, it is now possible to express the active forms of bacterial multi-module medical toxins in a safe manner; in fact, the use of our “locking” peptides is additional Enable safe functions. It is also possible to use SNARE tagged Hc parts by tagging them with SNARE counterparts to provide contrast agents and future therapeutics (Binz, T et al. (2009 )). Furthermore, when producing anti-botulinum serum, it is also possible to oligomerize the Hc part to elicit a stronger immune response (Webb, R.P. et al. (2007)). SNARE tagging of the LcHN part will further allow easy retargeting of the active component of BoNT / A to specific neuroendocrine cells (Dolly, J. O. et al. (2009)). Here, one skilled in the art can target neuropeptides or growth factor receptors by creating the corresponding SNARE-tagged ligand. Such SNARE tagging allows for convenient combinatorial mixing of various functional units with the goal of finding the most beneficial combination (s) to silence a particular subset of neurons (Foster, KA ( 2009)).

発明者らは、洗練された「ナノマシン」の例としてBoNT/Aを使用したが、SNAREタグ付与が、高度に制御された様式において、多くの更なる超分子集合を構築する際に使用できることは明らかである。好適なビルディングブロックの制御された結合によるナノメートルサイズの十分に定義された、機能性超分子構造の創出は、多くの分野に新展望を提供すると思われる(Lehn, J. M.(2007))。ボツリヌス神経毒素の集合時のビオチンとフルオレセインの取り込みによって証明されるように、比較的短いSNAREモチーフは、遺伝子組み換えによって作り出されたポリペプチドと無機分子の両方の組み合わせを可能にする。SNAREコイルドコイルの最大の利点は、最大8つの異なる機能の結合を可能にしているそのヘテロ四量体の性質である。この能力は、将来的な医学と応用技術においてこれから利用される。   The inventors used BoNT / A as an example of a refined “nanomachine”, but that SNARE tagging can be used in building many additional supramolecular assemblies in a highly controlled manner. it is obvious. The creation of nanometer-sized, well-defined, functional supramolecular structures through the controlled binding of suitable building blocks appears to provide a new perspective in many areas (Lehn, J. M. (2007)). As evidenced by biotin and fluorescein incorporation during assembly of botulinum neurotoxins, the relatively short SNARE motif allows for the combination of both polypeptides and inorganic molecules created by genetic recombination. The greatest advantage of the SNARE coiled coil is its heterotetrameric nature that allows the binding of up to 8 different functions. This capability will be used in future medicine and applied technologies.

方法
プラスミドとタンパク質反応。すべてのタンパク質を、グルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GST)融合体としてE.コリのBL21菌株で発現させた。LcHN−SNAP25の発現のためのプラスミドを、以下のとおり作製した:BoNT/AのLc(第1−449アミノ酸)のcDNAをPCRによって増幅し、そしてpGEX−KGベクターでSmaIおよびEcoRI制限部位内に挿入した(Guan, K. L. et al.(1991))。BoNT/Aの転座ドメインHN(第450−872アミノ酸、ATG Biosynthetics、Germany製)のコドン最適化cDNAを、軽鎖の3末端に挿入した。トロンビン開裂部位(アミノ酸LVPRGS(配列番号16))を、軽鎖とBoNT/Aの転座ドメインの間に挿入した。最後に、ラットSNAP25B(第1−206aa)のcDNAをHNの3’末端に挿入した。Hc−Sybの発現を可能にするプラスミドを、以下のとおり作製した:ラット・シナプトブレビン(第25−84アミノ酸)のcDNAをPCRによって増幅し、そしてpGEX−KGベクターのBamHIとEcoRI部位の間に挿入した。BoNT/A重鎖(第876−1296アミノ酸)のcDNAをPCRによって増幅し、シナプトブレビンの3’末端に挿入した。シンタキシンSNAREモチーフ(第200−250アミノ酸)のペプチドを、ビオチンまたはフルオレセインのいずれかと共に化学的に合成した(Peptide Synthetics、UK)。GSTに融合したタンパク質を、グルタチオン・セファロース・ビーズ(GE Healhcare、USA)により精製し、そしてトロンビンを使用して20mMのHepes、pH7.3、100mMのNaCl中にビーズから溶出した。SNAREタグ付与タンパク質をシンタキシン・ペプチドと22℃にて1時間混合することによって、超分子複合体を集合させた。
Methods Plasmid and protein reactions. All proteins were expressed as E. coli as glutathione-S-transferase (GST) fusions. It was expressed in the BL21 strain of E. coli. A plasmid for expression of LcHN-SNAP25 was generated as follows: BoNT / A Lc (amino acids 1-449) cDNA was amplified by PCR and within the SmaI and EcoRI restriction sites with the pGEX-KG vector. Inserted (Guan, KL et al. (1991)). The codon-optimized cDNA of the translocation domain HN of BoNT / A (450th to 872 amino acids, ATG Biosynthetics, Germany) was inserted at the 3 end of the light chain. A thrombin cleavage site (amino acid LVPRGS (SEQ ID NO: 16)) was inserted between the light chain and the translocation domain of BoNT / A. Finally, rat SNAP25B (1-206aa) cDNA was inserted into the 3 ′ end of HN. A plasmid allowing the expression of Hc-Syb was generated as follows: cDNA of rat synaptobrevin (amino acids 25-84) was amplified by PCR and inserted between the BamHI and EcoRI sites of the pGEX-KG vector. did. BoNT / A heavy chain (876-1296 amino acids) cDNA was amplified by PCR and inserted into the 3 ′ end of synaptobrevin. A peptide of syntaxin SNARE motif (amino acids 200-250) was chemically synthesized with either biotin or fluorescein (Peptide Synthetics, UK). The protein fused to GST was purified by glutathione sepharose beads (GE Healhcare, USA) and eluted from the beads in 20 mM Hepes, pH 7.3, 100 mM NaCl using thrombin. Supramolecular complexes were assembled by mixing SNARE-tagged protein with syntaxin peptide for 1 hour at 22 ° C.

神経の造影と免疫ブロッティング。マウス抗シナプトフィジン抗体(クローン7.2)はSynaptic Systems製であり、そしてマウス抗SNAP25抗体(クローンSMI81)はSternberger Monoclonals製である。ストレプトアビジン共役Q−ドット525は、Invitrogen製である。海馬ニューロンの初代培養を、記載のとおり調製し(Darios、F.ら(2009))、そして7〜10日後にインビトロにおいて使用した。ニューロンを、SNAREタグ付与または天然の毒素に2時間晒し、4%のPFAで固定化し、次いで抗シナプトフィジン抗体で免疫染色した。蛍光発光を、Nikon Eclipse蛍光顕微鏡に連動させたRadiance Confocalシステム(Zeiss/Bio-Rad;Hemel Hempstead, Herts.、U.K.)により観察した。あるいは、ニューロンを、集合毒素または天然のBoNT/Aと共に20時間インキュベートし、60mMのTris、pH6.8、2mMのMgCl2、2%のSDS、ベンゾナーゼ(Novagen、250U/ml)中で溶解し、そしてSNAP25開裂を抗SNAP25抗体を使用した免疫ブロッティングによって分析した。 Neuroimaging and immunoblotting. Mouse anti-synaptophysin antibody (clone 7.2) is from Synaptic Systems, and mouse anti-SNAP25 antibody (clone SMI81) is from Sternberger Monoclonals. Streptavidin conjugated Q-dots 525 are manufactured by Invitrogen. Primary cultures of hippocampal neurons were prepared as described (Darios, F. et al. (2009)) and used in vitro after 7-10 days. Neurons were exposed to SNARE tagged or native toxin for 2 hours, fixed with 4% PFA, and then immunostained with anti-synaptophysin antibody. Fluorescence emission was observed with a Radiance Confocal system (Zeiss / Bio-Rad; Hemel Hempstead, Herts., UK) linked to a Nikon Eclipse fluorescence microscope. Alternatively, neurons are incubated with aggregate toxin or native BoNT / A for 20 hours and lysed in 60 mM Tris, pH 6.8, 2 mM MgCl 2 , 2% SDS, Benzonase (Novagen, 250 U / ml) SNAP25 cleavage was then analyzed by immunoblotting using anti-SNAP25 antibody.

神経伝達物質放出の遮断。ラット脳シナプトソームを、記載のとおり新たに単離した(Darios, F. et al.(2009))。シナプトソーム(0.5mg/mlのタンパク質)を、指示した濃度のLcHN−SNARE−Hcを含むバッファーA(mM単位で132のNaCl、5のKCl、20のHEPES、1.2のNaH2PO4、1.3のMgCl2、0.15のNa2EGTA、1のMgSO4、5のNaHCO3、10のD−グルコース)中、37℃にて1時間インキュベートした。 Blocking neurotransmitter release. Rat brain synaptosomes were freshly isolated as described (Darios, F. et al. (2009)). Synaptosomes (0.5 mg / ml protein) were buffered with the indicated concentrations of LcHN-SNARE-Hc (132 NaCl, 5 KCl, 20 HEPES, 1.2 NaH 2 PO 4 in mM, (1) MgCl 2 , 0.15 Na 2 EGTA, 1 MgSO 4 , 5 NaHCO 3 , 10 D-glucose) at 37 ° C. for 1 hour.

グルタミン酸デヒドロゲナーゼ(15ユニット/ml、Sigma)および3mMのNADP(Sigma)を含有する等量のバッファーAを10分間かけて加えた。グルタミン酸放出を、2mMのCaCl2の存在下、KCl(35mM)の添加によって誘発し、そして蛍光発光を追って観察した(Exc.340nm、Em.460nm)(Darios, F. et al.(2009)およびMcMahon, H. T. et al.(1992))。Phrenic Nerve半横隔膜アッセイを、先に記載のように実施した(Mahrhold, S. et al.(2006))。マウス横隔神経を、Naval Medical Research Institute(NMRI)マウスから得た。横隔神経を、5〜25mAにて1Hzの周波数、0.1msのパルス幅で連続的に刺激した。等尺性収縮を、力変換器を使用して変換し、そしてVitroDat Onlineソフトウェア(FMI GmbH)で記録した。初期値の50%まで振幅が減少するのに必要な時間(麻痺半減期)を測定した。 An equal volume of buffer A containing glutamate dehydrogenase (15 units / ml, Sigma) and 3 mM NADP (Sigma) was added over 10 minutes. Glutamate release was triggered by the addition of KCl (35 mM) in the presence of 2 mM CaCl 2 and followed by fluorescence emission (Exc. 340 nm, Em. 460 nm) (Darios, F. et al. (2009) and McMahon, HT et al. (1992)). The Phrenic Nerve hemidiaphragm assay was performed as previously described (Mahrhold, S. et al. (2006)). Mouse phrenic nerves were obtained from Naval Medical Research Institute (NMRI) mice. The phrenic nerve was continuously stimulated at 5-25 mA with a frequency of 1 Hz and a pulse width of 0.1 ms. Isometric contractions were converted using a force transducer and recorded with VitroDat Online software (FMI GmbH). The time required for the amplitude to decrease to 50% of the initial value (paralysis half-life) was measured.

追加情報
ボツリヌス神経毒素は、自然が作り出した中で最も強力な毒素である。これらの毒素は、持続的な麻痺と死亡を引き起こすようにクロストリジウム属(Clostridium)細菌によって産生される。ここ30年間にわたり、ボツリヌス・ファミリーの一部のメンバー、例えばBOTOXとしても知られているボツリヌス神経毒素A型(BoNT/A)を、医学および美容目的のためにうまく利用してきた。これらの毒素は、神経筋ジャンクションをサイレント化し、そして多くのタイプのニューロンからの神経伝達物質放出を遮断できる。実際に、脳以外の人体のあらゆる部分がBOTOXによって処置できる。神経筋ジャンクションの麻痺は可逆的なので、筋の持続的な緩和には3〜4カ月毎の反復注射を必要とする。BoNT/Aは、横紋筋だけではなく、平滑筋についても神経支配を遮断する。さらに、発汗、唾液分泌および他のタイプの分泌を制御する自律神経系のコリン作動性ジャンクションは、神経筋ジャンクションのようにBOTOXに対して感受性がある。そのため、BOTOXベースの処置は、最近、みごとなまでにずらりと並んでいる、ジストニアから胃腸や尿の障害までの100近い病状を含むまでに拡大した。
Additional information Botulinum neurotoxin is the most powerful toxin produced by nature. These toxins are produced by Clostridium bacteria to cause persistent paralysis and death. Over the last 30 years, some members of the Botulinum family have successfully used botulinum neurotoxin type A (BoNT / A), also known as BOTOX, for medical and cosmetic purposes. These toxins can silence neuromuscular junctions and block neurotransmitter release from many types of neurons. In fact, any part of the human body other than the brain can be treated with BOTOX. Since neuromuscular junction paralysis is reversible, continuous relaxation of the muscle requires repeated injections every 3-4 months. BoNT / A blocks innervation not only for striated muscle but also for smooth muscle. In addition, cholinergic junctions of the autonomic nervous system that control sweating, salivary secretion, and other types of secretion are as sensitive to BOTOX as the neuromuscular junction. As a result, BOTOX-based treatments have recently expanded to include nearly 100 medical conditions ranging from dystonia to gastrointestinal and urinary disorders, which are staggering.

臨床医学におけるBoNT/Aの有効性が、ボツリヌス・ファミリーの他のメンバーへの着目の高まりにつながった。比較研究では、BoNTs(A−G)の7つの免疫学的に異なる抗原型の中で、BoNT/Aが最も長い麻痺効果を有することが実証されたので、そのため、神経障害の処置において特にBoNT/Aの有用性が実証された。すべてのBoNTsは、150kDaの分子量を有する単一のポリペプチド鎖として細菌によって合成される。細菌の死滅と溶解に続いて、毒素は、細菌のプロテアーゼによって「切れ目が入れられて」、ジスルフィド結合によってつなぎとめられている50kDaの軽鎖と100kDaの重鎖を生じる。ジスルフィド結合によってまだ結合されている2本の鎖は、トランスサイトーシスによって小腸上皮細胞を横断し、血流に入り、そして最終的に末梢のコリン作動性神経終末に結合する。   The effectiveness of BoNT / A in clinical medicine has led to increased attention to other members of the Botulinum family. A comparative study has demonstrated that BoNT / A has the longest paralytic effect among the seven immunologically distinct serotypes of BoNTs (AG), and therefore, especially in the treatment of neurological disorders. The usefulness of / A was demonstrated. All BoNTs are synthesized by bacteria as a single polypeptide chain with a molecular weight of 150 kDa. Following bacterial death and lysis, the toxin is “scored” by bacterial proteases to produce a 50 kDa light chain and a 100 kDa heavy chain that are tethered by disulfide bonds. The two chains that are still linked by disulfide bonds cross the small intestinal epithelial cells by transcytosis, enter the bloodstream, and eventually bind to the peripheral cholinergic nerve endings.

BoNTsの強烈な毒性は、末梢神経終末がBoNTsの高親和性受容体として機能できる分子を保有することを示している。実際、いくつかのシナプス小胞タンパク質が、BoNTsの受容体として機能することが示された。重鎖が神経終末へのBoNTsの結合に関与するとはいえ、軽鎖は、小胞融合機構を攻撃する強力なエンドペプチダーゼなので、そのため神経終末の内側に入らなければならない。BoNTsは、小胞エンドサイトーシス経路を乗っ取ることによってこの役割を達成する。リサイクリング小胞内部のpHが下がるに従って、BoNTsは大きな立体構造変化を受ける。これは、部分的に折り畳まれていない軽鎖がサイトゾル内に滑り込むことによって、重鎖の転座パート(HNとして知られている)が小胞膜を横切る推定チャンネルを形成することを可能にする。サイトゾル内への侵入により、ジスルフィド結合の還元で軽鎖が重鎖から解放される。   The intense toxicity of BoNTs indicates that peripheral nerve endings carry molecules that can function as high affinity receptors for BoNTs. In fact, several synaptic vesicle proteins have been shown to function as receptors for BoNTs. Although the heavy chain is involved in the binding of BoNTs to the nerve endings, the light chain is a powerful endopeptidase that attacks the vesicle fusion mechanism and therefore must enter inside the nerve endings. BoNTs accomplish this role by hijacking the vesicular endocytic pathway. BoNTs undergo major conformational changes as the pH inside the recycling vesicles decreases. This allows the translocation part of the heavy chain (known as HN) to form a putative channel across the vesicle membrane by sliding the partially unfolded light chain into the cytosol. To do. Upon entry into the cytosol, reduction of the disulfide bond releases the light chain from the heavy chain.

BoNT軽鎖は、小胞融合を媒介し、それにより経伝達物質放出する3つのSNAREタンパク質の多くのアイソフォームを攻撃する強力なエンドペプチダーゼである。BoNT/AおよびBoNT/EがSNAP−25をタンパク質分解し、BoNTsのB、D、FおよびGがシナプス小胞上のVAMPを開裂することが現在知られている。BoNT/Aによって9つのアミノ酸まで短縮されたSNAP−25は、原形質膜のシンタキシンおよび小胞のシナプトブレビンと相互作用する能力を維持しているが、正常な小胞融合工程を媒介することはできない。ボツリヌス神経毒素(BoNTs)に関する詳細は、以下で見出すことができる:Davletov, B., Bajohrs, M. and Binz, T., Trends Neurosci 28, 446-452(2005);Johnson, E.A.(1999)Annu Rev Microbiol 53, 551-575;Jankovic, J.(2004)J Neurol Neurosurg Psychiatry 75(7), 951-957;Aoki, K,R. and Guyer, B.(2001)Eur J Neurol 8 Suppl 5, 21-29;Simpson, L.L.(2004)Annu Rev Pharmacol Toxicol 44,167-193;Dolly, O.(2003)Headache 43 Suppl 1, SI6-24;およびMontecucco, C. and Schiavo, G.(1993)Trends Biochem Sci 18(9), 324-327。BoNT/A(BOTOX)の完全な配列情報は、Binz, T. et al.(1990)JBiol Chem 265(16), 9153-9158に公表された。   The BoNT light chain is a potent endopeptidase that attacks many isoforms of the three SNARE proteins that mediate vesicle fusion and thereby transductor release. It is now known that BoNT / A and BoNT / E proteolyze SNAP-25, and BoNTs B, D, F and G cleave VAMP on synaptic vesicles. SNAP-25 shortened to 9 amino acids by BoNT / A maintains the ability to interact with plasma membrane syntaxin and vesicular synaptobrevin, but cannot mediate the normal vesicle fusion process . Details regarding botulinum neurotoxins (BoNTs) can be found at: Davletov, B., Bajohrs, M. and Binz, T., Trends Neurosci 28, 446-452 (2005); Johnson, EA (1999) Annu Rev Microbiol 53, 551-575; Jankovic, J. (2004) J Neurol Neurosurg Psychiatry 75 (7), 951-957; Aoki, K, R. and Guyer, B. (2001) Eur J Neurol 8 Suppl 5, 21 -29; Simpson, LL (2004) Annu Rev Pharmacol Toxicol 44,167-193; Dolly, O. (2003) Headache 43 Suppl 1, SI6-24; and Montecucco, C. and Schiavo, G. (1993) Trends Biochem Sci 18 (9), 324-327. The complete sequence information of BoNT / A (BOTOX) was published in Binz, T. et al. (1990) JBiol Chem 265 (16), 9153-9158.

再標的化ストラテジー:
これまで、BoNTsの恩恵は、神経筋疾患や自律神経系の障害の処置に限定されてきた。しかしながら、BoNTsはさらに、中枢ニューロンの神経伝達物質放出も遮断できるので、実験神経科学や高次脳機能を扱う将来の神経学においてそれらを利用することを可能にさせる。脳切片、培養ニューロンおよびシナプトソームに関する研究は、BoNTsがアセチルコリンだけではなく、グルタミン酸、グリシン、ノルアドレナリン、ドーパミン、セロトニン、ATPおよびさまざまな神経ペプチドなどの神経伝達物質の放出も止めることができること実証した(Ashton et al.(1988)、Capogna, M. et al.(1997)、Sanchez-Prieto, J. et al.(1987)、Verderio, C. et al.(2004)、Luvisetto, S. et al.(2004)、およびCostantin, L. et al.(2005))。BoNTsの軽鎖は、天然では、それらのパートナー重鎖によって送達されるが、リポソームや遺伝子組み換え融合構築物などの代替の送達手段もまた効果的である(de Paiva, A. et al.(1990)、Chaddock, J.A. et al.(2004)、およびDuggan, M.J. et al.(2002))。BoNT/A軽鎖を伴ったレクチンの遺伝子組み換えキメラは、最近、侵害受容求心神経または背根神経節内へのBoNT/A軽鎖の送達を可能にした(Chaddock, J.A. et al.(2004))。重要なことに、送達有効性は、軽鎖がGFP蛍光標識に融合されるのであれば、容易に追跡できるので、サイレント化細胞のマーキングを可能になる。BoNTsの重鎖がシナプスを標的化し、そして神経終末にそれらの軽鎖を輸送する能力は、神経生物学で利用できる別のツールを提供する(Goodnough, M.C. et al.(2002)およびBade, S. et al.(2004))。BoNT重鎖を使用したさまざまな分子、特に酵素の送達は、シナプス生理学の操作のために実現可能であり得る。実際に、BoNT/Dが遺伝子組み換えにより結合させた酵素を神経終末に送達できることが最近実証された(Bade, S. et al.(2004))。
Retargeting strategy:
So far, the benefits of BoNTs have been limited to the treatment of neuromuscular diseases and autonomic nervous system disorders. However, BoNTs can also block neurotransmitter release of central neurons, making them available for use in experimental neuroscience and future neurology dealing with higher brain functions. Studies on brain slices, cultured neurons and synaptosomes demonstrated that BoNTs can stop not only acetylcholine but also the release of neurotransmitters such as glutamate, glycine, noradrenaline, dopamine, serotonin, ATP and various neuropeptides (Ashton) et al. (1988), Capogna, M. et al. (1997), Sanchez-Prieto, J. et al. (1987), Verderio, C. et al. (2004), Luvisetto, S. et al. 2004), and Costatin, L. et al. (2005)). BoNTs light chains are naturally delivered by their partner heavy chains, although alternative delivery means such as liposomes and genetically engineered fusion constructs are also effective (de Paiva, A. et al. (1990)). Chadock, JA et al. (2004), and Duggan, MJ et al. (2002)). Genetically engineered chimeras of lectins with BoNT / A light chains have recently enabled delivery of BoNT / A light chains into nociceptive afferents or dorsal root ganglia (Chaddock, JA et al. (2004)). ). Importantly, delivery effectiveness can be easily tracked if the light chain is fused to a GFP fluorescent label, allowing for the marking of silenced cells. The ability of BoNTs heavy chains to target synapses and transport those light chains to nerve endings provides another tool available in neurobiology (Goodnough, MC et al. (2002) and Bade, S et al. (2004)). Delivery of various molecules, particularly enzymes, using BoNT heavy chains may be feasible for manipulation of synaptic physiology. Indeed, it has recently been demonstrated that BoNT / D can deliver genetically engineered enzymes to nerve endings (Bade, S. et al. (2004)).

発明者らは、以下の2つのパーツ:
転座ドメイン(HN)を含む軽鎖(LC)、ここで、転座ドメインはそのC末端にSNAREタグ(シンタキシン、SNAP−25またはシナプトブレビン)を保有する;および
そのN末端にSNAREタグ(シンタキシン、SNAP25またはシナプトブレビン)を保有する重鎖(HC成分)の受容体結合パート、
から毒素を再結合させることによって機能性ボツリヌス神経毒素を得ることが可能であることを示した。
The inventors have the following two parts:
A light chain (LC) comprising a translocation domain (HN), wherein the translocation domain carries a SNARE tag (syntaxin, SNAP-25 or synaptobrevin) at its C-terminus; and a SNARE tag (syntaxin, at its N-terminus) The receptor binding part of the heavy chain (HC component) carrying SNAP25 or synaptobrevin),
It was shown that functional botulinum neurotoxin can be obtained by recombining the toxin from

SNAREタグは、機能ユニットの不可逆的な結合を可能にする。
これらの2つのパーツ(LCHNおよびHC)は、健康を損なう恐れなしに、タンパク質産生菌株において別個に産生されことができる。各パートは、安全な方法によって精製できる。2つのパーツが混合される場合、それらは、活性な神経毒を1時間以内に生じる。前記神経毒は、晒されたニューロンにおいてその分子標的であるSNAP−25を開裂し、そして神経終末からの神経伝達物質放出を遮断することもできる。
SNARE tags allow for irreversible binding of functional units.
These two parts (LCHN and HC) can be produced separately in a protein-producing strain without fear of compromising health. Each part can be purified by safe methods. When the two parts are mixed, they produce an active neurotoxin within 1 hour. The neurotoxin can also cleave its molecular target SNAP-25 in exposed neurons and block neurotransmitter release from nerve endings.

SNAREタグを伴ったLCHNパートは機能性であるので(すなわち、SNAP−25神経開裂および神経伝達物質放出の遮断が観察される)、LCHN/リガンド部分の不可逆的な集合のためにSNAREタグを伴ったリガンドを加えることによって、特定のニューロンまたは内分泌細胞にこの作用パーツを向けることが可能である。一例は、SNAREタグに結合したソマトスタチン・ペプチドである。意図した細胞へのリガンドの結合は、その後の軽鎖の放出を伴った該細胞内へのLCHNの転送と、それによる、その後の神経伝達物質またはホルモン放出の停止を伴ったSNAP−25の損傷をもたらすことができる。   Since the LCHN part with SNARE tag is functional (ie, blocking of SNAP-25 nerve cleavage and neurotransmitter release is observed), it is accompanied by the SNARE tag due to irreversible assembly of LCHN / ligand moieties. It is possible to direct this part of action to specific neurons or endocrine cells by adding additional ligands. An example is a somatostatin peptide conjugated to a SNARE tag. The intended binding of the ligand to the cell is due to the transfer of LCHN into the cell with subsequent light chain release and thereby damage to SNAP-25 with subsequent cessation of neurotransmitter or hormone release. Can bring.

SNAREタグを伴ったHC成分は機能性であるので(すなわち、LCHN/SNAREタグ付与体の結合後の神経伝達物質放出の遮断の観察)、ニューロン内への他の酵素または造影部分の送達にSNAREタグ付与HCパートを使用することが可能である。必要な受容体を保有する特定の細胞内に薬物、造影試薬などを送達するために、SNAREタグを伴った他の受容体結合化合物(例えばソマトスタチン神経ペプチド)を使用することもまた可能である。   Since the HC component with the SNARE tag is functional (ie, the observation of blockage of neurotransmitter release after binding of the LCHN / SNARE tag donor), SNARE is used for delivery of other enzymes or imaging moieties into the neuron. It is possible to use a tagged HC part. It is also possible to use other receptor binding compounds (eg, somatostatin neuropeptides) with SNARE tags to deliver drugs, imaging reagents, etc. into specific cells carrying the required receptors.

SNAREモチーフでタグ付与したLCHNの配列およびSNAREモチーフでタグ付与したHCの配列を以下に示す:
BoNT/A軽鎖(第1−449aa)、転座ドメイン(第449−872aa)およびSNAREタンパク質をコードするcDNAを、分子生物学技術によって融合した。トロンビン部位LVPR−GS(配列番号17)を、BoNT/Aの軽鎖(LC)と転座ドメイン(HN)の間に挿入して、トリプシンによって毒素の天然のニッキングを模倣した(先の配列内に「−」で表した)。GSTに融合したタンパク質を記載のように精製した。そのタンパク質を、トロンビンを使用してビーズから20mMのHepes、pH7.3、100mMのNaCl中に溶出した。シナプトブレビン2(25−84)BoNT/A Hc(876−1296)の場合には、0.8%のオクチルグルコシドが溶出緩衝液中に存在していた。溶出後に、我々は以下の配列を有するタンパク質を得た:
The sequence of LCHN tagged with the SNARE motif and the sequence of HC tagged with the SNARE motif are shown below:
BoNT / A light chain (No. 1-449aa), translocation domain (No. 449-872aa) and cDNA encoding SNARE protein were fused by molecular biology techniques. A thrombin site LVPR-GS (SEQ ID NO: 17) was inserted between the light chain (LC) and translocation domain (HN) of BoNT / A to mimic the natural nicking of the toxin by trypsin (within the previous sequence). "-"). The protein fused to GST was purified as described. The protein was eluted from the beads in 20 mM Hepes, pH 7.3, 100 mM NaCl using thrombin. In the case of synaptobrevin 2 (25-84) BoNT / A Hc (876-1296), 0.8% octyl glucoside was present in the elution buffer. After elution, we obtained a protein with the following sequence:

LcHN−SNAP25:BoNT/A Lc(1−449)Thrombin HN(449−872)−SNAP25B(CからA)−配列番号18
LcHN−Syx:BoNT/A Lc(1−449)Thrombin HN(449−872)−Syx3(195−253)−配列番号19
LcHN−Syb:BoNT/A Lc(1−449)Thrombin HN(449−872)−Syb2(1−96;WWK−AAA)−配列番号20
LcHN-SNAP25: BoNT / ALc (1-449) Thrombin HN (449-872) -SNAP25B (C to A)-SEQ ID NO: 18
LcHN-Syx: BoNT / ALc (1-449) Thrombin HN (449-872) -Syx3 (195-253) -SEQ ID NO: 19
LcHN-Syb: BoNT / ALc (1-449) Thrombin HN (449-872) -Syb2 (1-96; WWK-AAA) -SEQ ID NO: 20

Syb−HcA:Syb2(25−84)BoNT/A Hc(876−1296)−配列番号21
Syb HcD:Syb2(25−84)BoNT/D Hc(863−1276)−配列番号22
ナノロッキングHcA:Syx3(195−253)Syb2(1−84)BoNT/A Hc(876−1296)−配列番号23
SNAP25B(CからA)−配列番号24
シンタキシン3(195−253)−配列番号25
Syb-HcA: Syb2 (25-84) BoNT / A Hc (876-1296) -SEQ ID NO: 21
Syb HcD: Syb2 (25-84) BoNT / D Hc (863-1276) —SEQ ID NO: 22
Nanolocking HcA: Syx3 (195-253) Syb2 (1-84) BoNT / A Hc (876-1296)-SEQ ID NO: 23
SNAP25B (C to A)-SEQ ID NO: 24
Syntaxin 3 (195-253)-SEQ ID NO: 25

細菌による産生(すべて上記)によって得られた組み換えタンパク質に加えて、以下の合成ペプチドもまた使用した:
Syx3ペプチド(45aa、52aa−FITC)
ソマトスタチン−シナプトブレビン・ペプチド
ソマトスタチン−シンタキシン・ペプチド
ソマトスタチン・ペプチド−配列番号26
Ac−RLQQTQAQVDEVVDIMRVNVDKVLERDQKLSELDDRADAL−Ahx−Ahx−AGCKNFFWKTFTSC−OH。
In addition to the recombinant protein obtained by bacterial production (all above), the following synthetic peptides were also used:
Syx3 peptide (45aa, 52aa-FITC)
Somatostatin-Synaptobrevin peptide Somatostatin-Syntaxin peptide Somatostatin peptide-SEQ ID NO: 26
Ac-RLQQTQAQVDEVVDIMRVNVDKVLERDQKLSELDDDRAL-Ahx-Ahx-AGCKNFFFWKTSC-OH.

触媒パートを受容体結合部に結合させるために、発明者らは、1つのSNAREタンパク質に融合させた作用パート(LcHN−Syx、LcHN−SNAP25またはLcHN−Syb)を、第2のSNAREタンパク質を含む受容体結合パートと一緒に1時間混合した。集合を、第3のSNAREパートナーの添加によってロックした。組み合わせの例を、以下の表中に示す:   In order to bind the catalytic part to the receptor binding part, we include a working part (LcHN-Syx, LcHN-SNAP25 or LcHN-Syb) fused to one SNARE protein and a second SNARE protein. Mixed with receptor binding part for 1 hour. The assembly was locked by the addition of a third SNARE partner. Examples of combinations are shown in the following table:

Figure 2013501771
Figure 2013501771

実施例6
以下の実施例は、SNAREモチーフのN端末側終端を切断することによって安定したSDS抵抗性複合体を得る可能性を示す:
シナプトブレビン2の完全なSNAREモチーフ(N末端からC末端):
RLQQTQAQVDEVVDIMRVNVDKVLERDQKLSELDDRADALQAGASQFETSAAKLA(配列番号27)
シナプトブレビン2のSNAREモチーフのN末端切断である以下の合成シナプトブレビン・ペプチドを試験した:
1)FITC−Ahx−AQVDEVVDIMRVNVDKVLERDQKLSELDDRADALQAGASQFETSAAKLA(配列番号28)(49個のアミノ酸);
Example 6
The following example demonstrates the possibility of obtaining a stable SDS-resistant complex by cleaving the N-terminal end of the SNARE motif:
Synaptobrevin 2 complete SNARE motif (N-terminal to C-terminal):
RLQQTQAQVDEVVDIMRVNVDKVLERDQKLSELDDDRADALQAGASQFETSAAKLA (SEQ ID NO: 27)
The following synthetic synaptobrevin peptides, which are N-terminal truncations of the SNARE motif of synaptobrevin 2, were tested:
1) FITC-Ahx-AQVDEVVDIMRVNVDKVLERDQKLSELDDDRADALQAGASQFETSAAKLA (SEQ ID NO: 28) (49 amino acids);

2)FITC−Ahx−DIMRVNVDKVLERDQKLSELDDRADALQAGASQFETSAAKLA(配列番号29)(42個のアミノ酸);
3)FITC−Ahx−DKVLERDQKLSELDDRADALQAGASQFETSAAKLA(配列番号30)(35個のアミノ酸);および
4)FITC−Ahx−KLSELDDRADALQAGASQFETSAAKLA(配列番号31)(27個のアミノ酸)。
2) FITC-Ahx-DIMRVNVDKVLERDQKLSELDDDRADALQAGASQFETSAAKLA (SEQ ID NO: 29) (42 amino acids);
3) FITC-Ahx-DKVLERDQKLSELDDRDRADALQAGASQFETSAAKLA (SEQ ID NO: 30) (35 amino acids); and 4) FITC-Ahx-KLSELDRADALQAGASQFETSAAKLA (SEQ ID NO: 31) (27 amino acids).

図33は、シナプトブレビンSNAREモチーフは、42個のアミノ酸まで削減されることができるので、それでもまだシンタキシン1(stx1)およびSNAP25(S25)と共にSDS抵抗性複合体を形成することを示している。35アミノ酸シナプトブレビンSNAREモチーフもまた、複合体を形成するが、それはゲル電気泳動中に「融解する」。   FIG. 33 shows that the synaptobrevin SNARE motif can still be reduced to 42 amino acids, so it still forms an SDS resistant complex with syntaxin 1 (stx1) and SNAP25 (S25). The 35 amino acid synaptobrevin SNARE motif also forms a complex that "melts" during gel electrophoresis.

実施例7
シンタキシンSNAREモチーフの短縮によって例示されるように、SNAREモチーフはさらに、NおよびC末端の両方から削減することも可能である。加えて、内部残基の置換は、オーダーメイドの適用のためのSNARE集合に寛容である。
Example 7
As illustrated by the shortening of the syntax SNARE motif, the SNARE motif can also be reduced from both the N- and C-termini. In addition, substitution of internal residues is tolerant to SNARE assemblies for tailor-made applications.

シンタキシン1の完全なSNAREモチーフ:
EIIKLENSIRELHDMFMDMAMLVESQGEMIDRIEYNVEHAVDYVERAVSDTKKA(配列番号32)。
The complete SNARE motif for syntaxin 1:
EIIKLENSIRELHDMFDMDMALVESQGEMIDRIEYNVEHAVDYVERAVSDTKKA (SEQ ID NO: 32).

以下の合成シンタキシン・ペプチドを試験した:
1)FITC−Ahx−EIIRLENSIRELHDMFMDMAMLVESQGEMIDRIEYNVEHAVDYVERA−Ahx−KK−NH2(配列番号33)(47個のアミノ酸);
2)Ac−HHHHHH−Ahx−EIIRLENSIRELHDMFMDMAMLVESQGEMIDRIEYNVEHAVDYVEC(配列番号34)(45個のアミノ酸);
3)EIIKLENSIRELHDMFMDMAMLVESQGEMIDRIEYNVEHAGSGGGHHHHHHC(配列番号35)(40個のアミノ酸);
The following synthetic syntaxin peptides were tested:
1) FITC-Ahx-EIIRLENSIRELHDMFMDMAMLVESQGEMIDRIEYNVEHAVDYVERA- Ahx-KK-NH 2 ( SEQ ID NO: 33) (47 amino acids);
2) Ac-HHHHHH-Ahx-EIIRLENSIRELHDMFDMADMALVESQGEMIDRIEYNVEHAVDYVEC (SEQ ID NO: 34) (45 amino acids);
3) EIIKLENSIRELHDMFDMDMALVESQGEMIDRIEYNVEHAGSGGGHHHHHHC (SEQ ID NO: 35) (40 amino acids);

4)Flu−GGEIIRLENSIRELHDMFMDMAMLVESQGEMID(配列番号36)(31個のアミノ酸);
5)EIIRLENSIRELHDMFMDMAMLVESTGEMIDRIEYNVEHA−NH2(配列番号37)(40個のアミノ酸);および
6)Bio−NSIRELHDMFMDMAMLVESQGEMIDRIEYNVEHAVDYVEC(配列番号38)(39のアミノ酸)。
4) Flu-GGEIIRLENSIRELHDMFDMDMAMLVESQGEMID (SEQ ID NO: 36) (31 amino acids);
5) EIIRLENSIRELHDMFMDMAMLVESTGEMIDRIEYNVEHA-NH 2 (SEQ ID NO: 37) (40 amino acids); and 6) Bio-NSIRELHDMFMDMAMLVESQGEMIDRIEYNVEHAVDYVEC (SEQ ID NO: 38) (39 amino acids).

結果を図34に示す。40個のアミノ酸を持つシンタキシン1は、複合体形成に十分である。両末端から短縮され、そしてN末端にビオチンと更なる修飾に有用な追加のシステインを保有する39アミノ酸ペプチドは、SDSゲルにより示されるような安定した複合体を形成する。注記、シンタキシンの内部リジン(K204)をアルギニンと置き換えることが可能であり、それでもSNAP25およびシナプトブレビンと共に強い複合体形成が維持できる。そういった置換は、ペプチド修飾または表面上への固定化のためにリジンがNまたはC末端上に付加されるべきであれば、有利である。   The results are shown in FIG. Syntaxin 1 with 40 amino acids is sufficient for complex formation. A 39 amino acid peptide truncated from both ends and carrying an additional cysteine useful for further modification at the N-terminus forms a stable complex as shown by SDS gel. Note, it is possible to replace the internal lysine of syntaxin (K204) with arginine and still maintain strong complex formation with SNAP25 and synaptobrevin. Such substitution is advantageous if lysine is to be added on the N- or C-terminus for peptide modification or immobilization on the surface.

シンタキシンSNAREペプチドの安定バージョンを得るために、すべての内部メチオニンを非易酸化性ノルロイシンで置き換えることもまた可能である:
野生型(Met)−FITC−Ahx−EIIKLENSIRELHDMFMDMAMLVESQGEMIDRIEYNVEHAVDYVE−NH2(配列番号39)
ノルロイシン・ペプチド−FITC−Ahx−EIIKLENSIRELHDnFnDnAnLVESQGEnIDRIEYNVEHAVDYVE−NH2(配列番号40)。
It is also possible to replace all internal methionines with non-oxidizable norleucine to obtain a stable version of the syntaxin SNARE peptide:
Wild-type (Met) -FITC-Ahx-EIIKLENSIRELHDMFDMADMALVESQGEMIDRIEYNVEHAVDYVE-NH 2 (SEQ ID NO: 39)
Norleucine peptide-FITC-Ahx-EIIKLENSIRELDnFnDnAnLVESQGEnIDRIEYNVEHAVDYVE-NH 2 (SEQ ID NO: 40).

図35のSDSゲルは、匹敵する集合体が、SNAP−25、シナプトブレビン45aaペプチド、および前記の2本のシンタキシン・ペプチドから作製できることを示している。   The SDS gel of FIG. 35 shows that comparable assemblies can be made from SNAP-25, synaptobrevin 45aa peptide, and the two syntaxin peptides described above.

実施例8
SNAREモチーフの多くの組み合わせが、複合体形成系に利用できる。図36に示したSDSゲルで可視化されているように、安定したSDS抵抗性複合体の例およびそれらの融解温度(Tm)を、遺伝子組み換えシンタキシン1および3、SNAP23およびSNAP25、ならびにVAMPs2、4、5、7および8でできたSNARE複合体について提供する。
最も強固な複合体(より高い融解温度、Tm)は、シンタキシン1、VAMP2およびSNAP25またはSNAP23のいずれかを用いて得られる。
Example 8
Many combinations of SNARE motifs are available for complex formation systems. As visualized in the SDS gel shown in FIG. 36, examples of stable SDS-resistant complexes and their melting temperatures (Tm) were calculated using recombinant syntaxins 1 and 3, SNAP23 and SNAP25, and VAMPs 2, 4, Provided for SNARE complexes made of 5, 7 and 8.
The strongest complex (higher melting temperature, Tm) is obtained using syntaxin 1, VAMP2 and either SNAP25 or SNAP23.

細菌により産生され、そしてここで使用した追加のSNAREアイソフォームのアミノ酸配列は、以下のとおりである:
SNAP−23−配列番号41
VAMP4−配列番号42
VAMP5−配列番号43
VAMP7−配列番号44
VAMP8−配列番号45。
The amino acid sequences of additional SNARE isoforms produced by bacteria and used here are as follows:
SNAP-23-SEQ ID NO: 41
VAMP4-SEQ ID NO: 42
VAMP5-SEQ ID NO: 43
VAMP7-SEQ ID NO: 44
VAMP8—SEQ ID NO: 45.

実施例9A
複合体形成系は、3つの別個の短縮型ポリペプチドSNAREモチーフを結合させる。
グルタチオン−S−トランスフェラーゼに融合した遺伝子組み換えシナプトブレビン(VAMP2)は、40および45アミノ酸シンタキシン1ならびにSNAP25ペプチドと結合できる。SNAP25ペプチドを、ヘリックス1(S25H1)やヘリックス2(S25H2)と示す。
Syx1 45aa:配列番号46;
Syx1 40aa:配列番号47;
S25H1 45aa:配列番号48;
S25H1 40aa:配列番号49;
S25H2 45aa:配列番号50;および
S25H2 40aa:配列番号51。
結果を図37に示すが、その中で、+の印を付けたレーンはSDS中で煮沸したサンプルを含み、そして−の印を付けたレーンはSDS中で煮沸していないサンプルを含む。
Example 9A
The complexing system binds three distinct truncated polypeptide SNARE motifs.
Recombinant synaptobrevin (VAMP2) fused to glutathione-S-transferase can bind to 40 and 45 amino acid syntaxin 1 and SNAP25 peptides. The SNAP25 peptide is designated as helix 1 (S25H1) or helix 2 (S25H2).
Syxl 45aa: SEQ ID NO: 46;
Syxl 40aa: SEQ ID NO: 47;
S25H1 45aa: SEQ ID NO: 48;
S25H1 40aa: SEQ ID NO: 49;
S25H2 45aa: SEQ ID NO: 50; and S25H2 40aa: SEQ ID NO: 51.
The results are shown in FIG. 37, in which the lane marked + contains samples boiled in SDS and the lane marked-contains samples boiled in SDS.

実施例9B
遺伝子組み換えS25H2タンパク質は、40および45アミノ酸シンタキシン1、VAMP2、ならびにS25H1ペプチドと結合できる。
S25H1 45aa:配列番号48;
S25H1 40aa:配列番号49;
Syx1 45aa:配列番号46;
Syx1 40aa:配列番号47;
Syb2 45aa:配列番号52;および
Syb2 40aa:配列番号53。
結果を図38に示すが、その中で、+の印を付けたレーンはSDS中で煮沸したサンプルを含み、そして−の印を付けたレーンはSDS中で煮沸していないサンプルを含む。
Example 9B
The recombinant S25H2 protein can bind to 40 and 45 amino acid syntaxin 1, VAMP2, and S25H1 peptide.
S25H1 45aa: SEQ ID NO: 48;
S25H1 40aa: SEQ ID NO: 49;
Syxl 45aa: SEQ ID NO: 46;
Syxl 40aa: SEQ ID NO: 47;
Syb2 45aa: SEQ ID NO: 52; and Syb2 40aa: SEQ ID NO: 53.
The results are shown in FIG. 38, in which the lane marked + contains samples boiled in SDS and the lane marked-contains samples boiled in SDS.

実施例9C
遺伝子組み換えS25H1タンパク質は、40および45アミノ酸シンタキシン1、VAMP2、ならびにS25H2ペプチドと結合できる。
S25H2 45aa:配列番号50;
S25H2 40aa:配列番号51;
Syx1 45aa:配列番号46;
Syx1 40aa:配列番号47;
Syb2 45aa:配列番号52;および
Syb2 40aa:配列番号53。
結果を図39に示すが、その中で、+の印を付けたレーンはSDS中で煮沸したサンプルを含み、そして−の印を付けたレーンはSDS中で煮沸していないサンプルを含む。
Example 9C
The recombinant S25H1 protein can bind to 40 and 45 amino acid syntaxin 1, VAMP2, and S25H2 peptides.
S25H2 45aa: SEQ ID NO: 50;
S25H2 40aa: SEQ ID NO: 51;
Syxl 45aa: SEQ ID NO: 46;
Syxl 40aa: SEQ ID NO: 47;
Syb2 45aa: SEQ ID NO: 52; and Syb2 40aa: SEQ ID NO: 53.
The results are shown in FIG. 39, in which the lane marked + contains the sample boiled in SDS and the lane marked-contains the sample not boiled in SDS.

実施例10
神経ペプチドの複合体形成は、さまざまな組み合わせで達成できる。
以下のペプチドを使用して例を提供する:
シンタキシン・タグ−ソマトスタチン:(配列番号54)
Ac−EIIKLENSIRELHDMFMDMAMLVESQGEMIDRIEYNVEHA−Ahx−Ahx−AGCKNFFWKTFTSC−OH
ブレビン・タグ−ソマトスタチン:(配列番号55)
Ac−RLQQTQAQVDEVVDIMRVNVDKVLERDQKLSELDDRADAL−Ahx−Ahx−AGCKNFFWKTFTSC−OH
Example 10
Neuropeptide complex formation can be achieved in various combinations.
The following peptides are used to provide examples:
Syntax tag-somatostatin: (SEQ ID NO: 54)
Ac-EIIKLENSIRELDFMDMDMAMLVESQGEMIDRIEYNVEHA-Ahx-Ahx-AGCKNFFFWKTSC-OH
Brevin Tag-Somatostatin: (SEQ ID NO: 55)
Ac-RLQQTQAQVDEVVDIMRVNVDKVLERDQKLSELDDDRAL-Ahx-Ahx-AGCKNFFFWKTSC-OH

シンタキシン・タグ−サブスタンスP:(配列番号56)
Ac−EIIKLENSIRELHDMFMDMAMLVESQGEMIDRIEYNVEHAVDYVE−Ahx−Ahx−RPKPQQFFGLM−NH2
ブレビン・タグ−サブスタンスP:(配列番号57)
Ac−RLQQTQAQVDEVVDIMRVNVDKVLERDQKLSELDDRADALQAGAS−Ahx−Ahx−RPKPQQFFGLM−NH2
Syntaxin tag-Substance P: (SEQ ID NO: 56)
Ac-EIIKLENSIRELHDMFDMDMAMLVESQGEMIDRIEYNVEHAVDYVE-Ahx-Ahx-RPKPQQFFGLM-NH 2
Brevin Tag-Substance P: (SEQ ID NO: 57)
Ac-RLQQTQAQVDEVVDIMRVNVDKVLERDQKLSELDDRADALQAGAS-Ahx-Ahx- RPKPQQFFGLM-NH 2.

これらのペプチドを組み合わせることで、図40で例示されるような代替の安定した組み合わせを提供する。図40において、レーン1および2:ブレビン・タグ−サブスタンスPを、SNAP25の存在下でシンタキシン・タグ−ソマトスタチンと混合した。安定した複合体は、サブスタンスPとソマトスタチンの両方を含んでいる(ヘテロ二量体ペプチド)。レーン3および4:ブレビン・タグ−ソマトスタチンを、SNAP25の存在下でシンタキシン・タグ−ソマトスタチンと混合した。安定した複合体は、2つのソマトスタチンを含んでいる(ホモ二量体ペプチド)。注記、レーン1および3は、タグ付与した神経ペプチドを使用した安定した複合体を示した。   Combining these peptides provides an alternative stable combination as illustrated in FIG. In FIG. 40, lanes 1 and 2: Brevin tag-substance P was mixed with syntaxin tag-somatostatin in the presence of SNAP25. The stable complex contains both substance P and somatostatin (heterodimeric peptide). Lanes 3 and 4: Brevin tag-somatostatin was mixed with syntaxin tag-somatostatin in the presence of SNAP25. The stable complex contains two somatostatins (homodimeric peptides). Note, lanes 1 and 3 showed stable complexes using tagged neuropeptides.

実施例11
神経ペプチドは、細胞表面受容体への結合やペプチドの転座に影響を及ぼし得る異なる配向で、他の機能性基、例えばボツリヌス神経毒素パーツなどと結合できる。この実施例では、以下の配列を使用した:
45aaシンタキシン・モチーフ−アルギニン/バソプレッシン・ペプチド(AVP)(配列番号58)
Ac−AEIIKLENSIRELHDMFMDMAMLVESQGEMIDRIEYNVEHAVDYVER−Ahx−Ahx−CYFQNCPRG−NH2
アルギニン/バソプレッシン・ペプチド−45aaシンタキシン・モチーフ(配列番号59)
CYFQNCPRG−Ahx−Ahx−AEIIKLENSIRELHDMFMDMAMLVESQGEMIDRIEYNVEHAVDYVE−NH2
Example 11
Neuropeptides can bind to other functional groups, such as botulinum neurotoxin parts, in different orientations that can affect binding to cell surface receptors and translocation of the peptide. In this example, the following sequence was used:
45aa syntaxin motif-arginine / vasopressin peptide (AVP) (SEQ ID NO: 58)
Ac-AEIIKLENSIRELDMFDMDMAMLVESQGEMIDRIEYNVEHAVDYVER-Ahx-Ahx-CYFQNCPRG-NH 2
Arginine / vasopressin peptide-45aa syntaxin motif (SEQ ID NO: 59)
CYFQNCPRG-Ahx-Ahx-AEIIKLENSIRELHDMFDMDMAMLVESQGEMIDRIEYNVEHAVDYVE-NH 2

これらのペプチドをボツリヌス毒素AのLcHnパートと組み合わせることで、図41のSDSゲルで可視化された代替の安定した組み合わせを提供する。
レーン1および2:シンタキシン−AVPを、SNAP−25の存在下でLcHn−ブレビンと共に60分間インキュベートした。安定した複合体は、LcHn−SNARE−AVPを含んでいる(AVPはSNAREリンカーのC端末側終端に存在する)。
レーン3および4:AVP−シンタキシンを、SNAP−25の存在下でLcHn−ブレビンと共に60分間インキュベートした。安定した複合体は、LcHn−AVP−SNAREを含んでいる(AVPはSNAREリンカーのN端末側終端に存在する)。
Combining these peptides with the LcHn part of botulinum toxin A provides an alternative stable combination visualized on the SDS gel of FIG.
Lanes 1 and 2: Syntaxin-AVP was incubated with LcHn-brevin in the presence of SNAP-25 for 60 minutes. The stable complex contains LcHn-SNARE-AVP (AVP is present at the C-terminal end of the SNARE linker).
Lanes 3 and 4: AVP-syntaxin was incubated with LcHn-brevin for 60 minutes in the presence of SNAP-25. The stable complex contains LcHn-AVP-SNARE (AVP is present at the N-terminal end of the SNARE linker).

実施例12
40より短いペプチドでも、まだ安定した複合体を形成できる(しかしSDS抵抗性ではない)。使用した配列:
ビオチン−Ahx−EIIRLENSIRELHDMFMDMAMLVESQG−NH2(配列番号60)−27aaシンタキシン1ペプチド
ビオチン−Ahx−EIIKLENSIRELHDMFMDMAMLVESQGEMID−NH2(配列番号61)−31aaシンタキシン・ペプチド
ペプチドの結合を、グルタチオン・ビーズ上に固定化したGST−SNAP25リンカー・シナプトブレビン・タンパク質(三重らせん構築物)を使用したプルダウン実験において観察した。結合は25℃にて30分間であり、それに続いてバッファーA(20mMのHEPES、100mMのNaCl)中で洗浄する。タンパク質とペプチドをSDSゲル上で可視化した(42図)。ビーズに結合したビオチン化ペプチドを、SDSゲルの底に見ることができる。
Example 12
Even peptides shorter than 40 can still form stable complexes (but not SDS resistance). Array used:
Conjugation of biotin -Ahx-EIIRLENSIRELHDMFMDMAMLVESQG-NH 2 (SEQ ID NO: 60) -27aa Syntaxin 1 peptide Biotin -Ahx-EIIKLENSIRELHDMFMDMAMLVESQGEMID-NH 2 (SEQ ID NO: 61) -31aa Syntaxin peptide Peptides were immobilized on glutathione beads GST -Observed in pull-down experiments using SNAP25 linker, synaptobrevin protein (triple helix construct). Binding is for 30 minutes at 25 ° C. followed by washing in buffer A (20 mM HEPES, 100 mM NaCl). Proteins and peptides were visualized on an SDS gel (Figure 42). Biotinylated peptide bound to the beads can be seen at the bottom of the SDS gel.

実施例13
SNAREペプチドは、そのタンパク質を遺伝子組み換えによって発現できないときに、タンパク質を化学的に架橋することができる。そのペプチドはSNARE複合体を形成するそれらの能力を保有し、そして修飾タンパク質はそれらの活性を保有する。使用される配列:
45aaシンタキシン1ペプチド
Ac−AEDAEIIKLENSIRELHDMFMDMAMLVESQGEMIDRIEYNVEHAVDYVEC(配列番号62)
Example 13
A SNARE peptide can chemically crosslink a protein when the protein cannot be expressed by genetic recombination. The peptides retain their ability to form SNARE complexes, and the modified proteins retain their activity. Array used:
45aa syntaxin 1 peptide Ac-AEDAEIIKLENSIRELHDMFDMADMALVESQGEMIDRIEYNVEHAVDYVEC (SEQ ID NO: 62)

先のペプチドをMaleimide-Horse Radish Peroxidaseに架橋した(Sigma-Aldrich Co.)。
図43は、マレイミド・ベースの架橋を示しているSDSゲルである。
架橋シンタキシン−HRPは、グルタチオン・ビーズ上に固定化されたGST−三重らせん(Snap25−ブレビン、S−B)に結合できる。結果を、図44および45に示す。図44は、TMB基材の650nmにおける吸光度を示している。図45は、フィルム上で発光により可視化したものの発光を示している。注記、GST−三重らせん(S−B)を含まない対照グルタチオン・ビーズが、シンタキシン−HRPのバックグラウンド結合のみを示す。
The previous peptide was cross-linked to Maleimide-Horse Radish Peroxidase (Sigma-Aldrich Co.).
FIG. 43 is an SDS gel showing maleimide-based crosslinking.
Cross-linked syntaxin-HRP can bind to a GST-triple helix (Snap25-brevin, SB) immobilized on glutathione beads. The results are shown in FIGS. 44 and 45. FIG. 44 shows the absorbance at 650 nm of the TMB substrate. FIG. 45 shows the emission of light visualized by emission on the film. Note, control glutathione beads without GST-triple helix (SB) show only syntaxin-HRP background binding.

実施例14
29アミノ酸コンプレキシン1ペプチドは、SNARE集合と相互作用できる。このペプチドは、その固定化後の精製、またはSNAREベースの集合における追加担体として使用できる。
コンプレキシンペプチド:
Ac−ERKAKYAKMEAEREVMRQGIRDKYGIKKGSGSGGIKVAV−NH2(配列番号63)。
Example 14
The 29 amino acid complexin 1 peptide can interact with the SNARE assembly. This peptide can be used for purification after its immobilization or as an additional carrier in SNARE-based assemblies.
Complexin peptide:
Ac-ERKAKYAKMEAEREVMRQGIRDKYGIKKGSGSGGIKVAV-NH 2 (SEQ ID NO: 63).

図46は、Ni2+ビーズ上に固定化されたタンパク質を追跡することによるコンプレキシン・ペプチドのプルダウンを示すSDSゲルである。
A.完全長HIS−SNAP25(SNARE複合体なし)
B.完全長HIS−SNAP25+完全長シンタキシン1+完全長シナプトブレビン2
C.完全長HIS−SNAP25+完全長シンタキシン1+シナプトブレビン2 45aaペプチド
D.完全長HIS−SNAP25+シンタキシン1 45aaペプチド+完全長シナプトブレビン2
E.完全長HIS−SNAP25+シンタキシン1 45aaペプチド+シナプトブレビン2 45aaペプチド。
特に、レーンEは、1つの組み換えタンパク質が3つの合成ペプチド(そのうち1つがコンプレキシン・ペプチドである)と結合する生成物を表す。
FIG. 46 is an SDS gel showing complexin peptide pull-down by following the protein immobilized on Ni2 + beads.
A. Full length HIS-SNAP25 (no SNARE complex)
B. Full length HIS-SNAP25 + full length syntaxin 1 + full length synaptobrevin 2
C. Full length HIS-SNAP25 + full length syntaxin 1 + synaptobrevin 2 45aa peptide Full length HIS-SNAP25 + syntaxin 1 45aa peptide + full length synaptobrevin 2
E. Full length HIS-SNAP25 + syntaxin 1 45aa peptide + synaptobrevin 2 45aa peptide.
In particular, lane E represents the product in which one recombinant protein binds to three synthetic peptides, one of which is a complexin peptide.

実施例15
SNARE集合は、血清の存在下で達成できる。特定の用途では、SNAREベースの薬剤は、血液中への注射後に新たに相互作用が求められるであろう。FITC蛍光タグを持つ45アミノ酸シンタキシン1ペプチドを、100%の仔ウシ血清の存在下、グルタチオン・ビーズ上に固定化したGST−三重らせんタンパク質(シナプトブレビンに結合させたSNAP−25、SBタンパク質)への結合について試験した。結果を図47に示す。注記、ビーズ上の三重らせんタンパク質の存在が、血清存在下でのシンタキシン蛍光ペプチドのプルダウンをもたらす。縦軸は相対蛍光単位を表す。
参考文献:
Example 15
SNARE assembly can be achieved in the presence of serum. In certain applications, SNARE-based drugs will require new interactions after injection into the blood. GST-triple helix protein (SNAP-25, SB protein conjugated to synaptobrevin) immobilized on glutathione beads with 45 amino acid syntaxin 1 peptide with FITC fluorescent tag in the presence of 100% calf serum Tested for binding. The results are shown in FIG. Note, the presence of the triple helix protein on the bead results in pull-down of the syntaxin fluorescent peptide in the presence of serum. The vertical axis represents relative fluorescence units.
References:

Figure 2013501771
Figure 2013501771

Figure 2013501771
Figure 2013501771

Claims (70)

分子足場を形成するための複合体形成系であって、以下の:
SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックス;
シンタキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックス;
シナプトブレビンもしくはその相同体に由来する1本のポリペプチドヘリックス;および
該ポリペプチドヘリックスに結合させた1もしくは複数のカーゴ部分、
を含んでなり、ここで、4本のポリペプチドヘリックスが安定したSNARE複合体を形成でき、かつ、ここで、シンタキシンに由来するポリペプチドヘリックスはシナプトブレビンもしくはその相同体に由来するポリペプチドヘリックスと一体化している、前記複合体形成系。
A complex-forming system for forming a molecular scaffold comprising:
Two polypeptide helices derived from the SNAP protein;
One polypeptide helix derived from syntaxin;
A polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof; and one or more cargo moieties attached to the polypeptide helix;
Wherein the four polypeptide helices can form a stable SNARE complex, and wherein the polypeptide helix derived from syntaxin is integrated with the polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof. The complex formation system.
分子足場を形成するための複合体形成系であって、以下の:
SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックス;
シンタキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックス;
シナプトブレビンもしくはその相同体に由来する1本のポリペプチドヘリックス;および
該ポリペプチドヘリックスに結合させた1もしくは複数のカーゴ部分、
を含んでなり、ここで、上記4本のポリペプチドヘリックスが安定したSNARE複合体を形成でき、かつ、ここで、上記ポリペプチドヘリックスは一体化して、2つのヘリックス含有成分を形成する、前記複合体形成系。
A complex-forming system for forming a molecular scaffold comprising:
Two polypeptide helices derived from the SNAP protein;
One polypeptide helix derived from syntaxin;
A polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof; and one or more cargo moieties attached to the polypeptide helix;
Wherein the four polypeptide helices can form a stable SNARE complex, and wherein the polypeptide helices are united to form two helix-containing components. Body forming system.
前記ヘリックスのうちの2本が、両ヘリックスが同一の安定したSNARE複合体に集合できるように一体化している、請求項1に記載の系。   The system of claim 1, wherein two of the helices are integrated such that both helices can assemble into the same stable SNARE complex. 他の2本のヘリックスが、両ヘリックスが同一の安定したSNARE複合体に集合できるように一体化している、請求項3に記載の系。   4. The system of claim 3, wherein the other two helices are integrated so that both helices can assemble into the same stable SNARE complex. 前記ヘリックスのうちの3本が、3本のヘリックスすべてが同一の安定したSNARE複合体に集合できるように一体化している、請求項2に記載の系。   The system of claim 2, wherein three of the helices are integrated such that all three helices can assemble into the same stable SNARE complex. 前記のSNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックスと:シンタキシンに由来するポリペプチドヘリックス;またはシナプトブレビンもしくはその相同体に由来するポリペプチドヘリックスのいずれかとが一体化している、請求項5に記載の系。   6. The two polypeptide helices derived from the SNAP protein and one of: a polypeptide helix derived from syntaxin; or a polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof. system. 前記ヘリックスのうちの1本が、基材上に固定化されている、請求項1〜6のいずれか1項に記載の系。   The system according to claim 1, wherein one of the helices is immobilized on a substrate. 前記SNAPタンパク質が、SNAP−25である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の系。   The system according to any one of claims 1 to 7, wherein the SNAP protein is SNAP-25. 前記ポリペプチドヘリックスが、シナプトブレビンに由来する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の系。   9. The system according to any one of claims 1 to 8, wherein the polypeptide helix is derived from synaptobrevin. 各ヘリックスが、少なくとも約40アミノ酸の長さである、請求項1〜9のいずれか1項に記載の系。   10. The system of any one of claims 1-9, wherein each helix is at least about 40 amino acids in length. 前記ポリペプチドヘリックスのそれぞれの配列が、該ポリペプチドヘリックスを得たタンパク質またはタンパク質の一部の配列と少なくとも約80%の同一性を有する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の系。   11. A system according to any one of the preceding claims, wherein each sequence of the polypeptide helix has at least about 80% identity with the sequence of the protein or part of the protein from which the polypeptide helix was obtained. . ボツリヌス毒素の軽鎖またはその機能部、およびボツリヌス毒素の重鎖の転座部を含むカーゴ部分を含んでなる、請求項1〜11のいずれか1項に記載の系。   12. A system according to any one of claims 1 to 11, comprising a cargo moiety comprising a light chain of a botulinum toxin or a functional part thereof and a translocation part of a heavy chain of the botulinum toxin. ボツリヌス毒素の重鎖の受容体結合部、またはソマトスタチン・ペプチドもしくはその機能部を含むカーゴ部分を含んでなる、請求項1〜12のいずれか1項に記載の系。   13. A system according to any one of claims 1 to 12, comprising a receptor binding part of the heavy chain of botulinum toxin, or a cargo moiety comprising a somatostatin peptide or a functional part thereof. 別個のヘリックスまたはヘリックス含有成分に結合させた第1および第2のカーゴ部分を含んでなり、ここで、第1のカーゴ部分がボツリヌス毒素の軽鎖またはその機能部およびボツリヌス毒素の重鎖の転座部を含み、かつ、第2のカーゴ部分がボツリヌス毒素の重鎖の受容体結合部またはソマトスタチン・ペプチドもしくはその機能部を含む、請求項1〜13のいずれか1項に記載の系。   First and second cargo moieties linked to separate helices or helix-containing components, wherein the first cargo moiety is a translocation of a botulinum toxin light chain or functional portion thereof and a botulinum toxin heavy chain. 14. A system according to any one of the preceding claims comprising a seat and wherein the second cargo moiety comprises a receptor binding part of a heavy chain of botulinum toxin or a somatostatin peptide or a functional part thereof. 前記第2のカーゴ部分が、ボツリヌス毒素の重鎖の受容体結合部を含む、請求項14に記載の系。   15. The system of claim 14, wherein the second cargo moiety comprises a receptor binding portion of a botulinum toxin heavy chain. SNARE複合体に結合できるコンプレキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックスをさらに含んでなる、請求項1〜15のいずれか1項に記載の系。   16. The system of any one of claims 1-15, further comprising a single polypeptide helix derived from a complexin capable of binding to the SNARE complex. 界面活性剤をさらに含んでなる、請求項1〜16のいずれか1項に記載の系。   17. A system according to any one of the preceding claims, further comprising a surfactant. 前記界面活性剤が、MEGA8、C−HEGA10、C−HEGA11、HEGA9、ヘプチルグルコピラノシド、オクチルグルコピラノシド、ノニルグルコピラノシド、zwittergent 3-08、zwittergent 3-10およびzwittergent 3-12から選択される、請求項17に記載の系。   18. The surfactant is selected from MEGA8, C-HEGA10, C-HEGA11, HEGA9, heptylglucopyranoside, octylglucopyranoside, nonylglucopyranoside, zwittergent 3-08, zwittergent 3-10 and zwittergent 3-12. The system described. 前記界面活性剤が、オクチルグルコピラノシドである、請求項17または18に記載の系。   19. A system according to claim 17 or 18, wherein the surfactant is octyl glucopyranoside. 前記ヘリックスのうちの2本が、両ヘリックスが同一のNARE複合体に集合できないように一体化している、請求項1または2に記載の系。   3. A system according to claim 1 or 2, wherein two of the helices are integrated such that both helices cannot assemble into the same NARE complex. 前記ヘリックスのうちの2本が一体化している、請求項1または2に記載の系であって、そしてここで、一体化された2本のヘリックスのうちの1本と同一のタンパク質に由来する単一ポリペプチドヘリックスをさらに含んでなる前記系。   3. A system according to claim 1 or 2, wherein two of the helices are integrated, wherein the system is derived from the same protein as one of the two integrated helices. The system further comprising a single polypeptide helix. 前記単一ポリペプチドヘリックスを、基材上に固定化する、請求項21に記載の系。   The system of claim 21, wherein the single polypeptide helix is immobilized on a substrate. 請求項20〜22のいずれか1項に記載の系によって作り出される多量体。   23. A multimer produced by the system of any one of claims 20-22. 請求項1〜22のいずれか1項に記載の複合体形成系の使用。   Use of the complex-forming system according to any one of claims 1 to 22. 診断における、請求項1〜22のいずれか1項に記載の複合体形成系の使用。   Use of the complex-forming system according to any one of claims 1 to 22 in diagnosis. その上に安定したSNARE複合体を固定化した装置であって、該SNARE複合体が、以下の:
SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックス;
シンタキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックス;
シナプトブレビンもしくはその相同体に由来する1本のポリペプチドヘリックス;および
該ポリペプチドヘリックスに結合させた1もしくは複数のカーゴ部分、
を含んでなり、ここで、アレイ、アッセイ、マイクロ流体デバイス、SPR器具、QCM器具、質量分析計、電気泳動器具、クロマトグラフィーカラム、走査型プローブ顕微鏡、および熱量測定器具から選択される前記装置。
A device having a stable SNARE complex immobilized thereon, wherein the SNARE complex is:
Two polypeptide helices derived from the SNAP protein;
One polypeptide helix derived from syntaxin;
A polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof; and one or more cargo moieties attached to the polypeptide helix;
Wherein said apparatus is selected from arrays, assays, microfluidic devices, SPR instruments, QCM instruments, mass spectrometers, electrophoresis instruments, chromatography columns, scanning probe microscopes, and calorimetric instruments.
1もしくは複数のカーゴ部分を保有するSNARE複合体を形成する方法であって、以下のステップ:
SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックス、シンタキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックス、およびシナプトブレビンまたはその相同体に由来する1本のポリペプチドヘリックスを一つに結合させて、安定したSNARE複合体を形成する、
を含み、ここで、1もしくは複数のカーゴ部分を該ポリペプチドヘリックスに結合させ、そしてここで:
(i)シンタキシンに由来するポリペプチドヘリックスを、シナプトブレビンもしくはその相同体に由来するポリペプチドヘリックスに連結するか;または
(ii)該ポリペプチドヘリックスを一体化して、2本のヘリックス含有成分を形成する前記方法。
A method of forming a SNARE complex carrying one or more cargo moieties comprising the following steps:
Stable SNARE complex by combining two polypeptide helices derived from SNAP protein, one polypeptide helix derived from syntaxin, and one polypeptide helix derived from synaptobrevin or its homologue. Form the body,
Wherein one or more cargo moieties are attached to the polypeptide helix and wherein:
(I) linking a polypeptide helix derived from syntaxin to a polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homolog thereof; or (ii) integrating the polypeptide helices to form two helix-containing components. Said method.
分子足場を形成するための成分であって、シナプトブレビンもしくはその相同体に由来するポリペプチドヘリックスに連結されたシンタキシンに由来するポリペプチドヘリックスを含み、ここで、連結された2本のヘリックスが安定したSNARE複合体の一部を形成できる前記成分。   A component for forming a molecular scaffold comprising a polypeptide helix derived from syntaxin linked to a polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof, wherein the two linked helices are stable Said component capable of forming part of a SNARE complex. 配列番号12、13、14および73から選択される配列を含む、請求項28に記載の成分。   29. The component of claim 28, comprising a sequence selected from SEQ ID NOs: 12, 13, 14, and 73. SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックスと、シンタキシンに由来するポリペプチドヘリックスまたはシナプトブレビンに由来するポリペプチドヘリックスのいずれかを含んでなる分子足場を形成するための成分であって、ここで、3本のヘリックスが一体化されて、三重らせん成分を形成し、そしてここで、該連結された3本のヘリックスが安定したSNARE複合体の一部を形成できる前記成分。   A component for forming a molecular scaffold comprising two polypeptide helices derived from a SNAP protein and either a polypeptide helix derived from syntaxin or a polypeptide helix derived from synaptobrevin, wherein Said component in which three helices can be integrated to form a triple helix component and where the three linked helices can form part of a stable SNARE complex. 配列番号15の配列を含んでなる、請求項30に記載の成分。   32. The component of claim 30, comprising the sequence of SEQ ID NO: 15. 請求項28〜31のいずれか1項に記載の成分の使用。   32. Use of a component according to any one of claims 28-31. シナプトブレビンもしくはその相同体に由来するポリペプチドヘリックスに連結されたシンタキシンに由来するポリペプチドヘリックスを含む成分を含んでなるキットであって、ここで、連結された2本のヘリックスが安定したSNARE複合体の一部を形成できる前記キット。   A kit comprising a component comprising a polypeptide helix derived from syntaxin linked to a polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof, wherein the two linked helices are stable SNARE complexes Said kit which can form a part of. シンタキシン/シナプトブレビン由来ヘリックスと安定したSNARE複合体を形成できる、SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックスをさらに含んでなる、請求項33のキット。   34. The kit of claim 33, further comprising two polypeptide helices derived from a SNAP protein capable of forming a stable SNARE complex with a syntaxin / synaptobrevin derived helix. SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックスと、シンタキシンに由来するポリペプチドヘリックスまたはシナプトブレビンに由来するポリペプチドヘリックスのいずれかを含む成分を含んでなるキットであって、ここで、3本のヘリックスが一体化されて、三重らせん成分を形成し、そしてここで、該連結された3本のヘリックスが安定したSNARE複合体の一部を形成できる前記キット。   A kit comprising a component comprising two polypeptide helices derived from a SNAP protein and either a polypeptide helix derived from syntaxin or a polypeptide helix derived from synaptobrevin, wherein the three helices Wherein the three helixes linked together can form part of a stable SNARE complex. シナプトブレビンもしくはその相同体またはシンタキシンのいずれかである第4のSNAREタンパク質に由来する単一ポリペプチドヘリックスをさらに含んでなり、ここで、単一ポリペプチドヘリックスが三重らせん成分と安定したSNARE複合体を形成できる、請求項35に記載のキット。   And further comprising a single polypeptide helix derived from a fourth SNARE protein that is either synaptobrevin or a homologue thereof or syntaxin, wherein the single polypeptide helix comprises a stable SNARE complex with a triple helix component. 36. The kit of claim 35, which can be formed. 分子足場を形成するための複合体形成系であって、以下の:
SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックス;
シンタキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックス;
シナプトブレビンもしくはその相同体に由来する1本のポリペプチドヘリックス;および
該ポリペプチドヘリックスに結合させた1もしくは複数のカーゴ部分、
を含んでなり、ここで、4本のポリペプチドヘリックスが安定したSNARE複合体を形成でき、そしてここで、該SNARE複合体が界面活性剤の存在下で形成される前記複合体形成系。
A complex-forming system for forming a molecular scaffold comprising:
Two polypeptide helices derived from the SNAP protein;
One polypeptide helix derived from syntaxin;
A polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof; and one or more cargo moieties attached to the polypeptide helix;
Wherein the four polypeptide helices are capable of forming a stable SNARE complex, wherein the SNARE complex is formed in the presence of a surfactant.
前記系が、Munc18タンパク質を含まない、請求項37に記載の系。   38. The system of claim 37, wherein the system does not comprise a Munc18 protein. Munc18タンパク質の不存在下、SNARE複合体の集合を促進するための界面活性剤の使用。   Use of detergents to promote assembly of SNARE complexes in the absence of Munc18 protein. 一つに連結された複数の安定したSNARE複合体を含んでなる多量体であって、ここで、各SNARE複合体が、以下の:
SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックス;
シンタキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックス;および
シナプトブレビンもしくはその相同体に由来する1本のポリペプチドヘリックス、
を含んでなり、ここで、あるSNARE複合体からのヘリックスが、別のSNARE複合体からヘリックスに連結されて、それらのSNARE複合体を一体化し、かつ、ここで、1もしくは複数のカーゴ部分をポリペプチドヘリックスに結合させる前記多量体。
A multimer comprising a plurality of stable SNARE complexes linked together, wherein each SNARE complex has the following:
Two polypeptide helices derived from the SNAP protein;
A polypeptide helix derived from syntaxin; and a polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof,
Where a helix from one SNARE complex is linked to a helix from another SNARE complex to integrate the SNARE complexes, and wherein one or more cargo moieties are Said multimer bound to a polypeptide helix.
あるSNARE複合体からの3本のヘリックスを、3つの異なるSNARE複合体内のヘリックスに結合させた分岐をさらに含んでなる、請求項40の多量体。   41. The multimer of claim 40, further comprising a branch joining three helices from a SNARE complex to helices in three different SNARE complexes. 以下のステップ:
1)第1のSNAREヘリックスに由来する第1のポリペプチドヘリックスを提供し;
2)第2および第3のポリペプチドヘリックスを、第1のポリペプチドヘリックスに結合させて、三重らせん複合体を形成し、ここで、第2および第3のポリペプチドヘリックスが第2および第3のSNAREヘリックスに由来し;
3)第4のポリペプチドヘリックスを、3本ヘリックス束に結合させて、安定したSNARE複合体を形成させ、ここで、第4のポリペプチドヘリックスが第4のSNAREヘリックスに由来し、そしてここで、第4のポリペプチドヘリックスが、第1のSNAREヘリックスに由来する第5のポリペプチドヘリックスに連結され;そして
4)ステップ2)および3)を繰り返して、多量体を形成する、ここで、1もしくは複数のカーゴ部分をポリペプチドヘリックスに結合させる、
を含んでなる多量体を作り出す方法。
The following steps:
1) providing a first polypeptide helix derived from a first SNARE helix;
2) The second and third polypeptide helices are joined to the first polypeptide helix to form a triple helix complex, wherein the second and third polypeptide helices are second and third Derived from the SNARE helix of
3) A fourth polypeptide helix is attached to the three helix bundle to form a stable SNARE complex, where the fourth polypeptide helix is derived from the fourth SNARE helix, and A fourth polypeptide helix is linked to a fifth polypeptide helix derived from the first SNARE helix; and 4) repeating steps 2) and 3) to form a multimer, wherein 1 Or linking multiple cargo moieties to a polypeptide helix,
A method of producing a multimer comprising:
前記第2、第3、第4および第5のポリペプチドヘリックスの固有性が反復ステップにおいて維持される、請求項42に記載の方法。   43. The method of claim 42, wherein the uniqueness of the second, third, fourth and fifth polypeptide helices is maintained in an iterative step. 前記第2および第3のポリペプチドヘリックスを、それらが同一のSNARE複合体に一緒に集合できるように一つに連結する、請求項42または43に記載の方法。   44. The method of claim 42 or 43, wherein the second and third polypeptide helices are linked together so that they can be assembled together in the same SNARE complex. 前記第1のポリペプチドヘリックスを、基材上に固定化する、請求項42〜44のいずれか1項に記載の方法。   45. The method of any one of claims 42 to 44, wherein the first polypeptide helix is immobilized on a substrate. すべての非結合ヘリックスを取り除くために、それぞれの結合ステップ後に洗浄ステップをさらに含む、請求項42〜45のいずれか1項に記載の方法。   46. A method according to any one of claims 42 to 45, further comprising a washing step after each binding step to remove all unbound helixes. 第1のSNAREヘリックスに由来する第6のポリペプチドヘリックスを使用することによって多量体内に分岐を導入する、ここで、第6のポリペプチドヘリックスを第2、第3、第4または第5のポリペプチドヘリックスのうちの1本に結合させる、請求項42〜46のいずれか1項に記載の方法。   Branching is introduced into the multimer by using a sixth polypeptide helix derived from the first SNARE helix, wherein the sixth polypeptide helix is introduced into the second, third, fourth or fifth polyhelix. 47. A method according to any one of claims 42 to 46, wherein the method is coupled to one of the peptide helices. 請求項42〜47のいずれか1項に記載の方法によって作り出される多量体。   48. A multimer produced by the method of any one of claims 42 to 47. 2つのカーゴ部分を含んでなる二成分化合物を形成するための複合体形成系であって、以下の:
SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックス;
シンタキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックス;そして
シナプトブレビンもしくはその相同体に由来する1本のポリペプチドヘリックス、
を含んでなり、ここで、4本のポリペプチドヘリックスが安定したSNARE複合体を形成でき、ここで、第1のカーゴ部分を第1のヘリックスに結合させ、かつ、第2のカーゴ部分を第2の別個のヘリックスに結合させ、そしてここで、SNARE複合体の形成が二成分化合物の形成を引き起こす前記複合体形成系。
A complex-forming system for forming a binary compound comprising two cargo moieties, comprising:
Two polypeptide helices derived from the SNAP protein;
A polypeptide helix derived from syntaxin; and a polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof,
Wherein the four polypeptide helices can form a stable SNARE complex, wherein the first cargo moiety is attached to the first helix and the second cargo moiety is the second Said complex-forming system that binds to two separate helices, where formation of a SNARE complex causes formation of a binary compound.
前記二成分化合物が、毒素である、請求項49に記載の複合体形成系。   50. The complex forming system of claim 49, wherein the binary component is a toxin. 前記毒素が、ボツリヌス毒素、ジフテリア毒素、破傷風毒素およびリシンから選択される、請求項50に記載の複合体形成系。   51. The complex forming system of claim 50, wherein the toxin is selected from botulinum toxin, diphtheria toxin, tetanus toxin and ricin. 前記毒素が、ボツリヌス毒素である、請求項51に記載の複合体形成系。   52. The complex forming system of claim 51, wherein the toxin is a botulinum toxin. 以下の:
SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックス;
シンタキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックス;および
シナプトブレビンもしくはその相同体に由来する1本のポリペプチドヘリックス、
を含んでなり、ここで、4本のポリペプチドヘリックスが安定したSNARE複合体を形成でき、ここで、第1のカーゴ部分を第1のヘリックスに結合させ、かつ、第2のカーゴ部分を第2の別個のヘリックスに結合させ、そしてここで、第1のカーゴ部分がボツリヌス毒素の軽鎖またはその機能部およびボツリヌス毒素の重鎖の転座部を含んでなり、かつ、第2のカーゴ部分がボツリヌス毒素の重鎖の受容体結合部を含んでなる、請求項52に記載の複合体形成系。
below:
Two polypeptide helices derived from the SNAP protein;
A polypeptide helix derived from syntaxin; and a polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof,
Wherein the four polypeptide helices can form a stable SNARE complex, wherein the first cargo moiety is attached to the first helix and the second cargo moiety is the second Bound to two separate helices, wherein the first cargo moiety comprises a botulinum toxin light chain or functional portion thereof and a botulinum toxin heavy chain translocation, and a second cargo moiety 53. The complex forming system of claim 52, wherein said botulinum toxin comprises a heavy chain receptor binding portion of botulinum toxin.
請求項49〜53のいずれか1項に記載の複合体形成系の使用。   54. Use of the complex-forming system according to any one of claims 49 to 53. 治療法における使用のための、請求項50〜53のいずれか1項に記載の複合体形成系。   54. Complex formation system according to any one of claims 50 to 53 for use in therapy. 前記毒素が、新生物疾患の処置における使用のためのジフテリア毒素およびリシンから選択される、請求項51に記載の複合体形成系。   52. The complexing system of claim 51, wherein the toxin is selected from diphtheria toxin and ricin for use in the treatment of neoplastic diseases. 神経シナプスの阻害によって緩和される疾患または身体状態の処置における使用のための、請求項52または53に記載の複合体形成系。   54. A complexing system according to claim 52 or 53 for use in the treatment of a disease or physical condition that is alleviated by inhibition of neural synapses. 神経シナプスの阻害によって緩和される疾患または身体状態が、発汗過多、唾液分泌過多、ジストニア、胃腸障害、泌尿器疾患、顔面けいれん、斜視、脳性麻痺、吃音、慢性緊張型頭痛、涙液分泌過剰、多汗症、下咽頭収縮筋のけいれん、痙性膀胱、疼痛、片頭痛、および例えばしわ取り、額のしわ取りなどの美容整形術から成る群から選択される、請求項57に記載の複合体形成系。   Diseases or physical conditions that are alleviated by inhibition of nerve synapses are hyperhidrosis, hypersalivation, dystonia, gastrointestinal disorders, urological disorders, facial spasms, strabismus, cerebral palsy, stuttering, chronic tension headache, hyper lacrimal secretion, multiple 58. The complex forming system of claim 57 selected from the group consisting of sweating, hypopharyngeal constrictor spasm, spastic bladder, pain, migraine, and cosmetic surgery such as wrinkle removal, forehead wrinkle removal, etc. . 神経シナプスの阻害によって緩和される疾患または身体状態を処置する方法であって、請求項52または53に記載の系を含んでなる組成物の有効量の投与を含んでなる前記方法。   54. A method of treating a disease or physical condition that is alleviated by inhibition of neural synapses, comprising the administration of an effective amount of a composition comprising the system of claim 52 or 53. 2つのカーゴ部分を含んでなる二成分化合物を形成するためのSNARE複合体を形成する方法であって、以下のステップ:
SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックス、シンタキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックス、およびシナプトブレビンまたはその相同体に由来する1本のポリペプチドヘリックスを一体化させて、安定したSNARE複合体を形成する、
を含んでなり、ここで、第1のカーゴ部分を第1のヘリックスに結合させ、かつ、第2のカーゴ部分を第2の別個のヘリックスに結合させ、そしてここで、SNARE複合体の形成が二成分化合物の形成を引き起こす前記方法。
A method of forming a SNARE complex to form a binary compound comprising two cargo moieties, comprising the following steps:
Two polypeptide helices derived from SNAP protein, one polypeptide helix derived from syntaxin, and one polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof are integrated into a stable SNARE complex. Form,
Wherein the first cargo portion is bound to the first helix and the second cargo portion is bound to the second separate helix, wherein the formation of the SNARE complex is Said method causing the formation of a binary compound.
前記二成分化合物が、毒素である、請求項60に記載の方法。   61. The method of claim 60, wherein the binary component is a toxin. 前記毒素が、ボツリヌス毒素、ジフテリア毒素、破傷風毒素およびリシンから選択される、請求項61に記載の方法。   62. The method of claim 61, wherein the toxin is selected from botulinum toxin, diphtheria toxin, tetanus toxin and ricin. 前記毒素が、ボツリヌス毒素である、請求項62に記載の方法。   64. The method of claim 62, wherein the toxin is a botulinum toxin. 以下のステップ:
SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックス、シンタキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックス、およびシナプトブレビンもしくはその相同体に由来する1本のポリペプチドヘリックスを一体化させて、安定したSNARE複合体を形成する、
を含んでなり、ここで、第1のカーゴ部分を第1のヘリックスに結合させ、かつ、第2のカーゴ部分を第2の別個のヘリックスに結合させ、ここで、第1のカーゴ部分がボツリヌス毒素の軽鎖またはその機能部およびボツリヌス毒素の重鎖の転座部を含んでなり、かつ、第2のカーゴ部分がボツリヌス毒素の重鎖の受容体結合部を含んでなる、請求項63に記載のボツリヌス毒素を形成するための方法。
The following steps:
Two polypeptide helices derived from SNAP protein, one polypeptide helix derived from syntaxin, and one polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof are integrated into a stable SNARE complex. Form,
Wherein the first cargo portion is coupled to the first helix and the second cargo portion is coupled to the second separate helix, wherein the first cargo portion is botulinum. 64. A toxin light chain or functional portion thereof and a botulinum toxin heavy chain translocation, and wherein the second cargo moiety comprises a botulinum toxin heavy chain receptor binding portion. A method for forming the described botulinum toxin.
SNAPタンパク質;シンタキシン;またはシナプトブレビンもしくはその相同体に由来するポリペプチドヘリックスを含んでなり、ここで、ポリペプチドヘリックスには、ボツリヌス毒素の軽鎖またはその機能部およびボツリヌス毒素の重鎖の転座部を含んでなるカーゴ部分を結合させる、ボツリヌス毒素を形成するための成分。   A polypeptide helix derived from SNAP protein; syntaxin; or synaptobrevin or a homologue thereof, wherein the polypeptide helix comprises a light chain of a botulinum toxin or a functional part thereof and a translocation of a heavy chain of the botulinum toxin A component for forming a botulinum toxin, which binds a cargo moiety comprising: SNAPタンパク質;シンタキシン;またはシナプトブレビンもしくはその相同体に由来するポリペプチドヘリックスを含んでなり、ここで、ポリペプチドヘリックスには、ボツリヌス毒素の重鎖の受容体結合部を含んでなるカーゴ部分を結合させる、ボツリヌス毒素を形成するための成分。   A polypeptide helix derived from SNAP protein; syntaxin; or synaptobrevin or a homologue thereof, wherein the polypeptide helix binds a cargo moiety comprising the receptor binding portion of the heavy chain of botulinum toxin Ingredients for forming botulinum toxin. 請求項65または66に記載の成分の使用。   Use of the component according to claim 65 or 66. SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックス;シンタキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックス;およびシナプトブレビンもしくはその相同体に由来する1本のポリペプチドヘリックスを含んでなり、ここで、4本のポリペプチドヘリックスが安定したSNARE複合体を形成し、ここで、第1のカーゴ部分を第1のヘリックスに結合させ、かつ、第2のカーゴ部分を第2の別個のヘリックスに結合させ、そしてここで、第1のカーゴ部分がボツリヌス毒素の軽鎖またはその機能部およびボツリヌス毒素の重鎖の転座部を含んでなり、かつ、第2のカーゴ部分がボツリヌス毒素の重鎖の受容体結合部を含んでなるキット。   Comprising two polypeptide helices derived from SNAP protein; one polypeptide helix derived from syntaxin; and one polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof, wherein The peptide helix forms a stable SNARE complex, wherein the first cargo moiety is bound to the first helix and the second cargo moiety is bound to the second separate helix, and Wherein the first cargo portion comprises a botulinum toxin light chain or functional portion thereof and a botulinum toxin heavy chain translocation, and the second cargo portion comprises a botulinum toxin heavy chain receptor binding portion. A kit comprising. 分子足場を形成するための複合体形成系であって、以下の:
SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックス;
シンタキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックス;
シナプトブレビンもしくはその相同体に由来する1本のポリペプチドヘリックス;および
該ポリペプチドヘリックスに結合させた1もしくは複数のカーゴ部分、
を含んでなり、ここで、4本のポリペプチドヘリックスが安定したSNARE複合体を形成し、かつ、ここで、ポリペプチドヘリックスのうちの少なくとも2本が50アミノ酸未満の長さである前記複合体形成系。
A complex-forming system for forming a molecular scaffold comprising:
Two polypeptide helices derived from the SNAP protein;
One polypeptide helix derived from syntaxin;
A polypeptide helix derived from synaptobrevin or a homologue thereof; and one or more cargo moieties attached to the polypeptide helix;
Wherein the four polypeptide helices form a stable SNARE complex, and wherein at least two of the polypeptide helices are less than 50 amino acids in length Formation system.
1もしくは複数のカーゴ部分を保有するSNARE複合体を形成する方法であって、以下のステップ:SNAPタンパク質に由来する2本のポリペプチドヘリックス、シンタキシンに由来する1本のポリペプチドヘリックス、およびシナプトブレビンまたはその相同体に由来する1本のポリペプチドヘリックスを一体化させて、安定したSNARE複合体を形成する、を含み、ここで、1もしくは複数のカーゴ部分をポリペプチドヘリックスに結合させ、そしてここで、ポリペプチドヘリックスのうちの少なくとも2本が50アミノ酸未満の長さである前記方法。   A method of forming a SNARE complex carrying one or more cargo moieties, comprising the following steps: two polypeptide helices derived from SNAP protein, one polypeptide helix derived from syntaxin, and synaptobrevin Combining a single polypeptide helix derived from the homologue to form a stable SNARE complex, wherein one or more cargo moieties are attached to the polypeptide helix, and wherein The method, wherein at least two of the polypeptide helices are less than 50 amino acids in length.
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