JP2014198711A - Tetravalent peptides inhibiting ct, and cholera treatment agent - Google Patents

Tetravalent peptides inhibiting ct, and cholera treatment agent Download PDF

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Kiyotaka Nishikawa
喜代孝 西川
美帆 高橋
Miho Takahashi
美帆 高橋
山本 洋
Hiroshi Yamamoto
洋 山本
崇 濱端
Takashi Hamahata
崇 濱端
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National Center for Global Health and Medicine
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide novel peptides inhibiting cholera toxin (CT) which target B-subunit (CTB) responsible for binding to the target cell of CT and to provide a cholera treatment agent.SOLUTION: In tetravalent peptides inhibiting CT, any one of peptide motifs in a specific sequence binds to each of four amino groups located at both ends of a molecule nuclear structure formed by binding three lysines (Lys), directly or through a spacer. In the tetravalent peptides inhibiting CT, an N terminal is acetylated.

Description

本発明は、CT阻害4価ペプチドおよびコレラ治療薬に関する。   The present invention relates to a CT-inhibiting tetravalent peptide and a cholera therapeutic agent.

これまでに本発明者らは、クラスター効果に基づく強い相互作用を阻害する新技術、多価型ペプチドライブラリー法を開発し、腸管出血性大腸菌(Enterohaemorrhagic E.coli; EHEC)が産生するShiga toxin (Stx)を標的として、一連の新規Stx阻害ペプチドを開発している(特許文献1、2)。さらに、本発明者らは、この多価型ペプチドライブラリーを応用したスクリーニング方法も開発している。具体的には、配列既知のペプチドをクラスター効果が発揮できるよう多価形の形状で、1枚のセルロースシート上に多数スポット合成し、このシート上にスポット合成された多価型ペプチドを、Stx1aのBサブユニットグロボ3糖結合部位、サイト2との高親和性結合を指標にスクリーニングすることにより、11種の新規なStx1a阻害ペプチドを開発している(特許文献3)。   So far, the present inventors have developed a new multivalent peptide library method that inhibits strong interaction based on the cluster effect, and Shiga toxin produced by Enterohaemorrhagic E.coli (EHEC). A series of novel Stx-inhibiting peptides have been developed targeting (Stx) (Patent Documents 1 and 2). Furthermore, the present inventors have also developed a screening method using this multivalent peptide library. Specifically, a peptide having a known sequence is synthesized in a multivalent form so that a cluster effect can be exerted, and a spot-synthesized multivalent peptide is synthesized on Stx1a on a single cellulose sheet. 11 novel Stx1a-inhibiting peptides have been developed by screening using the high-affinity binding to the B subunit globo trisaccharide binding site, site 2, as an index (Patent Document 3).

一方、コレラはコレラ菌を原因菌とする感染症であり、発展途上国を中心として世界各地に蔓延していることから世界レベルでの対応が求められている疾患である。この疾患は激しい水溶性下痢を主症状とし、補液等の適切な処置がなされなければ高い確率で死に至る。現在コレラ菌に対するワクチン開発が積極的に進められているが、その一方で、コレラ菌の多くが複数種の抗生物質に対して急速に耐性を獲得しつつあることから、新たな治療薬の開発が急務である。   Cholera, on the other hand, is an infectious disease caused by Vibrio cholerae and is a disease that is required to be treated at the world level because it is widespread throughout the world, particularly in developing countries. This disease is mainly caused by severe water-soluble diarrhea, and if it is not treated appropriately, such as a replacement fluid, it will die with a high probability. Currently, vaccines against Vibrio cholerae are actively being developed, but on the other hand, many Vibrio cholerae are rapidly acquiring resistance to multiple types of antibiotics. Is an urgent need.

コレラ菌の主要な病原因子は本菌が産生するコレラ毒素(Cholera toxin; 以下CTと記載する)である。CTはAB5型の毒素であり、タンパク質のADP-リボシル化酵素であるA-サブユニット1分子と,標的細胞上に存在する受容体を認識して結合し、その後A-サブユニットを細胞内に輸送する役割を担うB-サブユニット(CTB)5量体から構成されている。細胞内に侵入したA-サブユニットはGTP結合タンパク質であるGαをADP-リボシル化し、活性化状態に保持することによって、チャネルを介したイオンならびに水の持続的な流出を引き起こす。標的細胞上に存在するCT受容体は糖脂質の1種である、ガングリオシドGM1であることが知られている。CTB1分子はGM1の末端糖鎖部を特異的に認識し、従ってCTB5量体は最大5分子のGM1を結合しうる。この5:5の結合によって結合親和性は著しく増加することが知られており、この現象はクラスター効果と呼ばれている。   The major virulence factor of Vibrio cholerae is cholera toxin (Cholera toxin; hereinafter referred to as CT) produced by this fungus. CT is a toxin of type AB5, which recognizes and binds to the ADP-ribosylating enzyme A-subunit of the protein and recognizes the receptor present on the target cell, and then binds the A-subunit into the cell. It is composed of B-subunit (CTB) pentamers that play a role in transport. The A-subunit that has entered the cell ADP-ribosylates Gα, a GTP-binding protein, and keeps it in an activated state, thereby causing a continuous outflow of ions and water through the channel. It is known that the CT receptor present on the target cell is ganglioside GM1, which is a kind of glycolipid. CTB1 molecule specifically recognizes the terminal sugar chain of GM1, and thus CTB pentamer can bind up to 5 molecules of GM1. It is known that the binding affinity is remarkably increased by this 5: 5 binding, and this phenomenon is called a cluster effect.

WO2006/001542号公報WO2006 / 001542 Publication 特開2011‐079808号公報JP 2011-079808 A 特開2011‐158341号公報JP 2011-158341 A

このように、これまでの研究においては、主にStx阻害ペプチドの開発に多価型ペプチドライブラリー法が用いられてきたが、CTに対する阻害ペプチドについての検討は必ずしも十分になされていなかった。   As described above, in the research so far, the multivalent peptide library method has been mainly used for the development of Stx inhibitory peptides, but studies on inhibitory peptides against CT have not always been sufficiently conducted.

本発明は、CTの標的細胞への結合を担うCTBを標的として、CT阻害ペプチドおよびコレラ治療薬を開発することを課題としている。   An object of the present invention is to develop a CT inhibitory peptide and a cholera therapeutic agent by targeting CTB responsible for binding of CT to a target cell.

上記の課題を解決するために、本発明のCT阻害4価ペプチドは、コレラ毒素に結合して毒性を阻害するCT阻害4価ペプチドであって、3つのリジン(Lys)が結合して形成された分子核構造の端部に位置する4つのアミノ基の各々に、配列番号1〜6のペプチドモチーフのうちのいずれか1種が、直接またはスペーサーを介して結合していることを特徴としている。   In order to solve the above problems, the CT-inhibiting tetravalent peptide of the present invention is a CT-inhibiting tetravalent peptide that binds to cholera toxin and inhibits toxicity, and is formed by combining three lysines (Lys). In addition, any one of the peptide motifs of SEQ ID NOs: 1 to 6 is bound to each of the four amino groups located at the ends of the molecular nucleus structure directly or via a spacer. .

このCT阻害4価ペプチドでは、N末端がアセチル化されていることが好ましい。   In this CT-inhibiting tetravalent peptide, the N-terminus is preferably acetylated.

本発明のコレラ治療薬は、前記CT阻害4価ペプチドを含有することを特徴としている。   The therapeutic agent for cholera of the present invention is characterized by containing the CT-inhibiting tetravalent peptide.

本発明のコレラ毒素阻害4価ペプチドおよびこれを含有するコレラ治療薬によれば、CTに対して高い結合親和性で結合して、細胞毒性を効果的に阻害することができる。   The cholera toxin-inhibiting tetravalent peptide of the present invention and the cholera therapeutic agent containing the peptide can bind to CT with high binding affinity and effectively inhibit cytotoxicity.

野生型CTBおよびCTB-E51AのGM1結合活性の評価の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of evaluation of GM1 binding activity of wild type CTB and CTB-E51A. スクリーニングに使用した多価型ペプチドライブラリーの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the multivalent type peptide library used for the screening. 多価型ペプチドライブラリーによるスクリーニングの結果を示す図である。上段から順番に1次、2次、3次ライブラリーそれぞれの構造と、各ライブラリーを用いてスクリーニング行なった結果を示す。図中のposition番号は、各ライブラリーのdegenerate positionのN末側からの位置を示す。It is a figure which shows the result of the screening by a multivalent type peptide library. The structure of each of the primary, secondary, and tertiary libraries and the results of screening using each library are shown in order from the top. The position number in the figure indicates the position from the N-terminal side of the degenerate position of each library. GGR-tetならびにMA-tetのCTB、CTB-E51Aに対する結合活性を示す図である。It is a figure which shows the binding activity with respect to CTB and CTB-E51A of GGR-tet and MA-tet. CT処理によるCHO細胞の形態変化に及ぼすGGR-tetならびにMA-tetの効果を示す図である。It is a figure which shows the effect of GGR-tet and MA-tet on the morphological change of the CHO cell by CT processing. セルロースシート上に合成した4価ペプチドの構造を例示した図である。It is the figure which illustrated the structure of the tetravalent peptide synthesize | combined on the cellulose sheet. (A)は、GGRHRRRの各ポジションをAla置換あるいはGlu置換したペプチドのシート合成を示した図である。シート上に合成された4価ペプチドは、それぞれMA-XXXXXXX-AU-の構造を有する。図に示す配列は-XXXXXXX-の部分の配列を示している。(B)は、各シートと標識WT-CTBまたは標識E51A-CTBの結合の放射活性を検出した様子を示した図である。(A) is a figure which showed the sheet | seat synthesis | combination of the peptide which substituted each position of GGRHRRR with Ala substitution or Glu substitution. Each tetravalent peptide synthesized on the sheet has a structure of MA-XXXXXXX-AU-. The sequence shown in the figure shows the sequence of the portion of -XXXXXXX-. (B) is a view showing a state in which the radioactivity of the binding between each sheet and labeled WT-CTB or labeled E51A-CTB is detected. (A)は、GGRHRRRのポジション1Gly、ポジション2Gly、ポジション7Argを各アミノ酸で置換したペプチドのシート合成を示した図である。(B)は、各シートと標識WT-CTBまたは標識E51A-CTBの結合の放射活性を検出した様子を示した図である。(A) is a view showing sheet synthesis of peptides in which positions 1Gly, 2Gly, and 7Arg of GGRHRRR are substituted with amino acids. (B) is a view showing a state in which the radioactivity of the binding between each sheet and labeled WT-CTB or labeled E51A-CTB is detected. (A)は、GNRHRRRのポジション1Glyおよびポジション7Argを、GGRHRRLのポジション1Glyおよびポジション2Glyを、それぞれ各種アミノ酸で置換したペプチドのシート合成を示した図である。(B)は、各シートと標識WT-CTBまたは標識E51A-CTBの結合の放射活性を検出した様子を示した図である。(A) is a view showing sheet synthesis of peptides in which positions 1Gly and 7Arg of GNRHRRR are substituted for positions 1Gly and 2Gly of GGRHRRL with various amino acids, respectively. (B) is a view showing a state in which the radioactivity of the binding between each sheet and labeled WT-CTB or labeled E51A-CTB is detected. YGR-tetのWT-CTB、E51A-CTBに対する結合活性を示す図である。It is a figure which shows the binding activity with respect to WT-CTB and E51A-CTB of YGR-tet. GNR-tetのWT-CTB、E51A-CTBに対する結合活性を示す図である。It is a figure which shows the binding activity with respect to WT-CTB and E51A-CTB of GNR-tet. CT処理によるCHO細胞の形態変化に及ぼすYGR-tetならびにGNR-tetの効果を示す図である。It is a figure which shows the effect of YGR-tet and GNR-tet on the morphological change of the CHO cell by CT processing. CTによるcAMP産生に及ぼすYGR-tetならびにGNR-tetの効果を示す図である。CT処理時の細胞内cAMP産生量を100%として表示している。It is a figure which shows the effect of YGR-tet and GNR-tet on cAMP production by CT. Intracellular cAMP production during CT treatment is shown as 100%.

本発明のCT阻害4価ペプチドは、CTに高い結合親和性で結合することによって、CTの細胞毒性を阻害するものである。   The CT inhibitory tetravalent peptide of the present invention inhibits CT cytotoxicity by binding to CT with high binding affinity.

本発明のCT阻害4価ペプチドは、3つのリジン(Lys)が結合して形成された分子核構造の端部に位置する4つのアミノ基の各々に、
以下のペプチドモチーフ;
配列番号1:Gly-Gly-Arg-His-Arg-Arg-Arg(GGRHRRR)
配列番号2:Tyr-Gly-Arg-His-Arg-Arg-Leu(YGRHRRL)
配列番号3:Gly-Asn-Arg-His-Arg-Arg-Gly(GNRHRRG)
配列番号4:Gly-Lys-Arg-His-Arg-Arg-Leu(GKRHRRL)
配列番号5:Arg-Gly-Arg-His-Arg-Arg-Leu(RGRHRRL)
配列番号6:Gly-Asn-Arg-His-Arg-Arg-Arg(GNRHRRR)
のうちのいずれか1種が結合したものである。
The CT-inhibiting tetravalent peptide of the present invention has, on each of four amino groups located at the end of a molecular nucleus structure formed by combining three lysines (Lys),
The following peptide motifs;
Sequence number 1: Gly-Gly-Arg-His-Arg-Arg-Arg (GGRHRRR)
Sequence number 2: Tyr-Gly-Arg-His-Arg-Arg-Leu (YGRHRRL)
Sequence number 3: Gly-Asn-Arg-His-Arg-Arg-Gly (GNRHRRG)
Sequence number 4: Gly-Lys-Arg-His-Arg-Arg-Leu (GKRHRRL)
Sequence number 5: Arg-Gly-Arg-His-Arg-Arg-Leu (RGRHRRL)
Sequence number 6: Gly-Asn-Arg-His-Arg-Arg-Arg (GNRHRRR)
Any one of them is bound.

すなわち、本発明のCT阻害4価ペプチドは、例えば、以下の化学式、   That is, the CT-inhibiting tetravalent peptide of the present invention has, for example, the following chemical formula:

において、分子核構造の端部に位置するXXXX部に、配列番号1〜6のペプチドモチーフのうちのいずれか1種が4つ組み込まれた4価ペプチドが例示される。 4 exemplifies a tetravalent peptide in which any one of the peptide motifs of SEQ ID NOs: 1 to 6 is incorporated in the XXXX portion located at the end of the molecular nucleus structure.

以下、配列番号1のペプチドモチーフを有するCT阻害4価ペプチドを「GGR-tet」、配列番号2のペプチドモチーフを有するCT阻害4価ペプチドを「YGR-tet」、配列番号3のペプチドモチーフを有するCT阻害4価ペプチドを「GNR-tet」と記載する場合がある。   Hereinafter, the CT inhibitory tetravalent peptide having the peptide motif of SEQ ID NO: 1 is “GGR-tet”, the CT inhibitory tetravalent peptide having the peptide motif of SEQ ID NO: 2 is “YGR-tet”, and has the peptide motif of SEQ ID NO: 3 A CT-inhibiting tetravalent peptide may be described as “GNR-tet”.

また、上記化学式1では、分子核構造の両端に位置する4つのアミノ基の各々に、スペーサーが結合している形態を例示しているが、スペーサーを介さず、4つのアミノ基の各々に、直接、配列番号1のペプチドモチーフを結合させることもできる。スペーサーを結合させる場合、CT毒性に対する阻害活性を損なわないものであればよく、具体的な分子、長さは限定されない。スペーサーとしては、例えば、末端にアミノ酸を有する炭素数4〜10程度の鎖長のものが好ましく、CT毒性阻害活性としては、特に上記化学式1中の「U」で示される、amino hexanoic acid [NH2-(CH2)5-COOH](アミノカプロン酸)を好ましく例示することができる。また、スペーサーに含まれるアミノ酸としては、例えば、アラニン(A)を例示することができる。 Further, in the above chemical formula 1, a form in which a spacer is bonded to each of the four amino groups located at both ends of the molecular nucleus structure is illustrated. It is also possible to directly bind the peptide motif of SEQ ID NO: 1. When the spacer is bound, any specific molecule and length may be used as long as the inhibitory activity against CT toxicity is not impaired. As the spacer, for example, a chain having an amino acid at the terminal and having a chain length of about 4 to 10 carbon atoms is preferable, and the CT toxicity inhibitory activity is particularly an amino hexanoic acid [NH] represented by “U” in the above chemical formula 1. 2- (CH 2 ) 5 —COOH] (aminocaproic acid) can be preferably exemplified. Moreover, as an amino acid contained in a spacer, an alanine (A) can be illustrated, for example.

さらに、本発明のCT阻害4価ペプチドは、配列番号1のペプチドモチーフの各々の末端に修飾分子を有していることが好ましい。   Furthermore, the CT-inhibiting tetravalent peptide of the present invention preferably has a modified molecule at each end of the peptide motif of SEQ ID NO: 1.

また、ペプチドモチーフの末端にNHが露出するとプラス電荷になることから、電荷調節の観点からは、配列番号1〜6のペプチドモチーフの各々の末端に、修飾分子として、電荷がない分子、さらには、疎水性の分子を結合させることも考慮される。例えば、CT阻害4価ペプチド、またはこれを含有する治療薬を経口投与する場合、消化管内でのプロテアーゼによる分解を抑えるための安定化を目的として、末端のNHをアセチル基により保護することができる。これによって、本発明のCT阻害4価ペプチドは、CT毒性に対する阻害活性が増大する。このように、ペプチドモチーフの末端の修飾分子は適宜選択することができる。 Moreover, since NH 2 is exposed to a positive charge when the terminal of the peptide motif is exposed, from the viewpoint of charge control, a molecule having no charge as a modified molecule at each terminal of the peptide motifs of SEQ ID NOs: 1 to 6, Is also considered to bind hydrophobic molecules. For example, when a CT-inhibiting tetravalent peptide or a therapeutic agent containing the same is orally administered, the terminal NH 2 may be protected with an acetyl group for the purpose of stabilizing in order to suppress degradation by proteases in the digestive tract. it can. Thereby, the CT inhibitory tetravalent peptide of the present invention has an increased inhibitory activity on CT toxicity. Thus, the modified molecule at the end of the peptide motif can be appropriately selected.

なお、上記化学式1で例示するペプチドは、末端にMA(Met−Ala)を有しているが、これは、後述の実施例において、スクリーニングの際に導入したものを例示しており、上記化学式1のMAは、本発明のCT阻害4価ペプチドにおいては必ずしも必要ではない。   In addition, although the peptide illustrated by the said Chemical formula 1 has MA (Met-Ala) at the terminal, this has illustrated what was introduce | transduced in the screening in the below-mentioned Example, and the said Chemical formula One MA is not necessarily required in the CT-inhibiting tetravalent peptide of the present invention.

そして、本発明のCT阻害4価ペプチドの作成方法は特に限定されず、公知の方法を適宜採用することができ、例えば、ペプチド合成装置等を利用するなどの方法によって作製することができる。   And the preparation method of CT inhibition tetravalent peptide of this invention is not specifically limited, A well-known method can be employ | adopted suitably, For example, it can produce by methods, such as using a peptide synthesizer.

以上のとおり、本発明のCT阻害4価ペプチドは、配列番号1〜6のペプチドモチーフのうちのいずれか1種を4つ有する4価のペプチドであり、クラスター効果によって、CTに対して強い結合親和性を発揮し、効果的にCTの細胞毒性を阻害することができる。   As described above, the CT-inhibiting tetravalent peptide of the present invention is a tetravalent peptide having four of any one of the peptide motifs of SEQ ID NOs: 1 to 6, and strongly binds to CT due to the cluster effect. It exhibits affinity and can effectively inhibit CT cytotoxicity.

そして、本発明のCT阻害4価ペプチドはCT阻害活性を有することから、このCT阻害4価ペプチドを含有する薬剤はコレラ治療薬となる。   And since the CT inhibitory tetravalent peptide of this invention has CT inhibitory activity, the chemical | medical agent containing this CT inhibitory tetravalent peptide becomes a cholera therapeutic agent.

コレラ治療薬には、上記CT阻害4価ペプチド以外に、任意の製薬上許容される担体、賦形剤または安定化剤と混合することにより調製され保存することができる。   The cholera therapeutic agent can be prepared and stored by mixing with any pharmaceutically acceptable carrier, excipient or stabilizer in addition to the CT-inhibiting tetravalent peptide.

許容される担体、賦形剤、または安定化剤は、用いられる用量および濃度において患者に非毒性であることを条件として、剤形や投与経路に応じて適宜に選択することができる。   Acceptable carriers, excipients, or stabilizers can be appropriately selected depending on the dosage form and administration route, provided that they are non-toxic to patients at the dosages and concentrations used.

具体的には、例えば、リン酸、クエン酸、および他の有機酸などのバッファー;アスコルビン酸およびメチオニンを含む酸化防止剤;防腐剤(オクタデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド;ヘキサメトニウムクロライド;ベンズアルコニウムクロライド;ベンズエトニウムクロライド;フェノール;ブチルまたはベンジルアルコール;メチルまたはプロピルパラベン等のアルキルパラベン;カテコール;レゾルシノール;シクロヘキサノール;3-ペンタノール;およびm-クレゾールなど);低分子量ポリペプチド;血清アルブミン、ゼラチン、または免疫グロブリン等のタンパク質;ポリビニルピロリドン等の親水性ポリマー;グリシン、グルタミン、アスパラギン、ヒスチジン、アルギニン、またはリシン等のアミノ酸;グルコース、マンノース、またはデキストリンを含む単糖類、二糖類、および他の炭水化物EDTA等のキレート剤、スクロース、マンニトール、トレハロースまたはソルビトールなどの糖;ナトリウムなどの塩形成対イオン;金属錯体(例えば、Zn-タンパク質錯体)、ポリエチレングリコール(PEG)などの非イオン性界面活性剤などを例示することができる。   Specifically, for example, buffers such as phosphoric acid, citric acid, and other organic acids; antioxidants including ascorbic acid and methionine; preservatives (octadecyldimethylbenzylammonium chloride; hexamethonium chloride; benzalkonium chloride) Benzethonium chloride; phenol; butyl or benzyl alcohol; alkyl parabens such as methyl or propyl paraben; catechol; resorcinol; cyclohexanol; 3-pentanol; and m-cresol); low molecular weight polypeptides; serum albumin, gelatin Or proteins such as immunoglobulins; hydrophilic polymers such as polyvinylpyrrolidone; amino acids such as glycine, glutamine, asparagine, histidine, arginine, or lysine; Saccharides such as sucrose, mannitol, trehalose or sorbitol; salt-forming counterions such as sodium; metal complexes (eg Zn -Protein complexes) and nonionic surfactants such as polyethylene glycol (PEG).

なお、体内に投与される薬剤は無菌であることが望ましい。また、徐放性製剤を調製してもよい。徐放性製剤の好適な例は、固体疎水性ポリマーの半透性マトリクス(例えば、フィルム、またはマイクロカプセルの形状)である。除放性マトリクスの例は、ポリエステルヒドロゲル(例えば、ポリ(2-ヒドロキシエチル-メタクリレート)またはポリ(ビニルアルコール))、ポリアクチド(米国特許第3,773,919号)、L-グルタミン酸およびγ-エチル-L-グルタメート、非分解性エチレン-酢酸ビニル、分解性乳酸−グリコール酸コポリマー、ポリ-(D)-3-ヒドロキシブチル酸などを例示することができる。   In addition, it is desirable that the drug administered into the body is sterile. In addition, sustained-release preparations may be prepared. A suitable example of a sustained release formulation is a semi-permeable matrix (eg, in the form of a film or microcapsule) of a solid hydrophobic polymer. Examples of sustained release matrices are polyester hydrogels (eg, poly (2-hydroxyethyl-methacrylate) or poly (vinyl alcohol)), polyactides (US Pat. No. 3,773,919), L-glutamic acid and γ-ethyl-L-glutamate. Non-degradable ethylene-vinyl acetate, degradable lactic acid-glycolic acid copolymer, poly- (D) -3-hydroxybutyric acid and the like can be exemplified.

このようにして製剤化したコレラ治療薬は、例えば、症状に応じて、経口投与、局所投与、あるいは静脈等を介して全身投与することができるが、CTは腸管内で産生されること、また標的となる細部は主に腸管上皮細胞であることから、経口投与が特に好ましい。この場合、消化管でのプロテアーゼによる分解を受けないように、本発明のCT阻害4価ペプチドに適宜な修飾を施すことが好ましい。具体的には、本発明のCT阻害4価ペプチドのN末端をアセチル化することが好ましく、これによって、経口投与時の治療効果を格段に高めることができる。   The cholera therapeutic agent formulated in this way can be administered systemically, for example, orally, locally, or intravenously, depending on the symptoms, but CT is produced in the intestinal tract, Oral administration is particularly preferred because the targeted details are mainly intestinal epithelial cells. In this case, it is preferable to appropriately modify the CT-inhibiting tetravalent peptide of the present invention so as not to be degraded by proteases in the digestive tract. Specifically, it is preferable to acetylate the N-terminus of the CT-inhibiting tetravalent peptide of the present invention, which can significantly enhance the therapeutic effect upon oral administration.

また、本発明のコレラ治療薬の投与量は、患者の体重、症状等に応じて決定することができ、例えば、1回当たり約5〜100mg/Kg、目安としては、約5〜10mg/Kg程度を目安とすることができる。   In addition, the dose of the cholera therapeutic agent of the present invention can be determined according to the patient's weight, symptoms, etc., for example, about 5 to 100 mg / Kg per dose, and as a guideline, about 5 to 10 mg / Kg. The degree can be used as a guide.

本発明の治療薬は、CT阻害4価ペプチドを含有し、コレラの治療に有効利用することができる。CTを標的としたコレラ治療薬はコレラ菌自体に毒性を示さないために、耐性の問題がなく、現在急速に広がっている抗生物質に対する薬剤耐性の問題を克服できると期待される。さらに、本発明のCT阻害4価ペプチドに組み込まれるペプチド性化合物(ペプチドモチーフ)は、4価の核構造に順次アミノ酸を付加することにより合成でき、1価のペプチド合成と同様の手法にて簡便にバルク合成が可能である。   The therapeutic agent of the present invention contains a CT-inhibiting tetravalent peptide and can be effectively used for the treatment of cholera. Since cholera therapeutics targeting CT do not exhibit toxicity against Vibrio cholerae itself, there is no problem of resistance, and it is expected that the problem of drug resistance against antibiotics, which is currently spreading rapidly, can be overcome. Furthermore, the peptidic compound (peptide motif) incorporated into the CT-inhibiting tetravalent peptide of the present invention can be synthesized by sequentially adding amino acids to the tetravalent core structure, and can be conveniently prepared in the same manner as monovalent peptide synthesis. Bulk synthesis is possible.

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples at all.

<実施例1>スクリーニングに使用する野生型CTBならびにCTB変異体の作成
スクリーニングにはビーズに固定された状態でのCTBが大量に必要となる。そこで、CTB遺伝子のC末端側にHis-tagを導入した組み替えCTBを大腸菌発現系を用いて大量に調製し、Ni-ビーズを用いてビーズ上に固定化した。
<Example 1> Preparation of wild-type CTB and CTB mutant used for screening A large amount of CTB in a state of being fixed to beads is required for screening. Therefore, a large amount of recombinant CTB having a His-tag introduced at the C-terminal side of the CTB gene was prepared using an E. coli expression system and immobilized on the beads using Ni-beads.

受容体結合部位に変異を有するCTB変異体作成にあたっては、GM1の末端ガラクトース結合部位を標的とした。そして、CTBの結晶構造解析に関する知見から、Glu51がGM1の末端ガラクトースとの結合に関与していると推察し、このGlu51をAlaに置換した、CTB-E51Aを同様に大量調製した。   In creating a CTB mutant having a mutation at the receptor binding site, the terminal galactose binding site of GM1 was targeted. And from the knowledge about the crystal structure analysis of CTB, it was inferred that Glu51 was involved in the binding of GM1 to terminal galactose, and CTB-E51A in which Glu51 was replaced with Ala was similarly prepared in large quantities.

得られた野生型CTBおよび、CTB-E51Aの活性の評価は、GM1との特異的な結合をELISA法を用いて検討することによって行った。具体的には、ELISAプレートにphosphatidylcholine:GM1(またはasialo-GM1)=0.1:0.025 (μg/plate、GM1は2.5%)をコートし、ビーズから溶出させた各濃度の組み替えCTBを結合後、洗浄し、残存しているCTBを特異的抗体を用いて検出した。   The activity of the obtained wild-type CTB and CTB-E51A was evaluated by examining specific binding to GM1 using the ELISA method. Specifically, phosphatidylcholine: GM1 (or asialo-GM1) = 0.1: 0.025 (μg / plate, GM1 is 2.5%) is coated on an ELISA plate, and after combining recombinant CTB of each concentration eluted from the beads, it is washed. The remaining CTB was detected using a specific antibody.

図1に、野生型CTBおよびCTB-E51AのGM1結合活性の評価の結果を示す。図1中の「WT−GM1」は野生型CTBとGM1との結合活性を、「WT−AGM1」は野生型CTBとアシアロGM1との結合活性を、「E51A−GM1」はCTB-E51AとGM1との結合活性を、「E51A−AGM1」はCTB-E51AとアシアロGM1との結合活性を示している。なお、アシアロGM1は、GM1から末端シアル酸を除去した糖脂質である。   FIG. 1 shows the results of evaluation of GM1 binding activity of wild type CTB and CTB-E51A. In FIG. 1, “WT-GM1” indicates the binding activity between wild-type CTB and GM1, “WT-AGM1” indicates the binding activity between wild-type CTB and Asialo GM1, and “E51A-GM1” indicates CTB-E51A and GM1. "E51A-AGM1" indicates the binding activity between CTB-E51A and Asialo GM1. Asialo GM1 is a glycolipid obtained by removing terminal sialic acid from GM1.

図1に示したように、野生型CTBは、濃度依存的に強くGM1に結合することが確認された。一方、野生型CTBは、アシアロGM1に対しては最大結合量が1/4に低下することが確認された。この結果から、野生型CTBは、GM1を特異的に認識していることが示された。   As shown in FIG. 1, it was confirmed that wild-type CTB strongly bound to GM1 in a concentration-dependent manner. On the other hand, it was confirmed that the maximum binding amount of wild-type CTB decreased to 1/4 for asialo GM1. From this result, it was shown that wild-type CTB specifically recognizes GM1.

さらに、CTB-E51Aは、GM1に対して、野生型CTBとほぼ同程度の最大結合量を示すが、結合親和性は1/2に減弱することが確認された。また、CTB-E51Aは、アシアロGM1に対しては野生型CTBの場合と異なり、結合活性は著しく低下することが確認された。これは、アシアロGM1の場合には末端のシアル酸が存在しないために、CTBとの結合には末端ガラクトースが重要な役割を担うが、CTB-E51Aではこのガラクトースの認識に関わる部位が変異しているために、著しく結合活性が低下した、と考えられる。   Furthermore, it was confirmed that CTB-E51A showed the maximum amount of binding to GM1 that was almost the same as that of wild type CTB, but the binding affinity was reduced to 1/2. Further, it was confirmed that the binding activity of CTB-E51A markedly decreased against asialo GM1, unlike the case of wild type CTB. This is because the terminal galactose plays an important role in binding to CTB because there is no terminal sialic acid in the case of Asialo GM1, but the site involved in the recognition of galactose is mutated in CTB-E51A. Therefore, it is considered that the binding activity was significantly reduced.

以上のことから、CTB-E51Aは変異導入によって高次構造に大きな影響を受けることなく、GM1に対する末端ガラクトース依存的な結合能力が低下していることが確認できた。   From the above, it was confirmed that CTB-E51A had a reduced terminal galactose-dependent binding ability to GM1 without being greatly affected by the higher-order structure by mutagenesis.

<実施例2>多価型ペプチドライブラリー法を用いたE51特異的結合モチーフの同定
実施例1の結果を踏まえて、多価型ペプチドライブラリーによるスクリーニングは、CTB-E51Aに比べて野生型CTBに高い結合活性を示すことを指標に行った。このスクリーニングによって、E51依存的にCTBに結合するモチーフが取得できると推察された。
<Example 2> Identification of an E51-specific binding motif using a multivalent peptide library method Based on the results of Example 1, screening with a multivalent peptide library was performed in comparison with CTB-E51A. Indices of high binding activity were used as indicators. It was speculated that this screening could obtain a motif that binds to CTB in an E51-dependent manner.

スクリーニングに使用する多価型ペプチドライブラリーの構造を図2に示す。図中M, A, UはそれぞれMet, Ala, アミノカプロン酸を示す。XXXXはライブラリー部を示し、X (degenerate position)はCys以外の19種のアミノ酸の混合物を使用して合成を行ったことを示す。   The structure of the multivalent peptide library used for screening is shown in FIG. In the figure, M, A, and U represent Met, Ala, and aminocaproic acid, respectively. XXXX indicates a library portion, and X (degenerate position) indicates that synthesis was performed using a mixture of 19 amino acids other than Cys.

まず1次ライブラリーとして、ライブラリー部が、XXXX(degenerate position が4つ)の多価型ペプチドライブラリーを用いてスクリーニングを行った。まず、各CTB固定化ビーズ(CTB量で250μg)と多価型ペプチドライブラリー(300μg)を200μlのPBS中で4℃、18時間インキュベートした。ビーズを洗浄後、30 %酢酸でCTBに結合したペプチドを溶出し、回収後、N末端側から順次アミノ酸シークエンスを行った。   First, as a primary library, screening was performed using a multivalent peptide library whose library part was XXXX (4 degenerate positions). First, each CTB-immobilized bead (CTB amount 250 μg) and a multivalent peptide library (300 μg) were incubated in 200 μl of PBS at 4 ° C. for 18 hours. After washing the beads, the peptide bound to CTB was eluted with 30% acetic acid, and after recovery, amino acid sequencing was performed sequentially from the N-terminal side.

各degenerate positionについて、検出された19種のアミノ酸の量比を算出し、その和が19になるように補正した。さらに、各アミノ酸について、野生型CTBを用いた場合に得られた値を、CTB-E51Aを用いた場合に得られた値で割ってその比を算出し、改めてすべてのアミノ酸についての値の和が19になるように補正した。したがって、仮に野生型CTBとCTB-E51Aとの間で各アミノ酸の選択性に差がなければその値は全て1となる。選択性の指標として、この値が1.2を超えた場合に野生型CTBに対して強い選択性がみられたと判断することとした。   For each degenerate position, the amount ratio of 19 detected amino acids was calculated and corrected so that the sum was 19. Furthermore, for each amino acid, the value obtained when wild-type CTB was used was divided by the value obtained when CTB-E51A was used to calculate the ratio, and the sum of the values for all amino acids was again calculated. Was corrected to be 19. Therefore, if there is no difference in the selectivity of each amino acid between wild type CTB and CTB-E51A, the value is all 1. As an index of selectivity, when this value exceeded 1.2, it was determined that strong selectivity was observed for wild-type CTB.

1次ライブラリーによるスクリーニングの結果、4カ所のすべてdegenerate positionについて、塩基性アミノ酸が選択されること、特にArgが頻度高く選択されることが示された(図3上段)。   As a result of the screening using the primary library, it was shown that basic amino acids were selected for all four degenerate positions, in particular, Arg was frequently selected (the upper part of FIG. 3).

そこで、2次ライブラリーとして、Argを中心に導入し、その両側に3つのdegenerate positionを導入したものを作成し(図3中段)、2次ライブラリーによるスクリーニングを行ったところ、すべてのpositionで塩基性のアミノ酸が選択されること、特に固定化したArgの+2のpositionでのArgの選択性が最も高いことが示された(図3中段)。   Therefore, as a secondary library, Arg was mainly introduced and three degenerate positions were introduced on both sides (middle of Fig. 3). When screening with the secondary library was performed, all positions were It was shown that a basic amino acid was selected, and in particular, Arg selectivity at the +2 position of immobilized Arg was the highest (middle in FIG. 3).

そこで、RXRのモチーフを中心に持つ3次ライブラリーを作成し(図3下段)、3次ライブラリーによるスクリーニングを行い、最終的に各positionで最も強く選択されたアミノ酸を並べたモチーフ、GGRHRRR(配列番号1)を同定した(図3下段)。   Therefore, a tertiary library centered on the RXR motif was created (bottom of Fig. 3), and screening with the tertiary library was performed. Finally, the motif that arranged the most strongly selected amino acids at each position, GGRHRRR ( SEQ ID NO: 1) was identified (bottom of FIG. 3).

<実施例3>GGR-tetのCTB結合能の評価
実施例2で同定した配列番号1のモチーフ:Gly-Gly-Arg-His-Arg-Arg-Arg(GGRHRRR)を、図2に示す多価型ペプチドライブラリーのXXXX部に組み入れた4価ペプチド(ペプチド性化合物)を合成した。以下、この4価ペプチドを「GGR-tet」(tetはテトラマーの意味)と記載する。また、negative controlとして、図2に示す多価型ペプチドライブラリーのXXXX部のみが欠損し、その他の構造は全て保持しているペプチド性化合物、MA-tetもあわせて合成した。
<Example 3> Evaluation of CTB binding ability of GGR-tet The motif of Gly-Gly-Arg-His-Arg-Arg-Arg (GGRHRRR) identified in Example 2 is shown in FIG. A tetravalent peptide (peptidic compound) incorporated in the XXXX part of the type peptide library was synthesized. Hereinafter, this tetravalent peptide is referred to as “GGR-tet” (tet means a tetramer). As a negative control, MA-tet, a peptidic compound in which only the XXXX part of the multivalent peptide library shown in FIG. 2 was deleted and all other structures were retained, was also synthesized.

GGR-tetおよびMA-tetの、野生型CTB、CTB-E51Aそれぞれに対する結合活性をELISA法にて検討した。具体的には、ELISAプレートに各濃度のGGR-tetならびにMA-tetをコートし、CTB(1.0μg/ml)あるいはCTB-E51A (1.0μg/ml)を結合後、洗浄し、残存しているCTBあるいはCTB-E51Aを抗CTB抗体を用いて検出した。   The binding activity of GGR-tet and MA-tet to wild type CTB and CTB-E51A was examined by ELISA. Specifically, ELISA plates are coated with various concentrations of GGR-tet and MA-tet, and after binding CTB (1.0 μg / ml) or CTB-E51A (1.0 μg / ml), they are washed and remain. CTB or CTB-E51A was detected using anti-CTB antibody.

結果を図4に示す。図4中の「GGR-tet WT−CTB」は、GGR-tetと野生型CTBとの結合活性を、「GGR-tet E51A−CTB」は、GGR-tetとCTB-E51Aとの結合活性を、「MA-tet WT−CTB」は、MA-tetと野生型CTBとの結合活性を、「MA-tet E51A−CTB」」は、MA-tetとはCTB-E51Aとの結合活性を示している。   The results are shown in FIG. “GGR-tet WT-CTB” in FIG. 4 indicates the binding activity between GGR-tet and wild-type CTB, and “GGR-tet E51A-CTB” indicates the binding activity between GGR-tet and CTB-E51A. “MA-tet WT-CTB” indicates the binding activity between MA-tet and wild-type CTB, and “MA-tet E51A-CTB” indicates the binding activity with CTB-E51A. .

その結果、MA-tetは、野生型CTBおよびCTB-E51Aのいずれに対して結合活性を全く示さないことが確認された。   As a result, it was confirmed that MA-tet did not show any binding activity to either wild type CTB or CTB-E51A.

GGR-tetは、野生型CTBに対して濃度依存的に強い結合活性を示すことが確認された。一方、GGR-tetは、CTB-E51Aに対しては濃度依存的に結合活性を示すものの、その最大結合活性はCTBの場合に比べて約1/2に低下していることが確認された。このことから、GGR-tetは、E51依存的にCTBに結合していることが明らかとなった。   It was confirmed that GGR-tet exhibits strong binding activity to wild-type CTB in a concentration-dependent manner. On the other hand, although GGR-tet showed a binding activity to CTB-E51A in a concentration-dependent manner, it was confirmed that its maximum binding activity was reduced to about 1/2 compared to CTB. This indicates that GGR-tet is bound to CTB in an E51-dependent manner.

<実施例4>GGR-tetのCT阻害能の評価
CHO細胞はCT処理によって形態が著しく変化し、紡錘形を示すようになることが知られている。本系は簡便かつ幅広く用いられているCT活性評価系である。そこで、CT処理によって誘導されるCHOの形態変化に及ぼすGGR-tetの効果を検討した。
<Example 4> Evaluation of CT inhibition ability of GGR-tet
It is known that the morphology of CHO cells changes markedly by CT treatment and becomes spindle-shaped. This system is a simple and widely used CT activity evaluation system. Therefore, the effect of GGR-tet on the morphological change of CHO induced by CT treatment was examined.

GGR-tetおよびMA-tetの(30,100μg/ml)存在あるいは非存在下、CHO細胞を0.5 μg/mlのCTで処理し、3時間37℃インキュベート後の細胞形態の変化を、顕微鏡下で観察した。1処理あたり、約300個の細胞を観察し、形態が著しく伸展し、紡錘形を示すと認められる細胞の割合を算出した。無処理の細胞では、紡錘形を示す細胞の割合は10%程度に止まるのに対し、CT処理を行うと、その割合は60%以上に増加する。   CHO cells were treated with 0.5 μg / ml CT in the presence or absence of GGR-tet and MA-tet (30,100 μg / ml), and changes in cell morphology were observed under a microscope for 3 hours at 37 ° C. did. About 300 cells were observed per treatment, and the proportion of cells that were recognized as having a markedly expanded morphology and spindle shape was calculated. In untreated cells, the proportion of spindle-shaped cells is only about 10%, whereas when CT treatment is performed, the proportion increases to 60% or more.

このとき、構造中になんのモチーフも持たないMA-tetを共存させてもその割合にはほとんど影響を与えないのに対し、GGR-tetを共存させた場合、容量依存的に紡錘形を示す細胞の割合が減少し、100μg/mlでは38%以下にまで減少することが確認された。   At this time, coexistence of MA-tet without any motif in the structure has almost no effect on the ratio, but when GGR-tet coexists, cells that show spindle shape in a volume-dependent manner It was confirmed that the ratio decreased to 38% or less at 100 μg / ml.

このことは、GGR-tetがE51を標的としてCTの受容体結合部位に結合することにより、CTのCHOに対する作用を阻害したことを示している。   This indicates that GGR-tet inhibited the action of CT on CHO by binding to the receptor binding site of CT targeting E51.

以上の実施例に示した通り、CTBの受容体結合部位を標的として、多価型ペプチドライブラリースクリーニングを行うことにより、新規CTB結合モチーフ(配列番号1)を同定し、このモチーフを分子内に4個有する4価ペプチド(ペプチド性化合物):GGR-tetは、高い親和性でCTBに結合し、CTの標的細胞に対する作用を効率よく阻害することが確認された。したがって、GGR-tetを有効成分として含有することで、コレラ治療薬(CT阻害薬)として利用することができることが明らかになった。   As shown in the above examples, a novel CTB binding motif (SEQ ID NO: 1) was identified by screening a multivalent peptide library targeting the receptor binding site of CTB, and this motif was incorporated into the molecule. Four tetravalent peptides (peptidic compounds) having four: GGR-tet was confirmed to bind to CTB with high affinity and efficiently inhibit the action of CT on target cells. Therefore, it became clear that it can be used as a therapeutic agent for cholera (CT inhibitor) by containing GGR-tet as an active ingredient.

<実施例5>多価型ペプチドシート合成技術を用いたCTB結合モチーフの同定 GGR-tetによるCT阻害効果が確認されたことから、GGR-tetのペプチドモチーフ(GGRHRRR)をベースとして、より結合力と阻害効果に優れたモチーフの取得を試みた。   <Example 5> Identification of CTB binding motif using multivalent peptide sheet synthesis technology Since the CT inhibitory effect by GGR-tet was confirmed, more binding force based on GGR-tet peptide motif (GGRHRRR) I tried to obtain a motif with excellent inhibitory effect.

まず、GGRHRRRモチーフのうち、どのアミノ酸がCTBとの結合に必須なのかを同定するため、各ポジションのアミノ酸をAla置換したもの、さらに塩基性アミノ酸については電荷が異なるGlu置換を行ったもの、それぞれのペプチドをクラスター効果が発揮できるように、4価ペプチドとしてシート上に合成し、WT-CTBならびにE51A-CTBとの結合に及ぼす影響を検討した。   First, in order to identify which amino acids of the GGRHRRR motif are essential for binding to CTB, amino acids at each position were replaced with Ala, and basic amino acids were subjected to Glu substitution with different charges. The peptide was synthesized as a tetravalent peptide on the sheet so that the cluster effect could be exhibited, and the influence on the binding to WT-CTB and E51A-CTB was examined.

シート上に4価ペプチドを合成する方法は、本発明者によって提案されている特開2011−158341号公報に記載の手順に沿って行った。具体的には、合成に際しては、intavis AG社のスポットペプチドシンセサイザーを使用した。まずセルロースシート(Intavis AG社)上に存在するアミノ基に対して、Fmoc-βAla、続いてFmoc-アミノカプロン酸を反応させ、十分なスペーサー長を確保した。次にペプチド鎖を4価に分岐させるために、FmocLys(Fmoc)を2回連続で反応させ、形成された4個のアミノ基に対して均等にそれ以降の配列を与えるよう伸長反応を行った。この操作により、セルロースシート上に合成される4価ペプチドは図2に示す多価型ペプチドライブラリーの核構造と同一の核構造を有することになる(図6)。以上の操作により、シート上にスポット合成された各4価ペプチドが持つモチーフの配列と、シート上での位置情報を図7(A)に示す。   The method for synthesizing the tetravalent peptide on the sheet was performed according to the procedure described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-158341 proposed by the present inventor. Specifically, a spot peptide synthesizer from intavis AG was used for the synthesis. First, the amino group present on the cellulose sheet (Intavis AG) was reacted with Fmoc-βAla and then with Fmoc-aminocaproic acid to ensure a sufficient spacer length. Next, in order to branch the peptide chain into four valences, FmocLys (Fmoc) was reacted twice in succession, and an elongation reaction was performed so as to give the subsequent sequences evenly to the four amino groups formed. . By this operation, the tetravalent peptide synthesized on the cellulose sheet has the same nuclear structure as that of the multivalent peptide library shown in FIG. 2 (FIG. 6). FIG. 7A shows the motif sequence of each tetravalent peptide spot-synthesized on the sheet by the above operation and positional information on the sheet.

さらに、4価ペプチド性化合物がスポット合成されたシートを5% Skim Milk Powderを用いてブロッキング後、125I-His-標識WT-CTB(1μg/ml)または125I-His-標識E51A-CTB(1μg/ml)と、それぞれ4℃、1時間インキュベーション後、洗浄し、BAS-2500にてシート上に結合した放射活性を検出し(図7(B))、定量解析を行った(表1)。 具体的には、標識WT-CTBでブロットした場合、ならびに標識E51A-CTBでブロットした場合、それぞれについて各スポットの濃さ(PSL)を定量し、各スポットのPSL値の総計がスポットの数である19になるように補正表示した。すなわち、各化合物の間で結合に差が全く存在しない場合には、値は全て1.0となる。また、結合特異性を示す指標として、補正後のWT-CTBへの結合量(WT-CTB結合力)を、補正後のE51A-CTBへの結合量(E51A-CTB結合力)で割った値、WT-CTB/E51A-CTB(結合比)を算出し、この値についても総計が19になるように補正して表示した。さらに、WT-CTBへの結合力、ならびに結合比、双方に優れていることを示す指標として、補正後のWT-CTBへの結合量と補正後の結合比をかけた値(WT-CTB結合力×結合比)を用いた。 Furthermore, the sheet on which the tetravalent peptide compound was spot-synthesized was blocked with 5% Skim Milk Powder, and then 125 I-His-labeled WT-CTB (1 μg / ml) or 125 I-His-labeled E51A-CTB ( 1 μg / ml), each at 4 ° C. for 1 hour, washed, washed with BAS-2500 to detect the radioactivity bound on the sheet (FIG. 7B), and quantitative analysis was performed (Table 1) . Specifically, when blotting with labeled WT-CTB and blotting with labeled E51A-CTB, the density (PSL) of each spot was quantified, and the total PSL value of each spot was the number of spots. The correction was displayed so that there was 19. That is, if there is no difference in binding between the compounds, all values are 1.0. In addition, as an indicator of binding specificity, the value obtained by dividing the corrected binding amount to WT-CTB (WT-CTB binding force) by the corrected binding amount to E51A-CTB (E51A-CTB binding force) WT-CTB / E51A-CTB (binding ratio) was calculated, and this value was corrected and displayed so that the total was 19. Furthermore, as an indicator that the binding strength to WT-CTB and the binding ratio are both excellent, the value obtained by multiplying the corrected binding amount to WT-CTB and the corrected binding ratio (WT-CTB binding) Force x binding ratio).

結果を表1に示す。   The results are shown in Table 1.

表1に示したように、特にN末端から3番目から6番目のアミノ酸をそれぞれAla置換すると、GGRHRRRに比べWT-CTBへの結合量が低下すること、またGGRHRRRに存在しているいずれの塩基性アミノ酸をGluに置換してもWT-CTBへの結合量が低下すること、が明らかとなった。   As shown in Table 1, especially when the 3rd to 6th amino acids from the N-terminus are each replaced with Ala, the amount of binding to WT-CTB decreases compared to GGRHRRR, and any base present in GGRHRRR It was clarified that the amount of binding to WT-CTB was reduced even when the sex amino acid was replaced with Glu.

さらに、GGRHRRRに存在している4つのArgのうちどの2つをAlaに置換してもWT-CTBへの結合量が低下すること、が明らかとなった。一方で、N末端から1番目、2番目、7番目のアミノ酸をAlaに置換しても大きな結合力の低下はみられない。さらに、この3つのアミノ酸置換体については、いずれも高いWT-CTB/E51A-CTB値(結合比)、ならびにWT-CTB結合力×結合比の値を示していた。以上の結果は、N末端側から3番目から6番目のアミノ酸、RHRRはWT-CTBとのE51特異的な結合に必須の役割を果たしていること、一方でN末端から1番目、2番目、7番目のアミノ酸は他のアミノ酸に置換可能であることを示している。 そこで次に、GGRHRRRモチーフ中のRHRRを固定し、N末端から1番目、2番目、7番目のアミノ酸を順次Cysを除く19種のアミノ酸でシャッフルしたペプチドを4価体としてスポット合成し、同様の検討を行った(図8(A)(B))。定量解析を行った結果を表2に示す。表2では、各スポットのPSL値の総計がスポットの数である56になるように補正表示した。また、結合特異性を示す指標として、補正後のWT-CTBへの結合量(WT-CTB結合力)を、補正後のE51A-CTBへの結合量(E51A-CTB結合力)で割った値、WT-CTB/E51A-CTB(結合比)を算出し、この値についても総計が56になるように補正して表示した。さらに、WT-CTBへの結合力、ならびに結合比、双方に優れていることを示す指標として、補正後のWT-CTBへの結合量と補正後の結合比をかけた値(WT-CTB結合力×結合比)を用いた。結果はWT-CTB結合力の強い順に表示している。   Furthermore, it became clear that the amount of binding to WT-CTB decreased even if any two of the four Args present in GGRHRRR were replaced with Ala. On the other hand, even if the 1st, 2nd, and 7th amino acids from the N-terminus are replaced with Ala, no significant reduction in binding force is observed. Furthermore, all of these three amino acid substitution products showed high WT-CTB / E51A-CTB values (binding ratio) and WT-CTB binding power × binding ratio values. The above results show that the third to sixth amino acids from the N-terminal side, RHRR, plays an essential role for E51-specific binding to WT-CTB, while the first, second, and seventh from the N-terminal. It shows that the second amino acid can be substituted with another amino acid. Then, RHRR in the GGRHRRR motif was fixed, and the first, second, and seventh amino acids from the N-terminal were sequentially spot-synthesized as tetravalent peptides with 19 kinds of amino acids except Cys. Investigation was performed (FIGS. 8A and 8B). Table 2 shows the results of the quantitative analysis. In Table 2, correction was displayed so that the total PSL value of each spot was 56, which is the number of spots. In addition, as an indicator of binding specificity, the value obtained by dividing the corrected binding amount to WT-CTB (WT-CTB binding force) by the corrected binding amount to E51A-CTB (E51A-CTB binding force) WT-CTB / E51A-CTB (binding ratio) was calculated, and this value was corrected and displayed so that the total was 56. Furthermore, as an indicator that the binding strength to WT-CTB and the binding ratio are both excellent, the value obtained by multiplying the corrected binding amount to WT-CTB and the corrected binding ratio (WT-CTB binding) Force x binding ratio). The results are displayed in order of strong WT-CTB binding force.

表2に示したように、WT-CTBへの結合量が高いものの上位5種(WT-CTB結合力1.25以上)を選択したところ、いずれのペプチドも、高いWT-CTB結合力×結合比の値(1.48以上)を示すことが明らかとなった。すなわち、これらのペプチドはWT-CTBへの結合力ならびに結合特異性、いずれにも優れていることを示している。   As shown in Table 2, when the top 5 species (WT-CTB binding strength 1.25 or more) with high binding to WT-CTB were selected, all peptides had high WT-CTB binding strength x binding ratio. It became clear to show a value (above 1.48). That is, these peptides are excellent in both binding power and binding specificity to WT-CTB.

そこで、この5種の中から、GNRHRRRならびにGGRHRRLの2種を選択し、GNRHRRRについてはポジション1Glyおよびポジション7Argを、GGRHRRLについてはポジション1Glyおよびポジション2Glyを、それぞれ各種アミノ酸で置換し、同様の検討を行った(図9)。定量解析を行った結果を表3に示す。表3では、各スポットのPSL値の総計がスポットの数である76になるように補正表示した。また、結合特異性を示す指標として、補正後のWT-CTBへの結合量(WT-CTB結合力)を、補正後のE51A-CTBへの結合量(E51A-CTB結合力)で割った値、WT-CTB/E51A-CTB(結合比)を算出し、この値についても総計が76になるように補正して表示した。さらに、WT-CTBへの結合力、ならびに結合比、双方に優れていることを示す指標として、補正後のWT-CTBへの結合量と補正後の結合比をかけた値(WT-CTB結合力×結合比)を用いた。結果はWT-CTB結合力×結合比の値の高い順に表示した。   Therefore, GNRHRRR and GGRHRRL were selected from these five types, and GNRHRRR was substituted with various amino acids for position 1Gly and position 7Arg, and for GGRHRRL, position 1Gly and position 2Gly, respectively. Performed (FIG. 9). Table 3 shows the results of the quantitative analysis. In Table 3, correction is displayed so that the total PSL value of each spot is 76, which is the number of spots. In addition, as an indicator of binding specificity, the value obtained by dividing the corrected binding amount to WT-CTB (WT-CTB binding force) by the corrected binding amount to E51A-CTB (E51A-CTB binding force) WT-CTB / E51A-CTB (binding ratio) was calculated, and this value was corrected and displayed so that the total was 76. Furthermore, as an indicator that the binding strength to WT-CTB and the binding ratio are both excellent, the value obtained by multiplying the corrected binding amount to WT-CTB and the corrected binding ratio (WT-CTB binding) Force x binding ratio). The results were displayed in descending order of the value of WT-CTB binding force × binding ratio.

その結果、WT-CTBへの結合力、ならびに結合比、双方に優れていることを示す指標である、WT-CTB結合力×結合比の値の最も高いものから5種(1.7以上)に着目した。これら5種のペプチド、
配列番号2:Tyr-Gly-Arg-His-Arg-Arg-Leu(YGRHRRL)
配列番号3:Gly-Asn-Arg-His-Arg-Arg-Gly(GNRHRRG)
配列番号4:Gly-Lys-Arg-His-Arg-Arg-Leu(GKRHRRL)
配列番号5:Arg-Gly-Arg-His-Arg-Arg-Leu(RGRHRRL)
配列番号6:Gly-Asn-Arg-His-Arg-Arg-Arg(GNRHRRR)
はいずれも高いWT-CTB結合力(1.25以上)を示していた。
As a result, we focus on 5 types (1.7 or more) from the highest values of WT-CTB binding force x binding ratio, which is an indicator of excellent binding strength and binding ratio to WT-CTB. did. These five peptides,
Sequence number 2: Tyr-Gly-Arg-His-Arg-Arg-Leu (YGRHRRL)
Sequence number 3: Gly-Asn-Arg-His-Arg-Arg-Gly (GNRHRRG)
Sequence number 4: Gly-Lys-Arg-His-Arg-Arg-Leu (GKRHRRL)
Sequence number 5: Arg-Gly-Arg-His-Arg-Arg-Leu (RGRHRRL)
Sequence number 6: Gly-Asn-Arg-His-Arg-Arg-Arg (GNRHRRR)
All showed high WT-CTB binding force (1.25 or more).

<実施例6>YGR-tet、GNR-tetのCTB結合能の評価 実施例5で着目した5種のペプチドなかから、YGRHRRL(配列番号2)、GNRHRRG(配列番号3)の2種を新規CTB結合モチーフとして選択し、以下の検討に使用した。すなわち、YGRHRRL(配列番号2)およびGNRHRRG(配列番号3)のモチーフを、図2に示す多価型ペプチドライブラリーの4つのXXXX部に組み入れ、4価のペプチド性化合物を合成した(以下、YGR-tet、GNR-tetと記載する)。なお、negative controlとして、図2に示す多価型ペプチドライブラリーのXXXX部のみが欠損し、その他の構造は全て保持しているペプチド性化合物、MA-tetもあわせて合成した。   <Example 6> Evaluation of CTB binding ability of YGR-tet and GNR-tet Among the five peptides focused on in Example 5, two types of YGRHRRL (SEQ ID NO: 2) and GNRHRRG (SEQ ID NO: 3) were newly developed as CTBs. It was selected as a binding motif and used for the following studies. That is, the motifs of YGRHRRL (SEQ ID NO: 2) and GNRHRRG (SEQ ID NO: 3) were incorporated into the four XXXX parts of the multivalent peptide library shown in FIG. 2 to synthesize tetravalent peptide compounds (hereinafter referred to as YGR). -tet and GNR-tet). As a negative control, a peptide compound, MA-tet, in which only the XXXX part of the multivalent peptide library shown in FIG. 2 was deleted and all other structures were retained was also synthesized.

そして、YGR-tetならびにGNR-tetの、WT-CTB、E51A-CTBそれぞれに対する結合活性をELISA法にて検討した(図10、図11)。具体的には、ELISAプレートに各濃度のYGR-tet(図10)あるいはGNR-tet(図11)をコートし、CTB(1.0μg/ml)あるいはCTB-E51A (1.0 μg/ml)を結合後、洗浄し、残存しているWT-CTBあるいはE51A-CTBを抗CTB抗体を用いて検出した。   Then, the binding activity of YGR-tet and GNR-tet to WT-CTB and E51A-CTB was examined by ELISA (FIGS. 10 and 11). Specifically, ELISA plates are coated with various concentrations of YGR-tet (Fig. 10) or GNR-tet (Fig. 11), and after binding CTB (1.0 µg / ml) or CTB-E51A (1.0 µg / ml) After washing, the remaining WT-CTB or E51A-CTB was detected using an anti-CTB antibody.

その結果、YGR-tet、GNR-tetともにWT-CTBに対して濃度依存的に強い結合活性を示すが、E51A-CTBに対しては結合活性が減弱していること、特にGNR-tetはほとんどE51A-CTBに結合しないことが確認された。すなわち、YGR-tetおよびGNR-tetは、優れた結合部位特異性を示すことが明らかとなった。   As a result, both YGR-tet and GNR-tet showed strong binding activity to WT-CTB in a concentration-dependent manner, but the binding activity to E51A-CTB was attenuated, especially GNR-tet It was confirmed that it does not bind to E51A-CTB. That is, it was revealed that YGR-tet and GNR-tet show excellent binding site specificity.

<実施例7>CTによるCHO細胞の形態変化誘導に対するYGR-tet、GNR-tetの阻害効果
実施例4と同様に、CTによるCHO細胞の形態変化誘導に対するYGR-tet、GNR-tetの阻害効果を検討したところ、いずれもGGR-tetよりも強い阻害効果を示すことが明らかとなった(図12)。
<Example 7> Inhibitory effect of YGR-tet and GNR-tet on morphological change induction of CHO cells by CT As in Example 4, the inhibitory effect of YGR-tet and GNR-tet on morphological change induction of CHO cells by CT As a result, it was clarified that all showed a stronger inhibitory effect than GGR-tet (FIG. 12).

<実施例8>CTによるCaco-2細胞でのcAMP産生に対するYGR-tet、GNR-tetの阻害効果 CTが腸管上皮細胞上の受容体を介して取り込まれると、逆行輸送を経由して、細胞質内にAサブユニットが運び込まれる。A-サブユニットはGTP結合タンパク質であるGsをADP-リボシル化し、活性化状態に保持することによってアデニレートシクラーゼを活性化する。その結果、細胞内のcAMP濃度が増加し、cAMP依存的なAキナーゼが活性化し、イオンチャネルをリン酸化することによって活性化する。その結果、Clイオンが流出し、浸透圧に従って大量の水が流出し、下痢を引き起こす。そこで、ヒト結腸がん由来細胞株であるCaco-2細胞を用いて、CTによるcAMP産生に対するYGR-tet、GNR-tetの阻害効果を検討することにした。 <Example 8> Inhibitory effect of YGR-tet and GNR-tet on cAMP production in Caco-2 cells by CT When CT is taken in via a receptor on the intestinal epithelial cell, the cytoplasm passes through retrograde transport A subunit is carried in. A- subunit is ADP- ribosylation of G s is a GTP-binding protein, activate adenylate cyclase by holding the activated state. As a result, the intracellular cAMP concentration increases, cAMP-dependent A kinase is activated, and is activated by phosphorylating ion channels. As a result, Cl ions flow out and a large amount of water flows out according to the osmotic pressure, causing diarrhea. Therefore, we decided to examine the inhibitory effect of YGR-tet and GNR-tet on cAMP production by CT using Caco-2 cells, a human colon cancer-derived cell line.

具体的には、上皮細胞様に分化させたCaco-2細胞を、YGR-tet、GNR-tet(30,100 μg/ml)存在あるいは非存在下で、30分37℃インキュベート後、1.0 μg/mlのCTを加え3時間37℃インキュベート後、細胞ライセートを調製した。PerkinElmer社のcAMP Alpha Screen Kitを用いて、各ライセート中のcAMP 産生量を測定した。   Specifically, Caco-2 cells differentiated into epithelial cells were incubated at 37 ° C. for 30 minutes in the presence or absence of YGR-tet and GNR-tet (30,100 μg / ml), and then 1.0 μg / ml After adding CT and incubating at 37 ° C. for 3 hours, a cell lysate was prepared. The amount of cAMP produced in each lysate was measured using a PerkinElmer cAMP Alpha Screen Kit.

その結果、CT処理によりcAMPの顕著な増加(1.4nmol/mg protein)が観察されること、その一方、YGR-tetならびにGNR-tetともに容量依存的にこのcAMP産生を抑制すること、特に100μg/mlではYGR-tetで69 %、GNR-tetで54 %にまで低下することが示された(図13)。   As a result, a significant increase in cAMP (1.4 nmol / mg protein) was observed with CT treatment, while YGR-tet and GNR-tet both inhibited this cAMP production in a dose-dependent manner, particularly 100 μg / In ml, YGR-tet showed a decrease to 69% and GNR-tet to 54% (FIG. 13).

Claims (3)

コレラ毒素に結合して毒性を阻害するCT阻害4価ペプチドであって、3つのリジン(Lys)が結合して形成された分子核構造の端部に位置する4つのアミノ基の各々に、配列番号1〜6のペプチドモチーフのうちのいずれか1種が、直接またはスペーサーを介して結合していることを特徴とするCT阻害4価ペプチド。   A CT-inhibiting tetravalent peptide that binds to cholera toxin and inhibits toxicity, wherein each of the four amino groups located at the end of the molecular nucleus structure formed by combining three lysines (Lys) has a sequence A CT-inhibiting tetravalent peptide, wherein any one of the peptide motifs of Nos. 1 to 6 is bound directly or via a spacer. N末端がアセチル化されていることを特徴とする請求項1のCT阻害4価ペプチド。   The CT-inhibiting tetravalent peptide according to claim 1, wherein the N-terminus is acetylated. 請求項1または2のCT阻害4価ペプチドを含有することを特徴とするコレラ治療薬。

A therapeutic agent for cholera comprising the CT-inhibiting tetravalent peptide according to claim 1 or 2.

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016027018A (en) * 2014-06-23 2016-02-18 学校法人同志社 Lt inhibitory tetravalent peptide and etec infection therapeutic agent

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