JP2018145151A - Multifunctional type peptide probe, and selective concentration method of target molecule using the same - Google Patents

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ナナ 川崎
悠葵 太田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide probes that have no defect/problem possessed by conventional probes and are easy to use for biomolecules.SOLUTION: The inventors of this application studied intensively and the present invention has been completed by finding that a peptide probe having a particular sequence/structure (e.g., CHO substituted C-G-E-N-L-Y-F-Q-G-K-G-X, where X is L-propargyl glycine) increases hydrophilicity to enable the reaction with biomolecules in physiological conditions, and increases options of cutting means at the time of separation and recovery of a target molecule from a resin carrier to enable the cutting means to be selected in consideration of the characteristic of the target molecule, and thereby the separation and recovery of the target molecule from the resin carrier in high yield become possible.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、主としてプロテオミクス、メタボロミクス、グライコミクスの分野で用いられる多機能型ペプチドプローブ、及びこれを用いた標的分子の選択的濃縮法に関する。   The present invention relates to a multifunctional peptide probe mainly used in the fields of proteomics, metabolomics, and glycomics, and a method for selectively enriching target molecules using the same.

標的分子を濃縮する方法として、標的分子にアジド(N3)基を導入し、アルキンを持つプローブとそのアジド基をクリック反応(銅イオンを触媒とした環化反応)により共有結合させ、濃縮・回収する方法が知られている(非特許文献1)。ここで用いられるプローブは、樹脂との結合・分離が可能である必要がある。 As a method of concentrating the target molecule, an azide (N 3 ) group is introduced into the target molecule, and the probe having the alkyne and the azide group are covalently bonded by a click reaction (cyclization reaction using copper ions as a catalyst). A method of collecting is known (Non-patent Document 1). The probe used here needs to be able to bind to and separate from the resin.

非特許文献1記載の発明の特徴は、3-エチニルベンズアルデヒドをプローブとして用いたことであり、アルキン基がアジド基とクリック反応により共有結合を形成すること、アルデヒド基がヒドラジン基を持つ樹脂と共有結合すること、プローブと標的分子の複合体は、ヒドロキシアミン処理により樹脂から分離回収できることを特徴としている。   The feature of the invention described in Non-Patent Document 1 is that 3-ethynylbenzaldehyde is used as a probe. The alkyne group forms a covalent bond with an azide group by a click reaction, and the aldehyde group is shared with a resin having a hydrazine group. The binding and the complex of the probe and the target molecule can be separated and recovered from the resin by treatment with hydroxyamine.

Nishikaze T, Kawabata S, Iwamoto S, Tanaka K.: Reversible hydrazide chemistry-based enrichment for O-GlcNAc-modified peptides and glycopeptides having non-reducing GlcNAc residues. Analyst. 2013 Dec 7;138(23):7224-32.Nishikaze T, Kawabata S, Iwamoto S, Tanaka K .: Reversible hydrazide chemistry-based enrichment for O-GlcNAc-modified peptides and glycopeptides having non-reducing GlcNAc residues. Analyst. 2013 Dec 7; 138 (23): 7224-32.

非特許文献1に記載の方法の欠点・問題点として、3-エチニルベンズアルデヒドの親水性が低く、生理的条件で生体分子と反応させることが容易でない点、及び、樹脂からの分離手段がヒドロキシアミンとの反応に限られるため、副反応が生じ、回収率がよくない点がある。本発明は、これらの問題点がなく、生体分子に対しても使いやすいプローブを提供することを目的とする。   The disadvantages and problems of the method described in Non-Patent Document 1 are that 3-ethynylbenzaldehyde has low hydrophilicity and is not easily reacted with biomolecules under physiological conditions, and the means for separating from a resin is hydroxyamine. Since the reaction is limited to the reaction, side reaction occurs and the recovery rate is not good. An object of the present invention is to provide a probe that does not have these problems and is easy to use for biomolecules.

本願発明者らは、鋭意研究の結果、特定の配列・構造を有するペプチドプローブによって、親水性が向上して生理的条件での生体分子との反応が可能になるとともに、標的分子を樹脂担体から分離回収する際の切断手段の選択肢を増やし、標的分子の特性を考慮して切断手段を選択可能とし、高収率で標的分子を樹脂から分離回収可能になることを見出し、以下の発明を完成した。   As a result of earnest research, the inventors of the present application have improved the hydrophilicity by using a peptide probe having a specific sequence / structure, and can react with a biomolecule under physiological conditions, and the target molecule can be removed from a resin carrier. Increasing the choice of cleaving means for separation and recovery, making it possible to select cleaving means in consideration of the characteristics of the target molecule, and found that the target molecule can be separated and recovered from the resin in high yield, completing the following invention did.

(1) 下記式(I)〜(III)のいずれかで表される構造を有するペプチドプローブ。
Xa-Xn1-Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly-Xn2-Lys-Xb-Xn3-Xc ・・・式(I)
Xa-Xn1-Lys-Xb-Xn2-Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly-Xn3-Xc ・・・式(II)
Xa-Xn1-Lys-Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly-Xn2-Xc ・・・式(III)
(式中、
Xn1は、n1個のアミノ酸(n1=0〜10)であり、
Xn2は、n2個のアミノ酸(n2=0〜10)であり、
Xn3は、n3個のアミノ酸(n3=0〜10)であり、
Xaは、フォルミル基で置換された又は置換されていないアミノ酸であり、
Xbは、プロリン以外のアミノ酸であり、
Xcは、炭素数2〜10の直鎖若しくは分枝のアルキニル基で置換されたアミノ酸、アジド基若しくは−R−アジド基(Rは炭素数1〜10の直鎖又は分枝のアルキレン基)で置換されたアミノ酸、又は特異結合性分子である。)
(2) 特異結合性分子が、アビジン、ストレプトアビジン、脱グリコシル化アビジン、又はビオチンである、(1)記載のペプチドプローブ。
(3) 式(I)〜(III)において、Xcが前記アルキニル基で置換されたアミノ酸である、(1)記載のペプチドプローブ。
(4) 前記アルキニル基がエチニル基、プロピニル基、直鎖若しくは分枝のブチニル基、又は直鎖若しくは分枝のペンチニル基である、(1)〜(3)のいずれか1項に記載のペプチドプローブ。
(5) 式(I)〜(III)において、n2及びn3が0である、(1)〜(4)のいずれか1項に記載のペプチドプローブ。
(6) 式(I)で表される構造を有する、(1)〜(5)のいずれか1項に記載のペプチドプローブ。
(7) Xaがフォルミル基で置換されたアミノ酸である、(1)〜(6)のいずれか1項に記載のペプチドプローブ。
(8) Xa-Gly-Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly-Lys-Gly-Xc(Xaはフォルミル基で置換されたシステイン)で表される構造を有する、(7)記載のペプチドプローブ。
(9) (1)〜(6)のいずれか1項に記載のペプチドプローブと液体試料中の標的分子を接触させ、ペプチドプローブのC末端に標的分子を結合させる工程、
前記ペプチドプローブのN末端を樹脂担体上に結合させる工程、
固液分離により樹脂担体を回収し、樹脂担体を洗浄する工程、
樹脂担体−ペプチドプローブ−標的分子の複合体をTEVプロテアーゼ、トリプシン若しくはリジルエンドペプチダーゼで消化してペプチドプローブを切断することにより、標的分子を樹脂から分離し回収する工程
を含む、標的分子の選択的濃縮方法。
(10) (7)又は(8)記載のペプチドプローブと液体試料中の標的分子を接触させ、ペプチドプローブのC末端に標的分子を結合させる工程、
前記ペプチドプローブのN末端を樹脂担体上に結合させる工程、
固液分離により樹脂担体を回収し、樹脂担体を洗浄する工程、
樹脂担体−ペプチドプローブ−標的分子の複合体をTEVプロテアーゼ、トリプシン若しくはリジルエンドペプチダーゼで消化してペプチドプローブを切断するか、又はヒドロキシアミンと反応させて樹脂担体とペプチドプローブの結合を解離させることにより、標的分子を樹脂から分離し回収する工程
を含む、標的分子の選択的濃縮方法。
(11) 前記ペプチドプローブは、Xcが炭素数2〜10の直鎖若しくは分枝のアルキニル基で置換されたアミノ酸であり、標的分子がOGlcNAcを有する分子であり、標的分子のOGlcNAcにアジド基を導入した後、銅触媒下でクリック反応を進行させ、ペプチドプローブと標的分子を結合させる、(9)又は(10)記載の方法。
(1) A peptide probe having a structure represented by any of the following formulas (I) to (III).
Xa-Xn 1 -Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly-Xn 2 -Lys-Xb-Xn 3 -Xc ... Formula (I)
Xa-Xn 1 -Lys-Xb-Xn 2 -Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly-Xn 3 -Xc ... Formula (II)
Xa-Xn 1 -Lys-Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly-Xn 2 -Xc ... Formula (III)
(Where
Xn 1 is n 1 amino acids (n 1 = 0 to 10),
Xn 2 is n 2 amino acids (n 2 = 0 to 10),
Xn 3 is n 3 amino acids (n 3 = 0 to 10),
Xa is an amino acid substituted or unsubstituted with a formyl group,
Xb is an amino acid other than proline,
Xc is an amino acid, azide group or -R-azide group (R is a linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms) substituted with a linear or branched alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms. It is a substituted amino acid or a specific binding molecule. )
(2) The peptide probe according to (1), wherein the specific binding molecule is avidin, streptavidin, deglycosylated avidin, or biotin.
(3) The peptide probe according to (1), wherein in formulas (I) to (III), Xc is an amino acid substituted with the alkynyl group.
(4) The peptide according to any one of (1) to (3), wherein the alkynyl group is an ethynyl group, a propynyl group, a linear or branched butynyl group, or a linear or branched pentynyl group. probe.
(5) The peptide probe according to any one of (1) to (4), wherein in formulas (I) to (III), n 2 and n 3 are 0.
(6) The peptide probe according to any one of (1) to (5), which has a structure represented by formula (I).
(7) The peptide probe according to any one of (1) to (6), wherein Xa is an amino acid substituted with a formyl group.
(8) The structure according to (7), having a structure represented by Xa-Gly-Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly-Lys-Gly-Xc (Xa is cysteine substituted with a formyl group) Peptide probe.
(9) The step of bringing the peptide probe according to any one of (1) to (6) into contact with a target molecule in a liquid sample and binding the target molecule to the C-terminus of the peptide probe;
Binding the N-terminus of the peptide probe onto a resin carrier;
Recovering the resin carrier by solid-liquid separation and washing the resin carrier;
Selective target molecule comprising the step of separating and recovering the target molecule from the resin by digesting the resin carrier-peptide probe-target molecule complex with TEV protease, trypsin or lysyl endopeptidase to cleave the peptide probe Concentration method.
(10) A step of bringing the peptide probe according to (7) or (8) into contact with a target molecule in a liquid sample, and binding the target molecule to the C-terminus of the peptide probe;
Binding the N-terminus of the peptide probe onto a resin carrier;
Recovering the resin carrier by solid-liquid separation and washing the resin carrier;
By digesting the resin carrier-peptide probe-target molecule complex with TEV protease, trypsin or lysyl endopeptidase to cleave the peptide probe, or by reacting with hydroxyamine to dissociate the bond between the resin carrier and the peptide probe A method for selectively concentrating target molecules, comprising the step of separating and recovering the target molecules from the resin.
(11) The peptide probe is an amino acid in which Xc is substituted with a linear or branched alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, the target molecule is a molecule having OGlcNAc, and an azide group is added to OGlcNAc of the target molecule. The method according to (9) or (10), wherein after the introduction, the click reaction is allowed to proceed under a copper catalyst to bind the peptide probe and the target molecule.

本発明により、生体分子などの所望の標的分子を生理的条件下で高選択的・高収率で回収できる手段が提供される。本発明のペプチドプローブは標的分子に対する特異性が非常に高く、液体試料中の標的分子を高い収率で分離回収できる。また本発明のペプチドプローブは多機能型であり、標的分子を樹脂担体上に捕捉した後、樹脂から標的分子を分離回収する際の切断手段が複数存在するので、標的分子の特性に応じてより良好な切断手段を選択できる。   The present invention provides a means for recovering a desired target molecule such as a biomolecule with high selectivity and high yield under physiological conditions. The peptide probe of the present invention has very high specificity for the target molecule, and can separate and recover the target molecule in the liquid sample with high yield. Moreover, since the peptide probe of the present invention is a multi-functional type and there are a plurality of cleavage means for separating and recovering the target molecule from the resin after capturing the target molecule on the resin carrier, the peptide probe may be more suitable depending on the characteristics of the target molecule. A good cutting means can be selected.

本発明のペプチドプローブの製造手順を説明する図である。It is a figure explaining the manufacturing procedure of the peptide probe of this invention.

本発明において、「アミノ酸」という語は、典型的には、天然のタンパク質中に見いだされる20種の通常アミノ酸(アラニン、アスパラギン、システイン、グルタミン、グリシン、イソロイシン、ロイシン、メチオニン、フェニルアラニン、プロリン、セリン、スレオニン、トリプトファン、チロシン、バリン、アスパラギン酸、グルタミン酸、アルギニン、ヒスチジン、リジン)をいう。   In the present invention, the term “amino acid” typically refers to the 20 common amino acids (alanine, asparagine, cysteine, glutamine, glycine, isoleucine, leucine, methionine, phenylalanine, proline, serine found in natural proteins. , Threonine, tryptophan, tyrosine, valine, aspartic acid, glutamic acid, arginine, histidine, lysine).

特異結合性分子とは、特定の物質と特異的に結合する分子であり、結合パートナーの両方を包含する。具体例として、抗体とその対応抗原、アプタマーとその標的物質、アビジン−ビオチン系分子(アビジン、ストレプトアビジン、脱グリコシル化アビジン、ビオチン等)、ジンクフィンガーのような核酸結合ドメインとその標的核酸配列等を挙げることができる。   A specific binding molecule is a molecule that specifically binds to a specific substance and includes both binding partners. Specific examples include antibodies and their corresponding antigens, aptamers and their target substances, avidin-biotin-based molecules (avidin, streptavidin, deglycosylated avidin, biotin, etc.), nucleic acid binding domains such as zinc fingers and their target nucleic acid sequences, etc. Can be mentioned.

本発明の多機能型ペプチドプローブは、下記式(I)〜(III)のいずれかで表される構造を有する。
Xa-Xn1-Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly-Xn2-Lys-Xb-Xn3-Xc ・・・式(I)
Xa-Xn1-Lys-Xb-Xn2-Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly-Xn3-Xc ・・・式(II)
Xa-Xn1-Lys-Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly-Xn2-Xc ・・・式(III)
The multifunctional peptide probe of the present invention has a structure represented by any of the following formulas (I) to (III).
Xa-Xn 1 -Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly-Xn 2 -Lys-Xb-Xn 3 -Xc ... Formula (I)
Xa-Xn 1 -Lys-Xb-Xn 2 -Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly-Xn 3 -Xc ... Formula (II)
Xa-Xn 1 -Lys-Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly-Xn 2 -Xc ... Formula (III)

式中、
Xn1は、n1個のアミノ酸(n1=0〜10)であり、
Xn2は、n2個のアミノ酸(n2=0〜10)であり、
Xn3は、n3個のアミノ酸(n3=0〜10)であり、
Xaは、フォルミル基で置換された又は置換されていないアミノ酸であり、
Xbは、プロリン以外のアミノ酸であり、
Xcは、炭素数2〜10の直鎖若しくは分枝のアルキニル基で置換されたアミノ酸(以下、「アルキニル基置換アミノ酸」ということがある)、アジド基若しくは−R−アジド基(Rは炭素数1〜10の直鎖又は分枝のアルキレン基)で置換されたアミノ酸(以下、「アジド基置換アミノ酸」ということがある)、又は特異結合性分子である。
Where
Xn 1 is n 1 amino acids (n 1 = 0 to 10),
Xn 2 is n 2 amino acids (n 2 = 0 to 10),
Xn 3 is n 3 amino acids (n 3 = 0 to 10),
Xa is an amino acid substituted or unsubstituted with a formyl group,
Xb is an amino acid other than proline,
Xc is an amino acid substituted with a linear or branched alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms (hereinafter sometimes referred to as “alkynyl group-substituted amino acid”), azide group or —R-azide group (R is carbon number) It is an amino acid substituted with 1 to 10 linear or branched alkylene groups (hereinafter sometimes referred to as “azido group-substituted amino acid”) or a specific binding molecule.

式(I)〜(III)のペプチド配列中、Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Glyはタバコモザイクウイルスが有するプロテアーゼであるTEVプロテアーゼの認識配列であり、TEVプロテアーゼによってGln-Gly間で切断することができる。式(I)におけるC末端側及び式(III)におけるN末端側のLys-Xbは、Lys-Cペプチダーゼによる切断部位として設けられており、トリプシンによる切断も可能である。式(III)では、N末側のLys-GluにおいてLys-Cペプチダーゼ又はトリプシンによる切断が可能である。Xaは、主として樹脂担体への結合に利用される残基である。Xcは、標的分子を捕捉するための構造部分である。   In the peptide sequences of formulas (I) to (III), Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly is a recognition sequence for TEV protease, which is a protease possessed by tobacco mosaic virus. Can be cut with. Lys-Xb on the C-terminal side in formula (I) and on the N-terminal side in formula (III) is provided as a cleavage site by Lys-C peptidase, and can also be cleaved by trypsin. In the formula (III), N-terminal Lys-Glu can be cleaved with Lys-C peptidase or trypsin. Xa is a residue mainly used for binding to the resin carrier. Xc is a structural part for capturing a target molecule.

Xn1、Xn2、Xn3のアミノ酸の個数は特に限定されないが、合成コスト等の観点から少数であることが好ましい。従って、n1、n2及びn3は、それぞれ0〜10であり、好ましくは0〜7、より好ましくは0〜5、さらに好ましくは0〜3、例えば1又は0である。例えば、n1が1、n2及びn3が0であり得る。 The number of amino acids Xn 1 , Xn 2 , and Xn 3 is not particularly limited, but a small number is preferable from the viewpoint of synthesis cost and the like. Accordingly, n 1 , n 2 and n 3 are each 0 to 10, preferably 0 to 7, more preferably 0 to 5, and further preferably 0 to 3, for example 1 or 0. For example, n 1 can be 1, n 2 and n 3 can be 0.

Xaのアミノ酸は特に限定されない。フォルミル基で置換されていてもよいし、フォルミル基で置換されていないアミノ酸であってもよい。フォルミル基で置換されたアミノ酸である場合、アミノ酸分子中に少なくとも1つ、例えば1つのフォルミル基が導入されていればよい。側鎖の官能基がフォルミル基に変換されていてもよいし、分子中のいずれかの水素原子がフォルミル基に置き換わっていてもよい。また、フォルミル基以外の構造もフォルミル基と一緒にN末端残基に導入されていてもよい。   The amino acid of Xa is not particularly limited. The amino acid may be substituted with a formyl group or an amino acid not substituted with a formyl group. In the case of an amino acid substituted with a formyl group, it is sufficient that at least one, for example, one formyl group is introduced into the amino acid molecule. The side chain functional group may be converted to a formyl group, or any hydrogen atom in the molecule may be replaced by a formyl group. Further, structures other than the formyl group may be introduced into the N-terminal residue together with the formyl group.

Lys-Xb部分のLys-Cペプチダーゼによる切断を可能とするため、Xbはプロリン以外のアミノ酸とする。   Xb is an amino acid other than proline so that the Lys-Xb part can be cleaved by Lys-C peptidase.

Xcのうちのアルキニル基置換アミノ酸において、アルキニル基の炭素数は好ましくは2〜7、より好ましくは2〜5である。またアルキニル基としては直鎖状のものが好ましい。アルキニル基の具体例として、エチニル基、プロピニル基(プロパルギル基ともいう)、直鎖若しくは分枝の、好ましくは直鎖のブチニル基、又は直鎖若しくは分枝の、好ましくは直鎖のペンチニル基を挙げることができるが、これらに限定されない。アミノ酸はいかなるアミノ酸であってもよい。   In the alkynyl group-substituted amino acid in Xc, the alkynyl group preferably has 2 to 7 carbon atoms, more preferably 2 to 5 carbon atoms. Moreover, as an alkynyl group, a linear thing is preferable. Specific examples of the alkynyl group include ethynyl group, propynyl group (also referred to as propargyl group), linear or branched, preferably linear butynyl group, or linear or branched, preferably linear pentynyl group. It can mention, but it is not limited to these. The amino acid may be any amino acid.

Xcのうちのアジド基置換アミノ酸において、−R−アジド基のRの炭素数は少ないことが一般には好ましく、例えば炭素数は好ましくは1〜7、より好ましくは1〜5、さらに好ましくは1〜3である。アミノ酸はいかなるアミノ酸であってもよい。   In the azide group-substituted amino acid of Xc, it is generally preferred that the carbon number of R in the -R-azido group is small, for example, the carbon number is preferably 1-7, more preferably 1-5, and still more preferably 1- 3. The amino acid may be any amino acid.

Xcのうちの特異結合性分子としては、アビジン、ストレプトアビジン、脱グリコシル化アビジン、ビオチン等のアビジン−ビオチン系分子が好ましい。   The specific binding molecule of Xc is preferably an avidin-biotin-based molecule such as avidin, streptavidin, deglycosylated avidin, and biotin.

Xcとしては、アルキニル基置換アミノ酸が好ましい。   Xc is preferably an alkynyl group-substituted amino acid.

式(I)〜(III)の中でも、式(I)の構造を有するペプチドプローブを好ましく使用し得る。式(I)の中でも特に好ましいペプチドプローブとして、下記構造のペプチドプローブを挙げることができる。
Xa-Gly-Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly-Lys-Gly-Xc ・・・式(I')
(式(I')中、Xaはフォルミル基で置換されたシステインであり、Xcは上記アルキニル基で置換されたアミノ酸である)
Among formulas (I) to (III), a peptide probe having the structure of formula (I) can be preferably used. Particularly preferred peptide probes among the formula (I) include peptide probes having the following structure.
Xa-Gly-Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly-Lys-Gly-Xc ・ ・ ・ Formula (I ')
(In Formula (I ′), Xa is cysteine substituted with a formyl group, and Xc is an amino acid substituted with the alkynyl group)

式(I')は、式(I)においてXn1がGlyであり、Xn2及びXn3が存在せず(n2及びn3が0)、Xbがグリシンであり、Xcが上記アルキニル基で置換されたアミノ酸であるペプチドプローブ構造である。Xcのアルキニル基置換アミノ酸の好ましい例は式(I)と同様である。このようなペプチドプローブの好ましい具体例の1つとして、下記実施例で合成されているCHO置換Cys-Gly-Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly-Lys-Gly-L-プロパルギルグリシン(配列番号1)を挙げることができる。CHO置換Cysとは、フォルミル基で置換されたシステインであり、例えばCys側鎖の-SH基が-CHO基に置き換わったアミノ酸誘導体を挙げることができる。Xcはプロパルギルグリシンに限定されるものではなく、Xcのアルキニル基置換アミノ酸の好ましい例としては、例えば、プロピニル基で置換されたアミノ酸や、上記定義の通りのアルキニル基で置換されたグリシンを挙げることができる。 In formula (I ′), in formula (I), Xn 1 is Gly, Xn 2 and Xn 3 are not present (n 2 and n 3 are 0), Xb is glycine, Xc is the alkynyl group. It is a peptide probe structure which is a substituted amino acid. Preferred examples of the alkynyl group-substituted amino acid of Xc are the same as in formula (I). As one of the preferred specific examples of such peptide probes, CHO-substituted Cys-Gly-Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly-Lys-Gly-L-propargylglycine synthesized in the following Examples is used. (SEQ ID NO: 1) can be mentioned. The CHO-substituted Cys is cysteine substituted with a formyl group, and examples thereof include amino acid derivatives in which the —SH group of the Cys side chain is replaced with an —CHO group. Xc is not limited to propargylglycine, and preferred examples of alkynyl group-substituted amino acids of Xc include, for example, amino acids substituted with propynyl groups and glycine substituted with alkynyl groups as defined above. Can do.

本発明のペプチドプローブの製造では、まずペプチド部分を合成した後、必要に応じてN末の残基にフォルミル基(-CHO)を導入すればよい。Xcがアルキニル基置換アミノ酸又はアジド基置換アミノ酸の場合、ペプチド合成においてこれらのアミノ酸をC末端アミノ酸残基として使用すればよい。Xcが特異結合性分子の場合、ペプチド合成後にC末端残基に特異結合性分子を結合させればよい。   In the production of the peptide probe of the present invention, a peptide moiety is first synthesized, and a formyl group (—CHO) may be introduced into the N-terminal residue as necessary. When Xc is an alkynyl group-substituted amino acid or an azide group-substituted amino acid, these amino acids may be used as the C-terminal amino acid residue in peptide synthesis. When Xc is a specific binding molecule, the specific binding molecule may be bound to the C-terminal residue after peptide synthesis.

ペプチド部分の合成は、固相合成法により行なえばよい。固相合成法自体は周知の常法である(例えば、九州大学大学院工学研究院片山研究室著「ペプチ道」、平成26年10月公開;B. Dorner, P. White編「固相合成ハンドブック」、メルク、2002年5月などを参照)。まず、Nαアミノ基や側鎖が適当な保護基で保護されたC末端アミノ酸を適当な固相樹脂上に導入し、Nαアミノ基を脱保護した後、次の保護アミノ酸を導入し、順次Nαアミノ基の脱保護と保護アミノ酸の導入を繰り返せばよい。N末端のアミノ酸まで導入したら側鎖を脱保護し、樹脂からペプチドを切断する。   The peptide moiety may be synthesized by a solid phase synthesis method. The solid-phase synthesis method itself is a well-known conventional method (for example, “Peptidichi” written by Katayama Laboratory, Graduate School of Engineering, Kyushu University, published in October 2014; “Solid-phase synthesis handbook” edited by B. Dorner, P. White. "See Merck, May 2002, etc.). First, a C-terminal amino acid whose Nα amino group or side chain is protected with a suitable protecting group is introduced onto a suitable solid phase resin, the Nα amino group is deprotected, and then the next protected amino acid is introduced. What is necessary is just to repeat deprotection of an amino group and introduction of a protected amino acid. When the amino acid at the N-terminal is introduced, the side chain is deprotected and the peptide is cleaved from the resin.

Nαアミノ基の保護にはFmoc基やBoc基を使用できるが、本発明のペプチドプローブの製造では、脱保護条件が穏やかで(ピぺリジンなどの弱塩基で脱保護できる)高い品質・収量を得られるFmoc基による方法を好ましく用いることができる。側鎖保護に用いる保護基も周知であり、Fmoc法の場合はt-ブチルアルコール系の保護基(tBuなど)を利用できる。Fmoc法に用いるための、側鎖が適当な保護基で保護されたNα基Fmoc化アミノ酸が市販されているので、そのような市販品を好ましく用いることができる。   Fmoc and Boc groups can be used to protect the Nα amino group, but in the production of the peptide probe of the present invention, the deprotection conditions are mild (deprotection with a weak base such as piperidine) provides high quality and yield. A method using the obtained Fmoc group can be preferably used. Protecting groups used for side chain protection are also well known. In the case of the Fmoc method, t-butyl alcohol-based protecting groups (such as tBu) can be used. Since the Nα group Fmoc-modified amino acid whose side chain is protected with an appropriate protecting group for use in the Fmoc method is commercially available, such a commercially available product can be preferably used.

ペプチドのN末端へのフォルミル基導入は、N末端とするアミノ酸残基の種類に応じて適当な方法を用いればよい。N末端がCysの場合、3-(4-formylphenyl)propiolonitrileを用いてN末端のCysのスルフヒドリル基を高収率でフォルミル化することができる。N末端がCys以外のアミノ酸の場合には、固相合成樹脂から切り出す前に、分子内にフォルミル基とカルボン酸を有する分子(例えば4-ホルミル安息香酸など)をペプチドのN末端に脱水縮合することにより、N末端にフォルミル基を導入することができる。この場合はフォルミル基以外の構造もN末端残基に導入されるが、そのようなアミノ酸誘導体も「フォルミル基で置換されたアミノ酸」という語に包含されるものとする。   For the introduction of a formyl group at the N-terminus of a peptide, an appropriate method may be used depending on the type of amino acid residue at the N-terminus. When the N-terminus is Cys, the sulfhydryl group of the N-terminus Cys can be formylated in high yield using 3- (4-formylphenyl) propiolonitrile. If the N-terminal is an amino acid other than Cys, dehydration condensation of a molecule having a formyl group and a carboxylic acid (such as 4-formylbenzoic acid) in the molecule is performed on the N-terminal of the peptide before cleaving from the solid phase synthetic resin. Thus, a formyl group can be introduced at the N-terminus. In this case, a structure other than the formyl group is also introduced into the N-terminal residue, and such an amino acid derivative is also included in the term “amino acid substituted with a formyl group”.

Xcが特異結合性分子の場合には、合成したペプチドのC末端残基に特異結合性分子を結合させる。このステップは通常、ペプチドN末端へのフォルミル基導入の前に行われる。特異結合性分子がタンパク質の場合、ペプチドのC末端残基が有する官能基と特異結合性分子の官能基を利用して両者を結合できる。ビオチンの場合、所望の分子をビオチン標識するための試薬キット類が種々市販されており、本発明でもそのような市販品を好ましく用いることができる。   When Xc is a specific binding molecule, the specific binding molecule is bound to the C-terminal residue of the synthesized peptide. This step is usually performed prior to the introduction of the formyl group at the peptide N-terminus. When the specific binding molecule is a protein, both can be bound using the functional group of the C-terminal residue of the peptide and the functional group of the specific binding molecule. In the case of biotin, various reagent kits for labeling a desired molecule with biotin are commercially available, and such commercially available products can be preferably used in the present invention.

本発明のペプチドプローブは、種々の所望の標的分子を選択的に分離濃縮するために用いることができる。特に限定されないが、中でもとりわけ糖タンパク質・糖ペプチドの選択的濃縮に好ましく用いることができる。本発明のペプチドプローブによれば、試料中の目的の糖タンパク質・糖ペプチドを液体クロマトグラフィーや質量分析での分析に適した状態で選択的に分離濃縮することができる。   The peptide probe of the present invention can be used for selectively separating and concentrating various desired target molecules. Although not particularly limited, it can be preferably used for selective concentration of glycoproteins / glycopeptides. According to the peptide probe of the present invention, a target glycoprotein / glycopeptide in a sample can be selectively separated and concentrated in a state suitable for analysis by liquid chromatography or mass spectrometry.

本発明のペプチドプローブを用いた標的分子の選択的濃縮方法では、まず、本発明のペプチドプローブを液体試料中の標的分子と接触させ、Xc部分の構造を利用してペプチドプローブのC末端に標的分子を結合させる。液体試料中の標的分子は、直接的又は間接的にペプチドプローブC末端に結合する。この結合に先立ち、通常、標的分子がプローブC末端のXc部分の構造に結合できるよう、標的分子側にはXc部分の構造に応じた修飾処理を施す。   In the method for selectively enriching a target molecule using the peptide probe of the present invention, first, the peptide probe of the present invention is brought into contact with the target molecule in a liquid sample, and the X-terminal structure is used to target to the C-terminus of the peptide probe. Bind molecules. The target molecule in the liquid sample binds directly or indirectly to the peptide probe C-terminus. Prior to this binding, the target molecule is usually modified according to the structure of the Xc portion so that the target molecule can bind to the structure of the Xc portion at the C-terminal end of the probe.

ペプチドプローブC末端に標的分子を結合させた後、ペプチドプローブのN末端を樹脂担体上に結合させる。   After binding the target molecule to the C-terminal of the peptide probe, the N-terminal of the peptide probe is bonded on the resin carrier.

プローブN末端にフォルミル基(-CHO)が存在する場合には、フォルミル基を利用して樹脂担体に結合すればよい。ヒドラジン修飾された樹脂を用いれば、樹脂上のNH-NH2とペプチドプローブの-CHOとの間で共有結合(ヒドラジド結合)が形成され、樹脂担体上にペプチドプローブ−標的分子複合体が捕捉される。そのような樹脂は公知であり、市販品も存在する。 When a formyl group (—CHO) is present at the N terminal of the probe, the formyl group may be used to bind to the resin carrier. When a hydrazine-modified resin is used, a covalent bond (hydrazide bond) is formed between NH-NH 2 on the resin and -CHO of the peptide probe, and the peptide probe-target molecule complex is captured on the resin carrier. The Such resins are known and commercially available products exist.

プローブN末端にフォルミル基が存在しない場合には、N末端残基の種類に応じて適当な手段を採用すればよい。例えばN末端がシステインの場合、Iodoacetyl基を有する樹脂を用いて、システインのSH基を介して樹脂上に結合すればよい。N末端がシステイン以外の残基の場合には、4-Hydroxysuccinimidylで活性化されたカルボン酸を有する樹脂を用いて、N末端残基のNH2を介して樹脂上に結合すればよい。いずれの樹脂も公知であり、市販品も存在する。 When no formyl group is present at the N-terminal of the probe, an appropriate means may be employed depending on the type of N-terminal residue. For example, when the N-terminus is cysteine, a resin having an Iodoacetyl group may be used and bonded to the resin via the SH group of cysteine. When the N-terminal is a residue other than cysteine, a resin having a carboxylic acid activated with 4-Hydroxysuccinimidyl may be used and bonded to the resin via NH 2 of the N-terminal residue. Both resins are known and commercially available products exist.

複合体を樹脂担体上に捕捉後、固液分離により樹脂担体を回収し、洗浄して未反応の分子を除去する。   After capturing the complex on the resin carrier, the resin carrier is recovered by solid-liquid separation and washed to remove unreacted molecules.

次いで、樹脂担体−ペプチドプローブ−標的分子の複合体をTEVプロテアーゼ、トリプシン若しくはリジルエンドペプチダーゼで消化してペプチドプローブを切断することにより、標的分子を樹脂担体から分離し回収する。N末端にフォルミル基を有するプローブを用いて、ヒドラジド結合によりヒドラジン修飾樹脂上に結合させた場合には、これらの酵素による消化に加え、ヒドロキシアミンと反応させて樹脂担体とペプチドプローブの結合を解離させることによって標的分子を切り出すという手段も選択することができる。TEVプロテアーゼ、トリプシン又はリジルエンドペプチダーゼは、標的分子のアミノ酸配列に応じて、標的分子を切断しない適当な1つ又は2つ以上を選択すればよい。ヒドロキシアミンによる結合解離と酵素切断を組み合わせて行っても差し支えない。以上により、液体試料中の所望の標的分子を選択的に濃縮回収することができる。   Next, the target molecule is separated and recovered from the resin carrier by digesting the complex of the resin carrier-peptide probe-target molecule with TEV protease, trypsin or lysyl endopeptidase to cleave the peptide probe. When a probe having a formyl group at the N-terminus is used to bind to a hydrazine-modified resin by hydrazide bond, in addition to digestion with these enzymes, reaction with hydroxyamine dissociates the bond between the resin carrier and the peptide probe. It is also possible to select means for cutting out the target molecule. TEV protease, trypsin, or lysyl endopeptidase may be selected from one or more appropriate ones that do not cleave the target molecule, depending on the amino acid sequence of the target molecule. A combination of bond dissociation with hydroxyamine and enzymatic cleavage may be performed in combination. As described above, the desired target molecule in the liquid sample can be selectively concentrated and recovered.

以下、本発明による選択的濃縮方法の好ましい態様の1つである、アルキンとアジドとの間のクリック反応(銅触媒アジド−アルキン環化付加反応; Cu-Catalyzed Azide Alkyne Cycloaddition (CuAAC))を利用してペプチドプローブと標的分子を結合する選択的濃縮について説明する。CuAACは、室温程度の水中で進行し、多数の他の分子が共存してもほとんど反応が阻害されずスムーズに進行する等の利点があり、生命科学分野をはじめ様々な分野で汎用されるようになってきている。   Hereinafter, a click reaction between alkyne and azide (copper-catalyzed azide alkyne cycloaddition reaction (CuAAC)), which is one of the preferred embodiments of the selective concentration method according to the present invention, is used. The selective enrichment that binds the peptide probe and the target molecule will be described. CuAAC has the advantage that it proceeds in water at room temperature, and even if many other molecules coexist, the reaction is not hindered and the reaction proceeds smoothly. It seems to be widely used in various fields including life science. It is becoming.

この態様における標的分子の好ましい例は、OGlcNAc(O-結合型N-アセチルグルコサミン)を有する分子である。OGlcNAcは、タンパク質分子中のSer残基とThr残基のヒドロキシル基にO-グリコシド結合している糖である。OGlcNAcを有する分子は、O結合型糖鎖を有する糖タンパク質をトリプシン等で消化してペプチドに断片化し、かつ、ペプチド上に1残基のOGlcNAc(このOGlcNAcには1残基のフコースが結合していてもよい)を残して糖鎖を切断処理した糖ペプチドであってよい。糖タンパク質をペプチドに断片化後、Endo F1, Endo F2, Endo F3, Endo M, Endo H等のエンドグリコシダーゼと反応させることで、ペプチド上に1残基のOGlcNAc(あるいは1残基のOGlcNAc+1残基のフコース)を残して糖鎖を切断することができる。液体クロマトグラフィーや質量分析の前処理として本選択的濃縮方法を実施する場合、OGlcNAcを有する分子は典型的にはこのようなOGlcNAc結合ペプチドである。   A preferred example of the target molecule in this embodiment is a molecule having OGlcNAc (O-linked N-acetylglucosamine). OGlcNAc is a sugar that is O-glycosidically bonded to the hydroxyl groups of Ser and Thr residues in protein molecules. A molecule having OGlcNAc is digested with trypsin or the like to digest a glycoprotein having an O-linked sugar chain into a peptide, and one residue of OGlcNAc (one residue of fucose is bound to this OGlcNAc). It may be a glycopeptide obtained by cleaving the sugar chain, leaving After the glycoprotein is fragmented into peptides, it is reacted with endoglycosidases such as Endo F1, Endo F2, Endo F3, Endo M, Endo H, etc., so that one residue of OGlcNAc (or one residue of OGlcNAc + 1 residue) The sugar chain can be cleaved leaving fucose. When this selective concentration method is performed as a pretreatment for liquid chromatography or mass spectrometry, the molecule having OGlcNAc is typically such an OGlcNAc-binding peptide.

クリック反応を利用するには、ペプチドプローブとして、Xc部分にC≡C結合を有するもの、すなわちXcがアルキニル基置換アミノ酸であるものを用い、かつ、標的分子側にアジド基を持たせる必要がある。タンパク質・ペプチド上にOGlcNAc末端が存在すれば、GalT(Y289L)酵素(β-1,4-ガラクトシルトランスフェラーゼ)によりOGlcNAc上にGalNAz(N-ガラクトサミンアジド)を結合できるので、これにより標的分子のOGlcNAcにアジド基を導入することができる。   In order to use the click reaction, it is necessary to use a peptide probe having a C≡C bond in the Xc portion, that is, one in which Xc is an alkynyl group-substituted amino acid, and an azide group on the target molecule side. . If there is an OGlcNAc terminus on the protein / peptide, GalNAz (N-galactosamine azide) can be bound to OGlcNAc by the GalT (Y289L) enzyme (β-1,4-galactosyltransferase). An azido group can be introduced.

標的分子のOGlcNAcにアジド基を導入した後、銅触媒下でクリック反応(CuAAC)を生じさせ、ペプチドプローブC末端のアルキニル基と標的分子のアジド基を共有結合させる。これ以後の樹脂担体との結合、固液分離、ペプチドプローブの切断等の工程は、先に述べた通りに実施すればよい。標的分子を含む液体試料が、上記の通りO結合型糖タンパク質をトリプシン処理して調製した試料である場合には、標的分子は既にトリプシン消化を受けているため、ペプチドプローブの切断にはトリプシンも不都合なく使用することができる。   After introducing an azide group into OGlcNAc of the target molecule, a click reaction (CuAAC) is caused under a copper catalyst to covalently bond the alkynyl group at the C-terminal of the peptide probe and the azide group of the target molecule. The subsequent steps such as binding to the resin carrier, solid-liquid separation, and cleavage of the peptide probe may be performed as described above. When the liquid sample containing the target molecule is a sample prepared by trypsinizing an O-linked glycoprotein as described above, the target molecule has already been subjected to trypsin digestion, so trypsin is also used for cleavage of the peptide probe. Can be used without inconvenience.

以下、本発明を実施例に基づきより具体的に説明する。もっとも、本発明は下記実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

1. ペプチドプローブの合成
CHO置換Cys-Gly-Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly-Lys-Gly-X(X=L-プロパルギルグリシン)(配列番号1)は、下記の手順(図1)で合成した。
(1) 樹脂Wang resin(ヒドロキシ樹脂)をジクロロメタンで一晩膨潤させる。N-Fmoc化L-プロパルギルグリシン及びジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)、N,N-ジメチル-4-アミノピリジン(DMAP)をジメチルホルムアミド(DMF)に溶解し、膨潤させた樹脂に添加し4℃で30分攪拌することにより、樹脂上にN-Fmoc-L-プロパルギルグリシンを導入する。未反応のヒドロキシ基は無水安息香酸でベンゾイル化する。樹脂はDMF等で洗浄する。
(2) ピペリジンのDMF溶液を加えて室温で15分間振とうし、Fmocを脱保護する。樹脂はDMFで洗浄する。
(3) N-Fmoc-Glyを縮合剤カクテル(*)に溶解し、ジイソプロピルエチルアミン(DIEA)とともにL-プロパルギルグリシン-Wang resinに添加する。室温で15分振とうし、N-Fmoc-Gly-L-プロパルギルグリシン-Wang resinとする。未反応アミノ基は無水酢酸によりアセチル化する。
(*) 縮合剤カクテル:1,1,3,3-テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスフェート(HTBU)及び1-ヒドロキシ-1H-ベンゾトリアゾルをDMFに溶解したもの。
(4) ピペリジンのDMF溶液を加えて室温で15分間振とうし、Fmocを脱保護する。樹脂はDMFで洗浄する。
(5) αN-Fmoc, εN-Boc-Lysを縮合剤カクテルに溶解し、DIEAとともにGly-L-プロパルギルグリシン-Wang resinに添加する。室温で15分振とうし、αN-Fmoc,εN-Boc-Lys-Gly-L-プロパルギルグリシン-Wang resinとする。未反応アミノ基は無水酢酸によりアセチル化する。
(6) 以下同様にFmoc-Gln(Trt), Fmoc-Phe, Fmoc-Tyr(PO(Obzl)OH), Fmoc-Leu, Fmoc-Asn(Trt), Fmoc-Glu(OtBu), Fomc-Gly, Fmoc-Cys(Trt)の順にペプチドを伸長させ、Fmoc-Cys(Trt)-Gly-Glu(OtBu)-Asn(Trt)-Leu-Tyr(PO(Obzl)OH)-Phe-Gln(Trt)-Gly-εN-Boc-Lys--L-プロパルギルグリシン-Wang resinとする。
(7) ピペリジンのDMF溶液を添加して脱Fmoc化し、Cys(Trt)-Gly-Glu(OtBu)-Asn(Trt)-Leu-Tyr(PO(Obzl)OH)-Phe-Gln(Trt)-Gly-εN-Boc-Lys--L-プロパルギルグリシン-Wang resinとする。
(8) TFAを添加し、側鎖の脱保護及び脱樹脂を行う。
(9) 3-(4-formylphenyl)propiolonitrileを用いてN末端のCysのスルフヒドリルをフォルミル化する。
1. Synthesis of peptide probes
CHO-substituted Cys-Gly-Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly-Lys-Gly-X (X = L-propargylglycine) (SEQ ID NO: 1) was synthesized by the following procedure (FIG. 1). .
(1) Swell resin Wang resin (hydroxy resin) with dichloromethane overnight. N-Fmocylated L-propargylglycine and dicyclohexylcarbodiimide (DCC), N, N-dimethyl-4-aminopyridine (DMAP) dissolved in dimethylformamide (DMF), added to the swollen resin and added at 4 ° C for 30 minutes By stirring, N-Fmoc-L-propargylglycine is introduced onto the resin. Unreacted hydroxy groups are benzoylated with benzoic anhydride. Wash the resin with DMF or the like.
(2) Add DMF solution of piperidine and shake at room temperature for 15 minutes to deprotect Fmoc. The resin is washed with DMF.
(3) N-Fmoc-Gly is dissolved in a condensing agent cocktail (*) and added to L-propargylglycine-Wang resin together with diisopropylethylamine (DIEA). Shake at room temperature for 15 minutes to obtain N-Fmoc-Gly-L-propargylglycine-Wang resin. Unreacted amino groups are acetylated with acetic anhydride.
(*) Condensation agent cocktail: 1,1,3,3-tetramethyluronium hexafluorophosphate (HTBU) and 1-hydroxy-1H-benzotriazole dissolved in DMF.
(4) Add DMF solution of piperidine and shake for 15 minutes at room temperature to deprotect Fmoc. The resin is washed with DMF.
(5) Dissolve α N-Fmoc and ε N-Boc-Lys in a condensing agent cocktail and add it together with DIEA to Gly-L-propargylglycine-Wang resin. Shake at room temperature for 15 minutes to obtain α N-Fmoc, ε N-Boc-Lys-Gly-L-propargylglycine-Wang resin. Unreacted amino groups are acetylated with acetic anhydride.
(6) Similarly, Fmoc-Gln (Trt), Fmoc-Phe, Fmoc-Tyr (PO (Obzl) OH), Fmoc-Leu, Fmoc-Asn (Trt), Fmoc-Glu (OtBu), Fomc-Gly, Fmoc-Cys (Trt) -Peptide-extending peptide, Fmoc-Cys (Trt) -Gly-Glu (OtBu) -Asn (Trt) -Leu-Tyr (PO (Obzl) OH) -Phe-Gln (Trt)- Gly- ε N-Boc-Lys--L-propargylglycine-Wang resin.
(7) Add DMF solution of piperidine to de-Fmoc, Cys (Trt) -Gly-Glu (OtBu) -Asn (Trt) -Leu-Tyr (PO (Obzl) OH) -Phe-Gln (Trt)- Gly- ε N-Boc-Lys--L-propargylglycine-Wang resin.
(8) Add TFA to deprotect and deresin the side chain.
(9) Formylate N-terminal Cys sulfhydryl using 3- (4-formylphenyl) propiolonitrile.

同様の手順で他の配列のペプチドプローブも合成した(配列番号2〜9、X=L-プロパルギルグリシン)。N末端がCysではないペプチドには、側鎖の脱保護及び脱樹脂の前に、分子内にフォルミル基とカルボン酸を有する分子(例えば4-ホルミル安息香酸)をN端残基に脱水縮合することにより、ペプチドN末端にフォルミル基を導入することができる。合成したプローブはすべてMALDI-TOF-MS (autoflex, Bruker社) を用いて測定することで正しく合成できていることを確認した。
CHO置換C-G-E-N-L-Y-F-Q-G-K-G-X(配列番号1)
CHO置換G-E-N-L-Y-F-Q-X(配列番号2)
CHO置換G-E-N-L-Y-F-Q-G-X(配列番号3)
CHO置換C-G-E-N-L-Y-F-Q-G-K-X(配列番号4)
CHO置換C-G-E-N-L-Y-F-Q-G-X(配列番号5)
CHO置換C-G-E-N-L-Y-F-Q-X(配列番号6)
CHO置換C-R-R-R-R-Pentynoic acid(配列番号7)
CHO置換C-G-G-K-G-Pentynoic acid(配列番号8)
CHO置換C-G-G-K-Pentynoic acid(配列番号9)
Peptide probes of other sequences were synthesized in the same procedure (SEQ ID NOs: 2 to 9, X = L-propargylglycine). For peptides whose N-terminus is not Cys, dehydration condensation of a molecule having a formyl group and a carboxylic acid (for example, 4-formylbenzoic acid) in the molecule to the N-terminal residue before deprotection and deresining of the side chain Thus, a formyl group can be introduced at the N-terminal of the peptide. It was confirmed that all synthesized probes were correctly synthesized by measuring using MALDI-TOF-MS (autoflex, Bruker).
CHO-substituted CGENLYFQGKGX (SEQ ID NO: 1)
CHO-substituted GENLYFQX (SEQ ID NO: 2)
CHO substitution GENLYFQGX (SEQ ID NO: 3)
CHO-substituted CGENLYFQGKX (SEQ ID NO: 4)
CHO-substituted CGENLYFQGX (SEQ ID NO: 5)
CHO-substituted CGENLYFQX (SEQ ID NO: 6)
CHO-substituted CRRRR-Pentynoic acid (SEQ ID NO: 7)
CHO-substituted CGGKG-Pentynoic acid (SEQ ID NO: 8)
CHO-substituted CGGK-Pentynoic acid (SEQ ID NO: 9)

2.ペプチドプローブを用いたOGlcNAc結合ペプチドの選択的濃縮
Thermo社からOGlcNAcペプチド標品 (H-Thr-Ala-Pro-Thr-(O-GlcNAc)Ser-Thr-Ile-Ala-Pro-Gly-OH) を購入した。この1 pmolのOGlcNAcペプチド標品を100 pmolの牛アルブミントリプシン消化物に添加し、Thermo社のClick-IT(登録商標) O-GlcNAc Enzymatic Labeling Systemを用いてOGlcNAcペプチド標品を選択的にアジド標識した。余剰の試薬は逆相カラムで取り除いた。ここに、2.5μgのCHO置換C-G-E-N-L-Y-F-Q-G-K-G-X(配列番号1)を含む45μLのt-butyl alcohol/水 1:1 を加え、アジド標識されたO-GlcNAcペプチド標品を溶解させた。ここに、一価銅のキレート材であるTris[(1-benzyl-1H-1, 2, 3-triazol-4-yl)methyl]amineと硫酸銅をそれぞれ500 nMと100 nMとなるように加え、5μLの100 mM アスコルビン酸を加え、二価銅を還元し一価銅を生成させることでazide-alkyne Huisgen cycloaddition (クリック反応) を開始した。4時間後、余剰のCHO置換C-G-E-N-L-Y-F-Q-G-K-G-Xを1 mgのbenzenesulfonyl azide functionalized silica gelを加えこのレジンに吸着させた。アジド標識されたOGlcNAcペプチド標品を含む上清を50μLのヒドラジドレジンと混合し、4時間室温で放置し、クリック反応によりアジド標識されたOGlcNAcペプチド標品とプローブが結合したものだけをヒドラジドレジンに固定した。このレジンを牛アルブミントリプシン消化物を除くために3回1 mLの蒸留水で洗浄した後、10 ngのtrypsin/LysC Mix (Promega社)を含む50μL 50 mM重炭酸アンモニウムで処理 (摂氏37度、16時間) することで目的のOGlcNAcペプチド標品を切り出した。目的のOGlcNAcペプチド標品を、牛アルブミントリプシン消化物から精製できていることが、nanoLC/MS/MSでの測定で確認された。
2. Selective enrichment of OGlcNAc-binding peptides using peptide probes
OGlcNAc peptide preparation (H-Thr-Ala-Pro-Thr- (O-GlcNAc) Ser-Thr-Ile-Ala-Pro-Gly-OH) was purchased from Thermo. Add this 1 pmol OGlcNAc peptide preparation to 100 pmol bovine albumin trypsin digest and selectively azide label the OGlcNAc peptide preparation using Thermo's Click-IT® O-GlcNAc Enzymatic Labeling System did. Excess reagent was removed with a reverse phase column. To this, 45 μL of t-butyl alcohol / water 1: 1 containing 2.5 μg of CHO-substituted CGENLYFQGKGX (SEQ ID NO: 1) was added to dissolve the azide-labeled O-GlcNAc peptide preparation. To this, tris [(1-benzyl-1H-1, 2, 3-triazol-4-yl) methyl] amine, which is a monovalent copper chelating material, and copper sulfate were added to 500 nM and 100 nM, respectively. The azide-alkyne Huisgen cycloaddition (click reaction) was started by adding 5 μL of 100 mM ascorbic acid to reduce divalent copper to produce monovalent copper. After 4 hours, 1 mg of benzenesulfonyl azide functionalized silica gel was added to the excess CHO-substituted CGENLYFQGKGX and adsorbed on the resin. The supernatant containing the azide-labeled OGlcNAc peptide preparation is mixed with 50 μL of hydrazide resin, and left at room temperature for 4 hours. Fixed. The resin was washed 3 times with 1 mL of distilled water to remove bovine albumin trypsin digest, then treated with 50 μL 50 mM ammonium bicarbonate containing 10 ng trypsin / LysC Mix (Promega) (37 degrees Celsius, The target OGlcNAc peptide preparation was cut out. It was confirmed by nanoLC / MS / MS measurement that the target OGlcNAc peptide preparation could be purified from digested bovine albumin trypsin.

Claims (11)

下記式(I)〜(III)のいずれかで表される構造を有するペプチドプローブ。
Xa-Xn1-Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly-Xn2-Lys-Xb-Xn3-Xc ・・・式(I)
Xa-Xn1-Lys-Xb-Xn2-Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly-Xn3-Xc ・・・式(II)
Xa-Xn1-Lys-Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly-Xn2-Xc ・・・式(III)
(式中、
Xn1は、n1個のアミノ酸(n1=0〜10)であり、
Xn2は、n2個のアミノ酸(n2=0〜10)であり、
Xn3は、n3個のアミノ酸(n3=0〜10)であり、
Xaは、フォルミル基で置換された又は置換されていないアミノ酸であり、
Xbは、プロリン以外のアミノ酸であり、
Xcは、炭素数2〜10の直鎖若しくは分枝のアルキニル基で置換されたアミノ酸、アジド基若しくは−R−アジド基(Rは炭素数1〜10の直鎖又は分枝のアルキレン基)で置換されたアミノ酸、又は特異結合性分子である。)
A peptide probe having a structure represented by any of the following formulas (I) to (III).
Xa-Xn 1 -Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly-Xn 2 -Lys-Xb-Xn 3 -Xc ... Formula (I)
Xa-Xn 1 -Lys-Xb-Xn 2 -Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly-Xn 3 -Xc ... Formula (II)
Xa-Xn 1 -Lys-Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly-Xn 2 -Xc ... Formula (III)
(Where
Xn 1 is n 1 amino acids (n 1 = 0 to 10),
Xn 2 is n 2 amino acids (n 2 = 0 to 10),
Xn 3 is n 3 amino acids (n 3 = 0 to 10),
Xa is an amino acid substituted or unsubstituted with a formyl group,
Xb is an amino acid other than proline,
Xc is an amino acid, azide group or -R-azide group (R is a linear or branched alkylene group having 1 to 10 carbon atoms) substituted with a linear or branched alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms. It is a substituted amino acid or a specific binding molecule. )
特異結合性分子が、アビジン、ストレプトアビジン、脱グリコシル化アビジン、又はビオチンである、請求項1記載のペプチドプローブ。   The peptide probe according to claim 1, wherein the specific binding molecule is avidin, streptavidin, deglycosylated avidin, or biotin. 式(I)〜(III)において、Xcが前記アルキニル基で置換されたアミノ酸である、請求項1記載のペプチドプローブ。   The peptide probe according to claim 1, wherein in formulas (I) to (III), Xc is an amino acid substituted with the alkynyl group. 前記アルキニル基がエチニル基、プロピニル基、直鎖若しくは分枝のブチニル基、又は直鎖若しくは分枝のペンチニル基である、請求項1〜3のいずれか1項に記載のペプチドプローブ。   The peptide probe according to any one of claims 1 to 3, wherein the alkynyl group is an ethynyl group, a propynyl group, a linear or branched butynyl group, or a linear or branched pentynyl group. 式(I)〜(III)において、n2及びn3が0である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のペプチドプローブ。 In the formula (I) ~ (III), n 2 and n 3 are 0, peptide probe according to any one of claims 1 to 4. 式(I)で表される構造を有する、請求項1〜5のいずれか1項に記載のペプチドプローブ。   The peptide probe according to any one of claims 1 to 5, which has a structure represented by the formula (I). Xaがフォルミル基で置換されたアミノ酸である、請求項1〜6のいずれか1項に記載のペプチドプローブ。   The peptide probe according to any one of claims 1 to 6, wherein Xa is an amino acid substituted with a formyl group. Xa-Gly-Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly-Lys-Gly-Xc(Xaはフォルミル基で置換されたシステイン)で表される構造を有する、請求項7記載のペプチドプローブ。   The peptide probe according to claim 7, which has a structure represented by Xa-Gly-Glu-Asn-Leu-Tyr-Phe-Gln-Gly-Lys-Gly-Xc (Xa is cysteine substituted with a formyl group). 請求項1〜6のいずれか1項に記載のペプチドプローブと液体試料中の標的分子を接触させ、ペプチドプローブのC末端に標的分子を結合させる工程、
前記ペプチドプローブのN末端を樹脂担体上に結合させる工程、
固液分離により樹脂担体を回収し、樹脂担体を洗浄する工程、
樹脂担体−ペプチドプローブ−標的分子の複合体をTEVプロテアーゼ、トリプシン若しくはリジルエンドペプチダーゼで消化してペプチドプローブを切断することにより、標的分子を樹脂から分離し回収する工程
を含む、標的分子の選択的濃縮方法。
Contacting the peptide probe according to any one of claims 1 to 6 with a target molecule in a liquid sample, and binding the target molecule to the C-terminus of the peptide probe;
Binding the N-terminus of the peptide probe onto a resin carrier;
Recovering the resin carrier by solid-liquid separation and washing the resin carrier;
Selective target molecule comprising the step of separating and recovering the target molecule from the resin by digesting the resin carrier-peptide probe-target molecule complex with TEV protease, trypsin or lysyl endopeptidase to cleave the peptide probe Concentration method.
請求項7又は8記載のペプチドプローブと液体試料中の標的分子を接触させ、ペプチドプローブのC末端に標的分子を結合させる工程、
前記ペプチドプローブのN末端を樹脂担体上に結合させる工程、
固液分離により樹脂担体を回収し、樹脂担体を洗浄する工程、
樹脂担体−ペプチドプローブ−標的分子の複合体をTEVプロテアーゼ、トリプシン若しくはリジルエンドペプチダーゼで消化してペプチドプローブを切断するか、又はヒドロキシアミンと反応させて樹脂担体とペプチドプローブの結合を解離させることにより、標的分子を樹脂から分離し回収する工程
を含む、標的分子の選択的濃縮方法。
Contacting the peptide probe according to claim 7 or 8 with a target molecule in a liquid sample, and binding the target molecule to the C-terminus of the peptide probe;
Binding the N-terminus of the peptide probe onto a resin carrier;
Recovering the resin carrier by solid-liquid separation and washing the resin carrier;
By digesting the resin carrier-peptide probe-target molecule complex with TEV protease, trypsin or lysyl endopeptidase to cleave the peptide probe, or by reacting with hydroxyamine to dissociate the bond between the resin carrier and the peptide probe A method for selectively concentrating target molecules, comprising the step of separating and recovering the target molecules from the resin.
前記ペプチドプローブは、Xcが炭素数2〜10の直鎖若しくは分枝のアルキニル基で置換されたアミノ酸であり、標的分子がOGlcNAcを有する分子であり、標的分子のOGlcNAcにアジド基を導入した後、銅触媒下でクリック反応を進行させ、ペプチドプローブと標的分子を結合させる、請求項9又は10記載の方法。   The peptide probe is an amino acid in which Xc is substituted with a linear or branched alkynyl group having 2 to 10 carbon atoms, the target molecule is a molecule having OGlcNAc, and after introducing an azide group into OGlcNAc of the target molecule The method according to claim 9 or 10, wherein the click reaction proceeds under a copper catalyst to bind the peptide probe and the target molecule.
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