JP2019141096A - Methods for manufacture of proteolytically processed polypeptides - Google Patents

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Abstract

To provide means and methods for improving neurotoxin polypeptides useful as a means for improving the quality of neurotoxin formulations by reducing the amount of unprocessed and/or partially processed neurotoxin polypeptides.SOLUTION: Provided is a proteolytic active polypeptide comprising the polypeptide having a particular amino acid sequence, and a method using the proteolytic active polypeptide for evaluating the quality of pharmaceutical formulations or at the time of producing pharmaceutical formulations.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、新規のタンパク分解性活性ポリペプチド(proteolytically active polypeptide)、ならびにスクリーニングおよび製造方法における当該ポリペプチドの様々な使用に関する。   The present invention relates to novel proteolytically active polypeptides and various uses of such polypeptides in screening and manufacturing methods.

ボツリヌス菌(Clostridium botulinum)および破傷風菌は、きわめて強力な神経毒、すなわち、それぞれボツリヌス神経毒(BoNT)および破傷風神経毒(TeNT)を産生する。これらのクロストリジウム神経毒(CNT)は神経細胞に特異的に結合して、神経伝達物質の放出を撹乱する。ボツリヌス菌は、ボツリヌス神経毒(BoNT)のAからGと称される7種の抗原的に別個の血清型を分泌する。すべての血清型は、破傷風菌によって分泌される類似の破傷風神経毒(TeNT)と共に、細胞膜融合を制御するSNARE複合体の形成に関係するタンパク質を切断することによって、シナプスのエキソサイトーシスを遮断するZn2+エンドプロテアーゼである。CNTは、ボツリヌス中毒および破傷風において観察される弛緩性筋麻痺の原因となる。加えて、CNT活性は、腺分泌に影響を及ぼすことが示されている。筋活性および腺活性に対するCNTのこれらの生理学的作用は、様々な治療用途および美容用途においてますます使用されている。血清型Aのボツリヌス神経毒(BoNT/A)は、米国において1989年に、斜視、眼瞼痙攣、および他の障害の処置のために、ヒトでの使用について承認された。これは、ボツリヌス神経毒Aタンパク質製剤として、例えば、商品名BOTOX(Allergan Inc.)および商品名DYSPORT(Ipsen Ltd)で市販されている。治療用途では、神経毒と追加の細菌タンパク質とを含む複合体が、処置を受ける筋肉に直接注射される。生理学的pHで、毒素は、このタンパク質複合体から放出されて(Eisele et al. 2011, Toxicon 57(4): 555-65)、所望の薬理学的効果が生じる。複合体化タンパク質を含まない改良されたBoNT/A製剤は、商品名XEOMINまたはBocouture(Merz Pharmaceuticals GmbH、Frankfurt/ドイツ)で入手可能である。BoNTの効果は一時的なものに過ぎず、そのことが、治療効果を維持するためにはBoNTの反復投与が通常は必要とされる理由である。 Clostridium botulinum and tetanus bacteria produce extremely potent neurotoxins, ie botulinum neurotoxin (BoNT) and tetanus neurotoxin (TeNT), respectively. These clostridial neurotoxins (CNTs) specifically bind to nerve cells and disrupt neurotransmitter release. Clostridium botulinum secretes seven antigenically distinct serotypes, designated A to G, of Botulinum neurotoxin (BoNT). All serotypes, along with a similar tetanus neurotoxin (TeNT) secreted by tetanus, block synaptic exocytosis by cleaving proteins involved in the formation of SNARE complexes that control cell membrane fusion Zn 2+ endoprotease. CNT causes flaccid muscle paralysis observed in botulism and tetanus. In addition, CNT activity has been shown to affect gland secretion. These physiological effects of CNTs on muscle and gland activity are increasingly used in various therapeutic and cosmetic applications. Serotype A botulinum neurotoxin (BoNT / A) was approved for use in humans in the United States in 1989 for the treatment of strabismus, blepharospasm, and other disorders. This is marketed as a botulinum neurotoxin A protein preparation under the trade name BOTOX (Allergan Inc.) and the trade name DYSPORT (Ipsen Ltd), for example. In therapeutic applications, a complex comprising a neurotoxin and additional bacterial proteins is injected directly into the muscle undergoing treatment. At physiological pH, the toxin is released from this protein complex (Eisele et al. 2011, Toxicon 57 (4): 555-65) resulting in the desired pharmacological effect. Improved BoNT / A formulations free of complexed proteins are available under the trade names XEOMIN or Bocouture (Merz Pharmaceuticals GmbH, Frankfurt / Germany). The effect of BoNT is only temporary, which is why repeated administration of BoNT is usually required to maintain the therapeutic effect.

各CNTは、不活性な単鎖ポリペプチドとして最初は合成される。BoNTの場合には、この神経毒ポリペプチドは約150kDaの分子量を有する。この単鎖ポリペプチドの翻訳後プロセシングは、ループと称される露出領域(表1を参照されたい)における限定的なタンパク質分解と、近接ジスルフィド架橋の形成とを必要とする。活性な二本鎖神経毒は、単鎖前駆体ポリペプチドのタンパク質分解的加水分解の結果として生じた2つの切断産物、すなわち、ジスルフィド結合によって連結した約50kDaのN末端軽鎖および約100kDaの重鎖からなる。CNTは構造的には、3つのドメイン、すなわち、触媒軽鎖、トランスロケーションドメインおよび受容体結合ドメイン(C末端の半分)を包含する重鎖(N末端の半分)からなる(Krieglstein 1990, Eur J Biochem 188: 39; Krieglstein 1991, Eur J Biochem 202: 41; Krieglstein 1994, J Protein Chem 13: 49; Lacy et al., 1998, Nat. Struct. Biol. 5(10): 898-902を参照されたい)。触媒ドメインを形成するアミノ酸残基と、トランスロケーションドメインを形成するアミノ酸残基との間にある、単鎖中に存在する切断部位の数に応じて、エンドペプチダーゼ活性は、2つの大きな切断産物、すなわち、軽鎖および重鎖に加えて、神経毒の単鎖において軽鎖および重鎖になるべきものを架橋していた以前のループ領域である特徴的な短いペプチドとをもたらし得る(以下の表1を参照されたい)。   Each CNT is initially synthesized as an inactive single chain polypeptide. In the case of BoNT, this neurotoxin polypeptide has a molecular weight of about 150 kDa. This post-translational processing of single chain polypeptides requires limited proteolysis in exposed regions called loops (see Table 1) and the formation of adjacent disulfide bridges. An active double-chain neurotoxin is composed of two cleavage products resulting from proteolytic hydrolysis of a single-chain precursor polypeptide: an approximately 50 kDa N-terminal light chain and an approximately 100 kDa heavy chain linked by disulfide bonds. Consists of chains. CNTs are structurally composed of three domains: a catalytic light chain, a translocation domain and a receptor binding domain (C-terminal half) (N-terminal half) (Krieglstein 1990, Eur J See Biochem 188: 39; Krieglstein 1991, Eur J Biochem 202: 41; Krieglstein 1994, J Protein Chem 13: 49; Lacy et al., 1998, Nat.Struct. Biol. 5 (10): 898-902 ). Depending on the number of cleavage sites present in the single chain between the amino acid residues that form the catalytic domain and the amino acid residues that form the translocation domain, the endopeptidase activity is divided into two large cleavage products, That is, in addition to the light and heavy chains, it can result in characteristic short peptides that are the former loop regions that cross-linked what should become light and heavy chains in a single chain of neurotoxins (see the table below). (See 1).

神経毒は、発酵溶液中において、プロセシングされていないポリペプチド、部分的にプロセシングされたポリペプチド、および完全にプロセシングされたポリペプチドの混合物として含まれていて、それらはすべて、非常に類似した生化学および物理的特性を有するので、発酵溶液からのCNTの精製は、一つの大課題である。エンド型タンパク質分解活性によって、軽鎖とループとの間のペプチド結合が加水分解されている一方で、ループと重鎖のN末端との間のペプチド結合がなお無傷であるならば、部分的にプロセシングされた神経毒が典型的には生じる。さらに、エンド型タンパク質分解活性によって、重鎖からループペプチドが放出(release)されている一方で、ループペプチドと軽鎖のC末端との間のペプチド結合がまだ加水分解されていないならば、部分的にプロセシングされた神経毒が同じく作られ得る。発酵条件および神経毒の種類に応じて、ループペプチドを含まない完全にプロセシングされたポリペプチドは、5%〜90%の部分的にプロセシングされたポリペプチドまたはプロセシングされていないポリペプチドで、著しく汚染され得る。また場合によっては、この神経毒は、大部分がプロセシングされてなく、治療で使用する前に、生物学的に活性にするために、エンドペプチダーゼで処理する必要がある。   Neurotoxins are contained in fermentation solutions as a mixture of unprocessed, partially processed, and fully processed polypeptides, all of which are very similar to each other. Because of its chemical and physical properties, the purification of CNTs from fermentation solutions is a major challenge. If endo-proteolytic activity has hydrolyzed the peptide bond between the light chain and the loop while the peptide bond between the loop and the heavy chain N-terminus is still intact, partially Processed neurotoxins typically occur. Furthermore, if endo loop proteolytic activity releases the loop peptide from the heavy chain while the peptide bond between the loop peptide and the C terminus of the light chain has not yet been hydrolyzed, a partial Processed neurotoxins can also be made. Depending on the fermentation conditions and the type of neurotoxin, the fully processed polypeptide without loop peptide is significantly contaminated with 5% to 90% partially processed or unprocessed polypeptide. Can be done. Also, in some cases, this neurotoxin is largely unprocessed and needs to be treated with endopeptidase to become biologically active prior to use in therapy.

従来技術には、プロセシングされていないか、または部分的にプロセシングされた前駆体タンパク質の量を低減するために、クロストリジウム神経毒を異種のプロテアーゼで処理する様々な試みが記載されている。クロストリジウム神経毒を活性化させるために最も幅広く使用されているプロテアーゼであるトリプシンは、血清型B(BoNT/B)およびE(BoNT/E)のクロストリジウム神経毒を活性化させるために有用ではあるが(DasGupta & Sugiyama 1972, Biochem. Biophys. Res. Commun. 48: 108-112; Kozaki et al., 1974, Infect. Immun. 10: 750-756)、おそらく、BoNT/Aの重鎖サブユニットのC末端付近でのタンパク質分解作用によって、二次産物を産生するようであり、したがって、その細胞受容体への毒素結合を破壊するようである((Shone et al., 1985, Eur. J. Bioch. 151: 75-82)。もっと特異的な切断産物が、BoNT/Aを産生するボツリヌス菌などの天然の宿主から単離される内因性プロテアーゼから理論的には期待される。したがって、天然の宿主細胞から、クロストリジウム神経毒のタンパク質分解活性化に関係している内因性プロテアーゼを単離する様々な試みがなされている。DeklevaおよびDasGupta(Dekleva & DasGupta, 1989, Biochem. Biophys. Res. Commun. 162: 767-772)は、BoNT/Aを産生するボツリヌス菌の培養物から、BoNT/Aを重鎖および軽鎖サブユニットへとタンパク分解性に切断することができる画分を精製した。同じ著者らによる後の研究ではさらに、ボツリヌス菌から単離された内因性プロテアーゼが特徴決定され(Dekleva & DasGupta, 1990, J. Bact. 172: 2498-2503)、かつ15.5kDaのポリペプチドおよび48kDaのポリペプチドから構成される62kDaのタンパク質が明らかにされた。しかしながら、DeklevaおよびDasGuptaの62kDaのタンパク質に限定的に曝露した後に、CNTのかなりの断片化が観察されることは、その単離されたプロテアーゼが、クロストリジウム細胞培養物中および感染時においてCNTの活性化を担う未同定のタンパク質分解酵素ではない可能性があることを示唆している。実際に、他の研究者は最近、クロストリジオペプチダーゼBとも称されるクロストリパイン(Mitchel & Harrington, 1968, JBC 243: 4683-4692)が、CNTの特異的な活性化に関係しているかもしれないことを示唆している((Sebaihia et al., 2007, Genome Res. 17(7): 1082-1092; WO2009/014854)。興味深いことに、この酵素の構造および基質特異性は、ヒストリチクス菌(Clostridium histolyticum)から分泌されるαクロストリパインの構造および基質特異性を想起させ(Dargatz et al. 1993)、そのホモログ(74%のアミノ酸同一性)がボツリヌス菌において存在する(CBO1920)。ヒストリチクス菌αクロストリパインは、アルギニル結合に対して厳密な特異性を有するシステインエンドペプチダーゼである。これは、不活性プレプロ酵素として合成されて、自己触媒的切断を受けて15.4kDaおよび43kDaポリペプチドを生じ、これらのポリペプチドが結合してヘテロ二量体の活性酵素を形成する(Dargatz et al. 1993)。ヒストリチクス菌αクロストリパインおよびボツリヌス菌62kDaプロテアーゼは両方とも、完全な活性のためには還元剤およびカルシウムを必要とし、同じプロテアーゼ阻害物質の影響を受け得る。これらのデータは、αクロストリパインのボツリヌス菌オルソログ(CBO1920)が、ボツリヌス菌の神経毒のタンパク質切断を担う内因性プロテアーゼであることを強く示唆している。クロストリパインをコードする遺伝子(CPE0846)は、ウェルシュ菌(C.perfringens)にも存在し、二成分系VirR/VirSによって正に調節されることが見出されているShimizu et al. 2002b)。   The prior art describes various attempts to treat clostridial neurotoxins with heterologous proteases to reduce the amount of unprocessed or partially processed precursor protein. Trypsin, the most widely used protease to activate clostridial neurotoxins, is useful for activating serotype B (BoNT / B) and E (BoNT / E) clostridial neurotoxins (DasGupta & Sugiyama 1972, Biochem. Biophys. Res. Commun. 48: 108-112; Kozaki et al., 1974, Infect. Immun. 10: 750-756), possibly the C of the heavy chain subunit of BoNT / A Proteolytic action near the ends appears to produce secondary products, and thus appears to break toxin binding to its cellular receptors ((Shone et al., 1985, Eur. J. Bioch. 151: 75-82) More specific cleavage products are theoretically expected from endogenous proteases isolated from natural hosts such as Clostridium botulinum that produce BoNT / A. To the proteolytic activation of Clostridium neurotoxin Various attempts have been made to isolate endogenous proteases: Dekleva and DasGupta (Dekleva & DasGupta, 1989, Biochem. Biophys. Res. Commun. 162: 767-772) have been used to produce BoNT / A botulinum. From the fungal culture, a fraction capable of proteolytically cleaving BoNT / A into heavy and light chain subunits was purified and was further isolated from Clostridium botulinum in later studies by the same authors. An endogenous protease was characterized (Dekleva & DasGupta, 1990, J. Bact. 172: 2498-2503) and a 62 kDa protein composed of a 15.5 kDa polypeptide and a 48 kDa polypeptide was revealed. However, after limited exposure to the 62 kDa protein of Dekleva and DasGupta, significant fragmentation of CNT is observed, indicating that the isolated protease is implicated in Clostridial cell culture and during infection. This suggests that it may not be an unidentified proteolytic enzyme responsible for CNT activation.In fact, other researchers have recently demonstrated clostripain, also known as clostridiopeptidase B (Mitchel & Harrington, 1968, JBC 243: 4683-4692) suggests that it may be involved in the specific activation of CNTs ((Sebaihia et al., 2007, Genome Res. 17 (7) : 1082-1092; WO2009 / 014854). Interestingly, the structure and substrate specificity of this enzyme is reminiscent of the structure and substrate specificity of α-clostripain secreted from Clostridium histolyticum (Dargatz et al. 1993) and its homolog (74% Amino acid identity) exists in Clostridium botulinum (CBO1920). Histolyticus alpha clostripain is a cysteine endopeptidase with strict specificity for arginyl bonds. It is synthesized as an inactive preproenzyme and undergoes autocatalytic cleavage to yield 15.4 kDa and 43 kDa polypeptides that combine to form heterodimeric active enzymes (Dargatz et al 1993). Both the Histolyticus alpha clostripain and Clostridium botulinum 62 kDa proteases require a reducing agent and calcium for full activity and can be affected by the same protease inhibitors. These data strongly suggest that the α-clostripain botulinum ortholog (CBO1920) is an endogenous protease responsible for protein cleavage of the botulinum neurotoxin. The gene coding for clostripain (CPE0846) is also present in C. perfringens and has been found to be positively regulated by the binary system VirR / VirS Shimizu et al. 2002b).

国際公開第2009/014854号パンフレットInternational Publication No. 2009/014854 Pamphlet

Eiseleら、2011,Toxicon 57(4): 555〜65.Eisele et al., 2011, Toxicon 57 (4): 555-65. Krieglstein 1990、Eur J Biochem 188: 39Krieglstein 1990, Eur J Biochem 188: 39 Krieglstein 1991、Eur J Biochem 202: 41Krieglstein 1991, Eur J Biochem 202: 41 Krieglstein 1994、J Protein Chem 13: 49Krieglstein 1994, J Protein Chem 13: 49 Lacyら、1998、Nat. Struct. Biol. 5(10): 898〜902Lacy et al., 1998, Nat. Struct. Biol. 5 (10): 898-902 DasGupta & Sugiyama 1972、Biochem. Biophys. Res. Commun. 48: 108〜112DasGupta & Sugiyama 1972, Biochem. Biophys. Res. Commun. 48: 108-112 Kozakiら、1974、Infect. Immun. 10: 750〜756Kozaki et al., 1974, Infect. Immun. 10: 750-756 Shoneら、1985、Eur. J. Bioch. 151: 75〜82Shone et al., 1985, Eur. J. Bioch. 151: 75-82 Dekleva & DasGupta、1989、Biochem. Biophys. Res. Commun. 162: 767〜772Dekleva & DasGupta, 1989, Biochem. Biophys. Res. Commun. 162: 767-772 Dekleva & DasGupta、1990、J. Bact. 172: 2498〜2503Dekleva & DasGupta, 1990, J. Bact. 172: 2498-2503 Mitchel & Harrington、1968、JBC 243: 4683〜4692Mitchel & Harrington, 1968, JBC 243: 4683-4692 Sebaihiaら、2007、Genome Res. 17(7): 1082〜1092Sebaihia et al., 2007, Genome Res. 17 (7): 1082-1109 Dargatzら、1993Dargatz et al., 1993 Shimizuら、2002bShimizu et al., 2002b

しかしながら今日まで、さらなる決定的な実験的証拠は見つかっておらず、また、単鎖前駆体CNTを真正の成熟切断産物に、すなわち、二本鎖神経毒に効率的に変換することができるプロテアーゼは、当技術分野において未だ利用可能でない。本発明は、上記の課題のうちの1つまたは複数を解決するものである。   To date, however, no further definitive experimental evidence has been found, and no protease capable of efficiently converting single-chain precursor CNTs into authentic mature cleavage products, i.e. double-stranded neurotoxins Not yet available in the art. The present invention solves one or more of the above problems.

プロセシングされていない神経毒ポリペプチドおよび/または部分的にプロセシングされた神経毒ポリペプチドの量を低減し、それによって、神経毒製剤の質を改善するための手段および方法は、きわめて望ましいが、いまだ利用可能でない。したがって、本発明の根底にある技術的な課題は、上述の必要性に応じることによって神経毒ポリペプチドの製造を改良するための手段および方法の提供とみなすことができる。この技術的な課題は、特許請求の範囲において、かつ本明細書において以下に特徴づける実施形態によって解決される。   Means and methods for reducing the amount of unprocessed and / or partially processed neurotoxin polypeptides and thereby improving the quality of neurotoxin preparations are highly desirable, but are still Not available. Thus, the technical problem underlying the present invention can be viewed as providing means and methods for improving the production of neurotoxin polypeptides by meeting the needs described above. This technical problem is solved by the embodiments characterized in the claims and herein below.

したがって、本発明は、一態様では、配列番号1の配列と少なくとも50%の配列同一性を有するポリペプチド配列を含むタンパク分解性活性ポリペプチドに関する。別の態様では、本発明は、配列番号1の配列と少なくとも50%の配列同一性を有するポリペプチド配列からなるタンパク分解性活性ポリペプチドに関する。別の態様では、本発明は、配列番号1に示されているとおりのポリペプチド配列からなるタンパク分解性活性ポリペプチドに関する。   Accordingly, the present invention relates in one aspect to a proteolytically active polypeptide comprising a polypeptide sequence having at least 50% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 1. In another aspect, the invention relates to a proteolytically active polypeptide consisting of a polypeptide sequence having at least 50% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 1. In another aspect, the invention relates to a proteolytically active polypeptide consisting of a polypeptide sequence as set forth in SEQ ID NO: 1.

用語「タンパク分解性活性ポリペプチド(proteolytically active polypeptide)」は、本明細書で使用する場合、本発明のポリペプチドの触媒機能に関し、かつその本発明のポリペプチドが、ペプチド結合を加水分解することができることを意味している。一態様では、「タンパク分解性活性ポリペプチド」は、配列番号4から25のいずれか1つから選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチドを加水分解することができるポリペプチドを指す。用語「タンパク分解性に不活性なポリペプチド(proteolytically inactive polypeptide)」は、本明細書で使用する場合、本発明のポリペプチドの触媒機能に関し、かつその本発明のポリペプチドが、ペプチド結合を加水分解することができないことを意味する。   The term “proteolytically active polypeptide”, as used herein, relates to the catalytic function of a polypeptide of the invention, and the polypeptide of the invention hydrolyzes peptide bonds. Means you can. In one aspect, “proteolytically active polypeptide” refers to a polypeptide capable of hydrolyzing a polypeptide comprising an amino acid sequence selected from any one of SEQ ID NOs: 4-25. The term “proteolytically inactive polypeptide”, as used herein, relates to the catalytic function of a polypeptide of the invention, and the polypeptide of the invention hydrolyzes peptide bonds. It means that it cannot be disassembled.

当業者であれば、本明細書において述べる配列の定義によるポリペプチドが本発明によるポリペプチドであるかどうかを、当該ポリペプチドのタンパク質分解活性を試験することによって決定することができる。タンパク質分解活性を決定するためのアッセイまたは試験システムは、配列番号1の配列と少なくとも50%の配列同一性を有するポリペプチド配列を含むポリペプチドを、試験基質と接触させることを含む。試験基質は典型的には、本発明のポリペプチドによって切断可能であることが分かっているポリペプチドである。好ましくは、その試験基質は、BoNTまたはその断片などのCNTである。試験基質は、例えば、本明細書において「scBoNT」と称される切断されていない/プロセシングされていないBoNTであってよく、また例えば、血清型A、B、C1、D、E、F、またはG(例えば、「scBoNT/A」、「scBoNT/B」など)のものであってよいか、または試験基質は、破傷風神経毒であってよい。別法では、この試験基質は、配列番号4〜25のいずれか1つから選択されるアミノ酸配列を含むクロストリジウム神経毒の断片であってよい。この断片は、50以上のアミノ酸残基からなるポリペプチドまたは49までのアミノ酸残基からなるペプチドであってよい。本明細書を通じて使用する場合、用語「ポリペプチド」は、50以上のアミノ酸残基を有する分子を指す一方で、用語「ペプチド」は、2〜49のアミノ酸残基を有する分子を指す。一態様では、この試験基質は、軽鎖ポリペプチド、露出ループペプチド領域、および重鎖ポリペプチドのN末端の半分であるトランスロケーションドメインHNを含む、LHNと呼ばれる可溶性神経毒断片である。別の態様では、この試験基質は、配列番号4〜25のいずれか1つから選択されるペプチドであるか、またはそれを含む(表1を参照されたい)。また別の態様では、この試験基質は、2種以上の血清型に由来するアミノ酸残基を含むキメラ神経毒である。 One skilled in the art can determine whether a polypeptide according to the sequence definitions described herein is a polypeptide according to the present invention by testing the proteolytic activity of the polypeptide. An assay or test system for determining proteolytic activity comprises contacting a polypeptide comprising a polypeptide sequence having at least 50% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 1 with a test substrate. The test substrate is typically a polypeptide that has been found to be cleavable by a polypeptide of the invention. Preferably, the test substrate is a CNT such as BoNT or a fragment thereof. The test substrate may be, for example, an uncleaved / unprocessed BoNT, referred to herein as “scBoNT”, and for example, serotype A, B, C1, D, E, F, or G (eg, “scBoNT / A”, “scBoNT / B”, etc.) or the test substrate may be a tetanus neurotoxin. Alternatively, the test substrate may be a fragment of a clostridial neurotoxin comprising an amino acid sequence selected from any one of SEQ ID NOs: 4-25. This fragment may be a polypeptide consisting of 50 or more amino acid residues or a peptide consisting of up to 49 amino acid residues. As used throughout this specification, the term “polypeptide” refers to a molecule having 50 or more amino acid residues, while the term “peptide” refers to a molecule having 2-49 amino acid residues. In one aspect, the test substrate is a soluble neurotoxin fragment called LH N that includes a light chain polypeptide, an exposed loop peptide region, and a translocation domain H N that is the N-terminal half of the heavy chain polypeptide. In another embodiment, the test substrate is or comprises a peptide selected from any one of SEQ ID NOs: 4-25 (see Table 1). In another embodiment, the test substrate is a chimeric neurotoxin comprising amino acid residues derived from two or more serotypes.

タンパク質分解活性を決定するためのアッセイは、典型的には、試験基質がその切断産物(複数可)に変換される程度を決定するステップを含むであろう。当該ポリペプチドを試験基質と接触させた後に1種または複数種の切断産物(複数可)が生じること観察されること、または切断産物(複数可)の量の増加が観察されることは、そのポリペプチドがタンパク質分解活性であることを示す。上記の決定ステップは、基質および切断産物(複数可)を比較することを必要とすることがある。上記比較は、基質の量および/または1種または複数種の切断産物(複数可)の量を決定することを必要とすることがあり、かつ基質および切断産物(複数可)の比を計算することを必要とすることもある。加えて、タンパク質分解活性を決定するこのアッセイは、試験試料と参照試料とを比較するステップを含んでよく、その際、参照試料は典型的には、(a)配列番号1の配列と少なくとも50%の配列同一性を有するポリペプチド配列を含み、かつタンパク分解性に活性であることが分かっているポリペプチドと、(b)(a)のポリペプチドによって切断可能であることが分かっている試験基質とを含む。一態様では、タンパク質分解活性を決定するためのこのアッセイは、電気泳動またはカラムクロマトグラフィーによって、基質および切断産物(複数可)を分離すること、ならびに随意により、分光分析することを含む。試験基質の減少および/または産物(複数可)の増加をより容易に検出するために、試験基質を1種または複数種の標識で標識することが好都合なことがある。用語「標識」は、本明細書で使用する場合、検出可能なマーカーを意味し、これには例えば、放射性標識、抗体、蛍光標識が含まれる。例えば、少なくとも2つの標識の間でのエネルギー共鳴移動に基づく方法を含めた、オートラジオグラフィーまたは分光測定の方法によって、試験基質および/または切断産物の量を決定することができる。別法では、ウェスタンブロットまたはELISAなどの免疫学的方法を検出のために使用することができる。本発明のポリペプチドのタンパク質分解活性を決定するための好ましいアッセイを、本明細書において以下に、本発明を例示する実施例において記載する。特に好ましい本発明の実施形態では、100mMトリス-HCl、pH8.0またはPBS(50mM Na2HPO4、150mM NaCl、pH7.4)から選択される緩衝液を使用して37℃にて120分で、試験基質の20%超、好ましくは95%超が、軽鎖および重鎖などの切断産物に変換されれば、そのポリペプチドは、タンパク分解性に活性である。試験基質が全長神経毒ではなく、代わりに、例えば、全長神経毒の断片または神経毒の誘導体であったとしても、同じ条件が当てはまる。この場合に、切断産物が異なるであろうことは明白である。しかしながら、当業者であれば、対応する切断産物を定量化することができる。別の態様では、典型的に、タンパク分解性活性ポリペプチド100ng、および基質に対して1:100のモル比をアッセイにおいて使用する。また別の態様では、触媒活性を経時的に追跡するために、試料を、間欠的に採取することができる。このアッセイを、例えば、複数の量のタンパク分解性活性ポリペプチドを使用することで変えることができる。 An assay for determining proteolytic activity will typically include determining the extent to which the test substrate is converted to its cleavage product (s). It is observed that one or more cleavage product (s) are observed after contacting the polypeptide with the test substrate, or that an increase in the amount of cleavage product (s) is observed. Indicates that the polypeptide is proteolytically active. The above determination steps may require comparing the substrate and cleavage product (s). The above comparison may require determining the amount of substrate and / or the amount of one or more cleavage product (s) and calculate the ratio of substrate and cleavage product (s) Sometimes it is necessary. In addition, the assay for determining proteolytic activity may comprise a step of comparing the test sample with a reference sample, wherein the reference sample typically comprises (a) at least 50 sequences with the sequence of SEQ ID NO: 1. A polypeptide that contains a polypeptide sequence with% sequence identity and is known to be proteolytically active and a test known to be cleavable by the polypeptide of (b) (a) A substrate. In one aspect, this assay for determining proteolytic activity comprises separating the substrate and cleavage product (s) by electrophoresis or column chromatography and optionally spectroscopically analyzing. It may be advantageous to label the test substrate with one or more labels in order to more easily detect a decrease in test substrate and / or an increase in product (s). The term “label” as used herein means a detectable marker and includes, for example, radioactive labels, antibodies, fluorescent labels. For example, the amount of test substrate and / or cleavage product can be determined by autoradiographic or spectroscopic methods, including methods based on energy resonance transfer between at least two labels. Alternatively, immunological methods such as Western blot or ELISA can be used for detection. Preferred assays for determining the proteolytic activity of the polypeptides of the invention are described herein below in the examples that illustrate the invention. In a particularly preferred embodiment of the invention in 120 minutes at 37 ° C. using a buffer selected from 100 mM Tris-HCl, pH 8.0 or PBS (50 mM Na 2 HPO 4 , 150 mM NaCl, pH 7.4). A polypeptide is proteolytically active if more than 20%, preferably more than 95% of the test substrate is converted into cleavage products such as light and heavy chains. The same conditions apply even if the test substrate is not a full length neurotoxin but instead is a fragment of a full length neurotoxin or a derivative of a neurotoxin, for example. In this case it is clear that the cleavage products will be different. However, one skilled in the art can quantify the corresponding cleavage products. In another embodiment, typically 100 ng of proteolytically active polypeptide and a molar ratio of 1: 100 to substrate is used in the assay. In another aspect, samples can be taken intermittently to track catalyst activity over time. This assay can be altered, for example, by using multiple amounts of proteolytically active polypeptides.

配列番号2は、ボツリヌス菌株ATCC3502に由来し、581残基のアミノ酸長を有するタンパク分解性に不活性なポリペプチドのポリペプチド配列(GenBank受入番号「CAL82988.1」)を示している。配列番号1は、配列番号2のアミノ酸残基1〜248が欠失している、配列番号2のタンパク分解性に活性な誘導体を示している。   SEQ ID NO: 2 shows the polypeptide sequence of a proteolytically inactive polypeptide (GenBank accession number “CAL82988.1”) derived from botulinum strain ATCC3502 and having an amino acid length of 581 residues. SEQ ID NO: 1 shows a proteolytically active derivative of SEQ ID NO: 2 from which amino acid residues 1-248 of SEQ ID NO: 2 have been deleted.

用語「配列番号1の配列と少なくとも50%の配列同一性を有するポリペプチド配列を含むポリペプチド」は、配列番号1の配列と少なくとも50%の配列同一性を有するポリペプチドを指す。加えて、この用語は、配列番号1の配列と少なくとも50%の配列同一性を有するポリペプチド配列を含むポリペプチドを指す。上記ポリペプチドは、例えば、配列番号1に示されている配列の内部位置、またはそのN末端側もしくはC末端側に、あるいは配列番号1の配列と少なくとも50%同一なアミノ酸配列の内部位置、またはそのN末端側もしくはC末端側に、追加のアミノ酸を有してもよく、この際、メチオニンが、そのポリペプチドのN末端に存在してよい。加えて、この用語は、例えば、配列番号1に示されている配列の内部位置、またはN末端側もしくはC末端側で、あるいは、配列番号1の配列と少なくとも50%同一な配列の内部位置、またはN末端側もしくはC末端側で、1個または複数個のアミノ酸残基が欠失しているポリペプチドを指す。   The term “polypeptide comprising a polypeptide sequence having at least 50% sequence identity to the sequence of SEQ ID NO: 1” refers to a polypeptide having at least 50% sequence identity to the sequence of SEQ ID NO: 1. In addition, the term refers to a polypeptide comprising a polypeptide sequence having at least 50% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 1. The polypeptide is, for example, an internal position of the sequence shown in SEQ ID NO: 1, or its N-terminal side or C-terminal side, or an internal position of an amino acid sequence at least 50% identical to the sequence of SEQ ID NO: 1, or An additional amino acid may be present on the N-terminal side or C-terminal side, and methionine may be present at the N-terminal of the polypeptide. In addition, the term includes, for example, an internal position of the sequence shown in SEQ ID NO: 1, or an N-terminal or C-terminal side, or an internal position of a sequence that is at least 50% identical to the sequence of SEQ ID NO: 1, Alternatively, it refers to a polypeptide lacking one or more amino acid residues on the N-terminal side or C-terminal side.

用語「配列同一性」は、本明細書で使用する場合、最上位の一致が得られるようにアラインメントさせ、かつ例えば、BLASTP、BLASTN、FASTAなどのコンピュータープログラムで体系化された公開された技法または方法を使用して計算することができる(Altschul 1990、J MoI Biol 215: 403)、参照アミノ酸配列と問い合わせ配列との間の同一性の決定を指す。同一性のパーセント値を、一態様では、アミノ酸配列全体にわたって計算する。別の態様では、配列同一性を、50aa残基まで、100aa残基まで、150aa残基まで、250aa残基、300aa残基、350aa残基、400aa残基、450aa残基、500aa残基、または550aa残基までの配列長にわたって計算する。別の態様では、配列同一性を、少なくとも50aa残基、少なくとも100aa残基、少なくとも150aa残基、または少なくとも250aa残基にわたって計算する。好ましい実施形態では、配列同一性を、配列番号1または2の長さ全体にわたって、すなわち、それぞれ333aaまたは581aaの長さにわたって決定する。当業者は、様々なアルゴリズムに基づく一連のプログラムを、異なる配列を比較するために利用することができる。この文脈において、NeedlemanおよびWunschまたはSmithおよびWatermanのアルゴリズムによって、特に高信頼性の結果が得られる。配列アラインメントを実施して、本明細書において述べた配列同一性値を計算するために、アルゴリズムClustal Wに基づく市販のプログラムDNASTAR Lasergene MegAlignのバージョン7.1.0を、配列領域全体にわたって、次の設定で使用した: ペアワイズアラインメントパラメーター(Pairwise Alignment parameter): ギャップペナルティー: 10.00、ギャップレングスペナルティー: 0.10、タンパク質重量マトリックスGonnet 250。この設定を、別段の指定がない限り、配列アラインメントのための標準的な設定として常に使用することとする。   The term `` sequence identity '', as used herein, is a published technique that is aligned to obtain the highest order match and organized in a computer program such as, for example, BLASTP, BLASTN, FASTA, or A method can be used to calculate (Altschul 1990, J MoI Biol 215: 403), which refers to the determination of identity between a reference amino acid sequence and a query sequence. Percent identity values are, in one embodiment, calculated over the entire amino acid sequence. In another embodiment, the sequence identity is up to 50aa residue, up to 100aa residue, up to 150aa residue, 250aa residue, 300aa residue, 350aa residue, 400aa residue, 450aa residue, 500aa residue, or Calculate over sequence lengths up to 550aa residues. In another embodiment, sequence identity is calculated over at least 50 aa residues, at least 100 aa residues, at least 150 aa residues, or at least 250 aa residues. In a preferred embodiment, sequence identity is determined over the entire length of SEQ ID NO: 1 or 2, ie over a length of 333aa or 581aa, respectively. One skilled in the art can utilize a series of programs based on various algorithms to compare different sequences. In this context, the Needleman and Wunsch or Smith and Waterman algorithms give particularly reliable results. In order to perform sequence alignment and calculate the sequence identity values described herein, version 7.1.0 of the commercial program DNASTAR Lasergene MegAlign based on the algorithm Clustal W was run over the entire sequence region with the following settings: Used: Pairwise Alignment parameter: Gap penalty: 10.00, Gap length penalty: 0.10, Protein weight matrix Gonnet 250. This setting will always be used as the standard setting for sequence alignment unless specified otherwise.

用語「少なくとも50%の配列同一性」は、本明細書で使用する場合、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、または100%を意味する。   The term “at least 50% sequence identity” as used herein is at least 50%, at least 55%, at least 60%, at least 65%, at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 85. %, At least 90%, at least 95%, or 100%.

本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドは、配列番号1に示されているとおりの参照ポリペプチド配列と同数のアミノ酸を有してよい。追加のアミノ酸残基を有するか、またはアミノ酸残基が少ないポリペプチドも、本発明に含まれる。一態様では、本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドは、配列番号1または2の短縮変異体、あるいは、配列番号1または2の配列と少なくとも50%の配列同一性を有するポリペプチドの短縮変異体であるか、それを含む。配列番号2の短縮変異体は、例えばアミノ酸位置249のN末端側で1個または複数個のアミノ酸残基を欠失していてよい。短縮変異体は、タンパク分解性に活性なN末端もしくはC末端短縮変異変異体および/または内部短縮変異体であってよい。一態様では、配列番号2の上記短縮変異体は、配列番号2のアミノ酸位置1〜248を欠失している。別の態様では、配列番号2の短縮変異体は、C末端短縮変異体である。一態様では、この短縮変異体は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、50、100、150まで、または170までの連続するアミノ酸残基を欠失している。別の態様では、本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドは、少なくとも200aa残基、少なくとも250aa残基、少なくとも300aa残基、または少なくとも333aa残基のアミノ酸長を有する。別の態様では、本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドは、333aa残基まで、350aa残基まで、573残基まで、581aa残基まで、592aa残基まで、600aa残基まで、または617aa残基までを有する。   The proteolytically active polypeptide of the present invention may have the same number of amino acids as the reference polypeptide sequence as shown in SEQ ID NO: 1. Polypeptides having additional amino acid residues or few amino acid residues are also included in the present invention. In one aspect, the proteolytically active polypeptide of the present invention is a truncated variant of SEQ ID NO: 1 or 2, or a truncated variant of a polypeptide having at least 50% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 1 or 2. Or include it. The shortened variant of SEQ ID NO: 2 may have, for example, one or more amino acid residues deleted at the N-terminal side at amino acid position 249. The truncation mutant may be a proteolytically active N-terminal or C-terminal truncation mutant and / or an internal truncation mutant. In one aspect, the truncated variant of SEQ ID NO: 2 lacks amino acid positions 1-248 of SEQ ID NO: 2. In another embodiment, the truncation mutant of SEQ ID NO: 2 is a C-terminal truncation mutant. In one aspect, the truncation mutant comprises 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 50, 100, 150, or 170 consecutive amino acid residues. Is deleted. In another embodiment, the proteolytically active polypeptides of the invention have an amino acid length of at least 200 aa residues, at least 250 aa residues, at least 300 aa residues, or at least 333 aa residues. In another aspect, the proteolytically active polypeptides of the invention have up to 333aa residue, up to 350aa residue, up to 573 residue, up to 581aa residue, up to 592aa residue, up to 600aa residue, or 617aa residue Have up to.

別の態様では、本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドは、配列番号1のポリペプチド鎖または配列番号1の配列と少なくとも50%の配列同一性を有するポリペプチド配列のN末端側もしくはC末端側および/またはその内部位置に、追加のアミノ酸残基を含むポリペプチドを包含する。これらの追加のアミノ酸残基は、5まで、10まで、またはさらに200、300、もしくは400までの連続するアミノ酸残基を含んでよい。一態様では、追加のアミノ酸残基は、タンパク質分解活性の阻害物質として機能する。別の態様では、追加のアミノ酸残基を、プロテアーゼによって除去することができる。別の態様では、本発明のポリペプチドのタンパク質分解活性を阻害する追加の残基を排除する。追加のアミノ酸残基は、1つまたは複数のプロテアーゼ切断部位に隣接していてよい。別の態様では、追加のアミノ酸配列は、検出可能なタグとして機能し、かつ/または固体支持体への結合を可能にする。   In another embodiment, the proteolytically active polypeptide of the invention is N-terminal or C-terminal to the polypeptide chain of SEQ ID NO: 1 or a polypeptide sequence having at least 50% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 1. And / or polypeptides containing additional amino acid residues at internal positions thereof. These additional amino acid residues may comprise up to 5, up to 10, or even up to 200, 300, or 400 consecutive amino acid residues. In one aspect, the additional amino acid residue functions as an inhibitor of proteolytic activity. In another aspect, additional amino acid residues can be removed by proteases. In another aspect, additional residues that inhibit the proteolytic activity of the polypeptides of the invention are eliminated. The additional amino acid residue may be adjacent to one or more protease cleavage sites. In another aspect, the additional amino acid sequence functions as a detectable tag and / or allows binding to a solid support.

別の態様では、配列番号1のポリペプチド鎖または配列番号1の配列と少なくとも50%の配列同一性を有するポリペプチド配列は、1個または複数個のアミノ酸残基の交換によって改変されている。用語「交換(exchanging)」は、本明細書で使用する場合、あるアミノ酸を別のアミノ酸で置き換えることを意味する。例えば、1aaまで、2aaまで、3aaまで、4aaまで、5aaまで、6aaまで、7aaまで、8aaまで、9aaまで、10aaまで、15aaまで、20aaまで、または50aaまでが、このポリペプチド配列内で置き換えられていてよい。例えば、本発明のポリペプチドの基質結合活性またはタンパク質分解活性を増大または減少させることを目的として、この交換は、保存的または非保存的アミノ酸変化を伴ってよい。   In another embodiment, the polypeptide chain of SEQ ID NO: 1 or a polypeptide sequence having at least 50% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 1 has been modified by the exchange of one or more amino acid residues. The term “exchanging” as used herein means replacing one amino acid with another. For example, up to 1aa, up to 2aa, up to 3aa, up to 4aa, up to 5aa, up to 6aa, up to 7aa, up to 8aa, up to 9aa, up to 10aa, up to 15aa, up to 20aa, or up to 50aa within this polypeptide sequence It may be done. For example, for the purpose of increasing or decreasing the substrate binding activity or proteolytic activity of the polypeptide of the present invention, this exchange may involve conservative or non-conservative amino acid changes.

一態様では、本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドは、基質を2つ以上の天然の切断産物(複数可)へと加水分解することができるポリペプチドを包含する。別の態様では、本発明のポリペプチドは、基質を、天然の切断産物とは異なる2つ以上の切断産物に加水分解する。用語「天然の切断産物(native cleavage products)」または「天然の産物(native products)」は、本明細書で使用する場合、野生型細胞の培養物において生じる産物であって、その培養物に由来する同一の基質から生じる産物と比較したときに、アミノ酸配列において同一である産物を指す。一態様では、この切断産物は、ボツリヌス神経毒または破傷風神経毒の二本鎖神経毒であり、別の態様では、この二本鎖神経毒は、血清型A、B、C1、D、E、F、またはGのボツリヌス菌から単離される神経毒である。また別の態様では、上記二本鎖神経毒は、天然の二本鎖神経毒である。   In one aspect, the proteolytically active polypeptides of the present invention include polypeptides that can hydrolyze a substrate into two or more natural cleavage product (s). In another embodiment, the polypeptides of the invention hydrolyze a substrate into two or more cleavage products that are different from the natural cleavage products. The terms `` native cleavage products '' or `` native products '' as used herein are products that arise in and are derived from a culture of wild-type cells. Refers to a product that is identical in amino acid sequence when compared to a product resulting from the same substrate. In one aspect, the cleavage product is a botulinum or tetanus neurotoxin double-stranded neurotoxin, and in another aspect, the double-stranded neurotoxin is serotype A, B, C1, D, E, A neurotoxin isolated from F or G botulinum. In another aspect, the double-stranded neurotoxin is a natural double-stranded neurotoxin.

Figure 2019141096
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上記および下記でなされている用語の定義および説明は、別段に示さない限り、必要な変更を加えることで、本明細書に記載のすべての態様について当てはまることを理解されたい。   It is to be understood that the definitions and explanations of the terms made above and below apply mutatis mutandis to all aspects described herein, unless otherwise indicated.

本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドは、様々な用途に適している。商業的に関連する用途は、例えばボツリヌス菌から単離された、治療用神経毒の生産におけるその使用である。現在、ボツリヌス神経毒の市販の製剤を調製するために使用されるボツリヌス菌の細胞培養物は、かなりの量の部分的にプロセシングされた神経毒および/またはプロセシングされていない神経毒で汚染されており、それらは両方とも、これらの医薬組成物の特異的な活性をマイナスに損なう、すなわち、低減する。例えば、ボツリヌス菌の溶解の後に、タンパク分解性に活性であるか、または活性化された本発明のポリペプチドを使用することで、プロセシングされていない神経毒および/または部分的にプロセシングされた神経毒を含む組成物を処理して、これらの汚染物質を完全にプロセシングされた神経毒に変換することが今や可能となる。その結果として、神経毒の特異的活性が増大した商品を提供することができ、その際、細菌タンパク質の総量を低減することができ、さらに、抗体形成の患者リスクも低減する。   The proteolytically active polypeptides of the present invention are suitable for a variety of uses. A commercially relevant application is its use in the production of therapeutic neurotoxins, eg isolated from Clostridium botulinum. Currently, cell cultures of Clostridium botulinum used to prepare commercial formulations of botulinum neurotoxins are contaminated with significant amounts of partially processed and / or unprocessed neurotoxins. Both of which negatively impair, ie reduce, the specific activity of these pharmaceutical compositions. For example, after lysis of Clostridium botulinum, unprocessed neurotoxins and / or partially processed nerves using the polypeptides of the present invention that are proteolytically active or activated It is now possible to process compositions containing poisons to convert these contaminants into fully processed neurotoxins. As a result, a product with increased specific activity of the neurotoxin can be provided, in which case the total amount of bacterial protein can be reduced and the patient risk of antibody formation is also reduced.

別の態様では、本発明は、本発明のポリペプチドをコードする核酸配列と、随意により、調節エレメントとを含む核酸分子に関する。用語「調節エレメント」は、本明細書で使用する場合、転写および翻訳を含む遺伝子発現の調節エレメントを指し、これには、TATAボックス、プロモーター、エンハンサー、リボソーム結合部位、シャイン・ダルガーノ配列、IRES領域、ポリアデニル化シグナル、末端キャッピング構造などのエレメントが含まれる。上記調節エレメントは、1つもしくは複数の異種調節エレメントまたは1つもしくは複数の同族調節エレメントを含んでよい。「同族調節エレメント(homologous regulatory element)」は、本発明の核酸分子が由来する野生型細胞において当該核酸分子またはポリペプチドの遺伝子発現の調節に関係する野生型細胞の調節エレメントである。本発明は、異種調節エレメントを含む核酸分子も包含する。用語「異種調節エレメント(heterologous regulatory element)」は、上記野生型細胞において当該核酸分子またはポリペプチドの遺伝子発現の調節に関係していない調節エレメントである。誘導性プロモーターなどの誘導性発現のための調節エレメントも包含される。核酸分子は、例えば、hnRNA、mRNA、RNA、DNA、PNA、LNA、および/または修飾された核酸分子であってよい。この核酸分子は、環状、線状であってよく、ゲノム中に組み込んだものまたはエピソーム性であってよい。3、4、5、6、7、8、9、または10個の本発明のポリペプチドを含む融合タンパク質をコードする鎖状体も、包含される。さらに、この核酸分子は、細胞内区画へと輸送するためのシグナルまたは細胞膜を通過して輸送するためのシグナルなどの、細胞内輸送するためのシグナル配列をコードする配列を含有してもよい。   In another aspect, the invention relates to a nucleic acid molecule comprising a nucleic acid sequence encoding a polypeptide of the invention and optionally a regulatory element. The term “regulatory element” as used herein refers to a regulatory element of gene expression, including transcription and translation, which includes a TATA box, promoter, enhancer, ribosome binding site, Shine-Dalgarno sequence, IRES region. , Elements such as polyadenylation signals, end-capping structures. The regulatory element may comprise one or more heterogeneous regulatory elements or one or more cognate regulatory elements. A “homologous regulatory element” is a regulatory element of a wild type cell that is involved in the regulation of gene expression of the nucleic acid molecule or polypeptide in the wild type cell from which the nucleic acid molecule of the invention is derived. The invention also encompasses nucleic acid molecules comprising heterologous regulatory elements. The term “heterologous regulatory element” is a regulatory element that is not involved in the regulation of gene expression of the nucleic acid molecule or polypeptide in the wild type cell. Also included are regulatory elements for inducible expression, such as inducible promoters. The nucleic acid molecule can be, for example, hnRNA, mRNA, RNA, DNA, PNA, LNA, and / or a modified nucleic acid molecule. The nucleic acid molecule may be circular, linear, integrated into the genome or episomal. Also included are chains that encode fusion proteins comprising 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, or 10 polypeptides of the invention. In addition, the nucleic acid molecule may contain a sequence encoding a signal sequence for intracellular transport, such as a signal for transport to an intracellular compartment or a signal for transport across a cell membrane.

別の態様では、本発明は、本発明の核酸分子による核酸分子を含むベクターに関する。ベクターは、本発明のポリペプチドのインビトロおよび/またはインビボ発現に適し得る。このベクターは、一過性および/または安定な遺伝子発現のためのベクターであってよい。一実施形態では、このベクターは、調節エレメントおよび/または選択マーカーをさらに含む。上記ベクターは、一実施形態では、ウイルスに由来するものであり、別の実施形態では、ファージに由来するものであり、また別の実施形態では、細菌に由来するものである。   In another aspect, the invention relates to a vector comprising a nucleic acid molecule according to the nucleic acid molecule of the invention. The vector may be suitable for in vitro and / or in vivo expression of a polypeptide of the invention. This vector may be a vector for transient and / or stable gene expression. In one embodiment, the vector further comprises regulatory elements and / or selectable markers. In one embodiment, the vector is derived from a virus. In another embodiment, the vector is derived from a phage. In another embodiment, the vector is derived from a bacterium.

別の態様では、本発明は、本発明の核酸分子またはベクターを含む細胞に関する。用語「細胞」には、本明細書で使用する場合、上記核酸分子または上記ベクターを、とりわけ本発明のポリペプチドを発現するために適した原核細胞および/または真核細胞が包含される。上記細胞は、本発明のポリペプチドまたはそのホモログを発現しない宿主細胞であってもよい。用語「ホモログ」は、本明細書で使用する場合、配列番号1の配列と少なくとも50%の配列同一性を有するポリペプチド配列を含むポリペプチドを指す。しかしながら、本発明のポリペプチドまたはそのホモログを発現する細胞、とりわけ野生型細胞も、本発明に包含される。特定の一態様では、本発明の細胞は、ボツリヌス菌、酪酸菌(C.butyricum)、クロストリジウム・バラティ(C.baratii)、および破傷風菌から選択される。好ましい一態様では、この細胞は、血清型A、B、またはFのボツリヌス菌である。別の態様では、上記細胞は、ボツリヌス菌のHall株(ATCC3502)である。別の態様では、上記細胞は、ボツリヌス菌のNCTC4587およびNCTC7272としても公知のBoNT/A産生株ATCC19397である。別の態様では、上記細胞は、ボツリヌス菌のBoNT/A産生株NCTC2916である。別の態様では、上記細胞は、ボツリヌス菌のBoNT/A2産生株Kyoto-FおよびMauritius/NCTC9837である。別の態様では、上記細胞は、ボツリヌス菌のBoNT/A3産生株A254 Loch Maree/NCTC2012である。別の態様では、上記細胞は、ボツリヌス菌のBoNT/A4およびB産生株CDC657である。別の態様では、上記細胞は、ボツリヌス菌のBoNT/A5およびB3’産生株H04402 065である。別の態様では、上記細胞は、ボツリヌス菌のBoNT/B1産生株Okra/NCTC7273である。別の態様では、上記細胞は、ボツリヌス菌のBoNT/BおよびF産生株CDC4013/NCTC12265である。別の態様では、上記細胞は、ボツリヌス菌のBoNT/F1産生株Langeland/NCTC10281である。別の態様では、上記細胞は、スポロゲネス菌(Clostridium sporogenes)、ウェルシュ菌(Clostridium perfringens)、クロストリジウム・アセトブチリクム(Clostridium acetobutylicum)、セレウス菌(B.cereus)、バチルス・チューリンゲンシス(B.thuringiensis)、バチルス・ミコイディス(B.mycoidis)、バチルス・サーモプロテオリティクス(B.thermoproteolyticus)、炭疽菌(B.anthracis)、巨大菌(B.megaterium)、枯草菌(B.subtilis)、大腸菌(E.coli)、または酵母細胞である。一態様では、本発明のポリペプチドは、細胞内部で修飾される(すなわち、グリコシル化、リン酸化、プロテアーゼによるプロセシングなど)。修飾には、金属イオンを含めた非タンパク質補因子の付加も含まれる。上記のタンパク分解性に不活性なポリペプチド、任意の中間体ポリペプチド産物、さらに、本明細書において開示する最終的なタンパク分解性活性ポリペプチドを含む細胞は、本発明に包含される。本発明のポリペプチドの発現の誘導因子を含む細胞も、本発明に包含される。発現のそのような誘導因子は、細胞培養物またはその可溶化液中の本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドの量または活性を増大する効果を有する核酸分子、またはポリペプチド、または小分子の化学成分を含めた化学成分であってよい。発現の誘導因子は、例えば、本発明のポリペプチドをコードする核酸分子の転写または翻訳を増大し得る。別法では、発現の誘導因子は、タンパク分解性に不活性なポリペプチド配列番号2または配列番号2の配列と少なくとも50%の配列同一性を有するポリペプチド配列を含むポリペプチドを活性化させることができる化合物であってよい。一態様では、上記細胞は、上記ポリペプチドのN末端から阻害性アミノ酸残基を除去することができるタンパク分解性活性ポリペプチドである誘導因子を含む。この誘導因子は、例えば、当業者に公知の組み換え手段によって発現させることができる。別法では、この誘導因子は、細胞、例えば、クロストリジウム細胞から単離することができる。   In another aspect, the invention relates to a cell comprising a nucleic acid molecule or vector of the invention. The term “cell”, as used herein, includes the nucleic acid molecule or the vector, especially prokaryotic and / or eukaryotic cells suitable for expressing the polypeptide of the invention. The cell may be a host cell that does not express the polypeptide of the present invention or a homologue thereof. The term “homolog” as used herein refers to a polypeptide comprising a polypeptide sequence having at least 50% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 1. However, cells expressing the polypeptide of the present invention or homologues thereof, particularly wild type cells, are also encompassed by the present invention. In one particular embodiment, the cells of the invention are selected from Clostridium botulinum, C. butyricum, C. baratii, and tetanus. In a preferred embodiment, the cell is serotype A, B, or F Clostridium botulinum. In another embodiment, the cell is the Clostridium botulinum Hall strain (ATCC3502). In another embodiment, the cell is the BoNT / A producing strain ATCC19397, also known as Clostridium botulinum NCTC4587 and NCTC7272. In another embodiment, the cell is the BoNT / A producing strain NCTC2916 of Clostridium botulinum. In another embodiment, the cells are the BoNT / A2 producing strains of Clostridium botulinum, Kyoto-F and Mauritius / NCTC9837. In another embodiment, the cell is the BoNT / A3 producing strain A254 Loch Maree / NCTC2012 of Clostridium botulinum. In another embodiment, the cell is the Clostridium botulinum BoNT / A4 and B production strain CDC657. In another embodiment, the cell is the BoNT / A5 and B3 'producing strain H04402 065 of Clostridium botulinum. In another embodiment, the cell is the BoNT / B1 producing strain Okra / NCTC7273 of Clostridium botulinum. In another embodiment, the cell is the Clostridium botulinum BoNT / B and F production strain CDC4013 / NCTC12265. In another embodiment, the cell is the BoNT / F1 producing strain Langeland / NCTC10281 of Clostridium botulinum. In another embodiment, the cells are Clostridium sporogenes, Clostridium perfringens, Clostridium acetobutylicum, B. cereus, B. thuringiensis, Bacillus thuringiensis, Bacillus.・ B. mycoidis, B. thermoproteolyticus, B. anthracis, B. megaterium, B. subtilis, E. coli Or a yeast cell. In one aspect, the polypeptides of the invention are modified inside the cell (ie, glycosylation, phosphorylation, processing by proteases, etc.). Modification also includes the addition of non-protein cofactors including metal ions. Cells comprising the above proteolytically inactive polypeptides, any intermediate polypeptide products, and the final proteolytic active polypeptides disclosed herein are encompassed by the present invention. A cell containing an inducer of expression of the polypeptide of the present invention is also encompassed by the present invention. Such inducers of expression are chemistry of nucleic acid molecules, or polypeptides, or small molecules that have the effect of increasing the amount or activity of the proteolytically active polypeptides of the invention in cell culture or lysates thereof. It may be a chemical component including the component. An inducer of expression can, for example, increase transcription or translation of a nucleic acid molecule encoding a polypeptide of the invention. Alternatively, the inducer of expression activates a polypeptide comprising a proteolytically inactive polypeptide SEQ ID NO: 2 or a polypeptide sequence having at least 50% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 2. It may be a compound capable of In one aspect, the cell comprises an inducer that is a proteolytically active polypeptide capable of removing inhibitory amino acid residues from the N-terminus of the polypeptide. This inducer can be expressed, for example, by recombinant means known to those skilled in the art. Alternatively, the inducer can be isolated from a cell, such as a clostridial cell.

本発明はまた、本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドを製造するための本発明の核酸分子の使用に関する。   The invention also relates to the use of the nucleic acid molecules of the invention for producing the proteolytically active polypeptides of the invention.

関連する一態様では、本発明は、タンパク分解性活性ポリペプチドを製造するための方法であって、(a)配列番号1の配列と少なくとも50%の配列同一性を有するポリペプチド配列を含むポリペプチドを化学的に合成するか、またはヌクレオチド配列から翻訳するステップと; (b)ステップ(a)のポリペプチドを精製するステップとを含む方法に関する。   In a related aspect, the invention provides a method for producing a proteolytically active polypeptide comprising (a) a polypeptide comprising a polypeptide sequence having at least 50% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 1. A method comprising chemically synthesizing a peptide or translating from a nucleotide sequence; and (b) purifying the polypeptide of step (a).

用語「化学的に合成」は、化学的手段によってポリペプチドを合成することを意味する。そのような方法は、例えば、Nilssonら、Ann. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2005. 34: 91〜118において総説されている。用語「ポリペプチドを精製」は、本発明のポリペプチドを含む混合物から、上記ポリペプチド以外の化合物を除去することを意味する。この用語は他にも、本発明のポリペプチドを、上記ポリペプチド以外の化合物を含む混合物から除去することを意味する。特定の一態様では、この用語は、タンパク分解性活性ポリペプチドを、タンパク分解性に不活性なその前駆体から分離することを意味する。   The term “chemically synthesized” means synthesizing a polypeptide by chemical means. Such methods are reviewed, for example, in Nilsson et al., Ann. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 2005. 34: 91-118. The term “purify polypeptide” means to remove compounds other than the above polypeptide from the mixture containing the polypeptide of the present invention. The term also refers to removing the polypeptide of the present invention from a mixture containing compounds other than the polypeptide. In one particular aspect, the term means separating the proteolytically active polypeptide from its proteolytically inactive precursor.

当該核酸を、細胞または無細胞系において翻訳することができる。当業者は、無細胞翻訳のための様々な系を利用することができる。本発明は、例えば、ウサギ網状赤血球可溶化液、コムギ麦芽可溶化液、大腸菌可溶化液、または他の細胞可溶化液、例えば、ボツリヌス菌から生じる可溶化液などを含む無細胞タンパク質翻訳系における翻訳を包含する。本発明のポリペプチドを、本発明のヌクレオチド配列または本発明のベクターから翻訳することも包含される。転写を、1種または複数種の異種調節エレメントによって、または同族調節エレメントによって調節または制御することができる。ボツリヌス菌、酪酸菌、クロストリジウム・バラティ、および破傷風菌の任意の既知の分離株などの野生型細胞、すなわち、天然から単離された細胞における翻訳も、本発明のこの態様に包含される。特定の一態様では、上記細胞は、ボツリヌス菌Hall株(ATCC3502)である。当業者は、核酸分子またはベクターを細胞に入れて、本発明のポリペプチドを細胞中で組換えタンパク質として発現させるために、様々な標準的な手段および方法を利用することができる。さらに、当業者には、ポリペプチドを細胞もしくは細胞可溶化液、または無細胞発現系から単離するための多くの標準的な技術が知られている(例えば、Recombinant DNA Principles and Methodologies、J. Green、Marcel Dekker Inc.、1998; The Condensed Protocols: From Molecular Cloning: A Laboratory Manual、Sambrookら、Cold Spring Harbor Laboratory、2006; Molecular Cloning: A Laboratory Manual、Sambrookら、 Cold Spring Harbor Laboratory、2000)。これらの手段および方法はいずれも、本発明の方法において使用することができる。   The nucleic acid can be translated in a cell or cell-free system. One skilled in the art can utilize a variety of systems for cell-free translation. The present invention relates to a cell-free protein translation system comprising, for example, a rabbit reticulocyte lysate, a wheat malt lysate, an Escherichia coli lysate, or another cell lysate such as a lysate derived from Clostridium botulinum. Includes translation. Translation of a polypeptide of the invention from a nucleotide sequence of the invention or a vector of the invention is also encompassed. Transcription can be regulated or controlled by one or more heterologous regulatory elements or by cognate regulatory elements. Translations in wild type cells, ie cells isolated from nature, such as any known isolates of Clostridium botulinum, butyric acid bacteria, Clostridium balati, and tetanus are also encompassed by this aspect of the invention. In one particular embodiment, the cell is a Clostridium botulinum Hall strain (ATCC3502). One skilled in the art can utilize a variety of standard means and methods to place a nucleic acid molecule or vector into a cell and express the polypeptide of the invention as a recombinant protein in the cell. In addition, those skilled in the art are aware of many standard techniques for isolating polypeptides from cells or cell lysates, or cell-free expression systems (see, for example, Recombinant DNA Principles and Methodologies, J. Green, Marcel Dekker Inc., 1998; The Condensed Protocols: From Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Sambrook et al., Cold Spring Harbor Laboratory, 2006; Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Sambrook et al., Cold Spring Harbor Laboratory, 2000). Any of these means and methods can be used in the methods of the present invention.

本発明の第1のポリペプチドは、タンパク分解性活性ポリペプチドをコードする核酸分子から翻訳することができる。配列番号26は、そのような核酸分子の例である。別法では、上記核酸分子は、タンパク分解性に不活性であるが、本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドに変換され得る前駆体ポリペプチドをコードしてもよい。配列番号27は、そのような核酸分子の例である。このタンパク分解性に不活性な前駆体は、「不活性BoNTヒドロラーゼ(inactive BoNTHydrolase)」、略してiBHとも称される。このタンパク分解性に不活性なポリペプチドは、翻訳の間にもしくは翻訳の後などに、例えば、当該タンパク分解性に不活性なポリペプチドを、タンパク分解性に不活性なポリペプチドのN末端にある不活性化アミノ酸残基を除去することができるプロテアーゼと接触させることによって、活性化させることができる。タンパク分解性に不活性なポリペプチドの例は、配列番号2によって表されるポリペプチドである。別の例は、配列番号2の配列と少なくとも50%の配列同一性を有するポリペプチド配列を含むポリペプチドである。用語「N末端にある不活性化アミノ酸残基」は、一態様では、上記ポリペプチドの最初の248aa残基に関する。別の態様では、この用語は、上記ポリペプチドの10aa、50aa、100aa、150aa、200aa、250aa残基までからなる断片を指す。これらのポリペプチドはいずれも、タンパク分解性活性ポリペプチドを製造するための本発明の方法において有用である。一態様では、不活性化アミノ酸残基をこのポリペプチドのN末端から除去することができるプロテアーゼを、例えば、ボツリヌス菌、酪酸菌、クロストリジウム・バラティ、および破傷風菌から単離する。別の態様では、上記不活性化アミノ酸を除去することができるプロテアーゼを、上記細胞の分画されているか、または分画されていない可溶化液を得ることによって提供する。不活性化アミノ酸残基は、タンパク分解性に不活性なポリペプチドを上記可溶化液と接触させ、かつタンパク分解性に不活性なポリペプチドがタンパク分解性活性ポリペプチドに変換されるまで、インキュベーションすることによって除去することができる。   The first polypeptide of the present invention can be translated from a nucleic acid molecule encoding a proteolytically active polypeptide. SEQ ID NO: 26 is an example of such a nucleic acid molecule. Alternatively, the nucleic acid molecule is proteolytically inactive, but may encode a precursor polypeptide that can be converted to the proteolytically active polypeptide of the invention. SEQ ID NO: 27 is an example of such a nucleic acid molecule. This proteolytically inactive precursor is also referred to as “inactive BoNTHydrolase”, iBH for short. This proteolytically inactive polypeptide can be used during or after translation, for example, by converting the proteolytically inactive polypeptide to the N-terminus of the proteolytically inactive polypeptide. It can be activated by contact with a protease that can remove certain inactivated amino acid residues. An example of a proteolytically inactive polypeptide is the polypeptide represented by SEQ ID NO: 2. Another example is a polypeptide comprising a polypeptide sequence having at least 50% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 2. The term “inactivated amino acid residue at the N-terminus” relates in one aspect to the first 248aa residue of the polypeptide. In another embodiment, the term refers to a fragment of the polypeptide comprising up to 10aa, 50aa, 100aa, 150aa, 200aa, 250aa residues. Any of these polypeptides are useful in the methods of the invention for producing proteolytically active polypeptides. In one aspect, proteases that can remove inactivated amino acid residues from the N-terminus of the polypeptide are isolated from, for example, Clostridium botulinum, Butyric acid bacteria, Clostridium balati, and Tetanus. In another aspect, a protease capable of removing the inactivated amino acid is provided by obtaining a solubilized solution of the cell that is fractionated or not fractionated. Inactivated amino acid residues are incubated until the proteolytically inactive polypeptide is contacted with the lysate and the proteolytically inactive polypeptide is converted to a proteolytically active polypeptide. Can be removed.

本発明の方法の別の態様では、当該ポリペプチドを細胞内で翻訳する。この細胞は、原核細胞または真核細胞であってよい。一態様では、この細胞は、大腸菌、枯草菌、または酵母から選択される。野生型細胞、すなわち、ボツリヌス菌、酪酸菌、クロストリジウム・バラティ、および破傷風菌の任意の既知の分離株などの天然から単離される細胞中での本発明のポリペプチドの翻訳も、本発明に包含される。特定の一態様では、上記細胞は、ボツリヌス菌Hall株(ATCC3502)である。別の特定の態様では、上記細胞は、本明細書において上記した本発明の細胞である。   In another embodiment of the method of the invention, the polypeptide is translated intracellularly. The cell may be a prokaryotic cell or a eukaryotic cell. In one aspect, the cell is selected from E. coli, Bacillus subtilis, or yeast. Translation of the polypeptide of the invention in wild-type cells, ie cells isolated from nature such as Clostridium botulinum, butyrate, Clostridium balati, and any known isolate of tetanus is also encompassed by the present invention. Is done. In one particular embodiment, the cell is a Clostridium botulinum Hall strain (ATCC3502). In another specific embodiment, the cell is a cell of the invention as described herein above.

本発明の方法によって得られる翻訳産物は、すべて当業者に公知の様々な手段によって精製することができる(例えば、Recombinant DNA Principles and Methodologies、J. Green、Marcel Dekker Inc.、1998; The Condensed Protocols: From Molecular Cloning: A Laboratory Manual、Sambrookら、Cold Spring Harbor Laboratory、2006; Molecular Cloning: A Laboratory Manual、Sambrookら、Cold Spring Harbor Laboratory、2000)。本発明のポリペプチドを精製する典型的な方法は、細胞可溶化液のスピン、タンパク質の硫酸アンモニウム沈殿、タンパク質の再懸濁、再懸濁したタンパク質の遠心分離、イオン交換クロマトグラフィー、サイズ排除クロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィーなどを伴ってよい。種々の順序でのそのようなステップの組み合わせのいくつかは、本発明のポリペプチドを精製するために有用であり得る。本発明のポリペプチドを精製するための好ましい方法は、本発明を例示する実施例において記載する。   All translation products obtained by the methods of the present invention can be purified by various means known to those skilled in the art (e.g., Recombinant DNA Principles and Methodologies, J. Green, Marcel Dekker Inc., 1998; The Condensed Protocols: From Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Sambrook et al., Cold Spring Harbor Laboratory, 2006; Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Sambrook et al., Cold Spring Harbor Laboratory, 2000). Typical methods for purifying the polypeptides of the present invention include cell lysate spin, protein ammonium sulfate precipitation, protein resuspension, resuspended protein centrifugation, ion exchange chromatography, size exclusion chromatography. May be accompanied by hydrophobic interaction chromatography and the like. Some of the combinations of such steps in various orders may be useful for purifying the polypeptides of the present invention. Preferred methods for purifying the polypeptides of the invention are described in the Examples that illustrate the invention.

一態様では、精製ステップは、本発明のポリペプチドを固体支持体に結合させることを含む。用語「固体支持体」は、例えば、シリカ、架橋デキストラン、架橋ポリアクリルアミド、または架橋アガロースなどを含めたマトリックスを指す。他にも、とりわけ、ポリペプチド、ガラス、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレングリコール(PEG)、デキストラン、ナイロン、アミラーゼ、天然および変性セルロース、ポリアクリルアミド、斑れい岩、および磁鉄鉱が含まれる。固体支持体は、本発明の一態様では、セファロース、セファデックス、アガロース、セファセル(sephacell)、ミクロセルロース、およびアルギン酸ビーズからなる群から選択される多糖マトリックスである。別の態様では、上記固体支持体は、ガラスビーズおよび/またはポリペプチドマトリックスからなってよい。   In one aspect, the purification step comprises binding a polypeptide of the invention to a solid support. The term “solid support” refers to a matrix including, for example, silica, cross-linked dextran, cross-linked polyacrylamide, or cross-linked agarose. Others include, among others, polypeptides, glass, polystyrene, polypropylene, polyethylene, polyethylene glycol (PEG), dextran, nylon, amylase, natural and modified cellulose, polyacrylamide, gabbro, and magnetite. In one aspect of the invention, the solid support is a polysaccharide matrix selected from the group consisting of sepharose, sephadex, agarose, sephacell, microcellulose, and alginate beads. In another embodiment, the solid support may consist of glass beads and / or a polypeptide matrix.

一態様では、この固体支持体は、本発明の抗体に連結される。用語「連結される」は、一態様では、安定に連結されているか、または安定に結合されることを意味する。別の態様では、「連結される」には、間接的もしくは直接的結合、非可逆的もしくは可逆的結合、物理的および化学的結合、静電結合、ならびに/または共有結合などの相互作用が含まれる。一態様では、この抗体は、直接的に、またはリンカー分子を介して、固体支持体に共有結合される。この抗体は、小分子化合物およびペプチド(またはポリペプチド)リンカー分子を含めたリンカーを介して、上記固体支持体に結合されてもよい。この固体支持体は、カップリングされた抗体がその抗原に結合することができる限り、事実上、任意の可能な構造的立体配置または配置を有することができる。したがって、このマトリックスまたは固体支持体は、ビーズにおいてのように球形、または試験管の内表面もしくはロッドの外表面においてのように円柱形であってよい。別法では、この表面は、不規則であるか、またはシートもしくは試験片などのように平坦であってよい。   In one aspect, the solid support is linked to an antibody of the invention. The term “linked” in one aspect means stably linked or stably linked. In another aspect, “linked” includes interactions such as indirect or direct bonds, irreversible or reversible bonds, physical and chemical bonds, electrostatic bonds, and / or covalent bonds. It is. In one aspect, the antibody is covalently attached to the solid support, either directly or via a linker molecule. The antibody may be bound to the solid support via a linker including a small molecule compound and a peptide (or polypeptide) linker molecule. This solid support can have virtually any possible structural configuration or configuration as long as the coupled antibody can bind to its antigen. Thus, the matrix or solid support may be spherical, as in the bead, or cylindrical, as in the inner surface of the test tube or the outer surface of the rod. Alternatively, the surface may be irregular or flat, such as a sheet or specimen.

固体支持体に連結している上記抗体は、例えば、本発明の製造方法において、または診断方法において使用することができる。一態様では、上記製造方法は、固体支持体に連結している抗体に基づくアフィニティークロマトグラフィーのステップを含んでよい。一実施形態では、上記抗体は、本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドに特異的に結合する抗体である。別の実施形態では、上記抗体は、本発明のタンパク分解性に不活性なポリペプチドに特異的に結合する抗体である。   The above antibody linked to a solid support can be used, for example, in the production method of the present invention or in a diagnostic method. In one aspect, the method of manufacture may comprise an affinity chromatography step based on an antibody linked to a solid support. In one embodiment, the antibody is an antibody that specifically binds to a proteolytically active polypeptide of the invention. In another embodiment, the antibody is an antibody that specifically binds to a proteolytically inactive polypeptide of the invention.

別の態様では、本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドを製造するための方法は、本発明のポリペプチドを、追加の成分を含有する混合物から精製するステップを含む。精製は、例えば、極性、電荷、およびサイズに基づき得る。したがって、この方法は、一態様では、順相HPLC、逆相HPLC、親水性相互作用クロマトグラフィー(HILIC)、疎水性相互作用クロマトグラフィー(HIC)、アニオン交換クロマトグラフィーおよびカチオン交換クロマトグラフィーを含めたイオン交換クロマトグラフィー(IEC)、サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)からなる群から選択される1つまたは複数の分離ステップを含んでよい。   In another aspect, the method for producing a proteolytically active polypeptide of the present invention comprises the step of purifying the polypeptide of the present invention from a mixture containing additional components. Purification can be based on, for example, polarity, charge, and size. Thus, this method in one aspect included normal phase HPLC, reverse phase HPLC, hydrophilic interaction chromatography (HILIC), hydrophobic interaction chromatography (HIC), anion exchange chromatography and cation exchange chromatography. One or more separation steps selected from the group consisting of ion exchange chromatography (IEC), size exclusion chromatography (SEC), gel permeation chromatography (GPC) may be included.

別の態様では、上記精製は、(a)アニオン交換クロマトグラフィーによる分離; (b)サイズ排除クロマトグラフィーによる分離; (c)疎水性相互作用クロマトグラフィーによる分離; および(d)サイズ排除クロマトグラフィーによる分離のステップを含む。   In another embodiment, the purification is performed by (a) separation by anion exchange chromatography; (b) separation by size exclusion chromatography; (c) separation by hydrophobic interaction chromatography; and (d) by size exclusion chromatography. Including a separation step.

クロマトグラフィーカラムから収集された1つまたは複数の画分を、沈殿または限外濾過によって濃縮することができる。   One or more fractions collected from the chromatography column can be concentrated by precipitation or ultrafiltration.

一態様では、本発明は、本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドを含む組成物に関する。本明細書において開示する方法を使用することで、タンパク分解性に不活性なポリペプチドを実質的に含有しない本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドを製造することが可能である。言い換えると、本発明の方法は、タンパク分解性活性ポリペプチド、および本発明のポリペプチドの不活性な前駆体タンパク質での実質的な汚染を含まない組成物を提供する。ウェスタンブロットをベースとする検出方法を使用することによって、5%未満のタンパク分解性に不活性な前駆体が検出され得るならば、組成物は、実質的な汚染物を含有しないか、またはタンパク分解性に不活性な前駆体ポリペプチドを実質的に含有しないと考えられ、この際、上記5%は、タンパク分解性活性ポリペプチドおよび不活性なポリペプチドの合計に対するタンパク分解性に不活性な前駆体の量に関する。別の態様では、上記組成物は、実質的に純粋であり、かつ少なくとも50%の本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドを含み、この際、上記50%は、組成物中に含有されるタンパク質の合計量に対するタンパク分解性に活性な前駆体の量に関する。別の態様では、上記実質的に純粋な組成物は、少なくとも75%、80%、90%、または少なくとも98%のタンパク分解性活性ポリペプチドを含む。   In one aspect, the invention relates to a composition comprising a proteolytically active polypeptide of the invention. By using the methods disclosed herein, it is possible to produce the proteolytically active polypeptides of the present invention that are substantially free of proteolytically inactive polypeptides. In other words, the methods of the present invention provide compositions that are free of substantial contamination with proteolytically active polypeptides, and inactive precursor proteins of the polypeptides of the present invention. If less than 5% of proteolytically inactive precursors can be detected by using a Western blot based detection method, the composition does not contain substantial contaminants or protein It is believed that it is substantially free of degradable inactive precursor polypeptides, wherein the 5% is proteolytically inactive relative to the sum of proteolytic active polypeptide and inactive polypeptide. Relates to the amount of precursor. In another embodiment, the composition is substantially pure and comprises at least 50% of a proteolytic active polypeptide of the invention, wherein the 50% is the protein contained in the composition. Relates to the amount of proteolytically active precursor relative to the total amount. In another embodiment, the substantially pure composition comprises at least 75%, 80%, 90%, or at least 98% proteolytically active polypeptide.

別の態様では、本発明はまた、本明細書において上記したとおり、かつ実施例において例示するとおりのタンパク分解性活性ポリペプチドを製造するための方法から得ることができるポリペプチドに関する。上記タンパク分解性活性ポリペプチドは、一態様では、配列番号1のポリペプチド配列を有するタンパク分解性活性ポリペプチドである。別の態様では、このタンパク分解性活性ポリペプチドは、配列番号1の配列と少なくとも50%の配列同一性を有するポリペプチドである。また別の態様では、このタンパク分解性活性ポリペプチドは、配列番号1の配列と少なくとも50%の配列同一性を有するポリペプチド配列を含むポリペプチドである。用語「得ることができるポリペプチド」は、本明細書で使用する場合、一態様では、本発明の核酸から翻訳されるポリペプチドを指す。このポリペプチドに引き続いて、アシル化、アルキル化、アミド化、アミノ酸付加、アミノ酸欠失、糖鎖付加、酸化、S-グルタチオン付加、リン酸化、硫酸化(sulphatation)、タンパク質プロセシングなどの翻訳後修飾を施すことができる。さらに、このポリペプチドは、Li+、Na+、K+、Ag+、Cs+、Mg2+、Ca2+、Co2+、Ni2+、Mn2+、Cu2+、またはZn2+などの金属イオンに結合し得る。好ましくは、上記金属イオンは、Zn2+、Mn2+、またはCo2+である。 In another aspect, the invention also relates to a polypeptide obtainable from a method for producing a proteolytically active polypeptide as described herein above and as exemplified in the examples. In one embodiment, the proteolytic active polypeptide is a proteolytic active polypeptide having the polypeptide sequence of SEQ ID NO: 1. In another embodiment, the proteolytically active polypeptide is a polypeptide having at least 50% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 1. In yet another embodiment, the proteolytically active polypeptide is a polypeptide comprising a polypeptide sequence having at least 50% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 1. The term “obtainable polypeptide” as used herein, in one aspect, refers to a polypeptide that is translated from a nucleic acid of the invention. Following this polypeptide, post-translational modifications such as acylation, alkylation, amidation, amino acid addition, amino acid deletion, glycosylation, oxidation, S-glutathione addition, phosphorylation, sulphatation, protein processing, etc. Can be applied. In addition, the polypeptide can be Li + , Na + , K + , Ag + , Cs + , Mg 2+ , Ca 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Mn 2+ , Cu 2+ , or Zn 2+. Can bind to metal ions such as Preferably, the metal ion is Zn 2+ , Mn 2+ , or Co 2+ .

本発明はまた、一態様では、本発明のポリペプチドに特異的に結合する抗体に関する。用語「抗体」には、本明細書で使用する場合、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、単鎖抗体、ヒト抗体、ヒト化抗体、霊長類化抗体、キメラ化抗体、二重特異性抗体、合成抗体、化学的もしくは酵素的に修飾された誘導体、上記抗体の任意の断片、または天然に存在する核酸および/または化学的に修飾された核酸からなるアプタマーが包含される。上記抗体の断片には、F(ab’)2、F(ab)、Fv、もしくはscFv断片、またはこれらの断片の任意の化学的もしくは酵素的に改変された誘導体が含まれる。   The invention also in one aspect relates to an antibody that specifically binds to a polypeptide of the invention. The term “antibody” as used herein includes monoclonal antibodies, polyclonal antibodies, single chain antibodies, human antibodies, humanized antibodies, primatized antibodies, chimerized antibodies, bispecific antibodies, synthetic antibodies, Included are chemically or enzymatically modified derivatives, any fragments of the above antibodies, or aptamers consisting of naturally occurring and / or chemically modified nucleic acids. Such antibody fragments include F (ab ') 2, F (ab), Fv, or scFv fragments, or any chemically or enzymatically modified derivative of these fragments.

一態様では、本発明の抗体は、本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドまたはそのタンパク分解性に不活性な前駆体に特異的に結合するものとする。一態様では、本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドに特異的な抗体は、本明細書に記載のタンパク分解性に不活性なポリペプチドと交差反応する。別の態様では、この抗体は、本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドと、その不活性な前駆体とを識別することができる。別の態様では、上記抗体が特異的であるエピトープは、タンパク分解性に不活性なポリペプチドには存在するが、タンパク分解性活性ポリペプチドには存在しないアミノ酸領域に位置する。例えば、上記エピトープは、配列番号2の配列と少なくとも50%の配列同一性を有するポリペプチド配列を含むポリペプチドのアミノ酸残基1〜248からなるポリペプチド領域のエピトープであってよい。   In one embodiment, the antibody of the present invention specifically binds to the proteolytically active polypeptide of the present invention or a proteolytically inactive precursor thereof. In one aspect, an antibody specific for a proteolytically active polypeptide of the present invention cross-reacts with a proteolytically inactive polypeptide described herein. In another aspect, the antibody can distinguish between a proteolytically active polypeptide of the invention and its inactive precursor. In another embodiment, the epitope to which the antibody is specific is located in an amino acid region that is present in a proteolytically inactive polypeptide but not in a proteolytically active polypeptide. For example, the epitope may be an epitope of a polypeptide region consisting of amino acid residues 1-248 of a polypeptide comprising a polypeptide sequence having at least 50% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 2.

別の態様では、このエピトープは、配列番号2の配列と少なくとも50%の配列同一性を有するポリペプチド配列を含むポリペプチドのアミノ酸249のN末端側に位置するアミノ酸残基によって形成される。別の態様では、上記エピトープは、タンパク質プロセシングによって、本明細書に記載のタンパク分解性に不活性なポリペプチドから除去される。   In another embodiment, the epitope is formed by amino acid residues located N-terminal to amino acid 249 of a polypeptide comprising a polypeptide sequence having at least 50% sequence identity to the sequence of SEQ ID NO: 2. In another aspect, the epitope is removed from the proteolytically inactive polypeptide described herein by protein processing.

別の態様では、本発明の抗体が特異的なエピトープは、配列番号1の配列と少なくとも50%の配列同一性を有するポリペプチド配列を含むポリペプチドのN末端に位置するエピトープである。用語「N末端」は、本発明のこの態様で使用する場合、上記ポリペプチド配列のN末端の50アミノ酸残基、好ましくは上記ポリペプチド配列のN末端の25アミノ酸残基を含むポリペプチドの領域を指す。特定の一態様では、この用語は、N末端の14アミノ酸残基を指す。用語「エピトープ」は、本明細書で使用する場合、本発明の抗体によって認識される抗原決定基に関する。一態様では、このエピトープは、線状エピトープであり、別の態様では、このエピトープは、高次構造エピトープである。特定の一態様では、この抗原決定基は、本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドのN末端のアミノ酸配列を有するペプチドからなり、この際、上記ペプチドは、7〜14アミノ酸残基、好ましくは8、9、10、11、12、13、または14アミノ酸残基のアミノ酸長を有し得る。   In another embodiment, the epitope specific for an antibody of the invention is an epitope located at the N-terminus of a polypeptide comprising a polypeptide sequence having at least 50% sequence identity to the sequence of SEQ ID NO: 1. The term “N-terminus” as used in this aspect of the invention refers to a region of a polypeptide comprising the N-terminal 50 amino acid residues of the polypeptide sequence, preferably the N-terminal 25 amino acid residues of the polypeptide sequence. Point to. In one particular embodiment, the term refers to the N-terminal 14 amino acid residues. The term “epitope” as used herein relates to an antigenic determinant recognized by an antibody of the invention. In one aspect, the epitope is a linear epitope, and in another aspect, the epitope is a conformational epitope. In one particular embodiment, the antigenic determinant consists of a peptide having the N-terminal amino acid sequence of the proteolytically active polypeptide of the present invention, wherein the peptide comprises 7 to 14 amino acid residues, preferably 8 , 9, 10, 11, 12, 13, or 14 amino acid residues.

用語「特異的に結合」または「に特異的に結合」は、一態様では、本発明の抗体が、本発明のポリペプチド上、または他のポリペプチド上の他のエピトープと一般に、有意な規模で交差反応しないことを意味する。エピトープ特異性は、本発明の抗体の重要な特徴である。当該抗体の特異性は、タンパク分解性活性ポリペプチドに関して、タンパク分解性に不活性なポリペプチドとの比較で、一態様では、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%であることとする。特異的な結合は、例えば、競合研究を含む様々な周知の技法によって試験することができる。別の重要な特徴は、抗体の感度である。感度は、本発明の一態様では、試料に含まれるエピトープの少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも95%が結合するようなものとする。感度は、周知の技法によって試験することができる。当業者であれば、日常的な実験を使用することによって、各決定のために有効かつ最適なアッセイ条件を決定することができるであろう。結合研究のための従来の技法には、ラジオイムノアッセイ、ELISA、平衡透析法、等温微量熱量測定、BIACORE(登録商標)アッセイ(表面プラズモン共鳴、SPR)、または他の表面吸着法が含まれる。BIACORE(登録商標)SPRシステムでは、抗体-抗原相互作用を測定する。SPR応答は、分析物が結合または解離する際の、検出器表面での質量濃度の変化を反映する。SPRに基づき、リアルタイムBIACORE(登録商標)測定は、相互作用を、それらが生じる際に直接モニターする(BIAapplications Handbook、version AB(reprinted 1998)、BIACORE(登録商標) code No: BR-1001-86; BIAtechnology Handbook、version AB(reprinted 1998)、BIACORE(登録商標) code No: BR-1001-84を参照されたい)。本発明の抗体の感度などの結合特性は、基本的に、センサー表面上に提供されている固定化された抗原(リガンド)を使用する結合研究によって決定することができる。試験されるべき抗体(分析物)は、移動相中に、すなわち、溶液中に供給されるであろう。場合によっては、抗原は、捕捉分子と称される別の固定化分子との結合を介して、表面に間接的に結合されている。抗体が、固定化された抗原を有する表面に1個のパルスで注入されるとき、本質的に3つの相が細分され得る: (i)試料を注入している間の抗体と抗原との結合; (ii)抗体結合の速度が抗体-抗原複合体からの解離と釣り合う、試料を注入している間の平衡または定常状態; (iii)緩衝液を流している間の、表面からの抗体の解離。そのようなアッセイは別法では、調査すべき固定化抗体および移動相としての抗原含有溶液を用いて行うことができることは理解されるであろう。結合相および解離相は、分析物-リガンド相互作用の反応速度についての情報をもたらす(kaおよびkd、複合体形成および解離の速度、kd/ka=KD)。平衡相は、分析物-リガンド相互作用の親和性についての情報をもたらす(KD)。本発明の一態様では、本発明の抗体は、0.5μM未満、別の態様では、0.05μM未満、および別の態様では、0.02μM未満のKDを有する。 The term “specifically binds” or “specifically binds” in one aspect indicates that the antibody of the present invention is generally of significant significance on other polypeptides on the polypeptide of the present invention or on other polypeptides. Means no cross reaction. Epitope specificity is an important feature of the antibodies of the present invention. The specificity of the antibody is at least 95%, at least 96%, at least 97%, at least 98%, at least, in one aspect, relative to a proteolytically inactive polypeptide relative to the proteolytically active polypeptide 99%. Specific binding can be tested by various well-known techniques including, for example, competition studies. Another important feature is antibody sensitivity. Sensitivity is in one aspect of the invention such that at least 70%, at least 80%, at least 90%, at least 95% of the epitopes contained in the sample bind. Sensitivity can be tested by well-known techniques. One skilled in the art will be able to determine the effective and optimal assay conditions for each determination by using routine experimentation. Conventional techniques for binding studies include radioimmunoassay, ELISA, equilibrium dialysis, isothermal microcalorimetry, BIACORE® assay (surface plasmon resonance, SPR), or other surface adsorption methods. The BIACORE® SPR system measures antibody-antigen interactions. The SPR response reflects the change in mass concentration at the detector surface as the analyte binds or dissociates. Based on SPR, real-time BIACORE® measurements monitor interactions directly as they occur (BIAapplications Handbook, version AB (reprinted 1998), BIACORE® code No: BR-1001-86; BIAtechnology Handbook, version AB (reprinted 1998), see BIACORE® code No: BR-1001-84). Binding properties, such as sensitivity, of the antibodies of the invention can basically be determined by binding studies using immobilized antigens (ligands) provided on the sensor surface. The antibody (analyte) to be tested will be supplied in the mobile phase, ie in solution. In some cases, the antigen is indirectly bound to the surface via binding to another immobilized molecule called a capture molecule. When an antibody is injected in a single pulse onto a surface with immobilized antigen, essentially three phases can be subdivided: (i) Binding of antibody and antigen during sample injection (ii) the equilibrium or steady state during sample injection, where the rate of antibody binding is balanced with the dissociation from the antibody-antigen complex; (iii) the amount of antibody from the surface while the buffer is flowing; dissociation. It will be appreciated that such assays can alternatively be performed using the immobilized antibody to be investigated and the antigen-containing solution as the mobile phase. The binding and dissociation phases provide information about the kinetics of the analyte-ligand interaction (k a and k d , the rate of complex formation and dissociation, k d / k a = K D ). The equilibrium phase provides information about the affinity of the analyte-ligand interaction (K D ). In one aspect of the present invention, the antibody of the present invention is less than 0.5 [mu] M, in another embodiment, less than 0.05 [mu] M, and in another embodiment, have a K D of less than 0.02 uM.

本発明において言及するとおりの抗体は、例えば、Harlow and Lane、1988(Harlow and Lane、「Antibodies, A Laboratory Manual」、 CSH Press、Cold Spring Harbor、1988)に記載されている方法を使用することによって製造することができる。モノクローナル抗体は、Kohler & Milstein、1975(Kohler & Milstein 1975、Nature 256: 495)およびGalfre & Milstein、1981(Galfre & Milstein 1981、Meth Enzymol 73: 3)に初めに記載された技法によって調製することができる。上記技法は、マウス骨髄腫細胞を、免疫化された哺乳動物に由来する脾臓細胞に融合させることを含む。当技術分野で周知の技法によって、抗体をさらに改良することができる。例えば、BIACORE(登録商標)システムで用いられるような表面プラスモン共鳴を使用して、本発明のポリペプチド内の上述のエピトープに結合するファージ抗体の効率を増大させることができる(Schierら、1996、Human Antibodies Hybridomas 7: 97; Malmborgら、1995、J. Immunol Methods 183: 7を参照されたい)。   Antibodies as referred to in the present invention can be obtained, for example, by using the methods described in Harlow and Lane, 1988 (Harlow and Lane, “Antibodies, A Laboratory Manual”, CSH Press, Cold Spring Harbor, 1988). Can be manufactured. Monoclonal antibodies can be prepared by the techniques originally described in Kohler & Milstein, 1975 (Kohler & Milstein 1975, Nature 256: 495) and Galfre & Milstein, 1981 (Galfre & Milstein 1981, Meth Enzymol 73: 3). it can. The technique involves fusing mouse myeloma cells to spleen cells derived from the immunized mammal. Antibodies can be further improved by techniques well known in the art. For example, surface plasmon resonance as used in the BIACORE® system can be used to increase the efficiency of phage antibodies that bind to the aforementioned epitopes within the polypeptides of the invention (Schier et al., 1996 , Human Antibodies Hybridomas 7: 97; see Malmborg et al., 1995, J. Immunol Methods 183: 7).

本発明の一態様では、この抗体を、上述のエピトープを含むか、またはそれからなるペプチドを使用することによって生産する。このペプチドは、例えば合成によって、または組換え発現によって生産することができる。別法では、本発明の抗体は、本発明の天然に生じるタンパク分解性活性ポリペプチドまたは不活性ポリペプチドを適用することによって生産することができる。後者の場合には、結果として生じた抗体を、本発明のポリペプチドに関する特異性についてさらに試験することとなることを理解されたい。本発明のさらなる態様では、そのエピトープを免疫学的に利用可能なものとするために、界面活性剤によって処理され得る本発明のポリペプチドを使用することによって、本発明のモノクローナル抗体を生産する。しかしながら、その抗体が高次構造エピトープに対して向けられたものである場合には、そのような界面活性剤処理は実施されないはずであることは理解されるであろう。さらなる一態様では、キーホールリンペットヘモシアニン(KLH)などの免疫刺激剤も、特に、合成ペプチドを使用するときには、そのようなプロセスに適用することができる。   In one aspect of the invention, the antibody is produced by using a peptide comprising or consisting of the epitope described above. This peptide can be produced, for example, synthetically or by recombinant expression. Alternatively, the antibodies of the present invention can be produced by applying the naturally occurring proteolytic active or inactive polypeptides of the present invention. In the latter case, it should be understood that the resulting antibody will be further tested for specificity with the polypeptides of the invention. In a further aspect of the invention, the monoclonal antibodies of the invention are produced by using a polypeptide of the invention that can be treated with a surfactant to make its epitope immunologically available. However, it will be understood that such detergent treatment should not be performed if the antibody is directed against a conformational epitope. In a further aspect, immunostimulants such as keyhole limpet hemocyanin (KLH) can also be applied to such processes, particularly when using synthetic peptides.

本発明の抗体は、例えば、本発明のポリペプチドのアフィニティークロマトグラフィー、免疫沈降、および免疫局在決定のために、さらに、試料または組換え生物中において上記ポリペプチドの存在をモニターするために使用することができる。さらに、本発明の抗体は、検出方法または診断方法において使用することができる。特定の一態様では、本発明の抗体をウェスタンブロットまたはELISAにおいて使用する。加えて、本発明の抗体は、治療用途において使用することができる。とりわけ、この抗体は、本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドの活性を阻害するために使用することができる。したがって、本発明の抗体は、本明細書において下記に記載する様々な治療用途も有する。   The antibodies of the invention are used, for example, for affinity chromatography, immunoprecipitation and immunolocalization of the polypeptides of the invention, and for monitoring the presence of the polypeptides in a sample or recombinant organism. can do. Furthermore, the antibodies of the present invention can be used in detection methods or diagnostic methods. In one particular embodiment, the antibodies of the invention are used in a Western blot or ELISA. In addition, the antibodies of the present invention can be used in therapeutic applications. In particular, this antibody can be used to inhibit the activity of the proteolytically active polypeptides of the present invention. Accordingly, the antibodies of the present invention also have various therapeutic uses as described herein below.

本発明はまた、本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドを、ポリペプチドをタンパク分解性にプロセシングするための方法において使用することに関する。一態様では、本発明は、タンパク分解性にプロセシングされたポリペプチドを製造するための方法であって、(a)本発明のポリペプチドである第1のポリペプチドを、(b)上記第1のポリペプチドによるタンパク質分解に感受性の第2のポリペプチドと接触させるステップを含み、上記接触が、少なくとも2つの切断産物への上記第2のポリペプチドのタンパク質プロセシングを結果としてもたらす方法に関する。   The invention also relates to the use of the proteolytically active polypeptides of the invention in a method for proteolytically processing a polypeptide. In one aspect, the invention provides a method for producing a proteolytically processed polypeptide comprising: (a) a first polypeptide that is a polypeptide of the invention, (b) the first Contacting with a second polypeptide that is susceptible to proteolysis by said polypeptide, wherein said contacting results in protein processing of said second polypeptide into at least two cleavage products.

本発明はまた、ライソバクター・エンザイモゲネス(Lysobacter enzymogenes)(ATCC29487)に由来するLys-Nおよび/またはLys-Cおよび/またはアルギニルエンドペプチダーゼ(エンドプロテイナーゼArg-C、LeR)の使用に関する(Wright DS、Graham LD、Jennings PA. Biochim Biophys Acta. 1998 Dec 22; 1443(3): 369〜74)。さらに、BoNT/AなどのCNTをタンパク分解性にプロセシングするための方法において、プラスミンおよび/またはオンプチン(omptin)(OmpT)、((Arg/Lys)-(Arg/Lys)モチーフで切断する膜結合型セリンプロテアーゼ(K. SugimuraおよびT. Nishihara. J. Bacteriol. 170(1988)、5625〜5632頁))を使用することも包含される。一態様では、本発明は、タンパク分解性にプロセシングされたポリペプチドを製造するための方法であって、a)Lys-CまたはLys-Nである第1のポリペプチドを、(b)上記第1のポリペプチドによるタンパク質分解に感受性の第2のポリペプチドと接触させるステップを含み、上記接触が、少なくとも2つの切断産物への上記第2のポリペプチドのタンパク質プロセシングを結果としてもたらし、かつ第2のポリペプチドが、BoNT/Aの単鎖である方法に関する。用語「Lys-C」は、リシンのC末端側でペプチド結合を特異的に切断する、ライソバクター・エンザイモゲネスに由来する33kDaのセリンエンドプロテイナーゼLys-C(リシルエンドペプチダーゼ、LeK、Genbank受入番号Q7M135)または少なくとも60%の配列同一性を有するそのホモログを指す。用語「Lys-N」は、マイタケ(Grifola frondosa)およびヒラタケ(Pleurotus ostreatus)から単離されたメタロエンドペプチダーゼLys-Nを指す(Nonaka Tら、1997、J Biol Chem. 272: 30032〜30039; Nonaka Tら、1998、J Biochem. 1998 124: 157〜162; Hori Tら、2001、Acta Crystallogr D Biol Crystallogr. 57: 361〜368)。この用語には、少なくとも60%の配列同一性を有する上記プロテアーゼのホモログも包含される。   The invention also relates to the use of Lys-N and / or Lys-C and / or arginyl endopeptidase (endoproteinase Arg-C, LeR) from Lysobacter enzymogenes (ATCC 29487) (Wright DS, Graham LD, Jennings PA. Biochim Biophys Acta. 1998 Dec 22; 1443 (3): 369-74). Furthermore, in methods for proteolytic processing of CNTs such as BoNT / A, membrane binding that cleaves with plasmin and / or omptin (OmpT), ((Arg / Lys)-(Arg / Lys) motifs The use of type serine proteases (K. Sugimura and T. Nishihara. J. Bacteriol. 170 (1988), pages 5625-5632)) is also encompassed. In one aspect, the invention provides a method for producing a proteolytically processed polypeptide comprising: a) a first polypeptide that is Lys-C or Lys-N, (b) Contacting with a second polypeptide that is susceptible to proteolysis by one polypeptide, wherein said contacting results in protein processing of said second polypeptide into at least two cleavage products, and second Wherein the polypeptide is a single chain of BoNT / A. The term `` Lys-C '' refers to the 33 kDa serine endoproteinase Lys-C (lysyl endopeptidase, LeK, Genbank accession number Q7M135) derived from Lysobacter enzymogenes that specifically cleaves peptide bonds at the C-terminal side of lysine or Refers to its homolog with at least 60% sequence identity. The term “Lys-N” refers to the metalloendopeptidase Lys-N isolated from Grifola frondosa and Pleurotus ostreatus (Nonaka T et al., 1997, J Biol Chem. 272: 30032-30039; Nonaka T et al., 1998, J Biochem. 1998 124: 157-162; Hori T et al., 2001, Acta Crystallogr D Biol Crystallogr. 57: 361-368). The term also encompasses homologs of the above proteases that have at least 60% sequence identity.

この方法を、例えば、タンパク分解性にプロセシングされた神経毒(CNT)またはボツリヌス神経毒(BoNT)を製造するために使用することができる。用語「BoNT」は、本発明を通じて使用する場合には、ボツリヌス神経毒を意味し、血清型A、B、C1、D、E、F、またはGのBoNTなどの、ボツリヌス菌から得ることができる神経毒を指す。この用語「CNT」および「BoNT」には、化学的修飾または遺伝子改変を含めた1つまたは複数の改変を含む組換えおよび改変神経毒も包含される。用語「遺伝子改変」は、1個または複数個のアミノ酸残基の欠失、置換、または付加を意味する。本発明の方法を使用することで、プロセシングされていない神経毒または部分的にプロセシングされた神経毒によってかなり汚染されていない神経毒組成物を得ることが今や可能であるが、それというのも、これらの汚染物は、二本鎖神経毒へと効率的にプロセシングされるためである。一態様では、二本鎖神経毒は、軽鎖のC末端および重鎖のN末端が、野生型クロストリジウム属から単離される対応する完全にプロセシングされた二本鎖神経毒と同一である天然の二本鎖神経毒である。   This method can be used, for example, to produce proteolytically processed neurotoxins (CNT) or botulinum neurotoxins (BoNT). The term “BoNT” as used throughout the present invention means botulinum neurotoxin and can be obtained from Clostridium botulinum, such as serotype A, B, C1, D, E, F, or G BoNT. Refers to neurotoxin. The terms “CNT” and “BoNT” also encompass recombinant and modified neurotoxins that include one or more modifications, including chemical or genetic modifications. The term “genetic modification” refers to the deletion, substitution, or addition of one or more amino acid residues. By using the method of the present invention, it is now possible to obtain a neurotoxin composition that is not significantly contaminated by unprocessed or partially processed neurotoxins, since This is because these contaminants are efficiently processed into double-stranded neurotoxins. In one aspect, the double-stranded neurotoxin is a natural, wherein the C-terminus of the light chain and the N-terminus of the heavy chain are identical to the corresponding fully processed double-stranded neurotoxin isolated from the wild type Clostridium genus. It is a double-stranded neurotoxin.

用語「接触させる」は、本明細書で使用する場合、少なくとも2種の異なる化合物を物理的に近接させて、上記化合物の物理的および/または化学的相互作用を可能にすることを指す。本発明の方法では、この上記2種の異なる化合物は、一態様では、溶液に含まれる第1および第2のポリペプチドである。接触は、第1および第2のポリペプチドの相互作用を可能にするために十分な条件下で、十分な時間にわたって実施される。用語「タンパク分解性にプロセシングされたポリペプチド」は、本明細書で使用する場合、一態様では、そのポリペプチド鎖が1つまたは複数のペプチド結合で加水分解または切断されているポリペプチドを指す。別の態様では、この用語は、エンドプロテイナーゼまたはエンドペプチダーゼによってタンパク分解性に切断されているポリペプチドを指す。別の態様では、この用語は、少なくとも50%程度まで切断されているポリペプチドを指す。別の態様では、上記タンパク分解性にプロセシングされたポリペプチドは、第2のポリペプチドである。別の態様では、少なくとも60%、70%、80%、90%、または95%がタンパク分解性にプロセシングされる。   The term “contacting” as used herein refers to at least two different compounds in physical proximity to allow physical and / or chemical interaction of the compounds. In the method of the present invention, the two different compounds are, in one embodiment, first and second polypeptides contained in a solution. The contacting is performed for a sufficient amount of time under conditions sufficient to allow the first and second polypeptides to interact. The term “proteolytically processed polypeptide”, as used herein, in one aspect, refers to a polypeptide whose polypeptide chain is hydrolyzed or cleaved at one or more peptide bonds. . In another aspect, the term refers to a polypeptide that has been proteolytically cleaved by an endoproteinase or endopeptidase. In another aspect, the term refers to a polypeptide that is cleaved to at least as much as 50%. In another embodiment, the proteolytically processed polypeptide is a second polypeptide. In another embodiment, at least 60%, 70%, 80%, 90%, or 95% is proteolytically processed.

用語「第1のポリペプチド」は、本明細書で使用する場合、本発明のポリペプチド、すなわち、「活性なBoNTヒドロラーゼ」とも称されるタンパク分解性活性ポリペプチドまたは活性化ポリペプチドを指す。活性なBoNTヒドロラーゼは、ボツリヌス菌の上清から得ることができるので、これは、当初は天然のBoNTヒドロラーゼ(native BoNTHydrolase)、略して「nBH」と名付けられた。しかしながら、用語「第1のポリペプチド」および「nBH」は、他の供給源から得ることができるBoNTヒドロラーゼも指す。用語「第2のポリペプチド」は、本明細書で使用する場合、上記第1のポリペプチドの基質を指す。用語「タンパク質分解感受性の」は、第2のポリペプチドの特徴または要件を指し、本明細書において、その第2のポリペプチドが上記第1のポリペプチドによって、タンパク分解性に切断され得ることを意味するために使用される。言い換えると、用語「タンパク質分解感受性の」は、その第2のポリペプチドが、第1のポリペプチドの基質として機能することを可能にするプロテアーゼ認識および切断部位を含むことを意味する。「第2のポリペプチド」は、第1のポリペプチドの基質であり、2つ以上の切断産物にタンパク分解性にプロセシングされる。本明細書において上記したアッセイを使用することで、当業者は、所与のポリペプチドが、第1のポリペプチドの基質であり、したがって、本発明の定義による「第2のポリペプチド」であるかを試験することができる。用語「少なくとも2つの切断産物」は、例えば、2つ、3つ、4つ、5つ、および6つまでの切断産物を含む。   The term “first polypeptide” as used herein refers to a polypeptide of the invention, ie, a proteolytically active or activated polypeptide, also referred to as “active BoNT hydrolase”. Since the active BoNT hydrolase can be obtained from the supernatant of Clostridium botulinum, it was originally named native BoNT hydrolase, abbreviated “nBH”. However, the terms “first polypeptide” and “nBH” also refer to BoNT hydrolases that can be obtained from other sources. The term “second polypeptide” as used herein refers to a substrate for the first polypeptide. The term “proteolytically sensitive” refers to a characteristic or requirement of a second polypeptide, wherein the second polypeptide can be proteolytically cleaved by the first polypeptide. Used to mean. In other words, the term “proteolytically sensitive” means that the second polypeptide contains a protease recognition and cleavage site that allows it to function as a substrate for the first polypeptide. A “second polypeptide” is a substrate for a first polypeptide that is proteolytically processed into two or more cleavage products. Using the assays described hereinabove, one of ordinary skill in the art will know that a given polypeptide is a substrate for a first polypeptide and is therefore a “second polypeptide” according to the definition of the present invention. Can be tested. The term “at least two cleavage products” includes, for example, up to 2, 3, 4, 5, and 6 cleavage products.

この方法は、例えば、クロストリジウム神経毒を含む医薬組成物を調製するために、または質量分析法で使用されるポリペプチド断片を生成するために使用することができる。第1のポリペプチドおよび第2のポリペプチドは、タンパク分解性にプロセシングされたポリペプチドの製造プロセスにおける様々なステップで接触させることができる。一態様では、第1のポリペプチドおよび第2のポリペプチドを接触させるステップは、細胞内であってよい。この実施形態の特定の一態様では、第1および第2のポリペプチドを、上記細胞中で発現させる。   This method can be used, for example, to prepare a pharmaceutical composition comprising a Clostridial neurotoxin or to produce polypeptide fragments used in mass spectrometry. The first polypeptide and the second polypeptide can be contacted at various steps in the production process of the proteolytically processed polypeptide. In one aspect, the step of contacting the first polypeptide and the second polypeptide can be intracellular. In one particular aspect of this embodiment, the first and second polypeptides are expressed in the cell.

別の態様では、上記接触ステップは、細胞可溶化液中、または精製細胞可溶化液中におけるものである。この態様は、第1のポリペプチドを当該細胞可溶化液または当該精製細胞可溶化液に加えることを包含する。第1のポリペプチドは、第2のポリペプチドを細胞可溶化液から精製する間の様々なステップで加えることができる。例えば、第1のポリペプチドは、タンパク質沈殿、イオン交換クロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、および/またはサイズ排除クロマトグラフィーの前、またはその後に加えることができる。さらに、第1のポリペプチドを医薬組成物に加えることも包含される。この態様では、本発明のポリペプチドは、例えば、第2のポリペプチドをタンパク分解性に切断するために、例えば、医薬組成物中に含まれる治療薬である第2のポリペプチドを活性化させるために使用される。また、対象中の第2のポリペプチドをタンパク分解性にプロセシングするために、第1のポリペプチドを対象に投与することも企図される。投与には、第1および第2のポリペプチドの同時投与も含まれる。また、この方法には、第2のポリペプチドを切断するために十分な条件で、十分な時間にわたってインキュベーションするステップが包含される。一態様では、この条件は、100mMトリス-HCl、pH8.0またはPBS(50mM Na2HPO4、150mM NaCl、pH7.4)からなる群から選択される緩衝液を加えることを含み得る。好ましい緩衝液条件は、100mMトリス-HCl、pH8.0を含む。「切断するために十分な時間」は、本明細書において上記したアッセイを使用して決定することができる。一態様では、上記「切断するために十分な時間」は、タンパク分解性にプロセシングされたポリペプチドまたはそれを含む組成物が示すべき切断程度に左右される。一態様では、この方法は、第1および第2のポリペプチドを少なくとも30分間、60分間、120分間、または少なくとも240分間にわたってインキュベーションするステップを含む。別の態様では、第1および第2のポリペプチドを、30分間、60分間、120分間、240分間、480分間まで、または600分間までインキュベーションする。別の態様では、この方法は、第1および第2のポリペプチドを4℃にて、または37℃にてインキュベーションするステップを含む。別の態様では、この方法は、1時間、2時間、4時間、6時間、10時間、または16時間までインキュベーションするステップを含む。 In another aspect, the contacting step is in a cell lysate or a purified cell lysate. This embodiment includes adding the first polypeptide to the cell lysate or the purified cell lysate. The first polypeptide can be added at various steps during the purification of the second polypeptide from the cell lysate. For example, the first polypeptide can be added before or after protein precipitation, ion exchange chromatography, hydrophobic interaction chromatography, and / or size exclusion chromatography. Further included is adding a first polypeptide to the pharmaceutical composition. In this aspect, the polypeptide of the present invention activates a second polypeptide that is a therapeutic agent, eg, in a pharmaceutical composition, eg, to proteolytically cleave the second polypeptide. Used for. It is also contemplated that the first polypeptide is administered to the subject in order to proteolytically process the second polypeptide in the subject. Administration also includes simultaneous administration of the first and second polypeptides. The method also includes incubating for a sufficient amount of time under conditions sufficient to cleave the second polypeptide. In one aspect, the conditions can include adding a buffer selected from the group consisting of 100 mM Tris-HCl, pH 8.0 or PBS (50 mM Na 2 HPO 4 , 150 mM NaCl, pH 7.4). Preferred buffer conditions include 100 mM Tris-HCl, pH 8.0. “Sufficient time to cleave” can be determined using the assays described hereinabove. In one aspect, the “enough time for cleavage” depends on the degree of cleavage that the proteolytically processed polypeptide or composition comprising it should exhibit. In one aspect, the method comprises incubating the first and second polypeptides for at least 30 minutes, 60 minutes, 120 minutes, or at least 240 minutes. In another embodiment, the first and second polypeptides are incubated for 30 minutes, 60 minutes, 120 minutes, 240 minutes, up to 480 minutes, or up to 600 minutes. In another embodiment, the method comprises incubating the first and second polypeptides at 4 ° C. or at 37 ° C. In another embodiment, the method comprises incubating for up to 1 hour, 2 hours, 4 hours, 6 hours, 10 hours, or 16 hours.

一態様では、上記第2のポリペプチドのポリペプチド鎖は、配列番号4〜25のいずれか1つから選択される配列を含む。より特定の一態様では、上記第2のポリペプチドのポリペプチド鎖は、配列番号4〜25のいずれか1つから選択される配列を含み、この際、この第2のポリペプチドは、配列番号4〜25のいずれか1つの上記配列内で塩基性アミノ酸残基のC末端側で切断される。上記配列は、本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドの既知の基質のアミノ酸配列を表す。本明細書において示すとおり、上記基質は、配列中に含まれる塩基性アミノ酸残基のC末端側で切断される。表1のLCおよびHNの欄を比較されたい。好ましい一態様では、上記第2のポリペプチドは、配列番号4〜10から選択される配列を含む。別の好ましい態様では、上記第2のポリペプチドは、例えば、配列番号3のポリペプチドおよびその誘導体を含めた、BoNT/Aまたはその誘導体である。用語「誘導体」は、本発明のこの態様および他の態様に関して使用する場合、1個または複数個のアミノ酸残基の付加、置換、欠失、または短縮などのアミノ酸変異を含む。 In one aspect, the polypeptide chain of the second polypeptide comprises a sequence selected from any one of SEQ ID NOs: 4-25. In a more particular aspect, the polypeptide chain of the second polypeptide comprises a sequence selected from any one of SEQ ID NOs: 4-25, wherein the second polypeptide is SEQ ID NO: It is cleaved at the C-terminal side of the basic amino acid residue in any one of the above sequences of 4-25. The above sequence represents the amino acid sequence of a known substrate of the proteolytically active polypeptide of the present invention. As shown herein, the substrate is cleaved on the C-terminal side of basic amino acid residues contained in the sequence. Compare the LC and H N columns in Table 1. In a preferred embodiment, the second polypeptide comprises a sequence selected from SEQ ID NOs: 4-10. In another preferred embodiment, the second polypeptide is BoNT / A or a derivative thereof, including, for example, the polypeptide of SEQ ID NO: 3 and derivatives thereof. The term “derivative” as used in this and other aspects of the invention includes amino acid variations such as addition, substitution, deletion or truncation of one or more amino acid residues.

一態様では、第2のポリペプチドは、配列番号4〜25または配列番号3のいずれか1つの誘導体を含み、当該誘導体は、1つまたは複数の点突然変異および/あるいは1個または複数個の追加のアミノ酸残基を有する。別の態様では、上記誘導体は、1つまで、2つまで、3つまで、4つまで、5つまで、6つまで、7つまで、8つまで、9つまで、10まで、15までの点突然変異を有する。本明細書に記載のとおりのプロテアーゼ活性を決定するための活性アッセイを使用することによって、当業者であれば、所与の誘導体が、本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドによってプロセシングされるかどうかを決定することができる。別の態様では、この誘導体は、塩基性アミノ酸残基を非塩基性アミノ酸残基へと変える点突然変異を含む。別の態様では、この誘導体は、配列番号4〜25のいずれか1つと少なくとも50%の配列同一性を有する。別の態様では、上記誘導体またはその誘導体を含むポリペプチドは、第1のポリペプチドの基質であり、かつ第1のポリペプチドによってタンパク分解性に切断され得る。典型的な例は、例えば、軽鎖または重鎖に1つまたは複数の点突然変異を含む配列番号3の誘導体である。   In one aspect, the second polypeptide comprises a derivative of any one of SEQ ID NOs: 4-25 or SEQ ID NO: 3, wherein the derivative comprises one or more point mutations and / or one or more Has additional amino acid residues. In another embodiment, the derivative is up to 1, up to 2, up to 3, up to 4, up to 5, up to 6, up to 7, up to 8, up to 9, up to 10, up to 15, Has a point mutation. By using an activity assay to determine protease activity as described herein, one of skill in the art can determine whether a given derivative is processed by a proteolytically active polypeptide of the present invention. Can be determined. In another aspect, the derivative comprises a point mutation that changes a basic amino acid residue to a non-basic amino acid residue. In another embodiment, the derivative has at least 50% sequence identity with any one of SEQ ID NOs: 4-25. In another embodiment, the derivative or a polypeptide comprising the derivative is a substrate for the first polypeptide and can be proteolytically cleaved by the first polypeptide. A typical example is a derivative of SEQ ID NO: 3 containing, for example, one or more point mutations in the light or heavy chain.

別の態様では、上記第2のポリペプチドは、(a)配列番号3の配列[(ATCC3502のBoNT/A、Genbank受入番号AAA23262)]と少なくとも30%の配列同一性を有するポリペプチド配列; または(b)破傷風神経毒、凝固カスケード第X因子またはプロトロンビン(第II因子)のタンパク質、トリプシン、キモトリプシン、ペプシンなどの膵臓の消化酵素、パパインからなる群から選択されるポリペプチド配列を含む。少なくとも30%は、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも85%を意味する。特定の一態様では、配列番号3の配列と少なくとも50%の配列同一性を有する上記第2のポリペプチド配列の配列同一性は、配列番号3のアミノ酸位置420〜466に基づき決定され、別の態様では、上記配列同一性は、配列番号4〜25のいずれかに基づき決定される。言い換えると、上記態様は、例えば、配列番号3のアミノ酸位置420から466の間に存在するポリペプチド配列に対して少なくとも30%の配列同一性を、または配列番号4〜25のいずれか1つのポリペプチド配列に対して少なくとも30%の配列同一性を有するポリペプチド配列を含む第2のポリペプチドを指す。この定義によるポリペプチドは、例えば、ボツリヌス菌、破傷風菌、またはスポロゲネス菌から得ることができる。上記第2のポリペプチドは、例えば、BoNT/A、B、C1、D、E、F、もしくはGなどの天然に存在する神経毒、または1個または複数個のアミノ酸残基の付加、置換、欠失、または短縮などの1つまたは複数のアミノ酸変異を含むその誘導体であってよい。例えば、天然の神経毒のHCドメインまたはその部分を欠失した誘導体、または神経毒のHCドメインに置き換わる他のアミノ酸残基を含む誘導体、さらには、BoNTの軽鎖にN末端側で融合している追加の軽鎖または別のタンパク質カーゴ分子を有する誘導体などが包含される。 In another embodiment, the second polypeptide comprises (a) a polypeptide sequence having at least 30% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 3 [(ATCC3502 BoNT / A, Genbank accession number AAA23262)]; or (b) a polypeptide sequence selected from the group consisting of tetanus neurotoxin, coagulation cascade factor X or prothrombin (factor II) protein, pancreatic digestive enzymes such as trypsin, chymotrypsin, pepsin, and papain. At least 30% means at least 30%, at least 40%, at least 50%, at least 85%. In one particular embodiment, the sequence identity of the second polypeptide sequence having at least 50% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 3 is determined based on amino acid positions 420-466 of SEQ ID NO: 3, In an embodiment, the sequence identity is determined based on any of SEQ ID NOs: 4-25. In other words, the above embodiment provides, for example, at least 30% sequence identity to the polypeptide sequence present between amino acid positions 420 to 466 of SEQ ID NO: 3, or any one of the sequences of SEQ ID NOs: 4-25. A second polypeptide comprising a polypeptide sequence having at least 30% sequence identity to the peptide sequence. A polypeptide according to this definition can be obtained, for example, from Clostridium botulinum, tetanus, or Sporogenes. The second polypeptide is a naturally occurring neurotoxin such as, for example, BoNT / A, B, C1, D, E, F, or G, or addition, substitution of one or more amino acid residues, It may be a derivative thereof containing one or more amino acid mutations such as deletion or truncation. For example, a derivative lacking the HC domain of natural neurotoxin or part thereof, or a derivative containing other amino acid residues that replace the HC domain of neurotoxin, and further fused N-terminally to the light chain of BoNT Such as a derivative having an additional light chain or another protein cargo molecule.

別の態様では、第2のポリペプチドは、追加のアミノ酸残基をN末端もしくはC末端に、または内部位置に含有してよい。この追加のアミノ酸残基は、1個または複数個のプロテアーゼ切断部位に隣接してよい。別の態様では、この追加のアミノ酸配列は、検出可能なタグとして機能し、かつ/または固体支持体への結合を可能にする。一例は、hisタグまたはGSTタグである。別の例は、好ましくはC末端に付加したアミノ酸配列VPPTPGSAWSHPQFEKであり、Strepタグを含有する。   In another embodiment, the second polypeptide may contain additional amino acid residues at the N-terminus or C-terminus, or at an internal position. This additional amino acid residue may be adjacent to one or more protease cleavage sites. In another embodiment, this additional amino acid sequence functions as a detectable tag and / or allows binding to a solid support. An example is a his tag or a GST tag. Another example is the amino acid sequence VPPTPGSAWSHPQFEK, preferably appended to the C-terminus, containing a Strep tag.

特定の一態様では、上記第2のポリペプチドは、GenBank番号: CBZ04958.1、YP_002805603.1、ZP_02994746.1、YP_001788403.1、YP_001782718.1、ZP_02616437.1、ZP_02614241.1、YP_001392361.1、YP_001255575.1で示されるとおりのポリペプチド配列を含むポリペプチド、または少なくとも50%の配列同一性を有するそのホモログである。   In one particular embodiment, the second polypeptide comprises GenBank numbers: CBZ04958.1, YP_002805603.1, ZP_02994746.1, YP_001788403.1, YP_001782718.1, ZP_02616437.1, ZP_02614241.1, YP_001392361.1, YP_001255575 A polypeptide comprising a polypeptide sequence as shown in .1, or a homolog thereof having at least 50% sequence identity.

別の態様では、上記第2のポリペプチドの生物学的活性は、タンパク質切断によって変調される。タンパク質プロセシングによって、多くのポリペプチドの機能を変調することができることは、当業者にはよく知られている。「変調される」は、本明細書で使用する場合、増大または低下されること、活性化または不活性化されることを意味する。例えば、単鎖神経毒を、ジスルフィド架橋を介して共有結合している軽鎖および重鎖ポリペプチドからなる二本鎖神経毒へとタンパク分解性にプロセシングすることによって、多くのクロストリジウム神経毒の生物学的活性は増大または誘発される。神経毒の生物学的活性には、少なくとも3種の別々の活性が包含され: 第1の活性は、神経毒の軽鎖に存する「タンパク質分解活性」であり、これは、細胞膜融合の調節に関係する1種または複数種のポリペプチドのペプチド結合の加水分解を担っている。第2の活性は、プロセシングされた神経毒の重鎖のN末端部に存する「トランスロケーション活性」であり、これは、リソソーム膜を通過して、細胞質へと軽鎖を輸送することに関係している。第3の活性は、プロセシングされた神経毒の重鎖のC末端部に存する「受容体結合活性」であり、これは、標的細胞への神経毒の結合および取り込みに関係している。好ましい一態様では、生物学的活性との用語は、本明細書で使用する場合、タンパク質分解活性を意味する。より好ましい態様では、この用語は、増大したタンパク質分解活性を意味する。   In another embodiment, the biological activity of the second polypeptide is modulated by protein cleavage. It is well known to those skilled in the art that protein processing can modulate the function of many polypeptides. “Modulated” as used herein means increased or decreased, activated or inactivated. For example, many clostridial neurotoxin organisms by proteolytically processing single-chain neurotoxins into double-chain neurotoxins composed of light and heavy chain polypeptides covalently linked through disulfide bridges. The biological activity is increased or induced. The biological activity of a neurotoxin includes at least three distinct activities: The first activity is the “proteolytic activity” present in the light chain of the neurotoxin, which regulates cell membrane fusion. It is responsible for the hydrolysis of the peptide bonds of one or more related polypeptides. The second activity is the “translocation activity” present in the N-terminal part of the processed neurotoxin heavy chain, which involves transporting the light chain across the lysosomal membrane into the cytoplasm. ing. The third activity is the “receptor binding activity” present in the C-terminal part of the processed neurotoxin heavy chain, which is related to the binding and uptake of the neurotoxin to the target cells. In one preferred aspect, the term biological activity as used herein means proteolytic activity. In a more preferred embodiment, the term refers to increased proteolytic activity.

クロストリジウム神経毒の生物学的活性は、そのすべてが当業者に知られている様々な試験によって測定することができる。これらの試験は、上述の活性の1つまたは複数を決定することを可能にする。例えば、Pearceら、1994(Pearce LB、Borodic GE、First ER、MacCallum RD(1994)、Toxicol Appl Pharmacol 128: 69〜77)およびHabermannら、1980(Habermann E、Dreyer F、Bigalke H.(1980)、Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol. 311: 33〜40)によって記載されたとおりのマウスLD50アッセイまたはエクスビボでのマウス横隔神経半横隔膜(MPN)アッセイは、生きている生物または単離された神経筋調製物に対する所与の神経毒製剤の毒性作用を決定することを可能にする。LD50アッセイにおいて毒性作用を確立するために、この神経毒は、上述の上記3つの活性のそれぞれについて生物学的に活性である必要がある。さらに、例えば、ある神経毒またはその神経毒の軽鎖がタンパク分解性に活性であるかどうかを決定することを可能にする様々な他のアッセイを利用することができる。そのようなアッセイは、例えば、BoNT/AとSNAP-25との接触に基づく。別法では、SNAP-25の切断部位を表すペプチドを使用することができ、この際、このペプチドを標識して、検出を容易にすることができる。好ましい一態様では、生物学的活性を、本明細書において上記したMPNアッセイを使用することによって決定する。 The biological activity of a clostridial neurotoxin can be measured by various tests, all of which are known to those skilled in the art. These tests make it possible to determine one or more of the above mentioned activities. For example, Pearce et al., 1994 (Pearce LB, Borodic GE, First ER, MacCallum RD (1994), Toxicol Appl Pharmacol 128: 69-77) and Habermann et al., 1980 (Habermann E, Dreyer F, Bigalke H. (1980), Mouse LD 50 assay or ex vivo mouse phrenic hemidiaphragm (MPN) assay as described by Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol. 311: 33-40) is a living organism or an isolated neuromuscular preparation. Makes it possible to determine the toxic effects of a given neurotoxin formulation. In order to establish a toxic effect in the LD 50 assay, this neurotoxin must be biologically active for each of the above three activities. In addition, various other assays can be utilized that allow, for example, determining whether a neurotoxin or the light chain of that neurotoxin is proteolytically active. Such an assay is based on, for example, contacting BoNT / A with SNAP-25. Alternatively, a peptide representing the cleavage site of SNAP-25 can be used, where the peptide can be labeled to facilitate detection. In a preferred embodiment, biological activity is determined by using the MPN assay described herein above.

別の態様では、上記第1のポリペプチドは、配列番号2の配列と少なくとも60%の配列同一性を有するポリペプチド配列を含む不活性な前駆体ポリペプチドをタンパク分解性にプロセシングすることによって活性化される。この態様は、配列番号2のポリペプチド配列を有するポリペプチドはタンパク分解性に不活性であるが、そのN末端の短縮物はタンパク分解性に活性であるという観察に基づく。タンパク分解性に不活性なポリペプチドを本明細書に記載の方法において使用することも、本発明によって企図される。本明細書に記載のタンパク分解性に不活性なポリペプチドは、例えば、N末端から断片を、または配列番号2のアミノ酸残基1〜248を含むN末端全体を除去することによって活性化させることができる。一態様では、このN末端は、プロテアーゼによって除去され、別の態様では、このN末端は、配列番号2の自己タンパク質分解によって除去される。60%の配列同一性は、全長NT02CB1447との配列アラインメントに関する。   In another embodiment, the first polypeptide is active by proteolytically processing an inactive precursor polypeptide comprising a polypeptide sequence having at least 60% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 2. It becomes. This embodiment is based on the observation that the polypeptide having the polypeptide sequence of SEQ ID NO: 2 is proteolytically inactive, but its N-terminal truncation is proteolytically active. The use of proteolytically inactive polypeptides in the methods described herein is also contemplated by the present invention. The proteolytically inactive polypeptides described herein can be activated, for example, by removing a fragment from the N-terminus or by removing the entire N-terminus including amino acid residues 1-248 of SEQ ID NO: 2. Can do. In one aspect, the N-terminus is removed by a protease, and in another aspect, the N-terminus is removed by autoproteolysis of SEQ ID NO: 2. 60% sequence identity relates to sequence alignment with full length NT02CB1447.

別の態様では、タンパク分解性にプロセシングされたポリペプチドを製造するための本発明の方法は、タンパク分解性にプロセシングされた第2のポリペプチド、または少なくとも1種もしくは2つ以上のその切断産物を精製するステップを含む。ボツリヌス菌によって発現されたBoNT/Aの精製は、例えば、従来技術において主に記載されているとおりに行うことができる(DasGupta 1984、Toxicon 22、415; Sathyamoorthy 1985、J Biol Chemistry 260、10461)。とりわけ、神経毒の精製は、1つまたは複数の沈殿-抽出ステップ、1つまたは複数の濃縮ステップ、およびさらに、別個のクロマトグラフィーステップを含み得る。組換え単鎖BoNT/Aおよびその精製は、従来技術において記載されている(Rummelら、2004、Mol Microbiol. 51: 631〜43)。   In another embodiment, the method of the invention for producing a proteolytically processed polypeptide comprises a proteolytically processed second polypeptide, or at least one or more cleavage products thereof. A step of purifying. Purification of BoNT / A expressed by Clostridium botulinum can be performed, for example, as described mainly in the prior art (DasGupta 1984, Toxicon 22, 415; Sathyamoorthy 1985, J Biol Chemistry 260, 10461). In particular, the purification of the neurotoxin can include one or more precipitation-extraction steps, one or more concentration steps, and even a separate chromatography step. Recombinant single chain BoNT / A and its purification have been described in the prior art (Rummel et al., 2004, Mol Microbiol. 51: 631-43).

好ましい実施形態では、クロストリジウム株は、例えば、BoNT/A、またはその誘導体を産生するボツリヌス菌である。発酵のために、DasGupta B. R.ら(Toxicon、vol. 22、No.3、414〜424頁、1984)によって記載されたプロセスを使用することができる。したがって、0.5%酵母抽出物および0.6%オートクレーブ処理済み酵母ペーストを2%のN-ZアミンA型培地に加え、かつ4N NaOHを用いて、pHを7.2に調節し、そのように調製した培地をその後、オートクレーブ処理することとなる。この培地に、別にオートクレーブ処理したグルコース(体積に対して20重量%)を加えて、培地中において最終グルコース濃度が0.5%になるようにすることができる。インキュベーションは、例えば、37℃にて撹拌することなく行うことができ、この際、発酵を、例えば、96時間後に中止する。上記のバッチ式発酵の他にも、半バッチ式発酵、反復バッチ式発酵、または連続発酵を行うこともできることは、本発明の範囲内である。   In a preferred embodiment, the Clostridium strain is, for example, Clostridium botulinum that produces BoNT / A, or a derivative thereof. For fermentation, the process described by DasGupta B. R. et al. (Toxicon, vol. 22, No. 3, pages 414-424, 1984) can be used. Therefore, 0.5% yeast extract and 0.6% autoclaved yeast paste are added to 2% NZ amine type A medium and 4N NaOH is used to adjust the pH to 7.2, and the medium so prepared is then It will be autoclaved. To this medium, separately autoclaved glucose (20% by weight with respect to the volume) can be added so that the final glucose concentration in the medium is 0.5%. Incubation can be carried out, for example, without stirring at 37 ° C., with the fermentation being stopped after, for example, 96 hours. In addition to the batch fermentation described above, it is within the scope of the present invention that semi-batch fermentation, repeated batch fermentation, or continuous fermentation can also be performed.

実際の発酵および細胞からの発酵培地の分離の後に、大きなタンパク質を除去することを目的として、発酵培地を第1の沈殿に掛けることができる。この沈殿は、好ましくは、酸沈殿である。そのような酸沈殿のための反応条件は、当業者に知られている。典型的には、1.5M H2SO4を使用して、上清を3.5のpHに酸性化することができる。遠心分離を通常は、2400×g、4℃にて20分間にわたって行う。遠心分離で得られたペレット状物を水で、好ましくは繰り返し洗浄することができる。引き続いて、このペレット状物を、0.1Mクエン酸-クエン酸三ナトリウム緩衝液、pH5.5で、例えば1時間にわたって抽出することができる。引き続いて、さらなる遠心分離ステップを、例えば、9800×g、4℃にて、20分間にわたって行うことができる。次いで、そうして得られたペレット状物を、随意により、上記のとおり再び抽出することができる。次いで、抽出の上清、抽出を繰り返した場合には両方の上清を、硫酸プロタミン沈殿に掛けることができる。この沈殿を、例えば、8℃にて一晩続けることができる。引き続いて、その沈澱物を、例えば、4℃および12,000×gにて20分間にわたって遠心分離することができる。この遠心分離の上清を、硫酸アンモニウム沈殿などの沈殿に掛けることができ、それによって、他の比較的大きなタンパク質を除去することができる。硫酸アンモニウム沈殿ステップの後に、別の遠心分離ステップを加えることができ、引き続いて、そうして得られたペレット状物を再び溶解させ、および随意により、透析に掛けることができる。好ましくは、透析し、かつ再び遠心分離した抽出物を、神経毒を精製することを目的として、連続するクロマトグラフィーステップに掛けることができる。このクロマトグラフィーステップはそれぞれ、硫酸プロタミン、残りのDNA、比較的小さなタンパク質部分、および中型タンパク質などの汚染物、さらに、ボツリヌス神経毒タンパク質複合体の血球凝集素を除去するために役立つ。この目的のために、好ましい実施形態では、1つまたは複数のクロマトグラフィーステップを使用することができる。随意により、微生物を低減するために、例えば、最後のクロマトグラフィーステップの溶離液を濾過することができる。随意により、この溶離液を濾過の前に希釈することができ、また、適切なアジュバントを加えることができる。さらなるステップの間に、アジュバントを加えた後に、別の滅菌濾過を実施することができる。一態様では、この濾過を、反応容器中で実施し、次いでこれを、凍結乾燥のステップに掛けることができる。 After the actual fermentation and separation of the fermentation medium from the cells, the fermentation medium can be subjected to a first precipitation in order to remove large proteins. This precipitation is preferably an acid precipitation. Reaction conditions for such acid precipitation are known to those skilled in the art. Typically, 1.5 MH 2 SO 4 can be used to acidify the supernatant to a pH of 3.5. Centrifugation is usually performed at 2400 × g for 20 minutes at 4 ° C. The pellet obtained by centrifugation can be washed with water, preferably repeatedly. Subsequently, the pellet can be extracted with 0.1 M citrate-trisodium citrate buffer, pH 5.5, for example for 1 hour. Subsequently, further centrifugation steps can be performed for 20 minutes at, for example, 9800 × g, 4 ° C. The pellets thus obtained can then optionally be extracted again as described above. Then, the supernatant of the extraction, and if the extraction is repeated, both supernatants can be subjected to protamine sulfate precipitation. This precipitation can be continued, for example, at 8 ° C. overnight. Subsequently, the precipitate can be centrifuged, for example, at 4 ° C. and 12,000 × g for 20 minutes. The centrifugation supernatant can be subjected to precipitation, such as ammonium sulfate precipitation, thereby removing other relatively large proteins. After the ammonium sulfate precipitation step, another centrifugation step can be added, followed by redissolving the pellets so obtained and optionally dialysis. Preferably, the dialyzed and re-centrifuged extract can be subjected to successive chromatographic steps for the purpose of purifying the neurotoxin. Each of these chromatographic steps serves to remove protamine sulfate, residual DNA, relatively small protein portions, and contaminants such as medium protein, as well as hemagglutinin in the botulinum neurotoxin protein complex. For this purpose, in a preferred embodiment, one or more chromatographic steps can be used. Optionally, the eluate of the last chromatography step can be filtered, for example, to reduce microorganisms. Optionally, the eluent can be diluted prior to filtration and a suitable adjuvant can be added. During further steps, another sterile filtration can be performed after adding the adjuvant. In one aspect, this filtration can be performed in a reaction vessel, which can then be subjected to a lyophilization step.

本発明はまた、タンパク分解性にプロセシングされたポリペプチドを製造するための本発明の方法によって得ることができる組成物に関する。一態様では、上記組成物は、プロセシングされた第2のポリペプチドおよびプロセシングされていない第2のポリペプチドの混合物を含み、この際、上記混合物は、5%、4%、3%、2%、または1%未満のプロセシングされていない第2のポリペプチドを含有してよい。上記組成物の一態様では、上記第2のポリペプチドは、BoNTまたはその誘導体である。このBoNTは、例えば、その誘導体を含めた血清型A、B、C、D、E、F、およびGのBoNTからなる群から選択され得る。この組成物は、例えば、液体組成物または固体組成物であってよく、また、1種または複数種の担体、アジュバント、および/または添加剤を含有してよい。   The invention also relates to a composition obtainable by the method of the invention for producing a proteolytically processed polypeptide. In one aspect, the composition comprises a mixture of a processed second polypeptide and an unprocessed second polypeptide, wherein the mixture comprises 5%, 4%, 3%, 2% Or may contain less than 1% unprocessed second polypeptide. In one embodiment of the composition, the second polypeptide is BoNT or a derivative thereof. The BoNT can be selected from the group consisting of, for example, serotypes A, B, C, D, E, F, and G BoNTs including derivatives thereof. The composition may be, for example, a liquid composition or a solid composition, and may contain one or more carriers, adjuvants, and / or additives.

別の態様では、本発明はまた、医薬品、すなわち、医薬組成物を製造するための方法であって、上述の方法のステップと、精製された二本鎖神経毒を医薬品として製剤化するさらなるステップとを含む方法に関する。一態様では、上記医薬品は、プロセシングされた第2のポリペプチドおよびプロセシングされていない第2のポリペプチドの混合物を含むが、この際、上記混合物は、5%未満のプロセシングされていない第2のポリペプチドを含有する。好ましい実施形態では、この混合物は、4%、3%、2%、または1%未満のプロセシングされていない第2のポリペプチドを含有する。   In another aspect, the present invention also provides a method for producing a medicament, i.e. a pharmaceutical composition, comprising the steps of the above-described method and the further step of formulating the purified double-stranded neurotoxin as a medicament. And a method comprising: In one aspect, the medicament comprises a mixture of a processed second polypeptide and an unprocessed second polypeptide, wherein the mixture comprises less than 5% unprocessed second polypeptide. Contains the polypeptide. In preferred embodiments, the mixture contains less than 4%, 3%, 2%, or 1% unprocessed second polypeptide.

本発明はまた、本明細書において開示する化合物の様々な医学的使用に関する:   The invention also relates to various medical uses of the compounds disclosed herein:

一態様では、本発明は、医薬品として、または医薬組成物中で使用するための本発明によるタンパク分解性活性ポリペプチドに関する。   In one aspect, the invention relates to a proteolytically active polypeptide according to the invention for use as a medicament or in a pharmaceutical composition.

別の態様では、本発明は、医薬品として、または医薬組成物中で使用するための本発明による組成物に関する。   In another aspect, the invention relates to a composition according to the invention for use as a pharmaceutical or in a pharmaceutical composition.

また別の態様では、本発明は、医薬品として、または医薬組成物中で使用するための本発明による抗体に関する。   In another aspect, the invention relates to an antibody according to the invention for use as a medicament or in a pharmaceutical composition.

また別の態様では、本発明は、医薬品として、または医薬組成物中で使用するための本発明による阻害物質に関する。   In yet another aspect, the invention relates to an inhibitor according to the invention for use as a medicament or in a pharmaceutical composition.

とりわけ、本発明は、本発明のポリペプチド、本発明の抗体、本発明の組成物、または本発明の阻害物質を含む医薬組成物に関する。   In particular, the invention relates to a pharmaceutical composition comprising a polypeptide of the invention, an antibody of the invention, a composition of the invention, or an inhibitor of the invention.

用語「組成物」は、本明細書で使用する場合、固体、液体、エアロゾル状(またはガス状)の形態などに製剤化された任意の組成物を指す。上記組成物は、例えば、本発明の治療的に活性な化合物を、随意により、賦形剤もしくは担体などの適切な補助化合物、またはさらなる成分と一緒に含む。一態様では、この治療的に活性な化合物は、本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドである。別の態様では、この治療用化合物は、二本鎖神経毒などの本明細書において上記したとおりのタンパク分解性にプロセシングされた第2のポリペプチドである。別の態様では、この治療的に活性な化合物は、本発明の抗体である。別の態様では、この治療的に活性な化合物は、本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドの阻害物質である。   The term “composition” as used herein refers to any composition formulated into a solid, liquid, aerosol (or gaseous) form, or the like. Such compositions comprise, for example, a therapeutically active compound of the present invention, optionally together with a suitable auxiliary compound such as an excipient or carrier, or further ingredients. In one aspect, the therapeutically active compound is a proteolytically active polypeptide of the present invention. In another embodiment, the therapeutic compound is a second proteolytically processed polypeptide as described herein above, such as a double-chain neurotoxin. In another aspect, the therapeutically active compound is an antibody of the invention. In another aspect, the therapeutically active compound is an inhibitor of the proteolytically active polypeptide of the present invention.

この文脈において、本発明では、補助化合物、すなわち、その所望の目的のために組成物を適用する際に、本発明の化合物によって誘発される作用に寄与しない化合物と、さらなる成分、すなわち、さらなる効果をもたらすか、または本発明の化合物の作用を変調する化合物とは、区別される。適切な賦形剤および/または担体は、組成物が使用されるべき目的および他の成分に左右される。当業者であれば、さらなる面倒を伴うことなく、そのような適切な賦形剤および/または担体を決定することができる。   In this context, the present invention relates to auxiliary compounds, i.e. compounds that do not contribute to the action elicited by the compounds of the invention, and further ingredients, i.e. further effects, in applying the composition for its desired purpose. Are distinguished from compounds that cause or modulate the action of the compounds of the invention. Suitable excipients and / or carriers depend on the purpose for which the composition is to be used and other ingredients. One skilled in the art can determine such suitable excipients and / or carriers without further mess.

担体(複数可)は、製剤の他の成分と適合性であり、かつその受容者に対して有害ではないという意味において、許容される必要がある。用いられる医薬担体には、固体、ゲル、または液体が含まれ得る。例示的な固体担体は、ラクトース、石膏、スクロース、タルク、ゼラチン、寒天、ペクチン、アラビアゴム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸などである。例示的な液体担体は、リン酸緩衝食塩水、シロップ、オイル、水、乳剤、様々な種類の湿潤剤などである。同様に、この担体または賦形剤には、モノステアリン酸グリセリルまたはジステアリン酸グリセリルなどの、当技術分野で周知の時間遅延物質が単独で、またはろうと共に含まれ得る。上記適切な担体は、上述のものおよび当技術分野で周知の他のものを含む。例えば、Remington’s Pharmaceutical Sciences、Mack Publishing Company、Easton、Pennsylvaniaを参照されたい。   The carrier (s) must be acceptable in the sense of being compatible with the other ingredients of the formulation and not deleterious to the recipient thereof. The pharmaceutical carrier employed can include a solid, gel, or liquid. Exemplary solid carriers are lactose, gypsum, sucrose, talc, gelatin, agar, pectin, gum arabic, magnesium stearate, stearic acid and the like. Exemplary liquid carriers are phosphate buffered saline, syrup, oil, water, emulsions, various types of wetting agents, and the like. Similarly, the carrier or excipient may include a time delay material well known in the art, such as glyceryl monostearate or glyceryl distearate, alone or with a wax. Suitable carriers include those described above and others well known in the art. See, for example, Remington's Pharmaceutical Sciences, Mack Publishing Company, Easton, Pennsylvania.

賦形剤(複数可)は、組み合わせの生物学的活性に影響を及ぼさないように選択される。そのような賦形剤の例は、蒸留水、生理食塩水、リンゲル液、デキストロース液、およびハンクス液であり、加えて、この医薬組成物または製剤は、他の担体、アジュバント、または非毒性、非治療的、非免疫原性安定剤などを包含してもよい。   The excipient (s) are selected so as not to affect the biological activity of the combination. Examples of such excipients are distilled water, saline, Ringer's solution, dextrose solution, and Hank's solution, and in addition, the pharmaceutical composition or formulation may contain other carriers, adjuvants, or non-toxic, non-toxic Therapeutic, non-immunogenic stabilizers and the like may be included.

一態様では、医薬組成物は、本明細書で使用する場合、本発明の方法によって得られる生物学的に活性な神経毒、随意により、1種または複数種の薬学的に許容される担体を含む。この活性な神経毒は、液体形態または凍結乾燥形態で存在し得る。一態様では、上記化合物は、グリセロール、タンパク質安定剤(例えば、ヒト血清アルブミン(HSA))、またはポリビニルピロリドンもしくはヒアルロン酸などの非タンパク質安定剤と一緒に存在してよい。この医薬組成物は、一態様では、局所投与される。従来使用される薬物投与は、筋肉内、皮下(腺の付近)で投与される。しかしながら、化合物の性質および作用機序に応じて、この医薬組成物は、他の経路でも投与することができる。二本鎖神経毒ポリペプチドは、この組成物の活性成分であり、かつ一態様では、この薬物を標準的な医薬担体と従来の手順によって組み合わせることによって調製される従来の剤形で投与される。これらの手順は、適宜混合、造粒、圧縮、または成分を溶解させて所望の製剤にすることを伴い得る。薬学的に許容される担体または賦形剤の形態および特徴は、それと混合されるべき活性成分の量、投与経路、および他の周知の変数によって規定されることは分かるであろう。   In one aspect, the pharmaceutical composition, as used herein, comprises a biologically active neurotoxin obtained by the method of the invention, optionally one or more pharmaceutically acceptable carriers. Including. This active neurotoxin can be present in liquid or lyophilized form. In one aspect, the compound may be present with glycerol, a protein stabilizer (eg, human serum albumin (HSA)), or a non-protein stabilizer such as polyvinylpyrrolidone or hyaluronic acid. This pharmaceutical composition, in one aspect, is administered topically. Conventionally used drug administration is intramuscular and subcutaneous (near the gland). However, depending on the nature and mechanism of action of the compound, the pharmaceutical composition can be administered by other routes. The double-chain neurotoxin polypeptide is the active ingredient of the composition and, in one aspect, is administered in a conventional dosage form prepared by combining the drug with a standard pharmaceutical carrier by conventional procedures. . These procedures may involve mixing, granulating, compressing, or dissolving the ingredients as appropriate to the desired formulation. It will be appreciated that the form and character of the pharmaceutically acceptable carrier or excipient will be dictated by the amount of active ingredient to be mixed therewith, the route of administration, and other well-known variables.

治療上有効な用量は、本明細書において言及する疾患または状態に伴う症状を予防、寛解、または処置する本発明の医薬組成物において使用される化合物、神経毒の量を指す。この化合物の治療効力および毒性は、標準的な薬学的手順によって、細胞培養または実験動物において、例えば、ED50(個体群の50%において治療上有効な用量)およびLD50(個体群の50%に対して致命的な用量)で決定することができる。治療作用と毒性作用との間の用量比が治療指数であり、これは、比、LD50/ED50として表され得る。 A therapeutically effective dose refers to the amount of compound, neurotoxin, used in the pharmaceutical composition of the invention that prevents, ameliorates or treats symptoms associated with the disease or condition referred to herein. The therapeutic potency and toxicity of this compound is determined by standard pharmaceutical procedures in cell cultures or experimental animals, for example, ED50 (therapeutically effective dose in 50% of the population) and LD 50 (in 50% of the population). The fatal dose). The dose ratio between therapeutic and toxic effects is the therapeutic index and it can be expressed as the ratio, LD 50 / ED 50 .

投与計画は、主治医および他の臨床因子によって決定されるはずである。医学分野で周知のとおり、いずれの患者についての投薬量も、患者の体格、体表面積、年齢、投与されるべき特定の化合物、性別、投与時間および経路、全身健康、ならびに同時に投与される他の薬物を含めた多くの因子に左右される。進行は、定期評価によって監視することができる。本明細書において挙げる疾患または状態を処置または寛解または防止するためには、本明細書において言及される医薬組成物および製剤を少なくとも1回投与する。しかしながら、上記医薬組成物は、1回より多く投与することができる。   The dosage regimen should be determined by the attending physician and other clinical factors. As is well known in the medical field, the dosage for any patient is determined by the patient's physique, body surface area, age, specific compound to be administered, gender, time and route of administration, general health, and other It depends on many factors, including drugs. Progress can be monitored by periodic assessment. To treat or ameliorate or prevent the diseases or conditions listed herein, the pharmaceutical compositions and formulations referred to herein are administered at least once. However, the pharmaceutical composition can be administered more than once.

本発明のさらなる態様では、上述の組成物は、医薬品または美容用組成物である。一態様では、生物学的に活性な神経毒を含む上記医薬品は、以下の疾患および障害の少なくとも1種を予防および/または処置するために使用することができる: 随意筋のこわばり、限局性ジストニア(頸部、脳ジストニアを含む)、および良性特発性眼瞼痙攣、片側顔面痙攣、および限局性痙縮、胃腸障害、多汗症、および美容によるしわ修正、さらなる一態様では、他にも、眼瞼痙攣、顎口腔ジストニア(開口型(jaw opening type)、閉口型(jaw closing type))、歯ぎしり、メージュ症候群、舌ジストニア、眼瞼不能、開口頸部ジストニア、頸部前屈、頸部後屈、頸部側屈、斜頸、咽頭ジストニア、喉頭ジストニア、痙攣性発声障害/内転筋型、痙攣性発声障害/外転筋型、痙攣性呼吸困難、四肢ジストニア、腕ジストニア、動作特異性ジストニア、書痙、音楽家痙攣、ゴルファー痙攣、脚ジストニア、大腿部内転、大腿部内転膝屈曲、膝伸展、足首屈曲、足首伸展、内反尖足、奇形足ジストニア、母指の過伸展(striatal toe)、足指の屈曲、足指の伸展、軸性ジストニア、ピサ症候群、ベリーダンサージストニア、分節性ジストニア、片側性ジストニア、全身性ジストニア、ルバグ(lubag)病におけるジストニア、大脳皮質基底核変性症におけるジストニア、ルバグ病におけるジストニア、遅発性ジストニア、脊髄小脳失調症におけるジストニア、パーキンソン病におけるジストニア、ハンチントン病におけるジストニア、ハレルフォルデン・スパッツ病におけるジストニア、ドーパ誘発性ジスキネジア/ドーパ誘発性ジストニア、遅発性ジスキネジア/遅発性ジストニア、発作性ジスキネジア/ジストニア、運動誘発性・非運動誘発性・動作誘発性口蓋ミオクローヌス、ミオクローヌス、ミオキミア、硬直、良性筋痙攣、遺伝性の顎の振戦、奇異性顎筋活動、片側咀嚼筋痙攣、肥大性鰓弓筋疾患、咬筋肥大、前脛骨筋肥大、眼振、動揺視、核上性注視麻痺、てんかん、持続性部分てんかん、痙性斜頸手術計画、声帯外転筋麻痺、難治性変異性発声障害、上部食道括約筋機能障害、声帯肉芽腫、吃音、ジル・ド・ラ・トゥレット症候群、中耳ミオクローヌス、防御性喉頭閉鎖、咽頭切除後言語障害、防御性眼瞼下垂症、眼瞼内反(entropion)、オディ括約筋機能障害、偽性アカラシア(pseudoachalasia)、非アカラシア、食道運動障害、膣痙、術後固定振戦、膀胱機能障害、排尿筋・括約筋協調不全、膀胱括約筋痙攣、片側顔面痙攣、神経再生によるジスキネジア、美容用途、目尻の小じわ、渋面顔面非対称、オトガイのくぼみ、スティッフパーソン症候群、強縮、前立腺肥大、脂肪過多症、脳性小児麻痺の治療による斜視、網膜剥離手術後、白内障手術後、無水晶体筋炎斜視における混合型麻痺付随、筋障害性斜視、斜視手術に伴う交代性上斜位、内斜視、外斜視、アカラシア、裂肛、外分泌腺活動亢進、フレイ症候群、ワニの涙症候群、腋窩部、手掌、足底の多汗症、鼻漏、脳卒中、パーキンソン病、筋萎縮性側索硬化症における関連唾液過多症、脳炎および脊髄炎、自己免疫過程、多発性硬化症、横断性脊髄炎、デビック症候群、ウイルス感染症、細菌感染症、寄生虫感染症、真菌感染症における、遺伝性痙性対麻痺、脳卒中後の症候群、大脳半球梗塞、脳幹梗塞、脊髄梗塞、偏頭痛における、中枢神経系外傷、大脳半球病変、脳幹病変、脊髄病変における、中枢神経系出血、脳内出血、クモ膜下出血、硬膜下出血、髄腔内出血における、新生物、大脳半球腫瘍、脳幹腫瘍、脊髄腫瘍における痙攣症状、いびき(WO2000/033863)。詳細および症状については、Jost 2007、Drugs 67(5)、669またはDressier 2000 in Botulinum Toxin Therapy、Thieme Verlag、Stuttgart、New Yorkを参照されたい。   In a further aspect of the invention, the composition described above is a pharmaceutical or cosmetic composition. In one aspect, the medicament comprising a biologically active neurotoxin can be used to prevent and / or treat at least one of the following diseases and disorders: voluntary muscle stiffness, localized dystonia ( Cervical, cerebral dystonia), and benign idiopathic blepharospasm, unilateral facial convulsions, and focal spasms, gastrointestinal disorders, hyperhidrosis, and cosmetic wrinkle correction; in a further aspect, Maxillofacial dystonia (jaw opening type, jaw closing type), bruxism, Meige syndrome, tongue dystonia, inability to bleed, open neck dystonia, cervical anterior flexion, cervical retroflexion, cervical side Flexion, torticollis, pharyngeal dystonia, laryngeal dystonia, convulsive dysphonia / adductor type, convulsive dysphonia / abductor muscular type, convulsive dyspnea, extremity dystonia, arm dystonia, motion-specific dystonia, writer's cramp, music Home cramps, golfer cramps, leg dystonia, thigh adduction, thigh addendum knee flexion, knee extension, ankle flexion, ankle extension, clubfoot, deformed foot dystonia, thumb extension (striatal toe), toe Flexion, toe extension, axial dystonia, pisa syndrome, belly dancer dystonia, unilateral dystonia, unilateral dystonia, systemic dystonia, dystonia in lubag disease, dystonia in cerebral cortex basal ganglia degeneration, in lebug disease Dystonia, tardive dystonia, dystonia in spinocerebellar ataxia, dystonia in Parkinson's disease, dystonia in Huntington's disease, dystonia in Hallelfolden Spats disease, dopa-induced dyskinesia / dopa-induced dystonia, tardive dyskinesia / late Dystonia, paroxysmal dyskinesia / dystonia, luck Inducible / non-motor-induced / motion-induced palatal myoclonus, myoclonus, myokemia, stiffness, benign muscle spasm, hereditary jaw tremor, bizarre jaw muscle activity, unilateral masticatory muscle spasm, hypertrophic bowel muscle disease, Masseter muscle hypertrophy, anterior tibial muscle hypertrophy, nystagmus, swaying vision, supranuclear gaze palsy, epilepsy, persistent partial epilepsy, spastic slant neck surgery plan, vocal fold abductor palsy, refractory variant dysphonia, upper esophageal sphincter function Disorder, vocal fold granuloma, stuttering, Gilles de la Tourette syndrome, middle ear myoclonus, protective laryngeal closure, post-pharyngectomy language disorder, protective ptosis, entropion, dysphincter dysfunction, Pseudoachalasia, non-achalasia, esophageal movement disorder, vaginal spasticity, postoperative fixed tremor, bladder dysfunction, detrusor / sphincter dysfunction, bladder sphincter spasm, unilateral facial spasm, dyskinesia due to nerve regeneration, Purpose, fine lines on the corners of the eyes, astringent facial asymmetry, stinging of the stiff person syndrome, stiff person syndrome, hypertrophy, prostatic hypertrophy, adiposity, cerebral palsy treatment, retinal detachment surgery, after cataract surgery, aphakic myositis strabismus With mixed paralysis, myopathic strabismus, alternation of superior oblique position associated with strabismus surgery, esotropia, exotropia, achalasia, anal fissure, exocrine activity, Frey's syndrome, crocodile tear syndrome, axilla, palm, foot Hyperhidrosis of the bottom, rhinorrhea, stroke, Parkinson's disease, associated salivary hypertrophy in amyotrophic lateral sclerosis, encephalitis and myelitis, autoimmune process, multiple sclerosis, transverse myelitis, Devic syndrome, virus Hereditary spastic paraplegia, syndrome after stroke, hemisphere infarction, brainstem infarction, spinal cord infarction, migraine, central in infection, bacterial infection, parasitic infection, fungal infection Transsystem trauma, cerebral hemisphere lesion, brain stem lesion, spinal cord lesion, central nervous system hemorrhage, intracerebral hemorrhage, subarachnoid hemorrhage, subdural hemorrhage, intrathecal hemorrhage, neoplasm, cerebral hemisphere tumor, brain stem tumor, spinal cord tumor Convulsions, snoring (WO2000 / 033863). For details and symptoms, see Jost 2007, Drugs 67 (5), 669 or Dressier 2000 in Botulinum Toxin Therapy, Thieme Verlag, Stuttgart, New York.

本発明の別の態様では、当該組成物は、上記の医薬組成物について記載したとおりに製剤化することができる美容用組成物である。美容用組成物でも同様に、本発明の化合物を、一態様では、実質的に純粋な形態で使用することが企図される。美容用組成物は、さらなる一態様では、筋肉内に適用される。本発明のまださらなる一態様では、神経毒を含む美容用組成物を、シワ取り溶液として製剤化することができる。   In another aspect of the invention, the composition is a cosmetic composition that can be formulated as described for the pharmaceutical composition above. Similarly, in cosmetic compositions, it is contemplated that the compounds of the invention, in one aspect, are used in substantially pure form. In a further aspect, the cosmetic composition is applied intramuscularly. In yet a further aspect of the invention, a cosmetic composition comprising a neurotoxin can be formulated as a wrinkle removal solution.

別の態様では、当該医薬組成物は、本発明の抗体または阻害物質を含む。本発明のポリペプチドは、クロストリジウム神経毒の活性化を担うので、この抗体は、クロストリジウム属に感染している間に観察される毒性作用を低減するために有用であろう。したがって、本発明の抗体は、一態様では、ウェルシュ菌、クロストリジウム・ディフィシレ(Clostridium difficile)、破傷風菌、ボツリヌス菌、クロストリジウム・バラティ、酪酸菌、スポロゲネス菌、クロストリジウム・アセトブチリクム、溶血クロストリジウム(Clostridium haemolyticum)、ノーヴィ菌(Clostridium novyi)、およびクロストリジウム・オエデマチエンス(Clostridium oedematiens)を含めたクロストリジウム属による感染症を処置するために使用することができる。さらに、本発明の抗体は、別の態様では、上記感染症に関連する症状を処置するために使用することができる。さらに、上記抗体は、ボツリヌス中毒、破傷風、偽膜性大腸炎、壊疽、食中毒などから選択される状態に関連する状態または症状を処置する際に使用することができる。   In another aspect, the pharmaceutical composition comprises an antibody or inhibitor of the invention. Since the polypeptides of the present invention are responsible for the activation of Clostridial neurotoxins, this antibody would be useful for reducing the toxic effects observed during infection with Clostridium. Accordingly, the antibodies of the present invention, in one aspect, include, It can be used to treat infections caused by Clostridium, including Clostridium novyi, and Clostridium oedematiens. Furthermore, the antibodies of the present invention can in another aspect be used to treat symptoms associated with the above infections. Furthermore, the antibody can be used in treating a condition or symptom associated with a condition selected from botulism, tetanus, pseudomembranous colitis, gangrene, food poisoning and the like.

別の態様では、当該医薬組成物は、本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドを含む。上記医薬組成物は、一態様では、共同凝集反応(coaglutination)に関係するポリペプチドをタンパク分解性に切断するために、とりわけ、低共同凝集反応(hypocoaglutination)を伴う患者を処置するために使用することができる。別の態様では、この医薬組成物は、線維素溶解薬として、とりわけ、心筋梗塞、肺塞栓、深部静脈血栓塞栓症の患者を処置するために、すなわち、血栓を除去するために使用することができる。他にも、脳卒中の処置における当該医薬組成物の使用が企図される。さらに、他の態様では、この医薬組成物は、膵外分泌不全の処置において、トリプシン、キモトリプシン、ペプシンのいずれかを補充するために使用することができる。さらに、他の態様では、この医薬組成物は、炎症反応に罹患している患者を処置する際に、癌患者の処置において、とりわけ、表面に露出している腫瘍抗原をタンパク分解性に切断するために使用することができる。さらに、別の態様では、この医薬組成物は、乳頭腫の処置において使用することができる。   In another aspect, the pharmaceutical composition comprises a proteolytically active polypeptide of the present invention. The pharmaceutical composition, in one aspect, is used for proteolytically cleaving a polypeptide associated with coaglutination, especially for treating patients with hypocoaglutination. be able to. In another aspect, the pharmaceutical composition may be used as a fibrinolytic agent to treat, inter alia, patients with myocardial infarction, pulmonary embolism, deep vein thromboembolism, i.e., to remove a thrombus. it can. In addition, the use of the pharmaceutical composition in the treatment of stroke is contemplated. Furthermore, in other embodiments, the pharmaceutical composition can be used to supplement any of trypsin, chymotrypsin, or pepsin in the treatment of exocrine pancreatic insufficiency. Furthermore, in another aspect, the pharmaceutical composition proteolytically cleaves tumor antigens exposed on the surface, particularly in the treatment of cancer patients, when treating patients suffering from an inflammatory response. Can be used for. Furthermore, in another aspect, the pharmaceutical composition can be used in the treatment of papillomas.

本発明はまた、阻害物質をスクリーニングする方法であって、(a)本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドを既知の基質と、および随意により推定上の阻害物質と接触させるステップと; (b)基質を切断産物に変換することに対する、その推定上の阻害物質の効果を決定するステップとを含み、この際、切断産物の量が低減することが、その推定上の阻害物質の阻害効果を示す方法に関する。一態様では、この推定上の阻害物質は、配列番号4〜25のいずれか1つから選択されるアミノ酸配列を含むが、上記アミノ酸配列の少なくとも1個の塩基性アミノ酸が非塩基性アミノ酸に置き換えられているペプチドである。さらなる一態様では、上記ペプチドは、1つまたは複数の化学的修飾を含む。別の態様では、この阻害物質は、上記ペプチドのペプチド模倣物質である。別の態様では、この推定上の阻害物質は、化学化合物マイクロアレイ、すなわち、有機化学化合物のコレクションの一部である。また別の態様では、この阻害物質は、本発明の抗体である。この方法は、本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドを阻害することができる化合物を同定するために有用である。当初のスクリーニングは、例えば、配列番号4〜25のいずれか1つから選択されるアミノ酸配列を含むペプチドに基づき得る。阻害を増大させるために、本発明のポリペプチドを阻害することができるペプチドは、改変されてよい。改変には、アミノ酸置換または化学的修飾が含まれる。典型的には、この方法を、推定上の阻害物質が存在する状態および存在しない状態で、本発明のポリペプチドを既知の基質と接触させ(この方法のステップ(a))、かつ基質から切断産物への変換に対する、その推定上の阻害物質の効果を比較することによって実施する。推定上の阻害物質が存在する状態で変換率が低減することは、阻害効果を示している。   The present invention is also a method of screening for inhibitors, comprising: (a) contacting a proteolytically active polypeptide of the invention with a known substrate, and optionally with a putative inhibitor; Determining the effect of the putative inhibitor on converting the substrate to a cleaved product, wherein a reduction in the amount of cleaved product indicates the inhibitory effect of the putative inhibitor Regarding the method. In one aspect, the putative inhibitor comprises an amino acid sequence selected from any one of SEQ ID NOs: 4-25, but at least one basic amino acid in the amino acid sequence is replaced with a non-basic amino acid. Peptide. In a further aspect, the peptide comprises one or more chemical modifications. In another embodiment, the inhibitor is a peptidomimetic of the peptide. In another aspect, the putative inhibitor is a chemical compound microarray, ie, part of a collection of organic chemical compounds. In another aspect, the inhibitor is an antibody of the invention. This method is useful for identifying compounds capable of inhibiting the proteolytically active polypeptides of the present invention. The initial screen can be based on, for example, a peptide comprising an amino acid sequence selected from any one of SEQ ID NOs: 4-25. In order to increase inhibition, peptides capable of inhibiting the polypeptides of the invention may be modified. Modifications include amino acid substitutions or chemical modifications. Typically, the method is performed by contacting a polypeptide of the invention with a known substrate (step (a) of the method) and cleaving from the substrate in the presence and absence of putative inhibitors. This is done by comparing the effect of the putative inhibitor on the conversion to product. A reduction in conversion rate in the presence of a putative inhibitory substance indicates an inhibitory effect.

本発明はまた、本発明のタンパク分解性活性ポリペプチドの阻害物質であって、(a)配列番号4〜25のいずれか1つに示されているとおりのアミノ酸配列を含むが、そこに含まれている1個の塩基性アミノ酸が非塩基性アミノ酸に置き換えられている阻害物質; または(b)本発明の抗体である阻害物質に関する。   The present invention also includes an inhibitor of the proteolytically active polypeptide of the present invention, comprising (a) an amino acid sequence as shown in any one of SEQ ID NOs: 4 to 25, Inhibitors wherein one basic amino acid is replaced by a non-basic amino acid; or (b) an inhibitor which is an antibody of the present invention.

本明細書において挙げた全ての参考文献は、その開示の内容全体および本明細書において具体的に記載された開示内容に関して、参照により本明細書に組み込まれるものとする。   All references cited in this specification are hereby incorporated by reference with respect to their entire disclosure content and the disclosure content specifically mentioned in this specification.

HiPrep 16/10 Q FFから収集された画分の活性試験を示す図である。HiPrep 16/10 Q FFの泳動から収集された画分5μlを、37℃にて1時間にわたる2μgのscBoNTA(レーン2)のインキュベーションと、その後の10%SDS-PAGEとによって、酵素活性について分析した。レーン1: 低分子量マーカー(LMW): 116kDa、66kDa、45kDa、35kDa。It is a figure which shows the activity test of the fraction collected from HiPrep 16/10 Q FF. Fractions collected from the HiPrep 16/10 Q FF run were analyzed for enzyme activity by incubation with 2 μg scBoNTA (lane 2) for 1 hour at 37 ° C. followed by 10% SDS-PAGE. . Lane 1: Low molecular weight marker (LMW): 116 kDa, 66 kDa, 45 kDa, 35 kDa. 12.5%SDS-PAGEによる、約37.3kDaの分子量を有するnBHの含有量についての、SEC(HiLoad 16/60 Superdex 75)から収集された画分の分析を示す図である。画分9〜11がnBHの大部分を含有する。(レーン1: LMW: 116kDa、66kDa、45kDa、35kDa、25kDa、18.4kDa、14.4kDa)FIG. 6 shows analysis of fractions collected from SEC (HiLoad 16/60 Superdex 75) for content of nBH having a molecular weight of about 37.3 kDa by 12.5% SDS-PAGE. Fractions 9-11 contain the majority of nBH. (Lane 1: LMW: 116 kDa, 66 kDa, 45 kDa, 35 kDa, 25 kDa, 18.4 kDa, 14.4 kDa) nBHの3つの精製バッチの純度およびタンパク質濃度を決定するための12.5%SDS-PAGE分析を示す図である。レーン1、LMW(116kDa、66kDa、45kDa、35kDa、25kDa、18.4kDa、14.4kDa); レーン2、nBHのロットTE311206(192ng/μl成熟NT02CB1446/CBO1444、Genbank受入番号CAL82987.1のアミノ酸254〜594、MW: 38.6kDa); レーン3、nBHのロットTIK301009(130ng/μl成熟NT02CB1447/CBO1445、配列番号1、Genbank受入番号CAL82988.1のアミノ酸249〜581、MW: 37.3kDa); レーン4、nBHのロットTIK280509(114ng/μl成熟NT02CB1447/CBO1445、配列番号1、Genbank受入番号CAL82988.1のアミノ酸249〜581、MW: 37.3kDa)。FIG. 2 shows 12.5% SDS-PAGE analysis to determine the purity and protein concentration of three purification batches of nBH. Lane 1, LMW (116 kDa, 66 kDa, 45 kDa, 35 kDa, 25 kDa, 18.4 kDa, 14.4 kDa); Lane 2, nBH lot TE311206 (192 ng / μl mature NT02CB1446 / CBO1444, Genbank accession numbers CAL82987.1 amino acids 254 to 594, Lane 3, nBH lot TIK301009 (130 ng / μl mature NT02CB1447 / CBO1445, SEQ ID NO: 1, amino acids 249-581 of Genbank accession number CAL82988.1, MW: 37.3 kDa); Lane 4, nBH lot TIK280509 (114 ng / μl mature NT02CB1447 / CBO1445, SEQ ID NO: 1, amino acids 249-581 of Genbank accession number CAL82988.1, MW: 37.3 kDa). ESI-MS/MSスペクトル分析レポートを示す図である。nBHのロットTE311206の38.6kDaタンパク質バンドは、オープンリーディングフレーム(ORF)全体に対して725のMascotスコアおよび29.6%のペプチドMS/MS配列カバー率でNT02CB1446/CBO1444と同定された。いずれのペプチド(灰色のボックス部、同定MSペプチド; 赤色の四角形、MS/MS分解後に同定されたペプチドのアミノ酸yイオン/bイオン)も、N末端の253アミノ酸に由来するとは同定されなかった。ロットTE311206のMS/MS分析は、nBHを形成するC末端のアミノ酸254〜594では、52%の配列カバー率を示した。It is a figure which shows an ESI-MS / MS spectrum analysis report. The 38.6 kDa protein band of nBH lot TE311206 was identified as NT02CB1446 / CBO1444 with a Mascot score of 725 and a peptide MS / MS sequence coverage of 29.6% over the entire open reading frame (ORF). None of the peptides (gray box, identified MS peptide; red square, amino acid y ion / b ion of the peptide identified after MS / MS degradation) were identified as originating from the N-terminal 253 amino acids. MS / MS analysis of lot TE311206 showed 52% sequence coverage at the C-terminal amino acids 254-594 forming nBH. ESI-MS/MSスペクトル分析レポートを示す図である。nBHのロットTIK301009の37.3kDaタンパク質バンドは、オープンリーディングフレーム(ORF)全体に対して555のMascotスコアおよび28.4%のペプチドMS/MS配列カバー率でNT02CB1447/CBO1445と同定された。1つを除いて、同定されたすべてのペプチド(灰色のボックス部、同定されたMSペプチド; 赤色の四角形、MS/MS分解後に同定されたペプチドのアミノ酸yイオン/bイオン)がC末端の333アミノ酸に由来する。ロットTIK301009のMS/MS分析は、nBHを形成するC末端のアミノ酸249〜581では、49.5%の配列カバー率を示した。It is a figure which shows an ESI-MS / MS spectrum analysis report. The 37.3 kDa protein band of nBH lot TIK301009 was identified as NT02CB1447 / CBO1445 with a Mascot score of 555 and a peptide MS / MS sequence coverage of 28.4% over the entire open reading frame (ORF). Except one, all identified peptides (gray box, identified MS peptide; red square, amino acid y ion / b ion of peptide identified after MS / MS degradation) are C-terminal 333 Derived from amino acids. MS / MS analysis of lot TIK301009 showed 49.5% sequence coverage at the C-terminal amino acids 249-581 forming nBH. 3つの精製バッチに由来するnBHの濃度依存的タンパク質分解活性の比較を示す図である。A: 濃nBHの次の希釈度: 1:10、1:30、1:100、1:300、1:1000を使用して、バッチTIK301009、TIK280509、およびTE311206に由来するnBHを分析する活性試験の12.5%SDS-PAGE。1μgのscBoNT/Aおよび2μlのdH2Oおよび対応して希釈された1μlのnBHを37℃にて60分間インキュベーションすることによって、このアッセイを行った。SDS-PAGE分析では、還元性4倍SDS Laemmli緩衝液3μlを10μlの最終体積に加えた。150kDaのscBoNT/Aが切断されて100kDaの重鎖および50kDaの軽鎖になった。B: 重鎖、軽鎖、およびscBoNT/Aのタンパク質バンドの光学密度を定量化し、軽鎖および重鎖産物バンドの合計を、LC、HC、およびscBoNT/Aタンパク質バンドの合計で割った。第1のポリペプチドの希釈度が高くなるほど、切断率は低下している。3つの異なるバッチの特異的なタンパク質分解活性は、ほぼ同一である。FIG. 6 shows a comparison of nBH concentration-dependent proteolytic activity from three purification batches. A: Activity test to analyze nBH from batches TIK301009, TIK280509, and TE311206 using the following dilutions of concentrated nBH: 1:10, 1:30, 1: 100, 1: 300, 1: 1000 12.5% SDS-PAGE. This assay was performed by incubating 1 μg scBoNT / A and 2 μl dH 2 O and corresponding diluted 1 μl nBH at 37 ° C. for 60 minutes. For SDS-PAGE analysis, 3 μl of reducing 4 × SDS Laemmli buffer was added to a final volume of 10 μl. The 150 kDa scBoNT / A was cleaved into a 100 kDa heavy chain and a 50 kDa light chain. B: The optical density of the heavy, light chain, and scBoNT / A protein bands was quantified and the sum of the light and heavy chain product bands was divided by the sum of the LC, HC, and scBoNT / A protein bands. The higher the dilution of the first polypeptide, the lower the cleavage rate. The specific proteolytic activity of the three different batches is nearly identical. nBHによる、scBoNT/Aの野生型および改変されたループを含有する変異体の時間依存的切断を示す。A: ループ配列の改変。scBoNTAS Thromでは、すべてのリシン残基が除去されており、かつトロンビン認識配列LVPRGSが挿入されている一方で、scBoNT Resでは、ループは、いずれの塩基性アミノ酸も欠失している。ループを8個の小さな残基に、または嵩高な側鎖を有する5個のアミノ酸に短縮することで、それぞれ、scBoNTAS(GGSG)2およびscBoNTAS FQWYIが得られる。scBoNTAS CGS-Cでは、ループ全体が欠失しており、ジスルフィド架橋を形成するシステインがグリシンおよびセリンに置き換えられている。B: scBoNT/A野生型および変異体の時間依存的切断のSDS-PAGE分析。C: scBoNTAS野生型は、nBHによって時間依存的に120分以内に、軽鎖および重鎖へと活性化される。リシンの欠失および単一のアルギニン残基の挿入は、ループの切断を延長する(scBoNTAS Throm)。すべての塩基性残基を欠失しているループも切断可能である(scBoNTAS Res)。8量体ペプチドへのループの短縮、嵩高な側鎖を有する5個のアミノ酸の導入、またはループ全体の欠失は、切断不可能なscBoNT/Aをもたらす。Figure 3 shows time-dependent cleavage of mutants containing wild-type and modified loops of scBoNT / A by nBH. A: Modification of the loop sequence. In scBoNTAS Throm, all lysine residues have been removed and the thrombin recognition sequence LVPRGS has been inserted, while in scBoNT Res, the loop lacks any basic amino acids. Shortening the loop to 8 small residues or 5 amino acids with bulky side chains yields scBoNTAS (GGSG) 2 and scBoNTAS FQWYI, respectively. In scBoNTAS CGS-C, the entire loop is deleted and cysteines that form disulfide bridges are replaced by glycine and serine. B: SDS-PAGE analysis of time-dependent cleavage of scBoNT / A wild type and mutants. C: scBoNTAS wild type is activated by nBH to light and heavy chains within 120 minutes in a time-dependent manner. Deletion of lysine and insertion of a single arginine residue prolongs the loop break (scBoNTAS Throm). Loops lacking all basic residues can also be cleaved (scBoNTAS Res). Shortening the loop to the octamer peptide, introducing 5 amino acids with bulky side chains, or deleting the entire loop results in an uncleavable scBoNT / A. scBoNT/AをnBHで消化した場合の50kDaおよび100kDaの切断産物のMS/MS分析を示す図である。A: 1460のMascotスコアでBoNT/Aの軽鎖と同定された50kDaの切断産物の分析。最もC末端に割り当てられたペプチドはアミノ酸G433〜K438を包含し、これは、BoNT/A LCの生理学的に観察されるC末端に対応する。B: 96のMascotスコアでBoNT/Aの重鎖と同定された100kDaの切断産物の分析。最もN末端に割り当てられたペプチドはアミノ酸A449〜K456を包含し、これは、BoNT/A HCの生理学的に観察されるN末端に対応する。It is a figure which shows the MS / MS analysis of 50 kDa and 100 kDa cleavage product when scBoNT / A is digested with nBH. A: Analysis of a 50 kDa cleavage product identified as a BoNT / A light chain with a Mascot score of 1460. The most C-terminally assigned peptide includes amino acids G433-K438, which corresponds to the physiologically observed C-terminus of BoNT / A LC. B: Analysis of a 100 kDa cleavage product identified as a BoNT / A heavy chain with a Mascot score of 96. The most N-terminally assigned peptide includes amino acids A449-K456, which corresponds to the physiologically observed N-terminus of BoNT / A HC. A: 3つの連続するプールの抗nBH-IgYのタンパク質含有量(mg/ml)を12.5%のSDS-PAGEによって分析した。B: ELISA: Nunc Maxisorp F96マイクロタイタープレートを、PBS中の様々なロットのnBH(500ng/mL)で4℃にて一晩コーティングし、次いで、0.1%のTween-20および2%無脂脱脂乳を含有するPBSのブロッキング緩衝液で1時間にわたってブロッキングした。洗浄した後に、各プールのIgY希釈液(ブロッキング緩衝液中に10μg/ml)を1時間にわたって加え、ビオチン標識ロバ抗ニワトリIgY、ストレプトアビジン-ホースラディッシュペルオキシダーゼ(両方ともDianova、Hamburg、ドイツ)、および3,3’,5,5’-テトラメチルベンジジン(Sigma)を使用して検出した。A: The protein content (mg / ml) of anti-nBH-IgY in three consecutive pools was analyzed by 12.5% SDS-PAGE. B: ELISA: Nunc Maxisorp F96 microtiter plates were coated overnight at 4 ° C with various lots of nBH (500 ng / mL) in PBS, then 0.1% Tween-20 and 2% non-fat skim milk Blocking was carried out for 1 hour with PBS-containing blocking buffer. After washing, IgY dilution of each pool (10 μg / ml in blocking buffer) is added over 1 hour, biotin-labeled donkey anti-chicken IgY, streptavidin-horseradish peroxidase (both Dianova, Hamburg, Germany), and Detection was performed using 3,3 ′, 5,5′-tetramethylbenzidine (Sigma). A: 不活性BH 1-581(63kDa)の組換え発現およびTalon IMACによる単離を示す図である。Talon IMAC画分の10%SDS-PAGE分析(LMW: 116kDa、66kDa、45kDa、35kDa、25kDa; SS34、清澄な可溶化液; TD、通過画分; W、洗浄画分; E1〜E7、イミダゾール溶離画分1〜7)。B: 37℃にて1時間後に、組換えiBH(配列番号2; 「E」; 63kDa)では、scBoNT/AのLC(50kDa)およびHC(100kDa)へのエンド型タンパク質分解は観察されない(レーン6)(LMW: 116kDa、66kDa、45kDa、35kDa、25kDa)。A: Recombinant expression of inactive BH 1-581 (63 kDa) and isolation by Talon IMAC. 10% SDS-PAGE analysis of Talon IMAC fraction (LMW: 116 kDa, 66 kDa, 45 kDa, 35 kDa, 25 kDa; SS34, clear lysate; TD, flow through fraction; W, wash fraction; E1-E7, imidazole elution Fractions 1-7). B: After 1 hour at 37 ° C, recombinant iBH (SEQ ID NO: 2; `` E ''; 63 kDa) does not observe endo-proteolysis of scBoNT / A to LC (50 kDa) and HC (100 kDa) (lanes). 6) (LMW: 116 kDa, 66 kDa, 45 kDa, 35 kDa, 25 kDa). タンパク分解性にプロセシングされたポリペプチドを得るための、精製された活性なBoNTヒドロラーゼ(nBH)の使用を示す図である。A: 200μgの精製された組換えscBoNT/Aを、精製された活性なBoNTヒドロラーゼ350ngと共に37℃にて12分間にわたってインキュベーションする。反応を停止するために、nBHをSEC(カラムSuperdex 200 10/300 GL、緩衝液: 50mM NaP pH7.5、150mM NaCl、試料体積=0.3ml、流速=0.25ml/分)によって除去し、切断量を10%SDS-PAGEによって分析する。B: 約40%プロセシングされたBoNT/Aを含有する画分1(1800μl)を、精製された活性なBoNTヒドロラーゼ350ngと共に37℃にて15分間インキュベーションし、限外濾過によって300μlまで濃縮する。反応を最終的に停止するために、nBHをSEC(カラムSuperdex 200 10/300 GL、緩衝液: 50mM NaP pH7.5、150mM NaCl、試料体積=0.3ml、流速=0.25ml/分)によって除去し、切断量を10%SDS-PAGEによって分析する。C: 約80%プロセシングされたBoNT/Aを含有する画分1および2(1800μl)を合わせ、精製された活性なBoNTヒドロラーゼ120ngと共に37℃にて25分間インキュベーションし、限外濾過によって300μlまで濃縮する。反応を最終的に停止するために、nBHをSEC(カラムSuperdex 200 10/300 GL、緩衝液: 50mM NaP pH7.5、150mM NaCl、試料体積=0.3ml、流速=0.25ml/分)によって除去して、切断量を10%SDS-PAGEによって分析する。>95%プロセシングされたBoNT/A(配列番号3)が得られる。FIG. 5 shows the use of purified active BoNT hydrolase (nBH) to obtain proteolytically processed polypeptides. A: 200 μg of purified recombinant scBoNT / A is incubated for 12 minutes at 37 ° C. with 350 ng of purified active BoNT hydrolase. To stop the reaction, nBH was removed by SEC (column Superdex 200 10/300 GL, buffer: 50 mM NaP pH 7.5, 150 mM NaCl, sample volume = 0.3 ml, flow rate = 0.25 ml / min) Are analyzed by 10% SDS-PAGE. B: Fraction 1 (1800 μl) containing approximately 40% processed BoNT / A is incubated with 350 ng of purified active BoNT hydrolase at 37 ° C. for 15 minutes and concentrated to 300 μl by ultrafiltration. To finally stop the reaction, nBH was removed by SEC (column Superdex 200 10/300 GL, buffer: 50 mM NaP pH 7.5, 150 mM NaCl, sample volume = 0.3 ml, flow rate = 0.25 ml / min). The amount of cleavage is analyzed by 10% SDS-PAGE. C: Fractions 1 and 2 (1800 μl) containing approximately 80% processed BoNT / A are combined, incubated with 120 ng of purified active BoNT hydrolase for 25 minutes at 37 ° C. and concentrated to 300 μl by ultrafiltration To do. To finally stop the reaction, nBH was removed by SEC (column Superdex 200 10/300 GL, buffer: 50 mM NaP pH 7.5, 150 mM NaCl, sample volume = 0.3 ml, flow rate = 0.25 ml / min). The amount of cleavage is analyzed by 10% SDS-PAGE. > 95% processed BoNT / A (SEQ ID NO: 3) is obtained.

配列リストは次の通りである:   The sequence list is as follows:

配列番号1: ボツリヌス菌株ATCC3502に由来する、248のN末端のアミノ酸残基を欠失しているGenBank受入番号「CAL82988.1」のタンパク分解性活性ポリペプチド
配列番号2: ボツリヌス菌株ATCC3502に由来する、GenBank受入番号「CAL82988.1」のタンパク分解性に不活性なポリペプチド
配列番号3: ATCC3502、Genbank受入番号「AAA23262」のBoNT/A
配列番号4: BoNT/A1のループ
配列番号5: BoNT/A2/A6のループ
配列番号6: BoNT/A3のループ
配列番号7: BoNT/A3のループ
配列番号8: BoNT/A4のループ
配列番号9: BoNT/A5のループ
配列番号10: BoNT/A7のループ
配列番号11: BoNT/B1/B4bv/B6のループ
配列番号12: BoNT/B2/B3のループ
配列番号13: BoNT/B5npのループ
配列番号14: BoNT/C/CDのループ
配列番号15: BoNT/Dのループ
配列番号16: BoNT/DCのループ
配列番号17: BoNT/E1〜E5のループ
配列番号18: BoNT/E6のループ
配列番号19: BoNT/F1/F6のループ
配列番号20: BoNT/F2/F3のループ
配列番号21: BoNT/F4のループ
配列番号22: BoNT/F5のループ
配列番号23: BoNT/F7のループ
配列番号24: BoNT/Gのループ
配列番号25: TeNTのループ
配列番号26: 配列番号1をコードする核酸配列
配列番号27: 配列番号2をコードする核酸配列
SEQ ID NO: 1: Proteolytic active polypeptide of GenBank accession number “CAL82988.1” lacking 248 N-terminal amino acid residues derived from Botulinum strain ATCC3502 SEQ ID NO: 2: Derived from Botulinum strain ATCC3502 , GenBank accession number “CAL82988.1” proteolytically inactive polypeptide SEQ ID NO: 3 ATCC3502, Genbank accession number “AAA23262” BoNT / A
SEQ ID NO: 4: BoNT / A1 loop SEQ ID NO: 5: BoNT / A2 / A6 loop SEQ ID NO: 6: BoNT / A3 loop SEQ ID NO: 7: BoNT / A3 loop SEQ ID NO: 8: BoNT / A4 loop SEQ ID NO: 9 : BoNT / A5 loop SEQ ID NO: 10: BoNT / A7 loop SEQ ID NO: 11: BoNT / B1 / B4bv / B6 loop SEQ ID NO: 12: BoNT / B2 / B3 loop SEQ ID NO: 13: BoNT / B5np loop SEQ ID NO: 14: BoNT / C / CD loop SEQ ID NO: 15: BoNT / D loop SEQ ID NO: 16: BoNT / DC loop SEQ ID NO: 17: BoNT / E1 to E5 loop SEQ ID NO: 18: BoNT / E6 loop SEQ ID NO: 19 : BoNT / F1 / F6 loop SEQ ID NO: 20: BoNT / F2 / F3 loop SEQ ID NO: 21: BoNT / F4 loop SEQ ID NO: 22: BoNT / F5 loop SEQ ID NO: 23: BoNT / F7 loop SEQ ID NO: 24: BoNT / G loop SEQ ID NO: 25: TeNT loop SEQ ID NO: 26: nucleic acid sequence encoding SEQ ID NO: 1 SEQ ID NO: 27: nucleic acid sequence encoding SEQ ID NO: 2

以下の実施例において本発明を例示するが、それらが本発明の範囲を限定するとは決して解釈されるべきではない。   The invention is illustrated in the following examples, which should in no way be construed as limiting the scope of the invention.

[実施例1] 単鎖BoNT/Aをその活性な二本鎖形態へと特異的に切断する天然のBoNTヒドロラーゼ(nBH)の精製および特徴決定   Example 1 Purification and characterization of a natural BoNT hydrolase (nBH) that specifically cleaves single-chain BoNT / A into its active double-stranded form.

(1)読出しシステム/活性試験: ボツリヌス菌の培養上清中において、およびクロマトグラフィーステップ間において、ボツリヌス神経毒A(BoNT/A)を50kDaの軽鎖(LC)および100kDaの重鎖(HC)に加水分解する酵素活性を特異的に検出および精製するために、本発明者らは、150kDaのBoNT/Aを単鎖(single chain, sc)ポリペプチドとして、大腸菌中で発現させた。組換えscBoNT/Aを適切な酵素活性(nBH)と共にインキュベーションすることで、還元性10〜13%SDS-PAGEによって可視化される50kDaのLCおよび100kDaのHCが得られるはずである。   (1) Readout system / activity test: Botulinum neurotoxin A (BoNT / A) in 50 kDa light chain (LC) and 100 kDa heavy chain (HC) in culture supernatant of Clostridium botulinum and between chromatography steps In order to specifically detect and purify the enzymatic activity that hydrolyzes, the present inventors expressed 150 kDa BoNT / A as a single chain, sc polypeptide in E. coli. Incubation of recombinant scBoNT / A with appropriate enzyme activity (nBH) should yield a 50 kDa LC and a 100 kDa HC visualized by reducing 10-13% SDS-PAGE.

(2)クロストリジウムプロテアーゼの発現: ボツリヌス菌株ATCC3502の単一のコロニーを、脳心臓浸出物(BHI)培地100ml中に接種し、培養物を嫌気性条件下、37℃にて一晩にわたってインキュベーションした。一晩培養物10mlをBHI培地1Lに接種し、48〜72時間にわたって嫌気的にインキュベーションした。   (2) Expression of Clostridium protease: A single colony of Botulinum strain ATCC3502 was inoculated into 100 ml of brain heart exudate (BHI) medium and the culture was incubated overnight at 37 ° C. under anaerobic conditions. 10 ml of the overnight culture was inoculated into 1 L of BHI medium and incubated anaerobically for 48-72 hours.

(3)硫酸アンモニウム沈殿: 培養上清1Lを遠心分離(4℃、6500×g、25分間)によって収集した。硫酸アンモニウムを85%の最終濃度まで加え(この場合は575g)、この懸濁液を4℃にて6時間にわたって撹拌し、引き続いて、遠心分離(4℃、6500×g、30分間)した。ペレット状の硫酸アンモニウム沈澱物をわずかな体積(この場合は5ml)の50mM NaP pH7.5に溶かし、50mM NaP、150mM NaCl pH7.5に対して透析した。最後に、透析物を遠心分離(4℃、40000×g、60分間)し、上清をIECのために使用した。   (3) Ammonium sulfate precipitation: 1 L of culture supernatant was collected by centrifugation (4 ° C., 6500 × g, 25 minutes). Ammonium sulfate was added to a final concentration of 85% (in this case 575 g) and the suspension was stirred at 4 ° C. for 6 hours, followed by centrifugation (4 ° C., 6500 × g, 30 minutes). The pelleted ammonium sulfate precipitate was dissolved in a small volume (in this case 5 ml) of 50 mM NaP pH 7.5 and dialyzed against 50 mM NaP, 150 mM NaCl pH 7.5. Finally, the dialysate was centrifuged (4 ° C., 40000 × g, 60 minutes) and the supernatant was used for IEC.

(4)イオン交換クロマトグラフィー(IEC、カラムHiPrep 16/10 Q FF): (3)の上清(図1、レーン3)を、平衡化させておいたHiPrep 16/10 Q FFアニオン交換カラムに適用し、50mM NaP pH7.5、150mM NaClを含有する緩衝液で流した。この流れを、1ml/分の流速で行った。画分5μlを1つおきに、2μgのscBoNTAと共に37℃にて1時間にわたってインキュベーションし、引き続いて、SDS-PAGEで分析することによって、活性試験を行った(図1)。画分6〜24を合わせ、限外濾過(Amicon-Ultra MWCO 10,000)を使用することによって、その体積を3.5mlまで濃縮した。   (4) Ion exchange chromatography (IEC, column HiPrep 16/10 Q FF): The supernatant from (3) (Figure 1, lane 3) is applied to the equilibrated HiPrep 16/10 Q FF anion exchange column. Applied and flushed with buffer containing 50 mM NaP pH 7.5, 150 mM NaCl. This flow was performed at a flow rate of 1 ml / min. Activity tests were performed by incubating every other 5 μl fraction with 2 μg scBoNTA for 1 hour at 37 ° C. followed by analysis by SDS-PAGE (FIG. 1). Fractions 6-24 were combined and the volume was concentrated to 3.5 ml by using ultrafiltration (Amicon-Ultra MWCO 10,000).

(5)サイズ排除クロマトグラフィー(SEC、HiLoad 16/60 Superdex 200): 引き続いて、(4)の濃縮されたタンパク質溶液を、50mM NaP pH7,5、150mM NaClで平衡化しておいたHiLoad 16/60 Superdex 200カラムに充填した。分離を1ml/分の流速で行った。80mlから100mlの間の保持容量の画分を、活性試験(1)を使用して分析し、酵素活性(nBH)を有する適切な画分を合わせ(約10ml)、限外濾過によって3mlまで濃縮した。引き続いて、硫酸アンモニウムを12.5%=500mM(+0.2g)の最終濃度まで加えた。   (5) Size exclusion chromatography (SEC, HiLoad 16/60 Superdex 200): Subsequently, the concentrated protein solution of (4) was equilibrated with 50 mM NaP pH 7,5, 150 mM NaCl. A Superdex 200 column was packed. Separation was performed at a flow rate of 1 ml / min. Fractions with a retention volume between 80 ml and 100 ml are analyzed using activity test (1), the appropriate fractions with enzyme activity (nBH) are combined (about 10 ml) and concentrated to 3 ml by ultrafiltration did. Subsequently, ammonium sulfate was added to a final concentration of 12.5% = 500 mM (+0.2 g).

(6)疎水性相互作用クロマトグラフィー(HIC、HiTrap Phenyl Sepharose): nBHをPhenyl Sepharoseに緩衝液A(50mM NaP pH7.5、500mM硫酸アンモニウム)中で結合させた。1ml/分の流速での緩衝液B(50mM NaP pH7.5)による直線的漸増勾配によって硫酸アンモニウムの量を低減することによって、結合したnBHを溶離した。すべてのタンパク質含有画分を、活性試験(1)を使用して分析し、適切な画分を合わせ、限外濾過によって3.5mlまで濃縮した。溶液の緩衝液を、50mM NaP pH7.5; 150mM NaClに調節した。   (6) Hydrophobic interaction chromatography (HIC, HiTrap Phenyl Sepharose): nBH was bound to Phenyl Sepharose in buffer A (50 mM NaP pH 7.5, 500 mM ammonium sulfate). Bound nBH was eluted by reducing the amount of ammonium sulfate by a linearly increasing gradient with buffer B (50 mM NaP pH 7.5) at a flow rate of 1 ml / min. All protein-containing fractions were analyzed using activity test (1) and the appropriate fractions were combined and concentrated to 3.5 ml by ultrafiltration. The solution buffer was adjusted to 50 mM NaP pH 7.5; 150 mM NaCl.

(7)SEC(HiLoad 16/60 Superdex 75): 最後に、HiLoad 16/60 Superdex 75カラムを50mM NaP pH7.5、150mM NaCl、および1ml/分の流速で使用するSECによって、nBHを精製した。70mlから80mlの間の保持容量の画分を、12.5%SDS-PAGE(図2)によって分析し、約37.3kDaに移動する、nBHを含有する画分8〜12を合わせ(約10ml)、限外濾過によって1mlまで濃縮した。   (7) SEC (HiLoad 16/60 Superdex 75): Finally, nBH was purified by SEC using a HiLoad 16/60 Superdex 75 column at 50 mM NaP pH 7.5, 150 mM NaCl, and a flow rate of 1 ml / min. Fractions with a retention volume between 70 ml and 80 ml were analyzed by 12.5% SDS-PAGE (Figure 2) and fractions 8-12 containing nBH migrating to approximately 37.3 kDa were combined (approximately 10 ml) and limited. Concentrated to 1 ml by external filtration.

(8)約37.3kDaに移動する顕著なタンパク質(nBH)を、Edman分解プロトコルに従ってN末端ペプチド配列決定によって分析した。同定されたペプチドの配列は、V Q G Q S V K G V Gであり、これは、配列番号1の最初の10個の残基に対応する。   (8) A prominent protein (nBH) migrating to approximately 37.3 kDa was analyzed by N-terminal peptide sequencing according to the Edman degradation protocol. The sequence of the identified peptide is V Q G Q S V K G V G, which corresponds to the first 10 residues of SEQ ID NO: 1.

(9)nBHの2つのロット(NT02CB1447、37.3kDa、図3、レーン3: TIK301009、レーン4: TIK280509)を上記のとおりの手順に従って、再現可能に単離した。単離手順を以下のように改変することで、nBHアイソフォームNT02CB1446(38.6kDa、図3、レーン2、ロットTE311206)が得られる: (i)ボツリヌス菌培養物の増殖: 48〜72時間の代わりに、18時間; (ii)クロマトグラフィーステップの変更: IEC→SEC Superdex 200→HIC Phenyl Sepharose→SEC Superdex 75の代わりに、IEC→SEC Superdex 75→HIC Phenyl Sepharose。   (9) Two lots of nBH (NT02CB1447, 37.3 kDa, FIG. 3, lane 3: TIK301009, lane 4: TIK280509) were reproducibly isolated according to the procedure as described above. The isolation procedure is modified as follows to obtain nBH isoform NT02CB1446 (38.6 kDa, FIG. 3, lane 2, lot TE311206): (i) Growth of Clostridium botulinum culture: instead of 48-72 hours (Ii) Chromatographic step change: IEC → SEC Superdex 200 → HIC Phenyl Sepharose → SEC Superdex 75 instead of IEC → SEC Superdex 75 → HIC Phenyl Sepharose

[実施例2] 質量分析法(MS)による、ボツリヌス菌に由来するnBHの配列同定   [Example 2] Sequence identification of nBH derived from Clostridium botulinum by mass spectrometry (MS)

(1)トリプシン分解: SDS-PAGEにおいて約38kDa(nBH)に移動するタンパク質バンドをトリプシン分解のために切り出し、50mM NH4HCO3、50%アセトニトリル中、37℃にて30分間にわたって穏やかに振盪することによって、脱染した。ゲルスポットが透明になるまで、脱染を繰り返した。アセトニトリル(100%)を加え、3分後に除去した。引き続いて、スポットをSpeed Vacシステム(Eppendorf、ドイツ)で乾燥させた。50mM NH4HCO3中のトリプシン(10ng/μl)を加え、氷上で1時間にわたってインキュベーションした。次いで、残りのトリプシン溶液を除去し、わずかな体積の50mM NH4HCO3を加え、分解を37℃にて一晩実施した。上清を収集し、5%TFA、10%アセトニトリルを使用して、ゲル片を2回抽出した。すべての流体を合わせ、Speed Vacで乾燥させ、抽出されたペプチドを4℃にて保管した。 (1) Trypsin digestion: A protein band that migrates to approximately 38 kDa (nBH) in SDS-PAGE is excised for trypsin digestion and gently shaken in 50 mM NH 4 HCO 3 , 50% acetonitrile at 37 ° C. for 30 minutes. By de-staining. Destaining was repeated until the gel spot became transparent. Acetonitrile (100%) was added and removed after 3 minutes. Subsequently, the spots were dried on a Speed Vac system (Eppendorf, Germany). Trypsin (10 ng / μl) in 50 mM NH 4 HCO 3 was added and incubated on ice for 1 hour. The remaining trypsin solution was then removed and a small volume of 50 mM NH 4 HCO 3 was added and degradation was carried out overnight at 37 ° C. The supernatant was collected and the gel pieces were extracted twice using 5% TFA, 10% acetonitrile. All fluids were combined, dried on Speed Vac, and the extracted peptide was stored at 4 ° C.

(2)マトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型(MALDI-TOF/TOF)MS: 試料をMALDI-TOF/TOF質量分析計(Ultraflex1 Bruker Daltonik GmbH)において、リニアモードで、25kVの加速電圧で分析した。質量を700m/z〜4,500m/zで検出した。試料(2μl)を、50%アセトニトリルおよび0.2%トリフルオロ酢酸(TFA)を含有するシナピン酸溶液2μlと、ステンレス鋼MALDIターゲットプレート上で直接、共結晶させた。500回のレーザーショットを各試料について収集した。   (2) Matrix-assisted laser desorption / ionization time-of-flight (MALDI-TOF / TOF) MS: Samples were analyzed on a MALDI-TOF / TOF mass spectrometer (Ultraflex1 Bruker Daltonik GmbH) in linear mode with an acceleration voltage of 25 kV . Mass was detected from 700 m / z to 4,500 m / z. Samples (2 μl) were co-crystallized directly with 2 μl of sinapinic acid solution containing 50% acetonitrile and 0.2% trifluoroacetic acid (TFA) on a stainless steel MALDI target plate. 500 laser shots were collected for each sample.

(3)逆相クロマトグラフィーによるペプチド分離: ペプチド分離を、オートサンプラーおよび勾配ポンプからなるナノHPLCシステム(Agilent Technologies、Waldbronn、ドイツ)を使用する逆相クロマトグラフィーによって行った。試料を緩衝液A(5%アセトニトリル、0.1%ギ酸)に溶かし、10μlまでのアリコートを、C18カラム(Zorbax SB-C18、5μm、300A、0.5mm内径、長さ15cm)上に5μl/分の流速で注入した。充填後に、カラムを緩衝液Aで15分間にわたって洗浄し、ペプチドを、75分間で0%溶離液Bから100%溶離液Bへの、溶離液Aおよび溶離液B(0.1%(v/v)ギ酸中の70%(v/v)アセトニトリル)の勾配を使用して溶離した。   (3) Peptide separation by reverse phase chromatography: Peptide separation was performed by reverse phase chromatography using a nano HPLC system (Agilent Technologies, Waldbronn, Germany) consisting of an autosampler and a gradient pump. Dissolve the sample in buffer A (5% acetonitrile, 0.1% formic acid) and aliquot up to 10 μl onto a C18 column (Zorbax SB-C18, 5 μm, 300 A, 0.5 mm ID, length 15 cm) at a flow rate of 5 μl / min. Injected. After loading, the column was washed with buffer A for 15 minutes and the peptide was eluted from 0% eluent B to 100% eluent B in 75 minutes with eluent A and eluent B (0.1% (v / v) Elution was performed using a gradient of 70% (v / v) acetonitrile in formic acid.

(4)エレクトロスプレーイオン化(ESI)インターフェイス・イオントラップ質量分析法: HPLC出口をイオントラップ質量分析計のナノESI源に直接接続し、Agilent同軸シース液噴霧器を使用した(Agilent Technologies)。出口毛細管は、周囲のスチール針によって保持されており、そこから0.1〜0.2mm見えていた。スプレーを、ネブライザーガスとしてのN2によって安定化した(5L/分)。イオン化電圧を4,500Vに設定し、乾性ガスを5psiおよび250℃にて適用した。スペクトルをEsquire3000+イオントラップ質量分析計(Bruker Daltonik)で、1秒当たり13,000m/zの走査速度で収集した。ESIをポジティブモードで使用して、質量スペクトルを50〜1600m/zで、走査モードで、かつMS分析とMS/MS分析とをデータ依存的に切り替えて得た。MS/MSスペクトルの質を高めるために、1つのスペクトルから2つのプリカーサーイオンのみをMS/MS分析のために選択し、アクティブ・エクスクルージョン(active exclusion)を2分に設定して、すでに測定されたプリカーサーイオンを排除した。 (4) Electrospray ionization (ESI) interface ion trap mass spectrometry: The HPLC outlet was directly connected to the nano ESI source of the ion trap mass spectrometer and an Agilent coaxial sheath liquid nebulizer was used (Agilent Technologies). The exit capillary was held by a surrounding steel needle and was visible from 0.1 to 0.2 mm therefrom. The spray was stabilized with N 2 as nebulizer gas (5 L / min). The ionization voltage was set to 4,500 V and dry gas was applied at 5 psi and 250 ° C. Spectra were collected on an Esquire 3000+ ion trap mass spectrometer (Bruker Daltonik) at a scanning speed of 13,000 m / z per second. Using ESI in positive mode, mass spectra were obtained at 50-1600 m / z, in scan mode, and MS-dependent and MS / MS-analyzed switching. To improve the quality of the MS / MS spectrum, only two precursor ions from one spectrum are selected for MS / MS analysis and active exclusion is set to 2 minutes and already measured. Excluded precursor ions.

(4)データ処理: データ処理を、Data Analysis(バージョン3.0)およびBioTools(バージョン3.0)ソフトウェアパッケージ(Bruker Daltonik)で行った。タンパク質同定を、MASCOTソフトウェア(バージョン2.1)およびMSDBデータベース(Matrix Science、London、英国)を使用して行った。   (4) Data processing: Data processing was performed with Data Analysis (version 3.0) and BioTools (version 3.0) software package (Bruker Daltonik). Protein identification was performed using MASCOT software (version 2.1) and MSDB database (Matrix Science, London, UK).

(5)結果:   (5) Results:

Figure 2019141096
Figure 2019141096

レーン2(nBHのロットTE311206)の38.6kDaのタンパク質バンドは、725のMascotスコアおよびオープンリーディングフレーム(ORF)全体に対して29.6%のペプチドMS/MS配列カバー率でNT02CB1446/CBO1444と同定された。N末端の253アミノ酸に由来するペプチドは同定されなかった(図4)。ロットTE311206のMS/MS分析は、nBHを形成するC末端のアミノ酸254〜594では、52%の配列カバー率を示した。   The 38.6 kDa protein band in lane 2 (nBH lot TE311206) was identified as NT02CB1446 / CBO1444 with a Mascot score of 725 and 29.6% peptide MS / MS sequence coverage over the entire open reading frame (ORF). A peptide derived from the N-terminal 253 amino acids was not identified (FIG. 4). MS / MS analysis of lot TE311206 showed 52% sequence coverage at the C-terminal amino acids 254-594 forming nBH.

レーン3(nBHのロットTIK301009)およびレーン4(nBHのロットTIK280509)の37.3kDaのタンパク質バンドは、それぞれ555および609のMascotスコアでNT02CB1447/CBO1445と同定された。1つを除いて、同定されたすべてのペプチドが、C末端の333アミノ酸に由来する(図5)。ロットTIK301009のMS/MS分析は、nBHを形成するC末端のアミノ酸249〜581では、49.5%の配列カバー率を示した。   The 37.3 kDa protein band in lane 3 (nBH lot TIK301009) and lane 4 (nBH lot TIK280509) was identified as NT02CB1447 / CBO1445 with Mascot scores of 555 and 609, respectively. Except for one, all identified peptides are derived from the C-terminal 333 amino acids (FIG. 5). MS / MS analysis of lot TIK301009 showed 49.5% sequence coverage at the C-terminal amino acids 249-581 forming nBH.

[実施例3] nBHの酵素特異性の特徴決定   [Example 3] Determination of enzyme specificity of nBH

(1)3つの精製バッチに由来するnBHの濃度依存的タンパク質分解活性を比較した(図6)。nBHの様々な希釈度を使用してバッチTIK301009、TIK280509、およびTE311206に由来するnBHを分析する活性試験は、希釈度が高いほど、切断率が低下することを実証している。これら3種の異なるバッチのタンパク質分解活性は、ほぼ同一であり、このことは、成熟アイソフォームNT02CB1446(TE311206)は、成熟NT02CB1447(配列番号1)と類似した特異的活性を示すことを示している。   (1) The concentration-dependent proteolytic activity of nBH derived from three purification batches was compared (FIG. 6). Activity tests analyzing nBH from batches TIK301009, TIK280509, and TE311206 using various dilutions of nBH demonstrate that the higher the dilution, the lower the cleavage rate. The proteolytic activities of these three different batches are nearly identical, indicating that the mature isoform NT02CB1446 (TE311206) exhibits specific activity similar to mature NT02CB1447 (SEQ ID NO: 1) .

(2)nBHによるscBoNT/Aの野生型および変異体の時間依存的切断を、活性試験を使用して分析した(図7)。scBoNTAS野生型は、nBHによって、時間依存的に120分以内に、軽鎖および重鎖へと95%超活性化される。切断部位を特徴決定するために、ループ配列を改変した。scBoNTAS Thromでは、すべてのリシン残基が除去されており、かつトロンビン認識配列LVPRGSが挿入されており、これは切断速度を延長した。scBoNT Resでは、ループは、すべての塩基性アミノ酸を欠失しているが、これは、完全な加水分解を劇的に遅延させ、このことは、切断部位にあるリシンおよびアルギニンなどの塩基性残基についてのnBHの強い認識優先性を示している。さらに、ループへのnBHのアクセス性は、8個の小さな残基または嵩高な側鎖を有する5個のアミノ酸へとループを短縮することによって損なわれる(scBoNTAS(GGSG)2およびscBoNTAS FQWYI)。 (2) Time-dependent cleavage of scBoNT / A wild type and mutants by nBH was analyzed using an activity test (FIG. 7). scBoNTAS wild type is over 95% activated by nBH to light and heavy chains within 120 minutes in a time-dependent manner. The loop sequence was modified to characterize the cleavage site. In scBoNTAS Throm, all lysine residues were removed and the thrombin recognition sequence LVPRGS was inserted, which extended the cleavage rate. In scBoNT Res, the loop lacks all basic amino acids, which dramatically delays complete hydrolysis, which is a basic residue such as lysine and arginine at the cleavage site. It shows the strong recognition priority of nBH about the group. Furthermore, nBH accessibility to the loop is impaired by shortening the loop to 5 amino acids with 8 small residues or bulky side chains (scBoNTAS (GGSG) 2 and scBoNTAS FQWYI).

(3)scBoNT/AをnBHで分解した場合の50kDaの切断産物のMS/MS分析は、最もC末端に割り当てられたペプチドが、BoNT/A LCの生理学的に観察されるC末端に対応するアミノ酸G433〜K438を包含することを示した(図8A)。BoNT/Aの重鎖と同定された100kDaの切断産物の分析は、最もN末端に割り当てられたペプチドが、BoNT/A HCの生理学的に観察されるN末端に対応するアミノ酸A449〜K456を包含することを実証した(図8B)。したがって、単離nBHは、生理学的にプロセシングされたBoNT/Aをもたらし、リシンおよびアルギニン残基のC末端側でペプチド結合を優先的に加水分解する。   (3) MS / MS analysis of 50 kDa cleavage product of scBoNT / A digested with nBH shows that the most C-terminally assigned peptide corresponds to the physiologically observed C-terminal of BoNT / A LC It was shown to encompass amino acids G433-K438 (FIG. 8A). Analysis of the 100 kDa cleavage product identified as the heavy chain of BoNT / A includes the amino acids A449 to K456, the most N-terminally assigned peptide corresponding to the physiologically observed N-terminus of BoNT / A HC (FIG. 8B). Thus, isolated nBH yields physiologically processed BoNT / A, preferentially hydrolyzing peptide bonds on the C-terminal side of lysine and arginine residues.

[実施例4] BoNTヒドロラーゼおよびそのアイソフォームの進化的保存   [Example 4] Evolutionary conservation of BoNT hydrolase and its isoforms

配列番号2(Genbank受入番号CAL82988.1/YP_001253958.1)のタンパク質の配列分析によって、3つの保存ドメインが明らかになった。残基18〜573は、Blastスコア738で、アミノ酸輸送および代謝に関係する亜鉛メタロプロテアーゼ(エラスターゼ)またはLasBに対応する。残基148〜212は、ペプチダーゼプロペプチド、およびYPEBドメインまたはPepSY(Blastスコア97)に対応する。残基336〜573は、サーモリシン、プロテアリシン、オーレオリシン、および中性プロテアーゼを含めたペプチダーゼM4ファミリーの一部(Blastスコア803)である。   Sequence analysis of the protein of SEQ ID NO: 2 (Genbank accession number CAL82988.1 / YP_001253958.1) revealed three conserved domains. Residues 18-573 have a Blast score of 738 and correspond to zinc metalloprotease (elastase) or LasB involved in amino acid transport and metabolism. Residues 148-212 correspond to the peptidase propeptide and the YPEB domain or PepSY (Blast score 97). Residues 336-573 are part of the peptidase M4 family (Blast score 803), including thermolysin, protealysin, aureolysin, and neutral protease.

ボツリヌス菌ATCC3502のゲノム配列決定によって、iBHアイソフォームをコードする6つのORFの存在が明らかになっている(Sebaihiaら、2007、Genome Res. 17(7): 1082〜1092)。さらなるゲノムデータを、10群Iのボツリヌス菌株、さらに、iBHをコードする5〜7つのORFをいずれも含有する非BoNT分泌スポロゲネス菌について利用することができる。nBH(配列番号1)は、他の63種のアイソフォームと少なくとも64%のアミノ酸配列同一性を共有する。   Genomic sequencing of Clostridium botulinum ATCC3502 reveals the presence of six ORFs encoding iBH isoforms (Sebaihia et al., 2007, Genome Res. 17 (7): 1082-11092). Additional genomic data is available for 10 Group I botulinum strains, as well as non-BoNT-secreting Sporogenes that contain any of the 5-7 ORFs encoding iBH. nBH (SEQ ID NO: 1) shares at least 64% amino acid sequence identity with the other 63 isoforms.

[実施例5] BoNTヒドロラーゼに特異的な抗体の生成   [Example 5] Production of antibodies specific to BoNT hydrolase

(1)IgYの生成: 16週齢のニワトリ[ISA BrownおよびLohmann Selected Leghorn(LSL)、Spreenhagener Vermehrungsbetrieb fuer Legehennen GmbH、Bestensee、ドイツ]を、ニワトリの飼育のために専用に造られている個別のケージ(Ebeco、Castrop-Rauxel、ドイツ)内で維持した。飼料(ssniff Legehuehner-Zucht1および2; ssniff Spezialitaeten GmbH、Soest、ドイツ)および水は、自由に摂取可能であり、かつこれらのニワトリは、23〜25週齢の間に、卵を産み始めた。卵を毎日収集し、標識し、さらに処理するまで、4℃で貯蔵した。すべての動物飼育および実験を、地方当局のガイドラインBerlin(No.H0069/03)に従って行った。ニワトリを、1年間にわたって、4〜8週間隔で、合計10回、筋肉内経路(左側および右側の胸筋)を介して免疫化および追加免疫した。使用した間隔は、免疫化の後に少なくとも3週間目まで、実証可能なメモリー細胞を示さなかったという先行する研究に基づいた(Pei and Collisson、2005)。使用した抗原濃度は、1回の注射あたり約20μg(nBH)であった。抗原溶液500μl以下を1回の免疫化あたり注射した。第1の免疫化ではフロイント完全アジュバントを使用し、その後のブースター注射ではFIAを使用した。IgY精製のための方法は、Polsonら(1980)の方法からアレンジした。簡単には、卵黄を滅菌PBS(pH7.4、Roche、Mannheim、ドイツ)で1:2希釈した。脂質およびリポタンパク質を除去するために、3.5%(w/v)ポリエチレングリコール(PEG)6000(Roth、Karlsruhe、ドイツ)を加えた。穏やかに振盪し、続いて、遠心分離(10,000×g、4℃にて20分間)した後に、上清をデカンテーションし、固体のPEG 6000を12%(w/v)の最終濃度まで加えた。次いで、この混合物を上記のとおり遠心分離した。沈澱物を10mlのPBSに溶かし、PEGを12%(wt/vol)まで加え、この溶液を遠心分離した。最後に、沈澱物をPBS1.2mlに溶かし、微量透析デバイス(QuixSep、Roth、ドイツ)に移し、PBSに対して4℃にて透析した。タンパク質含有量(mg/ml)を12.5%SDS-PAGEによって分析し(図9A)、測光法で280nmで測定し、IgYについて1.33の吸光係数で、ランベルト-ベールの法則に従って計算した。   (1) IgY production: 16-week-old chickens [ISA Brown and Lohmann Selected Leghorn (LSL), Spreenhagener Vermehrungsbetrieb fuer Legehennen GmbH, Bestensee, Germany] in individual cages specially built for chicken rearing (Ebeco, Castrop-Rauxel, Germany). Feed (ssniff Legehuehner-Zucht 1 and 2; ssniff Spezialitaeten GmbH, Soest, Germany) and water were freely available, and these chickens began to lay eggs between 23-25 weeks of age. Eggs were collected daily, labeled and stored at 4 ° C. until further processing. All animal care and experiments were performed according to local authority guidelines Berlin (No. H0069 / 03). Chickens were immunized and boosted via the intramuscular route (left and right pectoral muscles) a total of 10 times at 4-8 week intervals over a year. The interval used was based on previous studies that did not show demonstrable memory cells until at least 3 weeks after immunization (Pei and Collisson, 2005). The antigen concentration used was approximately 20 μg (nBH) per injection. Less than 500 μl of antigen solution was injected per immunization. Freund's complete adjuvant was used for the first immunization and FIA was used for subsequent booster injections. The method for IgY purification was arranged from the method of Polson et al. (1980). Briefly, egg yolk was diluted 1: 2 with sterile PBS (pH 7.4, Roche, Mannheim, Germany). To remove lipids and lipoproteins, 3.5% (w / v) polyethylene glycol (PEG) 6000 (Roth, Karlsruhe, Germany) was added. After gentle shaking followed by centrifugation (10,000 × g, 20 minutes at 4 ° C.), the supernatant was decanted and solid PEG 6000 was added to a final concentration of 12% (w / v) . The mixture was then centrifuged as described above. The precipitate was dissolved in 10 ml PBS, PEG was added to 12% (wt / vol) and the solution was centrifuged. Finally, the precipitate was dissolved in 1.2 ml PBS, transferred to a microdialysis device (QuixSep, Roth, Germany) and dialyzed against PBS at 4 ° C. Protein content (mg / ml) was analyzed by 12.5% SDS-PAGE (FIG. 9A), measured photometrically at 280 nm, and calculated for IgY with an extinction coefficient of 1.33 according to the Lambert-Beer law.

(2)ELISA: Nunc Maxisorp F96マイクロタイタープレート(VWR International GmbH、Darmstadt、ドイツ)を、PBS中の様々なロットのnBH(500ng/mL)で、4℃にて一晩コーティングし、次いで、0.1%Tween-20および2%無脂脱脂乳(Merck、Darmstadt、ドイツ)を含有するPBSのブロッキング緩衝液で1時間ブロッキングした。洗浄した後に、IgY希釈液(ブロッキング緩衝液中10μg/ml)を1時間にわたって加え、ビオチン標識ロバ抗ニワトリIgY、ストレプトアビジン-ホースラディッシュペルオキシダーゼ(両方とも、Dianova、Hamburg、ドイツ)および3,3’,5,5’-テトラメチルベンジジン(Sigma)を使用して検出した。検出されたnBHを図9Bにおいて図示する。   (2) ELISA: Nunc Maxisorp F96 microtiter plates (VWR International GmbH, Darmstadt, Germany) were coated overnight at 4 ° C with various lots of nBH (500 ng / mL) in PBS, then 0.1% Blocked with PBS blocking buffer containing Tween-20 and 2% non-fat skim milk (Merck, Darmstadt, Germany) for 1 hour. After washing, IgY dilution (10 μg / ml in blocking buffer) was added over 1 hour, biotin-labeled donkey anti-chicken IgY, streptavidin-horseradish peroxidase (both Dianova, Hamburg, Germany) and 3,3 ′ , 5,5'-tetramethylbenzidine (Sigma) was used for detection. The detected nBH is illustrated in FIG. 9B.

(3)ウェスタンブロット: nBHを12.5%SDS-PAGEによって分離し、標準的な免疫ブロット技法を使用して、ポリビニリデンフルオリド膜(Invitrogen GmbH、Karlsruhe、ドイツ)に移した。この膜を4℃にて一晩ブロッキングし、IgY(ブロッキング緩衝液中で1:5,000)と共に1時間にわたってインキュベーションした。洗浄した後に、膜を、ビオチン標識されたロバ抗ニワトリIgYで30分間探索し(probed)、アルカリホスファターゼおよびCDP-Star(Perkin Elmer、Waltham、MA)を使用して現像した。   (3) Western blot: nBH was separated by 12.5% SDS-PAGE and transferred to a polyvinylidene fluoride membrane (Invitrogen GmbH, Karlsruhe, Germany) using standard immunoblotting techniques. The membrane was blocked overnight at 4 ° C. and incubated with IgY (1: 5,000 in blocking buffer) for 1 hour. After washing, the membrane was probed with biotin-labeled donkey anti-chicken IgY for 30 minutes and developed using alkaline phosphatase and CDP-Star (Perkin Elmer, Waltham, Mass.).

[実施例6] BoNTヒドロラーゼの組換え発現   [Example 6] Recombinant expression of BoNT hydrolase

プラスミドコンストラクション: 天然BH(配列番号1)およびそのプロペプチド(配列番号2)をコードする遺伝子部分を、PCRによって、適切なオリゴヌクレオチドおよびボツリヌス菌ATCC3502のゲノムDNAを使用して増幅し、His6タグをコードするオリゴヌクレオチドに融合させ、かつpQE3(Qiagen)に挿入した(それぞれ発現プラスミドpQ-BH1445H6-249-581およびpQ-BH1445H6-1-581をもたらす)。ヌクレオチド配列を、DNA配列決定によって確認した。   Plasmid construction: The gene portion encoding native BH (SEQ ID NO: 1) and its propeptide (SEQ ID NO: 2) is amplified by PCR using the appropriate oligonucleotide and genomic DNA of Clostridium botulinum ATCC3502 and His6 tag It was fused to the encoding oligonucleotide and inserted into pQE3 (Qiagen) (resulting in expression plasmids pQ-BH1445H6-249-581 and pQ-BH1445H6-1-581, respectively). The nucleotide sequence was confirmed by DNA sequencing.

組換えタンパク質の精製: カルボキシル末端のHis6タグに融合しているnBHおよびiBHを、大腸菌株M15pREP4(Qiagen)を利用して室温での10時間のインキュベーションの間に生成し、Talonセファロースビーズ(Clontech Inc.)で製造者の指示に従って精製した。所望のタンパク質を含有する画分をプールし、液体窒素中で凍結し、-70℃にて保管した。iBHは、63kDaのMWを有する組換えタンパク質として単離された(図10A)。活性試験を使用して、iBHの不活性を実証した。すなわち、37℃にて1時間後に、野生型scBoNT/Aは、LCおよびHCへと加水分解されなかった(図10B)。   Purification of recombinant protein: nBH and iBH fused to the carboxyl-terminal His6 tag were generated during 10 hours incubation at room temperature using E. coli strain M15pREP4 (Qiagen) and Talon Sepharose beads (Clontech Inc. And purified according to the manufacturer's instructions. Fractions containing the desired protein were pooled, frozen in liquid nitrogen and stored at -70 ° C. iBH was isolated as a recombinant protein with a MW of 63 kDa (FIG. 10A). An activity test was used to demonstrate iBH inactivity. That is, after 1 hour at 37 ° C., wild type scBoNT / A was not hydrolyzed to LC and HC (FIG. 10B).

[実施例7] BoNTヒドロラーゼの阻害   [Example 7] Inhibition of BoNT hydrolase

(1)BHのペプチド阻害物質のスクリーニング: 配列番号4〜25をベースとするペプチドを、1個または複数個の塩基性残基を欠失させて合成する。各ペプチドを、活性試験の混合物に加える。プロセシングされたscBoNT/Aの量を減少させ得るか、scBoNT/Aの完全なプロセシングに必要な期間を延長し得るか、またはscBoNT/Aのプロセシングを遮断し得るペプチドを、nBHの阻害物質であると判断する。   (1) Screening for peptide inhibitors of BH: Peptides based on SEQ ID NOs: 4 to 25 are synthesized by deleting one or more basic residues. Each peptide is added to the activity test mixture. Peptides that can reduce the amount of processed scBoNT / A, extend the time required for complete processing of scBoNT / A, or block scBoNT / A processing are inhibitors of nBH Judge.

(2)抗体に基づく阻害物質のスクリーニング: 実施例5のIgYなどの、nBHに由来するエピトープに対して生じた抗体を、nBHと共にインキュベーションし、引き続いて、活性試験に掛ける。プロセシングされたscBoNT/Aの量を減少させ得るか、scBoNT/Aの完全なプロセシングに必要な期間を延長し得るか、またはscBoNT/Aのプロセシングを遮断し得る抗体を、nBHの阻害物質であると判断する。   (2) Antibody-based inhibitor screening: Antibodies raised against epitopes derived from nBH, such as IgY of Example 5, are incubated with nBH and subsequently subjected to activity testing. Antibodies that can reduce the amount of processed scBoNT / A, extend the time required for complete processing of scBoNT / A, or block scBoNT / A processing are inhibitors of nBH Judge.

[実施例8] タンパク分解性にプロセシングされたポリペプチドを得るための、精製された活性なBoNTヒドロラーゼ(nBH)の使用   Example 8 Use of Purified Active BoNT Hydrolase (nBH) to Obtain Proteolytically Processed Polypeptide

(1)精製された200μgの組換えscBoNT/Aを、精製された活性なBoNTヒドロラーゼ350ngと共に、37℃にて12分間にわたってインキュベーションする。反応を停止するために、nBHをSEC(カラムSuperdex 200 10/300 GL、緩衝液: 50mM NaP pH7.5、150mM NaCl、試料体積=0.3ml、流速=0.25ml/min)によって除去し、切断量を10%SDS-PAGEによって分析する(図11A)。   (1) 200 μg of purified recombinant scBoNT / A is incubated with 350 ng of purified active BoNT hydrolase at 37 ° C. for 12 minutes. To stop the reaction, nBH was removed by SEC (column Superdex 200 10/300 GL, buffer: 50 mM NaP pH 7.5, 150 mM NaCl, sample volume = 0.3 ml, flow rate = 0.25 ml / min) Are analyzed by 10% SDS-PAGE (FIG. 11A).

(2)約40%プロセシングされたBoNT/Aを含有する画分1(1800μl)を、精製された活性なBoNTヒドロラーゼ350ngと共に37℃にて15分間インキュベーションし、限外濾過によって300μlまで濃縮する。反応を最終的に停止するために、nBHをSEC(カラムSuperdex 200 10/300 GL、緩衝液: 50mM NaP pH7.5、150mM NaCl、試料体積=0.3ml、流速=0.25ml/分)によって除去し、切断量を10%SDS-PAGEによって分析する(図11B)。   (2) Fraction 1 (1800 μl) containing approximately 40% processed BoNT / A is incubated with 350 ng of purified active BoNT hydrolase at 37 ° C. for 15 minutes and concentrated to 300 μl by ultrafiltration. To finally stop the reaction, nBH was removed by SEC (column Superdex 200 10/300 GL, buffer: 50 mM NaP pH 7.5, 150 mM NaCl, sample volume = 0.3 ml, flow rate = 0.25 ml / min). The amount of cleavage is analyzed by 10% SDS-PAGE (FIG. 11B).

(2)約80%プロセシングされたBoNT/Aを含有する画分1および2(1800μl)を合わせ、精製された活性なBoNTヒドロラーゼ120ngと共に37℃にて25分間インキュベーションし、限外濾過によって300μlまで濃縮する。反応を最終的に停止するために、nBHをSEC(カラムSuperdex 200 10/300 GL、緩衝液: 50mM NaP pH7.5、150mM NaCl、試料体積=0.3ml、流速=0.25ml/分)によって除去して、切断量を10%SDS-PAGEによって分析する(図11C)。>95%プロセシングされたBoNT/A(配列番号3)が得られる。第2のポリペプチドが、1ステップで、37℃にて50分間プロセシングされると(200μgのscBoNT/Aを350ngのnBHと共にインキュベーション)、同一の完全にプロセシングされた第2のポリペプチド(>95%プロセシングされたBoNT/A)が得られる。37℃にて1時間のインキュベーション時間の後では、BoNT/Aの97%超がプロセシングされる。   (2) Combine fractions 1 and 2 (1800 μl) containing approximately 80% processed BoNT / A, incubate with 120 ng of purified active BoNT hydrolase for 25 minutes at 37 ° C. and ultrafiltration to 300 μl Concentrate. To finally stop the reaction, nBH was removed by SEC (column Superdex 200 10/300 GL, buffer: 50 mM NaP pH 7.5, 150 mM NaCl, sample volume = 0.3 ml, flow rate = 0.25 ml / min). The amount of cleavage is analyzed by 10% SDS-PAGE (FIG. 11C). > 95% processed BoNT / A (SEQ ID NO: 3) is obtained. When the second polypeptide was processed in one step for 50 minutes at 37 ° C. (200 μg scBoNT / A incubated with 350 ng nBH), the same fully processed second polypeptide (> 95 % Processed BoNT / A). After an incubation time of 1 hour at 37 ° C, more than 97% of BoNT / A is processed.

項目
[項目1]
配列番号1の配列と少なくとも50%の配列同一性を有するポリペプチド配列を含むタンパク分解性活性ポリペプチド。
[項目2]
項目1に記載のポリペプチドをコードする核酸配列および随意により、調節エレメントを含む核酸分子。
[項目3]
項目2に記載の核酸分子を含むベクター。
[項目4]
項目2に記載の核酸分子または項目3に記載のベクターを含む細胞。
[項目5]
タンパク分解性活性ポリペプチドを製造するための方法であって、
(a.)配列番号1の配列と少なくとも50%の配列同一性を有するポリペプチド配列を含むポリペプチドを化学的に合成するか、またはヌクレオチド配列から翻訳するステップと;
(b.)ステップ(a.)のポリペプチドを精製するステップと
を含む方法。
[項目6]
項目5に記載の方法から得ることができるポリペプチド。
[項目7]
項目1または6に記載のポリペプチドに特異的に結合する抗体。
[項目8]
項目1または6に記載のポリペプチドを精製する方法における、項目7に記載の抗体の使用。
[項目9]
タンパク分解性にプロセシングされたポリペプチドを製造するための方法であって、
(a)項目1もしくは項目6に記載のポリペプチド、Lys-N、Lys-C、アルギニルエンドペプチダーゼ、プラスミン、またはオンプチン(omptin)から選択される第1のポリペプチドを、
(b)前記第1のポリペプチドによるタンパク質分解に感受性の第2のポリペプチドと接触させるステップを含み、前記接触が、少なくとも2つの切断産物への前記第2のポリペプチドのタンパク質プロセシングを結果としてもたらす方法。
[項目10]
前記第2のポリペプチドが、配列番号3〜25のいずれか1つから選択されるポリペプチド配列と少なくとも50%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含み;
好ましくは、前記第1のポリペプチドが、前記第2のポリペプチドを配列番号3〜25のいずれか1つの前記配列内の塩基性アミノ酸残基(例えば、His、Lys、Arg)のすぐC末端側の位置でタンパク分解性に切断する、項目9に記載の方法。
[項目11]
前記第2のポリペプチドがクロストリジウム神経毒(例えば、BoNT/A)である、項目9または項目10に記載の方法。
[項目12]
前記クロストリジウム神経毒が、機能性結合ドメイン(HCC)を欠失していて、したがって、天然のクロストリジウム神経毒受容体に結合することができないクロストリジウム神経毒ポリペプチド(例えば、クロストリジウム神経毒のLHN断片を含むか、またはそれからなるポリペプチド)、天然のクロストリジウム神経毒受容体に結合する改変されたクロストリジウム神経毒結合ドメイン(HCC)を有するクロストリジウム神経毒ポリペプチド、またはクロストリジウム神経毒を非天然クロストリジウム神経毒受容体に結合させる非クロストリジウム結合ドメインを有するクロストリジウム神経毒ポリペプチド(前記ポリペプチドは、クロストリジウム神経毒と天然のクロストリジウム神経毒受容体の結合を最小化するために、随意により、機能性結合ドメイン(HCC)を欠失している)から選択される、項目11に記載の方法。
[項目13]
前記クロストリジウム神経毒の前記L鎖およびH鎖成分が、同じか、または異なるクロストリジウム神経毒血清型および/または亜型に由来する、項目12に記載の方法。
[項目14]
前記第2のポリペプチドが、大腸菌において組換え発現によって調製される単鎖クロストリジウム神経毒である、項目9から13のいずれか1項に記載の方法。
[項目15]
前記第2のポリペプチドが単鎖クロストリジウム神経毒であり、前記第1のポリペプチドと第2のポリペプチドとの接触が、ジスルフィド結合によってクロストリジウム神経毒H鎖成分に共有結合しているクロストリジウム神経毒L鎖成分を含むクロストリジウム神経毒二本鎖ポリペプチドを結果としてもたらす、項目9から14のいずれか1項に記載の方法。
[項目16]
前記タンパク分解性にプロセシングされた第2のポリペプチドが、クロストリジウム神経毒二本鎖ポリペプチドであり、前記L鎖のC末端および前記H鎖のN末端が、野生型クロストリジウム属において同じ単鎖クロストリジウム神経毒ポリペプチドから生じる対応する二本鎖クロストリジウム神経毒の対応する末端と同一である、項目9から15のいずれか1項に記載の方法。
[項目17]
前記タンパク分解性にプロセシングされた第2のポリペプチドが、野生型クロストリジウム属において同じ単鎖クロストリジウム神経毒ポリペプチドから生じる対応するクロストリジウム神経毒二本鎖ポリペプチドと比較した場合に、同一のアミノ酸配列を有するクロストリジウム神経毒二本鎖ポリペプチドである、項目9から16のいずれか1項に記載の方法。
[項目18]
製品品質を評価するための、または医薬品を生産する際の、項目9から17のいずれか1項に記載の方法の使用。
[項目19]
プロセシングされた第2のポリペプチドおよびプロセシングされていない第2のポリペプチドの混合物を含み、前記混合物が5%未満のプロセシングされていない第2のポリペプチドを含有する、項目9から18のいずれか1項に記載の方法により得ることができる組成物。
[項目20]
阻害物質をスクリーニングする方法であって、
(a)項目1または6に記載のポリペプチドを既知の基質と、および随意により、推定上の阻害物質と接触させるステップと;
(b)基質を切断産物に変換することに対する前記推定上の阻害物質の効果を決定するステップとを含み、
この際、切断産物の量が低減することが、前記推定上の阻害物質の阻害効果を示す方法。
[項目21]
(a.)配列番号4〜25のいずれか1つに示されているとおりのアミノ酸配列を含むが、そこに含有される塩基性アミノ酸が非塩基性アミノ酸に置き換えられている阻害物質; または
(b.)項目7に記載の抗体である、項目1または6に記載のタンパク分解性活性ポリペプチドの阻害物質。
[項目22]
項目1または6に記載のポリペプチド、項目7に記載の抗体、項目19に記載の組成物、または項目21に記載の阻害物質を含む、医薬組成物。
item
[Item 1]
A proteolytically active polypeptide comprising a polypeptide sequence having at least 50% sequence identity to the sequence of SEQ ID NO: 1.
[Item 2]
A nucleic acid molecule comprising a nucleic acid sequence encoding a polypeptide according to item 1 and optionally regulatory elements.
[Item 3]
A vector comprising the nucleic acid molecule according to item 2.
[Item 4]
A cell comprising the nucleic acid molecule according to item 2 or the vector according to item 3.
[Item 5]
A method for producing a proteolytically active polypeptide comprising the steps of:
(a.) chemically synthesizing or translating from a nucleotide sequence a polypeptide comprising a polypeptide sequence having at least 50% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 1;
(b.) purifying the polypeptide of step (a.).
[Item 6]
6. A polypeptide obtainable from the method according to item 5.
[Item 7]
An antibody that specifically binds to the polypeptide according to item 1 or 6.
[Item 8]
Use of the antibody according to item 7 in a method for purifying the polypeptide according to item 1 or 6.
[Item 9]
A method for producing a proteolytically processed polypeptide comprising:
(a) a first polypeptide selected from the polypeptide of item 1 or item 6, Lys-N, Lys-C, arginyl endopeptidase, plasmin, or omptin,
(b) contacting a second polypeptide that is susceptible to proteolysis by the first polypeptide, wherein the contacting results in protein processing of the second polypeptide to at least two cleavage products. How to bring.
[Item 10]
The second polypeptide comprises an amino acid sequence having at least 50% sequence identity with a polypeptide sequence selected from any one of SEQ ID NOs: 3-25;
Preferably, the first polypeptide is a C-terminus of a basic amino acid residue (e.g., His, Lys, Arg) within the sequence of any one of SEQ ID NOs: 3-25 as the second polypeptide. Item 10. The method according to Item 9, wherein proteolytic cleavage is performed at a side position.
[Item 11]
11. The method of item 9 or item 10, wherein the second polypeptide is a clostridial neurotoxin (eg, BoNT / A).
[Item 12]
The clostridial neurotoxin lacks a functional binding domain (H CC ) and is therefore unable to bind to the native clostridial neurotoxin receptor (e.g., the LH N of clostridial neurotoxin) A polypeptide comprising or consisting of a fragment), a clostridial neurotoxin polypeptide having a modified clostridial neurotoxin binding domain (H CC ) that binds to a native clostridial neurotoxin receptor, or a clostridial neurotoxin non-natural clostridial A clostridial neurotoxin polypeptide having a non-clostridial binding domain that binds to a neurotoxin receptor (the polypeptide is optionally functionally linked to minimize the binding of the clostridial neurotoxin to the native clostridial neurotoxin receptor. Is selected from the main lacking (H CC)), The method of claim 11.
[Item 13]
13. The method of item 12, wherein the light and heavy chain components of the clostridial neurotoxin are derived from the same or different clostridial neurotoxin serotypes and / or subtypes.
[Item 14]
14. The method according to any one of items 9 to 13, wherein the second polypeptide is a single-chain clostridial neurotoxin prepared by recombinant expression in E. coli.
[Item 15]
The clostridial neurotoxin wherein the second polypeptide is a single-chain clostridial neurotoxin, and the contact between the first polypeptide and the second polypeptide is covalently bound to the clostridial neurotoxin H chain component by a disulfide bond 15. A method according to any one of items 9 to 14, resulting in a clostridial neurotoxin double-chain polypeptide comprising a light chain component.
[Item 16]
The proteolytically processed second polypeptide is a clostridial neurotoxin double-stranded polypeptide, and the C-terminus of the L chain and the N-terminus of the H chain are the same single-chain Clostridial in the wild type Clostridium genus 16. The method according to any one of items 9 to 15, wherein the method is identical to the corresponding end of the corresponding double-stranded Clostridial neurotoxin resulting from the neurotoxin polypeptide.
[Item 17]
The proteolytically processed second polypeptide has the same amino acid sequence when compared to the corresponding clostridial neurotoxin double-chain polypeptide derived from the same single-chain clostridial neurotoxin polypeptide in the wild-type Clostridium genus Item 17. The method according to any one of Items 9 to 16, which is a clostridial neurotoxin double-chain polypeptide having:
[Item 18]
Use of the method according to any one of items 9 to 17 for assessing product quality or in producing a medicinal product.
[Item 19]
Any of items 9-18, comprising a mixture of a processed second polypeptide and an unprocessed second polypeptide, wherein said mixture contains less than 5% unprocessed second polypeptide A composition obtainable by the method according to item 1.
[Item 20]
A method of screening for inhibitors,
(a) contacting the polypeptide of item 1 or 6 with a known substrate, and optionally with a putative inhibitor;
(b) determining the effect of the putative inhibitor on converting the substrate into a cleavage product;
In this case, a method in which the amount of the cleavage product is reduced indicates the inhibitory effect of the putative inhibitor.
[Item 21]
(a.) an inhibitor comprising an amino acid sequence as set forth in any one of SEQ ID NOs: 4-25, wherein a basic amino acid contained therein is replaced with a non-basic amino acid; or
(b.) The inhibitor of the proteolytically active polypeptide according to item 1 or 6, which is the antibody according to item 7.
[Item 22]
A pharmaceutical composition comprising the polypeptide according to item 1 or 6, the antibody according to item 7, the composition according to item 19, or the inhibitor according to item 21.

図1
C.bot. SN (precipitated + dialysed): ボツリヌス菌上清(沈殿+透析)
図2
pooled + conc. HIC Fractions: プール+濃縮HIC画分
図6
Activation: 活性化
Dilutions: 希釈度
Linear: 直線的
図7
% Abbau scCNT: % 分解 scCNT
t[min]: 時[分]
図9
anti-nBH-IgY H110 Pool 1: 抗nBH-IgY H110 プール1
anti-nBH-IgY H110 Pool 2: 抗nBH-IgY H110 プール2
anti-nBH-IgY H110 Pool 3: 抗nBH-IgY H110 プール3
preimmun.: 免疫化前
H110 pool 1: H110プール1
H110 pool 2: H110プール2
H110 pool 3: H110プール3
Figure 1
C.bot.SN (precipitated + dialysed): Clostridium botulinum supernatant (precipitation + dialysis)
Figure 2
pooled + conc. HIC Fractions: Pool + concentrated HIC fraction Figure 6
Activation: Activation
Dilutions: Dilution
Linear: Fig. 7
% Abbau scCNT:% decomposition scCNT
t [min]: hour [minute]
FIG.
anti-nBH-IgY H110 Pool 1: Anti-nBH-IgY H110 Pool 1
anti-nBH-IgY H110 Pool 2: anti-nBH-IgY H110 Pool 2
anti-nBH-IgY H110 Pool 3: anti-nBH-IgY H110 Pool 3
preimmun .: before immunization
H110 pool 1: H110 pool 1
H110 pool 2: H110 pool 2
H110 pool 3: H110 pool 3

Claims (22)

配列番号1の配列と少なくとも50%の配列同一性を有するポリペプチド配列を含むタンパク分解性活性ポリペプチド。   A proteolytically active polypeptide comprising a polypeptide sequence having at least 50% sequence identity to the sequence of SEQ ID NO: 1. 請求項1に記載のポリペプチドをコードする核酸配列および随意により、調節エレメントを含む核酸分子。   A nucleic acid molecule comprising a nucleic acid sequence encoding the polypeptide of claim 1 and optionally regulatory elements. 請求項2に記載の核酸分子を含むベクター。   A vector comprising the nucleic acid molecule according to claim 2. 請求項2に記載の核酸分子または請求項3に記載のベクターを含む細胞。   A cell comprising the nucleic acid molecule according to claim 2 or the vector according to claim 3. タンパク分解性活性ポリペプチドを製造するための方法であって、
(a.)配列番号1の配列と少なくとも50%の配列同一性を有するポリペプチド配列を含むポリペプチドを化学的に合成するか、またはヌクレオチド配列から翻訳するステップと;
(b.)ステップ(a.)のポリペプチドを精製するステップと
を含む方法。
A method for producing a proteolytically active polypeptide comprising the steps of:
(a.) chemically synthesizing or translating from a nucleotide sequence a polypeptide comprising a polypeptide sequence having at least 50% sequence identity with the sequence of SEQ ID NO: 1;
(b.) purifying the polypeptide of step (a.).
請求項5に記載の方法から得ることができるポリペプチド。   A polypeptide obtainable from the method of claim 5. 請求項1または6に記載のポリペプチドに特異的に結合する抗体。   An antibody that specifically binds to the polypeptide of claim 1 or 6. 請求項1または6に記載のポリペプチドを精製する方法における、請求項7に記載の抗体の使用。   Use of the antibody according to claim 7 in a method for purifying the polypeptide according to claim 1 or 6. タンパク分解性にプロセシングされたポリペプチドを製造するための方法であって、
(a)請求項1もしくは請求項6に記載のポリペプチド、Lys-N、Lys-C、アルギニルエンドペプチダーゼ、プラスミン、またはオンプチン(omptin)から選択される第1のポリペプチドを、
(b)前記第1のポリペプチドによるタンパク質分解に感受性の第2のポリペプチドと接触させるステップを含み、前記接触が、少なくとも2つの切断産物への前記第2のポリペプチドのタンパク質プロセシングを結果としてもたらす方法。
A method for producing a proteolytically processed polypeptide comprising:
(a) a first polypeptide selected from the polypeptide of claim 1 or claim 6, Lys-N, Lys-C, arginyl endopeptidase, plasmin, or omptin,
(b) contacting a second polypeptide that is susceptible to proteolysis by the first polypeptide, wherein the contacting results in protein processing of the second polypeptide to at least two cleavage products. How to bring.
前記第2のポリペプチドが、配列番号3〜25のいずれか1つから選択されるポリペプチド配列と少なくとも50%の配列同一性を有するアミノ酸配列を含み;
好ましくは、前記第1のポリペプチドが、前記第2のポリペプチドを配列番号3〜25のいずれか1つの前記配列内の塩基性アミノ酸残基(例えば、His、Lys、Arg)のすぐC末端側の位置でタンパク分解性に切断する、請求項9に記載の方法。
The second polypeptide comprises an amino acid sequence having at least 50% sequence identity with a polypeptide sequence selected from any one of SEQ ID NOs: 3-25;
Preferably, the first polypeptide is a C-terminus of a basic amino acid residue (e.g., His, Lys, Arg) within the sequence of any one of SEQ ID NOs: 3-25 as the second polypeptide. 10. The method according to claim 9, wherein proteolytic cleavage is performed at the side position.
前記第2のポリペプチドがクロストリジウム神経毒(例えば、BoNT/A)である、請求項9または請求項10に記載の方法。   11. The method of claim 9 or claim 10, wherein the second polypeptide is a clostridial neurotoxin (eg, BoNT / A). 前記クロストリジウム神経毒が、機能性結合ドメイン(HCC)を欠失していて、したがって、天然のクロストリジウム神経毒受容体に結合することができないクロストリジウム神経毒ポリペプチド(例えば、クロストリジウム神経毒のLHN断片を含むか、またはそれからなるポリペプチド)、天然のクロストリジウム神経毒受容体に結合する改変されたクロストリジウム神経毒結合ドメイン(HCC)を有するクロストリジウム神経毒ポリペプチド、またはクロストリジウム神経毒を非天然クロストリジウム神経毒受容体に結合させる非クロストリジウム結合ドメインを有するクロストリジウム神経毒ポリペプチド(前記ポリペプチドは、クロストリジウム神経毒と天然のクロストリジウム神経毒受容体の結合を最小化するために、随意により、機能性結合ドメイン(HCC)を欠失している)から選択される、請求項11に記載の方法。 The clostridial neurotoxin lacks a functional binding domain (H CC ) and is therefore unable to bind to the native clostridial neurotoxin receptor (e.g., the LH N of clostridial neurotoxin) A polypeptide comprising or consisting of a fragment), a clostridial neurotoxin polypeptide having a modified clostridial neurotoxin binding domain (H CC ) that binds to a native clostridial neurotoxin receptor, or a clostridial neurotoxin non-natural clostridial A clostridial neurotoxin polypeptide having a non-clostridial binding domain that binds to a neurotoxin receptor (the polypeptide is optionally functionally linked to minimize the binding of the clostridial neurotoxin to the native clostridial neurotoxin receptor. Is selected from the main lacking (H CC)), The method of claim 11. 前記クロストリジウム神経毒の前記L鎖およびH鎖成分が、同じか、または異なるクロストリジウム神経毒血清型および/または亜型に由来する、請求項12に記載の方法。   13. The method of claim 12, wherein the light and heavy chain components of the clostridial neurotoxin are derived from the same or different clostridial neurotoxin serotypes and / or subtypes. 前記第2のポリペプチドが、大腸菌において組換え発現によって調製される単鎖クロストリジウム神経毒である、請求項9から13のいずれか1項に記載の方法。   14. The method according to any one of claims 9 to 13, wherein the second polypeptide is a single chain clostridial neurotoxin prepared by recombinant expression in E. coli. 前記第2のポリペプチドが単鎖クロストリジウム神経毒であり、前記第1のポリペプチドと第2のポリペプチドとの接触が、ジスルフィド結合によってクロストリジウム神経毒H鎖成分に共有結合しているクロストリジウム神経毒L鎖成分を含むクロストリジウム神経毒二本鎖ポリペプチドを結果としてもたらす、請求項9から14のいずれか1項に記載の方法。   The clostridial neurotoxin wherein the second polypeptide is a single-chain clostridial neurotoxin, and the contact between the first polypeptide and the second polypeptide is covalently bound to the clostridial neurotoxin H chain component by a disulfide bond 15. A method according to any one of claims 9 to 14 resulting in a clostridial neurotoxin double-chain polypeptide comprising a light chain component. 前記タンパク分解性にプロセシングされた第2のポリペプチドが、クロストリジウム神経毒二本鎖ポリペプチドであり、前記L鎖のC末端および前記H鎖のN末端が、野生型クロストリジウム属において同じ単鎖クロストリジウム神経毒ポリペプチドから生じる対応する二本鎖クロストリジウム神経毒の対応する末端と同一である、請求項9から15のいずれか1項に記載の方法。   The proteolytically processed second polypeptide is a clostridial neurotoxin double-stranded polypeptide, and the C-terminus of the L chain and the N-terminus of the H chain are the same single-chain Clostridial in the wild type Clostridium genus 16. The method according to any one of claims 9 to 15, wherein the method is identical to the corresponding end of the corresponding double-stranded Clostridial neurotoxin resulting from the neurotoxin polypeptide. 前記タンパク分解性にプロセシングされた第2のポリペプチドが、野生型クロストリジウム属において同じ単鎖クロストリジウム神経毒ポリペプチドから生じる対応するクロストリジウム神経毒二本鎖ポリペプチドと比較した場合に、同一のアミノ酸配列を有するクロストリジウム神経毒二本鎖ポリペプチドである、請求項9から16のいずれか1項に記載の方法。   The proteolytically processed second polypeptide has the same amino acid sequence when compared to the corresponding clostridial neurotoxin double-chain polypeptide derived from the same single-chain clostridial neurotoxin polypeptide in the wild-type Clostridium genus The method according to any one of claims 9 to 16, wherein the polypeptide is a clostridial neurotoxin double-chain polypeptide. 製品品質を評価するための、または医薬品を生産する際の、請求項9から17のいずれか1項に記載の方法の使用。   Use of a method according to any one of claims 9 to 17 for assessing product quality or in producing a medicinal product. プロセシングされた第2のポリペプチドおよびプロセシングされていない第2のポリペプチドの混合物を含み、前記混合物が5%未満のプロセシングされていない第2のポリペプチドを含有する、請求項9から18のいずれか1項に記載の方法により得ることができる組成物。   21. Any of claims 9 to 18, comprising a mixture of a processed second polypeptide and an unprocessed second polypeptide, said mixture containing less than 5% unprocessed second polypeptide. A composition obtainable by the method according to claim 1. 阻害物質をスクリーニングする方法であって、
(a)請求項1または6に記載のポリペプチドを既知の基質と、および随意により、推定上の阻害物質と接触させるステップと;
(b)基質を切断産物に変換することに対する前記推定上の阻害物質の効果を決定するステップとを含み、
この際、切断産物の量が低減することが、前記推定上の阻害物質の阻害効果を示す方法。
A method of screening for inhibitors,
(a) contacting the polypeptide of claim 1 or 6 with a known substrate, and optionally with a putative inhibitor;
(b) determining the effect of the putative inhibitor on converting the substrate into a cleavage product;
In this case, a method in which the amount of the cleavage product is reduced indicates the inhibitory effect of the putative inhibitor.
(a.)配列番号4〜25のいずれか1つに示されているとおりのアミノ酸配列を含むが、そこに含有される塩基性アミノ酸が非塩基性アミノ酸に置き換えられている阻害物質; または
(b.)請求項7に記載の抗体である、請求項1または6に記載のタンパク分解性活性ポリペプチドの阻害物質。
(a.) an inhibitor comprising an amino acid sequence as set forth in any one of SEQ ID NOs: 4-25, wherein a basic amino acid contained therein is replaced with a non-basic amino acid; or
(b.) The proteolytically active polypeptide inhibitor according to claim 1 or 6, which is the antibody according to claim 7.
請求項1または6に記載のポリペプチド、請求項7に記載の抗体、請求項19に記載の組成物、または請求項21に記載の阻害物質を含む、医薬組成物。   A pharmaceutical composition comprising the polypeptide according to claim 1 or 6, the antibody according to claim 7, the composition according to claim 19, or the inhibitor according to claim 21.
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