JP2019182760A - 光反応性人工アミノ酸、及び光架橋性人工ポリペプチド - Google Patents

光反応性人工アミノ酸、及び光架橋性人工ポリペプチド Download PDF

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Abstract

【課題】核酸とポリペプチドの間の光架橋形成のために使用可能な、新規な光反応性化合物を提供する。【解決手段】式Iで表される光反応性人工アミノ酸、及び光反応性人工アミノ酸がペプチド結合によって結合して含まれる光反応性人工ポリペプチド。【選択図】なし

Description

本発明は、光反応性人工アミノ酸、及び該光反応性人工アミノ酸が導入されてなる、光架橋性人工ポリペプチドに関する。
分子生物学の分野の基本的な技術に、核酸の連結及び核酸の架橋がある。核酸の連結や架橋は、例えば、ハイブリダイゼーションと組みあわせて、遺伝子の導入や、塩基配列の検出のために使用され、あるいは、例えば、遺伝子発現の阻害に使用される。そのために、核酸の連結及び架橋の技術は、分子生物学の基礎研究だけではなく、例えば、医療分野における診断や治療、あるいは治療薬や診断薬等の開発や製造、工業及び農業分野における酵素や微生物等の開発や製造に使用される極めて重要な技術である。
核酸の光反応技術として、5−シアノビニルデオキシウリジンを使用した光連結技術(特許文献1:特許第3753938号、特許文献2:特許第3753942号)、3−ビニルカルバゾール構造を塩基部位に持つ修飾ヌクレオシドを使用した光架橋技術(特許文献3:特許第4814904号、特許文献4:特許第4940311号)がある。さらに、3−ビニルカルバゾール構造を塩基部位に持つ修飾ヌクレオシドのいわゆる糖部の構造を、鎖状アルキルアミドに置換した化合物を使用した光架橋技術がある(特許文献5:特許第5925383号)。
特許第3753938号公報 特許第3753942号公報 特許第4814904号公報 特許第4940311号公報 特許第5925383号公報
核酸と核酸の間の架橋については、光架橋を形成する技術が、上記のように蓄積されつつある。もし、このような光架橋形成が、ポリペプチドと核酸の間の架橋についても可能となれば、分子生物学において、重要な基盤技術が提供されることとなる。
したがって、本発明の目的は、核酸とポリペプチドの間の光架橋形成のために使用可能な、新規な光反応性化合物を提供することにある。
本発明者は、ポリペプチドと核酸の間の光架橋技術を鋭意研究してきたところ、アミノ酸の側鎖部分としてビニルカルバゾール構造を備えた修飾アミノ酸化合物(人工アミノ酸)をポリペプチド鎖中へ導入して人工ポリペプチドを製造すると、該人工ポリペプチドが、核酸との間に光架橋を形成できることを見いだして、本発明に到達した。
なお、本発明の光反応性化合物は、光照射によって光反応を開始するものであるが、それまで安定していた化合物が、光照射というシグナルに応答して反応を開始するという意味を強調して、光反応性を光応答性ということがある。
したがって、本発明は次の(1)以下を含む。
(1)
次の式I:
(ただし、式I中、
R11は、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、C2〜C7のアルコキシカルボニル基、又は水素原子であり、
R12及びR13は、それぞれ独立に、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、C2〜C7のアルコキシカルボニル基、又は水素原子であり、
Lは、リンカー部、又は単結合であり、
R21は、アミノ基の保護基、又は水素原子である)
で表される光反応性人工アミノ酸。
(2)
Lが、C1〜C3のアルカンジイル基、又は単結合である、(1)に記載の光反応性人工アミノ酸。
(3)
R21が、フルオレニルメトキシカルボニル基(Fmoc)、tert−ブトキシカルボニル基(Boc)、ベンジルオキシカルボニル基(Cbz)、及びアリルオキシカルボニル基(Alloc)からなる群から選択された保護基、又は水素原子である、(1)〜(2)のいずれかに記載の光反応性人工アミノ酸。
(4)
(1)〜(3)のいずれかに記載された光反応性人工アミノ酸が、ペプチド結合によって結合して含まれる、光反応性人工ポリペプチド。
(5)
核酸結合性ドメインを有するポリペプチド鎖、及び核酸結合性ドメインを有するポリペプチド鎖に対する結合性ドメインを有するポリペプチド鎖からなる群から選択されたポリペプチド鎖のアミノ酸配列中へ、
(1)〜(3)のいずれかに記載された光反応性人工アミノ酸が、ペプチド結合によって導入されてなる、光反応性人工ポリペプチド。
(6)
(4)に記載された光反応性人工ポリペプチド、又は(5)に記載された光反応性人工ポリペプチドからなる、光反応性架橋剤。
(7)
ポリペプチドと核酸の間に光架橋形成する方法であって、
(4)〜(5)のいずれかに記載された光反応性人工ポリペプチドと、核酸に光照射して、光反応性人工ポリペプチド中の光反応性人工アミノ酸と、核酸の塩基配列中のピリミジン塩基との間に、光架橋を形成する方法。
(8)
(1)〜(3)のいずれかに記載された光反応性人工アミノ酸を、ペプチド結合によってアミノ酸配列中へ導入して、光反応性人工ポリペプチドを製造する方法。
本発明の光反応性人工アミノ酸を用いれば、光反応性人工ポリペプチドを得ることができる。本発明の光反応性人工ポリペプチドは、光照射によって、核酸との間に光架橋を形成することができる。本発明は、核酸とポリペプチドとの間に光架橋を形成するための基盤技術を提供する。
図1は、シアノビニルカルバゾール基を有するアミノ酸CNVAの合成スキーム(Scheme 1)を示す図である。 図2は、DNAとペプチドの光架橋反応のスキーム(Scheme 2)を示す図である。 図3は、光架橋反応に対する光照射時間の影響を検討した結果を示すゲル画像である。 図4Aは、光架橋反応に対するさらに長時間の光照射の影響を検討した結果を示すゲル画像である。 図4Bは、光架橋反応に対する光照射時間の影響を示すグラフである。 図5は、架橋体の光開裂実験の結果を示すゲル画像である。 図6Aは、実験によって決定された、光架橋形成される塩基のDNA配列中の位置を示す説明図である。 図6Bは、光架橋形成される塩基のDNA配列中の位置を示すゲル画像である。 図7は、リンカー部の鎖長を変更した光架橋実験の結果を示すゲル画像である。
具体的な実施の形態をあげて、以下に本発明を詳細に説明する。本発明は、以下にあげる具体的な実施の形態に限定されるものではない。
[光反応性人工アミノ酸の構造]
本発明に係る光反応性人工アミノ酸は、次の式Iで表される:
式I中において、
R11は、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、C2〜C7のアルコキシカルボニル基、又は水素原子であり、
R12及びR13は、それぞれ独立に、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、C2〜C7のアルコキシカルボニル基、又は水素原子であり、
Lは、リンカー部、又は単結合であり、
R21は、アミノ基の保護基、又は水素原子である。
アルコキシカルボニル基としては、例えばC2〜C7、好ましくはC2〜C6、C2〜C5、C2〜C4、さらに好ましくはC2〜C3、特に好ましくはC2のものを使用できる。
好適な実施の態様において、R11を、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、又はC2〜C7のアルコキシカルボニル基とすることができ、R12及びR13を水素原子とすることができる。
好適な実施の態様において、Lのリンカー部として、アルカンジイル基を使用することができる。アルカンジイル基としては、例えばC1〜C3、好ましくはC1〜C2のものを使用でき、特に好ましくはメチレン基、エチレン基とすることができる。
好適な実施の態様において、Lは、メチレン基、エチレン基又は単結合とすることができる。Lが単結合である場合とは、Lと結合するNとCとが単結合で結合している状態を言う。
アミノ基の保護基としては、アミノ基の保護基として公知の保護基をあげることができる。好適な実施の態様において、アミノ基の保護基として、フルオレニルメトキシカルボニル基(Fmoc)、tert−ブトキシカルボニル基(Boc)、ベンジルオキシカルボニル基(Cbz)、及びアリルオキシカルボニル基(Alloc)からなる群から選択された保護基を使用することができる。
好適な実施に態様において、R21は、フルオレニルメトキシカルボニル基(Fmoc)、tert−ブトキシカルボニル基(Boc)、又は水素原子とすることができる。R21が水素原子である場合には、式Iは、次の式IIで表される構造となる:
[ポリペプチド鎖中への導入]
光反応性人工アミノ酸は、その側鎖が上記構造式で示されるビニルカルバゾール構造がリンカー部によってアミノ酸のα炭素へと結合した構造となっているから、天然のアミノ酸と同様にペプチド結合によって、ポリペプチド鎖中へ導入することができる。
光反応性人工アミノ酸は、側鎖のビニルカルバゾール構造に由来して、光反応性を備えており、光照射によって光反応が開始して、核酸塩基と光架橋を形成することができる。好適な実施の態様において、上記ビニルカルバゾール構造が光架橋を形成できる核酸塩基は、光架橋可能な位置に配置されたピリミジン塩基である。ピリミジン塩基としては、例えば、チミン(T)、シトシン(C)、ウラシル(U)、5−メチルシトシン、5−ヒドロキシメチルシトシンをあげることができ、好ましくはチミン(T)、シトシン(C)をあげることができる。この光反応性は、光反応性人工アミノ酸が、ポリペプチド鎖中へ導入されても、維持されている。
[光応答性人工ポリペプチド]
本発明の光応答性人工ポリペプチドは、光応答性人工アミノ酸が上述のように、ペプチド結合によってポリペプチド鎖のアミノ酸配列中へ導入されたポリペプチドである。
光応答性人工アミノ酸のポリペプチド鎖中への導入は、公知の手段によって行うことができる。すなわち、公知のポリペプチド鎖の合成手段において、天然のアミノ酸等に代えて、光応答性人工アミノ酸を使用して、ペプチド合成を行えばよい。光応答性人工アミノ酸は、所望により、公知の保護基によって保護して、ペプチド合成することができる。このようなペプチド合成手段として、例えば、Fmocペプチド固相合成法、及びBocペプチド固相合成法等をあげることができる。
光応答性人工ポリペプチドに導入される光応答性人工アミノ酸の数は、ポリペプチド鎖に必要な特性が維持される範囲内であれば特に制約はなく、ポリペプチド鎖中に1個としてもよいが、所望により、2個以上とすることもできる。これは光架橋を所望するピリミジン塩基の数に依存して、適宜決定することができる。
[核酸結合性ドメインを有するポリペプチド鎖]
光反応性人工アミノ酸の光応答性は、ポリペプチド鎖中へ導入されても維持されるから、光反応性人工アミノ酸がどのようなアミノ酸配列のポリペプチド鎖へ導入されても、得られるポリペプチドは、光応答性人工ポリペプチドとなる。
しかしながら、好適な実施の態様において、光反応性人工アミノ酸を、核酸結合性ドメインを有するポリペプチド鎖中へ導入することが、好ましい。このように、核酸結合性ドメインを有するポリペプチド鎖へ、光反応性人工アミノ酸を導入すると、核酸結合性ドメインの特性に応じて、選択的に核酸へと結合させることができ、核酸塩基配列中の所望の位置のピリミジン塩基を、光反応性人工アミノ酸側鎖によって光架橋可能な位置に配置することができる。逆に、ポリペプチド鎖中において、光反応性人工アミノ酸を導入するべき好適な位置は、光架橋形成を所望するピリミジン塩基の位置に応じて、選択することができる。
核酸結合性ドメインを有するポリペプチド鎖には、ペプチド、ポリペプチドあるいはタンパク質として称されるものも含む。核酸結合性ドメインを有するポリペプチド鎖としては、例えば、GCN4(General control Nonderepressible 4)、SRDペプチド、KEKペプチド(リジン−グルタミン酸−リジンペプチド)等をあげることができ、核酸結合性ドメインとしては、例えば、HTHドメイン(ヘリックスターンヘリックスドメイン)、ホメオドメイン、bZipドメイン(ロイシンジッパードメイン)等をあげることができる。核酸結合性ドメインを有するポリペプチド又はタンパク質が、二量体、あるいは多量体を形成する場合には、所望により、その単量体の全て又は一部に対して、光反応性人工アミノ酸を導入して、光応答性人工ポリペプチドとすることができる。
核酸結合性ドメインを有するポリペプチド鎖の結合する核酸としては、その核酸結合性に応じて、一本鎖であってもよく、二本鎖であってもよく、それ以外の核酸構造となっていてもよい。核酸としては、例えばRNA、DNAをあげることができる。
[核酸結合性ドメインを有するポリペプチド鎖に対する結合性ドメインを有するポリペプチド鎖]
核酸結合性ドメインを有するポリペプチド鎖へ、光反応性人工アミノ酸を導入することの利点は、核酸結合性ドメインの特性に応じて核酸へと結合できることであるから、核酸結合性ドメインを有するポリペプチド鎖へと結合できるポリペプチド鎖であっても、間接的に核酸への結合を実現できることから、その特性に応じて採用できることを、当業者は理解するものである。このような実施態様とすることによって、例えば、核酸結合性ドメインを有するポリペプチド鎖に対する結合性ドメインを有するポリペプチド鎖へと、光反応性人工アミノ酸を導入して調製した光反応性人工ポリペプチドをいったん用意すれば、これを多種類の核酸結合性ドメインにおいて共通して使用することができて、核酸結合性ドメインごとにそれぞれ光反応性人工ポリペプチドを調製する必要がないという利点を生じる。
[光反応性架橋剤]
光反応性人工アミノ酸、及び光反応性人工ポリペプチドは、上記のように、光反応によって、核酸のピリミジン塩基との間に光架橋を形成することができるから、光反応性架橋剤として使用することができる。すなわち、本発明は、光反応性架橋剤にもあり、光反応性ポリペプチド−核酸架橋剤にもあり、ポリペプチドと核酸の間に光架橋形成する方法にもある。
[光照射]
光照射による光架橋の形成は、光化学反応であるために、温度、溶媒、塩濃度、pH等について、広範な条件下で実施することができる。このため、生理的な条件下でも実施することができて、例えば遺伝子の発現抑制等のために好適に使用することができる。好適な実施の態様において、光照射は、核酸結合性ドメインによる核酸への結合の条件と、同条件下で行うことができる。光照射は、例えば、340nm〜390nmの範囲、360nm〜390nmの範囲の波長を含む光、例えば385nmの波長を含む光の照射によって行うことができる。光照射は、例えば、1分〜300分の範囲、10分〜120分の範囲、30分〜120分の範囲の照射時間によって行うことができる。光照射は、例えば0℃〜40℃、0℃〜30℃、0℃〜20℃、0℃〜10℃の範囲の温度で行うことができ、例えば氷冷下の温度で、例えば室温で、あるいは例えば37℃で、行うことができる。
[光開裂]
光反応によって得られた光架橋は、さらに光照射することによって、再び開裂させることができる。すなわち、光架橋は、共有結合による架橋であって化学的に安定した架橋である一方で、光照射によって開裂できるので、ポリペプチドと核酸との間の架橋を、所望により形成し、所望により開裂することができる。本発明は、この特性によって広範に利用可能な基盤技術を提供する。光開裂のための光照射は、例えば、300nm〜330nmの範囲、305nm〜320nmの範囲の波長を含む光、例えば312nmの波長を含む光の照射によって行うことができる。
以下に実施例をあげて、本発明を詳細に説明する。本発明は、以下に例示する実施例に限定されるものではない。
CNVA含有GCN4ペプチドの合成]
スキーム1(Scheme 1)の流れにしたがって、シアノビニルカルバゾール基を有するアミノ酸CNVA(スキーム1における化合物7)を合成した。図1に、CNVAの合成スキーム(Scheme 1)を示す。
[化合物2の合成]
エタノール(700ml)にcarbazole(4.0g,23.9mmol)を65℃で溶解させる。NaIO4(1.28g,6.0mmol)とI2(3.02g,11.9mmol)を順に加えた後、H2SO4(2.56mL,48.0mmol)のエタノール溶液(200mL)を加え、oil bathで反応溶液を65℃に暖め2時間攪拌させた。TLC(Hex:AcOEt=4:1)で原料の消失を確認し、NaOH(2.24g,56.0mmol)のエタノール溶液(100mL)で中和した。エタノールを除去した後、反応溶液をクロロホルム(1.0mL)で抽出し、水で3回洗浄した。有機層をNa2SO4で乾燥し、溶媒を除去した。カラムクロマトグラフィー(Hex:AcOEt=4:1)で精製し、クロロホルムで洗浄した後、白色粉末として5(4.47g,15.3mmol,64%)を得た。
1H−NMR(400MHz DMSO−d6): δ11.39(s,1H,NH),8.49(d,1H,J=1.7Hz,H−4),8.14(d,1H,J=8.0Hz,H−5),7,62(dd,1H,J=8.4,2.7Hz,H−2),7.48(d,1H,J=8.0Hz,H−1),7.40(m,1H,H−7),7.33(d,1H,J=8.4Hz,H−1),7.16(m,1H,H−6)
[化合物3の合成]
マイクロウエーブチューブ中でDMF(5.0mL)にIodocarbazole(4.05g,13.8mmol)を溶解させる。その後、Tributylamine(3.30mL,13.8mmol)、Acrylonitrile(2.25mL,34.5mmol)とPalladium acetate(309mg,1.38mmol)を順に加えて、マイクロウェーブを用いて反応液を160℃で30分間反応させた。TLC(Hex:AcOEt=4:1)で原料の消失を確認した。桐山ろ過によって沈殿物を除去した後、溶媒を除去した。カラムクロマトグラフィー(CHCl3)で精製し、白色粉末として6(2.59g,11.9mmol,86%)を得た。
1H−NMR(400MHz DMSO−d6): δ11.6(s,1H),8.44(s,1H),8.11(d,1H,J=8.0Hz),7.75(d,1H,J=16.7Hz),7.69−7.72(m,1H),7.40−7.52(m,3H),7.19−7.24(m,1H),6.36(d,1H,J=16.7Hz)
[化合物4の合成]
3−cyanovinylcarbazole(3.20g,14.74mmol)とNaH(0.68g,28mmol)を二口ナスフラスコに入れ窒素置換した後、DMF(100mL)で溶解させた。30分間攪拌させた後、反応溶液にジブロモ酢酸(2.56mL,28mmol)を加え、60℃で8時間撹拌した。TLC(CHCl3)で原料の消失を確認した。酢酸を用いて反応液を中和した後、桐山ろ過により沈殿物を取り除いた。溶媒を取り除いた後、CHCl3に溶解させ、NaCl水溶液、NaHCO3水溶液と分液操作を行い、Na2SO4を用いて脱水操作を行い、有機溶媒を除去した。その後、カラムクロマトグラフィー(CHCl3:MeOH=99:1)で精製し、黄色オイル状の目的物を得た。
1H−NMR(400MHz DMSO−d6): δ12.22(s,1H),8.34(d,1H,J=8.0Hz),8.17(dd,1H,J=4.3Hz,6.8Hz),7.68(s,1H),7.55−7.60(m,2H),7.44(d,1H,9.2Hz),7.32−7.38(m,2H),6.87(s.1H),5.88(d,1H,J=9.2Hz)
[化合物5の合成]
化合物4(0.86g,2.4mmol)に対して28%アンモニア水溶液10mLを氷上で加え、10分間撹拌した後、室温で5時間撹拌した。その後、ろ過により沈殿物を取り除き、1mLの水で洗浄を2回行い、減圧下で乾燥させ、黄色固体の目的物(0.30g,1.05mmol)を収率44%で得た。
1H−NMR(400MHz DMSO−d6): δ12.22(s,1H),8.34(d,1H,J=8.0Hz),8.17(dd,1H,J=4.3Hz,6.8Hz),7.68(s,1H),7.55−7.60(m,2H),7.44(d,1H,9.2Hz),7.32−7.38(m,2H),6.87(s.1H),5.88(d,1H,J=9.2Hz)
[化合物6の合成]
シアノビニルカルバゾールアミノ酸(620mg,2.1mmol)をトルエン0.5mLに溶解させた後、ピリジン1mLとDMAP(0.2mg,1.4mmol)を加え、10分間撹拌した。その後、無水酢酸(100μL)をゆっくり滴下した。その後、55℃に加熱し、6時間撹拌した。その後、ろ過により沈殿物を回収し、0.5mLのトルエンと0.5mLの水で洗浄し、乾燥させることにより、黄色固体の目的物(573mg,1.7mmol)を収率82%で得た。
1H−NMR(400MHz DMSO−d6): δ12.24(s,1H),8.36(d,1H,J=8.0Hz),8.19(dd,1H,J=4.3Hz,6.8Hz),7.68(s,1H),7.53−7.58(m,2H),7.44(d,1H,J=9.2Hz)7.28−7.33(m,2H)5.84(d,1H,J=9.2Hz)5.74(s、1H)
[化合物7の合成]
シアノビニルカルバゾールアミノ酸のアセチル保護体(600mg,1.8mmol)を10mLの100mM NaCl溶液に溶かした後、1M HClを用いて中和した後、アクリラーゼ100mgと10mg六水和塩化コバルトを加えた。37℃で3日間インキュベートした後、沈殿物を回収し、水とエタノールで洗浄した後、乾燥させた。黄色オイル状の目的物(170mg,0.6mmol)を収率32%で得た。
1H−NMR(400MHz DMSO−d6): δ12.22(s,1H),8.34(d,1H,J=8.0Hz),8.17(dd,1H,J=4.3Hz,6.8Hz),7.68(s,1H),7.55−7.60(m,2H),7.32−7.44(m,3H),6.87(s.1H),5.88(d,1H,J=9.2Hz)
[化合物8の合成]
1.8mLジオキサン、0.6mL DMFの混合溶媒にL−シアノビニルカルバゾールアミノ酸(300mg,1.03mmol)を溶解させた後、氷上に移しdi−tert−butyldicarbonate(300mg,1.4mmol)を加え、2時間撹拌した。その後、室温に戻し、さらに16時間撹拌した。KHSO4を用いてpH3に参加した後、酢酸エチルを加え、抽出操作を行った。有機相をMgSO4を用いて脱水を行い有機溶媒を除去した。その後、カラムクロマトグラフィー(CHCl3:MeOH=9:1)で精製し、オイル状の目的物(213mg,0.54mmol)を収率53%で得た。
1H−NMR(400MHz DMSO−d6): δ12.25(s,1H),8.34(s,1H),8.17(d,1H,J=4.2Hz),7.65−7.60(m,3H),7.44(m,1H),7.33(m,1H),7.18(d,1H,J=6.8Hz),5.88(d,1H,J=8.2Hz),1.42(s,3H)
[ペプチド合成]
合成したアミノ酸はBoc保護体は委託合成により下記PeptideA、PeptideBの配列を合成した。
このPeptideA、PeptideBの配列は、GCN4−bZIP basic domainのアミノ酸配列の配列の一部分(核酸と相互作用している周辺)を取り出してそのうちの1アミノ酸を光架橋性アミノ酸(CNVA)で置換した配列である。GCN4−bZIP basic domainのアミノ酸配列を、次に示す。
GCN4−bZIP basic domainのアミノ酸配列:
MIVPESSDPAALKRARNTEAARRSRARKLQRMKQLEDKVEELLSKNYHLENEVARLKKLVGER
合成したPeptideA、PeptideBは水に溶解させ、各ペプチドの二量体を下記手順で作製した。100μLの5mM Peptideと10μLの10xPBS、2.5μLの4mM Cu(II)水溶液を混合し、室温で1週間撹拌した。その後、HPLCを用いて二量化したペプチドを分取した。
ペプチド二量体を凍結乾燥後、分子量をMALDI−TOF−MSで測定した。
PeptideA、PeptideBの配列を、表1にまとめて示す。配列中、Xは光架橋性アミノ酸(CNVA)を示す。
[光架橋試験]
上記得られたPeptideA、PeptideBを用いて、スキーム2(Scheme 2)の流れにしたがって、光架橋試験を行った。図2に、DNAとペプチドの光架橋反応のスキーム(Scheme 2)を示す。スキーム2に示すように、合成したペプチドを二量体化した後、DNAと混合し、光照射を行った。光架橋反応の解析は変性PAGEにより行った。
GCN4ペプチドは二量体を形成した際に、DNA二重螺旋とスキーム2のように相互作用することが報告されている。そこで、まずGCN4ペプチドの二量体の作成を行った。500μMペプチド水溶液100μL対して、ヨウ化銅(CuI)を加え、室温で1週間酸化反応を行った。
このようにして、ペプチドと酸化剤(CuI)を混合し、室温で1週間撹拌した後、HPLCによる精製を行い、ヘプチド二量体の合成を行った。その後、MALDI−TOF−MSによる同定を行った。
その後、ペプチド10μM、DNA 0.5μMをbuffer中(20mM Tris−HCl、4mM KCl、2mM MgCl2、2mM EDTA)中でDNA(5’−Cy3−GGATGACGTCATCC−3’)と混合し、アニーリング後、385nmの光照射を4℃で行った。その後、変性PAGEで解析した。
上記のPeptideA及びPeptideBの架橋形成を確認する試験は詳細には次のように行った。
CNVAを含むPeptideA、PeptideBとDNAとの光クロスリンク反応を行った。1μM Peptide、0.5μM dsDNAを含む20mM Tris−HCl(4mM KCl,2mM MgCl2,2mM EDTAを含む)水溶液を調整し、37℃で16時間インキュベートし、さらに4℃で30分インキュベートした後、385nmの光照射を10分行った。その後、ホルムアミド溶液2μLとサンプル2μLを混合した後、その混合液2μLと6xLoading dye 1μLを8M Ureaを含む15Aアクリルアミドゲルにキャストし、150Vで50分間電気泳動を行った後、LAS3000を用いてゲル画像を取得した。用いたdsDNA(二重鎖DNA)の塩基配列を表2に示す。この塩基配列はそれ自身によって二重鎖DNAを形成する。
得られた変成PAGEでの解析の結果、PeptideA及びPeptideBはいずれも、架橋体に相当する分子量のバンドが得られており、すなわち、二重鎖DNAとの間に、光架橋体が形成されることがわかった。
[光照射時間の検討]
上記のPeptideA及びPeptideBの架橋形成について、光照射時間の変化に対する応答を、以下のように検討した。
CNVAを含むPeptideAとPeptideBとDNAとの光クロスリンク反応を行った。1μM Peptide、0.5μM dsDNAを含む20mM Tris−HCl(4mM KCl,2mM MgCl2,2mM EDTAを含む)水溶液を調整し、37℃で16時間インキュベートし、さらに4℃で30分インキュベートした後、385nmの光照射を0,1,5,30,60分行った。その後、ホルムアミド溶液2μLとサンプル2μLを混合した後、その混合液2μLと6xLoading dye 1μLを8M Ureaを含む15Aアクリルアミドゲルにキャストし、150Vで50分間電気泳動を行った後、LAS3000を用いてゲル画像を取得した。得られた画像を図3として示す。用いたdsDNA(二重鎖DNA)の塩基配列を表2に示す。
[光照射時間の検討]
PeptideAの架橋形成について、さらに長時間にわたって、光照射時間の変化に対する応答を、以下のように検討した。
PeptideAとDNAとの光クロスリンク反応を行った。用いたペプチドの配列と、DNAの配列を、次の表2に示す。
1μM Peptide、0.5μM dsDNAを含む20mM Tris−HCl(4mM KCl,2mM MgCl2,2mM EDTAを含む)水溶液を調整し、37℃で16時間インキュベートし、さらに4℃で30分インキュベートした後、385nmの光照射を0,30,60,90,120,180,300分行った。その後、ホルムアミド溶液2μLとサンプル2μLを混合した後、その混合液2μLと6xLoading dye 1μLを8M Ureaを含む15Aアクリルアミドゲルにキャストし、150Vで50分間電気泳動を行った後、LAS3000を用いてゲル画像を取得した。また、ゲル画像からImageJを用い各バンドを定量し、架橋率(Cross-linkage ratio[%])を算出した。この結果を、図4にまとめて示す。この結果から、120分の光照射時間(Photoradiation time)により光架橋反応が完了していることがわかった。
[架橋体の光開裂]
架橋体の光開裂を、以下のように検討した。
上記作成した表2の配列のDNA−peptideAの光架橋体1μMを含む20mM Tris−HCl水溶液(4mM KCl,2mM MgCl,2mM EDTAを含む)に対して60℃加熱条件下でtransilluminatorを用いて312nmの光照射を10分行った。その後、ホルムアミド溶液2μLとサンプル2μLを混合した後、その混合液2μLと6x Loading dye 1μLを、25%の8M Ureaを含む15%アクリルアミドゲルにキャストし、TBEバッファ中で、150Vで50分間電気泳動を行った後、LAS3000を用いてゲル画像を取得した。この結果を、図5に示す。図5において、+と記載されたレーンは光照射ありのレーンであり、−と記載されたレーンは光照射なしの対照レーンである。
この結果によって、光架橋性ペプチドと二重鎖DNAとの間に形成された光架橋は、さらに光照射を行うことによって、光開裂できることがわかった。
[被架橋塩基の特定]
光応答性ペプチドがDNA中のどの塩基と光架橋しているかを調べるために以下の実験を行った。
DNA−peptideの光架橋体を分取し、ピペリジン処理などによりDNAを切断した。サンプルを凍結乾燥させた後、1Mのpiperidine(99.8%)50μLに溶解させ、90℃で30分間加熱した後、減圧下でpiperidineをとり除いた。その後、10μLの水を加え、複数回凍結乾燥を繰り返し、piperidineを完全に取り除いた。その後60℃で312nmの光照射を10分間行った後光開裂させた。その後、ホルムアミド溶液2μLとサンプル4μLを混合した後、その混合液4μLと6x Loading dye 1μLを8M Ureaを含む15Aアクリルアミドゲルにキャストし、300Vで30分間電気泳動を行った後、LAS3000を用いてゲル画像を取得した。この結果を、図6A及び図6Bにまとめて示す。図6Aは、この実験によって決定された、光架橋形成される塩基のDNA配列中の位置を示す説明図である。図6Bは、この実験によって得られたゲル画像であり、M1がピリミジン塩基で選択的に切断されるように処理した試料のレーンであり、M2がチミン塩基で選択的に切断されるよう処理した試料のレーンであり、このM1、M2のレーンのバンドの位置の対比によって、光架橋形成される塩基のDNA配列中の位置が決定された。
図6Aに示されるように、Peptide AのX(光架橋性アミノ酸)は、DNAの3’末端から5番目の塩基であるCと架橋しており、Peptide BのX(光架橋性アミノ酸)は、DNAの3’末端から3番目の塩基であるTと架橋していた。すなわち、光架橋性アミノ酸は、チミン及びシトシンと光架橋できること(チミン及びシトシンが被光架橋塩基とできること)、ペプチド中の光架橋性アミノ酸の位置を変更することによって、DNA二重鎖中における架橋相手となる塩基(被架橋塩基)を選択できることがわかった。
[リンカー部の鎖長の検討]
リンカーの鎖長を変えた下記化合物(CNV(L1)A)をペプチドに導入して、DNA−Peptide間の光架橋反応が鎖長によってどのような影響を受けるかを検討した。
それぞれペプチド二量体を作製後、ペプチド10μM、DNA 0.5μMをbuffer中(20mM Tris−HCl、4mM KCl、2mM MgCl2、2mM EDTA)中でDNA(5’−Cy3−GGATGACGTCATCC−3’)と混合し、アニーリング後、385nmの光照射を4℃で行った。その後、変性PAGEで解析した。この結果を、図7にまとめて示す。図7において、Peptide A(L1)及びPeptide B(L1)は、表1の配列中のX部分の光架橋性アミノ酸として、リンカー部分を設けた光架橋性アミノ酸(CNV(L1)A)を備えたペプチドである。
この結果から、光架橋性アミノ酸において、ビニルカルバゾール構造のNと、アミノ酸構造のα炭素との接続に、−CH2−によってリンカー部分を設けた場合でも、リンカー部分を設けない場合と同様に、光架橋できることがわかった。
本発明は、光反応性人工アミノ酸及び光反応性人工ポリペプチドを提供する。本発明は産業上有用な発明である。

Claims (8)

  1. 次の式I:
    (ただし、式I中、
    R11は、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、C2〜C7のアルコキシカルボニル基、又は水素原子であり、
    R12及びR13は、それぞれ独立に、シアノ基、アミド基、カルボキシル基、C2〜C7のアルコキシカルボニル基、又は水素原子であり、
    Lは、リンカー部、又は単結合であり、
    R21は、アミノ基の保護基、又は水素原子である)
    で表される光反応性人工アミノ酸。
  2. Lが、C1〜C3のアルカンジイル基、又は単結合である、請求項1に記載の光反応性人工アミノ酸。
  3. R21が、フルオレニルメトキシカルボニル基(Fmoc)、tert−ブトキシカルボニル基(Boc)、ベンジルオキシカルボニル基(Cbz)、及びアリルオキシカルボニル基(Alloc)からなる群から選択された保護基、又は水素原子である、請求項1〜2のいずれかに記載の光反応性人工アミノ酸。
  4. 請求項1〜3のいずれかに記載された光反応性人工アミノ酸が、ペプチド結合によって結合して含まれる、光反応性人工ポリペプチド。
  5. 核酸結合性ドメインを有するポリペプチド鎖、及び核酸結合性ドメインを有するポリペプチド鎖に対する結合性ドメインを有するポリペプチド鎖からなる群から選択されたポリペプチド鎖のアミノ酸配列中へ、
    請求項1〜3のいずれかに記載された光反応性人工アミノ酸が、ペプチド結合によって導入されてなる、光反応性人工ポリペプチド。
  6. 請求項4に記載された光反応性人工ポリペプチド、又は請求項5に記載された光反応性人工ポリペプチドからなる、光反応性架橋剤。
  7. ポリペプチドと核酸の間に光架橋形成する方法であって、
    請求項4〜5のいずれかに記載された光反応性人工ポリペプチドと、核酸に光照射して、光反応性人工ポリペプチド中の光反応性人工アミノ酸と、核酸の塩基配列中のピリミジン塩基との間に、光架橋を形成する方法。
  8. 請求項1〜3のいずれかに記載された光反応性人工アミノ酸を、ペプチド結合によってアミノ酸配列中へ導入して、光反応性人工ポリペプチドを製造する方法。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001348398A (ja) * 2000-03-10 2001-12-18 Japan Science & Technology Corp 5−ピリミジン含有核酸、それを用いた可逆的連結方法
JP2002179696A (ja) * 2000-12-15 2002-06-26 Japan Science & Technology Corp 光連結性ヌクレオシド含有dnaを用いて塩基を点変異する方法
WO2009066447A1 (ja) * 2007-11-19 2009-05-28 Japan Advanced Institute Of Science And Technology 光クロスリンク能を有する光応答性人工ヌクレオチド
JP2009254279A (ja) * 2008-04-16 2009-11-05 Japan Advanced Institute Of Science & Technology Hokuriku 核酸類の配列選択的な精製方法
WO2014157565A1 (ja) * 2013-03-28 2014-10-02 国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学 光クロスリンク能を有する光応答性ヌクレオチドアナログ

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001348398A (ja) * 2000-03-10 2001-12-18 Japan Science & Technology Corp 5−ピリミジン含有核酸、それを用いた可逆的連結方法
JP2002179696A (ja) * 2000-12-15 2002-06-26 Japan Science & Technology Corp 光連結性ヌクレオシド含有dnaを用いて塩基を点変異する方法
WO2009066447A1 (ja) * 2007-11-19 2009-05-28 Japan Advanced Institute Of Science And Technology 光クロスリンク能を有する光応答性人工ヌクレオチド
JP2009254279A (ja) * 2008-04-16 2009-11-05 Japan Advanced Institute Of Science & Technology Hokuriku 核酸類の配列選択的な精製方法
WO2014157565A1 (ja) * 2013-03-28 2014-10-02 国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学 光クロスリンク能を有する光応答性ヌクレオチドアナログ

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