JP2020029403A - Peptides that strongly bind and activate cathepsin e - Google Patents

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Abstract

To provide peptides that promote the biological activity of cathepsin E (CE), the peptide having an activation function higher than conventional peptides, and to provide methods for measuring CE activity and CE amount in a sample using this peptide.SOLUTION: Provided is a peptide having an amino acid sequence of formula 1: X1-C-X3-X4-X5-D-X7-X8-V-E-V-Q-X13-E-V-A-E-A-X19-X20-X21-X22-L-X24-L-X26-P-G-X29 (SEQ ID NO: 1) (in the formula 1, X1 is G, L, N, A or V; X3 is P or T; X4 is C, H or Y; X5 is I, A, E or V; X7 is F or L; X8 is K or M; X13 is V or M; X19 is L, T, Q or P; X20 is L, S, Q, E or P; X21 is S, T or A; X22 is A or R; X24 is S or H; X26 is S or H; X29 is W or S), but except for the amino acid sequence in which X8 is M and X29 is S.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、新規ペプチドとその使用に関する。より具体的には、酵素活性に影響を与えるペプチド、該ペプチドを含む医薬、および該ペプチドを利用した酵素の検出方法に関する。   The present invention relates to novel peptides and their uses. More specifically, the present invention relates to a peptide that affects enzyme activity, a medicine containing the peptide, and a method for detecting an enzyme using the peptide.

カテプシンE(以下、CEと略記することがある)は細胞内アスパラギン酸プロテアーゼであり、免疫系細胞、消化系上皮細胞および皮膚組織など特定の細胞で主に発現する(非特許文献1)。本酵素は正常皮膚では角化細胞(ケラチノサイト)および毛包の内毛根鞘の領域に存在し、また免疫系細胞のマクロファージなどの抗原提示細胞では主としてエンドソームなどの細胞内小器官に存在する(特許文献1)。   Cathepsin E (hereinafter sometimes abbreviated as CE) is an intracellular aspartic protease, and is mainly expressed in specific cells such as immune cells, digestive epithelial cells, and skin tissues (Non-Patent Document 1). This enzyme is present in keratinocytes (keratinocytes) and the inner root sheath of hair follicles in normal skin, and is present mainly in organelles such as endosomes in antigen presenting cells such as macrophages of immune system cells (Patent Reference 1).

カテプシンE活性の低下により、悪性腫瘍や免疫アレルギー疾患などが生じることが報告されている。川久保らは、カテプシンEはマウス乳腺におけるシグナル伝達、発生、分化および増殖に関連するタンパク質の発現を調節すること、カテプシンEの欠損はマウス乳腺組織において前がん状態を誘発すること (非特許文献2)、さらには血清カテプシンE活性が患者の好ましい予後結果と有意に相関していること(非特許文献3)を報告している。この研究は、カテプシンE発現の抑制が乳房発がんリスクを高め、乳がんの予後不良に結びつくことを示している。加えて、カテプシンE欠損マウスは無菌環境下で飼育しても全く異常を示さないが、通常環境下に移すとアトピー性皮膚炎様症状(AD)を示すことが報告されており、カテプシンEの発現の減少は、ADを有するヒトおよびADマウスモデルNC/Ngaの両方の赤血球においても観察されている(非特許文献4)。一方、臨床的意義は議論の余地があるものの、特定のヒトがんのバイオマーカーとしてのカテプシンEの有用性を示唆する報告がある(非特許文献5〜9)。しかし、この相反する報告は、異なるタイプのがん細胞における非機能的カテプシンEの発現レベルの差異から生じていると考えられる(非特許文献3)。   It has been reported that a reduction in cathepsin E activity causes malignant tumors and immunoallergic diseases. Kawakubo et al. Found that cathepsin E regulates the expression of proteins related to signal transduction, development, differentiation and proliferation in mouse mammary gland, and that cathepsin E deficiency induces precancerous state in mouse mammary gland tissue (Non-patent Document 2) Furthermore, it has been reported that serum cathepsin E activity is significantly correlated with favorable prognosis of patients (Non-Patent Document 3). This study indicates that suppression of cathepsin E expression increases the risk of breast carcinogenesis and is associated with a poor prognosis for breast cancer. In addition, cathepsin E-deficient mice do not show any abnormalities when bred in a sterile environment, but are reported to exhibit atopic dermatitis-like symptoms (AD) when transferred to a normal environment. Decreased expression has also been observed in erythrocytes of both human and AD mouse models NC / Nga with AD (Non-Patent Document 4). On the other hand, although the clinical significance is controversial, there are reports suggesting the usefulness of cathepsin E as a biomarker for specific human cancers (Non-Patent Documents 5 to 9). However, this conflicting report is thought to arise from the difference in the expression level of non-functional cathepsin E in different types of cancer cells (Non-Patent Document 3).

カテプシンEは、強力な抗がん作用を有するプロテアーゼである。マウス実験ではカテプシンEの発現レベルが腫瘍抑制の程度と正に相関することがわかっており、カテプシンEは複数の経路を介して強力な腫瘍増殖と転移を抑制すると考えられている(非特許文献10)。第1にインビトロでカテプシンEががん細胞表面からアポトーシス誘導分子TRAILを特異的に切断遊離し、がん細胞表面のデス受容体に結合することによってがん細胞特異的アポトーシスが誘導されることが明らかになっている(非特許文献10)。さらにはカテプシンEが、腫瘍関連血管新生の抑制に関与していることや、腫瘍周辺部におけるマクロファージの浸潤増加と活性化亢進を誘導することが報告されている(非特許文献10)。また、カテプシンEは、ヒト前立腺がん細胞の増殖停止とアポトーシスを誘導することも報告されている(非特許文献11)。最近の研究では、カテプシンE発現の血清レベルと臨床病理学的パラメータとの間の相関分析により、タンパク質レベルではなく活性レベルが乳がんステージおよび進行と負に関連しているとの報告がある(非特許文献3)。   Cathepsin E is a protease having a strong anticancer effect. In mouse experiments, it has been found that the expression level of cathepsin E is positively correlated with the degree of tumor suppression, and it is thought that cathepsin E suppresses potent tumor growth and metastasis via multiple pathways (Non-Patent Document) 10). First, in vitro, cathepsin E specifically cleaves and releases the apoptosis-inducing molecule TRAIL from the surface of cancer cells and induces cancer cell-specific apoptosis by binding to the death receptor on the surface of cancer cells. It is clear (Non-Patent Document 10). Furthermore, it has been reported that cathepsin E is involved in the suppression of tumor-related angiogenesis and induces increased infiltration and activation of macrophages around tumors (Non-Patent Document 10). Cathepsin E has also been reported to induce growth arrest and apoptosis of human prostate cancer cells (Non-Patent Document 11). In a recent study, correlation analysis between serum levels of cathepsin E expression and clinicopathological parameters reported that activity levels but not protein levels were negatively associated with breast cancer stage and progression (non- Patent Document 3).

したがって、カテプシンEの発現/活性を増加させる薬剤が、がん治療に役立つことが期待されている。特に、ペプチド創薬の標的としてカテプシンEは非常に興味深い。創薬で現在主流となっている抗体医薬の問題点として、抗体の分子量が大きいことや合成コストが高いことなどが挙げられる。一方、ペプチドは、抗体の100分の1ほどのサイズであり低コストで合成できること、分子改変や化学修飾が容易であるためドラッグデリバリーシステムへの応用や分子ミミック化によって標的分子の生理活性の調節が可能であるといったメリットがある。   Therefore, a drug that increases the expression / activity of cathepsin E is expected to be useful for treating cancer. In particular, cathepsin E is of great interest as a target for peptide drug discovery. Problems with antibody drugs that are currently the mainstream in drug discovery include the high molecular weight of antibodies and the high cost of synthesis. On the other hand, peptides are about one hundredth the size of antibodies and can be synthesized at low cost, and are easy to modify or chemically modify, so they can be applied to drug delivery systems or regulate the biological activity of target molecules by mimicking molecules. Is possible.

カテプシンEに特異的に結合し、その活性について阻害作用を有するペプチドが報告されている(特許文献2)。このペプチドはin-vitro-virus(IVV)法を使用した、分子淘汰操作により作成された。
一方、酵素に特異的に結合するペプチド(ペプチドアプタマー)の開発において、酵素活性阻害作用を有するものに比較し、酵素活性化作用を有するペプチドの開発は困難である。カテプシンE活性化ペプチドは、高速化された試験管内分子進化法である発達ライブラリー法を用いてライブラリーを進化させ、SFリンク法(非特許文献12)を使用して酵素活性機能について淘汰することにより開発されている(非特許文献13および14)。ビヤニらは、一次ライブラリーおよび二次ライブラリーとして、中性環境下でカテプシンEを活性化する8から16アミノ酸残基長のペプチドの開発を報告した(非特許文献13)。小松らは、8アミノ酸残基長の2つのペプチドをリンカーで連結した三次ライブラリーの作成を報告している(非特許文献14)。
A peptide that specifically binds to cathepsin E and has an inhibitory effect on its activity has been reported (Patent Document 2). This peptide was produced by a molecular selection operation using an in-vitro-virus (IVV) method.
On the other hand, in the development of a peptide (peptide aptamer) that specifically binds to an enzyme, it is more difficult to develop a peptide having an enzyme activating effect than that having an enzyme activity inhibiting effect. Cathepsin E-activating peptide evolves the library using a development library method, which is a accelerated in vitro molecular evolution method, and screens out the enzyme activity function using the SF link method (Non-Patent Document 12). (Non-Patent Documents 13 and 14). Reported the development of a peptide having a length of 8 to 16 amino acid residues that activates cathepsin E under a neutral environment as a primary library and a secondary library (Non-Patent Document 13). Komatsu et al. Have reported the creation of a tertiary library in which two peptides each having a length of 8 amino acid residues are linked by a linker (Non-patent Document 14).

さらには、カテプシンEについて腫瘍マーカーとしての利用が提案されている。被検試料中のカテプシンEの量を測定し、測定結果と乳がんの可能性または乳がんの予後とを関連付けることにより乳がんを検出する方法が報告されている(特許文献3)。カテプシンEの測定が、カテプシンEの基質、カテプシンEに対する抗体、またはカテプシンEに対して特異的に親和性を有するペプチド性化合物(アプタマー)を用いて行われてもよいと報告されている(特許文献3)。カテプシンEに特異的に結合するペプチドを用いてカテプシンEの量を測定する方法が報告されている(特許文献4及び非特許文献15)。さらには、カテプシンEタンパク質あるいはカテプシンEタンパク質の発現促進作用(インターフェロンγまたはリポ多糖)を有する物質を含む、老化現象を改善、防止または遅延させるための医薬組成物が報告されている(特許文献1)。   Furthermore, the use of cathepsin E as a tumor marker has been proposed. A method of detecting breast cancer by measuring the amount of cathepsin E in a test sample and associating the measurement result with the possibility of breast cancer or the prognosis of breast cancer has been reported (Patent Document 3). It has been reported that the measurement of cathepsin E may be performed using a cathepsin E substrate, an antibody against cathepsin E, or a peptidic compound (aptamer) having specific affinity for cathepsin E (patent) Reference 3). A method for measuring the amount of cathepsin E using a peptide that specifically binds to cathepsin E has been reported (Patent Document 4 and Non-Patent Document 15). Furthermore, a pharmaceutical composition for improving, preventing or delaying the aging phenomenon, including a cathepsin E protein or a substance having a cathepsin E protein expression promoting action (interferon γ or lipopolysaccharide) has been reported (Patent Document 1). ).

特開2011−105686JP 2011-105686A 特開2007−332085JP 2007-332085 特開2011−137685JP 2011-137686 A 特開2011−115146JP 2011-115146A

Yamamoto K, Kawakubo T, Yasukochi A, Tsukuba T, Emerging roles of cathepsin E in host defense mechanisms, Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics, Volume 1824, Issue 1, 2012, Pages 105-112.Yamamoto K, Kawakubo T, Yasukochi A, Tsukuba T, Emerging roles of cathepsin E in host defense mechanisms, Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Proteins and Proteomics, Volume 1824, Issue 1, 2012, Pages 105-112. Kawakubo T. et al. (2008) Gene expression profiling of mammary glands of cathepsin E-deficient mice compared with wild-type littermates. Biochimie, 90, 396-404.Kawakubo T. et al. (2008) Gene expression profiling of mammary glands of cathepsin E-deficient mice compared with wild-type littermates. Biochimie, 90, 396-404. Kawakubo T, Yasukochi A, Toyama T, et al. Repression of cathepsin E expression increases the risk of mammary carcinogenesis and links to poor prognosis in breast cancer. 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In vitro selection of cathepsin E-activity-enhancing peptide aptamers at neutral pH.International Journal of Peptides.International Journal of Peptides Volume 2011 (2011), Article ID 834525, 10 pages Komatsu M, et al., "Peptide-Modulated Activity Enhancement of Acidic Protease Cathepsin E at Neutral pH," International Journal of Peptides, vol. 2012, Article ID 316432, 7 pages, 2012.Komatsu M, et al., "Peptide-Modulated Activity Enhancement of Acidic Protease Cathepsin E at Neutral pH," International Journal of Peptides, vol. 2012, Article ID 316432, 7 pages, 2012. Tung et al.,"1 Peptide aptamer-modified single walled carbon nanotube-based transistors for high-performance biosensors Scientific Reports 7:17881 DOI:10.1038 (2017).Tung et al., "1 Peptide aptamer-modified single walled carbon nanotube-based transistors for high-performance biosensors Scientific Reports 7: 17881 DOI: 10.1038 (2017).

カテプシンEの活性を促進するペプチドであって、従来のペプチドよりも高い活性化機能を有するペプチド、および/または従来のペプチドよりもカテプシンEに対し高い結合親和性を有するペプチドを提供することを課題とする。加えて、上記ペプチドを用いたカテプシンEの酵素活性測定方法およびカテプシンE量の測定方法の提供を課題とする。さらには、該カテプシンEの活性を促進するペプチドを含むがん治療用医薬の提供を課題する。   An object of the present invention is to provide a peptide that promotes the activity of cathepsin E, which has a higher activation function than conventional peptides, and / or has a higher binding affinity for cathepsin E than conventional peptides. And In addition, another object is to provide a method for measuring the enzyme activity of cathepsin E and a method for measuring the amount of cathepsin E using the above peptide. Furthermore, it is an object of the present invention to provide a drug for cancer treatment containing a peptide that promotes the activity of cathepsin E.

本発明者らは、三次ライブラリーを基礎として、それを独自のアプローチによりさらに進化させて、三次ライブラリーに属する最高の活性化力を有するカテプシンE活性化ペプチドよりも一段と高い活性化機能を有するペプチドを見出した。また、このペプチドを含むがん治療用医薬を見出した。   We have based on the tertiary library and further evolved it by our unique approach to have a much higher activation function than the cathepsin E activating peptide with the highest activating power belonging to the tertiary library The peptide was found. In addition, a drug for cancer treatment containing this peptide was found.

上記三次ライブラリーに属するペプチドアプタマーは、検出感度が解離定数で数十nMである。一定の強度を持つとはいえ、生物試料中(例えば血液中)のカテプシンEの濃度(数nM以下)を測定するには精度的に十分ではなかった。今回取得したペプチドアプタマーは十分な精度で、血液中の低濃度カテプシンEを検出することが期待される。   The peptide aptamers belonging to the tertiary library have a detection sensitivity of several tens of nM as a dissociation constant. Despite having a certain strength, it was not accurate enough to measure the concentration of cathepsin E in a biological sample (eg, in blood) (several nM or less). The peptide aptamer obtained this time is expected to detect low-concentration cathepsin E in blood with sufficient accuracy.

本発明は以下の通りである。
[1] 式1:X1-C-X3-X4-X5-D-X7-X8-V-E-V-Q-X13-E-V-A-E-A-X19-X20-X21-X22-L-X24-L-X26-P-G-X29
(式1中、X1はG、L、N、AまたはVであり、
X3はPまたはTであり、
X4はC、HまたはYであり、
X5はI、A、EまたはVであり、
X7はFまたはLであり、
X8はKまたはMであり、
X13はVまたはMであり、
X19はL、T、QまたはPであり、
X20はL、S、Q、EまたはPであり、
X21はS、TまたはAであり、
X22はAまたはRであり、
X24はSまたはHであり、
X26はSまたはHであり、
X29はWまたはSである)(配列番号1)のアミノ酸配列を有し、但しX8がMであり且つX29がSであるアミノ酸配列を除く、ペプチド。
[2] 上記式1のX8がKである(配列番号2)、[1]に記載のペプチド。
[3] 上記式1のX8がMであり、X29がWである(配列番号3)、[1]に記載のペプチド。
[4] 上記式1中、
X1はGまたはLであり、
X3はPであり、
X4はCまたはHであり、
X5はIまたはAであり、
X7はFであり、
X19はLであり、
X20はL、S、QまたはEであり、
X21はSまたはTであり、
X22はAである(配列番号4〜6)、
[1]〜[3]のいずれか一に記載のペプチド。
[5] カテプシンEの元の酵素活性を100%とすると、三次ライブラリーで得られたペプチド(CEAP3)よりも、カテプシンEの酵素活性をさらに約20%以上、上昇させる、[1]〜[5]のいずれか一に記載のペプチド。
[6] カテプシンEへの結合に対する解離定数(KD)は1nM以下である、[1]〜[5]のいずれか一に記載のペプチド。
[7] [1]〜[6]のいずれか一に記載のペプチドを含む、がんを治療するための医薬。
[8] 試料中のカテプシンEの酵素活性測定方法であって、
(a)固相化されたペプチドアプタマーと試料を混合し、固相化ペプチドアプタマーに結合したカテプシンEを得る工程、
(b)固相化ペプチドアプタマーに結合したカテプシンEと、標識されたカテプシンE基質を接触させる工程、および
(C)カテプシンEによるカテプシンE基質の切断を検出してカテプシンE酵素活性を求める工程
を含み、上記ペプチドアプタマーが[1]〜[6]のいずれか一に記載のペプチドである、方法。
[9] 試料中に含まれるカテプシンE量の測定方法であって、
(a)固相化されたペプチドアプタマーと試料を混合し、固相化ペプチドアプタマーに結合したカテプシンEを得る工程、および
(b)カテプシンEが結合したペプチドアプタマーを検出し、試料中のカテプシンE量を求める工程
を含み、上記ペプチドアプタマーが[1]〜[6]のいずれか一に記載のペプチドである、方法。
[10] カーボンナノチューブ電界効果型トランジスタ法を用いて実施される[9]に記載の方法であって、
上記工程(a)において、固相化されたペプチドアプタマーは、電極に設置されたカーボンナノチューブに固相化されたペプチドアプタマーであり、そして
上記工程(b)は、上記ペプチドアプタマーとカテプシンEの結合前後において、上記電極に生じる標準電極に対する電位差を測定することを含む工程である、方法。
The present invention is as follows.
[1] Formula 1: X1-C-X3-X4-X5-D-X7-X8-VEEVQ-X13-EVAVEAEA-X19-X20-X21-X22- L-X24-L-X26-PG-X29
(In the formula 1, X1 is G, L, N, A or V;
X3 is P or T;
X4 is C, H or Y;
X5 is I, A, E or V;
X7 is F or L;
X8 is K or M;
X13 is V or M;
X19 is L, T, Q or P;
X20 is L, S, Q, E or P;
X21 is S, T or A;
X22 is A or R;
X24 is S or H;
X26 is S or H;
X29 is W or S) (SEQ ID NO: 1), except for the amino acid sequence where X8 is M and X29 is S.
[2] The peptide according to [1], wherein X8 in the above formula 1 is K (SEQ ID NO: 2).
[3] The peptide according to [1], wherein X8 in the above formula 1 is M and X29 is W (SEQ ID NO: 3).
[4] In the above formula 1,
X1 is G or L;
X3 is P,
X4 is C or H;
X5 is I or A;
X7 is F,
X19 is L,
X20 is L, S, Q or E;
X21 is S or T;
X22 is A (SEQ ID NOs: 4 to 6),
The peptide according to any one of [1] to [3].
[5] Assuming that the original enzyme activity of cathepsin E is 100%, the enzyme activity of cathepsin E is further increased by about 20% or more than that of the peptide (CEAP3) obtained from the tertiary library. 5] The peptide according to any one of the above.
[6] The peptide according to any one of [1] to [5], wherein the peptide has a dissociation constant (KD) for binding to cathepsin E of 1 nM or less.
[7] A medicament for treating cancer, comprising the peptide according to any one of [1] to [6].
[8] A method for measuring the enzymatic activity of cathepsin E in a sample,
(A) mixing the sample with the solid-phased peptide aptamer to obtain cathepsin E bound to the solid-phased peptide aptamer;
(B) contacting cathepsin E bound to the immobilized peptide aptamer with a labeled cathepsin E substrate; and (C) detecting cathepsin E substrate activity by cathepsin E cleavage to determine cathepsin E enzyme activity. A method, wherein the peptide aptamer is the peptide according to any one of [1] to [6].
[9] A method for measuring the amount of cathepsin E contained in a sample,
(A) a step of mixing the sample with the immobilized peptide aptamer to obtain cathepsin E bound to the immobilized peptide aptamer; and (b) detecting the peptide aptamer to which cathepsin E is bound and detecting the cathepsin E in the sample. A method for determining the amount, wherein the peptide aptamer is the peptide according to any one of [1] to [6].
[10] The method according to [9], wherein the method is performed using a carbon nanotube field effect transistor method.
In the above step (a), the immobilized peptide aptamer is a peptide aptamer immobilized on a carbon nanotube provided on an electrode, and in the above step (b), the binding of the peptide aptamer and cathepsin E is carried out. A method comprising measuring before and after a potential difference between the electrode and a standard electrode.

本発明のペプチドは従来のペプチドと比較してカテプシンEに対する結合親和性が高い。したがって、本発明のペプチドは、ペプチドアプタマーとして利用して試料中の低濃度カテプシンEを検出することができる。本発明のペプチドは従来のペプチドと比較して、カテプシンEに対する結合親和性が高くかつカテプシンE活性を促進する作用がより高い。したがって、本発明のペプチドは、ペプチドアプタマーとして利用して、試料中のカテプシンEの酵素活性を高い感度により測定することができる。本発明のペプチドは従来のペプチドと比較してカテプシンE活性を促進する作用がより高い。したがって、本発明のペプチドは、がん細胞にアポトーシスを誘導する働きをより増強することができ、がん治療への応用が期待される。   The peptide of the present invention has a higher binding affinity for cathepsin E than conventional peptides. Therefore, the peptide of the present invention can be used as a peptide aptamer to detect low-concentration cathepsin E in a sample. The peptide of the present invention has a higher binding affinity for cathepsin E and a higher action of promoting cathepsin E activity than conventional peptides. Therefore, the peptide of the present invention can be used as a peptide aptamer to measure the enzymatic activity of cathepsin E in a sample with high sensitivity. The peptide of the present invention has a higher action of promoting cathepsin E activity than the conventional peptide. Therefore, the peptide of the present invention can further enhance the function of inducing apoptosis in cancer cells, and is expected to be applied to cancer treatment.

点置換体四次ライブラリー用のコンストラクト(P109)(配列番号45)。Variable領域(382から468番目の塩基)の1コドンにつき元のアミノ酸を除く19種類のアミノ酸に変異が加わるように設計されており、理論上19×19=361種類の変異体が含まれたライブラリー。Construct for point replacement quaternary library (P109) (SEQ ID NO: 45). For each codon in the Variable region (bases 382 to 468), it is designed so that mutations are added to 19 amino acids excluding the original amino acid. Rally. Selection-by-Function導入型cDNAディスプレイを用いたin vitro Selectionの概要図。Schematic diagram of in vitro selection using Selection-by-Function introduction type cDNA display. 点置換体四次ライブラリー淘汰産物のゲル電気泳動図。レーン1:100bpラダー、レーン2:カテプシンEに対して結合のないもの、レーン3:Selection bufferによる洗浄1、レーン4:Selection bufferによる洗浄2、レーン5:Selection bufferによる洗浄3、レーン6:カテプシンE酵素反応産物、レーン7:wash bufferによる洗浄、レーン8:溶出物(各524bpのバンド)。Gel electrophoresis diagram of the selection product of the point-substituted quaternary library. Lane 1: 100 bp ladder, Lane 2: No binding to cathepsin E, Lane 3: Washing with selection buffer 1, Lane 4: Washing with selection buffer 2, Lane 5: Washing with selection buffer 3, Lane 6: Cathepsin E enzyme reaction product, lane 7: washing with wash buffer, lane 8: eluate (each 524 bp band). 点置換体四次ライブラリー淘汰産物のアミノ酸配列。リンカー領域は影をつけて示した。アミノ酸点置換を□(囲み文字)で示す。アミノ酸配列の横の数字は、得られたコピー数である。Amino acid sequence of selection product of quaternary library of point substitution. The linker region is shaded. Amino acid point substitutions are indicated by □ (boxed letters). The number next to the amino acid sequence is the copy number obtained. 点置換体ペプチドのカテプシンE活性促進度合。縦軸の標記は活性促進度合であり、CEの活性としては、この数値に100%を加えたものである。エラーバーは標準偏差(実験3回)を示す。Cathepsin E activity promotion degree of point-substituted peptide. The notation on the vertical axis indicates the degree of activity promotion. The activity of CE is obtained by adding 100% to this numerical value. Error bars indicate standard deviation (3 experiments). 加算的点置換体四次ライブラリーのゲル電気泳動結果。レーン1:100bpラダー、レーン2:参照バンド(545bp)、レーン3:加算的点置換体ライブラリー(524bp)。レーン3は、後に転写、ライゲーション、翻訳、淘汰を行う際に必要な配列を含めた524bpのバンドを表している。Gel electrophoresis results of the additive point-substituted quaternary library. Lane 1: 100 bp ladder, lane 2: reference band (545 bp), lane 3: additive point substitution library (524 bp). Lane 3 represents a 524 bp band including sequences necessary for subsequent transcription, ligation, translation, and selection. 加算的点置換体四次ライブラリーのダイレクトシークエンス法による塩基配列波形。Nucleotide sequence waveform of the quaternary library of additive point substitution by direct sequencing. 淘汰前後での加算的点置換体四次ライブラリーの塩基配列波形。淘汰前後のダイレクトシークエンス法による塩基配列波形を上下に並べて示す。Base sequence waveforms of the additive point-substituted quaternary library before and after selection. The base sequence waveforms by the direct sequence method before and after selection are shown vertically. 加算的点置換体四次ライブラリー淘汰産物のアミノ酸配列。太字+下線で示した残基は、表3のオリゴマーで導入され、作製された変異体ライブラリーを用いて淘汰された結果、変異が確認された部位を示す。下線のみを記した残基はライブラリー構築時における断片ごとのハイブリダイゼーションからの伸長反応の際のエラーによるものであると考えられる変異を含む部位を示す。アミノ酸配列の横の数字は、得られたコピー数である。Amino acid sequence of the selection product of the quaternary library of the additive point substitution. Residues shown in bold and underlined indicate sites where mutations were confirmed as a result of introduction using the oligomers in Table 3 and selection using the prepared mutant library. Residues underlined only indicate sites containing mutations considered to be due to errors in the extension reaction from hybridization for each fragment during library construction. The number next to the amino acid sequence is the copy number obtained. 加算的点置換体ペプチドのカテプシンE活性促進度合。活性評価は、加算的点置換体四次ライブラリー淘汰産物13種類と、点置換体ライブラリー淘汰の際にカテプシンEに対する活性を調べていないM8K変異体ペプチドを含む。縦軸の標記は活性促進度合であり、CEの活性としては、この数値に100%を加えたものである。エラーバーは標準偏差(実験3回)を示す。Degree of enhancement of cathepsin E activity of additive point-substituted peptide. The activity evaluation includes 13 types of additive point-substituted quaternary library selection products and M8K mutant peptides whose activity on cathepsin E was not examined during the point-substitution library selection. The notation on the vertical axis indicates the degree of activity promotion. The activity of CE is obtained by adding 100% to this numerical value. Error bars indicate standard deviation (3 experiments).

以下に記載する本発明の説明は、代表的な実施形態や具体例に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は「〜」前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。   The description of the present invention described below may be made based on representative embodiments or specific examples, but the present invention is not limited to such embodiments. In this specification, a numerical range represented by using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit and an upper limit.

(定義)
本明細書中の「カテプシンE」は、カテプシンEタンパク質を意味し、本明細書ではCatEあるいはCEと記載することがある。
本明細書中の「ペプチドアプタマー」は、特定の分子と特異的に結合するペプチドを指す。本明細書中で使用する場合、「ペプチドアプタマー」という言葉は、特定の分子がもつ生物学的活性を抑制するか促進するかを問わず、または特定の分子がもつ生物学的活性に影響を及ぼすか及ぼさないかを問わず、特定の分子に特異的に結合するペプチドを意味する。本明細書において、「ペプチドアプタマー」を単にアプタマーと記載する場合がある。
(Definition)
“Cathepsin E” in this specification means a cathepsin E protein, and may be described as CatE or CE in this specification.
As used herein, "peptide aptamer" refers to a peptide that specifically binds to a particular molecule. As used herein, the term "peptide aptamer" is used to refer to whether it inhibits or promotes the biological activity of a particular molecule, or affects the biological activity of a particular molecule. A peptide that specifically binds to a particular molecule, whether or not it has, is meant. In this specification, the “peptide aptamer” may be simply referred to as an aptamer.

本明細書中の「カテプシンE活性化ペプチド(CEAP)」とは、直接的または間接的に、実質的に完全にまたは部分的に、カテプシンEの生物学的活性を誘導、促進、または増強することが可能である任意のペプチドを含む。通常、カテプシンEは酸性pHで機能するが、本明細書では中性pHで機能するカテプシンEの第2の活性に対して、それに有効な基質を用いて淘汰(スクリーニング)しており、本発明のペプチドは中性pH環境下でカテプシンEを活性化する。   As used herein, “cathepsin E activating peptide (CEAP)” directly, indirectly, substantially completely or partially induces, promotes, or enhances the biological activity of cathepsin E. And any peptide capable of doing so. Normally, cathepsin E functions at acidic pH, but in the present specification, the second activity of cathepsin E, which functions at neutral pH, is selected (screened) using a substrate effective for the second activity. Activate cathepsin E in a neutral pH environment.

本明細書中の「CEAP3」は三次ライブラリー淘汰産物であり、アミノ酸配列「GCPCIDFMVEVQVEVAEALLTALSLSPGS」(配列番号7)を有する。ペプチド非存在下でのカテプシンEの活性を100%とすると、CEAP3の存在下でカテプシンEの活性は150%である。なお、非特許文献14では、ペプチド非存在下と比較して、ペプチド存在下で、カテプシンEの活性を175%や186%にすることができるペプチドが得られている。   “CEAP3” herein is a tertiary library selection product and has the amino acid sequence “GCPCIDFMVEVQVEVAEALLTALSLSPGS” (SEQ ID NO: 7). Assuming that the activity of cathepsin E in the absence of the peptide is 100%, the activity of cathepsin E in the presence of CEAP3 is 150%. In Non-Patent Document 14, a peptide capable of increasing the activity of cathepsin E to 175% or 186% in the presence of a peptide as compared with the absence of the peptide is obtained.

本明細書中の式1、2または3の「X1」「X3」「X4」「X5」「X7」「X8」「X13」「X19」「X20」「X21」「X22」「X24」「X26」「X29」は、任意のアミノ酸残基を示し、Xに付された番号は便宜上、式1に記載のアミノ酸配列のN末端側からの位置を示す。なお、例えば、N末端から2番目のアミノ酸残基は式1ではX2とは記載せずC(cys)と記載している。本発明のペプチドはN末端側に任意のアミノ酸残基が付加されてもよいので、その場合はX1が1番目のアミノ酸残基とはならない。   “X1” “X3” “X4” “X5” “X7” “X8” “X13” “X19” “X20” “X21” “X22” “X24” “X26” of Formula 1, 2 or 3 in this specification "" X29 "indicates an arbitrary amino acid residue, and the number attached to X indicates the position from the N-terminal side of the amino acid sequence described in Formula 1 for convenience. In addition, for example, the second amino acid residue from the N-terminus is not described as X2 in Formula 1, but is described as C (cys). Since an arbitrary amino acid residue may be added to the N-terminal side of the peptide of the present invention, in that case, X1 is not the first amino acid residue.

用語「ペプチド」は、一般に、ペプチド(アミド)結合によって結合したアミノ酸の連続する比較的短い配列を指す。典型的には、必ずしもそうではないが、ペプチドは、約2から約50個のアミノ酸、約4から40個のアミノ酸、または約10から30個のアミノ酸の長さを有する。   The term "peptide" generally refers to a continuous, relatively short sequence of amino acids linked by peptide (amide) bonds. Typically, but not necessarily, the peptide has a length of about 2 to about 50 amino acids, about 4 to 40 amino acids, or about 10 to 30 amino acids.

用語「ポリペプチド」は、一般に、ペプチドの長い形態を指すが、「ポリペプチド」と「ペプチド」は、本明細書の幾つかの文脈では互換的に使用することができる。
用語「アミノ酸」および「残基」は、本明細書において互換的に使用される。
The term "polypeptide" generally refers to long forms of the peptide, but "polypeptide" and "peptide" may be used interchangeably in some contexts herein.
The terms "amino acid" and "residue" are used interchangeably herein.

ペプチドまたはポリペプチドの「領域」は、典型的には、2以上のアミノ酸の連続配列である。少なくとも約3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15の連続するアミノ酸からなる。   A “region” of a peptide or polypeptide is typically a contiguous sequence of two or more amino acids. Consisting of at least about 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 contiguous amino acids.

本明細書中「ライブラリー」とは、構造が異なる分子の群を意味する。本発明のライブラリーは、mRNAディスプレイライブラリーやcDNAディスプレイライブラリー等を含む。ライブラリー中から特定の性質を有する分子を選択する工程を、本明細書では特に分子の機能活性により選択しているので「淘汰」という。本明細書において「淘汰」と「選択」は互換的に使用される。   As used herein, "library" refers to a group of molecules having different structures. The library of the present invention includes an mRNA display library, a cDNA display library, and the like. In the present specification, the step of selecting a molecule having a specific property from the library is referred to as “selection” because the step is selected particularly based on the functional activity of the molecule. In the present specification, “selection” and “selection” are used interchangeably.

(ペプチド)
本発明のペプチドは、前述のように、三次ライブラリーの淘汰産物を基礎として、それを独自のアプローチによりさらに進化させて、三次ライブラリーの淘汰産物(CEAP3を含む)よりも一段と高い活性化機能を有するペプチド群を見出したことを基礎とする。さらなる進化の手法は、第1段階が、配列中に点置換を導入することによる四次ライブラリー(第1段階)の作成であり、第2段階は、そのライブラリーを淘汰して得られた優位変異体(元より活性の高い変異体)の配列情報から、活性を向上させると考えられる点置換を選び、それらを任意の組合せで複数含む変異体(複数点置換変異体)の分子ライブラリー(加算的点置換体ライブラリー)、すなわち、四次ライブラリー(第2段階)を作製し、その四次ライブラリーの淘汰による、カテプシンEに対する高活性化機能を有するペプチド群の選択である。これら2つの段階において、ペプチドアプタマーが高活性化機能を有するために適したアミノ酸配列に関する知見を得て、下記式1の本発明のペプチドに到達した。
(peptide)
As described above, the peptide of the present invention has a higher activation function than the tertiary library selection product (including CEAP3) by further evolving it based on the tertiary library selection product by a unique approach. Based on the finding of a peptide group having A further evolutionary approach is to create a quaternary library (stage 1) by introducing point substitutions in the sequence, the second stage being obtained by culling the library. Molecular library of mutants (multipoint substitution mutants) containing point substitutions that are thought to improve activity based on the sequence information of the dominant mutants (mutants with higher activity than the original ones) and including a plurality of them in any combination (Additional point substitution library), that is, a quaternary library (second stage) is prepared, and the selection of the quaternary library is to select a group of peptides having a high activation function for cathepsin E. In these two steps, the knowledge of the amino acid sequence suitable for the peptide aptamer to have a high activation function was obtained, and the peptide of the present invention represented by the following formula 1 was reached.

第1段階の点置換体による四次ライブラリーの作成においては、図4に示すアミノ酸配列および図5に示すカテプシンE活性促進度合から、CEAP3よりも一段と高い活性化機能を有するペプチドとして点置換L20EおよびT21Sを有するペプチドを見出した。さらにこれらの結果は、2つのアプタマー領域において、アミノ酸置換が入っても、活性が大きく低下しない部位とアミノ酸の種類を明らかにしている。   In the preparation of the quaternary library using the point-substituted product in the first step, the amino acid sequence shown in FIG. 4 and the degree of cathepsin E activity promotion shown in FIG. 5 indicate that the point-substituted L20E is a peptide having an activation function higher than CEAP3. And a peptide having T21S. Furthermore, these results clarify the sites and amino acid types in the two aptamer regions where the activity is not significantly reduced even if amino acid substitutions are made.

さらに、第2段階の加算的点置換体四次ライブラリーの淘汰においては、図9に示すアミノ酸配列および図10に示すカテプシンE活性促進度合から、カテプシンEに対する高活性化機能を有するペプチド群として、点置換M8Kおよび/またはS29Wを有するペプチド群を見出した。さらにこれらの結果は、2つのアプタマー領域において、アミノ酸置換が入ってもペプチドが有する生物学的活性が大きく低下しない位置とそのアミノ酸の種類、および活性が低下する傾向がある位置とそのアミノ酸の種類を明らかにしている。   Furthermore, in the selection of the quaternary library of the additive point substitution product in the second step, a peptide group having a high activation function for cathepsin E is determined from the amino acid sequence shown in FIG. 9 and the degree of cathepsin E activity promotion shown in FIG. A group of peptides with point substitution M8K and / or S29W was found. Furthermore, these results show that in the two aptamer regions, the position where the biological activity possessed by the peptide does not significantly decrease even when amino acid substitution occurs and the type of the amino acid, and the position where the activity tends to decrease and the type of the amino acid Is revealed.

これら2段階の実験結果から、カテプシンE活性促進を格段に向上させるのは、M8KおよびS29Wの一方または両方であり、第1段階において見出されたL20EおよびT21Sは、カテプシンE活性促進の格段の向上には寄与していないことが分かるとともに、しかしこれら置換前後のいずれのアミノ酸であっても、M8KおよびS29Wの一方または両方が含まれるペプチドにおいてはカテプシンE活性促進の格段の向上が得られることが分かる。   From the results of these two-step experiments, it was found that one or both of M8K and S29W significantly improved the promotion of cathepsin E activity, and that L20E and T21S found in the first step significantly promoted cathepsin E activity. It can be seen that the peptide does not contribute to the improvement, but a peptide containing one or both of M8K and S29W can significantly improve the promotion of cathepsin E activity regardless of the amino acids before and after the substitution. I understand.

同様にこれらの2つの実験結果に基づいて、本発明では、以下の式1を定めた。
式1:X1-C-X3-X4-X5-D-X7-X8-V-E-V-Q-X13-E-V-A-E-A-X19-X20-X21-X22-L-X24-L-X26-P-G-X29
(X1はG、L、N、AまたはVであり、
X3はPまたはTであり、
X4はC、HまたはYであり、
X5はI、A、EまたはVであり、
X7はFまたはLであり、
X8はKまたはMであり、
X13はVまたはMであり、
X19はL、T、QまたはPであり、
X20はL、S、Q、EまたはPであり、
X21はS、TまたはAであり、
X22はAまたはRであり、
X24はSまたはHであり、
X26はSまたはHであり、
X29はWまたはSである)(配列番号1)のアミノ酸配列を有し、ただしX8がMであり且つX29がSであるアミノ酸配列を除く、ペプチド。
Similarly, based on the results of these two experiments, the present invention defined the following equation 1.
Formula 1: X1-C-X3-X4-X5-D-X7-X8-VE-V-Q-X13-E-V-A-E-A-A-X19-X20-X21-X22-L-X24 -L-X26-PG-X29
(X1 is G, L, N, A or V;
X3 is P or T;
X4 is C, H or Y;
X5 is I, A, E or V;
X7 is F or L;
X8 is K or M;
X13 is V or M;
X19 is L, T, Q or P;
X20 is L, S, Q, E or P;
X21 is S, T or A;
X22 is A or R;
X24 is S or H;
X26 is S or H;
X29 is W or S) (SEQ ID NO: 1), except for the amino acid sequence where X8 is M and X29 is S.

本発明の好ましい第一実施態様では、式1におけるX8はKである。
2段階の実験結果において示すX8がKであるペプチドは、いずれもCEAP3より高いカテプシンE活性促進効果を示し、特に、MP04、02、13、01、03、10、09、11は、有意差を持ってCEAP3より高いカテプシンE活性促進効果を示す(図10参照)。また、MP07およびMP06も、CEAP3より高いカテプシンE活性促進効果を有するが有意差を持つものではない。前者の結果から、MP04、02、13、01、03、10、09、11が有するX8以外のアミノ酸置換は、X8がKであることによって得られるカテプシンE活性促進効果を妨げるものではなく、これらの置換を有するペプチドは、MP04、MP03とほぼ同等のカテプシンE活性促進効果を奏する。MP07およびMP06が有するアミノ酸置換は、MP03と比べてカテプシンE活性促進効果をやや低下させるが、CEAP3より高いカテプシンE活性促進効果を示す。MP07およびMP06は、いずれもX29が(Wではなく)Sであり、MP02の結果との対比からは、MP07およびMP06においてX29がWであるペプチドは、MP07およびMP06よりはさらに高いカテプシンE活性促進効果であって、有意差を持ってCEAP3より高いカテプシンE活性促進効果を示すであろうことが推察される。
In a preferred first embodiment of the invention, X8 in Formula 1 is K.
The peptides in which X8 is K shown in the results of the two-step experiment all show a higher cathepsin E activity promoting effect than CEAP3. In particular, MP04, 02, 13, 01, 03, 10, 09, and 11 show significant differences. It has a higher cathepsin E activity promoting effect than CEAP3 (see FIG. 10). MP07 and MP06 also have a higher cathepsin E activity promoting effect than CEAP3, but have no significant difference. From the former results, the substitution of amino acids other than X8 in MP04, 02, 13, 01, 03, 10, 09, 11 does not prevent the effect of promoting cathepsin E activity obtained when X8 is K. Has the same cathepsin E activity promoting effect as MP04 and MP03. The amino acid substitution of MP07 and MP06 slightly reduces the cathepsin E activity promoting effect as compared to MP03, but shows a higher cathepsin E activity promoting effect than CEAP3. In MP07 and MP06, X29 is S (instead of W), and in comparison with the results of MP02, the peptide in which X29 is W in MP07 and MP06 has a higher cathepsin E activity than MP07 and MP06. It is presumed that the effect will be higher than that of CEAP3, with a significant difference in cathepsin E activity promoting effect.

本発明の好ましい第二の実施態様では、式1におけるX29はWである。
MP12および05の結果から、X8がKではなくMであるペプチドについては、X29がSではなくWであっても、大幅なカテプシンE活性促進効果は得られないが、CEAP3より高いカテプシンE活性促進効果を有する(図10参照)。ただし、有意差を持つものではない。X8がKであり、且つX29がWであるペプチドが、より高いカテプシンE活性促進効果を有するという観点から好ましい。
In a second preferred embodiment of the invention, X29 in Formula 1 is W.
From the results of MP12 and MP05, for the peptide in which X8 is M instead of K, even if X29 is W instead of S, a significant effect of promoting cathepsin E activity cannot be obtained, but the activity of promoting cathepsin E activity is higher than that of CEAP3. It has an effect (see FIG. 10). However, there is no significant difference. A peptide in which X8 is K and X29 is W is preferable from the viewpoint of having a higher cathepsin E activity promoting effect.

X8およびX29以外のアミノ酸で、置換可能であることが実験的に確認されたアミノ酸は、X1、X3、X4、X5、X7、X13、X19、X20、X21、X22、X24、X26である。
X1はG、L、N、AまたはVである。X1がGまたはLであるペプチドは、第2段階の結果からCEAP3より高いカテプシンE活性促進効果を有することが明らかである。X1がN、AまたはVであるペプチドは、第1段階の結果からペプチドが有するカテプシンE活性促進効果を実質的に低下させないことは明らかであり、X8がKであり、X29がSまたはWであるペプチドにおいて、MP02およびMP03とほぼ同様のカテプシンE活性促進効果を奏する蓋然性が高いことが予想される。ここで、MP02は点置換M8K、V13MおよびS29Wを有するが他の置換を含まないペプチドであり、MP03は点置換M8KおよびV13Mを有するが他の置換を含まないペプチドである。MP02およびMP03は高いカテプシンE活性促進効果を示す(図10)。
Amino acids that have been experimentally confirmed to be substitutable with amino acids other than X8 and X29 are X1, X3, X4, X5, X7, X13, X19, X20, X21, X22, X24, and X26.
X1 is G, L, N, A or V. From the results of the second step, it is clear that the peptide in which X1 is G or L has a higher cathepsin E activity promoting effect than CEAP3. It is clear from the results of the first step that the peptide in which X1 is N, A or V does not substantially reduce the cathepsin E activity promoting effect of the peptide, X8 is K, and X29 is S or W. It is expected that a certain peptide has a high probability of exhibiting a cathepsin E activity promoting effect substantially similar to that of MP02 and MP03. Here, MP02 is a peptide having point substitutions M8K, V13M and S29W but not containing other substitutions, and MP03 is a peptide having point substitutions M8K and V13M but not containing other substitutions. MP02 and MP03 show a high cathepsin E activity promoting effect (FIG. 10).

X3はPまたはTである。X3がPであるペプチドは、第2段階の結果からCEAP3より高いカテプシンE活性促進効果を有することが明らかである。X3がTであるペプチドとしては、MP08(X8=M(Kではない)、X29=S(Wではない))のみの結果であるが、大幅なカテプシンE活性促進効果の低下は見られないことから、X8がKであり、X29がSまたはWであるペプチドにおいて、MP02およびMP03に近いカテプシンE活性促進効果を奏するものと予想される。   X3 is P or T. It is clear from the results of the second step that the peptide in which X3 is P has a higher cathepsin E activity promoting effect than CEAP3. As a peptide in which X3 is T, only MP08 (X8 = M (not K), X29 = S (not W)) results, but no significant decrease in cathepsin E activity promoting effect is observed. Therefore, it is expected that a peptide in which X8 is K and X29 is S or W will exhibit a cathepsin E activity promoting effect close to MP02 and MP03.

X4はC、HまたはYである。X4がCまたはHであるペプチドは、第2段階の結果からCEAP3より高いカテプシンE活性促進効果を有することが明らかである。X4がYであるペプチドは、第1段階の結果からペプチドが有するカテプシンE活性促進効果を実質的に低下させないことは明らかであり、X8がKであり、X29がSまたはWであるペプチドにおいて、MP02およびMP03とほぼ同様のカテプシンE活性促進効果を示す蓋然性が高いことが予想される。   X4 is C, H or Y. From the results of the second step, it is clear that the peptide in which X4 is C or H has a higher cathepsin E activity promoting effect than CEAP3. From the results of the first step, it is clear that the peptide in which X4 is Y does not substantially reduce the cathepsin E activity promoting effect of the peptide. In the peptide in which X8 is K and X29 is S or W, It is expected that MP02 and MP03 are likely to exhibit almost the same cathepsin E activity promoting effect as MP02 and MP03.

X5はI、A、EまたはVである。X5がI、A、EまたはVであるペプチドは、第2段階の結果からCEAP3より高いカテプシンE活性促進効果を有することが明らかである。X5がAであるペプチドは、第1段階の結果からペプチドが有するカテプシンE活性促進効果を実質的に低下させないことも示されており、X8がKであり、X29がSまたはWであるペプチドにおいて、MP02およびMP03に近いカテプシンE活性促進効果を奏するものと予想される。   X5 is I, A, E or V. It is clear from the results of the second step that the peptide in which X5 is I, A, E or V has a higher cathepsin E activity promoting effect than CEAP3. It has also been shown from the results of the first step that the peptide in which X5 is A does not substantially reduce the cathepsin E activity promoting effect of the peptide. In the peptide in which X8 is K and X29 is S or W, , MP02 and MP03 are expected to have an effect of promoting cathepsin E activity.

X7はFまたはLである。X7がFであるペプチドは第2段階の結果からCEAP3より高いカテプシンE活性促進効果を有することが明らかである。X7がLであるペプチドとしては、MP08(X8=M(Kではない)、X29=S(Wではない))のみの結果であるが、大幅なカテプシンE活性促進効果の低下は見られないことから、X8がKであり、X29がSまたはWであるペプチドにおいて、MP02およびMP03に近いカテプシンE活性促進効果を奏するものと予想される。   X7 is F or L. It is clear from the results of the second step that the peptide in which X7 is F has a higher cathepsin E activity promoting effect than CEAP3. As a peptide in which X7 is L, only the results of MP08 (X8 = M (not K), X29 = S (not W)) are shown, but no significant decrease in cathepsin E activity promoting effect is observed. Therefore, it is expected that a peptide in which X8 is K and X29 is S or W will exhibit a cathepsin E activity promoting effect close to MP02 and MP03.

X13はVまたはMである。X13がVまたはMであるペプチドは第2段階の結果からCEAP3より高いカテプシンE活性促進効果を有することが明らかである。X13がMであるペプチドは、第1段階の結果からペプチドが有するカテプシンE活性促進効果を実質的に低下させないことも示されており、X8がKであり、X29がSまたはWであるペプチドにおいて、MP02およびMP03に近いカテプシンE活性促進効果を奏する。   X13 is V or M. It is clear from the results of the second step that the peptide in which X13 is V or M has a higher cathepsin E activity promoting effect than CEAP3. It has also been shown from the results of the first step that the peptide in which X13 is M does not substantially reduce the cathepsin E activity promoting effect of the peptide. In the peptide in which X8 is K and X29 is S or W, , MP02 and MP03 have an effect of promoting cathepsin E activity.

X19はL、T、QまたはPである。X19がL、TまたはQであるペプチドは第2段階の結果からCEAP3より高いカテプシンE活性促進効果を有することが明らかである。X19がPであるペプチドは第1段階の結果からペプチドが有するカテプシンE活性促進効果を実質的に低下させないことが示されており、X8がKであり、X29がSまたはWであるペプチドにおいて、MP02およびMP03に近いカテプシンE活性促進効果を奏するものと予想される。   X19 is L, T, Q or P. From the results of the second step, it is clear that the peptide in which X19 is L, T or Q has a higher cathepsin E activity promoting effect than CEAP3. The results of the first step show that the peptide in which X19 is P does not substantially reduce the cathepsin E activity promoting effect of the peptide. In the peptide in which X8 is K and X29 is S or W, It is expected that a cathepsin E activity promoting effect close to MP02 and MP03 will be exhibited.

X20はL、S、Q、EまたはPである。X20がL、SまたはQであるペプチドは第2段階の結果からCEAP3より高いカテプシンE活性促進効果を有することが明らかである。X20がEまたはPであるペプチドは第1段階の結果からペプチドが有するカテプシンE活性促進効果を実質的に低下させないことが示されており、X8がKであり、X29がSまたはWであるペプチドにおいて、MP02およびMP03に近いカテプシンE活性促進効果を奏するものと予想される。   X20 is L, S, Q, E or P. It is clear from the results of the second step that the peptide in which X20 is L, S or Q has a higher cathepsin E activity promoting effect than CEAP3. The peptide in which X20 is E or P has been shown from the results of the first step to not substantially reduce the cathepsin E activity promoting effect of the peptide, and the peptide in which X8 is K and X29 is S or W Is expected to exhibit a cathepsin E activity promoting effect close to MP02 and MP03.

X21はS、T、またはAである。X21がSまたはTであるペプチドは第2段階の結果からCEAP3より高いカテプシンE活性促進効果を有することが明らかである。X21がSであるペプチドは、第1段階の結果からペプチドが有するカテプシンE活性促進効果を実質的に低下させないことも示されており、X8がKであり、X29がSまたはWであるペプチドにおいて、MP02およびMP03に近いカテプシンE活性促進効果を奏するものと予想される。X21がAであるペプチドとしては、MP08(X8=M(Kではない)、X29=S(Wではない)のみの結果であるが、大幅なカテプシンE活性促進効果の低下は見られないことから、X8がKであり、X29がSまたはWであるペプチドにおいて、MP02およびMP03に近いカテプシンE活性促進効果を奏するものと予想される。   X21 is S, T, or A. From the results of the second step, it is clear that the peptide in which X21 is S or T has a higher cathepsin E activity promoting effect than CEAP3. It is also shown from the results of the first step that the peptide in which X21 is S does not substantially reduce the cathepsin E activity promoting effect of the peptide. In the peptide in which X8 is K and X29 is S or W, , MP02 and MP03 are expected to have an effect of promoting cathepsin E activity. As a peptide in which X21 is A, only the results of MP08 (X8 = M (not K) and X29 = S (not W) are shown, but no significant decrease in cathepsin E activity promoting effect is observed. , X8 is K and X29 is S or W, and it is expected that the peptide will exhibit a cathepsin E activity promoting effect close to MP02 and MP03.

X22はAまたはRである。X22がAであるペプチドは第2段階の結果からCEAP3より高いカテプシンE活性促進効果を有することが明らかである。X22がRであるペプチドは、第1段階の結果からペプチドが有するカテプシンE活性促進効果を実質的に低下させないことも示されており、X8がKであり、X29がSまたはWであるペプチドにおいて、MP02およびMP03に近いカテプシンE活性促進効果を奏するものと予想される。   X22 is A or R. From the results of the second step, it is clear that the peptide in which X22 is A has a higher cathepsin E activity promoting effect than CEAP3. It is also shown from the results of the first step that the peptide in which X22 is R does not substantially reduce the cathepsin E activity promoting effect of the peptide. In the peptide in which X8 is K and X29 is S or W, , MP02 and MP03 are expected to have an effect of promoting cathepsin E activity.

X24はSまたはHである。X24がSまたはHであるペプチドは第2段階の結果からCEAP3より高いカテプシンE活性促進効果を有することが明らかである。   X24 is S or H. From the results of the second step, it is clear that the peptide in which X24 is S or H has a higher cathepsin E activity promoting effect than CEAP3.

X26はSまたはHである。X26がSであるペプチドは第2段階の結果からCEAP3より高いカテプシンE活性促進効果を有することが明らかである。X26がHであるペプチドは、第1段階の結果からペプチドが有するカテプシンE活性促進効果を実質的に低下させることがないことも示されており、X8がKであり、X29がSまたはWであるペプチドにおいて、MP02およびMP03に近いカテプシンE活性促進効果を奏するものと予想される。   X26 is S or H. From the results of the second step, it is clear that the peptide in which X26 is S has a higher cathepsin E activity promoting effect than CEAP3. The results of the first step show that the peptide in which X26 is H does not substantially reduce the cathepsin E activity promoting effect of the peptide. X8 is K, and X29 is S or W. It is expected that a certain peptide will exhibit a cathepsin E activity promoting effect close to MP02 and MP03.

本発明の好ましいペプチドは、上記式1中のX8がKである場合にはX29がWまたはSであり、且つX8がMである場合にはX29がWであるアミノ酸配列を有する。本発明の別の好ましいペプチドは、上記式1中のX29がWである場合にはX8がKまたはMであり、且つ上記式1のX29がSである場合にはX8がKであるアミノ酸配列を有する。   A preferred peptide of the present invention has an amino acid sequence wherein X29 in the above formula 1 is W or S when X8 is K and X29 is W when X8 is M. Another preferred peptide of the invention is an amino acid sequence wherein X8 is K or M when X29 in the above formula 1 is W and X8 is K when X29 in the above formula 1 is S. Having.

本発明のペプチドは、好ましい実施態様において、式1中、X1がGまたはLであり、X3がPであり、X4がCまたはHであり、X5がIまたはAであり、X7がFであり、X8がMまたはKであり、X13がVまたはMであり、X19がLであり、X20がL、S、QまたはEであり、X21がSまたはTであり、X22がAであり、X24がSまたはHであり、X26がSまたはHであり、X29がWまたはSであるアミノ酸配列を有し、但しX8がMであり且つX29がSであるアミノ酸配列を除くペプチドである。   In a preferred embodiment, the peptide of the present invention comprises, in Formula 1, X1 is G or L, X3 is P, X4 is C or H, X5 is I or A, and X7 is F , X8 is M or K, X13 is V or M, X19 is L, X20 is L, S, Q or E, X21 is S or T, X22 is A, X24 Is S or H, X26 is S or H, X29 is W or S, provided that X8 is M and X29 is S.

本発明のペプチドは、好ましい実施態様において、式1中、X1がGまたはLであり、X3がPであり、X4がCまたはHであり、X5がIまたはAであり、X7がFであり、X8がKであり、X13がVまたはMであり、X19がLであり、X20がL、S、QまたはEであり、X21がSまたはTであり、X22がAであり、X24がSまたはHであり、X26がSまたはHであり、X29がWまたはSであるアミノ酸配列を有するペプチドである。   In a preferred embodiment, the peptide of the present invention comprises, in Formula 1, X1 is G or L, X3 is P, X4 is C or H, X5 is I or A, and X7 is F , X8 is K, X13 is V or M, X19 is L, X20 is L, S, Q or E, X21 is S or T, X22 is A, and X24 is S Or H, X26 is S or H, and X29 is a peptide having an amino acid sequence of W or S.

本発明のペプチドは、好ましい実施態様において、式1中、X1がGまたはLであり、X3がPであり、X4がCまたはHであり、X5がIまたはAであり、X7がFであり、X8がKであり、X13がVまたはMであり、X19がLであり、X20がL、S、またはQであり、X21がSまたはTであり、X22がAであり、X24がSまたはHであり、X26がSであり、X29がWまたはSであるアミノ酸配列を有するペプチドである。   In a preferred embodiment, the peptide of the present invention comprises, in Formula 1, X1 is G or L, X3 is P, X4 is C or H, X5 is I or A, and X7 is F , X8 is K, X13 is V or M, X19 is L, X20 is L, S, or Q, X21 is S or T, X22 is A, X24 is S or H, X26 is S, and X29 is a peptide having an amino acid sequence of W or S.

本発明のペプチドは、好ましい実施態様において、式1中、X1がGであり、X3がPであり、X4がCであり、X5がIまたはAであり、X7がFであり、X8がKであり、X13がVまたはMであり、X19がLであり、X20がLであり、X21がSまたはTであり、X22がAであり、X24がSまたはHであり、X26がSであり、X29がWであるアミノ酸配列を有するペプチドである。   In a preferred embodiment, the peptide of the present invention comprises, in Formula 1, X1 is G, X3 is P, X4 is C, X5 is I or A, X7 is F, and X8 is K X13 is V or M, X19 is L, X20 is L, X21 is S or T, X22 is A, X24 is S or H, X26 is S , X29 is a peptide having an amino acid sequence of W.

本発明のペプチドは、上記式1のアミノ酸配列を有し、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49または50アミノ酸残基からなる。   The peptide of the present invention has the amino acid sequence of the above formula 1, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, Consists of 46, 47, 48, 49 or 50 amino acid residues.

本発明のペプチドは、上記式1のアミノ酸配列のN末端側にN個(ここでNは、1以上21以下の整数)のアミノ酸をさらに含み、そして/または、C末端側にM個(ここでMは、1以上21以下の整数)のアミノ酸をさらに含むことができる。   The peptide of the present invention further comprises N amino acids (where N is an integer of 1 or more and 21 or less) on the N-terminal side of the amino acid sequence of the above formula 1, and / or M (C-terminal side) Wherein M is an integer of 1 to 21).

本発明のペプチドは、第1のアプタマー領域として、式2:X1-C-X3-X4-X5-D-X7-X8(式2中、X1はG、L、N、AまたはVであり、X3はPまたはTであり、X4はC、HまたはYであり、X5はI、A、EまたはVであり、X7はFまたはLであり、またはX8はKまたはMである)(配列番号8)のアミノ酸配列を含む。すなわち、第1のアプタマー領域は、少なくとも8アミノ酸残基の長さであり、以下の表の各位置(X1からX8)に記載したアミノ酸種類の組み合わせで構成されたアミノ酸配列の全てを含む。   The peptide of the present invention has, as a first aptamer region, a compound represented by the formula 2: X1-C-X3-X4-X5-D-X7-X8 (wherein X1 is G, L, N, A or V; X3 is P or T, X4 is C, H or Y, X5 is I, A, E or V, X7 is F or L, or X8 is K or M. 8). That is, the first aptamer region is at least 8 amino acid residues in length, and includes all of the amino acid sequences composed of the combinations of the amino acid types described at the positions (X1 to X8) in the following table.

本発明のペプチドの第1のアプタマー領域の例としては、GCPCIDFK(配列番号9)、GCPCADFK(配列番号10)、GCPHIDFK(配列番号11)、LCPCIDFK(配列番号12)、GCPCADFM(配列番号13)、GCPCEDFM(配列番号14)、GCPCVDFK(配列番号15)、GCTCIDLM(配列番号16)、GCPCIDFM(配列番号17)、NCPCIDFM(配列番号18)、ACPCIDFM(配列番号19)、GCPCADFM(配列番号20)、GCPYIDFM(配列番号21)およびVCPCIDFM(配列番号22)などがある。   Examples of the first aptamer region of the peptide of the present invention include GCPCIDFK (SEQ ID NO: 9), GCPCADDFK (SEQ ID NO: 10), GCPHIDFK (SEQ ID NO: 11), LCPCIDFK (SEQ ID NO: 12), GCPCADFM (SEQ ID NO: 13), GCPCEDFM (SEQ ID NO: 14), GCPCVD FK (SEQ ID NO: 15), GCTCIDLM (SEQ ID NO: 16), GCCPIDFM (SEQ ID NO: 17), NCCPIDFM (SEQ ID NO: 18), ACPCIDFM (SEQ ID NO: 19), GCCPCADFM (SEQ ID NO: 20), GCPYIDFM (SEQ ID NO: 21) and VCPCIDFM (SEQ ID NO: 22).

本発明のペプチドは、第2のアプタマー領域として、式3:X19-X20-X21-X22-L-X24-L-X26-P-G-X29(式3中、X19はL、T、QまたはPであり、X20はL、S、Q、EまたはPであり、X21はS、TまたはAであり、X22はAまたはRであり、X24はSまたはHであり、X26はSまたはHであり、X29はWまたはSである)(配列番号23)のアミノ酸配列を含む。すなわち、第2のアプタマー領域は、少なくとも11アミノ酸残基の長さであり、以下の表の各位置(X19からX29)に記載したアミノ酸種類の組み合わせで構成されたアミノ酸配列の全てを含む。   The peptide of the present invention has a formula: X19-X20-X21-X22-L-X24-L-X26-PG-X29 (where X19 is L, T, Q or P, X20 is L, S, Q, E or P, X21 is S, T or A, X22 is A or R, X24 is S or H, X26 is S or H X29 is W or S) (SEQ ID NO: 23). That is, the second aptamer region is at least 11 amino acid residues in length, and includes all of the amino acid sequences composed of combinations of the amino acid types described at the positions (X19 to X29) in the following table.

本発明のペプチドの第2のアプタマー領域の例としては、LLSALSLSPGW(配列番号24)、LLTALSLSPGW(配列番号25)、LLTALHLSPGW(配列番号26)、LLTALSLSPGW(配列番号27)、LLTALSLSPGS(配列番号28)、LSTALSLSPGS(配列番号29)、LLTALSLSPGW(配列番号30)、LQTALSLSPGW(配列番号31)、TLTALSLSPGW(配列番号32)、QLTALSLSPGS(配列番号33)、LLAALSLSPGS(配列番号34)、LLTALSLSPGS(配列番号35)、LLSALSLSPGS(配列番号36)、LETALSLSPGS(配列番号37)、PLTALSLSPGS(配列番号38)、LPTALSLSPGS(配列番号39)、LLTRLSLSPGS(配列番号40)およびLLTALSLHPGS(配列番号41)などがある。   Examples of the second aptamer region of the peptide of the present invention include LLSALLSSPGW (SEQ ID NO: 24), LLTALLSLSPGW (SEQ ID NO: 25), LLTALHLSPGW (SEQ ID NO: 26), LLTALSLSPGW (SEQ ID NO: 27), LLTALSLSPGS (SEQ ID NO: 28), LSTALSLSPGS (SEQ ID NO: 29), LLTALSLSPGW (SEQ ID NO: 30), LQTALLSLSPGW (SEQ ID NO: 31), TTLALLSLSPGW (SEQ ID NO: 32), QLTALSLSPGS (SEQ ID NO: 33), LLAALSLSPGS (SEQ ID NO: 34), LLTALLSLSPGLS (SEQ ID NO: 35) (SEQ ID NO: 36), LETALSLSPGS (SEQ ID NO: 37), PLTALSLSPGS (SEQ ID NO: 38), LPTALSL PGS (SEQ ID NO: 39), and the like LLTRLSLSPGS (SEQ ID NO: 40) and LLTALSLHPGS (SEQ ID NO: 41).

上記式1のアミノ酸配列中のV-E-V-Q-X13-E-V-A-E-A(X13はVまたはMである)(配列番号42)はリンカー領域である。リンカー領域は、標的分子(タンパク質)に独立に結合する2つのペプチド(アプタマー領域)を連結するために必要な一定のスペーサーである。リンカーを構成するアミノ酸は、三次ライブラリーではグリシンを主な構成とする(Gly-Gly-Gly-Ser)×2〜3を使用した(非特許文献14)。三次ライブラリーの淘汰では、グリシンを主な構成とするリンカーのフレームシフトにより得られたV-E-V-Q-V-E-V-A-E-Aをリンカーとして使用したペプチドが選択されたペプチドとして残ったので、本発明の四次ライブラリー用のコンストラクトはリンカー配列:V-E-V-Q-V-E-V-A-E-A(配列番号43)を使用して設計した。本発明のペプチドのリンカー領域は、V-E-V-Q-V-E-V-A-E-Aであるか、またはV-E-V-Q-M-E-V-A-E-A(配列番号44)である。本発明のペプチドは、第1のアプタマー領域と第2のアプタマー領域が上記リンカーにより連結されている。第1のアプタマー領域とリンカー領域と第2のアプタマー領域の組み合わせは、図9に示した13の組み合わせに限定されない。当然であるが、本発明のペプチドは、式1:X1-C-X3-X4-X5-D-X7-X8-V-E-V-Q-X13-E-V-A-E-A-X19-X20-X21-X22-L-X24-L-X26-P-G-X29(式1中、X1はG、L、N、AまたはVであり、X3はPまたはTであり、X4はC、HまたはYであり、X5はI、A、EまたはVであり、X7はFまたはLであり、X8はKまたはMであり、X13はVまたはMであり、X19はL、T、QまたはPであり、X20はL、S、Q、EまたはPであり、X21はS、TまたはAであり、X22はAまたはRであり、X24はSまたはHであり、X26はSまたはHであり、X29はWまたはSである)(配列番号1)のアミノ酸配列に包含される第1のアプタマー領域とリンカー領域と第2のアプタマー領域のあらゆる組み合わせを含む。ある実施態様では、本発明のペプチドはN末端からC末端の方向に順に第1のアプタマー領域、リンカー領域および第2のアプタマー領域を含む。別の実施態様では、本発明のペプチドはN末端からC末端の方向に順に第2のアプタマー領域、リンカー領域および第1のアプタマー領域を含む。   VEEVQX13-EVA-EAA (X13 is V or M) (SEQ ID NO: 42) in the amino acid sequence of the above formula 1 is a linker region. The linker region is a certain spacer necessary to link two peptides (aptamer regions) that independently bind to the target molecule (protein). The amino acid constituting the linker used in the tertiary library was glycine (Gly-Gly-Gly-Ser) × 2 to 3 (Gly-Gly-Gly-Ser) (Non-patent Document 14). In the selection of the tertiary library, peptides using VEEVQVEVEVA-EA as a linker obtained by frame-shifting a linker mainly composed of glycine are selected. The construct for the quaternary library of the present invention was designed using the linker sequence: VEV-Q-V-E-V-A-E-A-A (SEQ ID NO: 43) since the peptide remained as a modified peptide. did. The linker region of the peptide of the present invention is VEEVQVEVEAAEA or VEEVQMEVAEVAE. -A (SEQ ID NO: 44). In the peptide of the present invention, the first aptamer region and the second aptamer region are linked by the linker. The combination of the first aptamer region, the linker region, and the second aptamer region is not limited to the 13 combinations shown in FIG. Naturally, the peptides of the invention have the formula 1: X1-C-X3-X4-X5-D-X7-X8-VEEV-Q-X13-E-V-A-E-A- X19-X20-X21-X22-L-X24-L-X26-P-G-X29 (wherein X1 is G, L, N, A or V, X3 is P or T, and X4 is C, H or Y, X5 is I, A, E or V, X7 is F or L, X8 is K or M, X13 is V or M, X19 is L, T, Q or P, X20 is L, S, Q, E or P, X21 is S, T or A, X22 is A or R, X24 is S or H, X26 is S or H, X29 is W or S) (first aptamer region, linker region and second aptamer region included in the amino acid sequence of (SEQ ID NO: 1)) Including any combination of In one embodiment, the peptide of the present invention comprises a first aptamer region, a linker region and a second aptamer region in the order from N-terminal to C-terminal. In another embodiment, the peptide of the present invention comprises a second aptamer region, a linker region and a first aptamer region in order from N-terminal to C-terminal.

本発明に用いられ、そして本明細書に記載されるオリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、ペプチド、ポリペプチドおよび小分子は、当技術分野で公知の標準的な技術を用いて製造することができる。   The oligonucleotides, polynucleotides, peptides, polypeptides, and small molecules used in the present invention and described herein can be produced using standard techniques known in the art.

本発明のペプチドは、担体にコンジュゲートされてもよい。担体は、生分解性ポリマー(例えば、PEG、ポリラクチド、ポリグリコリド、ポリカプロラクトン、およびそれらの共重合体、炭水化物、セルロース、キチン、およびリグニン、またはポリペプチド担体(Fcおよび血清アルブミンなど))である。担体にコンジュゲートされた本発明のペプチドは、担体にコンジュゲートされていないものと比較して、半減期および/または生物学的利用率が向上する。   The peptides of the present invention may be conjugated to a carrier. The carrier is a biodegradable polymer (eg, PEG, polylactide, polyglycolide, polycaprolactone, and copolymers thereof, carbohydrate, cellulose, chitin, and lignin, or a polypeptide carrier such as Fc and serum albumin). . Peptides of the invention conjugated to a carrier have improved half-life and / or bioavailability as compared to those not conjugated to a carrier.

(四次ライブラリー淘汰産物)
本発明のペプチドは、カテプシンEの酵素活性を促進する機能を有する、カテプシンEを活性化する分子(カテプシンE活性化ペプチド(CEAP))である。
本発明のペプチドは、ペプチド非存在下と比較して、ペプチド存在下のカテプシンEの活性を少なくとも約140から220%、約170から220%、あるいは約190から220%にすることができるものであり、特に「200%以上」という値(すなわち、カテプシンEの活性を2倍以上にすることができること)は、本発明のペプチドの、がん治療のための医薬用途に大きな期待を与える。また、カテプシンEの活性を特異的かつ高感度に検出する方法にもつながる。血清カテプシンE活性と乳がん患者の予後の研究では、好ましい予後結果を有する患者のカテプシンE活性は、好ましくない予後結果を有する患者に比較して、約2倍高いことがわかっている(非特許文献3、Fig.1(E)等)。したがって、乳がん患者のカテプシンE活性を少なくとも200%に活性化できる分子(例えば、ペプチド)は、予後予測が悪い患者の治療に有用であることが期待される。本発明のペプチドは、ペプチド非存在下の活性と比較して、カテプシンEの活性を140%以上、150%以上、170%以上、172%以上、173%以上、175%以上、180%以上、185%以上、188%以上、190%以上、195%以上、200%以上、205%以上、208%以上、210%以上、215%以上、218%以上、あるいは220%以上にすることができる。本発明のペプチドは、ペプチド非存在下の活性と比較して、カテプシンEの活性を約140から220%、約150から220%、約170から220%、約172から220%、約173から220%、約175から220%、約180から220%、約185から220%、約188から220%、約190から220%、約195から220%、約200から220%、約205から220%、約208から220%、約210から220%、あるいは約215から220%、にすることができる。
(Fourth library selection product)
The peptide of the present invention is a cathepsin E-activating molecule (cathepsin E-activating peptide (CEAP)) having a function of promoting cathepsin E enzymatic activity.
The peptide of the present invention can increase the activity of cathepsin E in the presence of the peptide to at least about 140 to 220%, about 170 to 220%, or about 190 to 220% as compared to the absence of the peptide. In particular, the value of "200% or more" (that is, the ability to double the activity of cathepsin E) gives great promise for the pharmaceutical use of the peptide of the present invention for treating cancer. It also leads to a method for specifically and highly sensitively detecting the activity of cathepsin E. Studies of serum cathepsin E activity and prognosis of breast cancer patients have shown that patients with favorable prognostic results have approximately twice as high cathepsin E activity as compared to patients with unfavorable prognostic results (Non-Patent Literature). 3, Fig.1 (E) etc.). Therefore, molecules (eg, peptides) that can activate cathepsin E activity to at least 200% in breast cancer patients are expected to be useful for treating patients with poor prognosis. The peptide of the present invention has a cathepsin E activity of 140% or more, 150% or more, 170% or more, 172% or more, 173% or more, 175% or more, 180% or more, compared to the activity in the absence of the peptide. It can be 185% or more, 188% or more, 190% or more, 195% or more, 200% or more, 205% or more, 208% or more, 210% or more, 215% or more, 218% or more, or 220% or more. The peptide of the present invention has an activity of cathepsin E of about 140 to 220%, about 150 to 220%, about 170 to 220%, about 172 to 220%, about 173 to 220% as compared to the activity in the absence of the peptide. %, About 175 to 220%, about 180 to 220%, about 185 to 220%, about 188 to 220%, about 190 to 220%, about 195 to 220%, about 200 to 220%, about 205 to 220%, It can be about 208 to 220%, about 210 to 220%, or about 215 to 220%.

本発明のペプチドは、カテプシンEの元の酵素活性を100%とすると、三次ライブラリーで得られたペプチド(CEAP3)よりも、カテプシンEの活性をさらに少なくとも約20%、少なくとも約22%、少なくとも約23%、少なくとも約25%、少なくとも約30%、少なくとも約35%、少なくとも約38%、少なくとも約40%、少なくとも約45%、少なくとも約50%、少なくとも約55%、少なくとも約58%、少なくとも約60%、少なくとも約65%、少なくとも約68、あるいは少なくとも約70%上昇させることができる。   The peptide of the present invention further increases the activity of cathepsin E by at least about 20%, at least about 22%, and at least, as compared to the peptide (CEAP3) obtained from the tertiary library, assuming that the original enzyme activity of cathepsin E is 100%. About 23%, at least about 25%, at least about 30%, at least about 35%, at least about 38%, at least about 40%, at least about 45%, at least about 50%, at least about 55%, at least about 58%, at least It can be increased by about 60%, at least about 65%, at least about 68, or at least about 70%.

本発明のペプチドは、カテプシンEに対し1nM以下の解離定数(KD)で結合することができる。本発明のペプチドは、1nM以下、すなわちpMオーダーの解離定数を有するため、試料中の低濃度カテプシンEを検出することが期待される 本発明のペプチドは、カテプシンEの異なる部分にそれぞれ結合する第1のアプタマー領域と第2のアプタマー領域を有するため、カテプシンEに対する特異性が高い。   The peptide of the present invention can bind to cathepsin E with a dissociation constant (KD) of 1 nM or less. Since the peptide of the present invention has a dissociation constant of 1 nM or less, that is, on the order of pM, it is expected that low concentration cathepsin E in a sample is detected. The peptide of the present invention binds to different portions of cathepsin E, respectively. Since it has one aptamer region and the second aptamer region, it has high specificity for cathepsin E.

(医薬)
本発明のペプチドは、該ペプチドを含む医薬として提供される。ある実施態様では、本発明の医薬は個体における疾患または障害を治療するためのものである。ある実施態様では疾患または障害の症状は、自己免疫疾患である。別の実施態様では、本発明の医薬はがんの治療のためのものである。
(Medicine)
The peptide of the present invention is provided as a medicine containing the peptide. In one embodiment, the medicament of the invention is for treating a disease or disorder in an individual. In some embodiments, the condition of the disease or disorder is an autoimmune disease. In another embodiment, the medicament of the invention is for treating cancer.

本発明が治療対象とするがんは任意の種類のがんである。好ましい実施態様では、本発明のペプチドは、とりわけカテプシンEが関与すると考えられるTRAILリガンドの遊離とそれに伴うTRAIL受容体への結合およびそれに続くアポトーシス反応によるがん細胞死が期待されるがんに有効と考えられる。本発明のペプチドは、カテプシンEの接近が容易な遊離がん細胞(血液系や浮遊性のがん細胞)には特に有効と考えられる。本発明のペプチドは、固形がん細胞であっても、その表層細胞を順次細胞死する形で、縮小消滅させることが期待される。本発明のペプチドは、治療方法に使用することができる。また、本発明のペプチドは医薬の製造または調製方法に使用することができる。
本発明の治療対象の個体または患者は、哺乳動物であり、好ましくはヒトである。
The cancer to be treated by the present invention is any type of cancer. In a preferred embodiment, the peptide of the present invention is particularly effective for cancer in which cathepsin E is considered to be involved in the release of TRAIL ligand and the accompanying binding to TRAIL receptor and subsequent cancer cell death due to apoptotic reaction. it is conceivable that. The peptide of the present invention is considered to be particularly effective for free cancer cells (blood system or planktonic cancer cells) to which cathepsin E is easily accessible. The peptide of the present invention is expected to reduce and eliminate the surface cells of the solid cancer cells in a form of successive cell death. The peptides of the present invention can be used in therapeutic methods. Further, the peptide of the present invention can be used in a method for producing or preparing a medicament.
The individual or patient to be treated according to the invention is a mammal, preferably a human.

本発明は、有効成分としてカテプシン活性化ペプチドを含む、がんを治療するための医薬を提供する。カテプシンE酵素活性を促進するために、本発明の医薬の有効量が患者に投与される。本発明の医薬は、有効成分であるペプチドに加えて、医薬として許容される担体を含んでもよい。   The present invention provides a medicament for treating cancer, comprising a cathepsin-activating peptide as an active ingredient. To promote cathepsin E enzyme activity, an effective amount of a medicament of the present invention is administered to a patient. The medicament of the present invention may contain a pharmaceutically acceptable carrier in addition to the peptide as an active ingredient.

別の態様において、本発明の医薬は、2種類以上のカテプシンE活性化ペプチド(CEAP)を含む。第1のCEAPと第2のCEAPは、カテプシンEの同じ部位に結合するものであってもよく、または異なる部位に結合するものであってもよい。   In another aspect, the medicament of the present invention comprises two or more cathepsin E activating peptides (CEAP). The first CEAP and the second CEAP may bind to the same site of cathepsin E or may bind to different sites.

本発明の医薬は、任意の適切な手段によって、経口投与、肺内投与、鼻腔内投与、病巣内投与、局所投与、または眼内投与されてもよい。本発明の医薬は非経口注入により投与されてもよく、非経口注入には、筋肉内、静脈内、動脈内、または腹腔内への注入、または皮下注射などが含まれる。投薬レジュメは、投与が短期間かまたは長期であるかによって適切に計画される。本発明の医薬は治療目的に最適な剤形で処方され、医療従事者の知識に基づいて治療に最適且つ臨床的に妥当な投与経路、投与方法、投与量および投与スケジュールが決定される。   The medicament of the present invention may be administered orally, pulmonary, intranasally, intralesional, topically, or intraocularly by any suitable means. The medicament of the present invention may be administered by parenteral injection, which includes intramuscular, intravenous, intraarterial, or intraperitoneal injection, or subcutaneous injection. Dosage regimens are appropriately planned depending on whether the administration is short-term or long-term. The medicament of the present invention is formulated in a dosage form optimal for the purpose of treatment, and an optimal and clinically appropriate administration route, administration method, dosage and administration schedule for the treatment are determined based on the knowledge of the medical staff.

(カテプシンEの酵素活性測定方法)
本発明のペプチドはペプチドアプタマーとして、以下の(a)から(c)を含む、試料中のカテプシンEの酵素活性測定方法に使用することができる。
(a)固相化されたペプチドアプタマーと試料を混合し、固相化ペプチドアプタマーに結合したカテプシンEを得る工程、
(b)固相化ペプチドアプタマーに結合したカテプシンEと、標識されたカテプシンE基質を接触させる工程、および
(C)カテプシンEによるカテプシンE基質の切断を検出してカテプシンE酵素活性を求める工程。
本発明のペプチドは、カテプシンEを捕捉しても、それとの結合はいわゆるアロステリック結合であり、酵素の活性を妨げず、むしろ活性を向上させる機能がある。このため、カテプシンE酵素活性の測定感度が上昇する。
(Method for measuring enzyme activity of cathepsin E)
The peptide of the present invention can be used as a peptide aptamer in a method for measuring the enzymatic activity of cathepsin E in a sample, including the following (a) to (c).
(A) mixing the sample with the solid-phased peptide aptamer to obtain cathepsin E bound to the solid-phased peptide aptamer;
(B) contacting cathepsin E bound to the immobilized peptide aptamer with a labeled cathepsin E substrate; and (C) detecting cathepsin E substrate activity by cathepsin E to determine cathepsin E enzyme activity.
Even if the peptide of the present invention captures cathepsin E, the bond therewith is a so-called allosteric bond and does not hinder the activity of the enzyme, but rather has the function of improving the activity. For this reason, the measurement sensitivity of the cathepsin E enzyme activity increases.

乳がん患者の予後と相関しているのは、カテプシンEの物質的総量ではなく、カテプシンEの活性である(非特許文献3)。可能性としては、これに限定されないが、乳がん患者のカテプシンEは一部失活しているか、そもそも発現量が減っているかの両方があり、前者はカテプシンEの物質量と活性量の両者を測定することで判断できる。従来技術では、高感度に活性を測定するのが難しく、腕のいいエキスパートしかできなかったという事情がある。本発明のペプチドは、1nM以下、すなわちpMオーダーの解離定数でカテプシンEに結合してかつカテプシンEの酵素活性を向上させるため、カテプシンE活性の測定に用いた場合、測定感度が、従来のペプチドを用いた場合と比較して格段に上昇する。   What correlates with the prognosis of breast cancer patients is not the total amount of cathepsin E but the activity of cathepsin E (Non-Patent Document 3). Possibly, but not limited to, cathepsin E in breast cancer patients may be partially inactivated or its expression level may be reduced in the first place, and the former may reduce both the substance amount and the activity amount of cathepsin E. It can be determined by measuring. In the prior art, it is difficult to measure the activity with high sensitivity, and there is a situation that only skilled experts can do so. The peptide of the present invention binds to cathepsin E with a dissociation constant of 1 nM or less, that is, a pM order, and improves the enzymatic activity of cathepsin E. Therefore, when used for the measurement of cathepsin E activity, the measurement sensitivity is lower than that of the conventional peptide. It rises remarkably as compared with the case where is used.

カテプシンEの酵素活性測定方法工程(a)
本発明のカテプシンEの酵素活性測定方法では、ペプチドアプタマーは、プレート、プレートのウェル、アレイ、ビーズ、チューブ、チップなどの固相に固相化される。ペプチドアプタマーは、固相に、ペプチドやPEGなどのリンカーを介して固相化されてもよいし、直接的に固相化されてもよい。
Method (a) for measuring enzyme activity of cathepsin E
In the method for measuring the enzymatic activity of cathepsin E of the present invention, the peptide aptamer is immobilized on a solid phase such as a plate, a plate well, an array, a bead, a tube, or a chip. The peptide aptamer may be immobilized on a solid phase via a linker such as a peptide or PEG, or may be immobilized directly.

本発明の測定方法に用いられる試料は、CEを含有する試料であれば、特に制限はなく、通常は生物由来検体であり、例えば哺乳動物の血液、血清、血漿、尿、便、髄液、唾液、ぬぐい液、各種組織液等の体液、細胞(がん細胞、良性腫瘍細胞、悪性腫瘍細胞)およびそれらの細胞溶解液、または組織(がん組織、良性腫瘍組織、悪性腫瘍組織)およびそれらの組織溶解液であることができる。   The sample used in the measurement method of the present invention is not particularly limited as long as it is a sample containing CE, and is usually a biological sample, such as mammalian blood, serum, plasma, urine, stool, cerebrospinal fluid, Body fluids such as saliva, swabs, various tissue fluids, cells (cancer cells, benign tumor cells, malignant tumor cells) and their cell lysates, or tissues (cancer tissues, benign tumor tissues, malignant tumor tissues) and their It can be a tissue lysate.

固相化されたペプチドアプタマーと試料との混合は、例えばペプチドアプタマーが固相化された固相を含む容器に、上記試料を含む緩衝液を注入することにより実施してもよいし、上記試料と緩衝液を含む容器にペプチドアプタマーが固相化されたビーズ等を投入することにより実施してもよい。この混合により、試料中のCEは、固相化ペプチドアプタマーに結合する。これにより固相化ペプチドアプタマーに結合したカテプシンEを得る。ペプチドアプタマーと試料との混合は、試料がカテプシンEを含む場合にはペプチドアプタマーとカテプシンEが結合できる条件を適宜選択して行われる。すなわち、仮に測定試料にカテプシンE濃度が過剰に存在し、結合可能なペプチド濃度を超えるような場合は、試料を緩衝液で希釈して用いることができる。固相化ペプチドアプタマーに非特異的に弱く結合している夾雑物を除去するため、上記固相や固相を含む容器(例えばプレートのウェルやチューブ)を、試料を含む緩衝液の除去後に、蒸留水等で洗浄することが好ましい。   The mixing of the immobilized peptide aptamer and the sample may be performed, for example, by injecting a buffer containing the sample into a container containing the solid phase on which the peptide aptamer is immobilized, or And a buffer containing a peptide aptamer and solid phase-immobilized beads. By this mixing, CE in the sample binds to the immobilized peptide aptamer. Thus, cathepsin E bound to the immobilized peptide aptamer is obtained. Mixing of the peptide aptamer and the sample is performed by appropriately selecting conditions under which the peptide aptamer and the cathepsin E can bind when the sample contains cathepsin E. That is, if the concentration of cathepsin E is excessively present in the measurement sample and exceeds the concentration of bindable peptide, the sample can be diluted with a buffer and used. In order to remove contaminants that are nonspecifically and weakly bound to the immobilized peptide aptamer, the solid phase or a container containing the solid phase (eg, a well or tube of a plate) is removed after removing the buffer containing the sample. Washing with distilled water or the like is preferred.

カテプシンEの酵素活性測定方法の工程(b)
固相化ペプチドアプタマーに結合したカテプシンEと、標識されたカテプシンE基質を接触させる。標識は、例えば、発色物質、蛍光発生物質、化学発光物質、酵素などを利用するものであってもよい。固相化ペプチドアプタマーに結合したカテプシンEと、標識されたカテプシンE基質との接触は、pHを中性に調整した溶液中で実施される。本発明のペプチドは、中性pH環境下でカテプシンEを活性化するためである。
Step (b) of the method for measuring the enzyme activity of cathepsin E
Cathepsin E bound to the immobilized peptide aptamer is contacted with a labeled cathepsin E substrate. The label may use, for example, a coloring substance, a fluorescent substance, a chemiluminescent substance, an enzyme, or the like. The contact between the cathepsin E bound to the immobilized peptide aptamer and the labeled cathepsin E substrate is performed in a solution whose pH is adjusted to neutral. This is because the peptide of the present invention activates cathepsin E under a neutral pH environment.

カテプシンEの酵素活性測定方法の工程(c)
カテプシンEによるカテプシンE基質の切断を検出してカテプシンE酵素活性を求める。カテプシンEによるカテプシンE基質の切断は、標識物質の化学的変化をモニターすることにより検出される。検出は当業者に公知の方法により行うことができ、例えば、蛍光物質の場合には蛍光光度計により検出することができ、発色物質の場合には分光光度計により検出することができる。
試料中のカテプシンEの酵素活性の測定方法について、以下に具体例を記載する。但し、この例に限定される意図ではない。
Step (c) of the method for measuring the enzyme activity of cathepsin E
Cathepsin E enzyme activity is determined by detecting cathepsin E substrate cleavage by cathepsin E. Cathepsin E substrate cleavage by cathepsin E is detected by monitoring the chemical change of the labeling substance. The detection can be performed by a method known to those skilled in the art. For example, in the case of a fluorescent substance, it can be detected by a fluorometer, and in the case of a coloring substance, it can be detected by a spectrophotometer.
Specific examples of the method for measuring the enzymatic activity of cathepsin E in a sample are described below. However, it is not intended to be limited to this example.

<ペプチドアプタマーの固相化>
本発明のペプチド(ペプチドアプタマー)をカップリング緩衝液(0.2M NaHCO3、0.5M NaCl、pH8.3)で1mg/mlに希釈し、50μlのペプチド溶液をペプチドコーティングプレート(TaKaRa)のアレイに注ぎ、直ちに、10μlのReaction solution(TaKaRa)を各ウェルに加え、室温で2時間インキュベートする。インキュベーション後、溶液をプレートのウェルから移動させ、ペプチドコーティングウェルを200μlの蒸留水で3回洗浄する。次に、ブロッキング溶液(0.5Mエタノールアミン、0.5M NaCl(pH8.3))200μlを各ウェルに添加し、容器内に存在する非特異的結合物質を失活させるために室温で1時間インキュベートする。ブロッキング溶液を除去した後、ウェルを200μlの蒸留水で3回洗浄する。
<Immobilization of peptide aptamer>
The peptide (peptide aptamer) of the present invention is diluted to 1 mg / ml with a coupling buffer (0.2 M NaHCO 3 , 0.5 M NaCl, pH 8.3), and 50 μl of the peptide solution is arrayed on a peptide-coated plate (TaKaRa). And immediately add 10 μl Reaction solution (TaKaRa) to each well and incubate at room temperature for 2 hours. After incubation, the solution is removed from the wells of the plate and the peptide-coated wells are washed three times with 200 μl of distilled water. Next, 200 μl of a blocking solution (0.5 M ethanolamine, 0.5 M NaCl (pH 8.3)) is added to each well, and at room temperature for 1 hour to inactivate non-specific binding substances present in the container. Incubate. After removing the blocking solution, the wells are washed three times with 200 μl of distilled water.

<ペプチドアプタマーによるカテプシンEの捕捉>
カテプシンEプロテアーゼ含有組織抽出物または血清を緩衝液(500mM酢酸ナトリウム、1M NaCl、pH4.0)でpH7.4に調整する。15,000rpmで5分間の遠心分離によってできた沈殿を除去し、上清を回収する。30μlの上清を各認識ペプチド固定化ウェルに添加し、室温で20分間インキュベートし、溶液を除去する。プレート上に残っている溶液を200μlの蒸留水で2回洗浄する。
<Capture of cathepsin E by peptide aptamer>
The cathepsin E protease-containing tissue extract or serum is adjusted to pH 7.4 with buffer (500 mM sodium acetate, 1 M NaCl, pH 4.0). The precipitate formed is removed by centrifugation at 15,000 rpm for 5 minutes, and the supernatant is recovered. 30 μl of the supernatant is added to each recognition peptide-immobilized well, incubated at room temperature for 20 minutes, and the solution is removed. The solution remaining on the plate is washed twice with 200 μl of distilled water.

<Enzyme on peptideでの測定>
ペプチド上に捕捉されたカテプシンEの量を蛍光発生基質を用いたアッセイにより測定する。蛍光発生基質で標識されたカテプシンE基質(Nma-Gly-Gly-Arg-Arg-Ser-Gly-Thr-Cys-Gly(Dnp)-D-Arg-NH2:配列番号101)、50mMの酢酸ナトリウムおよび100mMのNaClを含む溶液(pH4.5)を各ウェルに添加し、次いで40℃で10分間インキュベートする。
蛍光プレートリーダーFluPOLO(TaKaRa)を用いて、インキュベーション中に基質切断によって生成された蛍光強度の増加を、励起波長360nm/蛍光波長430nmで測定する。
<Measurement with Enzyme on peptide>
The amount of cathepsin E captured on the peptide is measured by an assay using a fluorogenic substrate. Fluorogenic substrate labeled with cathepsin E substrate (Nma-Gly-Gly-Arg -Arg-Ser-Gly-Thr-Cys-Gly (Dnp) -D-Arg-NH 2: SEQ ID NO: 101), sodium acetate 50mM And a solution (pH 4.5) containing 100 mM NaCl is added to each well and then incubated at 40 ° C. for 10 minutes.
Using a fluorescence plate reader FluPOLO (TaKaRa), the increase in fluorescence intensity generated by substrate cleavage during incubation is measured at an excitation wavelength of 360 nm / fluorescence wavelength of 430 nm.

(カテプシンE量の測定方法)
本発明のペプチドは、ペプチドアプタマーとして、以下の(a)および(b)を含む、試料中に含まれるカテプシンE量を測定する方法に使用される。
(a)固相化されたペプチドアプタマーと試料を混合し、固相化ペプチドアプタマーに結合したカテプシンEを得る工程、および
(b)カテプシンEが結合したペプチドアプタマーを検出し、試料中のカテプシンE量を求める工程。
(Method of measuring cathepsin E amount)
The peptide of the present invention is used as a peptide aptamer in a method for measuring the amount of cathepsin E contained in a sample, including the following (a) and (b).
(A) a step of mixing the sample with the immobilized peptide aptamer to obtain cathepsin E bound to the immobilized peptide aptamer; and (b) detecting the peptide aptamer to which cathepsin E is bound and detecting the cathepsin E in the sample. The process of determining the quantity.

カテプシンE量の測定方法の工程(a)
本発明のカテプシンE量の測定方法では、ペプチドアプタマーは、プレート、プレートのウェル、アレイ、ビーズ、チューブ、チップ、バイオセンサチップなどの固相に固相化される。また、固相の材料としては、例えば、ガラス、プラスチック、金属、カーボンなど挙げられる。
Step (a) of the method for measuring the amount of cathepsin E
In the method for measuring the amount of cathepsin E of the present invention, the peptide aptamer is immobilized on a solid phase such as a plate, a well of a plate, an array, a bead, a tube, a chip, a biosensor chip, or the like. Examples of the solid phase material include glass, plastic, metal, and carbon.

本発明の測定方法に用いられる試料は、CEを含有する試料であれば、特に制限はなく、通常は生物由来検体であり、例えば哺乳動物の血液、血清、血漿、尿、便、髄液、唾液、ぬぐい液、各種組織液等の体液、細胞(がん細胞、良性腫瘍細胞、悪性腫瘍細胞)およびそれらの細胞溶解液、または組織(がん組織、良性腫瘍組織、悪性腫瘍組織)およびそれらの組織溶解液であることができる。   The sample used in the measurement method of the present invention is not particularly limited as long as it is a sample containing CE, and is usually a biological sample, such as mammalian blood, serum, plasma, urine, stool, cerebrospinal fluid, Body fluids such as saliva, swabs, various tissue fluids, cells (cancer cells, benign tumor cells, malignant tumor cells) and their cell lysates, or tissues (cancer tissues, benign tumor tissues, malignant tumor tissues) and their It can be a tissue lysate.

固相化されたペプチドアプタマーと試料との混合は、緩衝液中で上記試料と固相化されたペプチドアプタマーを混合することにより実施してもよく、例えば、当該固相を含む容器に上記試料と緩衝液を加えることにより実施してもよい。この混合により、試料中のCEは、固相化ペプチドアプタマーに結合する。これにより、ペプチドアプタマーに結合したカテプシンEを得る。ペプチドアプタマーと試料との混合は、試料がカテプシンEを含む場合にはペプチドアプタマーとカテプシンEが結合できる条件を適宜選択して行われる。   The mixing of the immobilized peptide aptamer and the sample may be performed by mixing the sample and the immobilized peptide aptamer in a buffer solution.For example, the sample may be placed in a container containing the solid phase. And a buffer solution. By this mixing, CE in the sample binds to the immobilized peptide aptamer. Thus, cathepsin E bound to the peptide aptamer is obtained. Mixing of the peptide aptamer and the sample is performed by appropriately selecting conditions under which the peptide aptamer and the cathepsin E can bind when the sample contains cathepsin E.

カテプシンE量の測定方法の工程(b)
カテプシンEが結合したペプチドアプタマーの検出は、例えば適当な標識を予めペプチドアプタマーに結合させておき、この標識から得られるシグナルを測定することができる。ここで使用可能な標識としては、例えば、化学発光物質を基質とするような、HRP(Horse Radish Peroxidase)、ALP(Alkaline Phosphatase)などの他、蛍光標識などの公知の物質を使用することができる。
Step (b) of the method for measuring the amount of cathepsin E
For detection of the peptide aptamer to which cathepsin E is bound, for example, an appropriate label is previously bound to the peptide aptamer, and a signal obtained from the label can be measured. As the label that can be used here, for example, a chemiluminescent substance as a substrate, other than HRP (Horse Radish Peroxidase), ALP (Alkaline Phosphatase), and other known substances such as a fluorescent label can be used. .

本発明のペプチドアプタマーの、第1のアプタマー領域と第2のアプタマー領域はカテプシンEタンパク質の同じ部位に結合するか、あるいは異なる部位に結合する。本発明の好ましい実施態様では、本発明のペプチドアプタマーの、第1のアプタマー領域と第2のアプタマー領域はカテプシンEタンパク質の異なる部位に結合し、ペプチドアプタマーのカテプシンEに対する結合力が相加的にまたは相乗的に増大する。本発明のペプチドアプタマーは、カテプシンEの異なる部分にそれぞれ結合する第1のアプタマー領域と第2のアプタマー領域を有するため、カテプシンEに対する特異性が高く、試料中に含まれるカテプシンE量を精度よく測定することができる。
本発明のペプチドアプタマーは、1nM以下、pMオーダーの解離定数(KD)でカテプシンEに結合するため、カテプシンE量の測定精度が、従来のペプチドと比較して上昇する。
In the peptide aptamer of the present invention, the first aptamer region and the second aptamer region bind to the same site of the cathepsin E protein or to different sites. In a preferred embodiment of the present invention, the first aptamer region and the second aptamer region of the peptide aptamer of the present invention bind to different sites of the cathepsin E protein, and the binding ability of the peptide aptamer to cathepsin E is additive. Or increase synergistically. Since the peptide aptamer of the present invention has a first aptamer region and a second aptamer region that respectively bind to different portions of cathepsin E, it has high specificity for cathepsin E, and can accurately determine the amount of cathepsin E contained in a sample. Can be measured.
Since the peptide aptamer of the present invention binds to cathepsin E with a dissociation constant (KD) of 1 nM or less and on the order of pM, the measurement accuracy of the amount of cathepsin E is increased as compared with conventional peptides.

好ましい実施形態では、本発明のカテプシンE量測定方法は、単層カーボンナノチューブ電界効果型トランジスタ法(SWCNT FET)を用いて実施することができる。ここで、カテプシンE量の測定方法の工程(a)の固相化されたペプチドアプタマーは、電極に設置されたカーボンナノチューブに固相化されたペプチドアプタマーであってもよく、そして工程(b)は、上記ペプチドアプタマーとカテプシンEの結合前後において、上記電極に生じる標準電極に対する電位差を測定することを含む工程としてもよい。   In a preferred embodiment, the method for measuring the amount of cathepsin E of the present invention can be carried out using a single-walled carbon nanotube field effect transistor method (SWCNT FET). Here, the peptide aptamer immobilized in step (a) of the method for measuring the amount of cathepsin E may be a peptide aptamer immobilized on a carbon nanotube provided on an electrode, and the step (b) May be a step including measuring a potential difference between the standard electrode and the electrode before and after the binding of the peptide aptamer and cathepsin E.

SWCNT FET法を用いたカテプシンE量の測定方法では、SWCNT FETを製造し、本発明のペプチドをペプチドアプタマーとしてSWCNTチャネルのカーボンナノチューブにリンカーを介して固相化して、カテプシンE検出用SWCNT FETセンサーを用意する。固相化のための、ペプチドアプタマーとリンカーの濃度およびインキュベーション条件は、当該分野の公知技術に基づいて、体系的に調整し決定することができる。ペプチドアプタマーを修飾したセンサーは0.0005×PBS(pH7.4)中に入れ、さまざまな濃度(例えば、0.1〜10ng/mL)のカテプシンEで計測をすることができる。SWCNT FET法を用いたカテプシンE量の測定方法については、非特許文献15を参考にして実施することができる。   In the method for measuring the amount of cathepsin E using the SWCNT FET method, a SWCNT FET is manufactured, and the peptide of the present invention is immobilized as a peptide aptamer to a carbon nanotube of a SWCNT channel via a linker, and the SWCNT FET sensor for detecting cathepsin E is used. Prepare The concentration of the peptide aptamer and the linker and the incubation conditions for immobilization can be systematically adjusted and determined based on known techniques in the art. The peptide aptamer-modified sensor can be placed in 0.0005 × PBS (pH 7.4) and measured at various concentrations (eg, 0.1 to 10 ng / mL) of cathepsin E. The method of measuring the amount of cathepsin E using the SWCNT FET method can be implemented with reference to Non-Patent Document 15.

(ライブラリーについて)
本発明のペプチドは、高速化された試験管内分子進化法である発達ライブラリー法を使用したカテプシン活性化ペプチド開発の最終段階に位置付けられた四次ライブラリーから開発された。試験管内進化法はランダムな配列をもつ集団をはじめとし、分子集団であるライブラリーから目的の機能をもつ分子群を淘汰する集団選択と、個々のクローンごとに淘汰するクローン選択のプロセスを経てライブラリーを高い活性を持つ集団へと絞りこんでいく。淘汰が進むにつれて弱い活性、低い親和性の分子は取り除かれ、ライブラリーの多様性は減少する。すなわち構成する分子群の種類は減っていくが、高い活性をもつ分子が残る。ここからさらに高い活性を示す分子群を選び出すために、人工的に変異を加えることで次段階のライブラリーを構成する。発達ライブラリー法の中では、ライブラリーの進化のためにY連結ブロックシャフリング(YLBS)法を用いる段階がある。この方法では、N種(たとえば、10種)のブロックを原料としてわずか4回連結するだけでN16(たとえば、出発時に10種の要素から始めると、1016)の分子多様性が実現する。集団での淘汰、および個々のクローンでの淘汰を行った後に得られたペプチド分子から、4つのアミノ酸ブロックを選び出し連結して二次ライブラリーを得て、続いて淘汰を行う。この結果得られた二次ライブラリー淘汰産物はすでに機能単位(モジュール)とみなすことができる(Kitamura K et al. Journal of Molecular Biology. 2009;387(5):1186-1198、非特許文献13)。この機能単位とスペーサ配列を組み合わせることで三次ライブラリー(ペアペプチドライブラリー)が作製された(非特許文献14)。本明細書ではこの三次ライブラリーの淘汰産物に対してさらにアミノ酸配列に点置換を加えて得られる点置換体四次ライブラリーを作製する(図1)。点置換体四次ライブラリーを淘汰した後に、さらに、それらの点置換体四次ライブラリー淘汰産物にDNAシャフリング(Stemmer WP.Nature.1994, Aug4;370 (6488): 389-91)を導入する。
(About the library)
The peptides of the present invention were developed from a quaternary library positioned at the final stage of cathepsin-activating peptide development using a developmental library method, which is a accelerated in vitro molecular evolution method. The in vitro evolution method is based on live selection through a process of selecting a population that has a desired function from a library that is a population of molecules, including populations with random sequences, and a clone selection process that selects individual clones. The rally will be narrowed down to a group with high activity. As selection progresses, weakly active, low-affinity molecules are removed and library diversity is reduced. In other words, although the types of constituent molecular groups decrease, molecules having high activity remain. In order to select a group of molecules having a higher activity from this, a library of the next stage is constructed by artificially adding a mutation. Among the developmental library methods, there is a step of using a Y-linked block shuffling (YLBS) method for library evolution. In this method, molecular diversity of N 16 (for example, 10 16 when starting from 10 elements at the time of departure) is realized by linking only four times using N (for example, 10) blocks as raw materials. Four amino acid blocks are selected and ligated from a peptide molecule obtained after performing selection in a population and selection in individual clones to obtain a secondary library, followed by selection. The secondary library selection product obtained as a result can be considered as a functional unit (module) (Kitamura K et al. Journal of Molecular Biology. 2009; 387 (5): 1186-1198, Non-patent Document 13). . A tertiary library (paired peptide library) was prepared by combining this functional unit and a spacer sequence (Non-patent Document 14). In the present specification, a quaternary library of point substitutions obtained by further adding a point substitution to the amino acid sequence of the selection product of the tertiary library is prepared (FIG. 1). After the quaternary point-substituted library has been selected, DNA shuffling (Stemmer WP. Nature. 1994, Aug4; 370 (6488): 389-91) is further introduced into those point-substituted quaternary library selection products. I do.

(cDNAディスプレイ法)
ペプチドを創製するために、まず表現型であるペプチド部分と遺伝型部分であるDNAを対応付ける必要がある。本研究室で開発されたcDNAディスプレイ法を用いて、四次ライブラリーから目的のペプチド・タンパクを得る手順を図2に示す。
ペプチドをコードする四次ライブラリーのDNAをPCRすることで増幅し、転写することによってmRNAをつくり、表現型と遺伝型の対応をつける小分子ピューロマイシンリンカーと連結する。そして、翻訳を行うことによってピューロマイシンにペプチドを連結させる。その後、mRNAを安定化させるために逆転写を行う。続いてピューロマイシンに連結しているペプチド鎖の精製過程を経ることによってcDNAディスプレイを作製する。最後にターゲットに対して淘汰を行うことによって、より機能(結合能)の高いペプチドが得られる(非特許文献12、Tsuji-Ueno S, et al. Protein and Peptide Letters. 2011;18(6):642-650)。この連結体にはSFリンク(Naimuddin et al. J. MOL, Recog. 2007)が導入されており、機能(例えば、酵素活性制御)により淘汰できる。
(CDNA display method)
In order to create a peptide, it is necessary to first associate a phenotype peptide portion with a genotype DNA portion. FIG. 2 shows a procedure for obtaining a target peptide / protein from a quaternary library using the cDNA display method developed in this laboratory.
The DNA of the quaternary library encoding the peptide is amplified by PCR and transcribed to produce mRNA, which is linked to a small molecule puromycin linker that associates phenotype with genotype. Then, the peptide is linked to puromycin by performing translation. Thereafter, reverse transcription is performed to stabilize the mRNA. Subsequently, cDNA display is produced by purifying the peptide chain linked to puromycin. Finally, by performing selection on the target, a peptide having a higher function (binding ability) can be obtained (Non-Patent Document 12, Tsuji-Ueno S, et al. Protein and Peptide Letters. 2011; 18 (6): 642-650). In this conjugate, an SF link (Naimuddin et al. J. MOL, Recog. 2007) has been introduced and can be selected by function (eg, enzyme activity control).

実験方法について以下に説明する。
実験方法1:cDNAディスプレイの作製
図1に記載の点置換体四次ライブラリーのコンストラクトのDNAを増幅したPCR産物と転写反応試薬を以下のとおり混合する。
PCR産物 1 pmol
25 mM r(A,T,U,G)TP mix (Promega) 3μl
5×T7 Trans Buffer (Promega) 2μl
RNase-free water (Promega) up to 9μl
T7 Enz mix (Promega) 1μl
The experimental method will be described below.
Experimental method 1: Preparation of cDNA display The PCR product obtained by amplifying the DNA of the construct of the quaternary library of the point-substituted product shown in FIG. 1 and a transcription reaction reagent are mixed as follows.
PCR product 1 pmol
25 mM r (A, T, U, G) TP mix (Promega) 3μl
5 × T7 Trans Buffer (Promega) 2μl
RNase-free water (Promega) up to 9μl
T7 Enz mix (Promega) 1μl

PCR産物を含む溶液を37℃で3時間インキュベートし、更にRQ1 RNase−Free DNase(1U/μl、Promega)を1μlを加えて37℃で15分間インキュベートする。RNeasy(Qiagen)を用いてRNA精製を行い、最終溶液量を14μlにした。分光光度計Nano Drop ND−1000を用いてmRNA産物を定量する。
上記得られたmRNA産物とライゲーション試薬を以下のとおり混合する。
mRNA産物 20 pmol
SBP (streptavidin puromycin) linker (20pmol/μl) 22 pmol
10×T4 ligase buffer (TaKaRa) 2.5μl
RNase-free water up to 20μl
The solution containing the PCR product is incubated at 37 ° C. for 3 hours, and 1 μl of RQ1 RNase-Free DNase (1 U / μl, Promega) is added, followed by incubation at 37 ° C. for 15 minutes. RNA purification was performed using RNeasy (Qiagen) to a final solution volume of 14 μl. The mRNA product is quantified using a spectrophotometer Nano Drop ND-1000.
The mRNA product obtained above and the ligation reagent are mixed as follows.
mRNA product 20 pmol
SBP (streptavidin puromycin) linker (20 pmol / μl) 22 pmol
10 × T4 ligase buffer (TaKaRa) 2.5μl
RNase-free water up to 20μl

次に、mRNAを含む溶液について、ライゲーション反応を、90℃:2min→70℃:2min→25℃:3sec→4℃:Holdの手順で行う。T4 RNK(10U/μl;TaKaRa)1μlおよびT4RNA ligase (30U/μl;TaKaRa)1μlを加えた後、25℃で1時間20分インキュベートする。RNA精製を行い、最終溶液量を27μlにする。電気泳動でライゲーション産物を確認する(Gel組成:Polyacrylamide gel (6%T,5%C) containing 8M Urea、1×TBE;泳動条件100V、55℃、5×TBE, 8min)。
ライゲーション産物と翻訳用試薬を以下のとおり混合する。0.2mlのチューブで2本分作製する。
ライゲーション産物 (2.2pmol/μl) 4μl
20×Master Mix-Me 1.25μl
20×Master Mix-Leu 1.25μl
Reticulocyte lysate 34μl
RNase-free water up to 50μl
Next, the ligation reaction is performed on the solution containing mRNA in the order of 90 ° C .: 2 min → 70 ° C .: 2 min → 25 ° C .: 3 sec → 4 ° C .: Hold. After adding 1 μl of T4 RNK (10 U / μl; TaKaRa) and 1 μl of T4 RNA ligase (30 U / μl; TaKaRa), the mixture is incubated at 25 ° C. for 1 hour and 20 minutes. Perform RNA purification and bring the final solution volume to 27 μl. The ligation product is confirmed by electrophoresis (Gel composition: Polyacrylamide gel (6% T, 5% C) containing 8 M Urea, 1 × TBE; electrophoresis conditions 100 V, 55 ° C., 5 × TBE, 8 min).
The ligation product and the translation reagent are mixed as follows. Make two tubes in a 0.2 ml tube.
Ligation product (2.2pmol / μl) 4μl
20 × Master Mix-Me 1.25μl
20 × Master Mix-Leu 1.25μl
Reticulocyte lysate 34μl
RNase-free water up to 50μl

ライゲーション産物を含む溶液を翻訳のため、30℃で20分間インキュベートした後、3MのKClを20μl、1MのMgCl2を6μlを加え、37℃で1時間20分間インキュベートする。SDS PAGEによりmRNAディスプレイ産物を確認する(Gel組成:Polyacrylamide gel(4→6%T 5%C) containing 8 M Urea、0.1 SDS;泳動条件:電流10 mA、2時間、泳動用緩衝液25mM Tris、192mM Glycine、0.1% SDS)。mRNAディスプレイ産物をSA−ビーズ (Dynabeads MyOne Streptavidin C1)を使用して精製する。
mRNAディスプレイ産物が結合したSA−ビーズと逆転写用試薬を以下のとおり混合する。
mRNAディスプレイ産物が結合したビーズ 全量
5×ReverTraAce buffer (TOYOBO) 8μl
2.5 mM dNTP mix 16μl
RNase-free water up to 15μl
ReverTraAce Enzyme (TOYOBO) 1μl
After incubating the solution containing the ligation product for translation at 30 ° C. for 20 minutes, 20 μl of 3M KCl and 6 μl of 1M MgCl 2 are added, and the mixture is incubated at 37 ° C. for 1 hour and 20 minutes. Confirm the mRNA display product by SDS PAGE (Gel composition: Polyacrylamide gel (4 → 6% T 5% C) containing 8 M Urea, 0.1 SDS; electrophoresis conditions: current 10 mA, 2 hours, electrophoresis buffer 25 mM Tris, 192 mM Glycine, 0.1% SDS). The mRNA display product is purified using SA-beads (Dynabeads MyOne Streptavidin C1).
The SA-beads to which the mRNA display product is bound and the reagent for reverse transcription are mixed as follows.
Total amount of beads to which mRNA display product is bound
5 × ReverTraAce buffer (TOYOBO) 8μl
2.5 mM dNTP mix 16 μl
RNase-free water up to 15μl
ReverTraAce Enzyme (TOYOBO) 1μl

ビーズを含む溶液を42℃で20分混和しながらインキュベートした後、上澄みを除去する。100μlの5 mM imidazole in PBS500で2回洗浄する。0.5μlのRNase T1(1000U/μl)を39.5μlのビーズを含む5 mM imidazole in PBS500に加える。37℃で20分間インキュベートし、上澄みを回収する。さらに、ピューロマイシンに連結しているペプチド鎖を精製し(His Mag sepharose Ni-ビーズ、バイオスピンカラム、Xa)、cDNAディスプレイを得る。   After incubating the solution containing the beads at 42 ° C. with mixing for 20 minutes, the supernatant is removed. Wash twice with 100 μl of 5 mM imidazole in PBS500. Add 0.5 μl RNase T1 (1000 U / μl) to 5 mM imidazole in PBS500 containing 39.5 μl beads. Incubate at 37 ° C for 20 minutes and collect the supernatant. Further, the peptide chain linked to puromycin is purified (His Mag sepharose Ni-beads, biospin column, Xa) to obtain a cDNA display.

実験方法2:In vitro selection法
得られたcDNAディスプレイについて、selection-by-function 法を使用してカテプシンE活性化ペプチドを選択する。カテプシンEを固定化したNHS−ビーズ (NHS Mag Sepharose, GE Healthcare)を用意する。cDNAディスプレイを、カテプシンE固定化NHS−ビーズを含むSelection buffer (50mM Tris-HCl, 100mM NaCl, 5mM MgCl2, pH 7.4)中で、25℃で10分間インキュベートする。非結合DNA分子をSelection bufferにより3回洗浄除去する。カテプシンE固定化NHS−ビーズに結合したDNA分子をカテプシンE蛋白分解反応に適した温度(37℃)でインキュベートする。Wash buffer(50 mM Tris-HCl, 1.0 mM NaCl pH 7.4)により洗浄し、elution buffer (25% NH3)で65℃、10分間溶出させる。ビーズから溶出したDNA分子は大部分がカテプシンEの増強されたタンパク質分解反応によって生成されると想定できるので、次の評価工程のために回収する。この手順を、カテプシンE蛋白分解反応のための反応時間を短くして、3回繰り返す(1min、20sec、10sec)。最終産物をクローニングおよび配列決定に供して、点置換体四次ライブラリー淘汰産物であるカテプシンE活性化ペプチドを同定した。
Experimental method 2: In vitro selection method For the obtained cDNA display, a cathepsin E-activating peptide is selected using a selection-by-function method. Prepare NHS-beads (NHS Mag Sepharose, GE Healthcare) on which cathepsin E is immobilized. The cDNA display is incubated at 25 ° C. for 10 minutes in Selection buffer (50 mM Tris-HCl, 100 mM NaCl, 5 mM MgCl 2, pH 7.4) containing cathepsin E-immobilized NHS-beads. Unbound DNA molecules are washed away three times with Selection buffer. The DNA molecules bound to the cathepsin E immobilized NHS-beads are incubated at a temperature (37 ° C.) suitable for cathepsin E proteolysis. Wash with Wash buffer (50 mM Tris-HCl, 1.0 mM NaCl pH 7.4) and elute with elution buffer (25% NH 3 ) at 65 ° C. for 10 minutes. The DNA molecules eluted from the beads can be assumed to be largely produced by the enhanced proteolytic reaction of cathepsin E and are collected for the next evaluation step. This procedure is repeated three times (1 min, 20 sec, 10 sec) while shortening the reaction time for cathepsin E proteolysis. The final product was subjected to cloning and sequencing to identify the cathepsin E activating peptide, a product of the point-substituted quaternary library.

実験方法3:カテプシンE活性化ペプチドの評価
選択されたペプチドによるカテプシンE活性についての促進活性を決定するために、ペプチドをin vitro翻訳または化学合成により合成した。20nMカテプシンEと選択されたペプチドをSelection buffer (50mM Tris-HCl, 100mM NaCl, pH7.4)中、25℃で10分間前もってインキュベートする。次に蛍光基質(MOCAc-Gly-Lys-Pro-Ile-Leu-Phe-Phe-Arg-Leu-Lys(Dnp)-D-Arg-NH2:配列番号102)を5μM加え、37℃で1時間反応させる。蛍光測定器を用いて蛍光強度を440nm(励起340nm)で観察する。カテプシンEは通常、酸性pHで機能するが、中性pH(7.4)で感受性の蛍光発生基質は、S.B.P. Athauda and K. Takahashi (Protein and Peptide Letters,vol.9, no.1, pp.15-22,2002) らの文献をもとに設計された。
Experimental Method 3: Evaluation of Cathepsin E Activating Peptide To determine the enhancing activity of selected peptides on cathepsin E activity, peptides were synthesized by in vitro translation or chemical synthesis. 20 nM cathepsin E and the selected peptide are pre-incubated for 10 minutes at 25 ° C. in Selection buffer (50 mM Tris-HCl, 100 mM NaCl, pH 7.4). Next, 5 μM of a fluorescent substrate (MOCAc-Gly-Lys-Pro-Ile-Leu-Phe-Phe-Arg-Leu-Lys (Dnp) -D-Arg-NH 2 : SEQ ID NO: 102) was added, and the mixture was added at 37 ° C. for 1 hour. Let react. The fluorescence intensity is observed at 440 nm (excitation 340 nm) using a fluorimeter. Cathepsin E normally functions at acidic pH, but a fluorogenic substrate sensitive at neutral pH (7.4) is described in SBP Athauda and K. Takahashi (Protein and Peptide Letters, vol.9, no.1, pp. 15-22, 2002).

カテプシンEの活性(%)は以下の計算式から導いた。
Sfは選択されたペプチドの存在下でのカテプシンE反応の蛍光強度、Cfは選択されたペプチドの不在下でのカテプシンE反応の蛍光強度、Bfは蛍光基質のみを含む溶液のバックグラウンド蛍光である。ペプチド不在化でカテプシンEの活性は100%となる。なお、図5および10のグラフは、縦軸の標記は活性促進度合であり、カテプシンEの活性としては、この数値に100%を加えたものである。
The activity (%) of cathepsin E was derived from the following formula.
Sf is the fluorescence intensity of the cathepsin E reaction in the presence of the selected peptide, Cf is the fluorescence intensity of the cathepsin E reaction in the absence of the selected peptide, and Bf is the background fluorescence of a solution containing only the fluorescent substrate. . Cathepsin E activity becomes 100% in the absence of peptide. In the graphs of FIGS. 5 and 10, the notation on the vertical axis indicates the degree of activity promotion, and the activity of cathepsin E is obtained by adding 100% to this numerical value.

実験方法4:加算的点置換体四次ライブラリーの設計と構築
オリゴマーを用いて、DNAのハイブリダイゼーションと伸長反応を行うことにより新たなライブラリーを作製する。ハイブリダイゼーション試薬を以下のとおり混合する。
10×Ex taq Buffer 2.5μl
2.5 mM dNTP mixture 2μl
Hybridization oligomer 各100 pmol
Template DNA 500 ng
D.D.W up to 25μl
Ex Taq (5 U/μl)(TaKaRa) 0.125μl
各ハイブリダイゼーションステップにおいて、同じチューブのままで多段階反応させる。
以下のサイクルで反応を行う:95℃ =2min → 25℃(35℃) =5min → 40℃ =10min → 72℃ =5min。但し、ハイブリダイゼーション温度は各オリゴマーのTmに対して変更する。
Experimental method 4: Design and construction of quaternary library of additive point-substituted substance A new library is prepared by performing DNA hybridization and extension reaction using oligomers. Mix the hybridization reagents as follows.
10 × Ex taq Buffer 2.5μl
2.5 mM dNTP mixture 2 μl
Hybridization oligomer 100 pmol each
Template DNA 500 ng
DDW up to 25μl
Ex Taq (5 U / μl) (TaKaRa) 0.125μl
In each hybridization step, a multi-step reaction is performed in the same tube.
Perform the reaction in the following cycle: 95 ° C = 2min → 25 ° C (35 ° C) = 5min → 40 ° C = 10min → 72 ° C = 5min. However, the hybridization temperature is changed with respect to the Tm of each oligomer.

上記サイクルを6回行い、断片をつなぎ合わせる。最終産物を通常のプライマーを用いたPCRによって増幅させることにより、加算的点置換体四次ライブラリーを得る。
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明の範囲は、実施例に限定されない。
Perform the above cycle 6 times and join the fragments. The final product is amplified by PCR using ordinary primers to obtain a quaternary library of additive point substitutions.
Hereinafter, examples of the present invention will be described, but the scope of the present invention is not limited to the examples.

実施例1:機能淘汰型cDNAディスプレイ
以前得られた三次ライブラリーの淘汰産物(非特許文献14)に対してさらにアミノ酸配列に点置換を加えて得られる点置換体四次ライブラリーを図1のコンストラクトから作製した。
通常のcDNAディスプレイ法に対して、Selection-by-Function法を導入して行うin vitro selection(図2の左挿入図参照)においては、いわゆるcDNAディスプレイ部分は、cDNA部分(情報)+リンカー+ペプチド(機能)からなるが、このペプチド部分の先頭にカテプシンEの基質配列が仕組まれている。そのために、カテプシンEにペプチドが結合したときに、結合様式(阻害/中立/活性化)によっては、カテプシンEを活性化する場合があり、そのとき、「馬の鼻先にニンジンを垂らした状態」になり、基質部分が切断されることになる。その場合は、ペプチドの機能領域はカテプシンEに結合したままであるが、DNA部分は基質部分のペプチドの開裂によりフリーになり溶液中に出てくる。逆に、ペプチドがカテプシンEを阻害するときには切断が起こらず、cDNAディスプレイ全体はカテプシンEに結合し溶液中にはDNAはでてこない。この原理を利用して、切断されたDNA断片をアクリルアミドゲル電気泳動で確認した実験を図3に示す。この一連のin vitro selection法で選択されたcDNAディスプレイ(レーン6)は、洗浄後に選択工程を経ていないcDNAディスプレイ(レーン5)と比較して濃いバンド(524bp)を示した。
Example 1: Functional selection type cDNA display A point-substituted quaternary library obtained by further adding a point substitution to an amino acid sequence to a selection product of a tertiary library obtained previously (Non-Patent Document 14) is shown in FIG. Made from construct.
In the in vitro selection (see the left inset of FIG. 2) in which the Selection-by-Function method is introduced in contrast to the normal cDNA display method, the so-called cDNA display portion is composed of a cDNA portion (information) + linker + peptide. (Function), and a cathepsin E substrate sequence is arranged at the head of this peptide portion. Therefore, when a peptide binds to cathepsin E, cathepsin E may be activated depending on the binding mode (inhibition / neutral / activation). At that time, “a state in which a carrot is hung on the nose of a horse” And the substrate portion is cleaved. In that case, the functional region of the peptide remains bound to cathepsin E, but the DNA portion becomes free by cleavage of the peptide in the substrate portion and comes out into solution. Conversely, when the peptide inhibits cathepsin E, no cleavage occurs and the entire cDNA display binds to cathepsin E and no DNA comes out in solution. FIG. 3 shows an experiment in which a cleaved DNA fragment was confirmed by acrylamide gel electrophoresis using this principle. The cDNA display (lane 6) selected by this series of in vitro selection methods showed a darker band (524 bp) as compared to the cDNA display (lane 5) which had not undergone the selection step after washing.

実施例2:点置換体四次ライブラリー淘汰産物の配列決定
次に点置換体四次ライブラリーの淘汰産物の配列を決定した。合計62クローン、42種類の配列を決定した。結果を図4に示す。特に21番目のアミノ酸ThrがSerに変異した配列が10コピー、20番目のLeuがGluに変異した配列が3コピー得られた。リンカー配列にもアミノ酸置換があったが本来点置換を加えた箇所ではないためPCR由来による非意図的有利変異であると考えられる。
Example 2: Sequencing of selection product of quaternary library of point-substituted products Next, the sequence of selection products of quaternary library of point-substituted products was determined. A total of 62 clones and 42 types of sequences were determined. FIG. 4 shows the results. In particular, 10 copies of the sequence in which the 21st amino acid Thr was mutated to Ser and 3 copies of the sequence in which the 20th Leu was mutated to Glu were obtained. Although the linker sequence also had an amino acid substitution but was not originally a point-added site, it is considered to be an unintended advantageous mutation derived from PCR.

実施例3:カテプシンEに対する点置換体ペプチドの機能評価
淘汰産物である42種類のクローン配列の内、同一の配列が得られた7クローン、ランダムに選んだ6クローン、変異を加えていない三次ライブラリー淘汰産物(CEAP3)の計14クローンについて無細胞翻訳を行い、実験方法3に従って、ペプチドによるカテプシンEの機能促進能を検証した。結果を図5に示す。
特に取得クローンの内コピー数が多かった変異T21SまたはL20Eを有するペプチドが三次ライブラリー淘汰産物(CEAP3)に比べてそれぞれ約35%、38%の上昇がみられた。一方、変異C4Y、G1V、またはA22Rを有するペプチドにおいては、CEAP3と比較してわずかに低い活性促進能を示した。また、変異V13Mを有するペプチドにおいては10%ほどの減少度が確認された。また、出現頻度の高かった21番目のセリンは元のトレオニン(T)と同じ親水性、20番目のグルタミン酸は酸性を示す極性電荷側鎖アミノ酸であり、親水性アミノ酸がカテプシンEの活性促進に関与していることが示唆される。
Example 3 Function Evaluation of Point-Substituted Peptide for Cathepsin E Of the 42 clone sequences selected as the selection product, 7 clones having the same sequence, 6 randomly selected clones, and a tertiary live without mutation Cell-free translation was performed on a total of 14 clones of the rally selection product (CEAP3), and the ability of the peptide to promote cathepsin E function was verified according to Experimental Method 3. The results are shown in FIG.
In particular, the peptide having the mutation T21S or L20E, which had a large copy number among the obtained clones, showed an increase of about 35% and 38%, respectively, as compared with the tertiary library selection product (CEAP3). On the other hand, the peptide having the mutation C4Y, G1V, or A22R exhibited a slightly lower activity promoting ability than CEAP3. In the peptide having the mutation V13M, a decrease of about 10% was confirmed. The 21st serine, which has a high appearance frequency, is the same hydrophilicity as the original threonine (T), and the 20th glutamic acid is an acidic polar side chain amino acid that exhibits acidity. The hydrophilic amino acid is involved in promoting the activity of cathepsin E. It is suggested that you do.

実施例4:加算的点置換体四次ライブラリーの作製
次に、実施例3の結果に基づいて、複数の点置換を組み合わせた加算的点置換体四次ライブラリーを作製した。
表3に示したオリゴマー(配列番号46から74)を用いて、実験方法4に記載したDNAのハイブリダイゼーションおよび伸長反応を行うことにより新たなライブラリーを作製した。仮にすべての点置換候補が導入された場合には、アミノ酸配列:NCPYADFKVEVQMEVAEAPESALHLSPGW(配列番号103)が作成される。
Example 4: Preparation of a quaternary library of additive point replacements Next, based on the results of Example 3, a quaternary library of additive point replacements combining a plurality of point replacements was prepared.
Using the oligomers shown in Table 3 (SEQ ID NOs: 46 to 74), a new library was prepared by performing the DNA hybridization and extension reaction described in Experimental Method 4. If all point substitution candidates have been introduced, the amino acid sequence: NCPYADFKVEVQMEVAEAPESALHLSPGW (SEQ ID NO: 103) is created.

加算的点置換体四次ライブラリーを電気泳動で確認した(図6、レーン3)。また、伸長反応によるライブラリー全体が正確に構築されていることをダイレクトシークエンスにより確認した(図7)。次の淘汰工程に必要な配列が構築できたことを確認した。その他の点置換においては、最低でも50%の割合で変異が加わった配列が得られた。G1N、C4Y、I5Aの点置換においては、変異が加わっていない配列が優勢であった。   The quaternary library of additive point substitutions was confirmed by electrophoresis (FIG. 6, lane 3). In addition, it was confirmed by direct sequencing that the entire library by the extension reaction was correctly constructed (FIG. 7). It was confirmed that the sequence required for the next selection step could be constructed. For other point substitutions, sequences with mutations added at a minimum of 50% were obtained. In the point substitution of G1N, C4Y, and I5A, the sequence without mutation was predominant.

実施例5:加算的点置換体四次ライブラリーの淘汰と評価
実施例4で作成した加算的点置換体四次ライブラリーについて、実験方法1から3に従って、cDNAディスプレイを作製し、カテプシンEと反応させることにより選択された加算的点置換体四次ライブラリー淘汰産物を得た。この淘汰産物をダイレクトシークエンス法で分析した。得られた塩基配列波形を図8に示す。
淘汰前後のDNA塩基配列の波形より、M8Kの変異においては、2番目の塩基が淘汰前ではほとんど同程度の強度を示していたが、Metを示すATGのコドンからLysを示すAAGのコドンが強い強度を示していた。同様にS29Wでは淘汰前はSerを示すTCGとTrpを示すTGGのコドンが同程度の強度であったが、淘汰後はTrpに対応するコドンがより強い強度を示した。また、点置換体四次ライブラリー淘汰産物の中でもっとも高い活性を示したL20E、T21Sについても淘汰によってwild typeに近い配列に収束した。これらの結果は、M8K、S29Wの変異をもつペプチドがカテプシンEの活性をより促進する作用を持つことを示唆する。
Example 5: Selection and evaluation of the quaternary library of the additive point substitution body For the quaternary library of the additive point substitution body prepared in Example 4, a cDNA display was prepared according to Experimental Methods 1 to 3, and cathepsin E and The selected products of the quaternary library of the additive point substitution product were obtained by the reaction. The selection product was analyzed by the direct sequencing method. FIG. 8 shows the obtained base sequence waveform.
From the waveforms of the DNA base sequence before and after selection, in the mutation of M8K, the second base showed almost the same intensity before selection, but the codon of AAG indicating Lys to the codon of AAG indicating Lys was stronger than that of ATG indicating Met. Showed strength. Similarly, in S29W, the codons of TCG indicating Ser and TGG indicating Trp had almost the same intensity before selection, but the codon corresponding to Trp showed higher intensity after selection. In addition, L20E and T21S showing the highest activity among the selection products of the quaternary library of the point-substituted product also converged to a sequence close to the wild type by the selection. These results suggest that the peptide having the mutation of M8K and S29W has an action of further promoting the activity of cathepsin E.

実施例6:加算的点置換体四次ライブラリー淘汰産物の配列決定
加算的点置換体四次ライブラリーに対して2ラウンドの淘汰を行って得られた淘汰産物のアミノ酸配列を図9に示す。興味深いことには、元の点置換体4次ライブラリー淘汰産物中で、一番高い活性促進能を持つT21SとL20Eの加算的点置換体は選択されなかった。このことは単純な推論では及ばない配列空間形状の複雑性、すなわち、タンパク質の立体構造の形状やその機能に関して、個々のアミノ酸の寄与だけではなく、それらの相互関係が重要であるということを示している。
変異体として、M8K、V13M、S29Wの変異が多く見られ、これらの2点、3点の加算的点置換体配列も得られた。また、点置換体四次ライブラリーの淘汰産物の中で最も活性の高かった2クローンの中のT21Sの変異が加わった加算的点置換体配列も得られた。
Example 6: Sequencing of the quaternary library of the additive point-substituted quaternary library The amino acid sequence of the culled product obtained by performing two rounds of selection on the quaternary library of the additive point-substituted substance is shown in FIG. . Interestingly, the T21S and L20E additive point substitutes with the highest activity promoting ability were not selected in the original point-substituted quaternary library selection product. This suggests that the complexity of the sequence space that cannot be inferred by simple inferences, that is, not only the contribution of individual amino acids but also their interrelationship, is important for the shape and function of the three-dimensional structure of proteins. ing.
As mutants, many mutations of M8K, V13M, and S29W were observed, and two-point and three-point additive point-substituted sequences were obtained. In addition, an additive point-substituted sequence to which the T21S mutation was added in the two clones having the highest activity among the selection products of the point-substituted quaternary library was also obtained.

実施例7:加算的点置換体四次ライブラリー淘汰産物の評価活性
2ラウンドの淘汰を行って得られた実験方法3に従ってカテプシンEに対する活性評価を行った。淘汰によって得られた13種類の配列と点置換体ライブラリー淘汰の際にカテプシンEに対する活性を調べていないM8K変異体ペプチドの計14種類について活性評価を行った結果を図10に示す。
特にM8Kの変異とS29Wの変異を持つ配列を含む加算的点置換体ペプチドは、カテプシンEを高く活性化した。点置換ペプチドの活性評価で得られた活性促進度に対して、非線形で正に相関した加算活性度が得られ、タンパク質科学的に合理的な結果となった(一般に単純加算にはならない)。このことで、加算的点置換体ライブラリーの有効性を実証できた。
カテプシンE活性の促進作用が最も高かった加算的点置換体四次ライブラリー淘汰産物は、カテプシンEの活性を218%に増大した。発達ライブラリー法第3段階の成果であるCEAP3との比較では、68%の上昇がみられた(MP04)。
Example 7: Evaluation activity of selection product of quaternary library of additive point-substituted product Activity for cathepsin E was evaluated according to Experimental Method 3 obtained by performing two rounds of selection. FIG. 10 shows the results of the 13 types of sequences obtained by the selection and the activity evaluation of a total of 14 types of M8K mutant peptides for which the activity against cathepsin E was not examined at the time of the point substitution library selection.
In particular, an additive point-substituted peptide containing a sequence having a mutation of M8K and a mutation of S29W activated cathepsin E at a high level. The addition activity was nonlinearly and positively correlated with the activity promotion obtained in the activity evaluation of the point-substituted peptide, which was a rational result in protein science (generally not simple addition). This demonstrated the effectiveness of the additive point replacement library.
The product of the quaternary library of the additive point substitution, which had the highest effect of promoting cathepsin E activity, increased the activity of cathepsin E to 218%. In comparison with CEAP3, the result of the third stage of the developmental library method, an increase of 68% was observed (MP04).

実施例8:解離定数による特徴づけ
実施例7で得られた加算的点置換体四次ライブラリー淘汰産物であるペプチドMP04とカテプシンEの結合親和性を、Biacore X100(GE Healthcare)を用いた表面プラズモン共鳴法(SPR法)により決定した。カテプシンEを、アミンカップリングキット(GE Healthcare、UK)を用いたアミンカップリング法によりBiacoreセンサーチップNTA(GE Healthcare、UK)に固定化した。解離定数を決定するために、5つの異なる濃度(200μM、40μM、8μM、1.6μM及び0.32μM)のペプチドMP04を相互作用に使用した。ペプチドMP04はあまり溶解性が高くないため、10%DMSOを実験で使用し、高い濃度のペプチド濃度で実験を行った。解離定数は、Evaluation Software version 2.0.1において、反応モデルは1:1結合を用いて算出した。結果を以下の表に示す。
ペプチドMP04(配列番号91)の解離定数(KD)は3.13pMと算出された。従来の三次ライブラリーでは、1nM以下の解離定数(KD)でカテプシンEに結合するペプチドは開発されていない。本発明のペプチドは、1nM以下の解離定数でカテプシンEに結合するため、生物試料中(例えば血液中)に低濃度で含まれるカテプシンE(数nM以下)を十分な精度で測定することができる。
Example 8: Characterization by dissociation constant The binding affinity between cathepsin E and peptide MP04, which is a selection product of the quaternary library of the additive point-substituted quaternary library obtained in Example 7, was measured by using Biacore X100 (GE Healthcare). It was determined by the plasmon resonance method (SPR method). Cathepsin E was immobilized on a Biacore sensor chip NTA (GE Healthcare, UK) by an amine coupling method using an amine coupling kit (GE Healthcare, UK). Five different concentrations (200 μM, 40 μM, 8 μM, 1.6 μM and 0.32 μM) of peptide MP04 were used for the interaction to determine the dissociation constant. Since peptide MP04 is not very soluble, experiments were performed at high peptide concentrations using 10% DMSO in the experiments. The dissociation constant was calculated in Evaluation Software version 2.0.1, using a 1: 1 binding model. The results are shown in the table below.
The dissociation constant (KD) of peptide MP04 (SEQ ID NO: 91) was calculated to be 3.13 pM. In a conventional tertiary library, a peptide that binds to cathepsin E with a dissociation constant (KD) of 1 nM or less has not been developed. Since the peptide of the present invention binds to cathepsin E with a dissociation constant of 1 nM or less, cathepsin E (several nM or less) contained in a biological sample (for example, in blood) at a low concentration can be measured with sufficient accuracy. .

配列番号1〜41:カテプシンE活性化ペプチド
配列番号42〜44:リンカー配列
配列番号45:コンストラクト
配列番号46〜74:表3に記載のオリゴマー
配列番号75〜87:図4に記載のペプチド
配列番号88〜100:図9に記載のペプチド
配列番号101及び102:カテプシンE基質
配列番号103及び104:変異ペプチド
SEQ ID NOs: 1-41: Cathepsin E activating peptide SEQ ID NOs: 42-44: Linker SEQ ID NO: 45: Construct SEQ ID NOs: 46-74: Oligomeric SEQ ID NOS: 75-87 described in Table 3: Peptide SEQ ID NO: shown in FIG. 88 to 100: peptide SEQ ID NOs: 101 and 102 shown in FIG. 9: cathepsin E substrate SEQ ID NOs: 103 and 104: mutant peptide

Claims (10)

式1:X1-C-X3-X4-X5-D-X7-X8-V-E-V-Q-X13-E-V-A-E-A-X19-X20-X21-X22-L-X24-L-X26-P-G-X29
(式1中、X1はG、L、N、AまたはVであり、
X3はPまたはTであり、
X4はC、HまたはYであり、
X5はI、A、EまたはVであり、
X7はFまたはLであり、
X8はKまたはMであり、
X13はVまたはMであり、
X19はL、T、QまたはPであり、
X20はL、S、Q、EまたはPであり、
X21はS、TまたはAであり、
X22はAまたはRであり、
X24はSまたはHであり、
X26はSまたはHであり、
X29はWまたはSである)(配列番号1)のアミノ酸配列を有し、但しX8がMであり且つX29がSであるアミノ酸配列を除く、ペプチド。
Formula 1: X1-C-X3-X4-X5-D-X7-X8-VE-V-Q-X13-E-V-A-E-A-A-X19-X20-X21-X22-L-X24 -L-X26-PG-X29
(In the formula 1, X1 is G, L, N, A or V;
X3 is P or T;
X4 is C, H or Y;
X5 is I, A, E or V;
X7 is F or L;
X8 is K or M;
X13 is V or M;
X19 is L, T, Q or P;
X20 is L, S, Q, E or P;
X21 is S, T or A;
X22 is A or R;
X24 is S or H;
X26 is S or H;
X29 is W or S) (SEQ ID NO: 1), except for the amino acid sequence where X8 is M and X29 is S.
前記式1のX8がKである(配列番号2)、請求項1に記載のペプチド。   The peptide according to claim 1, wherein X8 of the formula 1 is K (SEQ ID NO: 2). 前記式1のX8がMであり、X29がWである(配列番号3)、請求項1に記載のペプチド。   The peptide according to claim 1, wherein X8 in the formula 1 is M and X29 is W (SEQ ID NO: 3). 前記式1中、
X1はGまたはLであり、
X3はPであり、
X4はCまたはHであり、
X5はIまたはAであり、
X7はFであり、
X19はLであり、
X20はL、S、QまたはEであり、
X21はSまたはTであり、
X22はAである(配列番号4〜6)、
請求項1〜3のいずれか一項に記載のペプチド。
In the above equation 1,
X1 is G or L;
X3 is P,
X4 is C or H;
X5 is I or A;
X7 is F,
X19 is L,
X20 is L, S, Q or E;
X21 is S or T;
X22 is A (SEQ ID NOs: 4 to 6),
The peptide according to any one of claims 1 to 3.
カテプシンEの元の酵素活性を100%とすると、三次ライブラリーで得られたペプチド(CEAP3)よりも、カテプシンEの酵素活性をさらに約20%以上、上昇させる、請求項1〜4のいずれか一項に記載のペプチド。   Assuming that the original enzyme activity of cathepsin E is 100%, the enzyme activity of cathepsin E is further increased by about 20% or more as compared with the peptide (CEAP3) obtained from the tertiary library. The peptide according to claim 1. カテプシンEへの結合に対する解離定数(KD)は1nM以下である、請求項1〜5のいずれか一項に記載のペプチド。   The peptide according to any one of claims 1 to 5, wherein a dissociation constant (KD) for binding to cathepsin E is 1 nM or less. 請求項1〜6のいずれか一項に記載のペプチドを含む、がんを治療するための医薬。   A medicament for treating cancer, comprising the peptide according to any one of claims 1 to 6. 試料中のカテプシンEの酵素活性測定方法であって、
(a)固相化されたペプチドアプタマーと試料を混合し、固相化ペプチドアプタマーに結合したカテプシンEを得る工程、
(b)固相化ペプチドアプタマーに結合したカテプシンEと、標識されたカテプシンE基質を接触させる工程、および
(C)カテプシンEによるカテプシンE基質の切断を検出してカテプシンE酵素活性を求める工程
を含み、前記ペプチドアプタマーが請求項1〜6のいずれか一項に記載のペプチドである、方法。
A method for measuring the enzyme activity of cathepsin E in a sample,
(A) mixing the sample with the solid-phased peptide aptamer to obtain cathepsin E bound to the solid-phased peptide aptamer;
(B) contacting cathepsin E bound to the immobilized peptide aptamer with a labeled cathepsin E substrate; and (C) detecting cathepsin E substrate activity by cathepsin E cleavage to determine cathepsin E enzyme activity. A method, wherein the peptide aptamer is a peptide according to any one of claims 1 to 6.
試料中に含まれるカテプシンE量の測定方法であって、
(a)固相化されたペプチドアプタマーと試料を混合し、固相化ペプチドアプタマーに結合したカテプシンEを得る工程、および
(b)カテプシンEが結合したペプチドアプタマーを検出し、試料中のカテプシンE量を求める工程
を含み、前記ペプチドアプタマーが請求項1〜6のいずれか一項に記載のペプチドである、方法。
A method for measuring the amount of cathepsin E contained in a sample,
(A) a step of mixing the sample with the immobilized peptide aptamer to obtain cathepsin E bound to the immobilized peptide aptamer; and (b) detecting the peptide aptamer to which cathepsin E is bound and detecting the cathepsin E in the sample. A method comprising determining the amount, wherein the peptide aptamer is a peptide according to any one of claims 1 to 6.
カーボンナノチューブ電界効果型トランジスタ法を用いて実施される請求項9に記載の方法であって、
前記工程(a)において、固相化されたペプチドアプタマーは、電極に設置されたカーボンナノチューブに固相化されたペプチドアプタマーであり、そして
前記工程(b)は、前記ペプチドアプタマーとカテプシンEの結合前後において、前記電極に生じる標準電極に対する電位差を測定することを含む工程である、方法。
The method according to claim 9, wherein the method is performed using a carbon nanotube field effect transistor method,
In the step (a), the immobilized peptide aptamer is a peptide aptamer immobilized on a carbon nanotube provided on an electrode, and in the step (b), the binding of the peptide aptamer and cathepsin E is performed. Before or after the method comprising measuring a potential difference of the electrode relative to a standard electrode.
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