JP2020138908A - 環状ペプチド系抗菌化合物 - Google Patents

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寛晃 伊藤
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Abstract

【課題】優れた抗菌活性を示すペプチド系抗菌化合物、及びそのスクリーニング方法の提供。【解決手段】一般式(I)で表される化合物又はその塩。【選択図】図1

Description

本発明は、新規のペプチド系化合物及びそのスクリーニング方法に関する。具体的には、メナキノン等に作用し、抗菌作用を示すペプチド系化合物及び当該ペプチド系化合物を含む薬学的組成物に関する。また、本発明は、細菌膜に存在する物質と相互作用して抗菌活性を示すペプチド系化合物のスクリーニング方法に関する。
近年、多様な耐性菌の出現が報告されており、従来の抗生物質とは異なる作用機序並びに、従来よりも低濃度で抗菌活性及び治療効果を示す化合物の創出が求められている。また、新規作用機序を示す化合物として、メナキノン結合性抗生物質の存在が報告されているが、これらの抗生物質は、抗菌活性を示す濃度が十分低いとは言えず、意図しない副作用等を誘発する可能性が高まる。
近年、バクテリア膜に存在するメナキノンと相互作用し抗菌活性を示す化合物としてライソシンEが発見され、この物質は真核生物に対しては無害である(非特許文献1)。この物質の作用機序は既知の抗生物質の作用機序とは異なり、細菌の呼吸鎖に不可欠な要素であるメナキノンとの選択的相互作用により、細菌膜の機能を乱すことが知られている。
ライソシンEはメシチリン耐性ブドウ球菌に対して有効であることが知られているが(非特許文献2)、より高い抗菌活性を示す化合物の開発は引き続き重要である。
一方、メナキノン結合性ペプチド化合物を迅速に合成・選出する方法は報告されていない。個別の化合物の合成及び特性の調査には長大な時間を要するため、スクリーニングとして要求されるレベルを満たすものではない。
特開2014−217322号公報
Hamamoto H, Urai M, Ishii K, Yasukawa J, Paudel A, Murai M, Kaji T, Kuranaga T, Hamase K, Katsu T, Su J, Adachi T, Uchida R, Tomoda H, Yamada M, Souma M, Kurihara H, Inoue M, Sekimizu. Nat. Chem. Biol. 2015, 11 (2): 127-133. Murai M, Kaji T, Kuranaga T, Hamamoto H, Sekimizu K, Inoue M. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2015、54 (5): 1556-1560
本発明は、優れたメナキノン結合能を示し、優れた抗菌活性を示すペプチド系抗菌化合物及びそのスクリーニング方法を提供することを目的とする。
即ち、本発明は、
[1]以下の一般式(I)で表される化合物又はその塩。
Figure 2020138908

(一般式(I)において、
は、以下で表される置換基から選択され;
Figure 2020138908

(式(2)において、Rは、水素原子、炭素数1〜3のアルキル基又はヒドロキシ基を表す)
Figure 2020138908

(式(3)において、R及びRは、同一又は異なっていてもよく、各々独立して、水素原子、炭素数1〜3のアルキル基を表し、Rは、各出現において同一又は異なっていてもよく、各々独立して、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を表し、nは、0〜2の整数を表す)
Figure 2020138908

(式(4)において、Rは、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を表す)
Figure 2020138908

(式(5)において、R10は、水素原子、炭素数1〜3のアルキル基又はヒドロキシ基を表す)
Figure 2020138908

(式(6)において、R11は、水素原子、炭素数1〜3のアルキル基又はヒドロキシ基を表し、R12は、存在する場合は、ベンゼン環上に存在する同一又は異なる一価の置換基を表し、mは0〜4の整数である)
又は
炭素数1〜3の直鎖状アルキル基
式(1)〜(6)において、−−−は結合部位を表す:
は、イソブチル基であり:
は、以下で表される置換基から選択され:
Figure 2020138908

(式(4)において、Rは、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を表す)
Figure 2020138908

(式(6)において、R11は、水素原子、炭素数1〜3のアルキル基又はヒドロキシ基を表し、R12は、存在する場合は、ベンゼン環上に存在する同一又は異なる一価の置換基を表し、mは0〜4の整数である)
Figure 2020138908

(式(7)において、R13、R14及びR15は、同一又は異なっていてもよく、各々独立して、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を表す)
又は
Figure 2020138908

(式(8)においてR16は、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を表し、R17は、水素原子、炭素数1〜3のアルキル基又はヒドロキシ基を表す)
式(1)、(4)、(6)、(7)〜(8)において、−−−は結合部位を表す:
は、sec−ブチル基である。)
但し、Rが式(4)で表される基であって、Rが水素原子であり、かつ、Rが式(8)で表される基であって、R16及びR17が水素原子である化合物は除く。
[2]Rは、以下で表される置換基から選択され;
Figure 2020138908

は、以下で表される置換基から選択される、[1]に記載の化合物又はその塩。
Figure 2020138908

(但し、RがSで表される置換基であり、かつ、RがQで表される置換基である化合物は除く。)
[3]R及びRの組み合わせが以下の組み合わせから選択される、[1]又は[2]に記載の化合物又はその塩。
(R、R):(A、Q)、(A、V)、(K、V)、(V、O)、(S、V)、(V、Q)、(Y、O)、(Y、Q)、(Y、V)(N、Q)、(V、Y)、(V、S)(N、V)、(N、O)、(D、O)、(D、Y)、(D、V)
ここで、V、D、K、S、N、Y、A、O、Qは、請求項2で定義した通りである。
[4](i)Rが炭素数1〜3の直鎖状アルキル基であり、Rが式(8)で表される置換基である、(ii)Rが炭素数1〜3の直鎖状アルキル基であり、Rが式(1)で表される置換基である、又は、(iii)Rが式(3)で表される置換基であり、Rが式(1)で表される置換基である、[1]に記載の化合物又はその塩。
[5][1]〜[4]のいずれか1項に記載の化合物又はその薬学的に許容される塩を含む、感染症を治療するための薬学的組成物。
[6][1]〜[4]のいずれか1項に記載の化合物又はその薬学的に許容される塩を含む抗菌剤。
[7]細菌膜に存在する物質Aと相互作用して抗菌活性を示すペプチド系の候補化合物のスクリーニング方法であって、
以下の工程:
(1)物質Aと相互作用して抗菌活性を示すことが知られているペプチド系化合物の類似化合物のライブラリーを提供すること;
(2)前記ライブラリー中の類似化合物を物質Aと接触させて、各々の類似化合物と物質Aとの錯体を形成させること;
(3)(2)で得られた類似化合物と物質Aとの個々の錯体を分配し、溶媒を添加することにより当該錯体から物質Aを溶離させること;
(4)各々の錯体から得られた各溶離液を採取して、各々の類似化合物についての物質Aと錯体を形成した程度を分析すること:
(5)溶離液を採集した後に残った各々の類似化合物を回収し、各類似化合物の抗菌活性を測定すること;
を含む、前記スクリーニング方法。
[8]前記化合物Aがメナキノンである、[7]に記載のスクリーニング方法。
[9](4)の工程において、各々の錯体から得られた溶離液の蛍光を測定することにより、各々の類似化合物についての物質Aと錯体を形成した程度を分析する、[7]又は[8]に記載のスクリーニング方法。
[10]前記類似化合物が、ビーズ結合型ペプチドである、[7]〜[9]のいずれか1項に記載のスクリーニング方法。
[11]類似化合物のライブラリーが、OBOC法を用いて調製される、[10]に記載のスクリーニング方法。
[12]物質Aと相互作用して抗菌活性を示すことが知られているペプチド系化合物が、ライソシンEである、[7]〜[11]のいずれか1項に記載のスクリーニング方法。
を提供するものである。
本発明により、優れたメナキノン結合能を示し、優れた抗菌活性を示すペプチド系抗菌化合物を提供することができる。
更に、本発明により、細菌膜に存在する物質と相互作用して抗菌活性を示すペプチド系化合物を有効にスクリーニングすることができる方法を提供することができる。
ライソシンEの構造 本発明のスクリーニング方法の基本的なスキームを示す。 ライソシンEを基準化合物としてOBOC法により類似化合物を合成する概略図 ライソシンEを基準化合物としてOBOC法により類似化合物を合成する概略図 ライソシンEを用いたスクリーニング方法の全体的模式図を示す。 ビーズ結合型ライソシンEの合成スキーム ビーズ結合型ペプチド30、BLP1、およびBLP2の蛍光強度の測定結果 ライソシンEのメナキノン錯体形成アッセイ及び抗菌アッセイの測定結果 ライソシンEに基づくOBOCライブラリーの構築のスキーム ビーズ結合型ライソシンE類似体のメナキノン−複合体形成アッセイによる化合物選定の模式図 ビーズからのペプチドの開裂の手順の模式図 ライソシンE類似体の抗菌アッセイの評価結果 図11のaのプレートのビーズ結合型ペプチドの構造 図11のbのプレートのビーズ結合型ペプチドの構造 図11のcのプレートのビーズ結合型ペプチドの構造 化合物1、A1、A2及びA3のH NMRの化学シフトの比較 化合物1、A1、A2及びA3の13C NMRの化学シフトの比較 全合成した35種類のライソシンE類似体の抗菌活性の評価結果 ライソシンE類似体A1〜A14、A16〜A18の構造 ライソシンE類似体A15、C2の構造
本明細書において、「アルキル基」は、特に言及しない場合には例えば炭素数1〜6個、好ましくは炭素数1〜4個、更に好ましくは炭素数1〜3個程度の直鎖、分枝鎖、環状、又はそれらの組み合わせからなるアルキル基を意味している。より具体的には、アルキル基として、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、シクロプロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、シクロプロピルメチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基などを挙げることができる。
本明細書において「ハロゲン原子」という場合には、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子のいずれでもよく、好ましくはフッ素原子、塩素原子、又は臭素原子である。
1.一般式(I)で表される化合物
本発明の1つの実施態様は、以下の一般式(I)で表される化合物である。
Figure 2020138908
一般式(I)の化合物は、ライソシンEを基準化合物として、後述する本発明のスクリーニング方法を用いて、見出された化合物である。ライソシンEは、図1で示すように12のアミノ酸残基から構成される環状ペプチド化合物であるが、本発明者らは、その個々の残基について、当該化合物の生物学的に重要な構造の変更を最小化し、全体的な合成の効率も考慮して検討したところ、第3番目の残基であるL−Ser−3、第6番目の残基であるL−Leu−6、第9番目の残基であるD−Gln−9及び第11番目の残基であるL−Ile−11を可変部位と決定し、構造改変することにより抗菌活性に優れた化合物を得られると考えた。そして、第3番目の残基の置換基、第6番目に残基の置換基、第9番目の残基の置換基、及び第11番目の残基の置換基を、夫々、R、R、R、及びRと規定し(図3a参照)、ライソシンEの類似化合物のライブラリーを構築して、スクリーニングを実施したところ、L−Leu−6、L−Ile−11は強力な抗菌活性に不可欠な残基である可能性が高いことを見出した。
一般式(I)において、Rは、以下の式(1)〜(6)表される置換基、又は炭素数1〜3の直鎖状アルキル基から選択される。
Figure 2020138908
Figure 2020138908

式(2)において、Rは、水素原子、炭素数1〜3のアルキル又はヒドロキシ基を表し、好ましくは、水素原子である。
Figure 2020138908

式(3)において、R及びRは、同一又は異なっていてもよく、各々独立して、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を表す。Rは、各出現において同一又は異なっていてもよく、各々独立して、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を表す。R、R及びRは、好ましくは、いずれも水素原子である。
nは、0〜2の整数を表し、好ましくは2である。ここで、nが0の場合は、Rは存在しない。
Figure 2020138908

式(4)において、Rは、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を表し、好ましくは、水素原子である。
Figure 2020138908

式(5)において、R10は、水素原子、炭素数1〜3のアルキル基又はヒドロキシ基を表し、好ましくは、水素原子である。
Figure 2020138908

式(6)において、R11は、水素原子、炭素数1〜3のアルキル基又はヒドロキシ基を表し、好ましくは、水素原子である。
12は、存在する場合は、ベンゼン環上に存在する同一又は異なる一価の置換基を表す。一価の置換基としては、炭素数1〜3のアルキル基、ヒドロキシ基等が挙げられる。
mは0〜4の整数であり、好ましくは、0である。即ち、好ましい側面においては、ベンゼン環上に置換基は存在しない。
炭素数1〜3の直鎖状アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基が挙げられるが、好ましくは、メチル基である。
式(1)〜(6)において、−−−は、式(I)で表される化合物への結合部位を表す。
は、イソブチル基である。
一般式(I)において、Rは、以下の式(1)、(4)、(6)、(7)、(8)で表される置換基から選択される。
Figure 2020138908
Figure 2020138908

については、Rにおいて説明したのと同様である。
Figure 2020138908

11、R12、mについては、Rにおいて説明したのと同様である。
Figure 2020138908

式(7)において、R13、R14及びR15は、同一又は異なっていてもよく、各々独立して、水素原子、炭素数1〜3のアルキル基を表す。R13、R14及びR15は、好ましくは、いずれも水素原子である。
Figure 2020138908

式(8)において、R16は、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を表し、好ましくは、水素原子である。R17は、水素原子、炭素数1〜3のアルキル基又はヒドロキシ基を表し、好ましくは、水素原子である。
式(7)〜(8)において、−−−は、式(I)で表される化合物への結合部位を表す。
は、sec−ブチル基である。
但し、一般式(I)で表す化合物から、Rが式(4)で表される基であってRが水素原子であり、かつ、Rが式(8)で表される基であってR16及びR17が水素原子である化合物は除く。
及びRの両方が式(4)で表される基、または、式(6)で表される基である場合は、R、Rの各基は同一であっても異なる基であってもよい。
本発明の1つの好ましい態様においては、一般式(I)において、Rは、以下で表される置換基から選択され;
Figure 2020138908

は、以下で表される置換基から選択される、化合物である。
Figure 2020138908

但し、RがSで表される置換基であり、かつ、RがQで表される置換基である化合物は除く。
(a)本発明の1つの好ましい側面においては、式(I)において、Rが炭素数1〜3の直鎖状アルキル基であり、Rが式(8)で表される置換基である化合物である。
(b)本発明の1つの好ましい側面においては、式(I)において、Rが炭素数1〜3の直鎖状アルキル基であり、Rが式(1)で表される置換基である化合物である。
(c)本発明の1つの好ましい側面においては、式(I)において、Rが式(3)で表される置換基であり、Rが式(1)で表される置換基である化合物である。
(d)本発明の1つの好ましい側面においては、式(I)において、Rが式(1)で表される置換基であり、Rが式(7)で表される置換基である化合物である。
(e)本発明の1つの好ましい側面においては、式(I)において、Rが式(4)で表される置換基であり、Rが式(1)で表される置換基である化合物である。
(f)本発明の1つの好ましい側面においては、式(I)において、Rが式(1)で表される置換基であり、Rが式(8)で表される置換基である化合物である。
(g)本発明の1つの好ましい側面においては、式(I)において、Rが式(6)で表される置換基であり、Rが式(7)で表される置換基である化合物である。
(h)本発明の1つの好ましい側面においては、式(I)において、Rが式(6)で表される置換基であり、Rが式(8)で表される置換基である化合物である。
(i)本発明の1つの好ましい側面においては、式(I)において、Rが式(6)で表される置換基であり、Rが式(1)で表される置換基である化合物である。
(j)本発明の1つの好ましい側面においては、式(I)において、Rが式(5)で表される置換基であり、Rが式(8)で表される置換基である化合物である。
(k)本発明の1つの好ましい側面においては、式(I)において、Rが式(1)で表される置換基であり、Rが式(6)で表される置換基である化合物である。
(l)本発明の1つの好ましい側面においては、式(I)において、Rが式(1)で表される置換基であり、Rが式(4)で表される置換基である化合物である。
(m)本発明の1つの好ましい側面においては、式(I)において、Rが式(5)で表される置換基であり、Rが式(1)で表される置換基である化合物である。
(n)本発明の1つの好ましい側面においては、式(I)において、Rが式(5)で表される置換基であり、Rが式(7)で表される置換基である化合物である。
(o)本発明の1つの好ましい側面においては、式(I)において、Rが式(2)で表される置換基であり、Rが式(7)で表される置換基である化合物である。
(p)本発明の1つの好ましい側面においては、式(I)において、Rが式(2)で表される置換基であり、Rが式(6)で表される置換基である化合物である。
(q)本発明の1つの好ましい側面においては、式(I)において、Rが式(2)で表される置換基であり、Rが式(1)で表される置換基である化合物である。
上記の(a)〜(q)の化合物は優れた抗菌活性を示す。
本発明のより好ましい側面においては、式(I)において、(i)Rが炭素数1〜3の直鎖状アルキル基であり、Rが式(8)で表される置換基である、(ii)Rが炭素数1〜3の直鎖状アルキル基であり、Rが式(1)で表される置換基である、又は、(iii)Rが式(3)で表される置換基であり、Rが式(1)で表される置換基である、化合物である。
及びRの組み合わせが(i)〜(iii)の組み合わせである場合は、より優れた抗菌活性を示す。
本発明の更に好ましい態様においては、R及びRの組み合わせが以下の組み合わせから選択される。
(R、R):(A、Q)、(A、V)、(K、V)、(V、O)、(S、V)、(V、Q)、(Y、O)、(Y、Q)、(Y、V)(N、Q)、(V、Y)、(V、S)(N、V)、(N、O)、(D、O)、(D、Y)、(D、V)
ここで、V、D、K、S、N、Y、A、O、Qは、上記で定義した通りである。
及びRの組み合わせが上記の組み合わせである場合は、優れた抗菌活性を示す。
また、本発明の更に好ましい態様においては、R及びRの組み合わせが以下の組み合わせから選択される。
(R、R):(A、Q)、(A、V)、(K、V)
及びRの組み合わせが上記の組み合わせである場合は、より優れた抗菌活性を示す。
本発明の化合物を製造する方法に限定はなく、如何なる方法で得られたものでもよい。例えば、化学合成によって得られたものであってもよく、微生物を用いて発現させたものであってもよく、生物体から分離したものであってもよく、それらを組み合わせて得られたものでもよい。本発明の化合物を製造する方法の一例を実施例に示す。
2.薬学的組成物
本発明のもう1つの実施態様は、一般式(I)で表される化合物又はその塩を含む感染症を治療するための薬学的組成物である。
また、本発明の1つの実施態様は、哺乳動物、特にヒトにおける感染症の治療方法であって、そのような治療を必要とする哺乳動物に、有効量の一般式(I)の本発明の化合物又はそれらの薬学的に許容される塩、或いは、一般式(I)で表される化合物又はその塩を含む薬学的組成物を投与する方法である。
感染症の例としては、グラム陽性菌に起因する感染症が挙げられる。本発明の薬学的組成物は、特に、メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)を含む黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)、Staphylococcus simulans、Staphylococcus haemolyticus、Staphylococcus pseudintermedius、セレウス菌(Bacillus cereus)、枯草菌(Bacillus subtilis)及びリステリア菌(Listeria monocytogenes)等に起因する感染症の治療に好適に使用できる。
本発明の薬学的組成物は、一般式(I)で表される化合物又はその塩に加えて、その他の成分を含有することができる。
その他の成分としては、特に制限はなく、本発明の効果を損なわない範囲内で、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、薬学的に許容され得る担体や賦形剤等が挙げられる。
かかる担体としては、特に制限はなく、例えば、後述する剤形等に応じて適宜選択することができる。また、前記薬学的組成物中の前記「その他の成分」の含有量としても、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
本発明の薬学的組成物の剤形としては、特に制限はなく、例えば、後述するような所望の投与方法に応じて適宜選択することができる。
具体的には、例えば、経口固形剤(錠剤、被覆錠剤、顆粒剤、散剤、カプセル剤等)、経口液剤(内服液剤、シロップ剤、エリキシル剤等)、注射剤(溶剤、懸濁剤等)、軟膏剤、貼付剤、ゲル剤、クリーム剤、外用散剤、スプレー剤、吸入散布剤等が挙げられる。
前記経口固形剤としては、例えば、前記有効成分に、賦形剤、更には必要に応じて結合剤、崩壊剤、滑沢剤、着色剤、矯味・矯臭剤等の添加剤を加え、常法により製造することができる。
前記賦形剤としては、例えば、乳糖、白糖、塩化ナトリウム、ブドウ糖、デンプン、炭酸カルシウム、カオリン、微結晶セルロース、珪酸等が挙げられる。
前記結合剤としては、例えば、水、エタノール、プロパノール、単シロップ、ブドウ糖液、デンプン液、ゼラチン液、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルスターチ、メチルセルロース、エチルセルロース、シェラック、リン酸カルシウム、ポリビニルピロリドン等が挙げられる。
前記崩壊剤としては、例えば、乾燥デンプン、アルギン酸ナトリウム、カンテン末、炭酸水素ナトリウム、炭酸カルシウム、ラウリル硫酸ナトリウム、ステアリン酸モノグリセリド、乳糖等が挙げられる。
前記滑沢剤としては、例えば、精製タルク、ステアリン酸塩、ホウ砂、ポリエチレングリコール等が挙げられる。
前記着色剤としては、例えば、酸化チタン、酸化鉄等が挙げられる。
前記矯味・矯臭剤としては、例えば、白糖、橙皮、クエン酸、酒石酸等が挙げられる。
前記経口液剤としては、例えば、前記有効成分に、矯味・矯臭剤、緩衝剤、安定化剤等の添加剤を加え、常法により製造することができる。
前記矯味・矯臭剤としては、例えば、白糖、橙皮、クエン酸、酒石酸等が挙げられる。
前記緩衝剤としては、例えば、クエン酸ナトリウム等が挙げられる。前記安定化剤としては、例えば、トラガント、アラビアゴム、ゼラチン等が挙げられる。
前記注射剤としては、例えば、前記有効成分に、pH調節剤、緩衝剤、安定化剤、等張化剤、局所麻酔剤等を添加し、常法により皮下用、筋肉内用、静脈内用等の注射剤を製造することができる。
前記pH調節剤及び前記緩衝剤としては、例えば、クエン酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、リン酸ナトリウム等が挙げられる。前記安定化剤としては、例えば、ピロ亜硫酸ナトリウム、EDTA、チオグリコール酸、チオ乳酸等が挙げられる。前記等張化剤としては、例えば、塩化ナトリウム、ブドウ糖等が挙げられる。前記局所麻酔剤としては、例えば、塩酸プロカイン、塩酸リドカイン等が挙げられる。
前記軟膏剤としては、例えば、前記有効成分に、公知の基剤、安定剤、湿潤剤、保存剤等を配合し、常法により混合し、製造することができる。
前記基剤としては、例えば、流動パラフィン、白色ワセリン、サラシミツロウ、オクチルドデシルアルコール、パラフィン等が挙げられる。前記保存剤としては、例えば、パラオキシ安息香酸メチル、パラオキシ安息香酸エチル、パラオキシ安息香酸プロピル等が挙げられる。
前記貼付剤としては、例えば、公知の支持体に前記軟膏剤としてのクリーム剤、ゲル剤、ペースト剤等を、常法により塗布し、製造することができる。前記支持体としては、例えば、綿、スフ、化学繊維からなる織布、不織布、軟質塩化ビニル、ポリエチレン、ポリウレタン等のフィルム、発泡体シート等が挙げられる。
本発明の薬学的組成物中の有効成分である、一般式(I)で表される化合物又はその薬学的に許容される塩の、組成物全体に対する含有量は、特に制限がなく、目的に応じて適宜選択することができるが、組成物全体を100質量部としたときに、一般式(I)で表される化合物又はその薬学的に許容される塩の合計量として、0.001〜100質量部の含量で配合することが好ましく、より好ましくは0.01〜99質量部、特に好ましくは0.1〜95質量部、更に好ましくは1〜90質量部の含量で配合することができる。
本発明の薬学的組成物の投与対象動物としては、特に制限はないが、例えば、ヒト;マウス;ラット;サル;ウマ;ウシ、ブタ、ヤギ、ニワトリ等の家畜;ネコ、イヌ等のペット;等が挙げられる。
また、前記薬学的組成物の投与方法としては、特に制限はなく、例えば、前記薬学的組成物の剤形等に応じ、適宜選択することができ、経口投与、腹腔内投与、呼吸器への吸入、血液中への注射、腸内への注入等が挙げられる。
また、前記薬学的組成物の投与量としては、特に制限はなく、投与対象である個体の年齢、体重、所望の効果の程度等に応じて適宜選択することができるが、例えば、成人への1日の投与量は、有効成分の量として、1mg〜30gが好ましく、10mg〜10gがより好ましく、100mg〜3gが特に好ましい。
また、前記薬学的組成物の投与時期としても、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、予防的に投与されてもよいし、治療的に投与されてもよい。
本発明の薬学的組成物は、他の公知の抗感染症剤と併用してもよい。このような公知の抗感染症剤としては、グラム陽性菌に起因する感染症を治療又は予防する公知の抗感染症剤等が挙げられる。
本発明のもう1つの実施態様は、一般式(I)で表される化合物又はその塩を含む抗菌剤である。
本発明の抗菌剤により、グラム陽性菌:メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)を含む黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)、Staphylococcus simulans、Staphylococcus haemolyticus、Staphylococcus pseudintermedius、セレウス菌(Bacillus cereus)、枯草菌(Bacillus subtilis)及びリステリア菌(Listeria monocytogenes)等を殺滅、除去又はこれらの菌の増殖を抑制することができる。
本発明の抗菌剤は、一般式(I)で表される化合物又はその塩に加えて、その他の成分を含有することができる。「その他の成分」、抗菌剤の剤型については、本発明の薬学的組成物について記載したのと同様のものを使用することができる。
本発明の薬学的組成物は、他の公知の抗菌剤を併用することができる。このような公知の抗菌剤としては、様々なものが挙げられるが、例えばβラクタム系抗菌剤(ペニシリン等)、テトラサイクリン系抗菌剤(ドキシサイクリン等)、マクロライド系抗菌剤(クラリスロマイシン等)、アミノグリコシド系抗菌剤(ゲンタマイシン等)、キノロン系抗菌剤(レボフロキサシン等)、グリコペプチド系抗菌剤(バンコマイシン等)、リポペプチド系抗菌剤(コリスチン等)等が挙げられる。
3.スクリーニング方法
本発明の1つの実施態様は、細菌膜に存在する物質Aと相互作用して抗菌活性を示すペプチド系の候補化合物のスクリーニング方法である(以下「本発明のスクリーニング方法」とも言う)。
本発明のスクリーニング方法は、以下の工程を含む。
(1)物質Aと相互作用して抗菌活性を示すことが知られているペプチド系化合物の類似化合物のライブラリーを提供すること;
(2)前記ライブラリー中の類似化合物を物質Aと接触させて、各々の類似化合物と物質Aとの錯体を形成させること;
(3)(2)で得られた類似化合物と物質Aとの個々の錯体を分配し、溶媒を添加することにより当該錯体から物質Aを溶離させること;
(4)各々の錯体から得られた各溶離液を採取して、各々の類似化合物についての物質Aと錯体を形成した程度を分析すること:
(5)溶離液を採集した後に残った各々の類似化合物を回収し、各類似化合物の抗菌活性を測定すること。
以下、本発明のスクリーニング方法の各工程について詳細に説明する。
本発明のスクリーニング方法において用いることができる細菌膜に存在する物質Aとしては、メナキノン、デメチルメナキノン、メチルメナキノン、ジメチルメナキノン、メチオナキノン、ユビキノン、ロドキノン、プラストキノン、クロロビウムキノン、ジヒドロメナキノン、テトラヒドロメナキノン、ヘキサヒドロメナキノンが挙げられる。
(1−1)物質Aと相互作用して抗菌活性を示すことが知られているペプチド系化合物の類似化合物のライブラリーの構築
本発明のスクリーニング方法は、物質Aと相互作用して抗菌活性を示すことが知られているペプチド系化合物を部分的に構造改変することにより得られる類似化合物群をスクリーニングすることにより行われる。ここで、構造改変を行うペプチド系化合物は、直鎖状のペプチド化合物、環状ペプチド化合物のいずれでもよい。
また、ペプチド系化合物には、各アミノ酸残基がアミド結合で結合したペプチド化合物に加えて、アミノ酸残基の一部がエステル結合等のアミド結合以外の結合様式により結合した部位を含む化合物も含まれる。
このような既知のペプチド系化合物の類似化合物のライブラリーは、公知の複合ペプチドの固相全合成法を用いて得ることができる。
本発明のスクリーニング方法においては、類似化合物はビーズ結合型ペプチド系化合物であることが好ましい。ビーズ結合型ペプチド系化合物のライブラリー(化合物群)は、OBOC(one−bead−one−compound)法を用いて調製することが好ましい。OBOC法を用いると、個々のビーズに構造的に特有の類似体をサブマイクログラムの量で担持することができる。また、1000種類以上の類似化合物を同時に調製することができる。
OBOC法はLam,K.S等により開発された方法であり(Lam, K.S.; Lebl, M.; Krchnak, V. Chem. Rev. 1997, 97, 411)、小サイズのペプチドライブラリーを構築する有効な手法ではあるものの、これまで、複雑な天然ペプチドの合成には殆ど適用されなかった。本発明者等は、ライソシンEの全固相合成で用いた手法を採用することにより高効率でビーズ結合型ペプチド系化合物のライブラリーを構築できるのではないかと考えた。
即ち、本発明者等が行ったライソシンEの固相全合成においては、図1に示す化合物7をWang樹脂に結合させてWang樹脂結合型7を得て、これを起点として化合物4〜6及び化合物8〜14を用いて段階的なペプチド鎖の伸長を行い、これに続くマクロラクタム化、および保護基の酸による除去によって、総収率8.0%で達成された。
OBOC法を用いたビーズ結合型ペプチド系化合物のライブラリーの調製方法においては、分割混合法(split−and−mix法)が好適に用いられる。図2は、本発明のスクリーニング方法の基本的なスキームを示しているが、その上段部に本発明で用いるビーズ結合型ペプチド系化合物のOBOCライブラリーを構築する方法が示されている。
まず、物質Aと相互作用して抗菌活性を示すことが知られているペプチド系化合物のペプチド残基のうち、可変にするペプチド残基部と変化させないペプチド残基部を選定する。図2においては、「A」と「B」が不変(共通)ペプチド残基部であり、「X」と「Y」が可変ペプチド残基である。
図2の上段に示すように、ビーズを共通のペプチド成分である「A」と結合させ、次に可変残基である「X」の部位にペプチド成分1〜3を結合させると3種類のビーズ結合型ジペプチドが得られる(図2の上段部の左から2番目の図)。こうして得られた3種類のビーズ結合型ジペプチドの全てに共通のペプチド成分である「B」を結合し、次に、可変の残基である「Y」の部位にペプチド成分4〜6を結合させる。その結果、9(=3)種類のビーズ結合型テトラペプチドが得られる(図2の上段部の右の図)。この操作を繰り返すことにより、OBOCライブラリーとして、所定の可変残基部位に所望のペプチド成分を導入したビーズ結合型ペプチド系化合物のライブラリーを得ることができる。図2の下段部は、OBOC法を用いてビーズ結合型ライソシン類似体が得られる例を模式的に示している。
本発明のスクリーニング方法において、OBOC法を用いてビーズ結合型ペプチド系化合物のライブラリーを構築するにあたり、どのアミノ酸残基で構造改変を行うかは、物質Aと相互作用して抗菌活性を示すことが知られているペプチド系化合物の生物学的に重要な構造への影響を最小化し、全体的な合成の効率も考慮して決定される。一例として、ライソシンEにおいて検討した結果を以下に示す。
まず、11番目の残基のCα−立体中心とGly−4のCα−メチレンは、生物活性を示す三次元構造に潜在的に影響することから、これらを保持した。次に、(R)−3−ヒドロキシ−5−メチルヘキサンアミド、D−Arg−2/7、N−Me−D−Phe−5、及びD−Trp−10については、化学変異させると抗菌活性を低下させることから、これらの残基は変更しなかった。更に、L−Glu−8は固体担体への結合部位として必須であり、また、L−Thr−1/12を変化させると固相エステル化の収率に影響を与えると推定されたため、これらの残基も変更しなかった。以上の点を考慮して、L−Ser−3、L−Leu−6、D−Gln−9及びL−Ile−11をライブラリーの構築における可変部位と決定した。
本発明のスクリーニング方法において、OBOC法を用いてビーズ結合型ペプチド系化合物のライブラリーを構築するにあたり、可変部位のペプチドの側鎖をどのように変更するかについては、これらの物理化学的性質の観点から多様化するのが望ましい。可変部位のペプチド側鎖に導入する基として、例えば、疎水性基、酸性基、塩基性基、水酸基又は水酸基含有基、1級アミド基及び芳香族基からなる群から少なくとも1以上を選択し、これらの基に属する適切な置換基を採用することができる。
また、本発明のスクリーニング方法で得られるペプチド系の候補化合物の構造を決定するためにMS/MS分析が用いられるが、MS/MS分析により、一つのビーズ上の特有の構造を明確に決定することを可能にするためには、ペプチド系の候補化合物の配列中の各可変残基は固有の分子量を有さなければならない。従って、可変部位のペプチド側鎖に導入する基の分子量は、通常異なることが好ましい。
ビーズ結合型ペプチド系化合物のライブラリーの調製方法において用いるビーズとしては、ペプチド固相合成で通常用いられる樹脂、例えば、Wang樹脂、2−クロロトリチル(Barlos)樹脂、ChemMatrix、TentaGel等が使用できるが、許容される溶媒種の多様性、ビーズサイズの均一性の点から、TentaGelが好ましい。
また、ペプチド系化合物とビーズを連結するリンカーとしては、ペプチド固相合成で通常用いられる種々のリンカーを用いることができるが、酸に安定なリンカーを用いると側鎖を保護基で修飾しなくてもビーズ結合型ペプチド系化合物を調製することが可能であることから好ましい。また、光分解性のリンカーを用いると、試薬等を用いなくてもビーズ結合型ペプチド系化合物に単に光を照射することで、ビーズからペプチド系化合物を遊離させることができるため好ましい。
本発明のスクリーニング方法においては、o−ニトロベラトリルリンカー、
メチオニンリンカー等を好適に使用することができる。
(1−2)ライブラリー中の類似化合物を物質Aと接触させて、各々の類似化合物と物質Aとの錯体を形成させる工程
(1)の工程で得られた物質Aと相互作用して抗菌活性を示すことが知られているペプチド系化合物の類似化合物群を、物質Aを接触させる手法としては、例えば、物質Aの溶液を類似化合物に噴霧する方法、物質Aの溶液に類似化合物群を溶解又は分散させる方法等が挙げられる。
本発明のスクリーニング方法においては、OBOC法を用いて調製したライブラリー中のビーズ結合型ペプチド系化合物、及び、メナキノン等の物質Aをメタノール等のアルコール系溶媒に添加することで、各々のビーズ結合型ペプチド系化合物とメシチリン等の物質Aを接触させることが好ましい。両者を接触させると、ビーズ結合型ペプチド系化合物群の個々のビーズ結合型ペプチド系化合物とメナキノン等の物質Aとの錯体が形成される。
(1−3)工程(2)で得られた類似化合物と物質Aとの個々の錯体を分配し、溶媒を添加することにより当該錯体から物質Aを溶離させる工程
工程(2)で得られた類似化合物と物質Aとの個々の錯体、好適には、ビーズ結合型ペプチド系化合物とメナキノン等の物質Aとの個々の錯体を分配する方法としては、各々の錯体をマイクロプレートに分配することが好ましい。ビーズ結合型ペプチド系化合物では1つのビーズに1種類のペプチド系化合物が担持されていることから、マイクロプレートの1つのウェルには1種類のビーズ結合型ペプチド系化合物を分配することができる。マイクロプレートのウェルの数は、ビーズ結合型ペプチド系化合物群中の化合物の種類に応じて適宜選択することができ、例えば、96−ウェルのマイクロプレート等を使用することができる。
マイクロプレート等に分配した後、前記類似化合物と錯体を形成していない未結合の物質Aを取り除くため、有機溶媒で洗浄する。この際に使用する有機溶媒としては、例えばメタノール等を用いることができる。
次に、前記類似化合物と物質Aとの錯体から物質Aを溶離させるために溶媒を添加する。ここで用いる溶媒は、類似化合物と物質Aとの錯体の種類に応じて適宜選択されるが、ビーズ結合型ペプチド系化合物とメナキノンの錯体の場合は、長鎖アルカノールを使用することができ、特にn−ブタノールを好適に使用することができる。また、この際に、n−ブタノール等を添加した分散液を30〜60℃に加温することが好ましく、50℃に加温することが特に好ましい。
上記の工程により、各々の錯体から物質Aが溶離して、物質Aの溶離液を得ることができる。
(1−4)各々の錯体から得られた各溶離液を採取して、各々の類似化合物についての物質Aと錯体を形成した程度を分析する工程
(3)の工程で得られた各々の錯体から各溶離液を採取して、各々の類似化合物について物質Aとの錯体を形成した程度を分析する。これにより、各々の類似化合物が物質Aを取り込むことができる程度、即ち、各々の類似化合物が物質Aと相互作用する程度を判定することができる(第1スクリーニング工程)。
各々の類似化合物について物質Aとの錯体を形成した程度を分析する手法としては、物質Aの量を定量的又は定性的に検出することができる分析方法を適宜選択することができる。物質Aがメナキノンの場合は、溶離液の蛍光強度を測定することにより、各々の類似化合物について物質Aとの錯体を形成した程度を分析することができる。更に、メナキノンの溶離液にNaBH等の還元剤を添加することにより、メナキノンを以下の下段の式に表される還元型メナキノンにすると、蛍光強度の測定感度が向上するため、より定量的な分析が可能になり好ましい。
Figure 2020138908
次に、各々の類似化合物が物質Aを取り込むことができる程度、即ち、各々の類似化合物が物質Aと相互作用する程度を判定するには、物質Aと相互作用して抗菌活性を示すことが知られているペプチド系化合物についての分析値を比較することにより、当該既知のペプチド系化合物よりも物質Aと相互作用する程度が高いか否かを判定する。物質Aがメナキノンの場合は、メナキノンと相互作用することが公知であるペプチド系化合物、例えばライソシンEを用いた場合の溶離液の蛍光強度と、類似化合物について得られた溶離液の蛍光強度を比較して、類似化合物についての蛍光強度値が前者の蛍光強度より高ければ、当該類似化合物をペプチド系の候補化合物の1つとして選定することができる。
このようにしてペプチド系の候補化合物として選定された化合物の集団(化合物群)を、「ペプチド系の候補化合物群A」とも言う。
(1−5)溶離液を採集した後に残った各々の類似化合物を回収し、各類似化合物の抗菌活性を測定する工程
次に、溶離液を採集した後に残った各々の類似化合物を回収し、各類似化合物の抗菌活性を測定する。
ここで、類似化合物がビーズ結合型ペプチド系化合物である場合は、ビーズを除去してペプチド系化合物を得て、その抗菌活性を測定する(図2の下段の右側を参照)。ビーズ結合型ペプチド系化合物からビーズを除去する手法は、用いるビーズの種類、リンカーの種類等に応じて選択することができるが、リンカーとして光分解性のリンカーを用いると紫外線等の光を照射することによりビーズを除去することができる。
本工程においては、(3)の工程の後に回収した全ての類似化合物について抗菌活性を測定してもよいが、(4)の工程で選定された「ペプチド系の候補化合物群A」について抗菌活性を測定するのが好ましい。
抗菌活性の測定としては、種々の菌の感受性を調べることができるが、例えば、グラム陽性菌:メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)を含む黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)、Staphylococcus simulans、Staphylococcus haemolyticus、Staphylococcus pseudintermedius、セレウス菌(Bacillus cereus)、枯草菌(Bacillus subtilis)及びリステリア菌(Listeria monocytogenes)等に対する活性を測定することができる。また、抗菌活性は、BCSの存在下(例えば、10%添加)又は非存在下で評価することができる。
ペプチド系の候補化合物群Aについて抗菌活性を測定し、それらの結果を、物質Aと相互作用して抗菌活性を示すことが知られているペプチド系化合物の抗菌活性の測定結果と比較することにより、ペプチド系の候補化合物として選定することができる。
ペプチド系の候補化合物群A中の各化合物、又は、抗菌活性を測定した結果選定されたペプチド系の候補化合物の配列は、これら化合物をMS/MSシークエンス分析にかけることにより決定することができる。ここで、ペプチド系の化合物が環状ペプチドである場合は、塩基性条件又は酸性条件下で加水分解して直鎖ペプチドを得て、これをMS/MSシークエンス分析に供する。
(1−6)ライソシンEを用いたスクリーニング方法
本発明のスクリーニング方法の一例として、メナキノンと相互作用して抗菌活性を示すことが知られているペプチド系化合物としてライソシンEを用いたスクリーニング方法について説明する。
ライソシンEを基準化合物としてOBOC法により類似化合物を合成する概略図を図3a及び図3bに示す。
図3の上段左の図は、ビーズ結合型ライソシンEの構造を示している。ここで、ビーズとしてTentaGelを用い、リンカーとして光分解性リンカーであるo−ニトロベラトリルリンカーを用いた。
可変部位としては、上記で説明した理由から、L−Ser−3、L−Leu−6、D−Gln−9及びL−Ile−11を選定した。そして、これら可変部位の各ペプチド残基の側鎖をR、R、R及びRと定めた(図3aの上段の左図を参照)。
次に、可変部位のR、R、R及びRとして導入する基として、疎水性基、酸性基、塩基性基、水酸基含有基、1級アミド基及び芳香族基を選択した。これらに加えて、メチル基での置換も採用した。さらに、これらの基に属する具体的な置換基を、それぞれの置換基が異なる物理化学的特性を持つように選定した。
上記で選定した置換基のリストを図3aの上段の右図に示す。各基の右の括弧内には、各々の置換基を示す記号と、分子量が記載されている。
図3bは、ライソシンEベースのOBOCライブラリーを構築するために用いる化合物(アミノ酸成分)のリストを示す。リストの上段の4〜10の化合物は、本OBOC法で共通して用いる化合物、つまり、不変ペプチド部位を構成する。
リストの下段の化合物11〜26は、本OBOCライブラリーの構築に用いる分割混合法でランダム化させる化合物を示す。これらの化合物が可変部位に導入される。これらの内、化合物11〜14は、ライソシンEに由来する化合物であり、化合物15〜26は人工的に導入する化合物である。
上記の化合物を用いて、分割混合法によりビーズ結合型ライソシンE系化合物のOBOCライブラリーを構築する。ここで、4種類の可変部位において、夫々7種類のペプチド基を導入していることから、7=2401種類の化合物を得ることができる。
このように、本発明のスクリーニング方法では、1つのビーズに1種類のペプチド系化合物が固有的に結合した非常に多くの種類のビーズ結合型ペプチド系化合物を合成することができるため、有効なスクリーニングを行うことが可能である。
図4に、ライソシンEを用いたスクリーニング方法の全体的模式図を示す。
分割混合法により得られるビーズ結合型ライソシンE系化合物をメタノールに分散し、メナキノンを添加する。これにより、ビーズ結合型ライソシンE系化合物とメナキノンとの錯体が形成される。そして、この分散液中の各々のビーズ結合型ライソシンE系化合物を96ウェルのマイクロプレートに分配する。次に、各ウェルにメタノールを加えて、ビーズ結合型ライソシンE系化合物に結合していないメナキノンを洗浄する。
次に、各ウェルにn−ブタノールを50℃の条件下で添加して、錯体からメナキノンンを溶離させる。そして、ビーズ結合型ライソシンE系化合物と溶離液を分離する。
上記の操作で得られた各溶離液を採取して、各々のビーズ結合型ライソシンE系化合物についてメナキノンとの錯体を形成した程度を分析する。これにより、各々のライソシンEの類似化合物がメナキノンを取り込むことができる程度、即ち、各々のライソシンE類似化合物がメナキノンと相互作用する程度を判定する(第1スクリーニング工程)。分析手法としては蛍光強度の測定を用いるのが好ましい。また、NaBHを添加することにより、メナキノンを還元型メナキノンに変換すると、蛍光強度の測定感度が向上するため、より定量的な分析が可能になり好ましい(図4の中段参照)。
そして、各試料の蛍光強度の測定結果をビーズ結合型ライソシンEを用いた場合の蛍光強度と比較して、ライソシンEよりもメナキノンと相互作用する程度が高いか否かを判定する。ライソシンEを用いた場合よりも蛍光強度が高ければ、当該ライソシンE類似化合物を候補化合物の1つとして選定することができる。このようにして、候補化合物を選定してライソシンE類似化合物の集団(化合物群)を得る。以下この化合物群を「ライソシンE系候補化合物群A」とも言う。
上記の工程で、メナキノンが遊離したビーズ結合型ライソシン系化合物を回収する。次に、回収したビーズ結合型ライソシンE系化合物について、ビーズを除去してライソシンE系化合物を得る。ビーズを除去する手法としては、光を照射することによりビーズを除去することができる(図4の中段参照)。
こうして得られたライソシンE系化合物について抗菌活性を測定するが、全てのライソシンE類似化合物について抗菌活性を測定してもよいが、上記の第1のスクリーニング工程で選定された「ライソシンE系候補化合物群A」について抗菌活性を測定するのが好ましい。
抗菌活性の測定としては、種々の菌の感受性を調べることができるが、例えば、グラム陽性菌:メチシリン耐性黄色ブドウ球菌(MRSA)を含む黄色ブドウ球菌(Staphylococcus aureus)、Staphylococcus simulans、Staphylococcus haemolyticus、Staphylococcus pseudintermedius、セレウス菌(Bacillus cereus)、枯草菌(Bacillus subtilis)及びリステリア菌(Listeria monocytogenes)等に対する活性を測定することができる。また、抗菌活性は、BCSの存在下(例えば、10%添加)又は非存在下で評価することができる。
ライソシンE系候補化合物群Aについて抗菌活性を測定し、それらの結果を、ライソシンEの抗菌活性の測定結果と比較することにより、ライソシンE系の候補化合物として選定することができる。
ライソシンE系候補化合物群A中の各化合物、又は、抗菌活性を測定した結果選定されたライソシンE系の候補化合物の配列は、これら化合物をMS/MSシークエンス分析にかけることにより決定することができる。この際に、塩基性条件又は酸性条件下で加水分解して直鎖ペプチドを得て、これをMS/MSシークエンス分析に供する。
以下に、本発明の実施形態について実施例を用いて詳述するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
[参考実施例1]
ビーズ結合ライソシンEの合成と構造決定、アッセイの最適化
本発明のスクリーニング方法を実施するに当たり、1ビーズは1μg未満のペプチドしか含まないため、少量のペプチドで実施可能な手順を設計する必要がある。そこで、本発明者等は、最初に、本発明のOBOC戦略の実現可能性を検証するために、TentaGelビーズを使用してライソシンE(化合物1)を合成することを目的とした。
(1)合成の一般論
本明細書において、特記しない限り、空気および/または湿気の影響を受けるすべての反応は、乾燥溶媒中、アルゴン(Ar)雰囲気下で行った。CHCl、DMF、およびEtOは、Glass Contour溶媒分配システム(Nikko Hansen)によって精製した。特記しない限り、他の全ての試薬はそのまま使用した。固相ペプチド合成(SPPS)は、密閉反応容器を用いてマイクロ波支援ペプチド合成機MWS−1000(EYELA)にて行い、当該密閉反応容器内の反応温度は、内部温度プローブによってモニターした。
旋光度は、P−2200旋光計(JASCO)で記録した。赤外線(IR)スペクトルは、CaF上の薄膜としてFT/IR−4100分光計(JASCO)に記録した。Hおよび13CNMRスペクトルは、ECX500(HNMRでは500MHz)分光計、ECZ500R(HNMRでは500MHz)分光計(JEOL)、またはCryoProbe(Hでは800MHz)を装備したAvance III HD 800MHz(Hでは800MHz、13CNMRでは200MHz)(Bruker)で記録した。
化学シフトは、内部標準(DMSO−dHδ2.50、13Cδ39.5)として残留溶媒のピークを用い、δ(ppm)で表記する。HRMSスペクトルは、MicrOTOFII(Bruker Daltonics)エレクトロスプレーイオン化飛行時間型(ESI−TOF)質量分析計で記録した。
UV吸光度はUV−1800 UV−VIS分光光度計(Shimadzu)で測定した。高速液体クロマトグラフィー(HPLC)実験は、PU−2089Plusインテリジェントポンプを備えたHPLCシステムまたはPU−2086Plusインテリジェントポンプを備えたHPLCシステムで行った(JASCO)。超高速液体クロマトグラフィー(UHPLC)実験は、X−LCシステム(JASCO)で行った。
(2)ビーズ結合型ペプチドの合成の一般的手順
化合物29の調製
5mLのLibraTube(Hipep Laboratories)中のTentaGel Macrobeads(27、26〜28μmol、0.25mol/g、65550ビーズ/g)をDMF(1.00mL×3)で洗浄した。 LibraTube中のビーズに、DMF(500μL)中のヒドロキシエチルフォトリンカー(28.3当量)、N、N’−ジイソプロピルカルボジイミド(3当量)および1−ヒドロキシベンゾトリアゾール(HOBt、3当量)の溶液を室温で加えた。室温で2時間撹拌した後、混合物を濾過し、DMF(1.00mL×3)で洗浄して光分解性リンカー結合樹脂を得た。
LibraTube中の上記光分解性リンカー結合樹脂に、DMF(1.00mL)中のFmoc−L−Glu−OAllyl(7,5当量)、N、N’−ジイソプロピルカルボジイミド(5当量)および4−(N、N−ジメチルアミノ)ピリジン(0.5当量)の溶液を室温で添加した。室温で12時間撹拌した後、反応混合物を濾過し、DMF(1.00mL×3)およびCHCl(1.00mL×3)で洗浄して、アミノ酸担持ビーズを得た。
上記の予め充填されたビーズに、残りのヒドロキシ基をキャッピングするために室温でAcO/CHCl(1/3、1.00mL)を加えた。室温で30分間撹拌した後、反応混合物を濾過し、CHCl(1.00mL×3)、MeOH(1.00mL×3)、およびEtO(1.00mL×3)で洗浄し、真空乾燥して化合物29を得た。
(3)置換率の決定
Fmoc保護樹脂をピペリジン/DMF(1/4、100μL)で室温にて30分間処理した。反応混合物をDMF(2.90mL)で希釈した。得られた混合物の301nmでのUV吸収を測定した。ピペリジン/DMF(1/4)の溶液から得られた対照吸光度を差し引くことによってバックグラウンド吸光度を相殺した。アミノ酸置換率(xmmol/g)は以下の式によって決定した。ここで、aはFmoc保護樹脂の重量(mg)であり、そしてbは301nmでの吸光度である。
x=(10000×b)/(7800×a)
(4)ビーズ結合型ライソシンEの合成
ビーズ結合型ライソシンEの調製は、光開裂可能なリンカー28とTentaGelビーズ27のアミンとの結合体ら開始した(スキーム1(図5))。次に、リンカーの第二級アルコールをFmoc−Glu−OAllyl7のカルボン酸と縮合させて、化合物29を2ステップにわたって90%の収率で得た(3.2nmol/ビーズ)。このようにして得られたビーズをFmoc系固相ペプチド合成に供した。アミドカップリングは、合成を容易にするためにマイクロ波照射下40℃で行った。更に、ペプチドの鎖間凝集を防ぐために、NMPを溶媒として使用した。
直鎖ドデカペプチドは、6サイクルのピペリジンによるNα脱保護、HOAt/HATU媒介アミド化(4〜6、9、11、12)、DIC/DMAPによるエステル化(10)、次いで、3サイクルのNα脱保護およびアミド化(8、13、および14)によって、29より伸長した。次いで、生成物のN末端のFmoc基およびC末端のアリル基を、ピペリジン、続いてPd(PPhおよびモルホリンで処理することにより除去して、マクロラクタム前駆体を得た。
次いで、PyBOP/2,4,6−コリジンを使用してビーズ上環化を行い、37員環マクロラクタムを得た。最後に、マクロラクタムを水性TFAで処理すると、側鎖保護基が脱離してビーズ結合型ライソシンE(化合物30)が得られた。30のリンカーはMeOHに分散し紫外線(365nm)を照射することにより開裂し、粗製物1が得られた。26ステップにわたる化合物29から化合物1までの全体の収率は、MSおよび高速液体クロマトグラフィー(HPLC)分析によって5.1%と計算され、この手順の効率が前の全合成(8.0%)に匹敵することを実証した。その結果、合成後の1ビーズは、ライソシンEを0.25μg含んでいた。
また、図6に示す蛍光強度の測定したビーズ結合型ペプチド30は以下の手順で合成した。
ビーズ結合ペプチド30:
ビーズ29(37.4mg、8.30μmol、置換率0.222mmol/g)を、上記のマイクロ波照射ペプチド固相合成、ビーズ上におけるエステル化、ビーズ上におけるマクロラクタム化、および脱保護に供して30を得た(40.0mg)。
(5)合成したペプチドの構造決定
OBOC法においては、1つのビーズを使用して構造決定することが不可欠である。しかしながら、環状ペプチドの配列決定は、複数の位置での開環によって引き起こされるそれらの複雑な断片化パターンのために、一般的に問題がある。そこで、分析を単純化するために、化合物1の大環状化合物を、L−Thr−1と−12との間の単一エステル結合を利用することによって直鎖状化した。具体的には、化合物1をMeOH/HO中の1%NHで処理して直鎖状セコ酸(化合物31)を生成した。化合物31のマトリックス支援レーザー脱離イオン化(MALDI)法によるMS/MS分析は、化合物1のアミノ酸配列に一致するフラグメントイオンを与え、これにより構造決定が可能であった。その高い感度のために、MS/MSシーケンス分析は1ビーズ上の化合物1(0.04μg)の15%しか必要としなかった。
(6)メナキノン錯体形成アッセイ
次に、ビーズ上に結合したライソシンE(化合物30)及びメナキノン(MK−4;化合物2)を用いて、ビーズ上複合体形成アッセイの実行可能性を評価した。化合物2を化合物30のMeOH溶液に添加すると、化合物30の色は黄色から赤色に変化し(図7のa)、これは、ライソシンEの構造と化合物2との間の選択的芳香族間相互作用を示している(図7のb)。しかしながら、この色の変化の度合いは、結合した化合物2の量には比例しなかった。
そこで、本発明者らは、化合物2を定量するための蛍光ベースの方法を開発した。30のビーズ1個をMeOH中の化合物2と共にインキュベートし、次いでマイクロプレートウェルに分注した。ビーズ未結合の化合物2を洗浄した後、ビーズに結合した化合物2を疎水性条件(n−BuOH、50℃)下で溶出して、化合物2を含有する溶出液を回収した。次に、化合物2のナフトキノン部分をn−BuOH中のNaBHで還元して蛍光ヒドロキノン2Hを生成した(λmax exc=250nm、λmax emit=430nm)。最後に、化合物30のビーズ1個からの2Hの蛍光強度を評価してビーズに結合した化合物2の量を決定した。
この方法は誤差が小さく(1026±64a.u.)、高精度を示すことが分かった(図5および図6)。なお、錯体形成アッセイの間、化合物1の構造は変化しなかった:UHPLCおよび質量分析により、錯体形成アッセイの前後で化合物1の量が変化していないことを検証した。
(7)抗菌アッセイ
最後に、黄色ブドウ球菌に対する抗菌アッセイを小型化して、液相中の化合物1の活性を評価した。MS/MSによる構造決定は単一ビーズに由来する化合物1の15%を消費するため、化合物1の0.21μgに対応する85%をアッセイに適用した。化合物1の量が微量のため、実験は単一濃度で実施し、増殖培地の容量は1ウェルあたり40μLとした。それでも、化合物1のMIC値(2〜4μg/mL)を考慮すると、その抗菌効果を検出するには、約0.16〜0.32μgの化合物1が必要であり、活性の検出限界を下げることが好ましい。そのため、本発明者らは、高感度アッセイを確立するための条件を探索した。
化合物1は黄色ブドウ球菌感染マウス(ED50=0.5mg/kg)において強力な治療効果を有するので、本発明者等はインビボ条件を模倣することにより化合物1のインビトロ活性を改善することを試みた。添加剤のスクリーニングにより、ウシの子牛血清(BCS)が化合物1の抗菌活性を劇的に増強することが明らかになった。具体的には、黄色ブドウ球菌に対する化合物1のMIC値は、10%BCSを増殖培地に添加することによって64分の1(0.0625μg/mL)となった。図7のcに示されるように、天然の化合物1(A/B)の0.04μgおよび単一ビーズ由来の化合物1(C/D)の85%の両方の添加は黄色ブドウ球菌の増殖を完全に阻害したが、対照ウェル(E/F)では増殖が観察された。
このようにして確立された実験プロトコルは、合成、構造決定、および単一ビーズ由来の化合物1のみを使用することによる性能評価を可能にした。したがって、OBOC戦略全体はこれらのプロトコルに従って設計した(図5を参照)。
第一に、2401種類のビーズ結合型ペプチドは、分割−混合手法を用いた並行固相合成によって生成する。第二に、ビーズをMeOH中で化合物2と混合し、マイクロプレートウェルに分配し、MeOHおよびn−BuOHで順次処理して、化合物2を含有する溶出液とビーズ結合型ペプチドを分離した。第三に、溶出液へのNaBHの添加によって生成される2Hの蛍光強度を測定することによって、ペプチドと化合物2の錯化活性を評価した。第4に、15%の単一ビーズ由来のペプチドを直鎖状化して、その配列をMS/MS分析によって決定した。第5に、同じペプチドの85%を用いてペプチドの抗微生物活性を評価した。スクリーニングを容易にするために、第三段階の陽性化合物のみを第四および第五段階に使用する。
[実施例1]
ライソシンEに基づくOBOCライブラリーの構築
2401種類のペプチドを含むOBOCライブラリーは、第3残基、第6残基、第9残基及び第11残基の縮合時に分割混合法を適用することによって構築した(スキーム2(図8))。アミド化、エステル化、マクロ環化、および脱保護のための試薬と条件は、スキーム1で開発したものと同じであるが、ランダム化には12種類のアミノ酸15−26を新たに使用した。
ここで、実際には、3倍のビーズ数(約7510ビーズ)を使用することで、合成上の効率を損なうことなくライブラリーカバー率を最大化することを計画した(ペプチドの予想カバー率=95%)。このようにして、7510個のビーズ(7:1ビーズあたり3.2nmol)からなる7−結合型29を3段階でジペプチド32(化合物32)に変換した。
第6残基での最初のランダム化として、化合物32のビーズを7つの反応容器に分割し、それらを天然物と同じFmocアミノ酸(12)および6つのFmocアミノ酸(11、15、17、19、22、23、および25)と別々に縮合させ、続いてピペリジンで処理した。次いで、全てのビーズを再度混合し、化合物5および化合物4を用いて縮合を行い、7つの構造を含むヘキサペプチド33を得た。7つの成分(化合物11、15、17、19、22、23及び25)を使用する第3残基での2回目のランダム化に続いて、化合物6、9及び10の縮合/Nα−脱保護を順次行い、ノナペプチド34(49種から構成される)を得た。さらに3個のアミノ酸残基の導入、第11残基および第9残基でのランダム化および第10残基の縮合により、直鎖ドデカペプチド36(2,401種から構成される)を合成した。
最後に、ビーズ36はパラジウムを用いたアリル基の除去、マクロ環化、およびビーズ上での脱保護により2401種のビーズ結合型環状ペプチドに変換した。
以下にライソシンEに基づくOBOCライブラリーを構築した手法の詳細を記載する。
(1)分割混合法による合成の手順
2401種のビーズ結合型ペプチドをペプチド合成機で調製した。基本的操作手順は以下の通りである。
工程1:固体担持Nα−Fmocペプチド(a μmol、a<50)をCHClを含む7つの5mL LibraTubeに分割し、真空乾燥した。
工程2:固相担持Nα−Fmocペプチドをピペリジン/ NMP(1/4、室温、10分)で脱保護した。
工程3:5mLのLibraTube中の樹脂をNMP(2mL、30秒×5)で洗浄した。
工程4:バイアル中のアミノ酸(4.0当量)を、NMP中のO−(7−アザベンゾトリアゾール−1−イル)−N、N、N'、N'−テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスフェート(HATU、4.0当量、0.45M)/1−ヒドロキシ−7−アザベンゾトリアゾール(HOAt、4.0当量、0.45M)の溶液によって活性化した。活性化アミノ酸の溶液に、NMP中のi−PrNEt(8.0当量、2.0M)の溶液を加えた。 得られた混合物を反応容器に移した。バイアルをNMP(0.0072×1mL)で洗浄した。 溶液を反応容器に移した。
工程5:活性化アミノ酸を樹脂上のペプチドとカップリングさせ(40℃、100W; 20分)、樹脂を含有する反応容器をNMPで洗浄した(2mL、30秒×5)。
ステップ6:7バッチの樹脂を1つのLibraTubeでCHClと混合した。
工程1〜6は、残基−3、−6、−9及び−11の縮合のために行われた。
工程2〜5は、残基−2、−4、−5、−7及び−10の縮合のために行われた。
9のカップリングを室温で40分間行った。
(2)ビーズ上エステル化
5mLのLibraTube中のビーズ結合ヘプタペプチド(a μmol、a<50)に、NMP/CHCl(1/9、500μL)中のN、N'−ジイソプロピルカルボジイミド(8.0当量)および10(8.0当量)の溶液を加えた。混合物に、N、N−ジメチル−4−アミノピリジン(1.0当量)を加えた。室温で3時間撹拌した後、反応混合物をCHCl(1.00mL×5)およびNMP(1.00mL×5)で洗浄してビーズ結合デプシペプチドを得、これをさらに精製することなく次の反応に使用した。
(3)ビーズ上マクロラクタム化および脱保護
LibraTube中のビーズ結合デプシペプチド36またはS5に、CHCl(500μL)中のPd(PPh(0.25当量)およびモルホリン(24当量)の溶液を加えた。室温で30分間撹拌した後、反応混合物をCHCl(1.00mL×5)で洗浄してビーズ結合ペプチドを得た。
LibraTube中の上記ビーズ結合ペプチドに、NMP/CHCl(1/9、500μL)中のPyBOP(5.0当量)および2,4,6−コリジン(10当量)の溶液を加えた。室温で12〜14時間撹拌した後、反応混合物をCHCl(1.00mL×3)、NMP(1.00mL×3)、およびCHCl(1.00mL×3)で洗浄し、1時間真空乾燥し、ビーズ結合マクロラクタムを得た。
上記ビーズ結合マクロラクタムに、TFA/HO(19/1、2.00mL)を加えた。室温で1時間撹拌した後、反応混合物を濾過し、TFA/HO(19/1、1.00mL×3)、MeOH(1.00mL×3)、およびEtO(1.00mL×3)で洗浄し、真空下で乾燥させてビーズ結合型ライソシンE類似体を得た。
図5のスキーム1における化合物1の収率および図17の表の再合成された化合物の収率によると、ペプチドの全体的な収率は2%−12%(ビーズあたり約0.1−0.6μgのペプチド)であると推定された。
[実施例2]
ビーズ結合型ライソシンE類似体のメナキノン−複合体形成アッセイ、MS/MSによる構造決定、抗菌アッセイ
(1)ビーズ結合型ライソシンE類似体のMK−4−複合体形成アッセイ
実施例1において合成した7510のビーズ結合ペプチドを用いて、MK−4(メナキノン(化合物2))−複合化アッセイを以下の一般的手順に従って行った。
メナキノン錯化アッセイの一般的手順
LibraTubeのビーズ結合型ライソシンE類似体に、MeOH中のメナキノン−4(化合物2)の溶液(10mM、1.0mL/1000ビーズ)を加えた。混合物を室温で12時間インキュベートした。MeOH中のビーズの懸濁液(200ビーズ/200μL)を2.0mLマイクロチューブに移した。
マイクロピペットを使用して、マイクロチューブ内の各ビーズを96ウェル濾過プレート(278011、Thermo Fisher Scientific、1ビーズ/ウェル)の各ウェルに化合物2の溶液(20μL/ビーズ)を移した。各ウェルにMeOH(400μL)を加え、ビーズを濾過した(×3)。プレート内のビーズを真空下で0.5〜1時間乾燥した。乾燥したビーズを、マイクロピペットを用いて、MeOH(20μL/ウェル)を含む96ウェルPCRプレート(652270、Greiner bio−one、1ビーズ/ウェル)に移した。溶液を40℃のAr気流下で除去して、化合物2とビーズ結合ペプチドとの複合体を得た。
プレート中の化合物2とビーズ結合型ペプチドとの複合体に、室温でn−BuOH(30μL/ウェル)を加えた。懸濁液を50℃で1時間インキュベートした。プレート中に得られた混合物を3500×g、室温で10秒間遠心した。各ウェルの上清を黒色ポリスチレン平底96ウェルプレート(655086、Greiner bio−one)の対応するウェルに移した。溶液を40℃のAr流下で濃縮して溶出物2を得た。
プレート中の上記溶出物2に、室温でn−BuOH(25μL/ウェル)を加えた。プレートを室温で10分間ボルテックスした。得られた溶液に、n−BuOH中のNaBHの溶液(1.0mM、25μL/ウェル)を加えた。プレートを室温で10分間ボルテックスした。各ウェルのメナヒドロキノンの蛍光(2H、Ex.250nm/Em.430nm)を、Gemini EMマイクロプレートリーダー(Molecular Devices)で3分毎(0、3および6分)に室温で測定した。各ビーズの3つのデータ点を平均し、そしてビーズ数に対してプロットした。
上記の手順により7510ウェルからの蛍光強度を定量した結果を図8に示す。
図9に示されるように、蛍光強度は有意に変動しており、ペプチドのMK錯形成活性を示している。ライソシンE構造を有する化合物30が、1026±64a.u.(スキーム2)の強度を示したため、本発明者らは、>1000a.u.の強度を示す241個のビーズをヒットビーズとして定義した(図8のチャートの上部の囲み内)。また、その後の実験のために、ビーズ全体のおよそ上位3%が選択された。
(2)ライソシンE類似体の構造決定
次に、241個のビーズ結合ペプチドの構造を決定した。構造決定は以下の手順に則り行った。
(a)ビーズ由来ペプチドの分離
(a−1)開裂反応用ビーズの調製
メナキノン錯化アッセイの後、光反応のためにビーズを次のように洗浄した。
マイクロピペットを用いて、96ウェルPCRプレート(1ビーズ/ウェル)中のビーズを、MeOH(50μL/ビーズ)を含む濾過プレート(1ビーズ/ウェル)に移した。各ウェルにDMSO(400μL)を加え、ビーズをろ過した(×3)。各ウェルにMeOH(400μL)を加え、ビーズを濾過した(×2)。プレート中のビーズを真空下で1時間乾燥した。乾燥したビーズを、マイクロピペットを用いて、MeOH(20μL/ビーズ)を含む96ウェルPCRプレート(1ビーズ/ウェル)に移した。懸濁液を40℃のAr流下で乾燥して乾燥ビーズを得、これを光反応に使用した。
(a−2)ビーズからのペプチドの開裂
96ウェルPCRプレート(1ビーズ/ウェル)中の上記洗浄ビーズ結合ペプチドに、MeOH(20μL/ウェル)を加えた。マイクロプレートに、簡易UVランプ(AS ONE、SLUV−6、6W)を用いて、15分毎にランプ位置を2行ずつずらして室温で合計1時間UV光(λ=365nm)を照射した(図10)。得られた溶液を40℃のAr流下で濃縮して、粗ライソシンE類似体(1ペプチド/ウェル)を得た。
(a−3)抗菌活性アッセイおよびMS/MSシーケンス分析のためのペプチドの分離
96ウェルPCRプレートの粗ペプチドにMeOH(100μL/ウェル)を加えた。プレートに8連キャップを装着し、室温で1分間超音波処理した。プレート中の得られた混合物を3500×g、室温で10秒間遠心した。8連キャップをプレートから注意深く取り除いた。溶液を穏やかにピペッティングした後(×3)、MeOH中の粗ペプチドの溶液(85μL/ウェル)を96ウェル丸底プレート(3367、Corning)に移した。丸底プレート中の溶液(85μL/ウェル)を40℃のAr流中で乾燥させて粗ペプチドを得、これを抗菌活性アッセイに使用した。PCRプレートに残った溶液(25μL/ウェル)を40℃のAr気流下で乾燥し、粗ペプチドを得て、これをMS/MSシークエンス分析に使用した。
(b)MS/MSシーケンス解析
96ウェルPCRプレートの粗ペプチドに、1%NHを含むMeOH/HO(1/9、20μL/ウェル)を加えた。混合物を室温で12〜14時間インキュベートした。反応混合物を40℃のAr流下で濃縮して、加水分解した直鎖状ペプチドを得た。
粗製直鎖状ペプチドを、0.1%TFA(2.5μL/ウェル、4.0mg/mL)を含有するMeCN/HO(7/3)中のα−シアノ−4−ヒドロキシケイ皮酸の溶液およびクエン酸水素二アンモニウム溶液に溶解した。HO中(0.0025μL/ウェル、100mg/mL)。得られたペプチド溶液をTOF/TOF5800(AB Sciex)上でMS/MS配列決定分析にかけた。
241個のペプチドのうち、237個が明確な断片化パターン(図11)を与え、それらの構造を明確に確立することを可能にした(図12〜14の各表を参照)。その結果、それらは166の異なる構造を持つことが分かった。重要なことに、166の化合物のうちの1つが化合物1(ライソシンE)であることが判明し、何千ものペプチドの混合物から活性分子を選択するための2−錯形成アッセイの信頼性が実証された。
(3)ライソシンE類似体の抗菌アッセイ
最後に、メナキノン錯化アッセイにおいて166個の陽性化合物を用いて溶液中抗菌アッセイを行った。そして、単一ビーズ由来のペプチドの残り85%を10%BCS添加培地40μL中でMSSA1と別々にインキュベートした。抗菌アッセイは以下の手順により行った。
(a)抗菌活性測定用ビーズの調製
96ウェルPCRプレート(1ビーズ/ウェル)中のビーズを、マイクロピペットを用いてMeOH(50μL)を含むろ過プレート(1ビーズ/ウェル)に移した。ウェルにDMSO(400μL/ウェル)を加え、ビーズを濾過した(×3)。ウェルにMeOH(400μL/ウェル)を加え、ビーズを濾過した(×2)。プレート中のビーズを真空下で1時間乾燥した。乾燥したビーズを、マイクロピペットを用いて、MeOH(20μL/ビーズ)を含む96ウェルPCRプレート(1ビーズ/ウェル)に移した。懸濁液を40℃のAr流下で乾燥して乾燥ビーズを得、これを光反応に使用した。
(b)抗菌活性測定のためのサンプル分離
96ウェルPCRプレートの粗ペプチドにMeOH(100μL/ウェル)を加えた。プレートに8連キャップを装着し、そして室温で1分間超音波処理した。プレート中の得られた混合物を3500×g、室温で10秒間遠心した。8連キャップをプレートから注意深く取り除いた。溶液を穏やかにピペッティングした後(×3)、MeOH中の粗ペプチドの溶液(85μL/ウェル)を96ウェル丸底プレートに移した。丸底プレート中の溶液を40℃のAr流下で乾燥させて粗ペプチドを得た。プレート中の粗ペプチドにDMSO(1μL/ウェル)を加えた。プレートを抗菌活性アッセイに供した。
(c)抗菌活性アッセイ
DMSO(1μL /ウェル)中のペプチドの溶液に、陽イオン調整ミュラーヒントンブロスを含有する10%ウシ血清中の黄色ブドウ球菌ATCC 13709株の懸濁液[40μL/ウェル、2×10コロニー形成単位(40μL /ウェル)を添加した。 CFU)、21g/Lミュラーヒントンブロス(Difco)、50mg/L Ca+(CaCl・2HOで調整)、および25mg/L Mg+(MgCl・6HOで調整)]。プレートを37℃で18時間インキュベートし、培地の濁度を調べた。
その結果、化合物1を含む26の化合物はMSSA1の増殖を完全に抑制した(図12〜図14)。2つのアッセイで同定された25個の人工ペプチドをA1〜A25(A群)と命名した。
本発明のスクリーニング方法のOBOC戦略を検証し、詳細な生物学的活性を評価するために、A1〜A25を大規模に再合成することにした。さらに、第一のアッセイで陽性でありそして第二のアッセイで陰性であった、B1〜B5およびC1〜C5の10個のペプチドを大規模合成のために選択した。具体的には、B1〜B5(グループB)は2−錯形成アッセイにおける上位5つの化合物に対応し、C1〜C5(グループC)は残りの135の化合物から無作為に抽出した。
[実施例3]
35種の人工類似体の合成
化合物1の35種の人工類似体(A1〜A25、B1〜B5、およびC1〜C5)は、化合物1の合成経路に従って数ミリグラム規模で、別々に合成した。原材料は、24段階で全体的収率の1.8〜12%でA1〜A25、B1〜B5、およびC1〜C5を生成するために、HPLCにより精製した(表1および図S2〜S4)。各化合物の合成手順について以下に記載する。
ペプチドA1〜A25、B1〜B5及びC1〜C5をペプチド合成機で調製した。基本的操作手順は以下の通りである。
工程1:固体担持Nα−Fmocペプチドをピペリジン/NMP(1/4、室温、10分)で脱保護した。
工程2:反応容器[20mL LibraTube(Hipep Laboratories、50μmol以上のS1用)または5mL LibraTube(50μmol未満のS1用)]内の樹脂をNMP
[5mL(50μmol以上のS1用)または2mL(50μmol未満のS1用)、40秒×6]にて洗浄した。
工程3:バイアル中のアミノ酸(4.0当量)を、NMP中のO−(7−アザベンゾトリアゾール−1−イル)−N、N、N’、N’−テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスフェート(HATU、4.0当量、0.45M)/1−ヒドロキシ−7−アザベンゾトリアゾール(HOAt、4.0当量、0.45M)の溶液によって活性化した。
活性化アミノ酸の溶液に、NMP中のi−PrNEt(8.0当量、2.0M)の溶液を加えた。得られた混合物を反応容器に移した。このバイアルをS1のaμmol用にNMP(0.0072×amL)で洗浄した。当該溶液を反応容器に移した。
工程4:活性化アミノ酸を樹脂上のペプチドとカップリングさせ(40℃、200W;20分)、樹脂を含有する反応容器をNMP[5mL(50μmol以上のS1用)または2mL(50μmol未満のS1用)、40秒×6]にて洗浄した。
工程1〜4を繰り返し、アミノ酸を固体担体上に縮合させた。
ペプチドA1〜A25、B1〜B5及びC1〜C5の合成
アミノ酸担持樹脂Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、aμmol)は、Novabiochemから購入した。反応容器中の樹脂S1[20mLのLibraTube(50以上のa)または5mLのLibraTube(50未満のa)]を、CHCl[5mL(50以上のa)または2mL(50未満のa)、40秒×3]およびNMP[5mL(50以上のa)または2mL(50未満のa)、40秒×6]で洗浄した。樹脂を6サイクル(6、X2、5、4、X1、および6)のマイクロ波照射ペプチド固相合成に供してペプチドS2を得た。ここで、X2は化合物11、12、17、22、23、および25のうちの1つであり、X1は化合物11、15、17、19、22、23、および25のうちの1つである。
樹脂結合ペプチドS2をマイクロ波照射ペプチド固相合成条件で処理した(9のカップリングは室温で40分間行った)。反応混合物をNMP/CHCl[1/9、5mL(50以上のa)または2mL(50未満のa)、40秒×6]で洗浄してペプチドS3を得た。
バイアル中の10(8.0当量)に、NMP/CHCl(1/9)中のN、N’−ジイソプロピルカルボジイミド(8.0当量、0.57M)の溶液を加えた。得られた混合物を反応容器[20mL LibraTube(50以上のa)または5mL LibraTube(50未満のa)]内の樹脂結合ペプチドS3に移した。バイアルをNMP/CHCl(1/9、0.0047×1mL)で洗浄した。得られた溶液を反応容器に移した。反応混合物を室温で5分間撹拌し、次いでNMP/CHCl(1/9)中の4−(N、N−ジメチルアミノ)ピリジン(1.0当量、0.82M)の溶液を加えた。室温で2時間撹拌した後、得られた混合物をNMP/CHCl[1/9、5mL(50以上のa)または2mL(50未満のa)、40秒×6]で洗浄した。このカップリング反応を繰り返した(2度)。反応混合物をCHCl[5mL(50以上のa)または2mL(50未満のa)、40秒×6]およびNMP[5mL(50以上のa)または2mL(50未満のa)、40秒×6]で洗浄し、ペプチドS4を得た。
樹脂結合ペプチドS4をマイクロ波照射ペプチド固相合成(X3は化合物11、14、17、19、23及び25のうちの1つ、X4は化合物13、16、18、20、21、24、および26のうちの1つ)の3サイクル(X4、8、およびX3)にかけた。上記のマイクロ波照射ペプチド固相合成のステップ1および2によって、Nα−Fmoc基を除去した。反応混合物をCHCl[5mL(50の以上のa)または2mL(50未満のa)、40秒×6]で洗浄してペプチドS5を得た。
反応容器[20mL LibraTube(50以上のa)または5mL LibraTube(50未満のa)]内の樹脂結合ペプチドS5に、CHCl中のPd(PPh(0.25当量、0.013M)およびモルホリン(24当量、2.6M)の溶液を添加した。
室温で30分間撹拌した後、反応混合物をCHCl[5mL(50以上のa)または2mL(50未満のa)、40秒×6]、NMP[5mL(50以上のa)または2mL(50未満のa)、40秒×6)およびNMP/CHCl[1/9、5mL(50以上のa)または2mL(50未満のa)、40秒×6]で洗浄し、ペプチドS6を得た。
反応容器中の樹脂結合ペプチドS6[20mL LibraTube(50以上のa)または5mL LibraTube(50未満のa)]に、NMP/CHCl(1/9)および2,4,6−コリジン(10当量)中のPyBOP溶液を加えた。室温で11時間撹拌した後、反応混合物をCHCl[5mL(50以上のa)または2mL(50未満のa)、40秒×6]、NMP[5mL(5以上のa)または2mL(50未満のa、40秒×6)、およびCHCl[5mL(50以上のa)または2mL(50未満のa)、40秒×6]で洗浄し、真空乾燥して、ペプチドS7を得た。20mLのLibraTube中の樹脂結合ペプチドS7について、樹脂結合ペプチドを3つの5mLのLibraチューブに均等に分割した。
5mLのLibraTube中の樹脂結合ペプチドS7に、TFA/HO(19/1、2.0mL)を加えた。室温で1時間撹拌した後、反応混合物を濾過し、そしてTFA/HO(19/1、1.0mL、40秒×6)で洗浄した。合わせた濾液を2時間撹拌した。得られた混合物を濃縮して粗ペプチドを得た。粗ペプチドにEtO(10mL)を加えた。得られた混合物を室温で1分間超音波処理し、そして有機層を除去した。同じ手順を繰り返した(2度)。残渣を真空乾燥して粗ペプチドを得た。
粗ペプチドを、0.05%TFAを含有し、0.05%TFA/HOを含有するMeCNに溶解した[25/75、8.0mL(50以上のaの各バッチに対して)または5.0mL(50未満のaに対して)]。溶液をInertSep Slim C18−B[840mg(50以上のaの各バッチについて)または360mg(50未満のaについて)]に充填した。カラムは、0.05%TFA[25/75、8.0mL(50以上のaの各バッチに対して)または5.0mL(50未満のaに対して)]を含有し、0.05%TFA/HOを含有するMeCNで洗浄し、不純物を除去した。粗ペプチドは、0.05%TFA[60/40、16mL(50以上のaの各バッチについて)または10mL(50未満のaについて)]を含有し、0.05%TFA/HOを含有するMeCNで溶出し、そして凍結乾燥した。
残渣を逆相HPLCにより精製して、化合物1(ライソシンE)類似体を得た。
(合成実施例1)
ペプチドA1の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.45mmol/g)を、X1として化合物25、X2として化合物12、X3として化合物13、およびX4として化合物14を用いて上記の一般的手順に供した。
粗製A1を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 20×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分間かけて60/40から85/15、流速:5.0mL /分、検出:UV 280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 20×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=30分間かけて37.5/62.5から45/55、次いで10分かけて45/55、流速:5.0mL/分、検出:UV 280nm)により精製し、A1(t=29.6〜31.4分、18.7mg、10.9μmol、25工程で10%):白色の固体;[α]D=+22.2°(c=0.800、MeOH); IR(フィルム)v1135、1183、1202、1436、1538、1627、1668、2362、2957、3272cm−H NMR(800MHz、DMSO−d)、図14参照;13C NMR(200MHz、DMSO−d)、図15参照;
751172019[M+H]1601.8798のHRMS理論値(ESI)、実測値1601.8795を得た。
(合成実施例2)
ペプチドA2の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.45mmol/g)を、X1として化合物25、X2として化合物12、X3として化合物16、およびX4として化合物14を使用して、上記の一般手順に供した。
粗製A2を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 20×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分間かけて60/40から85/15、流速:5.0mL /分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 20×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=30分間かけて37.5/62.5から45/55、次いで10分かけて45/55、流速:5.0mL/分、検出:UV280nm)により精製し、A2(t=35.7〜37.1分、12.4mg、7.37μmol、25工程で6.9%):白色の固体;[α] 23=+26.2°(c=0.427、MeOH);IR(フィルム)v1139、1203、1454、1540、1627、1678、2338、2360、2959、3276、3625、3730cm−H NMR(800MHz、DMSO−d)、図14参照;13C NMR(200MHz、DMSO−d)、図15参照;C751181918[M+H]1572.8897のHRMS理論値(ESI)、実測値1572.8927を得た。
(合成実施例3)
ペプチドA3の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.45mmol/g)を、X1として化合物19、X2として化合物12、X3として化合物16、およびX4として化合物14を使用して、上記の一般手順に供した。
粗製A3を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 20×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分間かけて60/40から85/15、流速:5.0mL /分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 20×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO + 0.05%TFA、A/B=50分間かけて37.5/62.5、流速:5.0mL/分、検出:UV280nm)により精製し、A3(t=27.6〜29.9分、13.8mg、7.43μmol、25工程で6.9%):白色の固体;[α] 24=+25.0°(c=0.447、MeOH); IR(フィルム)v1141、1200、1465、1515、1629、1677、1740、2305、3274、3742cm−H NMR(800MHz、DMSO−d)、図14参照;13C NMR(200MHz、DMSO−d)、図15参照;C781252018[M+H] 1629.9475のHRMS理論値(ESI)、実測値1629.9477を得た。
(合成実施例4)
ペプチドA4の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.746mmol/g)を、X1として化合物15、X2として化合物12、X3として化合物20、およびX4として化合物14を使用して、上記の一般手順に供した。
粗製A4を、第1逆相HPLC(カラム:Inertsil ODS−4 10×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=25分間かけて35/65から50/50次いで5分かけて50/50まで、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil ODS−4 10×250mm、溶出液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=40分間かけて70/30から90/10、流速:2.0mL/分、検出:UV220nm)により精製し、A4(t=14.1−16.0分、1.22mg、0.705μmol、25工程で4.1%):白色の固体;C771232018[M+H]1615.9319のHRMS理論値(ESI)、実測値1615.9277を得た。
(合成実施例5)
ペプチドA5の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.45mmol/g)を、X1として化合物11、X2として化合物12、X3として化合物16、およびX4として化合物14を使用して、上記の一般手順に供した。
粗製A5を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分間かけて25/75から50/50まで、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=60分間かけて45/55から75/25、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)により精製し、A5(t=55.5〜56.8分、0.684mg、0.402μmol、25工程で1.8%):白色の固体;C751181919[M+H]1588.8846のHRMS理論値(ESI)、実測値1588.8895を得た。
(合成実施例6)
ペプチドA6の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.45mmol/g)を、X1として化合物15を、X2として化合物12、X3として化合物13、およびX4として化合物14を用いて上記の一般的手順に供した。
粗製A6を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分間かけて25/75から50/50、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=60分間かけて45/55から75/25、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)により精製し、A6(t=54.3〜55.8分、3.71mg、2.13μmol、25工程で9.8%):白色の固体;C771212019[M+H]1629.9111のHRMS理論値(ESI)、実測値1629.9111を得た。
(合成実施例7)
ペプチドA7の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.45mmol/g)を、X1として化合物23、X2として化合物12、X3として化合物20、およびX4として化合物14を使用して、上記の一般手順に供した。
粗製A7を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分間かけて25/75から50/50、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=60分間かけて45/55から75/25、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)により精製し、A7(t=51.0〜52.8分、3.53mg、1.85μmol、25工程で8.8%):白色の固体;C811232019[M+H]1679.9268のHRMS理論値(ESI)、実測値1679.9276を得た。
(合成実施例8)
ペプチドA8の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.45mmol/g)を、X1として化合物23、X2として化合物12、X3として化合物13、およびX4として化合物14を使用して上記の一般手順に供した。
粗製A8を第一逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=48分間かけて25/75から49/51、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、60分かけてグラジエント溶離:A/B=60分間かけて45/55から75/25、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)により精製し、A8(t=55.7〜57.1分、2.27mg、1.26μmol、25工程で5.6%):白色の固体;C811212020[M+H]1693.9061のHRMS理論値(ESI)、実測値1693.9086を得た
(合成実施例9)
ペプチドA9の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.746mmol/g)を、X1として化合物23、X2として化合物12、X3として化合物16、およびX4として化合物14を使用して、上記の一般手順に供した。
粗製A9を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil ODS−4 4.6×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=20分間かけて35/65から50/50、次いで15分間かけて50/50、流速:1.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil ODS−4 10×250mm、溶出液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=40分間かけて70/30から90/10、流速:2.0mL/分、検出:UV220nm)により精製し、A9(t=17.4〜20.1分、1.25 mg、0.703μmol、25工程で3.8%):白色の固体;C811221919[M+H]1664.9159のHRMS理論値(ESI)、実測値1664.9207を得た。
(合成実施例10)
ペプチドA10の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.746mmol/g)を、X1として化合物22、X2として化合物12、X3として化合物13、およびX4として化合物14を使用して、上記の一般手順に供した。
粗製A10を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil ODS−4 4.6×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=20分間かけて35/65から50/50、次いで15分かけて50/50まで、流速:1.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil ODS−4 10×250mm、溶出液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=40分間かけて70/30から90/10、流速:2.0mL/分、検出:UV220nm)により精製し、A10(t=15.6〜18.3分、1.18mg、0.671μmol、25工程で3.7%):白色の固体;C761182120[M+H]1644.8857のHRMS理論値(ESI)、実測値1644.8871を得た。
(合成実施例11)
ペプチドA11の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.45mmol/g)を、X1として化合物15、X2として化合物12、X3として化合物24、およびX4として化合物14を使用して、上記の一般手順に供した。
粗製A11を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分間かけて55/45から80/20、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeOH/MeCN(2/1)+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分間かけて40/60〜75/25、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)により精製し、A11(t=27.3〜28.0分、3.35mg、1.88μmol、25工程で8.3%):白色の固体;C811221919[M+H]1664.9159のHRMS理論値(ESI)、実測値1664.9145を得た。
(合成実施例12)
ペプチドA12の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.746mmol/g)を、X1として化合物15、X2として化合物12、X3として化合物21およびX4として化合物14を用いて上記の一般手順に供した。
粗製A12を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil ODS−4 10×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=25分間かけて35/65から50/50、次いで30分かけて50/50、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil ODS−4 10×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=30分間かけて70/30から85/15、流速:2.0mL/分、検出:UV220nm)により精製し、A12(t=17.4〜18.9分、0.944mg、0.554μmol、25工程で3.4%):白色の固体;C751181919[M+H]1588.8846のHRMS理論値(ESI)、実測値1588.8873を得た。
(合成実施例13)
ペプチドA13の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.45mmol/g)を、X1として化合物22、X2として化合物12、X3として化合物16およびX4として化合物14を用いて上記の一般的手順に供した。
粗製A13を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分間かけて55/45から80/20、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=40分間かけて30/70から50/50、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)により精製し、A 13(t=32.9〜33.9分、2.55mg、1.47μmol、25工程で6.1%):白色の固体;C761192019[M+H]1615.8955のHRMS理論値(ESI)、実測値1615.8967を得た。
(合成実施例14)
ペプチドA14の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.746mmol/g)を、X1として化合物22、X2として化合物12、X3として化合物20、およびX4として化合物14を使用して、上記の一般手順に供した。
粗製A14を第1逆相HPLCカラム(Inertsil ODS−4 10×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=25分間かけて35/65から50/50、次いで30分かけて50/50、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil ODS−4 10×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=18分間かけて70/30から79/21、流速:2.0mL/分、検出:UV220nm)により精製し、A14(t=13.2〜14.9分、0.939mg、0.538μmol、25工程で3.6%):白色の固体;C761202119[M+H]1630.9064のHRMS理論値(ESI)、実測値1630.9112を得た。
(合成実施例15)
ペプチドA15の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.746mmol/g)を、X1として化合物25、X2として化合物12、X3として化合物24、およびX4として化合物23を使用して、上記の一般手順に供した。
粗製A15を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil ODS−4 10×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=20分間かけて35/65から50/50、次いで10分かけて50/50まで、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil ODS−4 10×250mm、溶出液A):MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=30分間かけて70/30から85/15、流速:2.0mL/分、検出:UV220nm)により精製し、A15(t=11.0〜12.8分、1.54mg、0.855μmol、25工程で5.8%):白色の固体;C821161920[M+H]1686.8639のHRMS理論値(ESI)、実測値1686.8662を得た。
(合成実施例16)
ペプチドA16の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.746mmol/g)を、X1として化合物17、X2として化合物12、X3として化合物20、およびX4として化合物14を使用して、上記の一般手順に供した。
粗製A16を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil ODS−4 10×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=25分間かけて35/65から50/50、次いで5分かけて50/50まで、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil ODS−4 10×250mm、溶出液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=30分間かけて70/30から85/15、流速:2.0mL/分、検出:UV220nm)により精製し、A16(t=13.2〜15.5分、1.58mg、0.905μmol、25工程で5.9%):白色の固体;C761192020[M+H]1631.8904のHRMS理論値(ESI)、実測値1631.8889を得た。
(合成実施例17)
ペプチドA17の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.45mmol/g)を、X1として化合物17、X2として化合物12、X3として化合物24、およびX4として化合物14を使用して、上記の一般手順に供した。
粗製A17を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分間かけて55/45から80/20、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分間かけて30/70から55/45、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)により精製し、A17(t=34.1〜35.2分、3.13mg、1.86μmol、25工程で9.3%):白色の固体;C801181921[M+H]1680.8744のHRMS理論値(ESI)、実測値1680.8766を得た。
(合成実施例18)
ペプチドA18の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.746mmol/g)を、X1として化合物17、X2として化合物12、X3として化合物16、およびX4として化合物14を使用して、上記の一般手順に供した。
粗製A18を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil ODS−4 4.6×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=20分間かけて35/65から50/50、次いで15分かけて50/50まで、流速:1.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil ODS−4 10×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=35分間かけて70/30から87.5/12.5、流速:2.0mL/分、検出:UV220nm)により精製し、A18(t=23.2〜25.3分、0.821mg、0.474μmol、25工程で2.6%):白色の固体;C761181920[M+H]1616.8795のHRMS理論値(ESI)、実測値1616.8811を得た。
(合成実施例19)
ペプチドA19の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.45mmol/g)を、X1として化合物17、X2として化合物12、X3として化合物21、およびX4として化合物14を使用して、上記の一般手順に供した。
粗製A19を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分間かけて30/70から55/45、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=35分間かけて60/40から80/20、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)により精製し、A19(t=20.3〜21.6分、2.04mg、1.27μmol、25工程で5.1%):白色の固体;C741141921[M+H]1604.8431のHRMS理論値(ESI)、実測値1604.8409を得た。
(合成実施例20)
ペプチドA20の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.45mmol/g)を、X1として化合物11を、X2として化合物25、X3として化合物21、およびX4として化合物14を用いて上記の一般手順に供した。
粗製A20を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分間かけて30/70から55/45、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=25分間かけて60/40から74.3/25.7、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)により精製し、A20(t=14.0〜16.2分、1.26mg、0.767μmol、25工程で3.2%):白色の固体;C701081920[M+H] 1534.8013のHRMS理論値(ESI)、実測値1534.7999を得た。
(合成実施例21)
ペプチドA21の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.45mmol/g)を、X1として化合物15を、X2として化合物23、X3として化合物20、およびX4として化合物14を使用して、上記の一般手順に供した。
粗製A21を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分間かけて25/75から50/50、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分間かけて45/55から75/25、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)により精製し、A21(t=35.9〜37.7分、3.86mg、2.04μmol、25工程で10%):白色の固体;C801212019[M+H]1665.9111のHRMS理論値(ESI)、実測値1665.9071を得た。
(合成実施例22)
ペプチドA22の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.746mmol/g)を、X1として化合物17、X2として化合物12、X3として化合物16、およびX4として化合物23を使用して、上記の一般手順に供した。
粗製A22を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil ODS−4 10×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、A/B=5分間かけて35/65、次いでグラジエント溶離:A/B=25分間かけて35/65から60/40、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)、第2逆相HPLC(カラム:Inertsil ODS−4 10×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=25分間かけて65/35から70/30、次いで5分かけて70/30、流速:3.0mL/分、検出:フォトダイオードアレイ検出器199〜651nm)、および第3逆相HPLC(カラム:Inertsil ODS−4 10×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=35分間かけて70/30から87.5/12.5、流速:2.0mL/分、検出:UV220nm)により精製し、A22(t=17.8〜19.4分、0.969mg、0.544μmol、25工程で3.2%):白色の固体;C791161921[M+H]1666.8588のHRMS理論値(ESI)、実測値1666.8624を得た。
(合成実施例23)
ペプチドA23の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.45mmol/g)を、X1として化合物23、X2として化合物25、X3として化合物18、およびX4として化合物11を使用して、上記の一般手順に供した。
粗製A23を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分間かけて30/70から37.5/62.5、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm)、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分間かけて45/55から70/30、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)により精製し、A23(t=29.7〜31.5分、2.33mg、1.44μmol、25工程で6.4%):白色の固体;C741061922[M+H]1612.7754のHRMS理論値(ESI)、実測値1612.7746を得た。
(合成実施例24)
ペプチドA24の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.45mmol/g)を、X1として化合物25、X2として化合物22、X3として化合物16、およびX4として化合物19を用いて上記の一般手順に供した。
粗製A24を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=56分間かけて24/76から73/27、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=40分間かけて20/80から35/65、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)により精製し、A24(t=24.2〜26.0分、3.17mg、1.74μmol、25工程で8.4%):白色の固体;C731152119[M+2H]2+794.9334のHRMS理論値(ESI)、実測値794.9346を得た。
(合成実施例25)
ペプチドA25の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.45mmol/g)を、X1として化合物25、X2として化合物17、X3として化合物18、およびX4として化合物14を使用して、上記の一般手順に供した。
粗製A25を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分間かけて25/75から50/50、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分間かけて45/55から70/30、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)により精製し、A25(t=38.2〜39.8分、3.18mg、2.00μmol、25工程で9.1%):白色の固体;C721081922[M+H]1590.7911のHRMS理論値(ESI)、実測値1590.7903を得た。
(合成実施例26)
ペプチドB1の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.45mmol/g)を、X1として化合物15を、X2として化合物25、X3として化合物21、およびX4として化合物14を使用して、上記の一般手順に供した。
粗製B1を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分間かけて30/70から55/45、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分間かけて45/55から70/30、流速:3.0mL/分、検出:UV 280nm)により精製し、B1(t=40.0〜42.6分、2.24mg、1.35μmol、25工程で6.1%):白色の固体;C721131919[M+2H]2+773.9225のHRMS理論値(ESI)、実測値773.9234を得た。
(合成実施例27)
ペプチドB2の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.45mmol/g)を、X1として化合物17、X2として化合物12、X3として化合物16、およびX4として化合物25を使用して、上記の一般手順に供した。
粗製B2を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=60分かけて40/60から70/30、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分間かけて25/75から50/50、流速:3.0mL /分、検出:UV280nm)により精製し、B2(t=25.4〜26.5分、3.35mg、2.13μmol、25工程で9.9%):白色の固体;C731121920[M+H]1574.8326のHRMS理論値(ESI)、実測値1574.8357を得た。
(合成実施例28)
ペプチドB3の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.45mmol/g)を、X1として化合物17、X2として化合物12、X3として化合物20、およびX4として化合物23を使用して、上記の一般手順に供した。
粗B3を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=60分間かけて40/60から70/30、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分かけて25/75から50/50、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)により精製し、B5(t=30.8〜32.2分、4.34mg、2.42μmol、25工程で11%):白色の固体;C791172021[M+H]1681.8697のHRMS理論値(ESI)、実測値1681.8727を得た。
(合成実施例29)
ペプチドB4の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.45mmol/g)を、X1として化合物23、X2として化合物11、X3として化合物26、およびX4として化合物19を使用して、上記の一般手順に供した。
粗製B4を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=40分間かけて25/75から35/65、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分間かけて45/55から62.5/57.5、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)により精製し、B4(t=18.4〜19.8分、0.743mg、0.401μmol、25工程で2.0%):白色の固体;C761142020[M+2H]2+813.4254のHRMS理論値(ESI)、実測値813.4276を得た。
(合成実施例30)
ペプチドB5の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.45mmol/g)を、X1として化合物17、X2として化合物12、X3として化合物24、およびX4として化合物17を使用して、上記の一般手順に供した。
粗製B5を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=38分かけて25/75から44/56、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=40分間かけて50/50から70/30、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)により精製し、B5(t=27.3〜28.0分、4.12mg、2.45μmol、25工程で12%):白色の固体;C781121923[M+H]1682.8173のHRMS理論値(ESI)、実測値1682.8175を得た。
(合成実施例31)
ペプチドC1の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.45mmol/g)を、X1として化合物15、X2として化合物12、X3として化合物24、およびX4として化合物11を使用して、上記の一般手順に供した。
粗製C1を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分かけて25/75から50/50、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分かけて45/55から70/30、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)により精製し、C1(t=38.2〜39.6分、3.44mg、1.96μmol、25工程で8.8%):白色の固体;C781161920[M+H]1638.8639のHRMS理論値(ESI)、実測値1638.8627を得た。
(合成実施例32)
ペプチドC2の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.45mmol/g)を、X1として化合物25、X2として化合物25、X3として化合物24、およびX4として化合物23を使用して、上記の一般手順に供した。
粗製C2を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分間かけて30/70から55/45、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=35分間かけて60/40から80/20、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)により精製し、C2(t=7.69〜9.19分、1.48mg、0.843μmol、25工程で4.0%):白色の固体;C791101920[M+H]1644.8169のHRMS理論値(ESI)、実測値1644.8139を得た。
(合成実施例33)
ペプチドC3の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.45mmol/g)を、X1として化合物11、X2として化合物25、X3として化合物24、およびX4として化合物25を使用して、上記の一般手順に供した。
粗製C3を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分かけて30/70から55/45、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=30分かけて60/40から73.3/26.7、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)により精製し、C3(t=7.51〜8.82分、0.870mg、0.517μmol、25工程で2.5%):白色の固体;C731071920[M+2H]2+784.8964のHRMS理論値(ESI)、実測値784.8957を得た。
(合成実施例34)
ペプチドC4の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.45mmol/g)を、X1として化合物17、X2として化合物23、X3として化合物13、およびX4として化合物14を使用して上記の一般手順に供した。
粗製C4を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=45分かけて25/75〜47.5/52.5、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分かけて45/55〜70/30、流速:3.0mL/分、検出:UV 280nm)により精製し、C4(t=40.4〜41.9分、1.62mg、0.955μmol、25工程で4.1%):白色の固体;C791152022[M+H]1695.8489のHRMS理論値(ESI)、実測値1695.8484を得た。
(合成実施例35)
ペプチドC5の合成
Fmoc−L−Glu(Wang樹脂)−OAllyl(S1、置換率:0.45mmol/g)を、X1として化合物17、X2として化合物23、X3として化合物24、およびX4として化合物25を使用して、上記の一般手順に供した。
粗製C5を第1逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeCN+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分かけて25/75から50/50、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)および第2逆相HPLC(カラム:Inertsil C8−3 10×250mm、溶離液A:MeOH+0.05%TFA、溶離液B:HO+0.05%TFA、グラジエント溶離:A/B=50分かけて45/55から70/30、流速:3.0mL/分、検出:UV280nm)により精製し、C5(t=32.2〜34.6分、1.54mg、0.913μmol、25工程で4.3%):白色の固体;C801101922[M+H]1688.8067のHRMS理論値(ESI)、実測値1688.8095を得た。
[実施例4]
35種の人工類似体の抗菌スペクトルとMK−4依存的膜破壊活性
全合成した35種類のライソシンE類似体の抗菌活性を評価し、ライソシンE(化合物1)の抗菌活性と比較した(図17)。MICアッセイは、Clinical and Laboratory Standards Instituteのプロトコルに従って行った。ペプチドの抗菌活性は微量希釈法を用いて測定した。
MIC値は、6株のグラム陽性細菌:MSSA1、MRSA4、Staphylococcus haemolyticus、セレウス菌、枯草菌、およびリステリアモノサイトゲネスに対して決定された。さらに、MSSA1に対するペプチドの効果はBCS添加ならびに非添加条件にて評価した。各A群、B群、またはC群の化合物は、10%BCSの存在下でのMSSA1に対する活性の降順で記載した。化合物がBCS存在下でのMSSA1に対して同じMIC値を示したとき、BCS非存在下でのMSSA1の値をそれらの順序付けに使用した。活性の強さは、カラーグラデーションヒートマップ形式で表示した。
最も重要なことには、MSSA1に対するA1〜A11の11個の新規類似体のMIC値は、増殖培地に10%BCSを添加すると0.015μg/mL〜0.0625μg/mLであることが分かった。従って、化合物1(0.0625μg/mL)の活性に比べ、より効力がある、または同じ効力がある。これらのうち、3つの人工ペプチドA1、A2、およびA3は、天然の化合物1よりも4倍高い抗菌活性を示した。化合物1(0.125μg/mL)と同様に、A1〜A3もBCS添加MRSA4(それぞれ0.25、0.125、および0.125μg/mL)に対して高い活性を示し、MRSA感染症の治療における潜在的有用性が示唆された。さらに、7つの化合物A12〜A18は化合物1よりやや弱いものの、強力な抗菌効果を保持した。
一方、A群の残りの7つのペプチドA19〜A25は、MIC値が4.0μg/mLよりも高いため、偽陽性化合物として分類される。単一濃度による抗菌アッセイ(図5)の結果によると、B群(B1〜B5)およびC群(C1〜C5)の化合物はいずれも低いMIC値を持っていなかった。その結果、A群の26個のペプチドの69%が顕著な活性を示した一方で、B群およびC群の10個のペプチドは強力な抗菌活性を示さなかった。このように、本発明のスクリーニング方法により複数の活性類似体を発見することができ、本発明の方法の妥当性が確認された。
次に、BCSを使用せずに、6つのグラム陽性菌に対するA群〜C群の36化合物の抗菌活性を評価した。天然の化合物1および18個の類似体A1〜A18はMRSA4を含む全ての株に対して活性を示したが、A19〜A25、B1〜B5、およびC1〜C5は細菌に対して弱いまたは無視できる程度の影響しか及ぼさなかった。興味深いことに、BCSは、MSSA1に対するA1〜A14の活性を16〜533倍増強したが、添加剤はA15〜A18の活性を2〜4倍しか増大させなかった。
A1〜A18の菌株選択性は類似していることが分かった:これらはStaphylococcus haemolyticusおよびセレウス菌に対してより顕著な抗菌活性を示し、リステリアモノサイトゲネスに対しては抗菌活性が弱い。A15とA17は他のペプチドとわずかに異なっていたが、L.モノサイトゲネス(MIC=64μg/mL)、セレウス菌と枯草菌(MIC=16μg/mL)には各々弱い影響しかなかった。これらの結果は、化合物1の構造変化が株選択性を変化させるのに有効であることを実証した。
合成されたライソシンE類似体がライソシンEと同様の作用機序を有することを確認するために、細菌細胞膜のモデルとしてリポソームを用いることによって36の合成ペプチドのMK−4(化合物2)依存的膜破壊活性を推定した。卵黄ホスファチジルコリン(PC)/卵黄ホスファチジルグリセロール(PG)(50:50の比)を含む大きな単層小胞(LUVs)を調製した。PC/PGからなるLUVに対してMK−4(2)の1.25モル%、またはUQ−10(ユビキノン(化合物3))の1.25モル%で添加して、化合物3に対する化合物2への選択性を評価した。PC/PG/2、PC/PG/3、およびPC/PGを含む3つのLUVsの中に、カルボキシフルオレセイン(CF)を蛍光指示薬として封入した。3種類のLUVに対するペプチドの膜破壊活性は、様々な濃度の蛍光変化(%)を測定することによって50%効果濃度(EC50)として定量した。
PC/PG/2、PC/PG/3、およびPC/PG LUVについての化合物1のEC50値は、それぞれ19.5nM、92.0nM、および559nMであると決定され(図16)、化合物1による化合物2依存的な膜破壊が確認された。化合物1の、化合物2に対する選択性指数は、4.7(=92.0/19.5)であった。注目すべきことに、35の類似体のうち27(A1〜A22、B1、B2、およびC1〜C3)が、PC/PG/2 LUVについて2.9を超える選択性指数を有していた。
顕著な膜破壊性を示す類似体は、2−錯体形成アッセイにおける強力な活性を反映したと考えられる(図8)。重要なことに、A1〜A11の11個の最も強力な抗菌化合物は、PC/PG/2 LUV(EC50=10.7〜38.8nM)に対して化合物1(19.5nM)に匹敵する膜破壊活性を示した。したがって、化合物1とA1〜A11は同じ化合物2依存的な作用機序を有することが示唆される。また、A7(19.7)、A14(>19.7)、およびA16(20.6)の選択性指数がA1(4.7)のそれよりも高いことは注目に値する。
以上の結果から、抗菌および2選択的膜破壊活性の構造的要件に関する貴重な情報を集めることができた(図18a)。最も注目すべきことに、化合物1および11個すべての強力な類似体A1〜A11は残基−6でロイシン(L)を、そして残基−11でイソロイシン(I)を共有する。A15以外の活性の低いA12〜A18でさえ、同じ2つの残基を持っている。したがって、これらの残基は強力な抗菌機能に不可欠である可能性が最も高い。
保存された残基−6および−11とは対照的に、残基−3および−9は多様な構造を許容する。
化合物1の残基−3および−9、A1〜A14、およびA16〜A18は、それぞれ7および5アミノ酸残基に対応する。それらの中で、最も高い抗菌活性を有するA1〜A3は、残基−3にアラニン(A)またはリジン(K)および残基−9にバリン(V)またはグルタミン(Q)を有する。一方、最も高い化合物2−選択性を有するA7、A14およびA16の全てにおいて、残基−9にオルニチン(O)を含み、このことはこれら部分構造の特異的効果を意味する。注目すべきことに、化合物1および最も強力なA1は、残基−3におけるヒドロキシ基の存在または非存在においてのみ異なる。
A15は、残基−3、−9、および−11において、化合物1と異なる(図18b)。すなわち、A15では、化合物1のセリン(S)、グルタミン(Q)、およびイソロイシン(I)が、それぞれアラニン(A)および2つのチロシン(Y)に置換されている。興味深いことに、A15の残基−6のロイシン(L)をアラニン(A)に変化させると、非抗菌性C2が得られ、これもまた、残基−6の側鎖の活性に対する意義を裏付けるものである。全体として、本戦略は、化合物1の機能を増強および調節するための重要な構造因子を抽出するのに有効であることが証明された。

Claims (12)

  1. 以下の一般式(I)で表される化合物又はその塩。
    Figure 2020138908

    (一般式(I)において、
    は、以下で表される置換基から選択され;
    Figure 2020138908

    (式(2)において、Rは、水素原子、炭素数1〜3のアルキル基又はヒドロキシ基を表す)
    Figure 2020138908

    (式(3)において、R及びRは、同一又は異なっていてもよく、各々独立して、水素原子、炭素数1〜3のアルキル基を表し、Rは、各出現において同一又は異なっていてもよく、各々独立して、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を表し、nは、0〜2の整数を表す)
    Figure 2020138908

    (式(4)において、Rは、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を表す)
    Figure 2020138908

    (式(5)において、R10は、水素原子、炭素数1〜3のアルキル基又はヒドロキシ基を表す)
    Figure 2020138908

    (式(6)において、R11は、水素原子、炭素数1〜3のアルキル基又はヒドロキシ基を表し、R12は、存在する場合は、ベンゼン環上に存在する同一又は異なる一価の置換基を表し、mは0〜4の整数である)
    又は
    炭素数1〜3の直鎖状アルキル基
    式(1)〜(6)において、−−−は結合部位を表す:
    は、イソブチル基であり:
    は、以下で表される置換基から選択され:
    Figure 2020138908

    (式(4)において、Rは、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を表す)
    Figure 2020138908

    (式(6)において、R11は、水素原子、炭素数1〜3のアルキル基又はヒドロキシ基を表し、R12は、存在する場合は、ベンゼン環上に存在する同一又は異なる一価の置換基を表し、mは0〜4の整数である)
    Figure 2020138908

    (式(7)において、R13、R14及びR15は、同一又は異なっていてもよく、各々独立して、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を表す)
    又は
    Figure 2020138908

    (式(8)においてR16は、水素原子又は炭素数1〜3のアルキル基を表し、R17は、水素原子、炭素数1〜3のアルキル基又はヒドロキシ基を表す)
    式(1)、(4)、(6)、(7)〜(8)において、−−−は結合部位を表す:
    は、sec−ブチル基である。)
    但し、Rが式(4)で表される基であって、Rが水素原子であり、かつ、Rが式(8)で表される基であって、R16及びR17が水素原子である化合物は除く。
  2. は、以下で表される置換基から選択され;
    Figure 2020138908

    は、以下で表される置換基から選択される、請求項1に記載の化合物又はその塩。
    Figure 2020138908

    (但し、RがSで表される置換基であり、かつ、RがQで表される置換基である化合物は除く。)
  3. 及びRの組み合わせが以下の組み合わせから選択される、請求項1又は2に記載の化合物又はその塩。
    (R、R):(A、Q)、(A、V)、(K、V)、(V、O)、(S、V)、(V、Q)、(Y、O)、(Y、Q)、(Y、V)(N、Q)、(V、Y)、(V、S)(N、V)、(N、O)、(D、O)、(D、Y)、(D、V)
    ここで、V、D、K、S、N、Y、A、O、Qは、請求項2で定義した通りである。
  4. (i)Rが炭素数1〜3の直鎖状アルキル基であり、Rが式(8)で表される置換基である、(ii)Rが炭素数1〜3の直鎖状アルキル基であり、Rが式(1)で表される置換基である、又は、(iii)Rが式(3)で表される置換基であり、Rが式(1)で表される置換基である、請求項1に記載の化合物又はその塩。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の化合物又はその薬学的に許容される塩を含む、感染症を治療するための薬学的組成物。
  6. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の化合物又はその薬学的に許容される塩を含む抗菌剤。
  7. 細菌膜に存在する物質Aと相互作用して抗菌活性を示すペプチド系の候補化合物のスクリーニング方法であって、
    以下の工程:
    (1)物質Aと相互作用して抗菌活性を示すことが知られているペプチド系化合物の類似化合物のライブラリーを提供すること;
    (2)前記ライブラリー中の類似化合物を物質Aと接触させて、各々の類似化合物と物質Aとの錯体を形成させること;
    (3)(2)で得られた類似化合物と物質Aとの個々の錯体を分配し、溶媒を添加することにより当該錯体から物質Aを溶離させること;
    (4)各々の錯体から得られた各溶離液を採取して、各々の類似化合物についての物質Aと錯体を形成した程度を分析すること:
    (5)溶離液を採集した後に残った各々の類似化合物を回収し、各類似化合物の抗菌活性を測定すること;
    を含む、前記スクリーニング方法。
  8. 前記化合物Aがメナキノンである、請求項7に記載のスクリーニング方法。
  9. (4)の工程において、各々の錯体から得られた溶離液の蛍光を測定することにより、各々の類似化合物についての物質Aと錯体を形成した程度を分析する、請求項7又は8に記載のスクリーニング方法。
  10. 前記類似化合物が、ビーズ結合型ペプチドである、請求項7〜9のいずれか1項に記載のスクリーニング方法。
  11. 類似化合物のライブラリーが、OBOC法を用いて調製される、請求項10に記載のスクリーニング方法。
  12. 物質Aと相互作用して抗菌活性を示すことが知られているペプチド系化合物が、ライソシンEである、請求項7〜11のいずれか1項に記載のスクリーニング方法。
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