JP4303595B2 - アニオン性置換基を有する物質を捕捉可能な亜鉛錯体 - Google Patents
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Description
本発明者は、新規な亜鉛錯体(二核亜鉛錯体)を合成した。また、ある種の亜鉛錯体(前記の新規な亜鉛錯体を含む)が、中性条件下において、アニオン性置換基と結合する、特に二価のリン酸モノエステルアニオンと強く結合することを見出し、以下の発明を完成するに至った。
本発明の実施の一形態について説明すれば、以下の通りである。なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能である。
中性条件下(生理条件下)において、アニオン性置換基を有する物質の溶液に式(I)の亜鉛錯体を加えると、アニオン性置換基と錯体とが結合する。その結合の様子を図1に示す。
(物質の捕捉)
本実施の形態の錯体を捕捉剤の成分として用いて、アニオン性置換基を有する物質を捕捉することができる。また、本実施の形態の錯体を用いることにより、アニオン性置換基を有する物質を捕捉する方法を提供することができる。なお、アニオン性置換基とは、例えば、−PO3 2-、−COO-、−OPO3 2-、−SO3 -、NO3 -、Cl-などの置換基である。
アニオン性置換基を持つ物質およびリン酸化された物質を分析するための分析用添加剤として、本実施の形態の亜鉛錯体を利用することができる。また、アニオン性置換基を持つ物質およびリン酸化された物質の分析方法に、本実施の形態の錯体を用いることができる。なお、上記アニオン性置換基を持つ物質およびリン酸化された物質の分析方法には、例えば、質量分析法、電気泳動分析法、核磁気共鳴分析法およびクロマトグラフ分析法などの方法がある。
リン酸化された物質を不活性化するリン酸化物質不活性化剤の成分として、本実施の形態の錯体を利用することができる。
式(Ib)および式(IIIb)の化合物を次の方法により合成した。
酢酸亜鉛(1.0mmol)のエタノール溶液(3ml)に、o-methyl型配位子であるTMAHPのメタノール溶液(3ml)を室温で加えた。次に、マグネティクスターラーなどで攪拌しながら、水酸化ナトリウム(0.5mmol)と過塩素酸ナトリウム(2.0mmol)とを上記混合溶液に加えた。さらに、溶液のpHを測定し、液のpHが7.0に近づくように調整した。その調整後、無色の溶液を濃縮した。その濃縮により、87%の収率(0.39g)でZn2L(o-methyl型)-acetate(ClO4)2の白色固体を得た。ここで(ClO4)2は、カウンターアニオンである。
元素分析、1H−NMR(400MHz)、13C−NMR(100MHz)、および赤外線分析により、上記白色固体の化学構造を確認した。下記に、そのデータを示す。
元素分析によると、元素分析の理論値はC33H40N6O11CL2Zn2:C,44.12;H4.49;N,9.35であるが、元素分析の実測値はC,44.04;H,4.51;N,9.48であった。
1H−NMRの結果は、1H NMR(CD3CN溶媒,400MHz):δ=2.23(3H,s,CH3COO),2.27(2H,t,CH2N),2.78(6H,s,pyCH3),2.80(6H,s,pyCH3),3.02(2H,dd,CH2N),3.71(2H,d,NCH2py),4.02(2H,d,NCH2py),4.07(2H,d,NCH2py),4.14(1H,m,CH),4.46(2H,d,NCH2py),7.22(2H,d,pyH),7.33(2H,d,pyH),7.36(2H,d,pyH),7.41(2H,d,pyH),7.86(2H,t,pyH),7.88(2H,t,pyH).であった。
13C−NMRの結果は、13C NMR(CD3CN溶媒,100MHz):δ=24.6(pyCH 3 ),24.7(pyCH3),25.8(CH3-),55.4(CH2N),58.4(NCH2py),58.7(NCH2py),62.6(CH),122.9(py),123.2(py),126.6(py),126.7(py),141.7(py),142.0(py),156.5(py), 160.4(py),161.0(py),180.8(COO).であった。
赤外線分析の結果は、IR(cm-1):νas(COO),1576;νs(COO),1440; ν3(ClO4),1086であった。
上記のデータは、式(Ib)の化合物と酢酸イオンが1:1で結合し、式(Ib)に示す化合物のモル数に対し2倍量の過塩素酸イオンを、カウンターイオンとして持つ物質であることを示している。
式(Ia)および式(IIIa)の化合物を次の方法により合成した。
H型配位子であるTPAHP(4.39mmol)のエタノール溶液(100ml)に、10M水酸化ナトリウム水溶液(1.0eq)を加え、次いで酢酸亜鉛二水和物(9.66mmol,2.2eq)を加えた。溶媒を減圧留去し褐色オイル状残渣を得た。この残渣に水(10mL)を加え、溶解し、1.0M過塩素酸ナトリウム水溶液(3.0eq)を加熱しながら滴下した。乳白色の結晶が析出した。濾取し、加熱乾燥して微黄褐色の粉末状結晶を79%の収率(2.99g)でZn 2 L(H型)-acetate(ClO4)2の白色固体を得た。ここで(ClO4)2は、カウンターアニオンである。
元素分析、1H−NMR(400MHz)、13C−NMR(100MHz)、および赤外線分析により、上記白色固体の化学構造を確認した。下記に、そのデータを示す。
元素分析によると、元素分析の理論値はC29H34N6O12CL2Zn2:C 40.49;H 3.98;N 9.77であるが、元素分析の実測値はC 40.43;H 3.86;N 9.85であった。
1H−NMRの結果は、1H NMR(DMSO-D6溶媒,400MHz):δ=2.04(2H,dd,J=12.1 and 12.4Hz,HC-1,3),2.53(3H,s,HC-35),3.06(2H,dd,J=12.1 and 12.3Hz,HC-1,3),3.74(1H,t,J=10.4Hz,HC-2),4.02-4.34(8H,m,HC-5,13,20,27),7.54-7.65(8H,m,HC-10,11,18,19,25,26,32,33),8.06-8.12(4H,m,HC-9,17,24,31),8.58(4H,dd,J=16.3 and 16.5Hz,HC-8,16,23,30).であった。
13C−NMRの結果は、13C NMR(DMSO-D6溶媒,100MHz):δ=58.0,60.1,62.0,64.6,122.7,124.3,124.4,139.9,140.4,147.0,147.2,154.7,155.1.であった。
赤外線分析の結果は、IR(cm-1):νas(COO),1556;ν3(ClO4),1090であった。
上記のデータは、式(Ia)の化合物と酢酸イオンが1:1で結合し、式(Ia)に示す化合物のモル数に対し2倍量の過塩素酸イオンを、カウンターイオンとして持つ物質であることを示している。
4−ニトロフェニルリン酸モノエステルアニオンとZn2L(o-methyl型)とが結合した錯体の質量分析(TOF−Mass分析)を行った。
式(Ib)で表される化合物(Zn2L(o-methyl型)−acetate)の水/アセトニトリル(1:1)溶液(0.1mM)に、式(Ib)で表される化合物と等モル量の4−ニトロフェニルリン酸モノエステルアニオンを加えてサンプル溶液とした。サンプル溶液の分析には、Micromass社のエレクトロスプレーイオン化−質量(ESI−MS)分析装置(LCT型)を用いた。その結果を図9および図10に示す。
図9および図10の結果によると、Zn2L(o-methyl型)に結合していた酢酸アニオンが、定量的に4−ニトロフェニルリン酸モノエステルアニオンに置き換わったことが分かる。つまり、その置き換わりにより、4−ニトロフェニルリン酸モノエステルアニオンの結合したZn2L(o-methyl型)錯体のピークが得られた。
図10のTheoreticalと書いたピークは、図9に示す構造式に基づいて作製した理論分析ピークである。その理論分析ピークは、亜鉛および炭素の安定同位体(64Zn、66Zn、67Zn、68Zn、70Zn;12C、13C)とその存在比から計算した。また、図10のExperimentalと書いたピークは、実験により得られたピークを示す。これらピークにより、理論分析ピークと実験により得られたピークとがほぼ一致することが分かった。
なお、4−ニトロフェニルリン酸モノエステルアニオンがリン酸化されていない場合、つまり4−ニトロフェノールと無機リン酸イオンとが存在する場合には、分子量の異なるピークが2つ現れる。その2つのピークとは、リン酸水素イオンの結合した錯体およびフリーの亜鉛錯体のピークである。その結果、簡単な質量分析法と亜鉛錯体とを用いることにより、リン酸化の有無を迅速容易に判定できる。
リン酸化されたセリンとZn2L(o-methyl型)とが結合した錯体の質量分析(Tof−Mass分析)を行った。
式(Ib)で表される化合物(Zn2L(o-methyl型)-acetate)の水/アセトニトリル(1:1)溶液(0.1mM)に、式(Ib)で表される化合物と等モル量のリン酸化セリン(−2価、2ナトリウム塩、シグマ社製)を加えてサンプル溶液とした。サンプル溶液の分析には、Micromass社のエレクトロスプレーイオン化−質量(ESI−MS)分析装置(LCT型)を用いた。その結果を図11に示す。
図11に示す結果によると、予想通り、Zn2L(o-methyl型)に結合していた酢酸アニオンが、定量的にリン酸化セリンに置き換わったことが分かる。図11の(i)から(v)に示す分析ピークは、図11中に示す(i)から(v)の化合物のピークである。(i)(820付近)の分析ピークが、リン酸化セリンとZn2L(o-methyl型)とが結合した錯体を示すピークである。
各種リン酸化アニオンに式(Ia)で示される化合物を添加し、マトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析計(MALDI−TOF/MS)を用い質量分析を行った。
MALDI-TOF/MS:Voyager RP型(PE Biosystems社)
添加剤:式(Ia)で示される化合物
サンプル:p60c-src Peptide 521-533, リン酸化型と非リン酸化型*
O-Phospho-L-serineナトリウム塩
マトリックス:THAP(2,4,6-trihydroxyacetophenone)40mg/mL(CH3CN)
サンプル溶解用pH緩衝液:10mM Tris-H3BO3 buffer (pH = 8.0)
測定用サンプルの調整と測定方法:
式(Ia)で示される化合物(1mM)および各サンプル(1mM、*は2mM)を蒸留水に溶解した。1.5mLのミクロチューブに以下割合で混合し、MALDI−TOF/MS測定用サンプル溶液とした。1 mMの式(Ia)で示される化合物(5μL)、サンプル水溶液(10μL)、10 mM Tris-borate buffer(pH=8.0)(30μL),蒸留水(5μL):全量50μLとした。測定用サンプル0.5μLをサンプルプレート上に塗布した後、直ちにマトリックス溶液0.5μLをその液滴に加えた。室温下、溶媒を風乾した後、質量分析を行った。分析結果をp60c-src Peptide 521-533、リン酸化型と非リン酸化型に関しては図12から図14に、O-Phospho-L-serineナトリウム塩に関しては図15に示す。その結果、本分析法と亜鉛錯体とを用いることにより、生理pH範囲でリン酸化された化合物が感度よく測定できる。
4−ニトロフェニルリン酸モノエステルアニオンとZn2L(o-methyl型)とが結合した錯体の31P核磁気共鳴分析を行った。
式(Ib)で表される化合物(Zn2L(o-methyl型)-acetate)の重水/重アセトニトリル(1:1)溶液(5.0mM)に、式(Ib)で表される化合物と等モル量の4−ニトロフェニルリン酸モノエステルアニオンを加えてサンプル溶液とした。サンプル溶液は、LA500核磁気共鳴装置(日本電子(株)製)を用いて分析された。なお、分析中の温度は35℃とした。
4−ニトロフェニルリン酸モノエステルアニオンが亜鉛錯体と結合していないとき、リン核はδ=2.74ppmのピークを示した。しかし、上記分析の結果、4−ニトロフェニルリン酸モノエステルアニオンが亜鉛錯体と結合しているとき、結合していないときより高磁場側にシフトした、δ=0.55ppmの鋭いピークをリン核は示すことが分かった。なお、レファレンスには、80%リン酸水溶液(δ=0ppm)を用いた。
リン酸化されたチロシンとZn2L(o-methyl型)とが結合した錯体の電気泳動を行った。
式(Ib)で表される化合物(Zn2L(o-methyl型)-acetate)の水/アセトニトリル(1:1)溶液(5mM)に、式(Ib)で表される化合物と等モル量のリン酸化チロシン(−2価、2ナトリウム塩、シグマ社製)を加えた。その後、溶媒を減圧除去し、白色固体を得た。その白色固体を少量の水に溶解させ、サンプル溶液とした。
電気泳動には、電気泳動装置SJ-1051 V-C stabilizer(アトー株式会社製)を用いた。また、電解液は、50mM−pH7.4のHEPES緩衝水溶液を用いた。電気泳動膜は、6×12cmのセルロースアセテート紙(Gelmam Science Seprahore III)を使用した。レファレンスには、標準試薬のブロモフェノールブルー(−1価)と、錯体が結合していないリン酸化チロシンとを用いた。また、リン酸化チロシンの発色剤として、1%ニンヒドリン水溶液を用いた。なお、温度は室温、電気泳動の電圧は300V、泳動の時間は5分間という条件で電気泳動を行った。結果を図16に示す。
図16において、aはリン酸化チロシン、bはリン酸化されたチロシンとZn2L(o-methyl型)とが結合した錯体、cはブロモフェノールブルーを示す。図16に示すように、aおよびcは、マイナスの電荷を帯びているため、プラス極方向に移動した。しかし、bはマイナス極方向に移動した。bがマイナス方向に移動するのは、リン酸化されたチロシン(−2)とZn2L(o-methyl型)(+3)とが結合した錯体は、プラスの電荷(+1)を帯びているからである。
様々な長さ(587〜51pb)の二本鎖DNAを酸性フォスファターゼで処理したもの(5’末端にリン酸基を持たないもの、5’−OH)と未処理のもの(5’−P)を同じゲルで電気泳動し、エチジウムブロマイド染色した。結果を図17に示す。
図中(A)は一般的な泳動バッファー(Tris−ホウ酸)を用いた場合である。10μMの式(Ia)で示される化合物を添加した場合では、リン酸基を持つDNAは全て泳動距離が短くなった。式(Ia)で示される化合物が末端リン酸基に結合してアンカーとしての役割を果たしていることを示している。
図中(B)は過剰の無機リン酸イオンを含むpH緩衝液を用いた場合である。(A)のような泳動距離の違いは見られない。無機リン酸イオンが式(Ia)で示される化合物と競合的に結合してしまうため、式(Ia)で示される化合物が末端リン酸基に結合できないためである。
この結果は、リン酸基を持つDNAと同じ長さのリン酸基を持たないDNAとを電気泳動により分離することができることを示している。また、リン酸化分子に結合した式(Ia)で示される化合物は、無機リン酸イオンを添加することにより容易に除去できる。
8個のセリン残基がリン酸化されたカゼインとそれらのリン酸基を取り除いたものをポリアクリルアミド電気泳動をで分離し、クマシーブリリアントブルー染色した。電気泳動の条件と結果を図18に示す。なお、牛血清アルブミンを比較たんぱく質とした。
式(Ia)で示される化合物を含まないコントロール実験では、電気的によりマイナスなリン酸化されたカゼインの方がより早く+極に泳動された(泳動図A)。一方、20μMの式(Ia)で示される化合物を添加した場合(泳動図B)、リン酸基に+3価の式(Ia)で示される化合物が結合したため、リン酸化カゼインとリン酸化されていないカゼインの泳動位置は逆転した。
この結果は、生理条件下でリン酸化たんぱく質の電気泳動位置を自由に変えることができることを示している。
5個のセリン残基がリン酸化されたカゼインを基質とし、ポテト酸性フォスファターゼ(PAP)による脱リン酸化反応に対する式(Ia)で示される化合物添加効果を実験した。リン酸化カゼインと脱リン酸化カゼインは、SDSポリアクリルアミド電気泳動で分離し、クマシーブリリアントブルー染色した。電気泳動の条件と結果を図19に示す。
式(Ia)で示される化合物の濃度の増加(図の2→8参照)と共に脱リン酸化反応が抑制されていることが分かった。複数のバンドはリン酸化の数の違うカゼイン(脱リン酸化反応の中間体)が存在するためである。
この結果は、式(Ia)で示される化合物がリン酸基の関与する様々な反応を制御できることを示している。
の測定条件は、以下の通りである:マトリックス: THAP; 実験モード: リフレクター(Reflector); 加速電圧: 20000V; グリッド電圧: 57.500%; レーザー強度: 2400; 測定回数: 128; 真空度: 2.82e-07 mmHg。なお、フォスタグ(Phos-tag)とは、式(Ia)で示される化合物である。
の測定条件は、以下の通りである:マトリックス: THAP; 実験モード: リフレクター(Reflector); 加速電圧: 20000V; グリッド電圧: 57.500%; レーザー強度: 2350; 測定回数: 128; 真空度: 2.47e-07 mmHg。なお、フォスタグ(Phos-tag)とは、式(Ia)で示される化合物である。
Claims (14)
- アニオン性置換基を有する物質が、リン酸化物質である、請求項1記載の捕捉剤。
- 請求項1記載の式(I)の亜鉛錯体を含有する、リン酸化物質の不活性化剤。
- 請求項1記載の式(I)の亜鉛錯体を含有する、脱リン酸化酵素阻害剤。
- 請求項1記載の式(I)の亜鉛錯体を含有する、質量分析用添加剤。
- 請求項1記載の式(I)の亜鉛錯体を含有する、電気泳動分析用添加剤。
- 請求項1記載の式(I)の亜鉛錯体を含有する、核磁気共鳴分析用添加剤。
- 請求項1記載の式(I)の亜鉛錯体を含有する、クロマトグラフ分析用添加剤。
- ポリアミン配位子が、N,N,N’,N’−テトラキス((6−メチル−2−ピリジル)メチル)−1,3−ジアミノ−2−ハイドロキシプロパンである、請求項9記載の方法。
- 亜鉛イオンの供給源として、酢酸亜鉛を用いる、請求項9又は10記載の方法。
- −COO−、−OPO3 2−、−SO3 −及びCl−から選択したアニオン性置換基を有する物質を、請求項1記載の式(I)の亜鉛錯体に結合させることによって捕捉する工程を含む、アニオン性置換基を有する物質の捕捉方法(ただし、ヒトの治療又は診断に係る方法を除く)。
- アニオン性置換基を有する物質が、二価のリン酸モノエステルアニオンを有する物質である、請求項12記載の方法。
- 中性条件下でアニオン性置換基を有する物質と亜鉛錯体とを結合させ、次いで、酸性条件下でアニオン性置換基を有する物質を亜鉛錯体から解離させる工程を含む、請求項12又は13記載の方法。
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