JP5413786B2 - Cross-linked structure of protein polymer - Google Patents

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08HDERIVATIVES OF NATURAL MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08H1/00Macromolecular products derived from proteins

Description

本発明は、タンパク質ポリマーが架橋された構造体に関する。より詳細には、本発明は、一般式(IA)または一般式(IB)で表わされるタンパク質ポリマーまたはその塩が架橋された構造体に関する。   The present invention relates to a structure in which a protein polymer is crosslinked. More specifically, the present invention relates to a structure in which a protein polymer represented by the general formula (IA) or the general formula (IB) or a salt thereof is crosslinked.

近年、生体分子をビルディングブロックとして集積した構造体が、バイオマテリアルとして注目を集めている。例えば、ヘモグロビン同士をグルタルアルデヒドと反応させて重合させて得られた構造体が知られている(例えば、特許文献1および2参照)。この構造体は、大量失血を被っている哺乳動物を処置する際への適用が試みられている(例えば、特許文献3参照)。また、ミオグロビンのヘムを、長鎖で修飾されたヘムと置き換え、そのミオグロビンをミセル化させて得られた構造体が知られている(例えば、非特許文献1参照)。   In recent years, structures in which biomolecules are integrated as building blocks have attracted attention as biomaterials. For example, a structure obtained by reacting hemoglobin with glutaraldehyde and polymerizing them is known (see, for example, Patent Documents 1 and 2). This structure has been tried to be applied when treating a mammal suffering from massive blood loss (see, for example, Patent Document 3). A structure obtained by replacing the heme of myoglobin with a heme modified with a long chain and micellizing the myoglobin is known (see, for example, Non-Patent Document 1).

しかしながら、ヘムタンパク質のスポンジ状三次元構造体については、知られていなかった。   However, a sponge-like three-dimensional structure of heme protein has not been known.

特表平1−501471号公報Japanese National Patent Publication No. 1-501471 特表2006−516994号公報JP-T-2006-516994 特表2006−502231号公報JP-T-2006-502231

I.C.Reynhoutら, ”Self-Assembled Architectures from Biohybrid Triblock Copolymers ”, J. Am. Chem. Soc., 2007年、129巻、p.2327-2332I.C.Reynhout et al., “Self-Assembled Architectures from Biohybrid Triblock Copolymers”, J. Am. Chem. Soc., 2007, 129, p.2327-2332.

そこで、本発明は、生体分子を集積したスポンジ状の三次元構造体の提供を目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a sponge-like three-dimensional structure in which biomolecules are integrated.

本発明は、タンパク質ポリマーまたはその塩が架橋された構造体であって、前記タンパク質ポリマーまたはその塩は、一般式(IA)または一般式(IB)で表わされるタンパク質ポリマーまたはその塩である。   The present invention is a structure in which a protein polymer or a salt thereof is crosslinked, and the protein polymer or a salt thereof is a protein polymer represented by the general formula (IA) or the general formula (IB) or a salt thereof.

前記式(IA)または(IB)中、
、R、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、低級アルキル基、ハロゲン原子で置換された低級アルキル基または低級アルケニル基を意味し、
Yは、−Z1−Y1−Z2−Y2−または、−Z1−Y1−で表される基であり、ただし、Z1は、式(IA)および式(IB)中、−CO−と結合する基を意味し、
Z1は、O、NHおよびSからなる群から選択され、
Y1およびY2は、それぞれ独立して、式−(CHn1−、−(Cn5−、−(CHn1−(Cn5−、−(Cn5−(CHn1−、−(CHn1−(Cn5−(CHn2−、−(CHn1−O−(CHn2−、−(CHn1−O−(CHn2−O−(CHn3−または−(CHn1−O−(CHn2−O−(CHn3−O−(CHn4−で表わされる基であり、ここでn1、n2、n3、n4およびn5は、それぞれ独立して1〜20の整数を意味し、前記(C)は、1以上の置換基を有していてもよく、
Z2は、NHCO、CONH、NH、O、N=N、N=CH、CH=N、C=Cからなる群から選択され、
Mは、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Co2+、Co3+、Mn2+およびMn3+からなる群から選択され、
mおよびnはそれぞれ整数であり、1≦m+n≦1000であり、
Xは、ヘムタンパク質の変異体中のXを意味し、前記ヘムタンパク質の変異体は式(II)で表わされ、
In the formula (IA) or (IB),
R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents a hydrogen atom, a lower alkyl group, a lower alkyl group or a lower alkenyl group substituted with a halogen atom,
Y is a group represented by -Z1-Y1-Z2-Y2- or -Z1-Y1-, wherein Z1 is a group bonded to -CO- in formula (IA) and formula (IB). Means
Z1 is selected from the group consisting of O, NH and S;
Y1 and Y2 are each independently formula - (CH 2) n1 -, - (C 6 H 4) n5 -, - (CH 2) n1 - (C 6 H 4) n5 -, - (C 6 H 4) n5 - (CH 2) n1 -, - (CH 2) n1 - (C 6 H 4) n5 - (CH 2) n2 -, - (CH 2) n1 -O- (CH 2) n2 -, - (CH 2) n1 -O- (CH 2) n2 -O- (CH 2) n3 - or - (CH 2) n1 -O- ( CH 2) n2 -O- (CH 2) n3 -O- (CH 2 ) a group represented by n4- , wherein n1, n2, n3, n4 and n5 each independently represents an integer of 1 to 20, and the (C 6 H 4 ) is one or more substituents May have a group,
Z2 is selected from the group consisting of NHCO, CONH, NH, O, N = N, N = CH, CH = N, C = C;
M is selected from the group consisting of Fe 2+ , Fe 3+ , Zn 2+ , Co 2+ , Co 3+ , Mn 2+ and Mn 3+ ,
m and n are each an integer, 1 ≦ m + n ≦ 1000,
X means X in the hemoprotein mutant, and the hemoprotein mutant is represented by the formula (II);

前記変異体は、天然のヘムタンパク質のアミノ酸配列中、1つのアミノ酸残基をシステイン残基に置き換えたものである。前記変異体中、−SHは、前記システイン残基の側鎖チオール基を意味し、前記Hemeは、天然ヘムを意味し、式HS−Xは、前記変異体のアポ体を意味する。   The mutant is obtained by replacing one amino acid residue with a cysteine residue in the amino acid sequence of a natural heme protein. In the mutant, -SH means a side chain thiol group of the cysteine residue, Heme means natural heme, and formula HS-X means an apo form of the mutant.

また、本発明は、タンパク質ポリマーまたはその塩が架橋された構造体の製造方法であって、一般式(IA)または一般式(IB)で表わされるタンパク質ポリマーまたはその塩を、分子間で共有結合を形成する条件に付し、一般式(IA)または一般式(IB)で表わされるタンパク質ポリマーまたはその塩を分子間で架橋して前記構造体を得る。   The present invention also relates to a method for producing a structure in which a protein polymer or a salt thereof is cross-linked, wherein the protein polymer represented by the general formula (IA) or the general formula (IB) or a salt thereof is covalently bonded between molecules. And the protein polymer represented by the general formula (IA) or the general formula (IB) or a salt thereof is crosslinked between molecules to obtain the structure.

前記式(IA)または(IB)中、
、R、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、低級アルキル基、ハロゲン原子で置換された低級アルキル基または低級アルケニル基を意味し、
Yは、−Z1−Y1−Z2−Y2−または、−Z1−Y1−で表される基であり、ただし、Z1は、式(IA)および式(IB)中、−CO−と結合する基を意味し、
Z1は、O、NHおよびSからなる群から選択され、
Y1およびY2は、それぞれ独立して、式−(CHn1−、−(Cn5−、−(CHn1−(Cn5−、−(Cn5−(CHn1−、−(CHn1−(Cn5−(CHn2−、−(CHn1−O−(CHn2−、−(CHn1−O−(CHn2−O−(CHn3−または−(CHn1−O−(CHn2−O−(CHn3−O−(CHn4−で表わされる基であり、ここでn1、n2、n3、n4およびn5は、それぞれ独立して1〜20の整数を意味し、前記(C)は、1以上の置換基を有していてもよく、
Z2は、NHCO、CONH、NH、O、N=N、N=CH、CH=N、C=Cからなる群から選択され、
Mは、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Co2+、Co3+、Mn2+およびMn3+からなる群から選択され、
mおよびnはそれぞれ整数であり、1≦m+n≦1000であり、
Xは、ヘムタンパク質の変異体中のXを意味し、前記ヘムタンパク質の変異体は式(II)で表わされ、
In the formula (IA) or (IB),
R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents a hydrogen atom, a lower alkyl group, a lower alkyl group or a lower alkenyl group substituted with a halogen atom,
Y is a group represented by -Z1-Y1-Z2-Y2- or -Z1-Y1-, wherein Z1 is a group bonded to -CO- in formula (IA) and formula (IB). Means
Z1 is selected from the group consisting of O, NH and S;
Y1 and Y2 are each independently formula - (CH 2) n1 -, - (C 6 H 4) n5 -, - (CH 2) n1 - (C 6 H 4) n5 -, - (C 6 H 4) n5 - (CH 2) n1 -, - (CH 2) n1 - (C 6 H 4) n5 - (CH 2) n2 -, - (CH 2) n1 -O- (CH 2) n2 -, - (CH 2) n1 -O- (CH 2) n2 -O- (CH 2) n3 - or - (CH 2) n1 -O- ( CH 2) n2 -O- (CH 2) n3 -O- (CH 2 ) a group represented by n4- , wherein n1, n2, n3, n4 and n5 each independently represents an integer of 1 to 20, and the (C 6 H 4 ) is one or more substituents May have a group,
Z2 is selected from the group consisting of NHCO, CONH, NH, O, N = N, N = CH, CH = N, C = C;
M is selected from the group consisting of Fe 2+ , Fe 3+ , Zn 2+ , Co 2+ , Co 3+ , Mn 2+ and Mn 3+ ,
m and n are each an integer, 1 ≦ m + n ≦ 1000,
X means X in the hemoprotein mutant, and the hemoprotein mutant is represented by the formula (II);

前記変異体は、天然のヘムタンパク質のアミノ酸配列中、1つのアミノ酸残基をシステイン残基に置き換えたものである。前記変異体中、−SHは、前記システイン残基の側鎖チオール基を意味し、前記Hemeは、天然ヘムを意味し、式HS−Xは、前記変異体のアポ体を意味する。   The mutant is obtained by replacing one amino acid residue with a cysteine residue in the amino acid sequence of a natural heme protein. In the mutant, -SH means a side chain thiol group of the cysteine residue, Heme means natural heme, and formula HS-X means an apo form of the mutant.

本発明の構造体は、生体分子であるヘムタンパク質をビルディングブロックとして有する、スポンジ状の三次元構造体である。   The structure of the present invention is a sponge-like three-dimensional structure having a hemoprotein, which is a biomolecule, as a building block.

図1aは、天然型ミオグロビンのUV−visスペクトルを示す。FIG. 1a shows the UV-vis spectrum of natural myoglobin. 図1bは、実施例1で製造したタンパク質ポリマー(I−13)のUV−visスペクトルを示す。FIG. 1 b shows the UV-vis spectrum of the protein polymer (I-13) produced in Example 1. 図1cは、天然型ミオグロビンの酸素錯体のUV−visスペクトルを示す。FIG. 1c shows a UV-vis spectrum of an oxygen complex of natural myoglobin. 図1dは、実施例1で製造したタンパク質ポリマー(I−13)の酸素錯体のUV−visスペクトルを示す。FIG. 1 d shows the UV-vis spectrum of the oxygen complex of the protein polymer (I-13) produced in Example 1. 図2aは、実施例1で得られたタンパク質ポリマー(I−13)について、サイズ排除クロマトグラフィーを示す。FIG. 2 a shows size exclusion chromatography on the protein polymer (I-13) obtained in Example 1. 図2bはサイズ排除クロマトグラフィーを示す。実線は、実施例1で得られた架橋された構造体について、破線は実施例1で得られたタンパク質ポリマー(I−13)について、サイズ排除クロマトグラフィーを示す。FIG. 2b shows size exclusion chromatography. The solid line shows the size exclusion chromatography for the crosslinked structure obtained in Example 1, and the broken line shows the protein polymer (I-13) obtained in Example 1. 図2cはサイズ排除クロマトグラフィーを示す。実線は、実施例1で得られた架橋された構造体について、破線は実施例1で得られたタンパク質ポリマー(I−13)について、サイズ排除クロマトグラフィーを示す。FIG. 2c shows size exclusion chromatography. The solid line shows the size exclusion chromatography for the crosslinked structure obtained in Example 1, and the broken line shows the protein polymer (I-13) obtained in Example 1. 図3は、実施例1で得た前記タンパク質ポリマー(I−13)について、濃度を変化させた条件下で測定したサイズ排除クロマトグラムを示す。FIG. 3 shows a size exclusion chromatogram of the protein polymer (I-13) obtained in Example 1 measured under conditions where the concentration was changed. 図4aは、実施例1で得たタンパク質ポリマー(I−13)の全体のAFMイメージを示す。FIG. 4 a shows the entire AFM image of the protein polymer (I-13) obtained in Example 1. 図4bは、図4a中の白色の線に沿ったAFMの高さプロファイルを示す。FIG. 4b shows the height profile of the AFM along the white line in FIG. 4a. 図5aは、実施例1で得た前記タンパク質モノマー(V−13)のESI−TOF−MSスペクトルを示す。FIG. 5 a shows an ESI-TOF-MS spectrum of the protein monomer (V-13) obtained in Example 1. 図5bは、前記タンパク質モノマー(V−13)のデコンボリューション化したESI−TOF−MSスペクトルを示す。FIG. 5b shows a deconvoluted ESI-TOF-MS spectrum of the protein monomer (V-13). 図6は、実施例1で得た架橋された構造体の変性状態における電気泳動の結果を示す。FIG. 6 shows the result of electrophoresis in a denatured state of the crosslinked structure obtained in Example 1. 図7aは、実施例1で得た架橋された構造体のSEM画像を示す。FIG. 7 a shows an SEM image of the crosslinked structure obtained in Example 1. 図7bは、実施例1で得た架橋された構造体のSEM画像を示す。FIG. 7 b shows an SEM image of the crosslinked structure obtained in Example 1. 図7cは、実施例1で得た架橋された構造体のSEM画像を示す。FIG. 7 c shows an SEM image of the crosslinked structure obtained in Example 1. 図8aは、実施例1で得た架橋された構造体のUV−visスペクトルを示す。FIG. 8 a shows the UV-vis spectrum of the crosslinked structure obtained in Example 1. 図8bは、実施例1で得た架橋された構造体の酸素錯体のUV−visスペクトルを示す。FIG. 8 b shows the UV-vis spectrum of the oxygen complex of the crosslinked structure obtained in Example 1.

本発明は、前記のように、タンパク質ポリマーまたはその塩が架橋された構造体であって、前記タンパク質ポリマーまたはその塩が、一般式(IA)または(IB)で表わされるタンパク質ポリマーまたはその塩である。   As described above, the present invention is a structure in which a protein polymer or a salt thereof is crosslinked, and the protein polymer or a salt thereof is a protein polymer or a salt thereof represented by the general formula (IA) or (IB). is there.

また、本発明は、前記のように、タンパク質ポリマーまたはその塩が架橋された構造体の製造方法であって、一般式(IA)または(IB)で表わされるタンパク質ポリマーまたはその塩を、分子間で共有結合を形成する条件に付し、前記一般式(IA)または(IB)で表わされるタンパク質ポリマーまたはその塩を分子間で架橋して前記構造体を得る。   The present invention also provides a method for producing a structure in which a protein polymer or a salt thereof is crosslinked as described above, wherein the protein polymer or a salt thereof represented by the general formula (IA) or (IB) And the protein polymer represented by the general formula (IA) or (IB) or a salt thereof is crosslinked between molecules to obtain the structure.

本発明において、一般式(IA)および(IB)で表わされるタンパク質ポリマーは、ランダム共重合体およびブロック共重合体のいずれも含み、いずれか一方に限定されない。   In the present invention, the protein polymer represented by the general formulas (IA) and (IB) includes both a random copolymer and a block copolymer, and is not limited to either one.

本発明の製造方法において、前記共有結合を形成する条件は、ラジカルを発生させる条件であるのが好ましい。このラジカルを発生させる条件は、過酸化水素、過酢酸、メタクロロ過安息香酸、クメンヒドロペルオキシドなどの過酸との接触、X線照射、電子ビーム照射、イオンビーム照射、ガンマ線照射、光(UV)照射からなる群から選択される1以上であるのが好ましい。   In the production method of the present invention, the condition for forming the covalent bond is preferably a condition for generating a radical. Conditions for generating this radical are contact with peracid such as hydrogen peroxide, peracetic acid, metachloroperbenzoic acid, cumene hydroperoxide, X-ray irradiation, electron beam irradiation, ion beam irradiation, gamma ray irradiation, light (UV) It is preferably one or more selected from the group consisting of irradiation.

また、本発明は、本発明の構造体を含む生体デバイスである。   Moreover, this invention is a biological device containing the structure of this invention.

本発明において、「低級」は特に指示がなければ、炭素原子が1〜6個、好ましくは炭素原子1〜4個を意味する。   In the present invention, “lower” means 1 to 6 carbon atoms, preferably 1 to 4 carbon atoms, unless otherwise specified.

「低級アルキル基」および「ハロゲン原子で置換された低級アルキル基」中の「低級アルキル基」としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、t−ブチル、ペンチル、ネオペンチル、ヘキシル等のような直鎖状もしくは分岐鎖状の炭素数1〜6のアルカンの残基を意味する。低級アルキル基の好ましい例としては、炭素数1〜5のアルキルが挙げられる。好ましい炭素数1〜5のアルキル基としては、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、第三級ブチル、ペンチル、ネオペンチル等が挙げられる。   Examples of the “lower alkyl group” in the “lower alkyl group” and the “lower alkyl group substituted with a halogen atom” include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, t-butyl, pentyl, neopentyl, hexyl and the like. Such a linear or branched alkane residue having 1 to 6 carbon atoms is meant. Preferable examples of the lower alkyl group include alkyl having 1 to 5 carbon atoms. Preferred examples of the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, tertiary butyl, pentyl, neopentyl and the like.

「低級アルケニル基」としては、ビニル、アリル、イソプロペニル、1−、2−もしくは3−ブテニル、1−、2−、3−もしくは4−ペンテニル、1−、2−、3−、4−もしくは5−へキセニル等の炭素数2〜6個を有する直鎖または分枝鎖アルケニル基が挙げられる。好ましい低級アルケニル基としては、ビニルが挙げられる。   As the “lower alkenyl group”, vinyl, allyl, isopropenyl, 1-, 2- or 3-butenyl, 1-, 2-, 3- or 4-pentenyl, 1-, 2-, 3-, 4- or Examples thereof include straight-chain or branched alkenyl groups having 2 to 6 carbon atoms such as 5-hexenyl. Preferred lower alkenyl groups include vinyl.

「ハロゲン原子」としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素等が挙げられ、中でもフッ素が好ましい。   Examples of the “halogen atom” include fluorine, chlorine, bromine, iodine, etc. Among them, fluorine is preferable.

「ハロゲン原子で置換された低級アルキル基」の例としては、前記低級アルキル基の1以上の水素原子が、前記ハロゲン原子で置き換えられたものを意味する。前記ハロゲン原子で置換された低級アルキル基の好ましい例としては、ヨウ化メチル、ジクロロメチル、トリクロロメチル、トリフルオロメチル等が挙げられる。好ましいハロゲン原子で置換された低級アルキル基としては、トリフルオロメチルが挙げられる。   An example of “a lower alkyl group substituted with a halogen atom” means one or more hydrogen atoms of the lower alkyl group substituted with the halogen atom. Preferable examples of the lower alkyl group substituted with the halogen atom include methyl iodide, dichloromethyl, trichloromethyl, trifluoromethyl and the like. A preferred lower alkyl group substituted with a halogen atom is trifluoromethyl.

mおよびnはそれぞれ整数であり、1≦m+n≦1000である。好ましくは、10≦m+n≦100、より好ましくは30≦m+n≦100である。   m and n are each an integer, and 1 ≦ m + n ≦ 1000. Preferably, 10 ≦ m + n ≦ 100, more preferably 30 ≦ m + n ≦ 100.

Y1およびY2として、−(Cn5−、−(CHn1−(Cn5−、−(Cn5−(CHn1−、−(CHn1−(Cn5−(CHn2−で表される場合、前記のように、(C)は、1以上の置換基を有していてもよい。n5が2以上の場合、(C)はそれぞれ独立して、1以上の置換基を有していてもよい。この置換基としては、ヒドロキシ基、環状、直鎖状または分岐状の脂肪族飽和または不飽和炭化水素基、アルコキシ基、アシルオキシ基、アルコキシカルボニルオキシ基、アミノ基、アルキルアミノ基、アリールアミノ基、アリール基、ニトロ基、オキソ基、ハロゲン原子等が挙げられる。As Y1 and Y2, - (C 6 H 4 ) n5 -, - (CH 2) n1 - (C 6 H 4) n5 -, - (C 6 H 4) n5 - (CH 2) n1 -, - (CH 2) n1 - (C 6 H 4) n5 - (CH 2) n2 - it may be represented by, as described above in, (C 6 H 4) may have one or more substituents. When n5 is 2 or more, (C 6 H 4 ) may each independently have one or more substituents. Examples of the substituent include a hydroxy group, a cyclic, linear or branched aliphatic saturated or unsaturated hydrocarbon group, an alkoxy group, an acyloxy group, an alkoxycarbonyloxy group, an amino group, an alkylamino group, an arylamino group, An aryl group, a nitro group, an oxo group, a halogen atom, etc. are mentioned.

前記式(IA)および式(IB)中、Yが−Z1−Y1−Z2−Y2−で表される場合、Yとしては、例えば、以下の表で表されるNo.1〜No.42の式が挙げられる。   In the formula (IA) and formula (IB), when Y is represented by -Z1-Y1-Z2-Y2-, Y is, for example, No. represented by the following table. 1-No. There are 42 formulas.





Yが−Z1−Y1−Z2−Y2−で表される場合、Yとしては、前記表1中のNo.1〜6、10〜15、19〜26、31〜38が好ましくNo.1、2、3、10、11、12、19、20、21、22、31、32、33、34がより好ましい。   When Y is represented by -Z1-Y1-Z2-Y2-, Y represents No. in Table 1 above. 1-6, 10-15, 19-26, 31-38 are preferable. 1, 2, 3, 10, 11, 12, 19, 20, 21, 22, 31, 32, 33, 34 are more preferable.

前記式(IA)および式(IB)中、Yが−Z1−Y1−で表される場合、Yとしては、例えば、以下の表で表されるNo.43〜No.51の式が挙げられる。   In the formula (IA) and formula (IB), when Y is represented by -Z1-Y1-, Y is, for example, No. represented by the following table. 43-No. There are 51 formulas.

Yが−Z1−Y1−で表される場合、前記表2中のNo.43〜48の式で表される基が好ましく、No.43〜45の式で表される基がより好ましい。   When Y is represented by -Z1-Y1-, No. Groups represented by the formulas 43 to 48 are preferred. Groups represented by the formulas 43 to 45 are more preferable.

本発明におけるポリマーおよびその塩は、溶媒和物の形をとることもありうるが、これも本発明の範囲に含まれる。溶媒和物としては、好ましくは、水和物及びエタノール和物が挙げられる。   The polymers and salts thereof in the present invention may take the form of solvates, which are also included in the scope of the present invention. Preferred solvates include hydrates and ethanol solvates.

前記式(IA)または(IB)で表わされるタンパク質ポリマーまたはその塩において、前記天然のヘムタンパク質は、ヘムを1以上有するタンパク質であれば特に限定されないが、例えば、シトクロム、ヘモグロビン、ミオグロビン、またはペルオキシダーゼが挙げられる。前記シトクロムとしては、例えばシトクロムb562、シトクロムb、シトクロムP450CAMが挙げられ、中でもシトクロムb562が好ましい。前記ヘモグロビンとしては、例えばヘモグロビン(human)、ヘモグロビン(bovine)、ヘモグロビン(equine)、ヘモグロビン(rat)が挙げられ、中でもヘモグロビン(human)が好ましい。前記ミオグロビンとしては、例えばミオグロビン(sus scrofa)、ミオグロビン(equine)、ミオグロビン(human)、ミオグロビン(sperm whale)が挙げられ、中でもミオグロビン(sperm whale)およびミオグロビン(sus scrofa)が好ましい。前記ペルオキシダーゼとしては、例えば、西洋ワサビペルオキシダーゼ、クロロペルオキシダーゼ、カタラーゼが挙げられ、中でも西洋ワサビペルオキシダーゼが好ましい。In the protein polymer represented by the formula (IA) or (IB) or a salt thereof, the natural heme protein is not particularly limited as long as it is a protein having one or more heme. For example, cytochrome, hemoglobin, myoglobin, or peroxidase Is mentioned. Examples of the cytochrome include cytochrome b 562 , cytochrome b 5 and cytochrome P450 CAM , and among them, cytochrome b 562 is preferable. Examples of the hemoglobin include hemoglobin (human), hemoglobin (bovine), hemoglobin (equine), and hemoglobin (rat). Among them, hemoglobin (human) is preferable. Examples of the myoglobin include myoglobin (sus scrofa), myoglobin (equine), myoglobin (human), and myoglobin (sperm whale). Among them, myoglobin (sperm whale) and myoglobin (sus scrofa) are preferable. Examples of the peroxidase include horseradish peroxidase, chloroperoxidase, and catalase. Among them, horseradish peroxidase is preferable.

本発明において、式(II)   In the present invention, the formula (II)

で表わされるヘムタンパク質の変異体は、前記ヘムタンパク質のアミノ酸配列中、1つのアミノ酸残基をシステイン残基に置き換えたものである。このようなヘムタンパク質の変異体は、例えば、シトクロムの場合、(a)配列番号1で表わされるアミノ酸配列の1つのアミノ酸がシステインに置換されたアミノ酸配列からなるタンパク質、(b)配列番号1で表わされるアミノ酸配列の1つのアミノ酸がシステインに置換されたアミノ酸配列において、1もしくは2個のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつシトクロムとして機能するタンパク質を意味する。なお、前記配列番号1で表わされるアミノ酸配列は、天然のシトクロムb562のアミノ酸配列である。天然のシトクロムb562のアミノ酸配列は、配列番号1で表わされるアミノ酸配列に限定されず、Protein Data Bankにおいて、適切なものを選択すればよい。具体的には、ID番号1QPU(1999年6月2日付)のものが挙げられ、前記配列番号1で表わされるアミノ酸配列は、ID番号1QPUのものに対応する。システインに置き換えられる前記1つのアミノ酸残基は、前記シトクロムが立体構造をとる際、構造の外側に配置されるようなアミノ酸残基が好ましい。また、システイン残基に置き換えられたことにより、前記シトクロムに含まれるヘムの構造に影響を与えない必要がある。このような置換を行うため、例えば配列番号1のアミノ酸配列において、第1〜106番目のアミノ酸残基、好ましくは第60、62、63、66、67、70、73、74、76、78、89、90、96、99および100番目のアミノ酸残基、より好ましくは第60、第63、第66、第67および第100番目のアミノ酸残基をシステイン残基に置き換えることができる。The hemoprotein variant represented by is one in which one amino acid residue is replaced with a cysteine residue in the amino acid sequence of the heme protein. For example, in the case of cytochrome, such a hemoprotein variant is (a) a protein comprising an amino acid sequence in which one amino acid of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 is substituted with cysteine, and (b) SEQ ID NO: 1. It means a protein that consists of an amino acid sequence in which one or two amino acids are deleted, substituted, or added in the amino acid sequence in which one amino acid in the amino acid sequence represented is substituted with cysteine, and functions as cytochrome. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 is the amino acid sequence of natural cytochrome b 562 . The amino acid sequence of natural cytochrome b 562 is not limited to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, and an appropriate one may be selected in the Protein Data Bank. Specific examples include ID number 1QPU (June 2, 1999), and the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 corresponds to that of ID number 1QPU. The one amino acid residue that is replaced by cysteine is preferably an amino acid residue that is located outside the structure when the cytochrome takes a three-dimensional structure. Moreover, it is necessary that the replacement with a cysteine residue does not affect the structure of the heme contained in the cytochrome. In order to perform such substitution, for example, in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, the first to 106th amino acid residues, preferably 60, 62, 63, 66, 67, 70, 73, 74, 76, 78, The 89th, 90th, 96th, 99th and 100th amino acid residues, more preferably the 60th, 63rd, 66th, 67th and 100th amino acid residues can be replaced with cysteine residues.

また、このようなヘムタンパク質の変異体は、例えば、ヘモグロビンの場合、(a)配列番号4または配列番号5で表わされるアミノ酸配列の1つのアミノ酸がシステインに置換されたアミノ酸配列からなるタンパク質、(b)配列番号4または配列番号5で表わされるアミノ酸配列の1つのアミノ酸がシステインに置換されたアミノ酸配列において、1もしくは2個のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつヘモグロビン(human)として機能するタンパク質を意味する。なお、前記配列番号4で表わされるアミノ酸配列は、天然のヘモグロビンαサブユニットのアミノ酸配列であり、前記配列番号5で表わされるアミノ酸配列は、天然のヘモグロビンのβサブユニットのアミノ酸配列である。天然のヘモグロビンのアミノ酸配列は、配列番号4および配列番号5で表わされるアミノ酸配列に限定されず、Protein Data Bankにおいて、適切なものを選択すればよい。具体的には、ID番号1GZX(2002年7月8日付)のものが挙げられ、前記配列番号4および配列番号5で表わされるアミノ酸配列は、ID番号1GZXのものに対応する。システインに置き換えらえる前記1つのアミノ酸残基は、前記ヘモグロビンが立体構造をとる際、構造の外側に配置されるようなアミノ酸残基が好ましい。また、システイン残基に置き換えられたことにより、前記ヘモグロビンに含まれるヘムの構造に影響を与えない必要がある。   In addition, for example, in the case of hemoglobin, such a hemoprotein variant is (a) a protein comprising an amino acid sequence in which one amino acid of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 5 is substituted with cysteine, ( b) an amino acid sequence in which one or two amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence in which one amino acid of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 or 5 is substituted with cysteine, and hemoglobin A protein that functions as (human). The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 4 is the amino acid sequence of the natural hemoglobin α subunit, and the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 5 is the amino acid sequence of the β subunit of natural hemoglobin. The amino acid sequence of natural hemoglobin is not limited to the amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 4 and SEQ ID NO: 5, and an appropriate one may be selected in Protein Data Bank. Specific examples include those with ID number 1GZX (July 8, 2002), and the amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 4 and SEQ ID NO: 5 correspond to those with ID number 1GZX. The one amino acid residue that can be replaced with cysteine is preferably an amino acid residue that is located outside the structure when the hemoglobin takes a three-dimensional structure. Moreover, it is necessary that the replacement with a cysteine residue does not affect the structure of the heme contained in the hemoglobin.

また、このようなヘムタンパク質の変異体は、例えば、ミオグロビンの場合、(a)配列番号2で表わされるアミノ酸配列の1つのアミノ酸がシステインに置換されたアミノ酸配列からなるタンパク質、(b)配列番号2で表わされるアミノ酸配列の1つのアミノ酸がシステインに置換されたアミノ酸配列において、1もしくは2個のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつミオグロビンとして機能するタンパク質を意味する。なお、前記配列番号2で表わされるアミノ酸配列は、野生型のミオグロビン(sperm whale)のアミノ酸配列である。前記配列番号2で表わされるアミノ酸配列は、天然型のアミノ酸配列(実際に鯨から抽出したタンパク質のアミノ酸配列)の第1番目のアミノ酸残基Valの前に、アミノ酸残基としてMetをさらに含むものである。さらに、天然型のアミノ酸配列の第122番目のアミノ酸残基であるアスパラギン酸は、前記配列番号2で表わされるアミノ酸配列の第123番目に対応するが、そのアミノ酸残基は、アスパラギンに置き換えられている。野生型のミオグロビンのアミノ酸配列は、配列番号2で表わされるアミノ酸配列に限定されず、Protein Data Bankにおいて、適切なものを選択すればよい。具体的には、ID番号2MBW(1996年6月20日付)のものが挙げられ、前記配列番号2で表わされるアミノ酸配列は、ID番号2MBWのものに対応する。システインに置き換えらえる前記1つのアミノ酸残基は、前記ミオグロビンが立体構造をとる際、構造の外側に配置されるようなアミノ酸残基が好ましい。また、システイン残基に置き換えられたことにより、前記ミオグロビンに含まれるヘムの構造に影響を与えない必要がある。このような置換を行うため、例えば配列番号2のアミノ酸配列において、第1〜154番目のアミノ酸残基、好ましくは第9、13、17、54,103,107,114、118、122、126、127、134、141および148番目のアミノ酸残基、より好ましくは第126および第134番目のアミノ酸残基をシステイン残基に置き換えることができる。   For example, in the case of myoglobin, such a variant of heme protein is (a) a protein comprising an amino acid sequence in which one amino acid of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is substituted with cysteine, and (b) SEQ ID NO: It means an amino acid sequence in which one or two amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence in which one amino acid of the amino acid sequence represented by 2 is substituted with cysteine, and which functions as myoglobin. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is an amino acid sequence of wild-type myoglobin (sperm whale). The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 further includes Met as an amino acid residue before the first amino acid residue Val of the natural amino acid sequence (the amino acid sequence of the protein actually extracted from whale). . Furthermore, aspartic acid, which is the 122nd amino acid residue in the natural amino acid sequence, corresponds to the 123rd amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, but the amino acid residue is replaced by asparagine. Yes. The amino acid sequence of wild-type myoglobin is not limited to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, and an appropriate one may be selected in the Protein Data Bank. Specific examples include those with ID number 2 MBW (June 20, 1996), and the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 corresponds to that with ID number 2 MBW. The one amino acid residue that can be replaced by cysteine is preferably an amino acid residue that is located outside the structure when the myoglobin takes a three-dimensional structure. Moreover, it is necessary that the replacement with a cysteine residue does not affect the structure of the heme contained in the myoglobin. In order to perform such substitution, for example, in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, the first to 154th amino acid residues, preferably the ninth, 13, 17, 54, 103, 107, 114, 118, 122, 126, The 127th, 134th, 141st and 148th amino acid residues, more preferably the 126th and 134th amino acid residues can be replaced with cysteine residues.

また、このようなヘムタンパク質の変異体は、例えば、西洋ワサビペルオキシダーゼの場合、(a)配列番号3で表わされるアミノ酸配列の1つのアミノ酸がシステインに置換されたアミノ酸配列からなるタンパク質、(b)配列番号1で表わされるアミノ酸配列の1つのアミノ酸がシステインに置換されたアミノ酸配列において、1もしくは2個のアミノ酸が欠失、置換もしくは付加されたアミノ酸配列からなり、かつ西洋ワサビペルオキシダーゼ活性を有するタンパク質を意味する。なお、前記配列番号3で表わされるアミノ酸配列は、天然の西洋ワサビペルオキシダーゼのアミノ酸配列である。天然の西洋ワサビペルオキシダーゼのアミノ酸配列は、配列番号3で表わされるものに限定されず、Protein Data Bankにおいて、適切なものを選択すればよい。具体的には、ID番号1ATJ(1998年2月4日付)のものが挙げられ、前記配列番号3で表わされるアミノ酸配列は、ID番号1ATJのものに対応する。システインに置き換えられる前記1つのアミノ酸残基は、前記西洋ワサビペルオキシダーゼが立体構造をとる際、構造の外側に配置されるようなアミノ酸残基が好ましい。また、システイン残基に置き換えられたことにより、前記西洋ワサビペルオキシダーゼに含まれるヘムの構造に影響を与えない必要がある。   In addition, for example, in the case of horseradish peroxidase, such a variant of heme protein is (a) a protein comprising an amino acid sequence in which one amino acid of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 is substituted with cysteine, (b) A protein comprising an amino acid sequence in which one or two amino acids are deleted, substituted or added in the amino acid sequence in which one amino acid of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 is substituted with cysteine, and having horseradish peroxidase activity Means. The amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 is the amino acid sequence of natural horseradish peroxidase. The amino acid sequence of natural horseradish peroxidase is not limited to that represented by SEQ ID NO: 3, and an appropriate one may be selected in Protein Data Bank. Specific examples include those with ID number 1ATJ (February 4, 1998), and the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 3 corresponds to that with ID number 1ATJ. The one amino acid residue to be replaced with cysteine is preferably an amino acid residue that is located outside the structure when the horseradish peroxidase takes a three-dimensional structure. Moreover, it is necessary that the replacement with a cysteine residue does not affect the structure of heme contained in the horseradish peroxidase.

前記変異体中、前述のように、−SHは、前記システイン残基の側鎖チオール基を意味し、前記Hemeは、天然ヘムを意味し、式HS−Xは、前記変異体のアポ体を意味する。   In the mutant, as described above, -SH means the side chain thiol group of the cysteine residue, the Heme means natural heme, and the formula HS-X shows the apo form of the mutant. means.

本発明の構造体としては、前記式(IA)または(IB)中、R、R、RおよびRは、それぞれ独立して、低級アルキル基または低級アルケニル基を意味し、
Yは、−Z1−Y1−Z2−Y2−または−Z1−Y1−で表される基であり、ただし、Z1は、式(IA)および式(IB)中、−CO−と結合する基を意味し、
Z1は、O、NHおよびSからなる群から選択され、
Y1およびY2は、それぞれ独立して、式−(CHn1−、−(Cn5−、−(CHn1−(Cn5−、−(Cn5−(CHn1−、−(CHn1−(Cn5−(CHn2−、−(CHn1−O−(CHn2−、−(CHn1−O−(CHn2−O−(CHn3−または−(CHn1−O−(CHn2−O−(CHn3−O−(CHn4−で表わされる基であり、ここでn1、n2、n3、n4およびn5は、それぞれ独立して1〜20の整数を意味し、
Z2は、NHCO、CONH、NH、O、N=N、N=CH、CH=N、C=Cからなる群から選択され、
MはFe2+、Fe3+、Zn2+Co2+、Co3+、Mn2+またはMn3+である式(IA)または(IB)で表わされるタンパク質ポリマーまたはその塩が架橋された構造体が好ましい。
In the structure of the present invention, in the formula (IA) or (IB), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents a lower alkyl group or a lower alkenyl group,
Y is a group represented by -Z1-Y1-Z2-Y2- or -Z1-Y1-, wherein Z1 is a group bonded to -CO- in formula (IA) and formula (IB). Means
Z1 is selected from the group consisting of O, NH and S;
Y1 and Y2 are each independently formula - (CH 2) n1 -, - (C 6 H 4) n5 -, - (CH 2) n1 - (C 6 H 4) n5 -, - (C 6 H 4) n5 - (CH 2) n1 -, - (CH 2) n1 - (C 6 H 4) n5 - (CH 2) n2 -, - (CH 2) n1 -O- (CH 2) n2 -, - (CH 2) n1 -O- (CH 2) n2 -O- (CH 2) n3 - or - (CH 2) n1 -O- ( CH 2) n2 -O- (CH 2) n3 -O- (CH 2 ) a group represented by n4- , wherein n1, n2, n3, n4 and n5 each independently represents an integer of 1 to 20,
Z2 is selected from the group consisting of NHCO, CONH, NH, O, N = N, N = CH, CH = N, C = C;
A structure in which M is Fe 2+ , Fe 3+ , Zn 2+ Co 2+ , Co 3+ , Mn 2+, or Mn 3+ or a protein polymer represented by the formula (IA) or (IB) or a salt thereof is cross-linked.

本発明の構造体としては、前記式(IA)中、R、R、RおよびRは、それぞれ独立して、低級アルキル基または低級アルケニル基を意味し、
Yは、−Z1−Y1−Z2−Y2−または−Z1−Y1−で表される基であり、ただし、Z1は、式(IA)および式(IB)中、−CO−と結合する基を意味し、
Z1は、O、NHおよびSからなる群から選択され、
Y1およびY2は、それぞれ独立して、式−(CHn1−、−(Cn5−、−(CHn1−(Cn5−、−(Cn5−(CHn1−、−(CHn1−(Cn5−(CHn2−、−(CHn1−O−(CHn2−、−(CHn1−O−(CHn2−O−(CHn3−または−(CHn1−O−(CHn2−O−(CHn3−O−(CHn4−で表わされる基であり、ここでn1、n2、n3、n4およびn5は、それぞれ独立して1〜20の整数を意味し、
Z2は、NHCO、CONH、NH、O、N=N、N=CH、CH=N、C=Cからなる群から選択され、
MはFe2+、Fe3+、Zn2+Co2+、Co3+、Mn2+またはMn3+である式(IA)で表わされるタンパク質ポリマーまたはその塩が架橋された構造体が好ましい。
In the structure of the present invention, in the formula (IA), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents a lower alkyl group or a lower alkenyl group,
Y is a group represented by -Z1-Y1-Z2-Y2- or -Z1-Y1-, wherein Z1 is a group bonded to -CO- in formula (IA) and formula (IB). Means
Z1 is selected from the group consisting of O, NH and S;
Y1 and Y2 are each independently formula - (CH 2) n1 -, - (C 6 H 4) n5 -, - (CH 2) n1 - (C 6 H 4) n5 -, - (C 6 H 4) n5 - (CH 2) n1 -, - (CH 2) n1 - (C 6 H 4) n5 - (CH 2) n2 -, - (CH 2) n1 -O- (CH 2) n2 -, - (CH 2) n1 -O- (CH 2) n2 -O- (CH 2) n3 - or - (CH 2) n1 -O- ( CH 2) n2 -O- (CH 2) n3 -O- (CH 2 ) a group represented by n4- , wherein n1, n2, n3, n4 and n5 each independently represents an integer of 1 to 20,
Z2 is selected from the group consisting of NHCO, CONH, NH, O, N = N, N = CH, CH = N, C = C;
A structure in which M is Fe 2+ , Fe 3+ , Zn 2+ Co 2+ , Co 3+ , Mn 2+, or Mn 3+ or a structure in which a protein polymer represented by the formula (IA) or a salt thereof is cross-linked is preferable.

本発明の構造体としては、前記式(IA)中、R、R、RおよびRは、それぞれ独立して、低級アルキル基または低級アルケニル基を意味し、
Yは、−Z1−Y1−Z2−Y2−または−Z1−Y1−で表される基であり、ただし、Z1は、式(IA)および式(IB)中、−CO−と結合する基を意味し、
Z1は、O、NHおよびSからなる群から選択され、
Y1およびY2は、それぞれ独立して、式−(CHn1−、−(Cn5−、−(CHn1−(Cn5−、−(Cn5−(CHn1−、−(CHn1−(Cn5−(CHn2−、−(CHn1−O−(CHn2−、−(CHn1−O−(CHn2−O−(CHn3−または−(CHn1−O−(CHn2−O−(CHn3−O−(CHn4−で表わされる基であり、ここでn1、n2、n3、n4およびn5は、それぞれ独立して1〜20の整数を意味し、
Z2は、NHCO、CONH、NH、O、N=N、N=CH、CH=N、C=Cからなる群から選択され、
MはFe2+またはFe3+である式(IA)で表わされるタンパク質ポリマーまたはその塩が架橋された構造体が好ましい。
In the structure of the present invention, in the formula (IA), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents a lower alkyl group or a lower alkenyl group,
Y is a group represented by -Z1-Y1-Z2-Y2- or -Z1-Y1-, wherein Z1 is a group bonded to -CO- in formula (IA) and formula (IB). Means
Z1 is selected from the group consisting of O, NH and S;
Y1 and Y2 are each independently formula - (CH 2) n1 -, - (C 6 H 4) n5 -, - (CH 2) n1 - (C 6 H 4) n5 -, - (C 6 H 4) n5 - (CH 2) n1 -, - (CH 2) n1 - (C 6 H 4) n5 - (CH 2) n2 -, - (CH 2) n1 -O- (CH 2) n2 -, - (CH 2) n1 -O- (CH 2) n2 -O- (CH 2) n3 - or - (CH 2) n1 -O- ( CH 2) n2 -O- (CH 2) n3 -O- (CH 2 ) a group represented by n4- , wherein n1, n2, n3, n4 and n5 each independently represents an integer of 1 to 20,
Z2 is selected from the group consisting of NHCO, CONH, NH, O, N = N, N = CH, CH = N, C = C;
A structure in which a protein polymer represented by the formula (IA) or a salt thereof is cross-linked, wherein M is Fe 2+ or Fe 3+ is preferable.

本発明の構造体としては、前記式(IA)中、RおよびRは、それぞれ独立して、低級アルキル基であり、RおよびRは、それぞれ独立して、低級アルケニル基を意味し、
Yは、−Z1−Y1−Z2−Y2−または、−Z1−Y1−で表される基であり、ただし、Z1は、式(IA)中、−CO−と結合する基を意味し、
Z1は、O、NHおよびSからなる群から選択され、
Y1およびY2は、それぞれ独立して、式−(CHn1−、−(Cn5−、−(CHn1−(Cn5−、−(Cn5−(CHn1−、−(CHn1−(Cn5−(CHn2−、−(CHn1−O−(CHn2−、−(CHn1−O−(CHn2−O−(CHn3−または−(CHn1−O−(CHn2−O−(CHn3−O−(CHn4−で表わされる基であり、ここでn1、n2、n3、n4およびn5は、それぞれ独立して1〜20の整数を意味し、
Z2は、NHCO、CONH、NH、O、N=N、N=CH、CH=N、C=Cからなる群から選択され、
MはFe2+、Fe3+、Zn2+Co2+、Co3+、Mn2+またはMn3+であり、
前記ヘムタンパク質がシトクロムまたはミオグロビンである式(IA)で表わされるタンパク質ポリマーまたはその塩が架橋された構造体がより好ましい。
In the structure of the present invention, in the formula (IA), R 1 and R 3 are each independently a lower alkyl group, and R 2 and R 4 are each independently a lower alkenyl group. And
Y is a group represented by -Z1-Y1-Z2-Y2- or -Z1-Y1-, wherein Z1 represents a group bonded to -CO- in formula (IA);
Z1 is selected from the group consisting of O, NH and S;
Y1 and Y2 are each independently formula - (CH 2) n1 -, - (C 6 H 4) n5 -, - (CH 2) n1 - (C 6 H 4) n5 -, - (C 6 H 4) n5 - (CH 2) n1 -, - (CH 2) n1 - (C 6 H 4) n5 - (CH 2) n2 -, - (CH 2) n1 -O- (CH 2) n2 -, - (CH 2) n1 -O- (CH 2) n2 -O- (CH 2) n3 - or - (CH 2) n1 -O- ( CH 2) n2 -O- (CH 2) n3 -O- (CH 2 ) a group represented by n4- , wherein n1, n2, n3, n4 and n5 each independently represents an integer of 1 to 20,
Z2 is selected from the group consisting of NHCO, CONH, NH, O, N = N, N = CH, CH = N, C = C;
M is Fe 2+ , Fe 3+ , Zn 2+ Co 2+ , Co 3+ , Mn 2+ or Mn 3+
A structure in which the protein polymer represented by the formula (IA) or a salt thereof is cross-linked is more preferable, wherein the heme protein is cytochrome or myoglobin.

本発明の構造体としては、前記式(IA)中、RおよびRは、それぞれ独立して、低級アルキル基であり、RおよびRは、それぞれ独立して、低級アルケニル基を意味し、
Yは、−Z1−Y1−であり、Z1は、OまたはNHであり、Y1は、式−(CHn1−、−(CHn1−O−(CHn2−O−(CHn3−または−(CHn1−O−(CHn2−O−(CHn3−O−(CHn4−で表わされる基であり、ここでn1、n2、n3およびn4は、それぞれ独立して1〜3の整数を意味し、MはFe2+、Fe3+、Zn2+、Co2+、Co3+、Mn2+またはMn3+であり、前記ヘムタンパク質がシトクロムまたはミオグロビンである式(IA)で表わされるタンパク質ポリマーまたはその塩が架橋された構造体がより好ましい。
In the structure of the present invention, in the formula (IA), R 1 and R 3 are each independently a lower alkyl group, and R 2 and R 4 are each independently a lower alkenyl group. And
Y is --Z1-Y1-, Z1 is O or NH, Y1 is the formula - (CH 2) n1 -, - (CH 2) n1 -O- (CH 2) n2 -O- ( CH 2) n3 - or - (CH 2) n1 -O- ( CH 2) n2 -O- (CH 2) n3 -O- (CH 2) n4 - a group represented by where n1, n2, n3 and n4 each independently represents an integer of 1 to 3, M is Fe 2+ , Fe 3+ , Zn 2+ , Co 2+ , Co 3+ , Mn 2+ or Mn 3+ , and the heme protein is cytochrome or myoglobin A structure in which a protein polymer represented by the formula (IA) or a salt thereof is crosslinked is more preferable.

本発明の構造体としては、前記式(IA)中、RおよびRは、それぞれ独立して、メチル基であり、RおよびRは、それぞれ独立して、ビニル基を意味し、Yは、−Z1−Y1−であり、Z1は、NHであり、Y1は、式−(CH−、−(CH−O−(CH−O−(CH−または−(CH−O−(CH−O−(CH−O−(CH−で表わされる基であり、MはFe2+、Fe3+ Zn2+、Co2+、Co3+、Mn2+またはMn3+であり、前記ヘムタンパク質が、配列番号1で表わされるアミノ酸配列を有するシトクロムであり、前記1つのアミノ酸残基が第63番目のヒスチジンであるか、または、配列番号2で表わされるアミノ酸配列を有するミオグロビンであり、前記1つのアミノ酸残基が第126番目のアラニンである式(IA)で表わされるタンパク質ポリマーまたはその塩が架橋された構造体がさらに好ましい。In the structure of the present invention, in the formula (IA), R 1 and R 3 are each independently a methyl group, R 2 and R 4 are each independently a vinyl group, Y is --Z1-Y1-, Z1 is NH, Y1 is the formula - (CH 2) 2 -, - (CH 2) 2 -O- (CH 2) 2 -O- (CH 2 ) 2 — or — (CH 2 ) 3 —O— (CH 2 ) 2 —O— (CH 2 ) 2 —O— (CH 2 ) 3 —, wherein M is Fe 2+ , Fe 3+ , Zn 2+ , Co 2+ , Co 3+ , Mn 2+ or Mn 3+ , the heme protein is cytochrome having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, and the one amino acid residue is the 63rd histidine Or the amino acid represented by SEQ ID NO: 2 A structure in which the protein polymer represented by the formula (IA) or a salt thereof is cross-linked is myoglobin having a sequence and the one amino acid residue is the 126th alanine.

また、本発明の構造体としては、前記式(IA)中、RおよびRは、それぞれ独立して、メチル基であり、RおよびRは、それぞれ独立して、ビニル基を意味し、Yは、−Z1−Y1−であり、Z1は、NHであり、Y1は、式−(CH−、−(CH−O−(CH−O−(CH−または−(CH−O−(CH−O−(CH−O−(CH−で表わされる基であり、MはFe2+またはFe3+であり、前記ヘムタンパク質が、配列番号1で表わされるアミノ酸配列を有するシトクロムであり、前記1つのアミノ酸残基が第63番目のヒスチジンであるか、または、配列番号2で表わされるアミノ酸配列を有するミオグロビンであり、前記1つのアミノ酸残基が第126番目のアラニンである式(IA)で表わされるタンパク質ポリマーまたはその塩が架橋された構造体がさらに好ましい。In the structure of the present invention, in Formula (IA), R 1 and R 3 are each independently a methyl group, and R 2 and R 4 are each independently a vinyl group. and, Y is a --Z1-Y1-, Z1 is NH, Y1 is the formula - (CH 2) 2 -, - (CH 2) 2 -O- (CH 2) 2 -O- ( CH 2 ) 2 — or — (CH 2 ) 3 —O— (CH 2 ) 2 —O— (CH 2 ) 2 —O— (CH 2 ) 3 —, and M is Fe 2+ or Fe 3+ , the hemoprotein is cytochrome having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, and the one amino acid residue is the 63rd histidine, or the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 A myoglobin having the one amino acid Group protein polymer or a salt thereof represented by formula (IA) is the 126th alanine has been crosslinked structure is more preferred.

本発明の構造体において、前記タンパク質ポリマーの塩は、前記式(IA)および(IB)で表わされるタンパク質ポリマーの塩、例えばナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属塩、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ土類金属塩、アンモニウム塩などの無機塩基との塩、及びトリエチルアミン、ピリジン、ピコリン、エタノールアミン、トリエタノールアミン、ジシクロヘキシルアミン、N,N’−ジベンジルエチレンジアミンなどの有機アミン塩、及び塩酸、臭化水素酸、硫酸、リン酸などの無機酸塩、及びギ酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、マレイン酸、酒石酸などの有機カルボン酸塩、及びメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸などのスルホン酸付加塩、及びアルギニン、アスパラギン酸、グルタミン酸などの塩基性又は酸性アミノ酸といった塩基との塩又は酸付加塩が挙げられる。   In the structure of the present invention, the protein polymer salt is a protein polymer salt represented by the formulas (IA) and (IB), for example, an alkali metal salt such as sodium or potassium, or an alkaline earth metal such as calcium or magnesium. Salts, salts with inorganic bases such as ammonium salts, and organic amine salts such as triethylamine, pyridine, picoline, ethanolamine, triethanolamine, dicyclohexylamine, N, N′-dibenzylethylenediamine, and hydrochloric acid, hydrobromic acid , Inorganic acid salts such as sulfuric acid and phosphoric acid, and organic carboxylic acid salts such as formic acid, acetic acid, trifluoroacetic acid, maleic acid and tartaric acid, and sulfonic acid addition such as methanesulfonic acid, benzenesulfonic acid and p-toluenesulfonic acid Salt, and arginine, aspartic acid, gluta Salts or acid addition salts with bases such as basic or acidic amino acids such as phosphate and the like.

次に、タンパク質ポリマーまたはその塩が架橋された本発明の構造体の製造方法の一例を説明する。   Next, an example of the manufacturing method of the structure of this invention by which protein polymer or its salt was bridge | crosslinked is demonstrated.

その製造方法は、一般式(IA)または(IB)で表わされるタンパク質ポリマーまたはその塩を、分子間で共有結合を形成する条件に付し、前記一般式(IA)または(IB)で表わされるタンパク質ポリマーまたはその塩を分子間で架橋して前記構造体を得ることを特徴とする。前記分子間で共有結合を形成する条件は、特に限定されないが、例えば、ラジカルを発生させる条件である。前記ラジカルを発生させる条件としては、例えば、過酸化水素、過酢酸、メタクロロ過安息香酸、クメンヒドロペルオキシドなどの過酸との接触、X線照射、電子ビーム照射、イオンビーム照射、ガンマ線照射、光(UV)照射が挙げられ、過酸化水素との接触が好ましい。   In the production method, the protein polymer represented by the general formula (IA) or (IB) or a salt thereof is subjected to a condition for forming a covalent bond between molecules, and represented by the general formula (IA) or (IB). A protein polymer or a salt thereof is crosslinked between molecules to obtain the structure. The conditions for forming a covalent bond between the molecules are not particularly limited, but are, for example, conditions for generating radicals. Examples of the conditions for generating the radical include contact with peracid such as hydrogen peroxide, peracetic acid, metachloroperbenzoic acid, cumene hydroperoxide, X-ray irradiation, electron beam irradiation, ion beam irradiation, gamma ray irradiation, light (UV) irradiation is mentioned, and contact with hydrogen peroxide is preferable.

前記製造方法において、分子間で共有結合を形成する条件が過酸化水素との接触である場合、タンパク質ポリマーまたはその塩に、それらに含まれる金属ポルフィリンに対して過酸化水素を例えば0.01〜100当量、好ましくは0.1〜5当量、より好ましくは0.5〜1.5当量接触させる。この際、タンパク質ポリマーまたはその塩は水溶液中で過酸化水素と反応させることができる。このタンパク質ポリマーまたはその塩の水溶液中の濃度は、例えば、0.01〜5mM、好ましくは0.1〜1mMである。タンパク質ポリマーまたはその塩と過酸化水素との接触は、例えば、2〜60℃の範囲、好ましくは20〜30℃の範囲で行うことができる。また、タンパク質ポリマーまたはその塩と過酸化水素との接触は、例えば、0.1〜72時間、好ましくは2〜24時間行うことができる。   In the production method described above, when the condition for forming a covalent bond between molecules is contact with hydrogen peroxide, the protein polymer or a salt thereof is added with hydrogen peroxide to the metalloporphyrin contained therein, for example, 0.01 to 100 equivalents, preferably 0.1 to 5 equivalents, more preferably 0.5 to 1.5 equivalents. At this time, the protein polymer or a salt thereof can be reacted with hydrogen peroxide in an aqueous solution. The concentration of the protein polymer or a salt thereof in the aqueous solution is, for example, 0.01 to 5 mM, preferably 0.1 to 1 mM. The contact between the protein polymer or a salt thereof and hydrogen peroxide can be performed, for example, in the range of 2 to 60 ° C, preferably in the range of 20 to 30 ° C. The contact between the protein polymer or a salt thereof and hydrogen peroxide can be performed, for example, for 0.1 to 72 hours, preferably 2 to 24 hours.

または、前記共有結合を形成する条件は、前記タンパク質ポリマーを構成するアミノ酸のうち2箇所のアミノ酸の側鎖と結合することが可能な官能基を有する架橋剤と反応させる条件が好ましい。この前記架橋剤と反応する前記官能基としては、ホルミル基、イミド酸エステル基、N−ヒドロキシスクシンイミドエステル基、イソシアナート基(これらに対応するアミノ酸の側鎖はアミノ基)、メタンチオスルホナート基、マレイミド基、ヨードアセトアミド基、(これに対応するアミノ酸の側鎖は−SH基)、ジアゾ基(これに対応するアミノ酸の側鎖はカルボキシル基)等が挙げられる。前記架橋剤としては、例えば、ホモ二官能性リンカー(homo-bifunctional linker)と、ヘテロ二官能性リンカー(hetero-bifunctional linker)が挙げられる。前記ホモ二官能性リンカーとしては、例えば、グルタルアルデヒド、マロンジアルデヒド、アジポアルデヒド、アジプイミド酸ジメチル、スベルイミド酸ジメチル、ピメルイミド酸ジメチル、ビス(N−ヒドロキシスクシンイミドエステル)、ビス(スルホスクシンイミジル)スベラート、3,3’−ジチオジプロピオン酸ジ(N−スクシンイミジル)、3,3’−ジチオビス(スルホスクシンイミジルスルホナート)、1,6−ヘキサメチレンジイソシアナート、S,S’‐ヘキサメチレンビス(メタンチオスルホナート)、N,N’−トリメチレンビスマレイミド、N,N’−エチレンビス(2−ヨードアセトアミド)、1,6−ジアゾヘキサン)等が挙げられる。また、前記ヘテロ二官能性リンカーとしては、例えば、N−スクシイミジル3−(2−ピリジルジチオ)プロピオナート、スクシイミジル4(N−マレイミドメチル)シクロヘキサン−1−カルボキシレート、ピリジル−2,2’−ジチオベンジルジアゾアセテート等が挙げられる。   Alternatively, the condition for forming the covalent bond is preferably a condition for reacting with a crosslinking agent having a functional group capable of binding to side chains of two amino acids among the amino acids constituting the protein polymer. Examples of the functional group that reacts with the crosslinking agent include formyl group, imidoester group, N-hydroxysuccinimide ester group, isocyanate group (the side chain of the corresponding amino acid is an amino group), methanethiosulfonate group , Maleimide group, iodoacetamide group (the side chain of the corresponding amino acid is —SH group), diazo group (the side chain of the corresponding amino acid is carboxyl group) and the like. Examples of the cross-linking agent include a homo-bifunctional linker and a hetero-bifunctional linker. Examples of the homobifunctional linker include glutaraldehyde, malondialdehyde, adipaldehyde, dimethyl adipimidate, dimethyl suberimidate, dimethyl pimelimate, bis (N-hydroxysuccinimide ester), bis (sulfosuccinimidyl). ) Suberate, 3,3′-dithiodipropionic acid di (N-succinimidyl), 3,3′-dithiobis (sulfosuccinimidyl sulfonate), 1,6-hexamethylene diisocyanate, S, S′- Hexamethylene bis (methanethiosulfonate), N, N′-trimethylene bismaleimide, N, N′-ethylene bis (2-iodoacetamide), 1,6-diazohexane) and the like. Examples of the heterobifunctional linker include N-succinimidyl 3- (2-pyridyldithio) propionate, succinimidyl 4 (N-maleimidomethyl) cyclohexane-1-carboxylate, and pyridyl-2,2′-dithiobenzyl. Examples include diazoacetate.

前記製造方法において、分子間で共有結合を形成する条件が前記架橋剤と反応させる条件である場合、前記タンパク質ポリマーまたはその塩と、前記架橋剤との反応条件は、当該分野の技術常識の範囲であれば、特に制限は無い。   In the production method, when the condition for forming a covalent bond between molecules is a condition for reacting with the cross-linking agent, the reaction condition for the protein polymer or a salt thereof and the cross-linking agent is within the scope of common technical knowledge in the field. If so, there is no particular limitation.

本発明の製造方法において用いる一般式(IA)または(IB)で表わされるタンパク質ポリマーは、例えば特開2008−22565号公報に従い製造することができる。   The protein polymer represented by the general formula (IA) or (IB) used in the production method of the present invention can be produced, for example, according to JP-A-2008-22565.

前記式(IA)で表わされるタンパク質ポリマーは、例えば、以下のようにして得る(スキーム1参照)。   The protein polymer represented by the formula (IA) is obtained, for example, as follows (see Scheme 1).

また、前記式(IB)で表わされるタンパク質ポリマーは、例えば、以下のようにして得る(スキーム2参照)。   The protein polymer represented by the formula (IB) can be obtained, for example, as follows (see Scheme 2).

前記式(IA)、(IB)、(III−1A)、(III−2A)、(III−1B)、(III−2B)、(IV−1A)、(IV−2A)、(IV−1B)、(IV−2B)、(V−1A)、(V−2A)、(V−1B)および式(V−2B)中、
、R、RおよびRは、それぞれ独立して、水素原子、低級アルキル基、ハロゲン原子で置換された低級アルキル基または低級アルケニル基を意味し、
Yは、−Z1−Y1−Z2−Y2−または、−Z1−Y1−で表される基であり、ただし、Z1は、式(IA)および式(IB)中、−CO−と結合する基を意味し、
Z1は、O、NHおよびSからなる群から選択され、
Y1およびY2は、それぞれ独立して、式−(CHn1−、−(Cn5−、−(CHn1−(Cn5−、−(Cn5−(CHn1、−(CHn1−(Cn5−(CHn2−、−(CHn1−O−(CHn2−、−(CHn1−O−(CHn2−O−(CHn3−または−(CHn1−O−(CHn2−O−(CHn3−O−(CHn4−で表わされる基であり、ここでn1、n2、n3、n4およびn5は、それぞれ独立して1〜20の整数を意味し、
Z2は、NHCO、CONH、NH、O、N=N、N=CH、CH=N、C=Cからなる群から選択され、
Mは、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Co2+、Co3+、Mn2+およびMn3+からなる群から選択され、
mおよびnはそれぞれ整数であり、1≦m+n≦1000であり、
Xは、ヘムタンパク質の変異体中のXを意味し、前記ヘムタンパク質の変異体は式(II)で表わされる。
Formula (IA), (IB), (III-1A), (III-2A), (III-1B), (III-2B), (IV-1A), (IV-2A), (IV-1B) ), (IV-2B), (V-1A), (V-2A), (V-1B) and formula (V-2B),
R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents a hydrogen atom, a lower alkyl group, a lower alkyl group or a lower alkenyl group substituted with a halogen atom,
Y is a group represented by -Z1-Y1-Z2-Y2- or -Z1-Y1-, wherein Z1 is a group bonded to -CO- in formula (IA) and formula (IB). Means
Z1 is selected from the group consisting of O, NH and S;
Y1 and Y2 are each independently formula - (CH 2) n1 -, - (C 6 H 4) n5 -, - (CH 2) n1 - (C 6 H 4) n5 -, - (C 6 H 4) n5 - (CH 2) n1, - (CH 2) n1 - (C 6 H 4) n5 - (CH 2) n2 -, - (CH 2) n1 -O- (CH 2) n2 -, - ( CH 2) n1 -O- (CH 2 ) n2 -O- (CH 2) n3 - or - (CH 2) n1 -O- ( CH 2) n2 -O- (CH 2) n3 -O- (CH 2 A group represented by n4- , wherein n1, n2, n3, n4 and n5 each independently represents an integer of 1 to 20,
Z2 is selected from the group consisting of NHCO, CONH, NH, O, N = N, N = CH, CH = N, C = C;
M is selected from the group consisting of Fe 2+ , Fe 3+ , Zn 2+ , Co 2+ , Co 3+ , Mn 2+ and Mn 3+ ,
m and n are each an integer, 1 ≦ m + n ≦ 1000,
X means X in the hemoprotein mutant, and the hemoprotein mutant is represented by the formula (II).

前記変異体は、天然のヘムタンパク質のアミノ酸配列中、1つのアミノ酸残基をシステイン残基に置き換えたものである。前記変異体中、−SHは、前記システイン残基の側鎖チオール基を意味し、前記Hemeは、天然ヘムを意味し、式HS−Xは、前記変異体のアポ体を意味する。   The mutant is obtained by replacing one amino acid residue with a cysteine residue in the amino acid sequence of a natural heme protein. In the mutant, -SH means a side chain thiol group of the cysteine residue, Heme means natural heme, and formula HS-X means an apo form of the mutant.

前記式中、低級アルキル基および低級アルケニル基の定義は、前記のとおりである。   In the formula, the definitions of the lower alkyl group and the lower alkenyl group are as described above.

前記製造方法において、式(IV−1A)、(IV−2A)、(IV−1B)または式(IV−2B)で表わされる金属ポルフィリンリンカーと、式(II)で表わされるヘムタンパク質との反応は、不活性ガス(例えばアルゴン、窒素等)雰囲気下に、触媒存在下に溶媒中で行うことができる。前記触媒としては、例えば弱酸、弱塩基等が挙げられる。前記弱酸としてはクエン酸、塩酸、硫酸、硝酸、p−トルエンスルホン酸、酢酸等が挙げられる。前記弱塩基としては、ヒスチジン、炭酸水素ナトリウム、トリス(ヒドロキシメチル)アミノメタン等が上げられる。   In the production method, reaction of a metalloporphyrin linker represented by formula (IV-1A), (IV-2A), (IV-1B) or formula (IV-2B) with a heme protein represented by formula (II) Can be carried out in a solvent in the presence of a catalyst under an inert gas (eg, argon, nitrogen, etc.) atmosphere. Examples of the catalyst include weak acids and weak bases. Examples of the weak acid include citric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, p-toluenesulfonic acid, and acetic acid. Examples of the weak base include histidine, sodium hydrogen carbonate, tris (hydroxymethyl) aminomethane and the like.

前記製造方法において、反応溶媒は限定されないが、例えば、アルコール類(例えば、メタノール、エタノール等)、水、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド等の極性溶媒、緩衝液(例えば、トリス塩酸緩衝液、リン酸緩衝液、ホウ酸緩衝液、炭酸緩衝液)等が挙げられる。また、前記反応溶媒には、式(IV−1A)、(IV−2A)、(IV−1B)または式(IV−2B)で表わされる金属ポルフィリンリンカーおよび/または一般式(II)で表わされるヘムタンパク質の溶解性を高めるための添加物を含有してもよい。前記添加物としては、ヒスチジン等が挙げられる。前記溶媒は、1種類を用いても、2種類以上を混合して用いてもよい。前記溶媒としては、前記添加物してもよいジメチルスルホキシドおよび緩衝液から選択されるのが好ましく、ジメチルスルホキシドおよびトリス塩酸緩衝液の混合物、ヒスチジンを含有する水等がより好ましい。   In the above production method, the reaction solvent is not limited. For example, alcohols (for example, methanol, ethanol, etc.), polar solvents such as water, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, buffer solutions (for example, Tris-HCl buffer solution, phosphate buffer). Liquid, borate buffer, carbonate buffer) and the like. The reaction solvent is represented by a metal porphyrin linker represented by formula (IV-1A), (IV-2A), (IV-1B) or formula (IV-2B) and / or general formula (II). You may contain the additive for improving the solubility of heme protein. Examples of the additive include histidine. The said solvent may use 1 type, or may mix and use 2 or more types. The solvent is preferably selected from the dimethyl sulfoxide and buffer that may be added as described above, and more preferably a mixture of dimethyl sulfoxide and Tris-HCl buffer, water containing histidine, and the like.

前記製造方法において、反応温度は限定されないが、例えば0℃〜100℃、好ましくは10℃〜60℃、より好ましくは20℃〜30℃である。   In the said manufacturing method, although reaction temperature is not limited, For example, it is 0 to 100 degreeC, Preferably it is 10 to 60 degreeC, More preferably, it is 20 to 30 degreeC.

前記製造方法において、反応時間は限定されないが、例えば30分〜24時間、好ましくは2時間〜10時間、より好ましくは5時間〜8時間である。   In the said manufacturing method, although reaction time is not limited, For example, it is 30 minutes-24 hours, Preferably it is 2 hours-10 hours, More preferably, it is 5 hours-8 hours.

前記製造方法において、式(IV−1A)、(IV−2A)、(IV−1B)または式(IV−2B)で表される金属ポルフィリンリンカーに対し使用される式(II)で表わされるヘムタンパク質のモル比(式(IV−1A)、(IV−2A)、(IV−1B)または式(IV−2B)で表される金属ポルフィリンリンカー:式(II)で表わされるヘムタンパク質)は、例えば100:1〜5:1、好ましくは50:1〜10:1、より好ましくは20:1〜10:1である。   Heme represented by the formula (II) used for the metalloporphyrin linker represented by the formula (IV-1A), (IV-2A), (IV-1B) or the formula (IV-2B) in the production method The molar ratio of protein (metal porphyrin linker represented by formula (IV-1A), (IV-2A), (IV-1B) or formula (IV-2B): heme protein represented by formula (II)) is: For example, 100: 1 to 5: 1, preferably 50: 1 to 10: 1, more preferably 20: 1 to 10: 1.

前記製造方法において、前記式(IV−1A)、(IV−2A)、(IV−1B)または式(IV−2B)で表される金属ポルフィリンリンカーは、市販で入手してもよいし、公知文献を参照して自家製造してもよい。   In the production method, the metalloporphyrin linker represented by the formula (IV-1A), (IV-2A), (IV-1B) or formula (IV-2B) may be obtained commercially or publicly known. You may make your own by referring to the literature.

前記製造方法において、前記式(II)で表わされるヘムタンパク質は、例えば以下のようにして製造することができる。   In the production method, the heme protein represented by the formula (II) can be produced, for example, as follows.

前記式(II)で表わされるヘムタンパク質の遺伝子は、天然のヘムタンパク質の遺伝子の塩基配列に基づいて、モルモットのトータルRNA等を利用してクローニングしてもよく、また、ホスホロアミダイト法を利用して化学的にDNA合成してもよい。前記クローニングの方法は特に制限されず、例えば、市販のクローニングキット等を利用して行える。また、前記式(II)で表わされるヘムタンパク質の遺伝子を宿主細胞内に導入すればよい。   The gene of the heme protein represented by the above formula (II) may be cloned using guinea pig total RNA or the like based on the base sequence of the natural heme protein gene, or using the phosphoramidite method. Then, the DNA may be chemically synthesized. The cloning method is not particularly limited, and can be performed using, for example, a commercially available cloning kit. In addition, the gene of the heme protein represented by the formula (II) may be introduced into the host cell.

前記宿主細胞としては、例えば、動物細胞、植物細胞、昆虫細胞、酵母、細菌等が挙げられる。前記遺伝子導入方法としては、例えば、酢酸リチウム法、リン酸カルシウム法、リポソームを用いた方法、エレクトロポレーション、ウイルスベクターを用いる方法、マイクロピペットインジェクション法等があげられる。または、宿主染色体への組込み型もしくは自律複製・分配可能な人工染色体もしくはプラスミド型を用いて、それを導入してよい。   Examples of the host cell include animal cells, plant cells, insect cells, yeasts, bacteria, and the like. Examples of the gene introduction method include a lithium acetate method, a calcium phosphate method, a method using a liposome, electroporation, a method using a viral vector, a micropipette injection method, and the like. Alternatively, it may be introduced using an integration type into a host chromosome or an artificial chromosome or plasmid type capable of autonomous replication / distribution.

前記宿主細胞内に導入する遺伝子は、宿主細胞内で恒常的または任意に発現するように、必要な調節配列と作動的に連結されていることが好ましい。前記調節配列とは、宿主細胞内において、作動的に連結された前記遺伝子の発現に必要な塩基配列であって、例えば、真核細胞に適した調節配列としては、プロモーター、ポリアデニル化シグナル、エンハンサー等があげられる。前記作動的に連結とは、各構成要素が機能を果たすことができるように並置していることを意味する。   The gene to be introduced into the host cell is preferably operably linked to necessary regulatory sequences so that it is constitutively or arbitrarily expressed in the host cell. The regulatory sequence is a base sequence necessary for expression of the gene operably linked in a host cell. For example, examples of regulatory sequences suitable for eukaryotic cells include promoters, polyadenylation signals, enhancers. Etc. Said operatively connected means that the components are juxtaposed so that they can perform their functions.

また、前記式(V−1A)、(V−2A)、(V−1B)または式(V−2B)で表わされるタンパク質モノマーまたはその塩の製造方法の一例を説明する。   Moreover, an example of the manufacturing method of the protein monomer represented by the said Formula (V-1A), (V-2A), (V-1B) or Formula (V-2B) or its salt is demonstrated.

その製造方法は、式(III−1A)、(III−2A)、(III−2A)または式(III−2B)で表わされるタンパク質モノマーまたはその塩を酸で処理することにより、式(V−1A)、(V−2A)、(V−1B)または式(V−2B)で表わされるタンパク質モノマーまたはその塩を得ることを特徴とする。   The production method is carried out by treating a protein monomer represented by the formula (III-1A), (III-2A), (III-2A) or the formula (III-2B) or a salt thereof with an acid (V- A protein monomer represented by 1A), (V-2A), (V-1B) or formula (V-2B) or a salt thereof is obtained.

前記製造方法において、式(III−1A)、(III−2A)、(III−2A)または式(III−2B)で表わされるタンパク質モノマーまたはその塩の酸処理反応は、例えば、塩酸、硫酸、硝酸等で処理することにより行う。   In the production method, the acid treatment reaction of the protein monomer represented by the formula (III-1A), (III-2A), (III-2A) or the formula (III-2B) or a salt thereof is, for example, hydrochloric acid, sulfuric acid, It is performed by treating with nitric acid or the like.

前記製造方法において、反応溶媒は限定されないが、例えば、アルコール類(例えば、メタノール、エタノール等)、水、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド等の極性溶媒、緩衝液(例えば、トリス塩酸緩衝液、リン酸緩衝液、ホウ酸緩衝液、炭酸緩衝液)等が挙げられる。前記溶媒は、1種類を用いても、2種類以上を混合して用いてもよい。前記溶媒としては、ジメチルスルホキシドおよび緩衝液から選択されるのが好ましく、ジメチルスルホキシドおよびトリス塩酸緩衝液の混合物、リン酸緩衝液等がより好ましい。   In the above production method, the reaction solvent is not limited. For example, alcohols (for example, methanol, ethanol, etc.), polar solvents such as water, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, buffer solutions (for example, Tris-HCl buffer solution, phosphate buffer). Liquid, borate buffer, carbonate buffer) and the like. The said solvent may use 1 type, or may mix and use 2 or more types. The solvent is preferably selected from dimethyl sulfoxide and a buffer solution, and more preferably a mixture of dimethyl sulfoxide and a tris hydrochloric acid buffer solution, a phosphate buffer solution, or the like.

前記製造方法において、反応温度は限定されないが、例えば0℃〜30℃、好ましくは0℃〜10℃、より好ましくは3℃〜5℃である。   In the said manufacturing method, although reaction temperature is not limited, For example, it is 0 to 30 degreeC, Preferably it is 0 to 10 degreeC, More preferably, it is 3 to 5 degreeC.

前記製造方法において、酸処理は、pHが、例えば0.5〜3.0、好ましくは1.5〜2.5、より好ましくは1.8〜2.1で行うことができる。   In the said manufacturing method, acid treatment can be performed by pH 0.5-3.0, for example, Preferably it is 1.5-2.5, More preferably, it is 1.8-2.1.

前記式(III−1A)、(III−2A)、(III−2A)または式(III−2B)で表わされるタンパク質モノマーまたはその塩および前記式(V−1A)、(V−2A)、(V−1B)または式(V−2B)で表わされるタンパク質モノマーまたはその塩の製造方法において、前記ヘムタンパク質は、シトクロム、ヘモグロビン、ミオグロビン、またはペルオキシダーゼであるのが好ましい。   The protein monomer represented by the formula (III-1A), (III-2A), (III-2A) or the formula (III-2B) or a salt thereof, and the formula (V-1A), (V-2A), ( In the method for producing a protein monomer represented by V-1B) or formula (V-2B) or a salt thereof, the hemoprotein is preferably cytochrome, hemoglobin, myoglobin, or peroxidase.

つぎに、一般式(IA)または(IB)で表わされるタンパク質ポリマーまたはその塩の製造方法の一例を説明する。   Next, an example of a method for producing a protein polymer represented by the general formula (IA) or (IB) or a salt thereof will be described.

その製造方法は、前記式(V−1A)、(V−2A)、(V−1B)または式(V−2B)で表わされるタンパク質モノマーまたはその塩を中性条件下で処理することにより、タンパク質ポリマーまたはその塩を得ることを特徴とする。   The production method comprises treating the protein monomer represented by the formula (V-1A), (V-2A), (V-1B) or the formula (V-2B) or a salt thereof under neutral conditions, A protein polymer or a salt thereof is obtained.

前記製造方法において、反応溶媒は限定されないが、例えば、アルコール類(例えば、メタノール、エタノール等)、水、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド等の極性溶媒、緩衝液(例えば、トリス塩酸緩衝液、リン酸緩衝液、ホウ酸緩衝液、炭酸緩衝液)等が挙げられる。前記溶媒は、1種類を用いても、2種類以上を混合して用いてもよい。前記溶媒としては、緩衝液から選択されるのが好ましく、トリス塩酸緩衝液、リン酸緩衝液等がより好ましい。   In the above production method, the reaction solvent is not limited. For example, alcohols (for example, methanol, ethanol, etc.), polar solvents such as water, dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, buffer solutions (for example, Tris-HCl buffer solution, phosphate buffer). Liquid, borate buffer, carbonate buffer) and the like. The said solvent may use 1 type, or may mix and use 2 or more types. The solvent is preferably selected from buffer solutions, more preferably Tris-HCl buffer solution, phosphate buffer solution and the like.

前記製造方法において、反応温度は限定されないが、例えば0℃〜30℃、好ましくは0℃〜10℃、より好ましくは3℃〜5℃である。   In the said manufacturing method, although reaction temperature is not limited, For example, it is 0 to 30 degreeC, Preferably it is 0 to 10 degreeC, More preferably, it is 3 to 5 degreeC.

前記製造方法において、中性条件下での処理は、pHが、例えば6.0〜10.0、好ましくは6.5〜8.5、より好ましくは7.0〜8.0で行うことができる。   In the production method, the treatment under neutral conditions may be performed at a pH of, for example, 6.0 to 10.0, preferably 6.5 to 8.5, more preferably 7.0 to 8.0. it can.

前記製造方法において、式(V−1A)で表わされるタンパク質モノマーまたはその塩は、式(V−2A)で表されるタンパク質モノマーまたはその塩と、位置異性体の関係にある。また、式(V−1B)で表されるタンパク質モノマーまたはその塩は、式(V−2B)で表されるタンパク質モノマーまたはその塩とが、位置異性体の関係にある。式(IV−1A)で表される金属ポルフィリンリンカーおよび式(IV−2A)で表される金属ポルフィリンリンカーの段階で混合したまま反応が進行した場合、得られるタンパク質モノマーは、式(V−1A)で表されるタンパク質モノマーと、式(V−2A)で表されるタンパク質モノマーの混合物である。その場合、最終的に得られるタンパク質ポリマーは、式(IA)で表される共重合体になる。式(V−1B)または式(V−2B)についても、同様である。   In the production method, the protein monomer represented by the formula (V-1A) or a salt thereof is in a positional isomer relationship with the protein monomer represented by the formula (V-2A) or a salt thereof. In addition, the protein monomer represented by the formula (V-1B) or a salt thereof is in a positional isomer relationship with the protein monomer represented by the formula (V-2B) or a salt thereof. When the reaction proceeds while mixing at the stage of the metal porphyrin linker represented by the formula (IV-1A) and the metal porphyrin linker represented by the formula (IV-2A), the resulting protein monomer has the formula (V-1A ) And a protein monomer represented by the formula (V-2A). In that case, the finally obtained protein polymer is a copolymer represented by the formula (IA). The same applies to Formula (V-1B) or Formula (V-2B).

本発明のタンパク質ポリマーまたはその塩が架橋された構造体は、前記ヘムタンパク質がシトクロムである場合、電子プールとして機能する生体ポリマーとして有用である。また前記ヘムタンパク質がヘモグロビンおよびミオグロビンである場合、酸素を貯蔵または運搬する生体ポリマーとして有用である。また、前記ヘムタンパク質がペルオキシダーゼである場合、酵素の集合体として有用である。   The structure in which the protein polymer of the present invention or a salt thereof is crosslinked is useful as a biopolymer that functions as an electron pool when the heme protein is cytochrome. When the hemoprotein is hemoglobin or myoglobin, it is useful as a biopolymer for storing or transporting oxygen. When the heme protein is peroxidase, it is useful as an assembly of enzymes.

本発明のタンパク質ポリマーまたはその塩が架橋された構造体は、酸性もしくは塩基性条件下で、式(V−1A)、(V−2A)、(V−1B)または式(V−2B)で表わされるタンパク質モノマーまたはその塩および、式(V−1A)、(V−2A)、(V−1B)または式(V−2B)で表わされるタンパク質モノマーまたはその塩の二量体、ならびに式(V−1A)、(V−2A)、(V−1B)または式(V−2B)で表わされるタンパク質モノマーまたはその塩の少なくとも1つに分解することができる。従って、本発明のタンパク質ポリマーまたはその塩が架橋された構造体は、pHによって集合状態を制御するpH応答性タンパク質ポリマーとして有用である。   The structure in which the protein polymer of the present invention or a salt thereof is crosslinked is represented by the formula (V-1A), (V-2A), (V-1B) or the formula (V-2B) under acidic or basic conditions. A protein monomer represented by the formula (V-1A), (V-2A), (V-1B) or a dimer of the salt represented by the formula (V-2B), or a salt thereof; V-1A), (V-2A), (V-1B) or a protein monomer represented by the formula (V-2B) or a salt thereof can be decomposed. Therefore, the structure in which the protein polymer of the present invention or a salt thereof is cross-linked is useful as a pH-responsive protein polymer that controls the aggregation state by pH.

本発明のタンパク質ポリマーまたはその塩が架橋された構造体は、前記のようにpHに応じて構造を変化させることができる。例えば、本発明の構造体中に薬物を抱合させることにより、本発明の構造体はドラッグデリバリー材料として用いることもできる。   The structure in which the protein polymer of the present invention or a salt thereof is cross-linked can change its structure according to pH as described above. For example, the structure of the present invention can be used as a drug delivery material by conjugating a drug to the structure of the present invention.

以下に本発明を実施例によりさらに具体的に説明するが、本発明の範囲は、以下の実施例により限定されない。   The present invention will be described more specifically with reference to the following examples. However, the scope of the present invention is not limited by the following examples.

種々のスペクトルは、以下の機器を用いて測定した。   Various spectra were measured using the following instrument.

核磁気共鳴(NMR)スペクトルは日本電子JEOL EX270核磁気共鳴装置(270MHz)もしくはBruker DPX-400核磁気共鳴装置(400MHz)を用いて測定し、測定溶媒の残存シグナルを内部基準として使用した。エレクトロスプレーイオン化法による飛行時間型質量分析(ESI−TOF−MS)はアプライド・バイオシステム・マリナー(Applied Biosystems Mariner)API−TOFワークステーション(Workstation)を用いて測定した。紫外可視吸収スペクトルは島津製作所製自記分光光度計UV−2550もしくはUV−3150を用いて測定した。水溶液のpHは堀場製作所製pHメーターF−52を用いて測定した。サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)はGEヘルスケア社製AKTAFPLCシステムにスーパーデックス(Superdex)200 10/300 GLカラム(排除限界1.3×10Da)またはShodex社製KW405−4Fカラム(排出限界2×10Da)を接続し、検出にはUPC−900検出器を用いて測定した。原子間力顕微鏡(AFM)はデジタル・インスツゥルメンツ(Digital Instruments)社製ナノスコープ(Nanoscope)Vを用いて測定した。電気泳動測定には、GEヘルスケア社製全自動電気泳動システムPhastsystemを用いて測定した。走査型電子顕微鏡(SEM)は、日立ハイテク社製S−5500を用いて測定した。Nuclear magnetic resonance (NMR) spectrum was measured using JEOL EX270 nuclear magnetic resonance apparatus (270 MHz) or Bruker DPX-400 nuclear magnetic resonance apparatus (400 MHz), and the residual signal of the measurement solvent was used as an internal reference. Electrospray ionization time-of-flight mass spectrometry (ESI-TOF-MS) was measured using an Applied Biosystems Mariner API-TOF workstation (Workstation). The ultraviolet-visible absorption spectrum was measured using a self-recording spectrophotometer UV-2550 or UV-3150 manufactured by Shimadzu Corporation. The pH of the aqueous solution was measured using a pH meter F-52 manufactured by Horiba. Size exclusion chromatography (SEC) is based on the GE Healthcare AKTA FPLC system with Superdex 200 10/300 GL column (exclusion limit 1.3 × 10 6 Da) or Shodex KW405-4F column (discharge limit). 2 × 10 7 Da) was connected and the detection was performed using a UPC-900 detector. The atomic force microscope (AFM) was measured using a Nanoscope V manufactured by Digital Instruments. For electrophoresis measurement, measurement was performed using a fully automated electrophoresis system Phassystem manufactured by GE Healthcare. The scanning electron microscope (SEM) was measured using S-5500 manufactured by Hitachi High-Tech.

また、出発原料は、以下の文献を参考にして製造した。
プロトポルフィリンIXモノt−ブチルエステル2:T. Matsuo, T. Hayashi, Y. Hisaeda, J. Am. Chem. Soc. 124, 11234 (2002)。
モノN-Boc保護ジアミン類:M. Trester-Zedlitz, K. Kamada, S. K. Burley, D. Fenyo, B. T. Chait, T. W. Muir, J. Am. Chem. Soc. 125, 2416 (2003);およびR. Schneider, F. Schmitt, C. Frochot, Y. Fort, N. Lourette, F. Guillemin, J.-F. Mueller, M. Barberi-Heyob, Bioorg. Med. Chem. 13, 2799 (2005)。
N-メトキシカルボニルマレイミド:O. Keller, J. Rudinger, Helv. Chim. Acta. 58, 531(1975)。
その他の一般試薬は市販品をそのまま用いた。
The starting material was produced with reference to the following documents.
Protoporphyrin IX mono t-butyl ester 2: T. Matsuo, T. Hayashi, Y. Hisaeda, J. Am. Chem. Soc. 124, 11234 (2002).
Mono N-Boc protected diamines: M. Trester-Zedlitz, K. Kamada, SK Burley, D. Fenyo, BT Chait, TW Muir, J. Am. Chem. Soc. 125, 2416 (2003); and R. Schneider F. Schmitt, C. Frochot, Y. Fort, N. Lourette, F. Guillemin, J.-F. Mueller, M. Barberi-Heyob, Bioorg. Med. Chem. 13, 2799 (2005).
N-methoxycarbonylmaleimide: O. Keller, J. Rudinger, Helv. Chim. Acta. 58, 531 (1975).
As other general reagents, commercially available products were used as they were.

(1)ミオグロビン変異体(A125C)二量体の調製
変異体タンパク質のプラスミドを持つ大腸菌については文献処方(S. Hirota, K. Azuma, M. Fukuda, S. Kuroiwa, N. Funasaki, Biochemistry 44, 10322 (2005))に従って調製した。変異体タンパク質はEscherichia coli菌株 TB-1を用い、文献処方(B. A. Springer, S. G. Sliger, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84, 8961 (1987))に従って野生型ミオグロビンの発現と同様の操作で大量発現した。発現したタンパク質は、陰イオン交換カラム(DEAE Sepharose FF、2.7 cm×10 cm)、陽イオン交換カラム(CM-52、2.7 cm×18 cm)とゲル濾過カラム(Sephadex G-50、1.5 cm×100 cm)によって精製し、マッコウクジラ由来のミオグロビン変異体A125C二量体のフラクションを回収して以下の実験に使用した。
(1) Preparation of Myoglobin Mutant (A125C) Dimer For Escherichia coli having a mutant protein plasmid, literature formulation (S. Hirota, K. Azuma, M. Fukuda, S. Kuroiwa, N. Funasaki, Biochemistry 44, 10322 (2005)). The mutant protein is Escherichia coli strain TB-1 and abundant in the same manner as wild-type myoglobin expression according to the literature prescription (BA Springer, SG Sliger, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84, 8961 (1987)). Expressed. The expressed proteins were anion exchange column (DEAE Sepharose FF, 2.7 cm × 10 cm), cation exchange column (CM-52, 2.7 cm × 18 cm) and gel filtration column (Sephadex G-50, 1.5 cm × 100 cm). The fraction of myoglobin mutant A125C dimer derived from sperm whale was recovered and used in the following experiments.

(2)式1(13)で示す化合物の製造
式1(13)で示す化合物は、以下のスキーム3に従い製造した。
(2) Production of Compound represented by Formula 1 (13) The compound represented by Formula 1 (13) was produced according to Scheme 3 below.

スキーム3中、それぞれの「位置異性体」は、以下のとおり。化合物2の位置異性体は化合物2’、化合物3(13)の位置異性体は化合物3(13)’、化合物4(13)の位置異性体は化合物4(13)’、化合物5(13)の位置異性体は化合物5(13)’、化合物1(13)の位置異性体は化合物1(13)’である。   In scheme 3, each “positional isomer” is as follows. The positional isomer of compound 2 is compound 2 ′, the positional isomer of compound 3 (13) is compound 3 (13) ′, the positional isomer of compound 4 (13) is compound 4 (13) ′, and compound 5 (13). The positional isomer of is compound 5 (13) ′, and the positional isomer of compound 1 (13) is compound 1 (13) ′.

(i)式3(13)およびその位置異性体で表わす化合物の製造
窒素雰囲下、50mLのナス型フラスコにプロトポルフィリンIXモノt−ブチルエステル2およびその位置異性体(100mg,1.6×10−4mol)、N−Boc−ビス[2-(3-アミノプロポキシ)エチル]エーテル(ジアミン(13)、155mg,4.9×10−4mol)およびDMF(25mL)を加えて溶解させた。溶液を氷浴によって冷却し、そこへジフェニルリン酸アジド(DPPA,111mg,4.0×10−4mol)のDMF溶液(1mL)およびトリエチルアミン(EtN,65mg,4.5×10−4mol)のDMF溶液(1mL)をそれぞれ加えた。この溶液を遮光下、室温にて4時間撹拌した後、再び同じ量のDPPAおよびEtNのDMF溶液を加えた。さらに2時間撹拌した後、溶媒を減圧留去し、残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(クロロホルム/アセトン=5/1)によって精製した。得られた固体を最小量のクロロホルムに溶解させ、そこへヘキサンを加えることによって生じた沈殿を集め、標題化合物3(13)およびその位置異性体との混合物を得た(73.3mg,50%、紫色、固体))。
(I) Production of Compound Represented by Formula 3 (13) and its Regioisomer In a 50 mL eggplant-shaped flask under a nitrogen atmosphere, protoporphyrin IX mono t-butyl ester 2 and its regioisomer (100 mg, 1.6 × 10 −4 mol), N-Boc-bis [2- (3-aminopropoxy) ethyl] ether (diamine (13), 155 mg, 4.9 × 10 −4 mol) and DMF (25 mL) are added and dissolved. It was. The solution was cooled by an ice bath, into which a DMF solution (1 mL) of diphenyl phosphate azide (DPPA, 111 mg, 4.0 × 10 −4 mol) and triethylamine (Et 3 N, 65 mg, 4.5 × 10 −4). mol) in DMF (1 mL) was added. The solution was stirred at room temperature for 4 hours in the dark, and the same amount of DPPA and Et 3 N in DMF were added again. After further stirring for 2 hours, the solvent was distilled off under reduced pressure, and the residue was purified by silica gel chromatography (chloroform / acetone = 5/1). The resulting solid was dissolved in a minimum amount of chloroform, and the precipitate formed by adding hexane thereto was collected to give a mixture of the title compound 3 (13) and its regioisomer (73.3 mg, 50%). , Purple, solid)).

1H-NMR (270 MHz, ピリジン-d5) δ 10.34 (s, 1H) 10.21 (s, 0.5H) 10.17 (s, 1H) 10.14 (s, 1H) 10.03 (s, 0.5H) 9.95 (s, 0.5H) 8.39-8.25 (m, 2H) 6.41-6.14 (m, 4H) 4.60-4.38 (m, 4H) 3.62-3.45 (m, 16H) 3.34-3.15 (m, 12H) 3.06 (m, 2H) 2.76 (m, 2H) 2.61 (m, 2H) 2.44 (m, 2H) 1.74 (m, 2H) 1.49 (s, 9H) 1.43 (s, 9H) 1.39 (m, 2H), −3.80 (s, 2H);
ESI-TOF-MS (positive mode) m/z 921.83 (M + H)+, C53H72N6O8について計算値: 922.18;
UV-vis (CHCl3) λmax / nm (吸光度) 630 (0.032) 576 (0.042) 540 (0.072) 506 (0.088) 408 (1.05)。
1 H-NMR (270 MHz, pyridine-d 5 ) δ 10.34 (s, 1H) 10.21 (s, 0.5H) 10.17 (s, 1H) 10.14 (s, 1H) 10.03 (s, 0.5H) 9.95 (s, 0.5H) 8.39-8.25 (m, 2H) 6.41-6.14 (m, 4H) 4.60-4.38 (m, 4H) 3.62-3.45 (m, 16H) 3.34-3.15 (m, 12H) 3.06 (m, 2H) 2.76 (m, 2H) 2.61 (m, 2H) 2.44 (m, 2H) 1.74 (m, 2H) 1.49 (s, 9H) 1.43 (s, 9H) 1.39 (m, 2H), −3.80 (s, 2H);
ESI-TOF-MS (positive mode) m / z 921.83 (M + H) +, calculated for C 53 H 72 N 6 O 8 : 922.18;
UV-vis (CHCl 3 ) λmax / nm (absorbance) 630 (0.032) 576 (0.042) 540 (0.072) 506 (0.088) 408 (1.05).

(ii)式4(13)で表わす化合物の製造
窒素雰囲気下、50mLのナス型フラスコに化合物3(13)およびその位置異性体(63.3mg,6.9×10-5mol)、ジクロロメタン(5mL)およびトリフルオロ酢酸(TFA、2mL)を氷浴で冷却しながらそれぞれ加えた。その後、反応溶液を室温に戻し、撹拌した。7時間後、溶媒を減圧留去し、得られた残渣へ最小量のメタノールを加えて溶解させた。そこへジエチルエーテルを加えて、生じた沈殿を集めて標題化合物4(13)およびその位置異性体との混合物を得た(43mg,82%、紫色、固体)。
(Ii) Production of compound represented by formula 4 (13) In a nitrogen atmosphere, compound 3 (13) and its positional isomer (63.3 mg, 6.9 × 10 −5 mol), dichloromethane ( 5 mL) and trifluoroacetic acid (TFA, 2 mL) were added with cooling in an ice bath, respectively. Thereafter, the reaction solution was returned to room temperature and stirred. After 7 hours, the solvent was distilled off under reduced pressure, and a minimum amount of methanol was added to the resulting residue to dissolve it. Diethyl ether was added thereto, and the resulting precipitate was collected to obtain a mixture of the title compound 4 (13) and its regioisomer (43 mg, 82%, purple, solid).

1H NMR (270 MHz, ピリジン-d5) δ 10.41 (s, 1H) 10.19 (s, 0.5H) 10.14 (br, 1.5H) 10.00 (s, 0.5H) 9.94 (s, 0.5H) 8.42-8.27 (m, 2H) 6.43-6.12 (m, 4H), 4.60-4.41 (m, 4H), 3.61-3.47 (m, 16H) 3.33-3.22 (m, 8H) 3.13 (m, 2H) 2.93 (m, 2H) 2.80 (m, 2H) 2.71 (m, 2H) 1.90 (m,2H) 1.44 (m, 2H) -3.88 (s, 2H);
ESI-TOF-MS (positive mode) m/z 765.55 (M - TFA)+, C44H57N6O6について計算値:765.96;
UV-vis (MeOH) λmax / nm (吸光度) 628 (0.035) 574 (0.044) 538 (0.073) 504 (0.090) 401 (1.02)。
1 H NMR (270 MHz, pyridine-d 5 ) δ 10.41 (s, 1H) 10.19 (s, 0.5H) 10.14 (br, 1.5H) 10.00 (s, 0.5H) 9.94 (s, 0.5H) 8.42-8.27 (m, 2H) 6.43-6.12 (m, 4H), 4.60-4.41 (m, 4H), 3.61-3.47 (m, 16H) 3.33-3.22 (m, 8H) 3.13 (m, 2H) 2.93 (m, 2H ) 2.80 (m, 2H) 2.71 (m, 2H) 1.90 (m, 2H) 1.44 (m, 2H) -3.88 (s, 2H);
ESI-TOF-MS (positive mode) m / z 765.55 (M-TFA) +, calculated for C 44 H 57 N 6 O 6 : 765.96;
UV-vis (MeOH) λmax / nm (absorbance) 628 (0.035) 574 (0.044) 538 (0.073) 504 (0.090) 401 (1.02).

(iii)式5(13)で表わす化合物の製造
50mLのナス型フラスコに化合物4(13)およびその位置異性体(35.0mg,4.6×10-5mol)、塩化鉄(II)一水和物(180mg)および炭酸水素ナトリウム(7.7mg)を加え、窒素飽和にしたクロロホルムとメタノールの混合溶媒(クロロホルム/メタノール=10/1、10mL)に溶解させ、加熱還流を行った。4時間後、反応混合物を室温まで冷却し、溶媒を減圧留去した。残渣をクロロホルムとメタノールの混合溶媒(クロロホルム/メタノール=2/1)に溶解させ、0.05M塩酸で洗浄した。有機層を分離後、無水硫酸ナトリウムで脱水し、溶媒を減圧留去した。得られた残渣に最小量のメタノールを加えて溶解させ、そこへジエチルエーテルを加えて生じた沈殿を集めて、標題5(13)およびその位置異性体との混合物を得た(38mg,92%、紫色、固体)。
ESI-TOF-MS (positive mode) m/z 818.70 (M -Cl--HCl)+, C44H54FeN6O6 について計算値:818.72
UV-vis (MeOH) λmax / nm (吸光度) 601 (0.037) 494 (0.080) 396 (1.07)。
(Iii) Production of compound represented by formula 5 (13) In a 50 mL eggplant-shaped flask, compound 4 (13) and its positional isomer (35.0 mg, 4.6 × 10 −5 mol), iron (II) chloride Hydrate (180 mg) and sodium hydrogen carbonate (7.7 mg) were added, and the mixture was dissolved in a nitrogen-saturated mixed solvent of chloroform and methanol (chloroform / methanol = 10/1, 10 mL), followed by heating under reflux. After 4 hours, the reaction mixture was cooled to room temperature, and the solvent was distilled off under reduced pressure. The residue was dissolved in a mixed solvent of chloroform and methanol (chloroform / methanol = 2/1) and washed with 0.05M hydrochloric acid. The organic layer was separated and dehydrated with anhydrous sodium sulfate, and the solvent was distilled off under reduced pressure. The resulting residue was dissolved by adding a minimum amount of methanol, and diethyl ether was added thereto, and the resulting precipitate was collected to give a mixture of the title 5 (13) and its regioisomer (38 mg, 92% , Purple, solid).
ESI-TOF-MS (positive mode) m / z 818.70 (M -Cl -- HCl) +, calculated for C 44 H 54 FeN 6 O 6 : 818.72
UV-vis (MeOH) λmax / nm (absorbance) 601 (0.037) 494 (0.080) 396 (1.07).

(iv)式1(13)で表わす化合物の製造
100mLのナス型フラスコに、化合物5(13)およびその位置異性体(50.0mg,5.6×10−5mol)およびN−メトキシカルボニルマレイミド(120mg,7.70×10−4mol)を、アセトンと飽和炭酸水素ナトリウム水溶液の混合溶媒(アセトン/飽和炭酸水素ナトリウム水溶液=2/1、10mL)に溶解させた。室温にて2時間撹拌した後、水(40mL)を加え、さらに1時間攪拌した。前記混合物に、0.1N HCl水溶液、ついでクロロホルムを加えて、クロロホルムで抽出した。有機層をまとめて無水硫酸ナトリウムで脱水し、溶媒を減圧留去した。得られた残渣をシリカゲルクロマトグラフィー(クロロホルム/メタノール=5/1)によって精製した。得られた固体を最小量のクロロホルムに溶解させ、そこへヘキサンを加えることによって生じた沈殿を集め、標題化合物1(13)およびその位置異性体との混合物を得た(23mg、46%、暗紫色、固体)。
(Iv) Production of compound represented by formula 1 (13) In a 100 mL eggplant-shaped flask, compound 5 (13) and its positional isomer (50.0 mg, 5.6 × 10 −5 mol) and N-methoxycarbonylmaleimide (120 mg, 7.70 × 10 −4 mol) was dissolved in a mixed solvent of acetone and a saturated aqueous solution of sodium bicarbonate (acetone / saturated aqueous solution of sodium bicarbonate = 2/1, 10 mL). After stirring at room temperature for 2 hours, water (40 mL) was added, and the mixture was further stirred for 1 hour. To the mixture, 0.1N HCl aqueous solution and then chloroform were added and extracted with chloroform. The organic layers were combined and dehydrated with anhydrous sodium sulfate, and the solvent was distilled off under reduced pressure. The obtained residue was purified by silica gel chromatography (chloroform / methanol = 5/1). The resulting solid was dissolved in a minimum amount of chloroform and the precipitate formed by adding hexane thereto was collected to give a mixture of the title compound 1 (13) and its regioisomer (23 mg, 46%, dark purple ,solid).

ESI-TOF-MS (positive mode) m/z 898.38 (M−Cl), C44H46FeN6O7 について計算値:898.34
UV-vis (CHCl3/MeOH = 1/1, v/v) λmax / nm (吸光度) 596 (0.064) 483 (0.087) 398 (0.78)。
ESI-TOF-MS (positive mode) m / z 898.38 (M−Cl ) + , C 44 H 46 FeN 6 O 7 Calculated value: 898.34
UV-vis (CHCl 3 / MeOH = 1/1, v / v) λmax / nm (absorbance) 596 (0.064) 483 (0.087) 398 (0.78).

(3)タンパク質モノマーおよびそのモノマーをモノマー単位とするタンパク質ポリマーの製造(スキーム4参照)   (3) Production of a protein monomer and a protein polymer having the monomer as a monomer unit (see Scheme 4)

前記式(II−2)   Formula (II-2)

は、実施例1(1)において発現したタンパク質変異体由来の単量体である、マッコウクジラ由来のミオグロビン変異体(A125C)を意味し、前記変異体は、野生型のミオグロビンのアミノ酸配列(配列番号2)中、第126番目のアラニン残基をシステイン残基に置き換えたものである。前記変異体中、−SHは、前記システイン残基の側鎖チオール基を意味し、前記Hemeは、天然ヘムを意味し、式HS−X’’は、前記変異体のアポ体を意味する。 Means a sperm whale-derived myoglobin mutant (A125C), which is a monomer derived from the protein mutant expressed in Example 1 (1), and the mutant is an amino acid sequence (sequence) of wild-type myoglobin. In number 2), the 126th alanine residue is replaced with a cysteine residue. In the mutant, -SH means a side chain thiol group of the cysteine residue, the Heme means natural heme, and the formula HS-X '' means an apo form of the mutant.

スキーム4中、それぞれの「位置異性体」は、以下のとおり。化合物1(13)の位置異性体は化合物1(13)’、化合物(III−13)の位置異性体は化合物(III−13)’、化合物V−13)の位置異性体は化合物(V−13)’である。   In scheme 4, each “positional isomer” is as follows. The positional isomer of compound 1 (13) is compound 1 (13) ', the positional isomer of compound (III-13) is compound (III-13)', and the positional isomer of compound V-13) is compound (V- 13) ′.

実施例1(1)で調製したA125C二量体のストック溶液(200μL,1.10×10−3M(単量体換算濃度)、0.1Mリン酸緩衝液、pH7.0)に、大過剰のDTT(ジチオスレイトール)を加え溶解させた後、30分間2℃で静置した。0.1M L−ヒスチジン水溶液で平衡化した脱塩バッファー交換用カラム(Hitrap desalting(登録商標)、GEヘルスケアバイオサイエンス株式会社製)でこの溶液を精製し、A125C単量体(II−2)を得た。前記A125C単量体(II−2)を、前記0.1M L−ヒスチジン水溶液で1.5mLにメスアップして、A125C単量体溶液を調製した。前記A125C単量体溶液へ、化合物1(13)(1.1×10−6mol)溶液を加えた後、その混合物を24時間室温で攪拌して、化合物1(13)およびその位置異性体とA125C単量体(II−2)の結合体であるタンパク質モノマー(1II−13)およびその位置異性体を得た。前記化合物1(13)およびその位置異性体の溶液は、0.1M L−ヒスチジン水溶液とDMSOと、ジチオナイトとの混合溶媒(0.1M L−ヒスチジン水溶液:DMSO=6:1、ジチオナイトは、A125C単量体と当量)(0.6mL)中に化合物1(13)およびその位置異性体(1.1×10−6mol)を溶解させて調製した。前記全ての操作はグローブボックス中、窒素雰囲気下で行った。To the stock solution of A125C dimer prepared in Example 1 (1) (200 μL, 1.10 × 10 −3 M (monomer equivalent concentration), 0.1 M phosphate buffer, pH 7.0), Excess DTT (dithiothreitol) was added and dissolved, and then allowed to stand at 2 ° C. for 30 minutes. This solution was purified with a desalting buffer exchange column equilibrated with 0.1 M L-histidine aqueous solution (Hitrap desalting (registered trademark), manufactured by GE Healthcare Bioscience Co., Ltd.), and A125C monomer (II-2) Got. The A125C monomer (II-2) was made up to 1.5 mL with the 0.1 M L-histidine aqueous solution to prepare an A125C monomer solution. Compound 1 (13) (1.1 × 10 −6 mol) solution was added to the A125C monomer solution, and the mixture was stirred at room temperature for 24 hours to obtain Compound 1 (13) and its positional isomer. Protein monomer (1II-13) and its positional isomer were obtained by combining A125C monomer (II-2) with A125C. The solution of Compound 1 (13) and its positional isomer was a mixed solvent of 0.1 M L-histidine aqueous solution, DMSO, and dithionite (0.1 M L-histidine aqueous solution: DMSO = 6: 1, dithionite was A125C Compound 1 (13) and its positional isomer (1.1 × 10 −6 mol) were dissolved in (equivalent to monomer) (0.6 mL). All the above operations were performed in a glove box under a nitrogen atmosphere.

反応溶液を透析膜(Wako,MWCO14,000Da)に移し、リン酸緩衝液(0.01M、pH6.0)を用いて4℃で透析を行った(1L×1時間×2)。透析により得られたタンパク質モノマー(III−13)およびその位置異性体の溶液に0.1N塩酸を加えてpH2.25へ調整し、タンパク質モノマー(V−13)およびその位置異性体を得た。前記タンパク質モノマー(V−13)およびその位置異性体の溶液へ2−ブタノン(5mL×4)を加えて抽出操作を行った。水層を分離して透析膜(Wako,MWCO14,000Da)へと移し、リン酸緩衝液(0.1M、pH7.0)を用いて4℃で透析を行った(1L×2時間×3)。得られたタンパク質ポリマー(I−13)の水溶液から遠心分離により沈殿を除去し、上澄みのタンパク質ポリマー(I−13)溶液を限外ろ過によって約10−3Mまで濃縮し、冷暗所にて保管した。The reaction solution was transferred to a dialysis membrane (Wako, MWCO 14,000 Da), and dialyzed at 4 ° C. using a phosphate buffer (0.01 M, pH 6.0) (1 L × 1 hour × 2). To a solution of protein monomer (III-13) and its positional isomer obtained by dialysis, 0.1N hydrochloric acid was added to adjust to pH 2.25 to obtain protein monomer (V-13) and its positional isomer. To the solution of the protein monomer (V-13) and its positional isomer, 2-butanone (5 mL × 4) was added for extraction. The aqueous layer was separated, transferred to a dialysis membrane (Wako, MWCO 14,000 Da), and dialyzed at 4 ° C. using a phosphate buffer (0.1 M, pH 7.0) (1 L × 2 hours × 3). . The precipitate was removed from the obtained aqueous solution of protein polymer (I-13) by centrifugation, and the supernatant protein polymer (I-13) solution was concentrated to about 10 −3 M by ultrafiltration and stored in a cool dark place. .

(4)タンパク質ポリマーを架橋して構造体を製造
タンパク質ポリマー(I−13)(ヘム換算濃度0.3mM、10μL、100mMリン酸緩衝液(pH7.0))に過酸化水素水溶液(2.25mM、2μL、100mMリン酸緩衝液(pH7.0))を加え、混合物を25℃で2時間静置してタンパク質ポリマーを架橋した。得られた構造体は、その後、冷暗所にて保管した。
(4) Producing a structure by cross-linking protein polymer Protein polymer (I-13) (heme equivalent concentration 0.3 mM, 10 μL, 100 mM phosphate buffer (pH 7.0)) and hydrogen peroxide aqueous solution (2.25 mM) 2 μL, 100 mM phosphate buffer (pH 7.0)) was added and the mixture was allowed to stand at 25 ° C. for 2 hours to crosslink the protein polymer. The obtained structure was then stored in a cool and dark place.

(5)前記構造体の酸素錯体を製造
前記タンパク質ポリマーが架橋された構造体の水溶液(0.25mM(ヘム換算濃度)、30μL、0.1M リン酸緩衝液、pH7.0)に過剰量のジチオナイトを加え、0.1M リン酸緩衝液(pH7.0)で平衡化した。その混合物へHiTrap Desalting(GEヘルスケア社)を用いてジチオナイトを除去して前記構造体の酸素錯体を精製した。
(5) Producing an oxygen complex of the structure Excess amount of the protein polymer cross-linked structure aqueous solution (0.25 mM (heme equivalent concentration), 30 μL, 0.1 M phosphate buffer, pH 7.0) Dithionite was added and equilibrated with 0.1 M phosphate buffer (pH 7.0). Dithionite was removed from the mixture using HiTrap Desalting (GE Healthcare) to purify the oxygen complex of the structure.

[実施例1で得られたタンパク質ポリマーおよびそのポリマーを架橋して得られた構造体の物性]   [Physical properties of the protein polymer obtained in Example 1 and the structure obtained by crosslinking the polymer]

<タンパク質ポリマーの酸素錯体を製造>
前記タンパク質ポリマー(I−13)の水溶液(0.25mM(ヘム換算濃度)、30μL、0.1M リン酸緩衝液、pH7.0)に過剰量のジチオナイトを加え、0.1M リン酸緩衝液(pH7.0)で平衡化した。その混合物をセファデックス−G25カラムにより精製して前記タンパク質ポリマーの酸素錯体を得た。
また、前記タンパク質ポリマーの代わりに天然型ミオグロビンを用いた以外は前記と同様にして、天然型ミオグロビンの酸素錯体を得た。
<Manufacture of oxygen complex of protein polymer>
An excess amount of dithionite was added to the aqueous solution (0.25 mM (concentration of heme), 30 μL, 0.1 M phosphate buffer, pH 7.0) of the protein polymer (I-13), and 0.1 M phosphate buffer ( equilibrated at pH 7.0). The mixture was purified by a Sephadex-G25 column to obtain an oxygen complex of the protein polymer.
Further, an oxygen complex of natural myoglobin was obtained in the same manner as described above except that natural myoglobin was used instead of the protein polymer.

(i)UV−visスペクトルの測定
図1aに天然型ミオグロビンのUV−visスペクトル、図1bに実施例1で製造したタンパク質ポリマー(I−13)のUV−visスペクトルを示す。図1aならびに図1bより、タンパク質ポリマー(I−13)のスペクトルが、前記天然型ミオグロビンのものと非常によく似たスペクトルを有していることが確認できた。従って、変異体ミオグロビンにポルフィリンリンカーを導入したタンパク質ポリマー(I−13)のヘムが、天然型ミオグロビンと同様にヘムポケットに保持されていることが確認できた。
(I) Measurement of UV-vis spectrum Fig. 1a shows the UV-vis spectrum of natural myoglobin, and Fig. 1b shows the UV-vis spectrum of the protein polymer (I-13) produced in Example 1. From FIG. 1a and FIG. 1b, it was confirmed that the spectrum of the protein polymer (I-13) had a spectrum very similar to that of the natural myoglobin. Therefore, it was confirmed that the heme of the protein polymer (I-13) in which the porphyrin linker was introduced into the mutant myoglobin was retained in the heme pocket in the same manner as the natural myoglobin.

さらに、図1cに、天然型ミオグロビンの酸素錯体のUV−visスペクトル、図1dにタンパク質ポリマー(I−13)の酸素錯体のUV−visスペクトルをそれぞれ示す。酸素貯蔵能を有するミオグロビンは大気中、還元剤でヘム鉄を2価に還元することで非常に安定な酸素錯体を形成し、特徴的な紫外可視吸収スペクトルを示すことが知られている。この図1cと図1dは、特徴的な417nm、543nmおよび580nmの吸収を同様に有する。従って、式(V−13)で表わされるタンパク質モノマーおよびその位置異性体またはその塩をモノマー単位とするタンパク質ポリマー(I−13)が、非常に安定な酸素錯体を形成することが、確認できた。さらに、このことから、式(I−13)で表わされるタンパク質ポリマーが、本来のタンパク質の機能を保持したまま、超分子集合体を形成していることが確認できた。   Further, FIG. 1c shows the UV-vis spectrum of the oxygen complex of natural myoglobin, and FIG. 1d shows the UV-vis spectrum of the oxygen complex of the protein polymer (I-13). It is known that myoglobin having an oxygen storage capacity forms a very stable oxygen complex by reducing heme iron to divalent with a reducing agent in the atmosphere and exhibits a characteristic ultraviolet-visible absorption spectrum. This FIG. 1c and FIG. 1d have characteristic 417 nm, 543 nm and 580 nm absorption as well. Therefore, it was confirmed that the protein polymer (I-13) having the monomer unit of the protein monomer represented by the formula (V-13) and its positional isomer or salt thereof forms a very stable oxygen complex. . Furthermore, from this, it was confirmed that the protein polymer represented by the formula (I-13) formed a supramolecular assembly while maintaining the original protein function.

(ii)酸素との親和性の測定
タンパク質ポリマー(I−13)の酸素錯体と天然型ミオグロビンの酸素錯体のカイネティクス測定はリン酸バッファー(100mM、pH7.0)中で、25℃で行った。自動酸化過程の測定は37℃で行った。酸素の結合定数KO2は、結合速度定数kO2 onを解離速度定数kO2 offで割ることで求められる。以下の測定で得られた結果を表2に示す。なお、タンパク質ポリマー(I−13)は、タンパク質モノマーが11個(n=11)重合されたものに対応していた。このタンパク質ポリマー(I−13)またはその位置異性体全体を一分子として計算した。
(Ii) Measurement of affinity with oxygen The kinetics measurement of the oxygen complex of the protein polymer (I-13) and the natural myoglobin complex was performed at 25 ° C. in a phosphate buffer (100 mM, pH 7.0). . The autooxidation process was measured at 37 ° C. The oxygen binding constant K O2 is obtained by dividing the binding rate constant k O2 on by the dissociation rate constant k O2 off . The results obtained from the following measurements are shown in Table 2. The protein polymer (I-13) corresponds to a polymer obtained by polymerizing 11 (n = 11) protein monomers. This protein polymer (I-13) or the entire positional isomer was calculated as one molecule.

[酸素の結合速度定数kO2 onの測定]
大気下([O]=2.64×10−4M)でリン酸バッファー(100mM、pH7.0)中の天然型ミオグロビンの酸素錯体または酸素結合型タンパク質ポリマー(I−13)の酸素錯体をそれぞれ、レーザーフラッシュフォトリシス(励起波長532nm、5nsパルス)により励起させた。その後、天然型ミオグロビンまたは実施例1で製造したタンパク質ポリマー(ミオグロビンのFe(II)ヘム錯体、deoxy-Mb)のそれぞれの極大吸収波長である434nmの吸光度変化を追跡した。プローブ光はモノクロメーターを通過させた。反応曲線を非線形最小二乗法によりフィッティングし、一次反応速度定数を決定した。次いで、得られた速度定数をOの濃度で割ることにより、酸素の結合速度定数kO2 onを算出した。
[Measurement of oxygen binding rate constant k O2 on ]
Oxygen complex of natural myoglobin or oxygen-binding protein polymer (I-13) in phosphate buffer (100 mM, pH 7.0) in the atmosphere ([O 2 ] = 2.64 × 10 −4 M) Were excited by laser flash photolysis (excitation wavelength: 532 nm, 5 ns pulse). Thereafter, the change in absorbance at 434 nm, which is the maximum absorption wavelength of each of natural myoglobin or the protein polymer produced in Example 1 (Fe (II) heme complex of myoglobin, deoxy-Mb), was followed. The probe light was passed through a monochromator. The reaction curve was fitted by a non-linear least square method to determine the first-order reaction rate constant. Next, the oxygen binding rate constant k O2 on was calculated by dividing the obtained rate constant by the concentration of O 2 .

[酸素の解離速度定数kO2 offの測定]
酸素の解離速度はフェリシアン化カリ法により求めた。測定にはストップトフロー装置を用い、プローブ光はモノクロメーターを通過させた。[K[Fe(CN)]]>>[Mb]]の条件で580nmの吸光度変化を一次速度式でフィッティングした。以下の式(1)に従い、K[Fe(CN)]が大過剰の条件で観測される速度定数からkO2 offを決定した。
[Measurement of oxygen dissociation rate constant k O2 off ]
The oxygen dissociation rate was determined by the potassium ferricyanide method. A stopped flow apparatus was used for the measurement, and the probe light was passed through a monochromator. The absorbance change at 580 nm was fitted by a first-order rate equation under the condition of [K 3 [Fe (CN) 6 ]] >> [Mb]]. According to the following formula (1), k O2 off was determined from the rate constant observed when K 3 [Fe (CN) 6 ] was in a large excess.

ここでkoxはdeoxy体からmet体への酸化速度定数である。定常状態の近似が成り立つとき、反応は一次速度定数に従い、見かけの速度定数kobsは式(2)のように表すことができる。Here, k ox is an oxidation rate constant from the deoxy body to the met body. When a steady-state approximation holds, the reaction follows a first-order rate constant, and the apparent rate constant k obs can be expressed as in equation (2).


ox[K[Fe(CN)]]>>kO2 on[O]の条件が満たされるとき、以下のように酸素の解離速度定数kO2 offが算出できる。When the condition of k ox [K 3 [Fe (CN) 6 ]] >> k O2 on [O 2 ] is satisfied, the oxygen dissociation rate constant k O2 off can be calculated as follows.

[自動酸化速度定数kautoの測定]
37℃で、天然型ミオグロビンの酸素錯体またはタンパク質ポリマー(I−13)の酸素錯体を試料として500〜650nmの範囲でUV−visスペクトルを30分毎に測定した。580nmの吸光度変化を時間に対してプロットし、一次速度式でフィッティングすることにより自動酸化速度定数kautoを算出した。得られた結果を表1に示す。
[Measurement of auto- oxidation rate constant k auto ]
At 37 ° C., a UV-vis spectrum was measured every 30 minutes in the range of 500 to 650 nm using a natural myoglobin oxygen complex or a protein polymer (I-13) oxygen complex as a sample. The change in absorbance at 580 nm was plotted against time, and the autooxidation rate constant k auto was calculated by fitting with the first-order rate equation. The obtained results are shown in Table 1.

表1の結果から、式(V−13)またはその位置異性体で表わされるタンパク質モノマーまたはその塩をモノマー単位とするタンパク質ポリマー(I−13)が、天然型より優れた酸素との親和性を有することが確認できた。   From the results shown in Table 1, the protein polymer (I-13) having the monomer unit of the protein monomer represented by the formula (V-13) or its positional isomer or a salt thereof has an affinity for oxygen superior to that of the natural type. It was confirmed that it had.

(iii)サイズ排除クロマトグラムの測定
実施例1で得られたタンパク質ポリマー(I−13)について、サイズ排除クロマトグラフィーを測定した。カラムとしてはSuperdex200 10/300GLカラムを用いた。溶出溶媒には100mMリン酸緩衝液(pH7.0)を用いた。測定は温度4℃、流速0.5mL/分にて行った。その結果を図2aに示す。図2a中、溶出成分の早い成分ほど大きな分子量を持つ。ミオグロビン変異体A125C単量体の溶出量は、17.6mLであり、ミオグロビン変異体A125C二量体の溶出量は、16.2mLである(図示せず)。タンパク質ポリマー(I−13)の溶出量は、9.3mLであった。従って、タンパク質ポリマーは、これらミオグロビン変異体A125C単量体と、二量体より溶出量が少なく、これらのポリマーの分子量が大きいことが確認できた。さらに、タンパク質ポリマー(I−13)は、検出限界の8mLから大きくクロマトグラフィーが立ち上がっており、大きな分子量成分を多く含むことが確認できた。なお、分子量の常用対数と溶出量とは比例関係にあるので、タンパク質ポリマー(I−13)の分子量が概算で算出できる。その分子量とモノマーの分子量から、タンパク質ポリマー(I−13)の重合度は、33と算出できた。
(Iii) Measurement of size exclusion chromatogram With respect to the protein polymer (I-13) obtained in Example 1, size exclusion chromatography was measured. A Superdex200 10 / 300GL column was used as the column. A 100 mM phosphate buffer (pH 7.0) was used as an elution solvent. The measurement was performed at a temperature of 4 ° C. and a flow rate of 0.5 mL / min. The result is shown in FIG. In FIG. 2a, the faster the eluted component, the larger the molecular weight. The elution amount of the myoglobin variant A125C monomer is 17.6 mL, and the elution amount of the myoglobin variant A125C dimer is 16.2 mL (not shown). The elution amount of protein polymer (I-13) was 9.3 mL. Therefore, it was confirmed that the protein polymer had a smaller elution amount than these myoglobin variant A125C monomers and dimers, and the molecular weight of these polymers was large. Furthermore, the protein polymer (I-13) was greatly chromatographed from the detection limit of 8 mL, and it was confirmed that the protein polymer (I-13) contained many large molecular weight components. In addition, since the common logarithm of molecular weight and the elution amount are in a proportional relationship, the molecular weight of the protein polymer (I-13) can be calculated roughly. From the molecular weight and monomer molecular weight, the degree of polymerization of the protein polymer (I-13) was calculated to be 33.

実施例1(4)で得られた架橋された構造体について、Superdex200 10/300GLカラムを用いてサイズ排除クロマトグラフィーを測定した。その結果を図2bに示す。図2b中、実線が実施例1の架橋された構造体のチャート、破線が実施例1で得られたタンパク質ポリマー(I−13)のチャートである。図2bから、本発明の構造体は、排除限界(溶出量:7.5mL、分子量:1.3×10Da)に達する成分が主成分であり、非常に大きな分子量を有することが確認できた。The crosslinked structure obtained in Example 1 (4) was measured for size exclusion chromatography using a Superdex200 10 / 300GL column. The result is shown in FIG. In FIG. 2 b, the solid line is a chart of the crosslinked structure of Example 1, and the broken line is a chart of the protein polymer (I-13) obtained in Example 1. From FIG. 2b, it can be confirmed that the structure of the present invention has a very large molecular weight mainly composed of components reaching the exclusion limit (elution amount: 7.5 mL, molecular weight: 1.3 × 10 6 Da). It was.

また、実施例1で得られた架橋された構造体について、Superdex200 10/300GLカラムの代わりにShodex社製KW405−4Fカラムを用いてサイズ排除クロマトグラフィーを測定した。その結果を図2cに示す。図2c中、実線が実施例1の架橋された構造体のチャート、破線が実施例1で得られたタンパク質ポリマー(I−13)のチャートである。図2cから、本発明の構造体は、非常に大きな分子量を有することが確認できた。   Moreover, about the crosslinked structure obtained in Example 1, size exclusion chromatography was measured using a KW405-4F column manufactured by Shodex instead of the Superdex200 10 / 300GL column. The result is shown in FIG. In FIG. 2c, a solid line is a chart of the crosslinked structure of Example 1, and a broken line is a chart of the protein polymer (I-13) obtained in Example 1. From FIG. 2c, it was confirmed that the structure of the present invention had a very large molecular weight.

(iv)濃度を変化させた条件下でのサイズ排除クロマトグラムの測定
実施例1で得た前記タンパク質ポリマー(I−13)について、前記ポリマーの濃度を10μM、100μM、500μMおよび1000μMのそれぞれにおいて、前記(ii)と同様にしてサイズ排除クロマトグラムを測定した。その結果を図3に示す。図3から、前記ポリマー(I−13)の濃度が高くなるにつれ、前記タンパク質ポリマー(I−13)の長さが長くなり、かつタンパク質ポリマーの低分子量成分の量が低下することが確認できた。これはタンパク質ポリマー(I−13)が濃度に依存して分子量分布を変えることを示しており、熱力学的な平衡に支配されていることがわかる。
(Iv) Measurement of Size Exclusion Chromatogram under Conditions with Changed Concentration For the protein polymer (I-13) obtained in Example 1, the polymer concentration was 10 μM, 100 μM, 500 μM and 1000 μM, respectively. The size exclusion chromatogram was measured in the same manner as (ii) above. The result is shown in FIG. From FIG. 3, it was confirmed that as the concentration of the polymer (I-13) was increased, the length of the protein polymer (I-13) was increased and the amount of the low molecular weight component of the protein polymer was decreased. . This indicates that the protein polymer (I-13) changes the molecular weight distribution depending on the concentration, and is understood to be governed by thermodynamic equilibrium.

(v)原子間力顕微鏡(AFM)測定
AFM測定に用いたサンプルは以下のように調製した。高配向性焼結グラファイト(HOPG)基板の表面を壁開し、その壁開面を実施例1(3)で得たタンパク質ポリマーの水溶液(約10−8M、0.05Mトリス緩衝液中、pH7.3もしくは0.1Mリン酸緩衝液中、pH7.0)に数秒間浸漬した。基板を溶液から引き上げた後、水でよく洗浄し、室温にて塩化カルシウムの入ったデシケーター内にてよく乾燥させた後、AFM測定装置にセットした。測定はタッピングモードで行い、スキャン速度は2Hz、探針には曲率半径が約10nmのシリコン単結晶を用いた。実施例1(3)で得たタンパク質ポリマー(I−13)のAFMイメージを図4(a)および(b)に示す。
(V) Atomic force microscope (AFM) measurement The sample used for AFM measurement was prepared as follows. The surface of the highly oriented sintered graphite (HOPG) substrate was wall-opened, and the wall-opening surface was an aqueous solution of the protein polymer obtained in Example 1 (3) (about 10 −8 M, 0.05 M Tris buffer, The sample was immersed in pH 7.3 or 0.1 M phosphate buffer (pH 7.0) for several seconds. After the substrate was lifted from the solution, it was thoroughly washed with water, dried well in a desiccator containing calcium chloride at room temperature, and then set in an AFM measuring apparatus. The measurement was performed in a tapping mode, and a silicon single crystal having a scanning speed of 2 Hz and a radius of curvature of about 10 nm was used for the probe. An AFM image of the protein polymer (I-13) obtained in Example 1 (3) is shown in FIGS. 4 (a) and (b).

図4の(a)では、タンパク質ポリマー(I−13)の全体図を、(b)では(a)中の白色の線に沿ったプロファイルを示す。このタンパク質ポリマーについて、高さが均一な線状ポリマー構造体を示す像が確認できた。また、数十量体に相当する長さの線状ポリマー構造体も確認できた。   4A shows an overall view of the protein polymer (I-13), and FIG. 4B shows a profile along the white line in (a). For this protein polymer, an image showing a linear polymer structure having a uniform height could be confirmed. In addition, a linear polymer structure having a length corresponding to several tens of monomers was also confirmed.

(vi)質量スペクトルの測定
また、実施例1(3)で得た前記タンパク質モノマー(V−13)またはその位置異性体のESI−TOF−MSスペクトルを図5(a)に、前記タンパク質モノマー(V−13)のデコンボリューション化したESI−TOF−MSスペクトルを図5(b)に示す。前記タンパク質モノマー(V−13)の分子量の計算値は、18260.9である。図5(b)から、前記タンパク質モノマー(V−13)またはその位置異性体の分子量は計算値と一致していることが確認できた。
(Vi) Measurement of mass spectrum Moreover, the ESI-TOF-MS spectrum of the protein monomer (V-13) or its positional isomer obtained in Example 1 (3) is shown in FIG. A deconvoluted ESI-TOF-MS spectrum of V-13) is shown in FIG. The calculated molecular weight of the protein monomer (V-13) is 18260.9. From FIG. 5B, it was confirmed that the molecular weight of the protein monomer (V-13) or its positional isomer was consistent with the calculated value.

(vii)ポリアクリルアミドゲル電気泳動(PAGE)
実施例1(4)で得られた架橋された構造体(7.2×10−7g、ヘム換算で4.0×10−11mol)へドデシル硫酸ナトリウム(SDS)(8.0×10−5g、2.8×10−7mol)を添加してタンパク質を変性させたのち、ゲル(GEヘルスケア社製、Phastgel Homogenious 12.5)を用いて15℃で電気泳動を行った。泳動後のゲルはクマシーブリリアントブルー色素を用いてタンパク質の染色を行った。得られた電気泳動の結果を図6に示す。
(Vii) Polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE)
Cross-linked structure obtained in Example 1 (4) (7.2 × 10 −7 g, 4.0 × 10 −11 mol in terms of heme) to sodium dodecyl sulfate (SDS) (8.0 × 10 After adding −5 g, 2.8 × 10 −7 mol) to denature the protein, electrophoresis was performed at 15 ° C. using a gel (manufactured by GE Healthcare, Phasgel Homogenius 12.5). The gel after electrophoresis was subjected to protein staining using Coomassie Brilliant Blue dye. The obtained electrophoresis results are shown in FIG.

図6において、レーン1は実施例1(3)で得られたタンパク質ポリマー(I−13)、レーン2〜5は、左から、タンパク質ポリマー(I−13)に対して0.5当量、1.0当量、1.5当量および2.0当量の過酸化水素と反応させて得られた架橋された構造体、レーン6は、天然のミオグロビンに対して1.5当量の過酸化水素を反応させて得られた架橋された天然ミオグロビン構造体、レーン7は、標準タンパク質を用いたマーカーである。図6から、タンパク質ポリマー(I−13)に対して0.5当量、1.0当量、1.5当量および2.0当量の過酸化水素と反応させて得られた架橋された構造体は、共有結合的に架橋した二量体が生成していることが確認できた。なお、架橋されたミオグロビンの構造体は、O. M. Lardinoisらの文献(O. M. Lardinois, P. R. Ortiz de Montellano, J. Biol. Chem. 278, 36214 (2003))に従い製造した。   In FIG. 6, lane 1 is the protein polymer (I-13) obtained in Example 1 (3), and lanes 2 to 5 are from the left, 0.5 equivalent, 1 equivalent to the protein polymer (I-13), A crosslinked structure obtained by reacting with 0.0, 1.5 and 2.0 equivalents of hydrogen peroxide, Lane 6, reacts 1.5 equivalents of hydrogen peroxide against natural myoglobin The cross-linked natural myoglobin structure obtained in the above, Lane 7 is a marker using a standard protein. From FIG. 6, the crosslinked structure obtained by reacting 0.5 equivalent, 1.0 equivalent, 1.5 equivalent and 2.0 equivalent of hydrogen peroxide with respect to the protein polymer (I-13) is It was confirmed that a covalently crosslinked dimer was formed. The cross-linked myoglobin structure was produced according to O. M. Lardinois et al. (O. M. Lardinois, P. R. Ortiz de Montellano, J. Biol. Chem. 278, 36214 (2003)).

(viii)走査型電子顕微鏡(SEM)測定
高配向性焼結グラファイト(HOPG)基板の表面を壁開し、その壁開面に実施例1(4)で得られた架橋された構造体の溶液(10nM、5μL、超純水溶液)を滴下した。その基板を液体窒素に浸し、液滴を氷結させ、次いで真空下で水を凍結乾燥させた。充分に乾燥させた後、その基板をSEM測定装置にセットした。測定は走査型電子顕微鏡(日立ハイテク社製S−5500)を用い、2次電子検出モード、加速電圧1.5kVにて測定した。得られたSEM画像を図7に示す。図7(a)、7(b)および7(c)は縮尺が異なる画像である。図7(a)に示すように、本発明の架橋された構造体は、数十〜数百nm程度の大きさを有するスポンジ状の構造体であることが確認できた。また、図7(c)に示すように、実施例1のスポンジ状の構造体を構成するファイバーの幅は、4〜9nmであることが確認できた。天然のミオグロビンの大きさを考慮すると、タンパク質モノマー(V−13)を単量体とする一次元ポリマーが架橋することによって製造されていることが確認できた。
(Viii) Scanning electron microscope (SEM) measurement The surface of the highly oriented sintered graphite (HOPG) substrate was wall-opened, and the solution of the crosslinked structure obtained in Example 1 (4) was formed on the wall open surface. (10 nM, 5 μL, ultrapure aqueous solution) was added dropwise. The substrate was immersed in liquid nitrogen, the droplets were frozen, and the water was lyophilized under vacuum. After sufficiently drying, the substrate was set in an SEM measuring apparatus. The measurement was performed using a scanning electron microscope (S-5500, manufactured by Hitachi High-Tech) in a secondary electron detection mode and an acceleration voltage of 1.5 kV. The obtained SEM image is shown in FIG. 7 (a), 7 (b) and 7 (c) are images with different scales. As shown in FIG. 7A, it was confirmed that the crosslinked structure of the present invention was a sponge-like structure having a size of about several tens to several hundreds of nanometers. Moreover, as shown in FIG.7 (c), it has confirmed that the width | variety of the fiber which comprises the sponge-like structure of Example 1 was 4-9 nm. Considering the size of natural myoglobin, it was confirmed that the one-dimensional polymer having the protein monomer (V-13) as a monomer was produced by crosslinking.

(ix)実施例1の架橋された構造体の酸素錯体
実施例1(4)で得られた架橋された構造体の紫外可視吸収スペクトルを図8(a)に、実施例1(5)で得られた前記構造体の酸素錯体の紫外可視吸収スペクトルを図8(b)に示す。図8(a)に示すように、架橋された構造体の紫外可視吸収スペクトルは、天然のミオグロビンの紫外可視吸収スペクトルと非常によく一致しており、構造体中のタンパク質に鉄ポルフィリンが正しく取り込まれていることが確認できた。また図8(b)に示すように、構造体の酸素錯体の紫外可視吸収スペクトルは、天然のミオグロビンの酸素錯体の紫外可視吸収スペクトルと非常によく一致しており、構造体が酸素貯蔵能を有していることが確認できた。
(Ix) Oxygen complex of the crosslinked structure of Example 1 The UV-visible absorption spectrum of the crosslinked structure obtained in Example 1 (4) is shown in FIG. 8 (a) and in Example 1 (5). The ultraviolet-visible absorption spectrum of the obtained oxygen complex of the structure is shown in FIG. As shown in FIG. 8 (a), the UV-visible absorption spectrum of the crosslinked structure is in good agreement with the UV-visible absorption spectrum of natural myoglobin, and iron porphyrin is correctly incorporated into the protein in the structure. It was confirmed that Further, as shown in FIG. 8B, the UV-visible absorption spectrum of the oxygen complex of the structure is in good agreement with the UV-visible absorption spectrum of the natural myoglobin oxygen complex, and the structure has an oxygen storage capacity. It was confirmed that it had.

本発明の構造体は、酵素の集合体として用いることも可能である。   The structure of the present invention can also be used as an assembly of enzymes.

配列番号1 シトクロムb562
配列番号2 マッコウクジラ由来野性型ミオグロビン(sperm whale)
配列番号3 西洋ワサビペルオキシダーゼ
配列番号4 ヘモグロビンαサブユニット(human)
配列番号5 ヘモグロビンβサブユニット(human)
SEQ ID NO: 1 cytochrome b 562
SEQ ID NO: 2 Sperm whale wild-type myoglobin
SEQ ID NO: 3 Horseradish peroxidase SEQ ID NO: 4 hemoglobin α subunit (human)
SEQ ID NO: 5 hemoglobin β subunit (human)

Claims (6)

タンパク質ポリマーまたはその塩が過酸処理により架橋された構造体であって、
前記タンパク質ポリマーまたはその塩が、一般式(IA)または一般式(IB)で表わされるタンパク質ポリマーまたはその塩である構造体。
前記式(IA)または(IB)中、
1、R2、R3およびR4は、それぞれ独立して、水素原子、低級アルキル基、ハロゲン原子で置換された低級アルキル基または低級アルケニル基を意味し、
Yは、−Z1−Y1−Z2−Y2−または、−Z1−Y1−で表される基であり、ただし、Z1は、式(IA)および式(IB)中、−CO−と結合する基を意味し、
Z1は、O、NHおよびSからなる群から選択され、
Y1およびY2は、それぞれ独立して、式−(CH2n1−、−(C64n5−、−(CH2n1−(C64n5−、−(C64n5−(CH2n1−、−(CH2n1−(C64n5−(CH2n2−、−(CH2n1−O−(CH2n2−、−(CH2n1−O−(CH2n2−O−(CH2n3−または−(CH2n1−O−(CH2n2−O−(CH2n3−O−(CH2n4−で表わされる基であり、ここでn1、n2、n3、n4およびn5は、それぞれ独立して1〜20の整数を意味し、前記(C64)は、1以上の置換基を有していてもよく、
Z2は、NHCO、CONH、NH、O、N=N、N=CH、CH=N、C=Cからなる群から選択され、
Mは、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Co2+、Co3+、Mn2+および
Mn3+からなる群から選択され、
mおよびnはそれぞれ整数であり、1≦m+n≦1000であり、
Xは、ヘムタンパク質の変異体中のXを意味し、前記ヘムタンパク質の変異体は式(II)で表わされ、
前記変異体は、天然のヘムタンパク質のアミノ酸配列中、1つのアミノ酸残基をシステイン残基に置き換えたものである。前記変異体中、−SHは、前記システイン残基の側鎖チオール基を意味し、前記Hemeは、天然ヘムを意味し、式HS−Xは、前記変異体のアポ体を意味する。
A protein polymer or a salt thereof is a structure crosslinked by peracid treatment,
A structure in which the protein polymer or a salt thereof is a protein polymer represented by the general formula (IA) or the general formula (IB) or a salt thereof.
In the formula (IA) or (IB),
R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents a hydrogen atom, a lower alkyl group, a lower alkyl group or a lower alkenyl group substituted with a halogen atom,
Y is a group represented by -Z1-Y1-Z2-Y2- or -Z1-Y1-, wherein Z1 is a group bonded to -CO- in formula (IA) and formula (IB). Means
Z1 is selected from the group consisting of O, NH and S;
Y1 and Y2 are each independently formula - (CH 2) n1 -, - (C 6 H 4) n5 -, - (CH 2) n1 - (C 6 H 4) n5 -, - (C 6 H 4) n5 - (CH 2) n1 -, - (CH 2) n1 - (C 6 H 4) n5 - (CH 2) n2 -, - (CH 2) n1 -O- (CH 2) n2 -, - (CH 2) n1 -O- (CH 2) n2 -O- (CH 2) n3 - or - (CH 2) n1 -O- ( CH 2) n2 -O- (CH 2) n3 -O- (CH 2 ) a group represented by n4 —, wherein n1, n2, n3, n4 and n5 each independently represents an integer of 1 to 20, and the (C 6 H 4 ) represents one or more substituents May have a group,
Z2 is selected from the group consisting of NHCO, CONH, NH, O, N = N, N = CH, CH = N, C = C;
M is selected from the group consisting of Fe 2+ , Fe 3+ , Zn 2+ , Co 2+ , Co 3+ , Mn 2+ and Mn 3+ ;
m and n are each an integer, 1 ≦ m + n ≦ 1000,
X means X in the hemoprotein mutant, and the hemoprotein mutant is represented by the formula (II);
The mutant is obtained by replacing one amino acid residue with a cysteine residue in the amino acid sequence of a natural heme protein. In the mutant, -SH means a side chain thiol group of the cysteine residue, Heme means natural heme, and formula HS-X means an apo form of the mutant.
前記天然のヘムタンパク質が、シトクロム、ヘモグロビン、ミオグロビン、またはペルオキシダーゼである請求項1に記載の構造体。   The structure according to claim 1, wherein the natural hemoprotein is cytochrome, hemoglobin, myoglobin, or peroxidase. 前記式(IA)または(IB)中、R1、R2、R3およびR4は、それぞれ独立して、低級アルキル基または低級アルケニル基を意味し、
Yは、−Z1−Y1−Z2−Y2−または−Z1−Y1−で表される基であり、ただし、Z1は、式(IA)および式(IB)中、−CO−と結合する基を意味し、
Z1は、O、NHおよびSからなる群から選択され、
Y1およびY2は、それぞれ独立して、式−(CH2n1−、−(C64n5−、−(CH2n1−(C64n5−、−(CH2n1−O−(CH2n2−、−(CH2n1−O−(CH2n2−O−(CH2n3−または−(CH2n1−O−(CH2n2−O−(CH2n3−O−(CH2n4−で表わされる基であり、ここでn1、n2、n3、n4およびn5は、それぞれ独立して1〜20の整数を意味し、
Z2は、NHCO、CONH、NH、O、N=N、N=CH、CH=N、C=Cからなる群から選択される請求項1または2に記載の構造体。
In the formula (IA) or (IB), R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents a lower alkyl group or a lower alkenyl group,
Y is a group represented by -Z1-Y1-Z2-Y2- or -Z1-Y1-, wherein Z1 is a group bonded to -CO- in formula (IA) and formula (IB). Means
Z1 is selected from the group consisting of O, NH and S;
Y1 and Y2 are each independently formula - (CH 2) n1 -, - (C 6 H 4) n5 -, - (CH 2) n1 - (C 6 H 4) n5 -, - (CH 2) n1 -O- (CH 2) n2 - , - (CH 2) n1 -O- (CH 2) n2 -O- (CH 2) n3 - or - (CH 2) n1 -O- ( CH 2) n2 - A group represented by O— (CH 2 ) n3 —O— (CH 2 ) n4 —, wherein n1, n2, n3, n4 and n5 each independently represents an integer of 1 to 20,
The structure according to claim 1 or 2, wherein Z2 is selected from the group consisting of NHCO, CONH, NH, O, N = N, N = CH, CH = N, and C = C.
タンパク質ポリマーまたはその塩が架橋された構造体の製造方法であって、
一般式(IA)または一般式(IB)で表わされるタンパク質ポリマーまたはその塩を、分子間で共有結合を形成する条件に付し、一般式(IA)または一般式(IB)で表わされるタンパク質ポリマーまたはその塩を分子間で架橋して前記構造体を得、
前記共有結合を形成する条件が、ラジカルを発生させる条件であり、
前記ラジカルを発生させる条件が、過酸との接触である
る製造方法。
前記式(IA)または(IB)中、
1、R2、R3およびR4は、それぞれ独立して、水素原子、低級アルキル基、ハロゲン原子で置換された低級アルキル基または低級アルケニル基を意味し、
Yは、−Z1−Y1−Z2−Y2−または、−Z1−Y1−で表される基であり、ただし、Z1は、式(IA)および式(IB)中、−CO−と結合する基を意味し、
Z1は、O、NHおよびSからなる群から選択され、
Y1およびY2は、それぞれ独立して、式−(CH2n1−、−(C64n5−、−(CH2n1−(C64n5−、−(C64n5−(CH2n1−、−(CH2n1−(C64n5−(CH2n2−、−(CH2n1−O−(CH2n2−、−(CH2n1−O−(CH2n2−O−(CH2n3−または−(CH2n1−O−(CH2n2−O−(CH2n3−O−(CH2n4−で表わされる基であり、ここでn1、n2、n3、n4およびn5は、それぞれ独立して1〜20の整数を意味し、前記(C64)は、1以上の置換基を有していてもよく、
Z2は、NHCO、CONH、NH、O、N=N、N=CH、CH=N、C=Cからなる群から選択され、
Mは、Fe2+、Fe3+、Zn2+、Co2+、Co3+、Mn2+および
Mn3+からなる群から選択され、
mおよびnはそれぞれ整数であり、1≦m+n≦1000であり、
Xは、ヘムタンパク質の変異体中のXを意味し、前記ヘムタンパク質の変異体は式(II)で表わされ、
前記変異体は、天然のヘムタンパク質のアミノ酸配列中、1つのアミノ酸残基をシステイン残基に置き換えたものである。前記変異体中、−SHは、前記システイン残基の側鎖チオール基を意味し、前記Hemeは、天然ヘムを意味し、式HS−Xは、前記変異体のアポ体を意味する。
A method for producing a structure in which a protein polymer or a salt thereof is crosslinked,
The protein polymer represented by the general formula (IA) or the general formula (IB) is subjected to a condition for forming a covalent bond between molecules, and the protein polymer represented by the general formula (IA) or the general formula (IB). Or the salt is crosslinked between molecules to obtain the structure,
The condition for forming the covalent bond is a condition for generating a radical,
A production method wherein the condition for generating the radical is contact with a peracid.
In the formula (IA) or (IB),
R 1 , R 2 , R 3 and R 4 each independently represents a hydrogen atom, a lower alkyl group, a lower alkyl group or a lower alkenyl group substituted with a halogen atom,
Y is a group represented by -Z1-Y1-Z2-Y2- or -Z1-Y1-, wherein Z1 is a group bonded to -CO- in formula (IA) and formula (IB). Means
Z1 is selected from the group consisting of O, NH and S;
Y1 and Y2 are each independently formula - (CH 2) n1 -, - (C 6 H 4) n5 -, - (CH 2) n1 - (C 6 H 4) n5 -, - (C 6 H 4) n5 - (CH 2) n1 -, - (CH 2) n1 - (C 6 H 4) n5 - (CH 2) n2 -, - (CH 2) n1 -O- (CH 2) n2 -, - (CH 2) n1 -O- (CH 2) n2 -O- (CH 2) n3 - or - (CH 2) n1 -O- ( CH 2) n2 -O- (CH 2) n3 -O- (CH 2 ) a group represented by n4 —, wherein n1, n2, n3, n4 and n5 each independently represents an integer of 1 to 20, and the (C 6 H 4 ) represents one or more substituents May have a group,
Z2 is selected from the group consisting of NHCO, CONH, NH, O, N = N, N = CH, CH = N, C = C;
M is selected from the group consisting of Fe 2+ , Fe 3+ , Zn 2+ , Co 2+ , Co 3+ , Mn 2+ and Mn 3+ ;
m and n are each an integer, 1 ≦ m + n ≦ 1000,
X means X in the hemoprotein mutant, and the hemoprotein mutant is represented by the formula (II);
The mutant is obtained by replacing one amino acid residue with a cysteine residue in the amino acid sequence of a natural heme protein. In the mutant, -SH means a side chain thiol group of the cysteine residue, Heme means natural heme, and formula HS-X means an apo form of the mutant.
前記過酸が、過酸化水素、過酢酸、メタクロロ過安息香酸およびクメンヒドロペルオキシドからなる群から選択される請求項4に記載の製造方法。 The method according to claim 4 , wherein the peracid is selected from the group consisting of hydrogen peroxide, peracetic acid, metachloroperbenzoic acid and cumene hydroperoxide. 請求項1〜3のいずれかに記載の構造体を含む生体デバイス。
The biological device containing the structure in any one of Claims 1-3.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1147258A (en) * 1997-07-30 1999-02-23 Menicon Co Ltd Medical base material containing gelatin and collagen
JP2000037450A (en) * 1998-07-21 2000-02-08 Jms Co Ltd Adhesion preventive material and its manufacture
JP2008001764A (en) * 2006-06-21 2008-01-10 Gunma Univ Method for producing particulate molding comprising protein and particulate molding comprising protein and obtained by the method
JP2008222565A (en) * 2007-03-08 2008-09-25 Osaka Univ Monomer for preparing heme protein polymer, and polymer prepared from monomer thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1147258A (en) * 1997-07-30 1999-02-23 Menicon Co Ltd Medical base material containing gelatin and collagen
JP2000037450A (en) * 1998-07-21 2000-02-08 Jms Co Ltd Adhesion preventive material and its manufacture
JP2008001764A (en) * 2006-06-21 2008-01-10 Gunma Univ Method for producing particulate molding comprising protein and particulate molding comprising protein and obtained by the method
JP2008222565A (en) * 2007-03-08 2008-09-25 Osaka Univ Monomer for preparing heme protein polymer, and polymer prepared from monomer thereof

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