JP6076509B2 - クロストリジウム属の菌の毒素産生抑制活性を有するペプチド - Google Patents
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Description
で表わされるペプチド。
で表わされるペプチド。
本発明の第1の形態は、下記式(1):
本発明の第2の形態は、式(1)のペプチドを有効成分として含有する、クロストリジウム属の菌の毒素産生抑制剤を提供する。本発明の他の実施形態では、クロストリジウム属の菌の毒素産生抑制のための、式(1)のペプチドの使用、が提供される。
本発明のある実施形態では、式(1)で表わされるペプチドの有効量を患者に投与することを含む、クロストリジウム属の菌による健康被害を予防および/または治療する方法を提供する。本発明の別の実施形態では、式(2)で表わされるペプチドの有効量を患者に投与することを含む、クロストリジウム属の菌による健康被害を予防および/または治療する方法を提供する。
本発明の第4の形態は、式(1)で表わされるペプチド、またはクロストリジウム・ブチリカムを培養した培養液もしくは前記培養液の乾燥物を有効成分として含有する毒素産生抑制剤を含む、医薬組成物を提供する。本発明の別の実施形態では、式(2)で表わされるペプチド、またはクロストリジウム・ブチリカムを培養した培養液もしくは前記培養液の乾燥物を有効成分として含有する毒素産生抑制剤を含む、医薬組成物を提供する。本発明のある実施形態では、クロストリジウム・ブチリカムを培養した培養液を遠心分離して得られる菌(菌体および/もしくは芽胞)を含む沈殿もしくは上清、または前記沈殿もしくは前記上清の乾燥物を有効成分として含有する毒素産生抑制剤を含む、医薬組成物を提供する。
本発明の第5の形態は、式(1)で表わされるペプチド、またはクロストリジウム・ブチリカムを培養した培養液もしくは前記培養液の乾燥物を有効成分として含有する毒素産生抑制剤を含む、飲食品を提供する。本発明の別の実施形態では、式(2)で表わされるペプチド、またはクロストリジウム・ブチリカムを培養した培養液もしくは前記培養液の乾燥物を有効成分として含有する毒素産生抑制剤を含む、飲食品を提供する。本発明のある実施形態では、クロストリジウム・ブチリカムを培養した培養液を遠心分離して得られる菌(菌体および/もしくは芽胞)を含む沈殿もしくは上清、または前記沈殿もしくは前記上清の乾燥物を有効成分として含有する毒素産生抑制剤を含む、飲食品を提供する。
本発明の第6の形態は、式(1)で表わされるペプチド、またはクロストリジウム・ブチリカムを培養した培養液もしくは前記培養液の乾燥物を有効成分として含有する毒素産生抑制剤を含む、飼料を提供する。本発明の別の実施形態では、式(2)で表わされるペプチド、またはクロストリジウム・ブチリカムを培養した培養液もしくは前記培養液の乾燥物を有効成分として含有する毒素産生抑制剤を含む、飼料を提供する。本発明のある実施形態では、クロストリジウム・ブチリカムを培養した培養液を遠心分離して得られる菌(菌体および/もしくは芽胞)を含む沈殿もしくは上清、または前記沈殿もしくは前記上清の乾燥物を有効成分として含有する毒素産生抑制剤を含む、飼料を提供する。
(1) 下記式(1):
で表わされるペプチド。
で表わされるペプチド。
下記の手法により、式(1)で表わされるペプチド(環状CFWAH)を合成し、ウェルシュ菌に対する毒素産生抑制活性を確認した。
以下の方法により、直鎖状のペプチド(ペプチド配列:Cys−Phe−Trp−Ala−His(配列番号1))を合成した。なお、カイザーテストには、Kaiser test kit(国産化学社製)を用いた。
(1)0.3mmol相当の樹脂(Fmoc−His(1−Trt)−Wangレジン)(Novabiochem製)を量り取り、ペプチド合成用の振とう管に入れた。
(2)6mlのDMF(関東化学社製)を加えて60分振とうし、樹脂を膨潤させた。
(3)6mlのDMFで樹脂を3回洗浄した。
(4)12mlの20%(v/v)ピペリジン(関東化学社製)/DMFで樹脂を洗浄した。
(5)6mlの20%(v/v)ピペリジン/DMFを添加し、60分振とうした。
(6)カイザーテストを行った。
(7)6mlのDMFで樹脂を3回洗浄した。
(8)6mlのNMP(N−メチル−2−ピロリジニン、関東化学社製)で3回洗浄した。
(9)以下の試薬をそれぞれ別の試験管で調製した。
Fmoc−アミノ酸 0.9mmol/NMP 3ml
DCC(関東化学社製) 0.9mmol/NMP 1.5ml
HOBT・H2O 0.9mmol/NMP 1.5ml
(HOBT・H2O:1−ヒドロキシベンゾトリアゾール、国産化学社製)
なお、Fmoc−アミノ酸としては、Fmoc−Ala−OH、Fmoc−Trp(Boc)−OH、Fmoc−Phe−OH(以上、Novabiochem製)、Fmoc−Cys(Trt)−OH(国産化学社製)を、この順番で用いた。Bocはt−ブチルオキシカルボニル基を、Trtはトリチル基を指す。
(10)上記3種の試薬を振とう管に加え、3時間以上振とうした。
(11)カイザーテストによって脱保護反応を確認した。
(12)6mlのNMPで3回、6mlのDMFで3回、樹脂を洗浄した。
(13)(3)から(12)までの操作を計4回繰り返し、ペプチドを伸長させた。
(14)6mlのメタノール(ナカライテスク社製)で樹脂を3回洗浄した。
(15)得られた樹脂付きペプチドを、真空乾燥機にて乾燥させた。
上述の方法により得られた樹脂付きペプチドについて、側鎖の保護基および樹脂の除去反応を行った。
(1)乾燥させた樹脂付きペプチド50mgをフラスコに入れ、以下の組成の切断カクテルを加えて室温で60分間攪拌した。
(3)4℃で一晩静置し、ペプチドを析出させた。
(4)PTFE膜(φ4.5μm、47mm、ADVANTEC製)で吸引濾過し、析出したペプチドを回収した。
(5)回収したペプチドを、500μlのDMSOに溶解し、Sep−pak(登録商標)(C18)plusカラム(ウォーターズ社製)により精製し、60%(v/v)CH3CN/超純水溶出画分を回収した。
(6)60%(v/v)CH3CN/超純水溶出画分を濃縮乾固し、凍結乾燥することにより、側鎖の保護基および樹脂を除去した直鎖状のペプチドを得た。
上述の方法により得られた直鎖状のペプチドを、以下の方法により環化し、チオラクトン構造を有するペプチド(環状Fmoc−CFWAH)を合成した。
(1)直鎖状ペプチド10mgをフラスコに量り取り、4mlのN,N’−ジメチルアセトアミド(DMA)(関東化学社製)を加えて溶解させた。
(2)20mgのPyBOP(Novabiochem製)と20mgのジメチルアミノピリジン(Merck社製)を添加した。
(3)N2ガスを充填し、室温で攪拌しながら10時間程度攪拌した。
(4)80mlの氷冷超純水に、反応液を少しずつ添加した。
(5)Sep−pak(登録商標)(C18)plusカラム(ウォーターズ社製)により精製し、60%(v/v)CH3CN/超純水溶出画分を回収した。
(6)試料を濃縮乾固、凍結乾燥した後、1mlのDMSOに溶解させた。
(7)逆相HPLCにより、試料を精製した。逆相HPLCの測定条件は以下の通りである。
使用機器:LC−2000Plusシリーズ(日本分光社製)
カラム :Intertsil ODS−3 20×150mm(GLサイエンス社製)流速 :10ml/min
検出波長:280nm
使用機器 :液体クロマトグラフ飛行時間型質量分析計JMS−T100LC(日本電子社製)
溶媒 :A液:超純水/0.05%(v/v)TFA、B液:CH3CN/0.05%(v/v)TFA
流速 :0.2ml/min
サンプル注入量:約5μl
混合比率 :B液=20%
(8)逆相HPLCにおけるフラクション4を濃縮乾固した後、凍結乾燥し、環状ペプチド(環状Fmoc−CFWAH)を得た。
上述の方法により得られた環状のペプチドを、短時間ピペリジンで処理することにより、N末端保護基(Fmoc)を除去した。
(1)0.1mgの環状Fmoc−CFWAHを20μlのDMFに溶解し、20μlの20%(v/v)ピペリジン(国産化学社製)/DMFを添加して3分間室温で静置した。
(2)360μlの15%(v/v)CH3CN/1%(v/v)酢酸(シグマ・アルドリッチ社製)を添加した。
(3)反応液をSep−pak(登録商標)(C18)plusカラム(ウォーターズ社製)により精製し、60%(v/v)CH3CN/超純水溶出画分を回収した。
(4)試料を濃縮乾固、凍結乾燥した後、1mlのDMSOに溶解させた。
(5)逆相HPLCにより、試料を精製した。逆相HPLCの測定条件は以下の通りである。
使用機器:LC−2000Plusシリーズ(日本分光社製)
カラム :Intertsil ODS−3 20×150mm(GLサイエンス社製)
流速 :10ml/min
検出波長:220nm
(8)逆相HPLCにおけるフラクション32を濃縮乾固した後、凍結乾燥し、式(1)で表わされるチオラクトン構造を有する環状ペプチド(環状CFWAH)を得た。
ウェルシュ菌strain 13(金沢大学大学院医学系研究科・細菌感染症制御学講座保存株)を10mlのTSF培地(トリプトン40g、ソイトン4g、フルクトース5g/L)にて、37℃で6時間培養した。その後、500μlの培養液を遠心分離(15,000rpm×5分)し、菌体を回収した。
下記の手法により、クロストリジウム・ブチリカムの培養液による、クロストリジウム属の菌の毒素産生抑制活性を確認した。
ウェルシュ菌strain 13、クロストリジウム・ブチリカム・ミヤイリ 588(Clostridium butyricum MIYAIRI 588、FERM BP−2789、ミヤリサン製薬株式会社より入手)、またはクロストリジウム・ブチリカム・ATCC19398(ATCCより購入)をGAM培地(GAMブイヨン(日水製薬株式会社製)、組成:59.0g(1L分)中、ペプトン10.0g、ダイズペプトン3.0g、プロテアーゼペプトン10.0g、消化血清末13.5g、酵母エキス5.0g、肉エキス2.2g、肝臓エキス1.2g、ブドウ糖3.0g、リン酸二水素カリウム2.5g、塩化ナトリウム3.0g、溶性デンプン5.0g、L−システイン塩酸塩0.3g、チオグリコール酸ナトリウム0.3g、pH7.1)で一晩、37℃で培養した。培養液をそれぞれ2ml採取して遠心分離し(15,000rpm×5分)、菌体を回収した。菌体ペレットを2mlのGAM培地にて2回洗浄し、2mlのGAM培地に懸濁した。
マイクロアレイ解析はOhtaniらの方法(Ohtani,K.ら,Anaerobe (2010),16:258−264)に準じて行った。すなわち、コントロールのウェルシュ菌から調製したトータルRNAをCy5で、クロストリジウム・ブチリカムと共培養したウェルシュ菌から調製したトータルRNAをCy3で、それぞれラベル化した。蛍光色素Cy3およびCy5はGE Healthcareより購入した。ラベル化反応には、SuperScript Indirect cDNA labeling kit(インビトロジェン製)を用いた。
前述のマイクロアレイで確認された遺伝子発現の抑制を、ノーザンブロット解析により確認した。なお、ノーザンブロットは上述の方法にて行った。遺伝子プローブとしては、上述のPCR法にて調製したアルファ−毒素(plc、配列番号12および13のプライマーを使用)、シーター−毒素(pfoA、配列番号10および11のプライマーを使用)、カッパ−毒素(colA、配列番号14および15のプライマーを使用)、毒素調節RNA(VR−RNA、図7におけるVR、配列番号16および17のプライマーを使用)、およびVirR/VirSシステムに調節される遺伝子(CPE0845、図7における0845、配列番号18および19のプライマーを使用)を用いた。
クロストリジウム・ブチリカムagrD遺伝子を、ウェルシュ菌内で発現させたときの、ウェルシュ菌の毒素遺伝子発現に対する効果を検討した。
下記の手法により、式(1)で表わされるペプチド(AgrDcb−チオラクトン)および式(2)で表されるペプチド(AgrDcb−ラクタム)を合成し、ウェルシュ菌に対する毒素産生抑制活性を確認した。
(1)化学合成されたTrtResin(Trt(2−Cl)−resin)/Z基(ベンジルオキシカルボニル基)付きペプチド(Z基−CFWAH−TrtResin)を、株式会社スクラムより購入した。290mgの樹脂付き乾燥ペプチドを、上記組成の切断カクテル10mlに加え、室温で5時間撹拌した。その後、実施例1と同様の方法により樹脂の除去を行い、樹脂を除去した直鎖状のZ基付きペプチドを得た。
(2)直鎖状のZ基付きペプチドを用いて、実施例1と同様の方法によりPyBOPを用いた脱水環化反応を行った。これにより、環状Z基−CFWAHを得た。
(3)次に、TFA/チオアニソールを用いてN末端保護基であるZ基を除去した。すなわち11mgの上記環状Z基−CFWAHを、下記の切断カクテル(2)に加え、室温で12.5時間撹拌した。
(5)反応液をSep−pak(登録商標)(C18)plusカラム(ウォーターズ社製)により精製し、30%(v/v)CH3CN/超純水/0.1%(v/v)TFA溶出画分を回収した。
(6)試料を濃縮乾固、凍結乾燥した後、DMSOに溶解させた。
(7)上記の条件で逆相HPLCによる精製を行った後、試料を乾固させてAgrDcb−チオラクトン(CFWAH)を得た。
次に、アルカリ転化反応により式(2)で表されるペプチド(AgrDcb−ラクタム)を合成した。
(1)上記の方法で合成したAgrDcb−チオラクトンをDMSOに溶解し、10μg/μl溶液を調製した後、超純水を加えて3μg/μl溶液に希釈した。
(2)10μlの上記溶液に、28%(w/w)アンモニア水溶液10μlを加え、37℃で30分間反応させた。
(3)反応液に0.05%(v/v)TFA水溶液120μlを加えて反応を停止させた後、5%酢酸を用いてpHを約7に調整した。
(4)上記の条件で逆相HPLCによる精製を行い、得られた各フラクション中を上記条件にてESI−MSにより分析し、目的のm/z=645を含むフラクションを回収した。
(5)得られたペプチドフラクションを乾固し、AgrDcb−ラクタム(CFWAH)を得た。
AgrDcb−チオラクトンおよびAgrDcb−ラクタムを用いて、ウェルシュ菌の毒素産生抑制活性を評価した。
実施例(3)の手法に準じて、式(1)におけるR1、およびX1〜X4がそれぞれ表9のアミノ酸であるチオラクトン構造を有する環状ペプチドを合成し、ウェルシュ菌シーター−毒素(pfoA)をコードする遺伝子発現を定量PCR測定した。なお、表9におけるZ基(ベンジルオキシカルボニル基)付きペプチドは、上記のPyBOPを用いた脱水環化反応後、TFA/チオアニソールを行わずに、Sep−pak(登録商標)(C18)plusカラム(ウォーターズ社製)および逆相HPLCにて精製することにより得た。
クロストリジウム・ブチリカムがAgrDを細胞外へ分泌していること確認した。
使用機器 :液体クロマトグラフ飛行時間型質量分析計JMS−T100LC(日本電子社製)
カラム :ZORBAX Eclipse XDB−C18, 5μm, 2.1×50mm(アジレントテクノロジー社製)
溶媒 :A液:超純水/0.05%(v/v)TFA、B液:CH3CN/0.05%(v/v)TFA
検出質量数 :m/z=645
流速 :0.2 ml/分
HPLC溶出条件:
アミノ酸6残基からなる環状ペプチド。
〔配列番号:6〕
アミノ酸7残基からなる環状ペプチド。
〔配列番号:7〕
アミノ酸8残基からなる環状ペプチド。
〔配列番号:8〕
クロストリジウム・ブチリカムagrDを含むDNA断片の増幅のためのPCRプライマー配列。
〔配列番号:9〕
クロストリジウム・ブチリカムagrDを含むDNA断片の増幅のためのPCRプライマー配列。
〔配列番号:10〕
ウェルシュ菌pfoAを含むDNA断片の増幅のためのPCRプライマー配列。
〔配列番号:11〕
ウェルシュ菌pfoAを含むDNA断片の増幅のためのPCRプライマー配列。
〔配列番号:12〕
ウェルシュ菌plcを含むDNA断片の増幅のためのPCRプライマー配列。
〔配列番号:13〕
ウェルシュ菌plcを含むDNA断片の増幅のためのPCRプライマー配列。
〔配列番号:14〕
ウェルシュ菌colAを含むDNA断片の増幅のためのPCRプライマー配列。
〔配列番号:15〕
ウェルシュ菌colAを含むDNA断片の増幅のためのPCRプライマー配列。
〔配列番号:16〕
ウェルシュ菌VR−RNAを含むDNA断片の増幅のためのPCRプライマー配列。
〔配列番号:17〕
ウェルシュ菌VR−RNAを含むDNA断片の増幅のためのPCRプライマー配列。
〔配列番号:18〕
ウェルシュ菌CPE0845を含むDNA断片の増幅のためのPCRプライマー配列。
〔配列番号:19〕
ウェルシュ菌CPE0845を含むDNA断片の増幅のためのPCRプライマー配列。
〔配列番号:27〕
ウェルシュ菌pfoAの定量PCR用プライマー配列。
〔配列番号:28〕
ウェルシュ菌pfoAの定量PCR用プライマー配列。
〔配列番号:29〕
ウェルシュ菌16S rRNAの定量PCR用プライマー配列。
〔配列番号:30〕
ウェルシュ菌16S rRNAの定量PCR用プライマー配列。
Claims (13)
- 下記式(1):
式(1)中、R1は水素原子、アミノ酸、オルニチン、サルコシン、デスモシン、イソデスモシン、ヒドロキシリジン、3−ヒドロキシプロリン、4−ヒドロキシプロリン、2−アミノアジピン酸、3−アミノアジピン酸、β−アラニン、β−アミノプロピオン酸、2−アミノ酪酸、4−アミノ酪酸、6−アミノカプロン酸、2−アミノヘプタン酸、2−アミノイソ酪酸および3−アミノイソ酪酸、ならびに置換または無置換の、炭素数1〜10のアシル基、ベンジルオキシカルボニル基、9−フルオレニルメチルオキシカルボニル基およびフェニルイソチオシアネート基からなる群から選択され、X 1 、X 2 、X 3 およびX 4 が下記(1−1)〜(1−4)のいずれかで表わされるペプチド:
(1−1) X1 はAla、Gly、Trp、Phe、Val、Leu、IleおよびTyrからなる群から選択され、X 2 はPhe、TrpおよびTyrからなる群から選択され、X3はAlaであり、X4はHis、Ala、Thr、およびSerからなる群から選択される、ただし、X2がPheのときはX4がThrであり、X4がAlaのときはX1がAlaである;
(1−2) X 1 はAlaであり、X 2 はTrpであり、X 3 はPheであり、X 4 はAlaである;
(1−3) X 1 はLeuであり、X 2 はTrpであり、X 3 はPheであり、X 4 はSerである;
(1−4) X 1 はLeuであり、X 2 はPheであり、X 3 はTrpであり、X 4 はThrである。 - 前記式(1)中、R1が水素原子、またはベンジルオキシカルボニル基である、請求項1に記載のペプチド。
- 前記(1−1)において、X1がPhe、Trp、Tyr、Ala、Val、Leu、およびIleからなる群から選択される、請求項1または2に記載のペプチド。
- 前記(1−1)において、X 1 、X 2 、X 3 およびX 4 が下記(1−5)〜(1−8)のいずれかで表わされる、請求項1〜3のいずれか1項に記載のペプチド:
(1−5) X 1 はPheであり、X 2 はTrpであり、X 3 はAlaであり、X 4 はHisである;
(1−6) X 1 はLeuであり、X 2 はTrpであり、X 3 はAlaであり、X 4 はThrである;
(1−7) X 1 はAlaであり、X 2 はTrpであり、X 3 はAlaであり、X 4 はAlaである;
(1−8) X 1 はLeuであり、X 2 はTrpであり、X 3 はAlaであり、X 4 はSerである。 - 下記式(2):
式(2)中、R2は水素原子、アミノ酸、オルニチン、サルコシン、デスモシン、イソデスモシン、ヒドロキシリジン、3−ヒドロキシプロリン、4−ヒドロキシプロリン、2−アミノアジピン酸、3−アミノアジピン酸、β−アラニン、β−アミノプロピオン酸、2−アミノ酪酸、4−アミノ酪酸、6−アミノカプロン酸、2−アミノヘプタン酸、2−アミノイソ酪酸および3−アミノイソ酪酸、ならびに置換または無置換の、炭素数1〜10のアシル基、ベンジルオキシカルボニル基、9−フルオレニルメチルオキシカルボニル基およびフェニルイソチオシアネート基からなる群から選択され、ZはCysであり、X 5 、X 6 、X 7 およびX 8 が下記(2−1)〜(2−4)のいずれかで表わされるペプチド:
(2−1) X5 はAla、Gly、Trp、Phe、Val、Leu、IleおよびTyrからなる群から選択され、X 6 はPhe、TrpおよびTyrからなる群から選択され、X7 はAlaであり、X 8 はHis、Ala、ThrおよびSerからなる群から選択される、ただし、X6がPheのときはX8がThrであり、X8がAlaのときはX5がAlaである;
(2−2) X 5 はAlaであり、X 6 はTrpであり、X 7 はPheであり、X 8 はAlaである;
(2−3) X 5 はLeuであり、X 6 はTrpであり、X 7 はPheであり、X 8 はSerである;
(2−4) X 5 はLeuであり、X 6 はPheであり、X 7 はTrpであり、X 8 はThrである。 - 前記式(2)中、R2が水素原子、またはベンジルオキシカルボニル基である、請求項5に記載のペプチド。
- 前記式(2−1)において、X5がPhe、Trp、Tyr、Ala、Val、Leu、およびIleからなる群から選択される、請求項5または6に記載のペプチド。
- 前記(2−1)において、X 5 、X 6 、X 7 およびX 8 が下記(2−5)〜(2−8)のいずれかで表わされる、請求項5〜7のいずれか1項に記載のペプチド:
(2−5) X 5 はPheであり、X 6 はTrpであり、X 7 はAlaであり、X 8 はHisである;
(2−6) X 5 はLeuであり、X 6 はTrpであり、X 7 はAlaであり、X 8 はThrである;
(2−7) X 5 はAlaであり、X 6 はTrpであり、X 7 はAlaであり、X 8 はAlaである;
(2−8) X 5 はLeuであり、X 6 はTrpであり、X 7 はAlaであり、X 8 はSerである。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載のペプチドを有効成分として含有する、クロストリジウム属の菌の毒素産生抑制剤。
- クロストリジウム・ブチリカム(Clostridium butyricum)を培養した培養液または前記培養液の乾燥物を有効成分として含有する、クロストリジウム属の菌の毒素産生抑制剤であって、
前記クロストリジウム属の菌が、ウェルシュ菌(Clostridium perfringens)である、毒素産生抑制剤。 - 前記クロストリジウム・ブチリカムが、クロストリジウム・ブチリカム・ミヤイリ 588(Clostridium butyricum MIYAIRI 588、FERM BP−2789)である、請求項10に記載の毒素産生抑制剤。
- 前記クロストリジウム属の菌が、ウェルシュ菌(Clostridium perfringens)である、請求項9に記載の毒素産生抑制剤。
- 請求項9〜12のいずれか1項に記載の毒素産生抑制剤を含む、医薬組成物、飲食品、または飼料。
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