JP6099756B2 - Methods for introducing fluorine-containing amino acids into peptides or proteins - Google Patents

Methods for introducing fluorine-containing amino acids into peptides or proteins Download PDF

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Description

本発明は、PET診断試薬、抗体型診断薬、及びペプチド型診断薬、並びにタンパク質型医薬品の体内分布測定に適用される技術に関する。より具体的には、本発明は、ペプチド又はタンパク質へのフッ素含有アミノ酸導入法(フッ素導入法)、とりわけペプチド又はタンパク質の18F含有アミノ酸導入法(18F標識法)に関する。The present invention relates to a technique applied to biodistribution measurement of PET diagnostic reagents, antibody-type diagnostic agents, peptide-type diagnostic agents, and protein-type pharmaceutical agents. More specifically, the present invention relates to a method for introducing a fluorine-containing amino acid into a peptide or protein (fluorine introduction method), particularly, a method for introducing an 18 F-containing amino acid into a peptide or protein ( 18 F labeling method).

フッ素の放射性同位体18F(半減期:110分)は、臨床分野ではPETプローブへの用途において最も有用な核種として知られている。The radioisotope 18 F (half-life: 110 minutes) of fluorine is known in the clinical field as the most useful nuclide for PET probe applications.

現在、18F標識診断薬としてグルコース誘導体である[18F]FDGががん診断に用いられている。この診断薬は、がん組織での高い糖代謝活性により、[18F]FDGががん組織に集積することを利用したもので、がんの超早期診断や治療効果判定に用いられている。Currently, [ 18 F] FDG, which is a glucose derivative, is used for cancer diagnosis as an 18 F-labeled diagnostic agent. This diagnostic agent uses the accumulation of [ 18 F] FDG in cancer tissue due to high sugar metabolic activity in cancer tissue, and is used for ultra-early diagnosis of cancer and judgment of therapeutic effect. .

特開2009−106268号公報(特許文献1)には、フッ素含有アミノ酸であるFMT(フルオロメチル−L−チロシン)やFET(フルオロエチル−L−チロシン)を、酵素化学的手法によりone-potでペプチドやタンパク質のN末端に導入する方法(Nexta法)が記載されている。   JP-A-2009-106268 (Patent Document 1) discloses FMT (fluoromethyl-L-tyrosine) and FET (fluoroethyl-L-tyrosine), which are fluorine-containing amino acids, in one-pot using an enzymatic method. A method of introducing into the N-terminus of a peptide or protein (Nexta method) is described.

特開2009−106268号公報JP 2009-106268 A

糖代謝活性を利用する18F標識診断薬は臨床的に使用されているが、がん診断によっては適用できないものもある。一方で、がん以外の疾病診断におけるPETの利用も大いに期待されている。このため、がんの超早期診断、脳神経疾患及び循環器系疾患診断に用いる、[18F]FDG以外の放射性診断薬のためのプローブが多数提案されてきた。しかし、それらの多種の新規プローブの合成のために、従来の自動合成装置をプローブごとに設計及び製作しなければならず、著しく非効率であった。この非効率さは、新規プローブの開発を妨げる原因となっていた。Although 18 F-labeled diagnostic agents that utilize sugar metabolic activity are used clinically, some may not be applied depending on the cancer diagnosis. On the other hand, the use of PET in diagnosis of diseases other than cancer is also highly expected. For this reason, many probes for radioactive diagnostic agents other than [ 18 F] FDG have been proposed for use in ultra-early diagnosis of cancer, cranial nerve disease and cardiovascular disease diagnosis. However, in order to synthesize these various kinds of new probes, a conventional automatic synthesizer must be designed and manufactured for each probe, which is extremely inefficient. This inefficiency has hindered the development of new probes.

なお、従来から[18F]SFB(N−スクシンイミジル−4−[18F] フルオロベンゾエート)が、ペプチド、タンパク質その他の高分子を18F標識する試薬として広く用いられてきた。しかしながら、[18F] SFBを用いてバッチ合成する場合、合成時間に1〜1.5時間もの長い時間を必要とする。また、操作も煩雑である。このため、[18F] SFBを用いた合成が可能な施設は一部に限られていた。さらに18F標識部位を選択的に指定できず、ペプチドやタンパク質の活性を損なう可能性があるため、18F標識可能なペプチド、タンパク質が限られていた。Conventionally, [ 18 F] SFB (N-succinimidyl-4- [ 18 F] fluorobenzoate) has been widely used as a reagent for labeling peptides, proteins and other macromolecules with 18 F. However, when batch synthesis is performed using [ 18 F] SFB, the synthesis time requires as long as 1 to 1.5 hours. Also, the operation is complicated. For this reason, some facilities that can be synthesized using [ 18 F] SFB have been limited. Furthermore, since 18 F labeling sites cannot be selectively designated and the activity of peptides and proteins may be impaired, peptides and proteins capable of 18 F labeling have been limited.

一方、18F標識アミノ酸をペプチドやタンパク質に導入する方法は、標識されるペプチドやタンパク質の機能を損なわない点で好ましい。18F標識アミノ酸の導入手法としては、ペプチド合成法、遺伝子工学的方法及び酵素化学的方法が挙げられる。しかしながら、ペプチド合成法ではアミノ酸1分子の導入に1日以上の時間がかかり、遺伝子工学的方法では手間が煩雑であり、酵素化学的方法では導入効率があまり良くないという問題があった。On the other hand, the method of introducing an 18 F-labeled amino acid into a peptide or protein is preferable because it does not impair the function of the peptide or protein to be labeled. Examples of the technique for introducing 18 F-labeled amino acid include peptide synthesis, genetic engineering, and enzymatic chemistry. However, the peptide synthesis method has a problem that it takes one day or more to introduce one amino acid molecule, the genetic engineering method is troublesome, and the enzyme chemical method has a problem that the introduction efficiency is not so good.

例えば、特開2009−106268号公報に開示のNexta法(酵素化学的方法)によれば、1)目的ペプチド又はタンパク質、2)導入すべきフッ素含有アミノ酸、3)tRNA、4)アミノアシルtRNA合成酵素、及び5)アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素を含む混合溶液を用いて、前記目的ペプチド又はタンパク質に前記フッ素含有アミノ酸が導入される(請求項1)。tRNAのアミノアシル化、アミノ酸の目的ペプチド又はタンパク質への転移反応が引き続いて起こり、アミノアシルtRNAは系中で自発的に作製され、また、tRNAは、触媒として働き再利用される([0010])。この方法では、20分間で反応が完了する旨が開示されている([0031])。   For example, according to the Nexta method (enzymatic method) disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-106268, 1) a target peptide or protein, 2) a fluorine-containing amino acid to be introduced, 3) tRNA, 4) an aminoacyl tRNA synthetase And 5) The fluorine-containing amino acid is introduced into the target peptide or protein using a mixed solution containing an aminoacyl-tRNA protein transferase (claim 1). Aminoacylation of tRNA, transfer reaction of amino acid to the target peptide or protein occurs subsequently, and aminoacyl tRNA is produced spontaneously in the system, and tRNA acts as a catalyst and is reused ([0010]). This method discloses that the reaction is completed in 20 minutes ([0031]).

しかしながら、導入すべきフッ素含有アミノ酸が[18F]含有アミノ酸の場合には、従来のNexta法を用いることには問題があった。すなわち、まず、[18F]含有アミノ酸を調製(合成、精製、放射化学的純度の検査など)するために、20〜30分間程度は要する。続いて、調製された[18F]含有アミノ酸を従来のNexta法に供すると、Nexta法自体で20分間を要するので、18F標識アミノ酸をペプチドやタンパク質に導入するには、トータル時間として40〜50分間程度は要する。そうすると、放射性同位体18Fの半減期が110分であることから判断して、Nexta法の時間短縮が必要である。However, when the fluorine-containing amino acid to be introduced is an [ 18 F] -containing amino acid, there is a problem in using the conventional Nexta method. That is, first, it takes about 20 to 30 minutes to prepare [ 18 F] -containing amino acid (synthesis, purification, radiochemical purity test, etc.). Subsequently, when the prepared [ 18 F] -containing amino acid is subjected to the conventional Nexta method, the Next method itself requires 20 minutes. Therefore, in order to introduce an 18 F-labeled amino acid into a peptide or protein, a total time of 40 to It takes about 50 minutes. In this case, it is necessary to reduce the time of the Nexta method, judging from the half-life of the radioisotope 18 F being 110 minutes.

そこで、本発明の目的は、酵素化学的方法を用いて従来の方法より短時間でフッ素含有アミノ酸をペプチドやタンパク質に導入することのできる方法を提供することにある。とりわけ、本発明の目的は、酵素化学的方法を用いて従来の方法より短時間で[18F]含有アミノ酸をペプチドやタンパク質に導入することのできる方法を提供することにある。Accordingly, an object of the present invention is to provide a method capable of introducing a fluorine-containing amino acid into a peptide or protein in a shorter time than a conventional method using an enzymatic chemical method. In particular, an object of the present invention is to provide a method capable of introducing an [ 18 F] -containing amino acid into a peptide or protein in a shorter time than a conventional method using an enzymatic chemical method.

本発明者らは、鋭意検討の結果、フッ素含有アミノ酸を導入すべきペプチド又はタンパク質とアミノアシルtRNAタンパク質転移酵素との複合体を予め形成しておき、その後、Nexta法類似反応を行わせることによって、フッ素含有アミノ酸の導入反応の時間を大幅に短縮できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies, the present inventors have previously formed a complex of a peptide or protein into which a fluorine-containing amino acid is to be introduced and an aminoacyl-tRNA protein transferase, and then performing a Nexta-like reaction, It has been found that the time for introducing fluorine-containing amino acids can be greatly reduced, and the present invention has been completed.

本発明は、以下の発明を含む。   The present invention includes the following inventions.

(1) フッ素含有アミノ酸を導入すべきペプチド又はタンパク質と、アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素とを混合し、前記ペプチド又はタンパク質と前記アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素との複合体を形成する工程と、
前記複合体と、導入すべきフッ素含有アミノ酸、tRNA、及びアミノアシルtRNA合成酵素を含む試薬溶液とを混合して、前記ペプチド又はタンパク質に前記フッ素含有アミノ酸を導入する工程とを含む、ペプチド又はタンパク質にフッ素含有アミノ酸を導入する方法。
(1) mixing a peptide or protein into which a fluorine-containing amino acid is to be introduced and an aminoacyl tRNA protein transferase to form a complex of the peptide or protein and the aminoacyl tRNA protein transferase;
Mixing the complex with a reagent solution containing a fluorine-containing amino acid to be introduced, tRNA, and aminoacyl-tRNA synthetase, and introducing the fluorine-containing amino acid into the peptide or protein. A method for introducing a fluorine-containing amino acid.

(2) 前記複合体の形成工程において、前記アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素に対して、過剰モル量の前記ペプチド又はタンパク質を用いる、上記(1)に記載の方法。 (2) The method according to (1) above, wherein in the complex formation step, an excess molar amount of the peptide or protein is used with respect to the aminoacyl-tRNA protein transferase.

(3) 前記複合体の形成工程において、前記ペプチド又はタンパク質を、前記アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素に対して、モル比で表して、2/1〜10,000/1の量で用いる、上記(1)又は(2)に記載の方法。 (3) In the step of forming the complex, the peptide or protein is used in an amount of 2/1 to 10,000 / 1, expressed in molar ratio with respect to the aminoacyl-tRNA protein transferase. ) Or the method according to (2).

(4) 前記アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素が、ロイシル/フェニルアラニルtRNAタンパク質転移酵素(L/F−T)である、上記(1)〜(3)のいずれかに記載の方法。 (4) The method according to any one of (1) to (3) above, wherein the aminoacyl tRNA protein transferase is leucyl / phenylalanyl tRNA protein transferase (L / F-T).

(5) 前記フッ素含有アミノ酸は、[18F]を含む、上記(1)〜(4)のいずれかに記載の方法。(5) the fluorine-containing amino acids include [18 F], The method according to any one of the above (1) to (4).

(6) 前記フッ素含有アミノ酸が、2−アミノ−3−(4−[18F]フルオロメトキシフェニル)プロピオン酸([18F]FMT)及び2−アミノ−3−[4−(2−[18F]フルオロエトキシ)フェニル]プロピオン酸([18F]FET)からなる群から選ばれる、上記(1)〜(5)のいずれかに記載の方法。(6) The fluorine-containing amino acids are 2-amino-3- (4- [ 18 F] fluoromethoxyphenyl) propionic acid ([ 18 F] FMT) and 2-amino-3- [4- (2- [ 18 The method according to any one of (1) to (5) above, which is selected from the group consisting of [F] fluoroethoxy) phenyl] propionic acid ([ 18 F] FET).

(7) 前記フッ素含有アミノ酸を導入すべきペプチド又はタンパク質のN末端残基が塩基性アミノ酸残基であり、前記フッ素含有アミノ酸が前記ペプチド又はタンパク質のN末端に導入される、上記(1)〜(6)のいずれかに記載の方法。 (7) The N-terminal residue of the peptide or protein to which the fluorine-containing amino acid is to be introduced is a basic amino acid residue, and the fluorine-containing amino acid is introduced to the N-terminus of the peptide or protein. The method according to any one of (6).

本発明において「ペプチド」とは、2個以上のアミノ酸を含有するアミノ酸配列を有するものをいう。また、本発明において「タンパク質」とは、分子量5,000以上のペプチドをいう。さらに、本発明におけるタンパク質は、例えば生体内で産生されたものである場合には、生体内で何らかの機能・活性を示し得るペプチドである。   In the present invention, “peptide” refers to a peptide having an amino acid sequence containing two or more amino acids. In the present invention, “protein” refers to a peptide having a molecular weight of 5,000 or more. Furthermore, the protein in the present invention is a peptide that can exhibit some function / activity in vivo, for example, when it is produced in vivo.

本発明における「アミノ酸」には、α−、β−、γ−アミノ酸が含まれる。   The “amino acid” in the present invention includes α-, β-, and γ-amino acids.

本発明においては、「フッ素を導入する」ことはフッ素含有アミノ酸を導入することによって行うため、本明細書において、「フッ素導入」はフッ素含有アミノ酸の導入と同じ意味で用いる。   In the present invention, “introducing fluorine” is performed by introducing a fluorine-containing amino acid. Therefore, in this specification, “fluorine introduction” is used in the same meaning as introduction of a fluorine-containing amino acid.

さらに、本発明において、酵素化学的方法を用いてフッ素含有アミノ酸をペプチド又はタンパク質に、より効率よく導入するために、以下の(2−1)〜(2−10)のようにしてもよい。すなわち、上記の方法において、18F標識アミノ酸を導入すべきペプチド又はタンパク質に、あらかじめ特定の配列を付加して活性化ペプチド又はタンパク質としておくことで、18F標識アミノ酸の導入効率が向上する。活性化配列の導入は、任意工程である。Furthermore, in the present invention, in order to more efficiently introduce a fluorine-containing amino acid into a peptide or protein using an enzymatic method, the following (2-1) to (2-10) may be used. That is, in the above method, the efficiency of introducing the 18 F-labeled amino acid is improved by adding a specific sequence to the peptide or protein to which the 18 F-labeled amino acid is to be introduced in advance to obtain an activated peptide or protein. Introduction of the activation sequence is an optional step.

(2−1)
N末端アミノ酸残基として塩基性アミノ酸残基と、前記N末端アミノ酸残基に隣接するアミノ酸残基として、側鎖に水酸基を有するアミノ酸残基、側鎖に正電荷を有する親水性アミノ酸残基、若しくは側鎖が−H、−CH又は−C(CH)Cであるアミノ酸残基とを少なくとも有する活性化配列を、フッ素を導入すべきペプチド又はタンパク質に付加し、活性化ペプチド又はタンパク質を得る工程と、
得られた活性化ペプチド又はタンパク質と、アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素とを混合し、前記ペプチド又はタンパク質と前記アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素との複合体を形成する工程と、
前記複合体と、導入すべきフッ素含有アミノ酸、tRNA、及びアミノアシルtRNA合成酵素を含む試薬溶液とを混合して、前記ペプチド又はタンパク質に前記フッ素含有アミノ酸を導入する工程とを含む、ペプチド又はタンパク質にフッ素含有アミノ酸を導入する方法。
(2-1)
A basic amino acid residue as the N-terminal amino acid residue, an amino acid residue adjacent to the N-terminal amino acid residue, an amino acid residue having a hydroxyl group in the side chain, a hydrophilic amino acid residue having a positive charge in the side chain, Alternatively, an activation sequence having at least an amino acid residue whose side chain is —H, —CH 3 or —C (CH 3 ) C 2 H 5 is added to a peptide or protein to which fluorine is to be introduced, and the activation peptide Or obtaining a protein;
Mixing the obtained activated peptide or protein and aminoacyl-tRNA protein transferase to form a complex of the peptide or protein and the aminoacyl-tRNA protein transferase;
Mixing the complex with a reagent solution containing a fluorine-containing amino acid to be introduced, tRNA, and aminoacyl-tRNA synthetase, and introducing the fluorine-containing amino acid into the peptide or protein. A method for introducing a fluorine-containing amino acid.

(2−2)
前記フッ素を導入すべきペプチド又はタンパク質のN末端残基が塩基性アミノ酸残基でない、上記(2−1)の方法。
(2-2)
The method according to (2-1) above, wherein the N-terminal residue of the peptide or protein into which fluorine is to be introduced is not a basic amino acid residue.

(2−3)
前記フッ素を導入すべきペプチド又はタンパク質のN末端から2番目のアミノ酸残基が、側鎖に水酸基を有するアミノ酸残基、側鎖に正電荷を有する親水性アミノ酸残基、及び側鎖が−H、−CH、−C(CH)C及び−CHCONHであるアミノ酸残基のいずれでもない、上記(2−2)の方法。
(2-3)
The second amino acid residue from the N-terminus of the peptide or protein into which fluorine is to be introduced is an amino acid residue having a hydroxyl group in the side chain, a hydrophilic amino acid residue having a positive charge in the side chain, and a side chain of -H , —CH 3 , —C (CH 3 ) C 2 H 5 and —CH 2 CONH 2, which is not any of the amino acid residues, the method of (2-2) above.

(2−4)
前記活性化配列における前記水酸基を有するアミノ酸が、セリン又はトレオニンである、上記(2−1)〜(2−3)のいずれかの方法。
(2-4)
The method according to any one of (2-1) to (2-3) above, wherein the amino acid having a hydroxyl group in the activation sequence is serine or threonine.

(2−5)
前記活性化配列における前記正電荷を有する親水性アミノ酸残基が、リジン又はアルギニンである、上記(2−1)〜(2−4)のいずれかの方法。
(2-5)
The method according to any one of (2-1) to (2-4) above, wherein the hydrophilic amino acid residue having a positive charge in the activation sequence is lysine or arginine.

(2−6)
前記活性化配列における前記2番目のアミノ酸残基が、グリシン、アラニン、イソロイシン、チロシン又はアスパラギンである、上記(2−1)〜(2−3)のいずれかの方法。
(2-6)
The method according to any one of (2-1) to (2-3) above, wherein the second amino acid residue in the activation sequence is glycine, alanine, isoleucine, tyrosine or asparagine.

(2−7)
前記活性化配列が、スペーサ基を含む、上記(2−1)〜(2−6)のいずれかの方法。
(2-7)
The method according to any one of (2-1) to (2-6) above, wherein the activation sequence contains a spacer group.

(2−8)
前記スペーサ基がペプチドである、上記(2−7)の方法。
(2-8)
The method according to (2-7) above, wherein the spacer group is a peptide.

(2−9)
前記スペーサ基が炭素数2〜6のアルキレンオキシド含有基である、上記(2−7)の方法。
(2-9)
The method according to (2-7) above, wherein the spacer group is an alkylene oxide-containing group having 2 to 6 carbon atoms.

(2−10)
前記塩基性アミノ酸残基がリジン残基又はアルギニン残基である、上記(2−1)〜(2−9)のいずれかの方法。
(2-10)
The method according to any one of (2-1) to (2-9) above, wherein the basic amino acid residue is a lysine residue or an arginine residue.

本発明において、フッ素含有アミノ酸を導入すべきペプチド又はタンパク質とアミノアシルtRNAタンパク質転移酵素との複合体を予め形成しておき、その後、Nexta法類似反応を行わせることによって、フッ素含有アミノ酸の導入反応の時間を大幅に短縮(例えば、1分以下の時間)できる。このため、本発明の方法は、放射性同位体18Fの半減期が110分であることから判断して、[18F]含有アミノ酸をペプチド又はタンパク質に導入するために非常に有用である。In the present invention, a complex of a peptide or protein to which a fluorine-containing amino acid is to be introduced and an aminoacyl-tRNA protein transferase is formed in advance, and then a reaction similar to the Nexta method is performed, whereby the reaction of introducing the fluorine-containing amino acid is Time can be greatly shortened (for example, time of 1 minute or less). Thus, the method of the present invention is very useful for introducing [ 18 F] -containing amino acids into peptides or proteins, judging from the half-life of radioisotope 18 F being 110 minutes.

実施例1において、初期0分、インキュベート1分、及びインキュベート10分での蛍光検出HPLCの測定結果を示す。In Example 1, the measurement result of fluorescence detection HPLC in the initial 0 minute, incubation 1 minute, and incubation 10 minutes is shown.

[1.フッ素を導入すべきタンパク質又はペプチド]
フッ素を導入すべきペプチド又はタンパク質は、天然のアミノ酸配列を有するもの及び非天然のアミノ酸配列を有するものを問わない。天然のアミノ酸配列を有するペプチド又はタンパク質は、例えば種々の生物の生体内からの単離により得られるものでありうる。あるいは、遺伝子工学的手法や有機合成などの公知の手法を用いて人工的に産生されたものでありうる。非天然のアミノ酸配列を有するペプチド又はタンパク質も、遺伝子工学的手法や有機合成などの公知の手法を用いて人工的に産生されたものでありうる。
[1. Protein or peptide to which fluorine is to be introduced]
The peptide or protein into which fluorine is to be introduced does not matter whether it has a natural amino acid sequence or a non-natural amino acid sequence. A peptide or protein having a natural amino acid sequence can be obtained, for example, by isolation from various living organisms. Alternatively, it may be artificially produced using a known technique such as a genetic engineering technique or organic synthesis. A peptide or protein having an unnatural amino acid sequence can also be artificially produced using a known technique such as a genetic engineering technique or organic synthesis.

フッ素を導入すべきペプチド又はタンパク質の配列に特に制限はないが、Nexta法進行のために、N末端残基は塩基性アミノ酸残基(例えばリジン残基やアルギニン残基)である。   The sequence of the peptide or protein to which fluorine is to be introduced is not particularly limited, but the N-terminal residue is a basic amino acid residue (for example, lysine residue or arginine residue) for the progress of the Nexta method.

ただし、[2.活性化配列]に説明するように、前記ペプチド又はタンパク質とアミノアシルtRNAタンパク質転移酵素との複合体形成の前に、予め、フッ素を導入すべきペプチド又はタンパク質に活性化配列を付加して、活性化ペプチド又はタンパク質としてもよい。   However, [2. As described in [Activation Sequence], prior to complex formation between the peptide or protein and aminoacyl-tRNA protein transferase, an activation sequence is added to the peptide or protein into which fluorine is to be introduced in advance to activate. It may be a peptide or a protein.

[2.活性化配列]
フッ素を導入すべきペプチド又はタンパク質は、任意に、複合体形成の前(フッ素導入前)に、活性化配列が付加されることによって、活性化ペプチド又はタンパク質に変換される。
[2. Activation sequence]
The peptide or protein into which fluorine is to be introduced is optionally converted into an activated peptide or protein by adding an activation sequence prior to complex formation (before fluorine introduction).

活性化配列は、特定の2アミノ酸残基からなるペプチド配列を少なくとも含む。特定の2アミノ酸残基は、それぞれ、天然アミノ酸に由来する残基であってもよいし、非天然アミノ酸に由来する残基であってもよい。   The activation sequence includes at least a peptide sequence consisting of two specific amino acid residues. Each of the specific 2 amino acid residues may be a residue derived from a natural amino acid or a residue derived from an unnatural amino acid.

活性化配列のN末端アミノ酸残基は、塩基性アミノ酸である。具体的には、リジン残基やアルギニン残基が挙げられる。   The N-terminal amino acid residue of the activation sequence is a basic amino acid. Specific examples include lysine residues and arginine residues.

また、活性化配列のN末端アミノ酸残基に隣接するアミノ酸残基(すなわちN末端から2番目のアミノ酸残基)としては、以下が挙げられる。
・側鎖に水酸基を有するアミノ酸残基(水酸基は、通常の水酸基及びフェノール性水酸基を含む)
・側鎖に正電荷を有する親水性アミノ酸残基
・側鎖が−H、−CH、−C(CH)C又は−CHCONHであるアミノ酸残基
Examples of the amino acid residue adjacent to the N-terminal amino acid residue of the activation sequence (that is, the second amino acid residue from the N-terminal) include the following.
-Amino acid residue having a hydroxyl group in the side chain (hydroxyl group includes normal hydroxyl group and phenolic hydroxyl group)
-A hydrophilic amino acid residue having a positive charge in the side chain-Amino acid residue in which the side chain is -H, -CH 3 , -C (CH 3 ) C 2 H 5 or -CH 2 CONH 2

これらのアミノ酸残基のうち、フッ素導入反応の活性化効率の高さに鑑みると、側鎖に(フェノール性水酸基でない)通常の水酸基を有するアミノ酸残基、及び側鎖に正電荷を有する親水性アミノ酸残基がより好ましい。   Among these amino acid residues, in view of the high activation efficiency of the fluorine introduction reaction, amino acid residues having a normal hydroxyl group (not a phenolic hydroxyl group) in the side chain and hydrophilicity having a positive charge in the side chain Amino acid residues are more preferred.

側鎖に水酸基を有するアミノ酸の例としては、セリン、トレオニン及びチロシン等が挙げられる。側鎖に正電荷を有する親水性アミノ酸の例としては、リジン及びアルギニン等が挙げられる。側鎖が−Hであるアミノ酸の例としてはグリシン、側鎖が−CHであるアミノ酸の例としてはアラニン、側鎖が−C(CH)Cであるアミノ酸の例としてはイソロイシン、側鎖が−CHCONHであるアミノ酸の例としてはアスパラギンが挙げられる。Examples of amino acids having a hydroxyl group in the side chain include serine, threonine, and tyrosine. Examples of hydrophilic amino acids having a positive charge in the side chain include lysine and arginine. An example of an amino acid whose side chain is —H is glycine, an example of an amino acid whose side chain is —CH 3 is alanine, and an example of an amino acid whose side chain is —C (CH 3 ) C 2 H 5 is isoleucine. An example of an amino acid whose side chain is —CH 2 CONH 2 is asparagine.

2番目のアミノ残基が天然のα−アミノ酸のものである場合、活性化効率の高さは、おおよそ、セリン、アルギニン、トレオニン、リジン、グリシン、アラニン、イソロイシン、チロシン及びアスパラギンの順であることが本発明者らによって確認されている。   When the second amino residue is a natural α-amino acid, the activation efficiency should be approximately in the order of serine, arginine, threonine, lysine, glycine, alanine, isoleucine, tyrosine and asparagine. Has been confirmed by the present inventors.

活性化配列は、2番目のアミノ酸残基に結合したスペーサ基を含むことができる。スペーサ基は、後述のフッ素含有アミノ酸導入工程で用いられる酵素の基質結合ポケットに好ましく適合する構造を活性化配列に与えることができる。   The activation sequence can include a spacer group attached to the second amino acid residue. The spacer group can give the activation sequence a structure that preferably matches the substrate binding pocket of the enzyme used in the fluorine-containing amino acid introduction step described below.

スペーサ基は、ペプチド鎖であってもよいし、それ以外の構造であってもよい。ペプチド以外の構造の一例としては2価の有機基が挙げられる。2価の有機基としては、アルキレンオキシド含有基が挙げられる。アルキレンオキシド含有基におけるアルキレンオキシドとしては、炭素数2〜6のアルキレンオキシドであってよく、好ましくは、エチレンオキシドやプロピレンオキシドである。2価の有機基は、これらを繰り返し単位とするポリアルキレンオキシド含有基であってよい。また、スペーサ基には、本発明と組み合わされる種々の測定法や検出法等に応じて、当業者によって適宜、同位体標識や蛍光標識等がなされていてもよい。   The spacer group may be a peptide chain or a structure other than that. Examples of structures other than peptides include divalent organic groups. Examples of the divalent organic group include an alkylene oxide-containing group. The alkylene oxide in the alkylene oxide-containing group may be an alkylene oxide having 2 to 6 carbon atoms, preferably ethylene oxide or propylene oxide. The divalent organic group may be a polyalkylene oxide-containing group having these as a repeating unit. The spacer group may be appropriately labeled with an isotope or a fluorescent label by those skilled in the art according to various measurement methods and detection methods combined with the present invention.

[3.活性化配列の付加]
活性化配列は、任意に、フッ素を導入すべきペプチド又はタンパク質に付加される。好ましくは、活性化配列は、フッ素を導入すべきペプチド又はタンパク質のN末端に付加される。これにより、活性化されたペプチド又はタンパク質を得る。
[3. Addition of activation sequence]
The activation sequence is optionally added to the peptide or protein into which fluorine is to be introduced. Preferably, the activation sequence is added to the N-terminus of the peptide or protein into which fluorine is to be introduced. Thereby, an activated peptide or protein is obtained.

活性化配列がN末端アミノ酸残基及びそれに隣接するアミノ酸残基(N末端から2番目のアミノ酸残基)のみからなる場合は、当該2番目のアミノ酸残基が、フッ素を導入すべきペプチド又はタンパク質に結合する。活性化配列がスペーサ基を有する場合は、スペーサ基が、フッ素を導入すべきペプチド又はタンパク質に結合する。   When the activation sequence consists only of the N-terminal amino acid residue and the amino acid residue adjacent thereto (the second amino acid residue from the N-terminal), the second amino acid residue is a peptide or protein into which fluorine is to be introduced. To join. If the activation sequence has a spacer group, the spacer group binds to the peptide or protein into which fluorine is to be introduced.

活性化配列を付加する手法は、活性化配列とフッ素を導入すべきペプチド又はタンパク質との結合様式に応じ、当業者が適宜選択することができる。   The method for adding the activation sequence can be appropriately selected by those skilled in the art depending on the binding mode between the activation sequence and the peptide or protein into which fluorine is to be introduced.

例えば、当該結合様式がペプチド結合である場合は、通常のペプチド合成法を用いることができる。より具体的には、ペプチド固相合成法などがある。表面をアミノ基で修飾した直径0.1mm程度のポリスチレン高分子ゲルのビーズなどを固相として用い、ここから脱水反応によって1つずつアミノ酸鎖を伸長していく。目的とするペプチドの配列が出来上がったら固相表面から切り出し、目的の物質を得る。また、タンパク質のN末を任意の配列にするためには、大腸菌を用いたタンパク合成の段階で、操作した遺伝子を使用し任意の配列に組み替えることが可能である。   For example, when the binding mode is a peptide bond, a normal peptide synthesis method can be used. More specifically, there is a peptide solid phase synthesis method. A polystyrene polymer gel bead with a diameter of about 0.1 mm whose surface is modified with an amino group is used as the solid phase, and amino acid chains are extended one by one through a dehydration reaction. When the sequence of the target peptide is completed, it is cut out from the solid surface to obtain the target substance. In addition, in order to change the N terminus of a protein to an arbitrary sequence, it can be rearranged into an arbitrary sequence using an engineered gene at the stage of protein synthesis using E. coli.

結合様式がペプチド結合でない場合(PEG鎖の場合等)は、対象となるリンカーの末端に活性エステル基(コハク酸イミド)等を用い、ペプチド・タンパク質のN末端のアミノ酸と反応させる方法で導入する。   If the binding mode is not a peptide bond (eg PEG chain), use an active ester group (succinimide) or the like at the end of the target linker and react with the N-terminal amino acid of the peptide / protein. .

[4.複合体の形成]
フッ素含有アミノ酸を導入すべきペプチド又はタンパク質と、アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素とを混合し、前記ペプチド又はタンパク質と前記アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素との複合体を形成する。活性化配列を任意に導入した場合には、得られた活性化ペプチド又はタンパク質と、アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素とを混合し、前記ペプチド又はタンパク質と前記アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素との複合体を形成する。
[4. Formation of complex]
A peptide or protein into which a fluorine-containing amino acid is to be introduced and an aminoacyl-tRNA protein transferase are mixed to form a complex of the peptide or protein and the aminoacyl-tRNA protein transferase. When the activation sequence is arbitrarily introduced, the obtained activation peptide or protein and aminoacyl tRNA protein transferase are mixed to form a complex of the peptide or protein and the aminoacyl tRNA protein transferase. .

アミノアシルtRNAタンパク質合成転移酵素は、tRNAの3‘末端に付加されたアミノ酸をタンパク質のアミノ末端(N末端)へ転移し、遺伝暗号を介することなくペプチド結合形成反応を触媒する酵素である。アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素としては、野生型であってもよいし、野生型と同様の機能を有する変異型であってもよい。アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素は、公知の方法(例えば遺伝子工学的手法)に従って当業者が適宜合成することにより、あるいは、市販のものを購入することにより用意することができる。   An aminoacyl-tRNA protein synthase is an enzyme that transfers an amino acid added to the 3 'end of tRNA to the amino terminus (N-terminus) of the protein and catalyzes a peptide bond formation reaction without passing through the genetic code. The aminoacyl tRNA protein transferase may be a wild type or a mutant type having the same function as the wild type. The aminoacyl-tRNA protein transferase can be prepared by appropriately synthesizing by a person skilled in the art according to a known method (for example, a genetic engineering technique) or by purchasing a commercially available product.

アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素の具体例として、ロイシル/フェニルアラニルtRNAタンパク質転移酵素(L/F転移酵素)を用いることができる。L/F転移酵素は大腸菌由来であり、tRNAに結合しているフェニルアラニンや、ロイシン、メチオニンなどの疎水性アミノ酸を、N末端にリジンやアルギニンを有するペプチド又はタンパク質に転移させる反応を触媒する酵素である。   As a specific example of the aminoacyl tRNA protein transferase, leucyl / phenylalanyl tRNA protein transferase (L / F transferase) can be used. L / F transferase is derived from E. coli and is an enzyme that catalyzes the reaction of transferring hydrophobic amino acids such as phenylalanine, leucine, and methionine bound to tRNA to peptides or proteins having lysine or arginine at the N-terminus. is there.

前記複合体の形成工程において、前記アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素に対して、過剰モル量の前記ペプチド又はタンパク質を用いる。例えば、前記ペプチド又はタンパク質(P)を、前記アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素(T)に対して、モル比(P/T)で表して、例えば、2/1〜10,000/1の量で、好ましくは10/1〜2,000/1の量で、より好ましくは50/1〜500/1の量で用いるとよい。前記アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素に対して、過剰モル量の前記ペプチド又はタンパク質を用いることにより、ほぼ全ての前記アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素が、前記ペプチド又はタンパク質との複合体に変換される。予め複合体を形成しておき、その後、Nexta法類似反応を行わせることによって、反応サイクルが効率よく行われ、複合体へのフッ素含有アミノ酸の導入反応の時間を大幅に短縮(例えば、1分以下の時間)できる。前記フッ素含有アミノ酸が[18F] 含有アミノ酸の場合に大きな利点がある。In the complex formation step, an excess molar amount of the peptide or protein is used with respect to the aminoacyl-tRNA protein transferase. For example, the peptide or protein (P) is expressed in molar ratio (P / T) to the aminoacyl tRNA protein transferase (T), for example, in an amount of 2/1 to 10,000 / 1. The amount is preferably 10/1 to 2,000 / 1, more preferably 50/1 to 500/1. By using an excess molar amount of the peptide or protein relative to the aminoacyl tRNA protein transferase, almost all the aminoacyl tRNA protein transferase is converted into a complex with the peptide or protein. By forming a complex in advance and then performing a Nexta-like reaction, the reaction cycle is efficiently performed, and the time for introducing the fluorine-containing amino acid into the complex is greatly reduced (for example, 1 minute) The following time) There is a great advantage when the fluorine-containing amino acid is an [ 18 F] -containing amino acid.

[5.フッ素を有するアミノ酸]
フッ素を有するアミノ酸は、アミノ酸の基本骨格(同一分子内にアミノ基とカルボキシル基とを有する構造)にフッ素が導入された分子である。例えば、基本骨格としての天然又は非天然アミノ酸に、フッ素置換によって、あるいはフッ素含有基による標識によってフッ素が導入された分子が挙げられる。フッ素の核種は問わないが、特に放射性同位体18Fは、PETプローブへの用途において有用である点で好ましい。
[5. Amino acid having fluorine]
An amino acid having fluorine is a molecule in which fluorine is introduced into the basic skeleton of amino acid (a structure having an amino group and a carboxyl group in the same molecule). For example, a molecule in which fluorine is introduced into a natural or unnatural amino acid as a basic skeleton by fluorine substitution or by labeling with a fluorine-containing group can be mentioned. The fluorine nuclide is not particularly limited, but the radioisotope 18 F is particularly preferable because it is useful in applications to PET probes.

フッ素を有するアミノ酸は、適宜、フッ素以外の標識や修飾をさらに有していることを許容する。標識の例としては、安定同位体標識や蛍光標識等が挙げられる。この場合、安定同位体による質量値や蛍光標識によるシグナルに基づいて測定や検出を行うことができる。修飾の例としては、酵素基質、抗原性物質による修飾等が挙げられる。この場合、酵素化学的手法又は酵素免疫科学的手法に基づいて検出や精製を行うことができる。   The fluorine-containing amino acid is allowed to have a label or modification other than fluorine as appropriate. Examples of labels include stable isotope labels and fluorescent labels. In this case, measurement and detection can be performed based on a mass value based on a stable isotope and a signal based on a fluorescent label. Examples of modification include modification with an enzyme substrate and an antigenic substance. In this case, detection and purification can be performed based on an enzyme chemical technique or an enzyme immunoscience technique.

フッ素を有するアミノ酸の具体例としては、以下が挙げられる。
・2−アミノ−3−(2,3,4,5,6−ペンタフルオロフェニル)プロピオン酸
(すなわちペンタフルオロフェニルアラニン)
・2−アミノ−3−(4−フルオロメトキシフェニル)プロピオン酸
(すなわちフルオロメチルチロシン)
・2−アミノ−3−[4−(2−フルオロエトキシ)フェニル]プロピオン酸
(すなわちフルオロエチルチロシン)
Specific examples of amino acids having fluorine include the following.
2-amino-3- (2,3,4,5,6-pentafluorophenyl) propionic acid (ie pentafluorophenylalanine)
2-amino-3- (4-fluoromethoxyphenyl) propionic acid (ie fluoromethyltyrosine)
2-amino-3- [4- (2-fluoroethoxy) phenyl] propionic acid (ie fluoroethyltyrosine)

この中でも、本発明においては、2−アミノ−3−(4−フルオロメトキシフェニル)プロピオン酸、及び2−アミノ−3−[4−(2−フルオロエトキシ)フェニル]プロピオン酸が好ましく、それらの放射性同位体標識体である2−アミノ−3−(4−[18F]フルオロメトキシフェニル)プロピオン酸、2−アミノ−3−[4−(2−[18F]フルオロエトキシ)フェニル]プロピオン酸がより好ましい。フッ素を有するアミノ酸は、後述のアミノアシルtRNA合成酵素及びアミノアシルtRNAタンパク質転移酵素に応じて適宜選択される。Among these, in the present invention, 2-amino-3- (4-fluoromethoxyphenyl) propionic acid and 2-amino-3- [4- (2-fluoroethoxy) phenyl] propionic acid are preferable, and their radioactivity is preferred. 2-amino-3- (4- [ 18 F] fluoromethoxyphenyl) propionic acid and 2-amino-3- [4- (2- [ 18 F] fluoroethoxy) phenyl] propionic acid, which are isotope labels, More preferred. The amino acid having fluorine is appropriately selected according to aminoacyl tRNA synthetase and aminoacyl tRNA protein transferase described later.

[6.フッ素を有するアミノ酸の導入]
前記ペプチド又はタンパク質(あるいは、任意に活性化されたペプチド又はタンパク質)と前記アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素との複合体に、フッ素を有するアミノ酸が導入される。この際、tRNA、及びアミノアシルtRNA合成酵素(aaRS)を含む試薬溶液が用いられる。
[6. Introduction of amino acids having fluorine]
A fluorine-containing amino acid is introduced into the complex of the peptide or protein (or optionally activated peptide or protein) and the aminoacyl-tRNA protein transferase. At this time, a reagent solution containing tRNA and aminoacyl tRNA synthetase (aaRS) is used.

tRNAは、アミノアシルtRNA合成酵素によるアミノアシル化でアミノアシルtRNAへ変換されることができ、且つアミノアシルtRNAのアミノアシル基がアミノアシルtRNAタンパク質転移酵素(本発明においては、前記複合体となっている)によりペプチド又はタンパク質に転移されることができるものであればよく、天然物及び非天然物を問わない。従って、tRNAの構造としてクローバーリーフ二次構造を有しているか否かは限定されず、その大きさも限定されない。tRNAは、公知の方法に従って当業者が適宜合成することにより、あるいは、市販のものを購入することにより用意することができる。具体的なtRNAの例としては、tRNAPheやtRNALeu等が挙げられる。tRNA can be converted to aminoacyl-tRNA by aminoacylation by aminoacyl-tRNA synthetase, and the aminoacyl group of aminoacyl-tRNA can be converted into a peptide or a peptide by aminoacyl-tRNA protein transferase (in the present invention, the complex) Any material can be used as long as it can be transferred to a protein, whether natural or non-natural. Therefore, it is not limited whether the tRNA structure has a cloverleaf secondary structure, and the size thereof is not limited. The tRNA can be prepared by appropriate synthesis by a person skilled in the art according to a known method, or by purchasing a commercially available product. Specific examples of tRNA include tRNA Phe and tRNA Leu .

アミノアシルtRNA合成酵素(aaRS)は、一般的にはリボソームでの遺伝暗号の翻訳における基質となるアミノアシルtRNAの合成を担う酵素である。aaRSとしては、野生型及び変異型を問わない。aaRSは、公知の方法(例えば遺伝子工学的手法)に従って当業者が適宜合成することにより、あるいは、市販のものを購入することにより用意することができる。   An aminoacyl-tRNA synthetase (aaRS) is an enzyme responsible for synthesizing an aminoacyl-tRNA that is generally a substrate in translation of the genetic code in a ribosome. The aaRS may be a wild type or a mutant type. The aaRS can be prepared by appropriately synthesizing by a person skilled in the art according to a known method (for example, genetic engineering technique), or by purchasing a commercially available product.

野生型aaRSとしては、タンパク質を合成するのに使われる20種のアミノ酸それぞれに対する基質特異性を有する20種が存在し、例えば、リジンに対応するaaRSはリジルtRNA合成酵素と呼ばれる。本発明においては、導入すべきフッ素含有アミノ酸におけるアミノ酸基本骨格に対応する(すなわちアミノ酸基本骨格に対し基質特異性を有する)aaRSを用いることができる。   There are 20 types of wild-type aaRS having substrate specificity for each of the 20 amino acids used to synthesize proteins. For example, aaRS corresponding to lysine is called lysyl tRNA synthetase. In the present invention, aaRS corresponding to the amino acid basic skeleton in the fluorine-containing amino acid to be introduced (that is, having substrate specificity for the amino acid basic skeleton) can be used.

変異型aaRSとしては、フッ素不含アミノ酸に対する基質特異性よりも、フッ素含有アミノ酸に対する基質特異性の方が高くなるような変異が生じているaaRS変異体が用いられる。例えば、フェニルアラニンに対する基質特異性よりも、フルオロメチルチロシンやフルオロエチルチロシンに対する基質特異性の方が高い、大腸菌由来フェニルアラニルtRNA合成酵素変異体(Ala294→Gly)(Chembiochem, 2002, 02-03, 235-237)を用いることができる。   As the mutant aaRS, an aaRS mutant in which a mutation occurs such that the substrate specificity for a fluorine-containing amino acid is higher than the substrate specificity for a fluorine-free amino acid is used. For example, E. coli-derived phenylalanyl tRNA synthetase mutant (Ala294 → Gly) (Chembiochem, 2002, 02-03, which has a higher substrate specificity for fluoromethyltyrosine and fluoroethyltyrosine than that for phenylalanine) 235-237) can be used.

試薬溶液中には、フッ素含有アミノ酸の導入反応に好適な緩衝液、塩類、還元剤、ポリアミン、及びエネルギー源等を適宜含ませることができる。緩衝液としては、例えばHepes緩衝液、Tris−酢酸等が挙げられる。塩類としては、マグネシウム塩、カリウム塩等が挙げられる。還元剤としては、DTT(ジチオトレイトール)等が挙げられる。ポリアミンとしては、スペルミジン等が挙げられる。エネルギー源としては、アデノシン三リン酸等が挙げられる。より具体的な例を挙げると、終濃度での組成が、10mM MgCl、1mM Spermidine、50mM Hepes緩衝液(pH7.6)であるA液と、終濃度での組成が2.5mM ATP、20mM KCl、2mM DTTであるB液とを混合して用いることができる。In the reagent solution, a buffer solution suitable for the introduction reaction of the fluorine-containing amino acid, salts, reducing agent, polyamine, energy source and the like can be appropriately contained. Examples of the buffer include Hepes buffer and Tris-acetic acid. Examples of the salts include magnesium salts and potassium salts. Examples of the reducing agent include DTT (dithiothreitol). Examples of the polyamine include spermidine. Examples of the energy source include adenosine triphosphate. To give a more specific example, the composition at the final concentration is 10 mM MgCl 2 , 1 mM Spermidine, 50 mM Hepes buffer (pH 7.6), and the composition at the final concentration is 2.5 mM ATP, 20 mM. KCl, 2 mM DTT B solution can be mixed and used.

前記ペプチド又はタンパク質(あるいは、任意に活性化されたペプチド又はタンパク質)と前記アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素との複合体と、試薬溶液との混合液中における各成分の濃度は、任意に設定することができる。
例えば、混合液中における前記ペプチド又はタンパク質の複合体とtRNAとのモル比は、30:1〜1:1、さらに好ましくは10:1〜4:1である。本発明においては、tRNAは系中で再利用されるため、使用量は少量でよい。混合液中における前記ペプチド又はタンパク質の複合体とアミノアシルtRNA合成酵素とのモル比は、100:1〜2:1、さらに好ましくは50:1〜20:1である。混合液中における前記ペプチド又はタンパク質の複合体とフッ素含有アミノ酸とのモル比は、100:1〜1:1000、より好ましくは25:1〜1:400、さらに好ましくは1:1〜1:120である。フッ素含有アミノ酸は、前記ペプチド又はタンパク質の複合体に比べて少量でも導入されることが可能である一方、前記ペプチド又はタンパク質の複合体に比べて過剰量であっても反応系を阻害することはないと考えられる。従って、放射性同位体フッ素含有アミノ酸のように貴重なフッ素含有アミノ酸を使用する場合は、前記ペプチド又はタンパク質の複合体に対してフッ素含有アミノ酸の使用量を少量に抑えることができ、反対に活性化ペプチド又はタンパク質の複合体の方がより貴重である場合は、フッ素含有アミノ酸に対して活性化ペプチド又はタンパク質の複合体の使用量を少量に抑えることができる。前記ペプチド又はタンパク質(任意に活性化されたペプチド又はタンパク質)と前記アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素との複合体が予め形成されているので、複合体に対してフッ素含有アミノ酸の導入反応は非常に早い。
The concentration of each component in the mixed solution of the peptide or protein (or optionally activated peptide or protein) and the aminoacyl-tRNA protein transferase complex and the reagent solution can be arbitrarily set. it can.
For example, the molar ratio of the peptide or protein complex and tRNA in the mixed solution is 30: 1 to 1: 1, more preferably 10: 1 to 4: 1. In the present invention, since tRNA is reused in the system, the amount used may be small. The molar ratio of the peptide or protein complex and aminoacyl-tRNA synthetase in the mixed solution is 100: 1 to 2: 1, more preferably 50: 1 to 20: 1. The molar ratio of the peptide or protein complex and the fluorine-containing amino acid in the mixed solution is 100: 1 to 1: 1000, more preferably 25: 1 to 1: 400, still more preferably 1: 1 to 1: 120. It is. While the fluorine-containing amino acid can be introduced even in a small amount compared to the peptide or protein complex, it can inhibit the reaction system even in an excessive amount compared to the peptide or protein complex. It is not considered. Therefore, when using a valuable fluorine-containing amino acid such as a radioisotope fluorine-containing amino acid, the amount of fluorine-containing amino acid used can be kept small compared to the peptide or protein complex. When the peptide or protein complex is more valuable, the amount of the activated peptide or protein complex used can be reduced to a small amount with respect to the fluorine-containing amino acid. Since a complex of the peptide or protein (optionally activated peptide or protein) and the aminoacyl-tRNA protein transferase is formed in advance, the reaction of introducing a fluorine-containing amino acid into the complex is very fast.

温度およびpHなどの反応条件は、使用する酵素などに応じて任意の条件を選択できる。反応温度は、好ましくは0℃〜50℃、さらに好ましくは4℃〜37℃である。反応pHは、好ましくは6〜9、さらに好ましくは7〜8である。反応時間は、10分程度あれば十分であり、1分程度までで反応が完了する。前記フッ素含有アミノ酸が[18F] 含有アミノ酸の場合に大きな利点がある。Any reaction conditions such as temperature and pH can be selected according to the enzyme used. The reaction temperature is preferably 0 ° C to 50 ° C, more preferably 4 ° C to 37 ° C. The reaction pH is preferably 6-9, more preferably 7-8. A reaction time of about 10 minutes is sufficient, and the reaction is completed in about 1 minute. There is a great advantage when the fluorine-containing amino acid is an [ 18 F] -containing amino acid.

フッ素を有するアミノ酸の導入においては、前記ペプチド又はタンパク質(あるいは、任意に活性化されたペプチド又はタンパク質)と前記アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素との複合体と、導入すべきフッ素含有アミノ酸、tRNA、及びアミノアシルtRNA合成酵素を含む試薬溶液とが混合された反応液を調製する。各成分は一度に混合されてもよいし、任意の順番で混合されてもよい。また、フッ素含有アミノ酸は1種又は複数種を用いることができる。   In introducing an amino acid having fluorine, a complex of the peptide or protein (or optionally activated peptide or protein) and the aminoacyl tRNA protein transferase, the fluorine-containing amino acid to be introduced, tRNA, and aminoacyl A reaction solution in which a reagent solution containing tRNA synthetase is mixed is prepared. Each component may be mixed at once or in any order. Moreover, the fluorine-containing amino acid can use 1 type or multiple types.

反応液がインキュベーション(例えば37℃、60分間)に供されることよりフッ素含有アミノ酸導入反応が進行する。前記フッ素含有アミノ酸が[18F] 含有アミノ酸の場合には、インキュベーションは短い時間、例えば10分程度以下、好ましくは5分程度、より好ましくは1分程度までの時間とすべきである。The reaction solution is subjected to incubation (for example, 37 ° C., 60 minutes), whereby the fluorine-containing amino acid introduction reaction proceeds. When the fluorine-containing amino acid is an [ 18 F] -containing amino acid, the incubation time should be a short time, for example, about 10 minutes or less, preferably about 5 minutes, more preferably about 1 minute.

反応の停止は、例えばTFA(トリフルオロ酢酸)水溶液を混合することにより行うことができる。   The reaction can be stopped, for example, by mixing a TFA (trifluoroacetic acid) aqueous solution.

反応停止後は、濃縮脱塩処理によりフッ素含有アミノ酸が導入されたペプチド又はタンパク質を目的物として回収する。例えばZipTip処理により濃縮脱塩処理することにより、精製された目的物を精製することができる。   After termination of the reaction, the peptide or protein into which the fluorine-containing amino acid has been introduced by concentration desalting is recovered as the target product. For example, the purified target product can be purified by concentration desalting by ZipTip treatment.

[7.ペプチド又はタンパク質のフッ素導入キット]
本発明において、上述のペプチド又はタンパク質にフッ素を導入する方法に使用することができるキットが提供される。アイテムとして、少なくとも、tRNA、アミノアシルtRNA合成酵素、及びアミノアシルtRNAタンパク質転移酵素を含む。各アイテムは、それぞれ別々の容器中に存在する状態で提供されてもよいし、例えば、tRNA、及びアミノアシルtRNA合成酵素が1個の容器中に共存する状態で提供されてもよい。アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素はそれ単独で容器に存在する。好ましくは、フッ素含有アミノ酸(例えば、フェニルアラニン及びその誘導体)が1種又は複数種含まれる。また、上述の緩衝液、塩類、還元剤、ポリアミン、及びエネルギー源等が含まれていてもよい。
[7. Peptide or protein fluorine introduction kit]
In this invention, the kit which can be used for the method of introduce | transducing fluorine into the above-mentioned peptide or protein is provided. Items include at least tRNA, aminoacyl tRNA synthetase, and aminoacyl tRNA protein transferase. Each item may be provided in a state where it exists in a separate container, or for example, it may be provided in a state where tRNA and aminoacyl tRNA synthetase coexist in one container. The aminoacyl tRNA protein transferase is present in the container by itself. Preferably, one or more fluorine-containing amino acids (for example, phenylalanine and derivatives thereof) are included. Further, the above-described buffer solution, salts, reducing agent, polyamine, energy source, and the like may be included.

以下に実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

[実施例1]
フッ素含有アミノ酸を導入すべきペプチドとして、Lys-Bradykinin を用いた。
フッ素含有アミノ酸として、コールド体の2−アミノ−3−[4−(2−フルオロエトキシ)フェニル]プロピオン酸(フルオロエチルチロシン:FET)を用いた。
アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素として、ロイシル/フェニルアラニルtRNAタンパク質転移酵素(L/F−T)を用いた。
[Example 1]
Lys-Bradykinin was used as a peptide into which a fluorine-containing amino acid was to be introduced.
As the fluorine-containing amino acid, cold 2-amino-3- [4- (2-fluoroethoxy) phenyl] propionic acid (fluoroethyltyrosine: FET) was used.
Leucyl / phenylalanyl tRNA protein transferase (L / F-T) was used as the aminoacyl tRNA protein transferase.

アミノ酸導入工程における終濃度での組成が、
MgCl10mM
Spermidine 1mM
Hepes緩衝液(pH 7.6) 50mM
L/F−T 2μM ea
Lys-Bradykinin 0.17mM ea
となるようにして、37℃、5分間インキュベートして、全てのL/F−T分子を、L/F−T/Lys-Bradykinin複合体とした(複合体溶液A)。
The composition at the final concentration in the amino acid introduction step is
MgCl 2 10 mM
Supermidine 1 mM
Hepes buffer (pH 7.6) 50 mM
L / F-T 2 μM ea
Lys-Bradykinin 0.17 mM ea
Then, the mixture was incubated at 37 ° C. for 5 minutes so that all L / FT molecules were converted into L / FT / Lys-Bradykinin complexes (complex solution A).

別途、アミノ酸導入工程における終濃度での組成が、
MgCl10mM
Spermidine 1mM
Hepes緩衝液(pH 7.6) 50mM
tRNA 6μM
FET 2μM
ARS 2μM
となるようにして、37℃、10分間インキュベートして、アミノアシルtRNAを形成した(試薬溶液B)。
Separately, the composition at the final concentration in the amino acid introduction step is
MgCl 2 10 mM
Supermidine 1 mM
Hepes buffer (pH 7.6) 50 mM
tRNA 6μM
FET 2μM
ARS 2μM
Then, the mixture was incubated at 37 ° C. for 10 minutes to form aminoacyl tRNA (reagent solution B).

L/F−T:ARS:FETのモル比は、1:1:1とした。   The molar ratio of L / F-T: ARS: FET was 1: 1: 1.

複合体溶液Aに、試薬溶液Bを加え、37℃、10分間インキュベートして、Lys-BradykininにFETを導入した。   Reagent solution B was added to complex solution A and incubated at 37 ° C. for 10 minutes to introduce FET into Lys-Bradykinin.

反応初期(0分、複合体溶液Aと試薬溶液Bの混合時)、反応1分、反応10分の各時点で、蛍光検出HPLC(日本分光社製、PU2085)により、反応効率を算出した。   The reaction efficiency was calculated by fluorescence detection HPLC (manufactured by JASCO Corporation, PU2085) at the initial stage of the reaction (0 minutes, at the time of mixing the complex solution A and the reagent solution B), 1 minute of reaction, and 10 minutes of reaction.

・蛍光検出条件:ex.274nm em.300nm
(時間経過に伴うFETの減少量を蛍光検出することで、反応効率を算出した)
・展開条件:0.1% TFA(0−2min)
0.1% TFA−AN(0−100%;2−12min)
Fluorescence detection conditions: ex. 274 nm em. 300nm
(The reaction efficiency was calculated by detecting the decrease in FET over time.)
-Deployment conditions: 0.1% TFA (0-2 min)
0.1% TFA-AN (0-100%; 2-12 min)

初期0分、インキュベート1分、インキュベート10分の各時点での蛍光検出HPLCの測定結果を図1に示す。横軸:保持時間(Retention Time [min]),縦軸:強度 (Intensity)。   The measurement results of the fluorescence detection HPLC at each time point of initial 0 minute, incubation 1 minute, and incubation 10 minutes are shown in FIG. Horizontal axis: Retention Time [min], Vertical axis: Intensity.

図1から、インキュベート1分でFET由来のピークは消失し、Lys-Bradykininと結合したFETのピークが検出された。さらに、インキュベート10分においても反応効率に変化は見られなかった。このことから、Lys-BradykininへのFET導入の反応時間は1分以下であると推測される。   From FIG. 1, the peak derived from FET disappeared after 1 minute of incubation, and the peak of FET bound to Lys-Bradykinin was detected. Furthermore, no change was observed in the reaction efficiency even after 10 minutes of incubation. From this, it is estimated that the reaction time for introducing FET into Lys-Bradykinin is 1 minute or less.

Claims (7)

フッ素含有アミノ酸を導入すべきペプチド又はタンパク質と、アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素とを混合し、前記ペプチド又はタンパク質と前記アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素との複合体を形成する工程と、
前記複合体と、導入すべきフッ素含有アミノ酸、tRNA、及びアミノアシルtRNA合成酵素を含む試薬溶液とを混合して、前記ペプチド又はタンパク質に前記フッ素含有アミノ酸を導入する工程とを含む、ペプチド又はタンパク質にフッ素含有アミノ酸を導入する方法。
Mixing a peptide or protein into which a fluorine-containing amino acid is to be introduced and an aminoacyl tRNA protein transferase to form a complex of the peptide or protein and the aminoacyl tRNA protein transferase;
Mixing the complex with a reagent solution containing a fluorine-containing amino acid to be introduced, tRNA, and aminoacyl-tRNA synthetase, and introducing the fluorine-containing amino acid into the peptide or protein. A method for introducing a fluorine-containing amino acid.
前記複合体の形成工程において、前記アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素に対して、過剰モル量の前記ペプチド又はタンパク質を用いる、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein in the complex formation step, an excess molar amount of the peptide or protein is used with respect to the aminoacyl-tRNA protein transferase. 前記複合体の形成工程において、前記ペプチド又はタンパク質を、前記アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素に対して、モル比で表して、2/1〜10,000/1の量で用いる、請求項1又は2に記載の方法。   In the complex formation step, the peptide or protein is used in an amount of 2/1 to 10,000 / 1 expressed in molar ratio with respect to the aminoacyl tRNA protein transferase. The method described. 前記アミノアシルtRNAタンパク質転移酵素が、ロイシル/フェニルアラニルtRNAタンパク質転移酵素(L/F−T)である、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the aminoacyl tRNA protein transferase is leucyl / phenylalanyl tRNA protein transferase (L / F-T). 前記フッ素含有アミノ酸は、[18F]を含む、請求項1〜4のいずれかに記載の方法。The method according to claim 1, wherein the fluorine-containing amino acid comprises [ 18 F]. 前記フッ素含有アミノ酸が、2−アミノ−3−(4−[18F]フルオロメトキシフェニル)プロピオン酸([18F]FMT)及び2−アミノ−3−[4−(2−[18F]フルオロエトキシ)フェニル]プロピオン酸([18F]FET)からなる群から選ばれる、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。Wherein the fluorine-containing amino acid, 2-amino -3- (4- [18 F] fluoro-methoxyphenyl) propionic acid ([18 F] FMT) and 2-amino -3- [4- (2- [18 F ] fluoro 6. The method according to any one of claims 1 to 5, selected from the group consisting of (ethoxy) phenyl] propionic acid ([ 18 F] FET). 前記フッ素含有アミノ酸を導入すべきペプチド又はタンパク質のN末端残基が塩基性アミノ酸残基であり、前記フッ素含有アミノ酸が前記ペプチド又はタンパク質のN末端に導入される、請求項1〜6のいずれかに記載の方法。   The N-terminal residue of the peptide or protein to which the fluorine-containing amino acid is to be introduced is a basic amino acid residue, and the fluorine-containing amino acid is introduced to the N-terminus of the peptide or protein. The method described in 1.
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