JP6579560B2 - 重原子化化合物、膜タンパク質の結晶化を促進するための組成物、および該組成物を用いた膜タンパク質の構造解析方法 - Google Patents
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X1は:
単結合、
酸素原子、あるいは
−NR1−(ここで、R1は、水素原子;分岐または環を形成していてもよい炭素数1〜7のアルキル基であって、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい、アルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数6〜11のアリール基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数5〜14のアラルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜10のヘテロアリール基;または炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数4〜13のヘテロアリールアルキル基;である)
であり、
Zは:
少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換された炭素数6〜11のアリール基であって、該アリール基の少なくとも1つの他の水素原子が、分岐または環を形成していてもよい炭素数1〜7のアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜6のシクロアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数6〜11のアリール基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数5〜14のアラルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜10のヘテロアリール基;または炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数4〜13のヘテロアリールアルキル基;で置換されていてもよい、アリール基、もしくは
少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換された炭素数3〜10のヘテロアリール基であって、該ヘテロアリール基の少なくとも1つの他の水素原子が、分岐または環を形成していてもよい炭素数1〜7のアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜6のシクロアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数6〜11のアリール基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数5〜14のアラルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜10のヘテロアリール基;または炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数4〜13のヘテロアリールアルキル基;で置換されていてもよい、ヘテロアリール基、
であり、
Aは:
分岐または環を形成していてもよい炭素数5〜20のアルキル基であって、該アルキル基の少なくとも1つの水素原子が、分岐または環を形成していてもよい炭素数1〜7のアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜6のシクロアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数6〜11のアリール基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数5〜14のアラルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜10のヘテロアリール基;または炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数4〜13のヘテロアリールアルキル基;で置換されていてもよい、アルキル基、
分岐または環を形成していてもよい炭素数5〜20のアラルキル基であって、該アラルキル基の少なくとも1つの水素原子が、分岐または環を形成していてもよい炭素数1〜7のアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜6のシクロアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数6〜11のアリール基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数5〜14のアラルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜10のヘテロアリール基;または炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数4〜13のヘテロアリールアルキル基;で置換されていてもよい、アラルキル基;
炭素数2〜20のアルケニル基であって、該アルケニル基の少なくとも1つの水素原子が、分岐または環を形成していてもよい炭素数1〜7のアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜6のシクロアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数6〜11のアリール基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数5〜14のアラルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜10のヘテロアリール基;または炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数4〜13のヘテロアリールアルキル基;で置換されていてもよい、アルケニル基;もしくは
以下の式(II):
X2は:
単結合;
酸素原子;あるいは
−NR2−(ここで、R2は、水素原子;分岐または環を形成していてもよい炭素数1〜7のアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜6のシクロアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数6〜11のアリール基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数5〜14のアラルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜10のヘテロアリール基;または炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数4〜13のヘテロアリールアルキル基;である)
であり;そして
nは5から30の整数である)で表される基;
である、重原子化化合物である。
X1が単結合であり;
Zが、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換された炭素数6〜11のアリール基であって、該アリール基の少なくとも1つの他の水素原子が、分岐または環を形成していてもよい炭素数1〜7のアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜6のシクロアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数6〜11のアリール基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数5〜14のアラルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜10のヘテロアリール基;または炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数4〜13のヘテロアリールアルキル基;で置換されていてもよい、アリール基であり;そして
Aが、以下の式(II):
X1が−NH−であり;
Zが、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換された炭素数6〜11のアリール基であって、該アリール基の少なくとも1つの他の水素原子が、分岐または環を形成していてもよい炭素数1〜7のアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜6のシクロアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数6〜11のアリール基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数5〜14のアラルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜10のヘテロアリール基;または炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数4〜13のヘテロアリールアルキル基;で置換されていてもよい、アリール基であり;そして
Aが、分岐または環を形成していてもよい炭素数5〜20のアルキル基であって、該アルキル基の少なくとも1つの水素原子が、分岐または環を形成していてもよい炭素数1〜7のアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜6のシクロアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数6〜11のアリール基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数5〜14のアラルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜10のヘテロアリール基;または炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数4〜13のヘテロアリールアルキル基;で置換されていてもよい、アルキル基である。
で表される重原子化化合物からなる群から選択される少なくとも1種の化合物を含有する、組成物である。
脂質および界面活性剤を混合して脂質集合体を形成する工程;
該脂質集合体と膜タンパク質とを接触させて、膜タンパク質−脂質集合体結晶を形成する工程;
該膜タンパク質−脂質集合体結晶に、上記組成物を添加して、重原子誘導体結晶を形成する工程;ならびに
該重原子誘導体結晶のX線回折を通じて、該膜タンパク質の立体構造を判定する工程;
を包含する、方法である。
脂質、界面活性剤および上記組成物を混合して、重原子化化合物を含有する脂質集合体を形成する工程
該重原子化化合物を含有する脂質集合体と膜タンパク質とを接触させて、重原子誘導体結晶を形成する工程;ならびに
該重原子誘導体結晶のX線回折を通じて、該膜タンパク質の立体構造を判定する工程;
を包含する、方法である。
本発明の重原子化化合物は、以下の式(I):
X1は:
単結合、
酸素原子、あるいは
−NR1−(ここで、R1は、水素原子;分岐または環を形成していてもよい炭素数1〜7のアルキル基であって、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい、アルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数6〜11のアリール基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数5〜14のアラルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜10のヘテロアリール基;または炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数4〜13のヘテロアリールアルキル基;である)
であり、
Zは:
少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換された炭素数6〜11のアリール基であって、該アリール基の少なくとも1つの他の水素原子が、分岐または環を形成していてもよい炭素数1〜7のアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜6のシクロアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数6〜11のアリール基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数5〜14のアラルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜10のヘテロアリール基;または炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数4〜13のヘテロアリールアルキル基;で置換されていてもよい、アリール基、もしくは
少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換された炭素数3〜10のヘテロアリール基であって、該ヘテロアリール基の少なくとも1つの他の水素原子が、分岐または環を形成していてもよい炭素数1〜7のアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜6のシクロアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数6〜11のアリール基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数5〜14のアラルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜10のヘテロアリール基;または炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数4〜13のヘテロアリールアルキル基;で置換されていてもよい、ヘテロアリール基、
であり、
Aは:
分岐または環を形成していてもよい炭素数5〜20(好ましくは6〜11)のアルキル基であって、該アルキル基の少なくとも1つの水素原子が、分岐または環を形成していてもよい炭素数1〜7のアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜6のシクロアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数6〜11のアリール基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数5〜14のアラルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜10のヘテロアリール基;または炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数4〜13のヘテロアリールアルキル基;で置換されていてもよい、アルキル基、
分岐または環を形成していてもよい炭素数5〜20(好ましくは6〜11)のアラルキル基であって、該アラルキル基の少なくとも1つの水素原子が、分岐または環を形成していてもよい炭素数1〜7のアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜6のシクロアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数6〜11のアリール基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数5〜14のアラルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜10のヘテロアリール基;または炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数4〜13のヘテロアリールアルキル基;で置換されていてもよい、アラルキル基;
炭素数2〜20(好ましくは6〜14)のアルケニル基であって、該アルケニル基の少なくとも1つの水素原子が、分岐または環を形成していてもよい炭素数1〜7のアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜6のシクロアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数6〜11のアリール基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数5〜14のアラルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜10のヘテロアリール基;または炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数4〜13のヘテロアリールアルキル基;で置換されていてもよい、アルケニル基;もしくは
以下の式(II):
X2は:
単結合;
酸素原子;あるいは
−NR2−(ここで、R2は、水素原子;分岐または環を形成していてもよい炭素数1〜7のアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜6のシクロアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数6〜11のアリール基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数5〜14のアラルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜10のヘテロアリール基;または炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数4〜13のヘテロアリールアルキル基;である)
であり;そして
nは5から30、好ましくは5から16の整数である)で表される基;
である。
X1が単結合であり;
Zが、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換された炭素数6〜11のアリール基であって、該アリール基の少なくとも1つの他の水素原子が、分岐または環を形成していてもよい炭素数1〜7のアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜6のシクロアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数6〜11のアリール基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数5〜14のアラルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜10のヘテロアリール基;または炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数4〜13のヘテロアリールアルキル基;で置換されていてもよい、アリール基であり;そして
Aが、以下の式(II):
X1が−NH−であり;
Zが、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換された炭素数6〜11のアリール基であって、該アリール基の少なくとも1つの他の水素原子が、分岐または環を形成していてもよい炭素数1〜7のアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜6のシクロアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数6〜11のアリール基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数5〜14のアラルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜10のヘテロアリール基;または炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数4〜13のヘテロアリールアルキル基;で置換されていてもよい、アリール基であり;そして
Aが、分岐または環を形成していてもよい炭素数5〜20のアルキル基であって、該アルキル基の少なくとも1つの水素原子が、分岐または環を形成していてもよい炭素数1〜7のアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜6のシクロアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数6〜11のアリール基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数5〜14のアラルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜10のヘテロアリール基;または炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数4〜13のヘテロアリールアルキル基;で置換されていてもよい、アルキル基であることが好ましい(以下、このような構造を有する重原子化化合物を「HAC2」ということがある)。
X1が−NH−であり;
Zが、少なくとも1つの水素原子がハロゲン原子で置換された炭素数6〜11のアリール基であって、該アリール基の少なくとも1つの他の水素原子が、分岐または環を形成していてもよい炭素数1〜7のアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜6のシクロアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数6〜11のアリール基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数5〜14のアラルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜10のヘテロアリール基;または炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数4〜13のヘテロアリールアルキル基;で置換されていてもよい、アリール基であり;そして
Aが、炭素数2〜20のアルケニル基であって、該アルケニル基の少なくとも1つの水素原子が、分岐または環を形成していてもよい炭素数1〜7のアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜6のシクロアルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数6〜11のアリール基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数5〜14のアラルキル基;炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数3〜10のヘテロアリール基;または炭素数1〜3のアルキル基、炭素数1〜3のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、炭素数1〜3のアルキルアミノ基、シアノ基、水酸基、およびカルボキシル基からなる群から選択される少なくとも1つの基で置換されていてもよい炭素数4〜13のヘテロアリールアルキル基;で置換されていてもよい、アルケニル基であることが好ましい(以下、このような構造を有する重原子化化合物を「HAC3」ということがある)。
次に、本発明の膜タンパク質の結晶化を促進するための組成物(結晶化促進組成物)について説明する。
で表される重原子化化合物を含有する。
本発明の膜タンパク質の構造解析方法は、いくつかの重原子誘導体結晶(膜タンパク質−脂質集合体結晶)を経て行うことができる。ここで、本発明の第1の膜タンパク質の構造解析方法として、脂質集合体としてバイセル(平面状脂質二重層)を用いた場合について説明する。
バクテリオロドプシン(bR)は、最も研究されている膜タンパク質の1つであり、バイセル結晶化が最初に成功した膜タンパク質であることが知られている。これをモデル膜タンパク質として採用するため、バクテリオロドプシン(bR)の紫膜を、以下のようにして精製した。
(1)バイセル中のbRの結晶化
調製例1で得られたバクテリオロドプシン(bR)の紫膜の濃度を、20mMのNaClおよび0.01%(w/v)のNaN3を含有する、2mMのHEPES(4−(2−ヒドロキシエチル)−1−ピペラジンエタンスルホン酸)−NaOH緩衝液(pH7.0)で9.0mg/mLに調節した。25mgの1,2−ジミリストイル−sn−グリセロ−3−ホスホコリン(DMPC;Avanti社製)を、83.3μL(10%(w/v))の3−[(3−コラミドプロピル)ジメチルアンモニオ]−2−ヒドロキシプロパンスルホナート(CHAPSO;Sigma−Aldrich社製)および10μlの水と混合し、そして40℃にて5分間インキュベートして、25%(w/v)のDMPC/CHAPSOバイセルを調製した。次いで、上記紫膜とDMPC/CHAPSOバイセルとを4:1の混合比(体積比)で混合し、そして暗所で0℃にて30分間インキュベートして、試料を得た。1.5mLのマイクロチューブ中で、20μLの試料を、20μLの沈殿剤溶液(3.2MのNaH2PO4、3.5%(w/v)のトリエチレングリコールおよび180mMの1,6−ヘキサンジオールを含有)と混合した。そして、外液には100μLの沈殿剤溶液を使用した。この試料を暗所にて27℃でインキュベートし、そして1日で大きな結晶が成長した。大きな結晶を、超音波ホモジナイザー(株式会社トミー精工製UD−211)で破壊することにより、種結晶溶液を調製した。
X線回折データの収集の前に、bRの微結晶をグリースマトリックス(Synthetic Grease Super Lube #21030,Synco Chemical Co.製)と混合し、シリンジ(ノズルの開口直径150μm)に充填した(このシリンジは、Weierstallら、Nature communications, 2014, 5, p.3309により報告されたLCPインジェクタの設計に基づいて開発された)。油圧シリンダ、取り外し可能な試料リザーバおよびノズルから構成される新たなインジェクタをチャンバ内に設け、そしてインジェクタの温度を水を循環させることにより20℃にて一定に保持した。X線回折データは、CCD検出器を用いて、SACLA(SPring−8 Angstrom Compact Free−Electron Laser)のビームラインBL3(EH4)にて収集した。インジェクタを、回折チャンバエンクロージャ(SACLAにおけるHard X−ray DiffractionのためのDiverse Application Platform(DAPHNIS))内に取り付けた。試料チャンバをヘリウムガスで満たし、そして20℃で70%〜99%の湿度に維持した。流速を、0.95μL/分(896μm/秒)にセットした。微結晶に、単一XFELパルス(光子エネルギー7.0keV、持続時間2〜10fs、および繰り返し速度30Hz)を照射した。XFELパルスは、Kirkpatrick−Baezミラーを用いる相互作用点で1.4μm(高さ)×1.7μm(幅)にフォーカスされた2.1×1011光子/パルスから構成されていた。試料の代表的なパルスエネルギーは、240μJ/パルスであった。
得られたX線回折データのインデックス化を、プログラムDirAx(Duisenberg、Journal of Applied Crystallography, 1991, 25, p.92-96)を用いて実行した。すべてのX線回折データセットは、空間群C2221にインデックス化した。結晶の平均格子定数は、すべてのX線回折データセットについてa=46.2Å、b=103.0Åおよびc=128.7Åであった。すべてのX線回折強度を、プログラムパッケージCrystFELの中にあるprocess_hklを用いてマージした。統計データを表10に示す。
25mgの1,2−ジミリストイル−sn−グリセロ−3−ホスホコリン(DMPC;Avanti社製)を、83.28μLの3−[(3−コラミドプロピル)ジメチルアンモニオ]−2−ヒドロキシプロパンスルホナート(CHAPSO;Sigma−Aldrich社製)の10%w/v水溶液と混合した。次いで、そこへ実施例5で得られた化合物9(7.7802mg,0.01002mmol)を添加し、そして氷冷(0℃、約20秒)−撹拌−加温(45℃、約20秒)−ピペッティングの工程を4回〜6回繰り返すことにより、化合物9を含有する40%(w/v)バイセル溶液を得た。
実施例5で得られた化合物9の代わりに、重原子化化合物として以下の式(VI):
20 界面活性剤
30 膜タンパク質
40 重原子化化合物
42 結晶化促進組成物
100,102 脂質集合体
110 膜タンパク質−脂質集合体
120 重原子誘導体結晶
Claims (7)
- 膜タンパク質の結晶化を促進するための組成物であって、
以下の式:
以下の式:
以下の式:
からなる群から選択される少なくとも1種の化合物を含有する、組成物。 - 膜タンパク質の構造解析方法であって、
脂質および界面活性剤を混合して脂質集合体を形成する工程;
該脂質集合体と膜タンパク質とを接触させて、膜タンパク質−脂質集合体結晶を形成する工程;
該膜タンパク質−脂質集合体結晶に、請求項1に記載の組成物を添加して、重原子誘導体結晶を形成する工程;ならびに
該重原子誘導体結晶のX線回折を通じて、該膜タンパク質の立体構造を判定する工程;
を包含する、方法。 - 前記脂質集合体が、バイセル、デンドリマー、およびリポソームからなる群より選択される少なくとも1種の分子群である、請求項2に記載の方法。
- 前記脂質集合体がバイセルである、請求項3に記載の方法。
- 膜タンパク質の構造解析方法であって、
脂質、界面活性剤および請求項1に記載の組成物を混合して、重原子化化合物を含有する脂質集合体を形成する工程
該重原子化化合物を含有する脂質集合体と膜タンパク質とを接触させて、重原子誘導体結晶を形成する工程;ならびに
該重原子誘導体結晶のX線回折を通じて、該膜タンパク質の立体構造を判定する工程;
を包含する、方法。 - 前記重原子化化合物を含有する脂質集合体が、前記重原子化化合物を構造内部に取り込んだ形態で構成される、バイセル、デンドリマー、およびリポソームからなる群より選択される少なくとも1種の分子群である、請求項5に記載の方法。
- 前記重原子化化合物を含有する脂質集合体が、前記重原子化化合物を構造内部に取り込んだ形態で構成される、バイセルである、請求項6に記載の方法。
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