JP6615895B2 - トランスグルタミナーゼ基質の同定およびそれに関する使用 - Google Patents

トランスグルタミナーゼ基質の同定およびそれに関する使用 Download PDF

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Description

本開示は、一般に、トランスグルタミナーゼ基質を含むペプチドアレイおよびペプチドアレイを用いてトランスグルタミナーゼ基質を同定する方法に関する。本開示は、トランスグルタミナーゼ基質ペプチドならびにペプチドとタンパク質を架橋するためのそれらの使用の方法にも関する。
酵素活性および特異性の詳細を解明することは、酵素の生理学的機能を理解するために、そして酵素により触媒される反応の生物工学的適用のために重要である。例えば、トランスグルタミナーゼは、微生物および哺乳類のトランスグルタミナーゼを含む関連する酵素の大きなファミリーに属する。トランスグルタミナーゼは、2つのポリペプチドまたはペプチド鎖の間の架橋を、グルタミン残基のガンマ−カルボキサミド基とリジン残基のイプシロン−アミノ基の間でイソペプチド結合を形成することにより触媒する。トランスグルタミナーゼの活性および特異性の詳細を解明することは、例えば標識、タグ付け、多タンパク質複合体形成等のためのタンパク質の修飾のためのトランスグルタミナーゼにより触媒される架橋反応の生物工学的適用のために重要である。
今日までに、微生物性トランスグルタミナーゼは、その小さい大きさ、頑強な性能、安定性、およびその活性のカルシウム非依存性のため、最も研究されたトランスグルタミナーゼ酵素である。いくつかの研究が、多種多様な長いアルキルアミン類は、トランスグルタミナーゼのリジン基質の代わりになることができ、単純なジペプチドであるグルタミン−グリシン(QG)は、グルタミン基質の役目を果たすことができることを示している。トランスグルタミナーゼのリジンおよびグルタミン基質のこれらの発見は、トランスグルタミナーゼ活性に関する様々な検査およびトランスグルタミナーゼを用いたタンパク質の修飾に関する実用的なアッセイを開発することを助けてきた。
1つの難題は、酵素基質としての合成ペプチドの同定が、試験され得る分子の潜在的に大きい数により制限されることである。この障害は、ペプチドライブラリーおよび選択技法、例えばファージディスプレイまたはmRNAディスプレイを用いることにより克服され得る。これらのアプローチを用いることにより、好ましい基質配列が同定されてきた。しかし、配列の広い多様性は、一般的な基質モチーフ、例えばトランスグルタミナーゼの基質モチーフを見付けることを困難にする。従って、トランスグルタミナーゼ基質および多くの重要な適用を有する一般的な基質モチーフの同定に取り組むことができるであろう迅速、安価、かつ系統的な方法に関する必要性が、存在する。
本発明は、前記の欠点を、トランスグルタミナーゼ基質の同定のためのシステムおよび方法ならびにそれに関する使用を提供することにより克服する。
出願者らは、酵素により特異的に認識される基質配列および一般的な基質モチーフの両方を同定するための迅速な信頼できる系統的アプローチを開発している。ある説明的な側面において、少なくとも100万の5アミノ酸長のトランスグルタミナーゼ基質ペプチドのライブラリーが、例えばマスクレス光指向性(maskless light−directed)ペプチドアレイ技術を用いてペプチドアレイ上で合成される。次いで、ペプチドアレイは、好ましい酵素基質または基質モチーフを同定するために酵素活性に関してスクリーニングされる。
別の態様において、少なくとも100万の5アミノ酸長のトランスグルタミナーゼ基質ペプチドのライブラリーが、例えばマスクレス光指向性ペプチドアレイ技術を用いてペプチドアレイ上に合成される。次いで、ペプチドアレイは、好ましい酵素基質を同定するために酵素活性に関してスクリーニングされる。次いで、第1工程において同定された配列の拡張および変異導入されたバリアントを含有する第2の新規に設計された焦点を合わせられたペプチドライブラリーが、同定されたモチーフの周囲のペプチド空間において最適な酵素特異性を有するペプチドを選択するために、新規のアレイ上で合成される。ペプチドアレイの高い密度は、多数のペプチドをスクリーニングし、そうしてトランスグルタミナーゼ基質の包括的かつ再現性のある初期スクリーニングを提供することを可能にする。さらに、最初に同定された基質の近傍のペプチド空間を迅速に検索する能力が、新規のアレイを例えばマスクレス光指向性ペプチド合成を用いて数日で作製するための技術により、可能である。
本開示の一態様によれば、複数のペプチドを含むペプチドアレイを用いてトランスグルタミナーゼの基質を同定する方法は、ペプチドアレイ中のペプチドをトランスグルタミナーゼと接触させ、トランスグルタミナーゼをペプチドに結合させ、そしてトランスグルタミナーゼの基質を同定する工程を含む。
一側面において、ペプチドアレイは、固体支持体を含む。
別の側面において、ペプチドは、マスクレス光指向性ペプチドアレイ合成により固体支持体に取り付けられる。
別の側面において、ペプチドアレイは、固体支持体に取り付けられた少なくとも1.2×106のペプチドを有する。
別の側面において、ペプチドアレイは、固体支持体に取り付けられた少なくとも1.4×106のペプチドを有する。
別の側面において、ペプチドアレイは、固体支持体に取り付けられた少なくとも1.6×106のペプチドを有する。
別の側面において、ペプチドアレイは、固体支持体に取り付けられた少なくとも1.8×106のペプチドを有する。
別の側面において、トランスグルタミナーゼは、微生物性トランスグルタミナーゼである。
別の側面において、微生物性トランスグルタミナーゼは、ストレプトベルティシリウム属の種(Streptoverticillium sp.)のトランスグルタミナーゼである。
別の側面において、トランスグルタミナーゼは、哺乳類のトランスグルタミナーゼである。
別の側面において、哺乳類のトランスグルタミナーゼは、ヒト第XIII因子Aトランスグルタミナーゼ、ヒト第XIII因子Bトランスグルタミナーゼ、第XIII因子トランスグルタミナーゼ、ケラチノサイトトランスグルタミナーゼ、組織型トランスグルタミナーゼ、上皮性トランスグルタミナーゼ、前立腺トランスグルタミナーゼ、神経細胞性トランスグルタミナーゼ、ヒトトランスグルタミナーゼ5、およびヒトトランスグルタミナーゼ7からなる群から選択される。
別の側面において、トランスグルタミナーゼ基質は、グルタミン基質ペプチドである。
別の側面において、トランスグルタミナーゼ基質は、リジン基質ペプチドである。
別の側面において、グルタミン基質ペプチドは、DYALQ(SEQ ID NO:1)、DYVLQ(SEQ ID NO:2)、NYALQ(SEQ ID NO:3)、EYALQ(SEQ ID NO:4)、PYALQ(SEQ ID NO:5)、EYVLQ(SEQ ID NO:6)、DFALQ(SEQ ID NO:7)、DYFLQ(SEQ ID NO:8)、NYFLQ(SEQ ID NO:9)、FYALQ(SEQ ID NO:10)、DYTLQ(SEQ ID NO:11)、NYVLQ(SEQ ID NO:12)、EYVAQ(SEQ ID NO:13)、RYALQ(SEQ ID NO:14)、YFALQ(SEQ ID NO:15)、PYVLQ(SEQ ID NO:16)、WYALQ(SEQ ID NO:17)、SYALQ(SEQ ID NO:18)、HYALQ(SEQ ID NO:19)、DYVAQ(SEQ ID NO:20)、EFVAQ(SEQ ID NO:21)、DFYLQ(SEQ ID NO:22)、EFALQ(SEQ ID NO:23)、EYFLQ(SEQ ID NO:24)、およびNFVLQ(SEQ ID NO:25)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む。
別の側面において、リジン基質ペプチドは、ARSKL(SEQ ID NO:54)、KSKLA(SEQ ID NO:55)、TKSKL(SEQ ID NO:56)、KLSKL(SEQ ID NO:57)、RSKLG(SEQ ID NO:58)、RGSKL(SEQ ID NO:59)、RGTKL(SEQ ID NO:60)、FPKLK(SEQ ID NO:61)、RSKSK(SEQ ID NO:62)、SKSKL(SEQ ID NO:63)、FTKSK(SEQ ID NO:64)、KLKYK(SEQ ID NO:65)、PKTKL(SEQ ID NO:66)、RLKSK(SEQ ID NO:67)、RSKLA(SEQ ID NO:68)、GRSKL(SEQ ID NO:69)、RAKYK(SEQ ID NO:70)、SKLSK(SEQ ID NO:71)、KLGAK(SEQ ID NO:72)、QRSKL(SEQ ID NO:73)、KTKYK(SEQ ID NO:74)、LSKLK(SEQ ID NO:75)、NRTKL(SEQ ID NO:76)、QRTKL(SEQ ID NO:77)、GGGRSKLAGGG(SEQ ID NO: 82)、GGGARSKLGGGG(SEQ ID NO: 80)、およびGYKLK(SEQ ID NO:78)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む。
別の側面において、グルタミン基質ペプチドは、第5位にグルタミン残基を有する。
別の側面において、グルタミン基質ペプチドは、[YF][VA]LQGを含む配列モチーフを有する。
別の側面において、グルタミン基質ペプチドは、DYALQ(SEQ ID NO:1)を含む配列を有する。
別の側面において、リジン基質ペプチドは、SK[LS]Kまたは[KR][ST]KLを含む配列モチーフを有する。
本開示の別の態様によれば、複数のペプチドを含む1以上のペプチドアレイを用いてトランスグルタミナーゼの基質を同定する方法は、第1ペプチドアレイ中のペプチドをトランスグルタミナーゼと接触させ、トランスグルタミナーゼを第1ペプチドアレイ中のペプチドに結合させ、トランスグルタミナーゼへの結合の際に予め決定された特性を示す第1ペプチドアレイ中のペプチドの1以上を選択し、第1ペプチドアレイにおいて同定された1以上のペプチドのバリアントを合成し、第2ペプチドアレイ中のバリアントペプチドをトランスグルタミナーゼと接触させ、そして第2ペプチドアレイにおいてトランスグルタミナーゼへの結合の際に予め決定された特性を示すものとして同定されたバリアントペプチドの1以上を選択する工程を含む。
一側面において、第1または第2ペプチドアレイ中のペプチドは、5アミノ酸長、6アミノ酸長、7アミノ酸長、8アミノ酸長、9アミノ酸長、10アミノ酸長、11アミノ酸長、および12アミノ酸長、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される。
別の側面において、第1ペプチドアレイおよび第2ペプチドアレイは、それぞれが固体支持体を含む。
別の側面において、ペプチドアレイは、マスクレス光指向性ペプチドアレイ合成により作製される。
別の側面において、第2ペプチドアレイは、第2ペプチドアレイの固体支持体に取り付けられた少なくとも1.0×106のペプチドを有する。
別の側面において、第1ペプチドアレイおよび/または第2ペプチドアレイは、固体支持体に取り付けられた少なくとも1.2×106のペプチドを有する。
別の側面において、第1ペプチドアレイおよび/または第2ペプチドアレイは、固体支持体に取り付けられた少なくとも1.4×106のペプチドを有する。
別の側面において、第1ペプチドアレイおよび/または第2ペプチドアレイは、固体支持体に取り付けられた少なくとも1.6×106のペプチドを有する。
別の側面において、トランスグルタミナーゼは、微生物性トランスグルタミナーゼである。
別の側面において、微生物性トランスグルタミナーゼは、ストレプトベルティシリウム属の種のトランスグルタミナーゼである。
別の側面において、トランスグルタミナーゼは、哺乳類のトランスグルタミナーゼである。
別の側面において、哺乳類のトランスグルタミナーゼは、ヒト第XIII因子Aトランスグルタミナーゼ、ヒト第XIII因子Bトランスグルタミナーゼ、第XIII因子トランスグルタミナーゼ、ケラチノサイトトランスグルタミナーゼ、組織型トランスグルタミナーゼ、上皮性トランスグルタミナーゼ、前立腺トランスグルタミナーゼ、神経細胞性トランスグルタミナーゼ、ヒトトランスグルタミナーゼ5、およびヒトトランスグルタミナーゼ7からなる群から選択される。
別の側面において、選択されるバリアントペプチドは、トランスグルタミナーゼグルタミン基質ペプチドである。
別の側面において、グルタミン基質ペプチドは、GGGDYALQGGG(SEQ ID NO:26)、CGGDYALQGPG(SEQ ID NO:27)、WGGDYALQGPG(SEQ ID NO:28)、YGGDYALQGPG(SEQ ID NO:29)、DGGDYALQGPG(SEQ ID NO:30)、GDGDYALQGPG(SEQ ID NO:31)、NGGDYALQGPG(SEQ ID NO:32)、GCGDYALQGPG(SEQ ID NO:33)、EGGDYALQGPG(SEQ ID NO:34)、PGGDYALQGPG(SEQ ID NO:35)、TGGDYALQGPG(SEQ ID NO:36)、QGGDYALQGPG(SEQ ID NO:37)、IGGDYALQGPG(SEQ ID NO:38)、FGGDYALQGPG(SEQ ID NO:39)、HGGDYALQGPG(SEQ ID NO:40)、LGGDYALQGPG(SEQ ID NO:41)、VGGDYALQGPG(SEQ ID NO:42)、RGGDYALQGPG(SEQ ID NO:43)、GWGDYALQGPG(SEQ ID NO:44)、MGGDYALQGPG(SEQ ID NO:45)、SGGDYALQGPG(SEQ ID NO:46)、AGGDYALQGPG(SEQ ID NO:47)、GYGDYALQGPG(SEQ ID NO:48)、GEGDYALQGPG(SEQ ID NO:49)、GPGDYALQGPG(SEQ ID NO:50)、GHGDYALQGPG(SEQ ID NO:51)、WDGDYALQGGG(SEQ ID NO:52)、GGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:85)、GGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:86)、およびGNGDYALQGPG(SEQ ID NO:53)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む。
別の側面において、グルタミン基質ペプチドは、GDYALQGPG(SEQ ID NO:79)の配列モチーフを含む。
別の側面において、グルタミン基質ペプチドは、GGGDYALQGGG(SEQ ID NO:26)を含む配列を有する。
別の側面において、第1ペプチドアレイからの選択されたペプチドは、DYALQ(SEQ ID NO:1)、DYVLQ(SEQ ID NO:2)、NYALQ(SEQ ID NO:3)、EYALQ(SEQ ID NO:4)、PYALQ(SEQ ID NO:5)、EYVLQ(SEQ ID NO:6)、DFALQ(SEQ ID NO:7)、DYFLQ(SEQ ID NO:8)、NYFLQ(SEQ ID NO:9)、FYALQ(SEQ ID NO:10)、DYTLQ(SEQ ID NO:11)、NYVLQ(SEQ ID NO:12)、EYVAQ(SEQ ID NO:13)、RYALQ(SEQ ID NO:14)、YFALQ(SEQ ID NO:15)、PYVLQ(SEQ ID NO:16)、WYALQ(SEQ ID NO:17)、SYALQ(SEQ ID NO:18)、HYALQ(SEQ ID NO:19)、DYVAQ(SEQ ID NO:20)、EFVAQ(SEQ ID NO:21)、DFYLQ(SEQ ID NO:22)、EFALQ(SEQ ID NO:23)、EYFLQ(SEQ ID NO:24)、およびNFVLQ(SEQ ID NO:25)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む。
別の側面において、第1ペプチドアレイからの選択されたペプチドは、ARSKL(SEQ ID NO:54)、KSKLA(SEQ ID NO:55)、TKSKL(SEQ ID NO:56)、KLSKL(SEQ ID NO:57)、RSKLG(SEQ ID NO:58)、RGSKL(SEQ ID NO:59)、RGTKL(SEQ ID NO:60)、FPKLK(SEQ ID NO:61)、RSKSK(SEQ ID NO:62)、SKSKL(SEQ ID NO:63)、FTKSK(SEQ ID NO:64)、KLKYK(SEQ ID NO:65)、PKTKL(SEQ ID NO:66)、RLKSK(SEQ ID NO:67)、RSKLA(SEQ ID NO:68)、GRSKL(SEQ ID NO:69)、RAKYK(SEQ ID NO:70)、SKLSK(SEQ ID NO:71)、KLGAK(SEQ ID NO:72)、QRSKL(SEQ ID NO:73)、KTKYK(SEQ ID NO:74)、LSKLK(SEQ ID NO:75)、NRTKL(SEQ ID NO:76)、QRTKL(SEQ ID NO:77)、GGGRSKLAGGG(SEQ ID NO:82)、GGGARSKLGGGG(SEQ ID NO:80)、およびGYKLK(SEQ ID NO:78)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む。
別の側面において、選択されるペプチドは、第5位においてグルタミン残基を有する。
別の側面において、選択されるペプチドは、[YF][VA]LQGを含む配列モチーフを有する。
別の側面において、選択されるペプチドは、DYALQ(SEQ ID NO:1)を含む配列を有する。
別の側面において、選択されるペプチドは、SK[LS]Kまたは[KR][ST]KLを含む配列モチーフを有する。
本開示の別の態様によれば、ペプチドアレイは、固体支持体および複数のペプチドを含む。ペプチドは、トランスグルタミナーゼ基質ペプチドであり、ペプチドアレイは、マスクレス光指向性ペプチドアレイ合成により作製される。
本開示の別の態様によれば、単離されたペプチドは、GDYALQGPG(SEQ ID NO:79)の配列モチーフを含む。
本開示の別の態様によれば、単離されたペプチドは、GGGDYALQGGG(SEQ ID NO:26)、CGGDYALQGPG(SEQ ID NO:27)、WGGDYALQGPG(SEQ ID NO:28)、YGGDYALQGPG(SEQ ID NO:29)、DGGDYALQGPG(SEQ ID NO:30)、GDGDYALQGPG(SEQ ID NO:31)、NGGDYALQGPG(SEQ ID NO:32)、GCGDYALQGPG(SEQ ID NO:33)、EGGDYALQGPG(SEQ ID NO:34)、PGGDYALQGPG(SEQ ID NO:35)、TGGDYALQGPG(SEQ ID NO:36)、QGGDYALQGPG(SEQ ID NO:37)、IGGDYALQGPG(SEQ ID NO:38)、FGGDYALQGPG(SEQ ID NO:39)、HGGDYALQGPG(SEQ ID NO:40)、LGGDYALQGPG(SEQ ID NO:41)、VGGDYALQGPG(SEQ ID NO:42)、RGGDYALQGPG(SEQ ID NO:43)、GWGDYALQGPG(SEQ ID NO:44)、MGGDYALQGPG(SEQ ID NO:45)、SGGDYALQGPG(SEQ ID NO:46)、AGGDYALQGPG(SEQ ID NO:47)、GYGDYALQGPG(SEQ ID NO:48)、GEGDYALQGPG(SEQ ID NO:49)、GPGDYALQGPG(SEQ ID NO:50)、GHGDYALQGPG(SEQ ID NO:51)、WDGDYALQGGG(SEQ ID NO:52)、GGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:85)、GGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:86)、およびGNGDYALQGPG(SEQ ID NO:53)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む。
一側面において、ペプチドは、配列GGGDYALQGGG(SEQ ID NO:26)を含む。
別の側面において、ペプチドは、CGGDYALQGPG(SEQ ID NO:27)、WGGDYALQGPG(SEQ ID NO:28)、YGGDYALQGPG(SEQ ID NO:29)、DGGDYALQGPG(SEQ ID NO:30)、GDGDYALQGPG(SEQ ID NO:31)、NGGDYALQGPG(SEQ ID NO:32)、GCGDYALQGPG(SEQ ID NO:33)、EGGDYALQGPG(SEQ ID NO:34)、PGGDYALQGPG(SEQ ID NO:35)、TGGDYALQGPG(SEQ ID NO:36)、QGGDYALQGPG(SEQ ID NO:37)、IGGDYALQGPG(SEQ ID NO:38)、FGGDYALQGPG(SEQ ID NO:39)、HGGDYALQGPG(SEQ ID NO:40)、LGGDYALQGPG(SEQ ID NO:41)、VGGDYALQGPG(SEQ ID NO:42)、RGGDYALQGPG(SEQ ID NO:43)、GWGDYALQGPG(SEQ ID NO:44)、MGGDYALQGPG(SEQ ID NO:45)、SGGDYALQGPG(SEQ ID NO:46)、AGGDYALQGPG(SEQ ID NO:47)、GYGDYALQGPG(SEQ ID NO:48)、GEGDYALQGPG(SEQ ID NO:49)、GPGDYALQGPG(SEQ ID NO:50)、GHGDYALQGPG(SEQ ID NO:51)、およびGNGDYALQGPG(SEQ ID NO:53)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む。
本開示の別の態様によれば、タンパク質は、[YF][VA]LQGの配列モチーフを含む異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチド配列を含む。
本開示の別の態様によれば、タンパク質は、DYALQ(SEQ ID NO:1)、DYVLQ(SEQ ID NO:2)、NYALQ(SEQ ID NO:3)、EYALQ(SEQ ID NO:4)、PYALQ(SEQ ID NO:5)、EYVLQ(SEQ ID NO:6)、DFALQ(SEQ ID NO:7)、DYFLQ(SEQ ID NO:8)、NYFLQ(SEQ ID NO:9)、FYALQ(SEQ ID NO:10)、DYTLQ(SEQ ID NO:11)、NYVLQ(SEQ ID NO:12)、EYVAQ(SEQ ID NO:13)、RYALQ(SEQ ID NO:14)、YFALQ(SEQ ID NO:15)、PYVLQ(SEQ ID NO:16)、WYALQ(SEQ ID NO:17)、SYALQ(SEQ ID NO:18)、HYALQ(SEQ ID NO:19)、DYVAQ(SEQ ID NO:20)、EFVAQ(SEQ ID NO:21)、DFYLQ(SEQ ID NO:22)、EFALQ(SEQ ID NO:23)、EYFLQ(SEQ ID NO:24)、およびNFVLQ(SEQ ID NO:25)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチドを含む。
一側面において、タンパク質は、DYALQ(SEQ ID NO:1)、DYVLQ(SEQ ID NO:2)、NYALQ(SEQ ID NO:3)、EYALQ(SEQ ID NO:4)、PYALQ(SEQ ID NO:5)、EYVLQ(SEQ ID NO:6)、DFALQ(SEQ ID NO:7)、FYALQ(SEQ ID NO:10)、NYVLQ(SEQ ID NO:12)、RYALQ(SEQ ID NO:14)、YFALQ(SEQ ID NO:15)、PYVLQ(SEQ ID NO:16)、WYALQ(SEQ ID NO:17)、SYALQ(SEQ ID NO:18)、HYALQ(SEQ ID NO:19)、EFALQ(SEQ ID NO:23)、およびNFVLQ(SEQ ID NO:25)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチドを含む。
本開示の別の態様によれば、タンパク質は、SK[LS]Kまたは[KR][ST]KLの配列モチーフを含む異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチドを含む。
本開示の別の態様によれば、タンパク質は、ARSKL(SEQ ID NO:54)、KSKLA(SEQ ID NO:55)、TKSKL(SEQ ID NO:56)、KLSKL(SEQ ID NO:57)、RSKLG(SEQ ID NO:58)、RGSKL(SEQ ID NO:59)、RGTKL(SEQ ID NO:60)、FPKLK(SEQ ID NO:61)、RSKSK(SEQ ID NO:62)、SKSKL(SEQ ID NO:63)、FTKSK(SEQ ID NO:64)、KLKYK(SEQ ID NO:65)、PKTKL(SEQ ID NO:66)、RLKSK(SEQ ID NO:67)、RSKLA(SEQ ID NO:68)、GRSKL(SEQ ID NO:69)、RAKYK(SEQ ID NO:70)、SKLSK(SEQ ID NO:71)、KLGAK(SEQ ID NO:72)、QRSKL(SEQ ID NO:73)、KTKYK(SEQ ID NO:74)、LSKLK(SEQ ID NO:75)、NRTKL(SEQ ID NO:76)、QRTKL(SEQ ID NO:77)、GGGRSKLAGGG(SEQ ID NO:82)、GGGARSKLGGGG(SEQ ID NO:80)、およびGYKLK(SEQ ID NO:78)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチド配列を含む。
一側面において、タンパク質は、ARSKL(SEQ ID NO:54)、KSKLA(SEQ ID NO:55)、TKSKL(SEQ ID NO:56)、KLSKL(SEQ ID NO:57)、RSKLG(SEQ ID NO:58)、RGSKL(SEQ ID NO:59)、RSKSK(SEQ ID NO:62)、SKSKL(SEQ ID NO:63)、PKTKL(SEQ ID NO:66)、RSKLA(SEQ ID NO:68)、GRSKL(SEQ ID NO:69)、SKLSK(SEQ ID NO:71)、LSKLK(SEQ ID NO:75)、NRTKL(SEQ ID NO:76)、QRTKL(SEQ ID NO:77)、GGGRSKLAGGG(SEQ ID NO:82)、およびGGGARSKLGGGG(SEQ ID NO:80)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチドを含む。
本開示の別の態様によれば、タンパク質は、GDYALQGPG(SEQ ID NO:79)の配列モチーフを含む異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチド配列を含む。
本開示の別の態様によれば、タンパク質は、DYALQ(SEQ ID NO:1)の配列を含む異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチド配列を含む。
一側面において、タンパク質は、GGGDYALQGGG(SEQ ID NO:26)、CGGDYALQGPG(SEQ ID NO:27)、WGGDYALQGPG(SEQ ID NO:28)、YGGDYALQGPG(SEQ ID NO:29)、DGGDYALQGPG(SEQ ID NO:30)、GDGDYALQGPG(SEQ ID NO:31)、NGGDYALQGPG(SEQ ID NO:32)、GCGDYALQGPG(SEQ ID NO:33)、EGGDYALQGPG(SEQ ID NO:34)、PGGDYALQGPG(SEQ ID NO:35)、TGGDYALQGPG(SEQ ID NO:36)、QGGDYALQGPG(SEQ ID NO:37)、IGGDYALQGPG(SEQ ID NO:38)、FGGDYALQGPG(SEQ ID NO:39)、HGGDYALQGPG(SEQ ID NO:40)、LGGDYALQGPG(SEQ ID NO:41)、VGGDYALQGPG(SEQ ID NO:42)、RGGDYALQGPG(SEQ ID NO:43)、GWGDYALQGPG(SEQ ID NO:44)、MGGDYALQGPG(SEQ ID NO:45)、SGGDYALQGPG(SEQ ID NO:46)、AGGDYALQGPG(SEQ ID NO:47)、GYGDYALQGPG(SEQ ID NO:48)、GEGDYALQGPG(SEQ ID NO:49)、GPGDYALQGPG(SEQ ID NO:50)、GHGDYALQGPG(SEQ ID NO:51)、WDGDYALQGGG(SEQ ID NO:52)、GGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:85)、GGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:86)、およびGNGDYALQGPG(SEQ ID NO:53)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチド配列を含む。
別の側面において、配列は、GGGDYALQGGG(SEQ ID NO:26)を含む。
別の側面において、タンパク質は、CGGDYALQGPG(SEQ ID NO:27)、WGGDYALQGPG(SEQ ID NO:28)、YGGDYALQGPG(SEQ ID NO:29)、DGGDYALQGPG(SEQ ID NO:30)、GDGDYALQGPG(SEQ ID NO:31)、NGGDYALQGPG(SEQ ID NO:32)、GCGDYALQGPG(SEQ ID NO:33)、EGGDYALQGPG(SEQ ID NO:34)、PGGDYALQGPG(SEQ ID NO:35)、TGGDYALQGPG(SEQ ID NO:36)、QGGDYALQGPG(SEQ ID NO:37)、IGGDYALQGPG(SEQ ID NO:38)、FGGDYALQGPG(SEQ ID NO:39)、HGGDYALQGPG(SEQ ID NO:40)、LGGDYALQGPG(SEQ ID NO:41)、VGGDYALQGPG(SEQ ID NO:42)、RGGDYALQGPG(SEQ ID NO:43)、GWGDYALQGPG(SEQ ID NO:44)、MGGDYALQGPG(SEQ ID NO:45)、SGGDYALQGPG(SEQ ID NO:46)、AGGDYALQGPG(SEQ ID NO:47)、GYGDYALQGPG(SEQ ID NO:48)、GEGDYALQGPG(SEQ ID NO:49)、GPGDYALQGPG(SEQ ID NO:50)、GHGDYALQGPG(SEQ ID NO:51)、およびGNGDYALQGPG(SEQ ID NO:53)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチドを含む。
本開示の別の態様によれば、タンパク質を架橋するための方法は、少なくとも1種類の異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチド配列をタンパク質中に組み込み、そしてタンパク質をトランスグルタミナーゼと接触させることによりタンパク質を架橋する工程を含む。異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチド配列は、DYALQ(SEQ ID NO:1)、DYVLQ(SEQ ID NO:2)、NYALQ(SEQ ID NO:3)、EYALQ(SEQ ID NO:4)、PYALQ(SEQ ID NO:5)、EYVLQ(SEQ ID NO:6)、DFALQ(SEQ ID NO:7)、DYFLQ(SEQ ID NO:8)、NYFLQ(SEQ ID NO:9)、FYALQ(SEQ ID NO:10)、DYTLQ(SEQ ID NO:11)、NYVLQ(SEQ ID NO:12)、EYVAQ(SEQ ID NO:13)、RYALQ(SEQ ID NO:14)、YFALQ(SEQ ID NO:15)、PYVLQ(SEQ ID NO:16)、WYALQ(SEQ ID NO:17)、SYALQ(SEQ ID NO:18)、HYALQ(SEQ ID NO:19)、DYVAQ(SEQ ID NO:20)、EFVAQ(SEQ ID NO:21)、DFYLQ(SEQ ID NO:22)、EFALQ(SEQ ID NO:23)、EYFLQ(SEQ ID NO:24)、NFVLQ(SEQ ID NO:25)、GGGDYALQGGG(SEQ ID NO:26)、CGGDYALQGPG(SEQ ID NO:27)、WGGDYALQGPG(SEQ ID NO:28)、YGGDYALQGPG(SEQ ID NO:29)、DGGDYALQGPG(SEQ ID NO:30)、GDGDYALQGPG(SEQ ID NO:31)、NGGDYALQGPG(SEQ ID NO:32)、GCGDYALQGPG(SEQ ID NO:33)、EGGDYALQGPG(SEQ ID NO:34)、PGGDYALQGPG(SEQ ID NO:35)、TGGDYALQGPG(SEQ ID NO:36)、QGGDYALQGPG(SEQ ID NO:37)、IGGDYALQGPG(SEQ ID NO:38)、FGGDYALQGPG(SEQ ID NO:39)、HGGDYALQGPG(SEQ ID NO:40)、LGGDYALQGPG(SEQ ID NO:41)、VGGDYALQGPG(SEQ ID NO:42)、RGGDYALQGPG(SEQ ID NO:43)、GWGDYALQGPG(SEQ ID NO:44)、MGGDYALQGPG(SEQ ID NO:45)、SGGDYALQGPG(SEQ ID NO:46)、AGGDYALQGPG(SEQ ID NO:47)、GYGDYALQGPG(SEQ ID NO:48)、GEGDYALQGPG(SEQ ID NO:49)、GPGDYALQGPG(SEQ ID NO:50)、GHGDYALQGPG(SEQ ID NO:51)、WDGDYALQGGG(SEQ ID NO:52)、GNGDYALQGPG(SEQ ID NO:53)、GGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:85)、GGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:86)、ARSKL(SEQ ID NO:54)、KSKLA(SEQ ID NO:55)、TKSKL(SEQ ID NO:56)、KLSKL(SEQ ID NO:57)、RSKLG(SEQ ID NO:58)、RGSKL(SEQ ID NO:59)、RGTKL(SEQ ID NO:60)、FPKLK(SEQ ID NO:61)、RSKSK(SEQ ID NO:62)、SKSKL(SEQ ID NO:63)、FTKSK(SEQ ID NO:64)、KLKYK(SEQ ID NO:65)、PKTKL(SEQ ID NO:66)、RLKSK(SEQ ID NO:67)、RSKLA(SEQ ID NO:68)、GRSKL(SEQ ID NO:69)、RAKYK(SEQ ID NO:70)、SKLSK(SEQ ID NO:71)、KLGAK(SEQ ID NO:72)、QRSKL(SEQ ID NO:73)、KTKYK(SEQ ID NO:74)、LSKLK(SEQ ID NO:75)、NRTKL(SEQ ID NO:76)、QRTKL(SEQ ID NO:77)、GGGRSKLAGGG(SEQ ID NO:82)、GGGARSKLGGGG(SEQ ID NO:80)、およびGYKLK(SEQ ID NO:78)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む。
一側面において、異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチド配列は、配列DYALQ(SEQ ID NO:1)を含む。
別の側面において、異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチド配列は、配列GGGDYALQGGG(SEQ ID NO:26)を含む。
本開示の別の態様によれば、タンパク質を架橋するための方法は、少なくとも1種類の異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチド配列をタンパク質中に組み込み、そしてタンパク質をトランスグルタミナーゼと接触させることによりタンパク質を架橋する工程を含む。異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチド配列は、SK[LS]K、[KR][ST]KL、[YF][VA]LQG、およびGDYALQGPG(SEQ ID NO:79)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列モチーフを含む。
一側面において、異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチドは、ARSKL(SEQ ID NO:54)、KSKLA(SEQ ID NO:55)、TKSKL(SEQ ID NO:56)、KLSKL(SEQ ID NO:57)、RSKLG(SEQ ID NO:58)、RGSKL(SEQ ID NO:59)、RSKSK(SEQ ID NO:62)、SKSKL(SEQ ID NO:63)、PKTKL(SEQ ID NO:66)、RSKLA(SEQ ID NO:68)、GRSKL(SEQ ID NO:69)、SKLSK(SEQ ID NO:71)、LSKLK(SEQ ID NO:75)、NRTKL(SEQ ID NO:76)、QRTKL(SEQ ID NO:77)、GGGRSKLAGGG(SEQ ID NO:82)、およびGGGARSKLGGGG(SEQ ID NO:80)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む。
別の側面において、異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチドは、DYALQ(SEQ ID NO:1)、DYVLQ(SEQ ID NO:2)、NYALQ(SEQ ID NO:3)、EYALQ(SEQ ID NO:4)、PYALQ(SEQ ID NO:5)、EYVLQ(SEQ ID NO:6)、DFALQ(SEQ ID NO:7)、FYALQ(SEQ ID NO:10)、NYVLQ(SEQ ID NO:12)、RYALQ(SEQ ID NO:14)、YFALQ(SEQ ID NO:15)、PYVLQ(SEQ ID NO:16)、WYALQ(SEQ ID NO:17)、SYALQ(SEQ ID NO:18)、HYALQ(SEQ ID NO:19)、EFALQ(SEQ ID NO:23)、およびNFVLQ(SEQ ID NO:25)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む。
別の側面において、異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチドは、CGGDYALQGPG(SEQ ID NO:27)、WGGDYALQGPG(SEQ ID NO:28)、YGGDYALQGPG(SEQ ID NO:29)、DGGDYALQGPG(SEQ ID NO:30)、GDGDYALQGPG(SEQ ID NO:31)、NGGDYALQGPG(SEQ ID NO:32)、GCGDYALQGPG(SEQ ID NO:33)、EGGDYALQGPG(SEQ ID NO:34)、PGGDYALQGPG(SEQ ID NO:35)、TGGDYALQGPG(SEQ ID NO:36)、QGGDYALQGPG(SEQ ID NO:37)、IGGDYALQGPG(SEQ ID NO:38)、FGGDYALQGPG(SEQ ID NO:39)、HGGDYALQGPG(SEQ ID NO:40)、LGGDYALQGPG(SEQ ID NO:41)、VGGDYALQGPG(SEQ ID NO:42)、RGGDYALQGPG(SEQ ID NO:43)、GWGDYALQGPG(SEQ ID NO:44)、MGGDYALQGPG(SEQ ID NO:45)、SGGDYALQGPG(SEQ ID NO:46)、AGGDYALQGPG(SEQ ID NO:47)、GYGDYALQGPG(SEQ ID NO:48)、GEGDYALQGPG(SEQ ID NO:49)、GPGDYALQGPG(SEQ ID NO:50)、GHGDYALQGPG(SEQ ID NO:51)、およびGNGDYALQGPG(SEQ ID NO:53)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む。
本開示の別の態様によれば、少なくとも2つの化合物を架橋するための方法は、[YF][VA]LQGまたはGDYALQGPG(SEQ ID NO:79)の配列モチーフを有する異種トランスグルタミナーゼグルタミン基質ペプチドを少なくとも2つの化合物の一方の中に組み込み、そして化合物をトランスグルタミナーゼと接触させることにより化合物を架橋する工程を含む。
一側面において、方法は、さらに異種トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドをタンパク質中に組み込む工程を含む。
別の側面において、リジン基質ペプチドは、SK[LS]Kまたは[KR][ST]KLの配列モチーフを含む。
別の側面において、異種トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドは、ARSKL(SEQ ID NO:54)、KSKLA(SEQ ID NO:55)、TKSKL(SEQ ID NO:56)、KLSKL(SEQ ID NO:57)、RSKLG(SEQ ID NO:58)、RGSKL(SEQ ID NO:59)、RSKSK(SEQ ID NO:62)、SKSKL(SEQ ID NO:63)、PKTKL(SEQ ID NO:66)、RSKLA(SEQ ID NO:68)、GRSKL(SEQ ID NO:69)、SKLSK(SEQ ID NO:71)、LSKLK(SEQ ID NO:75)、NRTKL(SEQ ID NO:76)、QRTKL(SEQ ID NO:77)、GGGRSKLAGGG(SEQ ID NO:82)、およびGGGARSKLGGGG(SEQ ID NO:80)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む。
別の側面において、異種トランスグルタミナーゼグルタミン基質ペプチドは、DYALQ(SEQ ID NO:1)、DYVLQ(SEQ ID NO:2)、NYALQ(SEQ ID NO:3)、EYALQ(SEQ ID NO:4)、PYALQ(SEQ ID NO:5)、EYVLQ(SEQ ID NO:6)、DFALQ(SEQ ID NO:7)、FYALQ(SEQ ID NO:10)、NYVLQ(SEQ ID NO:12)、RYALQ(SEQ ID NO:14)、YFALQ(SEQ ID NO:15)、PYVLQ(SEQ ID NO:16)、WYALQ(SEQ ID NO:17)、SYALQ(SEQ ID NO:18)、HYALQ(SEQ ID NO:19)、EFALQ(SEQ ID NO:23)、およびNFVLQ(SEQ ID NO:25)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む。
別の側面において、異種トランスグルタミナーゼグルタミン基質ペプチドは、CGGDYALQGPG(SEQ ID NO:27)、WGGDYALQGPG(SEQ ID NO:28)、YGGDYALQGPG(SEQ ID NO:29)、DGGDYALQGPG(SEQ ID NO:30)、GDGDYALQGPG(SEQ ID NO:31)、NGGDYALQGPG(SEQ ID NO:32)、GCGDYALQGPG(SEQ ID NO:33)、EGGDYALQGPG(SEQ ID NO:34)、PGGDYALQGPG(SEQ ID NO:35)、TGGDYALQGPG(SEQ ID NO:36)、QGGDYALQGPG(SEQ ID NO:37)、IGGDYALQGPG(SEQ ID NO:38)、FGGDYALQGPG(SEQ ID NO:39)、HGGDYALQGPG(SEQ ID NO:40)、LGGDYALQGPG(SEQ ID NO:41)、VGGDYALQGPG(SEQ ID NO:42)、RGGDYALQGPG(SEQ ID NO:43)、GWGDYALQGPG(SEQ ID NO:44)、MGGDYALQGPG(SEQ ID NO:45)、SGGDYALQGPG(SEQ ID NO:46)、AGGDYALQGPG(SEQ ID NO:47)、GYGDYALQGPG(SEQ ID NO:48)、GEGDYALQGPG(SEQ ID NO:49)、GPGDYALQGPG(SEQ ID NO:50)、GHGDYALQGPG(SEQ ID NO:51)、およびGNGDYALQGPG(SEQ ID NO:53)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む。
本開示の別の態様によれば、少なくとも2つの化合物を架橋するための方法は、DYALQ(SEQ ID NO:1)、DYVLQ(SEQ ID NO:2)、NYALQ(SEQ ID NO:3)、EYALQ(SEQ ID NO:4)、PYALQ(SEQ ID NO:5)、EYVLQ(SEQ ID NO:6)、DFALQ(SEQ ID NO:7)、DYFLQ(SEQ ID NO:8)、NYFLQ(SEQ ID NO:9)、FYALQ(SEQ ID NO:10)、DYTLQ(SEQ ID NO:11)、NYVLQ(SEQ ID NO:12)、EYVAQ(SEQ ID NO:13)、RYALQ(SEQ ID NO:14)、YFALQ(SEQ ID NO:15)、PYVLQ(SEQ ID NO:16)、WYALQ(SEQ ID NO:17)、SYALQ(SEQ ID NO:18)、HYALQ(SEQ ID NO:19)、DYVAQ(SEQ ID NO:20)、EFVAQ(SEQ ID NO:21)、DFYLQ(SEQ ID NO:22)、EFALQ(SEQ ID NO:23)、EYFLQ(SEQ ID NO:24)、NFVLQ(SEQ ID NO:25)、GGGDYALQGGG(SEQ ID NO:26)、CGGDYALQGPG(SEQ ID NO:27)、WGGDYALQGPG(SEQ ID NO:28)、YGGDYALQGPG(SEQ ID NO:29)、DGGDYALQGPG(SEQ ID NO:30)、GDGDYALQGPG(SEQ ID NO:31)、NGGDYALQGPG(SEQ ID NO:32)、GCGDYALQGPG(SEQ ID NO:33)、EGGDYALQGPG(SEQ ID NO:34)、PGGDYALQGPG(SEQ ID NO:35)、TGGDYALQGPG(SEQ ID NO:36)、QGGDYALQGPG(SEQ ID NO:37)、IGGDYALQGPG(SEQ ID NO:38)、FGGDYALQGPG(SEQ ID NO:39)、HGGDYALQGPG(SEQ ID NO:40)、LGGDYALQGPG(SEQ ID NO:41)、VGGDYALQGPG(SEQ ID NO:42)、RGGDYALQGPG(SEQ ID NO:43)、GWGDYALQGPG(SEQ ID NO:44)、MGGDYALQGPG(SEQ ID NO:45)、SGGDYALQGPG(SEQ ID NO:46)、AGGDYALQGPG(SEQ ID NO:47)、GYGDYALQGPG(SEQ ID NO:48)、GEGDYALQGPG(SEQ ID NO:49)、GPGDYALQGPG(SEQ ID NO:50)、GHGDYALQGPG(SEQ ID NO:51)、WDGDYALQGGG(SEQ ID NO:52)、GNGDYALQGPG(SEQ ID NO:53)、GGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:85)、およびGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:86)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む異種トランスグルタミナーゼグルタミン基質ペプチドを、少なくとも2つの化合物の一方の中に組み込み、そして化合物をトランスグルタミナーゼと接触させることにより化合物を架橋する工程を含む。
一側面において、方法は、さらに異種トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドを少なくとも2つの化合物の他方の中に組み込む工程を含む。
別の側面において、リジン基質ペプチドは、ARSKL(SEQ ID NO:54)、KSKLA(SEQ ID NO:55)、TKSKL(SEQ ID NO:56)、KLSKL(SEQ ID NO:57)、RSKLG(SEQ ID NO:58)、RGSKL(SEQ ID NO:59)、RGTKL(SEQ ID NO:60)、FPKLK(SEQ ID NO:61)、RSKSK(SEQ ID NO:62)、SKSKL(SEQ ID NO:63)、FTKSK(SEQ ID NO:64)、KLKYK(SEQ ID NO:65)、PKTKL(SEQ ID NO:66)、RLKSK(SEQ ID NO:67)、RSKLA(SEQ ID NO:68)、GRSKL(SEQ ID NO:69)、RAKYK(SEQ ID NO:70)、SKLSK(SEQ ID NO:71)、KLGAK(SEQ ID NO:72)、QRSKL(SEQ ID NO:73)、KTKYK(SEQ ID NO:74)、LSKLK(SEQ ID NO:75)、NRTKL(SEQ ID NO:76)、QRTKL(SEQ ID NO:77)、GGGRSKLAGGG(SEQ ID NO:82)、GGGARSKLGGGG(SEQ ID NO:80)、およびGYKLK(SEQ ID NO:78)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む。
別の側面において、化合物は、タンパク質、ペプチド、および小さい有機分子、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される。
別の側面において、グルタミン基質ペプチドは、DYALQ(SEQ ID NO:1)を含む配列を有する。
本開示の別の態様によれば、タンパク質を架橋するための方法は、[YF][VA]LQGまたはGDYALQGPG(SEQ ID NO:79)の配列モチーフを有する異種トランスグルタミナーゼグルタミン基質ペプチドをタンパク質中に組み込み、トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドをタンパク質中に組み込み、そしてタンパク質をトランスグルタミナーゼと接触させることによりタンパク質を架橋する工程を含む。
一側面において、リジン基質ペプチドは、SK[LS]Kまたは[KR][ST]KLの配列モチーフを含む。
別の側面において、異種トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドは、ARSKL(SEQ ID NO:54)、KSKLA(SEQ ID NO:55)、TKSKL(SEQ ID NO:56)、KLSKL(SEQ ID NO:57)、RSKLG(SEQ ID NO:58)、RGSKL(SEQ ID NO:59)、RSKSK(SEQ ID NO:62)、SKSKL(SEQ ID NO:63)、PKTKL(SEQ ID NO:66)、RSKLA(SEQ ID NO:68)、GRSKL(SEQ ID NO:69)、SKLSK(SEQ ID NO:71)、LSKLK(SEQ ID NO:75)、NRTKL(SEQ ID NO:76)、QRTKL(SEQ ID NO:77)、GGGRSKLAGGG(SEQ ID NO:82)、およびGGGARSKLGGGG(SEQ ID NO:80)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む。
別の側面において、異種トランスグルタミナーゼグルタミン基質ペプチドは、DYALQ(SEQ ID NO:1)、DYVLQ(SEQ ID NO:2)、NYALQ(SEQ ID NO:3)、EYALQ(SEQ ID NO:4)、PYALQ(SEQ ID NO:5)、EYVLQ(SEQ ID NO:6)、DFALQ(SEQ ID NO:7)、FYALQ(SEQ ID NO:10)、NYVLQ(SEQ ID NO:12)、RYALQ(SEQ ID NO:14)、YFALQ(SEQ ID NO:15)、PYVLQ(SEQ ID NO:16)、WYALQ(SEQ ID NO:17)、SYALQ(SEQ ID NO:18)、HYALQ(SEQ ID NO:19)、EFALQ(SEQ ID NO:23)、およびNFVLQ(SEQ ID NO:25)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む。
別の側面において、異種トランスグルタミナーゼグルタミン基質ペプチドは、CGGDYALQGPG(SEQ ID NO:27)、WGGDYALQGPG(SEQ ID NO:28)、YGGDYALQGPG(SEQ ID NO:29)、DGGDYALQGPG(SEQ ID NO:30)、GDGDYALQGPG(SEQ ID NO:31)、NGGDYALQGPG(SEQ ID NO:32)、GCGDYALQGPG(SEQ ID NO:33)、EGGDYALQGPG(SEQ ID NO:34)、PGGDYALQGPG(SEQ ID NO:35)、TGGDYALQGPG(SEQ ID NO:36)、QGGDYALQGPG(SEQ ID NO:37)、IGGDYALQGPG(SEQ ID NO:38)、FGGDYALQGPG(SEQ ID NO:39)、HGGDYALQGPG(SEQ ID NO:40)、LGGDYALQGPG(SEQ ID NO:41)、VGGDYALQGPG(SEQ ID NO:42)、RGGDYALQGPG(SEQ ID NO:43)、GWGDYALQGPG(SEQ ID NO:44)、MGGDYALQGPG(SEQ ID NO:45)、SGGDYALQGPG(SEQ ID NO:46)、AGGDYALQGPG(SEQ ID NO:47)、GYGDYALQGPG(SEQ ID NO:48)、GEGDYALQGPG(SEQ ID NO:49)、GPGDYALQGPG(SEQ ID NO:50)、GHGDYALQGPG(SEQ ID NO:51)、およびGNGDYALQGPG(SEQ ID NO:53)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む。
別の側面において、グルタミン基質ペプチドは、配列DYALQ(SEQ ID NO:1)を含む。
本開示の別の態様によれば、タンパク質を架橋するための方法は、異種トランスグルタミナーゼグルタミン基質ペプチドを組み込む工程を含み、ここで、ペプチドは、DYALQ(SEQ ID NO:1)、DYVLQ(SEQ ID NO:2)、NYALQ(SEQ ID NO:3)、EYALQ(SEQ ID NO:4)、PYALQ(SEQ ID NO:5)、EYVLQ(SEQ ID NO:6)、DFALQ(SEQ ID NO:7)、DYFLQ(SEQ ID NO:8)、NYFLQ(SEQ ID NO:9)、FYALQ(SEQ ID NO:10)、DYTLQ(SEQ ID NO:11)、NYVLQ(SEQ ID NO:12)、EYVAQ(SEQ ID NO:13)、RYALQ(SEQ ID NO:14)、YFALQ(SEQ ID NO:15)、PYVLQ(SEQ ID NO:16)、WYALQ(SEQ ID NO:17)、SYALQ(SEQ ID NO:18)、HYALQ(SEQ ID NO:19)、DYVAQ(SEQ ID NO:20)、EFVAQ(SEQ ID NO:21)、DFYLQ(SEQ ID NO:22)、EFALQ(SEQ ID NO:23)、EYFLQ(SEQ ID NO:24)、NFVLQ(SEQ ID NO:25)、GGGDYALQGGG(SEQ ID NO:26)、CGGDYALQGPG(SEQ ID NO:27)、WGGDYALQGPG(SEQ ID NO:28)、YGGDYALQGPG(SEQ ID NO:29)、DGGDYALQGPG(SEQ ID NO:30)、GDGDYALQGPG(SEQ ID NO:31)、NGGDYALQGPG(SEQ ID NO:32)、GCGDYALQGPG(SEQ ID NO:33)、EGGDYALQGPG(SEQ ID NO:34)、PGGDYALQGPG(SEQ ID NO:35)、TGGDYALQGPG(SEQ ID NO:36)、QGGDYALQGPG(SEQ ID NO:37)、IGGDYALQGPG(SEQ ID NO:38)、FGGDYALQGPG(SEQ ID NO:39)、HGGDYALQGPG(SEQ ID NO:40)、LGGDYALQGPG(SEQ ID NO:41)、VGGDYALQGPG(SEQ ID NO:42)、RGGDYALQGPG(SEQ ID NO:43)、GWGDYALQGPG(SEQ ID NO:44)、MGGDYALQGPG(SEQ ID NO:45)、SGGDYALQGPG(SEQ ID NO:46)、AGGDYALQGPG(SEQ ID NO:47)、GYGDYALQGPG(SEQ ID NO:48)、GEGDYALQGPG(SEQ ID NO:49)、GPGDYALQGPG(SEQ ID NO:50)、GHGDYALQGPG(SEQ ID NO:51)、WDGDYALQGGG(SEQ ID NO:52)、GNGDYALQGPG(SEQ ID NO:53)、GGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:85)、およびGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:86)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む。その方法は、さらに、トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドをタンパク質中に組み込み、タンパク質をトランスグルタミナーゼと接触させることによりタンパク質を架橋する工程を含む。
一側面において、トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドは、ARSKL(SEQ ID NO:54)、KSKLA(SEQ ID NO:55)、TKSKL(SEQ ID NO:56)、KLSKL(SEQ ID NO:57)、RSKLG(SEQ ID NO:58)、RGSKL(SEQ ID NO:59)、RGTKL(SEQ ID NO:60)、FPKLK(SEQ ID NO:61)、RSKSK(SEQ ID NO:62)、SKSKL(SEQ ID NO:63)、FTKSK(SEQ ID NO:64)、KLKYK(SEQ ID NO:65)、PKTKL(SEQ ID NO:66)、RLKSK(SEQ ID NO:67)、RSKLA(SEQ ID NO:68)、GRSKL(SEQ ID NO:69)、RAKYK(SEQ ID NO:70)、SKLSK(SEQ ID NO:71)、KLGAK(SEQ ID NO:72)、QRSKL(SEQ ID NO:73)、KTKYK(SEQ ID NO:74)、LSKLK(SEQ ID NO:75)、NRTKL(SEQ ID NO:76)、QRTKL(SEQ ID NO:77)、GGGRSKLAGGG(SEQ ID NO:82)、GGGARSKLGGGG(SEQ ID NO:80)、およびGYKLK(SEQ ID NO:78)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む。
別の側面において、架橋法は、標的化リガンドを薬物にコンジュゲートさせるために用いられる。
別の側面において、架橋法は、親和性タグのコンジュゲーションのために用いられる。
別の側面において、架橋法は、標識のコンジュゲーションのために用いられる。
別の側面において、架橋法は、PEG化のために用いられる。
別の側面において、架橋法は、ビオチン化またはルテニル化(ruthenylation)のために用いられる。
別の側面において、タンパク質は、ビタミンD結合タンパク質である。
別の側面において、化合物の一方は、ビタミンD結合タンパク質である。
別の側面において、他方の化合物は、標識であり、ここで、標識は、Cy5、ルテニウム、またはビオチンである。
別の側面において、標識は、Cy5である。
別の側面において、標識は、ルテニウムである。
別の側面において、標識は、ビオチンである。
別の側面において、異種トランスグルタミナーゼグルタミン基質ペプチドは、ビタミンD結合タンパク質中に組み込まれ、ペプチドは、配列GGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:85)を含む。
別の側面において、異種トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドは、標識中に組み込まれる。
別の側面において、標識中に組み込まれる異種トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドは、配列RSKLG(SEQ ID NO:58)を含む。
別の側面において、組み込まれた異種トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドを有する標識は、次の式の化合物である:

別の側面において、組み込まれた異種トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドを有する標識は、次の式の化合物である:

別の側面において、組み込まれた異種トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドを有する標識は、次の式の化合物である:

本開示の別の態様によれば、ビタミンD結合タンパク質は、異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチド配列を含む。
一側面において、トランスグルタミナーゼ基質ペプチドは、[YF][VA]LQG、GDYALQGPG(SEQ ID NO:79)、SK[LS]K、および[KR][ST]KL、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列モチーフを含む。
別の側面において、異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチドは、ARSKL(SEQ ID NO:54)、KSKLA(SEQ ID NO:55)、TKSKL(SEQ ID NO:56)、KLSKL(SEQ ID NO:57)、RSKLG(SEQ ID NO:58)、RGSKL(SEQ ID NO:59)、RSKSK(SEQ ID NO:62)、SKSKL(SEQ ID NO:63)、PKTKL(SEQ ID NO:66)、RSKLA(SEQ ID NO:68)、GRSKL(SEQ ID NO:69)、SKLSK(SEQ ID NO:71)、LSKLK(SEQ ID NO:75)、NRTKL(SEQ ID NO:76)、QRTKL(SEQ ID NO:77)、GGGRSKLAGGG(SEQ ID NO:82)、GGGARSKLGGGG(SEQ ID NO:80)、DYALQ(SEQ ID NO:1)、DYVLQ(SEQ ID NO:2)、NYALQ(SEQ ID NO:3)、EYALQ(SEQ ID NO:4)、PYALQ(SEQ ID NO:5)、EYVLQ(SEQ ID NO:6)、DFALQ(SEQ ID NO:7)、FYALQ(SEQ ID NO:10)、NYVLQ(SEQ ID NO:12)、RYALQ(SEQ ID NO:14)、YFALQ(SEQ ID NO:15)、PYVLQ(SEQ ID NO:16)、WYALQ(SEQ ID NO:17)、SYALQ(SEQ ID NO:18)、HYALQ(SEQ ID NO:19)、EFALQ(SEQ ID NO:23)、NFVLQ(SEQ ID NO:25)、CGGDYALQGPG(SEQ ID NO:27)、WGGDYALQGPG(SEQ ID NO:28)、YGGDYALQGPG(SEQ ID NO:29)、DGGDYALQGPG(SEQ ID NO:30)、GDGDYALQGPG(SEQ ID NO:31)、NGGDYALQGPG(SEQ ID NO:32)、GCGDYALQGPG(SEQ ID NO:33)、EGGDYALQGPG(SEQ ID NO:34)、PGGDYALQGPG(SEQ ID NO:35)、TGGDYALQGPG(SEQ ID NO:36)、QGGDYALQGPG(SEQ ID NO:37)、IGGDYALQGPG(SEQ ID NO:38)、FGGDYALQGPG(SEQ ID NO:39)、HGGDYALQGPG(SEQ ID NO:40)、LGGDYALQGPG(SEQ ID NO:41)、VGGDYALQGPG(SEQ ID NO:42)、RGGDYALQGPG(SEQ ID NO:43)、GWGDYALQGPG(SEQ ID NO:44)、MGGDYALQGPG(SEQ ID NO:45)、SGGDYALQGPG(SEQ ID NO:46)、AGGDYALQGPG(SEQ ID NO:47)、GYGDYALQGPG(SEQ ID NO:48)、GEGDYALQGPG(SEQ ID NO:49)、GPGDYALQGPG(SEQ ID NO:50)、GHGDYALQGPG(SEQ ID NO:51)、およびGNGDYALQGPG(SEQ ID NO:53)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む。
別の側面において、トランスグルタミナーゼ基質ペプチドは、配列DYALQ(SEQ ID NO:1)を含む。
本開示の別の態様によれば、ビタミンD結合タンパク質は、異種トランスグルタミナーゼグルタミン基質ペプチドを含み、ここで、ペプチドは、DYALQ(SEQ ID NO:1)、DYVLQ(SEQ ID NO:2)、NYALQ(SEQ ID NO:3)、EYALQ(SEQ ID NO:4)、PYALQ(SEQ ID NO:5)、EYVLQ(SEQ ID NO:6)、DFALQ(SEQ ID NO:7)、DYFLQ(SEQ ID NO:8)、NYFLQ(SEQ ID NO:9)、FYALQ(SEQ ID NO:10)、DYTLQ(SEQ ID NO:11)、NYVLQ(SEQ ID NO:12)、EYVAQ(SEQ ID NO:13)、RYALQ(SEQ ID NO:14)、YFALQ(SEQ ID NO:15)、PYVLQ(SEQ ID NO:16)、WYALQ(SEQ ID NO:17)、SYALQ(SEQ ID NO:18)、HYALQ(SEQ ID NO:19)、DYVAQ(SEQ ID NO:20)、EFVAQ(SEQ ID NO:21)、DFYLQ(SEQ ID NO:22)、EFALQ(SEQ ID NO:23)、EYFLQ(SEQ ID NO:24)、NFVLQ(SEQ ID NO:25)、GGGDYALQGGG(SEQ ID NO:26)、CGGDYALQGPG(SEQ ID NO:27)、WGGDYALQGPG(SEQ ID NO:28)、YGGDYALQGPG(SEQ ID NO:29)、DGGDYALQGPG(SEQ ID NO:30)、GDGDYALQGPG(SEQ ID NO:31)、NGGDYALQGPG(SEQ ID NO:32)、GCGDYALQGPG(SEQ ID NO:33)、EGGDYALQGPG(SEQ ID NO:34)、PGGDYALQGPG(SEQ ID NO:35)、TGGDYALQGPG(SEQ ID NO:36)、QGGDYALQGPG(SEQ ID NO:37)、IGGDYALQGPG(SEQ ID NO:38)、FGGDYALQGPG(SEQ ID NO:39)、HGGDYALQGPG(SEQ ID NO:40)、LGGDYALQGPG(SEQ ID NO:41)、VGGDYALQGPG(SEQ ID NO:42)、RGGDYALQGPG(SEQ ID NO:43)、GWGDYALQGPG(SEQ ID NO:44)、MGGDYALQGPG(SEQ ID NO:45)、SGGDYALQGPG(SEQ ID NO:46)、AGGDYALQGPG(SEQ ID NO:47)、GYGDYALQGPG(SEQ ID NO:48)、GEGDYALQGPG(SEQ ID NO:49)、GPGDYALQGPG(SEQ ID NO:50)、GHGDYALQGPG(SEQ ID NO:51)、WDGDYALQGGG(SEQ ID NO:52)、GNGDYALQGPG(SEQ ID NO:53)、GGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:85)、GGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:86)、ARSKL(SEQ ID NO:54)、KSKLA(SEQ ID NO:55)、TKSKL(SEQ ID NO:56)、KLSKL(SEQ ID NO:57)、RSKLG(SEQ ID NO:58)、RGSKL(SEQ ID NO:59)、RGTKL(SEQ ID NO:60)、FPKLK(SEQ ID NO:61)、RSKSK(SEQ ID NO:62)、SKSKL(SEQ ID NO:63)、FTKSK(SEQ ID NO:64)、KLKYK(SEQ ID NO:65)、PKTKL(SEQ ID NO:66)、RLKSK(SEQ ID NO:67)、RSKLA(SEQ ID NO:68)、GRSKL(SEQ ID NO:69)、RAKYK(SEQ ID NO:70)、SKLSK(SEQ ID NO:71)、KLGAK(SEQ ID NO:72)、QRSKL(SEQ ID NO:73)、KTKYK(SEQ ID NO:74)、LSKLK(SEQ ID NO:75)、NRTKL(SEQ ID NO:76)、QRTKL(SEQ ID NO:77)、GGGRSKLAGGG(SEQ ID NO:82)、GGGARSKLGGGG(SEQ ID NO:80)、およびGYKLK(SEQ ID NO:78)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む。
一側面において、ペプチドは、配列GGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:85)を含む。
別の側面において、ペプチドアレイ中のペプチドは、5アミノ酸長、6アミノ酸長、7アミノ酸長、8アミノ酸長、9アミノ酸長、10アミノ酸長、11アミノ酸長、および12アミノ酸長、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される。
別の側面において、ペプチドは、システインを欠いている。
別の側面において、ペプチドは、アミノ酸反復を欠いている。
別の側面において、ペプチドは、5アミノ酸長、6アミノ酸長、7アミノ酸長、8アミノ酸長、9アミノ酸長、10アミノ酸長、11アミノ酸長、および12アミノ酸長、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される長さを有する全てのトランスグルタミナーゼ基質に相当する。
本開示の別の態様によれば、ビタミンD結合タンパク質は、以下の配列を有する:LERGRDYEKNKVCKEFSHLGKEDFTSLSLVLYSRKFPSGTFEQVSQLVKEVVSLTEACCAEGADPDCYDTRTSALSAKSCESNSPFPVHPGTAECCTKEGLERKLCMAALKHQPQEFPTYVEPTNDEICEAFRKDPKEYANQFMWEYSTNYGQAPLSLLVSYTKSYLSMVGSCCTSASPTVCFLKERLQLKHLSLLTTLSNRVCSQYAAYGEKKSRLSNLIKLAQKVPTADLEDVLPLAEDITNILSKCCESASEDCMAKELPEHTVKLCDNLSTKNSKFEDCCQEKTAMDVFVCTYFMPAAQLPELPDVELPTNKDVCDPGNTKVMDKYTFELSRRTHLPEVFLSKVLEPTLKSLGECCDVEDSTTCFNAKGPLLKKELSSFIDKGQELCADYSENTFTEYKKKLAERLKAKLPDATPTELAKLVNKRSDFASNCCSINSPPLYCDSEIDAELKNILGGGSHHHHHHHHGGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:91)
一側面において、ペプチドアレイは、ペプチドアレイの固体支持体に取り付けられた少なくとも1.6×105ペプチド、少なくとも2.0×105ペプチド、少なくとも3.0×105ペプチド、少なくとも4.0×105ペプチド、少なくとも5.0×105ペプチド、少なくとも6.0×105ペプチド、少なくとも7.0×105ペプチド、少なくとも8.0×105ペプチド、少なくとも9.0×105ペプチド、少なくとも1.0×106ペプチド、少なくとも1.2×106ペプチド、少なくとも1.4×106ペプチド、少なくとも1.6×106ペプチド、少なくとも1.8×106ペプチド、少なくとも1.0×107ペプチド、および少なくとも1.0×108ペプチドからなる群から選択される多くのペプチドを含む。
別の側面において、方法は、次の式のいずれか1つの標識の、取り付けられたトランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドとのコンジュゲーションのために用いられる:
、および

本発明の前記のおよび他の側面および利点は、以下の記載から明らかになるであろう。その記載において、その一部を形成する添付の図面に対して参照がなされ、ここで、本発明の好ましい態様が、説明として示される。しかし、そのような態様は、必ずしも本発明の完全な範囲を表しておらず、従って、本発明の範囲を解釈するために、特許請求の範囲に対して、そして本明細書において、参照がなされる。
図1は、ビオチン化アミン−供与体基質の存在下でMTGにより標識された5アミノ酸長ペプチドアレイにおいて複製された特徴(replicate features)に関して収集された蛍光信号データ間の相関を示す対数−対数散布プロットである。それぞれの点は、二重に(in duplicate)合成された140万の独特のペプチド特徴のライブラリーからの280万のペプチド特徴の1つを表す。低い、および高い信号の領域は、それぞれプロットの左下および右上の領域における丸により示される。 図2A〜2Hは、2つの発見されたモチーフAおよびBに関する4つの最も保存された位置に関するアミノ酸頻度プロットである。図2A〜2Dは、それぞれモチーフAの位置1〜4に対応する。図2E〜2Hは、それぞれモチーフBの位置1〜4に対応する。モチーフは、ビオチン化されたアミン供与体基質を用いたアレイMTGアッセイにより発見された最高のペプチド配列のPeplib分析を用いて同定された。モチーフA:[Y][A][L][Q]。モチーフB:[Y][VF][L][Q]。アミノ酸は、横軸に沿って次の順序で左から右に列挙されている(1文字コード):A、R、N、D、C、E、Q、G、H、I、L、K、M、F、P、S、T、W、Y、V。それぞれのアミノ酸の頻度は、縦軸上で示される。 図3は、GLDH共役アッセイにおいて様々な濃度のジペプチドQG(1〜20mM)およびペプチドGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:86)(0.2〜5mM)を用いて340nmおよび37℃におけるNADH酸化の速度を測定することにより得られたMTG活性のプロットである。ミカエリス・メンテンの式が、双曲線をデータの点に当てはめてKおよびVmaxパラメーターを与え、ターンオーバー数(kcat)および触媒効率(kcat/K)の計算を可能にするために用いられた。アレイで選択されたGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:86)(白い四角形)基質の向上した性能が、標準的なQC基質(黒い四角形)と比較して観察された。‘Z’は、カルボキシベンジル保護基を表す。 図4は、GLDH共役アッセイにおいて様々な濃度のペプチドGGGDEKPDGGGG(SEQ ID NO:81)(0〜500μM)およびペプチドGGGARSKLGGGG(SEQ ID NO:80)(0〜500μM)を用いて340nmおよび37℃におけるNADH酸化の速度を測定することにより得られたMTG活性のプロットを示す。ミカエリス・メンテンの式が、双曲線をデータの点に当てはめてKおよびVmaxパラメーターを与え、ターンオーバー数(kcat)および触媒効率(kcat/K)の計算も可能にするために用いられた。アレイで選択されたGGGARSKLGGGG(SEQ ID NO:80)(黒い四角形)基質の向上した性能が、GGGDEKPDGGGG(SEQ ID NO:81)基質(黒い丸)と比較して観察された。‘Z−’は、カルボキシベンジル保護基を表す。 図5は、ビオチン化Gln−供与体基質の存在下でMTGにより標識された5アミノ酸長ペプチドアレイにおいて複製されたペプチド特徴に関して収集された蛍光信号データ間の相関を示す対数−対数散布プロットである。それぞれの点は、二重に合成された140万の独特のペプチド特徴のライブラリーからの280万のペプチド特徴の1つを表す。低い、および高い信号の領域は、それぞれプロットの左下および右上の領域における丸により示される。 図6は、GGGRSKLAGGG(SEQ ID NO:82)ペプチドに関する単一変異走査アミノ酸置換プロットである。それぞれの棒は、20種類の天然アミノ酸の1つを表し、棒の高さは、MTGで生成された信号強度に対応する。それぞれのペプチド位置に関して、アミノ酸は、左から右に次の順序でカテゴリー(非極性、極性、塩基性、または酸性)により配列されている:A、F、I、L、M、V、W、P、G、S、Y、C、Q、T、N、R、K、H、D、E。それぞれの位置の最も右の棒は、その位置におけるアミノ酸欠失に対応する。RSKLAモチーフのアミノ酸に関するデータは、対応する棒の上に配置された文字により示される。 図7は、化学合成されたLys−ペプチド−Cy5蛍光標識を示す。 図8Aは、アレイで選択されたモチーフを用いた図7の蛍光標識によるビタミンD結合タンパク質の部位特異的Cy5標識を分析するためのSDS−PAGEゲルの光学画像である。レーン1:分子量ラダー(値はkDaで示される);レーン2:トランスグルタミナーゼ基質ペプチドを有しないwt−VitDBP−His8;レーン3:トランスグルタミナーゼ基質ペプチドを有するwt−VitDBP−His8−Q2;レーン4:蛍光標識およびMTGの存在下でのトランスグルタミナーゼ基質ペプチドを有しないwt−VDBP−His8;レーン5:蛍光標識およびMTGの存在下でのトランスグルタミナーゼ基質ペプチドを有するwt−VDBP−His8−Q2。略語に関しては詳細な記載を参照。図8Bは、Cy5蛍光を示すCy5 LEDおよびフィルターのセットを備えたChemiDoc CCD Imager上で分析された図8AのSDS−PAGEゲルの画像である。 図9は、化学合成されたLys−ペプチド−ルテニウム標識を示す。 図10Aは、図9の蛍光標識を有するビタミンD結合タンパク質の部位特異的ルテニウム標識を分析するためのSDS−PAGEゲルの光学画像である。レーン1:分子量ラダー(値はkDaで示される);レーン2:トランスグルタミナーゼ基質ペプチドを有しないwt−VDBP−His8;レーン3:トランスグルタミナーゼ基質ペプチドを有するwt−VDBP−His8−Q2;レーン4:蛍光標識およびMTGの存在下でのトランスグルタミナーゼ基質ペプチドを有しないwt−VDBP−His8;レーン5:蛍光標識およびMTGの存在下でのトランスグルタミナーゼ基質ペプチドを有するwt−VDBP−His8−Q2。略語に関しては詳細な記載を参照。図10Bは、Cy5蛍光を示すCy5 LEDおよびフィルターのセットを備えたChemiDoc CCD Imager上で分析された図10AのSDS−PAGEゲルの画像である。 図11は、8×ヒスチジンタグを有する野生型ビタミンD結合タンパク質(wt−VDBP−His8)のビオチン修飾された天然ビタミンDリガンドに対する速度論を示す。BIACORE 3000;リガンド:VitD2−25OH−ビオチン(300nM);wt−VDBP−His8濃度、上から下へのトレース(top to bottom traces):600nM、200nM、67nM、22.2nM、7.4nM、0nM;KD=95nM。 図12は、8×ヒスチジンタグおよびQ2タグを有する野生型ビタミンD結合タンパク質(wt−VDBP−His8−Q2)のビオチン修飾された天然ビタミンDリガンドに対する速度論を示す。BIACORE 3000;リガンド:VitD2−25OH−ビオチン(300nM);wt−VDBP−His8−Q2濃度、上から下へのトレース:600nM、200nM、67nM、22.2nM、7.4nM、0nM;KD=93nM。
I.概観
上記で論じられたように、様々な状況において、酵素活性および特異性の詳細を解明してそれらの酵素の基礎的な理解ならびにそれらの酵素を含む生物工学的適用の開発の両方を提供することが有用である可能性がある。例えば、トランスグルタミナーゼは、ペプチド鎖間の架橋反応を触媒する原因となる酵素のクラスである。その反応は、典型的には、グルタミン残基のカルボキサミド基をリジン残基のアミノ基と連結する。従って、トランスグルタミナーゼは、しばしば様々な生物工学的適用においてタンパク質の部位特異的標識に関して頼られている。しかし、トランスグルタミナーゼまたは他の酵素一般との使用のための基質の同定は、高スループットかつ高感度なシステムおよび方法の欠如により制限されている。一側面において、ファージディスプレイシステムは、選択標的への非特異的結合を示すファージの増殖により悩まされ得る。別の側面において、mRNAディスプレイシステムの欠点は、共有結合したmRNAの存在が、酵素および関係するペプチド配列の間の相互作用を不明瞭にし得ることである。さらに、可能なペプチド配列の多様性(例えば、5アミノ酸長のペプチドに関して10より多い配列)は、一般的な基質モチーフを見付けることを困難にする。さらなる難題が、ペプチド合成に関して選択される方法、合成されるペプチド特徴の大きさまたは複雑さ、酵素およびペプチド配列の間の相互作用の性質等、ならびにそれらの組み合わせに応じて生じ得る。
これらのおよび他の難題は、トランスグルタミナーゼ基質の同定に関するシステムおよび方法を用いて克服され得る。一態様において、ストレプトマイセス・モバラエンシス(Streptomyces mobaraensis)由来の微生物性トランスグルタミナーゼ(MTG)の、マスクレス光指向性合成を用いて合成された100万より多い独特の特徴を有するアレイ上のペプチドを標識する能力を測定するためのアッセイが、開発および最適化された。最適化されたアッセイは、特異的なペプチド配列モチーフを同定することができ、ここで、MTGは、高い程度の標識活性および特異性を示した。アレイ上のMTGによるペプチドの標識を示す結果は、酵素活性をインビトロで測定するための標準的な生化学的アッセイを用いてさらに検証された。従って、代わりのトランスグルタミナーゼと関係する基質および他の酵素一般に関する基質の同定へと拡張されることができるMTG基質の同定のためのシステムおよび方法が、開発された。
II.詳細な記載
本発明のいくつかの態様が、本特許出願の発明の概要の節において記載されており、本出願のこの詳細な記載の節において記載されている態様のそれぞれは、列挙された条項(clauses)により記載されている態様を含め、発明の概要において記載されている態様に適用される。本明細書で記載される様々な態様の全てにおいて、適用可能である場合は以下の特徴が存在することができ、本発明の追加の態様を提供する。態様の全てに関して、態様のいずれの適用可能な組み合わせも意図されている。
一態様において、GDYALQGPG(SEQ ID NO:79)の配列モチーフを含む単離されたペプチドが、提供される。この態様において、単離されたペプチドは、CGGDYALQGPG(SEQ ID NO:27)、WGGDYALQGPG(SEQ ID NO:28)、YGGDYALQGPG(SEQ ID NO:29)、DGGDYALQGPG(SEQ ID NO:30)、GDGDYALQGPG(SEQ ID NO:31)、NGGDYALQGPG(SEQ ID NO:32)、GCGDYALQGPG(SEQ ID NO:33)、EGGDYALQGPG(SEQ ID NO:34)、PGGDYALQGPG(SEQ ID NO:35)、TGGDYALQGPG(SEQ ID NO:36)、QGGDYALQGPG(SEQ ID NO:37)、IGGDYALQGPG(SEQ ID NO:38)、FGGDYALQGPG(SEQ ID NO:39)、HGGDYALQGPG(SEQ ID NO:40)、LGGDYALQGPG(SEQ ID NO:41)、VGGDYALQGPG(SEQ ID NO:42)、RGGDYALQGPG(SEQ ID NO:43)、GWGDYALQGPG(SEQ ID NO:44)、MGGDYALQGPG(SEQ ID NO:45)、SGGDYALQGPG(SEQ ID NO:46)、AGGDYALQGPG(SEQ ID NO:47)、GYGDYALQGPG(SEQ ID NO:48)、GEGDYALQGPG(SEQ ID NO:49)、GPGDYALQGPG(SEQ ID NO:50)、GHGDYALQGPG(SEQ ID NO:51)、およびGNGDYALQGPG(SEQ ID NO:53)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含むことができる。この態様において、ペプチドは、配列DYALQ(SEQ ID NO:1)を含む。
別の態様において、GGGDYALQGGG(SEQ ID NO:26)、CGGDYALQGPG(SEQ ID NO:27)、WGGDYALQGPG(SEQ ID NO:28)、YGGDYALQGPG(SEQ ID NO:29)、DGGDYALQGPG(SEQ ID NO:30)、GDGDYALQGPG(SEQ ID NO:31)、NGGDYALQGPG(SEQ ID NO:32)、GCGDYALQGPG(SEQ ID NO:33)、EGGDYALQGPG(SEQ ID NO:34)、PGGDYALQGPG(SEQ ID NO:35)、TGGDYALQGPG(SEQ ID NO:36)、QGGDYALQGPG(SEQ ID NO:37)、IGGDYALQGPG(SEQ ID NO:38)、FGGDYALQGPG(SEQ ID NO:39)、HGGDYALQGPG(SEQ ID NO:40)、LGGDYALQGPG(SEQ ID NO:41)、VGGDYALQGPG(SEQ ID NO:42)、RGGDYALQGPG(SEQ ID NO:43)、GWGDYALQGPG(SEQ ID NO:44)、MGGDYALQGPG(SEQ ID NO:45)、SGGDYALQGPG(SEQ ID NO:46)、AGGDYALQGPG(SEQ ID NO:47)、GYGDYALQGPG(SEQ ID NO:48)、GEGDYALQGPG(SEQ ID NO:49)、GPGDYALQGPG(SEQ ID NO:50)、GHGDYALQGPG(SEQ ID NO:51)、WDGDYALQGGG(SEQ ID NO:52)、GGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:85)、GGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:86)、およびGNGDYALQGPG(SEQ ID NO:53)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含むことができる単離されたペプチドが、提供される。別の態様において、ペプチドは、配列GGGDYALQGGG(SEQ ID NO:26)を含む。さらに別の態様において、ペプチドは、配列DYALQ(SEQ ID NO:1)を含むことができる。
別の態様において、[YF][VA]LQGの配列モチーフを含む異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチド配列を含むタンパク質が、提供される。本明細書で開示されるペプチド配列における角括弧の使用は、ペプチド配列内の所与の位置において1以上の代替のアミノ酸を有する配列または配列モチーフを示す。例えば、[YF][VA]LQGの配列モチーフは、ペプチド配列の第1位においてアミノ酸YおよびFのどちらかを有することができ、かつペプチド配列の第2位においてアミノ酸VおよびAのどちらかを有することができ、それにより、結果として4つの可能な独特のペプチド配列をもたらす(すなわち、YVLQG、YALQG、FVLQG、およびFALQG)。[YF][VA]LQGの配列モチーフを含む態様において、タンパク質は、DYALQ(SEQ ID NO:1)、DYVLQ(SEQ ID NO:2)、NYALQ(SEQ ID NO:3)、EYALQ(SEQ ID NO:4)、PYALQ(SEQ ID NO:5)、EYVLQ(SEQ ID NO:6)、DFALQ(SEQ ID NO:7)、FYALQ(SEQ ID NO:10)、NYVLQ(SEQ ID NO:12)、RYALQ(SEQ ID NO:14)、YFALQ(SEQ ID NO:15)、PYVLQ(SEQ ID NO:16)、WYALQ(SEQ ID NO:17)、SYALQ(SEQ ID NO:18)、HYALQ(SEQ ID NO:19)、EFALQ(SEQ ID NO:23)、およびNFVLQ(SEQ ID NO:25)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチドを含むことができる。
さらに別の説明的な側面において、DYALQ(SEQ ID NO:1)、DYVLQ(SEQ ID NO:2)、NYALQ(SEQ ID NO:3)、EYALQ(SEQ ID NO:4)、PYALQ(SEQ ID NO:5)、EYVLQ(SEQ ID NO:6)、DFALQ(SEQ ID NO:7)、DYFLQ(SEQ ID NO:8)、NYFLQ(SEQ ID NO:9)、FYALQ(SEQ ID NO:10)、DYTLQ(SEQ ID NO:11)、NYVLQ(SEQ ID NO:12)、EYVAQ(SEQ ID NO:13)、RYALQ(SEQ ID NO:14)、YFALQ(SEQ ID NO:15)、PYVLQ(SEQ ID NO:16)、WYALQ(SEQ ID NO:17)、SYALQ(SEQ ID NO:18)、HYALQ(SEQ ID NO:19)、DYVAQ(SEQ ID NO:20)、EFVAQ(SEQ ID NO:21)、DFYLQ(SEQ ID NO:22)、EFALQ(SEQ ID NO:23)、EYFLQ(SEQ ID NO:24)、およびNFVLQ(SEQ ID NO:25)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチド配列を含むタンパク質が、提供される。
さらに別の態様において、SK[LS]Kまたは[KR][ST]KLの配列モチーフを含む異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチドを含むタンパク質が、提供される。この態様において、異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチドは、ARSKL(SEQ ID NO:54)、KSKLA(SEQ ID NO:55)、TKSKL(SEQ ID NO:56)、KLSKL(SEQ ID NO:57)、RSKLG(SEQ ID NO:58)、RGSKL(SEQ ID NO:59)、RSKSK(SEQ ID NO:62)、SKSKL(SEQ ID NO:63)、PKTKL(SEQ ID NO:66)、RSKLA(SEQ ID NO:68)、GRSKL(SEQ ID NO:69)、SKLSK(SEQ ID NO:71)、FTKSK(SEQ ID NO:64)、RLKSK(SEQ ID NO:67)、KLGAK(SEQ ID NO:72)、QRSKL(SEQ ID NO:73)、LSKLK(SEQ ID NO:75)、NRTKL(SEQ ID NO:76)、QRTKL(SEQ ID NO:77)、GGGRSKLAGGG(SEQ ID NO:82)、およびGGGARSKLGGGG(SEQ ID NO:80)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含むことができる。
別の説明的な態様において、ARSKL(SEQ ID NO:54)、KSKLA(SEQ ID NO:55)、TKSKL(SEQ ID NO:56)、KLSKL(SEQ ID NO:57)、RSKLG(SEQ ID NO:58)、RGSKL(SEQ ID NO:59)、RGTKL(SEQ ID NO:60)、FPKLK(SEQ ID NO:61)、RSKSK(SEQ ID NO:62)、SKSKL(SEQ ID NO:63)、FTKSK(SEQ ID NO:64)、KLKYK(SEQ ID NO:65)、PKTKL(SEQ ID NO:66)、RLKSK(SEQ ID NO:67)、RSKLA(SEQ ID NO:68)、GRSKL(SEQ ID NO:69)、RAKYK(SEQ ID NO:70)、SKLSK(SEQ ID NO:71)、KLGAK(SEQ ID NO:72)、QRSKL(SEQ ID NO:73)、KTKYK(SEQ ID NO:74)、LSKLK(SEQ ID NO:75)、NRTKL(SEQ ID NO:76)、QRTKL(SEQ ID NO:77)、GGGRSKLAGGG(SEQ ID NO:82)、GGGARSKLGGGG(SEQ ID NO:80)、およびGYKLK(SEQ ID NO:78)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチド配列を含むタンパク質が、提供される。
さらに別の説明的な態様において、GDYALQGPG(SEQ ID NO:79)の配列モチーフを含む異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチド配列を含むタンパク質が、提供される。この説明的な側面において、異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチドは、CGGDYALQGPG(SEQ ID NO:27)、WGGDYALQGPG(SEQ ID NO:28)、YGGDYALQGPG(SEQ ID NO:29)、DGGDYALQGPG(SEQ ID NO:30)、GDGDYALQGPG(SEQ ID NO:31)、NGGDYALQGPG(SEQ ID NO:32)、GCGDYALQGPG(SEQ ID NO:33)、EGGDYALQGPG(SEQ ID NO:34)、PGGDYALQGPG(SEQ ID NO:35)、TGGDYALQGPG(SEQ ID NO:36)、QGGDYALQGPG(SEQ ID NO:37)、IGGDYALQGPG(SEQ ID NO:38)、FGGDYALQGPG(SEQ ID NO:39)、HGGDYALQGPG(SEQ ID NO:40)、LGGDYALQGPG(SEQ ID NO:41)、VGGDYALQGPG(SEQ ID NO:42)、RGGDYALQGPG(SEQ ID NO:43)、GWGDYALQGPG(SEQ ID NO:44)、MGGDYALQGPG(SEQ ID NO:45)、SGGDYALQGPG(SEQ ID NO:46)、AGGDYALQGPG(SEQ ID NO:47)、GYGDYALQGPG(SEQ ID NO:48)、GEGDYALQGPG(SEQ ID NO:49)、GPGDYALQGPG(SEQ ID NO:50)、GHGDYALQGPG(SEQ ID NO:51)、およびGNGDYALQGPG(SEQ ID NO:53)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含むことができる。
別の説明的な態様において、異種トランスグルタミナーゼグルタミン基質ペプチド配列を含むタンパク質が、提供される。この説明的な側面において、異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチドは、GGGDYALQGGG(SEQ ID NO:26)、CGGDYALQGPG(SEQ ID NO:27)、WGGDYALQGPG(SEQ ID NO:28)、YGGDYALQGPG(SEQ ID NO:29)、DGGDYALQGPG(SEQ ID NO:30)、GDGDYALQGPG(SEQ ID NO:31)、NGGDYALQGPG(SEQ ID NO:32)、GCGDYALQGPG(SEQ ID NO:33)、EGGDYALQGPG(SEQ ID NO:34)、PGGDYALQGPG(SEQ ID NO:35)、TGGDYALQGPG(SEQ ID NO:36)、QGGDYALQGPG(SEQ ID NO:37)、IGGDYALQGPG(SEQ ID NO:38)、FGGDYALQGPG(SEQ ID NO:39)、HGGDYALQGPG(SEQ ID NO:40)、LGGDYALQGPG(SEQ ID NO:41)、VGGDYALQGPG(SEQ ID NO:42)、RGGDYALQGPG(SEQ ID NO:43)、GWGDYALQGPG(SEQ ID NO:44)、MGGDYALQGPG(SEQ ID NO:45)、SGGDYALQGPG(SEQ ID NO:46)、AGGDYALQGPG(SEQ ID NO:47)、GYGDYALQGPG(SEQ ID NO:48)、GEGDYALQGPG(SEQ ID NO:49)、GPGDYALQGPG(SEQ ID NO:50)、GHGDYALQGPG(SEQ ID NO:51)、WDGDYALQGGG(SEQ ID NO:52)、GNGDYALQGPG(SEQ ID NO:53)、GGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:85)、およびGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:86)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含むことができる。
本明細書で用いられる際、ペプチドに関する“異種”は、トランスグルタミナーゼ基質ペプチドであって、それが組み込まれるタンパク質とは異なるタンパク質に由来するトランスグルタミナーゼ基質ペプチド(例えば、ビタミンD結合タンパク質中に組み込まれるトランスグルタミナーゼ基質ペプチド)を意味する。
さらに他の態様において、本明細書で記載されるトランスグルタミナーゼ基質ペプチドは、第5位においてグルタミン残基を有することができる。さらに別の態様において、本明細書で記載されるペプチドは、トランスグルタミナーゼグルタミン基質ペプチドまたはトランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドであることができる。さらに別の態様において、トランスグルタミナーゼ基質ペプチドは、DYALQ(SEQ ID NO:1)の配列を含むことができ、または[FY][FYT]LQ、[YF]VAQ、K[YLS]K、もしくはTKLを含む配列モチーフを有することができる。
ある説明的な態様において、ペプチドは、トランスグルタミナーゼに関するペプチド基質であることができる。別の態様において、ペプチドは、微生物性トランスグルタミナーゼ(例えばストレプトベルティシリウム属の種のトランスグルタミナーゼ)または哺乳類のトランスグルタミナーゼに関するペプチド基質であることができる。酵素が哺乳類のトランスグルタミナーゼである態様において、哺乳類のトランスグルタミナーゼは、例えばヒト第XIII因子Aトランスグルタミナーゼ、ヒト第XIII因子Bトランスグルタミナーゼ、第XIII因子トランスグルタミナーゼ、ケラチノサイトトランスグルタミナーゼ、組織型トランスグルタミナーゼ、上皮性トランスグルタミナーゼ、前立腺トランスグルタミナーゼ、神経細胞性トランスグルタミナーゼ、ヒトトランスグルタミナーゼ5、およびヒトトランスグルタミナーゼ7からなる群から選択されることができる。
一態様において、本発明は、単離された、または実質的に精製されたペプチドまたはタンパク質を包含する。“単離された”ペプチドまたはタンパク質は、化学合成された際に(すなわち合成ペプチド)化学的前駆体もしくは他の化学物質を実質的に含まず、または組み換えDNA技法により作製された場合に細胞性物質を実質的に含まない。
別の態様において、本明細書で記載されるペプチドまたはタンパク質は、“精製されている”ことができる。一態様において、本明細書で記載される精製されたペプチドまたはタンパク質は、少なくとも約90%、または約95%、または約96%、または約97%、または約98%、または約99%、または約99.5%の純度を有することができる。別の態様において、本明細書で記載される精製されたペプチドまたはタンパク質は、少なくとも90%、または少なくとも95%、または少なくとも96%、または少なくとも97%、または少なくとも98%、または少なくとも99%、または少なくとも99.5%の純度を有することができる。ペプチドまたはタンパク質の純度は、様々なクロマトグラフィーまたは分光学的技法、例えば高圧または高速液体クロマトグラフィー、核磁気共鳴分光法、薄層クロマトグラフィー(TLC)、紫外(UV)吸光分光法、蛍光分光法等を含むいずれの従来の技法を用いて測定されることができる。
本明細書で用いられる際、純度の決定は、重量百分率、モル百分率等に基づくことができる。加えて、純度の決定は、特定の予め決定された構成要素の非存在または実質的な非存在に基づくことができる。純度の決定は、本明細書で記載される方法により調製されたペプチドまたはタンパク質の溶液に対して適用可能であることも、理解されるべきである。それらの例において、純度の測定は、重量百分率およびモル百分率の測定を含め、溶媒を除く溶液の構成要素に関する。
別の態様において、本明細書で記載されるペプチド、タンパク質、または化合物は、無菌の容器(例えばバイアル)または包装、例えばアンプルまたは密封されたバイアル中で提供される。本明細書で記載される様々な態様において、本明細書で記載されるペプチドまたはタンパク質は、置換、削除、切り詰め、伸長により改変されることができ、および/または他のペプチドもしくはタンパク質分子と融合していることができる。本明細書で記載されるペプチドまたはタンパク質は、トランスグルタミナーゼを用いて化合物を別のペプチドまたはタンパク質に架橋するために、化合物(例えば小さい有機分子)に連結されることもできる。置換により改変されたペプチドに関する一態様において、ペプチド中のアミノ酸は、それぞれ19種類の他の天然アミノ酸のいずれかにより、またはいずれの適切な非天然アミノ酸により置換されることができる。別の態様において、本明細書で記載されるペプチドは、天然または非天然アミノ酸を含むことができる。
用語“天然アミノ酸”または“正準(canonical)アミノ酸”は、タンパク質中に典型的に見られ、そして翻訳の間にタンパク質中に組み込まれ得る他のアミノ酸(ピロリジンおよびセレノシステインを含む)と共にタンパク質生合成のために用いられる20種類のアミノ酸の1つを指す。20種類の天然アミノ酸は、ヒスチジン(His;H)、アラニン(Ala;A)、バリン(Val;V)、グリシン(Gly;G)、ロイシン(Leu;L)、イソロイシン(Ile;I)、アスパラギン酸(Asp;D)、グルタミン酸(Glu;E)、セリン(Ser;S)、グルタミン(Gln;Q)、アスパラギン(Asn;N)、スレオニン(Thr;T)、アルギニン(Arg;R)、プロリン(Pro;P)、フェニルアラニン(Phe;F)、チロシン(Tyr;Y)、トリプトファン(Trp;W)、システイン(Cys;C)、メチオニン(Met;M)、およびリジン(Lys;K)のL−立体異性体を含む。用語“全ての20種類のアミノ酸”は、上記で列挙された20種類の天然アミノ酸を指す。
用語“非天然アミノ酸”は、標準的な遺伝子コードによりコードされるアミノ酸に含まれず、翻訳の間にタンパク質中に組み込まれることもない有機化合物を指す。従って、非天然アミノ酸は、以下のアミノ酸またはアミノ酸の類似体を含むが、それらに限定されない:全ての20種類のアミノ酸のD−立体異性体、全ての20種類のアミノ酸のベータアミノ類似体、シトルリン、ホモシトルリン、ホモアルギニン、ヒドロキシプロリン、ホモプロリン、オルニチン、4−アミノ−フェニルアラニン、シクロヘキシルアラニン、α−アミノイソ酪酸、N−メチル−アラニン、N−メチル−グリシン、ノルロイシン、N−メチル−グルタミン酸、tert−ブチルグリシン、α−アミノ酪酸、tert−ブチルアラニン、2−アミノイソ酪酸、α−アミノイソ酪酸、2−アミノインダン−2−カルボン酸、セレノメチオニン、デヒドロアラニン、ランチオニン、γ−アミノ酪酸、およびアミンの窒素がモノ−またはジ−アルキル化されているそれらの誘導体。
様々な説明的な側面において、本明細書で記載されるペプチドは、約5〜約19アミノ酸、約5〜約18アミノ酸、約5〜約17アミノ酸、約5〜約16アミノ酸、約5〜約15アミノ酸、約5〜約14アミノ酸、約5〜約13アミノ酸、約5〜約12アミノ酸、約5〜約11アミノ酸、約5〜約10アミノ酸、約5〜約9、約5〜約8、約5〜約7、または約5〜約6アミノ酸のペプチドであることができる。他の説明的な側面において、本明細書で記載されるペプチドは、5〜19アミノ酸、5〜18アミノ酸、5〜17アミノ酸、5〜16アミノ酸、5〜15アミノ酸、5〜14アミノ酸、5〜13アミノ酸、5〜12アミノ酸、5〜11アミノ酸、5〜10アミノ酸、5〜9アミノ酸、5〜8アミノ酸、5〜7アミノ酸、または5〜6アミノ酸のペプチドであることができる。さらに別の説明的な態様において、ペプチドは、5アミノ酸長、6アミノ酸長、7アミノ酸長、8アミノ酸長、9アミノ酸長、10アミノ酸長、11アミノ酸長、12アミノ酸長、13アミノ酸長、14アミノ酸長、15アミノ酸長、16アミノ酸長、17アミノ酸長、18アミノ酸長、または19アミノ酸長、またはそれらの組み合わせからなる群から選択されることができる。
別の態様において、本明細書で記載されるペプチドは、合成によるものであることができる。様々な態様において、本明細書で記載されるペプチドは、DYALQ(SEQ ID NO:1)、DYVLQ(SEQ ID NO:2)、NYALQ(SEQ ID NO:3)、EYALQ(SEQ ID NO:4)、PYALQ(SEQ ID NO:5)、EYVLQ(SEQ ID NO:6)、DFALQ(SEQ ID NO:7)、DYFLQ(SEQ ID NO:8)、NYFLQ(SEQ ID NO:9)、FYALQ(SEQ ID NO:10)、DYTLQ(SEQ ID NO:11)、NYVLQ(SEQ ID NO:12)、EYVAQ(SEQ ID NO:13)、RYALQ(SEQ ID NO:14)、YFALQ(SEQ ID NO:15)、PYVLQ(SEQ ID NO:16)、WYALQ(SEQ ID NO:17)、SYALQ(SEQ ID NO:18)、HYALQ(SEQ ID NO:19)、DYVAQ(SEQ ID NO:20)、EFVAQ(SEQ ID NO:21)、DFYLQ(SEQ ID NO:22)、EFALQ(SEQ ID NO:23)、EYFLQ(SEQ ID NO:24)、NFVLQ(SEQ ID NO:25)、GGGDYALQGGG(SEQ ID NO:26)、CGGDYALQGPG(SEQ ID NO:27)、WGGDYALQGPG(SEQ ID NO:28)、YGGDYALQGPG(SEQ ID NO:29)、DGGDYALQGPG(SEQ ID NO:30)、GDGDYALQGPG(SEQ ID NO:31)、NGGDYALQGPG(SEQ ID NO:32)、GCGDYALQGPG(SEQ ID NO:33)、EGGDYALQGPG(SEQ ID NO:34)、PGGDYALQGPG(SEQ ID NO:35)、TGGDYALQGPG(SEQ ID NO:36)、QGGDYALQGPG(SEQ ID NO:37)、IGGDYALQGPG(SEQ ID NO:38)、FGGDYALQGPG(SEQ ID NO:39)、HGGDYALQGPG(SEQ ID NO:40)、LGGDYALQGPG(SEQ ID NO:41)、VGGDYALQGPG(SEQ ID NO:42)、RGGDYALQGPG(SEQ ID NO:43)、GWGDYALQGPG(SEQ ID NO:44)、MGGDYALQGPG(SEQ ID NO:45)、SGGDYALQGPG(SEQ ID NO:46)、AGGDYALQGPG(SEQ ID NO:47)、GYGDYALQGPG(SEQ ID NO:48)、GEGDYALQGPG(SEQ ID NO:49)、GPGDYALQGPG(SEQ ID NO:50)、GHGDYALQGPG(SEQ ID NO:51)、WDGDYALQGGG(SEQ ID NO:52)、GNGDYALQGPG(SEQ ID NO:53)、GGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:85)、GGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:86)、ARSKL(SEQ ID NO:54)、KSKLA(SEQ ID NO:55)、TKSKL(SEQ ID NO:56)、KLSKL(SEQ ID NO:57)、RSKLG(SEQ ID NO:58)、RGSKL(SEQ ID NO:59)、RGTKL(SEQ ID NO:60)、FPKLK(SEQ ID NO:61)、RSKSK(SEQ ID NO:62)、SKSKL(SEQ ID NO:63)、FTKSK(SEQ ID NO:64)、KLKYK(SEQ ID NO:65)、PKTKL(SEQ ID NO:66)、RLKSK(SEQ ID NO:67)、RSKLA(SEQ ID NO:68)、GRSKL(SEQ ID NO:69)、RAKYK(SEQ ID NO:70)、SKLSK(SEQ ID NO:71)、KLGAK(SEQ ID NO:72)、QRSKL(SEQ ID NO:73)、KTKYK(SEQ ID NO:74)、LSKLK(SEQ ID NO:75)、NRTKL(SEQ ID NO:76)、QRTKL(SEQ ID NO:77)、GGGRSKLAGGG(SEQ ID NO:82)、GGGARSKLGGGG(SEQ ID NO:80)、およびGYKLK(SEQ ID NO:78)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択されるアミノ酸配列を含む、またはそれからなることができる。
別の態様において、本明細書で記載されるペプチドは、DYALQ(SEQ ID NO:1)、DYVLQ(SEQ ID NO:2)、NYALQ(SEQ ID NO:3)、EYALQ(SEQ ID NO:4)、PYALQ(SEQ ID NO:5)、EYVLQ(SEQ ID NO:6)、DFALQ(SEQ ID NO:7)、DYFLQ(SEQ ID NO:8)、NYFLQ(SEQ ID NO:9)、FYALQ(SEQ ID NO:10)、DYTLQ(SEQ ID NO:11)、NYVLQ(SEQ ID NO:12)、EYVAQ(SEQ ID NO:13)、RYALQ(SEQ ID NO:14)、YFALQ(SEQ ID NO:15)、PYVLQ(SEQ ID NO:16)、WYALQ(SEQ ID NO:17)、SYALQ(SEQ ID NO:18)、HYALQ(SEQ ID NO:19)、DYVAQ(SEQ ID NO:20)、EFVAQ(SEQ ID NO:21)、DFYLQ(SEQ ID NO:22)、EFALQ(SEQ ID NO:23)、EYFLQ(SEQ ID NO:24)、NFVLQ(SEQ ID NO:25)、GGGDYALQGGG(SEQ ID NO:26)、CGGDYALQGPG(SEQ ID NO:27)、WGGDYALQGPG(SEQ ID NO:28)、YGGDYALQGPG(SEQ ID NO:29)、DGGDYALQGPG(SEQ ID NO:30)、GDGDYALQGPG(SEQ ID NO:31)、NGGDYALQGPG(SEQ ID NO:32)、GCGDYALQGPG(SEQ ID NO:33)、EGGDYALQGPG(SEQ ID NO:34)、PGGDYALQGPG(SEQ ID NO:35)、TGGDYALQGPG(SEQ ID NO:36)、QGGDYALQGPG(SEQ ID NO:37)、IGGDYALQGPG(SEQ ID NO:38)、FGGDYALQGPG(SEQ ID NO:39)、HGGDYALQGPG(SEQ ID NO:40)、LGGDYALQGPG(SEQ ID NO:41)、VGGDYALQGPG(SEQ ID NO:42)、RGGDYALQGPG(SEQ ID NO:43)、GWGDYALQGPG(SEQ ID NO:44)、MGGDYALQGPG(SEQ ID NO:45)、SGGDYALQGPG(SEQ ID NO:46)、AGGDYALQGPG(SEQ ID NO:47)、GYGDYALQGPG(SEQ ID NO:48)、GEGDYALQGPG(SEQ ID NO:49)、GPGDYALQGPG(SEQ ID NO:50)、GHGDYALQGPG(SEQ ID NO:51)、WDGDYALQGGG(SEQ ID NO:52)、GNGDYALQGPG(SEQ ID NO:53)、GGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:85)、GGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:86)、ARSKL(SEQ ID NO:54)、KSKLA(SEQ ID NO:55)、TKSKL(SEQ ID NO:56)、KLSKL(SEQ ID NO:57)、RSKLG(SEQ ID NO:58)、RGSKL(SEQ ID NO:59)、RGTKL(SEQ ID NO:60)、FPKLK(SEQ ID NO:61)、RSKSK(SEQ ID NO:62)、SKSKL(SEQ ID NO:63)、FTKSK(SEQ ID NO:64)、KLKYK(SEQ ID NO:65)、PKTKL(SEQ ID NO:66)、RLKSK(SEQ ID NO:67)、RSKLA(SEQ ID NO:68)、GRSKL(SEQ ID NO:69)、RAKYK(SEQ ID NO:70)、SKLSK(SEQ ID NO:71)、KLGAK(SEQ ID NO:72)、QRSKL(SEQ ID NO:73)、KTKYK(SEQ ID NO:74)、LSKLK(SEQ ID NO:75)、NRTKL(SEQ ID NO:76)、QRTKL(SEQ ID NO:77)、GGGRSKLAGGG(SEQ ID NO:82)、GGGARSKLGGGG(SEQ ID NO:80)、およびGYKLK(SEQ ID NO:78)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択されるアミノ酸配列からなる“a”配列を有することができ、またはそれからなる“the”配列を有することもできる。
さらに別の態様において、本明細書で記載されるペプチドは、GDYALQGPG(SEQ ID NO:79)、[YF][VA]LQG、SK[LS]K、[KR][ST]KL、またはそれらの組み合わせの配列モチーフを含む、それからなる、それを有する(have a)、または有する(have the)ことができる。
別の態様において、SEQ ID NO:1〜93のいずれかと約60%、約70%、約75%、約80%、約85%、約90%、約95%、約96%、約97%、約98%、または約99%の相同性を有するペプチドまたはタンパク質が、提供される。配列間のパーセント同一性または類似性の決定は、例えばGAPプログラム(Genetics Computer Group、ソフトウェア;Accelrysから入手可能)を用いることにより行われることができ、アラインメントは、例えばClustalWアルゴリズム(Vector NTI software,InforMax Inc.)を用いて行われることができる。配列データベースは、対象のペプチド配列を用いて検索されることができる。データベース検索のためのアルゴリズムは、典型的にはBasic Local Alignment Search Tool(BLAST)ソフトウェア(Altschul et al., 1990)に基づく。
別の態様において、本明細書で記載されるペプチドは、1以上の保存的アミノ酸置換を含ませることにより改変されることができる。当業者には周知であるように、ペプチドのいずれの重要ではないアミノ酸を保存的置換により変化させることは、置き換わったアミノ酸の側鎖は置き換えられたアミノ酸の側鎖と類似の結合および接触を形成することができるはずであるため、そのペプチドの活性を有意に変化させないはずである。
ある説明的な側面において、非保存的置換が、これらがペプチドの活性に過度に影響しない場合に限り、可能である。当該技術で周知であるように、アミノ酸の“保存的置換”またはペプチドの“保存的置換バリアント”は、1)ペプチドの二次構造;2)アミノ酸の電荷または疎水性;および3)側鎖のかさ高さまたはこれらの特徴のいずれか1つ以上を維持しているアミノ酸置換を指す。説明的には、周知の用語“親水性残基”は、セリンまたはスレオニンに関する。“疎水性残基”は、ロイシン、イソロイシン、フェニルアラニン、バリンまたはアラニン等を指す。“正に荷電した残基”は、リジン、アルギニン、オルニチン、またはヒスチジンに関する。“負に荷電した残基”は、アスパラギン酸またはグルタミン酸を指す。“かさ高い側鎖”を有する残基は、フェニルアラニン、トリプトファンまたはチロシン等を指す。説明的な保存的アミノ酸置換の例示的なリストが、表1において与えられている。
さらに別の側面において、本明細書で記載されるペプチド(例えばSEQ ID NO:1〜93)は、トランスグルタミナーゼの基質であり、トランスグルタミナーゼに結合する、または特異的に結合することができる。本明細書で用いられる際、“特異的に結合する”または“特異的結合”は、標識されたリガンドおよび未標識のリガンドを利用する特異的結合アッセイにおいて過剰な未標識のリガンドにより置換されることができない受容体(例えば基質)の標識されたリガンド(例えば酵素)への結合を意味する。トランスグルタミナーゼ基質が予め決定された特性に基づいて同定される様々な態様において、例えば結合、特異的結合または酵素活性が、予め決定された特性であることができる。
一態様において、本明細書で記載されたペプチドは、当業者に周知である固相ペプチド合成プロトコルに従って合成されることができる。あるそのような態様において、ペプチド前駆体が、周知のFmocプロトコルに従って固体支持体上で合成され、支持体からトリフルオロ酢酸を用いて切断され、そして当業者に既知の方法に従ってクロマトグラフィーにより精製される。本明細書で記載されたペプチド、例えばSEQ ID NO:1〜93またはその断片を合成するための技法は、参照により本明細書に援用されるSambrook et al., “Molecular Cloning: A Laboratory Manual”, 第3版, Cold Spring Harbor Laboratory Press, (2001)において記載されている。本明細書で記載された方法における使用のためのペプチドは、商業的に作製されることもできる。
別の態様において、本明細書で記載されたペプチドまたはタンパク質は、当業者に周知である生物工学の方法を利用して合成されることができる。あるそのような態様において、所望のペプチドに関するアミノ酸配列情報をコードするDNA配列が、当業者に既知の組み換えDNA技法により、発現プラスミド(例えば、ペプチドの親和性精製のための親和性タグを組み込んでいるプラスミド)中にライゲーションされ、そのプラスミドが、発現のために宿主生物中にトランスフェクションされ、次いでそのペプチドが、宿主生物または成長培地から当業者に既知の方法に従って(例えば親和性精製により)単離される。組み換えDNA技術の方法は、参照により本明細書に援用されるSambrook et al., “Molecular Cloning: A Laboratory Manual”, 第3版, Cold Spring Harbor Laboratory Press, (2001)において記載されており、当業者に周知である。Sambrook et al.において記載されている方法は、本明細書で記載されたペプチド配列を周知の分子クローニング技法に基づいて本明細書で記載されたタンパク質中に組み込むために用いられることもできる。別の態様において、本明細書で記載されたペプチドは、リボソーム性翻訳システムを用いて合成されることができる。異種ペプチド配列を組み込んだ本明細書で記載されるタンパク質は、そのような組み換えDNA技法により作製されることもできる。
本明細書で記載されるペプチドを精製または単離するための技法も、当該技術で周知である。そのような技法も、参照により本明細書に援用されるSambrook et al., “Molecular Cloning: A Laboratory Manual”, 第3版, Cold Spring Harbor Laboratory Press, (2001)において記載されている。
別の態様において、複数のペプチドを含むペプチドアレイを用いてトランスグルタミナーゼの基質を同定する方法が、提供される。その方法は、ペプチドアレイ中のペプチドをトランスグルタミナーゼと接触させ、トランスグルタミナーゼをペプチドに結合させ、そしてトランスグルタミナーゼの基質を同定する工程を含む。
別の説明的な側面において、複数のペプチドを含む1以上のペプチドアレイを用いてトランスグルタミナーゼの基質を同定する方法が、提供される。その方法は、第1ペプチドアレイ中のペプチドをトランスグルタミナーゼと接触させ、トランスグルタミナーゼを第1ペプチドアレイ中のペプチドに結合させ、トランスグルタミナーゼへの結合の際に予め決定された特性を示す第1ペプチドアレイ中のペプチドの1以上を選択し、第1ペプチドアレイにおいて同定された1以上のペプチドのバリアントを合成し、第2ペプチドアレイ中のバリアントペプチドをトランスグルタミナーゼと接触させ、そして第2ペプチドアレイにおいてトランスグルタミナーゼへの結合の際に予め決定された特性を示すものとして同定されたバリアントペプチドの1以上を選択する工程を含む。
さらに別の態様において、固体支持体および複数のペプチドを含むペプチドアレイが提供され、ここで、ペプチドは、トランスグルタミナーゼ基質ペプチドであり、そしてここで、ペプチドアレイは、マスクレス光指向性ペプチドアレイ合成により作製される。
一態様において、本明細書で記載された同定法およびペプチドアレイにおける使用のためのペプチドアレイ上のペプチドは、トランスグルタミナーゼ基質ペプチドである。ある説明的な態様において、酵素基質ペプチドは、微生物性トランスグルタミナーゼ(例えばストレプトベルティシリウム属の種のトランスグルタミナーゼ、例えばストレプトベルティシリウム・モバラエンス(Streptoverticillium mobaraense)または別の細菌種由来のトランスグルタミナーゼ)または哺乳類のトランスグルタミナーゼに関する基質ペプチドであることができる。ペプチドが哺乳類のトランスグルタミナーゼに関する基質ペプチドである態様において、哺乳類のトランスグルタミナーゼは、例えばヒト第XIII因子Aトランスグルタミナーゼ、ヒト第XIII因子Bトランスグルタミナーゼ、第XIII因子トランスグルタミナーゼ、ケラチノサイトトランスグルタミナーゼ、組織型トランスグルタミナーゼ、上皮性トランスグルタミナーゼ、前立腺トランスグルタミナーゼ、神経細胞性トランスグルタミナーゼ、ヒトトランスグルタミナーゼ5、およびヒトトランスグルタミナーゼ7からなる群から選択されることができる。
ペプチドがトランスグルタミナーゼ基質ペプチドであるさらに別の態様において、ペプチドは、トランスグルタミナーゼグルタミン基質ペプチドであることができる。ペプチドがトランスグルタミナーゼ基質ペプチドである別の態様において、ペプチドは、トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドであることができる。
別の側面において、本明細書で記載される同定法およびペプチドアレイにおける使用のためのトランスグルタミナーゼ基質ペプチドは、GDYALQGPG(SEQ ID NO:79)、[YF][VA]LQG、SK[LS]K、または[KR][ST]KLの配列モチーフを有することができる。基質ペプチドがトランスグルタミナーゼグルタミン基質ペプチドである態様において、ペプチドは、第5位においてグルタミン残基を有することができる。
本明細書で記載される様々な態様において、本明細書で記載されるペプチドアレイにおける使用のためのペプチドは、置換、削除、切り詰め、伸長により改変されることができ、および/または他のペプチド分子と融合している、もしくはそれに結合していることができ、ここで、改変されたペプチドは、本明細書で記載される方法およびペプチドアレイにおいて有用である。置換により改変されたペプチドに関する一態様において、ペプチド中のアミノ酸は、それぞれ19種類の他の天然アミノ酸のいずれかにより、またはいずれの適切な非天然アミノ酸により置換されることができる。別の態様において、本明細書で記載されるペプチドは、天然または非天然アミノ酸を含むことができる。
様々な説明的な側面において、本明細書で記載されるペプチドアレイにおける使用のためのペプチドは、約5〜約19アミノ酸、約5〜約18アミノ酸、約5〜約17アミノ酸、約5〜約16アミノ酸、約5〜約15アミノ酸、約5〜約14アミノ酸、約5〜約13アミノ酸、約5〜約12アミノ酸、約5〜約11アミノ酸、約5〜約10アミノ酸、約5〜約9、約5〜約8、約5〜約7、または約5〜約6アミノ酸のペプチドを含むことができる。他の説明的な側面において、本明細書で記載されるペプチドは、5〜19アミノ酸、5〜18アミノ酸、5〜17アミノ酸、5〜16アミノ酸、5〜15アミノ酸、5〜14アミノ酸、5〜13アミノ酸、5〜12アミノ酸、5〜11アミノ酸、5〜10アミノ酸、5〜9アミノ酸、5〜8アミノ酸、5〜7アミノ酸、または5〜6アミノ酸のペプチドを含むことができる。さらに別の説明的な態様において、ペプチドは、5アミノ酸長、6アミノ酸長、7アミノ酸長、8アミノ酸長、9アミノ酸長、10アミノ酸長、11アミノ酸長、12アミノ酸長、13アミノ酸長、14アミノ酸長、15アミノ酸長、16アミノ酸長、17アミノ酸長、18アミノ酸長、もしくは19アミノ酸長、またはそれらの組み合わせからなる群から選択されることができる。
別の態様において、本明細書で記載されるペプチドアレイにおける使用のためのペプチドは、合成によるものであることができる。様々な態様において、本明細書で記載される方法およびペプチドアレイにおける使用のためのペプチドは、SEQ ID NO:1〜SEQ ID NO:93またはそれらの組み合わせから選択されるアミノ酸配列を有する(have the)、含む、それからなる、またはそれを有する(have a)ことができる。別の態様において、SEQ ID NO:1〜93のいずれかと約60%、約70%、約75%、約80%、約85%、約90%、約95%、約96%、約97%、約98%、または約99%の相同性を有するペプチドは、本明細書で記載されるペプチドアレイにおいて用いられることができる。
さらに別の側面において、本明細書で記載されるペプチドアレイにおける使用のためのペプチドは、トランスグルタミナーゼ基質であり、トランスグルタミナーゼに結合する、または特異的に結合することができる。本明細書で用いられる際、“特異的に結合する”または“特異的結合”は、標識されたリガンドおよび未標識のリガンドを利用する特異的結合アッセイにおいて過剰な未標識のリガンドにより置換されることができない受容体(例えば基質)の標識されたリガンド(例えば酵素)への結合を意味する。トランスグルタミナーゼ基質が予め決定された特性に基づいて同定される様々な態様において、例えば結合、特異的結合または酵素活性が、予め決定された特性であることができる。
一側面において、本明細書で記載されるペプチドおよびペプチドアレイは、実施例12において記載されるように合成されることができる。当業者に周知であるペプチドアレイにおける使用のためのペプチドを合成するためのいずれの適切なプロトコルも、用いられることができる。
様々な態様において、本明細書で記載されるペプチドアレイは、ペプチドアレイの固体支持体に取り付けられた少なくとも1.6×10ペプチド、少なくとも2.0×10ペプチド、少なくとも3.0×10ペプチド、少なくとも4.0×10ペプチド、少なくとも5.0×10ペプチド、少なくとも6.0×10ペプチド、少なくとも7.0×10ペプチド、少なくとも8.0×10ペプチド、少なくとも9.0×10ペプチド、少なくとも1.0×10ペプチド、少なくとも1.2×10ペプチド、少なくとも1.4×10ペプチド、少なくとも1.6×10ペプチド、少なくとも1.8×10ペプチド、少なくとも1.0×10ペプチド、または少なくとも1.0×10ペプチドを有することができる。他の態様において、本明細書で記載されるペプチドアレイは、ペプチドアレイの固体支持体に取り付けられた約1.6×10ペプチド、約2.0×10ペプチド、約3.0×10ペプチド、約4.0×10ペプチド、約5.0×10ペプチド、約6.0×10ペプチド、約7.0×10ペプチド、約8.0×10ペプチド、約9.0×10ペプチド、約1.0×10ペプチド、約1.2×10ペプチド、約1.4×10ペプチド、約1.6×10ペプチド、約1.8×10ペプチド、約1.0×10ペプチド、または約1.0×10ペプチドを有することができる。本明細書で記載される際、ある特定の数のペプチドを含むペプチドアレイは、単一の固体支持体上の単一のペプチドアレイを意味することができ、またはペプチドは、本明細書で記載されるペプチドの数を得るために1より多くの固体支持体に分割されて取り付けられることもできる。
様々な態様において、ペプチドアレイに取り付けられたペプチドは、システインを欠いていることができ、アミノ酸反復を欠いていることができ、独特であることができ(すなわち、それぞれのペプチドは、アレイ上の他のペプチドと異なっている)、および/または5アミノ酸長、6アミノ酸長、7アミノ酸長、8アミノ酸長、9アミノ酸長、10アミノ酸長、11アミノ酸長、および12アミノ酸長、もしくはそれらの組み合わせからなる群から選択される長さを有する全てのトランスグルタミナーゼ基質に相当することができる。
本明細書で記載される際、“ペプチドアレイ”は、合成により調製されることができる意図的に作製されたペプチドの集合を意味する。一態様において、アレイ中のペプチドは、互いに異なっていることができる。マスクレス光指向性ペプチドアレイ合成により作製されたペプチドアレイを含め、ペプチドアレイを合成するための方法は、当該技術で既知であり、典型的な方法が、米国特許出願公開第2004/0023367号および第2009/0176664号ならびに米国特許第6,375,903号および第5,143,854号において記載されている。追加の方法が、本明細書における実施例12において記載されている。
一態様において、ペプチドアレイ中のペプチドは、固体支持体に取り付けられている。固体支持体は、硬質または半硬質の表面(単数または複数)を有する材料(単数または複数)を指す。ある側面において、固体支持体の少なくとも1つの表面は、実質的に平坦であると考えられるが、ある側面において、領域は、異なるペプチドに関して例えばウェル、高くされた領域、ピン、エッチングされた溝等により物理的に分離されていることができる。
様々な態様において、支持体材料は、例えばシリコン、生体適合性ポリマー、例えばポリ(メタクリル酸メチル)(PMMA)およびポリジメチルシロキサン(PDMS)、ガラス、プラスチック、SiO2、石英、窒化ケイ素、官能化されたガラス(functionalized glass)、金、白金、炭素複合材、またはアルミニウムを含むことができる。官能化された表面は、例えばアミノ官能化ガラス、カルボキシ官能化ガラス、およびヒドロキシ官能化ガラスを含む。加えて、支持体は、場合により分子の取り付けまたは官能化、増大した、または減少した反応性、結合の検出等のための表面を提供するために、1以上の層でコートされていることができる。適切な支持体材料は、当業者により選択されることができる。
一態様において、ペプチドアレイは、マスクレス光指向性ペプチドアレイ合成を用いて作製されることができる。マスクレス光指向性ペプチドアレイ合成は、マイクロミラーおよび反応が実施される支持体上のマイクロミラーの画像に焦点を合わせる投影光学系を利用することができる。一態様において、コンピューターの制御下で、マイクロミラーのそれぞれは、それが光学系を通して光を支持体上に投影する第1位置およびそれが光を支持体から離れるようにそらせる第2位置の間で選択的に切り替えられる。この態様において、個々に制御可能なミラーは、画像または光パターンを生成するように光ビームを向けることができる。一態様において、固体支持体上の異なる領域における反応は、マイクロミラーデバイスを用いて異なる強度の照射を提供することにより調節されることができる。そのようなデバイスは、商業的に入手可能である。一側面において、制御された光照射は、望ましい速度で進行するような反応の制御を可能にする。
一態様において、ペプチドは、共有結合的に固体支持体に取り付けられる。別の態様において、ペプチドは、非共有結合的に固体支持体に取り付けられる。さらに別の態様において、ペプチドは、固体支持体にリンカー、例えば切断可能なリンカーにより取り付けられる。ある説明的な態様において、リンカーは、約4〜約40原子長である。典型的なリンカーは、アリールアセチレン、2〜10個の単量体単位を含有するエチレングリコールオリゴマー(PEG)、ジアミン、二酸、アミノ酸等、およびそれらの組み合わせである。当業者は、どのように適切なリンカーを設計するかを知っているであろう。
一態様において、ペプチドアレイに取り付けられるペプチドまたはペプチドアレイを用いて同定されるペプチドは、DYALQ(SEQ ID NO:1)、DYVLQ(SEQ ID NO:2)、NYALQ(SEQ ID NO:3)、EYALQ(SEQ ID NO:4)、PYALQ(SEQ ID NO:5)、EYVLQ(SEQ ID NO:6)、DFALQ(SEQ ID NO:7)、DYFLQ(SEQ ID NO:8)、NYFLQ(SEQ ID NO:9)、FYALQ(SEQ ID NO:10)、DYTLQ(SEQ ID NO:11)、NYVLQ(SEQ ID NO:12)、EYVAQ(SEQ ID NO:13)、RYALQ(SEQ ID NO:14)、YFALQ(SEQ ID NO:15)、PYVLQ(SEQ ID NO:16)、WYALQ(SEQ ID NO:17)、SYALQ(SEQ ID NO:18)、HYALQ(SEQ ID NO:19)、DYVAQ(SEQ ID NO:20)、EFVAQ(SEQ ID NO:21)、DFYLQ(SEQ ID NO:22)、EFALQ(SEQ ID NO:23)、EYFLQ(SEQ ID NO:24)、およびNFVLQ(SEQ ID NO:25)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含むことができる。
別の説明的な態様において、ペプチドアレイに取り付けられるペプチドまたはペプチドアレイを用いて同定されるペプチドは、ARSKL(SEQ ID NO:54)、KSKLA(SEQ ID NO:55)、TKSKL(SEQ ID NO:56)、KLSKL(SEQ ID NO:57)、RSKLG(SEQ ID NO:58)、RGSKL(SEQ ID NO:59)、RGTKL(SEQ ID NO:60)、FPKLK(SEQ ID NO:61)、RSKSK(SEQ ID NO:62)、SKSKL(SEQ ID NO:63)、FTKSK(SEQ ID NO:64)、KLKYK(SEQ ID NO:65)、PKTKL(SEQ ID NO:66)、RLKSK(SEQ ID NO:67)、RSKLA(SEQ ID NO:68)、GRSKL(SEQ ID NO:69)、RAKYK(SEQ ID NO:70)、SKLSK(SEQ ID NO:71)、KLGAK(SEQ ID NO:72)、QRSKL(SEQ ID NO:73)、KTKYK(SEQ ID NO:74)、LSKLK(SEQ ID NO:75)、NRTKL(SEQ ID NO:76)、QRTKL(SEQ ID NO:77)、GGGRSKLAGGG(SEQ ID NO:82)、GGGARSKLGGGG(SEQ ID NO:80)、およびGYKLK(SEQ ID NO:78)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含むことができる。
さらに別の態様において、ペプチドアレイに取り付けられるペプチドまたはペプチドアレイを用いて同定されるペプチドは、GGGDYALQGGG(SEQ ID NO:26)、CGGDYALQGPG(SEQ ID NO:27)、WGGDYALQGPG(SEQ ID NO:28)、YGGDYALQGPG(SEQ ID NO:29)、DGGDYALQGPG(SEQ ID NO:30)、GDGDYALQGPG(SEQ ID NO:31)、NGGDYALQGPG(SEQ ID NO:32)、GCGDYALQGPG(SEQ ID NO:33)、EGGDYALQGPG(SEQ ID NO:34)、PGGDYALQGPG(SEQ ID NO:35)、TGGDYALQGPG(SEQ ID NO:36)、QGGDYALQGPG(SEQ ID NO:37)、IGGDYALQGPG(SEQ ID NO:38)、FGGDYALQGPG(SEQ ID NO:39)、HGGDYALQGPG(SEQ ID NO:40)、LGGDYALQGPG(SEQ ID NO:41)、VGGDYALQGPG(SEQ ID NO:42)、RGGDYALQGPG(SEQ ID NO:43)、GWGDYALQGPG(SEQ ID NO:44)、MGGDYALQGPG(SEQ ID NO:45)、SGGDYALQGPG(SEQ ID NO:46)、AGGDYALQGPG(SEQ ID NO:47)、GYGDYALQGPG(SEQ ID NO:48)、GEGDYALQGPG(SEQ ID NO:49)、GPGDYALQGPG(SEQ ID NO:50)、GHGDYALQGPG(SEQ ID NO:51)、WDGDYALQGGG(SEQ ID NO:52)、GGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:85)、GGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:86)、およびGNGDYALQGPG(SEQ ID NO:53)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含むことができる。
さらに他の態様において、ペプチドアレイに取り付けられるペプチドまたはペプチドアレイを用いて同定されるペプチドは、GGGDYALQGGG(SEQ ID NO:26)またはDYALQ(SEQ ID NO:1)を含む配列を有することができる。さらに別の態様において、ペプチドアレイに取り付けられるトランスグルタミナーゼ基質ペプチドは、第5位においてグルタミンを有することができ、または[FY][FYT]LQ、[YF]VAQ、K[YLS]K、もしくはTKLを含む配列モチーフを有することができる。
さらに他の態様において、ペプチド、タンパク質、もしくは化合物、またはそれらの組み合わせを架橋するための方法が、提供される。本明細書で記載される架橋の態様において、用語“架橋する”および“架橋”は、トランスグルタミナーゼのグルタミン基質ペプチドおよびトランスグルタミナーゼのリジン基質を適切な反応条件下でトランスグルタミナーゼと接触させ、それによりトランスグルタミナーゼがトランスグルタミナーゼ基質ペプチドのグルタミン残基のガンマカルボキサミド基およびリジン残基のイプシロンアミノ基の間のイソペプチド結合の形成を触媒することを意味する。様々な態様において、架橋は、ペプチドが既にタンパク質もしくは化合物中に組み込まれている際に起こることができ、またはペプチドがタンパク質もしくは化合物中に組み込まれていない際に起こることもできる。
架橋に関する方法の一態様において、タンパク質を架橋するための方法が、提供される。その方法は、少なくとも1つの異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチド配列をタンパク質中に組み込み、そしてそのタンパク質をトランスグルタミナーゼと接触させることによりタンパク質を架橋する工程を含み、ここで、異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチド配列は、DYALQ(SEQ ID NO:1)、DYVLQ(SEQ ID NO:2)、NYALQ(SEQ ID NO:3)、EYALQ(SEQ ID NO:4)、PYALQ(SEQ ID NO:5)、EYVLQ(SEQ ID NO:6)、DFALQ(SEQ ID NO:7)、DYFLQ(SEQ ID NO:8)、NYFLQ(SEQ ID NO:9)、FYALQ(SEQ ID NO:10)、DYTLQ(SEQ ID NO:11)、NYVLQ(SEQ ID NO:12)、EYVAQ(SEQ ID NO:13)、RYALQ(SEQ ID NO:14)、YFALQ(SEQ ID NO:15)、PYVLQ(SEQ ID NO:16)、WYALQ(SEQ ID NO:17)、SYALQ(SEQ ID NO:18)、HYALQ(SEQ ID NO:19)、DYVAQ(SEQ ID NO:20)、EFVAQ(SEQ ID NO:21)、DFYLQ(SEQ ID NO:22)、EFALQ(SEQ ID NO:23)、EYFLQ(SEQ ID NO:24)、NFVLQ(SEQ ID NO:25)、GGGDYALQGGG(SEQ ID NO:26)、CGGDYALQGPG(SEQ ID NO:27)、WGGDYALQGPG(SEQ ID NO:28)、YGGDYALQGPG(SEQ ID NO:29)、DGGDYALQGPG(SEQ ID NO:30)、GDGDYALQGPG(SEQ ID NO:31)、NGGDYALQGPG(SEQ ID NO:32)、GCGDYALQGPG(SEQ ID NO:33)、EGGDYALQGPG(SEQ ID NO:34)、PGGDYALQGPG(SEQ ID NO:35)、TGGDYALQGPG(SEQ ID NO:36)、QGGDYALQGPG(SEQ ID NO:37)、IGGDYALQGPG(SEQ ID NO:38)、FGGDYALQGPG(SEQ ID NO:39)、HGGDYALQGPG(SEQ ID NO:40)、LGGDYALQGPG(SEQ ID NO:41)、VGGDYALQGPG(SEQ ID NO:42)、RGGDYALQGPG(SEQ ID NO:43)、GWGDYALQGPG(SEQ ID NO:44)、MGGDYALQGPG(SEQ ID NO:45)、SGGDYALQGPG(SEQ ID NO:46)、AGGDYALQGPG(SEQ ID NO:47)、GYGDYALQGPG(SEQ ID NO:48)、GEGDYALQGPG(SEQ ID NO:49)、GPGDYALQGPG(SEQ ID NO:50)、GHGDYALQGPG(SEQ ID NO:51)、WDGDYALQGGG(SEQ ID NO:52)、GNGDYALQGPG(SEQ ID NO:53)、GGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:85)、GGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:86)、ARSKL(SEQ ID NO:54)、KSKLA(SEQ ID NO:55)、TKSKL(SEQ ID NO:56)、KLSKL(SEQ ID NO:57)、RSKLG(SEQ ID NO:58)、RGSKL(SEQ ID NO:59)、RGTKL(SEQ ID NO:60)、FPKLK(SEQ ID NO:61)、RSKSK(SEQ ID NO:62)、SKSKL(SEQ ID NO:63)、FTKSK(SEQ ID NO:64)、KLKYK(SEQ ID NO:65)、PKTKL(SEQ ID NO:66)、RLKSK(SEQ ID NO:67)、RSKLA(SEQ ID NO:68)、GRSKL(SEQ ID NO:69)、RAKYK(SEQ ID NO:70)、SKLSK(SEQ ID NO:71)、KLGAK(SEQ ID NO:72)、QRSKL(SEQ ID NO:73)、KTKYK(SEQ ID NO:74)、LSKLK(SEQ ID NO:75)、NRTKL(SEQ ID NO:76)、QRTKL(SEQ ID NO:77)、GGGRSKLAGGG(SEQ ID NO:82)、GGGARSKLGGGG(SEQ ID NO:80)、およびGYKLK(SEQ ID NO:78)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む。
別の架橋の態様において、タンパク質を架橋するための方法が、提供される。その方法は、少なくとも1つの異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチド配列をタンパク質中に組み込み、そしてそのタンパク質をトランスグルタミナーゼと接触させることによりタンパク質を架橋する工程を含み、ここで、異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチド配列は、SK[LS]K、[KR][ST]KL、[YF][VA]LQG、およびGDYALQGPG(SEQ ID NO:79)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列モチーフを含む。この態様において、異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチドは、ARSKL(SEQ ID NO:54)、KSKLA(SEQ ID NO:55)、TKSKL(SEQ ID NO:56)、KLSKL(SEQ ID NO:57)、RSKLG(SEQ ID NO:58)、RGSKL(SEQ ID NO:59)、RSKSK(SEQ ID NO:62)、SKSKL(SEQ ID NO:63)、PKTKL(SEQ ID NO:66)、RSKLA(SEQ ID NO:68)、GRSKL(SEQ ID NO:69)、SKLSK(SEQ ID NO:71)、FTKSK(SEQ ID NO:64)、RLKSK(SEQ ID NO:67)、KLGAK(SEQ ID NO:72)、QRSKL(SEQ ID NO:73)、LSKLK(SEQ ID NO:75)、NRTKL(SEQ ID NO:76)、QRTKL(SEQ ID NO:77)、GGGRSKLAGGG(SEQ ID NO:82)、およびGGGARSKLGGGG(SEQ ID NO:80)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含むことができる。別の側面において、異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチドは、DYALQ(SEQ ID NO:1)、DYVLQ(SEQ ID NO:2)、NYALQ(SEQ ID NO:3)、EYALQ(SEQ ID NO:4)、PYALQ(SEQ ID NO:5)、EYVLQ(SEQ ID NO:6)、DFALQ(SEQ ID NO:7)、FYALQ(SEQ ID NO:10)、NYVLQ(SEQ ID NO:12)、RYALQ(SEQ ID NO:14)、YFALQ(SEQ ID NO:15)、PYVLQ(SEQ ID NO:16)、WYALQ(SEQ ID NO:17)、SYALQ(SEQ ID NO:18)、HYALQ(SEQ ID NO:19)、EFALQ(SEQ ID NO:23)、およびNFVLQ(SEQ ID NO:25)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含むことができる。さらに別の態様において、異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチドは、CGGDYALQGPG(SEQ ID NO:27)、WGGDYALQGPG(SEQ ID NO:28)、YGGDYALQGPG(SEQ ID NO:29)、DGGDYALQGPG(SEQ ID NO:30)、GDGDYALQGPG(SEQ ID NO:31)、NGGDYALQGPG(SEQ ID NO:32)、GCGDYALQGPG(SEQ ID NO:33)、EGGDYALQGPG(SEQ ID NO:34)、PGGDYALQGPG(SEQ ID NO:35)、TGGDYALQGPG(SEQ ID NO:36)、QGGDYALQGPG(SEQ ID NO:37)、IGGDYALQGPG(SEQ ID NO:38)、FGGDYALQGPG(SEQ ID NO:39)、HGGDYALQGPG(SEQ ID NO:40)、LGGDYALQGPG(SEQ ID NO:41)、VGGDYALQGPG(SEQ ID NO:42)、RGGDYALQGPG(SEQ ID NO:43)、GWGDYALQGPG(SEQ ID NO:44)、MGGDYALQGPG(SEQ ID NO:45)、SGGDYALQGPG(SEQ ID NO:46)、AGGDYALQGPG(SEQ ID NO:47)、GYGDYALQGPG(SEQ ID NO:48)、GEGDYALQGPG(SEQ ID NO:49)、GPGDYALQGPG(SEQ ID NO:50)、GHGDYALQGPG(SEQ ID NO:51)、およびGNGDYALQGPG(SEQ ID NO:53)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含むことができる。
これらの架橋の態様において、異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチド配列は、配列DYALQ(SEQ ID NO:1)または配列GGGDYALQGGG(SEQ ID NO:26)を含むことができる。さらに別の態様において、トランスグルタミナーゼ基質ペプチド配列は、第5位においてグルタミンを有することができ、または[FY][FYT]LQ、[YF]VAQ、K[YLS]K、もしくはTKLを含む配列モチーフを有することができる。
本明細書で用いられる際、ペプチドに関する“異種”は、トランスグルタミナーゼ基質ペプチドであって、それが組み込まれるタンパク質とは異なるタンパク質に由来するトランスグルタミナーゼ基質ペプチド(例えば、ビタミンD結合タンパク質中に組み込まれるトランスグルタミナーゼ基質ペプチド)を意味する。
これらの架橋の態様において、SEQ ID NO:1〜93のペプチドは、例えば参照により本明細書に援用されるSambrook et al., “Molecular Cloning: A Laboratory Manual”, 第3版, Cold Spring Harbor Laboratory Press, (2001)において記載されている周知の分子クローニング技法によりタンパク質中に組み込まれることができる。様々な態様において、架橋は、1つのタンパク質において内部で、または2つの異なるタンパク質(すなわち同じまたは異なるタイプの別々のタンパク質)の間で、またはタンパク質およびペプチド(例えば、標識、親和性タグ、PEG化のための部分等の中に組み込まれたペプチド)の間で起こることができる。この態様において、“中に組み込まれた”は、SEQ ID NO:1〜93を含むペプチドの両端をタンパク質中に内部に組み込むこと、またはSEQ ID NO:1〜93を含むペプチドの一端をタンパク質の内部配列に、もしくはタンパク質もしくはペプチドのN末端もしくはC末端に取り付けることを意味する。別の態様において、ペプチドのどちらかまたは両方の末端において親和性タグにより隣接されているペプチドが、組み込まれることができる。一側面において、記載されたペプチドは、置換、削除、切り詰め、伸長により改変されることができ、および/または他のペプチド分子と融合している、もしくはそれに結合していることができ、ここで、改変されたペプチドは、この方法の態様において有用である。置換により改変されたペプチドに関する一態様において、ペプチド中のアミノ酸は、それぞれ19種類の他の天然アミノ酸のいずれかにより、またはいずれの適切な非天然アミノ酸により置換されることができる。別の態様において、本明細書で記載されるペプチドは、天然または非天然アミノ酸を含むことができる。様々な態様において、これらの架橋の態様における使用のためのペプチドは、SEQ ID NO:1〜93のペプチドのいずれかと約60%、約70%、約75%、約80%、約85%、約90%、約95%、約96%、約97%、約98%、または約99%の相同性を有することができる。
様々な説明的な側面において、これらの架橋の態様における使用のためのペプチドは、本明細書で記載されるような保存的置換を行うことにより、またはペプチドの長さを約5〜約19アミノ酸、約5〜約18アミノ酸、約5〜約17アミノ酸、約5〜約16アミノ酸、約5〜約15アミノ酸、約5〜約14アミノ酸、約5〜約13アミノ酸、約5〜約12アミノ酸、約5〜約11アミノ酸、約5〜約10アミノ酸、約5〜約9、約5〜約8、約5〜約7、もしくは約5〜約6アミノ酸のペプチドを含むように変化させることにより、改変されることができる。他の説明的な側面において、ペプチドは、5〜19アミノ酸、5〜18アミノ酸、5〜17アミノ酸、5〜16アミノ酸、5〜15アミノ酸、5〜14アミノ酸、5〜13アミノ酸、5〜12アミノ酸、5〜11アミノ酸、5〜10アミノ酸、5〜9アミノ酸、5〜8アミノ酸、5〜7アミノ酸、または5〜6アミノ酸のペプチドを含むことができる。さらに別の説明的な態様において、ペプチドは、5アミノ酸長、6アミノ酸長、7アミノ酸長、8アミノ酸長、9アミノ酸長、10アミノ酸長、11アミノ酸長、12アミノ酸長、13アミノ酸長、14アミノ酸長、15アミノ酸長、16アミノ酸長、17アミノ酸長、18アミノ酸長、もしくは19アミノ酸長、またはそれらの組み合わせからなる群から選択されることができる。
別の架橋の態様において、少なくとも2つの化合物を架橋するための方法が、提供される。その方法は、[YF][VA]LQGまたはGDYALQGPG(SEQ ID NO:79)の配列モチーフを有する異種トランスグルタミナーゼグルタミン基質ペプチドをその少なくとも2つの化合物の一方の中に組み込み、そしてその化合物をトランスグルタミナーゼと接触させることにより化合物を架橋する工程を含む。その方法は、さらに、他方の化合物中にSK[LS]Kまたは[KR][ST]KLの配列モチーフを含む異種トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドを組み込む工程を含むことができる。この態様において、異種トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドは、ARSKL(SEQ ID NO:54)、KSKLA(SEQ ID NO:55)、TKSKL(SEQ ID NO:56)、KLSKL(SEQ ID NO:57)、RSKLG(SEQ ID NO:58)、RGSKL(SEQ ID NO:59)、RSKSK(SEQ ID NO:62)、SKSKL(SEQ ID NO:63)、PKTKL(SEQ ID NO:66)、RSKLA(SEQ ID NO:68)、GRSKL(SEQ ID NO:69)、SKLSK(SEQ ID NO:71)、FTKSK(SEQ ID NO:64)、RLKSK(SEQ ID NO:67)、KLGAK(SEQ ID NO:72)、QRSKL(SEQ ID NO:73)、LSKLK(SEQ ID NO:75)、NRTKL(SEQ ID NO:76)、QRTKL(SEQ ID NO:77)、GGGRSKLAGGG(SEQ ID NO:82)、およびGGGARSKLGGGG(SEQ ID NO:80)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含むことができる。この態様において、異種トランスグルタミナーゼグルタミン基質ペプチドは、DYALQ(SEQ ID NO:1)、DYVLQ(SEQ ID NO:2)、NYALQ(SEQ ID NO:3)、EYALQ(SEQ ID NO:4)、PYALQ(SEQ ID NO:5)、EYVLQ(SEQ ID NO:6)、DFALQ(SEQ ID NO:7)、FYALQ(SEQ ID NO:10)、NYVLQ(SEQ ID NO:12)、RYALQ(SEQ ID NO:14)、YFALQ(SEQ ID NO:15)、PYVLQ(SEQ ID NO:16)、WYALQ(SEQ ID NO:17)、SYALQ(SEQ ID NO:18)、HYALQ(SEQ ID NO:19)、EFALQ(SEQ ID NO:23)、およびNFVLQ(SEQ ID NO:25)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含むことができる。この態様の別の側面において、異種トランスグルタミナーゼグルタミン基質ペプチドは、CGGDYALQGPG(SEQ ID NO:27)、WGGDYALQGPG(SEQ ID NO:28)、YGGDYALQGPG(SEQ ID NO:29)、DGGDYALQGPG(SEQ ID NO:30)、GDGDYALQGPG(SEQ ID NO:31)、NGGDYALQGPG(SEQ ID NO:32)、GCGDYALQGPG(SEQ ID NO:33)、EGGDYALQGPG(SEQ ID NO:34)、PGGDYALQGPG(SEQ ID NO:35)、TGGDYALQGPG(SEQ ID NO:36)、QGGDYALQGPG(SEQ ID NO:37)、IGGDYALQGPG(SEQ ID NO:38)、FGGDYALQGPG(SEQ ID NO:39)、HGGDYALQGPG(SEQ ID NO:40)、LGGDYALQGPG(SEQ ID NO:41)、VGGDYALQGPG(SEQ ID NO:42)、RGGDYALQGPG(SEQ ID NO:43)、GWGDYALQGPG(SEQ ID NO:44)、MGGDYALQGPG(SEQ ID NO:45)、SGGDYALQGPG(SEQ ID NO:46)、AGGDYALQGPG(SEQ ID NO:47)、GYGDYALQGPG(SEQ ID NO:48)、GEGDYALQGPG(SEQ ID NO:49)、GPGDYALQGPG(SEQ ID NO:50)、GHGDYALQGPG(SEQ ID NO:51)、およびGNGDYALQGPG(SEQ ID NO:53)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含むことができる。
さらに別の態様において、少なくとも2つの化合物を架橋するための方法が、提供される。その方法は、DYALQ(SEQ ID NO:1)、DYVLQ(SEQ ID NO:2)、NYALQ(SEQ ID NO:3)、EYALQ(SEQ ID NO:4)、PYALQ(SEQ ID NO:5)、EYVLQ(SEQ ID NO:6)、DFALQ(SEQ ID NO:7)、DYFLQ(SEQ ID NO:8)、NYFLQ(SEQ ID NO:9)、FYALQ(SEQ ID NO:10)、DYTLQ(SEQ ID NO:11)、NYVLQ(SEQ ID NO:12)、EYVAQ(SEQ ID NO:13)、RYALQ(SEQ ID NO:14)、YFALQ(SEQ ID NO:15)、PYVLQ(SEQ ID NO:16)、WYALQ(SEQ ID NO:17)、SYALQ(SEQ ID NO:18)、HYALQ(SEQ ID NO:19)、DYVAQ(SEQ ID NO:20)、EFVAQ(SEQ ID NO:21)、DFYLQ(SEQ ID NO:22)、EFALQ(SEQ ID NO:23)、EYFLQ(SEQ ID NO:24)、NFVLQ(SEQ ID NO:25)、GGGDYALQGGG(SEQ ID NO:26)、CGGDYALQGPG(SEQ ID NO:27)、WGGDYALQGPG(SEQ ID NO:28)、YGGDYALQGPG(SEQ ID NO:29)、DGGDYALQGPG(SEQ ID NO:30)、GDGDYALQGPG(SEQ ID NO:31)、NGGDYALQGPG(SEQ ID NO:32)、GCGDYALQGPG(SEQ ID NO:33)、EGGDYALQGPG(SEQ ID NO:34)、PGGDYALQGPG(SEQ ID NO:35)、TGGDYALQGPG(SEQ ID NO:36)、QGGDYALQGPG(SEQ ID NO:37)、IGGDYALQGPG(SEQ ID NO:38)、FGGDYALQGPG(SEQ ID NO:39)、HGGDYALQGPG(SEQ ID NO:40)、LGGDYALQGPG(SEQ ID NO:41)、VGGDYALQGPG(SEQ ID NO:42)、RGGDYALQGPG(SEQ ID NO:43)、GWGDYALQGPG(SEQ ID NO:44)、MGGDYALQGPG(SEQ ID NO:45)、SGGDYALQGPG(SEQ ID NO:46)、AGGDYALQGPG(SEQ ID NO:47)、GYGDYALQGPG(SEQ ID NO:48)、GEGDYALQGPG(SEQ ID NO:49)、GPGDYALQGPG(SEQ ID NO:50)、GHGDYALQGPG(SEQ ID NO:51)、WDGDYALQGGG(SEQ ID NO:52)、GNGDYALQGPG(SEQ ID NO:53)、GGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:85)、およびGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:86)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む異種トランスグルタミナーゼグルタミン基質ペプチドを、その少なくとも2つの化合物の一方の中に組み込み、そしてその化合物をトランスグルタミナーゼと接触させることにより化合物を架橋する工程を含む。
この方法の態様において、その方法は、さらに異種トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドをその少なくとも2つの化合物の他方の中に組み込む工程を含むことができる。リジン基質ペプチドは、ARSKL(SEQ ID NO:54)、KSKLA(SEQ ID NO:55)、TKSKL(SEQ ID NO:56)、KLSKL(SEQ ID NO:57)、RSKLG(SEQ ID NO:58)、RGSKL(SEQ ID NO:59)、RGTKL(SEQ ID NO:60)、FPKLK(SEQ ID NO:61)、RSKSK(SEQ ID NO:62)、SKSKL(SEQ ID NO:63)、FTKSK(SEQ ID NO:64)、KLKYK(SEQ ID NO:65)、PKTKL(SEQ ID NO:66)、RLKSK(SEQ ID NO:67)、RSKLA(SEQ ID NO:68)、GRSKL(SEQ ID NO:69)、RAKYK(SEQ ID NO:70)、SKLSK(SEQ ID NO:71)、KLGAK(SEQ ID NO:72)、QRSKL(SEQ ID NO:73)、KTKYK(SEQ ID NO:74)、LSKLK(SEQ ID NO:75)、NRTKL(SEQ ID NO:76)、QRTKL(SEQ ID NO:77)、GGGRSKLAGGG(SEQ ID NO:82)、GGGARSKLGGGG(SEQ ID NO:80)、およびGYKLK(SEQ ID NO:78)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含むことができる。
これらの架橋の態様において、化合物は、タンパク質、ペプチド、および小さい有機分子(例えば標識、親和性タグ等)またはそれらの組み合わせからなる群から選択されることができる。これらの態様の全てにおいて、グルタミン基質ペプチドは、DYALQ(SEQ ID NO:1)を含む配列を有することができる。さらに別の態様において、トランスグルタミナーゼ基質ペプチドは、第5位においてグルタミンを有することができ、または[FY][FYT]LQ、[YF]VAQ、K[YLS]K、もしくはTKLを含む配列モチーフを有することができる。一態様において、化合物は、両方ともペプチドであることができ、ペプチドの少なくとも一方は、例えばペプチドアレイにおいて固体支持体に取り付けられることができる。
一態様において、本明細書における適切な態様における使用のための標識は、フルオレセイン、ローダミン、Texas Red、フィコエリトリン、Oregon Green(例えばOregon Green 488、Oregon Green 514等)、AlexaFluor 488、AlexaFlour 647(Molecular Probes、オレゴン州ユージーン)、Cy3、Cy5、Cy7、ビオチン、ルテニウム、DyLight 680を含むがそれに限定されないDyLight蛍光剤、CW 800、トランス−シクロオクテン、テトラジン、メチルテトラジン等を含むことができる。
これらの追加の説明的な架橋の態様において用いられる際、ペプチドに関する“異種”は、トランスグルタミナーゼ基質ペプチドであって、それが組み込まれるタンパク質とは異なるタンパク質に由来するトランスグルタミナーゼ基質ペプチド(例えば、ビタミンD結合タンパク質中に組み込まれるトランスグルタミナーゼ基質ペプチド)を意味する。
これらの追加の架橋の態様において、SEQ ID NO:1〜93のペプチドまたは[YF][VA]LQG、GDYALQGPG(SEQ ID NO:79)、SK[LS]K、もしくは[KR][ST]KLのモチーフのペプチドは、例えば本明細書に参照により援用されるSambrook et al., “Molecular Cloning: A Laboratory Manual”, 第3版, Cold Spring Harbor Laboratory Press, (2001)において記載されている周知の分子クローニング技法により化合物(例えばタンパク質)中に組み込まれることができる。一態様において、架橋は、2つの異なるタンパク質(すなわち同じまたは異なるタイプの別々のタンパク質)の間で起こることができる。この態様において、“中に組み込まれる”は、SEQ ID NO:1〜93を含むペプチドの両端をタンパク質配列中に内部に組み込むこと、またはSEQ ID NO:1〜93を含むペプチドの一端をタンパク質の内部配列に、もしくはタンパク質のN末端もしくはC末端に取り付けることを意味する。本明細書で記載されるペプチドは、当業者に周知の連結化学により化合物(例えば標識または親和性タグ)に連結されることができる。
一側面において、これらの追加の架橋の態様における使用に関して記載されたペプチドは、置換、削除、切り詰め、伸長により改変されることができ、および/または他のペプチド分子と融合し、もしくはそれに取り付けられることができ、ここで、改変されたペプチドは、この方法の態様において有用である。置換により改変されたペプチドに関する一態様において、ペプチド中のアミノ酸は、それぞれ19種類の他の天然アミノ酸のいずれかにより、またはいずれの適切な非天然アミノ酸により置換されることができる。別の態様において、本明細書で記載されるペプチドは、天然または非天然アミノ酸を含むことができる。様々な態様において、この方法の態様における使用のためのペプチドは、SEQ ID NO:1〜93のいずれかと約60%、約70%、約75%、約80%、約85%、約90%、約95%、約96%、約97%、約98%、または約99%の相同性を有することができる。
様々な説明的な側面において、これらの追加の架橋の態様における使用のためのペプチドは、本明細書で記載されたような保存的置換を行うことにより、またはペプチドの長さを約5〜約19アミノ酸、約5〜約18アミノ酸、約5〜約17アミノ酸、約5〜約16アミノ酸、約5〜約15アミノ酸、約5〜約14アミノ酸、約5〜約13アミノ酸、約5〜約12アミノ酸、約5〜約11アミノ酸、約5〜約10アミノ酸、約5〜約9、約5〜約8、約5〜約7、または約5〜約6アミノ酸を含むように変化させることにより、改変されることができる。他の説明的な側面において、ペプチドは、5〜19アミノ酸、5〜18アミノ酸、5〜17アミノ酸、5〜16アミノ酸、5〜15アミノ酸、5〜14アミノ酸、5〜13アミノ酸、5〜12アミノ酸、5〜11アミノ酸、5〜10アミノ酸、5〜9アミノ酸、5〜8アミノ酸、5〜7アミノ酸、または5〜6アミノ酸を含むことができる。さらに別の説明的な態様において、ペプチドは、5アミノ酸長、6アミノ酸長、7アミノ酸長、8アミノ酸長、9アミノ酸長、10アミノ酸長、11アミノ酸長、12アミノ酸長、13アミノ酸長、14アミノ酸長、15アミノ酸長、16アミノ酸長、17アミノ酸長、18アミノ酸長、または19アミノ酸長、またはそれらの組み合わせからなる群から選択されることができる。
さらに別の態様において、タンパク質を内部的に架橋するための方法が、提供される。その方法は、[YF][VA]LQGまたはGDYALQGPG(SEQ ID NO:79)の配列モチーフを有する異種トランスグルタミナーゼグルタミン基質ペプチドをそのタンパク質中に組み込み、トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドをそのタンパク質中に組み込み、そしてそのタンパク質をトランスグルタミナーゼと接触させることによりタンパク質を架橋する工程を含む。この方法の態様において、リジン基質ペプチドは、SK[LS]Kまたは[KR][ST]KLの配列モチーフを含むことができる。この態様において、異種トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドは、ARSKL(SEQ ID NO:54)、KSKLA(SEQ ID NO:55)、TKSKL(SEQ ID NO:56)、KLSKL(SEQ ID NO:57)、RSKLG(SEQ ID NO:58)、RGSKL(SEQ ID NO:59)、RSKSK(SEQ ID NO:62)、SKSKL(SEQ ID NO:63)、PKTKL(SEQ ID NO:66)、RSKLA(SEQ ID NO:68)、GRSKL(SEQ ID NO:69)、SKLSK(SEQ ID NO:71)、FTKSK(SEQ ID NO:64)、RLKSK(SEQ ID NO:67)、KLGAK(SEQ ID NO:72)、QRSKL(SEQ ID NO:73)、LSKLK(SEQ ID NO:75)、NRTKL(SEQ ID NO:76)、QRTKL(SEQ ID NO:77)、GGGRSKLAGGG(SEQ ID NO:82)、およびGGGARSKLGGGG(SEQ ID NO:80)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含むことができる。この態様において、異種トランスグルタミナーゼグルタミン基質ペプチドは、DYALQ(SEQ ID NO:1)、DYVLQ(SEQ ID NO:2)、NYALQ(SEQ ID NO:3)、EYALQ(SEQ ID NO:4)、PYALQ(SEQ ID NO:5)、EYVLQ(SEQ ID NO:6)、DFALQ(SEQ ID NO:7)、FYALQ(SEQ ID NO:10)、NYVLQ(SEQ ID NO:12)、RYALQ(SEQ ID NO:14)、YFALQ(SEQ ID NO:15)、PYVLQ(SEQ ID NO:16)、WYALQ(SEQ ID NO:17)、SYALQ(SEQ ID NO:18)、HYALQ(SEQ ID NO:19)、EFALQ(SEQ ID NO:23)、NFVLQ(SEQ ID NO:25)、CGGDYALQGPG(SEQ ID NO:27)、WGGDYALQGPG(SEQ ID NO:28)、YGGDYALQGPG(SEQ ID NO:29)、DGGDYALQGPG(SEQ ID NO:30)、GDGDYALQGPG(SEQ ID NO:31)、NGGDYALQGPG(SEQ ID NO:32)、GCGDYALQGPG(SEQ ID NO:33)、EGGDYALQGPG(SEQ ID NO:34)、PGGDYALQGPG(SEQ ID NO:35)、TGGDYALQGPG(SEQ ID NO:36)、QGGDYALQGPG(SEQ ID NO:37)、IGGDYALQGPG(SEQ ID NO:38)、FGGDYALQGPG(SEQ ID NO:39)、HGGDYALQGPG(SEQ ID NO:40)、LGGDYALQGPG(SEQ ID NO:41)、VGGDYALQGPG(SEQ ID NO:42)、RGGDYALQGPG(SEQ ID NO:43)、GWGDYALQGPG(SEQ ID NO:44)、MGGDYALQGPG(SEQ ID NO:45)、SGGDYALQGPG(SEQ ID NO:46)、AGGDYALQGPG(SEQ ID NO:47)、GYGDYALQGPG(SEQ ID NO:48)、GEGDYALQGPG(SEQ ID NO:49)、GPGDYALQGPG(SEQ ID NO:50)、GHGDYALQGPG(SEQ ID NO:51)、およびGNGDYALQGPG(SEQ ID NO:53)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含むことができる。これらの態様において、グルタミン基質ペプチドは、配列DYALQ(SEQ ID NO:1)を含むことができる。さらに別の態様において、トランスグルタミナーゼ基質ペプチドは、第5位においてグルタミンを含むことができ、または[FY][FYT]LQ、[YF]VAQ、K[YLS]K、もしくはTKLを含む配列モチーフを有することができる。
別の架橋の態様において、タンパク質を内部的に架橋するための方法が、提供される。その方法は、異種トランスグルタミナーゼグルタミン基質ペプチド[ここで、そのペプチドは、DYALQ(SEQ ID NO:1)、DYVLQ(SEQ ID NO:2)、NYALQ(SEQ ID NO:3)、EYALQ(SEQ ID NO:4)、PYALQ(SEQ ID NO:5)、EYVLQ(SEQ ID NO:6)、DFALQ(SEQ ID NO:7)、DYFLQ(SEQ ID NO:8)、NYFLQ(SEQ ID NO:9)、FYALQ(SEQ ID NO:10)、DYTLQ(SEQ ID NO:11)、NYVLQ(SEQ ID NO:12)、EYVAQ(SEQ ID NO:13)、RYALQ(SEQ ID NO:14)、YFALQ(SEQ ID NO:15)、PYVLQ(SEQ ID NO:16)、WYALQ(SEQ ID NO:17)、SYALQ(SEQ ID NO:18)、HYALQ(SEQ ID NO:19)、DYVAQ(SEQ ID NO:20)、EFVAQ(SEQ ID NO:21)、DFYLQ(SEQ ID NO:22)、EFALQ(SEQ ID NO:23)、EYFLQ(SEQ ID NO:24)、NFVLQ(SEQ ID NO:25)、GGGDYALQGGG(SEQ ID NO:26)、CGGDYALQGPG(SEQ ID NO:27)、WGGDYALQGPG(SEQ ID NO:28)、YGGDYALQGPG(SEQ ID NO:29)、DGGDYALQGPG(SEQ ID NO:30)、GDGDYALQGPG(SEQ ID NO:31)、NGGDYALQGPG(SEQ ID NO:32)、GCGDYALQGPG(SEQ ID NO:33)、EGGDYALQGPG(SEQ ID NO:34)、PGGDYALQGPG(SEQ ID NO:35)、TGGDYALQGPG(SEQ ID NO:36)、QGGDYALQGPG(SEQ ID NO:37)、IGGDYALQGPG(SEQ ID NO:38)、FGGDYALQGPG(SEQ ID NO:39)、HGGDYALQGPG(SEQ ID NO:40)、LGGDYALQGPG(SEQ ID NO:41)、VGGDYALQGPG(SEQ ID NO:42)、RGGDYALQGPG(SEQ ID NO:43)、GWGDYALQGPG(SEQ ID NO:44)、MGGDYALQGPG(SEQ ID NO:45)、SGGDYALQGPG(SEQ ID NO:46)、AGGDYALQGPG(SEQ ID NO:47)、GYGDYALQGPG(SEQ ID NO:48)、GEGDYALQGPG(SEQ ID NO:49)、GPGDYALQGPG(SEQ ID NO:50)、GHGDYALQGPG(SEQ ID NO:51)、WDGDYALQGGG(SEQ ID NO:52)、GNGDYALQGPG(SEQ ID NO:53)、GGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:85)、およびGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:86)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む]をそのタンパク質中に組み込み、トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドをそのタンパク質中に組み込み、そしてそのタンパク質をトランスグルタミナーゼと接触させることによりタンパク質を架橋する工程を含む。この態様において、トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドは、ARSKL(SEQ ID NO:54)、KSKLA(SEQ ID NO:55)、TKSKL(SEQ ID NO:56)、KLSKL(SEQ ID NO:57)、RSKLG(SEQ ID NO:58)、RGSKL(SEQ ID NO:59)、RGTKL(SEQ ID NO:60)、FPKLK(SEQ ID NO:61)、RSKSK(SEQ ID NO:62)、SKSKL(SEQ ID NO:63)、FTKSK(SEQ ID NO:64)、KLKYK(SEQ ID NO:65)、PKTKL(SEQ ID NO:66)、RLKSK(SEQ ID NO:67)、RSKLA(SEQ ID NO:68)、GRSKL(SEQ ID NO:69)、RAKYK(SEQ ID NO:70)、SKLSK(SEQ ID NO:71)、KLGAK(SEQ ID NO:72)、QRSKL(SEQ ID NO:73)、KTKYK(SEQ ID NO:74)、LSKLK(SEQ ID NO:75)、NRTKL(SEQ ID NO:76)、QRTKL(SEQ ID NO:77)、GGGRSKLAGGG(SEQ ID NO:82)、GGGARSKLGGGG(SEQ ID NO:80)、およびGYKLK(SEQ ID NO:78)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含むことができる。
これらの説明的な態様において、2つのトランスグルタミナーゼ基質ペプチドは、同じタンパク質中に組み込まれて内部架橋を形成することができる。これらの説明的な態様において用いられる際、ペプチドに関する“異種”は、トランスグルタミナーゼ基質ペプチドであって、それが組み込まれるタンパク質とは異なるタンパク質に由来するトランスグルタミナーゼ基質ペプチド(例えば、ビタミンD結合タンパク質中に組み込まれるトランスグルタミナーゼ基質ペプチド)を意味する。
この内部架橋の態様において、SEQ ID NO:1〜93のペプチドまたは[YF][VA]LQG、GDYALQGPG(SEQ ID NO:79)、SK[LS]K、もしくは[KR][ST]KLのモチーフのペプチドは、例えば本明細書に参照により援用されるSambrook et al., “Molecular Cloning: A Laboratory Manual”, 第3版, Cold Spring Harbor Laboratory Press, (2001)において記載されている周知の分子クローニング技法によりタンパク質中に組み込まれることができる。この態様において、“中に組み込まれる”は、SEQ ID NO:1〜93を含むペプチドの両端をタンパク質配列中に内部に組み込むこと、またはSEQ ID NO:1〜93を含むペプチドの一端をタンパク質の内部配列に、もしくはタンパク質のN末端もしくはC末端に取り付けることを意味する。一側面において、この方法の態様における使用に関して記載されたペプチドは、置換、削除、切り詰め、伸長により改変されることができ、および/または他のペプチド分子と融合し、もしくはそれに取り付けられることができ、ここで、改変されたペプチドは、この方法の態様において有用である。置換により改変されたペプチドに関する一態様において、ペプチド中のアミノ酸は、それぞれ19種類の他の天然アミノ酸のいずれかにより、またはいずれの適切な非天然アミノ酸により置換されることができる。別の態様において、本明細書で記載されるペプチドは、天然または非天然アミノ酸を含むことができる。様々な態様において、この方法の態様における使用のためのペプチドは、SEQ ID NO:1〜93のいずれかと約60%、約70%、約75%、約80%、約85%、約90%、約95%、約96%、約97%、約98%、または約99%の相同性を有することができる。
様々な説明的な側面において、この方法の態様における使用のためのペプチドは、本明細書で記載されたような保存的置換を行うことにより、またはペプチドの長さを約5〜約19アミノ酸、約5〜約18アミノ酸、約5〜約17アミノ酸、約5〜約16アミノ酸、約5〜約15アミノ酸、約5〜約14アミノ酸、約5〜約13アミノ酸、約5〜約12アミノ酸、約5〜約11アミノ酸、約5〜約10アミノ酸、約5〜約9、約5〜約8、約5〜約7、または約5〜約6アミノ酸を含むように変化させることにより、改変されることができる。他の説明的な側面において、ペプチドは、5〜19アミノ酸、5〜18アミノ酸、5〜17アミノ酸、5〜16アミノ酸、5〜15アミノ酸、5〜14アミノ酸、5〜13アミノ酸、5〜12アミノ酸、5〜11アミノ酸、5〜10アミノ酸、5〜9アミノ酸、5〜8アミノ酸、5〜7アミノ酸、または5〜6アミノ酸を含むことができる。さらに別の説明的な態様において、ペプチドは、5アミノ酸長、6アミノ酸長、7アミノ酸長、8アミノ酸長、9アミノ酸長、10アミノ酸長、11アミノ酸長、12アミノ酸長、13アミノ酸長、14アミノ酸長、15アミノ酸長、16アミノ酸長、17アミノ酸長、18アミノ酸長、または19アミノ酸長またはそれらの組み合わせからなる群から選択されることができる。
一側面において、上記の架橋の態様の全てに関して、架橋されているタンパク質、ペプチド、または化合物は、例えば標的化リガンドまたは薬物であることができ、ここで、その方法は、標的化リガンドを薬物にコンジュゲートさせるために用いられる。他の態様において、架橋法は、タンパク質、ペプチド、もしくは化合物を親和性タグにコンジュゲートさせるために、タンパク質、ペプチド、もしくは化合物を標識にコンジュゲートさせるために、タンパク質、ペプチド、もしくは化合物をPEG化するために、またはタンパク質、ペプチド、もしくは化合物をビオチン化もしくはルテニル化する(ruthenylate)ために、等で用いられることができる。さらに別の態様において、診断用タンパク質、例えば抗体および抗体結合タンパク質が、架橋されることができる。別の側面において、診断用タンパク質もしくは療法用タンパク質が、架橋されることができ、または研究のためのタンパク質が、例えば少なくとも2つのタンパク質の部位特異的コンジュゲーションのために架橋されることができる。
本明細書で記載される架橋の態様の全てにおいて、タンパク質または化合物は、例えばビタミンD結合タンパク質(VitDBP)であることができる。一態様において、VitDBPに取り付けられる化合物は、いずれの適切な標識、例えばCy5、ルテニウム、またはビオチンであることができる。一態様において、架橋は、VitDBP中に組み込まれている異種トランスグルタミナーゼグルタミン基質ペプチドを通して起こることができ、ここで、そのペプチドは、配列GGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:85)を含む。別の態様において、異種トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドが、標識中に組み込まれることができ、配列RSKLG(SEQ ID NO:58)を含むことができる。
一側面において、本明細書で記載されたいずれの架橋の態様における使用のための組み込まれた異種トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドを有する標識は、以下の式のいずれかの化合物であることができる:

しかし、いずれの適切な標識が本開示に従うトランスグルタミナーゼ基質と組み合わせられることができることは、理解されるであろう。適切な標識の例は、蛍光標識、化学発光標識、放射能標識、化学標識(例えば“クリック”ケミストリーの組み込み)等およびそれらの組み合わせを含む。より一般的には、適切な標識は、トランスグルタミナーゼの少なくとも1つの基質(例えばリジン供与体基質、グルタミン供与体基質等)と適合性であり、ここで、その標識は、標識を含む基質に対して作用するトランスグルタミナーゼの能力を排除しない。さらに、適切な標識は、未標識のトランスグルタミナーゼ基質と比較して検出可能である信号を生成することができる。
別の説明的な態様において、異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチド配列を含むVitDBPが、記載される。一態様において、VitDBPは、[YF][VA]LQG、GDYALQGPG(SEQ ID NO:79)、SK[LS]K、および[KR][ST]KL、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列モチーフを含むトランスグルタミナーゼ基質ペプチドを含むことができる。一態様において、異種トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドは、ARSKL(SEQ ID NO:54)、KSKLA(SEQ ID NO:55)、TKSKL(SEQ ID NO:56)、KLSKL(SEQ ID NO:57)、RSKLG(SEQ ID NO:58)、RGSKL(SEQ ID NO:59)、RSKSK(SEQ ID NO:62)、SKSKL(SEQ ID NO:63)、PKTKL(SEQ ID NO:66)、RSKLA(SEQ ID NO:68)、GRSKL(SEQ ID NO:69)、SKLSK(SEQ ID NO:71)、FTKSK(SEQ ID NO:64)、RLKSK(SEQ ID NO:67)、KLGAK(SEQ ID NO:72)、QRSKL(SEQ ID NO:73)、LSKLK(SEQ ID NO:75)、NRTKL(SEQ ID NO:76)、QRTKL(SEQ ID NO:77)、GGGRSKLAGGG(SEQ ID NO:82)、およびGGGARSKLGGGG(SEQ ID NO:80)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含むことができる。一態様において、異種トランスグルタミナーゼグルタミン基質ペプチドは、DYALQ(SEQ ID NO:1)、DYVLQ(SEQ ID NO:2)、NYALQ(SEQ ID NO:3)、EYALQ(SEQ ID NO:4)、PYALQ(SEQ ID NO:5)、EYVLQ(SEQ ID NO:6)、DFALQ(SEQ ID NO:7)、FYALQ(SEQ ID NO:10)、NYVLQ(SEQ ID NO:12)、RYALQ(SEQ ID NO:14)、YFALQ(SEQ ID NO:15)、PYVLQ(SEQ ID NO:16)、WYALQ(SEQ ID NO:17)、SYALQ(SEQ ID NO:18)、HYALQ(SEQ ID NO:19)、EFALQ(SEQ ID NO:23)、NFVLQ(SEQ ID NO:25)、CGGDYALQGPG(SEQ ID NO:27)、WGGDYALQGPG(SEQ ID NO:28)、YGGDYALQGPG(SEQ ID NO:29)、DGGDYALQGPG(SEQ ID NO:30)、GDGDYALQGPG(SEQ ID NO:31)、NGGDYALQGPG(SEQ ID NO:32)、GCGDYALQGPG(SEQ ID NO:33)、EGGDYALQGPG(SEQ ID NO:34)、PGGDYALQGPG(SEQ ID NO:35)、TGGDYALQGPG(SEQ ID NO:36)、QGGDYALQGPG(SEQ ID NO:37)、IGGDYALQGPG(SEQ ID NO:38)、FGGDYALQGPG(SEQ ID NO:39)、HGGDYALQGPG(SEQ ID NO:40)、LGGDYALQGPG(SEQ ID NO:41)、VGGDYALQGPG(SEQ ID NO:42)、RGGDYALQGPG(SEQ ID NO:43)、GWGDYALQGPG(SEQ ID NO:44)、MGGDYALQGPG(SEQ ID NO:45)、SGGDYALQGPG(SEQ ID NO:46)、AGGDYALQGPG(SEQ ID NO:47)、GYGDYALQGPG(SEQ ID NO:48)、GEGDYALQGPG(SEQ ID NO:49)、GPGDYALQGPG(SEQ ID NO:50)、GHGDYALQGPG(SEQ ID NO:51)、およびGNGDYALQGPG(SEQ ID NO:53)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含むことができる。一側面において、トランスグルタミナーゼ基質ペプチドは、配列DYALQ(SEQ ID NO:1)を含む。さらに別の態様において、トランスグルタミナーゼ基質ペプチドは、第5位においてグルタミンを含むことができ、または[FY][FYT]LQ、[YF]VAQ、K[YLS]K、もしくはTKLを含む配列モチーフを有することができる。
さらに別の態様において、異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチドを含むVitDBPが、記載され、ここで、そのペプチドは、DYALQ(SEQ ID NO:1)、DYVLQ(SEQ ID NO:2)、NYALQ(SEQ ID NO:3)、EYALQ(SEQ ID NO:4)、PYALQ(SEQ ID NO:5)、EYVLQ(SEQ ID NO:6)、DFALQ(SEQ ID NO:7)、DYFLQ(SEQ ID NO:8)、NYFLQ(SEQ ID NO:9)、FYALQ(SEQ ID NO:10)、DYTLQ(SEQ ID NO:11)、NYVLQ(SEQ ID NO:12)、EYVAQ(SEQ ID NO:13)、RYALQ(SEQ ID NO:14)、YFALQ(SEQ ID NO:15)、PYVLQ(SEQ ID NO:16)、WYALQ(SEQ ID NO:17)、SYALQ(SEQ ID NO:18)、HYALQ(SEQ ID NO:19)、DYVAQ(SEQ ID NO:20)、EFVAQ(SEQ ID NO:21)、DFYLQ(SEQ ID NO:22)、EFALQ(SEQ ID NO:23)、EYFLQ(SEQ ID NO:24)、NFVLQ(SEQ ID NO:25)、GGGDYALQGGG(SEQ ID NO:26)、CGGDYALQGPG(SEQ ID NO:27)、WGGDYALQGPG(SEQ ID NO:28)、YGGDYALQGPG(SEQ ID NO:29)、DGGDYALQGPG(SEQ ID NO:30)、GDGDYALQGPG(SEQ ID NO:31)、NGGDYALQGPG(SEQ ID NO:32)、GCGDYALQGPG(SEQ ID NO:33)、EGGDYALQGPG(SEQ ID NO:34)、PGGDYALQGPG(SEQ ID NO:35)、TGGDYALQGPG(SEQ ID NO:36)、QGGDYALQGPG(SEQ ID NO:37)、IGGDYALQGPG(SEQ ID NO:38)、FGGDYALQGPG(SEQ ID NO:39)、HGGDYALQGPG(SEQ ID NO:40)、LGGDYALQGPG(SEQ ID NO:41)、VGGDYALQGPG(SEQ ID NO:42)、RGGDYALQGPG(SEQ ID NO:43)、GWGDYALQGPG(SEQ ID NO:44)、MGGDYALQGPG(SEQ ID NO:45)、SGGDYALQGPG(SEQ ID NO:46)、AGGDYALQGPG(SEQ ID NO:47)、GYGDYALQGPG(SEQ ID NO:48)、GEGDYALQGPG(SEQ ID NO:49)、GPGDYALQGPG(SEQ ID NO:50)、GHGDYALQGPG(SEQ ID NO:51)、WDGDYALQGGG(SEQ ID NO:52)、GNGDYALQGPG(SEQ ID NO:53)、GGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:85)、GGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:86)、ARSKL(SEQ ID NO:54)、KSKLA(SEQ ID NO:55)、TKSKL(SEQ ID NO:56)、KLSKL(SEQ ID NO:57)、RSKLG(SEQ ID NO:58)、RGSKL(SEQ ID NO:59)、RGTKL(SEQ ID NO:60)、FPKLK(SEQ ID NO:61)、RSKSK(SEQ ID NO:62)、SKSKL(SEQ ID NO:63)、FTKSK(SEQ ID NO:64)、KLKYK(SEQ ID NO:65)、PKTKL(SEQ ID NO:66)、RLKSK(SEQ ID NO:67)、RSKLA(SEQ ID NO:68)、GRSKL(SEQ ID NO:69)、RAKYK(SEQ ID NO:70)、SKLSK(SEQ ID NO:71)、KLGAK(SEQ ID NO:72)、QRSKL(SEQ ID NO:73)、KTKYK(SEQ ID NO:74)、LSKLK(SEQ ID NO:75)、NRTKL(SEQ ID NO:76)、QRTKL(SEQ ID NO:77)、GGGRSKLAGGG(SEQ ID NO:82)、GGGARSKLGGGG(SEQ ID NO:80)、およびGYKLK(SEQ ID NO:78)、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される配列を含む。
一態様において、VitDBPは、配列DYALQ(SEQ ID NO:1)または配列GGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:85)を含む。さらに別の態様において、VitDBPは、第5位においてグルタミンを含むトランスグルタミナーゼ基質ペプチドを含むことができ、または、そのペプチドは、[FY][FYT]LQ、[YF]VAQ、K[YLS]K、もしくはTKLを含む配列モチーフを有することができる。
さらに別の態様において、VitDBPは、次の配列により記載される:
MKRVLVLLLAVAFGHALERGRDYEKNKVCKEFSHLGKEDFTSLSLVLYSRKFPSGTFEQVSQLVKEVVSLTEACCAEGADPDCYDTRTSALSAKSCESNSPFPVHPGTAECCTKEGLERKLCMAALKHQPQEFPTYVEPTNDEICEAFRKDPKEYANQFMWEYSTNYGQAPLSLLVSYTKSYLSMVGSCCTSASPTVCFLKERLQLKHLSLLTTLSNRVCSQYAAYGEKKSRLSNLIKLAQKVPTADLEDVLPLAEDITNILSKCCESASEDCMAKELPEHTVKLCDNLSTKNSKFEDCCQEKTAMDVFVCTYFMPAAQLPELPDVELPTNKDVCDPGNTKVMDKYTFELSRRTHLPEVFLSKVLEPTLKSLGECCDVEDSTTCFNAKGPLLKKELSSFIDKGQELCADYSENTFTEYKKKLAERLKAKLPDATPTELAKLVNKRSDFASNCCSINSPPLYCDSEIDAELKNILGGGSHHHHHHHHGGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:87)。
注目すべきことに、N末端配列MKRVLVLLLAVAFGHAは、インビボでVitDBPから除去される。従って、他の態様において、VitDBPは、次の配列により記載される:
LERGRDYEKNKVCKEFSHLGKEDFTSLSLVLYSRKFPSGTFEQVSQLVKEVVSLTEACCAEGADPDCYDTRTSALSAKSCESNSPFPVHPGTAECCTKEGLERKLCMAALKHQPQEFPTYVEPTNDEICEAFRKDPKEYANQFMWEYSTNYGQAPLSLLVSYTKSYLSMVGSCCTSASPTVCFLKERLQLKHLSLLTTLSNRVCSQYAAYGEKKSRLSNLIKLAQKVPTADLEDVLPLAEDITNILSKCCESASEDCMAKELPEHTVKLCDNLSTKNSKFEDCCQEKTAMDVFVCTYFMPAAQLPELPDVELPTNKDVCDPGNTKVMDKYTFELSRRTHLPEVFLSKVLEPTLKSLGECCDVEDSTTCFNAKGPLLKKELSSFIDKGQELCADYSENTFTEYKKKLAERLKAKLPDATPTELAKLVNKRSDFASNCCSINSPPLYCDSEIDAELKNILGGGSHHHHHHHHGGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:91)。
別の態様において、本明細書で記載される方法、ペプチドアレイ、ペプチド、およびタンパク質は、以下の実施例を含む。実施例は、さらに本明細書で記載される本発明の様々な態様の追加の特徴を説明する。しかし、実施例は説明的なものであり、本明細書で記載される本発明の他の態様を限定するものとして解釈されるべきではないことは、理解されるべきである。加えて、実施例の他のバリエーションが本明細書で記載される本発明の様々な態様に含まれることは、理解される。
実施例1:アッセイの開発
Gln基質に関するMTG(Zedira GmbH)の特異性を試験するため、N−(ビオチニル)カダベリン(Zedira GmbH)が、マスクレス光指向性ペプチドアレイ合成を用いて合成されたペプチドアレイ上のGlnペプチドをビオチン化するためのLys基質に関する基質として用いられた。同様に、Lys基質に関するMTGの特異性を試験するため、Z−Gln−Gly−CAD−ビオチン(Zedira GmbH)が、Lysペプチドをビオチン化するためのGln基質に関する基質として用いられた。Z−Gln−Gly−CAD−ビオチンは、次の式を有するトランスグルタミナーゼに関するグルタミン供与体基質である:

ビオチン化された基質の1つの存在下でのMTGによる処理の後、アレイは洗浄され、ビオチン部分を標識するためにCy5−ストレプトアビジンで染色され、ペプチド領域における信号強度を測定するために635nmにおいて走査された。MTG反応の効率に対応する信号強度が、異なるペプチド配列の特異性を決定するために用いられた。
実施例2:アッセイ条件
一般に、元々溶液条件下で開発された酵素アッセイのアレイ性能の最適化において考慮すべき2つの問題が存在した。第1の問題は、酵素が表面に結合したペプチドを認識することができないこと、低いペプチド濃度、ペプチド合成の不十分な品質により、または酵素の安定性および反応性への表面の作用により引き起こされ得る低い信号生成の難題であった。第2の問題は、酵素および/もしくは基質のアレイ表面への非特異的結合またはアレイ上の副反応により駆動される非特異的標識の結果である可能性がある高いバックグラウンド生成の難題であった。
アレイ上のMTGアッセイに関する条件を見付けるために、反応の様々なパラメーターの信号およびバックグラウンド生成への作用が、分析された。これらの要因は、MTGおよび基質の濃度、反応緩衝液の組成、ならびにインキュベーションの時間および温度を含んでいた。バックグラウンドを最小限にするために、非タンパク質ブロッキング溶液(Pierce)が用いられ、その最適濃度は反応緩衝液中で50%であることが分かった。LysペプチドおよびGlnペプチドの両方に関するペプチドアレイ上でのMTGの特異性を研究するために用いられた条件は、本明細書において記載されている。
アレイ上でのLysペプチドの標識:0.1ng/μL MTG(Zedira GmbH);10μM Z−Gln−Gly−CAD−ビオチン(Zedira GmbH);100mMトリス−HCl pH8、1mMジチオスレイトール(DTT)、50%タンパク質無含有ブロッキング剤(Pierce);37℃において20分間。
アレイ上でのGlnペプチドの標識:0.5ng/μL MTG(Zedira GmbH);50μM N−(ビオチニル)カダベリン(Zedira GmbH);100mMトリス−HCl pH8、1mM DTT、50%タンパク質無含有ブロッキング剤(Pierce);37℃において1時間。
実施例3:Glnペプチドに関するMTG特異性
5アミノ酸長ペプチドアレイが、MTGおよびビオチン化アミン供与体N−(ビオチニル)カダベリン基質の存在下で、実施例2において記載された条件下でインキュベートされた。2つの複製の間の信号の分布および相関が、プロットされた(図1)。
図1に関して、複製間の信号強度における相関は、データの高い再現性を示し、最高の標識効率でペプチドの同定を可能にした。この研究において発見されたビオチン化アミン供与体基質を用いたアレイMTGアッセイにおける最高の標識効率を有する25のペプチドの配列および対応する信号強度が、表2において示される。MTGの特異性に従って、全てのペプチドは、Gln(Q)残基を含有していた。Glnは、全ての選択された配列の第5位を排他的に占めていた。アレイ上で合成された5アミノ酸長のペプチドは、G:Sリンカー(それに関して、GlyおよびSerアミノ酸前駆体の3:1混合物が用いられた)により隣接されていたため、最適なMTG基質においてGlnの後にGlyが続く可能性がある。
実施例4:モチーフの同定
共通のモチーフを見付けるため、アレイMTGアッセイにより同定された最高の配列が、短いペプチド配列により共有されるモチーフを見付けるために主成分分析を用いるPeplibソフトウェアを用いて分析された(Andrew D. White et al., J. Chem. Inf. Model., 2013, 53 (2), pp 493-499)。図2A〜2Hを参照して、MTGに関する最高のGlnペプチド基質の分析は、共通のモチーフ[YF][VA]LQG(Glnの後ろにGlyが続くと仮定する)において組み合わせられることができる2つの密接に関連するモチーフを同定した。すなわち、(5アミノ酸長モチーフの)第1位は、アミノ酸YおよびFから選択され、第2位は、アミノ酸VおよびAから選択され、第3位は、アミノ酸Lであり、第4位は、アミノ酸Qであり、そして第5位(図2A〜2Hにおいて示されていない)は、アミノ酸Gである。興味深いことに、商業的に入手可能なGln供与体基質であるZ−Gln−Gly−CAD−ビオチン(Zedira GmbH)は、アレイMTGアッセイにおいて見付かったモチーフの短い2アミノ酸版であった。
実施例5:5アミノ酸長ペプチドアレイを用いて選択されたGlnモチーフの拡張および成熟
アレイMTGアッセイにより発見された最適なDYALQ(SEQ ID NO:1)配列が、モチーフの拡張および成熟を含むモチーフの進化の第2工程のために選択された。5アミノ酸長モチーフは、NおよびC末端の両方から3個のGly残基により伸長されて、11アミノ酸長のGGGDYALQGGG(SEQ ID NO:26)配列をもたらした。このペプチドならびにその可能な1および2アミノ酸置換バリアントの全てが、新規に設計されたアレイ上で、マスクレス光指向性ペプチドアレイ合成を用いて合成され、MTG活性に関して試験された。新規のアレイに関して、Cysを含む全ての20種類のアミノ酸が、用いられた。最高の標識効率を有する27の配列のリストが、表3において示される。拡張および成熟工程は、第1工程において選択された5アミノ酸長ペプチドの特異性を確認し、DYALQ(SEQ ID NO:1)の5アミノ酸長モチーフをより効率的である可能性のあるGDYALQGPG(SEQ ID NO:79)の9アミノ酸長モチーフへと拡張した。
実施例6:アレイで選択されたモチーフの溶液反応における確認
アレイアッセイにおいて選択されたペプチドが溶液反応においても好ましい基質であるかどうかが、次に決定された。アレイアッセイにおいて見付かったGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:26)ペプチドおよびMTG活性を試験するために一般的に用いられるQGペプチド基質の性能が、比較された。2つの基質の比較は、オタワ大学のS.K.Oteng−PabiおよびJ.W.Keillorにより開発されたMTG活性に関する連続的酵素共役アッセイを含んでいた(図3)。
アッセイは、96ウェルマイクロタイタープレート中で10mM α−ケトグルタレート、アシル受容体としての10mM グリシンメチルエステル、2Uのグルタミン酸デヒドロゲナーゼ(GLDH)、500μMのNADH(すなわち還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド)および200mM MOPS(すなわち3−(N−モルホリノ)プロパンスルホン酸)中0.2〜20mMの範囲の濃度のGln含有基質ペプチド、1mM EDTA pH7.2(ウェルあたりの総体積200μl)の存在下で実施された。反応は、0.1UのMTG(Zedira GmbH)の添加により開始され、NADHの酸化が、ブランクに対して、340nmで20分間、37℃でサーモスタット制御されたBiotek Synergy H4マイクロプレートリーダーを用いて継続的に記録され、それぞれの測定の前に短い振盪期間があった。GLDHがMTGに媒介されるアンモニアの放出により飽和する短いラグ相の後、MTGのターンオーバーに対応する吸光度対時間の線形速度が観察され、ミカエリス・メンテンの速度論分析に供された。
その結果は、図3および表4において示されるように、アレイで選択された基質は標準的なQG基質と比較して向上した性能を有し、MTG触媒効率における少なくとも3倍の差を示すことを示唆する。
図3および表4におけるペプチド配列のそれぞれにおける‘Z−’は、次の式:
を有するカルボキシベンジル保護基を表し、式中、Rは、対応するペプチド配列(例えばQGまたはGGGDYALQGGGG)であることに注意。
実施例7:別のアレイで選択されたモチーフの溶液反応における確認
Lysタグペプチドが、Gln含有基質と同様に溶液中でアッセイされた:そのアッセイは、96ウェルマイクロタイタープレート中で、1.25mM α−ケトグルタレート、アミン受容体としての100μM Z−GGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:86)ペプチド、0.2Uのグルタミン酸デヒドロゲナーゼ(GLDH)、500μM NADHおよび200mM MOPS中で0〜500μMの範囲の濃度のLys含有基質ペプチド、1mM EDTA pH7.2(ウェルあたりの総体積200μl)の存在下で実施された。反応は、0.1UのMTG(Zedira GmbH)の添加により開始され、NADHの酸化が、ブランクに対して、340nmで20分間、37℃でサーモスタット制御されたBiotek Synergy H4マイクロプレートリーダーを用いて継続的に記録され、それぞれの測定の前に短い振盪期間があった。GLDHがMTGに媒介されるアンモニアの放出により飽和する短いラグ相の後、MTGのターンオーバーに対応する吸光度対時間の線形速度が観察され、ミカエリス・メンテンの速度論分析に供された。
その結果は、図4および表5において示されるように、アレイで選択された高信号基質GGGARSKLGGGG(SEQ ID NO:80)は、低信号基質と比較して向上した性能を有していたことを確認している。GGGDEKPDGGGG(SEQ ID NO:81)ペプチドの速度論データは、極めて低い活性のため、決定されることができなかった(表5において“n.d.”として示される)が、少なくとも10倍のMTG触媒効率における見かけ上の差が観察された。表5におけるペプチド配列のそれぞれにおける‘Z−’は、図3および表4に関して上記で記載されるようなカルボキシベンジル保護基を表す。
実施例8:Lysペプチドに関するMTG特異性
MTGのLys基質に関する特異性を調べるため、5アミノ酸長ペプチドアレイが、MTGおよびビオチン化Gln供与体であるZ−Gln−Gly−CAD−ビオチン(Zedira GmbH)基質の存在下で、実施例2において記載された条件下でインキュベートされた。2つの複製の間の信号の分布および相関が、図5において示される。
図5の右上の丸で囲まれた領域からの25の最高の配列(すなわち“高信号ペプチド”)が、表6において示される。全てのペプチドは、少なくとも1つのLys(K)残基を含有し、大部分(64%)が、2個のLys残基を有していた。好ましいLysペプチド配列のPeplib分析は、2つの密接に関連するモチーフ:SK[LS]Kおよび[KR][ST]KLを明らかにした。
実施例9:発見されたモチーフの進化
発見されたモチーフを進化させるため、単一のLysを有する最高の配列の1つであるRSKLA(SEQ ID NO:68)が選択され、Gly残基で拡張されてGGGRSKLAGGG(SEQ ID NO:82)配列が得られ、このペプチドおよびその配列の全ての可能な1および2アミノ酸置換バリアントを含む新規のアレイが設計された。そのペプチドアレイが、ビオチン化Gln基質の存在下でMTG活性アッセイにより試験された。GGGRSKLAGGG(SEQ ID NO:82)配列に関するMTGの特異性を実証するため、MTG活性の信号強度が、そのモチーフ配列の全ての1アミノ酸置換に関してプロットされた(図6)。第6位における反応性Lysは、高度に保存されており、他のアミノ酸により置き換えられることはできないことが分かった。RSKLA(SEQ ID NO:68)モチーフにおける5つのアミノ酸の内で、4つの残基は、対応する位置において最高の特異性を示したが、Glyにより置き換えられることができた第8位のAlaは例外であった。全体として、MTGは広い範囲のLys基質を受け入れるが、反応性Lysの文脈(context)においてAsp(D)またはGlu(E)酸性アミノ酸のどちらかを有するものは、おそらく除外されることが分かった。
実施例10:アレイで選択されたモチーフを用いたVitDBPの部位特異的標識
配列HHHHHHHH(SEQ ID NO:84)を有するオクタヒスチジンタグ(His8タグ)またはHis8タグおよび配列GGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO. 85)を有するグルタミン供与体タグ(Q2タグ)の両方のどちらかに融合したVitDBPの組み換え発現のためのコンストラクトが、調製された。C末端に融合したHis8タグおよびQ2タグを有する組み換えで生成されたVitDBP(wt−VitDBP−His8−Q2)、ならびにC末端に融合したHis8タグを有するがC末端に融合したQ2タグは有しないVitDBP(wt−VitDBP−His8)が、化学合成されたLys−ペプチド−Cy5蛍光標識と共に(図7)、そしてMTGと共にインキュベートされた。wt−VitDBP−His8−Q2およびwt−VitDBP−His8のC末端アミノ酸配列および分子量は、それぞれHHHHHHHHGGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:83)、53618.8DaおよびHHHHHHHH(SEQ ID NO:84)、52571.7Daであった。標識された分子のN末端配列は、Z−RSKLG(SEQ ID NO:58)であり、ここで、‘Z’は、カルボキシベンジル保護基を表す。標識の総分子量は、5724.9Daであった。標識反応に関して、10μg(0.19nmol)のwt−VitDBP−His8−Q2またはwt−VitDBP−His8が、それぞれ6.48μlまたは5.81μlの総体積中で10.9μg(1.9nmol)の標識および0.004UのMTG(Zedira GmbH)と混合された。反応は、50mM HEPES(すなわち、4−(2−ヒドロキシエチル)−1−ピペラジンエタンスルホン酸)、150mM NaCl、pH7.5中で37℃で15分間実施され、混合物をNi−NTA Superflow(Qiagen)を充填されたカラムを通過させることにより停止された。カラムは、5CVの50mM HEPES、150mM NaCl、pH7.5で洗浄され、Hisタグ化タンパク質は、500mMイミダゾールで溶離された。溶離液の分割量が、図8Aおよび8Bにおいて示されるように、ドデシル硫酸ナトリウムポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)により分析された。標識されたタンパク質は、クーマシーブルーにより染色されたゲル上での分子量シフトにより(図8A)、そしてCy5 LEDおよびフィルターのセットを備えたChemiDoc CCDイメージャー(BioRad)上で分析されたCy5蛍光により(図8B)同定された。
wt−VitDBP−His8−Q2に関する配列は、以下の通りである:
LERGRDYEKNKVCKEFSHLGKEDFTSLSLVLYSRKFPSGTFEQVSQLVKEVVSLTEACCAEGADPDCYDTRTSALSAKSCESNSPFPVHPGTAECCTKEGLERKLCMAALKHQPQEFPTYVEPTNDEICEAFRKDPKEYANQFMWEYSTNYGQAPLSLLVSYTKSYLSMVGSCCTSASPTVCFLKERLQLKHLSLLTTLSNRVCSQYAAYGEKKSRLSNLIKLAQKVPTADLEDVLPLAEDITNILSKCCESASEDCMAKELPEHTVKLCDNLSTKNSKFEDCCQEKTAMDVFVCTYFMPAAQLPELPDVELPTNKDVCDPGNTKVMDKYTFELSRRTHLPEVFLSKVLEPTLKSLGECCDVEDSTTCFNAKGPLLKKELSSFIDKGQELCADYSENTFTEYKKKLAERLKAKLPDATPTELAKLVNKRSDFASNCCSINSPPLYCDSEIDAELKNILGGGSHHHHHHHHGGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:91)。
実施例11:アレイで選択されたモチーフを用いたVitDBPの部位特異的ビオチンおよびBPRuthenium標識
組み換えで生成されたwt−VitDBP−His8−Q2およびwt−VitDBP−His8が、化学合成された Lys−ペプチド−ビオチンまたはLys−ペプチド−BPRuthenium標識と共に(図9)、そしてMTGと共にインキュベートされた。wt−VDitBP−His8−Q2およびwt−VitDBP−His8のC末端アミノ酸配列および分子量は、それぞれHHHHHHHHGGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:83)(53618.8Da)およびHHHHHHHH(SEQ ID NO:84)(52571.7Da)であった。標識分子のN末端配列は、Z−RSKLG(SEQ ID NO:58)であり、ビオチンおよびBPRuthenium標識の総分子量は、それぞれ1267.4Daおよび5623.7Daであった。ビオチン標識反応に関して、0.4nmolのwt−VitDBP−His8−Q2またはwt−VitDBP−His8が、それぞれ13.3μlまたは11.8μlの総体積中で4nmolの標識および0.008UのMTG(Zedira GmbH)と混合された。反応は、200mM MOPS、1mM EDTA、pH7.2中で37℃で実施された。15、30、および60分間のインキュベーションの後、3μlの分割量が採取され、SDS−PAGEおよびウェスタンブロット(iBlot、Life Technologies)により、SuperBlock TBS(Pierce)中で1:2000希釈されたストレプトアビジン−HRPコンジュゲート(NEB)を用いて分析された。標識されたタンパク質は、Ponceu Sで染色された膜上での分子量シフトにより、そしてCCDイメージャー(LAS−3000、Fujifilm)上で分析されたストレプトアビジン−HRPによるビオチン標識の化学発光検出により同定された。
BPRuthenium標識反応に関して、2nmolのwt−VitDBP−His8−Q2またはwt−VitDBP−His8が、それぞれ48.5μlまたは41.3μlの総体積中で20nmolの標識および0.04UのMTG(Zedira GmbH)と混合された。反応は、200mM MOPS、1mM EDTA、pH7.2中で37℃で15分間実施された。過剰な標識は、10K MWCO(Amicon Ultra、EMD Millipore)による遠心分離フィルターを用いて緩衝液に対して透析することにより除去された。分割量が、SDS−PAGEにより分析された。標識されたタンパク質は、クーマシーブルーにより染色されたゲル上での分子量シフトにより(図10A)、そして青色LEDおよび650nmの発光フィルターを備えたCCDイメージャー(ChemiDoc、BioRad)上で分析されたBPRuthenium蛍光により(図10B)同定された。
実施例12:VitDBPへのアレイで選択されたモチーフの付加は、天然のリガンドへの結合に干渉しない
アレイで選択されたモチーフの付加がVitDBPのその天然のリガンドである25−ヒドロキシル化ビタミンD2(25−OH−VitD2)に結合する能力に干渉するかどうかを決定するための実験が、実施された。使用のために選択されたグルタミン供与体モチーフは、GGGGDYALQGGGG(すなわちSEQ ID NO 86)であった。BIACORE SAセンサーが、BIACORE 3000機器中に取り付けられた。機器は、25℃に調節された。センサーは、製造業者(GE Healthcare)により推奨されるように前もって調整された。システム緩衝液は、5% DMSOおよび0.05% TWEEN20を含むPBS pH8.2であった。試料緩衝液は、1mg/mlのCMD(Sigma)を補ったシステム緩衝液であった。300nMのビオチン標識25−OH−VitD2(25−OH−VitD2−bi)試料溶液から、860RUが、10μl/分での2分間の注入によりセンサーフローセル2上で捕捉された。センサー表面は、最終的に5μMアミノ−PEO−ビオチン(Pierce)により飽和させられた。参照として、1μMアミノ−PEO−ビオチンが、フローセル中に10μl/分の速度で1分間注入された。
分析物であるwt−VitDBP−His8およびwt−VitDBP−His8−Q2が、25−OH−VitD2に対するそれらの結合挙動に関して比較された。Glnモチーフは、記載されたように後でMTGに触媒される反応によりルテニル化された(図10Aおよび10B)。
分析物は、600nM、200nM、67nM、22nM、7.4nMおよび0nM(緩衝液のみ)の濃度系列で注入された。分析物の会合が、3分間モニターされ、解離が、5分間モニターされた(両方とも20μl/分)(図11および12)。
それぞれの注入後、システムは、100mM HClの20μl/分で1分15秒間の注入、続いて10mMグリシン緩衝液pH1.5の2分間の注入により再生された。そのデータは、BIACOREセンサーグラム(sensorgram)において重ねられ、速度論データが、Biaevaluationソフトウェアバージョン4.1を用いて製造業者により推奨されるようにラングミュア1:1結合モデルを得られたデータに当てはめることにより計算された。
実施例12のアッセイの1つの目的は、アレイで選択されたGlnモチーフの付加がVitDBPのその天然のリガンド(例えば25−OH−VitD)と相互作用する能力に干渉するかどうかを調べることであった。wt−VDBP−His8に関して:k=1.38×10−1−1、k=1.31×10−3−1、K=9.5×10−8M(図11)。wt−VDBP−His8−Q2に関して:k=1.55×10−1−1、k=1.44×10−3−1、K=9.3*10−8M(図12)。従って、速度論プロフィールが同一であるため、GlnモチーフはこのアッセイにおいてVitDBPの速度論に影響を及ぼさないことが決定された。
wt−VDBP−His8−Q2発現プラスミドの構築
wt−VDBP−His8−Q2遺伝子[wtVDBP(Gc1F)−GGGS−(His)8−GGGGDYALQGGGG]が、以下のプライマーを用いてwtVDBP−His8 pM1MTプラスミドからPCR増幅された:
F1プライマー:
CAGACATAATAGCTGACAGACTAACAGACTGTTCC(SEQ ID NO:88)
R1プライマー:
GTGATCTGGATCCTTATCACACCTCGATGTGGTCGGGCAGGTCCACGATCTTTCCACCGTGATGGTGGTGATGGTGGTGATG(SEQ ID NO:89)
help プライマー:
GTGATCTGGATCCTTATCAACCGCCTCC(SEQ ID NO:90)
PCR条件が、表7において示される。PCR産物は、SalI−HF/BamHI−HFを用いて消化され、アガロースゲル電気泳動により精製された。その新規の遺伝子(wt−VDBP−His8−Q2)は、再度pM1MT発現ベクター中に挿入された。
HEK293細胞における発現
トランスフェクションプロトコルは、以下のように実施された。2×10細胞/mlが、FreeStyle 293発現培地(Gibco)中で用いられた。Novagenトランスフェクション試薬が用いられた。10μgのプラスミドDNAが、20mlの細胞培養物に添加された。4mMのバルプロ酸が、トランスフェクションの3時間後に添加された。フィード7(Feed 7)(L−グルタミン、D−グルコース、L−アスパラギン、大豆ペプトン)が、7日間の発現時間の間に添加された。
NiNTA重力流カラムによる精製
NiNTA金属親和性樹脂(Qiagen)が、上清により一夜インキュベートされた。樹脂は、緩衝液A(50mM HEPES、110mM NaCl;pH7.5)により数回洗浄された。タンパク質は、緩衝液B(50mM HEPES、360mM NaCl、250mMイミダゾール;pH7.5)により溶離された。タンパク質濃度が、280nmにおける紫外分光分析により吸光係数0.573を用いて決定された。
実施例13:マイクロアレイおよびそれらの使用
マイクロアレイの製造のための様々な方法が、技術の現状において知られている。例えば、予め作製されたペプチドの例えば膜上へのスポットまたは膜上に試薬をスポットすることによるインサイチュ合成は、既知の方法を例示する。より高密度のペプチドアレイを生成するために用いられる他の既知の方法は、いわゆるフォトリソグラフィーの技法であり、ここで、所望のバイオポリマーの合成設計は、電磁放射、例えば光への曝露の際にそれぞれの次の構成要素(例えばアミノ酸)に関する連結部位を解放する適切な光解離性保護基(PLPG)により制御される(Fodor et al., (1993) Nature 364:555-556; Fodor et al., (1991) Science 251:767-773)。2つの異なるフォトリソグラフィー技法が、技術の現状において知られている。第1の技法は、光を合成表面の特定の領域に向けてPLPGの局所的な脱保護を達成するために用いられるフォトリソグラフィーマスクである。“マスクされる”方法は、基質に接触して(engages)基質および台(mount)の間に反応器空間を提供する台(例えば“マスク”)を利用するポリマーの合成を含む。そのような“マスクされる”アレイ合成の典型的な態様は、例えば米国特許第5,143,854号および第5,445,934号において記載されており、その開示は、参照により本明細書に援用される。第2のフォトリソグラフィー技法は、マスクレスフォトリソグラフィーであり、ここで、光は、デジタル投影技術、例えばマイクロミラーデバイスにより合成表面の特定の領域に向けられ、PLPGの局所的な脱保護を達成する(Singh-Gasson et al., Nature Biotechn. 17 (1999) 974-978)。本明細書で開示される方法の態様は、上記の様々なアレイ合成技法の全てを含むことができ、または利用することもできることは、理解されるべきである。
フォトリソグラフィーベースのペプチドマイクロアレイの合成に関する基礎を提供するPLPG(光解離性保護基)の使用は、当該技術で周知である。フォトリソグラフィーベースのバイオポリマー合成に関する一般的に用いられるPLGPは、例えばα−メチル−6−ニトロピペロニル−オキシカルボニル(MeNPOC)(Pease et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1994) 91:5022-5026)、2−(2−ニトロフェニル)−プロポキシカルボニル(NPPOC)(Hasan et al. (1997) Tetrahedron 53: 4247-4264)、ニトロベラトリルオキシカルボニル(NVOC)(Fodor et al. (1991) Science 251:767-773)および2−ニトロベンジルオキシカルボニル(NBOC)(Patchornik et al. (1970) 21:6333-6335)である。
アミノ酸は、ペプチドマイクロアレイのフォトリソグラフィー固相ペプチド合成において導入されており、それは、光解離性アミノ保護基としてのNPPOCにより保護されており、ここで、スライドガラスが、支持体として用いられた(米国特許公開第2005/0101763 A1号)。NPPOC保護されたアミノ酸を用いる方法は、(1つを除く)全ての保護されたアミノ酸の光による照射の際の半減期が特定条件下でおおよそ2〜3分の範囲内であるという欠点を有する。対照的に、同じ条件下で、NPPOC保護されたチロシンは、10分間近い半減期を示す。合成プロセス全体の速度は最も遅いサブプロセスに依存するため、この現象は、合成プロセスの時間を3〜4倍増大させる。同時に、成長しているオリゴマーに対する光生成ラジカルイオンによる損傷の程度は、増大する過度の光線量の要求と共に増大する。
単一のマイクロアレイまたはある場合には多数のマイクロアレイ(例えば3、4、5、またはより多くのマイクロアレイ)が、1つの固体支持体上に配置されることができる。マイクロアレイの大きさは、1つの固体支持体上のマイクロアレイの数に依存する。固体支持体あたりのマイクロアレイの数がより多いほど、より小さいアレイが固体支持体上に当てはめられなければならない。アレイは、いずれの形状で設計されることができるが、好ましくはそれらは正方形または長方形として設計される。
特徴という用語は、マイクロアレイの表面上の定められた領域を指す。特徴は、生体分子、例えばペプチド等を含む。1つの特徴は、他の特徴と比較して異なる特性、例えば異なる配列または配向を有する生体分子を含有することができる。特徴の大きさは、2つの要因により決定される:i)アレイ上の特徴の数、アレイ上の特徴の数がより多いほど、それぞれの単一の特徴はより小さい、ii)1つの特徴の照射のために用いられる個々にアドレス指定可能な(addressable)アルミニウムミラー素子の数。1つの特徴の照射のために用いられるミラー素子の数がより多いほど、それぞれの単一の特徴はより大きい。アレイ上の特徴の数は、マイクロミラーデバイス中に存在するミラー素子(ピクセル)の数により制限され得る。例えば、Texas Instruments,Inc.からの技術の現状のマイクロミラーデバイスは、現在420万個のミラー素子(ピクセル)を含有し、従ってそのような典型的なマイクロアレイ内の特徴の数は、この数により制限される。しかし、Texas Instruments,Inc.からのマイクロミラーデバイスは、典型的な目的のためにのみ提供されており、より高密度のアレイが可能であることは、理解されるべきである。
固体支持体という用語は、有機分子が結合の形成により取り付けられる、または電気的もしくは静電気的相互作用により吸収される(例えば特定の官能基を通した共有結合または複合体形成)ことができる表面領域を有するいずれの固体材料を指すことは、理解されるべきである。支持体は、ガラス上のプラスチック、ガラス上の炭素等のような材料の組み合わせであることができる。機能的表面は、単純な有機分子であることができるが、コポリマー、デンドリマー、分子ブラシ(molecular brushes)等を含むこともできる。プラスチックが支持体として用いられることができ、好ましくは、プラスチックは、定められた光学特性を有するポリオレフィン、例えばTOPAS(登録商標)またはZEONOR/EX(登録商標)である。
用語“官能基”は、本明細書で用いられる際、それら自体が特徴的な反応を経て分子の残りの部分の反応性に影響を及ぼす化学分子の一部を形成する原子の数多くの組み合わせのいずれをも指す。典型的な官能基は、ヒドロキシル、カルボキシル、アルデヒド、カルボニル、アミノ、アジド、アルキニル、チオール、およびニトリルを含むが、それらに限定されない。潜在的に反応性の官能基は、例えばアミン、カルボン酸、アルコール類、二重結合等を含む。好ましい官能基は、アミノ酸の潜在的に反応性の官能基、例えばアミノ基またはカルボキシル基である。
当業者には理解されるように、ペプチドマイクロアレイは、それにより数1000(または数100万)のペプチド(ある態様において多コピーで存在する)が(ある態様においてガラス、炭素複合材および/またはプラスチックチップもしくはスライドを含む)固体支持体の表面に連結または固定されるアッセイ原理を含む。本開示の態様によれば、ペプチドマイクロアレイは、酵素と共にインキュベートされる。ある態様において、ペプチドマイクロアレイは、対象の試料(例えば酵素)とのインキュベーションの後、1回以上の洗浄工程を経て、次いで例えば蛍光、化学発光、比色定量法、またはオートラジオグラフィーを利用する検出システムに曝露される。
結合事象の場合、マイクロアレイスライドの走査後に、スキャナーは、20ビット、16ビットまたは8ビットの数値画像をタグ付き画像ファイル形式(.tif)で記録することができる。.tif画像は、走査されたマイクロアレイスライドから得られたデータの解釈および定量化を可能にする。この定量的データは、マイクロアレイスライド上の測定された結合事象またはペプチド改変に対する統計分析を実施するための基礎であることができる。検出された信号の評価および解釈のために、ペプチドスポット(画像において可視)および対応するペプチド配列の割り当てが、実施されなければならない。割り当てのためのデータは、通常はGenePix Array List(.gal)ファイルで保存されており、ペプチドマイクロアレイと一緒に供給される。.galファイル(タブで区切られたテキストファイル)は、マイクロアレイ定量化ソフトウェアモジュールを用いて開かれることができ、またはテキストエディター(例えばノートパッド)またはMicrosoft Excelを用いて処理されることができる。‘gal’ファイルは、マイクロアレイ製造業者により提供されることが最も多く、入力txtファイルおよびマイクロアレイ製造を行うロボット中に組み込まれているトラッキングソフトウェアにより生成される。
ペプチドマイクロアレイは、その上にスポットされた、またはインサイチュ合成により直接表面上で組み立てられたペプチドを有する平面状のスライドである。ペプチドは、理想的には化学選択的結合を通して共有結合しており、それは相互作用プロファイリングのために同じ配向を有するペプチドをもたらす。代替の手順は、非特異的共有結合および接着固定を含む。
コアヒット(core hit)ペプチド配列の同定後、“ペプチド成熟”のプロセスが実施されることができ、それによりコアヒットペプチド配列は、正確なコアヒット配列をさらに最適化/検証するために、コアヒットペプチドのそれぞれの位置において様々な方法で(アミノ酸置換、削除および挿入により)変化させられる。例えば、(例えばコアヒットペプチド配列が所与の数の、例えば5個のアミノ酸を含む)ある態様によれば、成熟アレイが生成される。成熟アレイ(第2ペプチドアレイ)は、例えばそれに固定されたコアヒットペプチドの集団を有することができ、それによりコアヒットペプチド中のそれぞれのアミノ酸は、それぞれの位置においてアミノ酸置換を受けている。
例/仮定的コアヒットペプチドは、アミノ酸配列−M−を有する5アミノ酸長ペプチドからなるものとして記載される。ヒットの成熟は、第1、2、3、4および5位におけるアミノ酸置換、削除、および挿入のいずれか、またはいずれかもしくは全ての組み合わせを含むことができる。例えば、仮定的コアヒットペプチド−M−に関して、態様は、第1位におけるアミノ酸Mが他の19種類のアミノ酸のそれぞれで置換されているものを含むことができる(例えば、A−、P−、V−、Q−等)。それぞれの位置(2、3、4および5)も、他の19種類のアミノ酸のそれぞれで置換されたアミノ酸Mを有するであろう(例えば、第2位に関して、置換は、M−、M−、M−、M−等に似ているであろう)。(アレイ上に固定された)ペプチドは、コアヒットペプチドの置換された、および/または削除された、および/または挿入された配列を含めて作製されることは、理解されるべきである。
本開示に従うヒットの成熟のある態様において、二重アミノ酸置換が、実施されることができる。二重アミノ酸置換は、所与の位置においてアミノ酸を変化させ(例えば、例えば第1位におけるM→P置換)、次いで第2位におけるアミノ酸を他の19種類のアミノ酸のそれぞれで置換することを含む。このプロセスが、第1位および第2位の全ての可能な組み合わせが組み合わせられるまで繰り返される。例として、アミノ酸配列−M−を有する5アミノ酸長ペプチドを有する仮定的コアヒットペプチドに話を戻して、第1位および第2位に関する二重アミノ酸置換は、例えば第1位におけるM→P置換、次いで第2位における全ての20種類のアミノ酸の置換(例えば−P−、−P−、−P−、−P−等)、第1位におけるM→V置換、次いで第2位における全ての20種類のアミノ酸の置換(例えば−V−、−V−、−P−、−V−等)、第1位におけるM→A置換、次いで第2位における全ての20種類のアミノ酸の置換(例えば−A−、−A−、−A−、−A−等)を含むことができる。
ヒットの成熟のある態様において、コアヒットペプチドのそれぞれのアミノ酸位置に関するアミノ酸削除が、実施されることができる。アミノ酸削除は、コアヒットペプチド配列を含むがコアヒットペプチド配列から単一のアミノ酸を(それぞれのペプチドにおけるそのアミノ酸が削除されたペプチドが作製されるように)削除したペプチドの調製を含む。例として、アミノ酸配列−M−を有する5アミノ酸長ペプチドを有する仮定的コアヒットペプチドに話を戻して、アミノ酸削除は、次の配列:−M−;−M−;−M−;−M−;および−M−を有する一連のペプチドの調製を含むであろう。仮説的5アミノ酸長のアミノ酸削除の後、5種類の新規の4アミノ酸長が作製されることは、特筆されるべきである。ある態様によれば、アミノ酸置換または二重アミノ酸置換走査が、生成されたそれぞれの新規の4アミノ酸長に関して実施されることができる。
上記で論じられたアミノ酸削除走査と類似して、ヒットの成熟のある態様はアミノ酸挿入走査を含むことができる、それにより20種類のアミノ酸のそれぞれがコアヒットペプチドの全ての位置の前および後ろに挿入される。例として、アミノ酸配列−M−を有する5アミノ酸長ペプチドを有する仮定的コアヒットペプチドに話を戻して、アミノ酸挿入走査は、次の配列を含むことができるであろう:−XM−;−MXM−;−MXM−;−MXM−;−MXM−;および−MX−(ここで、Xは、20種類の既知のアミノ酸またはアミノ酸の特定の定められた部分集合から選択される個々のアミノ酸を表し、それにより、ペプチドの複製が、20種類のアミノ酸またはアミノ酸の定義された部分集合のそれぞれに関して作製されるであろう)。
上記のアミノ酸置換されたペプチド、二重にアミノ酸置換されたペプチド、アミノ酸削除走査ペプチドおよびアミノ酸挿入走査ペプチドは、N末端およびC末端のゆらぎ(wobble)アミノ酸配列の一方または両方を含むこともできる。N末端およびC末端のゆらぎアミノ酸配列と同様に、N末端およびC末端のゆらぎアミノ酸配列は、最小で1アミノ酸または最大で15もしくは20アミノ酸を含むことができ、N末端のゆらぎアミノ酸配列は、C末端のゆらぎアミノ酸配列と同じ長さであることができ、それよりも長い、または短いこともできる。さらに、N末端およびC末端のゆらぎアミノ酸配列は、アミノ酸のいずれの定められた群をいずれの所与の比率で(例えば、グリシンおよびセリンを3:1の比率で)含むことができる。
一度コアヒットペプチドの様々な置換、削除、および挿入のバリエーションが(例えば固体支持体、例えばマイクロアレイ上に固定された様式で)調製されたら、精製され、濃縮された酵素(例えばトランスグルタミナーゼ)の予め決定された特性が、例えば適切な反応または結合条件下で分析される。
(コアヒットペプチドのより最適なアミノ酸配列が、例えばトランスグルタミナーゼへの結合に関して同定されるような)コアヒットペプチドの成熟の際に、N末端および/またはC末端の位置は、拡張工程を経ることができ、それにより、成熟したコアヒットペプチドの長さは、トランスグルタミナーゼに関する特異性および親和性を増大するためにさらに拡張される。
本開示のN末端拡張の様々な態様によれば、一度成熟したコアヒットペプチド配列が成熟プロセスにより同定されたら、いずれの特定のアミノ酸が、例えば成熟したコアヒットペプチドのN末端に付加される(またはその上に合成される)ことができる。同様に、本開示のC末端拡張の様々な態様によれば、一度成熟したコアヒットペプチド配列が成熟プロセスにより同定されたら、いずれの特定のアミノ酸が、成熟したコアヒットペプチドのC末端に付加される(またはその上に合成される)ことができる。本開示のある態様によれば、C末端拡張およびN末端拡張において用いられる成熟したコアヒットペプチドは、N末端およびC末端のゆらぎアミノ酸配列の一方または両方を含むこともできる。N末端およびC末端のゆらぎアミノ酸配列は、最小で1アミノ酸または最大で15もしくは20アミノ酸(またはより多くのアミノ酸)を含むことができ、N末端のゆらぎアミノ酸配列は、C末端のゆらぎアミノ酸配列と同じ長さであることができ、それよりも長い、または短いこともできる。さらに、N末端およびC末端のゆらぎアミノ酸配列は、アミノ酸のいずれの定められた群をいずれの所与の比率で(例えば、グリシンおよびセリンを3:1の比率で)含むことができる。
使用において、拡張アレイは、濃縮され、精製された対象のタンパク質(例えばトランスグルタミナーゼ)に曝露されることができ、それにより、そのタンパク質は、いずれかの集団のいずれのペプチドに、その集団を構成する他のペプチドとは無関係に結合することができる。対象のタンパク質への曝露後に、例えば対象のタンパク質の結合または活性が、例えばその集団の個々のペプチドおよびタンパク質の複合体を、取り付けられた報告可能な標識(例えばペルオキシダーゼ)を有する(そのタンパク質に特異的な)抗体に曝露させることによりアッセイされる(対象のタンパク質は、レポーター分子により直接標識されることができることも、理解されるべきである)。アレイ上のそれぞれの位置に関するペプチドプローブ配列は既知であるため、成熟したコアヒットペプチドを含む特定のプローブに関するタンパク質の配列(および例えば結合強度または活性)を記録/定量化/比較/対比することが可能である。成熟したコアヒットペプチド−ペプチドプローブの組み合わせへのタンパク質の結合を比較する典型的な方法は、本明細書に参照により援用されるStandardizing and Simplifying Analysis of Peptide Library Data, Andrew D White et al, J Chem Inf Model, 2013, 53(2), pp 493-499において記載されているような主義に基づく分析分布(principled analysis distribution)ベースのクラスタリングにおいて結合強度を調べ直す(review)ことである。主義に基づく分析分布ベースのクラスタリングにおいて示されるそれぞれのプローブへのタンパク質結合のクラスタリングは、重複するペプチド配列を有するペプチドプローブを示す。下記でより詳細に実証されるように、(それぞれのクラスターの)重複するペプチド配列から、拡張され、成熟したコアヒットペプチド配列が、さらなる評価のために同定および構築されることができる。本出願のある態様において、拡張され、成熟したコアヒットペプチドは、それに続く成熟プロセスを経る。
本明細書で開示されたN末端およびC末端の拡張プロセスは、驚くべき予想外の結果を実証する。N末端およびC末端の拡張プロセスは、単にコアヒットペプチド配列の“リピート”を実証するわけではなく、特異的かつ均一のNおよびC末端アミノ酸ジャンクション配列を示し、それは、対象のタンパク質に関する成熟したコアヒットの長さ、特異性および親和性の増大に寄与する。
拡張され、成熟したコアヒットペプチドの同定後に、特異性分析が、本開示のある態様に従って実施されることができる。特異性分析の一例は、BIACOREシステム分析を含み、それは、標的に特異的な分子相互作用、(“オン”(結合)および“オフ”(解離)の)速度論的速度および親和性(結合強度)の点で分子を特性付けるために用いられる。BIACOREシステムおよびプロセスの概要は、製造業者(GE Healthcare)から入手可能である。BIACOREの利点は、速度論、特異性および親和性分析を標識を用いない方法で実施する能力である。

Claims (15)

  1. タンパク質を架橋するための方法であって、該方法が、以下の工程:
    少なくとも1種類の異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチド配列を該タンパク質中に組み込み;そして
    該タンパク質をトランスグルタミナーゼと接触させることにより該タンパク質を架橋する;
    を含み、該異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチド配列が、[YF][VA]LQGおよびGDYALQGPG(SEQ ID NO:79)からなる群から選択される配列モチーフを含む前記方法。
  2. 請求項1に記載の方法であって、トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドを該タンパク質中に組み込む工程をさらに含む、ここで、該トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドはSK[LS]Kまたは[KR][ST]Kの配列モチーフを含む、前記方法。
  3. 少なくとも2つの化合物を架橋するための方法であって、該方法が、以下の工程:
    [YF][VA]LQGおよびGDYALQGPG(SEQ ID NO:79)からなる群から選択される配列モチーフを含む異種トランスグルタミナーゼグルタミン基質ペプチドを該少なくとも2つの化合物の一方の中に組み込み;そして
    該化合物をトランスグルタミナーゼと接触させることにより該化合物を架橋する;
    を含む前記方法。
  4. 請求項3に記載の方法であって、異種トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドを該少なくとも2つの化合物の他方の中に組み込む工程をさらに含む、ここで、該トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドはSK[LS]Kまたは[KR][ST]Kの配列モチーフを含む、前記方法。
  5. 請求項3または4に記載の方法であって、該化合物が、タンパク質、ペプチド、および有機分子、またはそれらの組み合わせからなる群から選択される前記方法。
  6. 請求項5に記載の方法であって、該化合物の一方が、Cy5、ビオチン、およびルテニウムからなる群から選択される標識である、前記方法。
  7. 請求項6に記載の方法であって、他方の化合物がビタミンD結合タンパク質である前記方法。
  8. 請求項7に記載の方法であって、該異種トランスグルタミナーゼグルタミン基質ペプチドが、該ビタミンD結合タンパク質中に組み込まれ、該異種トランスグルタミナーゼグルタミン基質ペプチドが、配列GGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:85)を含む前記方法。
  9. 請求項8に記載の方法であって、該異種トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドが、該標識中に組み込まれる前記方法。
  10. 請求項9に記載の方法であって、該組み込まれた異種トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドを有する該標識が、以下:

    および
    からなる群から選択される式を有する化合物である前記方法。
  11. [YF][VA]LQGおよびGDYALQGPG(SEQ ID NO:79)からなる群から選択される配列モチーフを含む異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチド配列を含むビタミンD結合タンパク質。
  12. SK[LS]Kまたは[KR][ST]KLの配列モチーフを含む異種トランスグルタミナーゼ基質ペプチド配列をさらに含む、請求項11に記載のビタミンD結合タンパク質。
  13. 請求項11または12に記載のビタミンD結合タンパク質であって、該ペプチドが、配列GGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:85)を含む、前記タンパク質。
  14. 配列:
    LERGRDYEKNKVCKEFSHLGKEDFTSLSLVLYSRKFPSGTFEQVSQLVKEVVSLTEACCAEGADPDCYDTRTSALSAKSCESNSPFPVHPGTAECCTKEGLERKLCMAALKHQPQEFPTYVEPTNDEICEAFRKDPKEYANQFMWEYSTNYGQAPLSLLVSYTKSYLSMVGSCCTSASPTVCFLKERLQLKHLSLLTTLSNRVCSQYAAYGEKKSRLSNLIKLAQKVPTADLEDVLPLAEDITNILSKCCESASEDCMAKELPEHTVKLCDNLSTKNSKFEDCCQEKTAMDVFVCTYFMPAAQLPELPDVELPTNKDVCDPGNTKVMDKYTFELSRRTHLPEVFLSKVLEPTLKSLGECCDVEDSTTCFNAKGPLLKKELSSFIDKGQELCADYSENTFTEYKKKLAERLKAKLPDATPTELAKLVNKRSDFASNCCSINSPPLYCDSEIDAELKNILGGGSHHHHHHHHGGGGDYALQGGGG(SEQ ID NO:91)
    を有する、請求項13に記載のビタミンD結合タンパク質。
  15. 請求項2または4に記載の方法であって、該異種トランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドが標識に取り込まれそれによって取り付けられるトランスグルタミナーゼリジン基質ペプチドと標識のコンジュゲート製造される、ここで該コンジュゲートは以下の式:




    および
    のいずれか1つにより表される、前記方法。
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