JP6622079B2 - Macrocyclic molecule and screening method thereof - Google Patents

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Description

本発明は、ペプチド部分およびクラウンエーテル部分を含んでクリプタンド構造をなすマクロ環分子、およびその同定方法に関する。本発明は特に、標的タンパク質のような標的分子に結合するマクロ環分子、およびそのようなマクロ環分子をスクリーニングにより同定する方法に関する。   The present invention relates to a macrocyclic molecule having a cryptand structure including a peptide moiety and a crown ether moiety, and a method for identifying the macrocyclic molecule. In particular, the present invention relates to macrocycle molecules that bind to target molecules, such as target proteins, and methods for identifying such macrocycle molecules by screening.

人工マクロ環分子は、例えば電気化学的材料および光物理学的材料など、幅広い応用可能性を有するために注目を集めている。人工マクロ環分子の中でも、クラウンエーテルおよびその類似体(クラウン類縁体)は、その親水性オリゴエチレン構造が水溶性を高めて凝集を防ぐため、生体適合性が優れている。   Artificial macrocycle molecules are attracting attention because of their broad applicability, such as electrochemical materials and photophysical materials. Among the artificial macrocycle molecules, crown ethers and analogs thereof (crown analogs) have excellent biocompatibility because their hydrophilic oligoethylene structure increases water solubility and prevents aggregation.

クラウンの潜在的有用性に関わらず、その生物学的アプリケーションに関する包括的な研究は最近になるまで報告されていなかった。本発明者らは、T7ファージを利用して、10の9乗という非常に大きな分子多様性を提供するクラウンエーテル様分子ライブラリー(クラウンライブラリー)の構築を初めて報告し、そのライブラリーから、癌関連タンパク質(ヒートショックタンパク質90;Hsp90)に特異的に結合する分子の同定・単離に成功した(特許文献1、非特許文献1)。   Despite the potential usefulness of the crown, no comprehensive studies on its biological application have been reported until recently. The present inventors have reported for the first time the construction of a crown ether-like molecular library (crown library) that provides a very large molecular diversity of 10 9 using T7 phage. A molecule that specifically binds to a cancer-related protein (heat shock protein 90; Hsp90) was successfully identified and isolated (Patent Document 1, Non-Patent Document 1).

特開2014−128211号公報JP 2014-128211 A

Chem. Comm. (2014) Vol. 50, No. 30, pp. 3887-4012Chem. Comm. (2014) Vol. 50, No. 30, pp. 3887-4012

しかしながら、さらに多様な構造の人工マクロ環分子を得ることに対するニーズが存在する。特に、先行技術のクラウンライブラリーから得られたクラウンエーテル様分子では、標的タンパク質に対する結合親和性(解離定数K)が1.7μM程度であったところ、それと同等あるいはそれより強い結合力を示す分子を得ることに対するニーズが存在する。 However, there is a need for obtaining artificial macrocycle molecules with more diverse structures. In particular, a crown ether-like molecule obtained from a prior-art crown library has a binding affinity (dissociation constant K D ) of about 1.7 μM for a target protein, and exhibits a binding force equivalent to or stronger than that. There is a need for obtaining molecules.

本発明は、新規マクロ環分子を提供することを課題とする。特に、タンパク質に対して結合することができるマクロ環分子を提供することを課題とする。本発明は特に、Hsp90に結合することができるマクロ環分子、およびそのようなマクロ環分子の製造用のペプチド組成物を提供することを課題とする。また、標的分子に結合することができるマクロ環分子の同定・単離を可能にするライブラリーおよびスクリーニング方法を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a novel macrocyclic molecule. In particular, it is an object to provide a macrocyclic molecule that can bind to a protein. In particular, it is an object of the present invention to provide a macrocyclic molecule capable of binding to Hsp90, and a peptide composition for producing such a macrocyclic molecule. It is another object of the present invention to provide a library and a screening method that enable identification and isolation of macrocyclic molecules that can bind to a target molecule.

本発明は以下の側面を含む。
[1]
下記の式(I)で表される構造を有する分子であって、
式中、
〜X14(CおよびC12を含む)は、ペプチド結合で連結されたアミノ酸を表し、CおよびC12はそれぞれシステインを表し、SはCおよびC12のシステインに由来する硫黄原子を表し、
は任意のアミノ酸であり、
は、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、
は、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、
は、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、
は任意のアミノ酸であり、
は任意のアミノ酸であり、
は、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、
は、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、
10は任意のアミノ酸であり、
11は、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、
13は任意のアミノ酸であり、
14は任意のアミノ酸であるか、または存在せず、
は、下記の式(II)〜(V)のいずれかで表される構造を有する基であり、
式中、
nは1〜4の整数であり、
〜Rは、それぞれ独立して、水素またはメチル基である、
分子。
[2]
はトリプトファンであり、
はバリンであり、
はロイシンであり、
はトリプトファンであり、
はロイシンであり、
11はイソロイシンである、
[1]に記載の分子。
[3]
はプロリンである、[1]または[2]に記載の分子。
[4]
、X、X10、およびX13は、それぞれ独立して、グルタミン、アスパラギン、セリン、トレオニン、アルギニン、リジン、ヒスチジン、チロシン、アスパラギン酸、およびグルタミン酸からなる群から選択される親水性アミノ酸である、[1]〜[3]のいずれかに記載の分子。
[5]
はグルタミンまたはアスパラギンであり、
はグルタミンまたはアスパラギンであり、
10はセリンまたはトレオニンであり、
13はアルギニンまたはリジンである、
[1]〜[4]のいずれかに記載の分子。
[6]
〜X14(CおよびC12を含む)で示されるペプチド鎖部分が、
QWVCLNPWLSICRA
というアミノ酸配列を有する、
[1]〜[5]のいずれかに記載の分子。
[7]
において、n=2である、[1]〜[6]のいずれかに記載の分子。
[8]
は、下記の式(II)で表される構造を有する基であり、
式中、n=2である、
[1]〜[7]のいずれかに記載の分子。
[9]
下記式(VI)で表される構造を有する分子。
[10]
下記の配列
−X−X−C−X−X−X−X−X−X10−X11−C12−X13−X14
を有するペプチドを含む、hsp90結合剤製造用組成物であって、
〜X14(CおよびC12を含む)は、ペプチド結合で連結されたアミノ酸を表し、CおよびC12はそれぞれシステインを表し、
は任意のアミノ酸であり、
は、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、
は、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、
は、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、
は任意のアミノ酸であり、
は任意のアミノ酸であり、
は、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、
は、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、
10は任意のアミノ酸であり、
11は、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、
13は任意のアミノ酸であり、
14は任意のアミノ酸であるか、または存在せず、
前記ペプチドは、CおよびC12のシステインの側鎖を介してアザクラウンエーテルの2つの窒素原子に連結されてhsp90結合剤を生じる、
組成物。
[11]
はトリプトファンであり、
はバリンであり、
はロイシンであり、
はトリプトファンであり、
はロイシンであり、
11はイソロイシンである、
[10]に記載の組成物。
[12]
はプロリンである、[10]または[11]に記載の組成物。
[13]
、X、X10、およびX13は、それぞれ独立して、グルタミン、アスパラギン、セリン、トレオニン、アルギニン、リジン、ヒスチジン、チロシン、アスパラギン酸、およびグルタミン酸からなる群から選択される親水性アミノ酸である、[10]〜[12]のいずれかに記載の組成物。
[14]
はグルタミンまたはアスパラギンであり、
はグルタミンまたはアスパラギンであり、
10はセリンまたはトレオニンであり、
13はアルギニンまたはリジンである、
[10]〜[13]のいずれかに記載の組成物。
[15]
〜X14(CおよびC12を含む)で示されるペプチド鎖部分が、
QWVCLNPWLSICRA
というアミノ酸配列を有する、
[10]〜[14]のいずれかに記載の組成物。
[16]
gp10タンパク質のC末端に、[1]〜[9]のいずれかに記載の分子のペプチド部分が融合している、T7ファージ。
[17]
標的分子に結合することができる分子をスクリーニングする方法であって、
(a)4〜10個のランダムアミノ酸で隔てられた2つのシステインを含むペプチドがgp10タンパク質のC末端に融合されるように遺伝子操作されており、かつ、
アザクラウンエーテルの周上の相対する2つの窒素原子に連結された−CO−CH−基が、前記2つのシステインの側鎖の硫黄原子にそれぞれ結合している構造を含む
修飾T7ファージのライブラリーを、
前記標的分子と混合する工程、
(b)前記標的分子に結合した修飾T7ファージを分離する工程、
(c)前記分離された修飾T7ファージを、ホスト細菌細胞に感染させ、対応するT7ファージを増殖させる工程、
(d)前記工程(c)において増殖されたT7ファージと、前記アザクラウンエーテルの前記2つの窒素原子にハロアセチル基またはハロアセトアミド基が連結された構造を有するジハロゲン化合物とを反応させて、修飾T7ファージを新たに得る工程、
(e)前記工程(d)で新たに得られた修飾T7ファージを、前記標的分子と混合する工程、および
(f)前記標的分子に結合した修飾T7ファージを分離する工程、
を含む、方法。
[18]
前記工程(f)の後に、
(g)前記工程(c)〜(f)を繰り返す工程
をさらに含む、[17]に記載の方法。
[19]
前記工程(g)において、前記工程(c)〜(f)が少なくとも4回繰り返される、[18]に記載の方法。
[20]
前記工程(a)の前に、前記修飾T7ファージのライブラリーを作製する初期工程をさらに含み、この初期工程は、
4〜10個のランダムアミノ酸で隔てられた2つのシステインを含むペプチドがgp10タンパク質のC末端に融合されるように遺伝子操作されたT7ファージのライブラリーを、
前記アザクラウンエーテルの前記2つの窒素原子にハロアセチル基またはハロアセトアミド基が連結された構造を有するジハロゲン化合物と反応させること
を含む、[17]〜[19]のいずれかに記載の方法。
[21]
4〜10個のランダムアミノ酸で隔てられた2つのシステインを含むペプチドがgp10タンパク質のC末端に融合されるように遺伝子操作されており、かつ、
アザクラウンエーテルの周上の相対する2つの窒素原子に連結された−CO−CH−基が、前記2つのシステインの側鎖の硫黄原子にそれぞれ結合している構造を含む
修飾T7ファージのライブラリー。
The present invention includes the following aspects.
[1]
A molecule having a structure represented by the following formula (I):
Where
X 1 to X 14 (including C 4 and C 12) represents amino acids joined by peptide bonds, C 4 and C 12 each represents a cysteine, S * is derived from cysteine C 4 and C 12 Represents a sulfur atom,
X 1 is any amino acid,
X 2 is a hydrophobic amino acid selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine;
X 3 is a hydrophobic amino acid selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine;
X 5 is a hydrophobic amino acid selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine;
X 6 is any amino acid,
X 7 is any amino acid,
X 8 is a hydrophobic amino acid selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine;
X 9 is a hydrophobic amino acid selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine;
X 10 is any amino acid,
X 11 is a hydrophobic amino acid selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine;
X 13 is any amino acid,
X 14 is any amino acid or absent,
R 1 is a group having a structure represented by any of the following formulas (II) to (V):
Where
n is an integer of 1 to 4,
R 2 to R 5 are each independently hydrogen or a methyl group.
molecule.
[2]
X 2 is tryptophan,
X 3 is valine,
X 5 is leucine,
X 8 is tryptophan,
X 9 is leucine,
X 11 is isoleucine,
The molecule according to [1].
[3]
The molecule according to [1] or [2], wherein X 7 is proline.
[4]
X 1 , X 6 , X 10 , and X 13 are each independently a hydrophilic amino acid selected from the group consisting of glutamine, asparagine, serine, threonine, arginine, lysine, histidine, tyrosine, aspartic acid, and glutamic acid. The molecule according to any one of [1] to [3].
[5]
X 1 is glutamine or asparagine,
X 6 is glutamine or asparagine,
X 10 is serine or threonine;
X 13 is arginine or lysine,
The molecule according to any one of [1] to [4].
[6]
The peptide chain portion represented by X 1 to X 14 (including C 4 and C 12 ) is
QWVCLNPWLSICRA
Having an amino acid sequence of
The molecule according to any one of [1] to [5].
[7]
The molecule according to any one of [1] to [6], wherein in R 1 , n = 2.
[8]
R 1 is a group having a structure represented by the following formula (II):
Where n = 2.
The molecule according to any one of [1] to [7].
[9]
A molecule having a structure represented by the following formula (VI).
[10]
The following sequence X 1 -X 2 -X 3 -C 4 -X 5 -X 6 -X 7 -X 8 -X 9 -X 10 -X 11 -C 12 -X 13 -X 14
A composition for producing an hsp90 binding agent comprising a peptide having:
X 1 to X 14 (including C 4 and C 12 ) represent amino acids linked by peptide bonds, C 4 and C 12 each represent cysteine,
X 1 is any amino acid,
X 2 is a hydrophobic amino acid selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine;
X 3 is a hydrophobic amino acid selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine;
X 5 is a hydrophobic amino acid selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine;
X 6 is any amino acid,
X 7 is any amino acid,
X 8 is a hydrophobic amino acid selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine;
X 9 is a hydrophobic amino acid selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine;
X 10 is any amino acid,
X 11 is a hydrophobic amino acid selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine;
X 13 is any amino acid,
X 14 is any amino acid or absent,
The peptide is linked to the two nitrogen atoms of the azacrown ether via the C 4 and C 12 cysteine side chains to yield an hsp90 binding agent,
Composition.
[11]
X 2 is tryptophan,
X 3 is valine,
X 5 is leucine,
X 8 is tryptophan,
X 9 is leucine,
X 11 is isoleucine,
[10] The composition according to [10].
[12]
The composition according to [10] or [11], wherein X 7 is proline.
[13]
X 1 , X 6 , X 10 , and X 13 are each independently a hydrophilic amino acid selected from the group consisting of glutamine, asparagine, serine, threonine, arginine, lysine, histidine, tyrosine, aspartic acid, and glutamic acid. The composition according to any one of [10] to [12].
[14]
X 1 is glutamine or asparagine,
X 6 is glutamine or asparagine,
X 10 is serine or threonine;
X 13 is arginine or lysine,
[10] The composition according to any one of [13].
[15]
The peptide chain portion represented by X 1 to X 14 (including C 4 and C 12 ) is
QWVCLNPWLSICRA
Having an amino acid sequence of
[10] The composition according to any one of [14].
[16]
T7 phage in which the peptide part of the molecule according to any one of [1] to [9] is fused to the C-terminus of the gp10 protein.
[17]
A method of screening for molecules that can bind to a target molecule,
(A) genetically engineered so that a peptide containing two cysteines separated by 4-10 random amino acids is fused to the C-terminus of the gp10 protein; and
Live of modified T7 phage comprising a structure in which —CO—CH 2 — groups linked to two opposite nitrogen atoms on the periphery of azacrown ether are respectively bonded to sulfur atoms of side chains of the two cysteines Rally,
Mixing with the target molecule;
(B) separating the modified T7 phage bound to the target molecule;
(C) infecting a host bacterial cell with the isolated modified T7 phage, and propagating the corresponding T7 phage;
(D) reacting the T7 phage grown in the step (c) with a dihalogen compound having a structure in which a haloacetyl group or a haloacetamide group is linked to the two nitrogen atoms of the azacrown ether, Obtaining a new phage;
(E) mixing the modified T7 phage newly obtained in the step (d) with the target molecule, and (f) separating the modified T7 phage bound to the target molecule,
Including a method.
[18]
After step (f)
(G) The method according to [17], further comprising a step of repeating the steps (c) to (f).
[19]
The method according to [18], wherein in the step (g), the steps (c) to (f) are repeated at least four times.
[20]
Prior to step (a), the method further comprises an initial step of creating a library of the modified T7 phage,
A library of T7 phage genetically engineered such that a peptide containing two cysteines separated by 4-10 random amino acids is fused to the C-terminus of the gp10 protein,
The method according to any one of [17] to [19], comprising reacting with a dihalogen compound having a structure in which a haloacetyl group or a haloacetamide group is linked to the two nitrogen atoms of the azacrown ether.
[21]
A gene engineered such that a peptide containing two cysteines separated by 4-10 random amino acids is fused to the C-terminus of the gp10 protein; and
Live of modified T7 phage comprising a structure in which —CO—CH 2 — groups linked to two opposite nitrogen atoms on the circumference of azacrown ether are respectively bonded to sulfur atoms of the side chains of the two cysteines Rally.

本発明によれば、標的分子に対して様々な結合力を有するマクロ環分子を効率よく得ることができる。特に、抗体の代替物となり得るような、nM域のKを有する強い結合分子を得ることができる。 According to the present invention, macrocycle molecules having various binding forces with respect to a target molecule can be obtained efficiently. In particular, it is possible to obtain such can become an alternative to antibodies, strong binding molecules having a K D of nM range.

図1は、スキーム1により合成された1,1’-(1,4,10,13-テトラオキサ-7,16-ジアザシクロオクタデカン-7,16-ジイル)ビス(2-ブロモエタノン)の(A)LC−MSスペクトル(実測m/z値=503.3、505.2、507.2;理論m/z値=503.0、505.0、507.0)および(B)H NMRスペクトル(500MHz、CDCl)を示す。FIG. 1 shows (A) of 1,1 ′-(1,4,10,13-tetraoxa-7,16-diazacyclooctadecane-7,16-diyl) bis (2-bromoethanone) synthesized according to Scheme 1. ) LC-MS spectrum (actual m / z values = 503.3, 505.2, 507.2; theoretical m / z values = 503.0, 505.0, 507.0) and (B) 1 H NMR spectrum (500 MHz, CDCl 3 ). 図2は、クラウンエーテル修飾化したモデルペプチドをLC−MS/MSによって解析した結果を示す。FIG. 2 shows the result of analyzing a model peptide modified with crown ether by LC-MS / MS. 図3は、(A)モデルペプチドを異なる濃度のクラウンエーテルで修飾した後にさらにFL−IA(フルオレセインヨードアセトアミド)で修飾した場合に観察された蛍光の強さ、および(B)Aにおける蛍光強度を定量化したグラフを示す。FIG. 3 shows the intensity of fluorescence observed when (A) the model peptide was modified with different concentrations of crown ether and then with FL-IA (fluorescein iodoacetamide), and (B) the fluorescence intensity at A. A quantified graph is shown. 図4は、本発明の一実施態様によるスクリーニングの概略を示す。FIG. 4 shows an overview of the screening according to one embodiment of the present invention. 図5は、ポジティブセレクションの各ラウンド後のファージ群(ポリクローン)について、標的タンパク質または対照タンパク質(BSA)に対する結合をELISAによって定量化した結果を示す。FIG. 5 shows the results of quantification of binding to target protein or control protein (BSA) by ELISA for phage groups (polyclones) after each round of positive selection. 図6は、スクリーニング後に単離した22個のファージクローンについて、標的タンパク質または対照タンパク質(BSA)に対する結合をELISAによって定量化した結果を示す。FIG. 6 shows the results of quantifying binding to target protein or control protein (BSA) by ELISA for 22 phage clones isolated after screening. 図7は、合成ペプチドを用いて製造した本発明の一実施態様によるクリプタンド分子のLC−MS/MSスペクトルを示す。FIG. 7 shows an LC-MS / MS spectrum of a cryptand molecule produced using a synthetic peptide according to one embodiment of the present invention. 図8は、合成ペプチドリンカー(上)および対応するクリプタンド分子(下)のCDスペクトルを示す。FIG. 8 shows the CD spectra of the synthetic peptide linker (top) and the corresponding cryptand molecule (bottom). 図9は、本発明の一実施態様によるクリプタンド分子にGST−Hsp90NTD(左)またはGST(右)を滴下したITC実験の結果を示す。N:結合部位数、K:解離定数、ΔH:エンタルピー変化、ΔS:エントロピー変化、ΔG:自由エネルギー変化。FIG. 9 shows the results of an ITC experiment in which GST-Hsp90NTD (left) or GST (right) was dropped onto a cryptand molecule according to an embodiment of the present invention. N: number of binding sites, K D : dissociation constant, ΔH: enthalpy change, ΔS: entropy change, ΔG: free energy change. 図10は、本発明の一実施態様によるクリプタンド分子のH NMRスペクトル(上)および標的タンパク質と結合させた際のSTD−NMR測定結果(下)を示す。左上に、このクリプタンド分子の構造および疎水性アミノ酸の配置を示す。FIG. 10 shows the 1 H NMR spectrum (upper) of the cryptand molecule according to one embodiment of the present invention and the STD-NMR measurement result (lower) when bound to the target protein. On the upper left, the structure of this cryptand molecule and the arrangement of hydrophobic amino acids are shown.

本発明の第1の側面は、Hsp90タンパク質に結合することができる分子を提供する。Hsp90は、当業者に知られているように、細胞においてタンパク質の品質管理を行ういわゆる分子シャペロンとして機能する、進化的に保存されたタンパク質である。Hsp90は、タンパク質のホメオスタシス、細胞シグナル伝達、ストレス応答等の様々な生体機能において重要な役割を果たす。Hsp90はまた、癌の病理に関与することが知られており、薬剤療法における重要なターゲットであると考えられている(J. Med. Chem., 2010, 53, 3-17;Nat. Rev. Cancer, 2010, 10, 537-549)。従って、Hsp90に結合する分子は、Hsp90結合剤の成分として、例えば医薬成分として、あるいは結合に基づいた阻害、検出、精製等を行うための研究ツール等として有用となり得る。   The first aspect of the invention provides a molecule capable of binding to Hsp90 protein. Hsp90 is an evolutionarily conserved protein that functions as a so-called molecular chaperone that controls protein quality in cells, as is known to those skilled in the art. Hsp90 plays an important role in various biological functions such as protein homeostasis, cell signaling and stress response. Hsp90 is also known to be involved in cancer pathology and is considered an important target in drug therapy (J. Med. Chem., 2010, 53, 3-17; Nat. Rev. Cancer, 2010, 10, 537-549). Therefore, molecules that bind to Hsp90 can be useful as components of Hsp90 binding agents, for example, as pharmaceutical components, or as research tools for performing inhibition, detection, purification, etc. based on binding.

本発明者らは先に、T7ファージのgp10タンパク質のC末端に融合されたシステイン含有ペプチドに選択的に化合物をチオエーテル結合させる方法(10BASEd-T)を開発した(特許文献1、非特許文献1)。 The present inventors have previously developed a method (10BASE d -T) in which a compound is selectively thioether bonded to a cysteine-containing peptide fused to the C-terminus of the gp10 protein of T7 phage (Patent Document 1, Non-Patent Document). 1).

本発明において、発明者らは、この10BASEd-T法を利用して、ランダムペプチド(すなわち、2つのシステイン以外はランダムなアミノ酸を含むペプチド)にクラウンエーテルを連結させた構造を有するクリプタンド分子のライブラリーを構築し、Hsp90に結合する分子のスクリーニングを行ったところ、強い親和性をもってHsp90に結合するクリプタンド分子を同定し取得することに成功した。 In the present invention, using the 10BASE d- T method, the inventors of a cryptand molecule having a structure in which a crown ether is linked to a random peptide (that is, a peptide containing a random amino acid other than two cysteines). When a library was constructed and molecules that bind to Hsp90 were screened, cryptand molecules that bind to Hsp90 with strong affinity were successfully identified and obtained.

本明細書における「クリプタンド」という用語は、一般的に、3つ以上の弧が結合したかたちをとるクラウンエーテル様環状分子を包含する。本発明の一実施態様による分子は、クラウンエーテルの環を二分するようにしてペプチド性の弧が結合して、結果として3つの弧を含む環状分子となっているため、クリプタンドである。   As used herein, the term “cryptand” generally encompasses crown ether-like cyclic molecules that take the form of three or more arcs attached. The molecule according to one embodiment of the present invention is a cryptand because a peptide arc is joined in such a way as to bisect the crown ether ring, resulting in a cyclic molecule containing three arcs.

本明細書において「クラウンエーテル」という場合、エーテルの酸素の代わりに窒素が配置されたアザクラウンエーテルも包含される。事実、本発明の実施態様のクリプタンドを構成するのは、クラウンの周上の第1の酸素原子と、クラウンの周上で第1の酸素原子から最も離れた(すなわち、第1の酸素原子と相対する)第2の酸素原子とがそれぞれ窒素原子に置き換わったアザクラウンエーテル(ジアザクラウンエーテル)、または、クラウンの周上のその他の酸素も窒素になっているアザクラウンエーテルである。クラウンの周上で相対するこれら2つの窒素原子が、−CO−CH−基等を含むリンカー(例えば−CO−CH−、−CH−CH−NH−CO−CH−等)を介して、上記ペプチドの2つのシステインの側鎖硫黄原子にそれぞれ連結される(例えば下記式(I)〜(V)参照)。 In the present specification, the term “crown ether” includes an azacrown ether in which nitrogen is arranged in place of the oxygen of the ether. In fact, the cryptands of embodiments of the present invention comprise a first oxygen atom on the circumference of the crown and the furthest away from the first oxygen atom on the circumference of the crown (ie, the first oxygen atom) An azacrown ether in which a second oxygen atom (opposite) is replaced by a nitrogen atom, or an azacrown ether in which other oxygen on the circumference of the crown is also nitrogen. Opposed on the peripheral crown these two nitrogen atoms, -CO-CH 2 - linker containing group (e.g., -CO-CH 2 -, - CH 2 -CH 2 -NH-CO-CH 2 - , etc.) Are linked to the side chain sulfur atoms of the two cysteines of the above peptide, respectively (see, for example, the following formulas (I) to (V)).

上記分子は、抗体に匹敵するほどの高い親和性によってHsp90タンパク質に結合し得ることが見出された。これは、先行技術のクラウン類縁体(非特許文献1)をはるかに上回る強い結合力である。   It has been found that the molecule can bind to the Hsp90 protein with a high affinity comparable to antibodies. This is a strong binding force far exceeding that of the prior art crown analog (Non-Patent Document 1).

本発明の一実施態様による分子は、下記一般式(I)で表される構造に属する。
この式中、X〜X14(CおよびC12を含む)は、ペプチド結合で連結されたアミノ酸を表し、CおよびC12はそれぞれシステインを表し、SはCおよびC12のシステインの側鎖に由来する硫黄原子を表し、Rはクラウンエーテル構造を含む基を表す。上記ペプチド結合で連結された複数のアミノ酸からなる部分、すなわちペプチドの部分は、XがN末端側、X14がC末端側である。
The molecule according to one embodiment of the present invention belongs to the structure represented by the following general formula (I).
In this formula, X 1 to X 14 (including C 4 and C 12 ) represent amino acids linked by peptide bonds, C 4 and C 12 each represent cysteine, and S * represents C 4 and C 12 It represents a sulfur atom derived from the side chain of cysteine, and R 1 represents a group containing a crown ether structure. In the portion consisting of a plurality of amino acids linked by the peptide bond, that is, the peptide portion, X 1 is on the N-terminal side and X 14 is on the C-terminal side.

本発明の実施態様による分子の物理化学的解析により、クリプタンド中のペプチド部分はHsp90との結合において主要な役割を果たすとみられる疎水性アミノ酸の配置を提供し、またクラウンエーテル部分は、水溶性向上に貢献し水素結合に寄与することに加えて、分子全体に適度な剛直性を与え、これらの特徴の結果として上述した強い結合力が得られることが示唆された。   By physicochemical analysis of the molecules according to embodiments of the present invention, the peptide moiety in the cryptand provides an arrangement of hydrophobic amino acids that appear to play a major role in binding to Hsp90, and the crown ether moiety improves water solubility. In addition to contributing to hydrogen bonds, it is suggested that moderate rigidity is given to the whole molecule, and that the strong bonding force described above is obtained as a result of these characteristics.

すなわち、本発明の一実施態様による分子は、上記一般式(I)で表される構造を含み、式中、
は任意のアミノ酸であり、
は疎水性アミノ酸であり、
は疎水性アミノ酸であり、
は疎水性アミノ酸であり、
は任意のアミノ酸であり、
は任意のアミノ酸であり、
は疎水性アミノ酸であり、
は疎水性アミノ酸であり、
10は任意のアミノ酸であり、
11は疎水性アミノ酸であり、
13は任意のアミノ酸であり、
14は任意のアミノ酸であるか、またはX14は存在せずにX13が末端アミノ酸である。
That is, the molecule according to one embodiment of the present invention includes a structure represented by the above general formula (I),
X 1 is any amino acid,
X 2 is a hydrophobic amino acid,
X 3 is a hydrophobic amino acid,
X 5 is a hydrophobic amino acid,
X 6 is any amino acid,
X 7 is any amino acid,
X 8 is a hydrophobic amino acid,
X 9 is a hydrophobic amino acid,
X 10 is any amino acid,
X 11 is a hydrophobic amino acid,
X 13 is any amino acid,
X 14 is any amino acid, or X 14 is absent and X 13 is the terminal amino acid.

上記X〜X14(CおよびC12を除く)は、システインではないことが好ましい。 X 1 to X 14 (excluding C 4 and C 12 ) are preferably not cysteine.

上記疎水性アミノ酸は、好ましくは、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択され、より好ましくは、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、およびフェニルアラニンからなる群から選択され、さらに好ましくは、ロイシン、イソロイシン、バリン、およびトリプトファンからなる群から選択される。これらの疎水性アミノ酸は、ペプチド間の疎水性結合に関与するものであり、進化の過程でこれらの疎水性アミノ酸がこれらのうちの別の疎水性アミノ酸にしばしば置き換わることは当業者に知られている。すなわち、これらの疎水性アミノ酸は一定の互換性を有することが理解される。   The hydrophobic amino acid is preferably selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine and methionine, more preferably selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan and phenylalanine, Preferably, it is selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, and tryptophan. These hydrophobic amino acids are involved in hydrophobic bonds between peptides, and it is known to those skilled in the art that these hydrophobic amino acids are often replaced by other of these hydrophobic amino acids during evolution. Yes. That is, it is understood that these hydrophobic amino acids have a certain compatibility.

上記一般式(I)中、Xはトリプトファン、Xはバリン、Xはロイシン、Xはトリプトファン、Xはロイシン、X11はイソロイシンであることが特に好ましい。 In the general formula (I), it is particularly preferable that X 2 is tryptophan, X 3 is valine, X 5 is leucine, X 8 is tryptophan, X 9 is leucine, and X 11 is isoleucine.

一般式(I)中、Xは任意のアミノ酸であるが、プロリンであることが好ましい。 In general formula (I), X 7 is an arbitrary amino acid, but is preferably proline.

一般式(I)中、X、X、X10、およびX13は任意のアミノ酸であるが、それぞれ親水性アミノ酸であることが好ましい。これら親水性アミノ酸の存在は、クラウンエーテル部分の酸素原子または窒素原子により提供される水溶性および/または水素結合をさらに補完すると考えられるからである。 In general formula (I), X 1 , X 6 , X 10 , and X 13 are arbitrary amino acids, but are preferably hydrophilic amino acids. This is because the presence of these hydrophilic amino acids is thought to further complement the water solubility and / or hydrogen bonding provided by the oxygen or nitrogen atoms of the crown ether moiety.

上記親水性アミノ酸は、好ましくは、グルタミン、アスパラギン、セリン、トレオニン、アルギニン、リジン、ヒスチジン、チロシン、アスパラギン酸、およびグルタミン酸からなる群から選択され、より好ましくは、グルタミン、アスパラギン、セリン、トレオニン、アルギニン、リジン、およびヒスチジンからなる群から選択され、さらに好ましくは、グルタミン、アスパラギン、セリン、トレオニン、アルギニン、およびリジンからなる群から選択される。   The hydrophilic amino acid is preferably selected from the group consisting of glutamine, asparagine, serine, threonine, arginine, lysine, histidine, tyrosine, aspartic acid, and glutamic acid, more preferably glutamine, asparagine, serine, threonine, arginine. , Lysine, and histidine, and more preferably selected from the group consisting of glutamine, asparagine, serine, threonine, arginine, and lysine.

一般式(I)中、Xはグルタミンまたはアスパラギン、Xはグルタミンまたはアスパラギン、X10はセリンまたはトレオニン、X13はアルギニンまたはリジンであることがより好ましい。Xはグルタミン、Xはアスパラギン、X10はセリン、X13はアルギニンであることが特に好ましい。 In general formula (I), it is more preferable that X 1 is glutamine or asparagine, X 6 is glutamine or asparagine, X 10 is serine or threonine, and X 13 is arginine or lysine. It is particularly preferred that X 1 is glutamine, X 6 is asparagine, X 10 is serine, and X 13 is arginine.

本発明の実施態様による分子において、ペプチド鎖部分は、QWVCLNPWLSICRAというアミノ酸配列を有することが特に好ましい。これらのアルファベットは、当業者が通常用いる一文字略記法によりアミノ酸を表したものである。   In the molecule according to the embodiment of the present invention, it is particularly preferred that the peptide chain portion has an amino acid sequence of QWVCLNPWLSICRA. These alphabets represent amino acids by one-letter abbreviations commonly used by those skilled in the art.

上記一般式(I)においてRとして示される部分は、アザクラウンエーテル構造を含む基であり、このアザクラウンエーテルは、クラウンの周上の1つの窒素と、クラウンの周上の相対する位置にあるもう1つの窒素とを介して、一般式(I)の構造の残りの部分に連結される。クラウンの周上のこれら2つの窒素以外の非炭素原子は、酸素であってもよいし、窒素であってもよい。クラウンの大きさは、12−クラウン−4から30−クラウン−10までであり得、18−クラウン−6が特に好ましい。 The moiety represented by R 1 in the above general formula (I) is a group containing an azacrown ether structure, and this azacrown ether is located at one nitrogen on the circumference of the crown and at an opposite position on the circumference of the crown. It is linked to the rest of the structure of general formula (I) via some other nitrogen. Non-carbon atoms other than these two nitrogens on the circumference of the crown may be oxygen or nitrogen. The crown size can be from 12-crown-4 to 30-crown-10, with 18-crown-6 being particularly preferred.

好ましくは、Rは、下記式(II)〜(V)のいずれかで表される構造を有する。
Preferably, R 1 has a structure represented by any of the following formulas (II) to (V).

式(II)〜(V)の各々において、左右両端に示されている窒素原子は、上記一般式(I)に示されているカルボニル炭素に共有結合している。   In each of the formulas (II) to (V), the nitrogen atoms shown at the left and right ends are covalently bonded to the carbonyl carbon shown in the general formula (I).

式(II)〜(V)において、nは1〜4の整数であり。R〜Rは、それぞれ独立して、水素または炭素数12以下の炭化水素基もしくは炭素数6以下の炭化水素基であり得る。R〜Rが炭化水素基である場合の例としては、置換または非置換の直鎖状、分岐鎖状、もしくは環状のアルキル基もしくはアリール基またはこれらの複合基が挙げられ、より具体的にはメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、t−ブチル、sec−ブチル、シクロヘキシル、フェニル等が挙げられ、メチルが特に好ましい。 In formula (II)-(V), n is an integer of 1-4. R 2 to R 5 may each independently be hydrogen, a hydrocarbon group having 12 or less carbon atoms, or a hydrocarbon group having 6 or less carbon atoms. Examples of the case where R 2 to R 5 are hydrocarbon groups include substituted or unsubstituted linear, branched, or cyclic alkyl groups or aryl groups, or composite groups thereof. Examples include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, t-butyl, sec-butyl, cyclohexyl, phenyl and the like, and methyl is particularly preferable.

上記一般式(I)において、R基は、上記式(II)で表される基であることが好ましい。式(II)〜(V)のそれぞれにおいて、n=2であることが好ましい。 In the general formula (I), the R 1 group is preferably a group represented by the formula (II). In each of the formulas (II) to (V), it is preferable that n = 2.

本発明の分子の好ましい一例は、下記式(VI)によって表される構造を有するものである。
A preferred example of the molecule of the present invention is one having a structure represented by the following formula (VI).

一般式(I)で表される化合物が、より大きな分子の一部をなす場合もある。例えば、ペプチド部分は、N末端側および/またはC末端側においてさらなるアミノ酸と連結していてもよい。特に、一般式(I)に示されるペプチドのN末端は、T7ファージのgp10タンパク質のC末端に融合している場合もある。すなわち、本発明の一実施態様による分子は、一般式(I)で表される構造およびgp10ポリペプチド部分からなるものであり得る。本発明の実施態様による分子は、gp10の代わりに、あるいはgp10に加えて、検出用/精製用タグその他のオリゴペプチドまたはポリペプチドを含んでいてもよい。   The compound represented by the general formula (I) may form a part of a larger molecule. For example, the peptide moiety may be linked to additional amino acids on the N-terminal side and / or C-terminal side. In particular, the N-terminus of the peptide represented by the general formula (I) may be fused to the C-terminus of the gp10 protein of T7 phage. That is, the molecule according to one embodiment of the present invention may consist of the structure represented by the general formula (I) and the gp10 polypeptide moiety. Molecules according to embodiments of the present invention may include detection / purification tags or other oligopeptides or polypeptides instead of or in addition to gp10.

クラウンエーテルおよびクリプタンドは、その環の中に金属イオンを捕える性質を有することが知られる。本発明の実施態様によるクリプタンド分子は、金属イオンと混合することにより、環中にその金属イオンを1つ取り込んだ錯体の形態で提供され得る。この場合において好ましい金属イオンの例としては、Mg2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、およびZn2+が挙げられるが、これらに限定されない。 Crown ethers and cryptands are known to have the property of trapping metal ions in their rings. A cryptand molecule according to an embodiment of the present invention can be provided in the form of a complex in which one metal ion is incorporated in the ring by mixing with the metal ion. Examples of preferred metal ions in this case include, but are not limited to, Mg 2+ , Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ , and Zn 2+ .

本発明の実施態様によるクリプタンド分子は、下記において詳しく説明するように、T7ファージの提示ペプチドをクラウンエーテルで修飾する工程を経て取得することができる。あるいは、ペプチド部分を合成し、または細菌細胞や真核生物細胞に発現させて精製し、クラウンエーテル部分を連結させることによって取得することもできる。これらの実験手法そのものは当業者の通常の技量の範囲内である。   The cryptand molecule according to the embodiment of the present invention can be obtained through a step of modifying the display peptide of T7 phage with crown ether, as will be described in detail below. Alternatively, it can also be obtained by synthesizing a peptide part or expressing it in bacterial cells or eukaryotic cells and purifying it, and then linking a crown ether part. These experimental techniques are within the ordinary skill of those skilled in the art.

本発明の別の側面では、
−X−X−C−X−X−X−X−X−X10−X11−C12−X13−X14
で表されるアミノ酸配列を有するペプチドを含有する、hsp90結合剤製造用の組成物が提供される。この組成物中のこのペプチドは、CおよびC12のシステインの側鎖を介して、アザクラウンエーテルのクラウン周上で相対する2つの窒素原子に連結されて、hsp90結合剤を生じさせるという用途を有する。X〜X14の各アミノ酸の種類は、上記において特定のクリプタンド分子との関連で説明したものと同様である。
In another aspect of the invention,
X 1 -X 2 -X 3 -C 4 -X 5 -X 6 -X 7 -X 8 -X 9 -X 10 -X 11 -C 12 -X 13 -X 14
A composition for producing an hsp90 binding agent is provided, which comprises a peptide having the amino acid sequence represented by: The peptides in the composition, via the side chain of a cysteine of C 4 and C 12, are connected to two opposite nitrogen atoms on the crown lap aza crown ether, applications that cause hsp90 binder Have The types of amino acids X 1 to X 14 are the same as those described above in relation to the specific cryptand molecule.

すなわち、本発明の実施態様による上記のペプチド含有組成物において、Xは任意のアミノ酸であり、Xは、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、Xは、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、Xは、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、Xは任意のアミノ酸であり、Xは任意のアミノ酸であり、Xは、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、Xは、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、X10は任意のアミノ酸であり、X11は、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、X13は任意のアミノ酸であり、X14は任意のアミノ酸であるか、またはX14は存在しない。X〜X14(CおよびC12を除く)は、システインではないことが好ましい。 That is, in the above peptide-containing composition according to an embodiment of the present invention, X 1 is an arbitrary amino acid, and X 2 is a hydrophobicity selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine. X 3 is a hydrophobic amino acid selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine, and X 5 is from leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine. A hydrophobic amino acid selected from the group consisting of: X 6 is any amino acid, X 7 is any amino acid, and X 8 is from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine. A selected hydrophobic amino acid, X 9 is a hydrophobic amino acid selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine, X 10 is any amino acid, and X 11 is , Leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine, a hydrophobic amino acid, X 13 is any amino acid, X 14 is any amino acid, or X 14 is present do not do. X 1 to X 14 (excluding C 4 and C 12 ) are preferably not cysteine.

本発明の実施態様によるペプチド含有組成物において、Xはトリプトファンであり、Xはバリンであり、Xはロイシンであり、Xはトリプトファンであり、Xはロイシンであり、X11はイソロイシンであることが好ましい。また、Xはプロリンであることが好ましい。 In a peptide-containing composition according to an embodiment of the present invention, X 2 is tryptophan, X 3 is valine, X 5 is leucine, X 8 is tryptophan, X 9 is leucine, and X 11 is Isoleucine is preferred. X 7 is preferably proline.

本発明の実施態様によるペプチド含有組成物において、X、X、X10、およびX13は、それぞれ独立して、グルタミン、アスパラギン、セリン、トレオニン、アルギニン、リジン、ヒスチジン、チロシン、アスパラギン酸、およびグルタミン酸からなる群から選択される親水性アミノ酸であることが好ましい。より好ましくは、Xはグルタミンまたはアスパラギンであり、Xはグルタミンまたはアスパラギンであり、X10はセリンまたはトレオニンであり、X13はアルギニンまたはリジンである。Xはグルタミン、Xはアスパラギン、X10はセリン、X13はアルギニンであることが特に好ましい。 In the peptide-containing composition according to an embodiment of the present invention, X 1 , X 6 , X 10 , and X 13 are each independently glutamine, asparagine, serine, threonine, arginine, lysine, histidine, tyrosine, aspartic acid, And a hydrophilic amino acid selected from the group consisting of glutamic acid. More preferably, X 1 is glutamine or asparagine, X 6 is glutamine or asparagine, X 10 is serine or threonine, and X 13 is arginine or lysine. It is particularly preferred that X 1 is glutamine, X 6 is asparagine, X 10 is serine, and X 13 is arginine.

本発明の実施態様によるペプチド含有組成物中のペプチドは、
QWVCLNPWLSICRA
というアミノ酸配列を有することが最も好ましい。
The peptide in the peptide-containing composition according to an embodiment of the present invention comprises:
QWVCLNPWLSICRA
Most preferably, it has the amino acid sequence

上記組成物中には、ペプチド以外の成分が含有され得るが、そのような成分の例としては、水、還元剤(特に、10BASEd-Tにおいて使用するもの)、緩衝剤、塩(例えば塩化ナトリウムや塩化カリウム等)、防腐剤、およびこれらのいずれかの組合せが挙げられるが、これらに限定されない。 Components other than peptides may be contained in the composition, and examples of such components include water, reducing agents (particularly those used in 10BASE d- T), buffers, salts (for example, chloride). Sodium, potassium chloride and the like), preservatives, and any combination thereof.

本発明の別の側面は、上述した本発明の実施態様によるクリプタンド分子のペプチド部分が融合したgp10タンパク質を含有する、T7ファージに関する。本明細書において「融合」とは、2つまたはそれ以上のペプチドがペプチド結合により連結されて1つのペプチドを形成することを意味する。本明細書における「ペプチド」はオリゴペプチドおよびポリペプチドを包含する。   Another aspect of the invention relates to a T7 phage containing a gp10 protein fused to the peptide portion of a cryptand molecule according to an embodiment of the invention described above. As used herein, “fusion” means that two or more peptides are linked by a peptide bond to form one peptide. As used herein, “peptide” includes oligopeptides and polypeptides.

gp10のC末端と式(I)の分子のペプチド部分のN末端とが、直接ペプチド結合することにより融合していてもよいし、あるいは、リンカーアミノ酸を介して融合していてもよい。リンカーアミノ酸とは、gp10の配列と式(I)に示されるペプチドの配列との間に挿入される1つ以上のアミノ酸である。リンカーアミノ酸は、当業者に知られる切断酵素による切断を可能にするための酵素認識配列や、検出もしくは精製の用に供するタグ配列などを含み得る。切断酵素による切断を行えば、修飾されたペプチド部分が切り出されるため、本発明の第1の側面による、gp10部分を含まないクリプタンド分子を得ることができる。   The C-terminus of gp10 and the N-terminus of the peptide part of the molecule of formula (I) may be fused by direct peptide bonding or may be fused via a linker amino acid. A linker amino acid is one or more amino acids inserted between the sequence of gp10 and the sequence of the peptide shown in formula (I). The linker amino acid may include an enzyme recognition sequence for enabling cleavage by a cleavage enzyme known to those skilled in the art, a tag sequence used for detection or purification, and the like. Since the modified peptide portion is cleaved by cleaving with a cleaving enzyme, a cryptand molecule containing no gp10 portion according to the first aspect of the present invention can be obtained.

本発明の実施態様によるT7ファージは、通常のT7ファージと同様、ホスト細菌細胞に感染して増殖することができる。ただし、増殖の際に生じるのは、クラウンエーテル修飾が除去された裸(未修飾)のペプチド鎖を有するファージである。このように増殖されたファージに対して、10BASEd-T法を使用してクラウンエーテル構造をあらためて連結させることにより、増殖前のクラウンエーテル修飾T7ファージと同一構造のものを多量に得ることができる。 The T7 phage according to the embodiment of the present invention can be propagated by infecting host bacterial cells in the same manner as normal T7 phage. However, what occurs during growth is a phage having a naked (unmodified) peptide chain from which the crown ether modification has been removed. The phages grown in this way can be obtained in large quantities with the same structure as the crown ether-modified T7 phage before growth by religating the crown ether structure using the 10BASE d- T method. .

クラウンエーテル部分により提供される利点(あるいは、クリプタンド構造であることに基づく利点)を生かしながら、ペプチド部分のアミノ酸配列を変動することにより、Hsp90以外の標的タンパク質その他の標的分子に結合する新規分子を探索し取得し得ることが理解される。また、異なる結合力を示すさらなるHsp90結合性分子も探索し得る。従って、本発明の別の側面は、標的分子に結合することができるクリプタンド分子をスクリーニングする方法に関する。   A novel molecule that binds to a target protein other than Hsp90 or other target molecules by changing the amino acid sequence of the peptide portion while taking advantage of the advantages provided by the crown ether portion (or the advantage based on the cryptand structure) It is understood that it can be searched and acquired. It is also possible to search for additional Hsp90 binding molecules that exhibit different binding forces. Thus, another aspect of the invention relates to a method for screening for cryptand molecules that can bind to a target molecule.

本発明の一実施態様によるスクリーニング方法では、2つのシステインが1個以上のランダムアミノ酸で隔てられた配列を含むペプチドが、gp10タンパク質のC末端に融合されるように遺伝子操作された、T7ファージのライブラリーを利用する。gp10タンパク質のC末端に融合されたこのペプチドは、T7ファージ粒子の外表面に提示されるため(特許文献1参照)、本明細書において「提示ランダムペプチド」と呼ぶ。本明細書において、「ライブラリー」とは、構造が異なる多数のファージまたは分子の群を意味する。ライブラリーの中から特定の性質(例えば標的タンパク質への結合能)を有するファージまたは分子を選択する過程を「スクリーニング」という。   In a screening method according to one embodiment of the invention, a T7 phage, wherein a peptide comprising a sequence in which two cysteines are separated by one or more random amino acids is genetically engineered to be fused to the C-terminus of a gp10 protein. Use the library. Since this peptide fused to the C-terminus of the gp10 protein is displayed on the outer surface of the T7 phage particle (see Patent Document 1), it is referred to herein as a “displayed random peptide”. As used herein, “library” refers to a large group of phages or molecules that differ in structure. The process of selecting a phage or molecule having a specific property (for example, the ability to bind to a target protein) from a library is called “screening”.

ランダムアミノ酸とは、当業者に理解されるように、20種類のアミノ酸のうち無作為に選ばれるいずれかを意味する。同じく当業者に理解されるように、提示ランダムペプチドにおけるランダムアミノ酸は、アミノ酸をコードするDNAの配列をランダム化してそのランダム化DNA配列をgp10遺伝子の一部としてT7ファージに組み入れることにより生じさせることができる。1つ1つのT7ファージ個体はそれぞれ1種類のgp10遺伝子DNA配列を取り込み1種類の提示ペプチド配列を発現するが、T7ファージ群全体としてみるとランダムな提示ペプチド配列のライブラリーが得られることとなる。T7ファージの遺伝子の配列を改変する遺伝子操作法、および改変された遺伝子を組み入れたT7ファージを生成する方法は、当業者に知られている。   Random amino acid means any one of 20 amino acids selected at random, as understood by those skilled in the art. As will also be appreciated by those skilled in the art, random amino acids in the displayed random peptide are generated by randomizing the sequence of DNA encoding the amino acid and incorporating the randomized DNA sequence into the T7 phage as part of the gp10 gene. Can do. Each individual T7 phage takes in one type of gp10 gene DNA sequence and expresses one type of displayed peptide sequence, but when viewed as a whole T7 phage group, a library of random displayed peptide sequences can be obtained. . Methods of genetic manipulation to modify the sequence of the T7 phage gene and methods to generate T7 phage incorporating the modified gene are known to those skilled in the art.

2つのシステインの間に挿入されるランダムアミノ酸の数は、例えば3〜12個、あるいは4〜10個、好ましくは5〜9個であり、7個が特に好ましい。2つのシステインの外側、すなわち、N末端側のシステインのさらにN末端側、もしくはC末端側のシステインのさらにC末端側、またはその両方に、さらにランダムアミノ酸を加えてもよい。これら外側のアミノ酸の数は、N末端、C末端それぞれについて例えば0〜12個であり得、1〜10個が好ましく、2〜5個がより好ましく、3個がより好ましい。N末端側とC末端側のランダムアミノ酸の数が異なっていてもよい。一例として、提示ランダムペプチドは、X−X−X−C−X−X−X−X−X−X10−X11−C12−X13−X14というアミノ酸配列を有することが好ましく、ここで、X〜X、X〜X11、X13〜X14はそれぞれランダムアミノ酸であり、CおよびC12はそれぞれシステインである、 The number of random amino acids inserted between two cysteines is, for example, 3 to 12, alternatively 4 to 10, preferably 5 to 9, and 7 is particularly preferable. Random amino acids may be added to the outside of the two cysteines, that is, further to the N-terminal side of the N-terminal cysteine, or further to the C-terminal side of the C-terminal cysteine, or both. The number of these outer amino acids may be, for example, 0 to 12 for each of the N-terminal and C-terminal, preferably 1 to 10, more preferably 2 to 5, and more preferably 3. The number of random amino acids on the N-terminal side and the C-terminal side may be different. As an example, it presented random peptide, that X 1 -X 2 -X 3 -C 4 -X 5 -X 6 -X 7 -X 8 -X 9 -X 10 -X 11 -C 12 -X 13 -X 14 Preferably it has an amino acid sequence, wherein X 1 to X 3 , X 5 to X 11 , X 13 to X 14 are each random amino acids, and C 4 and C 12 are each cysteine.

提示ランダムペプチドを提示したT7ファージのライブラリーとクラウンエーテルリンカー化合物とを反応させて、提示ランダムペプチドをクラウンエーテルで修飾することにより、クリプタンド構造が提示されたT7ファージのライブラリーを得ることができる。この反応は、例えば10BASEd-T法を使用して、提示ランダムペプチドを提示したT7ファージのライブラリーとクラウンエーテルリンカー化合物とを、TCEP等の還元剤の存在下で混合することにより達成することができる(特許文献1、非特許文献1)。このようにして得られたクリプタンドライブラリーは、任意の標的分子に結合するクリプタンド分子のスクリーニングのために有用である。 A library of T7 phage displaying a cryptand structure can be obtained by reacting a library of T7 phage displaying the displayed random peptide with a crown ether linker compound and modifying the displayed random peptide with crown ether. . This reaction is achieved by mixing the library of T7 phage displaying the displayed random peptide and the crown ether linker compound in the presence of a reducing agent such as TCEP using, for example, the 10BASE d- T method. (Patent Document 1, Non-Patent Document 1). The cryptand library thus obtained is useful for screening cryptand molecules that bind to any target molecule.

クラウンエーテルリンカー化合物としては、アザクラウンエーテルのクラウン周上で相対する2つの窒素原子に、ハロアセチル基またはハロアセトアミド基が連結された構造を有するジハロゲン化合物を好ましく使用することができる。クラウンの周上のこれら2つの窒素以外の非炭素原子は、酸素であってもよいし、窒素であってもよい。クラウンの大きさは、12−クラウン−4から30−クラウン−10までであり得、18−クラウン−6が特に好ましい。より具体的には、下記の式(VII)〜(X)のいずれかで表される構造を有するジハロゲン化合物を使用することができ、
各式中、nは1〜4の整数であり、R〜Rは、それぞれ独立して、水素または炭素数12以下の炭化水素基もしくは炭素数6以下の炭化水素基であり、丸で囲まれたXはハロゲンを示す。R〜Rが炭化水素基である場合の例としては、置換または非置換の直鎖状、分岐鎖状、もしくは環状のアルキル基もしくはアリール基またはこれらの複合基が挙げられ、より具体的にはメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、t−ブチル、sec−ブチル、シクロヘキシル、フェニル等が挙げられる。ハロゲンは、F、Cl、Br、I、またはAtであり得、Cl、BrまたはIであることが好ましく、Brであることが特に好ましい。前記ペプチドとの反応後には、このハロゲンが、ペプチドのシステインの側鎖に由来する硫黄原子に置き換わることとなる。これらのリンカー化合物は、容易に入手できる材料化合物を使用して、当業者に知られる有機化学的手法により合成することができる。
As the crown ether linker compound, a dihalogen compound having a structure in which a haloacetyl group or a haloacetamido group is linked to two nitrogen atoms facing each other on the crown circumference of the azacrown ether can be preferably used. Non-carbon atoms other than these two nitrogens on the circumference of the crown may be oxygen or nitrogen. The crown size can be from 12-crown-4 to 30-crown-10, with 18-crown-6 being particularly preferred. More specifically, a dihalogen compound having a structure represented by any of the following formulas (VII) to (X) can be used,
In each formula, n is an integer of 1 to 4, and R 2 to R 5 are each independently hydrogen, a hydrocarbon group having 12 or less carbon atoms, or a hydrocarbon group having 6 or less carbon atoms, The enclosed X represents halogen. Examples of the case where R 2 to R 5 are hydrocarbon groups include substituted or unsubstituted linear, branched, or cyclic alkyl groups or aryl groups, or composite groups thereof. Examples include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, t-butyl, sec-butyl, cyclohexyl, phenyl and the like. The halogen can be F, Cl, Br, I or At, preferably Cl, Br or I, particularly preferably Br. After the reaction with the peptide, this halogen is replaced by a sulfur atom derived from the side chain of the cysteine of the peptide. These linker compounds can be synthesized by organic chemical techniques known to those skilled in the art using readily available material compounds.

上記反応で使用され得る還元剤の例としては、トリス(2−カルボキシエチル)ホスフィン塩酸塩(TCEP)、ジチオスレイトール(DTT)、およびβ−メルカプトエタノール等が挙げられるが、TCEPが特に好ましい。例えばTCEPのようなトリアルキルホスフィンは、ハロ酢酸やそのアミド誘導体と反応してしまうことが報告されている。このため、一般的には、システイン残基の還元およびアルキル化は、二段階の独立した反応により行われる。しかしながら、10BASEd-T法では、TCEPによる還元の後に精製を行うことなく、一段階で、すなわち、「ワンポット」で、還元およびアルキル化の反応ができる(特許文献1参照)。 Examples of the reducing agent that can be used in the above reaction include tris (2-carboxyethyl) phosphine hydrochloride (TCEP), dithiothreitol (DTT), β-mercaptoethanol, and the like, and TCEP is particularly preferable. For example, trialkylphosphine such as TCEP has been reported to react with haloacetic acid and its amide derivatives. For this reason, reduction and alkylation of cysteine residues are generally carried out by two independent reactions. However, in the 10BASE d -T method, reduction and alkylation reactions can be performed in one step, that is, “one pot” without purification after reduction by TCEP (see Patent Document 1).

上記ワンポット反応における還元剤の濃度は、当業者が適宜決定することができ、特に限定されないが、好ましくは10〜2000μM、より好ましくは100〜1000μM、さらに好ましくは200〜800μM、最も好ましくは400〜600μMである。   The concentration of the reducing agent in the one-pot reaction can be appropriately determined by those skilled in the art and is not particularly limited, but is preferably 10 to 2000 μM, more preferably 100 to 1000 μM, still more preferably 200 to 800 μM, and most preferably 400 to 600 μM.

なお、ここでは、クリプタンド構造を含んだ修飾T7ファージのライブラリーを作成するための反応について説明したが、本発明の実施態様による特定のクリプタンド分子または特定のクラウンエーテル修飾T7ファージを取得するために同様の反応を使用することもできる。その場合、提示ランダムペプチドの代わりに特定のアミノ酸配列の提示ペプチドを使用すればよい。   Here, the reaction for preparing a library of modified T7 phages containing a cryptand structure has been described. However, in order to obtain a specific cryptand molecule or a specific crown ether modified T7 phage according to an embodiment of the present invention. Similar reactions can be used. In that case, a presentation peptide having a specific amino acid sequence may be used instead of the presentation random peptide.

上記のようにして得られる、クリプタンド構造を含んだ修飾T7ファージのライブラリーを、標的分子と混合し、溶液中で両者を接触させる。その結果、ライブラリーに含まれるファージのうち、標的分子に対する親和性を有するクリプタンド構造を提示しているファージが、標的分子に選択的に結合する。これらの混合・結合およびそれに続く洗浄の具体的手順は、当業者が標準的技術に基づいて適宜設計することができ、特許文献1等にも例示されている。   The library of modified T7 phage containing the cryptand structure obtained as described above is mixed with the target molecule and brought into contact with each other in a solution. As a result, among the phages contained in the library, the phage displaying a cryptand structure having affinity for the target molecule selectively binds to the target molecule. Specific procedures for mixing / binding and subsequent cleaning can be appropriately designed by those skilled in the art based on standard techniques, and are exemplified in Patent Document 1 and the like.

修飾T7ファージは、金属イオンを添加することにより、クリプタンドの環中にその金属イオンを1つ取り込んだ錯体の状態として標的分子と混合してもよい。この場合において好ましい金属イオンの例としては、Mg2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、およびZn2+が挙げられるが、これらに限定されない。 The modified T7 phage may be mixed with the target molecule as a complex state in which one metal ion is incorporated in the cryptand ring by adding a metal ion. Examples of preferred metal ions in this case include, but are not limited to, Mg 2+ , Fe 2+ , Co 2+ , Ni 2+ , Cu 2+ , and Zn 2+ .

「標的分子」とは、スクリーニングにより得られる分子の結合標的となることが意図される分子を意味する。標的分子は、ユーザーによって任意に選ばれる分子であり、典型的にはタンパク質(標的タンパク質)であるが、核酸、糖、脂質、その他のマクロ分子、あるいはそれらの複合体等でもあり得る。標的タンパク質は、全長タンパク質であってもよいし、タンパク質の断片であってもよい。一例において、標的タンパク質は、Hsp90のN末端ドメイン断片である。標的タンパク質はまた、他のペプチド(オリゴペプチドおよびポリペプチドを含む)のタグに融合された形態でスクリーニングに用いられてもよい。そのようなペプチドタグの例としては、グルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GST)、マルトース結合タンパク質(MBP)、Hisタグ、FLAGタグ等が挙げられるが、これらに限定されない。標的タンパク質はまた、ビオチン化などの修飾がなされたものであってもよい。これらの付随的構造は、標的タンパク質の精製やカラムにおける結合・溶出の操作を促進し得る。   “Target molecule” means a molecule that is intended to be a binding target of a molecule obtained by screening. The target molecule is a molecule arbitrarily selected by the user and is typically a protein (target protein), but may also be a nucleic acid, sugar, lipid, other macromolecule, or a complex thereof. The target protein may be a full-length protein or a protein fragment. In one example, the target protein is an N-terminal domain fragment of Hsp90. The target protein may also be used for screening in a form fused to a tag of other peptides (including oligopeptides and polypeptides). Examples of such peptide tags include, but are not limited to, glutathione-S-transferase (GST), maltose binding protein (MBP), His tag, FLAG tag, and the like. The target protein may also be modified such as biotinylation. These incidental structures can facilitate the purification of the target protein and the operation of binding and elution on the column.

次に、標的分子の種類に応じた適切な手段を用いて、標的分子およびそれに結合した修飾T7ファージ群を、標的分子に結合していない修飾T7ファージ群から分離する。例えば、標的タンパク質がGST融合タンパク質の形態のものであるならば、グルタチオンに対する親和性クロマトグラフィーにより、標的タンパク質およびそれに結合した修飾T7ファージ群を分離・回収し、未結合の修飾T7ファージ群を除去することができる。ファージを標的分子と混合し、結合したファージを未結合のファージから分離して回収することを含むこれら一連の操作を、「ポジティブセレクション」という。ポジティブセレクション後に得られたファージ群は、もとのライブラリーに含まれていた全ファージ群の一部(亜群)である。   Next, the target molecule and the modified T7 phage group bound to the target molecule are separated from the modified T7 phage group not bound to the target molecule by using an appropriate means according to the type of the target molecule. For example, if the target protein is in the form of a GST fusion protein, the target protein and the modified T7 phage group bound thereto are separated and recovered by affinity chromatography for glutathione, and the unbound modified T7 phage group is removed. can do. A series of these operations including mixing the phage with the target molecule and separating and recovering the bound phage from the unbound phage is referred to as “positive selection”. The phage group obtained after positive selection is a part (subgroup) of all phage groups contained in the original library.

なお、標的タンパク質がタグに融合した形態である場合には、ポジティブセレクションに先立って、タグ部分そのものに結合するファージを除去しておく「ネガティブセレクション」を行うことが好ましい。ネガティブセレクションにおいては、ポジティブセレクションとは逆に、結合した画分を捨て、結合しなかった画分を回収して以降の実験に使用する。同様に、結合・洗浄の操作の際にビーズ等の担体を使用する場合には、それら担体に結合するファージを除去するためのネガティブセレクションを行うことが好ましい。   When the target protein is in a form fused to a tag, it is preferable to perform “negative selection” in which phages that bind to the tag portion itself are removed prior to positive selection. In the negative selection, contrary to the positive selection, the bound fraction is discarded, and the fraction not bound is collected and used in the subsequent experiments. Similarly, when a carrier such as a bead is used in the binding / washing operation, it is preferable to perform negative selection for removing phages bound to the carrier.

ポジティブセレクションによって分離されたファージ群は、そのままホスト細菌に感染させることができる。例えば、ビーズへの結合を利用して標的タンパク質およびそれに結合したファージをまとめて分離した場合は、これらのものの複合体を含むビーズをそのまま感染反応に用いることができる。もちろん、ビーズからの分離あるいは標的タンパク質からの分離が可能であれば、分離したファージ単体を感染に用いてもよい。T7ファージが感染可能なあらゆるホスト細菌を使用し得るが、通常は大腸菌(例えばBLT5403株)がホスト細菌として使用される。感染方法としては当業者に知られる標準的な方法を使用することができる。   The phage group separated by the positive selection can be directly infected with the host bacteria. For example, when the target protein and the phages bound thereto are separated together by utilizing the binding to the beads, the beads containing the complex of these can be used as they are for the infection reaction. Of course, as long as separation from the beads or separation from the target protein is possible, the separated phage alone may be used for infection. Any host bacterium that can be infected by T7 phage can be used, but usually E. coli (eg, BLT5403 strain) is used as the host bacterium. As an infection method, a standard method known to those skilled in the art can be used.

当業者には理解されるように、ホスト細菌への感染により、標的分子に結合していたクリプタンド構造に対応するペプチド配列を提示するT7ファージを増殖させることができる。しかしながら、上述したように、増殖により得られた新たなファージ粒子は、提示ペプチドにおいてクラウンエーテル修飾を有していない。そこで、増殖されたT7ファージを、上記においてファージライブラリーに対して行ったのと同様にしてクラウンエーテルリンカー化合物と反応させ(10BASEd-T反応)、クリプタンド構造を含んだ修飾T7ファージ群を再取得する。このようにして再取得された修飾T7ファージ群は、もとの修飾ファージライブラリーと比較して、標的分子結合能を有するファージが濃縮されている。 As will be appreciated by those skilled in the art, infection with host bacteria can propagate T7 phage displaying a peptide sequence corresponding to the cryptand structure bound to the target molecule. However, as described above, new phage particles obtained by growth do not have crown ether modification in the displayed peptide. Therefore, the propagated T7 phage was reacted with a crown ether linker compound (10BASE d- T reaction) in the same manner as that performed on the phage library in the above, and the modified T7 phage group containing the cryptand structure was regenerated. get. The modified T7 phage group reacquired in this way is enriched with phage having the ability to bind to target molecules, compared to the original modified phage library.

ポジティブセレクションを繰り返せば繰り返すほど、標的分子に対する結合能を有するファージがより濃縮されていくことが理解される。従って、本スクリーニング方法では、上記において再取得された修飾T7ファージ群を、標的分子と再び混合し、標的分子に結合する修飾T7ファージを再び分離する。すなわち、2度目のポジティブセレクションを行う。このようにして、標的分子に結合することができるクリプタンド分子を含むファージを取得し得る。   It is understood that the more positive selection is repeated, the more concentrated the phage having the ability to bind to the target molecule. Therefore, in this screening method, the modified T7 phage group reacquired above is mixed again with the target molecule, and the modified T7 phage that binds to the target molecule is separated again. That is, the second positive selection is performed. In this way, a phage containing a cryptand molecule that can bind to the target molecule can be obtained.

その後、分離されたファージの感染・増殖、クラウンエーテルリンカー化合物による修飾、標的分子への結合、結合したファージの分離というサイクルを、少なくともさらに1回繰り返すことが好ましく(合計3ラウンド)、少なくとも4回繰り返すことがより好ましい(合計6ラウンド)。これらの反復により、標的分子に対する結合能を有するファージが著しく濃縮され、より高い結合力を有する分子が含まれる率が高くなる。所望の分子を単離するために何ラウンドの繰り返しが必要であるかは、標的分子の種類によって異なり得る。   Thereafter, the cycle of infection / proliferation of the separated phage, modification with the crown ether linker compound, binding to the target molecule, and separation of the bound phage is preferably repeated at least once more (3 rounds in total), at least 4 times. It is more preferable to repeat (6 rounds in total). These iterations significantly enrich phages that have the ability to bind to the target molecule and increase the rate at which molecules with higher binding power are included. The number of rounds required to isolate the desired molecule can vary depending on the type of target molecule.

このように、標的に結合するファージのポジティブセレクションと増殖とを繰り返して、結合能を有するファージ(ペプチド)を濃縮していく手法は一般に「バイオパニング」とも呼ばれる。   In this way, the method of concentrating phages (peptides) having binding ability by repeating positive selection and growth of phages that bind to a target is generally called “biopanning”.

最後のポジティブセレクション後に、分離されたファージを感染・増殖させ、任意の数のクローンを単離して、結合能力の確認を行うことができる。結合能力の確認のためには、ELISA(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay)等、当業者に知られた手法を適宜使用すればよい。また、これらクローンにおけるgp10遺伝子のコーディング領域末端部分のDNA配列を決定することにより、結合能力を提供したクリプタンドのペプチド部分のアミノ酸配列を決定することができる。   After the final positive selection, the isolated phage can be infected and propagated, and any number of clones can be isolated to confirm the binding ability. In order to confirm the binding ability, a technique known to those skilled in the art such as ELISA (Enzyme-Linked Immunosorbent Assay) may be appropriately used. Moreover, by determining the DNA sequence of the coding region terminal part of the gp10 gene in these clones, the amino acid sequence of the peptide part of the cryptand that provided the binding ability can be determined.

以下、実施例を示して本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is shown and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited to these Examples.

[概要]
ランダム化されたペプチド配列 XCXCX(ここで、Xは3つのランダムなアミノ酸を表し、Xは7つのランダムなアミノ酸を表し、Cはシステインを表す)を提示するT7ファージのライブラリーに対して、10BASEd-T法を用いてクラウンエーテル修飾を行い、クリプタンド構造を有するファージのライブラリー(クリプタンドライブリー)を作製した。
[Overview]
Of a T7 phage displaying the randomized peptide sequence X 3 CX 7 CX 3, where X 3 represents 3 random amino acids, X 7 represents 7 random amino acids and C represents cysteine The library was modified with crown ether using the 10BASE d -T method to prepare a library of cryptand phage (cryptan dry).

上記の修飾したファージを用いて、標的タンパク質GST−Hsp90 NTD(Hsp90のN末端ドメイン(NTD)をGSTタグに融合させたもの)に対するポジティブセレクションおよびGSTに対するネガティブセレクションを行い、Hsp90 NTD(PDB ID:1YER)に対する結合力を持ったクリプタンドを有するT7 ファージの濃縮を6回行った。   Using the modified phage described above, positive selection for the target protein GST-Hsp90 NTD (the Hsp90 N-terminal domain (NTD) fused to the GST tag) and negative selection for GST were performed, and Hsp90 NTD (PDB ID: The T7 phage having a cryptand having a binding force for 1YER) was concentrated 6 times.

ポジティブセレクション(0〜6ラウンド目)にて得られたファージを増殖させて、その懸濁液に対し10BASEd-Tによるクラウンエーテル修飾反応を行い、その後ELISAにてGST−Hsp90 NTDに対する結合能の評価を行ったところ、無修飾ペプチド(mock)およびクリプタンド(クラウンエーテル修飾ペプチド)の双方から、GST−Hsp90 NTDに結合するペプチドの存在が観察された。 Phage obtained by positive selection (0th to 6th rounds) is grown, and the suspension is subjected to a crown ether modification reaction with 10BASE d -T, and then the binding ability to GST-Hsp90 NTD is determined by ELISA. As a result of the evaluation, the presence of a peptide binding to GST-Hsp90 NTD was observed from both unmodified peptide (mock) and cryptand (crown ether modified peptide).

クリプタンドライブラリー中からGST−Hsp90 NTDに結合する新規の分子を単離して獲得するために、ポジティブセレクションの6ラウンド目終了後に無作為に選出したクローン22個に対し、それぞれ10BASEd-Tにて無修飾ペプチドおよびクリプタンド(クラウンエーテル修飾ペプチド)を作製し、再度ELISAにてGST−Hsp90 NTDに対する結合能の評価を行った。 A new molecule that binds from chestnut heptane drive during the rally to GST-Hsp90 NTD in order to get isolated, for 22 clones were selected at random after 6 round end of positive selection, in each 10BASE d -T An unmodified peptide and a cryptand (crown ether modified peptide) were prepared, and the binding ability to GST-Hsp90 NTD was evaluated again by ELISA.

その結果、22個のクローンの中から、GST−Hsp90 NTDに強く結合するクリプタンド構造を持つクローンが1つ見出された。このクリプタンド構造のペプチド部分のアミノ酸配列を、DNAシーケンス解析を介して決定し、既知のHsp90結合ペプチドの配列と比較したが、両者の配列に共通性は見られなかった。   As a result, one clone having a cryptand structure that strongly binds to GST-Hsp90 NTD was found out of 22 clones. The amino acid sequence of the peptide part of this cryptand structure was determined through DNA sequence analysis and compared with the sequence of a known Hsp90-binding peptide, but no commonality was found between the sequences.

[T7ファージライブラリーの作製]
T7Select10−3bシステム(メルクミリポア社)を用い、マニュアルに従いながら、gp10のC末端に提示ペプチドが融合されたT7ファージライブラリーを作製した。その際、検出および解析を容易にするために、gp10と提示ペプチドとの間には、エンテロキナーゼ切断部位の配列(DDDDK)を有するFLAGタグを挿入した。提示ペプチドは、2つのシステイン残基およびそれらを囲むランダムな配列を有するようにデザインした。手短に述べると、まず、以下の塩基配列:5’- GGTGGAGGTGGCGACTACAAGGATGACGATGACAAGGGATCA(NNK)3TGC(NNK)7TGT(NNK)3TGAAAGCTTGGA-3’(配列番号1)を有するオリゴヌクレオチドを合成した(Nはランダム化したヌクレオチド(すなわち「A、C、G、またはT」)を意味し、Kは「GまたはT」を意味する)。制限酵素EcoRIおよびHindIIIの認識配列をそれぞれ含む適切な2つのプライマーを用いたPCRによって、上記オリゴヌクレオチドから二本鎖DNAを増幅した。PCR産物を精製し、EcoRIおよびHindIIIで切断した。DNA断片をさらに精製し、T7Select10−3bベクターにライゲーションした。このライゲーション産物およびT7パッケージングエキストラクトを用いてパッケージングを行った後、大腸菌BLT5403細胞に感染させた。無作為に選んだクローンのDNA配列をチェックすることにより、T7ライブラリーの品質を確認した。
[Preparation of T7 phage library]
Using the T7Select10-3b system (Merck Millipore), a T7 phage library in which the display peptide was fused to the C-terminus of gp10 was prepared according to the manual. At that time, in order to facilitate detection and analysis, a FLAG tag having the sequence of the enterokinase cleavage site (DDDDK) was inserted between gp10 and the displayed peptide. The presented peptide was designed to have two cysteine residues and a random sequence surrounding them. Briefly, first, an oligonucleotide having the following base sequence: 5′-GGTGGAGGTGGCGACTACAAGGATGACGATGACAAGGGATCA (NNK) 3 TGC (NNK) 7 TGT (NNK) 3 TGAAAGCTTGGA-3 ′ (SEQ ID NO: 1) was synthesized (N is random). Nucleotide (ie, “A, C, G, or T”) and K means “G or T”). Double-stranded DNA was amplified from the oligonucleotide by PCR using appropriate two primers each containing the recognition sequences of restriction enzymes EcoRI and HindIII. The PCR product was purified and cut with EcoRI and HindIII. The DNA fragment was further purified and ligated into the T7Select10-3b vector. After packaging using this ligation product and T7 packaging extract, E. coli BLT5403 cells were infected. The quality of the T7 library was confirmed by checking the DNA sequence of randomly selected clones.

[クラウンエーテル誘導体の有機合成]
下記のスキーム1に従って、市販の化合物からクリプタンド前駆体としてのアザクラウンエーテル誘導体を合成した。
[Organic synthesis of crown ether derivatives]
According to the following scheme 1, an azacrown ether derivative as a cryptand precursor was synthesized from a commercially available compound.

0.30g(1.1mmol)の1,4,10,13-テトラオキサ-7,16-ジアザシクロオクタデカンを2.0mLのCHCl中に溶解し、0℃氷水中にて0.60mLのN,N-ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)を加え、15分間攪拌した。その後、シリンジを用いて0.30mL(2.3mmol)のブロモアセチルブロミドを徐々に滴下したのち混合物を徐々に室温に戻し、そのまま5.5時間攪拌した。TLC(MeOH)にて反応溶液を確認したところ、原料のRf値0.4に対し、生成物はRf値0.7を示した。原料が消失したことが確認されたため、反応溶液を減圧濃縮した。得られた粗生成物は、逆相中圧液体クロマトグラフィー(reverse-phase middle pressure liquid chromatography)(山善ODSカラム26×300mm、流速20mL/分、40分間にわたる純水中5〜100%MeOHの勾配、λ=260nm)にて精製を行い、目的のジブロモ体を収率30%にて得た(0.15g)。図1参照。このジブロモ体は、クラウンエーテルリンカー化合物として以下の実験に用いることができる。 0.30 g (1.1 mmol) of 1,4,10,13-tetraoxa-7,16-diazacyclooctadecane was dissolved in 2.0 mL of CH 2 Cl 2 and 0.60 mL in 0 ° C. ice water. Of N, N-diisopropylethylamine (DIPEA) was added and stirred for 15 minutes. Thereafter, 0.30 mL (2.3 mmol) of bromoacetyl bromide was gradually added dropwise using a syringe, and the mixture was gradually returned to room temperature and stirred for 5.5 hours. When the reaction solution was confirmed by TLC (MeOH), the product showed an Rf value of 0.7 with respect to the Rf value of 0.4 of the raw material. Since it was confirmed that the raw material disappeared, the reaction solution was concentrated under reduced pressure. The resulting crude product was reverse-phase middle pressure liquid chromatography (Yamazen ODS column 26 × 300 mm, flow rate 20 mL / min, gradient of 5-100% MeOH in pure water over 40 minutes). , Λ = 260 nm), and the target dibromo compound was obtained in a yield of 30% (0.15 g). See FIG. This dibromo compound can be used as a crown ether linker compound in the following experiments.

[クラウンエーテル誘導体によるT7ファージの化学修飾(クリプタンド化)]
(1)モデルファージに対するクラウンエーテル修飾
ライブラリーを用いたセレクション(分子進化)実験に先立ち、ファージ上の提示ペプチドに対してクラウンエーテルによる修飾化が可能であるか否かを調べた。すなわち、モデルファージ(gp10−FLAGタグ−GSRVSGGRDRPGLSV)に対して10BASEd-T法を用いてクラウンエーテルによる修飾を行った後、LC−MS/MSによる質量測定を行った。具体的手順を以下に示す。
[Chemical modification of T7 phage with crown ether derivatives (cryptandation)]
(1) Crown ether modification to model phage Prior to the selection (molecular evolution) experiment using the library, it was examined whether the displayed peptide on the phage could be modified with crown ether. That is, the model phage (gp10-FLAG tag-GSRVS C GGRDRPG C LSV) was modified with crown ether using the 10BASE d -T method, and then mass measurement was performed by LC-MS / MS. The specific procedure is shown below.

(2)10BASEd-Tによるクラウンエーテル修飾化の具体的手順
1.5mLサンプルチューブにファージ量:2.4×1011pfu分のモデルファージのモノクローン懸濁液を入れる。(1サンプルあたり1.2×1011pfu分使用する。後にクラウンエーテル修飾用とmock修飾用に二等分するため、あらかじめ2サンプル分のファージを調製した。)

↓ファージ懸濁液の体積の1/5倍量の20% PEG−6000/2.5M NaClを加える。
↓ピペッティング、ボルテックス
↓遠心分離(4℃、15,000rpm、10分間)
↓上清除去
↓1M NaClを180μL加える。
↓超音波処理(5分間)
↓PBS(リン酸緩衝生理食塩水)を520μL加える。
↓超音波処理(1分間)
↓卓上遠心分離(室温、12,000rpm、5分間)
新たな1.5mLサンプルチューブに、上清690μLを入れる。
以下、4℃の氷水を使って、温度を上げないようにして実験を行った。
↓10mM TCEP−NaOH(pH 7)を40μL加える。
↓365μLずつ2等分する。一方はクラウンエーテル修飾用(イ)であり、他方はTMRIA(ハロアセトアミド類の蛍光物質であるテトラメチルローダミン−5−ヨードアセトアミド)修飾用(ロ)である。
↓各ファージ懸濁液365μLに対し、
(イ)10mMのクラウンエーテルリンカー化合物水溶液6.5μLを加える(最終濃度:174μM)。
(ロ)1mMのTMRIAを65μL加える(最終濃度:151μM)。
↓ロータリーミキサー(日伸理化)で撹拌 (4℃、3時間)
↓100mMのベータ・メルカプトエタノールを22μL 加える。
↓ロータリーミキサー(日伸理化)で撹拌(4℃、1時間)
↓ファージ懸濁液の体積の1/5倍量の20% PEG−6000/2.5M NaClを加える。
↓ピペッティング、ボルテックス
↓遠心分離(4℃、15,000rpm、15分間)
↓上清除去
↓40μLの標準的な1×SDSサンプルバッファーを加える。
↓超音波処理(5分間)
↓95℃で保温(5分間)

電気泳動用の(イ)クラウンエーテル修飾ファージライブラリー溶液、および(ロ)TMRIA修飾ファージライブラリー溶液が完成

↓完成した溶液を全量用いてSDS−PAGE(15%アクリルアミドゲル、25mA、60分間)を行う。
↓ゲルのCBB(クーマシーブリリアントブルー)染色(30分間)
↓ゲルの洗浄(10分間)
↓バイオ・ラッド社製ChemiDoc XRS PLUSを用いたゲルの撮影
(2) Specific procedure for modification of crown ether with 10BASE d -T Place a monoclonal suspension of model phage in an amount of 2.4 × 10 11 pfu in a 1.5 mL sample tube. (Use 1.2 x 10 11 pfu for each sample. Two samples of phage were prepared in advance to bisect for crown ether modification and mock modification.)

↓ Add 20% PEG-6000 / 2.5M NaCl in 1/5 volume of the phage suspension.
↓ Pipetting, vortexing ↓ Centrifugation (4 ° C, 15,000 rpm, 10 minutes)
↓ Supernatant removal ↓ Add 180 μL of 1M NaCl.
↓ Sonication (5 minutes)
↓ Add 520 μL of PBS (phosphate buffered saline).
↓ Sonication (1 minute)
↓ Desktop centrifugation (room temperature, 12,000 rpm, 5 minutes)
Place 690 μL of supernatant in a new 1.5 mL sample tube.
In the following, experiments were performed using ice water at 4 ° C. without increasing the temperature.
↓ Add 40 μL of 10 mM TCEP-NaOH (pH 7).
↓ Divide into 365 μL halves. One is for crown ether modification (A), and the other is for TMRIA (tetramethylrhodamine-5-iodoacetamide, a fluorescent substance of haloacetamides) modification (B).
↓ For 365 μL of each phage suspension,
(A) Add 6.5 μL of 10 mM crown ether linker compound aqueous solution (final concentration: 174 μM).
(B) Add 65 μL of 1 mM TMRIA (final concentration: 151 μM).
↓ Stir with a rotary mixer (Nisshin Rika) (4 ℃, 3 hours)
↓ Add 22 μL of 100 mM beta-mercaptoethanol.
↓ Stir with a rotary mixer (Nisshin Rika) (4 ℃, 1 hour)
↓ Add 20% PEG-6000 / 2.5M NaCl in 1/5 volume of the phage suspension.
↓ Pipetting, vortexing ↓ Centrifugation (4 ° C, 15,000 rpm, 15 minutes)
↓ Supernatant removal ↓ Add 40 μL of standard 1 × SDS sample buffer.
↓ Sonication (5 minutes)
↓ Keep warm at 95 ℃ (5 minutes)

Completed (a) crown ether modified phage library solution and (b) TMRIA modified phage library solution for electrophoresis ↓
↓ SDS-PAGE (15% acrylamide gel, 25 mA, 60 minutes) is performed using the entire amount of the completed solution.
↓ CBB (Coomassie Brilliant Blue) staining of gel (30 minutes)
↓ Gel washing (10 minutes)
↓ Shooting gel using Bio-Rad's ChemiDoc XRS PLUS

(3)修飾された目的物の溶出
目的物であると考えられる45kDa付近のバンドをゲルから切り出し、ゲル片を約1mm四方の大きさに切り分けた後、1.5mLサンプルチューブに取り分けた。
↓100μLの脱色液を入れて振とう(37℃、800rpm、10分間)×2回
↓脱色液を除去
↓30μLの還元液を加える(60℃、10分間)
↓還元液を除去
↓30μLの修飾液を加える(室温、1時間、暗所)
↓修飾液を除去
↓200μLの脱色液を入れて振とう(37℃、800rpm、10分間)
↓脱色液を除去
↓50μLのアセトニトリルを加える(室温、5分間)
↓アセトニトリルを除去
↓エバポレーターを用いてゲル片を乾燥(10分間)
↓10μLの活性化トリプシン液を加える(室温、15分間)
↓25μLの消化液を加える(37℃、12時間)
↓消化液混合物(A)を新しい1.5 mLチューブに移し、その(A)に5μLの1%ギ酸を加える
↓残ったゲル片(B)にも20μLの1%ギ酸を加え、超音波処理する(10分間)
↓(B)の溶液画分だけを(A)に移し取る
↓(A)、(B)の混合溶液が酸性であることを確認

LC−MS/MSによる解析
(3) Elution of the modified target product A band around 45 kDa, which is considered to be the target product, was cut out from the gel, and the gel piece was cut into a size of about 1 mm square, and then placed in a 1.5 mL sample tube.
↓ Add 100 μL of decolorizing solution and shake (37 ° C., 800 rpm, 10 minutes) × 2 times ↓ Remove decoloring solution ↓ Add 30 μL of reducing solution (60 ° C., 10 minutes)
↓ Remove the reducing solution ↓ Add 30μL of the modifying solution (room temperature, 1 hour, dark place)
↓ Remove the modifying solution ↓ Place 200μL of decolorizing solution and shake (37 ℃, 800rpm, 10 minutes)
↓ Remove decolorizing solution ↓ Add 50μL of acetonitrile (room temperature, 5 minutes)
↓ Remove acetonitrile ↓ Dry the gel piece using an evaporator (10 minutes)
↓ Add 10 μL of activated trypsin solution (room temperature, 15 minutes)
↓ Add 25 μL of digestive juice (37 ° C., 12 hours)
↓ Transfer the digestive juice mixture (A) to a new 1.5 mL tube and add 5 μL of 1% formic acid to the (A) ↓ Add 20 μL of 1% formic acid to the remaining gel piece (B) and sonicate Yes (10 minutes)
↓ Transfer only the solution fraction of (B) to (A) ↓ Confirm that the mixed solution of (A) and (B) is acidic ↓
Analysis by LC-MS / MS

上記溶出に用いた試薬を表1にまとめた。
The reagents used for the elution are summarized in Table 1.

(4)モデルファージに対するクラウンエーテル修飾化の結果
モデルファージ上の提示ペプチドに対してクラウンエーテル修飾を施した試料の、LC−MS/MSによる解析結果を図2に示す。図2に示されているように、クラウンエーテル修飾されたペプチドに相当するフラグメントが検出された。この結果から、モデルファージ上の提示ペプチドに対して10BASEd-T法を用いて行ったクラウンエーテル修飾化が成功していることがわかる。
(4) Results of Crown Ether Modification of Model Phage FIG. 2 shows the results of LC-MS / MS analysis of a sample obtained by applying crown ether modification to the displayed peptide on the model phage. As shown in FIG. 2, a fragment corresponding to the crown ether modified peptide was detected. From this result, it is understood that the crown ether modification performed using the 10BASE d- T method on the displayed peptide on the model phage was successful.

[10BASEd-T反応におけるクラウンエーテル濃度の最適化]
(1)最適化実験の具体的手順
200μMのフルオレセインヨードアセトアミド(FL−IA)を用いて10BASEd-Tを行った場合、ほぼ全てのT7ファージ提示ペプチドがFL−IAによって化学修飾されていた(>95%)。これを利用して、10BASEd-T反応におけるクラウンエーテルリンカー化合物の最適濃度を決定した。この手法はTokunaga et al., Molecules, 19, 2481-2496 (2014)に記述されており、ここでは、同文献の図2に示された手順と同様の実験を行った。なお、上述のものと同じモデルファージを用いた。具体的な手順を以下に示す。
[Optimization of crown ether concentration in 10BASE d- T reaction]
(1) Specific procedure of optimization experiment When 10BASE d -T was performed using 200 μM fluorescein iodoacetamide (FL-IA), almost all T7 phage display peptides were chemically modified by FL-IA ( > 95%). This was used to determine the optimum concentration of the crown ether linker compound in the 10BASE d -T reaction. This technique is described in Tokunaga et al., Molecules, 19, 2481-2496 (2014). Here, an experiment similar to the procedure shown in FIG. The same model phage as described above was used. The specific procedure is shown below.

1.5mLサンプルチューブにファージ量:1.0×1012pfu分のモデルファージのモノクローン懸濁液を入れる。

↓ファージ懸濁液の体積の1/5倍量の20% PEG−6000/2.5M NaClを加える。
↓ピペッティング、ボルテックス
↓遠心分離(4℃、15,000rpm、10分間)
↓上清除去
↓180μLの1M NaClを加える。
↓超音波(5分間)
↓520μLのPBSを加える。
↓超音波処理(1分間)
↓卓上遠心分離 (室温、12,000rpm、5分間)
新たな1.5mLサンプルチューブに、上清690μLを入れる(以下においてこれをファージ液という)。
以下、4℃の氷水を使って、温度を上げないようにして実験を行った。
1.5mLチューブに、下記の組成の混合液を8サンプル分調製する。

ファージ液 … 80μL
10mM TCEP−NaOH … 5μL
10mM クラウンエーテルリンカー化合物水溶液 … XμL
PBS … 残部
------------------------------------------------------------------------
合計 … 100μL

クラウンエーテルの濃度を0μM〜1mMの間で変動させるために、X=0,0,1,2,4,6,8,10とした。(後に、FL−IAで修飾しない陰性対照が必要になるため、X=0μLのサンプルを2つ調製した。)
↓ロータリーミキサー(日伸理化)で撹拌(4℃、3時間)
↓2mMのFL−IA水溶液/DMSO=1:1の液を10μL加える。
↓ロータリーミキサー(日伸理化)で撹拌(4℃、3時間)
↓5μLの100mMベータ・メルカプトエタノールを加える。
↓ロータリーミキサー(日伸理化)で撹拌 (4℃、30分間)
↓ファージ懸濁液の体積の1/5倍量の20% PEG−6000/2.5M NaClを加える。
↓ピペッティング、ボルテックス
↓遠心分離(4℃、15,000rpm、15分)
↓上清除去
↓40μLの1×SDSサンプルバッファーを加える
↓超音波処理(5分間)
↓95℃で保温(5分間)
↓遠心分離(室温、12,000rpm、5分間)
↓完成した溶液を15μL用いてSDS−PAGE(10%アクリルアミドゲル、25mA、60分間)

バイオ・ラッド社製ChemiDoc XRS PLUSおよび日立ソリューションズ製FMBIO(登録商標)IIIを用いたゲルの撮影
Place the amount of phage: 1.0 × 10 12 pfu of the model phage monoclone suspension in a 1.5 mL sample tube.

↓ Add 20% PEG-6000 / 2.5M NaCl in 1/5 volume of the phage suspension.
↓ Pipetting, vortexing ↓ Centrifugation (4 ° C, 15,000 rpm, 10 minutes)
↓ Supernatant removal ↓ Add 180 μL of 1M NaCl.
↓ Ultrasonic (5 minutes)
↓ Add 520 μL of PBS.
↓ Sonication (1 minute)
↓ Desktop centrifugation (room temperature, 12,000 rpm, 5 minutes)
Place 690 μL of supernatant in a new 1.5 mL sample tube (hereinafter referred to as phage solution).
In the following, experiments were performed using ice water at 4 ° C. without increasing the temperature.
Prepare 8 samples of a mixture of the following composition in a 1.5 mL tube.

Phage solution: 80 μL
10 mM TCEP-NaOH 5 μL
10 mM crown ether linker compound aqueous solution X μL
PBS… the rest
-------------------------------------------------- ----------------------
Total: 100 μL

In order to vary the crown ether concentration between 0 μM and 1 mM, X = 0, 0, 1, 2, 4, 6, 8, and 10. (Two samples with X = 0 μL were prepared since a negative control not modified with FL-IA was required later.)
↓ Stir with a rotary mixer (Nisshin Rika) (4 ℃, 3 hours)
↓ Add 10 μL of 2 mM FL-IA aqueous solution / DMSO = 1: 1 solution.
↓ Stir with a rotary mixer (Nisshin Rika) (4 ℃, 3 hours)
↓ Add 5 μL of 100 mM beta mercaptoethanol.
↓ Stir with a rotary mixer (Nisshin Rika) (4 ℃, 30 minutes)
↓ Add 20% PEG-6000 / 2.5M NaCl in 1/5 volume of the phage suspension.
↓ Pipetting, vortexing ↓ Centrifugation (4 ° C, 15,000 rpm, 15 minutes)
↓ Supernatant removal ↓ Add 40 μL of 1 × SDS sample buffer ↓ Sonication (5 minutes)
↓ Keep warm at 95 ℃ (5 minutes)
↓ Centrifugation (room temperature, 12,000 rpm, 5 minutes)
↓ SDS-PAGE using 15 μL of the completed solution (10% acrylamide gel, 25 mA, 60 minutes)

Photographing gels using Bio-Rad ChemiDoc XRS PLUS and Hitachi Solutions FMBIO (registered trademark) III

(2)最適化実験の結果
上記のように、まず異なる量のクラウンエーテルで修飾し続いてFL−IAで修飾したgp10融合ペプチドを電気泳動して、FL−IA由来の蛍光を検出した結果(ChemiDoc XRS PLUSにより撮影したゲル)を図3Aに示す。また、FL−IAの蛍光強度をグラフ化したものを図3Bに示す(FMBIO IIIによりゲルをスキャンした後、定量化した)。
(2) Result of optimization experiment As described above, the result of detecting fluorescence derived from FL-IA by electrophoresing a gp10 fusion peptide first modified with different amounts of crown ether and then with FL-IA ( FIG. 3A shows a gel photographed with ChemiDoc XRS PLUS. A graph of the fluorescence intensity of FL-IA is shown in FIG. 3B (quantified after scanning the gel with FMBIO III).

図3A、Bより、クラウンエーテルの濃度を上げるにつれて蛍光強度が落ちている(すなわち、濃度依存的にクラウンエーテル修飾が増加し、後から加えられたFL−IAが修飾できる余地が減少している)ことがわかる。更に、クラウンエーテル濃度を400μMまで上昇させた場合には蛍光強度がほとんど無くなっている(すなわち、ほとんど全ての提示ペプチドがクラウンエーテルによって修飾されきっている)ことがわかる。以上の結果から、10BASEd-Tにおけるクラウンエーテルリンカー化合物の最適濃度は(やや余裕を持たせて)500μMと決定した。後述するスクリーニングにおいては、10BASEd-T反応の際のクラウンエーテルリンカー化合物の濃度は500μMとした。 As shown in FIGS. 3A and 3B, as the crown ether concentration is increased, the fluorescence intensity decreases (that is, crown ether modification increases in a concentration-dependent manner, and there is less room for modification of FL-IA added later). ) Furthermore, it can be seen that when the crown ether concentration is increased to 400 μM, the fluorescence intensity is almost lost (that is, almost all of the presenting peptides have been modified with the crown ether). From the above results, the optimum concentration of the crown ether linker compound in 10BASE d -T was determined to be 500 μM (with some margin). In the screening described below, the concentration of the crown ether linker compound during the 10BASE d -T reaction was 500 μM.

[クリプタンド化したT7ファージのライブラリーを用いた、Hsp90結合性クリプタンドのスクリーニング]
上述したT7ファージライブラリーに対して10BASEd-T法によるクラウンエーテル修飾を行うことで、クリプタンドライブラリーを作製した。このクリプタンドライブラリーを初期ライブラリーとして用いて、GST−Hsp90 NTDに対するポジティブセレクションを経たファージ群の増殖・再修飾を繰り返してバイオパニングを行うことにより、標的タンパク質Hsp90に特異的に結合するクリプタンド構造が提示されたファージを順次濃縮し、スクリーニングを行った(なお、GSTおよびグルタチオンビーズに対するネガティブセレクションを行うことによって、これらの部分に結合するファージは事前に排除した)。この例では、合計6ラウンドのポジティブセレクションを行った。最終的にELISAアッセイで結合が確認できたファージクローンのDNA配列を決定することにより、ファージ上の提示ペプチドの配列を解析した。これら一連の手順の概略を図4に示す。
[Screening of Hsp90-binding cryptands using a library of cryptanded T7 phage]
A cryptand library was prepared by performing crown ether modification by the 10BASE d- T method on the T7 phage library described above. Using this cryptand library as an initial library, a cryptand structure that specifically binds to the target protein Hsp90 by performing biopanning by repeating growth and re-modification of phage groups that have undergone positive selection against GST-Hsp90 NTD Were sequentially enriched and screened (note that the phage binding to these parts was eliminated in advance by performing a negative selection on GST and glutathione beads). In this example, a total of 6 rounds of positive selection were performed. Finally, the sequence of the displayed peptide on the phage was analyzed by determining the DNA sequence of the phage clone whose binding was confirmed by ELISA assay. An outline of these series of procedures is shown in FIG.

[ELISAによる結合能評価の結果]
0〜6ラウンド(R0〜R6)のポジティブセレクション終了後に感染・増殖させた試料に対し、再度10BASEd-Tを用いてクラウンエーテル修飾反応を行い(この際、陰性対照として未修飾の試料も用意した)、ELISAにて標的タンパク質GST−Hsp90 NTDまたは対照タンパク質BSA(ウシ血清アルブミン)に対する結合能の評価を行った。このアッセイにおいて結合量を表す発色強度の測定結果を図5に示す。
[Results of binding ability evaluation by ELISA]
For samples that were infected and propagated after 0-6 rounds (R0-R6) of positive selection, perform crown ether modification using 10BASE d- T again (in this case, an unmodified sample is also prepared as a negative control) The binding ability to the target protein GST-Hsp90 NTD or the control protein BSA (bovine serum albumin) was evaluated by ELISA. FIG. 5 shows the measurement results of the color intensity representing the binding amount in this assay.

図5によれば、5ラウンド(R5)目から、未修飾のファージ群においてGST−Hsp90 NTDに結合するファージが急激に濃縮されていることがわかる。クラウンエーテル修飾のファージ群の方は6ラウンド(R6)目から顕著に濃縮されているが、未修飾のファージ群と比べると、ポリクローナルでの結合力はより弱い(すなわち、個々のファージではなくファージ群全体としての結合量は、より低い)と見られる。   According to FIG. 5, it can be seen from the fifth round (R5) that the phages that bind to GST-Hsp90 NTD are rapidly concentrated in the unmodified phage group. The crown ether-modified phage group is significantly enriched from round 6 (R6), but the polyclonal binding is weaker than the unmodified phage group (ie, phage rather than individual phage). The binding amount as a whole group is considered to be lower).

しかしながら、クラウンエーテル修飾のファージ群中には、個々のモノクローンとして強い結合力を持つクリプタンド分子が含まれていることが期待できる。従って、6ラウンド目直後のタイターチェックにて得られたファージプラークの中から、無作為に22個のモノクローンを選んで番号を振り、10BASEd-Tによる再修飾を行い、個々のクローンについて再度ELISAにて結合能の評価を行った。このELISAで測定される発色強度はモノクローンとしての結合力の強さを表す。測定結果を図6に示す。 However, it can be expected that the cryptand molecules having strong binding power as individual monoclones are contained in the phage group modified with crown ether. Therefore, 22 monoclones were randomly selected from the phage plaques obtained in the titer check immediately after the 6th round, numbered, re-modified with 10BASE d- T, and each clone again. The binding ability was evaluated by ELISA. The color intensity measured by this ELISA represents the strength of the binding force as a monoclone. The measurement results are shown in FIG.

図6より、クラウンエーテル修飾された18番のモノクローンは、GST−Hsp90 NTDに対して強い結合力を持つことが確認できた。   From FIG. 6, it was confirmed that the crown ether modified No. 18 monoclone had a strong binding force to GST-Hsp90 NTD.

[DNA配列決定を介したペプチド配列の解析]
クラウンエーテル修飾をすることでGST−Hsp90 NTDに結合することが確認された上記18番のモノクローンを用いて、PCRによってgp10遺伝子のDNA増幅を行い、PCR産物を精製した。そして提示ペプチドのDNA配列を決定した。その結果、このクローンの提示ペプチドは下記のアミノ酸配列を有することが明らかになった。
18番クローンの提示ペプチド配列:
QWVLNPWLSIRA
下線で示したシステインは初期ライブラリーにおいてランダム化されていなかったアミノ酸であり、このシステインの側鎖がクラウンエーテルと連結する。
[Analysis of peptide sequences via DNA sequencing]
Using the 18th monoclone confirmed to bind to GST-Hsp90 NTD by modification with crown ether, DNA amplification of the gp10 gene was performed by PCR, and the PCR product was purified. Then, the DNA sequence of the presented peptide was determined. As a result, it was revealed that the displayed peptide of this clone had the following amino acid sequence.
Presented peptide sequence of clone 18:
QWV C LNPWLSI C RA
The underlined cysteine is an amino acid that was not randomized in the initial library, and the side chain of this cysteine is linked to the crown ether.

一方、今日までの研究により、Hsp90 NTDに結合するペプチドとして下記の配列のものが知られている(非特許文献1参照)。なお、□は任意のアミノ酸を示す。上記同様、下線で示したシステインはランダム化されていないアミノ酸であり、実際にはこれら2つのシステインがジスルフィド結合を形成している。
先行技術のHsp90結合性ペプチドの配列:
R□TY□□□□□□□□W
On the other hand, according to research to date, peptides having the following sequences are known as peptides that bind to Hsp90 NTD (see Non-Patent Document 1). Note that □ indicates any amino acid. As described above, the cysteine indicated by underlining is a non-randomized amino acid, and actually these two cysteines form a disulfide bond.
Prior art Hsp90 binding peptide sequences:
R □ T C Y □□□□□□ C □□ W

そして、特許文献1および非特許文献1で記述されたHsp90 NTD結合性環状分子(非クリプタンド)のペプチド部分の配列は下記のとおりであった。
先行技術のHsp90結合性環状分子のペプチド部分の配列:
RSWRKSRKNSGGGLVW
And the arrangement | sequence of the peptide part of the Hsp90 NTD binding cyclic molecule (non-cryptand) described in patent documents 1 and non-patent documents 1 was as follows.
Sequence of the peptide portion of the prior art Hsp90 binding cyclic molecule:
RSW C RKSRKNSGGGLVW C F

上記3つのアミノ酸配列を比べると、システイン以外の共通性は全くと言っていいほど見出されない。このことから、既知のHsp90 NTD結合性ペプチドの場合とは異なり、本発明においては、クラウンエーテルとペプチドとが合わさって形成する独特の固いクリプタンド様の構造が、Hsp90に結合する上で有利に働き、全く目新しい配列の同定につながったと考えられる。   Comparing the above three amino acid sequences, no commonality other than cysteine is found. Therefore, unlike the case of the known Hsp90 NTD-binding peptide, in the present invention, a unique hard cryptand-like structure formed by combining the crown ether and the peptide works favorably for binding to Hsp90. This is thought to have led to the identification of a completely new sequence.

[Hsp90結合性クリプタンドの化学合成、および各種物性の測定]
上記18番クローンと同じ配列(HN−QWVCLNPWLSICRA−OH)を有するペプチドを、GenScript社(米国ニュージャージー州)に委託して合成・分析した。合成ペプチドの純度は90%超と推定された。上記スキーム1において示したアザクラウンエーテル誘導体(ジブロミド化合物)をこのペプチドとともに環状化するために、ペプチド(12mg、7.1μmol)を70mLのリン酸バッファー(10mMリン酸Na、pH7.4)に溶解して最終濃度0.10mMの水溶液とし、その後、少量の水に溶解したジブロミド化合物(17mg、0.48mM)と中和したTCEP(0.50mM)とを5分間かけて徐々に加えた。この混合物を、室温の暗所において揺らしながら3時間インキュベートして反応を行った。残ったジブロミドを不活性化するために、2−メルカプトエタノール原液(5.0μL、1.0mM)をさらに反応混合物に加え、室温の暗所において揺らしながらさらに30分間インキュベートした。その後、混合物を凍結乾燥した。凍結乾燥物を1%ギ酸/25%DMSOの水溶液中に溶解し、XTerra Prep MS C18カラム(10×50mm、ウォーターズ社)を備えた逆相HPLC(島津製作所)を用いて、上記反応の産物であるクリプタンド分子を精製した。クリプタンド分子は、0.1%ギ酸を含む0〜100%の直線的アセトニトリル勾配を50分間にわたって使用して流速4mL/分にて分離した。得られたクリプタンド分子(5.0mg、収率35%)を凍結乾燥し、LC−MS/MSおよびNMRで分析した。
[Chemical synthesis of Hsp90-binding cryptand and measurement of various physical properties]
A peptide having the same sequence (H 2 N-QWVCLNPWLSICRA-OH) as the 18th clone was commissioned to GenScript (NJ, USA) and synthesized and analyzed. The purity of the synthetic peptide was estimated to be over 90%. In order to cyclize the azacrown ether derivative (dibromide compound) shown in the above scheme 1 together with this peptide, the peptide (12 mg, 7.1 μmol) was dissolved in 70 mL of phosphate buffer (10 mM Na phosphate, pH 7.4). Then, an aqueous solution having a final concentration of 0.10 mM was prepared, and then dibromide compound (17 mg, 0.48 mM) dissolved in a small amount of water and neutralized TCEP (0.50 mM) were gradually added over 5 minutes. This mixture was incubated for 3 hours while shaking in the dark at room temperature to carry out the reaction. To inactivate the remaining dibromide, a 2-mercaptoethanol stock solution (5.0 μL, 1.0 mM) was further added to the reaction mixture and incubated for an additional 30 minutes with shaking in the dark at room temperature. The mixture was then lyophilized. The lyophilizate was dissolved in an aqueous solution of 1% formic acid / 25% DMSO and the product of the above reaction was performed using a reverse phase HPLC (Shimadzu Corporation) equipped with an XTerra Prep MS C18 column (10 × 50 mm, Waters). A cryptand molecule was purified. Cryptand molecules were separated at a flow rate of 4 mL / min using a 0-100% linear acetonitrile gradient containing 0.1% formic acid over 50 minutes. The resulting cryptand molecule (5.0 mg, 35% yield) was lyophilized and analyzed by LC-MS / MS and NMR.

図7は、0.1%ギ酸を含み50分間にわたる0〜100%の直線的メタノール勾配を使用して分析したクリプタンド分子のLC−MS/MSスペクトルを示す。(A)は全イオンクロマトグラフィー、(B)は29.6分付近のMSスペクトル、(C)は1016.8のm/zを有するフラグメントのMS/MSスペクトルを示す。環状化の前は、直鎖ペプチド(HN−QWVCLNPWLSICRA−OH)のほとんどのbおよびy MS/MSフラグメントが同定可能であったが(データは示していない)、環状化後は、限られた数のMS/MSフラグメントしか見出されない。 FIG. 7 shows the LC-MS / MS spectrum of the cryptand molecule analyzed using a 0-100% linear methanol gradient over 50 minutes with 0.1% formic acid. (A) shows total ion chromatography, (B) shows an MS spectrum around 29.6 minutes, and (C) shows an MS / MS spectrum of a fragment having an m / z of 1016.8. Prior to circularization, most of b and y MS / MS fragment of linear peptide (H 2 N-QWVCLNPWLSICRA-OH ) was identifiable (data not shown), after cyclization, limited Only a few MS / MS fragments are found.

[Hsp90 NTD結合性クリプタンドのCDスペクトル]
直鎖状リンカーペプチド(すなわちクラウンエーテル修飾前のペプチド)とクリプタンドとの両方について、CD(circular dichroism)スペクトルを測定した。手短に述べると、それぞれの化合物をリン酸バッファー(20mMリン酸、pH7.4)に溶解して最終濃度20μMとし、25℃にて円二色性分散計(J-720W、JASCO社製)および1cm光路長の石英セルを用いてスペクトルを測定した。
[CD spectrum of Hsp90 NTD-binding cryptand]
CD (circular dichroism) spectra were measured for both the linear linker peptide (that is, the peptide before crown ether modification) and the cryptand. Briefly, each compound was dissolved in a phosphate buffer (20 mM phosphate, pH 7.4) to a final concentration of 20 μM, and a circular dichroism dispersometer (J-720W, manufactured by JASCO) at 25 ° C. and The spectrum was measured using a 1 cm optical path length quartz cell.

直鎖状ペプチドおよびクリプタンドの両方において、互いに類似した特徴的なかたちのピークが観察された(図8)。この結果は、ペプチドの二次構造が、クラウンエーテルの結合によって壊されるどころかむしろ剛直な環状構造の一部として堅持されていることを示唆している。これは、構造の柔軟性の高さを示していた先行技術の非クリプタンド型クラウン類縁体とは対照をなすものであり(非特許文献1)、本発明のクリプタンド分子が強い結合力を示す一因となっていると考えられる。   In both the linear peptide and the cryptand, characteristic peaks similar to each other were observed (FIG. 8). This result suggests that the secondary structure of the peptide is retained as part of a rigid cyclic structure rather than being destroyed by the crown ether bond. This is in contrast to the prior art non-cryptand-type crown analogs that have shown high structural flexibility (Non-Patent Document 1), and the cryptand molecule of the present invention exhibits a strong binding force. This is thought to be the cause.

[等温滴定型カロリメトリー(ITC)]
ITC実験は、MicroCal iTC200(GEヘルスケア社製)を使用して行った。限外濾過カラム(vivaspin column 500、分子量カットオフ10kDa、GEヘルスケア社製)を使用してGSTタグ化Hsp90 NTDを濃縮し、バッファーをリン酸バッファー(20mMリン酸−KOH、pH7.2、50mM NaCl、1mM TCEP)に置き換えた。ブラッドフォードアッセイによりタンパク質濃度を決定した。滴定実験のために、GST−Hsp90 NTDまたはGSTとクリプタンドとをそれぞれ5μMと50μMとに希釈した。滴定は25℃で行った。インジェクションパラメータは以下のようにした:体積2μL、持続時間4秒間、間隔60秒間、およびフィルター時間5秒間。リファレンスパワーは5μcal/sに設定した。オリジンソフトウェア7.0(MicroCal)を使用してデータを分析した。1:1相互作用モデルを使用してカーブフィッティングを行った。
[Isothermal titration calorimetry (ITC)]
The ITC experiment was performed using MicroCal iTC 200 (manufactured by GE Healthcare). GST-tagged Hsp90 NTD was concentrated using an ultrafiltration column (vivaspin column 500, molecular weight cut-off 10 kDa, manufactured by GE Healthcare), and the buffer was phosphate buffer (20 mM phosphate-KOH, pH 7.2, 50 mM). (NaCl, 1 mM TCEP). Protein concentration was determined by Bradford assay. For titration experiments, GST-Hsp90 NTD or GST and cryptand were diluted to 5 μM and 50 μM, respectively. Titration was performed at 25 ° C. The injection parameters were as follows: volume 2 μL, duration 4 seconds, interval 60 seconds, and filter time 5 seconds. The reference power was set to 5 μcal / s. Data was analyzed using Origin Software 7.0 (MicroCal). Curve fitting was performed using a 1: 1 interaction model.

ITC実験の結果(図9)は、このクリプタンド分子がHsp90 NTDに特異的に結合し、GSTには結合しないことを明確に示している。GSTへの結合に関して得られたデータは特異的相互作用の欠如を示す無秩序なものである。Hsp90 NTDへの結合に関して得られた解離定数Kは62nMであったが、これは、先行技術の非クリプタンド環状分子(非特許文献1)をはるかに上回り、抗体に匹敵するほどの強い結合力を表す数値である。また、エンタルピー変化ΔHは、上記先行技術の環状分子で得られた値(−13.7kcal/mol)より大きな変化となっている(−16.9kcal/mol)。このことは、本発明の実施態様によるこのクリプタンド分子が、相対的に標的タンパク質と水素結合しやすいことを示唆している。なお、−TΔS=7.0であり、測定温度は25℃であることから、エントロピー変化ΔSは−7000/(273+25)=−23.5cal/mol/degと計算される。これは、非特許文献1のものの−19.6cal/mol/degと比べると類似しており、あるいはむしろエントロピー的にはごくわずかに不利であることを示す値である。非特許文献1のクラウン様分子に比べて環構造が小さく、かつ、より剛直である2環構造である本クリプタンドにおいて、結合に伴うエントロピーロスが微増している(すなわちエントロピー的にはごくわずかに不利である)のは、標的分子との結合に伴う水素結合の数が増えてエントロピーロス(不利さ)が生じる一方で、適度な剛直性を有していることによるエントロピーロスの低減(有利さ)がそれを相殺し、結果的にΔSが殆ど同じ値となったものと推測される。 The results of the ITC experiment (FIG. 9) clearly show that this cryptand molecule binds specifically to Hsp90 NTD and not to GST. The data obtained for binding to GST is disordered indicating the lack of specific interactions. Dissociation constant, K D, obtained for binding to Hsp90 NTD is was 62 nM, which is far in exceeds the non-cryptand cyclic molecules of the prior art (Non-Patent Document 1), a strong bonding force as comparable to an antibody Is a numerical value representing In addition, the enthalpy change ΔH is larger (−16.9 kcal / mol) than the value (−13.7 kcal / mol) obtained with the above-described prior art cyclic molecule. This suggests that this cryptand molecule according to embodiments of the present invention is relatively susceptible to hydrogen bonding with the target protein. Since -TΔS = 7.0 and the measurement temperature is 25 ° C., the entropy change ΔS is calculated as −7000 / (273 + 25) = − 23.5 cal / mol / deg. This is a value that is similar to that of Non-Patent Document 1 as compared with -19.6 cal / mol / deg, or rather is slightly disadvantageous in terms of entropy. Compared to the crown-like molecule of Non-Patent Document 1, in this cryptand, which is a bicyclic structure that is smaller and more rigid, the entropy loss associated with the bond is slightly increased (that is, the entropy is very slight). The disadvantage is that while entropy loss (disadvantage) occurs due to an increase in the number of hydrogen bonds associated with the target molecule, the entropy loss is reduced (advantage) ) Offset this, and as a result, it is presumed that ΔS becomes almost the same value.

[核磁気共鳴(NMR)測定]
500MHz分光計(JNM-ECA500、Jeol Resonance社製)を使用して、30℃にて、H−H COSYおよびSTD(Saturation Transfer Difference)測定を含むNMR実験を行った。クリプタンドの通常の1次元プロトンNMR(H NMR)スペクトルの帰属は、各種2次元NMRスペクトル(具体的には、H−H COSY、TOCSY(ミキシング時間150ミリ秒)、NOESY(ミキシング時間0.5秒))を測定して総合的に解析することにより行った。全てのNMRスペクトルの測定は、クリプタンド(0.32mM)を、溶媒を90%DO、10%DMSO−dとして作製した10mMリン酸緩衝液(pH7.4)に溶かすことで行った。飽和移動差NMRスペクトル(STD−NMR)の測定は、飽和時間を4秒として、60ミリ秒のガウス型パルスをGST−Hsp90 NTDタンパク質のみに照射して選択的飽和をさせることにて行った。GST−Hsp90 NTDタンパク質に対するオンレゾナンスおよびオフレゾナンスのパルス照射位置は、それぞれ0.5および−10ppmにて行い、STD−NMRスペクトルはそれらの差分を取ることにより得た。STD−NMRスペクトル測定時における総積算回数は7432回であり、ドメインデータポイントは4096である。
[Nuclear magnetic resonance (NMR) measurement]
Use 500MHz spectrometer (JNM-ECA500, Jeol Resonance Ltd.), at 30 ° C., was subjected to NMR experiments involving 1 H- 1 H COZY and STD (Saturation Transfer Difference) measurements. The assignment of the normal one-dimensional proton NMR ( 1 H NMR) spectrum of the cryptand is the various two-dimensional NMR spectra (specifically, 1 H- 1 H COSY, TOCSY (mixing time 150 milliseconds), NOESY (mixing time 0). .5 seconds)) was measured and comprehensively analyzed. All NMR spectra were measured by dissolving cryptand (0.32 mM) in 10 mM phosphate buffer (pH 7.4) prepared with 90% D 2 O and 10% DMSO-d 6 as the solvent. Saturation transfer difference NMR spectrum (STD-NMR) was measured by irradiating only GST-Hsp90 NTD protein with a Gaussian pulse of 60 milliseconds, with a saturation time of 4 seconds. The on-resonance and off-resonance pulse irradiation positions for the GST-Hsp90 NTD protein were 0.5 and -10 ppm, respectively, and the STD-NMR spectrum was obtained by taking the difference between them. The total number of integrations during the STD-NMR spectrum measurement is 7432, and the number of domain data points is 4096.

STD−NMRの結果(図10)は、本発明の実施態様によるクリプタンド分子のペプチド部分のうち、アラニン(A)を除く疎水性アミノ酸、すなわちトリプトファン(W)、ロイシン(L)、イソロイシン(I)およびバリン(V)がHsp90への結合において特に重要な役割を果たしていることを示している。   The results of STD-NMR (FIG. 10) show that among the peptide parts of the cryptand molecule according to the embodiment of the present invention, hydrophobic amino acids excluding alanine (A), that is, tryptophan (W), leucine (L), isoleucine (I) And valine (V) has been shown to play a particularly important role in binding to Hsp90.

Claims (21)

下記の式(I)で表される構造を有する分子であって、
式中、
〜X14(CおよびC12を含む)は、ペプチド結合で連結されたアミノ酸を表し、CおよびC12はそれぞれシステインを表し、SはCおよびC12のシステインに由来する硫黄原子を表し、
は任意のアミノ酸であり、
は、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、
は、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、
は、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、
は任意のアミノ酸であり、
は任意のアミノ酸であり、
は、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、
は、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、
10は任意のアミノ酸であり、
11は、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、
13は任意のアミノ酸であり、
14は任意のアミノ酸であるか、または存在せず、
は、下記の式(II)〜(V)のいずれかで表される構造を有する基であり、
式中、
nは1〜4の整数であり、
〜Rは、それぞれ独立して、水素またはメチル基である、
分子。
A molecule having a structure represented by the following formula (I):
Where
X 1 to X 14 (including C 4 and C 12) represents amino acids joined by peptide bonds, C 4 and C 12 each represents a cysteine, S * is derived from cysteine C 4 and C 12 Represents a sulfur atom,
X 1 is any amino acid,
X 2 is a hydrophobic amino acid selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine;
X 3 is a hydrophobic amino acid selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine;
X 5 is a hydrophobic amino acid selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine;
X 6 is any amino acid,
X 7 is any amino acid,
X 8 is a hydrophobic amino acid selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine;
X 9 is a hydrophobic amino acid selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine;
X 10 is any amino acid,
X 11 is a hydrophobic amino acid selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine;
X 13 is any amino acid,
X 14 is any amino acid or absent,
R 1 is a group having a structure represented by any of the following formulas (II) to (V):
Where
n is an integer of 1 to 4,
R 2 to R 5 are each independently hydrogen or a methyl group.
molecule.
はトリプトファンであり、
はバリンであり、
はロイシンであり、
はトリプトファンであり、
はロイシンであり、
11はイソロイシンである、
請求項1に記載の分子。
X 2 is tryptophan,
X 3 is valine,
X 5 is leucine,
X 8 is tryptophan,
X 9 is leucine,
X 11 is isoleucine,
The molecule of claim 1.
はプロリンである、請求項1または2に記載の分子。 The molecule according to claim 1 or 2, wherein X 7 is proline. 、X、X10、およびX13は、それぞれ独立して、グルタミン、アスパラギン、セリン、トレオニン、アルギニン、リジン、ヒスチジン、チロシン、アスパラギン酸、およびグルタミン酸からなる群から選択される親水性アミノ酸である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の分子。 X 1 , X 6 , X 10 , and X 13 are each independently a hydrophilic amino acid selected from the group consisting of glutamine, asparagine, serine, threonine, arginine, lysine, histidine, tyrosine, aspartic acid, and glutamic acid. The molecule according to any one of claims 1 to 3, wherein はグルタミンまたはアスパラギンであり、
はグルタミンまたはアスパラギンであり、
10はセリンまたはトレオニンであり、
13はアルギニンまたはリジンである、
請求項1〜4のいずれか1項に記載の分子。
X 1 is glutamine or asparagine,
X 6 is glutamine or asparagine,
X 10 is serine or threonine;
X 13 is arginine or lysine,
The molecule according to any one of claims 1 to 4.
〜X14(CおよびC12を含む)で示されるペプチド鎖部分が、
QWVCLNPWLSICRA
というアミノ酸配列を有する、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の分子。
The peptide chain portion represented by X 1 to X 14 (including C 4 and C 12 ) is
QWVCLNPWLSICRA
Having an amino acid sequence of
The molecule according to any one of claims 1 to 5.
において、n=2である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の分子。 The molecule according to claim 1, wherein in R 1 , n = 2. は、下記の式(II)で表される構造を有する基であり、
式中、n=2である、
請求項1〜7のいずれか1項に記載の分子。
R 1 is a group having a structure represented by the following formula (II):
Where n = 2.
The molecule according to any one of claims 1 to 7.
下記式(VI)で表される構造を有する分子。
A molecule having a structure represented by the following formula (VI).
下記の配列
−X−X−C−X−X−X−X−X−X10−X11−C12−X13−X14
を有するペプチドを含む、hsp90結合剤製造用組成物であって、
〜X14(CおよびC12を含む)は、ペプチド結合で連結されたアミノ酸を表し、CおよびC12はそれぞれシステインを表し、
は任意のアミノ酸であり、
は、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、
は、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、
は、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、
は任意のアミノ酸であり、
は任意のアミノ酸であり、
は、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、
は、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、
10は任意のアミノ酸であり、
11は、ロイシン、イソロイシン、バリン、トリプトファン、フェニルアラニン、およびメチオニンからなる群から選択される疎水性アミノ酸であり、
13は任意のアミノ酸であり、
14は任意のアミノ酸であるか、または存在せず、
前記ペプチドは、CおよびC12のシステインの側鎖を介してアザクラウンエーテルの2つの窒素原子に連結されてhsp90結合剤を生じる、
組成物。
The following sequence X 1 -X 2 -X 3 -C 4 -X 5 -X 6 -X 7 -X 8 -X 9 -X 10 -X 11 -C 12 -X 13 -X 14
A composition for producing an hsp90 binding agent comprising a peptide having:
X 1 to X 14 (including C 4 and C 12 ) represent amino acids linked by peptide bonds, C 4 and C 12 each represent cysteine,
X 1 is any amino acid,
X 2 is a hydrophobic amino acid selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine;
X 3 is a hydrophobic amino acid selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine;
X 5 is a hydrophobic amino acid selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine;
X 6 is any amino acid,
X 7 is any amino acid,
X 8 is a hydrophobic amino acid selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine;
X 9 is a hydrophobic amino acid selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine;
X 10 is any amino acid,
X 11 is a hydrophobic amino acid selected from the group consisting of leucine, isoleucine, valine, tryptophan, phenylalanine, and methionine;
X 13 is any amino acid,
X 14 is any amino acid or absent,
The peptide is linked to the two nitrogen atoms of the azacrown ether via the C 4 and C 12 cysteine side chains to yield an hsp90 binding agent,
Composition.
はトリプトファンであり、
はバリンであり、
はロイシンであり、
はトリプトファンであり、
はロイシンであり、
11はイソロイシンである、
請求項10に記載の組成物。
X 2 is tryptophan,
X 3 is valine,
X 5 is leucine,
X 8 is tryptophan,
X 9 is leucine,
X 11 is isoleucine,
The composition according to claim 10.
はプロリンである、請求項10または11に記載の組成物。 The composition according to claim 10 or 11, wherein X 7 is proline. 、X、X10、およびX13は、それぞれ独立して、グルタミン、アスパラギン、セリン、トレオニン、アルギニン、リジン、ヒスチジン、チロシン、アスパラギン酸、およびグルタミン酸からなる群から選択される親水性アミノ酸である、請求項10〜12のいずれか1項に記載の組成物。 X 1 , X 6 , X 10 , and X 13 are each independently a hydrophilic amino acid selected from the group consisting of glutamine, asparagine, serine, threonine, arginine, lysine, histidine, tyrosine, aspartic acid, and glutamic acid. The composition according to any one of claims 10 to 12, which is はグルタミンまたはアスパラギンであり、
はグルタミンまたはアスパラギンであり、
10はセリンまたはトレオニンであり、
13はアルギニンまたはリジンである、
請求項10〜13のいずれか1項に記載の組成物。
X 1 is glutamine or asparagine,
X 6 is glutamine or asparagine,
X 10 is serine or threonine;
X 13 is arginine or lysine,
The composition according to any one of claims 10 to 13.
〜X14(CおよびC12を含む)で示されるペプチド鎖部分が、
QWVCLNPWLSICRA
というアミノ酸配列を有する、
請求項10〜14のいずれか1項に記載の組成物。
The peptide chain portion represented by X 1 to X 14 (including C 4 and C 12 ) is
QWVCLNPWLSICRA
Having an amino acid sequence of
The composition according to any one of claims 10 to 14.
gp10タンパク質のC末端に、請求項1〜9のいずれか1項に記載の分子のペプチド部分が融合している、T7ファージ。   A T7 phage, wherein the peptide portion of the molecule according to any one of claims 1 to 9 is fused to the C-terminus of the gp10 protein. 標的分子に結合することができる分子をスクリーニングする方法であって、
(a)4〜10個のランダムアミノ酸で隔てられた2つのシステインを含むペプチドがgp10タンパク質のC末端に融合されるように遺伝子操作されており、かつ、
アザクラウンエーテルの周上の相対する2つの窒素原子に連結された−CO−CH−基が、前記2つのシステインの側鎖の硫黄原子にそれぞれ結合している構造を含む
修飾T7ファージのライブラリーを、
前記標的分子と混合する工程、
(b)前記標的分子に結合した修飾T7ファージを分離する工程、
(c)前記分離された修飾T7ファージを、ホスト細菌細胞に感染させ、対応するT7ファージを増殖させる工程、
(d)前記工程(c)において増殖されたT7ファージと、前記アザクラウンエーテルの前記2つの窒素原子にハロアセチル基またはハロアセトアミド基が連結された構造を有するジハロゲン化合物とを反応させて、修飾T7ファージを新たに得る工程、
(e)前記工程(d)で新たに得られた修飾T7ファージを、前記標的分子と混合する工程、および
(f)前記標的分子に結合した修飾T7ファージを分離する工程、
を含む、方法。
A method of screening for molecules that can bind to a target molecule,
(A) genetically engineered so that a peptide containing two cysteines separated by 4-10 random amino acids is fused to the C-terminus of the gp10 protein; and
Live of modified T7 phage comprising a structure in which —CO—CH 2 — groups linked to two opposite nitrogen atoms on the periphery of azacrown ether are respectively bonded to sulfur atoms of side chains of the two cysteines Rally,
Mixing with the target molecule;
(B) separating the modified T7 phage bound to the target molecule;
(C) infecting a host bacterial cell with the isolated modified T7 phage, and propagating the corresponding T7 phage;
(D) reacting the T7 phage grown in the step (c) with a dihalogen compound having a structure in which a haloacetyl group or a haloacetamide group is linked to the two nitrogen atoms of the azacrown ether, Obtaining a new phage;
(E) mixing the modified T7 phage newly obtained in the step (d) with the target molecule, and (f) separating the modified T7 phage bound to the target molecule,
Including a method.
前記工程(f)の後に、
(g)前記工程(c)〜(f)を繰り返す工程
をさらに含む、請求項17に記載の方法。
After step (f)
The method according to claim 17, further comprising (g) repeating the steps (c) to (f).
前記工程(g)において、前記工程(c)〜(f)が少なくとも4回繰り返される、請求項18に記載の方法。   The method according to claim 18, wherein in the step (g), the steps (c) to (f) are repeated at least four times. 前記工程(a)の前に、前記修飾T7ファージのライブラリーを作製する初期工程をさらに含み、この初期工程は、
4〜10個のランダムアミノ酸で隔てられた2つのシステインを含むペプチドがgp10タンパク質のC末端に融合されるように遺伝子操作されたT7ファージのライブラリーを、
前記アザクラウンエーテルの前記2つの窒素原子にハロアセチル基またはハロアセトアミド基が連結された構造を有するジハロゲン化合物と反応させること
を含む、請求項17〜19のいずれか1項に記載の方法。
Prior to step (a), the method further comprises an initial step of creating a library of the modified T7 phage,
A library of T7 phage genetically engineered such that a peptide containing two cysteines separated by 4-10 random amino acids is fused to the C-terminus of the gp10 protein,
The method according to any one of claims 17 to 19, comprising reacting with a dihalogen compound having a structure in which a haloacetyl group or a haloacetamide group is linked to the two nitrogen atoms of the azacrown ether.
4〜10個のランダムアミノ酸で隔てられた2つのシステインを含むペプチドがgp10タンパク質のC末端に融合されるように遺伝子操作されており、かつ、
アザクラウンエーテルの周上の相対する2つの窒素原子に連結された−CO−CH−基が、前記2つのシステインの側鎖の硫黄原子にそれぞれ結合している構造を含む
修飾T7ファージのライブラリー。
A gene engineered such that a peptide containing two cysteines separated by 4-10 random amino acids is fused to the C-terminus of the gp10 protein; and
Live of modified T7 phage comprising a structure in which —CO—CH 2 — groups linked to two opposite nitrogen atoms on the circumference of azacrown ether are respectively bonded to sulfur atoms of the side chains of the two cysteines Rally.
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