JPH02233698A - インスリン前駆体の正しくない構成体を再生する方法 - Google Patents

インスリン前駆体の正しくない構成体を再生する方法

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JPH02233698A
JPH02233698A JP2008567A JP856790A JPH02233698A JP H02233698 A JPH02233698 A JP H02233698A JP 2008567 A JP2008567 A JP 2008567A JP 856790 A JP856790 A JP 856790A JP H02233698 A JPH02233698 A JP H02233698A
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JP
Japan
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insulin
incorrect
redox system
mercaptan
amino acid
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JP2008567A
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Michael Doerschug
ミヒアエル・デルシユク
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Hoechst AG
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Hoechst AG
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/435Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • C07K14/575Hormones
    • C07K14/62Insulins

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  • Medicinal Chemistry (AREA)
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  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Diabetes (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 インスリンは、互いにジスルフイド橋を介して結合して
いる2個のポリペプチド鎖から構成される分子である。
A鎖は21個のアミノ酸、B鎖は30f’liのアミノ
酸からなる。これらの2つの鎖は、前駆体分子、プロイ
ンスリンでは互いにペプチド、C−ペブチドによって結
合している。
ヒトプロインスリンのC−ベプチドは35個のアミノ酸
からなる。このホルモンの成熟過程でC−ペプチドは特
異的なプロテアーゼによって切断され、このようにして
プロインスリンはインスリンに変換される(David
sonら: Nature,333二93〜96. 1
988)。天然のC−ペプチドのほかに、八!1IとB
Mの結合については多くの可能性が文献に記載されてい
る(Yanaiharaら:Diabetes,  2
7:  149〜l60,  1978;  Buss
eら:Biochemistry. 15: 1649
〜l657, 1971;およびGeigerら: B
iochem. Biophys.  Res. Co
mmun.,55: 60〜66. 1973)。
遺伝子工学によれば、現在では遺伝子工学で修飾した微
生物からインスリンを製造することが可能である。大腸
菌を微生物として使用すれば、生成物は多くの場合、融
合夕冫パク質として発現され、すなわち生成物は細菌の
内因性タンパク質I;とえばβ−ガラクトシダーゼと連
結している。この融合タンパク質は細胞内で析出し、し
たがってタンパク分解酵素による分解から保護される。
細胞を破壊したのち、融合タンパク質の構成要素を化学
的にまたは酵素的に切断分離し、インスリン前駆体の6
個のりシステインを酸化的加サルファイト分解によって
S一スルホネート(−S−So,−)に変換する。次の
(「再生J  (renaturing)または「再構
成」(recombination) )工程において
、天然のプレグロインスリンは、このいわゆるプレプロ
インスリンーS−スルホネートから3個の正しいジスル
7イド橋、すなわち相当するインスリンペブチド配列中
に八〇とAll,A7とB7およびA20とBl9の間
のーS−S一橋を生成させて製造しなければならない。
EP−B−0 .037 . 255に記載された方法
によれば、この工程はたとえば出発のS−スルホネート
を、SSOs一基1個あたり1〜5個のSH基になるよ
うな量のメルカプタンと、pH7〜11.5の水性メジ
ウム中、水性メジウムli+4あたりS−スルホネート
lOII19までの濃度で、好ましくは酸化剤の不存在
下に反応させることによって行われる。
場合によってはこの場合80%以上の収率が得られると
いわれる。
正しいジスルフイド橋をもつ所望の再生生成物のほかに
、多かれ少なかれ、望ましくない、「正しくない」構成
体(“incorrect” recom一binan
ts)、すなわちジスルフイド橋が一部しか正しくない
またはすべて正しくないインスリン生成物および分子間
ジスルフイド橋をもつ生成物のかなりの量も,反応条件
とくに濃度環境に依存して、この場合を含めジスルフイ
ド橋が開裂したインスリン前駆体を適切にジスルフイド
橋が閉じた生成物に変換する実際的なすべての他の公知
の再生まt;は再構成過程で常に生成する。
既知の再生過程で得られたインスリン前駆体生成物を、
「正しくない」構成体を除去することなくインスリンへ
の変換処理を行っても(この処理は公知技術により、化
学的にまたは酵素的に行われる)、「正しくない」構成
体からは(天然の)インスリンは生成しない。
したがって、相当する再生生成物を処理してインスリン
を得る前に、正しいジスル7イド橋をもつ再生生成物か
ら「正しくない」構成体を除去することは有利であり、
必須である。これはたとえば公知のクロマトグラフイー
法で行われる。他のとくに有利な方法では、除去は反応
混合物を、好ましくは少量の生理学的に許容される界面
活性物質の存在下、pH4〜6に調整することによって
行われる。「正しい」構成体は事実上完全に溶液中に残
り、「正しくない」構成体は沈澱する(DE−A−35
 01 641参照)。
分離された「正しくない」構成体は、ついで加サルファ
イト分解によって相当するS−スルホネートへ有利に復
元される。これを再度折りたたみに付すが、再生前に、
加サルファイト分解時に生成した副生成物を除去するこ
とが多くの場合、必要である。「正しくない」構成体は
このようにして大部分、「有用な」生成物に戻すことが
できる。
「正しくない」構成体の加サルファイト分解、ついでク
ロマトグラフイーおよび再度の折りたたみは、もちろん
、少なからざる消費を伴うものである。
この消費を回避するかまたは少なくとも低減することを
検討中に、これは、インスリン前駆体の「正しくない」
構成体を過剰のメルカプタンと水性メジウム中、有機レ
ドツクス系または反応条件下にこのような有機レドツク
ス系を形成する少なくとも1種の有機化合物の存在下に
反応させることによって可能であることを発見した。
『正しくない』構成体はこの方法によれば「正しい」再
生生成物または「正しい」構成体へ、加サルファイト分
解を行うことなく、直接、高収率で変換することができ
る。これは従来技術に比較して著しい利点である。
加サルファイト分解とそれに続く折りたたみ工程が単な
る過剰のメルカプタンとの反応および有機レドツクス系
の添加によって回避できることを何らかの方法で自明と
するような従来技術は全くない。
本発明の方法におけるインスリン前駆体の「正し《ない
」構成体は、以下の式I (B−7)        (B−19)      
(B−30)(式中、 R1はHまたは化学的もしくは酵素的に切断除去できる
アミノ酸もしくはペブチド残基であり、 R!はOHまたはアミノ酸もし′くはペプチド残基、好
ましくはOHであり、 R,はHまたはCys−S保護基好ましくは−503−
または三級ブチル基であり、 XはインスリンAおよびB鎖を連結する残基、好ましく
はアミノ酸またはペプチド残基であり、 Yは遺伝子でコード可能なアミノ酸好ましくはThr、
AlaまたはSer、とくにThrの残基であり、 2は遺伝子でコード可能なアミノ酸、好ましくはAsn
,Gin%Asp%Glu,Gly,Ser,Thr,
AlaまたはMet,とくにAsnの残基であり、AI
−A20および81〜B29は、突然変異のないまたは
1個もしくは2個以上のアミノ酸残基の置換による突然
変異があるインスリンのベプチド配列であり、好ましく
は突然変異のないヒト、ブタまたはウシインスリンとく
にヒトまたはブタインスリンである)で示されるーS−
S一橋の開裂したインスリン前駆体の再構成に際して副
生成物として生成される生成物が好ましい。
式IにおけるRlがHであれば、この生成物はプロイン
スリンから誘導される生成物であり、R’が化学的また
は酵素的に切断諏去できるアミノ酸またはペプチド残基
である場合には、この生成物はプレプロインスリンから
誘導される生成物である。
化学的に切断除去できるアミノ酸残基は、たとえばBr
CNまたはN−プロモスクシンイミドによって切断除去
できるアミノ酸残基、たとえばメチオニン(Met)ま
たはトリプト7アン(Trp)である。
酵素的に切断除去できるアミノ酸残基は、たとえばトリ
プシンによって切断除去できるアミノ酸残基たとえばA
rgまたはLysである。
化学的または酵素的に切断除去できるペブチド残基は少
なくとも2個のアミノ酸残基を有するペプチド残基であ
る。
R,として可能なすべてのアミノ酸は、好ましくは天然
のアミノ酸、すなわち主としてcty,Ala, Se
r, Thr, Val, Leu, Ile, As
n, Gin,Cys, Met, Tyr, Phe
, Pro、H’lps Arg%LVS1Hyl, 
Orn, Citおよび旧Sに含まれる。
R!はOHまたは、Rlと類似して、同様のアミノ酸も
しくはペプチド残基であり、OHであることが好ましい
。アミノ酸(少なくとも2個のアミノ酸残基からなるペ
プチド残基を形成したアミノ酸を包含する)は、R.の
場合と同様、天然のアミノ酸群に由来するものが好まし
い。
R,は水素またはシステインの硫黄保護基であり, −
SO.−または三級ブチル基が好ましいシステインの硫
黄保護基である。
XはインスリンAおよびB鎖を連結する残基で、アミノ
酸またはペプチド残基であることが好ましい。
Xがアミノ酸残基の場合はArgまI;はLys残基が
好ましい。Xがペプチド残基の場合は、天然のC−ペプ
チドの残基、とくにヒト、ブタまたはウシインスリンC
−ペプチ下の残基であることが好ましい。
Yについての遺伝子でコード可能なアミノ酸は、Gly
SAla%Ser、Thr%Val%Leu, Ile
, Asp1Asn,  Glu% GIn,  CY
S%  Met,  Argt  Lys,  His
,Trys Phes TrpおよびPro (いずれ
もL型)である。
遺伝子でコード可能な好ましいアミノ酸はThr, A
laおよびSer,とくにThrである。
ZはYと同じく、遺伝子でコード可能なアミノ酸の残基
を同様に意味するが、この場合は、Asn, Gln,
 Aspq Glu, Gly, Sar、Thr%A
laおよびMe5 とくにAsnが好ましい。
AI−A20およびBl−B29は原則として、すべて
の可能なインスリンに由来する突然変異がないまたは1
個もしくは2個以上のアミノ酸の置換による突然変異の
あるペプチド配列である。突然変異体は遺伝子工学によ
る公知の方法(部位特異的突然変異)で製造できる。し
かしながら、ヒト、ブタまたはウシインスリン、とくに
ヒトまたはブタインスリンの突然変異のないペプチド配
列(ヒトおよびブタインスリンのAt−A20およびB
l−B29配列は同一である)が好ましい。
式lの開裂したーS−S一橋をもつインスリン前駆体再
構成時に副生成物として生成する「正しくない」構成体
は「正しい」構成体から公知の方法によ、り、好ましく
は上述のDE−A−35 01 641の方法に従って
pH4〜6で沈澱させ、ついでそのまま、または凍結乾
燥したのちに水または水性溶液に溶解して本発明の方法
に使用する。
出発水溶液中における「正しくない」構成体の濃度は広
範囲に変動させることができるが、好ましい濃度は約0
.1〜約100!19、とくに約0.1〜約10+ig
/gQである。mg値は「正しくない」構成体の乾燥固
体としての重量である。
本発明の反応に適当なメルカプタンは原則として、SH
基を有するすべての可能な有機化合物、たとえばメルカ
プトエタノール、チオグリコ−ル酸、ジチオエリスリト
ール、グルタチオンおよびシステインであり、とくにメ
ルカプトエタノールおよびシステインが好ましい。メル
カメタンは単独でまたは混合物として使用できる。
使用するメルカプタンの量は広い範囲内で変動させるこ
とができるが、メルカプタンSH基/システイン−S単
位(「正しくない」構成体中)の比が少なくとも約5に
なるようにメルカプタンを過剰用いることが好ましい。
この比の上限は、実際上経済的理由によってのみ設けら
れるものである。上限は約100とするのが有利である
過剰のメルカプタン量は広い範囲内で変動させることが
できるので、使用する「正しくない」構成体中のシステ
イン−S単位の数を完全に正確に測定する必要はない。
好ましい可能な有機レドツクス系は一対の化合物であり
、その一成分は式■ の構造要素を有する有機化合物または芳香族0ーもしく
はp−ジヒドロキシ化合物であり、他方の成分は式■′ の構造要素、すなわち式■の酸化型の構造要素を有する
有機化合物または0−もしくはp−キノンである。
式■および■′の構造要素の自由原子価は、水素または
、たとえばC,〜C.−アルキル基のような有機基によ
って満たされる。しかしながら、この構造要素は、好ま
しくは4、5または6個の炭素環原子および所望により
1個もしくは2個のたとえばOのようなペテロ原子を有
する環で、反応条件下に不活性な基たとえばアルキルも
しくはヒドロキシアルキル基で置換されていてもよい環
の部分であってもよい。
式■の構造要素を有する化合物の例としては、 レダクトン レダクト酸 H! メチルレダクト酸 しfis アスコルビン酸 (ビタミンC) がある。上述の式はいずれも互変異性聖のひとつとして
のみ記載されている。
すべての化合物は還元性である。酸化型では、弐■の構
造要素は弐■′の構造要素となる。
適当な芳香族〇一およびp−ジヒドロキシ化合物は、原
則として0−またはp一位に2個のOH基を有するすべ
ての可能な芳香族であるが、0−およびp−ジヒドロキ
シ化合物からの。−またはp−キノンの形成が特定の置
換基等によって妨害されないことだけは必要である。〇
一およびp−ジヒドロキシ化合物の例としては、1.2
−’;ヒドロキシベンゼンーピロ力テコール、 1.4−シヒF口キシベンゼンーヒドロキノン、メチル
ーヒドロキノン、ナフトー1,4−ヒドロキノンおよび
アントラヒドロキノンがある。相当するキノンはそれら
から酸化で生成する。
本発明の反応では、例えば、アスコルビン酸+デヒドロ
アスコルビン酸、ピロカテコール+0−キノン、ヒドロ
キノン+p−キノン、ナフトヒドロキノン+ナフトキノ
ン等のような化合物対からなる特定の有機レドツクス系
を事実上任意の所望の比率(好ましくはほぼ等モル比)
で使用することができる。しかしながら、これらの化合
物対の特定の各成分については、すなわちたとえばアス
コルビン酸のみもしくはデヒドロアスコルビン酸のみ、
またはヒドロキノンのみ等、を添加することが可能であ
る。それぞれの場合、レドツクス化合物対に属する他の
成分(デヒドロアスコルビン酸もしくはアスコルビン酸
またはp−キノン等)が反応メジウム中に生成するから
である。
好ましい有機レドツクス系は、アスコルビン酸+デヒド
ロアスコルビン酸、ビロカテコール+0−キノンおよび
パラ力テコール+p−キノ6ンの化合物対からなる配合
物であり、反応条件下にこのようなレドツクス系を形成
する好ましい個々の化合物はこれらの化合物の個々の成
分である。
アスコルビン酸および/またはデヒドロアスコルビン酸
はとくに好ましい。
有機レドツクス系を形成する化合物の使用量は広範囲の
限界内で変動させることができる。
存機レドツクス系を形成する化合物のモル数は、メルカ
プタンlg当量(使用するメルカプタンの分子量の9数
/メルカプタン分子中のSR基の数)に対して約1/1
0.000〜10,000、好ましくは約17lO〜l
Oになるように選択できる。
反応溶液には、約0.1−IM(M−モル濃度)、とく
に好ましくはO.1〜0.5Mに相当する濃度の尿素を
加えることも有利である。
本発明の反応は、アルカリ性のpH範囲、好ましくは約
7〜l2、とくに約9.5〜11で実施するのが有利で
ある。所望のpHを維持するには、緩衝物質の添加が有
利である。緩衝剤の性質およ\ びイオン強度は折りたたみ収率にある影響を与える。イ
オン強度を低く、約1 mM (.mM−ミリモル)か
らIM(M一モル)の範囲に保持することが有利であり
、とくに約51lIM〜50w+Mの間が好ましい。使
用できる緩衝剤はホウ酸塩緩衝剤、炭酸塩緩衝剤または
グリシン緩衝剤であり、後者がとくに好ましい。
反応温度については約O〜45℃の範囲を一般的な範囲
ということができるが、約4〜8℃の範囲が好ましい。
再生溶液をある種の気体、t;とえば酸素、窒素または
ヘリウムで被覆することは再生収率に見るべき影響を与
えない。
反応時間は一般的には約2〜24時間、好ましくは約6
〜16時間である。
本発明の反応の再生生成物は、「正しくない」出発構成
体が上述の式■のーS−S一橋が開裂しI;インスリン
前駆体の再構成に由来するものであれば、弐■ CB−7)        (B−19)      
(B−30)(式中、R,1R!、X,YおよびZは式
1(7)場合と同じ意味である)で示される正しいジス
ル7イド結合を有するインスリン前駆体(「正しい」構
成体)である。
反応が終結したならば(これはたとえば高速液体クロマ
トグ57イーで確認できる)、混合物の公知の方法で、
たとえば上述のEP−B−0.037.255に記載さ
れているように後処理する。
弐■の「正しい」折りだI;み生成物をついで、公知技
術により、酵素的または化学的に相当するインスリンに
変換できる。
以下の例は本発明をさらに詳細に例示することを意図す
るものである。(発明)例に先立って、出発物質の製造
も例として記述する。
A)出発物質の製造 l)「ミニプロインスリン」の折りたたみ「ミニプロイ
ンスリンーS−SO3−J 、すなわちインスリンA鎖
とB鎖がアルギニンを介して連結され、B鎖がN末端で
延長されているインスリン前駆体を使用する。凍結乾燥
物質(60%純度)を、50mMグリシン緩衝液、pH
l0.7中に固体濃度0.59/ Q溶解する。
これは前駆体濃度0−3g/ffに相当する。このパッ
チ(100Q)にIMメルカプトエタノール630tQ
およびIMアスフルビン酸630mQを加え、ついで混
合物を冷室中8℃で16時間ゆっくりと撹拌する。標準
に対して高速液体クロマトグラフイーで測定した折りt
;たみ収率は0 . 2 2 8 9 / (lである
(理論量の76%)。
2)@集体(「正しくない」構成体)の沈澱ポリエチレ
ンーポリプロピレングリコールl9を折りたたみバッチ
に加え、全バッチを各20ml2の5バッチに分け、p
H5 . 0からpH7.0までpH0.5間隔で一連
のpi沈澱を行う。
pH値が確立したのち、混合物を室温に15分間放置し
、ついで沈澱を遠心分離する。上溝は高速液体クロマト
グラフイーで定量して沈澱ロスを測定し、沈澱は合して
凍結乾燥する(!量:固体159、純度40%)。
正しく折りたt;まれた生成物のロスはpHの関数であ
る。
pH    ロス 5.0     0% 5.5    6% 6.0     10% 6.5    9% 7.0    4% この一連の実験で、至適pHは5.0であることが明ら
かである。
B)発明例:再生 凍結乾燥しj;沈澱159を4M尿素5aに取る。
メルカプトエタノール13.2+al2(14.35M
 )を加え(最終濃度約35mM) 、混合物を室温で
lO分間放置する。この5Qの溶液を50mMグリシン
緩衝液25Q中に導入し、lMアスコルビン酸188m
(1を加え、pHを10.7に調整する。このバツチを
8゜Cで5時間穏やかに撹拌する。折りたたみ収率は0
.1469/QC理論量の73%)である。反応の経過
は高速液体クロマトグラフイーで監視する。
「ミニプロインスリン」折りたたみの総収率は(At参
照)理論量の約76%から約85%に上昇させることが
できる。
特許出願人  ヘキスト・アクチェンゲゼルシャフト外
2名

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)インスリン前駆体の「正しくない」構成体を再生す
    るにあたり、「正しくない」構成体を水性メジウム中、
    有機レドックス系または反応条件下にこのような有機レ
    ドックス系を生成する少なくとも1種の有機化合物の存
    在下に、過剰のメルカプタンと反応させることを特徴と
    する方法。 2)使用するインスリン前駆体の「正しくない」構成体
    は、式 I ▲数式、化学式、表等があります▼(式中、 R_1はHまたは化学的もしくは酵素的に切断除去でき
    るアミノ酸もしくはペプチド残基であり、 R_2はOHまたはアミノ酸もしくはペプチド残基、好
    ましくはOHであり、 R_3はHまたはCys−S保護基、好ましくは−SO
    _3^−または三級ブチル基であり、XはインスリンA
    およびB鎖を連結する残 基、好ましくはアミノ酸またはペプチド残基であり、 Yは遺伝子でコード可能なアミノ酸好まし くはThr、AlaまたはSer、とくにThrの残基
    であり、 Zは遺伝子でコード可能なアミノ酸好まし くはAsn、Gln、Asp、Glu、Gly、Ser
    、Thr、AlaまたはMet、とくにAsnの残基で
    あり、A1〜A20およびB1〜B29は、突然変異の
    ないまたは1個もしくは2個以上のアミノ酸残基の置換
    による突然変異があるインスリンのペプチド配列であり
    、好ましくは突然変異のないヒト、ブタまたはウシイン
    スリンとくにヒトまたはブタインスリンである) で示される−S−S−橋の開裂したインスリン前駆体の
    再構成に際して副生成物として形成される生成物である
    請求項1記載の方法。 3)反応は、「正しくない」構成体の濃度約0.1〜約
    100mg/ml、好ましくは約0.1〜約10mg/
    mlで行われる請求項1および2のいずれかに記載の方
    法。 4)メルカプタンとしてメルカプトエタノールおよび/
    またはシステインを使用する請求項1〜3のいずれかに
    記載の方法。 5)反応は、メルカプタンSH基/システイン−S単位
    (「正しくない」構成体中の)の比が少なくとも約5、
    好ましくは約5〜100に相当する過剰のメルカプタン
    とともに行う請求項1〜4のいずれかに記載の方法。 6)使用する有機レドックス系は一対の化合物でその一
    方の成分は式II ▲数式、化学式、表等があります▼(II) の構造要素を有する有機化合物または芳香族o−もしく
    はp−ジヒドロキシ化合物であり、その他方の成分は式
    IIの構造要素の酸化型である式II′ ▲数式、化学式、表等があります▼(II′) の構造要素を有する有機化合物またはo−もしくはp−
    キノンである請求項1〜5のいずれかに記載の方法。 7)反応条件下で有機レドックス系を生成する使用され
    る有機化合物は請求項6に挙げた個個の化合物1種また
    は2種以上である請求項1〜5のいずれかに記載の方法
    。 8)使用する有機レドックス系は一対の化合物、アスコ
    ルビン酸+デヒドロアスコルビン酸、ピロカテコール+
    o−キノンまたはヒドロキノン+p−キノンであり、反
    応条件下にこのようなレドックス系を生成する使用され
    る有機化合物はそれぞれこの化合物対の一方の成分のみ
    である請求項1〜7のいずれかに記載の方法。 9)反応はアスコルビン酸および/またはデヒドロアス
    コルビン酸の存在下に行われる請求項1〜7のいずれか
    に記載の方法。 10)メルカプタンと有機レドックス系を生成する化合
    物は、メルカプタン1g当量に対し有機レドックス系を
    生成する化合物が1/10,000〜10,000、好
    ましくは1/10〜10モルの割合で使用される請求項
    1〜9のいずれかに記載の方法。 11)水性反応メジウムは溶解した尿素、好ましくは約
    0.1〜1、とくに約0.1〜0.5モル濃度を含有す
    る請求項1〜10のいずれかに記載の方法。 12)反応は約7〜12、好ましくは約9.5〜11の
    pHで行う請求項1〜11のいずれかに記載の方法。
JP2008567A 1989-01-21 1990-01-19 インスリン前駆体の正しくない構成体を再生する方法 Pending JPH02233698A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3901718A DE3901718A1 (de) 1989-01-21 1989-01-21 Verfahren zur renaturierung falscher rekombinanten von insulinvorlaeufern
DE3901718.4 1989-01-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH02233698A true JPH02233698A (ja) 1990-09-17

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