JPH034784A - アミド化酵素及び該酵素によるc末端アミド化ペプチドの製造法 - Google Patents

アミド化酵素及び該酵素によるc末端アミド化ペプチドの製造法

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JPH034784A
JPH034784A JP1140760A JP14076089A JPH034784A JP H034784 A JPH034784 A JP H034784A JP 1140760 A JP1140760 A JP 1140760A JP 14076089 A JP14076089 A JP 14076089A JP H034784 A JPH034784 A JP H034784A
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (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】 [:産業上の利用分野〕 本発明は、ブタ心房の可溶性画分より得られ、分子量約
36000の新規アミド化酵素、並びに、同アミド化酵
素を使用したC末端アミド化ペプチドの製法に関するも
のである。
〔従来の技術〕
従来、ペプチド類が多く知られている。そのペプチド類
中には、C末端がアミド化されることにより、活性を示
すものが多く存在している。
これらのペプチドは生理活性を有するペプチドとして医
薬等に使用されている。
これらのC末端がアミド化されたペプチドが、生体内で
生成される過程については、いくつかの酵素が関与する
ものと推定されている。ペプチドのC末端がアミド化さ
れる場合は、そのペプチドのC末端にグリシンの付加し
た前駆体が、細胞中に存在するアミド化酵素によって修
飾を受けてC末端グリンンの一つ前のアミノ酸がアミド
′化するものと考えられている。
このようなペプチドのC末端にグリシンの付加した前駆
体をC末端グリンンの一つ前のアミノ酸をアミド化する
酵素の存在を最初に発表したのは、Bradburyら
[:Nature、298,686−688(1982
) 〕であり、その発表は、ヨードでラベルしたD−T
yr−ValGlyがブタ下垂体分泌か粒中のアミド化
酵素によって、D−Tyr−ValNH2に変換するこ
とを見出したことである。その後多くの研究グループに
よって、このような性質を持つ酵素の研究がなされた。
例えば、Murthyらは、中下垂体よりP A Ll
 −A酵素(分子量54000) 、PAM−8酵素(
分子量42000と37000 )を報告しCJ、B、
C,261,18151822(1986)〕、また、
Kizer  らはブタ下垂体より分子m 64000
の酵素を報告している( Endocrinology
、 118.2262−2267(1986) ]。更
に水野らは、アフリカッメガエルの皮膚より分子ffi
 39000のAE−I、八E−11a及び分子量34
000の^E−IIbの各酵素を得ている[:BBRC
137、984−991(1986)、特開昭62−2
89184号公報]。
また児島らは、ブタ心房の不溶性の膜画分より、分子f
fi 92000の酵素を発表している〔日本化学会抄
録番号210219(1988) :]。
そして、これらの酵素を用いてサケカルシトニン(特開
昭62−205795号公報)、サブスタンスP [B
BRC,l、48.24−30 (1987)  〕の
ような比較的長鎖のC末端がアミド化されたペプチドを
得ることについても知られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来の技術において、生理活性を有するC末端がア
ミド化されたペプチドを得る方法として、ペプチドのC
末端にグリシンを付加した前駆体をC末端のグリシンの
一つ前のアミノ酸をアミド化する場合に上記酵素を使用
しても反応後の生成物の回収量が少なく、また、これら
の酵素の製造原料の入手の点等で難点があった。
本発明は、これらの難点を解決したペプチドのC末端ア
ミド化に基質特異性を有する新規アミド化酵素並びに同
アミド化酵素を用いてC末端アミド化ペプチドの製造法
を提供することを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、ペプチドのC末端をアミド化する酵素の
探索を、本発明者らが独自に開発した全く新しいアッセ
イ系を使用し、広く天然界に酵素源を求めてスクリーニ
ングした結果、ブタの心房にD−Tyr−X−Glyを
D−Tyr−XNH,に変換する基質特異性を有する分
子l 36000の新規酵素を見出し、この酵素が、サ
ブスタンス−P、デスアセチルα−MSH,マストバラ
ン等の製造に有用であることを見出し、本発明を完成し
た。
本発明は、(a)ブタ心房の可溶性画分より得られ、(
b)分子量約36000、(c)安定p H範囲が4〜
9(50℃で1時間処理し安定)、(d)至適p++が
8〜9、(e)等電点が5〜8の性質を有する新規アミ
ド化酵素、並びに、C末端にグリシン残基を付加したペ
プチド前駆体に上記新規アミド化酵素を作用させてグリ
シン残基が欠失したC末端アミド化ペプチドの製法であ
る。
本発明のブタ心房の可溶性画分から得られる分子量約3
6000のアミド化酵素は、比較的容易に且つ多量に人
手できるブタの心房のミンチ化物を、トリス−塩酸緩衝
液(20m M、pH7,0)に浮遊させ、ポリトロン
等を用いてホモジナイズして遠心分離し、その上清を分
離した後、沈澱をトリス緩衝液にg2しホモジナイズし
て遠心分離する。この操作を繰り返し行い、上清を合わ
せて、50%飽和硫酸アンモニウムで塩析し、得られた
沈殿をトリス緩衝液に溶解し、透析、a縮し、DEAE
−)ヨバール、ブチル−トヨパール、キレ−ティングセ
ファロース6B、フェニルスーパーロース等にヨリtr
i ’JJして得ることができる。
このアミド化酵素の活性測定は、Bradbury (
Nature、 298.686 (1982) )に
よる125■でチロシンをヨード化した目J−D−Ty
r−Val−Gly をアミド化酵素の基質とし、”J
−D−Tyr−ValNH,が生成されることを追跡す
る方法、水野!:BBRC,137,984(1986
) )による1251−N−^c−D−Tyr−Val
−Glyを基質とし、251−N−^c−D−Tyr−
ValNII、が生成されることを追跡する方法で行う
ことができるが、本発明者らが新たに見出したラベル化
合物を使用しないで、アミド化酵素活性を測定する新し
い方法を採用すると、極めて操作簡易に、正確に測定す
ることができる。この方法は、)IPLC(高速液体ク
ロマトグラフィー)検出器として[ECD (エレクト
ロ ケミカル ディテクター)を付設したH P L 
Cアッセイ系を用いる方法である。
たとえば、本酵素活性のスクリーニング用基質としてD
−Tyr−X−Gly (Xは20種類のアミノ酸)を
合成し、この基質を使用してアミド化酵素がD−Tyr
X−NI(、に変換する状慢を、アミド化反応林了後に
この基質と生成物が分離する溶媒系を設定しであるH 
P L Cにかけ、検出器としてECD を使用した系
で検出する。ECD上を通過した基質は、電気化学的酸
化を受け、チロシンがキノン型に変換される。
その時に流れる電流を検知して、基質及び生成物に相当
するピークとして表現する。通常、2リボルトの電圧を
かげると、約5−10マイクロアンペアの電流が流れる
。第1図はD−Tyr−Met−Glyのポルクモグラ
ムを示す。この実験をXが20種類のアミノ酸で構成さ
れるD−Tyr−X−Gly について行い、予め合成
したD−Tyr−XNIIzと分離するIIPLCの展
開溶媒系を設定しておき、酵素反応終了後にHPLCに
かけて、基質と生成物とのピーク面積比によりアミド化
反応の進行を追跡した。
C末端アミド化酵禦の力価測定は、酵素標品をアスコル
ビン酸0.5m!、I、カタラーゼ100 μg/m 
1、硫H’M 50gM1ジイソプロビルフルオロフォ
スフェ)(DFP)5mM 、ペプスタチン10 μg
/mβ、基質のD−Tyr−!、1et−Gly 16
 μM (6μg/m A’) ヲ含むトリス−塩酸緩
衝液(0,02!I、p)18.0、反応総↑250μ
β)中で37℃で反応し、5分間沸騰することにより反
応を停止する。反応液を遠心分離し、上清をクロマトデ
スク4^(0,45μm1バイオフイ一ルド社製)で濾
過した後、AsahipaC0DP−50カラムによる
分析を、8%アセトニトリル0,1%トリフルオロ酢酸
(TFA)流速1 ml / mlの移動相によるII
 P L Cで行−った。基質のD−Tyr−!、1e
t−Gly及びアミド化されたDT y r −iA 
e t −X N H、の検出をεCD で行った。H
PLCによる分析例を第2図に示した。
酵素単位は上記条件下37℃、1時間にlpmolの基
質をアミド化する酵素Mを1単位とする。
本発明のC末端アミド化ペプチドの製造の原イ4(基質
)として用いられるC末端にグリシン残基を付加したペ
プチドとしては、サブスタンス−P前駆体、マストパラ
ン前駆体、デスアセチルαM S H前駆体等のペプチ
ドが具体的に挙げられるが、−船釣にD−Tyr−X−
GlyのペプチドでXが20種の有用なペプチドが用い
られる。
本発明の製法において、上記基質に上記酵素を反応させ
てC末端アミド化ペプチドを得る場合、C末端にグリシ
ンを有するペプチドの前駆体と酵素とを水性溶媒中にお
いて酵素反応を行わせることにより得ることができる。
なお、この反応溶媒中には銅イオン、たとえば硫酸銅及
びアスコルビン酸、カタラーゼを存在させ、約20℃〜
45℃、好適には37℃前後、pH6〜9、好適にはp
118〜9で行う。反応終了後は煮沸等の手段により反
応を停止させ、この反応液中より高速液体クロマトグラ
フィー等の通常の方法を使用して、目的とするC末端ア
ミド化ペプチドを得ることができる。
次に本発明を更に具体的に説明するため、本発明に使用
する酵素の製造例並びにC末端アミド化ペプチドの製法
の実施例を挙げる。
〔実施例〕
アミド化酵素の製造例 屠殺直後のブタ心房9.05kgをミンチスライザーで
細断した後、301の25mM ) ’)スー塩酸緩衝
液(pH8,6)に懸濁し、ポリトロンでホモゲナイズ
した後、このホモゲ不一トを10000  X gで3
0分間遠心分離してよ清を分離した。その後、沈殿を再
び301のトリス緩衝液に懸濁し、同様にホモゲナイズ
して遠心分離し、この抽出操作を3回繰返した。
得られた上清を合し、これに硫酸アンモニウムを50%
飽和になるように加えて塩析し、69.2g(総蛋白量
、8SA換算)の沈殿を得た。これを8βのトリス緩衝
液に溶解後、ホロウ ファイバー(llollowf 
1ber) (Ml’l 10000 %シュ /’)
  でaW及びaK6L、25 m AIのトリス緩衝
液で平衡化したDEAεトヨバール650M (12c
mX35cm)  に吸着させた。吸着物を0〜0.5
!、1食塩水によるリニアーグラジェントで溶出し、前
述したアッセイ系を使用してアミド化酵累活性を測定し
、活性画分を集めてトリス緩衝液で透析。
濃縮後、再びDE^巳トヨパール650 !、1にかけ
、0−0.31,1食塩水のリニアーグラジェントで溶
出し、MO−AとMO−8の二つの活性画分に分割した
(第3図参照)。
活性の強かった!、l D −8画分3.568をlQ
m!、I)リス−塩酸、pH8,0で平衡化したブチル
トヨバール650 Mカラム(3am X 24 cm
)  に吸着させ、10−0%の硫酸アンモニウム溶液
によるリニアーグラジェントで溶出し、λ10−8−1
、!、I O−8−2の活性画分に分離した(第4図参
照)。量的に多いMO−8−2121mgを0.05M
  )リス−塩酸緩衝液pH7,0,0,5M塩化ナト
リウムで平衡化した銅−キレ−ティングセファロース6
Bカラム(1,5cm X 17 am)  にかけ、
O−0,07M イミダゾールを含むトリ不一塩酸緩衝
液10.5M塩化ナトリウム溶液のりニア−グラジェン
トで溶出し、活性画分5mgを得た(第5図参照)。M
[]−8822画を更に10%硫酸アンモニウム10.
025M  ) IJス塩酸緩衝液で平衡化したフェニ
ルスーパーロースカラムクファルマンア、Phenyl
−superose HR515)  に吸着させ、1
0〜0%の硫酸アンモニウム溶液によるリニアーグラジ
ェントで溶出し、活性画分約50μgを得た(第6図参
照)。更に、スーパーロース(ファルマシア、5upe
rose 12)によるゲル濾過を行い、分子ff13
6000の活性画分を得た。
本酵素は、Cu”イオンが必須であり、酵素反応系から
銅イオンを抜き、50MM □)EDTAを添加すると
、酵素は完全に失活する。また、アスコルビン酸がない
と酵素活性は低下し、N−エチルマレイミドを抜いて1
0 m Mの7ステインを添加すると失活する。また、
pH4〜9.50℃で1時間加熱したり、凍結乾燥して
も安定であるが、ρ1(4〜9.70℃で1時間加熱す
ると完全に失活する。反応の最適なpHは8〜9である
。また等電点は5〜8である。
実施例1 基質としてサブスタンス−P前駆体〔サブスタンス−P
のC末端に相当するメチオニンにグリシンが付加された
ペプチド。ペプチド合成機A31430A(アプライド
バイオシステムズ社製品)で合成〕220m01  を
用い、0.05M のトリス塩酸(pH8,0)、0.
05n+Mのアスコルビン酸、100μg/mβのカタ
ラーゼ、50μ!、1の硫酸銅、5mMのジイソプロピ
ルフルオロフォスフェート、10Mg/m lのペプス
タチン、2800単位の製造例で製造した酵素の反応容
量計250μ!で、37℃で12時間反応させた後、5
分間煮沸して反応を停止させ、その後、イナートシルP
REP−ODSを充填した逆本目高速液体クロマトグラ
フィ(HPLC)にかけ、0〜60%アセトニトリルの
1%トリフルオロ酢酸溶液によるリニアーグラジェント
で溶出し、19nmolの反応生成物を得た。
この物質をペプチドシーケンサ(AB1470A)  
によるC末端アミド化構造の確認及びモルモットの摘出
回腸を使用した筋収縮実験により生物活性出現の確認を
行った。
ペプチドシーケンサ−によるサブスタンス−Pの確3忍 実施例1によりHPLCで回収したサブスタンス−p 
in mo+ を、ペプチドシーケンサ−を使用してア
ミノ酸配列の決定を行った。すなわち、11番目のアミ
ノ酸に相当するPTH−Met 及びPTH−MetN
H2に回収量の差、及びサブスタンス−PのC末端にG
lyの付加した前駆体の12番目のアミノ酸に相当する
PTH−Glyの回収量よりC末端アミド化の進行が容
易に測定できる。
次の第1表に、評品のサブスタンス−P1グリシンの付
加した前駆体、及び前駆体の酵素反応後の生成物のPT
)I アミノ酸回収p mol数を示す。
第  1  表 以上の結果より、11番目PTH−Met、 PTH−
MetNHzの回収量及びPTH−Gly の回収量比
より、酵素反応によりサブスタンス−P前駆体がサブス
タンス−Pに変換されたことを確認した。
実施例1によって生成したサブスタンス−Pの生物活性 モルモットを放血致死させ、回腸を摘出し、これを15
mf!のタイロート圧液を満たしたマグヌス管中に懸垂
した。張力はアイッソトーニックトランスジューサー(
日本電気三栄製品)及び動歪アンプ〈日本電気三栄製品
記+ 84 ”)を介して、ポリグラフ(日本電気三栄
製品363−8)  上に記録した。この結果を第2表
に示す。
第    2    表 実施例Iと同一条件で、2500単位の製造例で製造し
た精製酵素を用いて37℃で12時間反応させ、その後
生成物17n not をHP 1. Cで回収し、ベ
ブチドンーケンサーで生成物の確認を行った。PTHア
ミノ酸の回収p mol数を下記第3表に示す。
第3表 以上の結果より、標品のサブスタンス−P及び反応生成
物は、O,001mg/m EからO,Img/m l
の範囲で用量依存的にモルモット回陽を収縮させたが、
前駆合いのサブスタンス−PGlyは081mg/mβ
及び1mg/mffの添加により全く収縮を示さなかっ
た。
実施例2 基質としてマストバラン前駆体くマストパランのC末端
に相当するロインンにグリノンが付加されたI5アミノ
酸よりなるペプチド>20n molを用い、以上の結
果より、14番目のPTH−Leu 或いはPTIIf
、 e u N lイ2と15番目のPTH−GIy 
 と(7) Do 収量 比ヨリ、マストパランが生成
したことを56 a、?2した。
実施例3 基質としてデスアセチルα−M S N 前駆体くテス
アチルα−MSHのC末端に相当するバリンにグリシン
が付加された14アミノ酸よりなるペプチド)24n 
mol  を用い、実施例1と同一の条件で2600単
位の製造例で製造した精製酵素を用いて37℃、12時
間反応させた後、21Tl mol の生成物をHPL
Cで回収し、ペプチドシーケンサ−で生成物の確認を行
った。PTf(アミノ酸の回収pmalを次の第4表に
示す。
以上の結果より、13番目のPTH−Val 又はPT
HValNLと14番目のPTH−Gly との回収量
比Jl)、デスアセチルα−MSN が生成したことを
確認した。
参考例 本酵素によるD−Tyr−X−Gly (Xは20種類
の天然に存在するアミノ酸)のアミド化 05mM のアスコルビン酸、100μg/mβのカタ
ラーゼ、50MMの硫酸銅、5 m M のDFP  
(ジイソプロピルフルオロフォスフェート)、lOμg
7m flのペプスタチン、100100p のD−T
yr−X−Gly 、 500の酵素を含む0.02M
(p)I 8.0)  のトリス−塩酸緩衝液(反応総
量250μりの中で37℃、30分反応させた後、5分
間煮沸して反応を停止し、50μlの反応液をECD 
を付設したHPLC系(逆層、イナートンルPREPO
DS)にかけ、基質及び生成物の面債比より基質特異性
を検討した。30分で反応の完結した基質は、反応時間
を縮小することにより特異性を調べた。
その結果、本酵素の基質特異性は、以下の通りであった
+++ νal、 Asn、 Met、^sp、^la
、 Ile、 Leu、 Thr、 Gin++  P
ro、His、Tyr、Glu、Trp、Lys、Ar
g、Ser+  Phe、Gly、、Cys 〔発明の効果〕 本発明は、ブタ心房の可溶性画分より得られた新規酵素
と、これを用いて生理活性が強く医薬に広く用いられて
いるC末端アミド化ペプチドを収率よく工業的に製造す
る極めて有用な発明である。
【図面の簡単な説明】
第1図はアミド化酵素活性測定のために基質として1吏
用したD−Tyr−!、1et−Gly のポルタモグ
ラフテある。この結果より、活性を検出するためにHP
LCに付設したECDの検出電位を1ミリボルトに設定
した。 第2図は同検出による酵素反応後の基質と生成物の分離
を示す図である。 第3図はDEAE )ヨバール650 Mによるブタ心
房中の)、IO−^、 MO−8画分の分離を示す図で
ある。 第4図はブチルトヨパール650Mによるブタ心房中の
−40−8画分のMO−8−1,M[]−8−2画分の
分離を示す図である。 第5図は銅キレーティングセファ0−ス6Bによるブタ
心房中の!、I D−B −2画分のアミド化活性画分
の分離を示す図である。 第6図はフェニルスーパーロースHR515によるブタ
心房中の−10−B−2画分のアミド化活性画分の分離
を示す図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、次の性質、 (a)ブタ心房の可溶性画分より得られる、(b)分子
    量約36000である、 (c)安定pH範囲が4〜9(50℃で1時間処理し安
    定)である、 (d)至適pHが8〜9である、 (e)等電点5〜8である、 (f)ペプチドのC末端をアミド化する基質特異性を有
    する、アミド化酵素。 2、C末端にグリシン残基を付加したペプチド前駆体に
    、請求項1記載のアミド化酵素を作用させることを特徴
    とするグリシン残基が欠失したC末端アミド化ペプチド
    の製法。
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