JPH04210598A - レトロウイルスプロテアーゼの活性を測定する試薬および方法 - Google Patents
レトロウイルスプロテアーゼの活性を測定する試薬および方法Info
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- C07K14/005—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from viruses
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
[00013発明の背景
本発明はレトロウイルスプロテアーゼ、たとえばヒト免
疫不全症ウィルス(HI V)プロテアーゼの活性を測
定する試薬および方法に関する。さらに詳しくは、本発
明はHIVプロテアーゼおよび他のレトロウィルスプロ
テアーゼに対する新規な蛍光原性基質および蛍光測光検
定法に関する。 [0002]わずか数年前までは珍しい疾患であった後
天性免疫不全症候群は、現在では重大な疾患になってい
る。その結果、AIDSに打克つ薬剤およびワクチンの
開発のためにム厖マ大な努力が払われてきた。1983
年にはじめて同定されたAIDSウィルスはいくつかの
名前で呼ばれてきた。それは第三番目に知られたT−リ
ンパ球ウィルス(HTLV−I I I)であり、免疫
系内で複製する能力を有し、したがってT4” T−細
胞(またはCD 4 =細胞)の著しい破壊を招く (
たとえば、Ga1loら: Sc 1enc e、22
4: 500〜503.1984およびPopovic
ら:同誌:497〜500.1.984参照)。このし
1ヘロウイルスは、リンパ腺症関連ウィルス(LAV)
またはAIDS関連ウィルス(ARV)としても知られ
、つい最近、ヒト免疫不全症ウィルス(HI V)と呼
ばわるようになった。2種の異なるAIDSウィルス、
HIV−1とHIV−2が知られている。HIV−1は
1983年にMontagnierと共同研究者によっ
てパリのPa5teurInstituteで始めて確
認されたウィルスであり(Ann、Virol、In5
t、Pa5teur 135E、119〜134.1
984)、一方HIV−2はさらに最近、1986年に
Montagnierと共同研究者によって単離された
(Nature、326:662.1987)。本明細
書において用いられるH IVの語は、一般的な意味で
これらのウィルスを指すものである。 [0003]最近検討されているAIDSの処置へ利用
できる可能性のある有用なアプローチとして、レトロウ
ィルスプロテアーゼの阻害剤である合成ペプチドの開発
がある。すなわち、ヒト免疫不全症ウィルス(HI V
)を含めてし1−ロウイルスは、宿主によるポリ蛋白質
の合成を指図することによってそれ自身の遺伝子内容を
発現することが知られている。この前駆体はついで蛋白
分解による処理を受け、主要なウィルス酵素と構造蛋白
質を与える。ウィルスによってコードされた酵素、レト
ロウィルスプロテアーゼはポリ蛋白質内に含有され、ポ
リ蛋白質の特異的切断による成熟ウィルス蛋白質の生成
の役目を担っている。 [0004]HIVプロテアーゼのようなし1〜ロウイ
ルスプロテアーゼの、本発明者らによって開発された様
々の新規なペプチドインヒビターはたとえばp 24/
p 15のようなHIV切断部位に由来する約4〜8個
のアミノ酸残基の短いペプチドであり、こねらは内部C
H2NH結合アイソステイアを導入して修飾されている
。このようなペプチドの例は次の通りである。
疫不全症ウィルス(HI V)プロテアーゼの活性を測
定する試薬および方法に関する。さらに詳しくは、本発
明はHIVプロテアーゼおよび他のレトロウィルスプロ
テアーゼに対する新規な蛍光原性基質および蛍光測光検
定法に関する。 [0002]わずか数年前までは珍しい疾患であった後
天性免疫不全症候群は、現在では重大な疾患になってい
る。その結果、AIDSに打克つ薬剤およびワクチンの
開発のためにム厖マ大な努力が払われてきた。1983
年にはじめて同定されたAIDSウィルスはいくつかの
名前で呼ばれてきた。それは第三番目に知られたT−リ
ンパ球ウィルス(HTLV−I I I)であり、免疫
系内で複製する能力を有し、したがってT4” T−細
胞(またはCD 4 =細胞)の著しい破壊を招く (
たとえば、Ga1loら: Sc 1enc e、22
4: 500〜503.1984およびPopovic
ら:同誌:497〜500.1.984参照)。このし
1ヘロウイルスは、リンパ腺症関連ウィルス(LAV)
またはAIDS関連ウィルス(ARV)としても知られ
、つい最近、ヒト免疫不全症ウィルス(HI V)と呼
ばわるようになった。2種の異なるAIDSウィルス、
HIV−1とHIV−2が知られている。HIV−1は
1983年にMontagnierと共同研究者によっ
てパリのPa5teurInstituteで始めて確
認されたウィルスであり(Ann、Virol、In5
t、Pa5teur 135E、119〜134.1
984)、一方HIV−2はさらに最近、1986年に
Montagnierと共同研究者によって単離された
(Nature、326:662.1987)。本明細
書において用いられるH IVの語は、一般的な意味で
これらのウィルスを指すものである。 [0003]最近検討されているAIDSの処置へ利用
できる可能性のある有用なアプローチとして、レトロウ
ィルスプロテアーゼの阻害剤である合成ペプチドの開発
がある。すなわち、ヒト免疫不全症ウィルス(HI V
)を含めてし1−ロウイルスは、宿主によるポリ蛋白質
の合成を指図することによってそれ自身の遺伝子内容を
発現することが知られている。この前駆体はついで蛋白
分解による処理を受け、主要なウィルス酵素と構造蛋白
質を与える。ウィルスによってコードされた酵素、レト
ロウィルスプロテアーゼはポリ蛋白質内に含有され、ポ
リ蛋白質の特異的切断による成熟ウィルス蛋白質の生成
の役目を担っている。 [0004]HIVプロテアーゼのようなし1〜ロウイ
ルスプロテアーゼの、本発明者らによって開発された様
々の新規なペプチドインヒビターはたとえばp 24/
p 15のようなHIV切断部位に由来する約4〜8個
のアミノ酸残基の短いペプチドであり、こねらは内部C
H2NH結合アイソステイアを導入して修飾されている
。このようなペプチドの例は次の通りである。
【式4】
%式%
[0005]すなわち、HIVプロテアーゼは、AID
S薬剤の研究における論理にかなった治療標的である。 HIVプロテアーゼインヒビターの可能性の検討を容易
にし、リード化合物を至適化するためには、インヒビタ
ーの動力学的特性づけに便利な、自動化と高い処理鳳が
可能なアッセイが望まれる。HIVプロテアーゼの特性
づけに用いられた初期のアッセイは生成物と基質の固定
された時間間隔でのHPLC分離に基づくものであった
(たとえばMo Or eら:Biochem、Bio
hl及es、Commun、159,420〜42
5.1989;Darkeら:同誌156,297〜3
03.1988;5chneider &Kent:
Cell 54,363〜368.1988参照)、
HPLCアッセイは直ちに、所望の治療性を有するi(
I Vプロテアーゼインヒビターの開発の律速工程とな
った。インヒビターとHIVプロテアーゼの相互作用の
定量的動力学的特性づけが可能な連続アッセイが好まし
い。色素原性または蛍光原性基質を開発する策略が、本
発明者らにより、既知HIVプロテアーゼ切断部位の短
いペプチド基質を特性づけた本発明者らの仕事に基づい
て提案された(Tothら:Proc、Ileh A
m、Petide Sym且。、River &
Marsha11編、ESCOM、Lc 1den、
印刷中、1990)。加水分解酵素に対する蛍光原性基
質は、その高い感度により、生化学の分野で広く用いら
れてきた(たとえばGuilbault:Enzyma
tic Methodsof Analysis、
PergamonPress、1970.43〜47頁
参照)。 [0006]最近、Na5hedら(Biochem。 Bio h s、Res、Commun、163.
1079〜1085.1989およびHylandら:
Abstr、2nd Int、Conf、Dru
s R,eS、Immunologicand I
nfecti。 us Disease、AIDS、New Yor
kAcad、Sc i、l−20,1980)は、P1
位置にp−N02−Pheを含有する切断色素原性基質
に基づく分光測光アッセイを報告した。これらの場合、
基質はオクタペプチド、ノナペプチドおよびデカペプチ
ドであった。連続的でばないが、高い処理量が達成でき
る放射測定法によるI−(I Vプロテアーゼインヒビ
ターのスフノーユングアッセイ法がまた、Hyland
ら(前出)によって報告されている。 [0007]発明の詳細な説明 本発明によれば、し1−ロウイルスプロテアーゼ、たと
えばHIVプロテアーゼの新規な蛍光原性基質、および
これらの基質を用いるその蛍光測定アッセイが提供され
る。 [0008]好ましい新規な基質は、HIVプロテアー
ゼのp24/p15切断部に由来するヘキサペプチドA
c−Thr−I le−Nle−Nle−Gln−Ar
gNH2に基づいている。このヘキサペプチドはこの場
合、蛍光原性基たとえば2−アミノ安息香酸(Abz)
を好ましくはアセチル基(A c )の代わりにドナー
として導入し、蛍光原性基のアクセプターたとえばp−
二1へロフェニルアラニン(p−NO2−P h e)
を好ましくはI)1′位置にアクセプターとして導入し
て修飾し、新規な分子内消光蛍光原性基質、X−The
−I 1e−NIe−Phe (Y) −Gln−A
rg−NH2(式中、Xは蛍光原性基であり、Yは蛍光
原性基のアクセプターである)を提供する。好ましい蛍
光原性基質はしたがって、!・〜bz−The−I 1
e−Nle−Phe (p−N02 ) −G l
n−Ar g−NH2である。便宜上、この新規な基質
を本明細書゛ではAbz−NF” −6とも)呼ぶこと
にする。 [0009]新規な蛍光測光アッセイは、既知量の蛍光
原性基質を分光測光蛍光計の蛍光セルに取り、既知量の
レトロウィルスプロテアーゼと37℃でインキュベート
し、経時的な蛍光の変化を測定し、蛍光強度の変化を生
成物の濃度変化と関連づけた標準曲線と比較することに
よってレトロウィルスプロテアーゼのモル速度を求める
ことからなるレトロウィルスプロテアーゼたとえばHI
Vプロテアーゼの測定方法である。 [00101北述の好ましい蛍光原性基質には、様々な
修飾が可能で、レトロウィルスプロテアーゼの蛍光測光
アッセイにおいて実質的に同様な有利な結果が得られる
ことは明らかである。すなわち、HIVプロテアーゼの
アッセイに際しては、Xは任意の蛍光原性基(アシドラ
セン、アミノベンゾイル、インドール、アミノエチルナ
フチル等)およびその修飾された基でN末端アミン官能
基に結合し、たとえばAb z、ダンシル(5−ジメチ
ルアミノ−ナフタレン−1−スルホニル 4−グアニジノ安息香酸およびそれらの誘導体、たとえ
ばN−メチルAbz,4−クロロ−Abz,5−クロロ
Abz,6−クロロ−Abz,3.5−ジブロモAb2
;ニコチン酸の誘導体たとえば6−アミノ、2−アミノ
、2−クロロニコチン酸およびニフルム酸;4ーグアニ
ジノ安息香酸の誘導体;ダンシルの誘導体;その他の誘
導体である。 [0011]Yは、蛍光原性ドナーXの蛍光エネルギー
を吸収し、XとYが共有結合的に接近した近位に保持さ
れた場合、蛍光発光を減衰させる消光芳香族基を有する
任意のアミノ酸誘導体である。例としてはTrp,Ty
r,Phe (p−NO2 )、Phe (m−N
O2 )およびそれらのハロゲン化誘導体がある。 [0 0 1 2]蛍光ドナーとアクセプター基,Xお
よびYの変化のほかに、基質配列中のアミノ酸も、考慮
される特定のレトロウィルスプロテアーゼに対する親和
性および動力学的特性を至適化するために変化させるこ
とができる。 [0013]HIVプロテアーゼの場合、位置3(Nl
e)は、Leu,Val,I le,Phe.Tyr,
Chaおよび他の疎水性残基によって置換できる。位置
2(Ile)は同様に他の疎水性残基に変えることがで
きる。位置](Thr)はSe r,Glu,Arg,
LyS等のような親木性残基で置換することができる。 位置5(Glu)は各種の疎水性および親水性残基によ
って置換できる。位置6(Arg)は、親水性残基、L
ys,HArg,Glu,Asp等で置換できる。 [0 0 1 4]また、ドナーとアクセプターの基の
位置は、位置Xにアクセプターまたは消光基を、位置Y
におけるアミノ酸にドナー基を導入することによって交
換することができる。たとえば、Xにp−ニトロ安息香
酸基を、YにP h e (m−NH2)を使用する
ことができる。 [0015]アクセプター基Yは、切断生成物のC−末
端切片における他の位置に配置されてもよく、たとえは
位置5におけるGluまたは位置6におけるArgを置
換してもよい。この場合、位置4は疎水性残基たとえは
Leu、Val、I le、Phe、Cha、Tyrお
よびNleで占拠されることになる。C−末端アミドは
また同様に、アクセプター基たとえばニトロベンジルア
ミンで置換することができる。これは、基質内のドナー
とアクセプターの間の距離の増大はバックグランド蛍光
を増加し、切断による差を小さくするのであまり望まし
くない。しかしながら、これは、与えられたレトロウィ
ルスプロテアーゼの特定の基質要求に適応するために必
要である。 [0016l発明の詳細な説明 本発明を構成する主題については、本明細書の特許請求
の範囲に特定して指摘され、また明瞭に請求されている
が、本発明は、以下の本発明の好ましい態様の、図面を
参照した詳細な説明によって、よりよく理解できるもの
と考える。 [0017l図1は、本発明の新規な基質の一例、 A
bz−Thr Ile Nle Phe (p
NO2)Gln−Arg−NH2(ABZ−NF”−
6)および生成物、Abz−Thr−I 1e−Nle
−OH(ABZ−TIN−OH)の0.1mM溶液の蛍
光発光スペクトル(励起波長=337nm)を示すグラ
フであり、ドナー(ABZ)とアクセプター[Phe(
p−No2)〕発色団の近接による基質内での蛍光の消
光が明らかにされている。蛍光の大きさを発光波長に対
してプロットしである。 [00181図2は、Abz−Thr−I 1e−Nl
ePhe(p−No2)−Gln−Arg−NH2(A
BZ−NF”−6)(溶出時間=42.1分)ならびに
生成物Abz−Thr−I 1e−Nle−OH(溶出
時間=37.4分)およびHPhe (p N02)
GIn−Arg−NH2(溶出時間=17.7分)
のHPLCにおける溶出パターン像を示す。他のピーク
は緩衝液成分によるものである。UV吸収を時間に対し
てプロットしである。 [00191図3は、蛍光発光が時間の関数として増加
することを示すグラフで、使用した条件下でのアッセイ
の直線部分を示している。初期のキネティックスは、至
適条件(励起=337nm、発光=410nm)で電磁
撹拌下25℃においてSLM8000C蛍光計でモニタ
ノングした。蛍光を時間に対してプロットしである。 [00201本発明の好ましい新規な蛍光原性基質およ
びその類縁体は、たとえばP1′位置にPhe(p−N
O2)のようなアクセプター残基ならびにたとえばN−
末端位置およびC−末端アミドに2−アミノ安息香酸(
Abz)のような蛍光原性基の導入のために改良するほ
かは、既知の溶液および固相ペプチド合成法によって作
成することができる。好ましいペプチド合成法は、Ta
mら(J、Am、Chem、Soc、105.6442
〜6445.1983)の操作により改良された慣用の
Merrifieldの固相法(J、 Am、 Che
m、 Soc、 85.2149〜2154.1963
)に従うものである。 [00211本発明の特定の好ましい態様をさらに詳細
に例示するため、実験室的製造操作を以下に例示するよ
うに実施した。本発明がこれらの特定の例によって限定
されるものではないことを理解すべきである。 [0022]但 材料および方法 HIVプロテアーゼ基質の固相合成 アセチルへキサペプチドアミドを、p−メトキシベンズ
ヒドリルアミンポリマーを用いる慣用の固相ペプチド合
成によって製造した。各合成ごとに0.5gのポリマー
を使用した(0.5モル)。Boc−アミノ酸の導入に
は以下の合成プロトコールを使用した。 脱保護:50%トリフルオロ酢酸/CH2Cl25分お
よび25分 CH2Cl2 2X1分 イソプロパツール 2×1分 CH2Cl2 2X1分 中和:10%ジイソプロピルエチルアミン/CH2C1
23分および5分 CH2Cl2 2X1分 DMF 2X1分 カップリング:4当量のBoc−アミノ酸と4当量のジ
イソプロピルカルボジイミド、4当量のヒドロキシベシ
ゾトリアゾールの存在下、DMF中2時間。DMF中で
のカップリングはカイゼル反応が陽性であった場合には
反復した。完成したペプチドはTamら(J、 Am、
Chem、Soc、105.6442〜6445.1
983)のHF/アニゾール9:1処理によって切断し
た。 粗製ペプチドを20%酢酸に溶解し、凍結乾燥した。こ
れらをC18半製造用カラム上0.1%TFAとアセト
ニトリルの勾配を用いて逆相HPLCで精製した。それ
らの構造は高分解マススペクトル、NMRおよびアミノ
酸分析で確認した。 [0023] HPLCアッセイ HPLCHIVプロテアーゼアッセイは、2個のcyS
残基(Cys67、Cys9” )が遊離スルフヒドリ
ル基による複雑化を消失させるためにアイソステリック
なα−アミノ酪酸で置換した合成HIVプロテアーゼ(
Sehneider & Kent:Ce1l、5
4.363〜368.1988)、または大腸菌で発現
されたクローン化物質を用いて実施した。試験したすべ
ての場合で、切断パターンおよび阻害結果は同一であっ
た。合成HPLC−精製プロ精製−ロチアーゼ5mg/
m 1 )をアッセイ緩衝液(20mM リン酸塩、
20%グリセロール、0.1%CHAPS、pH6,4
)に溶解した。0.1mMの基質20μlをアッセイ緩
衝液20μlと混合し、保存HIVプロテアーゼ10
/11を加え、ついで25℃で所望の時間インキュベー
トした。 10%TEA50μlを加えて反応を停止させた。サン
プルをC+5HPLCカラムに適用し、0.05%TF
Aで5分間ついで0〜40%アセトニトリル勾配で40
分間展開した。阻害実験では、プロテアーゼ溶液10μ
mを25℃において、0.1mMのインヒビター(DM
SOに溶解し、アッセイ緩衝液で0.1mMに希釈)2
0μlとともに10分間ブレインキュベートした。次に
、試験基質、アセチル−Thr−I le −Me t
−Me t−Gln−Arg−NF2またはAbz−
NF傘6.20μlを加えて、切断の阻害を測定した。 上述のように反応を停止し、切断率をHPLCでモニタ
リングした。Abz−Thr−I Ie−Nle−Ph
e (pNO2)−G1 n−Arg−NF2の切断
パターンを確認するために、HPLCで判断されるよう
に切断を完結させ、2種の生成物のピークをHPLCで
単離した。合成HIVプロテアーゼまたは大腸菌から発
現され精製された酵素、いずれとのインキュベーション
でも同じHPLCパターンが得られた(図2)。基質の
保持時間は41.1分、一方Abz−Thr−I 1e
−Nleでは37.4分、Phe (p−NO2)−G
ln−Arg−NF2では17.7分であった。生成ペ
プチドの同一性はFABMSおよびアミノ酸分析で確認
された。 [0024]蛍光スペクトル 励起および発光スペクトルはSLM8000分光計で測
定した。基質、Abz−NF” −6およびN−末端生
成物、Abz−Th r−I 1e−Nle−OHはい
ずれも吸収極大を337nmに、広い発光極大を390
〜440nmに示す。基質と生成物を同時濃度で比較す
ると、酵素による加水分解で励起は10倍、発光は6倍
と劇的な増大を示す。初期力イネティクスは、至適条件
で(励起=337nm、発光=410 nm) 、電磁
撹拌器で撹拌しながら25℃でモニタリングした。
S薬剤の研究における論理にかなった治療標的である。 HIVプロテアーゼインヒビターの可能性の検討を容易
にし、リード化合物を至適化するためには、インヒビタ
ーの動力学的特性づけに便利な、自動化と高い処理鳳が
可能なアッセイが望まれる。HIVプロテアーゼの特性
づけに用いられた初期のアッセイは生成物と基質の固定
された時間間隔でのHPLC分離に基づくものであった
(たとえばMo Or eら:Biochem、Bio
hl及es、Commun、159,420〜42
5.1989;Darkeら:同誌156,297〜3
03.1988;5chneider &Kent:
Cell 54,363〜368.1988参照)、
HPLCアッセイは直ちに、所望の治療性を有するi(
I Vプロテアーゼインヒビターの開発の律速工程とな
った。インヒビターとHIVプロテアーゼの相互作用の
定量的動力学的特性づけが可能な連続アッセイが好まし
い。色素原性または蛍光原性基質を開発する策略が、本
発明者らにより、既知HIVプロテアーゼ切断部位の短
いペプチド基質を特性づけた本発明者らの仕事に基づい
て提案された(Tothら:Proc、Ileh A
m、Petide Sym且。、River &
Marsha11編、ESCOM、Lc 1den、
印刷中、1990)。加水分解酵素に対する蛍光原性基
質は、その高い感度により、生化学の分野で広く用いら
れてきた(たとえばGuilbault:Enzyma
tic Methodsof Analysis、
PergamonPress、1970.43〜47頁
参照)。 [0006]最近、Na5hedら(Biochem。 Bio h s、Res、Commun、163.
1079〜1085.1989およびHylandら:
Abstr、2nd Int、Conf、Dru
s R,eS、Immunologicand I
nfecti。 us Disease、AIDS、New Yor
kAcad、Sc i、l−20,1980)は、P1
位置にp−N02−Pheを含有する切断色素原性基質
に基づく分光測光アッセイを報告した。これらの場合、
基質はオクタペプチド、ノナペプチドおよびデカペプチ
ドであった。連続的でばないが、高い処理量が達成でき
る放射測定法によるI−(I Vプロテアーゼインヒビ
ターのスフノーユングアッセイ法がまた、Hyland
ら(前出)によって報告されている。 [0007]発明の詳細な説明 本発明によれば、し1−ロウイルスプロテアーゼ、たと
えばHIVプロテアーゼの新規な蛍光原性基質、および
これらの基質を用いるその蛍光測定アッセイが提供され
る。 [0008]好ましい新規な基質は、HIVプロテアー
ゼのp24/p15切断部に由来するヘキサペプチドA
c−Thr−I le−Nle−Nle−Gln−Ar
gNH2に基づいている。このヘキサペプチドはこの場
合、蛍光原性基たとえば2−アミノ安息香酸(Abz)
を好ましくはアセチル基(A c )の代わりにドナー
として導入し、蛍光原性基のアクセプターたとえばp−
二1へロフェニルアラニン(p−NO2−P h e)
を好ましくはI)1′位置にアクセプターとして導入し
て修飾し、新規な分子内消光蛍光原性基質、X−The
−I 1e−NIe−Phe (Y) −Gln−A
rg−NH2(式中、Xは蛍光原性基であり、Yは蛍光
原性基のアクセプターである)を提供する。好ましい蛍
光原性基質はしたがって、!・〜bz−The−I 1
e−Nle−Phe (p−N02 ) −G l
n−Ar g−NH2である。便宜上、この新規な基質
を本明細書゛ではAbz−NF” −6とも)呼ぶこと
にする。 [0009]新規な蛍光測光アッセイは、既知量の蛍光
原性基質を分光測光蛍光計の蛍光セルに取り、既知量の
レトロウィルスプロテアーゼと37℃でインキュベート
し、経時的な蛍光の変化を測定し、蛍光強度の変化を生
成物の濃度変化と関連づけた標準曲線と比較することに
よってレトロウィルスプロテアーゼのモル速度を求める
ことからなるレトロウィルスプロテアーゼたとえばHI
Vプロテアーゼの測定方法である。 [00101北述の好ましい蛍光原性基質には、様々な
修飾が可能で、レトロウィルスプロテアーゼの蛍光測光
アッセイにおいて実質的に同様な有利な結果が得られる
ことは明らかである。すなわち、HIVプロテアーゼの
アッセイに際しては、Xは任意の蛍光原性基(アシドラ
セン、アミノベンゾイル、インドール、アミノエチルナ
フチル等)およびその修飾された基でN末端アミン官能
基に結合し、たとえばAb z、ダンシル(5−ジメチ
ルアミノ−ナフタレン−1−スルホニル 4−グアニジノ安息香酸およびそれらの誘導体、たとえ
ばN−メチルAbz,4−クロロ−Abz,5−クロロ
Abz,6−クロロ−Abz,3.5−ジブロモAb2
;ニコチン酸の誘導体たとえば6−アミノ、2−アミノ
、2−クロロニコチン酸およびニフルム酸;4ーグアニ
ジノ安息香酸の誘導体;ダンシルの誘導体;その他の誘
導体である。 [0011]Yは、蛍光原性ドナーXの蛍光エネルギー
を吸収し、XとYが共有結合的に接近した近位に保持さ
れた場合、蛍光発光を減衰させる消光芳香族基を有する
任意のアミノ酸誘導体である。例としてはTrp,Ty
r,Phe (p−NO2 )、Phe (m−N
O2 )およびそれらのハロゲン化誘導体がある。 [0 0 1 2]蛍光ドナーとアクセプター基,Xお
よびYの変化のほかに、基質配列中のアミノ酸も、考慮
される特定のレトロウィルスプロテアーゼに対する親和
性および動力学的特性を至適化するために変化させるこ
とができる。 [0013]HIVプロテアーゼの場合、位置3(Nl
e)は、Leu,Val,I le,Phe.Tyr,
Chaおよび他の疎水性残基によって置換できる。位置
2(Ile)は同様に他の疎水性残基に変えることがで
きる。位置](Thr)はSe r,Glu,Arg,
LyS等のような親木性残基で置換することができる。 位置5(Glu)は各種の疎水性および親水性残基によ
って置換できる。位置6(Arg)は、親水性残基、L
ys,HArg,Glu,Asp等で置換できる。 [0 0 1 4]また、ドナーとアクセプターの基の
位置は、位置Xにアクセプターまたは消光基を、位置Y
におけるアミノ酸にドナー基を導入することによって交
換することができる。たとえば、Xにp−ニトロ安息香
酸基を、YにP h e (m−NH2)を使用する
ことができる。 [0015]アクセプター基Yは、切断生成物のC−末
端切片における他の位置に配置されてもよく、たとえは
位置5におけるGluまたは位置6におけるArgを置
換してもよい。この場合、位置4は疎水性残基たとえは
Leu、Val、I le、Phe、Cha、Tyrお
よびNleで占拠されることになる。C−末端アミドは
また同様に、アクセプター基たとえばニトロベンジルア
ミンで置換することができる。これは、基質内のドナー
とアクセプターの間の距離の増大はバックグランド蛍光
を増加し、切断による差を小さくするのであまり望まし
くない。しかしながら、これは、与えられたレトロウィ
ルスプロテアーゼの特定の基質要求に適応するために必
要である。 [0016l発明の詳細な説明 本発明を構成する主題については、本明細書の特許請求
の範囲に特定して指摘され、また明瞭に請求されている
が、本発明は、以下の本発明の好ましい態様の、図面を
参照した詳細な説明によって、よりよく理解できるもの
と考える。 [0017l図1は、本発明の新規な基質の一例、 A
bz−Thr Ile Nle Phe (p
NO2)Gln−Arg−NH2(ABZ−NF”−
6)および生成物、Abz−Thr−I 1e−Nle
−OH(ABZ−TIN−OH)の0.1mM溶液の蛍
光発光スペクトル(励起波長=337nm)を示すグラ
フであり、ドナー(ABZ)とアクセプター[Phe(
p−No2)〕発色団の近接による基質内での蛍光の消
光が明らかにされている。蛍光の大きさを発光波長に対
してプロットしである。 [00181図2は、Abz−Thr−I 1e−Nl
ePhe(p−No2)−Gln−Arg−NH2(A
BZ−NF”−6)(溶出時間=42.1分)ならびに
生成物Abz−Thr−I 1e−Nle−OH(溶出
時間=37.4分)およびHPhe (p N02)
GIn−Arg−NH2(溶出時間=17.7分)
のHPLCにおける溶出パターン像を示す。他のピーク
は緩衝液成分によるものである。UV吸収を時間に対し
てプロットしである。 [00191図3は、蛍光発光が時間の関数として増加
することを示すグラフで、使用した条件下でのアッセイ
の直線部分を示している。初期のキネティックスは、至
適条件(励起=337nm、発光=410nm)で電磁
撹拌下25℃においてSLM8000C蛍光計でモニタ
ノングした。蛍光を時間に対してプロットしである。 [00201本発明の好ましい新規な蛍光原性基質およ
びその類縁体は、たとえばP1′位置にPhe(p−N
O2)のようなアクセプター残基ならびにたとえばN−
末端位置およびC−末端アミドに2−アミノ安息香酸(
Abz)のような蛍光原性基の導入のために改良するほ
かは、既知の溶液および固相ペプチド合成法によって作
成することができる。好ましいペプチド合成法は、Ta
mら(J、Am、Chem、Soc、105.6442
〜6445.1983)の操作により改良された慣用の
Merrifieldの固相法(J、 Am、 Che
m、 Soc、 85.2149〜2154.1963
)に従うものである。 [00211本発明の特定の好ましい態様をさらに詳細
に例示するため、実験室的製造操作を以下に例示するよ
うに実施した。本発明がこれらの特定の例によって限定
されるものではないことを理解すべきである。 [0022]但 材料および方法 HIVプロテアーゼ基質の固相合成 アセチルへキサペプチドアミドを、p−メトキシベンズ
ヒドリルアミンポリマーを用いる慣用の固相ペプチド合
成によって製造した。各合成ごとに0.5gのポリマー
を使用した(0.5モル)。Boc−アミノ酸の導入に
は以下の合成プロトコールを使用した。 脱保護:50%トリフルオロ酢酸/CH2Cl25分お
よび25分 CH2Cl2 2X1分 イソプロパツール 2×1分 CH2Cl2 2X1分 中和:10%ジイソプロピルエチルアミン/CH2C1
23分および5分 CH2Cl2 2X1分 DMF 2X1分 カップリング:4当量のBoc−アミノ酸と4当量のジ
イソプロピルカルボジイミド、4当量のヒドロキシベシ
ゾトリアゾールの存在下、DMF中2時間。DMF中で
のカップリングはカイゼル反応が陽性であった場合には
反復した。完成したペプチドはTamら(J、 Am、
Chem、Soc、105.6442〜6445.1
983)のHF/アニゾール9:1処理によって切断し
た。 粗製ペプチドを20%酢酸に溶解し、凍結乾燥した。こ
れらをC18半製造用カラム上0.1%TFAとアセト
ニトリルの勾配を用いて逆相HPLCで精製した。それ
らの構造は高分解マススペクトル、NMRおよびアミノ
酸分析で確認した。 [0023] HPLCアッセイ HPLCHIVプロテアーゼアッセイは、2個のcyS
残基(Cys67、Cys9” )が遊離スルフヒドリ
ル基による複雑化を消失させるためにアイソステリック
なα−アミノ酪酸で置換した合成HIVプロテアーゼ(
Sehneider & Kent:Ce1l、5
4.363〜368.1988)、または大腸菌で発現
されたクローン化物質を用いて実施した。試験したすべ
ての場合で、切断パターンおよび阻害結果は同一であっ
た。合成HPLC−精製プロ精製−ロチアーゼ5mg/
m 1 )をアッセイ緩衝液(20mM リン酸塩、
20%グリセロール、0.1%CHAPS、pH6,4
)に溶解した。0.1mMの基質20μlをアッセイ緩
衝液20μlと混合し、保存HIVプロテアーゼ10
/11を加え、ついで25℃で所望の時間インキュベー
トした。 10%TEA50μlを加えて反応を停止させた。サン
プルをC+5HPLCカラムに適用し、0.05%TF
Aで5分間ついで0〜40%アセトニトリル勾配で40
分間展開した。阻害実験では、プロテアーゼ溶液10μ
mを25℃において、0.1mMのインヒビター(DM
SOに溶解し、アッセイ緩衝液で0.1mMに希釈)2
0μlとともに10分間ブレインキュベートした。次に
、試験基質、アセチル−Thr−I le −Me t
−Me t−Gln−Arg−NF2またはAbz−
NF傘6.20μlを加えて、切断の阻害を測定した。 上述のように反応を停止し、切断率をHPLCでモニタ
リングした。Abz−Thr−I Ie−Nle−Ph
e (pNO2)−G1 n−Arg−NF2の切断
パターンを確認するために、HPLCで判断されるよう
に切断を完結させ、2種の生成物のピークをHPLCで
単離した。合成HIVプロテアーゼまたは大腸菌から発
現され精製された酵素、いずれとのインキュベーション
でも同じHPLCパターンが得られた(図2)。基質の
保持時間は41.1分、一方Abz−Thr−I 1e
−Nleでは37.4分、Phe (p−NO2)−G
ln−Arg−NF2では17.7分であった。生成ペ
プチドの同一性はFABMSおよびアミノ酸分析で確認
された。 [0024]蛍光スペクトル 励起および発光スペクトルはSLM8000分光計で測
定した。基質、Abz−NF” −6およびN−末端生
成物、Abz−Th r−I 1e−Nle−OHはい
ずれも吸収極大を337nmに、広い発光極大を390
〜440nmに示す。基質と生成物を同時濃度で比較す
ると、酵素による加水分解で励起は10倍、発光は6倍
と劇的な増大を示す。初期力イネティクスは、至適条件
で(励起=337nm、発光=410 nm) 、電磁
撹拌器で撹拌しながら25℃でモニタリングした。
【0025】Uvスペクトル
基質、Abz−NF”−6およびN−末端生成物、Ab
z−Thr−I 1e−Nle−OHの吸収スペクトル
はBechman DU−8分光光度計で記録した。 基質は極大を238 nmおよび254nmに示すが、
分裂生成物は極大を318nmおよび252 nmに示
す。 [0026]蛍光アツセイ 96−ウェルELISAプレート上の蛍光測定はTit
ertek Fluoroskan II、Ver
sion3.1を用いて行った。355nmの励起フィ
ルターおよび430nmの発光フィルターを使用した。 HIVプロテアーゼの保存溶液(0,1mg/m1)1
0μlを5種の異なる濃度のAbz−NF”−6と、最
終容量100μm、37℃でインキュベートし、各ウェ
ルにつき5分毎に蛍光の増大をモニタリングした。1m
MAbz−NF” −6のDMSO中保存溶液を使用し
た。蛍光強度の変化と生成物の濃度の変化の関係の標準
曲線を使用して、蛍光変化をモル速度に変換した。イン
ヒビターのKi測測定ための濃度範囲を予め定めるため
には、予備アッセイをHPLCで行うのが便利なことが
わかった。アッセイ緩衝液(pH6,4)中 0.1m
Mのインヒビター20μlとHIVプロテアーゼ(0,
05mg/m1の保存溶液)10Izlとを25℃で5
〜10分間ブレインキュベートした。0.1mMAbz
−NF”−6,20μlを加え、反応を1時間続けた。 10%TFA 60μlを加えて反応を停止させ、切
断量をHPLCで測定した。インヒビターの不存在下に
は、完全な切断が起こる。残った基質の量により、評価
されたKiから蛍光アッセイのためのインヒビターの濃
度範囲の適当な選択が可能になる。 [00271懸 発色団基質として可能性のある次の配列の6種のペプチ
ドを製造した。 H−$@r−Ph@−Asn−Phe (P−No2)
4ro−Gln−Val−’mべ凪■−^rg−Lys
−Zle−Leu−1’h*(p−No2 )−T、e
u−Asp−Gly−4XH−コ「−一−km−!’h
e(p−)E)1 )−E’2:O−El@−B@rニ
ー1’1:o−oHAc−Lau−Asin−Jh@(
m→メ言)−Pro−X1e−5eQニーkKEilム
c−Thr−11e−pha (p−No、 )−1i
Le−Gln−Arq−ME。 Ac4br−!1a−NleJh* (P−Not )
−Gln−Arg−Ni!。 これら6種のペプチド中、最後のP1′位置にPhe(
p−NO2)をもつもののみが、所望のHPLCアッセ
イ条件および1時間のインキュベーション時間で切断を
示した。Hylandら(前出)は、上に製造したもの
とやや類似のただしカルボキシ末端のアミノ酸が保護さ
れている発色団オクタペプチド基質、Ac−ArgLy
s−’I Ie、Leu−Phe (p−NO2)−L
eu−As p −G 1 y−NF2を報告している
。Na5hadら(前出)は2種の発色団ペプチド基質
で、分光測光法によるアッセイの基礎になるAc−Ly
s−Ala−3er−Gln−Phe (p−NO2)
−Pro−Va 1−Va 1−NF2およびH−Th
r−Phe −G 1n−Ala−Phe (p−N
O2) −Pro−Leu−Ar g −A l a−
OHを報告している。しかしながら、これらの3種の場
合は、加水分解が発色団残基をC末端に残して起こるの
で、大きなスペクトル変化を生じる。 N末端における発色団残基の場合にみられる小さなスペ
クトル変化により、本明細書において定義される新規な
蛍光原性基質が開発され、新規な蛍光測定アッセイが得
られた。
z−Thr−I 1e−Nle−OHの吸収スペクトル
はBechman DU−8分光光度計で記録した。 基質は極大を238 nmおよび254nmに示すが、
分裂生成物は極大を318nmおよび252 nmに示
す。 [0026]蛍光アツセイ 96−ウェルELISAプレート上の蛍光測定はTit
ertek Fluoroskan II、Ver
sion3.1を用いて行った。355nmの励起フィ
ルターおよび430nmの発光フィルターを使用した。 HIVプロテアーゼの保存溶液(0,1mg/m1)1
0μlを5種の異なる濃度のAbz−NF”−6と、最
終容量100μm、37℃でインキュベートし、各ウェ
ルにつき5分毎に蛍光の増大をモニタリングした。1m
MAbz−NF” −6のDMSO中保存溶液を使用し
た。蛍光強度の変化と生成物の濃度の変化の関係の標準
曲線を使用して、蛍光変化をモル速度に変換した。イン
ヒビターのKi測測定ための濃度範囲を予め定めるため
には、予備アッセイをHPLCで行うのが便利なことが
わかった。アッセイ緩衝液(pH6,4)中 0.1m
Mのインヒビター20μlとHIVプロテアーゼ(0,
05mg/m1の保存溶液)10Izlとを25℃で5
〜10分間ブレインキュベートした。0.1mMAbz
−NF”−6,20μlを加え、反応を1時間続けた。 10%TFA 60μlを加えて反応を停止させ、切
断量をHPLCで測定した。インヒビターの不存在下に
は、完全な切断が起こる。残った基質の量により、評価
されたKiから蛍光アッセイのためのインヒビターの濃
度範囲の適当な選択が可能になる。 [00271懸 発色団基質として可能性のある次の配列の6種のペプチ
ドを製造した。 H−$@r−Ph@−Asn−Phe (P−No2)
4ro−Gln−Val−’mべ凪■−^rg−Lys
−Zle−Leu−1’h*(p−No2 )−T、e
u−Asp−Gly−4XH−コ「−一−km−!’h
e(p−)E)1 )−E’2:O−El@−B@rニ
ー1’1:o−oHAc−Lau−Asin−Jh@(
m→メ言)−Pro−X1e−5eQニーkKEilム
c−Thr−11e−pha (p−No、 )−1i
Le−Gln−Arq−ME。 Ac4br−!1a−NleJh* (P−Not )
−Gln−Arg−Ni!。 これら6種のペプチド中、最後のP1′位置にPhe(
p−NO2)をもつもののみが、所望のHPLCアッセ
イ条件および1時間のインキュベーション時間で切断を
示した。Hylandら(前出)は、上に製造したもの
とやや類似のただしカルボキシ末端のアミノ酸が保護さ
れている発色団オクタペプチド基質、Ac−ArgLy
s−’I Ie、Leu−Phe (p−NO2)−L
eu−As p −G 1 y−NF2を報告している
。Na5hadら(前出)は2種の発色団ペプチド基質
で、分光測光法によるアッセイの基礎になるAc−Ly
s−Ala−3er−Gln−Phe (p−NO2)
−Pro−Va 1−Va 1−NF2およびH−Th
r−Phe −G 1n−Ala−Phe (p−N
O2) −Pro−Leu−Ar g −A l a−
OHを報告している。しかしながら、これらの3種の場
合は、加水分解が発色団残基をC末端に残して起こるの
で、大きなスペクトル変化を生じる。 N末端における発色団残基の場合にみられる小さなスペ
クトル変化により、本明細書において定義される新規な
蛍光原性基質が開発され、新規な蛍光測定アッセイが得
られた。
【0028】へキサペプチド基質、Ac−Thr−II
e−Nle−Phe (p−NO2)−Gln−Arg
−NF2の、C−末端生成物にアクセプター残基をもた
せる改良には、ドナー蛍光基をN−末端生成物に付加す
る必要がある。アセチル基を2−アミノ安息香酸(Ab
2)で置換することにより、新規な蛍光原性ペプチド、
Abz−Thr−I 1e−Nle−Phe (p−
N02 ) −G 1 n −A r g−NF2が得
られ、Carmel & Yaron (Eur、
J、Biochem、87.265〜273.1978
)がアンギオテンシン変換酵素の基質に使用したのと同
じドナーとアクセプターの組合せを与えた。これらの著
者は、消光効果はドナーとアクセプター発色団の一近位
性に依存することを示していたので、P3の位置にAb
z基をもつ類縁体、AbzI l e −N 1 e−
Phe (p −NO2) −G l n −Arg−
NF2が本発明者らによって合成された。しかし、切断
効率は劇的に低下した。上記の本発明の新規なヘキサペ
プチド基質、Abz −NF” −6は蛍光原の不完全
な消化により少量の蛍光バックグランドを示すが、加水
分解すると、図1に見られるように390〜440nm
の広い極大として蛍光の約6倍の増大が認められる。他
の各種の蛍光基が、合成HIVプロテアーゼとMVT−
101,類似構造のインヒビター、Ac−Thr■1c
mN1c−ψ[CH2Nm −N l e −G l
nArg−NF2との複合体X線結晶構造にみられる(
Millerら:5cience、246.1149〜
1152.1989)その表面位置と一致するP4位置
に導入可能である。 [0029]合成HIVプロテアーゼによるAbz−N
F“−6の切断の動力学の測定では、15%未満の基質
が酵素によって切断される場合、20分以上の反応時間
にわたって直線状のカイネテイックスをもつ典型的なミ
カエリス−メンテンの挙動を示した(図3)。反応の直
線相から計算した速度のラインライ−バー・パーク・プ
ロワ1〜はKm=110mVを与えた。Vamxは3.
45mM/mi l、Kcat=2.9sec ’
と計算された。Na5hedら(Bioehem、Bi
ophys、Res、Commun、163.1079
〜1085、 1989)の発色団基質のKmは450
mM以上と評価された。Abz −NF” −6の合成
HIVプロテアーゼについてのKcat/Km比は26
,364M−l5−1であるが、Na5hedら(前出
)のノナペプチド発色団基質の比は、大腸菌で発現され
た精製HIVプロテアーゼを用いて23.OOOM−I
S−1と評価された。 [00301本発明の新規な蛍光原性基質、Ab z
=−NF”−6を用いることにより、インヒビターの親
和性の測定が可能な、HIVプロテアーゼインヒビター
候補物質のスクリーニング法が確立された。8個のウェ
ルにより、ジクソンプロットに基づ<Ki値(1/v
vs、インヒビター濃度)の計算に最低限十分な、2
種の基質濃度について各4種の異なるインヒビター濃度
の測定が可能になる。蛍光は20分間2分間隔で測定し
た。すなわち20分間に12個のインヒビターの親和性
の測定が実行可能である。1個のKiの測定に約30回
の別個のHPLCの実行を要し、その実行それぞれに約
1時間かかるHPLC分析法とは対照的である。しかし
ながら、定常的ではそれぞれ二重に測定試行を行うこと
が好ましく、また標準インヒビターの測を包含させると
して、Kiの測定可能数は1時間あたり15となる。 [00311本明細書では、アミノ酸は標準の3文字省
略記号によって、次のように示す。 略号 アミノ酸 Ala アラニン Cys システィン Asp アスパラギン酸 Glu グルタミン酸 Phe フェニルアラニンG1y
グリシン Hls ヒスチジン 11e イソロイシン Lys リジン Leu ロイシン Met メチオニン Asn アスパラギン Pro プロリン Gln グルタミン Arg アルギニン Ser セリン Thr スレオニン Val バリン Trp )リブトファン Tr チロシン [0032]本明細に用いた他の標準的な略号には、N
1e=ノルロイシン Abz=2−アミノ安息香酸 A、c=ニアセチ ルha=シクロへキシルアラニン TEA=トリフルオロ酢酸 DMF=ジメチルホルムアミド DMSO=ジメチルスルホキシド CHAPS=3− (3−グロロアミドプロビル)−ジ
メチルアンモニオ)−1−プロパンスルホン酸、および
FABMS=蛍光抗体マススペクトル がある。 [0033]以上の開示を読めば、本技術分野の熟練者
には、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、
様々な他の例が明らかであろう。このような他の例はす
べて、本発明の特許請求の範囲に包含されるものである
。
e−Nle−Phe (p−NO2)−Gln−Arg
−NF2の、C−末端生成物にアクセプター残基をもた
せる改良には、ドナー蛍光基をN−末端生成物に付加す
る必要がある。アセチル基を2−アミノ安息香酸(Ab
2)で置換することにより、新規な蛍光原性ペプチド、
Abz−Thr−I 1e−Nle−Phe (p−
N02 ) −G 1 n −A r g−NF2が得
られ、Carmel & Yaron (Eur、
J、Biochem、87.265〜273.1978
)がアンギオテンシン変換酵素の基質に使用したのと同
じドナーとアクセプターの組合せを与えた。これらの著
者は、消光効果はドナーとアクセプター発色団の一近位
性に依存することを示していたので、P3の位置にAb
z基をもつ類縁体、AbzI l e −N 1 e−
Phe (p −NO2) −G l n −Arg−
NF2が本発明者らによって合成された。しかし、切断
効率は劇的に低下した。上記の本発明の新規なヘキサペ
プチド基質、Abz −NF” −6は蛍光原の不完全
な消化により少量の蛍光バックグランドを示すが、加水
分解すると、図1に見られるように390〜440nm
の広い極大として蛍光の約6倍の増大が認められる。他
の各種の蛍光基が、合成HIVプロテアーゼとMVT−
101,類似構造のインヒビター、Ac−Thr■1c
mN1c−ψ[CH2Nm −N l e −G l
nArg−NF2との複合体X線結晶構造にみられる(
Millerら:5cience、246.1149〜
1152.1989)その表面位置と一致するP4位置
に導入可能である。 [0029]合成HIVプロテアーゼによるAbz−N
F“−6の切断の動力学の測定では、15%未満の基質
が酵素によって切断される場合、20分以上の反応時間
にわたって直線状のカイネテイックスをもつ典型的なミ
カエリス−メンテンの挙動を示した(図3)。反応の直
線相から計算した速度のラインライ−バー・パーク・プ
ロワ1〜はKm=110mVを与えた。Vamxは3.
45mM/mi l、Kcat=2.9sec ’
と計算された。Na5hedら(Bioehem、Bi
ophys、Res、Commun、163.1079
〜1085、 1989)の発色団基質のKmは450
mM以上と評価された。Abz −NF” −6の合成
HIVプロテアーゼについてのKcat/Km比は26
,364M−l5−1であるが、Na5hedら(前出
)のノナペプチド発色団基質の比は、大腸菌で発現され
た精製HIVプロテアーゼを用いて23.OOOM−I
S−1と評価された。 [00301本発明の新規な蛍光原性基質、Ab z
=−NF”−6を用いることにより、インヒビターの親
和性の測定が可能な、HIVプロテアーゼインヒビター
候補物質のスクリーニング法が確立された。8個のウェ
ルにより、ジクソンプロットに基づ<Ki値(1/v
vs、インヒビター濃度)の計算に最低限十分な、2
種の基質濃度について各4種の異なるインヒビター濃度
の測定が可能になる。蛍光は20分間2分間隔で測定し
た。すなわち20分間に12個のインヒビターの親和性
の測定が実行可能である。1個のKiの測定に約30回
の別個のHPLCの実行を要し、その実行それぞれに約
1時間かかるHPLC分析法とは対照的である。しかし
ながら、定常的ではそれぞれ二重に測定試行を行うこと
が好ましく、また標準インヒビターの測を包含させると
して、Kiの測定可能数は1時間あたり15となる。 [00311本明細書では、アミノ酸は標準の3文字省
略記号によって、次のように示す。 略号 アミノ酸 Ala アラニン Cys システィン Asp アスパラギン酸 Glu グルタミン酸 Phe フェニルアラニンG1y
グリシン Hls ヒスチジン 11e イソロイシン Lys リジン Leu ロイシン Met メチオニン Asn アスパラギン Pro プロリン Gln グルタミン Arg アルギニン Ser セリン Thr スレオニン Val バリン Trp )リブトファン Tr チロシン [0032]本明細に用いた他の標準的な略号には、N
1e=ノルロイシン Abz=2−アミノ安息香酸 A、c=ニアセチ ルha=シクロへキシルアラニン TEA=トリフルオロ酢酸 DMF=ジメチルホルムアミド DMSO=ジメチルスルホキシド CHAPS=3− (3−グロロアミドプロビル)−ジ
メチルアンモニオ)−1−プロパンスルホン酸、および
FABMS=蛍光抗体マススペクトル がある。 [0033]以上の開示を読めば、本技術分野の熟練者
には、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、
様々な他の例が明らかであろう。このような他の例はす
べて、本発明の特許請求の範囲に包含されるものである
。
【図1】図1は、本発明の基質、ABZ NF傘−6
および生成物 ABZ−TIN−OHの蛍光発光スペク
トルを示すグラフである。
および生成物 ABZ−TIN−OHの蛍光発光スペク
トルを示すグラフである。
【図2】図2は、本発明の基質、ABZ−NFゝ−6な
らびにその生成物2種のHPLCにおける溶出パターン
を示す図である。
らびにその生成物2種のHPLCにおける溶出パターン
を示す図である。
【図3】図3は、本発明の方法における蛍光発光が時間
とともに増加することを示すグラフである。
とともに増加することを示すグラフである。
【提出日】平成3年3月14日
【手続補正1】
【補正対象項目名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【書類名】 明細書
【発明の名称】 レトロウィルスプロテアーゼの活性苓
測定する試薬および方法
測定する試薬および方法
【請求項1】次の化学構造: X−Th r −I l
e −N 1e−Phe (Y)−Gln−Arg
−NH2(式中、)は蛍光原性基であり、Yはその蛍光
原性基のアクセプターである)を有するレトロウィルス
プロテアーゼの蛍光原性基質。
e −N 1e−Phe (Y)−Gln−Arg
−NH2(式中、)は蛍光原性基であり、Yはその蛍光
原性基のアクセプターである)を有するレトロウィルス
プロテアーゼの蛍光原性基質。
【請求項2】次の化学構造: AbZ−Th r−I
1 e −N l e−Ph e (P−NO2)
−G I 1l−Ar g−N)]2を有するレトロウ
ィルスプロテアーゼの蛍光原性基質。
1 e −N l e−Ph e (P−NO2)
−G I 1l−Ar g−N)]2を有するレトロウ
ィルスプロテアーゼの蛍光原性基質。
【請求項3】既知量の蛍光原性基質:X−Thr−II
e−Nle−Phe (Y) −Gln−Arg−N
H2(式中、Xは蛍光原性基であり、Yはその蛍光原性
基に対するアクセプターである)を分光測光蛍光計の蛍
光セルに取り、既知量のレトロウィルスプロテアーゼと
37℃でインキュベートし、蛍光の経時的変化を測定し
、ついで蛍光強度の変化と生成物の濃度変化と関連づけ
る標準曲線に対して比較することによってレトロウィル
スプロテアーゼのモル速度を求めることからなるレトロ
ウイルスプロテアーゼ活性の蛍光測光による測定方法。
e−Nle−Phe (Y) −Gln−Arg−N
H2(式中、Xは蛍光原性基であり、Yはその蛍光原性
基に対するアクセプターである)を分光測光蛍光計の蛍
光セルに取り、既知量のレトロウィルスプロテアーゼと
37℃でインキュベートし、蛍光の経時的変化を測定し
、ついで蛍光強度の変化と生成物の濃度変化と関連づけ
る標準曲線に対して比較することによってレトロウィル
スプロテアーゼのモル速度を求めることからなるレトロ
ウイルスプロテアーゼ活性の蛍光測光による測定方法。
【請求項4】レトロウィルスプロテアーゼはHIVプロ
テアーゼである「請求項3」記載の方法。
テアーゼである「請求項3」記載の方法。
【請求項5】既知量の蛍光原性基質:AbZ−Thr
−I 1e−Nle−Phe (P−NO2) −GI
n−Arg−NH2を分光測光蛍光計の蛍光セルに取り
、既知量のレトロウィルスプロテアーゼと37℃でイン
キュへ−1−シ、蛍光の経時的変化を測定し、ついで蛍
光強度の変化と生成物の濃度変化とを関連づける標準曲
線に対して比較することによってレトロウィルスプロテ
アーゼのモル速度を求めることからなるレトロウィルス
プロテアーゼ活性の蛍光測光による測定方法。
−I 1e−Nle−Phe (P−NO2) −GI
n−Arg−NH2を分光測光蛍光計の蛍光セルに取り
、既知量のレトロウィルスプロテアーゼと37℃でイン
キュへ−1−シ、蛍光の経時的変化を測定し、ついで蛍
光強度の変化と生成物の濃度変化とを関連づける標準曲
線に対して比較することによってレトロウィルスプロテ
アーゼのモル速度を求めることからなるレトロウィルス
プロテアーゼ活性の蛍光測光による測定方法。
【請求項6】レトロウィルスプロテアーゼはHIVプロ
テアーゼである「請求項5」記載の方法。
テアーゼである「請求項5」記載の方法。
[00011発明の1 本発明はレトロウイルスプロテ
アーゼ、たとえばヒト免疫不全症ウィルス(HIV)プ
ロテアーゼの活性を測定する試薬および方法に関する。 さらに詳しくは、本発明はHIVプロテアーゼおよび他
のし1−ロウイルスプロテアーゼに対する新規な蛍光原
性基質および蛍光測光検定法に関する。 [0002ffわずか数年前までは珍しい疾患であった
後天性免疫不全症候群は、現在では重大な疾患になって
いる。その結果、AIDSに打克つ薬剤およびワクチン
の開発のために肥大な努力が払オっれてきた。1983
年にはじめて固定されたAIDSウィルスはいくつかの
名前で呼ばれてきた。それは第三番目に知られたT−リ
ンパ球ウィルス(HTLV−I I I)であり、免疫
系内で複製する能力を有し、したがってT4+T−細胞
(またはCD4+細胞)の著しい破壊を招く (たとえ
ば、Ga1loら:5cience、224:500〜
503.1984およびPopov icら:同誌:4
97〜500.1984参照)。このレトロウィルスは
、リンパ腺症関連ウィルス(LAV)またはAIDS関
連ウィルス(ARV)としても知られ、つい最近、ヒト
免疫不全症ウィルス(HI V)と呼ばれるようになっ
た。2種の異なるAIDSウィルス、HIV−1とHI
V−2が知られている。HIV−1は1983年にMo
ntagnierと共同研究者によってパリのPa5t
eur In5tituteで始めて確認されたウィ
ルスであり (Ann、Viro[、In5t、Pa5
teur 135E、119〜134.1984)、
一方HIV−2はさらに最近、1986年にMOnta
gnierと共同研究者によって単離された(Natu
re、326:662.1987)。本明細書において
用いられるHIVの語は、一般的な意味でこれらのウィ
ルスを指すものである。 [0003]最近検討されているAIDSの処置へ利用
できる可能性のある有用なアプローチとして、レトロウ
ィルスプロテアーゼの阻害剤である合成ペプチドの開発
がある。すなわち、ヒ[〜免疫不全症ウィルス(HI
V)を含めてレトロウィルスは、宿主によるポリ蛋白質
の合成を指図することによってそれ自身の遺伝子内容を
発現することが知られている。この前駆体はついで蛋白
分解による処理を受け、主要なウィルス酵素と構造蛋白
質を与える。ウィルスによってコードされた酵素、レト
ロウィルスプロテアーゼはポリ蛋白質内に含有され、ポ
リ蛋白質の特異的切断による成熟ウィルス蛋白質の生成
の役目を担っている。 [00041HIVプロテアーゼのようなレトロウィル
スプロテアーゼの、本発明者らによって開発された様々
の新規なペプチドインヒビターはたとえばP 24/P
]5のようなHIV切断部位に由来する約4〜8個の
アミノ酸残基の短いペプチドであり、これらは内部CH
2NH結合アイソステイアを導入して修飾さねでいる。 このようなペプチドの例は次の通りである。
アーゼ、たとえばヒト免疫不全症ウィルス(HIV)プ
ロテアーゼの活性を測定する試薬および方法に関する。 さらに詳しくは、本発明はHIVプロテアーゼおよび他
のし1−ロウイルスプロテアーゼに対する新規な蛍光原
性基質および蛍光測光検定法に関する。 [0002ffわずか数年前までは珍しい疾患であった
後天性免疫不全症候群は、現在では重大な疾患になって
いる。その結果、AIDSに打克つ薬剤およびワクチン
の開発のために肥大な努力が払オっれてきた。1983
年にはじめて固定されたAIDSウィルスはいくつかの
名前で呼ばれてきた。それは第三番目に知られたT−リ
ンパ球ウィルス(HTLV−I I I)であり、免疫
系内で複製する能力を有し、したがってT4+T−細胞
(またはCD4+細胞)の著しい破壊を招く (たとえ
ば、Ga1loら:5cience、224:500〜
503.1984およびPopov icら:同誌:4
97〜500.1984参照)。このレトロウィルスは
、リンパ腺症関連ウィルス(LAV)またはAIDS関
連ウィルス(ARV)としても知られ、つい最近、ヒト
免疫不全症ウィルス(HI V)と呼ばれるようになっ
た。2種の異なるAIDSウィルス、HIV−1とHI
V−2が知られている。HIV−1は1983年にMo
ntagnierと共同研究者によってパリのPa5t
eur In5tituteで始めて確認されたウィ
ルスであり (Ann、Viro[、In5t、Pa5
teur 135E、119〜134.1984)、
一方HIV−2はさらに最近、1986年にMOnta
gnierと共同研究者によって単離された(Natu
re、326:662.1987)。本明細書において
用いられるHIVの語は、一般的な意味でこれらのウィ
ルスを指すものである。 [0003]最近検討されているAIDSの処置へ利用
できる可能性のある有用なアプローチとして、レトロウ
ィルスプロテアーゼの阻害剤である合成ペプチドの開発
がある。すなわち、ヒ[〜免疫不全症ウィルス(HI
V)を含めてレトロウィルスは、宿主によるポリ蛋白質
の合成を指図することによってそれ自身の遺伝子内容を
発現することが知られている。この前駆体はついで蛋白
分解による処理を受け、主要なウィルス酵素と構造蛋白
質を与える。ウィルスによってコードされた酵素、レト
ロウィルスプロテアーゼはポリ蛋白質内に含有され、ポ
リ蛋白質の特異的切断による成熟ウィルス蛋白質の生成
の役目を担っている。 [00041HIVプロテアーゼのようなレトロウィル
スプロテアーゼの、本発明者らによって開発された様々
の新規なペプチドインヒビターはたとえばP 24/P
]5のようなHIV切断部位に由来する約4〜8個の
アミノ酸残基の短いペプチドであり、これらは内部CH
2NH結合アイソステイアを導入して修飾さねでいる。 このようなペプチドの例は次の通りである。
【式41 Ac−Thr −I 1e−Nle−v[C
H2NI−月 −N1e−Gln−Arg−NI−(2
[0005]すなわち、HIVプロテアーゼは、AID
S薬剤の研究における論理にかなった治療標的である。 HIVプロテアーゼインヒビターの可能性の検討を容易
にし、リード化合物を至適化するためには、インヒビタ
ーの動力学的特性づけに便利な、自動化と高い処理量が
可能なアッセイが望まれる。HIVプロテアーゼの特性
づけに用いられた初期のアッセイは生成物と基質の固定
された時間間隔でのHPLC分離に基づくものであった
(たとえばMooreら:Biochem、Bin
hs、Res、Commun、159,420〜425
.1989;Darkeら:同誌156,297−30
3.1988;5chneider &Kent:C
e1f 54,36:3〜368.1988参照)。 HPLCアッセイは直ちに、所望の治療性を有するHI
Vプロテアーゼインヒビターの開発の律速工程となった
。インヒビターとHIVプロテアーゼの相互作用の定量
的動力学的時けづけが可能な連続アッセイが好ましい。 色素原性または蛍光原性基質を開発する策略が、本発明
者らにより、既知HIVプロテアーゼ切断部位の短いペ
プチド基質を特性づけた本発明者らの仕事に基づいて提
案された(Tothら:Proc、Ileh Am、
Peptide S m 、、River &
Marshal1編、ESCOM、L、eiden
、印刷中、1990)。加水分解酵素に対する蛍光原性
基質は、その高い感度により、生化学の分野で広く用い
られてきた(たとえばGu ! 1bau1 j :E
nzyrnat iCMe jhodsof Ana
lysis、PcrgamonPress、1970.
43〜47頁参照)。 [0006]最近、Na5hedら(B i o s
hem。 Bioph s、Res、Commun、163.1
979〜1085.]、O99およびHylandら:
Ab8tr、2nd、int、Conf、Dru s
Res、Immunolo 1cand In
fectiauS Disease、AIDS、Ne
w YorkAcad、Sci、l−20,1980
)は、P1位置にP −No2−Pheを含有する切断
色素原性基質に基づく分光測光アッセイを報告した。こ
れらの場合、基質はオクタペプチド、ノナペプチドおよ
びデカペプチドであった。連続的ではないが、高い処理
量が達成できる放射測定法によるHIVプロテアーゼイ
ンヒビターのスクリニングアッセイ法がまた、Hyla
ndら(前出)によって報告されている。 [0007]発明の詳細な説明 本発明によれば、レト
ロウィルスプロテアーゼ、たとえばHIVプロテアーゼ
の新規な蛍光原性基質、およびこれらの基質を用いるそ
の蛍光測定アッセイが提供される。 [0008]好ましい新規な基質は、HIVプロプアー
ゼのp24/p15切断部に由来するヘキサペプチドA
c、Thr−I Ie−Nle−Nle−Gln−Ar
gNH2に基づいている。このヘキサペプチドはこの場
合、蛍光原性基たとえば2−アミノ安息香酸(Abz)
を好ましくはアセチル基(A c )の代わりにドナー
として導入し、蛍光原性基のアクセプターたとえばP−
二1〜口フェニルアラニン(p −NO2P h e)
を好ましくはPド位置にアクセプターとして導入して修
飾し、新規な分子内消光蛍光原性基質、X−The −
I l e −Nle−Phe (Y) −GIn−
Arg−NH2(式中、Xは蛍光原性基であり、Yは蛍
光原性基のアクセプターである)を提供する。好ましい
蛍光原性基質はしたがって、Abz−The−I Re
−N1e−Phe (p −NO?) −G I n−
Ar g−NH2である。便宜上、この新規な基質を本
明細書ではAbz −NF” −6とも呼ぶことにする
。 [0009]新規な蛍光測光アッセイは、既知量の蛍光
原性基質を分光測光蛍光計の蛍光セルに取り、既知量の
レトロウィルスプロテアーゼと37℃でインキュベ−1
・し、経時的な蛍光の変化を測定し、蛍光強度の変化を
生成物の濃度変化と関連づけた標準曲線と比較すること
によってレトロウィルスプロテアーゼのモル速度を求め
ることからなるレトロウイルスプロテアーゼたとえばH
I■プロテアーゼの測定方法である。 [00101上述の好ましい蛍光原性基質には、様々な
修飾が可能で、し1−ロウイルスプロテアーゼの蛍光測
光アッセイにおいて実質的に同様な有利な結果が得られ
ることは明らかである。すなわち、HIVプロテアーゼ
のアッセイに際しては、Xは任意の蛍光原性基(アシド
ラセン、アミノベン゛ゾイル、インドール、アミノエチ
ルナフチル等)およびその修飾された基でN末端アミノ
官能基に結合し、たとえばAbz、ダンシル(5−ジメ
チルアミノ−ナフタレン−1−スルホニル)、ニコチン
酸、4−グアニジノ安息香酸およびそれらの誘導体、た
とえばN−メチルAbz、4−クロロ−Abz、5−ク
ロロAbz、6−クロロ−Abz、3.5−ジブロモA
b2;ニコチン酸の誘導体たとえば6−アミノ、2−ア
ミノ、2−クロロニコチン酸およびニフルム酸;4−グ
アニジノ安息香酸の誘導体;ダンシルの誘導体;その他
の誘導体である。 [001]、]Yは、蛍光原性ドナーXの蛍光エネルギ
ーを吸収し、XとYが共有結合的に接近した近位に保持
された場合、蛍光発光を減衰させる消光芳香族基を有す
る任意のアミノ酸誘導体である。例としてはTrp、T
yr、 Phe (P−NO2) 、 Phe
(rn−NO2)およびそれらのハロゲン化誘導体があ
る。 [00123蛍光ドナーとアクセプター基、XおよびY
の変化のほかに、基質配列中のアミノ酸も、考慮される
特定のレトロ「フィルスプロテアーゼに対する親和性お
よび動力学的特性を至適化するために変化させることが
できる。 [0013ffHIVプロテアーゼの場合、位置3(N
le)は、Leu、Val、I le、Phe、Tyr
、Chaおよび他の疎水性残基によって置換できる。位
置2(Ile)は同様に他の疎水性残基に変えることが
できる。位置1(Thr)はSe r、Glu、Arg
、LyS等のような親水性残基で置換することができる
。位置5(Glu)は各種の疎水性および親水性残基に
よって置換できる。位置6(Arg)は、親水性残基、
Lys、HArg、Glu、Asp等で置換できる。 [0014]また、ドナーとアクセプターの基の位置は
、位置Xにアクセプターまたは消光基を、位置Yにおけ
るアミノ酸にドナー基を導入することによって交換する
ことができる。たとえば、Xにp−ニトロ安息香酸基を
、YにP h e (m =NH2)を使用するこ
とができる。 [0015]アクセプター基Yは、切断生成物のC−末
端切片における他の位置に配置されてもよく、たとえば
位置5におけるGluまたは位置6におけるArgを置
換してもよい。この場合、位置4は疎水性残基たとえば
Leu、Val、I le、Phe、Cha、Tyrお
よびNleで占拠されることになる。C−末端アミドは
また同様に、アクセプター基たとえばニトロベンジルア
ミンで置換することができる。これは、基質内のドナー
とアクセプターの間の距離の増大はバックグランド蛍光
を増加し、切断による差を小さくするのであまり望まし
くない。しかしながら、これは、与えられたレトロウィ
ルスプロテアーゼの特定の基質要求に適応するために必
要である。 [0016l発明の詳細な説明 本発明を構成する主題
については、本明細書の特許請求の範囲に特定して指摘
され、また明瞭に請求されているが、本発明は、以下の
本発明の好ましい態様の、図面を参照した詳細な説明に
よって、よりよく理解できるものと考える。 [0017l図1は、本発明の新規な基質の一例、Ab
z−Thr−I 1 e−Nle−Phe (p −N
O2) −G l n−Ar g−NH2(ABZ−N
F”−6)および生成物、Abz−Thr−I 1e−
Nle−OH(ABZ−TIN−OH)の0.1mM溶
液の蛍光発光スペクトル(励起波長=337nm)を示
すグラフであり、ドナー(ABZ)とアクセプター[P
he(p−NO2)1発色団の近接による基質内での蛍
光の消光が明らかにされている。蛍光の大きさを発光波
長に対してプロットしである。 [00181図2は、Abz−Thr−I 1e−Nl
e−Phe (p N02) Gln−Arg
−NH2(ABZ−NF” −6) (溶出時間=4
2.1分)ならびに生成物Abz−Thr−I 1e−
Nle−OH(溶出時間=37.4分)およびH−Ph
e(p−NO2) GIn Arg−NH2(溶出
時間=17.7分)のHPLCにおける溶出パターン像
を示す。他のピークは緩衝液成分によるものである。U
V吸収を時間に対してプロットしである。 [0019l図3は、蛍光発光が時間の関数として増加
することを示すグラフで、使用した条件下でのアッセイ
の直線部分を示している。初期のキネティックスは、至
適条件(励起=337nm、発光=410nm)で電磁
攪拌下25℃においてSLM8000C蛍光計でモニタ
リングした。蛍光を時間に対してプロットしである。 [00201本発明の好ましい新規な蛍光原性基質およ
びその類縁体は、たとえばPド位置にPhe(p−N0
2)のようなアクセプター残基ならびにたとえばN末端
位置およびC−末端アミドに2−アミノ安息香酸(Ab
z)のような蛍光原性基の導入のために改良するほかは
、既知の溶液および固相ペプチド合成法によって作成す
ることができる。好ましいペプチド合成法は、Tamら
(J、Am、Chem、Soc、105.6442〜6
445.1983)の操作により改良された慣用のMe
rrifieldの固相法(、J、 Am、 Chem
、 Soc・85.2149〜2154.1963)に
従うものである。 [00211本発明の特定の好ましい態様をさらに詳細
に例示するため、実験室的製造操作を以下に例示するよ
うに実施した。本発明がこれらの特定の例によって限定
されるものではないことを理解すべきである。 [0022l例 材料および方法 HIVプロテアーゼ
基質の固相合成 アセチルへキサペプチドアミドを、p
−メトキシベンズヒドリルアミシポリマーを用いる慣用
の固相ペプチド合成によって製造した。各合成ごとに0
.5gのポリマーを使用した(0.5モル)。Bocア
ミノ酸の導入には以下の合成プロトコールを使用した。 脱保護:50%トリフルオロ酢酸/CH2Cl25分お
よび25分C82C122X1分イソプロパツール 2
×1分CH2Cl2 2X1分中和:10%ジイソプ
ロピルエチルアミン/CH2CI23分および5分CH
2Cl22X1分DMF 2X1分カップリング:
4当量のBoc−アミノ酸と4当量のジイソプロピルカ
ルボジイミド、4当量のヒドロキシベンゾトリアゾール
の存在下、DMF中2時間。DMF中でのカップリング
はカイゼル反応が陽性であった場合には反復した。完成
したペプチドはTamら(J、 Am、 Chem、S
ac、105,6442〜6445.1983)のHF
/アニソール9:1処理によって切断した。粗製ペプチ
ドを20%酢酸に溶解し、凍結乾燥した。これらをCp
s半製造用カラム上0. ]%TFAとアセトニトリ
ルの勾配を用いて逆相HPLCで精製した。それらの構
造は高分解マススペクトル、NMRおよびアミノ酸分析
で確認した。 [0023] HPLCアッセイ HPLCHIVプロ
テアーゼアッセイは、2個のCys残基(Cys67゜
Cys95)が遊離スルフヒドリル基による複雑化を消
失させるためにアイソステリックなα−アミノ酪酸で置
換した合成HIVプロテアーゼ(Schneider&
Kent:Ce1l、54,363〜368.19
88)、または大腸菌で発現されたクローン化物質を用
いて実施した。試験したすべての場合で、切断パターン
および阻害結果は同一であった。合成HPLC−精製プ
ロ精製−ロチアーゼ5mg/ml)をアッセイ緩衝液(
20mMリン酸塩、20%グリセロール、0.1%CH
APS、PH6−4)に溶解した。0.1mMの基質2
0 ltlをアッセイ緩衝液20μmと混合し、保存H
IVプロテアーゼ10μlを加え、ついで25℃で所望
の時間インキュベートした。10%TEA50μlを加
えて反応を停止させた。サンプルをC1s HPLCカ
ラムに適用し、0.05%TFAで5分間ついで0〜4
0%アセトニトリル勾配で40分間展開した。阻害実験
では、プロテアーゼ溶液10μ■を25℃において、0
゜1mMのインヒビター(DMSOに溶解し、アッセイ
緩衝液で0.1mMに希釈)20μlとともに10分間
ブレインキュベートした。次に、試験基質、アセチル−
Thr−I Ie−Me t −Me t−Gln−A
rg−NH;シまたはAb z−N F傘−6,20μ
mを加えて、切断の阻害を測定した。上述のように反応
を停止し、切断率をHPLCでモニタリングした。Ab
z−Thr−I 1e−Nle−Phe (p−NO2
) −Gln−ArgNH2の切断パターンを確認する
ために、HPCL、で判断されるように切断を完結させ
、2種の生成物のピークをHPLCで単離した。合成H
IVプロテアーゼまたは大腸菌から発現され精製された
酵素、いずれとのインキュベーションでも同じHPLC
パターンが得られた(図2)。基質の保持時間は41.
1分、一方Abz〜Thr−11e−Nleでは37.
4分、Phe (p−N。 2) −G 1 n−Ar g−NH2では17.7分
であった。生成ペプチドの同一性はFABMSおよびア
ミノ酸分析で確認された。 [0024]蛍光スペクトル 励起および発光スペクト
ルはSLM8000分光計で測定した。基質、Abz−
NF中−6およびN−末端生成物、Abz−Thr−I
le−Nle−OHはいずれも吸収極大を337 nm
に、広い発光極大を390〜440 nmに示す。基質
と生成物を同時濃度で比較すると、酵素による加水分解
で励起は10倍、発光は6倍と劇的な増大を示す。初期
力イネティクスは、至適条件で(励起=337nm、発
光=410nm)、電磁攪拌器で攪拌しながら25℃で
モニタリングした。 [0025]UVスペクトル 基質、Abz −NF”
6およびN−末端生成物、Abz−Thr −I le
−NIe−OHの吸収スペクトルはBechman
DU8分光光度計で記録した。基質は極大を238
nmおよび254nmに示すが、分裂生成物は極大を3
18nmおよび252 nmに示す。 [0026]蛍光アツセイ 96−ウェルELISAプ
レート上の蛍光測定はTitertek Fluor
。 5kanI I、Vers 1on3.1を用いて行っ
た。 355 nmの励起フィルターおよび430 nmの発
光フィルターを使用した。HIVプロテアーゼの保存溶
液(0,1mg/m1)LOu、■を5種の異なる濃度
のAbz−NF”−6と、最終容量100μm、37℃
でインキュベーション、各ウェルにつき5分毎に蛍光の
増大をモニタリングした。1mMAbz−NF” −6
のDMSO中保存溶液を使用した。蛍光強度の変化と生
成物の濃度の変化の関係の標準曲線を使用して、蛍光変
化をモル速度に変換した。インヒビターのKi測測定た
めの濃度範囲を予め定めるためには、予備アッセイをH
PLCで行うのが便利なことがわかった。アッセイ緩衝
液(pH6,4)中0.1mMのインヒビター20μm
とHIVプロテアーゼ(0,05mg/mlの保存溶液
)10ulとを25℃で5〜10分間ブレインキュベー
トした。 0.1mM Abz −NF”−6,20μlを加え
、反応を1時間続けた。10%TFA60μlを加えて
反応を停止させ、切断量をHPLCで測定した。インヒ
ビターの不存在下には、完全な切断が起こる。残った基
質の量により、評価されたKiから蛍光アッセイのため
のインヒビターの濃度範囲の適当な選択が可能になる。 [0027]給米 発色団基質として可能性のある次の
配列の6種のペプチドを製造した。H−8er−Phe
Asn−Phe (p−NO2)−Pro−Gln−
Val−Thr−OHH−Arg−Lys−I 1e−
Leu−Phe (P −NO2)−Leu−Asp
−Gly−OHH−Thr−Leu−Asn−Phe
(P−N02)−Pro −I 1e−3et−Pr
o−OHAc−Leu−Asn−Phe (m−NO2
) −Pro−I 1e−3er−NH2Ac−Thr
−11e、Phe(P−NO2)−Nle−Gln−A
rg−NH2Ac−Thr−I 1e−Nle−Phe
(p−NO2)−G1 n−Arg NH2゜こ
れら6種のペプチド中、最後のPド位置にP h e
(P−NO2)をもつもののみが、所望のHP L C
アッセイ条件および1時間のインキュベーション時間で
切断を示した。Hyl andら(前出)は、上に製造
したものとやや類似のただしカルボキシ末端のアミノ酸
か保護されている発色団オクタペプチド基質、Ae−A
rg−Lys−I le、Leu−Phe (p−NO
2) −Leu−Asp−Gly−NH2を報告してい
る。Na5hadら(前出)は2種の発色団ペプチド基
質で、分光測光法によるアッセイの基礎になるAc−L
ys−Ala−3er−Gln−Phe (P−NO2
) −P r o−Va 1−Va 1−NH2および
H−Thr−Phe−Gln−Ala−Phe (p
−N。 2 ) −P r o−L e u−Ar g−A 1
a −OHを報告している。しかしながら、これらの
3種の場合は、加水分解が発色団残基をC末端に残して
起こるので、大きなスペクトル変化を生じる。N末端に
おける発色団残基の場合にみられる小さなスペクトル変
化により、本明細書において定義される新規な蛍光原性
基質が開発され、新規な蛍光測定アッセイが得られた。 【0028】へキサペプチド基質、A、c−Th r−
I 1e Nle Phe (I) N02)
Gln ArgNH2の、C−末端生成物にア
クセプター残基をもたせる改良には、ドナー蛍光基をN
−末端生成物に付加する必要がある。アセチル基を2−
アミノ安息香酸(Abz)で置換することにより、新規
な蛍光原性ペプチド、Abz−Thr −I 1e−N
le−Phe (p−NO2) Gln Arg
NH2が得られ、Carmel & Maron
(Eur、J、Biochem、87.265〜27
3.1978)がアンギオテンシン変換酵素の基質に使
用したのと同じドナーとアクセプターの組合せを与えた
。これらの著者は、消光効果はドナーとアクセプター・
発色団の近位性に依存することを示していたので、P3
の位置にAbz基をもつ類縁体、Abz−I 1e−N
le−Phe (p、NO2) −Gln−Arg−N
H2が本発明者らによって合成された。しかし、切断効
率は劇的に低下した。上記の本発明の新規なヘキサペプ
チド基質、Abz NF”、6は蛍光原の不完全な消
化により少量の蛍光バックグランドを示すか、加水分解
すると、図1に見られるように390〜440nmの広
い極大として蛍光の約6倍の増大が認められる。他の各
種の蛍光基が、合成HIVプロテアーゼとMVT−10
1、類似構造のインヒビター、Ac−Thr−I 1e
−Nle−v[CH2NHI −Nle−Gln−Ar
g−NH2との複合体X線結晶構造にみられる(Mfi
lerら:5cience、246.1149〜115
2.1989)その表面位置と一致するP4位置に導入
可能である。 [0029]合成HIVプロテアーゼによるAbz−N
F”−6の切断の動力学の測定では、15%未満の基質
が酵素によって切断される場合、20分以上の反応時間
にわたって直線状のカイネテイツクスをもつ典型的なミ
カエリス−メンテンの挙動を示した(図3)。反応の直
線相から計算した速度のラインライ−バー・パーク・プ
ロットはKm=110mVを与えた。Vamxは3.4
5mM/mi l、Kc a t=2.93ec−’
と計算された。Na5hedら(Biochem−Bi
ophys−Res、Commun、163.1079
〜1085.1989)の発色団基質のKmは450m
M以上と評価された。Abz=NF” −6の合成HI
VプロテアーゼについてのKcat/Km比は26.3
64M−l5−1であるが、Na5hedら(前出)の
ノナペプチド発色団基質の比は、大腸菌で発現された精
製HIVプロテアーゼを用いて23.OOOM−I S
−1と評価された。 [00301本発明の新規な蛍光原性基質、Abz−N
Fl−6を用いることにより、インヒビターの親和性の
測定が可能な、HIVプロテアーゼインヒビター候補物
質のスクリーニング法が確立された。8個のウェルによ
り、ジクソンプロットに基づ<Ki値(1/v vs
。 インヒビター濃度)の計算に最低限十分な、2種の基質
濃度について各4種の異なるインヒビター濃度の測定が
可能になる。蛍光は20分間2分間隔で測定した。すな
わち20分間に12個のインヒビターの親和性の測定が
実行可能である。】−個のKiの測定に約30回の別個
のHPLCの実行を要し、その実行それぞれに約1時間
かかるHPL、C分析法とは対照的である。しかしなが
ら、定常的ではそれぞれ二重に測定試行を行うことが好
ましく、また標準インヒビターの測を包含させるとして
、Kiの測定可能数は1時間あたり15となる。
H2NI−月 −N1e−Gln−Arg−NI−(2
[0005]すなわち、HIVプロテアーゼは、AID
S薬剤の研究における論理にかなった治療標的である。 HIVプロテアーゼインヒビターの可能性の検討を容易
にし、リード化合物を至適化するためには、インヒビタ
ーの動力学的特性づけに便利な、自動化と高い処理量が
可能なアッセイが望まれる。HIVプロテアーゼの特性
づけに用いられた初期のアッセイは生成物と基質の固定
された時間間隔でのHPLC分離に基づくものであった
(たとえばMooreら:Biochem、Bin
hs、Res、Commun、159,420〜425
.1989;Darkeら:同誌156,297−30
3.1988;5chneider &Kent:C
e1f 54,36:3〜368.1988参照)。 HPLCアッセイは直ちに、所望の治療性を有するHI
Vプロテアーゼインヒビターの開発の律速工程となった
。インヒビターとHIVプロテアーゼの相互作用の定量
的動力学的時けづけが可能な連続アッセイが好ましい。 色素原性または蛍光原性基質を開発する策略が、本発明
者らにより、既知HIVプロテアーゼ切断部位の短いペ
プチド基質を特性づけた本発明者らの仕事に基づいて提
案された(Tothら:Proc、Ileh Am、
Peptide S m 、、River &
Marshal1編、ESCOM、L、eiden
、印刷中、1990)。加水分解酵素に対する蛍光原性
基質は、その高い感度により、生化学の分野で広く用い
られてきた(たとえばGu ! 1bau1 j :E
nzyrnat iCMe jhodsof Ana
lysis、PcrgamonPress、1970.
43〜47頁参照)。 [0006]最近、Na5hedら(B i o s
hem。 Bioph s、Res、Commun、163.1
979〜1085.]、O99およびHylandら:
Ab8tr、2nd、int、Conf、Dru s
Res、Immunolo 1cand In
fectiauS Disease、AIDS、Ne
w YorkAcad、Sci、l−20,1980
)は、P1位置にP −No2−Pheを含有する切断
色素原性基質に基づく分光測光アッセイを報告した。こ
れらの場合、基質はオクタペプチド、ノナペプチドおよ
びデカペプチドであった。連続的ではないが、高い処理
量が達成できる放射測定法によるHIVプロテアーゼイ
ンヒビターのスクリニングアッセイ法がまた、Hyla
ndら(前出)によって報告されている。 [0007]発明の詳細な説明 本発明によれば、レト
ロウィルスプロテアーゼ、たとえばHIVプロテアーゼ
の新規な蛍光原性基質、およびこれらの基質を用いるそ
の蛍光測定アッセイが提供される。 [0008]好ましい新規な基質は、HIVプロプアー
ゼのp24/p15切断部に由来するヘキサペプチドA
c、Thr−I Ie−Nle−Nle−Gln−Ar
gNH2に基づいている。このヘキサペプチドはこの場
合、蛍光原性基たとえば2−アミノ安息香酸(Abz)
を好ましくはアセチル基(A c )の代わりにドナー
として導入し、蛍光原性基のアクセプターたとえばP−
二1〜口フェニルアラニン(p −NO2P h e)
を好ましくはPド位置にアクセプターとして導入して修
飾し、新規な分子内消光蛍光原性基質、X−The −
I l e −Nle−Phe (Y) −GIn−
Arg−NH2(式中、Xは蛍光原性基であり、Yは蛍
光原性基のアクセプターである)を提供する。好ましい
蛍光原性基質はしたがって、Abz−The−I Re
−N1e−Phe (p −NO?) −G I n−
Ar g−NH2である。便宜上、この新規な基質を本
明細書ではAbz −NF” −6とも呼ぶことにする
。 [0009]新規な蛍光測光アッセイは、既知量の蛍光
原性基質を分光測光蛍光計の蛍光セルに取り、既知量の
レトロウィルスプロテアーゼと37℃でインキュベ−1
・し、経時的な蛍光の変化を測定し、蛍光強度の変化を
生成物の濃度変化と関連づけた標準曲線と比較すること
によってレトロウィルスプロテアーゼのモル速度を求め
ることからなるレトロウイルスプロテアーゼたとえばH
I■プロテアーゼの測定方法である。 [00101上述の好ましい蛍光原性基質には、様々な
修飾が可能で、し1−ロウイルスプロテアーゼの蛍光測
光アッセイにおいて実質的に同様な有利な結果が得られ
ることは明らかである。すなわち、HIVプロテアーゼ
のアッセイに際しては、Xは任意の蛍光原性基(アシド
ラセン、アミノベン゛ゾイル、インドール、アミノエチ
ルナフチル等)およびその修飾された基でN末端アミノ
官能基に結合し、たとえばAbz、ダンシル(5−ジメ
チルアミノ−ナフタレン−1−スルホニル)、ニコチン
酸、4−グアニジノ安息香酸およびそれらの誘導体、た
とえばN−メチルAbz、4−クロロ−Abz、5−ク
ロロAbz、6−クロロ−Abz、3.5−ジブロモA
b2;ニコチン酸の誘導体たとえば6−アミノ、2−ア
ミノ、2−クロロニコチン酸およびニフルム酸;4−グ
アニジノ安息香酸の誘導体;ダンシルの誘導体;その他
の誘導体である。 [001]、]Yは、蛍光原性ドナーXの蛍光エネルギ
ーを吸収し、XとYが共有結合的に接近した近位に保持
された場合、蛍光発光を減衰させる消光芳香族基を有す
る任意のアミノ酸誘導体である。例としてはTrp、T
yr、 Phe (P−NO2) 、 Phe
(rn−NO2)およびそれらのハロゲン化誘導体があ
る。 [00123蛍光ドナーとアクセプター基、XおよびY
の変化のほかに、基質配列中のアミノ酸も、考慮される
特定のレトロ「フィルスプロテアーゼに対する親和性お
よび動力学的特性を至適化するために変化させることが
できる。 [0013ffHIVプロテアーゼの場合、位置3(N
le)は、Leu、Val、I le、Phe、Tyr
、Chaおよび他の疎水性残基によって置換できる。位
置2(Ile)は同様に他の疎水性残基に変えることが
できる。位置1(Thr)はSe r、Glu、Arg
、LyS等のような親水性残基で置換することができる
。位置5(Glu)は各種の疎水性および親水性残基に
よって置換できる。位置6(Arg)は、親水性残基、
Lys、HArg、Glu、Asp等で置換できる。 [0014]また、ドナーとアクセプターの基の位置は
、位置Xにアクセプターまたは消光基を、位置Yにおけ
るアミノ酸にドナー基を導入することによって交換する
ことができる。たとえば、Xにp−ニトロ安息香酸基を
、YにP h e (m =NH2)を使用するこ
とができる。 [0015]アクセプター基Yは、切断生成物のC−末
端切片における他の位置に配置されてもよく、たとえば
位置5におけるGluまたは位置6におけるArgを置
換してもよい。この場合、位置4は疎水性残基たとえば
Leu、Val、I le、Phe、Cha、Tyrお
よびNleで占拠されることになる。C−末端アミドは
また同様に、アクセプター基たとえばニトロベンジルア
ミンで置換することができる。これは、基質内のドナー
とアクセプターの間の距離の増大はバックグランド蛍光
を増加し、切断による差を小さくするのであまり望まし
くない。しかしながら、これは、与えられたレトロウィ
ルスプロテアーゼの特定の基質要求に適応するために必
要である。 [0016l発明の詳細な説明 本発明を構成する主題
については、本明細書の特許請求の範囲に特定して指摘
され、また明瞭に請求されているが、本発明は、以下の
本発明の好ましい態様の、図面を参照した詳細な説明に
よって、よりよく理解できるものと考える。 [0017l図1は、本発明の新規な基質の一例、Ab
z−Thr−I 1 e−Nle−Phe (p −N
O2) −G l n−Ar g−NH2(ABZ−N
F”−6)および生成物、Abz−Thr−I 1e−
Nle−OH(ABZ−TIN−OH)の0.1mM溶
液の蛍光発光スペクトル(励起波長=337nm)を示
すグラフであり、ドナー(ABZ)とアクセプター[P
he(p−NO2)1発色団の近接による基質内での蛍
光の消光が明らかにされている。蛍光の大きさを発光波
長に対してプロットしである。 [00181図2は、Abz−Thr−I 1e−Nl
e−Phe (p N02) Gln−Arg
−NH2(ABZ−NF” −6) (溶出時間=4
2.1分)ならびに生成物Abz−Thr−I 1e−
Nle−OH(溶出時間=37.4分)およびH−Ph
e(p−NO2) GIn Arg−NH2(溶出
時間=17.7分)のHPLCにおける溶出パターン像
を示す。他のピークは緩衝液成分によるものである。U
V吸収を時間に対してプロットしである。 [0019l図3は、蛍光発光が時間の関数として増加
することを示すグラフで、使用した条件下でのアッセイ
の直線部分を示している。初期のキネティックスは、至
適条件(励起=337nm、発光=410nm)で電磁
攪拌下25℃においてSLM8000C蛍光計でモニタ
リングした。蛍光を時間に対してプロットしである。 [00201本発明の好ましい新規な蛍光原性基質およ
びその類縁体は、たとえばPド位置にPhe(p−N0
2)のようなアクセプター残基ならびにたとえばN末端
位置およびC−末端アミドに2−アミノ安息香酸(Ab
z)のような蛍光原性基の導入のために改良するほかは
、既知の溶液および固相ペプチド合成法によって作成す
ることができる。好ましいペプチド合成法は、Tamら
(J、Am、Chem、Soc、105.6442〜6
445.1983)の操作により改良された慣用のMe
rrifieldの固相法(、J、 Am、 Chem
、 Soc・85.2149〜2154.1963)に
従うものである。 [00211本発明の特定の好ましい態様をさらに詳細
に例示するため、実験室的製造操作を以下に例示するよ
うに実施した。本発明がこれらの特定の例によって限定
されるものではないことを理解すべきである。 [0022l例 材料および方法 HIVプロテアーゼ
基質の固相合成 アセチルへキサペプチドアミドを、p
−メトキシベンズヒドリルアミシポリマーを用いる慣用
の固相ペプチド合成によって製造した。各合成ごとに0
.5gのポリマーを使用した(0.5モル)。Bocア
ミノ酸の導入には以下の合成プロトコールを使用した。 脱保護:50%トリフルオロ酢酸/CH2Cl25分お
よび25分C82C122X1分イソプロパツール 2
×1分CH2Cl2 2X1分中和:10%ジイソプ
ロピルエチルアミン/CH2CI23分および5分CH
2Cl22X1分DMF 2X1分カップリング:
4当量のBoc−アミノ酸と4当量のジイソプロピルカ
ルボジイミド、4当量のヒドロキシベンゾトリアゾール
の存在下、DMF中2時間。DMF中でのカップリング
はカイゼル反応が陽性であった場合には反復した。完成
したペプチドはTamら(J、 Am、 Chem、S
ac、105,6442〜6445.1983)のHF
/アニソール9:1処理によって切断した。粗製ペプチ
ドを20%酢酸に溶解し、凍結乾燥した。これらをCp
s半製造用カラム上0. ]%TFAとアセトニトリ
ルの勾配を用いて逆相HPLCで精製した。それらの構
造は高分解マススペクトル、NMRおよびアミノ酸分析
で確認した。 [0023] HPLCアッセイ HPLCHIVプロ
テアーゼアッセイは、2個のCys残基(Cys67゜
Cys95)が遊離スルフヒドリル基による複雑化を消
失させるためにアイソステリックなα−アミノ酪酸で置
換した合成HIVプロテアーゼ(Schneider&
Kent:Ce1l、54,363〜368.19
88)、または大腸菌で発現されたクローン化物質を用
いて実施した。試験したすべての場合で、切断パターン
および阻害結果は同一であった。合成HPLC−精製プ
ロ精製−ロチアーゼ5mg/ml)をアッセイ緩衝液(
20mMリン酸塩、20%グリセロール、0.1%CH
APS、PH6−4)に溶解した。0.1mMの基質2
0 ltlをアッセイ緩衝液20μmと混合し、保存H
IVプロテアーゼ10μlを加え、ついで25℃で所望
の時間インキュベートした。10%TEA50μlを加
えて反応を停止させた。サンプルをC1s HPLCカ
ラムに適用し、0.05%TFAで5分間ついで0〜4
0%アセトニトリル勾配で40分間展開した。阻害実験
では、プロテアーゼ溶液10μ■を25℃において、0
゜1mMのインヒビター(DMSOに溶解し、アッセイ
緩衝液で0.1mMに希釈)20μlとともに10分間
ブレインキュベートした。次に、試験基質、アセチル−
Thr−I Ie−Me t −Me t−Gln−A
rg−NH;シまたはAb z−N F傘−6,20μ
mを加えて、切断の阻害を測定した。上述のように反応
を停止し、切断率をHPLCでモニタリングした。Ab
z−Thr−I 1e−Nle−Phe (p−NO2
) −Gln−ArgNH2の切断パターンを確認する
ために、HPCL、で判断されるように切断を完結させ
、2種の生成物のピークをHPLCで単離した。合成H
IVプロテアーゼまたは大腸菌から発現され精製された
酵素、いずれとのインキュベーションでも同じHPLC
パターンが得られた(図2)。基質の保持時間は41.
1分、一方Abz〜Thr−11e−Nleでは37.
4分、Phe (p−N。 2) −G 1 n−Ar g−NH2では17.7分
であった。生成ペプチドの同一性はFABMSおよびア
ミノ酸分析で確認された。 [0024]蛍光スペクトル 励起および発光スペクト
ルはSLM8000分光計で測定した。基質、Abz−
NF中−6およびN−末端生成物、Abz−Thr−I
le−Nle−OHはいずれも吸収極大を337 nm
に、広い発光極大を390〜440 nmに示す。基質
と生成物を同時濃度で比較すると、酵素による加水分解
で励起は10倍、発光は6倍と劇的な増大を示す。初期
力イネティクスは、至適条件で(励起=337nm、発
光=410nm)、電磁攪拌器で攪拌しながら25℃で
モニタリングした。 [0025]UVスペクトル 基質、Abz −NF”
6およびN−末端生成物、Abz−Thr −I le
−NIe−OHの吸収スペクトルはBechman
DU8分光光度計で記録した。基質は極大を238
nmおよび254nmに示すが、分裂生成物は極大を3
18nmおよび252 nmに示す。 [0026]蛍光アツセイ 96−ウェルELISAプ
レート上の蛍光測定はTitertek Fluor
。 5kanI I、Vers 1on3.1を用いて行っ
た。 355 nmの励起フィルターおよび430 nmの発
光フィルターを使用した。HIVプロテアーゼの保存溶
液(0,1mg/m1)LOu、■を5種の異なる濃度
のAbz−NF”−6と、最終容量100μm、37℃
でインキュベーション、各ウェルにつき5分毎に蛍光の
増大をモニタリングした。1mMAbz−NF” −6
のDMSO中保存溶液を使用した。蛍光強度の変化と生
成物の濃度の変化の関係の標準曲線を使用して、蛍光変
化をモル速度に変換した。インヒビターのKi測測定た
めの濃度範囲を予め定めるためには、予備アッセイをH
PLCで行うのが便利なことがわかった。アッセイ緩衝
液(pH6,4)中0.1mMのインヒビター20μm
とHIVプロテアーゼ(0,05mg/mlの保存溶液
)10ulとを25℃で5〜10分間ブレインキュベー
トした。 0.1mM Abz −NF”−6,20μlを加え
、反応を1時間続けた。10%TFA60μlを加えて
反応を停止させ、切断量をHPLCで測定した。インヒ
ビターの不存在下には、完全な切断が起こる。残った基
質の量により、評価されたKiから蛍光アッセイのため
のインヒビターの濃度範囲の適当な選択が可能になる。 [0027]給米 発色団基質として可能性のある次の
配列の6種のペプチドを製造した。H−8er−Phe
Asn−Phe (p−NO2)−Pro−Gln−
Val−Thr−OHH−Arg−Lys−I 1e−
Leu−Phe (P −NO2)−Leu−Asp
−Gly−OHH−Thr−Leu−Asn−Phe
(P−N02)−Pro −I 1e−3et−Pr
o−OHAc−Leu−Asn−Phe (m−NO2
) −Pro−I 1e−3er−NH2Ac−Thr
−11e、Phe(P−NO2)−Nle−Gln−A
rg−NH2Ac−Thr−I 1e−Nle−Phe
(p−NO2)−G1 n−Arg NH2゜こ
れら6種のペプチド中、最後のPド位置にP h e
(P−NO2)をもつもののみが、所望のHP L C
アッセイ条件および1時間のインキュベーション時間で
切断を示した。Hyl andら(前出)は、上に製造
したものとやや類似のただしカルボキシ末端のアミノ酸
か保護されている発色団オクタペプチド基質、Ae−A
rg−Lys−I le、Leu−Phe (p−NO
2) −Leu−Asp−Gly−NH2を報告してい
る。Na5hadら(前出)は2種の発色団ペプチド基
質で、分光測光法によるアッセイの基礎になるAc−L
ys−Ala−3er−Gln−Phe (P−NO2
) −P r o−Va 1−Va 1−NH2および
H−Thr−Phe−Gln−Ala−Phe (p
−N。 2 ) −P r o−L e u−Ar g−A 1
a −OHを報告している。しかしながら、これらの
3種の場合は、加水分解が発色団残基をC末端に残して
起こるので、大きなスペクトル変化を生じる。N末端に
おける発色団残基の場合にみられる小さなスペクトル変
化により、本明細書において定義される新規な蛍光原性
基質が開発され、新規な蛍光測定アッセイが得られた。 【0028】へキサペプチド基質、A、c−Th r−
I 1e Nle Phe (I) N02)
Gln ArgNH2の、C−末端生成物にア
クセプター残基をもたせる改良には、ドナー蛍光基をN
−末端生成物に付加する必要がある。アセチル基を2−
アミノ安息香酸(Abz)で置換することにより、新規
な蛍光原性ペプチド、Abz−Thr −I 1e−N
le−Phe (p−NO2) Gln Arg
NH2が得られ、Carmel & Maron
(Eur、J、Biochem、87.265〜27
3.1978)がアンギオテンシン変換酵素の基質に使
用したのと同じドナーとアクセプターの組合せを与えた
。これらの著者は、消光効果はドナーとアクセプター・
発色団の近位性に依存することを示していたので、P3
の位置にAbz基をもつ類縁体、Abz−I 1e−N
le−Phe (p、NO2) −Gln−Arg−N
H2が本発明者らによって合成された。しかし、切断効
率は劇的に低下した。上記の本発明の新規なヘキサペプ
チド基質、Abz NF”、6は蛍光原の不完全な消
化により少量の蛍光バックグランドを示すか、加水分解
すると、図1に見られるように390〜440nmの広
い極大として蛍光の約6倍の増大が認められる。他の各
種の蛍光基が、合成HIVプロテアーゼとMVT−10
1、類似構造のインヒビター、Ac−Thr−I 1e
−Nle−v[CH2NHI −Nle−Gln−Ar
g−NH2との複合体X線結晶構造にみられる(Mfi
lerら:5cience、246.1149〜115
2.1989)その表面位置と一致するP4位置に導入
可能である。 [0029]合成HIVプロテアーゼによるAbz−N
F”−6の切断の動力学の測定では、15%未満の基質
が酵素によって切断される場合、20分以上の反応時間
にわたって直線状のカイネテイツクスをもつ典型的なミ
カエリス−メンテンの挙動を示した(図3)。反応の直
線相から計算した速度のラインライ−バー・パーク・プ
ロットはKm=110mVを与えた。Vamxは3.4
5mM/mi l、Kc a t=2.93ec−’
と計算された。Na5hedら(Biochem−Bi
ophys−Res、Commun、163.1079
〜1085.1989)の発色団基質のKmは450m
M以上と評価された。Abz=NF” −6の合成HI
VプロテアーゼについてのKcat/Km比は26.3
64M−l5−1であるが、Na5hedら(前出)の
ノナペプチド発色団基質の比は、大腸菌で発現された精
製HIVプロテアーゼを用いて23.OOOM−I S
−1と評価された。 [00301本発明の新規な蛍光原性基質、Abz−N
Fl−6を用いることにより、インヒビターの親和性の
測定が可能な、HIVプロテアーゼインヒビター候補物
質のスクリーニング法が確立された。8個のウェルによ
り、ジクソンプロットに基づ<Ki値(1/v vs
。 インヒビター濃度)の計算に最低限十分な、2種の基質
濃度について各4種の異なるインヒビター濃度の測定が
可能になる。蛍光は20分間2分間隔で測定した。すな
わち20分間に12個のインヒビターの親和性の測定が
実行可能である。】−個のKiの測定に約30回の別個
のHPLCの実行を要し、その実行それぞれに約1時間
かかるHPL、C分析法とは対照的である。しかしなが
ら、定常的ではそれぞれ二重に測定試行を行うことが好
ましく、また標準インヒビターの測を包含させるとして
、Kiの測定可能数は1時間あたり15となる。
【0031】本明細書では、アミノ酸は標準の3文字省
略記号によって、次のように示す。 略号 アミノ酸 Ala アラニン C)rs システィン Asp アスパラギン酸 Glu グルタミン酸 Phe フェニルアラニン Gly グリシン His ヒスチジン lie イソロイシン Lys リジン Leu ロイシン Met メチオニン Asn アスパラギン Pro プロリン Gln グルタミン Arg アルギニン Ser セリン Thr スレオニン Val バリン Trp トリプトファン Tyr チロシン [00321本明細に用いた他の標準的な略号には、N
1e=ノルロイシンAbz=2−アミノ安息香酸Ac=
アセチルCha=シクロへキシルアラニンTEA=トリ
フルオロ酢酸DMF=ジメチルホルムアミドDMSO=
ジメチルスルホキシドCHAPS=3−[3−クロロア
ミドプロピル)−ジメチルアンモニオ〕−1−プロパン
スルホン酸、およびFABMS=蛍光抗体マススペクト
ルがある。 [00331以上の開示を読めば、本技術分野の熟繍者
には、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、
様々な他の例が明らかであろう。このような他の例はす
べて、本発明の特許請求の範囲に包含されるものである
。
略記号によって、次のように示す。 略号 アミノ酸 Ala アラニン C)rs システィン Asp アスパラギン酸 Glu グルタミン酸 Phe フェニルアラニン Gly グリシン His ヒスチジン lie イソロイシン Lys リジン Leu ロイシン Met メチオニン Asn アスパラギン Pro プロリン Gln グルタミン Arg アルギニン Ser セリン Thr スレオニン Val バリン Trp トリプトファン Tyr チロシン [00321本明細に用いた他の標準的な略号には、N
1e=ノルロイシンAbz=2−アミノ安息香酸Ac=
アセチルCha=シクロへキシルアラニンTEA=トリ
フルオロ酢酸DMF=ジメチルホルムアミドDMSO=
ジメチルスルホキシドCHAPS=3−[3−クロロア
ミドプロピル)−ジメチルアンモニオ〕−1−プロパン
スルホン酸、およびFABMS=蛍光抗体マススペクト
ルがある。 [00331以上の開示を読めば、本技術分野の熟繍者
には、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、
様々な他の例が明らかであろう。このような他の例はす
べて、本発明の特許請求の範囲に包含されるものである
。
【図1】図1、は、本発明の基質、ABZ−NF” −
6および生成物ABZ−TIN−OHの蛍光発光スベク
1−ルを示すグラフである。
6および生成物ABZ−TIN−OHの蛍光発光スベク
1−ルを示すグラフである。
【図2】図2は、本発明の基質、ABZ−NF“−6な
らびにその生成物2種のHPLCにおける溶出パターン
を示す図である。
らびにその生成物2種のHPLCにおける溶出パターン
を示す図である。
【図3】図3は、本発明の方法における蛍光発光が時間
とともに増加することを示すグラフである。
とともに増加することを示すグラフである。
Claims (6)
- 【請求項1】次の化学構造: X−Thr−rle−Nle−Phe(Y)−Gln−
ArG−NH_2 (式中、Xは蛍光原性基であり、Yはその蛍光原性基の
アクセプターである)を有するレトロウイルスプロテア
ーゼの蛍光原性基質。 - 【請求項2】次の化学構造: Abz−Thr−Ile−Nle−Phe(p−NO_
2)−Gln−Arg−NH_2を有するレトロウイル
スプロテアーゼの蛍光原性基質 - 【請求項3】既知量の蛍光原性基質: x−THr−rle−Nle−Phe(Y)−Gln−
Arg−NH_2(式中、Xは蛍光原性基であり、Yは
その蛍光原基に対するアクセプターである)を分光測光
蛍光計の蛍光セルに取り、既知量のレトロウイルスプロ
テアーゼと37℃でインキュベートし、蛍光の経時的変
化を測定し、ついで蛍光強度の変化と生成物の濃度変化
と関連づける標準曲線に対して比較することによってレ
トロウイルスプロテアーゼのモル速度を求めることから
なるレトロウイルスプロテアーゼ活性の蛍光測光による
測定方法 - 【請求項4】レトロウイルスプロテアーゼはHIVプロ
テアーゼである「請求項3」記載の方法 - 【請求項5】既知量の蛍光原性基質:Abz−Thr−
Ile−Nle−Phe(p−NO_2)−Gln−A
rg−NH_2を分光測光蛍光計の蛍光セルに取り、既
知量のレトロウイルスプロテアーゼと37℃でインキュ
ベートし、蛍光の経時的変化を測定し、ついで蛍光強度
の変化と生成物の濃度変化とを関連づける標準曲線に対
して比較することによってレトロウイルスプロテアーゼ
のモル速度を求めることからなるレトロウイルスプロテ
アーゼ活性の蛍光測光による測定方法 - 【請求項6】レトロウイルスプロテアーゼはHIVプロ
テアーゼである「請求項5」記載の方法
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CA2656278C (en) | 2006-06-30 | 2016-02-09 | Biomimetic Therapeutics, Inc. | Compositions and methods for treating rotator cuff injuries |
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- 1989-12-28 US US07/458,060 patent/US5011910A/en not_active Expired - Lifetime
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