JPH0423995A - トランスペプチデーション用試薬及び方法 - Google Patents

トランスペプチデーション用試薬及び方法

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JPH0423995A
JPH0423995A JP2129148A JP12914890A JPH0423995A JP H0423995 A JPH0423995 A JP H0423995A JP 2129148 A JP2129148 A JP 2129148A JP 12914890 A JP12914890 A JP 12914890A JP H0423995 A JPH0423995 A JP H0423995A
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Japan
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peptide
reaction
transpeptidation
asparagine residue
amino acid
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JP2129148A
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Nobuhito Koyama
信人 小山
Hideyuki Matsushita
秀之 松下
Ikunoshin Katou
郁之進 加藤
Yukichi Abe
阿部 勇吉
Shinichi Ishii
石井 信一
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Takara Shuzo Co Ltd
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Takara Shuzo Co Ltd
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
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    • C07K7/00Peptides having 5 to 20 amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
    • C07K7/04Linear peptides containing only normal peptide links
    • C07K7/06Linear peptides containing only normal peptide links having 5 to 11 amino acids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K5/00Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
    • C07K5/04Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof containing only normal peptide links
    • C07K5/10Tetrapeptides
    • C07K5/1024Tetrapeptides with the first amino acid being heterocyclic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/48Hydrolases (3) acting on peptide bonds (3.4)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P21/00Preparation of peptides or proteins
    • C12P21/02Preparation of peptides or proteins having a known sequence of two or more amino acids, e.g. glutathione

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は酵素法によるペプチド合成に関し、更に詳細に
はトランスペプチデーション用試薬及び方法に関する。
〔従来の技術〕
目的の配列を持ったペプチドを得る手段として、1)遺
伝子操作、2)化学合成、3)酵素合成、が挙げられる
。遺伝子操作法では比較的長鎖のペプチドを大量に得る
ことができ、化学合成法では短時間で希望のペプチドが
得られ、しかも様々な修飾アミノ酸を持つものも合成可
能であり、また、酵素法では化学合成法に比べてラセミ
体を生成せず、側鎖官能基の保護を必要としないという
利点がある。
酵素法による合成としてはセリンカルボキシペプチダー
ゼを用いるカルスベルブ(Carsberg、)法(特
公昭56−500519号)、林の方法(特公昭62−
232393号)、構出らの方法(特公昭63−216
497号)、バチルス・サーモプロテオリチカス (B
acillus therm。
proteoriticus )由来の金属プロテアー
ゼやサーモリシンなどのエンドペプチダーゼを用いる磯
和らの方法〔イソワ(Isowa)ら、ブレチンオブ 
ザ ケミカル ソサエティー 才ブ ジャパン(Bul
l、 [:hem、 Sac、 Japan)、第50
巻、第2766頁(1977):)、パパインを用いる
方法〔クルマン(Kullmann、 W、 )、バイ
オケミカル アンド バイオフィジカル リサーチ コ
ミュニケーションズ(Biochern、Biophy
s、Res。
Cornmun、 ) 、第91巻、第693頁(19
79) :]が行われており、これらはプロテアーゼの
逆反応を利用したものである。
マルクセン(Markussen)はトリプシンを用い
たトランスベブチデーション反応によりヒトインシュリ
ンを製造した(特公昭56−135452号) 〔発明が解決しようとする課題〕 遺伝子操作法では長鎖のペプチドを合成できるが、核酸
にコードし得る20種類のアミノ酸以外のアミノ酸残基
を含むペプチドは得られない。化学合成法で20残基以
上のアミノ酸を含むペプチドを得ようとすると収率が極
端に悪くなる。プロテアーゼの逆反応を用いる方法では
アミノ末端とカルボキシル末端の保護が場合によって必
要であり、有機溶媒中で反応しなければ収率が著しく低
い場合があるために産物が変性する危険性がある。マル
クセンの方法では改変したい位置の近くにリジン又はア
ルギニン残基が存在することが必要である。
本発明の目的は上記従来技術にかんがみ、容易かつ安価
な新たな酵素的ペプチド合成法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明を概説すれば、本発明の第1の発明はトランスペ
プチデーション反応用試薬に関する発明であり、アスパ
ラギン残基特異的プロテアーゼを含有することを特徴と
する。
そして、本発明の第2の発明はペプチドの製造方法に関
する発明であり、トランスペプチデーション反応により
ペプチドを製造する方法において、触媒としてアスパラ
ギン残基特異的プロテアーゼを用いることを特徴とする
本発明者らは鋭意研究を行った結果、特願平1−297
450号として見出したし一アスパラギンのC末端側ア
ミド結合のみを選択的に水解するプロテアーゼ(アスパ
ラギン残基特異的プロテアーゼと称する)が、トランス
ペプチデーションを触媒することを新たに見出し本発明
を完成した。
本発明で用いるアスパラギン残基特異的プロテアーゼは
、L−アスパラギンのC末端側アミド結合のみを選択的
に氷解するプロテアーゼであればよく、起源、製法等は
問わないが、例えばタチナタマメ(Canavalia
  ensiformis)の種子より得られるアスパ
ラギン残基特異的プロテアーゼが挙げられる(特願平1
−297450号参照) 触媒としてのアスパラギン残基特異的プロテアーゼは例
えばタチナタマメの種子から特願平1−297450号
明細書に記載のごとく次のようにして得られる酵素を用
いる。
タチナタマメの種子を緩衝液中で粉砕し、その抽出物に
対してイオン交換クロマトグラフィ、パラマーキュリ安
息香酸を担体に固定化したカラムを用いるアフィニティ
ークロマトグラフィー、及びゲルろ過を行うことによっ
てアスパラギン残基特異的プロテアーゼが得られる。
一般にチオールプロテアーゼがペプチド鎖の氷解を触媒
するに当っては次のような機構で行われていると考えら
れている。すなわち、まず水解されるべきペプチド結合
のN末端側のアミノ酸又はペプチドによって酵素の活性
中心のSH基がアシル化され、その後に水の求核攻撃に
よって酵素が脱アシルされて反応が完結する。
反応液中に比較的高濃度、例えば0.3M以上、のペプ
チド又はアミノ酸が存在すると脱アシルの際にアミツリ
シスによって一旦切断されたペプチド結合のカルボキシ
ル側にペプチド又はアミノ酸が付加される。この反応を
トランスペプチデーションと呼ぶ。なお、アミツリシス
を行うペプチド又はアミノ酸をアミン成分と呼ぶ。
加水分解反応とトランスペプチデーション反応の起こる
比率は反応時のpH、アミン成分の濃度、プロテアーゼ
の種類などの反応条件によって大きく左右される。
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、触媒としてアスパ
ラギン残基特異的プロテアーゼを用い、PH7,5〜8
で0.3M以上のアミン成分を用いれば効率よくトラン
スベブチデーション反応が起こることを見出した。
アスパラギン残基特異的プロテアーゼを用いて行うトラ
ンスベプチデーション反応は例えば下記一般式(I): A−Asn   B+C−A  −^5n−C十 B(
I) (式中Aはアミノ酸若しくはペプチド又はそれらの誘導
体あるいはHを表し、Asnはアスパラギン残基を表し
、Bはアミノ酸若しくはペプチド又はそれらの誘導体あ
るいはNH2を表し、Cはアミノ酸若しくはペプチド又
はそれらの誘導体を表す。以下同じ)で示されるトラン
スペプチデーション反応が挙げられる。
上北トランスペプチデーションは、一般式(): %式%() を有するペプチド又はペプチド誘導体を製造する方法に
おいて、一般式(■): A−Asn−B         (II)を有するペ
プチド又はペプチド誘導体(以下Asn成分と略す)と
一般式(■): H−C(IV) を有するアミノ酸若しくはペプチド又はそれらの誘導体
(以下アミン成分と略す)の混合水溶液にアスパラギン
残基特異的プロテアーゼを触媒として用いる反応である
本発明のトランスベプチデーション反応で上記式Iの反
応の1例としては、下記式(V)で示される反応が挙げ
られる。
A−^5n−B+D−Asn−E  →A−Asn−E
+D−^5n−B   (V)式中りはアミノ酸若しく
はペプチド又はそれらの誘導体あるいはHを表し、Eは
アミノ酸若しくはペプチド又はそれらの誘導体あるいは
NH2を表すが、AとD及びBとEが同一のことはない
アミノ酸の誘導体とは、アミノ酸のα−カルボキシル基
がアミド化又はエステル化されたもの、糖又は糖鎖が付
加されたアミノ酸、α−アミノ酸がアシル化されたもの
、及び水酸基がリン酸化又は硫酸化されたアミノ酸を指
す。また、ペプチドの誘導体とは上記のアミノ酸の誘導
体を少なくとも1残基含むペプチドを指す。
一般式(II)で表されるペプチド又はその誘導体は生
物から抽出する、遺伝子工学的に生産する、化学合成す
るなどの方法によって得ることができる。一般式(IV
)で表されるペプチド、アミノ酸、及びそれらの誘導体
も同様にして得られる。
以下、トランスペプチデーションについて説明する。
第1図はトランスペプチデーション反応に対するpHの
影響を示すグラフである。DNPPro−Glu  A
la  Asn−NH2(DNPは2,4−ジニトロフ
ェニル基を表す)をAsn成分、0.5M  Gly−
Glyをアミン成分として水酸化ナトリウム又は塩酸で
p)Iを調整し、37℃で20分間反応した後C+a逆
相HPLCで分析した結果トランスベプチデーションの
至適pHは7.7であった。黒丸印はトランスペプチデ
ーションの結果生成したDNP  Pr。
Glu−Ala−Asn−Gly  Glyを、X印は
氷解の結果生成したDNP−Pro−Glu−Ala−
Asnを示す(以下同じ)横軸はpHを、縦軸は反応産
物の相対量を示す。
第2図はp)17.7において様々な濃度のアミン成分
であるGly−ctyの存在下反応した結果を示す。A
sn成分としてはDNP−Pr。
−Glu  Ala−Asn  NH2を用いた。
横軸はGuy−Glyの濃度(M)を、縦軸は反応産物
の相対量を示す。アミン成分の増加と共にトランスペプ
チデーション効率は上昇し、0.3Mを超えると氷解産
物を上回る。
第3図はpH7,7においてアミン成分として0.5M
のGl y−Glys Asn成分としてDNP  P
ro−Glu−Ala  AsnNH,の存在下37℃
で様々な時間反応した結果を示す。横軸は時間(分)を
、縦軸はトランスペプチデーションの結果生成したDN
PPro−Glu−Ala−Asn−Gly−Glyの
相対量を示す。本酵素はpH4,5〜6において安定で
あるが、それ以上のpHで不安定なので80分を超える
と酵素の失活のために反応はこれ以上進まなくなる。
本発明によれば種々のペプチドを容易に合成することが
可能である。特にペプチドのC末端がアミド化された生
理活性ペプチドの合成に有利な方法である。
〔実施例〕
以下実施例で本発明をより具体的に説明するが、本発明
はこれら実施例に限定されるものではない。
実施例1 市販ジャックビーンミール(シグマ社製)500gを1
mM  DTT、、IOIM  EDTAを含む20m
M酢酸緩衝液(pH5,0)でホモゲナイズし遠心分離
により上清を得た。該上滑を上記緩衝液に対して透析後
、再び生じた沈殿を遠心分離により除去し、SP−トヨ
パール650M(東ソー製)によるイオン交換クロマト
グラフィーヲ行った。5P−)コバール650Mカラム
に吸着し、0.5M塩化ナトリウムにて溶出した活性画
分を60%飽和硫安沈殿後、0.1M塩化ナトリウム、
1 mM  D T T 、  1 mM  E D 
T Aを含む20+nM酢酸緩衝液(pH5,0)に対
して透析した。次にバラマーキュリ安息香酸を固定化し
たトヨパール(東ソー製)によるクロマトグラフィーを
行い、1M塩化ナトリウム:50rnMDTT、1cn
M  EDTAを含む酢酸緩衝液(p)I5.0)で溶
出した両分をロイシルアルギナール力ラム(オルガノ製
)によるアフィニティークロマトグラフィーを行い、同
カラムに吸着されない活性画分を回収した。この両分を
排除分子量10.000の限外ろ過膜にて濃縮した後ト
ヨパールHW−553(東ソー製)によるゲルろ過を行
った。こうして得られた酵素標品を以下の検討に用いた
実施例2 Asn成分として0.02mM  DNP−Pr。
−Glu−Ala−Asn−NHa 、アミン成分とし
て0.5M  Gly−Glyを用い、5mMDTTと
0.0048mUの酵素を含む反応液中で37℃におい
て20分間様々なpHでトランスペプチデーション反応
を行った。pHの調整はIN塩酸又はIN水酸化ナトリ
ウムで行った。
反応後、CIa逆相カラムを用いたHPLCで350 
nmの吸光度のあるピークを分取して6N塩酸加水分解
したものをアミノ酸分析によって同定した。その結果を
第1図に示す。この図かられかるようにこの酵素は弱酸
性では脱アミド反応を主に触媒し、中性付近ではトラン
スペプチデーション反応を触媒した。
実施例3 実施例2のGIy Glyの代りに0.5MGly−G
ly−NH2(p)(7,7)をアミン成分としてトラ
ンスペプチデーションを行った。
HPLCでDNP−Pro−Glu−Ala−Asn及
びそれのアミド以外に現れたピークを分取して塩酸加水
分解後アミノ酸分析を行ってトランスペプチデーション
を確認した。
実施例4 11残基のアミノ酸からなるペプチド、Hls−Tyr
−1ie−Asn−Leu  IleThr−Arg−
Gln−Arg−Tyr−NH,(ペニンスラ社製)0
.2mMをAsnm分、Gly  GlySGly  
Gly  His。
Gly  NH*又はG I y  G l y −N
 H2のいずれか1つ0.5Mをアミン成分として37
℃、p)17.7で3時間トランスペプチデーション反
応を行い、C11l逆相HPLCで分取した後生成した
各ペプチドのアミノ酸配列を決定しトランスペプチデー
ション反応を確認した。トランスペプチデーション反応
産物と氷解反応産物の比はそれぞれ1:l 1:1,7
:1.4:1であり、高収率でトランスペプチデーショ
ン反応が起こっていた。
〔発明の効果〕
以上詳細に説明したように、本発明によりペプチド鎖中
のし一アスパラギン残基のカルポキシル側にペプチド若
しくはアミノ酸又はそれらの誘導体を付加する方法が提
供された。
本発明により生理活性を有する各種ペプチドを酵素的に
製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図はトランスペプチデーション反応に対するpHの
影響を示すグラフ、第2図はトランスベブチデーション
反応に対するグリシルグリシンの濃度の影響を示すグラ
フ、第3図はトランスペプチデーション反応に対する反
応時間の影響を示すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、アスパラギン残基特異的プロテアーゼを含有するこ
    とを特徴とするトランスペプチデーション反応用試薬 2、トランスペプチデーション反応によりペプチドを製
    造する方法において、触媒としてアスパラギン残基特異
    的プロテアーゼを用いることを特徴とするペプチドの製
    造方法。
JP2129148A 1990-05-21 1990-05-21 トランスペプチデーション用試薬及び方法 Pending JPH0423995A (ja)

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EP19910303884 EP0458475A3 (en) 1990-05-21 1991-04-30 Transpeptidation reagent and method

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US5656456A (en) * 1992-07-13 1997-08-12 Bionebraska, Inc. Chemical method for selective modification of the N- and/or C-terminal amino acid α-carbon reactive group of a recombinant polypeptide or a portion thereof
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