JPH04504651A - A method for site-specifically introducing non-naturally occurring amino acids into proteins - Google Patents

A method for site-specifically introducing non-naturally occurring amino acids into proteins

Info

Publication number
JPH04504651A
JPH04504651A JP2501284A JP50128490A JPH04504651A JP H04504651 A JPH04504651 A JP H04504651A JP 2501284 A JP2501284 A JP 2501284A JP 50128490 A JP50128490 A JP 50128490A JP H04504651 A JPH04504651 A JP H04504651A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
trna
protein
amino acid
molecule
amino acids
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2501284A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
シュルツ ピータ
Original Assignee
ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア filed Critical ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア
Publication of JPH04504651A publication Critical patent/JPH04504651A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • C12P19/00Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/26Preparation of nitrogen-containing carbohydrates
    • C12P19/28N-glycosides
    • C12P19/30Nucleotides
    • C12P19/34Polynucleotides, e.g. nucleic acids, oligoribonucleotides
    • 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
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/67General methods for enhancing the expression
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/50Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
    • A61K47/51Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent
    • A61K47/68Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent the modifying agent being an antibody, an immunoglobulin or a fragment thereof, e.g. an Fc-fragment
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/50Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates
    • A61K47/51Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent
    • A61K47/68Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent the modifying agent being an antibody, an immunoglobulin or a fragment thereof, e.g. an Fc-fragment
    • A61K47/6835Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent the modifying agent being an antibody, an immunoglobulin or a fragment thereof, e.g. an Fc-fragment the modifying agent being an antibody or an immunoglobulin bearing at least one antigen-binding site
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K1/00General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length
    • C07K1/107General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length by chemical modification of precursor peptides
    • 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
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/10Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
    • 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)
    • C12N9/78Hydrolases (3) acting on carbon to nitrogen bonds other than peptide bonds (3.5)
    • C12N9/86Hydrolases (3) acting on carbon to nitrogen bonds other than peptide bonds (3.5) acting on amide bonds in cyclic amides, e.g. penicillinase (3.5.2)
    • 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

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。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 自然に存在しないアミノ酸をタンパク質に部位特異的に導入する方法本発明は、 1988年11月18日に出願された米国特許出願番号27..455及び米国 特許出願番号273.786の一部継続出願である。これらの関連出願は参考文 献として本明細書に取り入れられる。[Detailed description of the invention] A method for site-specifically introducing amino acids that do not exist in nature into proteins. U.S. Patent Application No. 27, filed November 18, 1988. .. 455 and U.S. This is a continuation-in-part of patent application number 273.786. These related applications are reference text is incorporated herein as a reference.

コノ発明は、オフィス オブネイバルリサーチ(Office of Nava l Re5earch)により付与されたONR:+メトラクトN00014− 86−0522及び、DOEグランド(grant)No、 DE AC03− 76SFOO09gに基づく政府援助のもとで為されたものである。政府はこの 発明につき、確定した権利を有する。This invention was created by the Office of Naval Research (Office of Naval Research). ONR granted by l Re5earch):+Mettract N00014- 86-0522 and DOE grant No. DE AC03- This was done with government support based on 76SFOO09g. The government is this Have a fixed right to the invention.

及匪立札里立互 この発明は一般的にはタンパク質の生化学に関し、更に詳しくいうと酵素の特異 性及び活性を調節するため、そして自然に存在するタンパク質の構造を改変する ために有効にタンパク質の部位特異的な修飾を行う方法に関する。Oihi Tate Satsuri Tate Mutual This invention relates generally to the biochemistry of proteins, and more specifically to the specificity of enzymes. modifying the structure of naturally occurring proteins to modulate their properties and activities; This invention relates to a method for effectively site-specifically modifying proteins.

発明の背景 古典的には、生化学者はタンパク質機能の修飾を、精製したタンパク質を化学的 に変化させたり、自然的に発生する変異体を選択することによって行ってきた。Background of the invention Classically, biochemists modify protein function by chemically modifying purified proteins. This has been done by changing the molecule or by selecting naturally occurring mutants.

化学的な改変は典型的には、非常に反応性で溶媒に可溶性のアミノ酸側鎖に同け られる。しかしながら、しばしば望むべき修飾部位は利用不能であり、また興味 のある修飾は化学的に不可能である。修飾反応の特異性の低さは、この方法の有 効性を劇的に妨げる。さらに、自然的に発生する変異体はまれであり、通常、変 異の性格の決定のため、十分な解析を必要と共に、自然に発生するアミノ酸残基 の変換は通常限定されている。Chemical modifications typically involve similar modifications to highly reactive and solvent-soluble amino acid side chains. It will be done. However, often the desired modification site is not available or Certain modifications are chemically impossible. The low specificity of the modification reaction is an advantage of this method. dramatically hinders effectiveness. Furthermore, naturally occurring variants are rare and usually Naturally occurring amino acid residues require thorough analysis to determine their different characteristics. The conversion of is usually limited.

分子生物学工学の出現により、手段が限られているにも関わらず特定のアミノ酸 を、ペプチド鎖の伸張過程において、タンパク質やペプチドに取り込ますことが できる他の方法が改良されてきた。ペプチドの合成法、半合成法は、新しいアミ ノ酸を非常に小さなタンパク質やペプチドに導入するために使われてきた。アミ ノアシルトランスファRNA(tRNA)の機能をもつアナローブを用いて修飾 されたアミノ酸を、均一にペプチドやタンパク質に取り込まれてきた。さらに付 は加えて、いくつかの不自然なアミノ酸は、化学的に誤ってアシル化されたtR NAを用いてジペプチド中に取り込まれた。With the advent of molecular biological engineering, specific amino acids have been can be incorporated into proteins and peptides during the elongation process of the peptide chain. Other possible methods have been improved. Peptide synthesis methods and semi-synthesis methods are new have been used to introduce amino acids into very small proteins and peptides. Ami Modification using an analog with the function of noacyl transfer RNA (tRNA) These amino acids have been uniformly incorporated into peptides and proteins. Further attached In addition, some unnatural amino acids can lead to chemically incorrectly acylated tR Incorporated into the dipeptide using NA.

これら全ての方法は、1つないしはそれ以上の、以下に述べる欠点に苦しんでき た。即ち、新しいアミノ酸を導入するときの部位特異性の欠如、修飾部位の不均 一さ、修飾効率の低さ、置換の部位と性質を正確に決定するため十分な解析をす る必要性、興味のあるタンパク質の非常にきびしい大きさの制限、そして置換や 修飾の可能性が非常に限定されていること、などである。かくして、タン、fり 質の望むべき部位に特定の修飾を行うための改良された方法が必要性である。こ こで述べる発明はこれらの必要性を十分に満たし、さらに他の必要性を満たすも のである。All of these methods suffer from one or more of the drawbacks described below. Ta. That is, lack of site specificity when introducing a new amino acid, and unevenness of modification sites. sufficient analysis to accurately determine the specificity, low modification efficiency, and the site and nature of the substitution. the need to Possibilities for modification are very limited. Thus, tan, fri There is a need for improved methods for making specific modifications at desired sites of quality. child The invention described herein satisfies these needs, and may also satisfy other needs. It is.

発明の概要 ここで述べる発明によって、不自然なアミノ酸アナローグをタンノ<り質に部位 特異的に取り込ませる新しい方法が提供された。その方法は以下の段階からなる 。Summary of the invention The invention described here allows us to transform unnatural amino acid analogs into tanno-rich parts. A new method for specific uptake has been provided. The method consists of the following steps: .

(a) 前もって選択されたコドンを、タンノイク質をコードするメノセンジ+  −RNA配列上の少なくとも1つの部位に導入すること、そして(b)不自然 なアミノ酸アナローグを、合成途中のポリペプチド鎖の、前もって選択されたコ ドンの部位に重合することのできるアミノアシルtRNAアナローグを含むタン パク質合成系でこのメツセンジャーRNA配列を翻訳すること。(a) Convert the preselected codon into a tannoic protein - introduced into at least one site on the RNA sequence, and (b) unnatural amino acid analogs at preselected co-locations of the polypeptide chain being synthesized. Tan containing an aminoacyl-tRNA analog that can be polymerized at the site of Don. Translating this metsenger RNA sequence using a protein synthesis system.

タンパク質合成系は主に試験管内のタンノくり質合成系を用−\、前もって選1 fれたコドンとしては終止コドン、例えばUAG (アンノイー)を、前もって 決定された部分に挿入する。The protein synthesis system mainly uses an in vitro tanno-crystalline synthesis system. An example of a f-codon is a stop codon, such as UAG (Annoy), in advance. Insert in the determined part.

自然に存在しないアミノ酸アナローグとして典型的には、自然のアミノ酸を修飾 したもの、荷電していないアミノ酸を修飾したもの、酸性アミノ酸を修飾したも の、塩基性アミノ酸を修飾したもの、非アルファ型アミノ酸、φある℃1はφ角 を変換したアミノ酸、次のような機能群を含むアミノ酸すなわちニトロ、アミジ ン、ヒドロキシルアミン、キノン、脂肪族化合物、環状そして不飽和化合物から 選ばれたものが選ばれる。好ましい条件下では、アミノアシルtRNAアナロー グは、タンパク質合成系において唯一の前もって選択されたコドンを認識するこ とのできるアミノアシルtRNA分子であり、また、前もって選択されたコドン は、典型的には10000ダルトン以上の分子量を持つタンノイク質をフードす るメ1.センジ+ −RNAの1つの場所に導入される。自然に存在しな(旭ア ミノ酸アナローグ1ま基質結合部位や酵素活性部位やタンパク質とタン/fり質 の結合部位、コファクターの結合部位あるいはリガンド(作動剤あるいは拮抗剤 (アゴニストあるLSItアンタゴニスト))などの結合部位から約100オン グストローム以内に位置できる。Typically modified natural amino acids as non-naturally occurring amino acid analogs modified amino acids, those modified with uncharged amino acids, and those modified with acidic amino acids. , modified basic amino acids, non-alpha amino acids, φ ℃ 1 is φ angle Amino acids converted into amino acids, amino acids containing the following functional groups, i.e. nitro, amidi from quinones, hydroxylamines, quinones, aliphatic compounds, cyclic and unsaturated compounds. The chosen ones are chosen. Under preferred conditions, aminoacyl-tRNA analogs The protein synthesis system recognizes unique, preselected codons. is an aminoacyl-tRNA molecule that can also contain preselected codons. Foods typically contain tannoic substances with a molecular weight of 10,000 Daltons or more. Rume1. Senji + - is introduced at one location in the RNA. Doesn't exist in nature (Asahi amino acid analogs 1, substrate binding sites, enzyme active sites, proteins and proteins binding site, cofactor binding site or ligand (agonist or antagonist) (LSIt antagonist with agonist) Can be located within Gström.

この発明のもう1つの側面は、前もって選ばれた1つな(1しはそれ以上の部分 を化学量論的に十分均一に、自然には存在しないアミノ酸アナローグ1こ置き換 えた新しいタンパク質(通常10キロダルトン以上のもの)を含む。タンノくり 質の物理的あるいは生化学的特性の解析は、そのさまざまな特性、即ちポリペプ チド鎖の静力学的特性や酵素反応のメカニズム、タン、(り質のリガンド結合の 特異性、対象となったタンパク質のアミノ酸残基の基質との相互反応、タン7+ り質のホールディング(folding・高次構造の形成)、タン1<り質と他 のタンノくり質、核酸や糖との相互反応などの特性を決定することができる。典 型的には、自然(こ存在しないアミノ酸残基を挿入した部位の約100オングス トロームの範囲で解析できる。Another aspect of the invention is that the preselected one (or more) The stoichiometrically uniform substitution of one amino acid analog that does not exist in nature Contains new proteins (usually larger than 10 kilodaltons) that have been acquired. Tannokuri The analysis of the physical or biochemical properties of The static properties of the tide chain, the mechanism of enzymatic reactions, and the ligand binding of tide chains. Specificity, interaction of amino acid residues of target protein with substrate, Tan7+ Holding (folding/formation of higher-order structure) of lithium, Tan 1 < lithium and others It is possible to determine properties such as tannin content and interaction with nucleic acids and sugars. Noriyoshi Typically, the natural (approximately 100 oz It can be analyzed within the range of Trom.

もう1つの側面として、以下に述べる手順で、この発明はタンノ<り質の前もっ て選択したアミノ酸部位を、さまざまな他のアミノ酸で択一的置換できる方法を 提供する。: a)前もって選択されたアミノ酸部位に相当するメツセンジャーRNAの部位を 、間違って翻訳されるコドンに置き換えたメツセンジャーRNAを作る。そして 、b)メツセンジャー1iNAをアミノアシルtRNAアナローグを必ず含む2 つなc+LItそれ以上の翻訳系を用いてタンパク質に翻訳する。ここで、1つ の翻訳系によって作られたタンノ<り質は、他の系によって作られたタン、(り 質と比較して、前もって選択されたアミノ酸部位が異なっている。Another aspect is that, in the steps described below, this invention We developed a method for alternatively replacing selected amino acid sites with various other amino acids. provide. : a) Select a site in Metzenger RNA that corresponds to a preselected amino acid site. , create metsenger RNA that replaces the mistranslated codon. and , b) Metsenger 1 iNA must contain aminoacyl-tRNA analog 2 It is translated into protein using a translation system that is more than 1 c + LIt. Here, one The tanno<ri quality created by the translation system of Compared to the quality, the preselected amino acid sites are different.

望ましい条件では、1つのアミノ酸部位が置き換えられ、異なる翻訳系(こよっ て作られたタンパク質各々の違いは、それぞれどの様なアミノアシルtRNA+ こ結合した自然に存在しないアミノ酸アナローグを選ぶかによって前もって決定 される。Under desirable conditions, one amino acid site is replaced and a different translation system (or The difference between each protein made by Determined in advance by selecting a non-naturally occurring amino acid analog that is linked to be done.

自然に存在しないアミノ酸の置換は、例えばD−フェニールアラニン、(S)− p−ニトロフェニールアラニン、(S)−ホモフェニールアラニン、(S)−p −フルオロフェニールアラニン、(S)−3−アミノ−2−ベンジルプロピオン 酸ある(Xは(S)−2−ヒドロキシ−3−フヱニールブロビオン酸等である。Substitutions of non-naturally occurring amino acids include, for example, D-phenylalanine, (S)- p-nitrophenylalanine, (S)-homophenylalanine, (S)-p -Fluorophenylalanine, (S)-3-amino-2-benzylpropion An acid (X is (S)-2-hydroxy-3-phenylbrobionic acid, etc.).

さらにこの発明のもう1つの特徴は、アミノアシルtRNAアナローグ分子を作 る方法に関係している。その方法は以下の手順からなる。Furthermore, another feature of this invention is to create aminoacyl-tRNA analog molecules. It is related to the way in which The method consists of the following steps.

a)マルチヌクレオチド分子(MNM)の3°末端ヌクレオチドの2°あるいは 3゛リボンルヒドロキシル部位にアミノアシル化結合によって前もって選択した 自然に存在しないアミノ酸アナローグを結合させること、そしてb)アミノアシ ル化されたマルチヌクレオチド分子(アミノアシル−MNM)を、末端を切除し たtRNA分子(tRNA (−Z) )に結合させる。こうして機能をもった アミノアシルtRNAアナローグ分子が合成される。a) 2° of the 3° terminal nucleotide of a multinucleotide molecule (MNM) or preselected by aminoacylation linkage to the 3-ribonyl hydroxyl site. b) combining amino acid analogs that do not occur naturally; and b) amino acid analogs. The end of the converted multinucleotide molecule (aminoacyl-MNM) is excised. tRNA molecules (tRNA (-Z)). In this way it has a function An aminoacyl-tRNA analog molecule is synthesized.

好ましくは、マルチヌクレオチド分子(MNM)は、例えば5°pCpA3°、 がtRNAの3′端に相当するジヌクレオチドである。マルチヌクレオチド分子 (MNM)をtRNA(−Z)分子に結合することは、典型的には完全なtRN A分子を作り出す。そして、tRNA(−Z)は読み取り終結後の(ラン−オフ )転写物からも作られる。Preferably, the multinucleotide molecule (MNM) is, for example, 5°pCpA3°, is a dinucleotide corresponding to the 3' end of tRNA. multinucleotide molecule (MNM) to a tRNA(-Z) molecule is typically a complete tRN Create A molecule. Then, tRNA (-Z) is activated after reading (run-off). ) can also be made from transcripts.

マルチヌクレオチド分子(MNM)の3°末端ヌクレオチドの2あるいは3“リ ボンルヒドロキシ部位に前もって選択された自然界に存在しないアミノ酸アナロ ーグをアミノアシル化結合させることは次の手順反応からなる。2 or 3” chain of the 3° terminal nucleotide of a multinucleotide molecule (MNM) Preselected non-naturally occurring amino acid analogs at the amino acid position Aminoacylation of the molecule consists of the following reaction steps.

a) MNM上の反応基を保護剤によって保護すること、b)アミノ酸アナロー グ上の非アミノアシル化反応基を阻害剤によって保護すること、 C)ブロック剤によって保護したアミノ酸アナローグを用いてMNMをアシル化 すること、そして d)保護された反応基から保護剤やブロック剤を除去すること。a) Protecting the reactive group on MNM with a protecting agent, b) Amino acid analog protecting the non-aminoacylated reactive groups on the group with an inhibitor; C) Acylation of MNM using an amino acid analog protected by a blocking agent to do, and d) Removing the protecting or blocking agent from the protected reactive group.

上記の反応基を保護する手順のいくつかあるいは全ては、以下のブロック剤ある いは保護剤を用いた手順からなる。すなわち、0−ニトロフェニルサルフェニル (NSP) ;β−7アノエチル(EtCNO) ;ベンジルオキシカルボニル (CBZ) ; 9−フルオロエニルアメンルオキ7カルボニル<FMOC)  ; 2− (4−ビフェニル)イソプロピルオキシカルボニル(BPOC) 、 ビニルオキシカルボニル(VOC) ;テトラヒドロピラニル(THP) ;メ トキ/テトラヒドロピラニル;そして光感受性のグループ例えば4−メトキシ− 2−ニトロベンジルオキシカルバメート(1ffOc)を含む。保護処理は、0 −ニトロフェニルスフェニル(NFS)をブロック剤としても保護剤としても使 われる場合がある。さらにアミノアシル−MNMをtRNA(−Z)に結合させ る反応は、T4RNAリガーゼ酵素を用いて行われる場合がある。Some or all of the above procedures for protecting reactive groups may be performed using the following blocking agents. or a procedure using a protective agent. That is, 0-nitrophenylsulfenyl (NSP); β-7anoethyl (EtCNO); benzyloxycarbonyl (CBZ); 9-fluoroenylameneluoki7carbonyl<FMOC) ; 2-(4-biphenyl)isopropyloxycarbonyl (BPOC), Vinyloxycarbonyl (VOC); Tetrahydropyranyl (THP); ibis/tetrahydropyranyl; and photosensitive groups such as 4-methoxy- Contains 2-nitrobenzyloxycarbamate (1ffOc). Protection processing is 0 - Use of nitrophenylsphenyl (NFS) as both a blocking agent and a protective agent. There may be cases where Furthermore, aminoacyl-MNM was bound to tRNA(-Z). The reaction may be performed using T4 RNA ligase enzyme.

この発明のもう1つの点は、アミノアンルtRNAアナローグが次のような式を 持つことからなる。式とはX−A−Y−Mである。Another aspect of this invention is that the aminouncle tRNA analog has the following formula: Consists of having. The formula is X-A-Y-M.

ここで、X=tRN^分子の5゛ヌクレオチド配列;A=アンチコドンのヌクレ オチド; Y = tRNA分子の3゛ヌクレオチド配列、例えば5−pcpcpA−3° ; M;以下のグループから選ばれたアミノ酸アナローグ1)修飾した非荷電自然ア ミノ酸 11)修飾した酸性の自然アミノ酸 ii+)非アルファ型アミノ酸 これらのアナローブは、M成分として合成途中のポリペプチド鎖に取り込まれ、 それに続(ペプチド重合の受容体として働くことができる。例えば、(S)−p −ニトロフェニールアラニンによってアミノアシル化されたtRNAPc’u” lIに相当するアナローブは以下の要領で合成される。Here, X = 5' nucleotide sequence of the tRN^ molecule; A = anticodon nucleotide sequence; Otido; Y = 3' nucleotide sequence of the tRNA molecule, e.g. 5-pcpcpA-3' ; M: Amino acid analogs selected from the following groups 1) Modified uncharged natural amino acids amino acids 11) Modified acidic natural amino acids ii+) Non-alpha amino acids These analogs are incorporated into the polypeptide chain during synthesis as M components, Subsequently (can act as an acceptor for peptide polymerization, e.g., (S)-p -tRNAPc’u” aminoacylated by nitrophenylalanine The analog corresponding to lI is synthesized as follows.

a) XはDループとアンチコドンループの部分を含むtRNAPchu−の5 ゛部分からなる; b) A (アンチコドン)はトリヌクレオチド5’−pcpUpA−3°から なる;c) Yはアンチコドンループの一部分、可変ループ、TφCループそし てアクセプターステムを含むtRNA’c’u・^の3゛部分からなる;d)  Mは(S)−p−ニトロフェニールアラニンである。a) X is 5 of tRNAPchu- containing the D loop and anticodon loop part Consisting of parts; b) A (anticodon) is from the trinucleotide 5'-pcpUpA-3° c) Y is part of the anticodon loop, variable loop, TφC loop and It consists of 3 parts of tRNA'c'u・^ containing the acceptor stem; d) M is (S)-p-nitrophenylalanine.

この発明は、さらにこのようなアミノアシルtRNAアナローグを含む翻訳系を 含む。さらにまた同時転写翻訳系を含む。この系では転写系で合成されたものが このようなアミノアフルtRNAアナローグを含む翻訳系で翻訳される0図面の 簡単な説明 図1は、自然に存在しないアミノ酸を部位特異的にタンパク質に投入する方法の 模式図である。The invention further provides a translation system containing such an aminoacyl-tRNA analog. include. It also includes a simultaneous transcription and translation system. In this system, what is synthesized in the transcription system is 0 drawings translated with a translation system containing such an aminoful tRNA analog. easy explanation Figure 1 shows a method for site-specifically introducing amino acids that do not exist naturally into proteins. It is a schematic diagram.

図2は、アミノア/ル化された匹pAの合成法の図である。FIG. 2 is a diagram of the synthesis of aminoalized pA.

図3は、β−ラクタマーゼの試験管内発現に用いられるベクター、ブラズミドp SG7の作成法を示す図である。a分節は、pKKK223−3 (ブロス−り とホジー。Figure 3 shows the vector used for in vitro expression of β-lactamase, plasmid p. It is a figure which shows the creation method of SG7. The a segment is pKKK223-3 (broth-ri said Hosie.

(1984) Proc、 Natl、 Acad、 Sci、 USA、 I ll:6929)のタックプロモーター(tacpromoter)を含む25 9−ベースペア(bp)BamHI−EcoR1部分である。b分節は、RTE Mβ−ラクタマーゼ(Sutcliff、 (197g) Proc、 Nat l、 Acad、 Set、 USA、15:3131:Ambler及び5c ott、 (1978) Proc、 Natl、 Acad、 Sci、 t lsA、 IS:313Z;そしてPo1litt及びZalkin、 (19 83) J、 Bacteriol、 153:27)の最初の部分を含む37 6ベースベア(bl))Ssp1部分(pTG2dell(Kadonaga  et al、、 (1984) J、 Biol、 Chet 2T9: 2149)のEcoRI−Pvulフラグメントに結合されている)であり、リ ーダーシーフェンス中の21アミノ酸に相当する63塩基の欠損がある。C分節 は、pT7−3 (Tabor及びRichardson、 (1985) P roc、 Natl、 Acad、 Set、 LISA、 82:LO74) のβ−ラタタマ[ゼ 遺伝子の残りとCo1E1の複製オリジンを含む1386塩基対のPvul−H aellフラグメントである。d分節は、pGPl−2(Tabor及びRie hardson、(1985) Proc、 Natl、 AeadSet、  USA、 82:1074)のTn903 (Oka at al、、(198 1) J、 Mo1. Biol、147+21V)か らのカナマイシン抵抗性遺伝子を含む1430#A基対の1laal 1−)1 ae17ラグメントを含む。この遺伝子はタックプロモーターの転写制御下には 置かれていないようになっている。C分節は、pT73からの289塩基対Ha e l !−Pvu I +7ラグメント(Ba■旧サイトのみを作るためにa 分節のプラントエンド化したBamH1部分に結合させた)である。(1984) Proc, Natl, Acad, Sci, USA, I 25 containing the tacpromoter (ll:6929) 9-base pair (bp) BamHI-EcoR1 portion. b segment is RTE Mβ-lactamase (Sutcliff, (197g) Proc, Nat l, Acad, Set, USA, 15:3131: Ambler and 5c ott, (1978) Proc, Natl, Acad, Sci, t lsA, IS:313Z; and Politt and Zalkin, (19 83) J, Bacteriol, 153:27) including the first part of 37 6 base bare (bl)) Ssp1 part (pTG2dell (Kadonaga) et al, (1984) J, Biol, Chet 2T9: 2149), which is linked to the EcoRI-Pvul fragment of -There is a deletion of 63 bases corresponding to 21 amino acids in Darcy fence. C segment is pT7-3 (Tabor and Richardson, (1985) P roc, Natl, Acad, Set, LISA, 82:LO74) β-ratatama [ze 1386 base pairs of Pvul-H containing the remainder of the gene and the Co1E1 replication origin. aell fragment. The d segment is pGPI-2 (Tabor and Rie Hardson, (1985) Proc, Natl, AeadSet, USA, 82:1074) Tn903 (Oka at al, (198 1) J, Mo1. Biol, 147+21V)? 1laal 1-)1 of 1430#A group containing the kanamycin resistance gene of et al. Contains the ae17 fragment. This gene is under the transcriptional control of the tack promoter. It looks like it has not been placed. The C segment is a 289 base pair Ha from pT73. e  ! -Pvu I +7 Ragment (Ba ■ To create only the old site a conjugated to the plant-end BamH1 portion of the segment).

PheJ6 (図中の*)部の変異株はエクスティン(Eckstein)の方 法(Nakamaye及びEckstein、 (19116) Nucl、  Ac1ds、 Res、、 14:9679)を用いて作られた。Phe66の コドンを含む204塩基対の合成EcoRI−Hinel+7ラグメントはM1 3mp1g中に導入された。3つのオリゴデオキシヌクレオチット5−ATCA TTGGATAACGTTCTT−3’ 。The mutant strain of PheJ6 (* in the figure) is Eckstein. Law (Nakamaye and Eckstein, (19116) Nucl, Ac1ds, Res, 14:9679). Phe66 A synthetic EcoRI-Hinel+7 fragment of 204 base pairs containing the codon M1 It was introduced into 3mp1g. Three oligodeoxynucleotides 5-ATCA TTGGATAACGTTCTT-3'.

5°−ATCATTGGA匹ACGTTCTT−3’ 、 5°−ATCATT GG虹AACGTTCTT−3’ (下線を引いた塩基は野生株の塩基配列と異 なるものを意味する)はそれぞれF66Y、F66A、 Ff+6u変異株を作 るために使われた。突然変異誘発の効率は、Tyr66で100%、 Ala6 6で83%、TAG66で60iであった。5°-ATCATTGGA ACGTTCTT-3', 5°-ATCATT GG Rainbow AACGTTCTT-3' (underlined bases are different from the base sequence of the wild strain) ) produced F66Y, F66A, and Ff+6u mutant strains, respectively. It was used to The mutagenesis efficiency was 100% for Tyr66 and 100% for Ala6. It was 83% with 6 and 60i with TAG66.

図4は末端を切除されたβラクタマーゼの試験管内合成と精製の方法を示す。Figure 4 shows a method for in vitro synthesis and purification of truncated β-lactamase.

1列:粗試験管内合成反応物; 2列:試験管内で合成されたβラクタマーゼ精 製物; 3列:生体内で(JMIOI/psG7)合成されたβラクタマーゼ精 製物。1st row: Crude in vitro synthesized reaction product; 2nd row: β-lactamase purified in vitro Product; 3rd row: β-lactamase synthesized in vivo (JMIOI/psG7) product.

図5は、酵素を用いて決定されたtRNA T’llE/CLIA(−CA)配 列を示す。tRNA’chu”A(−cA)は、C5’−32pl−pCpを用 いて3°末端を標識され、塩基配列−酵素を用(Aた方法(Donis−Kel ler、 (1980) Nucl、 Ac1ds、 Res、、8:3H3) で決定された。分解産物は10%の変性ポリアクリルアミドゲルに充填された。Figure 5 shows the tRNA T'llE/CLIA(-CA) sequence determined using the enzyme. Indicates a column. tRNA'chu'A (-cA) uses C5'-32pl-pCp. The 3° end was labeled using the nucleotide sequence-enzyme method (A method (Donis-Kel ler, (1980) Nucl, Ac1ds, Res, 8:3H3) It was decided. The degradation products were loaded onto a 10% denaturing polyacrylamide gel.

塩基配列決定のオートラジオグラムは図のとおりである。:酵素なしく1列)、  −OH分解く2列と7列)、 RNaseT1分解(G特異的、3列>、 R Naseυ2(A特異的、4列>、 RNasePhy)4(υ+八へ異的、5 列)、RNaseBセレウス(eereus) (Ll+ClI的、6列)であ る。アンチコドンステムとル−プの塩基配列は図のとおりであり、CUAA導入 部分は大文字で示されて0る。tRNAPchu・Q(−CA)は電気泳動法に よって精製され化学ミスアシル化反応に用0られるカ瓢、ある−)1よヌクレオ チディルトランスフエレース(Cudney及びDeutscher、 (19 86) J、 Biol。The autoradiogram of base sequencing is shown in the figure. : 1 row without enzyme), -OH decomposition (rows 2 and 7), RNase T1 degradation (G-specific, row 3>, R Naseυ2 (A-specific, 4 rows>, RNasePhy) 4 (specific to υ+8, 5 column), RNaseB eereus (Ll+ClI, column 6). Ru. The base sequences of the anticodon stem and loop are as shown in the figure. Parts are shown in capital letters and are 0. tRNAPchu・Q(-CA) is suitable for electrophoresis Therefore, there is a nucleo that can be purified and used in chemical misacylation reactions. Chidyltransferase (Cudney and Deutscher, (19 86) J, Biol.

Chem、、 261:6450)によって処理され、電気泳動で精製した後、 イーストPRSを用いてミスアシル化反応に使われた。Chem, 261:6450) and purified by electrophoresis. Yeast PRS was used in the misacylation reaction.

図6は、アシル化されたあるいはアシル化されな℃1サブレ・7サーtRNAの 試験管内での試験を示す。反応(30μL)は図4に示すように、0℃で冷やさ れ遠ri1されて行われた。それぞれの上清の3μLは変性し12.5%SDS ポリアクリルアミドゲルaemmlt. (197(1)Nature (Lo ndon) 、227:680)Iこ充填された後、ゲルを乾燥し、オートラジ オグラフィーを行った。1列:pSG7 (末端を切除されたβーラクタマーゼ )によって開始された反応; 2列:サプレッサーを添加せずpF66amを用 L)で開始された反応; 3列HpF66a■に非ア/ル化サブレ・lす(5μ g)添加したものを用0て開始した反応。1.2及び3列は、最終宵効濃度19 0Ci/molの[’H]−Phe(Amersham)を添加された;4列: pF66組と[”H]Jha (スペシフイ・lクアクテイビテイ9. 4Ci /m賞01Phe−tRNA)存在下で酵素を用いてアシル化された5μgのサ プレッサー用(Xで開始された。Figure 6 shows the acylated and unacylated ℃1 Sable-7ser tRNA. In vitro testing is shown. The reaction (30 μL) was chilled at 0 °C as shown in Figure 4. It was held a long time ago. 3 μL of each supernatant was denatured and diluted with 12.5% SDS. Polyacrylamide gel aemmlt. (197(1) Nature (Lo After filling, the gel was dried and autoradiated. I did an ophthalmology. Row 1: pSG7 (truncated β-lactamase ); 2 rows: using pF66am without adding suppressor Reaction initiated with g) Reaction started with no added material. 1.2 and 3 columns are the final evening effect concentration 19 Added 0 Ci/mol ['H]-Phe (Amersham); row 4: pF66 group and [”H]Jha (specifi l quaactivity 9.4Ci 5 μg of protein acylated using the enzyme in the presence of Phe-tRNA) For pressers (started with X.

酵素を用いたミスアシル化反応(総11300μL)は、以下のものを含む:4 μMt”NApC”LI@A (30Mg,ゲルを用いて精製した後、脱塩凍結 乾燥されたものである)。Enzyme-based misacylation reactions (total 11,300 μL) included: 4 μMt”NApC”LI@A (30Mg, purified using gel, desalted and frozen) dried).

80MMフェニールアラニン、 4(ld Tris−HCI(p)[ 8.5 )、H+aM iAgclz 、45Mg/mL BSA。80MM Phenylalanine, 4 (ld Tris-HCI (p) [8.5 ), H+aM iAgclz, 45Mg/mL BSA.

3、 3+aM DTT. 2mM ATPと22単位イーストPRS (ここ で、1単位の活性とは2分間37℃で以下の条件において100pmolのフェ ニルアラニン(Phe)を取り込む条件である:2 μM tRNA”” (B oeringer Mannheim)、 2mM ATP, 3. 3mM  DDT, 8. l μM ohe. 40MM Na HEPES(pH 7. 4)、 15mM MgC12. 25mM KCI および50Mg/mL BSAo(反応液は、37°Cで3分間加温された後、 2. 5M NaOAe(pH 4. 5)を最終濃度10%v/vで加え、反 応を停止させた。停止後の反応液は、フェノール(0. 25M NaOAc, pif 4. 5)で平衡化された)、フェノール: C11C13(1・1) 、CHCL3でただちに抽出され、モしてEtollで沈澱された。3, 3+aM DTT. 2mM ATP and 22 units yeast PRS (here So, 1 unit of activity means 100 pmol of ferrite at 37°C for 2 minutes under the following conditions. Conditions for incorporating nilalanine (Phe): 2 μM tRNA'' (B oeringer Mannheim), 2mM ATP, 3. 3mM DDT, 8. μM ohe. 40MM Na HEPES (pH 7.4), 15mM MgC12. 25mM KCI and 50 Mg/mL BSAo (the reaction solution was heated at 37 °C for 3 minutes, then 2. Add 5M NaOAe (pH 4.5) to a final concentration of 10% v/v and incubate. response was stopped. After stopping, the reaction solution was mixed with phenol (0.25M NaOAc, pif 4. Equilibrated with 5)), Phenol: C11C13 (1・1) , immediately extracted with CHCL3, and then precipitated with Etoll.

抽出と沈澱は、さらに2回繰り返された。tRNAは、次にファルマシアのファ ストディサルティングカラムで脱塩され凍結乾燥された。アシル化された及びア シル化されていないtRNAの凍結乾燥物は、試験管内のタンパク質合成反応に 使われる直前まで、−80℃で貯蔵された。The extraction and precipitation were repeated two more times. The tRNA is then produced using Pharmacia's It was desalted using a Studi Salting column and lyophilized. Acylated and acylated Lyophilized unsylated tRNA can be used in in vitro protein synthesis reactions. It was stored at -80°C until used.

反応液上清のβーラクタマーゼ活性は、ニトロセフイン加水分解測定法により測 定された(0°Callaghan et al. 、 (1972)Anti +microb. Ag. Chemother.、 1:Q83. 1単位 のニトロセフイン加水分解活性は(1μmolのニトロセフイン加水分解物/園 in/mL。β-lactamase activity in the reaction supernatant was measured by nitrocephin hydrolysis assay. (0°Callaghan et al., (1972) Anti +microb. Ag. Chemother. , 1:Q83. 1 unit The nitrocefuin hydrolysis activity of (1 μmol nitrocefuin hydrolyzate/ in/mL.

0、1mMニトロセフイン、50鶴フォスフェートバッフy,pH7)でブラ・ 7ドフオード測定法によって測定した0.61Mgの酵素に相当する。)。Bra. This corresponds to 0.61 Mg of enzyme as determined by the 7-domain assay. ).

区座 L紅畦 1 pSGl 44.6 2 pF66am Q 3 pF66am.非アシル化サプレッサー 04 pF66atアシル化サブ レ・アサブレ 6.7図7はジヌクレオチドpCpAの化学的なアミノアシル化 の方法を示す。ジヌクレオチドpCpAは、通常の液層フォスフオトリエステル 合成法(Jones et al. 、 (1910) Tetrahedro n.36 +3015; Van Boom and Wreesman in  −01igonucleotiр■ S3’nth6SIS”、 Gait (Ed.)、lRL Press, W ashinton, 1984)により準備された。完全に保護された分子は、 4−クロロフェニル−4−N−アニソイル−2゛−0−テトラヒドロビラ= ル ー5−Q− [βーンアノエチルオキシフォスフォリルコ/チジリル(3’−5 °〉−[6−N、 6−N、 2’ −0,3−0−テトラベンゾイリル]アデ ノンンであった。つぎに、0−二トロフェニルスルフェニルクロライド(1,b +mol)およヒドリエチルアミン(18m+1ol)が、ジメチルスルフオキ シド(6kL)に溶解したpCpA(285μmol)に6時間にわたって添加 された。反応は、 50++Mアンモニウムアセテート、 pH5(loOaL )ヲ添加し、停止させた後、溶媒は真空吸引で除去された。逆相HPLCの精製 で(HPLC条件A=15IIMアンモニウムアセテートpH5,BllMeC N、グラディエンド=0〜15%Bが60分間;15〜30%Bが30分間、流 出速度=8■L/sin、、カラム=ワノトマンパーティンルl0M−2010 1500DS−3,) 、65%のNFS−pCpA、 22%のpCpAを回 収した。NPS−pCpAは逆相11PLcによって脱塩された(HPLC条件 : A=H20,BllMeCN、グラディエンド=O〜is%Bが60分間; 15〜30%Bが30分間、流出速度i+8■L/■in、 、カラム=ワノト マンパーティンルl0M−20101500DS−3,)後、つづいてダウエッ クスカラム(LL+型)に通された。Wardza L Beniwa 1 pSGl 44.6 2pF66amQ 3 pF66am. Non-acylation suppressor 04 pF66at acylation sub Les Asables 6.7 Figure 7 shows chemical aminoacylation of dinucleotide pCpA We will show you how. Dinucleotide pCpA is a common liquid phase phosphotriester Synthesis method (Jones et al., (1910) Tetrahedro n. 36 +3015; Van Boom and Wreesman in -01igonucleotiр■ S3’nth6SIS”, Gait (Ed.), lRL Press, W Ashington, 1984). A fully protected molecule is 4-chlorophenyl-4-N-anisoyl-2'-0-tetrahydrobyl -5-Q- [β-anoethyloxyphosphorylco/tidylyl(3'-5 °〉-[6-N, 6-N, 2'-0,3-0-tetrabenzoylyl]ade It was nonn. Next, 0-nitrophenylsulfenyl chloride (1,b +mol) and hydrethylamine (18m+1ol) are dimethyl sulfochloride Added over 6 hours to pCpA (285 μmol) dissolved in Cyd (6 kL) It was done. The reaction was carried out in 50++M ammonium acetate, pH 5 (loOaL ) was added and stopped, the solvent was removed with vacuum suction. Reversed phase HPLC purification (HPLC conditions A = 15IIM ammonium acetate pH 5, BllMeC N, gradient end = 0-15% B for 60 min; 15-30% B for 30 min, flow Output speed = 8 L/sin, Column = Wanotman Partinl 10M-2010 1500DS-3,), 65% NFS-pCpA, 22% pCpA I got it. NPS-pCpA was desalted by reverse phase 11PLc (HPLC conditions : A=H20, BllMeCN, gradient end=O~is%B for 60 minutes; 15-30% B for 30 minutes, flow rate i + 8 ■L/■in, column = Wanoto Manpertinle 10M-20101500DS-3,), then download was passed through a column (LL+ type).

0−ニトロフェニルスルフェニルフェニルアラニン(74μmol)とN、N− カルポニルジイミダゾル(83μmol)は、窒素下で無水ジメチルスルフォキ サイド(320μL)中で30分間混ぜられた。次に溶液にNFS−pCpA  (15μmol、)ルエン中で繰す返し蒸発乾固された)のリチウム塩を添加さ れた。反応液を窒素下で50℃で8時間かき混ぜた後、0℃で50mMアンモニ ウムアセテート、 pH5(2mL)を添加し停止し、凍結乾燥後、逆相HPL C(HPLC条件: fi、・50mMアンモニウムアセテート、 B=MeC N、グラディエンド=0〜70%Bで70分間、流出速度=ll++L/win 、、カラム−ワットマンパーティフルl0M−20101500DS−3,)に よって精製され、38%の反応開始材料と16駕の効率で望むべき産生物が回収 された。凍結乾燥後、この産生物(2,4μmol)は40mMのソジウムチオ サルフェート、50IIMのソジウムアセテート、 pH4,5(2mL)に溶 解され1時間かき混ぜられた。逆相HPLC(HPLC条件: A=8mM H OAc、 B=MeCN、グラディエンド−〇〜30%Bが45分間、流出速度 =4mL/■in、、カラム=ワソトマンバーティンル10M91500DS− 3,)によって脱保護化されたアシル化pcpAが81%の効率で回収された。0-nitrophenylsulfenylphenylalanine (74 μmol) and N,N- Carbonyl diimidazole (83 μmol) was dissolved in anhydrous dimethyl sulfochloride under nitrogen. Mixed on the side (320 μL) for 30 minutes. Next, add NFS-pCpA to the solution. (15 μmol,) lithium salt (repeatedly evaporated to dryness in toluene) was added. It was. The reaction solution was stirred at 50°C for 8 hours under nitrogen, then 50mM ammonia was added at 0°C. Umacetate, pH 5 (2 mL) was added to stop the reaction, and after lyophilization, reverse phase HPL was performed. C (HPLC conditions: fi, 50mM ammonium acetate, B=MeC N, gradient end = 0-70% B for 70 minutes, outflow rate = ll++L/win , , Column - Whatman Partial 10M-20101500DS-3,) Therefore, it is purified and the desired product is recovered with 38% of the reaction starting material and 16% efficiency. It was done. After lyophilization, this product (2.4 μmol) was dissolved in 40 mM sodium thiol. sulfate, dissolved in 50 IIM sodium acetate, pH 4,5 (2 mL). The mixture was dissolved and stirred for 1 hour. Reverse phase HPLC (HPLC conditions: A=8mM H OAc, B = MeCN, gradient end - 0 to 30% B for 45 minutes, flow rate =4mL/■in, Column=Wasotman Bartinlu 10M91500DS- Acylated pcpA deprotected by 3,) was recovered with an efficiency of 81%.

全ての産生物はUV、 NMRおよび2D NMRにより解析された。All products were analyzed by UV, NMR and 2D NMR.

図8は、図1に従って合成されたPhe66β−ラクタマーゼの精製を示す。β −ラクタマーゼは、図4に述べられた方法にしたがって化学的にアシル化された Phe−tRNAcuA150μgを添加された900μLのpF66am−添 加反応から精製された。典型的な効率は、0.3−0.7μg(7−ts%)の 精製酵素が、45μgの粗反応物から開始して得られた。FIG. 8 shows the purification of Phe66β-lactamase synthesized according to FIG. 1. β - Lactamase was chemically acylated according to the method described in Figure 4 900 μL of pF66am-supplemented with 150 μg of Phe-tRNAcuA Purified from addition reaction. Typical efficiency is 0.3-0.7 μg (7-ts%) Purified enzyme was obtained starting from 45 μg of crude reaction.

試料(550−200n/bind)は、 12.5%5DS−ポリアクリルア ミドゲル(Laemw+li。The sample (550-200n/bind) was made of 12.5% 5DS-Polyacrylic Midgel (Laemw+li.

(1970) Nature (London)、 227:680) 、 に よって電気泳動後、銀染色された。分子量Mr・67000と60000の拡散 したバンドは、通常高@度銀染色で観察されるアーティファクトである(Mer ril et al、、 (1983) Methods Enzymol、、  96:230) o 1列:粗試験管内反応物; 2列:精製された試験管内 合成β−ラクタマーゼ; 3列:精製された生体内合成β−ラクタマーゼ(JM IOI/pSG7)。(1970) Nature (London), 227:680), in Therefore, after electrophoresis, silver staining was performed. Diffusion of molecular weight Mr・67000 and 60000 This band is an artifact usually observed in high-grade silver staining (Mer. ril et al, (1983) Methods Enzymol, 96:230) o Row 1: Crude reactant in test tube; Row 2: Purified reactant in test tube Synthetic β-lactamase; Row 3: Purified in vivo synthetic β-lactamase (JM IOI/pSG7).

図9は、野生株と抑制型のβ−ラクタマーゼのトリブ/ン分解ペプチドマツピン グの図を示す。野生株β−ラクタマーゼは[3旧−フェニルアラニノ存在下で、 pSG7から試験管内タンパク質合成系によって均一によって標識された。図4 に示すように、セファデックスG−77(Phar−maeia)によるゲルフ ィルトレーン3ンとクロマトフォーカンングクロマトグラフイーを用いて精製し た試験管内合成産物は、精製に先だって非標識のβ−ラクタマーゼが添加された 。pSG7からのβ−ラクタマーゼの配列を下に示す。トリプシン分解部分は、 スペースで示唆されている。フェニルアラニン(Phe)を含むペプチドは太字 で示されている。 Phe66は下線をほどこされティる: MSHPETLV K VK DAEDQLGARVGYIELDLNSGlf ILESFRPE ERFPMMSTFIVLLCGAVLSRVDAGQEQLGRRIHYSQ NDLVEYSPVTEK HLTDGMTVRELCSAAITMSDNTA ANLLLTTIGGPK ELTAFLII)1MGDHVTRLDRWEP ELNEAIPNDERDTTMPAAMATTLRK LLTGELLTLA SRQQLIDlfMEADK VAGPLLR5ALPAGWPIADI 5 GAfER GSRGHAALGPDGKPSRIVVIYTTGSQATMDERNRQI AEIGASLIK HW0ト!Iプシン分解後のペプチドは、ファルマシアP ep RPC515カラムによって分離された。カラム流出物の吸光度は、25 4n■でモニターされ(パネルA)、そして0.5mLづつ分画回収され放射活 性を測定された(パネルB)。放射標識抑制型β−ラクタマーゼは、[”H]− Phe。Figure 9 shows the wild-type and inhibitory β-lactamase tributyl-degrading peptide pinepine. A diagram of the Wild-type β-lactamase is [3-old-phenylalanino in the presence of pSG7 was uniformly labeled by an in vitro protein synthesis system. Figure 4 Guelph with Sephadex G-77 (Phar-maeia) as shown in Purified using filtrane 3 and chromatofocusing chromatography. The in vitro synthesized product was spiked with unlabeled β-lactamase prior to purification. . The sequence of β-lactamase from pSG7 is shown below. The trypsin-digested part is Suggested by spaces. Peptides containing phenylalanine (Phe) are in bold It is shown in Phe66 is underlined: MSHPETLV K VK DAEDQLGARVGYIELDLNSGlf ILESFRPE ERFPMMSTFIVLLCGAVLSRVDAGQEQLGRRIHYSQ NDLVEYSPVTEK HLTDGMTVRELCSAITMSDNTA ANLLLTTIGGPK ELTAFLII) 1MGDHVTRLDRWEP ELNEAIPNDERDTTMPAAMATTLRK LLTGELLTLA SRQQLIDlfMEADK VAGPLLR5ALPAGWPIADI 5 GAfER GSRGHAALGPDGKPSRIVVIYTTGSQATMDERNRQI AEIGASLIK HW0to! The peptide after I-pusin degradation was prepared using Pharmacia P Separated by ep RPC515 column. The absorbance of the column effluent is 25 4n■ (Panel A), and fractions of 0.5 mL were collected to determine radioactivity. (Panel B). Radiolabel-inhibited β-lactamase is [”H]- Phe.

tRNAPchu−存在下において、pF66a+*より試験管内反応によりで 合成された。抑制型β−ラクタマーゼの精製とトリブ7ン分解は同様に行われた 。ただし、6000CPMの標識抑制型酵素が分解反応に使われた点が異なる( パネルC)。In the presence of tRNAPchu-, pF66a+* was obtained by in vitro reaction. Synthesized. Purification of inhibited β-lactamase and tributyl degradation were performed in the same way. . However, the difference is that a 6000 CPM label-inhibiting enzyme was used for the decomposition reaction ( Panel C).

図1Oは、自然型及び変異型β−ラクタマーゼの解析を示す。野生型およびPh e66−抑制型β−ラクタマーゼは、各々pSG7あるいはPpF66a7Ph e−tRNAcua・を用いた反応で試験管内合成された後精製された。当初の ニトロセフイン加水分解反応の比率は、24°Cで50μMソジウムフオスフエ ートp11770.5%DMSO及び25−250μMの範囲内の基質存在下で 決定された。KMとvll、xの値は、イーデイーーホフステイ プロット(E adie−11ofste plots)から得られた。また、KesL値を決 定するために酵素のブラッドフォード測定定量法が使われた。FIG. 1O shows an analysis of native and mutant β-lactamases. Wild type and Ph e66-inhibited β-lactamase is pSG7 or PpF66a7Ph, respectively. It was synthesized in vitro in a reaction using e-tRNAcua and then purified. Initial The ratio of the nitrocefin hydrolysis reaction was 50 μM sodium phosphine at 24 °C. p1177 in the presence of 0.5% DMSO and substrate in the range of 25-250 μM It has been determined. The values of KM and vll, adie-11ofste plots). Also, determine the KesL value. The Bradford quantification method for enzymes was used to determine.

変異型酵素の反応速度定数は以下のようにして決定された。15μCi [”S ]−メンオニン(Amersham)を含む試験管内反応(60μl)を、pF 66Y、 pF66担/Phe−tRNAPChU”A、 pF66g/p−F Phe−tRNAPc”u−、pF66u/p−N02−Phe−tRNAPc ’u”n。The reaction rate constant of the mutant enzyme was determined as follows. 15μCi [”S ] - In vitro reactions (60 μl) containing menonine (Amersham) were added to pF 66Y, pF66 carrier/Phe-tRNAPChU”A, pF66g/p-F Phe-tRNAPc''u-, pF66u/p-N02-Phe-tRNAPc 'u'n.

pF66県〆)IPhe−LRNAPchu”o、pF66!!/PLA−tR NA’c”u・A、pF66L7ABPA−tRNAPch普翌P1ある いはpF66am/D−Phe−tRNA’chu−によって開始され、37℃ で30分間加温された。KIIとV□8の値は、粗精製の酵素を用いて加温反応 後直ちに上記したように決定された。pF66 prefecture) IPhe-LRNAPchu”o, pF66!!/PLA-tR NA’c”u・A, pF66L7ABPA-tRNAPch P1 or pF66am/D-Phe-tRNA'chu- and incubated at 37°C. was heated for 30 minutes. The values of KII and V□8 are determined by heating reaction using crudely purified enzyme. Immediately thereafter, the decision was made as described above.

酵素量の定量は、粗反応液をトリクロロ酢酸で沈澱した後、結合していない橿識 物を除くため、90°Cで洗った後の最初の沈澱物を用いて測定された(Pra tt in”Trannscriputjon and Translatio n”、 Hanes and Higgins (Eds、)、 IRk Pr ess。To quantify the amount of enzyme, the crude reaction solution is precipitated with trichloroacetic acid, and then the unbound enzyme is precipitated with trichloroacetic acid. Measurements were made using the first precipitate after washing at 90 °C to remove debris (Pra tt in” Transcript and Translatio n”, Hanes and Higgins (Eds,), IRk Pr ess.

0xford、 1984. pp、179−209) 、 Phe66酵素の アイソトープ標識結合量の測定値は、ブラッドフォード定量法で決定されたに。Oxford, 1984. pp, 179-209), Phe66 enzyme Measurements of isotope label binding were determined using the Bradford quantitative method.

5t−880s−’とともに酵素のμ+*olあたりの結合放射活性量(典型的 には5−Ci/μmo1)を計算するために用いられた。この値は、次にそれぞ れ測定された結合放射活性に基づいて変異型酵素の定量に用いられた。図に示さ れている値は、3回の実験の平均である。5t-880s-' and the amount of bound radioactivity per μ++ol of the enzyme (typical was used to calculate 5-Ci/μmol). This value is then This was used to quantify the mutant enzyme based on the measured bound radioactivity. shown in the figure The values shown are the average of three experiments.

好ましい実施態様の詳細な説明 この発明は、自然に存在しないアミノ酸を特定の部分に含むタンノくり質の新し い合成方法を提供する。この方法は、望んでいる目的の自然界に存在しないアミ ノ酸を、mRNA配列の特異的なコドンの部分に重合させることのできる、修飾 されたアミ/アシルtRNAを主として用いる。この方法を用いて、非常に多種 多様な自然界に存在しないアミノ酸を、興味のあるタンパク質に選択的に導入す ることができるであろう。この方法は、タンパク質の特定の選択した部位に化学 量論的に十分かつ均一に置換されたタンパク質を提供することができる。この方 法は、本質的に簡単であり、かつ又非常に無制限な数の可能な限りの変化でタン 1<り質分子に修飾する形や部位を制御することを可能とする。Detailed description of preferred embodiments This invention is a new type of tannin that contains amino acids that do not exist in nature in specific parts. We provide a new synthesis method. This method uses a non-naturally occurring amino acid for the desired purpose. Modifications that allow the polymerization of amino acids into specific codon portions of an mRNA sequence Mainly used is ami/acyl-tRNA. Using this method, a large variety of Selectively introduce various amino acids that do not exist in nature into proteins of interest. You will be able to do so. This method uses chemicals to target specific, selected sites on a protein. A stoichiometrically sufficient and uniformly substituted protein can be provided. This person The law is simple in nature and can also be modified in a very unlimited number of possible variations. 1) It is possible to control the shape and site of modification of the protein molecule.

この発明の1つの点は、以下に述べるように、修飾されたt RNA分子の製造 と、望むタンパク質を製造する際にこのtRNAを用いることに関連している: a)望んでいるポリペプチドに翻訳することのできる核酸配列を準備すること、 この核酸配列はポリペプチドの望んでいる前もって選択されたアミノ酸の置換に 相当する少なくとも1つのコドンを含んでいること。One aspect of this invention is the production of modified tRNA molecules, as described below. and the use of this tRNA in producing the desired protein: a) providing a nucleic acid sequence that can be translated into the desired polypeptide; This nucleic acid sequence provides the desired preselected amino acid substitution in the polypeptide. Contain at least one corresponding codon.

b)目的とするコドンを認識し又ポリペプチドへ置換するアミノ酸を重合するア ダプター分子として機能できるアミノアシルtRN^アナローグを手に入れるあ るいは合成すること。b) An amino acid that recognizes the desired codon and polymerizes the amino acid to be substituted into the polypeptide. Obtaining aminoacyl-tRN^ analogs that can function as adapter molecules Rui is to synthesize.

C)核酸配列とアミノアンルtRNAアナローグを含むタンパク質翻訳系を共用 すること。ここで、タンパク質翻訳系は以下の点を除いては正常に核酸のメツセ ージを翻訳する機能を果たす。以下の点とは、アミノアンルtRNAアナローグ が、それ以外では自然界に存在するアミノ酸を取り込む場所にアミノ酸置換を起 させ取り込ませることができるという点である。C) Shares a protein translation system containing a nucleic acid sequence and an amino-amplified tRNA analog To do. Here, the protein translation system normally processes nucleic acids except for the following points. performs the function of translating pages. The following points are aminouncle tRNA analogues. However, in other cases, amino acid substitutions are made at locations where naturally occurring amino acids are incorporated. The point is that it can be taken into account.

d)翻訳系が、塩基配列を翻訳させるように機能すると共に、翻訳系は産物のタ ンパク質の選択されたコドンに前もって決定されたアミノ酸アナローグを導入置 換することができるようにする。d) The translation system functions to translate the base sequence, and the translation system also translates the product. Introducing predetermined amino acid analogs at selected codons in proteins be able to exchange.

これら各々の段階は、発明の重要な部分であるが、この方法を以下に示すような 特殊な使い方に適用する技術に優れている人にとっては様々な改良が可能であろ う。Although each of these steps is an important part of the invention, the method can be described as follows: Various improvements may be possible for those who are skilled at applying techniques to special uses. cormorant.

タンパク質は生命器官を形づくる基礎単位であり様々な機能を果たす。典型的に は、これらタンパク質は構造をささえる機能、あるいは触媒(酵素)の機能また はこれら2つの混合として機能する。タンパク質は、メ・ノセンジャーRNA  (■RNA)を形づくっている塩基配列に含まれる情報に従って、20の一般的 なアミノ酸単量体のセットからポリペプチド鎖を重合するりボゾーム上で合成さ れる。mRNAは、3個のヌクレオチドの単位(1コドン)を1度に読むことの できるリボゾームにより翻訳される。特殊な配列At1Gあるいは開始コドンか ら、リボゾームは、3個のヌクレオチド単位を連続的に読み、翻訳の”骨格”を 形づくる。Proteins are the basic units that form living organs and perform various functions. typically These proteins have structural support functions, catalytic (enzyme) functions, or acts as a mixture of these two. The protein is menosenger RNA. (■RNA) According to the information contained in the base sequence that forms it, there are 20 common Polypeptide chains are synthesized on bosomes from a set of amino acid monomers. It will be done. mRNA is read in units of three nucleotides (one codon) at a time. Translated by ribosomes. Is it a special sequence At1G or a start codon? The ribosome sequentially reads three nucleotide units to form the “backbone” of translation. Shape.

RNAは4種類のヌクレオチド、それぞれアデニン、/トシン、グアニンあるい はウラノルを含むヌクレオチドからなる。3つのヌクレオチド単位(コドン)は 、64種類の可能な組合せがあり、その内3種類は通常翻訳されず、結果として ポリペプチド鎖延長の停止を意味する。これらの3種のコドン、 LIAf:i 、[IAAそしてUGAは、正常の停止コドンである。他の61のコドンは、各 々に相当するアダプター分子(tRNA)を持つ。このtRNAは、メツセージ コドンを塩基の相補性の配列適合により認識(あるいは相捕的にマツチ)する。RNA consists of four types of nucleotides: adenine, /tosine, guanine, and consists of nucleotides containing uranol. The three nucleotide units (codons) are , there are 64 possible combinations, three of which are usually not translated, resulting in Refers to termination of polypeptide chain elongation. These three codons, LIAf:i , [IAA and UGA are normal stop codons. The other 61 codons are each It has an adapter molecule (tRNA) corresponding to each. This tRNA is a message Codons are recognized (or complementarily matched) by complementary sequence matching of bases.

相補性の配列は、tRNAのこれらの”アンチコドン”に含まれている。このt RNAアダプター分子のもう1つの部分は、タンパク質のポリペプチド鎖”伸張 反応”の基質として動くようにアミノ酸をリボゾームの正しい部分に位置づける アダプター分子として働く。ここで、合成途中のペプチド鎖はtRNA上のアミ ノアシル化された成分に重合される。5゛末端のコドンは、アミ7基側末端のア ミノ酸をコードする。そしてこれに続くコドンは、合成途中のペプチド鎖の次の カルボキシル側のアミノ酸を指令する。このようにして、ポリペプチド鎖はアミ ノ基末端から開始して合成され、それぞれの連続するアミノ酸は、カルボキシル 端側に添加される。Complementary sequences are contained in these "anticodons" of the tRNA. This t Another part of the RNA adapter molecule is the “extending” protein polypeptide chain. position the amino acid in the correct part of the ribosome so that it acts as a substrate for the reaction Acts as an adapter molecule. Here, the peptide chain that is being synthesized is attached to the amino acid on tRNA. Polymerized to noacylated components. The codon at the 5゛ end is Codes for amino acids. The codon that follows this is the next codon in the peptide chain that is being synthesized. Directs amino acids on the carboxyl side. In this way, the polypeptide chain Synthesized starting from the carboxyl terminal, each successive amino acid Added to the end.

正常な場合、t RNAは極めて高度に忠実に正しいアミノ酸成分を酵素的に結 合されている。従って、このアダプター分子はアンチコドンに適切に対応する正 しいアミノ酸を結合されている。もし、tRNAが間違ったアミノ酸結合を受け ていると、それにもかかわらずtRNAはメツセンジャーRNAの適切な場所を 認識し、適切なアンチコドンを認識するので、不適切なアシル化されたアミノ酸 成分はそれにもかかわらず合成途中のポリペプチド鎖に重合される。さらに加え て、この点は停止コドンにマツチする修飾されたアンチコドンを持つtRNAに も適用できる。これらは”抑制” tRNAとして知られている。なぜならば、 これらはmRNA上にある適切な位置の停止コドンの効果を抑えるからである。Normally, tRNA enzymatically binds the correct amino acid components with a high degree of fidelity. are combined. Therefore, this adapter molecule is Contains new amino acids. If tRNA receives the wrong amino acid bond, tRNA nevertheless locates the appropriate location of metsenger RNA. recognizes the appropriate anticodon and therefore incorrectly acylated amino acids The components are nevertheless polymerized into the nascent polypeptide chain. add more Therefore, this point is important for tRNAs with modified anticodons that match the stop codon. can also be applied. These are known as "suppressing" tRNAs. because, This is because they suppress the effect of stop codons at appropriate positions on the mRNA.

この現象は、一部分この発明の基本的基盤である。This phenomenon is, in part, the basic basis of this invention.

この発明は、多くの場合化学的に特異的に限定されてほこなかった手段や分子を 使う。そして、必ずしも正確に同じ意味を他の分野で意味するものではない一般 的な用語を使う。以下に述べる定義は、基本的に機能本位に定義されている。This invention provides access to tools and molecules that in many cases have not been chemically specifically defined. use. and general that does not necessarily mean exactly the same meaning in other fields. use terminology. The definitions described below are basically defined on a functional basis.

ここで用いられている技術や概念の記述の多くは、Watson et al、 、 (1987)Molecular Biology of the Gen e、 Vols、 1及び2に含まれている。さらに、Watson at a l、、 Geneに言及されている。Many of the techniques and conceptual descriptions used here are from Watson et al. , (1987) Molecular Biology of the Gen e, Vols, 1 and 2. Furthermore, Watson at a l, , Gene is mentioned.

″読み取り(reading)″という言葉は、タンパク質翻訳系がmRNAの 与えられたコドンを認識し、コドンの方向に特別なアミノ酸を合成途中のポリペ プチド鎖の相当する部分に重合する過程のことである。The word "reading" refers to the process by which the protein translation system converts mRNA into A polypeptide that recognizes a given codon and is in the process of synthesizing a special amino acid in the direction of the codon. This is the process of polymerization into the corresponding part of the peptide chain.

”読み間違い(misreading)″という言葉は、元々のタンパク質翻訳 系で合成される合成途中のポリペプチドに挿入されるアミノ酸と相当するコドン の暗号の間違った翻訳のことを意味するために使われている。(即ち、そうでな かったらアミノアシルtRNAがタンパク質翻訳系に取り込まれる前のことであ る。)”停止コドン”という言葉は、使われている、タンパク質翻訳系において 翻訳停止の信号として使われるコドンのことを意味する。翻訳系としては、通常 の使われるものが使われている場合、′統一暗号”として使われているコドンが ある。The term “misreading” refers to the original protein translation. Codons that correspond to amino acids inserted into polypeptides that are being synthesized in the system is used to mean an incorrect translation of the cipher. (In other words, it's not If so, it is before the aminoacyl-tRNA is incorporated into the protein translation system. Ru. ) The term "stop codon" is used in protein translation systems. A codon used as a signal to stop translation. As a translation system, usually If the codon used as the ``unified code'' is be.

通常これらのコドンはUGA、 UAGそしてUSAである。しかしながら、ア ミノ酸に対応するコドンが全く異なる翻訳系を作ることも可能である。そこでこ の用語(停止コドン)は、どのようなコドンであっても翻訳系で用いられたコド ンを含むことを意味する。Usually these codons are UGA, UAG and USA. However, It is also possible to create a translation system in which the codons corresponding to amino acids are completely different. So here The term (stop codon) refers to any codon used in a translation system. This means that it includes

“tRNARNAアナローブ言葉は、合成中のペプチド鎖の転移とコドン認識の 活性を持つtRNAのアナローブであればどのような分子であってもそれをさす 。各tRNA種は、化学的規定では厳密に均一ではない。何故ならたとえ基本的 性質にその影響が少しであったりあるいは全くその影響がなかったとしても数多 くのメチル化や他の修飾あるいは一次核酸配列の変化が行われるからである。し たがって、この用語は様々の修飾された型を含む漠然とした核となる化学的な定 義を包含する。通常全てのt RNA分子は、特別なコドンを認識するように機 能し、単一の遺伝子から直接転写されるものであるから正確に“tRNA″と考 える。したがって、機能的な定義は、化学的な記述よりずっと適切である。様々 な出所からの多くのtRNAは、“核”となる骨格の塩基配列に従って常識的に 定義されてきた(Sprin−zel et al、、(19g?)Nucle ic Ac1d Ra5earch 15:R53;GenBank”/EMB L Dat≠aank)。“tRNA RNA analog term refers to the transfer of peptide chains during synthesis and codon recognition. Any molecule that is an active tRNA analog . Each tRNA species is not strictly uniform in chemical definition. Because even if it's basic Even if it has little or no effect on the character, there are many This is because many methylations and other modifications or changes in the primary nucleic acid sequence occur. death Therefore, the term refers to a vague core chemical definition that includes various modified forms. Contains righteousness. Normally all tRNA molecules are equipped to recognize special codons. Since it is directly transcribed from a single gene, it is accurately considered a “tRNA.” I can do it. Therefore, a functional definition is much more appropriate than a chemical description. various Many tRNAs from various sources are commonly found according to the base sequence of their “core” backbone. has been defined (Sprin-zel et al, (19g?) Nucle ic Ac1d Ra5earch 15:R53;GenBank”/EMB L Dat≠aank).

一方、メチル化とその他の修飾の数と場所は、多様であるし不正確に定義されて いると思える。この定義は、tRNAの以下に述べるような小さな修飾を含む、 不均一あるいは均一なtRNA分子種の変異型の各々を特に含もうとするもので ある。このささいな修飾とは、これに限定されるものではないが、メチル化変化 あるいは他の修飾型の違い、tRNA骨格塩基配列の差異(置換、添加、欠失、 塩基の修飾を含む)、外来性由来のtRNA、あるいはtRNA分子に一般的に 関連する機能を持つであろうと思われる他の分子などを含むものである。翻訳系 構成成分(リボゾーム、エロンゲー7−1ンファクター、tRNAなど)間の相 互作用の効率は、必ずしも特に高いものではない。しかしながら、通常の技術を 持った人ならばこの発明の各々の様々な具体的な内容について関係した基本的な 機能について理解できるであろう。tRNA機能の上で最小限必要なことは、t RNAが酵素的あるいは化学的にいくらかの過程でアンル化されるとともに、ア /ル化された分子がアクセプター分子としての活性を持つことが必要である。分 子間相互作用のキネティ、クスは特にクリティカルではないが、効率という点で は重要である。On the other hand, the number and location of methylations and other modifications are variable and imprecisely defined. I think there is. This definition includes the following minor modifications of tRNA: It is specifically intended to include each of the variants of heterogeneous or homogeneous tRNA molecular species. be. These subtle modifications include, but are not limited to, methylation changes. Or other modification types, differences in tRNA backbone base sequence (substitutions, additions, deletions, etc.) including base modifications), exogenously derived tRNA, or tRNA molecules generally This includes other molecules that may have related functions. Translation system Phases between components (ribosome, Elonge 7-1 factor, tRNA, etc.) The efficiency of the interaction is not necessarily particularly high. However, the usual techniques If you have this, you will know the basics related to the various specific contents of this invention. You will be able to understand the functions. The minimum requirement for tRNA function is t As RNA is unwrapped through some enzymatic or chemical process, It is necessary that the conjugated molecule has an activity as an acceptor molecule. minutes The kinetics and interaction between children are not particularly critical, but they are important in terms of efficiency. is important.

“アミノアシルtRNAアナローグという言葉は、アミノアシル化されたtRN Aの以下に述べるようなアナローブのどれかを意味する:a)アダプター因子と しての機能、つまりメツセンジャーRNAとリボゾームとそれに付随する翻訳因 子とエロンゲーンロン因子、及び合成途中のポリペプチド鎖に適切に相互作用す ること:そして b)以下のものを含む: 1)機能を持ったアンチコドンとしての性質、そしてil)合成途中のポリペプ チド鎖に重合されることのできるアミノ酸アナローローグ成分 以下のこともここで記しておくべきであろう、即ちこの発明に基づくある種の方 法においては、アミノ酸アナローグは読み取り終止の終末アミノ酸であることが あり、その場合合成途中のポリペプチド分子に重合されることは必ずしもそのア ミノ酸がさらにアミノ酸モノマーを受け止める能力を持つこと(すなわち、さら なるペプチドの延長のこと)を意味するものではない。“The term aminoacyl-tRNA analog refers to aminoacylated tRNA means any of the following analogues of A: a) an adapter factor; function, that is, metsenger RNA, ribosomes, and their associated translation factors. to properly interact with the progenitor and elongenron factor and the polypeptide chain that is being synthesized. thing: and b) including: 1) Properties as a functional anticodon, and il) Polypeptide in the process of synthesis. Amino acid analogue components that can be polymerized into tide chains It should also be noted here that certain methods based on this invention In the method, the amino acid analog must be the terminal amino acid at the end of reading. In that case, polymerization into the polypeptide molecule during synthesis does not necessarily mean that the The fact that amino acids have the ability to additionally accept amino acid monomers (i.e., It does not mean an extension of the peptide.

化学的には、アミノア/ル化されたtRNAは以下のものを含む分子であると規 定できるであろう: X−A−Y−B−M; ここでXは、Dループやアンチコドンループの一部を構成する、ヌクレオチドや 修飾されたヌクレオチド(メチル化やその他の塩基部分にたいする修飾)からな る、tRNAの5′端のことである;Aは、tRNAのアンチコドン部分である ;狭義の意味は翻訳されるコドンに77チする3ヌクレオチドのことであるが、 広くはアンチコドンの3ヌクレオチドの近傍のヌクレオチドも含むものと拡大さ れ得る;Yは、アンチコドンループの部分と可変ループ、TφCループ、アクセ プターステムの一部分を構成するヌクレオチドと修飾されたヌクレオチド(メチ ル化そしてその他の塩基部分に対する修飾)からなるtRNAの3′部分である ;Bは、通常これはtRNA遺伝子にはフードされておらず、3’tRNAヌク レオチジルトランスフエレースによって添加される、tRNAの5’−pCpC pA−3’端である、そして Mは、アミノ酸成分である。Chemically, an aminoallated tRNA is defined as a molecule containing: It would be possible to determine: X-A-Y-B-M; Here, X is a nucleotide or a part of the D loop or anticodon loop. Free from modified nucleotides (methylation or other modifications to the base moiety) is the 5' end of tRNA; A is the anticodon part of tRNA ;In the narrow sense, it refers to the 3 nucleotides that are 77 times the codon to be translated; Broadly expanded to include nucleotides near the 3 nucleotides of the anticodon. Y can be a portion of the anticodon loop, variable loop, TφC loop, The nucleotides that make up part of the protein stem and the modified nucleotides (methoxynucleotides) The 3' portion of tRNA consists of ;B is normally not hooded by the tRNA gene, and the 3' tRNA nuclei 5'-pCpC of tRNA added by leotidyl transferase pA-3' end, and M is an amino acid component.

この定義は、3′末端ヌクレオチドを除去された短くなったtRNA分子、例え ばtRNA (−A) 、tRNA (−CA)あるいはtRNA (−CCA )のようなtRNA分子のアミノアシル化の可能性を除去することを意味するも のではないことに注意せよ。もし、これらが機能的であるならば、ここで用いら れるようなtRNAと等価であろう。This definition refers to a shortened tRNA molecule with the 3' terminal nucleotide removed, e.g. tRNA (-A), tRNA (-CA) or tRNA (-CCA) ) is also meant to eliminate the possibility of aminoacylation of tRNA molecules such as Note that it is not . If these are functional, they should not be used here. It would be equivalent to a tRNA such as

aマルチ−ヌクレオチド” (MNM)という言葉は、核酸、典型的にはリボヌ クレイン酸の短い配列のことを意味する。この言葉は、アミノアシルtRNAア ナローグの合成の中で使われる。“tRNA(−Z)”は、これの相当するtR NA (すなわち脱アシル化された形)から短いセグメント2を除去し短くした もの、またこれに相当するZセグメントを除去したtRNA分子のことである。The term "multi-nucleotide" (MNM) refers to a nucleic acid, typically a ribonucleonucleotide. It refers to a short sequence of cleic acid. This term refers to aminoacyl-tRNA Used in narrowing synthesis. “tRNA(-Z)” is the corresponding tR Shortened by removing short segment 2 from NA (i.e. deacylated form) It also refers to a tRNA molecule with the corresponding Z segment removed.

あるいは、末端を除去されたtRNA(−Z)は、リコンビナントDNAあるい は化学的な方法で合成することができる。Alternatively, the truncated tRNA (-Z) can be used as recombinant DNA or can be synthesized by chemical methods.

この2セグメントは、ある意味ではマルチ−ヌクレオチド(MNM)に相当する 。かくして、短縮化されたtRNA (−Z)をマルチ−ヌクレオチド分子(M NM)に結合させることで、tRNAは脱アシル化アミ/アシルtRNAアナロ ーグになる。この発明の1つの方法は、アミノアシル化されたMNMを、tRN A(−Z)分子に結合させアミノアンルtRNAアナローグを合成する基質とし て用いる。In a sense, these two segments correspond to multi-nucleotides (MNM). . Thus, the truncated tRNA (-Z) can be attached to a multi-nucleotide molecule (M NM), the tRNA is converted into a deacylated ami/acyl tRNA analog. become a group. One method of this invention involves converting aminoacylated MNM to tRN Used as a substrate to bind to A(-Z) molecules and synthesize aminouncle tRNA analogs. used.

かくして、”tRNA(−Z)″という言葉は、アミノアンルーマルチ−ヌクレ オチドに結合させることで、機能を持ったアミノアシルtRNAアナローグ分子 を作ることのできる分子のことを意味する。この言葉は、特に短い形のtRNA 典型的には3′ ヌクレオチド端の2から3個のヌクレオチドを除去したものを 含もうとするものである。LRNA(−Z)をアミノアンルーマルチ−ヌクレオ チド(アミノアノルーMNM)に結合させることで機能を有したアミノア/ルt RNAアナローグを合成する。典型的には、2とMNMは同じ意味であり、具体 的には5’ −pCpA−3’ ジヌクレオチドのようなものである。Thus, the term “tRNA(-Z)” refers to aminounruly multi-nucleolyses. Aminoacyl-tRNA analog molecules that have functions by binding to otide It means a molecule that can make . This term specifically refers to the short form of tRNA. Typically, 2 to 3 nucleotides at the 3' nucleotide end are removed. It is intended to be included. Amino unruly multi-nucleo to LRNA(-Z) Aminoal/t has a function by binding to tide (aminoanol-MNM) Synthesize RNA analogs. Typically, 2 and MNM have the same meaning, and the specific Specifically, it is something like 5'-pCpA-3' dinucleotide.

M自然に存在しないアミノ酸アナローグという言葉は、アミノ酸のアナローブそ のものあるいはそのアミノ酸の修飾型を意味する。この言葉は、自然のアミノ酸 の修飾したもの、自然界に存在しないアミノ酸、アミノ酸アナローグそしてアミ ノ酸誘導体を含む。MThe term amino acid analog that does not exist in nature refers to amino acid analogs. or a modified form of that amino acid. This word refers to natural amino acids. modified products, amino acids that do not exist in nature, amino acid analogs, and amino acids that do not exist in nature. Contains noic acid derivatives.

自然界に存在するアミノ酸のセットとは、通常リボゾームによって行われる重合 過程に使われるアミノ酸を含む。通常、これらアミノ酸は、タンパク賀重合反応 の/グナルとなるコドンを持っている。普通の場合でも、タンパクにまれな形の アミノ酸が存在するが、これらは通常20のよく使われるアミノ酸グループの1 つを比較的単純に修飾したものである。さらに又、自然界でも実際に発生するが 、その形のままでは最終的に翻訳過程で重合されることはないアミノ酸をも含む 。これら自然の修飾は、合成中のポリペプチド鎖やさらにもつと多(の場合は、 ポリペプチド鎖完成後に起こる重合反応後のアミノ酸の修飾から明らかに生じる ものである。これらは、次のような翻訳後修飾アミノ酸、4−ヒドロキシプロリ ン、5−ヒドロキシリジン、ンスチンそしてその他を含む。これらの修飾は、酵 素によって行われ、その修飾の形そして修飾の標的となるアミノ酸の種類におい てきわめて限定されている。The naturally occurring set of amino acids is the polymerization process normally carried out by ribosomes. Contains amino acids used in the process. These amino acids are usually used in protein polymerization reactions. It has a codon that is /gunar. Even in normal cases, rare forms of proteins There are amino acids, but these are usually one of the 20 commonly used amino acid groups. This is a relatively simple modification of the first one. Furthermore, although it actually occurs in nature, , including amino acids that are not ultimately polymerized during the translation process in their original form. . These natural modifications may affect the polypeptide chain during synthesis or even polypeptide chains (in the case of Apparently results from modification of amino acids after the polymerization reaction that occurs after the completion of the polypeptide chain It is something. These include post-translationally modified amino acids such as 4-hydroxyprolyl 5-hydroxylysine, insulin, and others. These modifications The type of amino acid that is the target of the modification and the type of modification carried out by the extremely limited.

自然のアミノ酸の修飾型、自然に存在しないアミノ酸、アミノ酸のアナローブ、 そしてアミノ酸誘導体等は、アミノ酸のアルファ型あるいはその他の機能を持つ すべての修飾を含むことを意味する。これはさらに、まれな形の原子の置き換え や添加、コファクターやその結合部分、糖付加やアセチル化等の側鎖の添加を含 む修飾である。Modified forms of natural amino acids, non-naturally occurring amino acids, amino acid analogs, Amino acid derivatives, etc. are the alpha form of amino acids or have other functions. Means to include all qualifications. This further leads to the substitution of rare forms of atoms. This includes the addition of cofactors and their binding moieties, and the addition of side chains such as glycosylation and acetylation. It is a modification that

“予め選ばれたコドン”という言葉は、合成されるタンパク質のリーディングフ レーム内で、なんらかの機能的な形での変化をさせようというコドンのことであ る。従って、特定の塩基配列がもし1つ以上のリーディングフレームを持つ場合 、このコドンはそのうちの1つにだけ影響を与えることを必要とする。The term “preselected codon” refers to the leading sequence of a protein being synthesized. A codon that causes some kind of functional change within a frame. Ru. Therefore, if a particular base sequence has more than one reading frame , this codon needs to affect only one of them.

“部位特異的導入”は、特定のコドンをメツセージのリーディングフレームの特 別の場所に導入すること、あるいは特別のアミノ酸アナローグをポリペプチド鎖 の特定の部位に導入することを意味する。コドンの位置とその対応するアミノ酸 の位置は1対の位置的な相互対応間係があるのでアミノ酸アナローグの置換部位 はこれに相当するコドンの場所によって決定されることがわかる。結果として、 アミノ酸の部位特異性は、コドンの部位によって決定されるし、その逆も又真実 である。“Site-specific introduction” involves inserting specific codons into the reading frame of a message. by introducing a specific amino acid analog elsewhere in the polypeptide chain. means to introduce it into a specific part of the body. Codon position and its corresponding amino acid Since the position has a pair of positional correspondences, it is a substitution site for an amino acid analog. is determined by the location of the corresponding codon. as a result, The site specificity of amino acids is determined by the codon location and vice versa. It is.

合成途中のポリペプチド鎖は、機能中のコドンの5′上流側の霞RNAから翻訳 された不完全なポリペプチド鎖のことである。作用中のコドンは、合成途中のポ リペプチド鎖に重合されるつぎのアミノ酸アナローグの特異性を決定する。通常 のポリヘフチド鎖延長過程において、合成途中のポリペプチド鎖は、リボゾーム のAサイトに隣接するコドンを認識するtRNA上のアミノアシル化部分上にお いて重合される。The polypeptide chain that is being synthesized is translated from the haze RNA 5' upstream of the functional codon. It is an incomplete polypeptide chain that has been The active codon is a point during synthesis. Determine the specificity of the next amino acid analog to be polymerized into the repeptide chain. usually During the polyheftide chain elongation process, the polypeptide chain that is being synthesized is transferred to the ribosome. on the aminoacylated part on the tRNA that recognizes the codon adjacent to the A site of and polymerized.

タンパク質やポリペプチドという言葉は、タンパクあるいはポリペプチドに実質 的に同等な修飾された分子でこのシステムで合成される産物を含むことに使われ る。これは、特にアポプロティンやホロプロティンはもちろんのことタンパク質 やポリペプチドのことを意味する。この定義に含まれるポリペプチド分子は以下 のものである: a)修飾されたアミノ酸を(そのアミノ酸に相当する)アミノ酸の通常の部位に 置換したちの;あるいは b)アミノ酸と構造あるいは組成が異なるかも知れないがアミノ酸のような成分 。The words protein and polypeptide actually mean protein or polypeptide. This system can be used to contain products synthesized in this system with functionally equivalent modified molecules. Ru. This is particularly true of proteins, including apoprotein and holoprotein. or polypeptide. The polypeptide molecules included in this definition are: belongs to: a) Adding a modified amino acid to the normal position of the amino acid (corresponding to that amino acid) of replacement; or b) components that resemble amino acids but may differ in structure or composition from amino acids; .

これは以下のものを含む、但しこれに限定されるものではない;i) ベータ、 ガンマ、デルタあるいはその他の炭素分子のアミノグループを含むペプチド化結 合を持つ成分(即ち、非アルファアミノ酸):if>ポリペプチド骨格上で炭素 や窒素原子以外の原子を持つもの;+i+) (ヘテロ原子、環状あるいは非環 状基あるいは金属結合基;又放射性同位元素標本物を含む)合成側鎖に相当する ような側鎖Rを含むアミノ酸iv)カルボキシル基がその他の群たとえばサルフ ォニル、フォスフォリル、フォスフオニル基等によって置換されたアミノ酸、さ らにV) φ、φ角が限定されたアミノ酸、例えばブローリンアナローブある( Aはジアルファ置換型アミノ酸。This includes, but is not limited to; i) Beta; Peptidized linkages containing amino groups of gamma, delta or other carbon molecules Components with combinations (i.e., non-alpha amino acids): if > carbons on the polypeptide backbone and atoms other than nitrogen atoms; +i+) (heteroatoms, cyclic or non-cyclic atoms) or metal-binding groups; also correspond to synthetic side chains (including radioisotope specimens) iv) Amino acids containing side chains R such as Amino acids substituted with phonyl, phosphoryl, phosphonyl groups, etc. In addition, there are amino acids with limited φ and φ angles, such as brolin analogs ( A is a dialpha-substituted amino acid.

これらの方法は、基本的にはどのようなタン、<りでも特別には触媒能や受容体 機能あるいはリガンド結合能を持った酵素の構造や機能において基本的に適用可 能である。触媒を持ったタンパクとは以下のものを含む、但しこれに限定される ものではないが、ペプチダーゼ、ヌクリアーゼ、グリコシダーゼ、モノオキシゲ ナーゼ、ジオキシゲナーゼ、ビリドキサルフオスフエート依存酵素、フラビン依 存性酵素、リパーゼおよびアルドラーゼである。受容体タン/<りとは以下のも のを含む、但しこれに限定されるものではないが、抗体、T細胞、ムスカリン受 容体、Gタンパク、レクチン、DNA結合タンパク、チトクロームである。構造 タンノくりとは、以下のものを含む、但しこれに限定されるものではないが、ミ オンン、ンルクである。These methods can basically be applied to any species, especially those with catalytic ability or receptor properties. Basically applicable to the structure and function of enzymes with function or ligand binding ability. It is Noh. Catalytic proteins include, but are not limited to: peptidases, nucleases, glycosidases, and monooxygens. enzymes, dioxygenases, pyridoxulfophosphate-dependent enzymes, flavin-dependent enzymes natural enzymes, lipase and aldolase. Receptor tan/<ri means the following: including, but not limited to, antibodies, T cells, muscarinic receptors, cells, G proteins, lectins, DNA binding proteins, and cytochromes. structure Tannokuri refers to the following: Onn, nruku.

“基質結合部位”という言葉は、ポリペプチド鎖の三次構造上基質結合に重要な 部分に近接するあるいはその機能に重要なアミノ酸であり、または基質やリガン ドがポリペプチド骨格に結合する領域の近傍に位置するアミノ酸である。The term “substrate binding site” refers to the tertiary structure of the polypeptide chain that is important for substrate binding. Amino acids that are close to a moiety or are important for its function, or are substrates or ligands. It is an amino acid located near the region where the polypeptide binds to the polypeptide backbone.

“酵素的に活性な部位”という言葉は、酵素の触媒反応に必要な位置的化学的特 性に基本的な部分に属するあるいはその近傍に位置するアミノ酸残基のことであ る。The term “enzymatically active site” refers to the positional chemical characteristics necessary for enzyme catalysis. refers to amino acid residues that belong to or are located near the fundamental part of the body. Ru.

“タンパク−タンパク界面”という言葉は、相互に独立したポリペプチド鎖が相 互反応する部分に近接する残基のことである。The term “protein-protein interface” refers to the interaction between mutually independent polypeptide chains. Residues that are close to the moiety that interacts with each other.

“コファクタ パインディングサイビという言葉は、コファクタやリガンドが結 合する部分あるいはその結合のための認識に用いられる部分あるLXはその近傍 部分の残基のことである。“Cofactor binding” refers to the binding of cofactors and ligands. The matching part or the part used for recognition for that combination, LX, is its neighborhood. It refers to the residue of a part.

目的とするポリペプチド鎖を作るために翻訳される核酸配列、選ばれたコドンを 特定の部位に含む核酸配列を作る方法は様々であることはいうまでもない。これ ら方法は以下のものを含む、ただしこれに限定されるものではないが、自然界に 存在する配列を使う、自然の配列を修飾する、部分的あるいは全く全体を合成し た配列、そして様々の自然に存在する配列を組み合わせて新い)ノ・イブリット タンバクを作ることなど、 Maniatis;Wu and Grossma n、Methods in Enzymology。Nucleic acid sequence, selected codons, to be translated to create the desired polypeptide chain Needless to say, there are various methods for creating a nucleic acid sequence contained in a specific site. this Methods include, but are not limited to, the following: Use existing sequences, modify natural sequences, synthesize parts or completely new hybrid sequences by combining various naturally occurring sequences and various naturally occurring sequences. Maniatis; Wu and Grossma, such as making tanbak. n, Methods in Enzymology.

Vol、 IS3.and Au5ubel et al、、 (19117) Current Protocols in Mo1ecu撃≠秩@Biolo gy。Vol, IS3. and Au5ubel et al, (19117) Current Protocols in Mo1ecu attack≠Chichi@Biolo gy.

Vols、 1and2、それぞれは特にリファレンスに含まれている、を見る こと。See Vols, 1 and 2, each of which is specifically included in the reference. thing.

このような配列は、DNA型及びRNA型の両方の配列を意味する。DNA型は 以下のものを含む、ただしこれに限定されるものではないが、遺伝子に組み込ま れた配列、クロー1−ソーム外因子に組み込まれた配列(プラズミド、エピゾー ムそしてミニクロモシームまたは自由型DNAを含む〉、ファージ、ウィルスそ してその他の同様の型である。同様のRNA型のものも同時に含まれる。Such sequences include both DNA-type and RNA-type sequences. The DNA type is Incorporated into genes, including but not limited to: sequences incorporated into clo1-extrasomal factors (plasmid, episomal phages, viruses, etc. containing microchromosemes or free-form DNA. and other similar types. Similar RNA types are also included.

翻訳されるRNAの配列は、その様々の部分において異なるいろいろなコドンに 置換することによって変化されるであろう。さまざまなコドンの代わりになぜ特 定の1つのコドンが使われるか、そして各々の様々なコドンがその他の内の1つ と置換されることが何故なのか十分分かっていない。理論的には明らかに63の 異なるアミノ酸とそれに追加して1つのアミノ酸コドンとそれに追加して1つの 停止コドンを用いて翻訳系を作ることもできる(Watson et al、、 Gene)。この方法を用いて、ユニバーサルコードとは全(異なる遺伝子暗号 を持った翻訳を作ることができる。特に、望む産物を作るための開始配列は、自 然のものや修飾された配列あるいは全(合成された配列でもかまわない。The sequence of the RNA to be translated has different codons in different parts of it. will be changed by substitution. Why special instead of different codons? whether one fixed codon is used, and whether each various codon is one of the others. It is not fully understood why it is replaced with . Theoretically, obviously 63 A different amino acid and an additional one amino acid codon and an additional one Translation systems can also be created using stop codons (Watson et al., Gene). Using this method, the universal code is different from all (different genetic codes). It is possible to create a translation with In particular, the starting sequence for making the desired product is It may be a natural sequence, a modified sequence, or a complete (synthetic) sequence.

置換の場所は、特別に前もってアミノ酸の挿入のために選ばれたものならばどの ようなコドンでも変えることができる。使用にあたって望ましいことは、曖昧な 多様性を持ったコドン、即ち読み間違えを完了させるために選ばれたtRNAと は異なるアミノアシルtRNAによって翻訳されるようなコドンを選ばないこと である。The location of the substitution may be any one specifically chosen in advance for the insertion of the amino acid. You can also change codons such as What is desirable for use is vague Codons with diversity, i.e. tRNAs selected to complete misreadings. do not choose a codon that would be translated by a different aminoacyl-tRNA. It is.

本当にユニークにコドンとアミノアシルtRNAが対応する場合、全く化学量論 的に完全に置換が起こるが、翻訳間違いをするために選ばれたコドンを認識し、 アダプタ分子として機能するような他のアミノアシルtRNAが働くことを可能 にするなんらかの機構によってこれが化学量論的に完全でな(なることもある。If there is a truly unique correspondence between codons and aminoacyl-tRNAs, there will be no stoichiometry. Recognizes the codon chosen to make a translation error, although a complete substitution occurs Allows other aminoacyl-tRNAs to act as adapter molecules This may not be stoichiometrically perfect due to some mechanism that causes

かくして、理論的にはどのようなコドンでも翻訳間違いのために選ぶことができ るが、通常はポリペプチド鎖のリーディングフレームの中で他のどの部分でも使 われていないコドンを選ぶのが普通である。そして使用される基本的な翻訳系の 中に含まれて存在するどのようなアミノアシルtRNAによっても翻訳されない コドンを選ぶことが必要であろう。Thus, theoretically any codon could be selected for translation errors. However, it is usually used anywhere else in the reading frame of the polypeptide chain. It is common to choose codons that are not known. and the basic translation system used. Not translated by any aminoacyl-tRNA contained within It may be necessary to choose codons.

これらの理由のために、停止コドンは塩基配列上池のインフレーム停止コドンが ないために条件に適する。最適の条件では、実際に翻訳を停止するために使われ るものと異なる停止コドンが選ばれる。さらに選ばれたユニークなコドンは、遺 伝子合成の力でユニークであろう。特異的なコドンにするためには、同じコドン を含む他の全ての部分を、そのコドンを他の異なる多様なコドンに置き換え、従 って特別のその部分を単独の選ばれたコドンを持つ部分として残すことにより可 能とすることができる。これに付は加えて、この系は、同じ前もって決定された アミノ酸アナローグによる2つないしそれ以上の置換あるいは2つないしそれ以 上の異なるアナローブを用いる場合など、複数のユニークなコドンを選ぶことに 基づいて2つないしそれ以上の置換を簡単に行うことができるようになる。For these reasons, the stop codon is an in-frame stop codon in the base sequence Kamiike. Not to suit your requirements. Under optimal conditions, it is actually used to stop translation. A stop codon is chosen that is different from the one given. Furthermore, the unique codons selected are It is probably unique because of the power of gene synthesis. To make a specific codon, use the same codon All other parts containing By leaving that special part as a part with a single selected codon, It can be made into a Noh. In addition to this, this system has the same predetermined two or more substitutions with amino acid analogs or two or more substitutions with amino acid analogs; Choose multiple unique codons, such as when using different analogs above. Based on this, two or more permutations can be easily made.

“実質的均一”という言葉は、修飾の部位及び形の画点において均一であるとい う概念を意味する。ある種の修飾が十分に均一であるということは、大多数の翻 訳産物が均一、典型的な例として60%以上が単一の形であり、望むらくは80 %以上が同一、最も最適の場合98%が同一であるという意味で使われる。The term “substantially uniform” refers to uniformity at the site of modification and at the dots of the shape. It means the concept of The fact that some modifications are sufficiently uniform means that the vast majority of translations The translation product is homogeneous, typically more than 60% in a single form, preferably 80% It is used to mean that % or more are the same, and in the most optimal case, 98% are the same.

“実質的に化学量論的”という言葉は、はとんど全ての産物が望んだ部分に置換 が起きる条件、典型的には70から80%以上の産物が置換され、望むらくは9 0%以上の置換、最も最適の場合98%以上が置換されることを意味する。The term “substantially stoichiometric” means that almost all of the products are substituted for the desired moieties. conditions under which this occurs, typically 70 to 80% or more of the product is replaced, preferably 9 This means 0% or more substitution, most optimally 98% or more.

“タンパク合成系”は、リボゾーム、tRNA、エロンゲーシヲンファクタそし てmRNA添加と適切な条件下でmRNAをタンパクに翻訳するに必要な全ての 要素からなる系である。この言葉はまた、′翻訳系”とも述べられる。The “protein synthesis system” consists of ribosomes, tRNA, elongation factors, and Addition of mRNA and all the necessary components to translate the mRNA into protein under appropriate conditions. It is a system consisting of elements. This term is also described as 'translation system'.

典型的にはどのような細胞でもタンパク合成系を遺伝的に持っている。しかし、 これは多くの場合いろいろな理由から非常に低い活性を持っている。ここで述べ る用途のために、生体内系が使用されることもあるが、この場合は必要なアミノ アフルtRNAを導入するのに困難をつきまとうことがある。この生体内系は、 通常の微量注入法や他の外来性の産物分子を細胞内に導入する機構例えば球形の 細胞への電気的な注入法を用いることによって可能である。明らかに可能な技術 として、ポリエチレングリコールあるいはセンダイウィルス融合のような方法を 用いて細胞あるいはりボゾームを融合させる方法がある。好まれて使われる翻訳 系は、カエルの卵子に微量注入をする方法である。この微量注入法は、他の大き な細胞を翻訳系として使う場合にも用いられる。もっと典型的には、試験管内系 が好まれる。なぜならば、それは高濃度の荷電状態の自然界に存在しないアミノ アシルtRNA分子を合成系に高濃度に導入することが簡単であるからである。Typically, all cells have a genetic protein synthesis system. but, It often has very low activity for various reasons. mentioned here In vivo systems are sometimes used for applications in which the necessary amino acids are Difficulties can be encountered in introducing aful-tRNA. This biological system is Conventional microinjection and other mechanisms for introducing exogenous product molecules into cells, e.g. This is possible by using electrical injection into cells. clearly possible technology methods such as polyethylene glycol or Sendai virus fusion. There is a method of fusing cells or ribosomes using Preferred and used translations The system involves microinjection into frog eggs. This microinjection method is similar to other It is also used when using cells as a translation system. More typically, in vitro is preferred. This is because it is a non-naturally occurring amino acid in a highly charged state. This is because it is easy to introduce acyl-tRNA molecules into the synthesis system at high concentrations.

このような翻訳系は購入可能であり、大腸菌(II:、coil) 、エスセル ピアーエ(S、 cerevisiae)・ウイートジャーム(wheat g erm) 、うさぎのせきがきゅう細胞(reticulocyteS)の可溶 物とから作られてきた。Such translation systems are available for purchase, including Escherichia coli (II: coil), Escel Piae (S, cerevisiae)/wheat germ (wheat g) erm), soluble rabbit cough cell (reticulocyte S) It has been made from things.

この方法の特徴の1つは、自然界に存在しないアミノアシルtRNAを取11) 込むことのできる異なる翻訳系を同一の単一の情報を用いて行うことができるこ とである。異なる翻訳系は、異なる自然界に存在しないアミノ酸を選んだ部位に 取り込ませるために使われるであろう。かくして、選ばれた場所に前もって選ば れた自然界に存在しない適当なアミノ酸を挿入した各々異なる一連の産物を作る ことができる。この方法はまた、その他の場合においては、それに相当するアミ ノアシルtRNAを持っていないので、この終止コドンを特に選ばれたコドンと して用いる。One of the characteristics of this method is that it uses aminoacyl-tRNA that does not exist in nature11). This means that different translation systems that can be combined can be performed using the same single piece of information. That is. Different translation systems use different non-naturally occurring amino acids at selected sites. It will be used to import. Thus, a pre-selected create a series of different products, each with an appropriate amino acid inserted that does not exist in nature be able to. This method also applies in other cases to the corresponding amino acid Since it does not have a noacyl-tRNA, this stop codon is a specially selected codon. and use it.

適切な翻訳系は、前もって存在するtRNAを除く必要はない、しかしながら新 しいtRNAを添加することにより作ることができる。機能を持つ不自然なアミ ノアシルtRNAは、以下の過程を複合して合成される:a)適切なアンチコド ンを使用のために選択する;そしてb)適切な前もって決定されたアミノ酸アナ ローグを結合する。A suitable translation system need not exclude pre-existing tRNAs, but It can be made by adding new tRNA. Unnatural creatures with functions Noacyl-tRNA is synthesized by a combination of the following steps: a) appropriate anticodase and b) select a suitable predetermined amino acid analyte for use; Combine rogues.

1度誤翻訳コドンが選ばれると、それに相当するアンチコドンをもっtRNAが 選択されるか合成されなければならない。選択は好ましくは自然のtRNAを隔 離することにより行われれる。製造する場合は、変異と選択をあるいは部位特異 的に適切なアンチコドンを導入することにより行われよう。Once a mistranslated codon is selected, a tRNA with the corresponding anticodon is Must be selected or composited. Selection preferably separates natural tRNAs. This is done by separating. For manufacturing, mutation and selection or site-specific This may be done by introducing the appropriate anticodon.

改良した翻訳系は、通常不自然なアダプタ分子の酵素的ア/ル化を用いることは ない。したがって、tRNAの機能上の定義は、通常酵素的なアシル化能を含ん ではいない。しかしながら、この点は、酵素的なアシル化が可能な場合は必ずし もそれを除外するものではなく、アシル化能が重要な場合には酵素的なアシル化 を除外するものではない。The improved translation system does not normally use enzymatic alysis of unnatural adapter molecules. do not have. Therefore, the functional definition of tRNA usually includes enzymatic acylation ability. Not here. However, this point does not necessarily apply when enzymatic acylation is possible. However, this does not exclude that enzymatic acylation is possible when acylation ability is important. It does not exclude.

アミノ酸をtRNAに結合させることは、通常アミノアンルtRNAンンセター ゼによって触媒される。これらの酵素は可逆的であり、そして適切なtRNA  (アシル化の特異性は、認識のためアンチコドンを使用しない)と結合に必要な アミノ酸の両方に非常に特異的である。ときには自然のシンセターゼを使うこと が可能ではあるがあるいはその特異性を改良することが可能ではあるが、そのよ うなことは通常は行われない。したがって、適切なアミノアフルtRNAを合成 することは非常に重要である。そして、反応は可逆的であるために、不自然なア ミノアシルtRNAがその場に存在する何らかのシンセターゼの基質として動く ことがないような特性を持つことが何らかの方法(変異あるいは化学的修飾によ る不活化例えば抗体による除去またはその他の方法)によって脱ア/ルカシンセ ターゼと除去することにより脱アシル化活性が働かないようにすることが重要で ある。アミノアシルtRNAは、この発明の中心となる重要なものである。そし てこのアミノアシルtRNA分子の合成は主な点である。不自然なアミノ酸に対 するシンセターゼが存在しない場合、このアダプタ分子を作り上げる必要がある 。Attachment of amino acids to tRNA is usually performed using an amino acid tRNA receptor. catalyzed by ze. These enzymes are reversible and the appropriate tRNA (specificity of acylation does not use an anticodon for recognition) and It is highly specific for both amino acids. Sometimes using natural synthetases Although it is possible to improve the specificity of This is not normally done. Therefore, synthesize the appropriate aminoaflu tRNA. It is very important to do so. And since the reaction is reversible, unnatural reactions occur. Minoacyl-tRNA acts as a substrate for some existing synthetase In some way (by mutation or chemical modification) Deactivation/deactivation of lucasynthase by inactivation (e.g. removal by antibodies or other methods) It is important to prevent deacylation activity by removing it with tase. be. Aminoacyl-tRNAs are central to this invention. stop The synthesis of leveraged aminoacyl-tRNA molecules is the main point. Against unnatural amino acids If a synthetase does not exist, this adapter molecule must be created. .

まれには、不自然なアミノ酸は、シンセターゼの基質であることがあり、そして 、適切なtRNAに結合される。他のいくつかの場合においては、アミノアシル tRNAをそのアダプター機能を破壊することなくアミノ酸部分を改変すること が可能である。この方法はまれにしか利用できない。なぜならば、核酸部分の反 応基は、通常修飾反応の特異性と競合し相互に除外し合うからである。In rare cases, unnatural amino acids can be substrates for synthetases and , bound to the appropriate tRNA. In some other cases, aminoacyl Modifying the amino acid part of tRNA without destroying its adapter function is possible. This method is rarely available. This is because the nucleic acid part This is because the reactive groups usually compete with the specificity of the modification reaction and exclude each other.

これに代わる不自然なアミノアシルtRNAを合成する方法は、アミノアシルヌ クレオチドを合成することである。そして、それとともにこの分子を適切なtR NA(−2)分子にその後結合させることである。この方法は、どの様なアミノ アシルtRNA分子にも全く通常は適用できる。このアミノアシルtRNAとは 、通常のアミノ酸の結合を含めて可能である。ただし、シンセターゼ反応よりは ずっと効率が悪い。唯一の制限は、不自然なアミノ酸が、アシル化反応や保護反 応ステ・ノブと干渉し合わないこと、そしてまた結合反応とも干渉し合わないこ とである。もしそうならば、アダプタ分子を合成する代わりの化学的方法がある であろう。全体ノ大まかな案は、不自然なアミノ酸をオリゴヌクレオチドに結合 させ、つぎにヌクレオチド部分好むらくはT4 RNAリガーゼを使ってヌクレ オチド部分とともに結合させることである。この反応には、ジヌクレオチドが好 ましい、なぜならばこれはアミノ酸をヌクレオチドに化学的に結合させるときに 、干渉反応を最小限にするし、それから単一のヌクレオチドやAppAアナロー グは結合のより高い効率を持っているからである。通常、tRNAの3′末端ヌ クレオチドは、5’ −pCpCpA−3’である。そこで、ジヌクレオチドと して選ばれるのは、 5’−pCpA−3’である。他のヌクレオチド(ジヌク レオチドないしオリゴヌクレオチド)例えばデオキシ−〇−リボーA(即ちpd CpA)あるいは完全なデオキシRNA (即ち、DNA)で3′端がリボAと なっているものを使うことは可能であろう。不自然なアミノ酸をヌクレオチドに 主にはジヌクレオチドを使って結合させた後、tRNA(−Z)はアミノアシル −マルチ−ヌクレオチド(aa−MNM)に結合され、最終的なアミノアシルt RNAが合成される。An alternative method to synthesize unnatural aminoacyl-tRNA is to synthesize aminoacyl-tRNA. The goal is to synthesize cleotide. And at the same time, this molecule is adjusted to the appropriate tR. and subsequent binding to the NA(-2) molecule. This method works with any kind of amino acid. Quite generally applicable also to acyl-tRNA molecules. What is this aminoacyl-tRNA? , including the usual amino acid bonds. However, compared to the synthetase reaction, Much less efficient. The only limitation is that unnatural amino acids cannot be used in acylation or protection reactions. Do not interfere with the response knob, and also do not interfere with the binding reaction. That is. If so, there are alternative chemical ways to synthesize adapter molecules. Will. The overall idea is to attach unnatural amino acids to oligonucleotides. Then, the nucleotide part is preferably ligated using T4 RNA ligase. It is to be combined with the ocide part. Dinucleotides are preferred for this reaction. desirable, because this is what happens when chemically linking amino acids to nucleotides. , minimize interfering reactions, and then use single nucleotides or AppA analogs. This is because the group has a higher efficiency of coupling. Usually, the 3' end of the tRNA The cleotide is 5'-pCpCpA-3'. Therefore, dinucleotide and The selected one is 5'-pCpA-3'. Other nucleotides (jinuk) leotide or oligonucleotide) such as deoxy-0-ribo A (i.e. pd CpA) or complete deoxyRNA (i.e. DNA) with the 3' end attached to riboA. It would be possible to use what is available. Turn unnatural amino acids into nucleotides After binding, mainly using dinucleotides, tRNA(-Z) is an aminoacyl -multi-nucleotide (aa-MNM) and final aminoacyl t RNA is synthesized.

結合反応が、化学的にあるいは酵素反応を用いて敢行されるということは、酵素 が一本鎖RNA分子に結合能を持った酵素を意味する。実例に使われたT4 R NAリガーゼにとってジヌクレオチドは十分に長い基質である。他の酵素はもっ と長いあるいは短い基質を必要とするであろう。ときには、脱防護反応が結合反 応の後で行われることがある。The fact that the binding reaction is carried out chemically or using an enzymatic reaction means that the binding reaction is carried out chemically or using an enzyme reaction. means an enzyme that has the ability to bind to single-stranded RNA molecules. T4R used in the example Dinucleotides are sufficiently long substrates for NA ligase. Other enzymes are and may require longer or shorter substrates. Sometimes the deprotection reaction is a binding reaction. It may be done after the response.

tRNA(−Z)の材料は、自然のtRNAを処理することから作られる。1つ の方法は、tRNA0c’uνnの遺伝子合成である。このとき自然のtRNA ” Vのアンチコドンは、アミノアンルtRNAシンセターゼによってtRNA の認職を破壊する終結抑制因子に変えられる。The tRNA(-Z) material is made from processing natural tRNA. one The method is gene synthesis of tRNA0c'uvn. At this time, natural tRNA ” The anticodon of V is converted into tRNA by aminouncle tRNA synthetase. It can be turned into a termination inhibitor that destroys the recognition of people.

もう1つの方法は、サプレッサtRNA(−Z)をランオフ転写によって作るこ とである。その場合、このtRNAは通常のtRNAのように修飾を受けていな い。しかし、翻訳の一定の活性を持っている。これら各々のtRNA分子は、典 型的には1回だけ化学的にアシル化されるので(通常の酵素反応と対象的に)、 通常伸張反応においてい(ぶん効率の下がった能力を持つアミノアシルtRNA から作られることが多い。Another method is to generate the suppressor tRNA (-Z) by run-off transcription. That is. In that case, this tRNA is not modified like normal tRNA. stomach. However, it has a certain activity of translation. Each of these tRNA molecules is typically Since it is chemically acylated only once (in contrast to a normal enzymatic reaction), Normally, aminoacyl-tRNAs are used in elongation reactions (with a reduced efficiency). It is often made from.

もし適切なtRNA(−Z)がアシル化化学反応によって簡便に非常に大量に作 られる場合、適切なtRNAアクセプタ分子を高い効率で修飾を受けることな( 翻訳するための特別に計画された系を使うことは非常に重要である。そして、こ の方法は、材料を作るために含まれている。かくして、修飾を受けないtRNA 分子は、発明明細書の中に含まれている。ただし、通常のtRNAの定義の中に は含まれていない。If suitable tRNA(-Z) can be easily produced in very large quantities by acylation chemistry, If the appropriate tRNA acceptor molecule is modified with high efficiency ( It is very important to use a specially designed system for translation. And this Methods are included to make the materials. Thus, unmodified tRNA Molecules are included in the invention specification. However, in the normal definition of tRNA, is not included.

アミノアシルtRNAを作る化学的な方法は、記述された方法を簡便に改変でき る。The chemical method for making aminoacyl-tRNAs can be easily modified from the described method. Ru.

最も明解なのは、少し修飾されたtRNA(−Z)を使うことである。それは、 最初の分子よりはいくぶん長かったり短かったり修飾を受けたりしたものである 。これら分子は、ここでははっきりと発明明細書に含まれている。もう1つの明 らかな改良は、ジヌクレオチドの代わりに、モノヌクレオチド、トリヌクレオチ ド他のオリゴヌクレオチドを使うことである。これらは、明細書には含まれてお り全てマルチヌクレオチド(MNM)分子の定義中に含まれている。5’−pC pA−3’から異なるヌクレオチドの組合せを使うことは可能である。The most obvious is to use a slightly modified tRNA (-Z). it is, a molecule that is somewhat longer, shorter, or modified than the original molecule . These molecules are hereby expressly included in the invention specification. another light A clear improvement is to use mononucleotides, trinucleotides instead of dinucleotides. Alternatively, other oligonucleotides may be used. These are not included in the statement. All are included in the definition of multinucleotide (MNM) molecules. 5'-pC It is possible to use different nucleotide combinations from pA-3'.

少なくとも3つのアミノアシル−ジヌクレオチド(第1図を見よ)を合成するた めに使われるアシル化法がある。通常これらは、ジヌクレオチドの反応性の基を ブロックすることを含む。アミノ酸をリボース環の3′端に結合させることモし て次にブロック基を除去することを含む。to synthesize at least three aminoacyl-dinucleotides (see Figure 1). There are acylation methods used for this purpose. Usually these are reactive groups on dinucleotides. Including blocking. It is recommended to attach the amino acid to the 3' end of the ribose ring. and then removing the blocking group.

最初の方法は、シチジンベース基をブロックするためにニトロフェニルスルフェ ニルクロライド(NFS−CI)でジヌクレオチドを処理することを含む。1. 1′−カルボニジイミダゾール(CDI)中でこのアミノアフルNPSを反応さ せると、アミノ酸は3′ ヌクレオチドリボース環の水酸基に結合する。チオサ ルフェートで処理をすることによって、アミノアシル−ジヌクレオチドを残して シチジンからNFSが除去される。The first method uses nitrophenyl sulfen to block the cytidine-based group. It involves treating the dinucleotide with nyl chloride (NFS-CI). 1. This aminoaful NPS was reacted in 1'-carbonidiimidazole (CDI). When this happens, the amino acid binds to the hydroxyl group of the 3' nucleotide ribose ring. Chiosa By treatment with sulfate, the aminoacyl-dinucleotide is left behind. NFS is removed from cytidine.

第2の方法は、ジヌクレオチドの直接の合成あるいはジヌクレオチドを以下の薬 剤で処理すること、すなわち9−フルオレニルメチルオキシカルボニルクロライ ド(FMOCCI) 、β−ンアノエチルクロライド(EtCNocl)そして テトラヒドロピラニルクロライド(THPCI) 、これらはフオスフオリル基 、ヌクレオチド塩基、そしてリボース2′ ヒドロキシル基を保護する。CDI 中でアミノアシル−2−(4−ビフェニル)イソプロビルオキシカルボニルを反 応させると、3′ ヒドロキシル基に結合する。1.1.3.3テトラメチルグ アニジン、2−ピリノニルドキンムおよびギ酸で処理すると、これらの保護基が 除去され、アミノアシル−ジヌクレオチドが合成される。アミノアシルービニル オキフルカルボニル(aa−VOC)は、アミノアシル−BPOCの代わりに使 われることがある。The second method involves direct synthesis of dinucleotides or dinucleotides treatment with 9-fluorenylmethyloxycarbonyl chloride (FMOCCI), β-one anoethyl chloride (EtCNocl), and Tetrahydropyranyl chloride (THPCI), these are phosphoryl groups , the nucleotide base, and the ribose 2' hydroxyl group. C.D.I. Aminoacyl-2-(4-biphenyl)isopropyloxycarbonyl was reacted in When reacted, it bonds to the 3' hydroxyl group. 1.1.3.3 Tetramethylg Treatment with anidine, 2-pyrinonyldoquine and formic acid removes these protecting groups. is removed and an aminoacyl-dinucleotide is synthesized. aminoacyl vinyl Oxyflucarbonyl (aa-VOC) can be used in place of aminoacyl-BPOC. It may happen.

第3の合成方法は、ジヌクレオチドの合成あるいはペンジルオキシ力ルボニル( CBZ)とテトラヒドロピラニル(THP)でジヌクレオチドを処理し、シチジ ン塩基とリボース2′と3′、ヒドロキシ基を保護することによって合成される 。The third synthetic method is the synthesis of dinucleotides or pendyloxycarbonyl ( Treatment of dinucleotides with CBZ) and tetrahydropyranyl (THP) It is synthesized by protecting the hydroxyl group with the base and ribose 2' and 3'. .

CDI中でアミノア/ルーベンジルオキ7カルボニルを反応させ、リボース2′ OH基に結合させる。水素と酸中でパラジウムと[1aSO4を処理すると、こ の保護基が外れアミノアンルーツヌクレオチドが産生される。カルボベンゾキ7 アミノ酸は、p CN P ’!i pAと結合することが証明されてきている 、そしてNPSとCBZ基に最終的に35%の効率で除去することができること が証明されてきている。ヌクレオチドをアシル化する能力を持った酵素や、じき にオリゴヌクレオチドあるいはtRllAをアシル化することのできる酵素があ るであろう(Thirsod and K11banov、 (1986)J、 AtChet Soc、 、 108: 5638&3977 :Sweers  and Wong、 (1986)J、 Am、 Chew、@Soc、 、  108 +6421 ;5bav and K11banov、 (1987 )Bioteeh、Bioeng、、29:648;and Ifong et  alA 、Fluoro− earbObydrateS:ChemiStry&B10ebe+m1Str y、TayIOr(Ed、)、ACS sympostum@5eries。Aminoa/rubenzyloxi7carbonyl is reacted in CDI to form ribose 2' Attach to OH group. When palladium and [1aSO4 are treated in hydrogen and acid, this The protecting group is removed and an amino unrooted nucleotide is produced. carbobenzoki 7 The amino acid is pCNP’! It has been proven that it binds to ipA. , and that NPS and CBZ groups can finally be removed with an efficiency of 35%. has been proven. Enzymes with the ability to acylate nucleotides and contains an enzyme capable of acylating oligonucleotides or tRllA. (Thirsod and K11banov, (1986) J. AtChet Soc, , 108: 5638 & 3977: Sweers and Wong, (1986) J, Am, Chew, @Soc, 108 +6421; 5bav and K11banov, (1987 ) Bioteeh, Bioeng, 29:648; and Ifong et alA, Fluoro- earbObydrateS: ChemiStry&B10ebe+m1Str y, TayIOr (Ed,), ACS sympostum@5eries.

ACS Washington、 D、 C,)。ACS Washington, D, C,).

ポリペプチドに取り込まれる前もって決められたアミノ酸アナローグの選択は、 使用者の必要によって決定される。使用者によっては、いくつかの数の特別な修 飾されたアミノ酸をいくつかの部分にそれぞれ異なる目的で置換することを望む 場合がある。とくに、最も興味のあるのは、新しい必要性を満たすためにタンノ fりの特性、活性あるいは構造を改変することのできる残基である。この発明の 技術の1つの力は、単に自然のアミノ酸しか選択の幅がないという以前の制限を 破る重要な可能性を持っていることである。この発明は、D−アミノ酸はもちろ んのこと、自然に存在しようとあるいは自然に存在しないであろうとどのような し一アミノ酸も置換することができる。The selection of predetermined amino acid analogs to be incorporated into a polypeptide Determined by the user's needs. Depending on the user, a number of special modifications may be required. I would like to substitute decorated amino acids in several parts, each with a different purpose. There are cases. In particular, what is of most interest is It is a residue that can modify the properties, activity, or structure of f. of this invention One power of the technology is to overcome the previous limitation that only natural amino acids were the only choice. It has an important possibility of breaking. This invention applies not only to D-amino acids but also to D-amino acids. What kind of things are there, whether they exist naturally or not? However, even one amino acid can be substituted.

この発明のタンパクへの様々な利用法は、特別な形の残基を以下に述べるように 、ただしこれに限るものではないが、導入することである:a)重金属原子(ク リスタログラフィに有用である);b)クロスワンキング剤; C)マーカー(例えば、放射性同位元素、スペクトロスコープ、蛍光、磁性そし て電子); d)電子受容体(acceptors)あるいは提供体(donors) ;e )金属キレータ; f)構造の制限された残基;そして g)新しい塩基構成を持った残基: h)変化した酸性あるいは塩基性残基;i)変化した構造を持った残基(例えば 、ホモセリン、ホモシスティンあるいはオルニチン);そして 」)変化した水素結合特性を持った残基(例えば、アミジン対アミド)。Various uses of this invention for proteins include special shapes of residues as described below. , but not limited to, by introducing: a) heavy metal atoms useful for listalography); b) crosswanking agents; C) markers (e.g. radioisotope, spectroscopic, fluorescent, magnetic and electronic); d) Electron acceptors or donors; e ) metal chelator; f) structurally restricted residues; and g) Residues with new base configurations: h) altered acidic or basic residues; i) residues with altered structure (e.g. , homoserine, homocystine or ornithine); and ”) residues with altered hydrogen bonding properties (e.g., amidine vs. amide).

特定の知られている部分に置換を行うことで研究可能となる物理的あるいは生化 学的特性は、数多くある。光学的なマーカは、タンパクやポリペプチド複合体の 三次元構造の特定の場所に導入されることがある。異なるpKaを持っ残基を導 入することあるいは、近接する残基のpKaに影響を与えるような残基、異なる 核酸構成を持つあるいは近接する残基の核酸構成に影響を与える残基を導入する こと、電子受容体機能、金属キレート機能、変化した水素結合の提供体あるいは 受容体、改変しあるいは制限された結合ねじれ角を持ったもの、コツアクタ結合 能をもったものあるいは蛍光や他の検出精製法の特別な標識物を持ったものなど 。この発明は、自然のアミノ酸残基の範囲を越えた化学的物質をポリペプチドに 導入し、そして自然によって壊された様々な束縛から逃れることのできる機会を 提供する。Physical or biological phenomena that can be studied by making substitutions to specific known parts There are many scientific characteristics. Optical markers are used to identify protein and polypeptide complexes. They may be introduced at specific locations in a three-dimensional structure. Inducing residues with different pKa or different residues that affect the pKa of neighboring residues. Introducing residues that have or influence the nucleic acid composition of neighboring residues electron acceptor function, metal chelating function, altered hydrogen bond donor or Receptors, those with modified or restricted bond torsion angles, co-actor bonds or those with special labels for fluorescence or other detection and purification methods, etc. . This invention allows chemical substances beyond the scope of natural amino acid residues to be added to polypeptides. opportunities to escape from the various constraints that have been introduced and broken by nature. provide.

特に、この発明の使用上置も重要な使用方法は、ポリペプチドの位相的な場所に 、重金属散乱中心を結合させることにより、結晶化に際してポリペプチド鎖の三 次構造を決定するに必要な波動方程式を解くことを相対的に容易にするであろう 。タンパクの構造は、非常に重要でありそして通常酵素がその機能を果たすに際 して基本的な性質となる。これらの機能とは、触媒能、基質結合特異性そして反 応構造の特徴それから制御相互反応の機構等の属性である。In particular, an important use of this invention is to determine the topological location of a polypeptide. , by binding heavy metal scattering centers, three-dimensional structure of the polypeptide chain occurs during crystallization. This would make it relatively easy to solve the wave equations necessary to determine the next structure. . The structure of a protein is very important and usually depends on how an enzyme performs its function. It becomes a basic property. These functions include catalytic ability, substrate binding specificity, and properties such as the characteristics of the reaction structure and the mechanism of controlled interaction.

しかしながら、多くの方法がポリペプチドの基質結合部位、酵素活性部位、リガ ンド結合部位、タンパク間界面そしてコツアクタ結合部位の場所の近(にある部 分に近接した部分の物理的生化学的特性を評価するのに適しているものがある。However, many methods involve Areas near (near) the location of the protein binding site, protein-protein interface, and coacta binding site. There are some methods that are suitable for evaluating the physical and biochemical properties of parts in close proximity to each other.

ここで言う近接したという言葉は、約50から100iンク゛ストロームの範囲 で興味のある部分から離れていること、望むら(は約30オノク゛ストトム以下 、最も適した条件では15オンク゛ストローム以下の三次空間で存在することを 意味する。In this context, the term close refers to a range of about 50 to 100 ink. If you want to be far away from the area of interest (less than about 30 square meters) , exists in a cubic space of 15 angstroms or less under the most suitable conditions. means.

ここでは、通常試験管内翻訳系が使われる。しかし、時には生体内タンパク合成 系を使うことも可能である。典型的な試験管内タンパク合成系は大腸菌を含む幻 覚細胞からのものそして兎のせきがきゅう(reticulocyte)可溶物 、ウィートジャーム可溶物、それからイースト可溶物、様々なソースの部分を混 ぜた多様な系からのしんかく細胞由来のものが使われるa (Wu and G ross++an、Methods inEnzymology、 Vol、  153)。望ましい翻訳系は、タンパクの遺伝子を結合させた強いプロモータの 制御のもとで、転写を著名に更新させた改良された転写翻訳系を含んでいる。あ るいは、非常に活性なRNAポリメラーゼを添加することいよりメツセージの量 を増大させることができる。T7スベシフイツクブロモータに結合させたメツセ ージを、リファンピシン非感受性T7RNAポリメラーゼによって転写させ、− 万能の内在性の転写物はりファンビシンの存在下で、抑制することによりバック グランドの産生物を低下させることができる。持続的な翻訳系は、ラージスケー ルの産生目的の改良として可能である(Spirin et al、、 (19 8g)Science 242:1162)。カエルの卵や筋細胞の細胞内に注 入することにより、メツセージtRNAあるいはアミノアシルtRNAを細胞の 中へ導入することができる。In vitro translation systems are usually used here. However, sometimes in vivo protein synthesis It is also possible to use a system. A typical in vitro protein synthesis system is a phantom protein synthesis system containing E. coli. from sensory cells and rabbit reticulocyte solubles , the wheat germ solubles, then the yeast solubles, and the various sauce parts. Cells derived from a wide variety of systems are used (Wu and G ross++an, Methods in Enzymology, Vol. 153). A desirable translation system is one with a strong promoter linked to the protein gene. It contains an improved transcription-translation system that has significantly updated transcription under its control. a It is possible to increase the amount of message by adding highly active RNA polymerase. can be increased. Messenger connected to T7 smooth brake motor transcribed by rifampicin-insensitive T7 RNA polymerase, - Universal endogenous transcripts are reversed by inhibiting them in the presence of funvicin. The product of the ground can be lowered. A sustainable translation system is a large scale (Spirin et al., (1999)). 8g) Science 242:1162). Injected into frog eggs and muscle cells By introducing message tRNA or aminoacyl tRNA into cells, It can be introduced inside.

ある場合においては、1つの特別な翻訳系のソースが望まれる。望んでいる産物 の産生量とその後の変化は、翻訳系に存在するあるいは欠損している活性に依存 している。そのような点としては、とうぶ化(glycosylation)  、アセチル化あるいは他のプロセッシング酵素あるいはプロテアーゼやその他の 酵素の欠如である。In some cases, one particular translation-based source is desired. desired product The amount produced and subsequent changes depend on the activities present or missing in the translation system. are doing. One such point is glycosylation. , acetylation or other processing enzymes or proteases or other It is a lack of enzymes.

この方法の解析研究にとっての重要な利点は、様々の非常に多くの置換を選んだ 場所に作ることが可能であるということである。読み間違いコドンを持った単一 のmRNAを作るに際し、はとんど無制限の数の異なる置換が特定の場所に作ら れる。唯一の制限は、翻訳そして読み間違い過程に使われるに必要な不自然なア ミノアシルtRNAの数のみである。停止コドンを選択することは特に有用であ る、何故ならば、内在性のtRNAを除去したり不活性化する必要がないからで ある。遺伝的に自然のtRNAはこの停止コドンにたいして存在せず、そして新 しい不自然なアミノ酸アナローグは、単に新しいアミノアシルtRN^を添加す ることで取り込まれる。不自然なアミノ酸アナローグの1欄から適切なtRNA を選択することにより、選んだ場所にどのような不自然なアミノ酸アナローグで も置換ができる。An important advantage of this method for analytical studies is that a large number of permutations of various selected This means that it can be made anywhere. Single with a misread codon When creating an mRNA, an almost unlimited number of different substitutions are made at specific locations. It will be done. The only limitation is the unnatural axes required to be used in the translation and misreading process. Only the number of minoacil-tRNAs. Choosing a stop codon is particularly useful. This is because there is no need to remove or inactivate endogenous tRNA. be. Genetically natural tRNAs are absent for this stop codon, and new A new unnatural amino acid analog can be created simply by adding a new aminoacyl tRN^. It is taken in by doing so. Appropriate tRNA from column 1 of unnatural amino acid analogs In any unnatural amino acid analogue at the chosen location by selecting can also be replaced.

選択されるであろう不自然なアミノ酸は、自然のアミノ酸の修飾、自然以外のア ミノ酸の修飾、αアミノ酸以外の修飾(即ち、β、γその他)、異なった立体特 異性を持ったアミノ酸(即ち、D−アミノ酸あるいは池の非対称炭素あるいはそ の他の原子の立体特異性の異なるもの)、アミノ酸原子や普通でない要素あるい は残基を含みコツアクタ結合部位を持つようなものである。Unnatural amino acids that may be selected include modifications of natural amino acids and non-natural amino acids. Modifications of amino acids, modifications other than α-amino acids (i.e. β, γ, etc.), different steric properties. Amino acids with isomerism (i.e. D-amino acids or asymmetric carbon atoms or (with different stereospecificity of other atoms), amino acid atoms, unusual elements or contains residues and has a coacta binding site.

転写翻訳同時系は、合成されたmRNAを精製したり隔離したりすることなく、 転写系の産物を直接同一の系で翻訳することである。この系は、最初に転写に最 も適切な条件で開始され、後に転写産物を翻訳するに適切な状態にされる。The simultaneous transcription-translation system allows the synthesized mRNA to be processed without purification or isolation. It involves directly translating the products of a transcription system in the same system. This system initially It is also initiated under the appropriate conditions, which later render the transcript suitable for translation.

翻訳系の基本的な特徴を持つ翻訳系を、特別に設計することは可能であるが、一 方極めて特徴的に改変された暗号を持つ翻訳系を使うことも可能である。この理 由から、コドンとアミノ酸の間の対応が全(異なる翻訳系も含まれている。Although it is possible to specially design a translation system that has the basic characteristics of a translation system, Alternatively, it is also possible to use a translation system with a highly characteristically modified code. This principle Because of this, the correspondence between codons and amino acids is complete (including different translation systems).

この方法により作られるタンパクは、様々な特性を持っている。例えば、a)タ ンパクの修飾部位と形の均一性;b)化学量論的に十分な修飾(全ての目的とす るタンパクが修飾され、非修飾型によって希釈されることがない);そしてC) 修飾の形と部位の良(知られた特徴付け。Proteins produced by this method have a variety of properties. For example, a) Uniformity of protein modification site and shape; b) Sufficient stoichiometric modification (for all purposes) and C) Good (known characterization) of the shape and location of the modification.

そのような産物の極めて多くの可能な利用は、直ちにタンパク生化学者には理解 される。タンパクの特徴付けは、この方法でバックグランドを低め、非修飾型や 異なる形で修飾された形によるノイズを下げることにより単純化される。物理的 あるいは生化学的解析にとっての意味は、精製されたタンパクに利用可能なある いは適用される技術の種類と同じ程度に幅広い、例えば、Methods in EnzyIIology、Vol、 l−187;Lehninger、 Bi ochemistry;5tryer Biochemis狽窒凵Fand Creighton、The Proteinsを見よ。The numerous possible uses of such products are immediately apparent to protein biochemists. be done. This method can be used to characterize proteins with low background and Simplified by lowering noise due to differently modified shapes. Physical Alternatively, the implications for biochemical analysis may be the availability of purified proteins. or as broad as the types of techniques applied, e.g. EnzyIIology, Vol, l-187; Lehninger, Bi ochemistry;5tryer Biochemis 狽nit凵Fand See Creighton, The Proteins.

例えばこの解析技術をX線結晶学に適用すると、タンパクに特徴的かつ均一な重 金属結合中心を導入することにより、タンパクの三次元結晶構造を決定するのに 必要な波動方程式を解くための波形パターンデータの解析を助けるであろう(M athews、 (1976)Annual Review of Physi cal Chemistry、27:493−523) B 分光学への適用では、タンパクのユニークかつ均一な場所に選ばれた特定の物理 的な標識を導入することで電子構造の結合部位、活性部位あるいは他の重要な部 分の静的及び動的に明解な化学エレクトロニックな構造を解析するにきわめて有 用である。For example, when this analysis technique is applied to X-ray crystallography, proteins have a characteristic and uniform weight. Determining the three-dimensional crystal structure of proteins by introducing metal binding centers It will help analyze the waveform pattern data to solve the necessary wave equations (M athews, (1976) Annual Review of Physi cal Chemistry, 27:493-523) B In spectroscopy applications, specific physical properties chosen for unique and uniform locations on proteins By introducing chemical labels, we can identify binding sites, active sites, or other important parts of the electronic structure. Extremely useful for analyzing statically and dynamically well-defined chemical and electronic structures. It is for use.

次の実験項目は、実例を提供するものであり、これに限定されるものではない。The following experimental items provide illustrative and non-limiting examples.

実験 六黙 と タンパク4 突然変異誘発の方法論は、前述のように、非常によく研究された加水分解酵素、 RTEMβ−ラクタマーゼを用いて進められてきた(Hamilton−Mil ler and Sm1th Eds、(1979)“Beta−Lactam ases″、Academic Press、 London;Jack an d 5ykes、@(1971)An n、 N、 Y、Acad、Sci、 182:243;and Abraha t (1977)J、Antibiot、 30:51;F奄唐■■秩@at  al、 。experiment Rokumoku and Protein 4 The mutagenesis methodology is based on very well-studied hydrolytic enzymes, as mentioned above. has been advanced using RTEM β-lactamase (Hamilton-Mil ler and Sm1th Eds, (1979) “Beta-Lactam ases'', Academic Press, London; Jack an d 5ykes, @(1971) An n, N, Y, Acad, Sci, 182:243; and Abraham t (1977) J, Antibiot, 30:51; F Amantō■■Chichi@at al.

(19711)Biochmistry17 +2180)。このバクテリアの (大腸菌)酵素は、1個のジサルファイド結合を持つ単一の29kDの鎖を持つ タンパクである(Sutellffe、 (1978)Proc、 Nat 1 . Acad、 Sci、USA75:3737:Ambler and 5c ott、 (1978)Proc、matl、Acad、 5et LISA75:3732:and Po1litt and Zalkin、  (1983)J、 Baetariol、 153:27)@o β−ラクタマ ーゼをコードしている電子は、塩基配列が決定された (Sutcliffe、  (1978)Proe。(19711) Biochemistry17 +2180). of this bacteria (E. coli) The enzyme has a single 29kD chain with one disulfide bond. protein (Sutellffe, (1978) Proc, Nat 1 .. Acad, Sci, USA75:3737: Ambler and 5c ott, (1978) Proc, matl, Acad, 5et LISA75:3732: and Po1litt and Zalkin, (1983) J, Baetariol, 153:27) @o β-lactama The base sequence of the electron encoding the enzyme has been determined (Sutcliffe, (1978) Proe.

Natl、 Acad、 Sci、 USA75 +3737:Amblar  and 5cott、 (1978)Proc、 NatlA Aead、 S ei、 USA75 :3732:and Po1litt and Zalkin、 (1983) J、Bacteriol、153+27) 、同一クラスのAβ−ラクタマーゼ の三次元構造が解像されている(Herzberg and Moult、 ( 1987)Science236・694)そして酵素活性を測るために簡単な 分光光度計を用いた方法がある(1ニトロセフイン加水分解単位(1μmole ニトロセフイン加水分解反応/win/mL、 O,1mL−トロセフイン、5 0mMフォスフェートバ1ファ、pH7)は0.61 u gの酵素に相当し、 フラッドフォード測定により以下のように決定された;o′Callaghan  et al、、 (1972)Antimierob、Ag、Chamoth er、 l:283) o この酵素はAβラ クタム型の抗生物質(ペニシリンとセファロスポリン)を、βラクタムアミド結 合を加水分解することにより不活化する。反応は二段階よりなり、セリン7゜( Ser70)にきゅうか(的(nucleophilic)に結合し、アシル基 −酵素の中間体を形成する。その後、それに相当する酸と再び自由となった酵素 に加水分解する(Fisher at al、、 (1980)Bioch++ 1stry19:2895;Knowles、 (1985)Ace、 Ch■ 煤@Res、 18: 97:Dalbadie−McFarland et al、 、 (1982 )Proc、 Natl、 Aead、 Sei、 USAV9:6409 : and Sigal et al、(1984)J、Biol、Chet259:532 7)。Natl, Acad, Sci, USA75 +3737: Ambrar and 5cott, (1978) Proc, NatlA Aead, S ei, USA75 :3732:and Po1litt and Zalkin, (1983) J, Bacteriol, 153+27), Aβ-lactamases of the same class The three-dimensional structure of has been resolved (Herzberg and Moult, ( 1987) Science 236, 694) and a simple method to measure enzyme activity. There is a method using a spectrophotometer (1 nitrocefin hydrolysis unit (1 μmole Nitrocefin hydrolysis reaction/win/mL, O, 1 mL-trocefin, 5 0mM phosphate buffer, pH 7) corresponds to 0.61 ug of enzyme, It was determined by the Fladford measurement as; o'Callaghan et al, (1972) Antimielob, Ag, Chamoth er, l:283) o This enzyme is Aβ lactam-type antibiotics (penicillins and cephalosporins) with beta-lactamamide conjugates. The compound is inactivated by hydrolysis. The reaction consists of two steps, and serine 7° ( Ser70) is bonded to nucleophilic, and the acyl group - Forms enzyme intermediates. Then the corresponding acid and the free enzyme again (Fisher at al., (1980) Bioch++ 1stry19:2895; Knowles, (1985) Ace, Ch■ Soot@Res, 18: 97: Dalbadie-McFarland et al, (1982 ) Proc, Natl, Aead, Sei, USAV9:6409: and Sigal et al. (1984) J. Biol. Chet 259:532 7).

Phe66は、それは4型A β−ラクタマーゼではよく保存されて(するので あるカイ(Ambler、 (1979ビBeta−Lactamases”H amilton−Miller and Sm1th Eds、、Ac≠р■高 奄メ@P ress、Nev York pp、99−125) 、最初の突然変異誘発の 標的として選ffれた、何故ならば多くのし一フ二二一ルアラニンアナローグが 簡単に合成することカイでき、フエニールアラニ/は、化学アミノア/ル化反応 の段階において側鎖の保護を必要としない。スタフィロコッカスアラレス(Σ4 ■旦担)の酵素(大腸菌のこの酵素と33%のホモロジーをもつ)の25オ圧ス ト0−ム結晶構造にお(1て、フェニールアラニンは、埋め込まれたβ−ンート と活性部位をもつα−ヘリカルドメインとの間に広カダるループに存在する(H erzberg and Moult、 (19B?)Science236: l194) e この残基の構造上の重要性は、Phe66をAla (pF6 6^)に変換そしてPhe66をTry (pF66Y) +こ変換するミュー タントを作ることにより確認され、両方のミュータント(よ粗細胞抽出液中で極 わずかな活性を示すのみであった。(全ての試験管内反応ζよ、大腸菌株JMI OI (△1acpro thi、5upE、F’ traD36.proAB 、1aclQzΔM15)を用0て行われた。Phe66 is well conserved in type 4 A β-lactamases (because it Ambler, (1979 Beta-Lactamases"H amilton-Miller and Sm1th Eds, Ac≠р■High Amame@P ress, Nev York pp, 99-125), for the initial mutagenesis. It was chosen as a target because many of the Phenylalani can be easily synthesized by chemical aminoalization reaction. No side chain protection is required at this step. Staphylococcus arales (Σ4 ■ A 25-pressure solution of an enzyme (having 33% homology with this enzyme of E. coli) In the tome crystal structure (1), phenylalanine has an embedded β-tone It exists in a broad loop between the active site and the α-helical domain (H erzberg and Moult, (19B?) Science236: l194) e The structural importance of this residue is that Phe66 is replaced by Ala (pF6 6^) and convert Phe66 to Try (pF66Y) Both mutants were confirmed by making mutants (extremely isolated in crude cell extracts). It showed only slight activity. (All in vitro reactions ζ, E. coli strain JMI OI (△1acpro thi, 5upE, F' traD36.proAB , 1aclQzΔM15).

[C,Janiscb−Perron et al、、(1983)Gene2 2:103] o全での試験管内反応(ま、5−30抽出液を用いて行われた[ Pratt、 (1984)“Transeription and Tran slation”、 Ran5 and Higgins、 (Eds、 )I RL Press 、0xfordコ、この抽出液(ま大腸菌のD−10株(r na−10,relAl、5poT1.metBl) [Ge5teland( 1966)J、Mo1.Biol、16:67] )力)ら準備■■ た。F66A ミュータントから酵素を精製しようとしたが結果として全ての活 性力(失われた。F66Y ミュータントは、非常に低い効率で精製され解析さ れた。F66Y ミュータントのニトロセフインを用いたKr+は、野生株酵素 のそれと同一であった。一方Kcatは野生株のそれの16%であった(結果は 示して(1な(X)。[C, Janiscb-Perron et al., (1983) Gene2 2:103] o Total in vitro reaction (well, carried out using 5-30 extract [ Pratt, (1984) “Transeription and Tran slation”, Ran5 and Higgins, (Eds,) I RL Press, Oxford Co., this extract (E. coli strain D-10 (r na-10, relAl, 5poT1. metBl) [Ge5teland( 1966) J, Mo1. Biol, 16:67]) Preparation■■ Ta. An attempt was made to purify the enzyme from the F66A mutant, but as a result all activities were lost. The F66Y mutant was purified and analyzed with very low efficiency. It was. Kr+ using F66Y mutant nitrocefin is a wild strain enzyme. It was the same as that of On the other hand, Kcat was 16% of that of the wild strain (the result was Show me (1 (X).

β−ラクタマーゼの試験管内及び生体内合成は、ブラズミドpSG7を用0て行 われた(第3図)そしてこれは以下の点を考慮して考案された: RTEMβ− ラクタマーゼは生体内では23−アミノ酸ジーダーシークエンスと共に合成され 、そしてこの1ノーダー7−フェンスは、酵素が内側の膜中でトランスロケ−7 gンをおこす過程で酵素から外され、酵素は完全にな活性型酵素となる。試験管 内で、活性型酵素を発現するため我々は、β−ラクタマーゼの末端を削った遺伝 子を用℃)た(Kadonaga et al、 (1984)J、Biol、 Chet 259:2149) 。この遺伝子(よI)−ダーンークエンス中の 21アミノ酸に相当する63塩基配列を欠如しており、活性型酵素を発現するの に十分である。末端を切除した遺伝子は、強いハイブリッドタックプロモータの 転写制御の下に置かれた(Amann et al、 (1983)Gene2 5:167) 、試験管内タンパク合成系において、合成されるタンパクの量は 、その系に添加されたmRNAの量に比例することが示されている(Reine ss and Zubay、 (1973)Bioche+*、Biophys 。In vitro and in vivo synthesis of β-lactamase was performed using plasmid pSG7. (Figure 3) and was devised considering the following points: RTEMβ- Lactamase is synthesized in vivo with a 23-amino acid Sieder sequence. , and this 1-noder 7-fence allows the enzyme to translocate in the inner membrane. It is removed from the enzyme during the process of generating gen, and the enzyme becomes a fully active enzyme. test tube In order to express the active enzyme in (Kadonaga et al. (1984) J. Biol. Chet 259:2149). This gene (YoI)-dern sequence It lacks a 63 base sequence corresponding to 21 amino acids, making it difficult to express the active enzyme. is sufficient. The truncated gene is driven by a strong hybrid tack promoter. Gene2 placed under transcriptional control (Amann et al. (1983) 5:167), in an in vitro protein synthesis system, the amount of protein synthesized is has been shown to be proportional to the amount of mRNA added to the system (Reine ss and Zubay, (1973) Bioche++, Biophys .

Res、Comm、53:967)。末端を切除された遺伝子は、T7 RNA ポリメラーゼによって反応を補うために、バクテリオファージT7のφプロモー タ(Tabor and Rlchardson、 (1985)Proc、  Natl、Acad、 Sci、 LISA82:1974)の制御下に置かれ た。このT7RNAポリメラーゼは、大腸菌のポリメラーゼの10倍のRNA合 成活性をもっている(Chamberlin and Ryan、 (1982 )The Enzy+*es15:87)、Tn903(Oka at al、 @、 (1981) J。Res, Comm, 53:967). The truncated gene is T7 RNA The φ promoter of bacteriophage T7 was used to complement the reaction by the polymerase. Tabor and Rlchardson, (1985) Proc. Natl, Acad, Sci, LISA82:1974). Ta. This T7 RNA polymerase synthesizes RNA 10 times faster than E. coli polymerase. (Chamberlin and Ryan, (1982) ) The Enzy+*es15:87), Tn903 (Oka at al, @, (1981) J.

Mo1. Biol、 147:217)からのカナマイノン抵抗性遺伝子が夕 、りとT7ブロモータの反対側に挿入されて、このプラズミドの選択マーカとし て用いられた。Mo1. Biol, 147:217) kanamaynon resistance gene , is inserted on the opposite side of the T7 bromotor and serves as a selection marker for this plasmid. was used.

タンパク合成は、翻訳装置にアミノアンルサプレッサtRNAに添加することを 容易にするために、試験管内反応で行われた。ザビー(Zubay、 (197 3)Annu、Rev、Gen、7:267)によって開発され、コリンズ(C offins、 (1979)Gene6:29)とブラツト(Pratt、( 19g4)“Transcription and Translation″ Hanes and 111gg1ns(Eds、 )A IRs Press 、0xford、 pp、 179−209>によっていくらかの改良のされた 大腸菌の複合系は、塩基に弱いアフル結合を安定化させるためにpHを8.2か ら7.4に下げるような少しの改良を加えて使われた(第4図)。Protein synthesis requires the addition of an aminouncle suppressor tRNA to the translation apparatus. For ease, the reaction was performed in vitro. Zubay (197 3) Annu, Rev. Gen, 7:267) and Collins (C. Offins, (1979) Gene 6:29) and Pratt, (1979) Gene 6:29). 19g4) “Transcription and Translation” Hanes and 111gg1ns (Eds, ) A IRs Press Some improvements were made by , Oxford, pp, 179-209> In the E. coli complex system, the pH is adjusted to 8.2 to stabilize the afur bond, which is weak against bases. It was used with slight improvements such as lowering it from 7.4 (Figure 4).

pSG7によって開始される活性型β−ラクタマーゼの合成効率は、ニトロセフ イン加水分解活性に基づいて測定すると典型的には反応液Iceあたり30−4 5μgの範囲内である(第6図を見よ)。これは、遺伝子1コピーあたり23− 33コピーの活性型酵素に相当する。そして、pBR322由来のpsGlの野 生型のAprプロモータ制御制御台成された酵素に比べ11倍の増加を示す。( 生体内における合成量もJMIOI/pSG7vs、 JMIOI/psGIの 比率は、粗細胞抽出液の特異的活性に基づいて算定すると同じように11倍であ る)驚くことに、TR7RNAポリメラーゼ(最終濃度8500ユニ・、ト/畦 )をT7ブロモータを持ったブラズミドpsG1の反応液に添加すると、pSG 7で開始された反応液の産生量の65−70%の活性化酵素の産生量でしかなか った。(強力なタックプロモーターの後に発現している434リプレツサーの試 験管内タンパク合成は、遺伝子コピーあたり150コピ一以上のタンパクを作る )。試験管内反応で合成されたβ−ラクタマーゼは、硫酸アンモニウム沈澱とク ロマトフオーカ7ングそして陰イオン交換クロマトグラフィーによって均一にな るまで精製された(第4図)、タンパクが均一であるかどうかをSDSポリアク リルアミドゲル電気泳動によって決定された。そして、ニトロセフインに対する KeatとKMが、生体内で合成された酵素のそれと同一かどうかを検定された 。全ての抑制反応は、pSG7誘導体のpF66am(第3図)を用いて行われ た。このpF66a園は、Phe66をTAGに変異したものである。The efficiency of synthesis of active β-lactamase initiated by pSG7 is Typically 30-4 per reaction Ice as determined based on yne hydrolysis activity. in the range of 5 μg (see Figure 6). This is 23− per gene copy. This corresponds to 33 copies of the active enzyme. Then, the pBR322-derived psGl field The native Apr promoter control shows an 11-fold increase compared to the constructed enzyme. ( The amount of synthesis in vivo is also different for JMIOI/pSG7 vs. JMIOI/psGI. The ratio is also 11 times calculated based on the specific activity of the crude cell extract. Surprisingly, TR7 RNA polymerase (final concentration of 8500 units/row) ) is added to the reaction solution of plasmid psG1 with T7 bromotor, pSG The production amount of activated enzyme is only 65-70% of the production amount of the reaction solution started in step 7. It was. (A sample of the 434 repressor expressed after a strong tack promoter) In vitro protein synthesis produces more than 150 copies of protein per gene copy. ). β-lactamases synthesized in vitro are precipitated with ammonium sulfate. homogenized by chromatography and anion exchange chromatography. The homogeneity of the protein was determined using SDS polyacrylate (Fig. 4). Determined by lylamide gel electrophoresis. and against nitrocefin. It was assayed whether Keat and KM were the same as those of enzymes synthesized in vivo. . All inhibition reactions were performed using the pSG7 derivative pF66am (Figure 3). Ta. This pF66a garden has Phe66 mutated to TAG.

サプレッサーtRNA 生の リボゾーム上で成長中のペプチド鎖にユニークなアミノ酸を運ぶために使われる サブレ、サーtRNAは、以下の2つの条件を満たさなければならない:それは 、UAGメツセージに反応して十分にアミノ酸を挿入しなければならない。さら にそれは試験管内転写翻訳系中に存在するどのような大腸菌のアミノアフルtR NAシンセターゼによっても、アシル化されたり脱アシル化されてはならない。suppressor tRNA raw used to carry unique amino acids into growing peptide chains on ribosomes The sabre, sir tRNA must satisfy the following two conditions: it is , sufficient amino acids must be inserted in response to the UAG message. Sara What E. coli aminoaflu-tR is present in the in vitro transcription-translation system? It must not be acylated or deacylated even by NA synthetase.

上記の第1の条件は、精製しさらに解析するために十分な量のタンパクを産生ず るために必要である。第2の条件は、試験管内反応においてタンパク中に挿入さ れるアミノ酸が、唯−望む自然界に存在しないアミノ酸だけであり、自然の20 のアミノ酸のどれでもないことを保証するために必要な条件である(Sehim mel and 5oll(1979)Ann、 Rev、 Bjoche+* 、 48:601:Fersht and Kaethner、 (1976) Biochemi唐狽窒凾P5:3342: Igoli et al、、 (1978)Biochemistry17:3 459:5chreier and Schim+*el(P972)Bio− ch emistryl 1 : 1582;and Yarus、 (1972)P roc、 Natl、 Acad、 Sei、 USA69@:1915) o  イースト のtRNAPh・から誘導されたアンバーサプレッサーtRNA (Bruee  and Uhlenbeek(1982)Biochemistry21:3 921and21:855)は、以下の結果からこれら2つの要求を満たしたと 思われた:イーストtRNAPh・の34−37残基を5’−CUAA−3’に 置き換えられたイーストのtRNApc’u’+1は、ヤルーの延長アンチコド ンループ仮説(Yarus。The first condition above does not produce enough protein for purification and further analysis. It is necessary to The second condition is that the protein is inserted into the protein in an in vitro reaction. The only amino acids that are desired are those that do not exist in nature; This is a necessary condition to ensure that none of the amino acids in mel and 5oll (1979) Ann, Rev, Bjoche+* , 48:601: Fersht and Kaethner, (1976) Biochemi Karasho Nitrogen P5:3342: Igoli et al. (1978) Biochemistry 17:3 459:5chreier and Schim+*el (P972) Bio- ch emistryl 1: 1582; and Yarus, (1972) P roc, Natl, Acad, Sei, USA69@:1915) o Yeast Amber suppressor tRNA derived from tRNAPh. and Uhlenbeek (1982) Biochemistry 21:3 921 and 21:855) meets these two requirements based on the following results. It seemed: Residues 34-37 of yeast tRNAPh to 5'-CUAA-3' The replaced yeast tRNA pc’u’+1 is an extended anticod of Yalu. loop hypothesis (Yarus.

(1982)Science21g+646)によれば十分効率的なサプレッサ ーであると期待される。(1982) Science 21g+646), a sufficiently efficient suppressor - is expected to be.

これに加えて、ブルースとその共同研究者(Mi 1ler et al、 、  (1977)J、 Mo1. Bi。In addition to this, Bruce and his collaborators (Miler et al. (1977) J, Mo1. Bi.

+09:275:Bruce et al、、(1982)Proc、Natl 、Acad、5elUSA79ニア127;Bossi a獅п@Roth。+09:275: Bruce et al., (1982) Proc, Natl. , Acad, 5elUSA79nia127; Bossi ashiп@Roth.

(1980)Nature286:123:and Steege、 (197 B)Biological Regulation andDevelopme nt”、Vol、 1.Goldberg Ed、 、Plenum Pres s)は、イーストのtRNAPc’u−■ 哺乳動物のタンパク合成系において十分にIIAGコドンを翻訳する(ウィード ジャーム系のおいては、いくぶん効率が悪いが)ことが示された。フォークとそ の共同研究者(にwok and Wong、 (1980)Can、 J、B iochem、58:213)らは、大腸菌の7エニールアラニルtRNAシン セターゼ(PRS)は、アシル化されE 、c o i 1 tRNAPh@に 比べてイーストのtRNA””を1%以下の効率でアミノアシル化することを示 した。(1980) Nature286:123:and Steege, (197 B) Biological Regulation and Development nt”, Vol, 1. Goldberg Ed, Plenum Pres. s) is yeast tRNAPc’u-■ The IIAG codon is fully translated in mammalian protein synthesis systems (weed It was shown that the efficiency was somewhat low in the germ type. fork and co-researchers (in Wok and Wong, (1980) Can, J.B. iochem, 58:213) et al. Setase (PRS) is acylated to E,c o i 1 tRNAPh@ In comparison, yeast tRNA was shown to be aminoacylated with an efficiency of less than 1%. did.

イーストのtRNAPchu−は、ブルースとユーレンベソク(Bruce a nd Uhlenbeck。East's tRNAPchu- is a combination of Bruce and Bruce a. nd Uhlenbeck.

(1982)Bioehemistry21:855and21:3921)の アンチコドンループを置換する方法によってミリグラム量まで作られる。この方 法は、イーストtRNA”・のアンチコドンループから修飾されたヌクレオチド Y37はもちろんのこと、3つのアンチコドンヌクレオチドG−34,A−35 およびA−36を除去することを含んでいる。この4つの除去されたヌクレオチ ドは、化学合成されたCpUpApAに置き換えられ、これはアンバーサプレッ サーに要求されるアンチコドン配列を持っている。(1982) Bioehemistry21:855and21:3921) It is produced in milligram quantities by a method that replaces the anticodon loop. This person The method uses modified nucleotides from the anticodon loop of yeast tRNA. Y37 as well as the three anticodon nucleotides G-34, A-35 and A-36. These four removed nucleotides The code is replaced by chemically synthesized CpUpApA, which is an amber suppressor. It has the anticodon sequence required for sir.

ブルースとユーレンベノク(Bruce and Uhlenbeck、 (1 982)Bjoehemlstry21:855and 21:3921)の改 良された方法の詳細は、以下の通りである。最初にブリムを除去する手順を行っ た後、tRNA−yはエタノール沈澱で回収され、そしてアニリンハイドロクロ ライドにより処理された。分割された産物は、エタノール沈澱により回収され、 プレハラティブ*−f+U7グPAGEゲル(8%、0.015c+wX 16 e+wX 42cm;各々のゲルに粗tRNA5cgが添加された)によって分 離された。バンドは07o2%のトルイジンブルーで染色され、切り出された後 、2×1o諷り、 10軸MのNa0Ae (pH4,5)と1+*M EDT Aそしテロ。1%5DSr溶出された。染色は7エ/ kとCHCl31Cよる 抽出で除去された。tRNAの半分の分子はエタノール沈澱により回収された。Bruce and Uhlenbeck (1 982) Modification of Bjoehemlstry21:855and 21:3921) Details of the improved method are as follows. Perform the steps to remove the brim first. After treatment, tRNA-y was recovered by ethanol precipitation and aniline hydrochloride. Processed by Ride. The resolved product was recovered by ethanol precipitation, Prehalative*-f+U7g PAGE gel (8%, 0.015c+wX 16 e+wX 42cm; 5cg of crude tRNA was added to each gel). Separated. After the bands were stained with 07o2% toluidine blue and cut out, , 2×1o, 10 axis M Na0Ae (pH 4,5) and 1+*M EDT A: Terrorism. 1% 5DSr was eluted. Staining is based on 7E/k and CHCl31C removed by extraction. Half of the tRNA molecules were recovered by ethanol precipitation.

部分ヌクレアーゼ分解のためRNase Aが2μg/mLまで濃縮された。そ の後、エタノール沈澱を行い、沈澱物を蒸留水に溶がし、フェノール、フェノー ル: CHClz(1:1)、CHCl3で抽出し、再びエタノールで沈澱させ た。リボヌクレオチドテトラマーCpUpApAは保護されたヌクレオシドのシ ークエンシャルホスホトリエステルカップリングにより合成された(Jones  et al、、 (1980) Tetrahedron 36:3015:  Boomand Wreestsan、(1984) −01軸gonucl eotide 5ynthesis″、GaIt Ed、、IRL P窒■唐刀 B Washington)。完全に脱保護化されたCUAAは、宝酒造のT4 R NA ’Jガーゼを使って1、RNAの半分の分子を3゛−末端に結合させた。RNase A was concentrated to 2 μg/mL due to partial nuclease degradation. So After that, perform ethanol precipitation, dissolve the precipitate in distilled water, and dissolve phenol and phenol. Le: CHClz (1:1), extracted with CHCl3, precipitated again with ethanol Ta. The ribonucleotide tetramer CpUpApA is a protected nucleoside sequence. -Synthesized by quenchal phosphotriester coupling (Jones et al., (1980) Tetrahedron 36:3015: Boomand Wreestsan, (1984) -01 axis gonucl eotide 5ynthesis'', GaIt Ed,, IRL P Nit ■ Karato B Washington). Completely deprotected CUAA is Takara Shuzo's T4R One half of the RNA molecule was ligated to the 3'-end using NA'J gauze.

結合のための条件は、50μMATP、+9μM tRNA (両者の半分の分 子は反応液中に存在する) 、820gM CUAAと50 U/mLのT4  リガーゼである。結合反応は典型的には5mgのRNase A分解tRNAを 用いて10mLの反応液用量で行われた。キナーゼ処理は4μMtRNA、 1 20gM ATPそして500/mLのT4ポリヌクレオチドキナーゼ(R4c hardson (1965) Proc、 Natl、 Acad、 5ci USA 54:158; and Midgley and Murray ( 1985) EMBOJ、 4:2695)を用いて行われた。最終的な結合反 応は25[1/mLのT4 RNAリガーゼで行われた。The conditions for binding were 50 μM ATP, +9 μM tRNA (half of both present in the reaction solution), 820 gM CUAA and 50 U/mL T4 It is ligase. Binding reactions typically involve 5 mg of RNase A-degraded tRNA. A reaction volume of 10 mL was used. Kinase treatment was with 4 μM tRNA, 1 20gM ATP and 500/mL T4 polynucleotide kinase (R4c hardson (1965) Proc, Natl, Acad, 5ci USA 54:158; and Midgley and Murray ( 1985) EMBOJ, 4:2695). final bond anti The reaction was performed with 25 [1/mL T4 RNA ligase.

この方法を用いて作られたサプレッサーは3°一端pCpAアミノアンルアクセ ブタ−ステムを失っている。これらのヌクレオチドはtRNARNA補修酵素ヌ クレオチラルトランスフェラーゼて置換でき(Cudny and Deutc sher、 (196g) J、 Biol。Suppressors made using this method have a 3° pCpA amino anchor at one end. The pig is missing its stem. These nucleotides are tRNA RNA repair enzymes. Creotylal transferase can be substituted (Cudny and Deutc) sher, (196g) J, Biol.

Chell、 261:6450) 、完全長のイーストtRNAPchu”+ が得られる。過剰量のイーストPR3を用いてサブレ・ノサーtRNAは、試験 管内反応で[”H]−Phe存在下で30−35%([3H]−Phe−tRN A’c’u・n精製物に取り込まれた放射溝活性に基づいて算定)までアミノア シル化される。酵素を用いたミスアシル化反応(全量300μg)は以下のもの を含む。4μM tRNAPc’u’a (30μg、これはゲルで精製した後 、脱塩、凍結乾燥されたものである)、80μMのフェニルアラニン、40+* Mのトリス−HCI(pH8,5)、15mM MgCl2.45μg/mL  BSA、 3.3 mM DTT、2++M ATPと22単位のイーストPR S (この単位はloOpM Pheを2分間、37℃で以下の条件で取り込む 活性である:2μMtRNAPh@(Boehringer Mannheim )、2 ++M ATP、 3.3 mM DTT、 8.1μM Phe、  S0mM Na HEPES(pH7,4)、 Is +aM MgCl2.25 mM KCl 、そして50μg/■L BSA)。この反応溶液は37°Cで3分間加温され た後、2.5 M Na0Na(pH4,5) to%V/Vの添加により反応 を停止させた。反応停止後、直ちにフェノール(前もって0.25 M Na0 Ac、 pH4,5で平衡化したもの)、フェノール: CHCl3(1:l) 、CHCl3で抽出、その後、EtOI+で沈澱させた。抽出と沈澱は更に2回 繰り返された。tRNAは、次にファルマシアファースト デサルティングカラ ムで脱塩化の後、凍結乾燥された。凍結乾燥したアシル化tRNA及び非アシル 化tRNAの混合物は、試験管内タンパク質合成反応に使われる直前まで、−8 0°Cで貯蔵された。Chell, 261:6450), full-length yeast tRNAPchu”+ is obtained. Sabre Nocer tRNA was tested using excess amounts of yeast PR3. In the presence of [''H]-Phe, 30-35% ([3H]-Phe-tRN (calculated based on the radial groove activity incorporated into the A'c'u.n purified product) silized. Misacylation reaction using enzyme (total amount 300 μg) is as follows including. 4 μM tRNAPc’u’a (30 μg, after gel purification) , desalted, lyophilized), 80 μM phenylalanine, 40+* Tris-HCI (pH 8,5), 15mM MgCl2.45μg/mL BSA, 3.3mM DTT, 2++M ATP and 22 units of yeast PR S (This unit is loOpM. Phe is taken in for 2 minutes at 37℃ under the following conditions. Active: 2μM tRNAPh@(Boehringer Mannheim ), 2++M ATP, 3.3mM DTT, 8.1μM Phe, S0mM Na HEPES (pH 7,4), Is + aM MgCl2.25 mM KCl , and 50 μg/■L BSA). The reaction solution was heated to 37°C for 3 minutes. After that, the reaction was carried out by adding 2.5 M Na0Na (pH 4,5) to% V/V. was stopped. Immediately after stopping the reaction, add phenol (0.25M Na0 in advance) Ac, equilibrated at pH 4, 5), phenol: CHCl3 (1:l) , extracted with CHCl3, then precipitated with EtOI+. Extraction and precipitation two more times repeated. The tRNA is then prepared using Pharmacia First Desalting Kara. After desalination in a vacuum, it was lyophilized. Lyophilized acylated tRNA and non-acyl The mixture of conjugated tRNAs was kept at -8 until just before being used in the in vitro protein synthesis reaction. Stored at 0°C.

同様の反応条件で野生型イーストtRNA””は、イーストPRSで40−45 %までア/ル化される。BD−セルロースフ0?トゲラフイー(にreig e t al、、(1986) Proc。Under similar reaction conditions, wild-type yeast tRNA"" It is aluminumized up to %. BD-Cellulose F0? Togelafie (ni reig e) tal, (1986) Proc.

Natl、 Acad、 Sci、 USA 83:8604; Ified+ +ann et al、、(19g?) Nature (kondon) 328:830: Johnson et al、、(1976) Bioch emistry 15:569; Ba1dini、 et@al、。Natl, Acad, Sci, USA 83:8604; Ified+ +ann et al,, (19g?) Nature (kondon) 328:830: Johnson et al. (1976) Bioch emistry 15:569; Baldini, et@al.

(1988) Biochemistry 27:7951; Heckler  at al、、 (1984) Tetrahedron@40:87: and l1eckler et al、、(1984) Biochemis try 23:146B)でアシル化されたtRNAを非アシル化tRNAから 分離しようとする試みは、分離度が悪く、又、受は入れがたいほど低い効率でし かアシル化tRNAを分離できなかった。そこでアシル化及び非アシル化tRN Aの混合物はそのまま試験管内タンパク質合成反応液に用いられた。イーストP RSを用い、フェニルアラニンのい(っかのアナログを用いてtRNA’chu ・。(1988) Biochemistry 27:7951; Heckler atal, (1984) Tetrahedron@40:87: and l1eckler et al, (1984) Biochemis try 23:146B) acylated tRNA from unacylated tRNA Attempts at separation have resulted in poor resolution and unacceptably low efficiency. However, it was not possible to separate acylated tRNA. Therefore, acylated and unacylated tRN The mixture A was used as it was as an in vitro protein synthesis reaction solution. East P Using RS, tRNA'chu using an analogue of phenylalanine. ・.

をミスアシル化しようと我々は試みたが、これらの実験はpFI、緩衝液あるい は塩の濃度、そして有機溶媒の濃度をさまざまに変えても成功しなかった。Although we have attempted to misacylate the was unsuccessful with various salt and organic solvent concentrations.

重要な点としてイース) tRNAPc’u”+は我々の試験管内系に存在する 大腸菌アミノアシルtRNAンンセターゼによっては認識されない(rXJ6) 。pF66amと非アシル化サプレッサーを用い、[”II] フェニルアラニ ン存在下で開始された試験管内反応の結果、β−ラクタマーゼ活性は得られず、 又、変性ポリアクリルアミドゲルで解析した時、正しい分子量の放射活性バンド も得られながった。pF66amと[”+1]−Phe−tRNA’chu−で 開始された反応で、試験管内β−ラクタマーゼ合成反応のpF66amからのレ ベルは、pSG7からのそれに比べて25−20%であった。これらの結果はイ ーストのLRNAPchu−は上記に概説した、意図した条件に合うということ が明かである。: tRNAは酵素的にアミノアシル化されておらず、また、脱 アシル化されてもいない。そしてそれはアシル化アミノ酸をLIAGに対応して 挿入されている。Importantly, tRNAPc’u”+ exists in our in vitro system. Not recognized by E. coli aminoacyl-tRNA ancetase (rXJ6) . Using pF66am and a non-acylation suppressor, [”II] Phenylalani As a result of the in vitro reaction initiated in the presence of lactamase, no β-lactamase activity was obtained; Also, when analyzed on a denaturing polyacrylamide gel, the radioactive band of the correct molecular weight was detected. I also couldn't get it. pF66am and [”+1]-Phe-tRNA’chu- In the initiated reaction, the in vitro β-lactamase synthesis reaction from pF66am The bell was 25-20% compared to that from pSG7. These results are that the host's LRNAPchu- meets the intended conditions outlined above. is clear. : tRNA is not enzymatically aminoacylated, and Not even acylated. And it corresponds to acylated amino acids to LIAG It has been inserted.

イーストのLRNAPchu”a (−CA)を精製した後に、フェニルアラニ ン−pCpA(suiehとNorenの未公表の結果)に結合した配列に相当 するtRNAのラン−オフ転写物が作られた(Sai+pson and Uh lenbeck、 (1988) Proe、 Natl、 Acad、 Sc i、 UrA ll5:1033)。このアミノアシルtRNAを試験管内合成反応に添加した 時に、β−ラクタマーゼ活性は、同量のアンチコドンループを置換することによ って作られたPhe−tRNAPchu−を反応液に添加した場合にみられるβ −ラクタマーゼ活性の50−65%の効率であった。ラン−オフサプレッサーを 用いたこの翻訳系の効率は同様の方法で合成されたtRNA” vのデータと非 常に都合よく比較される。(Samuelsson etal、、(198g)  J、Biol、Chet 263:1392)。After purifying yeast LRNAPchu”a (-CA), phenylalanine corresponding to the sequence bound to pCpA (suieh and Noren, unpublished results). A run-off transcript of tRNA was created (Sai+pson and Uh Lenbeck, (1988) Proe, Natl, Acad, Sc i, UrA ll5:1033). This aminoacyl-tRNA was added to an in vitro synthesis reaction. Sometimes β-lactamase activity is increased by substituting the same amount of anticodon loop. β observed when Phe-tRNAPchu- produced by - Efficiency of lactamase activity was 50-65%. run-off suppressor The efficiency of this translation system used is in agreement with the data for tRNA''v synthesized in a similar manner. It is always conveniently compared. (Samuelsson etal, (198g) J. Biol. Chet 263:1392).

−なアミノアシル 上記のように、アミノアフルtRNA/ンセターゼによる酵素的なミスアシル化 は、これらの酵素の高い特異性のために一般的な方法ではない。化学的なミスア シル化はしかしながら、どのようなアミノ酸様構造にも通用するであろう。無傷 のtRNAを直接化学的にアシル化することは非常にたくさんの反応的な部位が この巨大分子の上に存在するために、現実的ではない。Heehtと共同研究者 ()Ieckler etal、、 (1984) Tetrahedron  40:87; and Heckler et al、、 (19g4) Bi och■高奄唐狽窒■ 23+1468)は、アミノアシルtRNAを作るために化学的にジヌクレオチ ドpCp^をアシル化した後、これを酵素的にT4 RNA リガーゼを用いて 末端を切除したtRNA[tRNA (−CA) ]の3゛末端に結合させるこ とによってこの問題を簡便にした。この方法は、成功したが2つの大きな問題点 に苦しんだ。:αアミ/保護基は除去されなかったので、アミノアシルjRNA はただPサイト供与体にのみ限定され、かつ、化学的なアミノアシル化は非常に 抵抗率であった。-aminoacyl Enzymatic misacylation by aminoaflu-tRNA/ncetase, as described above. is not a common method due to the high specificity of these enzymes. chemical misua Sylation, however, will work for any amino acid-like structure. unharmed Direct chemical acylation of tRNAs requires a large number of reactive sites. It is impractical because it exists on this large molecule. Heeht and collaborators () Ieckler etal, (1984) Tetrahedron 40:87; and Heckler et al, (19g4) Bi och■Takaya Karasonitsu■ 23+1468) chemically converts dinucleotides to create aminoacyl-tRNAs. After acylating dopCp^, it is enzymatically cleaved using T4 RNA ligase. Binding to the 3′ end of the truncated tRNA [tRNA (-CA)] This problem was simplified by Although this method was successful, there are two major problems. suffered from : Since α-amino/protecting group was not removed, aminoacyl jRNA It is limited only to P-site donors, and chemical aminoacylation is very It was the resistivity.

pCpAの化学的なアシル化の一般的な方法論は、N−ブロック化アミノ酸のカ ルボニル基の活性化と、それに続く末端アデノシン(2°と3°のアンル基は迅 速に水性溶液中で相互置換する。)のジオールとのエステル結合とからなる。ア ミノアシル化反応は/アミンの環外のアミ7基のアシル化と、アデノシンの2° と3°のノア/ル化を好むために複雑である。α−7ミノ基を保護するとアミノ アンルエステルリンケーノの加水分解に対する安定性を著しく増大させると共に 、カルボキシル基活性化の間の重合反応を抑制する(Sehubert and  Pinek、 (1974) BIochi+aie56:383)。しかし ながら、保護した基は、もしもアシルtR11AがAサイト供与体として機能す るためには、除去されなければならない。最近、ブルーナー(Brunner)  (Kreig et al、、 (1986) Proc、 Natl、 A cad、 Sci、 USA 83:8U04: Wiedmann et al、、 (1987ン Nature (Lond on) 328:830: ノohnson et al、A (1976) BiocheIIistry 15:569; Ba1dini、 et al 、、 (198g) Biochemistry 27:7X51)によっ て次のようなことが示された。α−アミ7基を保護されたアミノアシルpCpA は、アミノ ア/ルエステル結合を加水分解することなく LRNA (−CA )の結合の前に、脱保護化できた。The general methodology for chemical acylation of pCpA is to activation of the carbonyl group followed by the terminal adenosine (the 2° and 3° amru groups are Intersubstitutes quickly in aqueous solution. ) and an ester bond with a diol. a Minoacylation reaction involves the acylation of the exocyclic amine 7 group and the 2° of adenosine. It is complicated because it prefers a 3° nodalization. When α-7 amino group is protected, amino Significantly increases the stability of anruester linkeno against hydrolysis and , inhibits the polymerization reaction during carboxyl group activation (Sehubert and Pinek, (1974) BIochi+aie56:383). but However, the protected group is must be removed in order to be Recently, Brunner (Kreig et al, (1986) Proc, Natl, A cad, Sci, USA 83:8U04: Wiedmann et al, (1987) Nature (Lond on) 328:830: Ohnson et al, A (1976) BiocheIIstry 15:569; Baldini, et al ,, (198g) Biochemistry 27:7X51) The following was shown. Aminoacyl pCpA with α-ami7 group protected LRNA (-CA) without hydrolyzing the amino a/le ester bond. ) could be deprotected before conjugation.

tRNAPc’u−の7ミモ 外アミンが0−ニトロフェニルスルフェニルクロライド(NFS−CI)によっ て保護しただけの最小限の保護がなされたものが示されている。アミノ酸のα− アミノ基は又、NFS基によって保護される。NFS−pCpAは活性化剤とし てN、N−カルボニルジイミダゾールを用い、N−ブロック化Pheによってア /ル化された。NFS保護基は/アミンから除去され、アミノ酸は水性チオサル フェートを用いて非常に高い効率で生産された(Lapidot et al、 、 (1970) Biochem、 Biophys、 Res、 Coat  38:559and He1kkila et al、、 (1983) A cta、 Chet 5cand、 B37:857) o アシル化反応^ 脱保護化反応は全体として14%の効率で行われ(未発表結果によればモデルと した物質のアシル化反応の主な制御因子は2°、3°−ジアシル化反応であった と思われる)、たとえとして、14%であった効率はHechtとBrunne rによって示された効率、3−4%と比べると好ましい(Kreig et a l、、(1986) Proc、 Natl、 Aead、 Sci、 USA  83:8604; WiedlIIann et al、、(19B?) N ature (London) 328:830; Johnson@et a l、、( 1976) Biochemistry 15:569; Ba1dini、  et al、、(1988) BiocheIIistry@27:7951: Heckler et al、、(1984) Tedrahadron 40 :87; and Heckler at al、、(19W4) BiocheIIistry 23:1468)。しかしながら、Chlade k (Happ et al、、(19B?) J。7 mimo of tRNAPc’u- External amines are treated with 0-nitrophenylsulfenyl chloride (NFS-CI). The minimum level of protection is shown. Amino acid α- Amino groups are also protected by NFS groups. NFS-pCpA is used as an activator. using N,N-carbonyldiimidazole with N-blocked Phe. / has been made into a file. The NFS protecting group is removed from the /amine and the amino acid is converted into an aqueous thiosal was produced with very high efficiency using phate (Lapidot et al. , (1970) Biochem, Biophys, Res, Coat 38:559 and He1kkila et al, (1983) A cta, Chet 5cand, B37:857) o Acylation reaction^ The deprotection reaction was performed with an overall efficiency of 14% (according to unpublished results, compared to the model). The main controlling factor for the acylation reaction of the substance was the 2°, 3°-diacylation reaction. As an example, the efficiency of 14% is the same as that of Hecht and Brunne. Favorable compared to the efficiency shown by r, 3-4% (Kreig et a l, (1986) Proc, Natl, Aead, Sci, USA 83:8604; WiedlIIann et al, (19B?) N ature (London) 328:830; Johnson@et a l,,( 1976) Biochemistry 15:569; Baldini, et al., (1988) BiocheIIstry@27:7951: Heckler et al., (1984) Tedrahadron 40 :87; and Heckler at al, (19W4) Bioche IIstry 23:1468). However, Chlade k (Happ et al, (19B?) J.

Org、 Che++、 52:5387)は最近、異なる方法論で5−cpc p^のアミノアシル化反応を行い、最終的に26%の効率であったことを報告し た。Org, Che++, 52:5387) recently reported that 5-cpc conducted an aminoacylation reaction of p^ and reported that the final efficiency was 26%. Ta.

化学的なアシル化反応(全量80μL)は、以下のものを含む。: 600BM  pCpA−Phe(40μg)、 10μM tRNA’c’u”a (20 μg、 これはゲルで精製化された後に脱塩、凍結乾燥されたも)) 、 55 *M HEPES (pH7,5)、 2508M ATP、 15mM Ml IC12,20mg/mL、 DMSO(10%v/v)と200−ff−ニッ トのT4 RNA リガーゼ。反応混合液は、37℃で12分間加温され、2. 5M Na0Ac (pH4,5)を10%V/Vニなるように添加して反応を 停止された。ただし1回の抽出と沈澱を行っただけであった。ジーNFSで保護 されたアミ/アシルpCpAもT4 RNA リガーゼの基質となった。しかし ながら、結合した後説保護基化するよりもむしろ、脱保護基化した後結合する方 がより高い効率のアミノアシルtRNAが得られた。完全に脱保護化されたpC pA−PheはT4 RNAリガーゼを用いて直接tRNAPc”u”a (− CA)に結合されたくアンチコドンループ置換方法を用いて、直接末端を切除さ れたサブレ・ノサーtRNAが合成されたことに注意せよ)。The chemical acylation reaction (total volume 80 μL) included the following: : 600BM pCpA-Phe (40 μg), 10 μM tRNA’c’u”a (20 μg, which was purified by gel, desalted, and lyophilized)), 55 *M HEPES (pH 7,5), 2508M ATP, 15mM Ml IC12, 20 mg/mL, DMSO (10% v/v) and 200-ff-ni T4 RNA ligase. The reaction mixture was warmed to 37° C. for 12 minutes; 2. Add 5M Na0Ac (pH 4,5) to 10% V/V to start the reaction. Suspended. However, only one extraction and precipitation was performed. Protected with G-NFS The amyl/acyl pCpA obtained also became a substrate for T4 RNA ligase. but However, it is preferable to deprotect and then conjugate rather than to conjugate with a protective group. Aminoacyl-tRNA with higher efficiency was obtained. Completely deprotected pC pA-Phe was directly ligated to tRNAPc"u"a (- The end was directly excised using the anticodon loop replacement method. (Note that the sable nocer tRNA was synthesized).

3H−Pheの精製サプレッサーへの取り込みを解析した結果から、Phe−t RNAPchu−の効率は35%であった(ゲル電気泳動法による解析によって tRNAPchu”+ (−CA)の80=90%が同じ移動度のLRNAPc huIIQに転換された)。この方法を用いてtRNAPc’u・11(−CA )はまた、D−フェニルアラニン<D−Phe)、(S)−1)−二トロフェ二 ルアラニン(p−NO2−Phe)+ (S)−p−ホモフェニルアラニン(2 −アミノ−4−フェニルブタノイノクアンノド、 HPhe)、(S)−1)− フロロフェニルアラニン(p−FPhe)、(S)−3−アミノ−2−ベノジル プロピオニノク アシッド(ABPA)及び<5)−2−ヒドロキシ−3−フェ ニルプロピオニック ア/、ド(PLA)を用いてアシル化された(この場合α −ヒドロ牛)保護基は用いられなかった)。これらのアミノアシルtRNAは試 験管内タンパク質合成反応系を用いて、変異型β−ラクタマーゼを合成するのに 使われた(下記参照)。アミノア/ル化反応を効率的に行うために、酸不安定な 保護基、水素添加により除去できる保護基、あるいは保護されていないRNAの アミノアシル化に利用できる非選択的リパーゼの検索などの努力が現在、行われ ている。水素添加や酸によって除去可能な保護基は、自然に存在しないアミノ酸 の側鎖の保護も又、単純化するであろう。From the results of analyzing the uptake of 3H-Phe into purified suppressors, it was found that Phe-t The efficiency of RNAPchu- was 35% (based on analysis by gel electrophoresis). 80 = 90% of tRNAPchu” + (-CA) is LRNAPc with the same mobility (converted to huIIQ). Using this method, tRNAPc’u・11(-CA ) is also D-phenylalanine<D-Phe), (S)-1)-nitrophenyl Lualanine (p-NO2-Phe) + (S)-p-homophenylalanine (2 -Amino-4-phenylbutanoinoquinodo, HPhe), (S)-1)- Fluorophenylalanine (p-FPhe), (S)-3-amino-2-benozyl Propioninoc acid (ABPA) and <5)-2-hydroxy-3-phene Acylated using nylpropionic a/, do (PLA) (in this case α -hydrobin) protecting groups were not used). These aminoacyl-tRNAs are To synthesize mutant β-lactamase using an in vitro protein synthesis reaction system. used (see below). In order to carry out the aminoalization reaction efficiently, acid-labile Protecting groups, protecting groups that can be removed by hydrogenation, or protecting groups of unprotected RNA. Efforts are currently being made to search for non-selective lipases that can be used for aminoacylation. ing. Protecting groups that can be removed by hydrogenation or acid can be used to protect amino acids that do not occur naturally. Protection of the side chains of will also be simplified.

における 、 pF66a+nと酵素的に[3H]フエニルアラニン存在下でアシル化されたサ ブレ0.サー (30%ア/ル化された)で最終濃度167μg/mLに調製さ れたものを用いて開始された試験管内反応で、活性型β−ラクタマーゼが5.5 −L5μg/lの効率で作られた。In, pF66a+n and the enzyme enzymatically acylated in the presence of [3H]phenylalanine. Shake 0. (30% aluminized) to a final concentration of 167 μg/mL. In an in vitro reaction initiated using -L was made with an efficiency of 5 μg/l.

これは抑制効率の15−20%に相当する(図8)。I)CIIA−Pheを用 いて化学的にアシル化されたサブレ・ノサー(3鴎ア/ル化)は、2.8−7. 5Hg/mLの効率であった。これは1 +aLの反応液から7−15%の全体 としての効率で酵素をほとんど均一に精製するのに充分な効率である(図8)。This corresponds to 15-20% of the suppression efficiency (Figure 8). I) Using CIIA-Phe Chemically acylated sable nocer (3-aryl/aryl) is 2.8-7. The efficiency was 5 Hg/mL. This is 7-15% of the total from 1+aL of reaction solution. The efficiency is sufficient to purify the enzyme to almost uniformity (Figure 8).

精製法として、アンモニウムサルフェートによる沈澱と、それに続くタロマドフ ォーカシングと陰イオン交換クロマトグラフィーを用いた。重要な点として、精 製したβ−ラクタマーゼのkcstとKMは試験管内で作られた野生型酵素の値 と同一であった(図10)。[3H] −Phe−tRNAPchu・9によっ て部位特異的にβ−ラクタマーゼに挿入された3Hフエニルアラニンはペプチド マツピング実験によって確認された。TREMβ−ラクタマーゼにはトリプシン によって分解可能な27@所の部分があり、5個のフェニルアラニン残機が存在 する(Sutcliffe、 (197B) Proc、 Natl、 Aca d、 Sci USA 75:3737; A+mbler a獅п@5cot t (1978) Proc、 Natl、 Acad、 Sci、 USA 75 :3732: Po1litt and Zalkin、 i1983) J。Purification methods include ammonium sulfate precipitation followed by talomadoff Focusing and anion exchange chromatography were used. Importantly, kcst and KM of the produced β-lactamase are the values of the wild-type enzyme produced in vitro. (Figure 10). [3H]-Phe-tRNAPchu・9 The 3H phenylalanine site-specifically inserted into β-lactamase is Confirmed by mapping experiment. Trypsin for TREM β-lactamase There are 27 parts that can be decomposed by, and there are 5 phenylalanine residues. (Sutcliffe, (197B) Proc, Natl, Aca d, Sci USA 75:3737; A+ambler ashiп@5cot t (1978) Proc, Natl, Acad, Sci, USA 75 :3732: Po1litt and Zalkin, i1983) J.

Baeteriol、 153:27)。これらの5個のフェニルアラニンは2 8のトリブソン分解断片のうちの4個に分布している。この内の一つは8残基よ りなるペプチドでPhe 66とPhe 72の両方を含んでいる。β−ラクタ マーゼは[”lf]フェニルアラニン存在下では、pSG7より試験管内反応に より合成された。精製された放射標識酵素はトリプシンで分解され、断片は逆相 FPLCによって分離された(図9)。RTEMβ−ラクタマーゼ中の[3H]  −Pheの部位に一致して4つの明解な放射標識のピークが観察された(Su tcliffe、 (1978) Proc、 Natl、 Acad、 Se i USA 7S:3737; Ambler a獅■ Scott (197B) Proc、 Natl、 Acad、 Sci、  LISA 75:3732; Po1litt and Z≠撃汲奄氏B (19g3) J、 Baeteriol、 153+27: Fisher  et al、、 (198) Biochemistry P9:21195 and Knowles (1985) Ace、 Cet Res、 18: 97)。フラクション44と45に溶出されたピークは他の3つのピークに比較 して2倍のカウントを持っており、ペプチドのFfi6とF72を含んでいると 考えられた。[’llコーPhe−tRNA’ellu@+1存在下でpF66 amがら試験管内反応で合成されたβ−ラクタマーゼからのトリプソン分解ペプ チドの同様の解析は一つの放射活性ピークを示す。野生型(pSG7)と抑制型 (pF66am)の両者においてフラクション44に放射活性が溶出されたとい う事実は野生型の実験においてこのピークが他のそれに比べて2倍の放射活性を 持つという観察結果と共に、抑制実験において[3H]−Pheが標的とする部 位(F1a)に挿入されたということを強く示唆する。Baeteriol, 153:27). These five phenylalanines are 2 It is distributed in 4 out of 8 tribson degradation fragments. One of these is 8 residues This peptide contains both Phe 66 and Phe 72. β-lacta In the presence of [”lf]phenylalanine, pSG7 was more susceptible to in vitro reactions. more synthesized. The purified radiolabeled enzyme is digested with trypsin, and the fragments are separated using reverse-phase Separated by FPLC (Figure 9). [3H] in RTEM β-lactamase -Four clear radiolabel peaks were observed corresponding to the site of -Phe (Su tcliffe, (1978) Proc, Natl, Acad, Se i USA 7S:3737; Ambler ashi ■ Scott (197B) Proc, Natl, Acad, Sci, LISA 75:3732; Po1litt and Z≠Gekkumiya B (19g3) J, Baeteriol, 153+27: Fisher et al, (198) Biochemistry P9:21195 and Knowles (1985) Ace, Cet Res, 18: 97). The peaks eluted in fractions 44 and 45 are compared to the other three peaks. It has double the count and contains the peptides Ffi6 and F72. it was thought. pF66 in the presence of Phe-tRNA'ellu@+1 Trypson-cleaved peptide from β-lactamase synthesized in vitro from am A similar analysis of Tido shows one radioactive peak. Wild type (pSG7) and suppressed type (pF66am), radioactivity was eluted in fraction 44. The fact is that in wild-type experiments, this peak had twice as much radioactivity as the other peaks. Along with the observation that [3H]-Phe has This strongly suggests that it was inserted at position (F1a).

フェニルアラニンアナログのD−PHe、Hphe、 ABPAそしてPLAは 各々サプレッサーtRNAに上記のように結合された。[35S]−メチオニン 存在下で行われた試験管内タンパク質合成反応は、p−FPhe、 ++−NO 2PheそしてHpheの反応においての同様のレベルの放射活性が、トリクロ ロ酢酸(TCA)沈澱物の中に取り込まれた結果となった。これらの反応におい て合成されたβ−ラクタマーゼの酵素反応速度の解析は同様のKMを持つが異な るkcstを持つことを示した(図10)。精製されたp−N02Pheそして Hphe変異型の直接的な定量は不可能であった。なぜならば、両者の変異型は 精製の試みの中で失活したからである。結果として、 [35幻−メチオニンの TC^沈澱物への取り込みがこれらの変異型の直接的な比較定量化のために用い られた。D−PHe、 PLAそしてABPAを用いた実験ではβ−ラクタマー ゼ活性またはタンパク質合成は検出できなかった。The phenylalanine analogs D-PHe, Hphe, ABPA and PLA are Each was coupled to a suppressor tRNA as described above. [35S]-Methionine In vitro protein synthesis reactions performed in the presence of p-FPhe, ++-NO Similar levels of radioactivity in the reactions of 2Phe and Hphe As a result, chloroacetic acid (TCA) was incorporated into the precipitate. The smell of these reactions Analysis of the enzymatic reaction rate of β-lactamases synthesized by (Fig. 10). Purified p-N02Phe and Direct quantification of Hphe variants was not possible. This is because both mutant types This is because it was deactivated during attempts at purification. As a result, [35 phantom-methionine Incorporation into TC^ precipitates was used for direct comparative quantification of these variants. It was done. In experiments using D-PHe, PLA and ABPA, β-lactamer No enzyme activity or protein synthesis could be detected.

これらの結果はフェニルアラニンの場合、原子構造、及び電子特性の異なるアナ ログをタンパク質の中に置換できることを示す。Phe 6Bをチロシンに置換 すること、それは原子構造的に(4−OH基)及び電子構造的に(−NO2は良 性のπ−電子供与体) Pheとは異なっており、その置換はkcstを1とし て約2分の1の減少とKMに対しては何等の影響もなかった。同様に、Phe  66をp−ニトロフェニルアラニンに置換することはこの場合も再び原子構造的 (4−NO2基)と電子構造的(−OH基はπ電子の良質の受容体)に異なって おり、kaatの2倍の減少とKMに対して明らかに影響のない結果となった。These results are based on different analyzes of atomic structure and electronic properties in the case of phenylalanine. We show that logs can be substituted into proteins. Replace Phe 6B with tyrosine atomically (4-OH group) and electronically (-NO2 is a good π-electron donor) is different from Phe, and its substitution is performed when kcst is 1. There was a decrease of approximately one-half and no effect on KM. Similarly, Phe Substituting 66 with p-nitrophenylalanine again changes the atomic structure in this case. (4-NO2 group) and electronic structure (-OH group is a good acceptor of π electrons). The result was a 2-fold decrease in kaat and no apparent effect on KM.

一方、Phe 66をp−フルオロフェニルアラニンに置換するとこの場合は原 子的にも電子的にもPheに同様であるが、kc、tはやや上昇するが、Knに 影響は見られなかった。Phe 66をホモフェニルアラニンに置換すると、こ の場合は電子的にPheと同様であり、原子構造として非常に異なるがkc、は 約6倍減少し、rnが上昇した。HPheとp−NO2Pheの変異型は両者共 に原子構造で顕著な変化が起こるが、両者共不安定であり、おそらくタンパク質 の巻き込み(unfold)が起こらず精製過程でタンパク質分解を受けたと思 われた。On the other hand, when Phe 66 is replaced with p-fluorophenylalanine, the original Physically and electronically, it is similar to Phe, but kc and t increase slightly, but Kn No effect was observed. When Phe 66 is replaced with homophenylalanine, this is electronically similar to Phe, and has a very different atomic structure, but kc is It decreased by about 6 times and rn increased. Both HPhe and p-NO2Phe variants are Significant changes in atomic structure occur in both proteins, but both are unstable and likely proteins. It is thought that protein degradation occurred during the purification process because no unfolding occurred. I was disappointed.

アミノリンケージをエステルリンケージ(PLA)に置換すること、骨格に追加 のメチレン基を添加すること(ABPA)あるいは立体的にα−カーボン(DP he)を変化させることによってタンパク質骨格を改変しようと試みたが、タン パク質合成も酵素活性も検出されなかった。現在のところ、これらの結果がタン パク質の巻き込みや安定性(PHeeもがプロリン残基に近接している)が損な われること、あるいはこれらアミノ酸がリボゾームのAサイトの受容体として機 能しないことによるかどうかは明かではない。PLAはポリフェニルアラニンの アミノ末端の位置に結合することが報告されており(Herve and Ch apevjll、 (1965) J、 Mo1. Biol、 13ニア57 ) 、N−アセチル−D−フェニルアラニンがポリ−(U)メツセージに反応し てP−サイト供与体として充分に機能しないことも報告されている(Roses ser et al。Replacing the amino linkage with an ester linkage (PLA), adding to the backbone methylene group (ABPA) or sterically α-carbon (DP Attempts were made to modify the protein backbone by changing he), but Neither protein synthesis nor enzyme activity was detected. Currently, these results are Protein involvement and stability (PHee is also close to proline residues) are impaired. or that these amino acids function as ribosomal A-site receptors. It is unclear whether this is due to the inability to do so. PLA is polyphenylalanine It has been reported that it binds to the amino terminal position (Herve and Ch. apevjll, (1965) J, Mo1. Biol, 13 Near 57 ), N-acetyl-D-phenylalanine reacts with poly-(U) message. It has also been reported that Roses does not function sufficiently as a P-site donor. ser et al.

(1986) Biochemistry 25:6361 and Heck ler et al、、(1983) J、 Biol、 bhew。(1986) Biochemistry 25:6361 and Heck ler et al., (1983) J. Biol, bhew.

258:4492)、ヤマネ(yamane)らはD−Tyr−tRNA−EF −Tuの三次複合体のKdlssはL−Tyr−tRNA−EF−Tuの三次複 合体のKdlssよりも25倍高いことを報告した(yamane etat、 、(1981) BiocheIlistry 20ニア059) a EF− TuとD−Phe−tRNAPchu@+の間の三次■ 合体形成の同様なレベルの立体化学的な選択性により試験管内反応時のアミノア フルエステルの実質的な加水分解を起こすと共に、リボゾームへのアミノアフル tRNAに対するEF−Tu媒介の結合が非常に低い結果となる。258:4492), Yamane et al. Kdlss of the tertiary complex of -Tu is the tertiary complex of L-Tyr-tRNA-EF-Tu. reported that it was 25 times higher than the combined Kdlss (yamane etat, , (1981) BiocheIlistry 20 Near 059) a EF- Tertiary ■ between Tu and D-Phe-tRNAPchu@+ A similar level of stereochemical selectivity in coalescent formation allows amino acids to be used during in vitro reactions. As well as causing substantial hydrolysis of the full ester, the aminoaflu to the ribosome This results in very low EF-Tu mediated binding to tRNA.

変異株の触媒定数や特異性を解析するため、又、ESRや蛍光スペクトロスコピ ー等のような技術を用いてタンパク質構造を明らかにするための機械的あるいは 7ノピングの限定的な解析を行うために、充分なタンパク質が精製されうる。試 験管内タンパク質合成系tRNA産生の方法、そしてtRNAアミノアンル化反 応化学の改良によってこの目的のために変異株タンパク質がミリグラムの単位で 産生ずることが可能となる。In order to analyze the catalytic constant and specificity of mutant strains, we also used ESR and fluorescence spectroscopy. Mechanical or Sufficient protein can be purified to perform a limited analysis of 7noping. trial In vitro protein synthesis method for tRNA production and tRNA aminountylation reaction Thanks to improvements in chemical chemistry, mutant proteins can be produced in milligram quantities for this purpose. It becomes possible to produce

前述したように、この発明は改変されたタンパク質産生の改良された方法を提供 することで評価されるであろう。この方法は迅速、藺略、そして万能の利用価値 がある。As mentioned above, this invention provides an improved method of producing engineered proteins. You will be evaluated by doing so. This method is quick, easy, and versatile. There is.

この明細書に述べられた全ての出版物と特許出願はこの発明の適する技術を持っ た人たち(当業者)の技術レベルを示している。全ての出版物と特許出願はあた かも各々の出版物あるいは特許出願が特別に独立して引用されて、援用されてい る。発明の内容は、ここに完全に著述された。通常の技術を持った人にとって、 この特許請求の範囲の精神、あるいは目指す方向から離れることなく多くの変更 や改変を加えることが可能であることは明白である。All publications and patent applications mentioned in this specification are of interest to this invention. It shows the technical level of the people (those skilled in the art). All publications and patent applications are located here. Each publication or patent application may be specifically and independently cited and incorporated by reference. Ru. The subject matter of the invention is fully written herein. For people with normal skills, Many changes may be made without departing from the spirit or intended direction of the claims. It is clear that modifications and modifications can be made.

FfG、J。FfG, J.

= −21,5 FIG、−5゜ FIG、−6゜ 弔1港、知−に虜、ぶへ゛ FIG、J。= −21,5 FIG, -5° FIG, -6° Condolence 1 port, captivated by knowledge, Buhei FIG., J.

D−Phe pF6Eiam D−PlrtRNAにUAOfFiG、JO。UAOfFiG, JO for D-Phe pF6Eiam D-PlrtRNA.

国際調査報告international search report

Claims (42)

【特許請求の範囲】[Claims] 1.自然に存在しないアミノ酸アナローダをタンパク質中に部位特異的に取り込 ませるための方法であって、当該方法は次の(a),(b)を備えたことを特徴 とする方法: (a)前記タンパク質をコードするmRNA配列中の少なくとも1つの部位に前 もって選択されたコドンを導入すること;および(b)前記自然に存在しないア ミノ酸アナローダを、合成途中のポリペプチド鎖の前もって選択されたコドンの 位置に重合させることのできるアミノアシルtRNAアナローダを含むタンパク 質合成系中において前記mRNA配列を翻訳すること。1. Site-specific incorporation of non-naturally occurring amino acid analogs into proteins A method for making How to: (a) at least one site in the mRNA sequence encoding said protein; (b) introducing said non-naturally selected codon; and (b) introducing said non-naturally selected codon. amino acid analogues at preselected codons in the polypeptide chain during synthesis. Proteins containing aminoacyl-tRNA analogues that can be polymerized at positions Translating said mRNA sequence in a quality synthesis system. 2.タンパク質合成系が試験管内タンパク質合成系である第1項に記載の方法。2. 2. The method according to item 1, wherein the protein synthesis system is an in vitro protein synthesis system. 3.試験管内タンパク質合成系が以下のものから調製されている第2項に記載の 方法: a)大腸菌; b)ばくしゅ酵母菌; c)ウイードジヤーム; d)兎せきがきゅう。3. The in vitro protein synthesis system described in paragraph 2 is prepared from the following: Method: a) Escherichia coli; b) Exposure yeast; c) Weed yam; d) Rabbit cough. 4.前もって選択されたコドンが翻訳停止コドンである第1項に記載の方法。4. 2. The method of paragraph 1, wherein the preselected codon is a translation stop codon. 5.前もって選択されたコドンがUGA(アンバー)コドンである第4項に記載 の方法。5. According to paragraph 4, the preselected codon is a UGA (amber) codon. the method of. 6.前もって選択されたコドンが前もって定められた部位に挿入される第4項に 記載の方法。6. In the fourth section, a preselected codon is inserted at a predetermined site. Method described. 7.自然に存在しないアミノ酸アナローダが以下の群から選択されたものである 第1項に記載の方法: i)修飾された自然のアミノ酸; ii)修飾された非荷電アミノ酸; iii)修飾された酸性アミノ酸; iv)修飾された塩基性アミノ酸; v)非アルファ型アミノ酸; vi)φ,φ角を変換したアミノ酸; vii)ニトロ、アミジン、ヒドロキシルアミン、キノン、脂肪族化合物、環状 および不飽和化学基の群から選ばれた官能基を含むアミノ酸。7. A non-naturally occurring amino acid analog is selected from the following groups: The method described in paragraph 1: i) modified natural amino acids; ii) modified uncharged amino acids; iii) modified acidic amino acids; iv) modified basic amino acids; v) non-alpha amino acids; vi) φ, amino acid with φ angle converted; vii) Nitro, amidine, hydroxylamine, quinone, aliphatic compound, cyclic and an amino acid containing a functional group selected from the group of unsaturated chemical groups. 8.アミノアシル化tRHAアナローダは、前もって選択されたコドンを認識す ることのできるタンパク質合成系における唯一のアミノアシルtRNA分子であ る第1項に記載の方法。8. Aminoacylated tRHA analogs recognize preselected codons. It is the only aminoacyl-tRNA molecule in the protein synthesis system that can The method according to paragraph 1. 9.前もって選択されたコドンがタンパク質をコードするmRNA配列の1つの 部位に導入される第1項に記載の方法。9. Pre-selected codons are used in one of the mRNA sequences that encode a protein. The method according to paragraph 1, wherein the method is introduced into the site. 10.タンパク質が約10000ダルトン以上の分子量を持つ第1項に記載の方 法。10. Persons described in paragraph 1 whose protein has a molecular weight of approximately 10,000 Daltons or more Law. 11.自然に存在しないアミノ酸アナローダが以下の部位から約100オングス トローム以内に位置する第1項に記載の方法:a)基質結合部位; b)酵素活性部位; c)タンパク質とタンパク質間の界面;d)コファクターの結合部位; e)リガンド(アゴニストまたはアンタゴニスト)結合部位。11. Approximately 100 ounces of non-naturally occurring amino acid analogues from the following sites: The method according to paragraph 1, located within the troome: a) a substrate binding site; b) enzyme active site; c) protein-protein interfaces; d) binding sites for cofactors; e) Ligand (agonist or antagonist) binding site. 12.第1項、第8項または第10項に記載の方法により合成されるタンパク質 。12. Protein synthesized by the method described in item 1, item 8 or item 10 . 13.タンパク質が1または複数の前もって定められた部位に十分化学量論的に 置換されている第12項に係るタンパク質。13. protein is fully stoichiometric to one or more predetermined sites. A protein according to item 12 that is substituted. 14.タンパク質が1または複数の前もって定められた部位に十分均一に置換さ れている第12項に係るタンパク質。14. The protein is sufficiently uniformly substituted at one or more predetermined sites. The protein according to item 12, which is 15.タンパク質がその置換において十分均一である第13項に係るタンパク質 。15. The protein according to clause 13, wherein the protein is sufficiently homogeneous in its substitutions. . 16.タンパク質の物理的,化学的または生化学的性質の決定のための方法であ って、当該方法は次のa),b)の手順を備えていることを特徴とする方法:a )第1項、第8項または第10項に記載の方法により特異的部位で化学量論的に 置換される十分に純粋なタンパク質を合成すること;およびb)タンパク質の物 理的あるいは生化学的性質を解析すること。16. A method for determining the physical, chemical or biochemical properties of proteins. Therefore, the method is characterized in that it comprises the following steps a) and b): a. ) stoichiometrically at a specific site by the method described in Section 1, Section 8 or Section 10. synthesizing a sufficiently pure protein to be replaced; and b) the protein product. Analyzing physical or biochemical properties. 17.タンパク質がX線結晶学あるいはNMRによって解析される第16項に記 載の方法。17. As described in Section 16, the protein is analyzed by X-ray crystallography or NMR. How to put it on. 18.タンパク質の物理的あるいは生化学的性質の解析が以下のことを決定する 第16項に記載の方法: a)ポリペプチド鎖の静力学的特性; b)酵素反応の作用メカニズム; c)タンパク質のリガンド結合の特異性;d)目的とするタンパク質のアミノ酸 残基の基質との動的相互作用;e)タンパク質のホールディング; f)タンパク質と他のタンパク質、核酸または糖との相互反応。18. Analysis of the physical or biochemical properties of proteins determines: The method described in paragraph 16: a) Static properties of the polypeptide chain; b) Mechanism of action of enzymatic reactions; c) Specificity of ligand binding of the protein; d) Amino acid of the protein of interest Dynamic interactions of residues with substrates; e) protein folding; f) Interaction of proteins with other proteins, nucleic acids or sugars. 19.タンパク質が自然に存在しないアミノ酸アナローダの約100オングスト ロームの範囲で分析される第16項に記載の方法。19. Approximately 100 angst of amino acid analogues in which proteins do not occur naturally. 17. The method according to paragraph 16, wherein the method is analyzed in the loam range. 20.次のa),b)を備えタンパク質の前もって選択されたアミノ酸部位に多 数の択−的な置換を行うための方法: a)前もって選択されたアミノ酸部位に相当するメッセンジャ−RNAの部位を 、間違って翻訳されるコドンに置き換えたメッセンジャ−RNAを作る;b)メ ッセンジャ−RNAをアミノアシルtRNAアナローダを含む2つまたはそれ以 上の翻訳系を用いてタンパク質に翻訳し、前記において1つの翻訳系によって作 られたタンパク質は、前もって選択されたアミノ酸部位において他の系によって 作られたタンパク質と比較して異なっている。20. The following a), b) are provided, and multiple amino acids are present at preselected amino acid sites in the protein. Method for performing selective permutation of numbers: a) identify sites in the messenger RNA that correspond to preselected amino acid sites; , create a messenger RNA that replaces the mistranslated codon; b) The messenger RNA is combined with two or more aminoacyl-tRNA analogues. The protein is translated using the above translation system, and the protein produced by one translation system is The selected protein can then be processed by other systems at preselected amino acid sites. It is different compared to the protein made. 21.異なる翻訳系で作られたタンパク質の相違点が、アミノアシルtRNAに 結合した自然に存在しないアミノ酸アナローダを前もって選択することにより前 もって決定される第20項に記載の方法。21. Differences between proteins produced by different translation systems lead to aminoacyl-tRNA by preselecting a bound non-naturally occurring amino acid analogue. 21. The method according to paragraph 20. 22.タンパク質が約10000ダルトン以上の分子量を持つ第20項に記載の 方法。22. The protein according to item 20, wherein the protein has a molecular weight of about 10,000 Daltons or more. Method. 23.1つのアミノ酸部位が置換される第20項に記載の方法。23. The method of paragraph 20, wherein one amino acid position is substituted. 24.自然に存在しないアミノ酸の置換が以下の群から選択される第20項に記 載の方法。 i)d−フェニールアラニン; ii)(S)−p−ニトロフェニールアラニン;iii)(S)−ホモフェニー ルアラニン;iv)(S)−p−フルオロフェニールアラニン;v)(S)−3 −アミノ−2−ベンジルプロピオン酸;vi)(S)−2−ヒドロキシ−3−フ ェニールプロピオン酸。24. 20, wherein the non-naturally occurring amino acid substitution is selected from the group: How to put it on. i) d-phenylalanine; ii) (S)-p-nitrophenylalanine; iii) (S)-homopheny Lualanine; iv) (S)-p-fluorophenylalanine; v) (S)-3 -amino-2-benzylpropionic acid; vi) (S)-2-hydroxy-3-ph phenylpropionic acid. 25.間違って翻訳されるコドンが翻訳停止コドンである第20項に記載の方法 。25. The method according to paragraph 20, wherein the codon that is incorrectly translated is a translation stop codon. . 26.翻訳停止コドンがUGA(アンバー)である第25項に記載の方法。26. 26. The method according to item 25, wherein the translation stop codon is UGA (amber). 27.アミノアシルtRNAアナローダ分子を生成する方法であって、当該方法 は以下の手順を備えていることを特徴とする方法:a)マルチヌクレオチド分子 (HNM)の3′末端ヌクレオチドの2′あるいは3′リボシルヒドロキシル部 位にアミノアシル化結合によって前もって選択した自然に存在しないアミノ酸ア ナローダを結合させること、b)アミノアシル化されたマルチヌクレオチド分子 (アミノアシル−MNM)を、末端を切除したtRNA分子(tRNA(−Z) )に結合させ、前記において機能をもったアミノアシルtRNAアナローダ分子 が形成される。27. A method of producing an aminoacyl-tRNA analogue molecule, the method comprising: a method comprising the steps of: a) producing a multinucleotide molecule; 2' or 3' ribosyl hydroxyl part of the 3' terminal nucleotide of (HNM) a preselected non-naturally occurring amino acid molecule by an aminoacylation bond at the position b) an aminoacylated multinucleotide molecule; (aminoacyl-MNM), a tRNA molecule (tRNA(-Z)) with its end truncated ) and having a function in the above aminoacyl-tRNA analogue molecule is formed. 28.マルチヌクレオチド分子(MNM)がtRNAの3′末端に相当する第2 7項に記載の方法。28. A multinucleotide molecule (MNM) is the second molecule corresponding to the 3' end of the tRNA. The method described in Section 7. 29.マルチヌクレオチド分子(MNM)がジヌクレオチドである第27項また は第28項に記載の方法。29. Clause 27 or where the multinucleotide molecule (MNM) is a dinucleotide; is the method described in Section 28. 30.ジヌクレオチドが5′pCpA3′である第29項に記載の方法。30. 30. The method of paragraph 29, wherein the dinucleotide is 5'pCpA3'. 31.マルチヌクレオチド分子(MNM)のtRNA(−Z)分子への結合が完 全なtRNA分子を作り出す第27項に記載の方法。31. The binding of the multinucleotide molecule (MNM) to the tRNA (-Z) molecule is completed. 28. The method of paragraph 27, wherein the entire tRNA molecule is produced. 32.tRHA(−Z)が読み取り終結後(ラン−オフ)の転写物から作られる 第27項に記載の方法。32. tRHA(-Z) is generated from run-off transcripts The method according to paragraph 27. 33.マルチヌクレオチド分子(MNM)の3′末端ヌクレオチドの2あるいは 3′リボシルヒドロキシ部位に前もって選択された自然界に存在しないアミノ酸 アナローダをアミノアシル化結合させる方法が、以下の手順によって行われるよ うにしたことを特徴とする第27項または第30項に記載の方法:a)MNM上 の反応化学基を保護剤によって保護すること;b)アミノ酸アナローダ上の非ア ミノアシル化反応基をブロック剤によって保護すること; c)ブロック剤によって保護したアミノ酸アナローダを用いてMNMをアシル化 すること、 d)保護された反応基から保護剤やブロック剤を除去すること。33. 2 or 3' terminal nucleotides of a multinucleotide molecule (MNM) Preselected non-naturally occurring amino acids in the 3'ribosyl hydroxy position The method for aminoacylating the analogoda is as follows: The method according to paragraph 27 or 30, characterized in that: a) on the MNM; b) protecting the reactive chemical groups on the amino acid analog with a protecting agent; protecting the minoacylated reactive group with a blocking agent; c) Acylation of MNMs using an amino acid analog protected by a blocking agent to do, d) Removing the protecting or blocking agent from the protected reactive group. 34.いくつかのあるいは全ての反応基を保護する手順が、以下の群から選択さ れたブロック剤あるいは保護剤を用いた手順で行われることを特徴とする第33 項に記載の方法: a)0−ニトロフェニルサルフェニル(NSP);b)β−シアノエチル(Et CNO);c)ベンジルオキシカルボニル(CBZ);d)9−フルオロエニル アメシルオキシカルボニル(FMOC);e)2−(4−ビフェニル)イソプロ ピルオキシカルボニル(BPOC);f)ビニルオキシカルボニル(VOC); g)テトラヒドロビラニル(THP);h)メトキシテトラヒドロビラニル; i)光感受性の基。34. The procedure for protecting some or all of the reactive groups is selected from the following group: No. 33, characterized in that the procedure is carried out using a blocking agent or a protective agent. The method described in section: a) 0-nitrophenylsulfenyl (NSP); b) β-cyanoethyl (Et CNO); c) benzyloxycarbonyl (CBZ); d) 9-fluoroenyl Amesyloxycarbonyl (FMOC); e) 2-(4-biphenyl)isopropropylene Pyroxycarbonyl (BPOC); f) Vinyloxycarbonyl (VOC); g) Tetrahydroviranyl (THP); h) Methoxytetrahydroviranyl; i) Photosensitive groups. 35.保護の手順がブロック剤及び保護剤の両方として0−ニトロフェニルサル フェニル(NSP)を用いて行われ第33項に記載の方法。35. The protection procedure uses 0-nitrophenyl sal as both a blocking agent and a protecting agent. 34. The method according to paragraph 33, carried out using phenyl (NSP). 36.アミノアシル−MNMのtRNA(−Z)への結合反応がT4RNAリガ ーゼ酵素によって形成される第27項に記載の方法。36. The binding reaction of aminoacyl-MNM to tRNA (-Z) is a T4RNA ligator. 28. The method of claim 27, wherein the 37.以下のものを有するアミノアシルtRNAアナローダ:a)式X−A−Y −M、ここで: X=tRNA分子の5′ヌクレオチド配列;A=アンチコドンのヌクレオチド; Y=tRNA分子の3′ヌクレオチド配列;M=以下の群から選ばれたアミノ酸 アナローダ:i)修飾した非荷電自然アミノ酸; ii)修飾した酸性の自然アミノ酸; iii)非アルファ型アミノ酸; b)M成分を合成途中のポリペプチド鎖に重合させ、それに続くペプチド重合の 受容体として働くように制御する活性。37. Aminoacyl-tRNA analogoder having the following: a) Formula X-A-Y -M, where: X = 5' nucleotide sequence of the tRNA molecule; A = nucleotide of the anticodon; Y = 3' nucleotide sequence of the tRNA molecule; M = amino acid selected from the following group: Anaroders: i) modified uncharged natural amino acids; ii) modified acidic natural amino acids; iii) non-alpha amino acids; b) Polymerize the M component into the polypeptide chain that is being synthesized, and then proceed with the subsequent peptide polymerization. Activity that controls it to act as a receptor. 38.Y成分が5′−pCpUpA−3′の3′末端を有する第37項に記載の 分子。38. Item 37, wherein the Y component has the 3' end of 5'-pCpUpA-3' molecule. 39.(S)−P−ニトロフェニールアラニンによってアミノアシル化されたt RNApchuoAに相当する第38項に記載の分子。 ここで: a)XはDループとアンチコドンループの部分を含むtRNAPchuaAの5 ′部分からなる; b)A(アンチコドン)はトリヌクレオチド5′−pCpUpA−3′からなる ;c)Yはアンチコドンループの一部分,可変ループ,TφCループそしてアク セプターステムを含むtRNAPchuoAの3′部分からなる;d)Mは(S )−p−ニトロフェニールアラニンである。39. t aminoacylated by (S)-P-nitrophenylalanine The molecule according to paragraph 38, corresponding to RNApchuoA. here: a) X is 5 of tRNAPchuaA, which includes the D loop and anticodon loop part ’ consists of part; b) A (anticodon) consists of the trinucleotide 5'-pCpUpA-3' ;c) Y is part of the anticodon loop, the variable loop, the TφC loop and the d) M consists of the 3' portion of tRNAPchuoA, including the scepter stem; d) M is (S )-p-nitrophenylalanine. 40.第37項に記載のアミノアシルtRNAアナローダ分子を含む翻訳系。40. 38. A translation system comprising an aminoacyl-tRNA analogue molecule according to item 37. 41.転写系で合成されたものが第37項に記載のアミノアシルtRNAアナロ ーダを含む翻訳系で翻訳される同時転写翻訳系。41. The aminoacyl-tRNA analog described in item 37 is synthesized by a transcription system. A simultaneous transcription-translation system that is translated by a translation system that includes a reader. 42.自然には存在しないアミノ酸が特定の部位に化学量論的に十分に置換され ている約10000ダルトン以上の十分に均一なタンパク質。42. Amino acids that do not exist in nature are substituted at specific sites with sufficient stoichiometry. A fully homogeneous protein of approximately 10,000 Daltons or more.
JP2501284A 1988-11-18 1989-11-15 A method for site-specifically introducing non-naturally occurring amino acids into proteins Pending JPH04504651A (en)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US27345588A 1988-11-18 1988-11-18
US273,455 1988-11-18
US33760189A 1989-04-13 1989-04-13
US337,601 1989-04-13

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04504651A true JPH04504651A (en) 1992-08-20

Family

ID=26956206

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2501284A Pending JPH04504651A (en) 1988-11-18 1989-11-15 A method for site-specifically introducing non-naturally occurring amino acids into proteins

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP0446299A4 (en)
JP (1) JPH04504651A (en)
KR (1) KR900702044A (en)
AU (1) AU649217B2 (en)
WO (1) WO1990005785A1 (en)

Families Citing this family (80)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU633538B2 (en) * 1988-11-18 1993-02-04 Regents Of The University Of California, The Conjugated polypeptides and methods for their preparation and use
DE69233331T3 (en) * 1991-11-22 2007-08-30 Affymetrix, Inc., Santa Clara Combinatorial Polymersynthesis Strategies
US6943034B1 (en) 1991-11-22 2005-09-13 Affymetrix, Inc. Combinatorial strategies for polymer synthesis
US5922545A (en) * 1993-10-29 1999-07-13 Affymax Technologies N.V. In vitro peptide and antibody display libraries
US6358689B1 (en) 1994-05-11 2002-03-19 Boston University Detection of markers in nascent proteins
US5643722A (en) * 1994-05-11 1997-07-01 Trustees Of Boston University Methods for the detection and isolation of proteins
US6210941B1 (en) 1997-06-27 2001-04-03 The Trustees Of Boston University Methods for the detection and isolation of proteins
US5986076A (en) * 1994-05-11 1999-11-16 Trustees Of Boston University Photocleavable agents and conjugates for the detection and isolation of biomolecules
US6239273B1 (en) 1995-02-27 2001-05-29 Affymetrix, Inc. Printing molecular library arrays
US6537776B1 (en) 1999-06-14 2003-03-25 Diversa Corporation Synthetic ligation reassembly in directed evolution
ATE234674T1 (en) * 1996-11-14 2003-04-15 Affymetrix Inc CHEMICAL AMPLIFICATION FOR SYNTHESIS OF PATTERN ORDERS
GB9722131D0 (en) 1997-10-20 1997-12-17 Medical Res Council Method
AU5460500A (en) 1999-06-04 2000-12-28 Massachusetts Institute Of Technology Compositions and methods for the screening of compounds to enhance or reduce apoptosis
US6306628B1 (en) 1999-08-25 2001-10-23 Ambergen, Incorporated Methods for the detection, analysis and isolation of Nascent proteins
AU2001249170A1 (en) * 2000-03-13 2001-09-24 Aptagen Method for modifying a nucleic acid
US7252932B1 (en) 2000-08-23 2007-08-07 Ambergen, Inc. Methods for the detection, analysis and isolation of nascent proteins
KR100401296B1 (en) * 2000-12-27 2003-10-11 드림바이오젠 주식회사 Protein Muteins Modified By Modifying Materials And Method For Producing The Same
JP4061043B2 (en) 2000-12-28 2008-03-12 株式会社ポストゲノム研究所 Method for producing peptide etc. by in vitro transcription / translation system
WO2002059601A1 (en) * 2001-01-23 2002-08-01 President And Fellows Of Harvard College Nucleic-acid programmable protein arrays
WO2002102820A1 (en) 2001-06-20 2002-12-27 Nuevolution A/S Nucleoside derivatives for library preparation
GB0115841D0 (en) 2001-06-28 2001-08-22 Medical Res Council Ligand
EP1440083B1 (en) 2001-10-25 2013-01-02 Medical Research Council Molecules
WO2003046195A1 (en) * 2001-11-30 2003-06-05 Novozymes A/S Method for generating a site-specific library of variants
US7288372B2 (en) 2002-01-17 2007-10-30 Ambergen, Inc. Methods for the preparation of chemically misaminoacylated tRNA via protective groups
US7413854B2 (en) 2002-03-15 2008-08-19 Nuevolution A/S Method for synthesising templated molecules
US20060002935A1 (en) 2002-06-28 2006-01-05 Domantis Limited Tumor Necrosis Factor Receptor 1 antagonists and methods of use therefor
US9321832B2 (en) 2002-06-28 2016-04-26 Domantis Limited Ligand
US10730906B2 (en) 2002-08-01 2020-08-04 Nuevolutions A/S Multi-step synthesis of templated molecules
EP3299463B1 (en) 2002-10-30 2020-10-21 Nuevolution A/S Enzymatic encoding
WO2004056994A2 (en) 2002-12-19 2004-07-08 Nuevolution A/S Quasirandom structure and function guided synthesis methods
WO2004074429A2 (en) 2003-02-21 2004-09-02 Nuevolution A/S Method for producing second-generation library
DE602004019764D1 (en) 2003-03-20 2009-04-16 Nuevolution As LIGATION-RELATED CODING OF SMALL MOLECULES
DE10336705A1 (en) * 2003-08-06 2005-03-10 Rina Netzwerk Rna Technologien Process for the preparation of a lysate for cell-free protein biosynthesis
WO2005026387A1 (en) 2003-09-18 2005-03-24 Nuevolution A/S A method for obtaining structural information concerning an encoded molecule and method for selecting compounds
AU2005211362B2 (en) 2004-02-02 2008-03-13 Ambrx, Inc. Modified human interferon polypeptides and their uses
AU2005319099B2 (en) 2004-02-02 2010-09-16 Ambrx, Inc. Modified human growth hormone
EP1730277B1 (en) 2004-03-22 2009-10-28 Nuevolution A/S Ligational encoding using building block oligonucleotides
CA2568952C (en) 2004-06-18 2019-05-21 Ambrx, Inc. Novel antigen-binding polypeptides and their uses
CN101724071A (en) 2004-10-08 2010-06-09 杜门蒂斯有限公司 Single domain antibodies against TNFRl and methods of use therefor
JP4990792B2 (en) 2004-12-22 2012-08-01 アンブレツクス・インコーポレイテツド Compositions of aminoacyl-tRNA synthetases and uses thereof
EP1836316A4 (en) 2004-12-22 2009-07-22 Ambrx Inc Methods for expression and purification of recombinant human growth hormone
JP5425398B2 (en) 2004-12-22 2014-02-26 アンブレツクス・インコーポレイテツド Compositions comprising unnatural amino acids and polypeptides, methods relating to unnatural amino acids and polypeptides, and uses of unnatural amino acids and polypeptides
NZ555386A (en) 2004-12-22 2011-01-28 Ambrx Inc Formulations of human growth hormone comprising a non-naturally encoded amino acid
JP2008532559A (en) 2005-03-19 2008-08-21 メディカル リサーチ カウンシル Treatment and prevention of viral infection or improvement of treatment and prevention
ATE529442T1 (en) 2005-06-03 2011-11-15 Ambrx Inc IMPROVED HUMAN INTERFERON MOLECULES AND THEIR USES
AU2006311568B2 (en) 2005-11-08 2010-11-11 Ambrx, Inc. Accelerants for the modification of non-natural amino acids and non-natural amino acid polypeptides
EP1951890A4 (en) 2005-11-16 2009-06-24 Ambrx Inc Methods and compositions comprising non-natural amino acids
LT3305900T (en) 2005-12-01 2021-11-10 Nuevolution A/S Enzymatic encoding methods for efficient synthesis of large libraries
DK1968635T3 (en) 2005-12-14 2014-12-15 Ambrx Inc Compositions and Methods of, and uses of non-natural amino acids and polypeptides
US8178316B2 (en) 2006-06-29 2012-05-15 President And Fellows Of Harvard College Evaluating proteins
DK2061878T3 (en) 2006-09-08 2014-04-07 Ambrx Inc HYBRID SUPPRESSOR TRNA FOR ANIMAL CELLS
EP2615108B1 (en) 2006-09-08 2016-10-26 Ambrx, Inc. Modified human plasma polypeptide or fc scaffolds and thier uses
MX2009002526A (en) 2006-09-08 2009-04-16 Ambrx Inc Suppressor trna transcription in vertebrate cells.
WO2008063933A2 (en) 2006-11-10 2008-05-29 Massachusetts Institute Of Technology Pak modulators
ATE554785T1 (en) 2007-03-30 2012-05-15 Ambrx Inc MODIFIED FGF-21 POLYPEPTIDES AND THEIR USE
WO2008137471A2 (en) 2007-05-02 2008-11-13 Ambrx, Inc. Modified interferon beta polypeptides and their uses
EP2930182A1 (en) 2007-11-20 2015-10-14 Ambrx, Inc. Modified insulin polypeptides and their uses
SG188143A1 (en) 2008-02-08 2013-03-28 Ambrx Inc Modified leptin polypeptides and their uses
EP2096174A1 (en) 2008-02-28 2009-09-02 Centro De Investigación Cooperativa En Biociencias CiC bioGune Ubiquitin binding polypeptides
SG176464A1 (en) 2008-05-09 2011-12-29 Agency Science Tech & Res Diagnosis and treatment of kawasaki disease
US10138283B2 (en) 2008-07-23 2018-11-27 Ambrx, Inc. Modified bovine G-CSF polypeptides and their uses
CN102232085A (en) 2008-09-26 2011-11-02 Ambrx公司 Modified animal erythropoietin polypeptides and their uses
MX2011003196A (en) 2008-09-26 2011-04-27 Ambrx Inc Non-natural amino acid replication-dependent microorganisms and vaccines.
WO2011062962A2 (en) 2009-11-17 2011-05-26 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Smndelta7 degron: novel compositions and methods of use
MX349301B (en) 2009-12-21 2017-07-21 Ambrx Inc Modified bovine somatotropin polypeptides and their uses.
BR112012015597A2 (en) 2009-12-21 2017-01-31 Ambrx Inc modified porcine somatotropin peptides and their uses
US11225655B2 (en) 2010-04-16 2022-01-18 Nuevolution A/S Bi-functional complexes and methods for making and using such complexes
US9567386B2 (en) 2010-08-17 2017-02-14 Ambrx, Inc. Therapeutic uses of modified relaxin polypeptides
HUE045845T2 (en) 2010-08-17 2021-12-28 Ambrx Inc Modified relaxin polypeptides and their uses
AR083006A1 (en) 2010-09-23 2013-01-23 Lilly Co Eli FORMULATIONS FOR THE STIMULATING FACTOR OF COLONIES OF GRANULOCITS (G-CSF) BOVINE AND VARIANTS OF THE SAME
ES2525573T3 (en) 2011-05-24 2014-12-26 Asociación Centro De Investigación Cooperativa En Biociencias-Cic Biogune High Affinity SUMO Traps
KR101646728B1 (en) * 2014-08-27 2016-08-09 동국대학교 산학협력단 A method of synthesizing unnatural protein using degenercy reprogramming
EA036697B1 (en) 2014-10-24 2020-12-09 Бристол-Майерс Сквибб Компани Modified fgf-21 polypeptides and uses thereof
MA41629A (en) 2015-03-04 2018-01-09 Center For Human Reproduction COMPOSITIONS AND METHODS OF USE OF ANTI-MÜLLERIAN HORMONE FOR THE TREATMENT OF INFERTILITY
CA3052639A1 (en) 2017-02-08 2018-08-16 Bristol-Myers Squibb Company Modified relaxin polypeptides comprising a pharmacokinetic enhancer and uses thereof
WO2019156565A1 (en) 2018-02-12 2019-08-15 Fast Forward Pharmaceuticals B.V. Improved antagonistic anti-human cd40 monoclonal antibodies
US20210387020A1 (en) 2018-10-19 2021-12-16 University Of Rochester Immune modulators in combination with radiation treatment for advanced pancreatic cancer
WO2020102454A1 (en) 2018-11-13 2020-05-22 Regents Of The University Of Minnesota Cd40 targeted peptides and uses thereof
WO2020140007A1 (en) 2018-12-28 2020-07-02 University Of Rochester Gene therapy for best1 dominant mutations
SG11202107720UA (en) 2019-01-31 2021-08-30 Agency Science Tech & Res Cnx/erp57 inhibitor for use in the treatment or prevention of cancer

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4568640A (en) * 1981-05-11 1986-02-04 Harvey Rubin Method of inserting amino acid analogs into proteins
US4687737A (en) * 1982-11-12 1987-08-18 Massachusetts Institute Of Technology Mammalian suppressor genes

Also Published As

Publication number Publication date
AU649217B2 (en) 1994-05-19
KR900702044A (en) 1990-12-05
WO1990005785A1 (en) 1990-05-31
EP0446299A1 (en) 1991-09-18
EP0446299A4 (en) 1992-05-13
AU4741290A (en) 1990-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH04504651A (en) A method for site-specifically introducing non-naturally occurring amino acids into proteins
Zillmann et al. Conserved mechanism of tRNA splicing in eukaryotes
Noren et al. A general method for site-specific incorporation of unnatural amino acids into proteins
Yarus Phenylalanyl-tRNA synthetase and isoleucyl-tRNAPhe: a possible verification mechanism for aminoacyl-tRNA
Simonin et al. Identification of potential active-site residues in the human poly (ADP-ribose) polymerase.
JP5119444B2 (en) Multi-purpose acylation catalyst and its use
Cormack et al. RNase E activity is conferred by a single polypeptide: overexpression, purification, and properties of the ams/rne/hmp1 gene product.
Gibbs et al. Identification of lysine at the active site of human 5-aminolaevulinate dehydratase
EP3274459A1 (en) Platform for non-natural amino acid incorporation into proteins
US8183037B2 (en) Methods of genetically encoding unnatural amino acids in eukaryotic cells using orthogonal tRNA/synthetase pairs
US20220243244A1 (en) Compositions and methods for in vivo synthesis of unnatural polypeptides
Bikoff et al. In vitro synthesis of transfer RNA. II. Identification of required enzymatic activities
US7811790B2 (en) Polymyxin synthetase and gene cluster thereof
US6440695B1 (en) Method for producing diverse libraries of encoded polypeptides
Pallanck et al. The anticodon and discriminator base are major determinants of cysteine tRNA identity in vivo.
EA029209B1 (en) Gene cluster for biosynthesis of griselimycin and methylgriselimycin
Gagliardi et al. An RNA helicase (AtSUV3) is present in Arabidopsis thaliana mitochondria
Uhlenbeck et al. Role of the constant uridine in binding of yeast tRNAPhe anticodon arm to 30S ribosomes
Liao et al. Effects of length and mRNA secondary structure on the interaction of bovine mitochondrial ribosomes with messenger RNA.
WO2015115661A1 (en) Method for producing peptides having azole-derived skeleton
Blanc et al. Control of gene expression by base deamination: the case of RNA editing in wheat mitochondria
US20060252051A1 (en) Method for producing diverse libraries of encoded polymers
JP2007082543A (en) Rna aptamer inhibiting termination factor of escherichia coli and its utilization
JP2003514572A (en) Catalytic RNAs with aminoacylation activity
Krzyzaniak et al. tRNA aminoacylated at high pressure is a correct substrate for protein biosynthesis