JPH05308991A - ジペプチジル−アミノペプチダーゼ−1を使用する折り畳まれたインスリン前駆物質からn−末端伸長鎖の選択的な除去方法 - Google Patents

ジペプチジル−アミノペプチダーゼ−1を使用する折り畳まれたインスリン前駆物質からn−末端伸長鎖の選択的な除去方法

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JPH05308991A
JPH05308991A JP5027874A JP2787493A JPH05308991A JP H05308991 A JPH05308991 A JP H05308991A JP 5027874 A JP5027874 A JP 5027874A JP 2787493 A JP2787493 A JP 2787493A JP H05308991 A JPH05308991 A JP H05308991A
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ブルース・ヒル・フランク
Thomas Charles Furman
トーマス・チャールズ・ファーマン
James Patrick Mcdonough
ジェイムズ・パトリック・マクドノウ
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    • C12N9/48Hydrolases (3) acting on peptide bonds (3.4)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/435Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • C07K14/575Hormones
    • C07K14/62Insulins

Abstract

(57)【要約】 【目的】 折り畳まれたインスリン前駆物質からN−末
端ジペプチド伸長鎖を選択的に除去する。 【構成】 ジペプチジル−アミノペプチダーゼ−1(D
AP−1)の有効量で処理することによって折り畳まれ
たインスリン前駆物質からN−末端伸長鎖を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が解決しようとする課題】原核細胞におけるタン
パク質生合成への組換えDNA技術の適用は、一般にア
ミノ末端にメチオニン残基を有するタンパク質の発現を
もたらす。天然タンパク質へのメチオニンの付加は、そ
の生物学的活性、コンホメーション安定性、抗原性等を
変化させ得るから、もし可能であればこれを除くことが
最も望ましい。アミノ末端メチオニンと所望の天然タン
パク質の間へ切断部位を挿入することにより、理論上、
所望の天然タンパク質の生産を達成するために選ぶ方法
に融通性が一層増大する。しかし実際には、選択的な切
断を達成できる実用的な方法の種類はごく限られたもの
だけである。したがって最も重要な目的は、アミノ末端
メチオニンを取り除き、天然の生合成的に生産されるタ
ンパク質を生成し得る別法を見いだすことにある。N−
末端アミノ酸を除去するのに利用できると認められてい
る1方法として、ジペプチジル−アミノペプチダーゼ−
1(DAP−1)とも呼ばれるカテプシンCの利用があ
る。DAP−1はタンパク質またはポリペプチドのアミ
ノ末端からジペプチドを(2個のアミノ酸を1単位とし
て)取り除く酵素である。ジペプチドの除去は、好適な
条件下で始まり、(1)N−末端アミノ酸のアミノ基が
封鎖されるか、(2)除去部位がプロリンのどちらかの
側にあるか、または(3)N−末端アミノ酸がリシンま
たはアルギニンであるまで続けられる。したがって初め
のメチオニンと所望の生産物の間にアミノ酸残基を含ん
でいる前駆物質分子を設計することにより、DAP−1
は、前駆物質分子から所望の生合成的に生産されるタン
パク質を生産するのに若干の有用性を有し得る。前駆物
質分子をDAP−1で処理することにより、初めのジペ
プチドが除かれ、所望の生産物の生産を行なうことがで
きる。しかしこの方法は、上記の停止配列の1つに出会
うまでジペプチドの除去を連続的に続けるであろうと予
想されるので、その適用は極めて限定される。即ちDA
P−1による手段は有用性が限られ、一般に所望の生産
物のN−末端配列がDAP−1停止配列を含んでいる場
合だけに限って適用されるべきである。
【0002】
【課題を解決するための手段】本発明は、DAP−1を
利用して、折り畳まれたインスリン前駆物質(インスリ
ン様活性を有する化合物への前駆物質)から望ましくな
いN−末端アミノ酸を選択的に取り除く方法を提供す
る。本発明は、原核生物で生産されるインスリン前駆物
質のアミノ末端、および酵母発現系でしばしば使用され
る先導配列に存在するメチオニン残基のような望ましく
ないN−末端アミノ酸を選択的に除去することができ
る。したがって本発明は、インスリン様活性を有する化
合物の生産技術に著しい進歩をもたらす。本発明は、D
AP−1切断に先立ってインスリン前駆物質を折り畳む
と、インスリン前駆物質のB鎖のアミノ末端からのN−
末端ジペプチド伸長鎖の効率的な除去を生じるが、それ
以上のDAP−1消化からインスリン前駆物質を保護す
るという予想外な発見を開示し、これを権利範囲とす
る。マクドナルド(McDonald,J.K.)、カレハン(Calleha
n, P.X.)、およびエリス(Ellis, S.)[メソッズ・イン
・エンジモロジー(Mehtods in Enzymology)、25B
巻、272〜281頁(1972年)]は、ヒト・イン
スリンB鎖と同一なN−末端配列(残基1〜29)を有
する酸化したウシ・インスリン(システイン残基をシス
テイン酸へ酸化し、適切な折り畳みおよびジスルフィド
結合の生成を防止する)のB鎖はDAP−1によってジ
ペプチドを残基27〜30まで分解するが、プロリン2
8で配列特異的な停止の出現のため、それ以上分解され
ないことを報告した。即ち、DAP−1はN−末端伸長
鎖の除去を超えてインスリン前駆物質を分解することが
予想されるが、本発明では、折り畳んだ状態で、ヒト・
インスリンはそれ以上分解されないことを提供する。恐
らくインスリン前駆物質を折り畳むことによって、イン
スリンB鎖の天然アミノ末端が立体障害によってDAP
−1切断から保護される3次構造を生じるのであろう。
したがってインスリン前駆物質のアミノ末端伸長鎖(ま
たは類似の停止構造を有する任意の他のタンパク質)
を、所望のタンパク質のかなり望ましくない消化を伴な
うことなく効率的に除去することができる。また遺伝子
技術によって発現系へ導入される先導配列も、これと同
様の態様で、DAP−1を使用して選択的に除去するこ
とができる。
【0003】図1は、ヒト・プロインスリン(残基1〜
86)のアミノ酸配列およびジスルフィド結合様式をN
−末端ジペプチド伸長鎖(残基−1〜0)とともに示
す。本発明は、折り畳まれたインスリン前駆物質からD
AP−1でアミノ末端残基を除去する改良方法を提供す
る。原核生物の遺伝子技術によって生産された対象とな
るポリペプチド生産物から、N−末端メチオニン残基を
除去するための環境上許容し得、しかも経済的に有効な
方法がないことは、組換えDNA技術の応用性を極度に
制約する。本発明は、インスリン前駆物質からN−末端
伸長鎖残基を除去するそのような方法を提供する。例示
的なインスリン前駆物質のアミノ酸配列およびジスルフ
ィド結合様式を図1に示す。図1から明らかなように、
ヒト・プロインスリンはA鎖(図1、アミノ酸残基66
〜86)、B鎖(図1、アミノ酸残基1〜30)、およ
び連結ペプチド(図1、アミノ酸残基31〜65)から
なる。またB鎖のN−末端ジペプチド伸長鎖(残基−1
および0)を図1に示す。本明細書で用いる「インスリ
ン前駆物質」の語は、プロインスリン、プロインスリン
類似体、およびインスリンA鎖、インスリンB鎖、また
はその類似体を含んでおり、連結ペプチドによって連結
され、その連結ペプチドが1またはそれ以上のアミノ酸
残基を含んでいるその他のプロインスリン様分子のN−
末端伸長種をいう。「プロインスリン類似体」の語は、
A鎖および/またはB鎖および/または連結ペプチド
で、置換、欠失および/または付加を作成したプロイン
スリン分子である。本発明で用いる「プロインスリン様
分子」の語は、プロインスリン、およびプロインスリン
類似体を含む。インスリン様の特性を有する多数のポリ
ペプチドが知られている。すべてを網羅したわけではな
いが、そのようなインスリン様分子のリストを表1に挙
げる。表1の化合物はインスリンまたはプロインスリン
類似体の何れかとして列挙したものである。当業者であ
れば、インスリン類似体がプロインスリン類似体と異な
る点は、単に連結ペプチド、またはA鎖およびB鎖を架
橋するのに利用した一連のアミノ酸の存在だけであると
いうことを理解し得よう。
【0004】 表1 インスリン類似体およびプロインスリン類似体 A. 1カ所だけのアミノ酸変化 Gly A21 Glu A21 Ser A21 Thr B10 Asp B25 Ser A21 Leu A21 Gly A22 Asp B10 His B25 Ala A21 Met A21 Ala A22 Arg B10 Glu B26 His A21 Tyr A21 Asp B9 Ile B12 Glu B27 Asp A21 Val A21 Asn B9 His B16 Asp B28 Thr A21 Ile A21 His B9 Gln B17 Ala B30 Gln A21 Trp A21 Glu B10 Gln B20 des-B30 Thr A30-NH2 Ala A30-NH2 B. 2カ所のアミノ酸変化 Gly A21およびAsp B10 His A21およびLys B27 Ser A21およびAsp B10 Asp A21およびLys B27 Thr A21およびAsp B10 Gly A21およびArg B27 Ala A21およびAsp B10 Ser A21およびArg B27 His A21およびAsp B10 Thr A21およびArg B27 Asp A21およびAsp B10 Ala A21およびArg B27 Gly A21およびThr B10 Glu B27およびGlu B16 Ser A21およびThr B10 Asp B5 およびAsn B10 Thr A21およびThr B10 Glu B12およびGln B13 Ala A21およびThr B10 Ser B14およびAsp B17 His A21およびThr B10 Lys B28およびPro B29 Asp A21およびThr B10 His A21およびArg B27 Gly A21およびArg B10 Asp A21およびArg B27 Ser A21およびArg B10 Glu B12およびdes-B30 Thr A21およびArg B10 Asp B10およびSer B2 Ala A21およびArg B10 Asp B10およびAsp B28 His A21およびArg B10 Glu B10およびGlu A13 Asp A21およびArg B10 Glu B27およびSer A13 Asp B10およびdes-B30 Glu B27およびAsp A21 Thr B10およびdes-B30 Glu B27およびGlu B1 Arg B10およびdes-B30 Glu B27およびAsp B9 Gly A21およびLys B27 Gly A21およびAla B30 Ser A21およびLys B27 Ser A21およびAla B30 Thr A21およびLys B27 Thr A21およびAla B30 Ala A21およびLys B27 Ala A21およびAla B30 des-B29およびdes-B30 hSer A21およびAla B30 C. 3カ所のアミノ酸変化 Gly A21+Lys B27+Gln A17 Ser A21+Lys B27+Gln A17 Thr A21+Lys B27+Gln A17 Ala A21+Lys B27+Gln A17 His A21+Lys B27+Gln A17 Asp A21+Lys B27+Gln A17 Gly A21+Lys B27+Gln B13 Ser A21+Lys B27+Gln B13 Thr A21+Lys B27+Gln B13 Ala A21+Lys B27+Gln B13 His A21+Lys B27+Gln B13 Asp A21+Lys B27+Gln B13 Gly A21+Arg B27+Gln A17 Ser A21+Arg B27+Gln A17 Thr A21+Arg B27+Gln A17 Ala A21+Arg B27+Gln A17 His A21+Arg B27+Gln A17 Asp A21+Arg B27+Gln A17 Gly A21+Arg B27+Gln B13 Ser A21+Arg B27+Gln B13 Thr A21+Arg B27+Gln B13 Ala A21+Arg B27+Gln B13 His A21+Arg B27+Gln B13 Asp A21+Arg B27+Gln B13 Asp B10+His A8 +His B25 Glu B10+Glu A3 +Glu B22 Glu B27+Ser B5 +Asp B5 Glu B27+His A8 +Asp B9 Glu B27+Asp A21+Asp B9 des-B28+des-B29+des-B30 Gly A21+Asp B10+Ala B30 Ser A21+Asp B10+Ala B30 Thr A21+Asp B10+Ala B30 Ala A21+Asp B10+Ala B30 His A21+Asp B10+Ala B30 Asp A21+Asp B10+Ala B30 Gly A21+Thr B10+Ala B30 Ser A21+Thr B10+Ala B30 Thr A21+Thr B10+Ala B30 Ala A21+Thr B10+Ala B30 His A21+Thr B10+Ala B30 Asp A21+Thr B10+Ala B30 Gly A21+Arg B10+Ala B30 Ser A21+Arg B10+Ala B30 Thr A21+Arg B10+Ala B30 Ala A21+Arg B10+Ala B30 His A21+Arg B10+Ala B30 Asp A21+Arg B10+Ala B30 Gly A21+Asp B10+des-B30Ser A21
Asp B10+des-B30 Thr A21+Asp B10+des-B30 Ala A21+Asp B10+des-B30 His A21+Asp B10+des-B30 Asp A21+Asp B10+des-B30 Gly A21+Thr B10+des-B30 Ser A21+Thr B10+des-B30 Thr A21+Thr B10+des-B30 Ala A21+Thr B10+des-B30 His A21+Thr B10+des-B30 Asp A21+Thr B10+des-B30 Gly A21+Arg B10+des-B30 Ser A21+Arg B10+des-B30 Thr A21+Arg B10+des-B30 Ala A21+Arg B10+des-B30 His A21+Arg B10+des-B30 Asp A21+Arg B10+des-B30 Thr B10+Glu B28+Pro B29 Arg B10+Glu B28+Pro B29 Asp B10+Lys B28+Pro B29 Thr B10+Lys B28+Pro B29 Arg B10+Lys B28+Pro B29 Gly A21+Glu B28+Pro B29 Ser A21+Glu B28+Pro B29 Thr A21+Glu B28+Pro B29 Ala A21+Lys B28+Pro B29 His A21+Lys B28+Pro B29 Asp A21+Lys B28+Pro B29 Glu B28+Pro B29+Ala B30 Glu B28+Pro B29+des-B30 Lys B28+Pro B29+Ala B30 Lys B28+Pro B29+des-B30 Arg B27+Gly A21+Thr B30-NH2 D. 4カ所のアミノ酸変化 Gly A21+Lys B27+Gln A17+Gln B13 Ser A21+Lys B27+Gln A17+Gln B13 Thr A21+Lys B27+Gln A17+Gln B13 Ala A21+Lys B27+Gln A17+Gln B13 Asp A21+Lys B27+Gln A17+Gln B13 His A21+Lys B27+Gln A17+Gln B13 Gly A21+Arg B27+Gln A17+Gln B13 Ser A21+Arg B27+Gln A17+Gln B13 Thr A21+Arg B27+Gln A17+Gln B13 Ala A21+Arg B27+Gln A17+Gln B13 Asp A21+Arg B27+Gln A17+Gln B13 His A21+Arg B27+Gln A17+Gln B13 Glu B10+His A8 +His B4 +His B27 des-B27+des-B28+des-B29+des-B30 Gly A21+Asp B10+Glu B28+Pro B29 Ser A21+Asp B10+Glu B28+Pro B29 Thr A21+Asp B10+Glu B28+Pro B29 Ala A21+Asp B10+Glu B28+Pro B29 His A21+Asp B10+Glu B28+Pro B29 Asp A21+Asp B10+Glu B28+Pro B29 Gly A21+Thr B10+Glu B28+Pro B29 Ser A21+Thr B10+Glu B28+Pro B29 Thr A21+Thr B10+Glu B28+Pro B29 Ala A21+Thr B10+Glu B28+Pro B29 His A21+Thr B10+Glu B28+Pro B29 Asp A21+Thr B10+Glu B28+Pro B29 Gly A21+Arg B10+Glu B28+Pro B29 Ser A21+Arg B10+Glu B28+Pro B29 Thr A21+Arg B10+Glu B28+Pro B29 Ala A21+Arg B10+Glu B28+Pro B29 His A21+Arg B10+Glu B28+Pro B29 Asp A21+Arg B10+Glu B28+Pro B29 Gly A21+Asp B10+Lys B28+Pro B29 Ser A21+Asp B10+Lys B28+Pro B29 Thr A21+Asp B10+Lys B28+Pro B29 Ala A21+Asp B10+Lys B28+Pro B29 His A21+Asp B10+Lys B28+Pro B29 Asp A21+Asp B10+Lys B28+Pro B29 Gly A21+Thr B10+Lys B28+Pro B29 Ser A21+Thr B10+Lys B28+Pro B29 Thr A21+Thr B10+Lys B28+Pro B29 Ala A21+Thr B10+Lys B28+Pro B29 His A21+Thr B10+Lys B28+Pro B29 Asp A21+Thr B10+Lys B28+Pro B29 Gly A21+Arg B10+Lys B28+Pro B29 Ser A21+Arg B10+Lys B28+Pro B29 Thr A21+Arg B10+Lys B28+Pro B29 Ala A21+Arg B10+Lys B28+Pro B29 His A21+Arg B10+Lys B28+Pro B29 Asp A21+Arg B10+Lys B28+Pro B29 Gly A21+Glu B28+Pro B29+Ala B30 Ser A21+Glu B28+Pro B29+Ala B30 Thr A21+Glu B28+Pro B29+Ala B30 Ala A21+Glu B28+Pro B29+Ala B30 His A21+Glu B28+Pro B29+Ala B30 Asp A21+Glu B28+Pro B29+Ala B30 Gly A21+Lys B28+Pro B29+Ala B30 Ser A21+Lys B28+Pro B29+Ala B30 Thr A21+Lys B28+Pro B29+Ala B30 Ala A21+Lys B28+Pro B29+Ala B30 His A21+Lys B28+Pro B29+Ala B30 Asp A21+Lys B28+Pro B29+Ala B30 Gly A21+Glu B28+Pro B29+des-B30 Ser A21+Glu B28+Pro B29+des-B30 Thr A21+Glu B28+Pro B29+des-B30 Ala A21+Glu B28+Pro B29+des-B30 His A21+Glu B28+Pro B29+des-B30 Asp A21+Glu B28+Pro B29+des-B30 Gly A21+Lys B28+Pro B29+des-B30 Ser A21+Lys B28+Pro B29+des-B30 Thr A21+Lys B28+Pro B29+des-B30 Ala A21+Lys B28+Pro B29+des-B30 His A21+Lys B28+Pro B29+des-B30 Asp A21+Lys B28+Pro B29+des-B30 Asp B10+Glu B28+Pro B29+Ala B30 Thr B10+Glu B28+Pro B29+Ala B30 Arg B10+Glu B28+Pro B29+Ala B30 Asp B10+Lys B28+Pro B29+Ala B30 Thr B10+Lys B28+Pro B29+Ala B30 Arg B10+Lys B28+Pro B29+Ala B30 Asp B10+Glu B28+Pro B29+des-B30 Thr B10+Glu B28+Pro B29+des-B30 Arg B10+Glu B28+Pro B29+des-B30 Asp B10+Lys B28+Pro B29+des-B30 Thr B10+Lys B28+Pro B29+des-B30 Arg B10+Lys B28+Pro B29+des-B30 des-B27+des-B28+des-B29+des-B30 E. 5カ所のアミノ酸変化 des-B26+des-B27+des-B28+des-B29
+des-B30
【0005】表1のヒト・インスリン様分子は生物学的
活性を有する[ブレンジ(Brange,J.)ら、ダイアビー
テス・ケア(Diabetes Care)、1990年、13巻、
9号、923〜954頁、および米国特許第49162
12号(1990年4月10日発行)参照]。本発明の
目的のため、インスリン前駆物質をそのような置換また
は欠失が起こったA鎖またはB鎖のアミノ酸の置換また
は欠失位置で表示することにより命名する。例えばMe
t−Arg(Lys B28、Pro B29)プロインスリ
ンとは、B鎖の28位でプロリンをリシンに置換し、B
鎖の29位でリシンをプロリンで置換したヒト・プロイ
ンスリン分子で、Met−Arg N−末端伸長鎖を有
するインスリン前駆物質である。インスリンのようなホ
ルモンは、固有のホルモンまたはホルモン群に特異的な
受容体と相互作用することによって生物学的活性を表わ
す。表1のインスリン類似体の生物学的活性は、インス
リン受容体と相互作用することができる3次構造を維持
することによって起こる。したがって生物学的活性を保
有するインスリン類似体の3次構造は類似している。
【0006】本発明の方法は、折り畳まれたインスリン
前駆物質の3次構造における類似性を利用するものであ
って、それによってインスリン前駆物質から望ましくな
いアミノ末端伸長鎖を除去するのに広範囲な応用性のあ
る方法を提供する。本発明は極めて多数のインスリン前
駆物質分子に適用可能であるが、これらのインスリン前
駆物質分子の幾つかは他の前駆物質より一層好ましい。
哺乳動物種のインスリン分子は類似のアミノ酸配列を有
している。したがって本発明の方法は、さまざまな哺乳
動物種のこれらのインスリン前駆物質へ容易に適用でき
る。本発明の目的のためには、ヒト・インスリン前駆物
質が好ましい。本発明で使用するのに極めて好ましいイ
ンスリン前駆物質は、天然のヒト・B鎖配列である。た
だしB鎖に、下記の1またはそれ以上のアミノ酸修飾を
独立して含んでいる配列もまた好ましい。 (1)28位のProをAsp、Val、Leu、Il
e、Arg、His、Lys、Phe、Ala、または
Glyの何れかで置換。これらの置換のうち、Val、
Leu、Ile、Arg、His、またはLysは一層
好ましく、そのうちLysは最も好ましい。 (2)29位のLysをProで置換。 (3)1位のPheをAspで置換。 (4)3位のAsnをAspで置換。 (5)9位のSerをAspで置換。 (6)10位のHisをAspで置換。 (7)30位のThrをAlaで置換。 (8)30位でThrの欠失。 (9)B鎖残基28〜30の欠失。 (10)B鎖残基27〜30の欠失。 (11)B鎖残基26〜30の欠失。 (12)B鎖残基1の欠失。 (13)B鎖残基1および2の欠失。 本発明で使用するのに好ましいインスリン前駆物質は、
天然のヒト・A鎖配列を含む。ただしまたA鎖の21位
でAsn(図1の86位)をAla、Asp、Glu、
Gln、Gly、Thr、またはSerで置換した配列
も好ましい。
【0007】本発明で使用するインスリン前駆物質に
は、インスリン前駆物質のA鎖およびB鎖を結合する連
結ペプチドを含む。連結ペプチドは、ほかの場合だと、
A鎖のアミノ末端をDAP−1で消化するのに利用でき
るはずであるから、本発明の実施の際に扱い易いインス
リン前駆物質の不可欠な部分である。連結ペプチドは広
範囲の任意のポリペプチド構造であり得る。連結ペプチ
ドの選択の際に本発明で必要な唯一の必要条件は、本発
明でDAP−1によるN−末端ジペプチド伸長鎖の除去
を進行させる折り畳み段階のあいだ、連結ペプチドがA
鎖とB鎖の間に適切なジスルフィド対合を保ち得なけれ
ばならないことである。連結ペプチドは、一般に少なく
とも2個、好ましくは約2〜約35個、一層好ましくは
約6〜約35個のアミノ酸残基を有する。最も好ましく
は、連結ペプチドはヒト・プロインスリンの「天然」連
結ペプチドである。ヒト・プロインスリンの「天然」連
結ペプチドのアミノ酸配列を図1に示す(残基31〜6
5)。連結ペプチドは上記のような天然の連結配列が好
ましいが、広い範囲の一層短い任意のペプチド配列であ
ることができる。連結ペプチドとして有用な代表的なジ
ペプチドは−Arg−Arg−である。また連結ペプチ
ドは前記のジペプチド伸長鎖、即ち、式−Arg−X'
−Arg−(式中、X'は少なくとも1個のアミノ酸残
基を表わす)を有する配列であり得る。極めて好ましい
連結ペプチドは、−Arg−Arg−Lys−Arg
−、および−Arg−Arg−X2−Lys−Arg−
(式中、X2は少なくとも1個のアミノ酸残基であり、
好ましくは少なくとも2個のアミノ酸残基である)の構
造を有する一層長鎖のペプチドである。これらの連結ペ
プチドには天然の連結ペプチドを含む。本発明の実施に
よってインスリン前駆物質から選択的に除去することが
できるN−末端伸長鎖は極めて多い。本発明の目的のた
め、N−末端伸長鎖はB鎖の1つの残基に先行する任意
のアミノ酸配列である。即ち、ヒト・プロインスリンの
構造(図1)に関していえば、Phe−1に先行する任
意の残基(複数もあり)はN−末端伸長鎖を構成する。
本発明の主な目的は、遺伝子工学的に操作した原核生物
起原のインスリン前駆物質から、N−末端メチオニン残
基を除去できる手段を提供することにある。
【0008】本発明のもう1つの目的は、原核生物によ
って生産された以外のインスリン前駆物質の望ましくな
いN−末端アミノ酸を除去できる手段を提供することに
ある。分子生物学の技術の進歩によって、当業者は、組
換え体DNA発現ベクターを組み立てて、目的とする多
数のポリペプチド生産物の発現を原核生物以外の宿主細
胞で達成することができる。本発明は、その生産に用い
た手段に関係なく、インスリン前駆物質のN−末端伸長
鎖の除去に適用することができる。しかも本発明は、組
換え技術によって発現させた好適な立体特性でN−末端
を有する任意のタンパク質またはペプチドに適用するこ
とができる。折り畳まれたインスリン前駆物質からのN
−末端ジペプチド除去の選択性は、恐らくインスリン前
駆物質分子のB鎖のアミノ末端がDAP−1へ接近し得
る近接能を制約する立体障害に起因するのであろう。し
たがって所望のB鎖またはその類似体の実質的な分解を
伴なうことなく、折り畳まれたインスリン前駆物質から
選択的に除去できるN−末端伸長鎖は、DAP−1に対
する自然停止を含むアミノ酸配列を避けなければならな
いことを除けば、任意の個々のアミノ酸配列によって制
約されない。2〜約8個のアミノ酸からなるN−末端伸
長鎖が本発明の方法によって都合よく除去される。偶数
個のアミノ酸を好ましく含んでいるN−末端伸長鎖は、
それによってN−末端伸長鎖から完全に取り除かれ、所
望のインスリン前駆物質またはその類似体を生成するこ
とができる。特に好ましいN−末端伸長鎖は、Met−
Tyr、Met−Arg、およびMet−Pheであ
る。
【0009】本発明を実施するのに最良な実施態様から
なる個々の段階を実施例に示す。本発明を用いてN−末
端を伸長したヒト前駆物質を生成する好ましい手段は、
エシェリキア・コリ(E. coli)のような原核生物の遺
伝子工学である。当業者であれば、その他の多数の原核
生物株が同様に宿主細胞として機能し得ることを理解し
得よう。分子生物学/遺伝子工学に関する科学的文献お
よび特許文献には、インスリン前駆物質発現ベクターを
組立てるための多くの別法が当業者に提供されている。
本発明の方法は、そのような折り畳まれた任意のN−末
端伸長インスリン前駆物質への応用が可能である。ジペ
プチジル−アミノペプチダーゼ−I(DAP−1)は、
シグマ・ケミカル社(Sigma Chemical Company)、セン
トルイス(St. Louis)、ミズーリ(Miss-ouri)、63
178−9916から商業的に入手できる。DAP−1
は塩素イオン(Cl-)の存在によって活性化される。
したがって本発明の化合物を変換するには、Cl-を培
地へ添加する。塩素イオンの量は微量でよい。実際に
は、そのタンパク質のそれ以前の処理の結果として存在
する残留量、例えば塩化ナトリウムの存在で、まったく
十分である。即ち、少なくとも痕跡量の塩素イオンの存
在で十分である。同様に本発明の化合物を変換する方法
は酵素的であるから、DAP−1は、インスリン前駆物
質の出発原料に対して比較的微量を使用する。一般にタ
ンパク質基質に対するモル換算で、DAP−1は約1:
10000〜約1:200000の割合で存在させる。
一般に反応は、約3.0〜約8.5のpHが得られ、これ
を維持し得るように好適に緩衝化した水性培地中で実施
する。好ましくは培地のpHは僅かに酸性〜中性で、約
6〜約7.5の範囲である。本発明の化合物の変換は、
スルフヒドリル部分を生成する試薬の存在によって促進
される。そのような試薬の代表的なものは、β−メルカ
プトエタノール、ジチオトレイトール、ジチオエリトリ
トール、β−メルカプトエチルアミン、システイン、シ
ステアミン等である。使用に好ましいスルフヒドリル試
薬は、β−メルカプトエタノール、システアミン、およ
びシステインであって、最も好ましくはシステインであ
る。一般にスルフヒドリル試薬は、約0.01mM〜約2
00mM、好ましくは約0.1mM〜約20mMのモル濃度で
最終反応培地に添加する。一般に反応は、約10℃〜約
45℃の温度で約1時間〜約24時間実施する。
【0010】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細に
説明する。実施例は発明を説明するためのものであっ
て、発明の範囲を制限するものではない。実施例1 :折り畳まれたMet−Tyr−プロインスリ
ンからDAP−1によるMet−Tyrジペプチドの除
去 Met−Tyr−ヒト・プロインスリン(Met−Ty
r N−末端伸長鎖を有するヒト・プロインスリン)を
エシェリキア・コリで不溶性の顆粒または封入体として
発現した。Met−Tyr−プロインスリン顆粒を尿素
7モル中で可溶化し、イオン交換クロマトグラフィーに
よって精製した。亜硫酸分解し、溶媒を交換したのち、
天然ジスルフィド結合対および天然3次構造を生成する
ため、Met−Tyr−プロインスリンを折り畳んだ。
プロインスリン様分子の折り畳みは米国特許第4430
266号に報告されている。参考文献として米国特許第
4430266号の教示を本明細書に引用する。折り畳
まれたMet−Tyr−プロインスリンを、ついで逆相
クロマトグラフィーによって精製した。Met−Tyr
−プロインスリン画分をプールし、有機溶媒を蒸発によ
って除去した。DAP−1添加の前に、精製したMet
−Tyr−プロインスリン(蒸発したカラム溶出物)の
pHをNaOHでpH6.8へ調節した。DAP−1の
濃度がMet−Tyr−プロインスリン1グラム当たり
1単位となるように、DAP−1を添加した。DAP−
1による切断反応は37℃で6〜20時間行なった。H
Clで反応をpH2.5の酸性とすることにより、Me
t−Tyr−プロインスリンからのMet−Tyr−ジ
ペプチドのDAP−1による除去を停止した。切断反応
物のHPLC分析によって、Met−Tyr−プロイン
スリンの80〜100%が所望の生産物、プロインスリ
ンへ変換したことを確かめた。変換率の範囲は、それぞ
れ6時間消化(80%)および20時間消化(100
%)に対応した。
【0011】実施例2:折り畳まれたMet−Arg−
プロインスリンからDAP−1によるMet−Argジ
ペプチドの除去 Met−Arg−ヒト・プロインスリン(Met−Ar
g N−末端伸長鎖を有するヒト・プロインスリン)を
エシェリキア・コリで不溶性の顆粒または封入体として
発現した。Met−Arg−プロインスリン顆粒を尿素
7モル中で可溶化し、イオン交換クロマトグラフィーに
よって精製した。亜硫酸分解し、溶媒を交換したのち、
天然ジスルフィド結合対および天然3次構造を生成する
ため、Met−Arg−プロインスリンを折り畳んだ。
DAP−1の添加の前に、精製したMet−Arg−プ
ロインスリンのpHをHClでpH7.0へ調節した。
DAP−1の濃度がMet−Arg−プロインスリン1
グラム当たり3単位となるように、DAP−1を添加し
た。DAP−1による切断反応は15℃で12時間行な
った。HClで反応をpH3.5の酸性とすることによ
り、Met−Arg−プロインスリンからのMet−A
rg−ジペプチドのDAP−1による除去を停止した。
切断反応物のHPLC分析によって、Met−Arg−
プロインスリンの95%が除去され、所望の生産物、プ
ロインスリンが生成したことを確かめた。
【0012】実施例3:折り畳まれたMet−Arg
(Lys−B−28、Pro−B−29)プロインスリ
ンからDAP−1によるMet−Arg−ジペプチドの
除去 実質的に実施例1および2の方法にしたがって、Met
−Arg(Lys−B−28、Pro−B−29)ヒト
・プロインスリンのMet−Arg−ジペプチドを選択
的に除去した。DAP−1消化の成績は、N−末端Me
t−Arg−ジペプチドだけの選択的な除去の点で、実
施例1および2で達成された成績に匹敵した。
【0013】実施例4:折り畳まれたMet−Tyr
(Lys−B−28、Pro−B−29)プロインスリ
ンからDAP−1によるMet−Tyr−ジペプチドの
除去 実質的に実施例1および2の方法にしたがって、Met
−Tyr(Lys−B−28、Pro−B−29)ヒト
・プロインスリンのMet−Tyr−ジペプチドを選択
的に除去した。DAP−1消化の成績は、N−末端Me
t−Tyr−ジペプチドだけの選択的な除去の点で、実
施例1および2で達成された成績に匹敵した。
【0014】
【図面の簡単な説明】
【図1】ヒト・プロインスリン(残基1〜86)のアミ
ノ酸配列、ジスルフィド結合様式、N−末端ジペプチド
伸長鎖(残基−1〜0)を示した模式図である。
フロントページの続き (72)発明者 トーマス・チャールズ・ファーマン アメリカ合衆国46254インディアナ州イン ディアナポリス、シャイアトン・コート 4731番 (72)発明者 ジェイムズ・パトリック・マクドノウ アメリカ合衆国46033インディアナ州カー メル、シルバー・メイプル・コート3020番

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 折り畳まれたインスリン前駆物質をジペ
    プチジル−アミノペプチダーゼ−1の有効量で処理する
    ことからなる折り畳まれたインスリン前駆物質からN−
    末端伸長鎖を除去する方法。
  2. 【請求項2】 N−末端伸長鎖がN−末端メチオニンを
    含んでいる請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 N−末端メチオニンとプロインスリン様
    分子の間に奇数個のアミノ残基が位置している請求項2
    に記載の方法。
  4. 【請求項4】 N−末端メチオニンとプロインスリン様
    分子の間に位置する奇数個のアミノ酸残基数が1〜7で
    ある請求項3に記載の方法。
  5. 【請求項5】 N−末端メチオニンとプロインスリン様
    分子の間に1個のアミノ酸残基が位置している請求項4
    に記載の方法。
  6. 【請求項6】 N−末端メチオニンとプロインスリン様
    分子の間に位置するアミノ酸残基がArgである請求項
    5に記載の方法。
  7. 【請求項7】 N−末端メチオニンとプロインスリン様
    分子の間に位置するアミノ酸残基がTyrである請求項
    5に記載の方法。
  8. 【請求項8】 N−末端メチオニンとプロインスリン様
    分子の間に位置するアミノ酸残基がPheである請求項
    5に記載の方法。
  9. 【請求項9】 プロインスリン様分子がヒト・プロイン
    スリンである請求項6、7、または8に記載の方法。
  10. 【請求項10】 プロインスリン様分子がLysB28
    roB29プロインスリンである請求項6、7、または8
    に記載の方法。
JP5027874A 1992-02-18 1993-02-17 ジペプチジル−アミノペプチダーゼ−1を使用する折り畳まれたインスリン前駆物質からn−末端伸長鎖の選択的な除去方法 Withdrawn JPH05308991A (ja)

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