JPH06504676A - C末端から2番目にプロリン残基を有するペプチドのc−末端の修飾方法 - Google Patents
C末端から2番目にプロリン残基を有するペプチドのc−末端の修飾方法Info
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- JPH06504676A JPH06504676A JP4505933A JP50593392A JPH06504676A JP H06504676 A JPH06504676 A JP H06504676A JP 4505933 A JP4505933 A JP 4505933A JP 50593392 A JP50593392 A JP 50593392A JP H06504676 A JPH06504676 A JP H06504676A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はペプチドのC−末端修飾方法に関し、とくにC−末端プロリンアミドま
たはN−置換アミドを有するペプチド、たとえばヒトもしくはサケカルシトニン
またはそれらの類縁体の製造方法に関する。
生物学的に活性なペプチドは、その医薬的目的および農業での使用から、この種
の化合物を大規模に合成できることの重要性が増大している。この場合、3種類
の方法がある。すなわち、(a)化学的合成、(b)酵素的合成。
および(C)遺伝子操作微生物による発酵である。方法(a)および(b)また
はそれらの組合わせは短いペプチドには好ましいが2組換えDNAを扱う方法の
進歩を活用して、将来、長いペプチドが製造されるであろうことは益々明白であ
る。しかしながら、これらの方法では、生物活性に重要なり一アミノ酸やC−末
端アミドまたはN−置換アミド基の導入のような多(の修飾は可能ではない。し
たがって、以後の酵素的修飾がきわめて望ましいことになるが、このような反応
は限られた範囲で検討されているのみである。
C−末端グリシル残基のヒドロキシル化を触媒し、ついでこれを分解して末端か
ら2番目のアミド化残基を残す酵素が記載されている(US特許第4.708.
934号、EP308067A号、 DK出願第4489/88号)。補因子と
してCu”+02およびアスコルベートに依存するこのグリシンオキシダーゼ酵
素は、インビボにおけるペプチドアミドの形成に関与するものと考えられる。そ
れは小規模でのペプチドのアミド化には利用されてきたが、その活性は低く。
大規模な製造への適用可能性はまだ疑問である。ラット髄様甲状腺癌のような天
然原料から単離された酵素はきわめて高価である。
上述のEP 308067A号には、C−末端Glyを特異的に切断できる天然
起源の、類似の多数のα−アミド化酵素が記載されている。それらのアミド化活
性は、短いD−アミノ酸含有基質の変換に基づくもので、活性と生理的に関連す
るし一基質中の基質との関係は明らかにはされなかったと述べられている。
出願WO90108194号(Tanakaら)には、 Xenopuslae
vis (カエル)の皮膚からのα−アミド化酵素が記載されている。Tana
kaらは、この酵素を生合成的に製造したが、そのα−アミド化活性は同じくC
−末端Glyの存在が条件とされる。
アミド化はまた請求核試薬としてアミノ酸アミドまたはペプチドアミドを使用す
るプロテアーゼ−触媒縮合反応によっても達成できる。縮合反応の収率は一般に
、生成物が反応混合物中で沈殿しなければ、存機溶媒を存在させても低く、長い
ペプチドの場合には生成物は沈殿しないことが多い。さらに、前駆体ペプチドの
このような媒体への溶解性はよくない。しかしながら、セリンまたはチオールプ
ロテアーゼが触媒するペプチド転移反応は高収率で実施できるが、これには酵素
がC−末端に近いペプチド結合に特異性を示すことが前提条件になる。エンドペ
プチダーゼは1通常、ペプチド鎖の他の部分も同様に切断するので、一般的に適
当でない。一方、セリンカルボキシペプチダーゼはC−末端ペプチド結合に厳密
な特異性を示し請求核試薬として水と競合するように反応媒体中に加えられたア
ミノ酸アミドによるC−末端アミノ酸の交換を触媒できる。
セリンカルボキシペプチダーゼのこの性質はCarlsberg Re5ear
ch Centerの研究者グループによって認識され、 DK出願第1443
/79号に基づき、現在の権利者に譲渡された一部の多数の特許、たとえばBP
特許第17485号、US特許第4.806.534号およびその親のUS特許
第4、339.534号、ならびに国際出願W080102151号があり。
さらに多くの特許たとえば、 DK特許第155613号およびJP特許第1.
489.494号となっている。これらの特許は、先行技術ではもっばらエンド
ペプチダーゼが取扱われていたのに対し、酵素的ペプチド合成の触媒としてエキ
ソペプチダーゼが適しているというその当時としては驚くべき所見に基づくもの
であった。反応物(基質および核試薬成分)の性質、および反応条件、とくにp
Hに依存して、セリンおよびチオールカルボキシペプチダーゼは。
鎖延長またはペプチド転移によって2ペプチド合成を触媒できる。好ましい酵素
は酵母からのカルボキシペプチダーゼY (CPD−Y)である。
基礎となったまたその後の研究はさらに、多くの文献(引用文献1〜8)に記載
されている。これらは上述の特許とともに、すべて参考として本明細書に導入す
る。
セリンまたはチオールカルボキシペプチダーゼの存在下におけるペプチド転移に
よる酵素的ペプチド合成の一般的な原理は、US特許第4.806.473号お
よびその対応のDK特許第155613号に開示されている。と(にペプチドア
ミドの製造に関しては、これらの特許は一般的に、基質成分としてN−末端が任
意に保護されたペプチドA−X−OH(式中、AはN−末端保護アミノ酸残基ま
たはN−末端が任意に保護されたペプチド残基であり、Xはアミノ酸である)を
核試薬(アミン)成分H−B−NH,(式中、BはL−アミノ酸残基である)と
、酵母。
動物、植物または微生物起源のL−特異的セリンまたはチオールカルボキシペプ
チダーゼの存在下1分散水性溶液のpHは5〜10.5で反応させることによる
ペプチドアミドA−B−NH2(式中、AおよびBは上に定義した通りである)
の製造が開示され、請求されている。引用文献lにさらに説明されているように
、ペプチドアミドの形成を所望の場合の好ましいpHは中性付近である。
引用文献1〜5にはさらに実験が開示されているが。
これらは上述の初期の特許のパイオニア的特徴およびペプチドのC−末端修飾の
触媒としてのセリンカルボキシペプチダーゼの一般的な適用性を支持するもので
ある。
とくに、引用文献3では、ペプチド中のC−末端アミノ酸残基の交換において、
様々な核試薬の反応性を比較し、アミノ酸HB NH*の上述の使用と同等な様
式で、アンモニアがアシル基転移反応に適用可能な核試薬であると結論している
。すなわち、 Z−Ala−Ala −OHをH−cly−N H2およびNH
,と反応させて、それぞれ、カップリング収率100%および75%で、 Z−
Ala−Gly−NH2およびZ−Ala NH2の形成が生じた。これに対し
、 H−Gly −OMeとの反応でもZ −A 1a−G ly −OMeが
75%の収率で生成する。
上記の一群の特許の公告以前がら既に9本技術分野の熟練者には、アンモニアが
アミノ酸アミドやアミノ酸エステルとともに、ペプチドのC−末端修飾に適用可
能な核試薬であることは自明であった。
引用文献2には、α−アミノカルボン酸以外の一連の一級アミンの、アミノ酸エ
ステルへのカルボキシペプチダーゼ触媒カップリングにおける核試薬としての使
用か記載されている。この核試薬にはアンモニア、ヒドラジンおよびこれらのN
−アルキルまたは他の置換誘導体が包含されている。しかしながら、使用された
基質は特定のN−α保護アミノ酸エステルたとえばBzA laOMeのみで、
ペプチド転移反応は試みられていない。
現在の権利者に譲渡された出願W091/18998号には。
成長ホルモン放出因子のGRF(1−29)N H2の誘導体およびそれらの同
族体の、セリンカルボキシペプチダーゼ触媒ペプチド転移による製造方法か記載
されている。
この方法では2式
%式%
[式中、 GRF’は、ネイティブなGRF(1〜26)配列またはGRF(n
〜26)を包含するその類縁体であり、この場合nは1〜8であり、Xは少なく
ともメチル基のサイズの側鎖を有する非荷電親水性アシルα−アミノカルボン酸
残基である]の基質成分を請求核試薬成分としてのH−Arg−NH2と、酵母
、動物、植物または他の微生物起源のし一特異的セリンまたはチオールカルボキ
シペプチダーゼ酵素の存在下に、pH6〜9の水性溶液または分散液中で反応さ
せ、必要に応じて所望のN−末端[1〜(n −1)]フラグメントを化学的ま
たは酵素的にカップリングさせる。
好ましいアミノ酸Xは、 Ala 、 Thr 、 Ser 、 Asnまたは
Glnである。
参考として本明細書に導入されたこの出願には、ペプチド転移の原理の一般的考
察および競合反応の記述かある。
以上の所見の本質を要約すると、 US特許第4.806.473号および他の
一群の特許等に記載され請求されている。
適当なアミノ酸アミドを核試薬として使用し、セリンカルボキシペプチダーゼの
存在下でのペプチド転移によるペプチドへのC−末端アミド基の導入は、任意の
ペプチドに実際に応用できるきわめて適切な方法である。
既に引用文献3にも示されているように、このようなアミド化においては、アン
モニアは適当な核試薬であることが期待できる。
しかしながら、この方法は常に十分に選択的ではなく。
とくに長いペプチドが用いられる場合には、様々な副反応の生成物を除去するた
めの精製操作を必要とし、この場合、副反応を抑える至適反応条件を確立するこ
とは難しい。
上述の特許出願の出願後間もなく発表された原発明者による初期の文献には、C
−末端(離脱基)アミノ酸および末端から2番目のアミノ酸の影響の解析が試み
られている。すなわち、引用文献1には請求核試薬としてLecrN H2、離
脱基としてGly 、 Ala 、 Set 、 Val 。
しeuおよびPheを用いたBreddamらは、得られた収率に基づき、離脱
基が最小のアミノ酸の一つすなわちcty 。
AlaまたはSetである場合にのみ反応が成功であったこと、および試験した
単純な基質については少なくとも2番目の残基(Ala 、 PheおよびGl
y )との関係はないことを示唆している。
引用文献3ては請求核試薬としてGly−N Hx 、基質としてZ−Ala−
X(XはGly 、 Ala 、 Ser 、 Arg 、 Pro 。
Lys 、 Asn 、 His 、 Val 、 Met 、 Pheおよび
Aspである)を使用したBreddamらは、前の論述を請求核試薬としてG
IY−N R2を用いた場合には収率はC−末端(離脱基)アミノ酸の性質に強
く依存すると修正した。収率は10〜100%を変動し、最低の収率は疎水性の
酸(Val。
Met 、 Phe )が離脱基として働く場合の基質によって得られた。塩基
性アミノ酸(Arg 、 LYS )での収率は親水性アミノ酸(Ala 、
Set )の場合に匹敵し、 LysはむしろSerよりも良かったことに注目
すべきである。
ペプチド基質の末端から2番目のアミノ酸残基については、離脱基として異なる
2番目のアミノ酸(Ala。
Val 、 Leu 、 Ile 、 PheおよびVal )を有する一連の
N−保護ジペプチドを用いて検討された請求核試薬としてGly−NHtを用い
たときの+ Ileの場合の45%からPheの場合の5%までのカップリング
収率の変動は、それが2番目のアミノ酸残基に依存することを明白に示したが。
明らかな傾向を見出すことはできなかった。
引用文献4には、 US特許第4.645.740号およびその対応特許の基礎
となった一部の実験が論じられている。この場合は、ブタインスリンIn5−P
ro−Lys−Alaを、たとえばThr−N H*と反応させ、In5−Pr
o−Thr−N H2がIn5−Pro−Lys−Thr−N Htよりも好収
率で形成されたことから。
In5−Pro−Thr−OHはIn5−Pro−Lys−Thr−OHよりも
良い基質と結論された。この反応におけるLysはAlaよりも優れた離脱基で
あったと推論されている。In5−Pro−Lys−Thr−Thr−N H2
の形成の形での有意なオリゴメリゼーションも生じた。
これらの結果は、さらに引用文献5で、ブタインスリンとともにモデルペプチド
としてBz−Lys−A la−○Hを使用して確認された。結論的な教示では
、CPD−Y (この実験ではセリンカルボキシペプチダーゼが使用された)の
将来の使用に際しては2副生成物の形成される可能性に注意することが重要とさ
れている。
インスリンのC−末端修飾におけるセリンカルボキシペプチダーゼの適用性につ
いての上述の検討のほかに。
CPD−Yを触媒として用いた。さらに長いペプチドのアミド化についての別の
実験が報告されている。すなわち、 EP−82−197794号およびその対
応US特許第4.709.014号(Tamaoki )では、ヒトカルシトニ
ン−Leuペプチドが。
触媒としてCPD−Yを使用し、他の点ではBreddamらに引用文献3で用
いられたのと類似の条件で請求核試薬としてのアンモニアと反応させている。
TamaOk iは、S−スルホン化ヒトカルシトニンアミドを24.7%の収
率で得ている。57%の未反応物質が残存し。
17.2%の非アミド化生成物が生じた。
S−スルホン化カルシトニンをグルタチオンで還元して成熟ヒトカルシトニンを
得ているが、収率は記載されていない。
そのより一般的な態様として、参考として導入されるTamaokiの特許には
、C−末端Pro−Leu 、 Pro−11e 。
Pro−ValまたはPro−Pheをもつペプチド基質を水溶液中でアンモニ
アの存在下にカルボキシペプチダーゼYと反応させる。C−末端プロリンアミド
を有するペプチドの製造方法が開示されている。
何らかの意味でのTamaokiの論述の支持を意図するものではないが、彼は
、離脱基として親水性のC−末端アミノ酸が好ましいとするBreddamらの
引用文献3における所見とは異なり、 Proが末端から2番目のアミノ酸であ
る場合には、疎水性アミノ酸(Leu 、 [le 、 ValおよびPhe
)の使用がGIyよりも好収率を与えると主張していることに言及しなければな
らない。
しかしながら、基質としてCbz−Ala−Pro−X −OHを用いたTam
aok iの実施例におけるアミド化生成物の収率は。
XがLeu 、 Leu 、 Vat 、 Pheおよびlieの場合それぞれ
わずか35.1%、43%、 15.4%、13.4%および22.6%であっ
た。残部は報告されている限りでは、未反応出発原料および非アミド化副生成物
Cbz−Ala−Pro −OHであった。
以上の記述をまとめると請求核試薬としてアミノ酸アミドを用いるカルボキシペ
プチダーゼ触媒ペプチド転移に関するこれまでの文献では、引用文献3に述べら
れているように、末端から2番目のアミノ酸残基の影響に明らかな傾向は示され
ていない。離脱基の影響に関しても同様に、一定しない結果か認められている。
すなわち。
上述の引用文献では小さい親水性離脱基または大きくても陽性に荷電した基はZ
−Ala−Xモデルに対して最善の収率を与えたが、一方、 WO91/189
98号ではR−Met−3er−X基質に対するペプチド転移については大きな
非荷電親水基が好ましかった。同様に請求核試薬としてアンモニアを用いた場合
、引用文献3では離脱基としてAlaを使用してZ−Ala−Xに対して優れた
収率が指示されている。R−Pro −X型のペプチドを用いて、 Tamao
kiは、疎水性離脱基の特定の基すなわちLeu 、 Phe 、 lieおよ
びValがアンモニアとの反応に対して独特であると述べ。
この場合もっともな、しかしながら中等度の収率が得られているが、 Tama
okiのJP優先権出願第72705/1985号から明らかなように、離脱基
としてのGlyまたはAlaの使用では反応生成物は形成されなかった。
本発明は、たとえばカルシトニンのモデルとしても有効な上述の種類のペプチド
において、アミノ酸残基の異なる基がアンモニア、ヒドラジンまたはそれらの置
換誘導体とのカルボキシペプチダーゼ触媒反応の離脱基として作用できて、上述
のTamaokiの特許に報告よりはるかに優れた速度および高収率が確実に得
られるという驚くべき所見に基づくものである。
したがって1本発明は、一般式
%式%
(式中、Rは水素、ヒドロキシ+CI〜C,アルキル。
ヒドロキシC1−、アルキル、Cs−5アラルキルから選ばれるか、またはRは
基NHRIであり、この場合R8は水素+CI−@アラルキル+C5−5アラル
キルまたは基Co−R,でありl R2はNHt 、C+−aアルキルおよれた
ペプチドの製造方法に関する。
Cl−8アルキルは、直鎖状または分岐状のアルキル。
たとえばメチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル。
n−ブチル、イソブチル、 tert−ブチル、ペンチルおよびヘキシルを包含
する。
C@−9アラルキルは、たとえばフェニル−C5−3アルキル、たとえばベンジ
ル、フェニルエチルおよびフェニルプロピルを包含する。
アルキルおよびアラルキル基は1個または2個以上の不活性置換基たとえばハロ
ゲン(F、C1,Br、I)。
ヒドロキシまたはニトロで置換されていてもよい。
本発明の方法は、一般式
%式%
(Xは非荷電または陽性に荷電され、少なくとも2個の炭素原子またさらにN、
OおよびSから選ばれる少なくとも1個のへテロ原子からなる側鎖を存するアミ
ノ酸である)で表される基質成分を請求核試薬成分NH,−R(式中、Rは上述
の意味を有する)と、酵母からのまたは動物、植物もしくは他の微生物起源のL
−特異的セリンまたはチオールカルボキシペプチダーゼ酵素の存在下。
pH7,5〜IOの水性溶液または分散液中において反応させ。
ついて所望により、Rが水素以外の反応生成物はペプチドアミドに変換すること
を特徴とするものである。
記録のために、適用可能の核試薬中、R,=Hはアンモニア、R=NHR,にお
いてR+=Hはヒドラジン。
R= N HCOR2、Rz = N Htはセミカルバジドであアミノ酸離脱
基Xの適用可能な基の親水性は広範囲に及び、疎水性のトリプトファンおよび千
ロジンから、メチオニンおよびその保護誘導体たとえばスルホンNet(0)。
ヒスチジンおよびスレオニンを含め、 Hopp & Woodsのスケール(
引用文献13)を用いて親水性のグルタミン、アスパラギン、アルギニンおよび
リジンまでである。それらは、N、0およびSから選ばれる少なくとも1個のへ
テロ原子を有し、非荷電または陽性に荷電された。大きな(少なくともC2)の
側鎖をもつという共通の構造的性質をもっている。
アンモニアを核試薬として使用すると2本発明の方法は、カルシトニン型の様々
なペプチドホルモン、たとえばアミノ酸配列:
Cys−Gly−^sn−Leu−Ser−Tbr−Cys−Met−Leu−
Gly−Thr−TFr−丁br−Gln−^5p−Pbe−^5n−Ly 5
−Phe−Hi g−Th r−Phe−P ro−G Ir+−Thr−A
1 a−11e−G I凵|
Val−Gly−^1a−Pro−N H2゜を有するヒトカルシトニンの製造
に適している。
20倍も大きい効力を有するとくに興味のあるカルシトニンは、アミノ酸配列:
Cys−Ser−A 5n−Leu−Ser−Thr−Cy s−V a I−
Leu−G Iy−LFS −Le u−S er−G l@n−
s t。
Glu−Leu−Hi 5−Lys−Leu−Gin−Thr−Tyr−Pro
−^rg−Thr−Asn−Thr−Gly−Ser−Gly−Thr−Pro
−N H2゜3Q 32
他の天然種たとえばウナギ、ニワトリ、ヒツジ、ウシ。
ブタおよびマウスからのカルシトニンも2本発明の方法で製造できる。
これらのカルシトニンの構造は、US特許第4.652.627号(Kempe
ら)に記載されている。これは参考として本明細書に導入する。Kempeは3
1位置がD−アミノ酸置換されたカルシトニンも開示している。これらも本発明
の方法て製造できる。
求核試薬としてヒドラジンを使用すれば、この方法は相当するヒドラジド、たと
えばカルシトニンヒドラジドの製造に使用できる。これらを化学的方法たとえば
アジド法でさらに変換することを所望の場合には1反応前に基質中のN−末端の
および側鎖に存在することのあるアミノ基をまず、たとえばBocによって保護
する必要がある。保護されたアジドはついでアンモニアと反応させて保護ペプチ
ドアミドを形成させ、これから保護基をそれ自体既知の方法で除去して所望のペ
プチドアミドたとえばカルシトニンを形成させることができる。
Tamaoki らの陳述とは逆に、また請求核試薬として遊離塩基型での高濃
度のアンモニアを用い、とくに有機酸好ましくは酢酸またはギ酸の存在下に、よ
りよい収率が得られること、しかしNH,CIの調整に塩基として水酸化リチウ
ムを用いると同じ収率は得られないことが見出された。特定の理論に固執するも
のではないが、大きな残基の立体効果が、ヘテロ原子に関してしばしば可能性が
ある水素結合または塩もしくは電子効果とともに作動することが推測される。し
かしながら、これらの相互作用の大きさ、影響または正確な性質はまだ明らかで
はない。
最後に、ヒトカルシトニン前駆体においてTamaokiにより好ましいとされ
た基質を溶解状態に保持することは明らかに不可能であって、ペプチド転移の前
にジスルフィド橋を酸化し、ついで還元して所望のカルシトニンを得る必要があ
った。本発明の好ましい実施態様における類縁の基質を用いると、多くの場合、
基質を溶液に保持することが可能であり、したがって、 Tamaokiの3工
程反応ではなく、塩酸グアニジニウムを添加することを条件に、直接一工程反応
を実施することが可能であった。
しかしながら、技術的理由により開裂鎖または溶解型中間体の使用が望ましい場
合には、これも1本発明の方法で可能である。
求核試薬としてエチルアミンまたはセミカルバジドを使用すると、C−末端プロ
リンN−エチルアミドまたはプロリンセミカルバジドを、この方法で製造できる
。生物学的に興味のあるこれらの基を含有するペプチドの例としては、たとえば
、ノナペプチドの黄体ホルモン放出ホルモン類縁薬剤、 Leuprolide
” (GB特許第1.434.694号参照)ならびにC−末端にPro−NE
tを有するBuserelin (US特許第4.263.282号参照)およ
びC−末端Pro−3EMをもツGoserelin (US特許第4.100
.274号参照)がある。
本発明の方法に適用可能なカルボキシペプチダーゼは。
L−特異的セリンまたはチオールカルボキシペプチダーゼである。このような酵
素は酵母かびから製造できるが。
また動物、植物もしくは他の微生物起源のものでもよい。
とくに好都合な酵素は酵母かびからのカルボキシペプチダーゼY (CPD−Y
)である。この酵素は初期の特許に、 Johansenらの文献(引用文献1
0)を引用して記載されている。彼らは、ポリマー樹脂マトリックスにベンジル
スクシニル基をカップリングさせてなるアフィニティー樹脂上でのアフィニティ
ークロマトグラフィーによる。とくに存利な精製方法を開発したものである。セ
リン酵素であるCPD−Yは大量に入手することが可能で。
比較的高い安定性を示す。さらに詳細は引用文献lに記載されている。
ネイティブなCPD−Yは特徴が十分に明らかにされたセリンカルボキシペプチ
ダーゼである。この種の他のカルボキシペプチダーゼとの比較は引用文献7に示
されている。これらには酵母または遺伝的にもしくは化学的に修飾されたタイプ
以外の他の起源のものも包含された。
さらに他の酵母KEXIからのCPD−Y類縁セリンカルボキシペプチダーゼが
引用文献14に記載され、引用文献15にさらに性質か明らかにされている。酵
母カルボキシペプチダーゼの化学的および遺伝学的方法の組合わせによる修飾は
引用文献16に記載されている。
CPD−Yは、自己溶解後のパン酵母から(引用文献10)または例18におい
て適用されたように遺伝的に操作された酵母細胞の培地から(引用文献11)容
易に単離される。この酵素は、グリコジル化と分子量が異なるが。
ネイティブな型で同等に有用なことが証明されている。
この酵素はかなり安価で、したかつてこのに記載された操作は、はるかに稀少な
グリシンオキシダーゼの使用に価値ある変法を提供するものと考えられる。
現時点において好ましい酵素であるCPD−Yに加えて9本発明の方法は、以下
の一覧表に掲げたような酵母以外の他の起源の他のカルボキシペプチダーゼでも
実施できる。
酵素 起源
かび
カルボキシペプチダーゼ Penicillium janthinellum
カルボキシペプチダーゼ Aspergillus 5aitoiカルボキシペ
プチダーゼ Aspergillus oryzae植物
カルボキシペプチダーゼCオレンジの葉オレンジの皮
カルボキシペプチダーゼCNナラダイダイ/)ヤタファセオレイン フレンチビ
ーンの葉
カルボキシペプチダーゼM 発芽大麦
カルボキシペプチダーゼW 小麦ふすまカルボキシペプチダーゼ 発芽ワタ
多数の上記カルボキシペプチダーゼの間の密接な関係については、 Kubot
aらによって考察され(引用文献12)。
それはさらに引用文献7で追補されている。
上述のように2本発明の方法は、 pH7,5〜10.0.好ましくはpH8,
5〜9.5.とくに好ましくは9.0〜9,5で実施できる。したがって、酵素
は2反応時のアルカリ性培地中で十分な安定性をもつ必要がある。多くの場合き
わめて狭い範囲内に有る好ましいpH値は、使用された酵素および採用された基
質に依存する。CPD−Yについては、大部分の基質の場合、好ましいpHは約
9.5である。
NH□を含有する出発溶液のpH調整に好ましい試剤は。
低分子のカルボン酸、好ましくは酢酸もしくはギ酸であり、また一部のアンモニ
ウム塩たとえば硝酸アンモンを用いても良好な結果が得られた。
反応は水性反応培地中で行われる。所望により、考えられる有機pH調整剤以外
に、25容量%まての有機溶媒を含有させることもできる。好ましい有機溶媒は
、ジメチルホルムアミドおよびジメチルスルホキシドであるが。
アルカノールたとえばメタノールおよびエタノール、グリコールたとえばエチレ
ングリコールもしくはポリエチレングリコール、トリエチレングリコールジメチ
ルエーテル、グリセロール、アルカン酸たとえば酢酸、テトラヒドロフラン、ジ
オキサンならびにジメトキシエタンも使用できる。好ましくは、少量たとえば2
〜12%のみの有機溶媒が使用される。
反応培地の組成の選択は、とくに反応成分および反応生成物の溶解度ならびに酵
素の溶解度に依存する。これらは、尿素および/または界面活性剤の添加によっ
て変動させることができる。例としては、陰イオン界面活性剤たとえばペンタン
スルホン酸9両イオン性界面活性剤たとえばCHAPSO,非イオン界面活性剤
たとえばBr1ji 35もしくはTween 20および陽イオン界面活性剤
たとえば塩酸グアニジニウムを挙げることができる。
酵素の安定化はまた。炭水化物たとえばマンニトール。
または蛋白質たとえばBSAの添加によってもたらされる場合もある。
通常、この様々な添加物は2反応の経過および合成比にも影響する場合がある。
反応培地にはまた。酵素を不溶性にするが酵素活性のかなりの部分を維持する成
分、たとえばイオン交換樹脂を含有させることもできる。別法として、酵素は、
既知の方法で、たとえばマトリックスたとえば架橋デキストランもしくはアガロ
ースまたはシリカ、ポリアミドまたはセルロースに結合させることにより、ある
いはポリアクリルアミド、アルギネートまたは線維中に封入することにより、固
定化することもできる。さらに、酵素は化学的方法により修飾して、その安定性
または酵素的性質を改良することができる。
反応培地へのキレート剤たとえばEDTAの添加は。
多くの場合不必要である。
しかしながら、培地にはゲル化阻害剤たとえば塩酸グアニジニウムを含有させる
のが好ましい。
反応混合物中の2つの反応物の濃度は、以下に説明するように、広範囲に変動さ
せることができる。ペプチド基質の好ましい初期濃度は、0.1〜5. Om
M +好ましくは0.2〜1.’OmM、とくに約0.5mMであり請求核試薬
がアンモニアの場合は、飽和溶液または液体の型で添加するのが好ましく、a度
は4.0〜12.0m M 、好ましくは4.3〜9.7M、とくに5〜8Mで
ある。これは、4.5Mの溶液のみを使用し、これが至適であると主張したTa
maok iの場合とは対照的である。
他の核試薬の多く、たとえばベンジルアミンでは。
はるかに低い濃度、すなわち、1.0〜4.0M、好ましくは2.0〜3.0M
が使用される。
基質中のN〜末端もしくは存在することのある側鎖アミノ酸またはカルボキシ基
は請求核試薬との反応時に必ずしも保護する必要はない。しかしながら2反応生
成物たとえばヒドラジドが、その後の反応に使用される場合には、保護が必要で
ある。同じ理由で、ヒドラジン中のアミノ基の一つを保護することが望ましい。
酵素活性も同様に変動できるが、CPD−Yの場合には、濃度は5〜50μm、
好ましくは5〜20μmである。
最も有利な活性は、基質績および濃度、求核試薬濃度。
反応時間2反応温度、 pH,ならびに有機溶媒および/または塩の存在に依存
する。
本発明によれば2反応温度は20’C〜40°Cである。適当な温度は、酵素の
活性および安定性を適宜考慮して2通常約33°C〜39°C1好ましくは約3
7°Cである。
反応時間も同様に変動し、それは上述の反応パラメーター、とくに酵素濃度に大
いに依存する。本発明の方法圧力に関しては2反応は密閉容器中、1〜3バール
好ましくは1〜2バールで行われるのが好ましい。
アミノ酸、アミノ酸誘導体およびペプチドの略号はIUPAC−108の生化学
命名法委員会の指針によった。アミノ酸はとくに指示のない限り、L−アミノ酸
である。
そのほか以下の略号を使用した。すなわちHOAc。
酢酸;Bz、N−ベンゾイル;Boc、三級ブチルオキシカルボニル;DMF、
N、N−ジメチルホルムアミド、EDTA、エチレンジアミン四酢酸;GRF、
成長ホルモン放出因子;HPLC,高速液体クロマトグラフィー;SEM、セミ
カルバジド;TFA、)リフルオロ酢酸;TGME、l−リエチレングリコール
ジメチルエーテル、THF、テトラヒドロフラン;Z、カルボベンゾキシ;CH
APSo、3−[(3−コラミドプロピル)]ジメチルアンモニ第1−2−ヒド
ロキシ−1−プロパン−スルフォネートである。
本発明の方法を実施例で例示する前に、出発原料、測定方法等について一般的に
説明する。
例1〜19における一般操作
反応は、4つの異なる群の試験基質について実施した。
Xはアミノ酸離脱基を意味する。
式: Z −Thr−Pro−X −OHおよびZ −Ala−Pro −X
−OHのトリペプチドは、それぞれサケおよびヒトカルシトニンの短い基質モデ
ルとして使用する。式: H−Leu−His−Lys−Leu−GIn−Th
r−Tyr−Pro−Arg−Thr−Asn−Thr−Gly−8er−GI
Y−Thr−Pro−X −OHの基質は、Xによって延長された残基16〜3
2に相当する。サケカルシトニンの長い基質モデルとして使用し、以後、SAL
(16−32) −Xと呼ぶ。これらの基質は9本分野の技術水準における慣
用の液相および同相法で、たとえば出願WO91/18998号の記載のように
、化学的合成により得られる。最後に、アミノ酸l残基だけ延長されたヒトカル
シトニンは、水性媒体中CPD−Y触媒を用い、相当するカルシトニンメチルエ
ステルへの遊離アミノ酸の酵素的カップリング(以下の例13参照)、または標
準的固相法ついで環化によるジスルフィド橋の形成によって得ることができる。
HPLC精製後、すべての短縮化基質は2反応のモニタリングに用いられたもの
と同じシステムでのHPLCによって95%以上の純度を示し、最長のペプチド
を含む選ばれた標本についてはアミノ酸分析またはガス配列分析を実施して正し
い同一性が証明された。Met−スルホン基質は、相当するメチオニン基質をた
とえば過酸化水素で処理して酸化して得られた。上述の方法と同様な合成法で、
相当するアミド生成物、副生物および加水分解副生物を、HPLCの標準物質と
して合成した。
反応のモニタリング、生成物の同定および生成物の収率の決定は逆相HP L
C(Waters 6000Aポンプ、自動勾配コントローラー、 [JK6イ
ンジエクター)により、C,。
N0VA PAKカラム(Waters、 RCM )上、50mMリン酸トリ
エチルアンモニウム、 pH3,0または7.O,0〜80%アセトニトリルを
含む適当な勾配の溶出系を用い、流速2ml/minで行った。溶出はUV検出
器(Waters 480)により。
230nm 、 254nmおよび278nmでモニタリングした。
生成物は、HPLC分析からの、推定される生成物ピークに相当する分画のアミ
ノ酸分析および/または化学的に合成された標本化合物とのHPLC比較によっ
て確認した。いずれの場合も生成物が他の化合物と明瞭に分離できるHPLCシ
ステムを使用した。場合により、いくつかのpH値でHPLCを実施した。
反応培地の大半を形成させる濃アンモニア保存溶液を作成した。通常は、室温お
よび約1バールの常圧で、基本的には次のいずれかの方法で作成した。すなわち
、濃厚もしくは水性酸溶液と混合した濃アンモニア水溶液から、またはアンモニ
ア塩を水に溶解したのち固体アルカリ塩基と混合して作成した。室温に冷却した
のち、または必要に応じて水で希釈したのち、関連の酸またはアルカリを用いて
pHを調整した。たとえば10m1の25%アンモニア水を6.5mlの氷酢酸
(HOAc)または3.7mlの濃ギ酸と混合し、濃厚な酸でpH9,2に調整
すると8MおよびIOMのアンモニア/アンモニウム塩濃度の溶液が生成する。
同様に同じ9Hで4.5Mのアンモニア/アンモニウム塩溶液が、約26.7g
のNH4C1および8.1gのNaOHを水100m1中に混合しても得られる
。アンモニア濃度は、他の溶媒1反応物または添加物の添加の結果としての低下
に対して、以後に補正される。
大部分の反応は密閉容器中で実施し、密閉は通常室温で行った。記録されたpH
はしたがって、この温度での測定値であり、初期の反応圧力は通常、測定されな
い1バ一ル未満の上昇分だけ1バールよりも高く、1〜2バールであった。とく
に指示のない限り、実験はすべて容量1mlまたは場合によりO,,5mlで、
EppendorfB5427サーモメーター中に挿入した安全キャップロッ
ク付きのEppendorfプラスチックマイクロ試験管中で実施した。
他のチューブ、すなわちガラス管でも同じ結果を示した。
典型的な短いモデルペプチド反応では、有機溶媒、水またはこれらの混合物中1
0m M溶液を作成し、所望の塩または添加物たとえば塩化グアニジウムを含有
する。反応に適当なpHでの10倍容量過剰2〜lOモルアンモニア溶液中に注
いだ。CPD−Yの場合には1反応はクエン酸上乾燥20%w/wCPD−Yの
適当量または同様のCa1biotech Ltd、A/S (Copenha
gen)製の精製カルボキシペプチダーゼYの333μMCPD−Y溶液を添加
することによって開始させた。組換え分泌CPD−YはJacobR,Wint
er博士(Carsberg Re5earch Center)によって恵与
され2例18に記載のようにして精製された。反応の開始には、酵素を正確なモ
ル濃度1適常は5〜30μMで適当容量添加した。反応混合物をついでサーモミ
キサー中で、実験の継続中1通常は1〜5時間振盪した。この間に、 10〜2
0μIのサンプルを一定間隔で採取し。
HPLC分析に供した。分析サンプル中へのUV吸収基の採取洩れが起こらない
ように、沈殿が生じて゛いないことを確認した。場合によっては、サンプルを採
取したのち、大量の有機溶媒を加えて反応を停止させるか、または濃厚な酸を添
加して反応を鎮静化した。
反応の時間経過中に、基質の消費、アミド生成物の生成、−次加水分解副生物の
生成、ならびに−次加水分解副生物またはアミド生成物中のプロリン残基の二次
的な加アミン分解によるアミド副生物の形成をモニタリングした。これらの4種
類の化合物、基質、アミド生成物。
−次加水分解副生物およびアミド副生物の相対的モル百分率を、それぞれ254
または230nmにおいて得られたHPLCUV吸収の積分によって得られる相
対面積カウントから、吸収の差に対する適当な補正係数を用いて計算した。これ
らは実施例中にそれぞれ5ubstr、、 Yield 。
Hydr、およびoth、として示す。トリペプチドよりも長い基質の場合には
、後者の表現には、可能性のある二次加水分解および加アミン分解生成物が包含
されるように計算した。また、ヒトカルシトニンについては、長いペプチドにお
ける既知の化学的副反応によって形成された副生成物、すなわち反応の経過中に
生成し、採用された系で同様に分離できるα、β−シフトアスパラギン酸または
酸化されたメチオニンも包含させて計算した。還元性添加物を加えて酸化反応を
阻止する試みは行わなかった。
例8による典型的反応の時間経過を図1に例示する。
アミド生成物の相対量自体、方法の成否に対する有効ナハラメーターである。反
応を至適化する助けとして。
さらに変数を導入し、計算した。すなわちRATIOを次の式:
%式%)
で計算する。これは、基質からの生成物の形成における触媒効率であり、また未
反応基質を回収して新たな反応に戻す循環工程の導入の成否を示すものである。
この値のほかに、最終アンモニア濃度CNH,を得るためにpH調整剤PHAD
Jによって調整されたアンモニア化合物5ALTも表に掲げる。他の添加剤はA
DD、それらの濃度はCADDとして表に示す。実験を行った温度はTEMPと
して示す。
最後に、初期の基質は多くの場合、実施例中ではコアペプチドPEPT [DI
Eと命名して掲げ、別個の離脱基はLHAVING 、初期基質濃度ハCPEP
TIDEとしテ示ス。
例1
100mlのガラスフラスコ中で、 25mgのZ −Thr−Pro−Met
−OHを1.05m1のDMFに溶解し、予め氷酢酸を用いてpHを9.2に調
整した8Mアンモニア/アンモニウム溶液50m1を加えた。ガラスフラスコを
37°Cの恒温にした撹拌水浴中に置き、0.3mMのカルボキシペプチダーゼ
Y溶液0.78m1を加えて反応を開始させ、フラスコをプラスチックのねじキ
ャップで密栓し、水浴中に75分間放置した。
この時点でのHPLCは、76%のアミド化Z −Thr−Pro −N H2
生成物、20%の加水分解副生物Z −Thr−Pro −OHおよび4%の残
存基質を示した。 ゛
例2
Z −Ala−Pro−Met −OHのアミド化Eppendorphプラス
チック管に、 0.23mgのZ −Ala−Pro−Met−OHを取り、4
0μmのDMSOに溶解し、予め氷酢酸を用いてpHを9.2に調整した8Mア
ンモニア/アンモニウム溶液945μl、ついで95mgの塩化グアニジウムを
加えた。0.3mMのカルボキシペプチダーゼY溶液15μlを加えて反応を開
始させ、キャップロックを閉じたのち、37°Cの恒温にしたEppendor
phミキサー中で、実験時間中振盪した。1290分後、HPLCは、85%の
アミド化生成物Z−Ala−Pro−NH2、2%の加水分解副生物Z−Ala
−Pro −OHおよび1%のアミド副生物Z−Ala−N H2および12%
の未反応基質を示した。
例3
Z −Thr−Pro−Met −OHのアミド化Eppendorphプラス
チック管に、 0.46mgのZ −Thr−Pro−Met−OHを取り、2
0μlのDMSOに溶解し、予め濃ギ酸を用いてpHを9.2に調整した10M
アンモニア/アンモニウム溶液965μlを加えた。0.3mMのカルボキシペ
プチダーゼY溶液15μlを加えて反応を開始させ、キャップロックを閉じたの
ち、実験時間中、37°Cの恒温にしたEppendorphミキサー中で振盪
した。90分後。
HPLCは、88%のアミド化生成物Z −Thr−Pro −N H2。
12%の加水分解副生物Z −Thr−Pro −OHを示し、基質は残存しな
かった。
例4
Z −Thr−Pro−Met −OHのアミド化Eppendorphプラス
チック管に、 0.46mgのZ −Thr−Pro−Met−OHを取り、2
0μlのDMSOに溶解し、予め固体水酸化ナトリウムおよび塩化アンモニウム
を用いてpHを9.2に調整した4、5Mアンモニア/アンモニウム溶液965
μlを添加した。0.3mMのカルボキシペプチダーゼY溶液15μmを加えて
反応を開始させ、キャップロックを閉じたのち、実験時間中、37℃の恒温にし
たEppendorphミキサー中で振盪した。143分後、HPLCは、74
%のアミド化生成物Z−Thr−Pro−NH2、10%の加水分解副生物Z
−Thr−Pro −OHおよび16%の残存基質を示した。
例5
Z −Thr−Pro−Met(0)−08のアミド化Eppendorphプ
ラスチック管に、 0.46mgのZ −Thr−Pro−Met(0)−OH
[式中、(0)は側鎖スルホンを意味する]を取り、予め氷酢酸を用いてpHを
9.2に調整した8Mアンモニア/アンモニウム溶液905μl、ついで95m
gの塩化グアニジウムを加えた。0.3mMのカルボキシペプチダーゼY溶液1
5μIを加えて反応を開始させ、キャップロックを閉じたのち、実験時間中、3
7°Cの恒温にしたEppendorphミキサー中で振盪した。90分後、
、HP L Cは。
33%のアミド化生成物Z−Thr−Pro−NHz 、8%の加水分解副生物
Z −Thr−Pro −OH,2%のアミド副生物Z−Thr−Pro N
H2およびおよび57%の残存基質を示した。
例6
サケカルシトニン(16−32) −Thr −OHのアミド化Eppendo
rphプラスチック管に、1.0mgの一5AL(16−32) −Thr −
OHを取り、20μlのDMSOに溶解し、予め氷酢酸を使用してpHを9.2
に調整した8Mアンモニア/アンモニウム溶液435μlを添加した。0.3m
MのカルボキシペプチダーゼY溶液45μlを加えて反応を開始させ、キャップ
ロックを閉じたのち、実験時間中、37°Cの恒温にしたEppendOrpt
lミキサー中で振盪した。300分後、HPLCは、 51%のアミド化生成物
R−Thr−Pro −NH2,24%の加水分解副生物R−Thr−Pro
−OH、16%の他の副生物および9%の残存基質を示した。
上記式中、Rはサケカルシトニンの16−30配列を示す。
例7
サケカルシトニン(16−32) −Tyr −OHのアミド化Eppendo
rphプラスチック管に、 1.Omgの5AL(16−32) −Tyr−O
Hを取り、20μmのDMSOに溶解し、予め氷酢酸を使用してpHを9.2に
調整した8Mアンモニア/アンモニウム溶液435μIを添加した。0.3mM
のカルボキシペプチダーゼY溶液15μmを加えて反応を開始させ、キャップロ
ックを閉じたのち、実験時間中、37°Cの恒温にしたEppendorph
ミキサー中で振盪した。1050分後、HPLCは、44%のアミド化生成物R
−Thr−Pro −NH!、13%の加水分解副生物R−Thr−Pro−O
H,31%の他の副生物および12%の残存基質を示した。
上記式中、Rはサケカルシトニンの16−30配列を示す。
例8
各種サケカルシトニンフラグメントSAL (16−32)−Xペプチドのアミ
ド化によるSAL (16−32) −NHzの生成1
LHAVI!ICCPEPTIDE CFD−Y 時間 Tield 5ubs
tr、Hydr、Oth、RATIO(X (mM)(M (%)(%) (%
)(%)(%)Metb) 0.5 20 1200 !3 21 ! 20
41Metc) 10 20 300 5! I 24 17 56Thr 、
1.0 30 300 51 1 25 15 56Tyr 1.0 !0
1δOS6 19 N 9 44Tr O,5101(15044121431
50a)反応条件=7.7Mアンモニア/アンモニウム、 PHADJ:HOA
c、 p[I9.2. $7℃Eppendorphミキサー中、4%DMS
Ob)DMSO添加せず、IM塩化グアニジウムC)反応の時間経過は図1に例
示
例9
各種Z −Thr−Pro −Xペプチドのアミド化1)LE^マING 溶媒
CPD−Y 時間 Yield 5ubstr、Bydr、Oth、RATI
O(X) M) % % (% (%)(%)Met 水 5 80 78 3
19 0 80Met (0) 水 5 120 33 57 9 2 71
Met(0) 4%DMSO5111016Ill 2 2 glThr *4
5 85 511 27 is O79Tbr 4″%DklS0 1k !g
o 80 16 22 2 71Thr 4%DMSO” Is 250 So
8 29 1 65Trp 4%DMSO” 1’0 95 77 6 17
0 82Arg 4%DMSO” 5 1400 57 4 33 7 59
Arg 4駕DMSO”0)S 130 26 15 60 0 30Lye
4$DMSO” 5 255 56 34 10 0 115Lys 4%Di
lSO”。)5 1’jG 41 26 34 0 55^an 4%DMSO
” 17 150 35 80 5 0 88Glu” 4%DMSO” 17
1380 0 94 1 0 01)反応条件: 1 mM PHPTIDE
、 7.7MCl113(アンモニア/アンモニウム)。
PHADJ : HOA c 、 p[Is、 2. !7℃Eppendor
phミキサー中、1M塩化グアニジウb)塩化グアニジウム添加せず
e)pH7,8
d)比較例
例IO
各種溶媒およびアンモニア/アンモニウム混合物中でのZ−Thr−Pro−M
etのアミド化1′溶媒 C11H! 基土 時間 Yleld 5ubstr
、!Iydr、Oth、RATIOシt+サンd> 7.7 KH3+ 180
70 14 16 0 82HO^C
ジt+’?ンb)d)4.3 Nll4CI+1020 21 ’lG −”−
100Na01[
ジt*fye)d)4.0 NH4C++ 60 64 14 20 2 75
aOII
DMSO4,1Nil、IC++150 70 21 ! 0 111111a
o[
1)反応条件: 1 mM PEPTIDH,4%溶媒、5μMCFD−!、
pH9,2,Eppendorphミキサー中37℃
b)3.!μM CPD−Y添加
c)3.18M CPD−Y添加
d)ジオキサンは過酸化物フリーの等級例II
DMS OCNH3CPD−Y 時間 Yield 5ubstr、Bydr、
Oth、RATIO度(%)(M)(M((%) %) (%)(%)(%)4
7.7 5 75 78 0 22 0 711a 5 120 77 a
14 0 8412 S、9 10 1200 72 H9286126、!
10” 1242 68 14 Is 2 80a)反応条件: 5ALT/P
IIADJ : IT!Ia/[1OAc、 pH9,2,[1ppendor
pbミ牛サ一中37℃b)0.5μMペプチド
e)L 3μM CPD−YFf!加
d)ジオキサンは過酸化物フリーの等級例12
CIll3 5ALT/PHADJ 時間 Yleld 5ubstr、[Iy
dr、Oth、RATIOM) ()(%) (%) (%) (%) (%)
9.7 11HiB2sO470127303° 8δ8.2 NHa/llC
l 70 80 9 11 0 01.7 NH3/HCOO11908801
20887,7NHa/[1OAc’ fi9 78 4 18 0 l117
.7 N113/1IOAc 75 76 4 20 0 797.7 NH3
/HOAe 611 79 3 15 3 l117.7 NB3/HOAc
40 H8110pH4,3N119/[1OAc 53 88 0 32 0
684、3 NH4Cl/LIO1111114341193184,1b)
l111aCI/l1aO[l 12 81 5 14 0 8&4、1 N
iInC1/NiO[11437416100Ill6.3 NiI N[14
CI 140 To 20 10 0 U哀)反応条件:1mMペプチド、 p
H9,2,sμMCPD−Y、 2%D M F 、 Eppendorpbミ
キサー中37℃
b)20aM CPD−Y添加
例13
キシルメチルエステル約2mgを、 89mgのし一メチオニンおよび95mg
の塩化グアニジウムとともに、850μlの水および40μmのDMSOに溶解
し、pH調整容器中37°Cの恒温にして、pHを8.8に2M水酸化ナトリウ
ムを用いて調整した。反応はこの容器中で実施した。0.3mMのCPD−Y溶
液15μlを加えて反応を開始させた。反応は30分以内に完結した。混合物の
pHを2.5に調整して、逆相C+ s HP L Cカラムに適用した。これ
から、生成物を061%TFA/含水アセトニトリル勾配で溶出し、窒素下に乾
燥して、収量1.2mg (60%)を得た。
アミノ酸分析(比)
Asp+Ala(5,1)、 Glu(1,9)、 5et(0,9)、 Gl
y(4,0)、 His(0,6)、 IThr(4,9)、 Pro(2,1
)、 Tyr(1,1)、 Val(0,9)、 Met (1,9)、 Cy
s(1,2)、 (le(1,0)、 Leu(2,3)、 Phe(3,2)
システィンの化学的分解と2個のメチオニン残基・の存在の確認を付記する。
例14
各種Z −Ala−Pro −Xペプチドのアミド化1′L!AVIIIG 溶
媒 CPD−Y 時間 マ1aid 5ubstr、[Iydr、Oth、RA
TIOX (M)((%)(% (%) % %Mat 2篤DMFb) 2.
5 110 67 31 0 2 9フMet 4%DMSOS zss az
ti z OHGln 水 20 100 24 41 3’5 0 41G
ln 4駕DIIISO201200So 4@ 23 0 54旧$ 水 2
0 1140 25 28 48 3 331 His 4%DilSO201
20020@0 20 0 51Thr 4%DMSO°’ 25 1440
1フ フ@ 6 1 71丁yr 4XDMSOIT 1320 45 1フ
311 0 54Trp 4駕DMSOSo 180 68 11 15 0
82Arg 4駕DMSO1721417II! OO100Lys 4%DM
SO170S 28 ?! 0 0 100Gly”)ZNDMF−”’50
1440 0 100 0 0 D−助二」用亘畢」l−ユ肚−−L−用一一」
−−1−−り暑)反応条件: 1 mM PEPTIDE、 74M CIl[
1,(アンモニア/アンモニウム)。
PHADJ: HOAc、 pH9,2,1M塩化グアニジウム、3フ’CEp
pendorphミキサーb)塩化グアニジウム添加せず
C)塩化グアニジウム添加せず、 4.3M Cl1113. PIADJ/5
ALT:!1aolI/1IH4c1d)2S’C
e)比較例
例15
各種pHおよび濃度でのZ−Ala−Pro−Metのアミド化1p[I CP
EP−CPI[Ia 時間 Tleld Sub寥tr、l1ydr、Oth、
RATIOTIDE(wM (M) () (% (%) %) (%) (%
)9.5 0.5 g、s itgo 55 !f g 0 919.2 0.
5 7.7 12!OIs 12 2 1 979.2 0.2 7.8 11
20 To 27 2 0 97a)反応条件: 5ALT/PIIADJ :
NH3/HOAc、I M塩化グアニジウム、5HM CPD−Y+さらに1
100分後にtoμM を追加、 Rppendorphミ牛サー中37℃b)
最す16μM CPD−Y
例1G
各種溶媒および温度でのZ −Ala−Pro−Met −OHのアミド化1)
溶媒 温度 CPD−Y 時間 TIeJd 5ubstr、Hydr、Oth
、RATIO(”C(M) (% %) %) (%〉 (%)4zジt+サン
” 37 33 1260 82 2& 12 0 1144%DMSO3?
20 1200 118 0 32 0 6S4gDNS0 25 !0 12
65 57 0 411 0 5710%fす*aミール3 20 1260
22 0 0 711 2210%グリセt7−ル25 2G 1260 42
0 0 58 4210XTGM8 37 20 1200 13 87 0
0 1(IQ10%TGMII:
一一一一一旦−一般一二世−−刃一−]−−一虹一一り一県し1)反応条# :
4.2M CNH3,5ALT/PHADJ : NHaCJ/NaOH,p
H9,2,l mM ペプチドb)O,7mMペプチド、過酸化物フリージオキ
サン例17
各種アンモニア/アンモニウム混合物中でのZ−Ala−Pro−Metおよび
Z−Thr−Pro−Metのアミド化1ベプfV CnH2塩+ 9H時間
11eld Sub++tr、Hydr、Oth、RATIO−Mat−OHM
) PHADJ () % (% (%ン (%) (%)2−^1t−Pro
4.3 N[12+ 94 67 55 4 39 2 57Z−Ala−Pr
o4.3 NHaCI+9.2225 41 45 14 0 74oH
2−Aim−Pro4.5 lll!3+ 9.!120 17 0 G O1
0G” NRJO3
r−Alt−Pro?、I 11Hz+ 9.2 92 41 HII G 7
0い Il[Ial1%
2−^l5−Pro 9.0 HH2+ 9.2 40 @ 92 0 0 1
00N!IMO
麿)反応条件:1mMペプチド、 58M CPD−Y、 Eppendorp
hミキサー中37℃b)17aMCPD−Y、4%DMs。
c)30℃
例18
酵母からの各種型b)elでの触媒による。酢酸でpH9,2ペプチド CPD
酵素 時間 Yield 5ubstr、!Iydr、Oth、RATIO−
Mat (M) (盟) (分) (%) (%) (%) (% (%Z−T
hr−Prod) 2 Mg” 100 76 1 19 4 フ7Z−Thr
−Pro” 2 SR” 65 73 4 20 3 762−^l5−Pro
” $ 11Eb) 75 99 1 0fl G”100Z−Ala−Pro
−’ I SR” 80 99 1 0f′G” 100暑)反応条件:1mM
ペプチド、 5ALT: NH3,PHADJ: HOAcb)ME−Johm
nsen、J、T、、Braddis、1. & 0ttasa++、M、(1
985) Cirlsberg RasACom5u++。
41、 p、1−14に従って製造および精製したネイティブ抽出CPD−Yc
)Si1=lIIelsen、T、C,、llolmberg、S、 & Pe
tarson、J、G、 (199G)^pp1.組er盾b撃盾P. Bl。
technol、 33. p、$07−312に従って発現させて製造し、
b)によって精製した分泌組換えCP D−Y
d)2%DMF C11l13:4.3Me)4%DMF CN[13ニア、5
Mf)痕跡
例19
界面活性剤 時間 Tleld 5abstr、Hydr、otN、RATIO
(% % % (%) (%)
O,S%トラウロイルザルコシン 411 31 2I 41 0 GO,S%
t9!/ンxs、ホy酸300 7 80 13 0 34O,S%Br1j1
35 ZGo 4 g4 12 0 270.5%Tween2G ZGo 1
1 N 49 0 271)反応条件: 8.OM CNH2,PHADJ :
HOA c、 pFi9.2.1 mM Z−Ale−Pro−Thr。
4%D M S 0 、17℃M CPD−Y、 !1ppendorphミキ
サー中37℃ペプチド例20
界面活性剤 時間 Yteld 5ubstr、Hydr、Oth、RATIO
(% % % %) %)
5%CIIAPSO356040001005%ペンタンスルホン 1200
89 1 10 0 g!耐反応条件: 8.OM CNHz、 PHADJ
: HOA c 、 pf19.2.1 mM Z−Ala−Pro−Thr。
4%DMS0,1フuM CPD−Y、 Eppandorphミキサー中37
℃ペプチド例21
酢酸でpH調整されたアンモニア/アンモニウム混合物にさらに各種添加物を含
有させた場合のZ −Ala−Pro−Met−OHのCPD−Y触媒アミド化
1)
CADD 添加物 時間 Yfald 5ubstr、Bydr、Oth、RA
TIO() %)(%) (%) % %
0、iv二) −k 2411 !7 58 S Oll52.0 尿素 14
4 It 92 0 0 to。
1)反応条件: 8.0M CN[13,PBADJ : 80 A c 、
p[I9.2.1 mMZ−Ali−Pro−Thr。
4%DMS0. 5pM CPD−Y、 Eppendorpbミキサー中37
℃ペプチド例22
pH範囲8.5〜9.0の各種酢酸/アンモニア/アンモニウム混合物中、構造
Z −Ala−Pro −X −OHの各種ペプチドのCPD−Y触媒アミド化
1)
LEAVIIIG pHCIl[la 時間 Yield Subgtr、My
dr、Oth、RATIOX (分) (%) (%) %) (%) (K)
Arg 8.8 7.5 ff!0 36 5! 12 0 75^rz 9.
0 ?、7 360 31 45 24 0 57Thr C57,06027
324104CIThr 8.8 1.5 205 42 36 23 0 6
5Thr 9.0 7.7 325 45 20 36 0 56Trp C5
7,085296650!ITrp 11.8 7.5 155 5! 4 4
2 0 56丁yr s、s フ、5 400 46 11 4! 0 51τ
r 9.0 7.7 !50 4$ 13 44 0 491)反応条件: 1
mM Z−Ala−Pro−X、I M塩11り7ニシン、 4 %DM S
0゜17μlM CPD−Y、 [!ppendorphミキサー中37℃ペ
プチド例23
メチオニン酸で延長した環状ヒトカルシトニン1−32の1.1mgをガラスチ
ューブ中、20μlのDMSOに直接溶解し、予め氷酢酸でpHを9.2に調整
した25%(W/W)アンモニア溶液0.47m1を添加すると澄明な溶液が得
られた。
ついでこれに47mgの塩化グアニジニウムを溶解した。混合物をEppend
Orphサーモミキサー中で37℃の恒温にしたのち、0.3mMのCPD−Y
を加えてCPD−Y濃度を約0.3μMとして反応を開始させた。密閉反応容器
を37℃で約0.5時間振盪した。HPLCによれば、この溶液は42%のヒト
カルシトニンアミドならびに21%の加水分解副生物のカルシトニン遊離酸を含
み、残部は未反応基質およびわずかな分解生成物であった。
例24
スレオニン酸で延長した環状ヒトカルシトニン1−32の1、9mgを試験管中
、40μlのDMSOに直接溶解し、予め氷酢酸でpHを9.2に調整した25
%(W/W)アンモニア溶液0.92m1.および96mgの塩化グアニジニウ
ムを添加した。ついで、混合物をεppendorphサーモミキサー中で37
°Cの恒温にしたのち、0.3mMのCPD−Yを加えてCPD−Y濃度を約8
μMとして反応を開始させた。密閉反応容器を37°Cで40分間振盪すると、
基質の約1/3が変換され、いくつかのpH値でのHPLCによりこの溶液は1
6%のヒトカルシトニンアミドならびに痕跡の加水分解副生物のカルシトニン遊
離酸を含有し、残部は67%の未反応基質およびわずかな分解生成物であった。
例25
少量のカルシトニン酸を含む、チロシン酸で延長した環状ヒトカルシトニン1−
32の1.8mgを試験管中、40μlのDMSOに直接溶解し、予め氷酢酸で
pHを9.2に調整し、 96mgの塩化グアニジニウムを含む25%(W/W
)アンモニア溶液0.94m1をこの溶液に添加した。混合物をEppendo
rphサーモミキサー中で37°Cの恒温にしたのち。
0.3mMのCPD−Yを加えてCPD−Y濃度を約20μMとして反応を開始
させた。密閉反応容器を37°Cで約0.5時間振盪すると、基質の約37%の
基質が変換され。
HPLCにより、この26%がヒトカルシトニンアミドに変換されたことが明ら
かにされた。すなわち総数率は約lO%であった。同時にそれよりわずかに多い
加水分解副生物のカルシトニン遊離酸を示し、残部は63%の未反応基質および
わずかな分解生成物であった。
例26
アミン −R濃度 時間 Yleld 5ubstr、 1lydr、Oth、
RATIO(M)
:LfklミンーCI12C[132,01201831I2 Q 242−エ
タt−kTミ7 −Cl!2C[120i13.0 90 59 Is 2@
0 69ヒドラジン −NH22,07580’ S Is O84セミカルバ
ジド−NHCON[I2 2.0 71 69 24 8 0 90ヘンシルア
ミ7−C[I2C1!IIS O,1I4 54 35 8 0 83m)反応
条件: 1 mM Z−Tbr−Pro−Met−OH,I M塩酸グアニジン
、5gMCPD−Y、 4%DMSO,pH9,2,酢酸で調整r Eppan
dorphミキサー中37℃b)塩酸塩として使用、 pHは1lioIIで調
整e)1008M CPD−Y、 pmは塩酸で調整、恒paカップ中で反応1
、Breddam、に、、Widmer、F、& Johansen、J、T
。
(1980) Carlsberg Res、Commun、45. 237−
2472、Widmer、F、、Breddam、に、& Johansen、
J、T。
(1981)Carlsberg Res、Commun、46.97−106
3 、Breddam、に、、Widmer、F、& Johansen、J、
T。
(1981) Carlsberg Res、Commun、46. 121−
1284.8reddam、に、、Widmer、F、& Johansen、
J、T。
(1981)Carlsberg Res、Commun、46,361−37
25 、 8reddam、K、、Johansen、J、T、& 0tten
sen、M。
(1984) Carlsberg Res、Con+mun、49. 457
−4626.8reddam、に、(1985)Carlsberg Res、
Commun、50,37、Breddam、K、(1986) Carlsb
erg Res、Commun、51.88 、Breddam、K、(198
8) Carlsberg Res、Commun、53,39、 8redd
am、K、& 0ttensen、M、(1984) CarlsbergRe
s、Commun、49. 473−48110、Johansen、J、T、
、Breddam、に、& 0ttensen、M。
(1976)Carlsberg Res、Commun、41.1−1411
、N1elsen、T、L、、Holmberg、S、& Petersen、
J。
G、L、Appln、Microbiol、Biotech、(1990)、3
3. 307−12、Kubotaら、Carboxypeptidase C
N (1973)、J。
Biochem、74.No、4. 750−77013、Hopp & Wo
ods、Proc、Natl、Acad、Sci、USA。
78、 9.3824−3828 (1981)14、 Dmochouska
、A、ら、(1987)、Ce1l、50. 573−58415、Coope
r、A、& Bussey、H,、(1989)、Mo1ecularand
Ce1lular Biology、9. 2706−271416、Bech
、L、M、& Breddam、K、、(1988)、CarlsbergRe
s、Commun、、53.381−393− −≦1〜%
国際調査報告
1plemmwsl Altli+++iw N++ ρCT/DK 9210
0064国際調査報告
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT、BE、CH,DE。
DK、ES、FR,GB、GR,IT、LU、MC,NL、SE)、0A(BF
、BJ、CF、CG、CI、CM、GA、GN、ML、MR,SN、TD、TG
)、AT、 AU、 BB、 BG、 BR,CA、 CH,C3,DE。
DK、 ES、 FI、 GB、 HU、JP、 KP、 KR,LK、LU、
MG、MN、MW、NL、No、PL、RO、RU、 SD、 SE、 US
(72)発明者 ウィドマー、フレッドオーストラリア国2112 ニュー サ
ウスウェールズ、ライド、アンザック アベニュー 35
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.一般式 ペプチド−Pro−NH−R (式中,Rは水素,ヒドロキシ,C1−6アルキル,ヒドロキシC1−6アルキ ルおよびC6−9アラルキルから選ばれるか,またはRは基NHR1であり,こ の場合R1は水素,C1−6アルキル,C6−9アラルキルまたは基CO−R2 であり,R2はNH2,C1−6アルキルおよびC6−9アラルキルから選ばれ る)のC−末端修飾ペプチドの製造方法において,一般式 ペプチド−Pro−X (Xは非荷電または陽性に荷電され,少なくとも2個の炭素原子またさらにN, OおよびSから選ばれる少なくとも1個のヘテロ原子からなる側鎖を有するアミ ノ酸である)で表される基質成分を,求核試薬成分NH2−R(式中,Rは上述 の意味を有する)と,酵母からのまたは動物,植物もしくは他の微生物起源のL −特異的セリンまたはチオールカルボキシペプチダーゼ酵素の存在下,pH7. 5〜10の水性溶液または分散液中において反応させ,ついで所望により,Rが 水素以外の反応生成物をペプチドアミドに変換することを特徴と方法 2.求核試薬としてのヒドラジンNH2−NH2を,N−末端および存在する場 合には側鎖アミノ基が保護された基質と反応させて保護ペプチドヒドラジドを形 成佐瀬,保護ヒドラジドをアジドに変換し,保護アジドをアンモニアと反応させ て保護ペプチドアミドに変換し,保護基を除去することを特徴とする「請求項1 」に記載の方法 3.カルシトニンを製造するにあたり,基質成分としてカルシトニン−X(式中 ,Xは上述の意味を有する)を使用することを特徴とする「請求項2」に記載の 方法4.XはMet,Thr,Tyr,Met(0),His,Gln,Asn ,Arg,LysおよびTrから選択される「請求項1〜3」のいずれかに記載 の方法 5.求核試薬はアンモニア,エチルアミン,ヒドラジンおよびセミカルバジドか ら選ばれる「請求項1〜4」のいずれかに記載の方法 6.用いられるカルボキシペプチダーゼは酵母からのカルボキシペプチダーゼで ある「請求項1〜5」のいずれかに記載の方法 7.用いられる酵素はカルボキシペプチダーゼYである「請求項6」に記載の方 法 8.複数個のベンジルスクシニル基がカップリングしたポリマー樹脂マトリック スからなるアフィニティー樹脂上アフィニティークロマトグラフィーによって精 製されたカルボキシペプチダーゼYを使用する「請求項7」に記載の方法 9.固定化カルボキシペプチダーゼ酵素を使用する「請求項1〜8」のいずれか に記載の方法10.0〜25%の有機溶媒を含有する水性反応溶液を使用する「 請求項1〜9」のいずれかに記載の方法11.有機溶媒はジメチルスルホキシド ,ジメチルホルムアミド,アルカノール類,アルカン酸,ジオキサン,テトラヒ ドロフラン,ジメトキシエタン,グリセロール,エチレングリコールおよびポリ エチレングリコールからなる群より選ばれる「請求項10」に記載の方法12. アンモニアは反応培地中に濃厚溶液または液体型として添加する「請求項1また は4」に記載の方法13.反応培地中のアンモニアの濃度は4.0〜12.0M ,好ましくは5〜8Mである「請求項1または4」に記載の方法 14.pH調整剤は,低分子有機酸,好ましくは酢酸またはギ酸から選択して使 用される「請求項1〜13」のいずれかに記載の方法 15.反応培地にはゲル化阻止剤,好ましくは塩酸グアニジウムを加える「請求 項1〜14」のいずれかに記載の方法 16.反応は密閉容器中,1〜3バールの圧力,好ましくは1〜2バールの圧力 で行われる「請求項1〜15」のいずれかに記載の方法 17.酵素的に,組換えDNA法により,化学合成により,またはこれらの組合 わせで製造されたペプチド−Pro−Xを使用する「請求項1」に記載の方法1 8.式 ペプチド′−Pro−X′ (式中,ペプチド′はヒト,サケまたはウナギカルシトニンのネイティプな1− 31アミノ酸配列であり,X′はMet,Lys,Arg,Trp,Tyrまた はThrである)で示されるカルシトニン関連ペプチド 19.ヒトカルシトニン−(1−32)−X′′−OH(式中,X′′はMet ,TyrまたはThrである)
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