【発明の詳細な説明】
新しいカテプシンならびにその阻害のための方法および組成物
発明の背景
発明の分野
本発明は、一般に、細胞内でβ-アミロイドペプチド(βAP)の産生を阻害する
ための方法および組成物に関する。特に、本発明は、βAP細胞内産生を阻害する
ことのできる化合物、およびβAP産生を阻害するための方法におけるこのような
化合物の使用に関する。
本発明はまた、βAPの生成に関与する新しいカルボキシペプチダーゼである単
離された新しいタンパク質、カテプシンYに関する。このタンパク質の単離のた
めの方法が提供されている。カテプシンYをコードするDNA単離株およびこのよ
うなDNAの獲得方法が、治療または診断用組成物において有用なカテプシンYの
組換え産生のための発現系と共に提供されている。
技術の状況
アルツハイマー病(AD)は、臨床的には、徐々に深刻な精神的劣化そして最終的
には死に至る、記憶力、認識力、推理力、判断力、および感情的安定性の進行性
の喪失を特徴とする変性性脳障害である。ADは、高齢者における進行性精神不全
(痴呆)のきわめて一般的な原因であり、そして米国においては4番目に一般的
な医学的死因を表すと考えられている。ADは、世界中の人種および民族に見られ
、そして現在および将来の主要な公衆衛生問題を示している。この疾病は現在、
米国内だけでも約200万〜300万人の固体が罹患していると見積られている。ADは
今のところ不治の病である。ADを効果的に予防したりまたはその症状および経過
を逆行させる処置は、現在のところ全く知られていない。
ADを患う個体の脳は、老人性(またはアミロイド)プラーク、アミロイド血管
障害(血管中のアミロイド沈着物)および神経原繊維変化と呼ばれる特徴的病巣
を示す。これらの病巣、特にアミロイドプラークおよび神経原繊維変化は、一般
にAD患者の記憶および認識機能にとって重要なヒト脳のいくつかの領域に数多く
発見される。より制限された解剖学的分布で、より少ない数のこれらの病巣が、
臨床的ADを有さない大部分の高齢者の脳の中にも発見される。アミロイドプラー
クおよびアミロイド血管障害はまた、トリソミー21(ダウン症候群)およびオラ
ンダ型のアミロイド症を伴う遺伝性脳出血(HCHWA-D)の患者の脳の特徴でもある
。現在のところ、ADの決定的診断には、この病気で死亡した患者の脳の組織内、
またはまれに侵襲性の神経外科手術手順中に採取された脳組織の小さな生検標本
の中に上述の病巣が観察されることが必要とされる。
ADおよび前述のその他の障害の特徴であるアミロイドプラークおよび血管中の
アミロイド沈着物(アミロイド血管障害)の主要な化学的成分は、β-アミロイ
ドペプチド(βAP)、または時としてAβ、AβPまたはβ/A4と呼ばれる約39〜43の
アミノ酸の約4.2キロダルトン(kD)のタンパク質である。βAPは、約39〜43のア
ミノ酸残基を含む、本明細書中はβ-アミロイド前駆体タンパク質(APP)と呼ぶ大
きな膜にまたがる糖タンパク質のフラグメントである。このタンパク質のフラグ
メントは最初に精製され、そして部分アミノ酸配列がGlennerおよびWong,Bioch
em.Biophys.Res.Commun.120: 885-890(1984)において報告された。最初の28
のアミノ酸についての単離手順および配列データは、米国特許第4,666,829号に
記述されている。
βAPは、SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動または高速液体クロマトグラフ
ィー(HPLC)においてその相対的な移動度によりさらに特徴づけられる。βAPは、
アミロイドのコンゴーレッドおよびチオフラビン-S色素結合特性を示す糸状重合
体形態で存在し得る。βAPは組織内で非糸状形態(「プレアミロイド」または「
無定形」または「散在性」沈着物)で存在し得、このような形態では、コンゴー
レッドによる検出可能な複屈折染色は全く起こらない。髄膜血管から得た不溶性
形態のこのタンパク質の一部分については、米国特許第4,666,829号に記述され
ている。
APPは通常、ヒトを含むさまざまな動物の数多くの組織の中で細胞によって産
生される。APPは、ヒトの染色体21の長腕上の遺伝子にコードされる。APPをコー
ドする遺伝子の構造に関する知識により、βAPが、少なくとも1つのこれまで同
定されたことのないプロテアーゼによるAPPの切断からペプチドフラグメントと
して生じることが示された。この切断は、リソソームの中で起こると思われる。
APPからβAPフラグメントが切断されその後アミロイドプラークとして沈着され
る精確な生化学的経路は、今なお研究中である。
いくつかの一連の証拠から、βAPの進行性の脳沈着がADの病気の発生において
根本的役割を果たし、そして認識力の症状よりも数年または数十年先行し得ると
いうことがわかっている(レビューのためには、Selkoe(1991),Neuron 6:487を
参照のこと)。最近、βAPが、培養にて増殖した神経細胞から、ならびに正常な
個体およびAD患者の両方の脳脊髄液内に放出されることが示されてきた。
APP遺伝子内で発生するいくつかの遺伝性変異もまた、ADおよびAD関連疾患を
ひき起こすことも知られている。例えば、APPの770-アミノ酸イソ型のアミノ酸7
17におけるミスセンスDNA変異は、遺伝的に決定された(家族性)型のADを有す
るいくつかの家族の罹患しているメンバーには発見され得るが、罹患していない
メンバーには発見され得ない(Goateら,Nature 349:704-706(1991); ChartierHa
rlanら,Nature 353:844-846(1991); およびMurrellら,(1991)Science 254:97-
99)。スウェーデンの家族の中に発見されたリジン595−メチオニン596をアスパ
ラギン595−ロイシン596に変化させる2重変異(695-アミノ酸イソ型のAPPに関
する)については、1992年に報告され(Mullanら,(1992)Nature Genet 1:345-34
7)、そしてスウェーデン型変異株または変異と呼ばれている。
遺伝的連鎖を分析することにより、これらの変異ならびにAPP遺伝子内の特定
のその他の変異がこのような家族の罹患したメンバーにおけるADの特異的な分子
的原因であるということが立証された。さらに、770アミノ酸イソ型APPのアミノ
酸693における変異がβAP沈着による疾病HCHWA-Dの原因として同定され、そして
アミノ酸692でのアラニンからグリシンへの変化は、一部の患者においてはADに
類似するがその他の患者においてはHCHWA-Dに類似している表現型をひき起こす
ものと思われる。Younkinら,Science 259:514-516(1993)を参照のこと。
ADおよびその他のβAP関連疾患の下にあるメカニズムを理解する上で遂げられ
てきた進歩にもかかわらず、疾病の処置のための組成物および方法を開発する必
要性が残っている。
発明の要旨
本発明は、一部には、β-アミロイドペプチドを産生する細胞内でのβ-アミロ
イドペプチドの産生を阻害するための方法に関する。詳細には、本発明の方法は
、一部には、以下で規定する通り、特定の化合物がβ-アミロイドペプチドを発
現する細胞内でβ-アミロイドペプチドの産生を阻害するのに有効である、とい
う発見に関する。β-アミロイドペプチドの産生は、哺乳動物におけるアミロイ
ドプラークの沈着およびヒトにおけるアルツハイマー病に関連していることから
、本明細書に記述する化合物は、このようなプラークの沈着の阻害、およびアル
ツハイマー病の処置においてもまた有用である。
本発明はさらに、新しいプロテアーゼであるカテプシンYの同定、およびこの
プロテアーゼをコードする核酸に、一部関する。本発明はまた、カテプシンYの
組換え発現のための方法に関する。
従って、本発明はその方法の局面の1つにおいて、β-アミロイドペプチドを
産生する細胞において、β-アミロイドペプチドの産生を阻害する方法に関し、
この方法は、以下の式I:
の化合物またはその薬学的に受容可能な塩の阻害量を、このような細胞に投与す
る工程を含み、
ここで:
Rが、水素、1〜6個の炭素原子のアルキル、およびRおよびR2が結合して4〜
10個の炭素原子の環構造を形成する場合からなる群から選択され、
R'が、水素、1〜6個の炭素原子のアルキル、およびR'およびR3が結合して4
〜10個の炭素原子の環構造を形成する場合からなる群から選択され、
R1が、
(a)6〜10個の炭素原子のアリール、(b)1〜6個の炭素原子のアルキル、6
〜10個の炭素原子のアリール、1〜6個の炭素原子のアルコキシ、6〜10個の炭
素原子のアリールオキシ、ヒドロキシ、シアノ、ハロ、およびアミノからなる群
から選択される1〜3個の置換基で置換された6〜10個の炭素原子のアリール、
(c)3〜8個の炭素原子のシクロアルキル、および(d)窒素、酸素および硫黄から
なる群から選択される1〜3個のヘテロ原子を有する3〜14個の炭素原子の複素
環、からなる群から選択される1〜5個の置換基で置換された1〜4個の炭素原
子のアルキル、
ここで、該置換されたアルキル基は、必要に応じて、1〜2個のヒドロキシル
基でさらに置換されている、
(a)6〜10個の炭素原子のアリール、(b)1〜6個の炭素原子のアルキル、6
〜10個の炭素原子のアリール、1〜6個の炭素原子のアルコキシ、6〜10個の炭
素原子のアリールオキシ、ヒドロキシ、シアノ、ハロ、およびアミノからなる群
から選択される1〜3個の置換基で置換された6〜10個の炭素原子のアリール、
(c)3〜8個の炭素原子のシクロアルキル、および(d)窒素、酸素、および硫黄か
らなる群から選択される1〜3個のヘテロ原子を有する3〜14個の炭素原子の複
素環、からなる群から選択される1〜4個の置換基で置換された2〜4個の炭素
原子のアルケニル、
6〜10個の炭素原子のアリール、
1〜6個の炭素原子のアルキル、6〜10個の炭素原子のアリール、1〜6個
の炭素原子のアルコキシ、6〜10個の炭素原子のアリールオキシ、ヒドロキシ、
シアノ、ハロ、およびアミノからなる群から選択される1〜3個の置換基で置換
された6〜10個の炭素原子のアリール、
フルオレニル、
窒素、酸素、および硫黄からなる群から選択される1〜3個のヘテロ原子を
有する3〜14個の炭素原子の複素環、
からなる群から選択されており;
R2およびR3は、独立して、該アミノ酸側鎖にプロリン側鎖が含まれていないこ
とを条件として、少なくとも2つの炭素原子のD-またはL-アミノ酸側鎖であり;
R4は、
−C(O)CH=N=N、
−CH2OH、
−C=NOH、および
−C(O)R5(ここで、R5は、水素、1〜6個の炭素原子のアルキル、1〜6個
の炭素原子および1〜2個のハロ基のハロアルキル、1〜6個の炭素原子のアル
コキシ、-NR6R7(ここで、R6およびR7は独立して、水素および1〜6個の炭素原
子のアルキルからなる群から選択されている)、ならびに-N(CH3)OCH3である)
、
からなる群から選択されており;
Xは、-O-、-NR9-、および-S-(ここでR9は、水素、1〜6個の炭素原子のアル
キルおよび6〜10個の炭素原子のアリールからなる群から選択されている)から
なる群から選択されており;
Yは、-C(O)-および-C(S)-からなる群から選択されており;
mは、ゼロまたは1に等しく;そして
nは、0〜2に等しい、
ただし、Rlがl-ナフチルであり、R2が-CH(CH3)2(L-異性体)であり、R3が-CH2
φ(L-異性体)であり、Yが-C(O)-であり、mがゼロであり、そしてnが1である
場合、R4は-N(CH3)OCH3でないこと、さらに、R1がジフェニルメチルであり、R2
がp-(ベンジルオキシ)ベンジル(L-異性体)であり、Yが-C(O)-であり、そし
てmおよびnがゼロである場合、R4は-N(CH3)OCH3でないこと、そしてまたさらにR1
が(1,2-ジフェニル)エテニルであり、Yが-C(O)-であり、R2が-CH2φ(L-異性
体)であり、そしてmおよびnがゼロである場合には、R4は-N(CH3)OCH3でないこ
とを条件とする。
そのもう1つの方法の局面においては、本発明は、哺乳動物においてアミロイ
ドプラークの沈着を阻害する方法であって、上述の式Iの化合物の有効量をこの
ような哺乳動物に投与する工程を包含する方法に関する。
さらにもう1つの方法の局面において、本発明は、哺乳動物におけるアルツハ
イマー病(AD)を予防、処置、またはその発症を阻害する方法であって、このよう
な哺乳動物に上述の式Iの化合物の有効量を投与する工程を包含する方法に関す
る。
本明細書中で記述する方法において使用するための好ましい化合物としては、
一例として、その全ての異性体を含む、以下の式IIで規定されるような以下の化
合物が含まれる。ここで、R2およびR3のためのアミノ酸側鎖は、R2およびR3置換
基の下に示されている;
その生成物の局面の1つにおいて、本発明は、カテプシンYタンパク質の酵素
活性を有する単離されかつ精製されたポリペプチドに関する。
そのもう1つの生成物の局面において、本発明は、カテプシンYをコードする
精製され単離されかつ核酸配列に関する。
さらにもう1つの生成物の局面において、本発明は:
a) TがまたUであり得る、図4の核酸配列に実質的に相同な核酸配列、
b) TがまたUであり得る、図4の配列に対して実質的に相補的な核酸配列、
または
c) 長さが少なくとも12塩基であり、そしてカテプシンY以外のカテプシン
遺伝子をコードする核酸配列に対してハイブリダイズしないが、カテプシンYを
コードするDNAを選択的にハイブリダイズする、TがまたUであり得る図4の核酸
配列または図4の配列に対して相補的な核酸配列のフラグメント、
を包含するカテプシンYにハイブリダイズし得る精製されかつ単離された核酸配
列に関する。
本発明は、そのもう1つの方法の局面において、カテプシンYをコードする核
酸配列で宿主細胞をトランスフェクションする工程、カテプシンYを発現する条
件下でトランスフェクションした細胞を培養する工程、および細胞培養物からカ
テプシンYを回収する工程を包含する、カテプシンYを発現するための方法に関
する。
そのもう1つの方法の局面において、本発明は、
a) 哺乳動物の組織または細胞からRNAを単離する工程;
b) 単離されたRNAに対して、
i) TがまたUであり得る、図4の核酸配列に実質的に相同な核酸配列、
ii) TがまたUであり得る、図4の配列に対して実質的に相補的な核酸配列、
または
iii) 長さが少なくとも12塩基であり、そしてその他のカテプシン遺伝子の核
酸配列に対してハイブリダイズしないがカテプシンYをコードする哺乳動物のDN
Aに対して選択的にハイブリダイズする、TがまたUであり得る図4の核酸配列また
は図4の配列に対して相補的な核酸配列のフラグメント、
を含む、カテプシンYに対してハイブリダイズし得る標識された核酸配列をハイ
ブリダイズさせる工程、
c) 標識された核酸配列が単離されたRNAに結合するか否かを決定する工程
、を包含する、カテプシンYの発現を検出する方法に関する。
図面の簡単な説明
図1および2は、本明細書中で記述されている化合物のいくつかの調製に用いら
れる反応スキームを示す。
図3A〜3Cは、カテプシンYのウエスタンブロッティングによって分析された代表
的な精製プロフィールを示す。
図4A-4Eは、ヒトカテプシンYのアミノ酸(配列番号3)およびDNA配列(配列
番号2)を描いている。
図5は、プラスミドpoCK751の制限地図を示す。
図6は、プラスミドpoCKcatYの制限地図を示す。
図7は、バリンの可変的濃度に伴う蛍光についての標準的OPA曲線を例示してい
る。
好ましい実施態様の説明
本発明は、一部には、β-アミロイドペプチドを産生する細胞への特定の化合
物の投与による、この細胞におけるβ-アミロイドペプチドの産生の阻害に関し
、この阻害は、アミロイドプラークの沈着を遅延させ、そして哺乳動物において
アルツハイマー病を処置するために使用され得る。
本発明はまた、一部には、新しいタンパク質であるカテプシンYの同定、およ
びこのタンパク質をコードする核酸に関する。本発明はまた、カテプシンYの組
換え発現のための方法に関する。
しかし、本発明についてさらに詳細に議論する前に、まず以下の用語を定義す
る:定義
明細書および請求の範囲において記載されている以下の用語および語句は、次
のように定義される。
本明細書中で使用する用語「β-アミロイドペプチド(βAP)」は、AD、ダウン
症候群、HCHWA-Dを患う被験体および一部の正常な高齢の被験体の脳において、
老人性(アミロイド)プラークおよび小脳および髄膜の血管内のアミロイド沈着
物(アミロイド血管障害)を含むアミロイドフィラメントのサブユニットを形成
する約4.2kDのタンパク質をいう。βAPは、糸状重合体形態で存在し得る(この
形態で、βAPはアミロイドのコンゴーレッドおよびチオフラビン-S色素結合特性
を示す)。βAPはまた、組織内で非糸状形熊(「プレアミロイド」または「無定
形」または「散在性」沈着物)で存在し得、この形態では、コンゴーレッドでの
検出可能な複屈折染色は全く起こらない。髄膜血管から得られた不溶性形態のこ
のタンパク質の一部分については、本明細書にその全開示が参考として援用され
ている米国特許第4,666,829号に記述されている。
本明細書中で使用される「βAP」は、特に、'829特許の中で記述されている方
法によって産生されたペプチドの形態と実質的に相同であるが、正常な個体およ
びβAP関連疾患を患う個体の両方を含むヒトおよびその他の哺乳動物の体液中お
よびインビトロで増殖させた培養細胞の細胞外流体(調整培地)の中で可溶性形
態で見い出すこともできる約39〜43のアミノ酸のペプチドをいう。従って、βAP
はまた、正常な遺伝子のβAP領域内での変異から生じる関連するβAP配列をいう
。
どのような形態であれ、βAPは、ヒトの染色体21の長腕上の遺伝子によりコー
ドされるβ-アミロイド前駆体タンパク質(APP)と呼ばれる大きな膜にまたがる糖
タンパク質の約39〜43のアミノ酸フラグメントである。βAPはさらに、SDS-ポリ
アクリルアミドゲル電気泳動または高速液体クロマトグラフィーにおけるその相
対的移動度によって特徴づけられる。43アミノβAP酸配列(配列番号1)は次の
とおりである:
βAPはまた、この43アミノ酸配列と実質的に相同な配列をいう。
本明細書中で使用する用語「β-アミロイド前駆体タンパク質」(APP)は、その
長さのうちカルボキシルの3分の1以内にβAPを含む、染色体21の長腕上でヒト
において局在化した同一名を有する遺伝子によってコードされているポリペプチ
ドとして定義される。APPは、数多くの哺乳動物の組織内で広範な種々の細胞の
中で発現されるグリコシル化された単一の膜にまたがるタンパク質である。現在
ヒトに存在することが知られているAPPの特定のアイソタイプの例としては、「
正常な」APPと呼ばれているKangら,Nature 325:733-736(1987)によって記述さ
れる695-アミノ酸ポリペプチド;Ponteら,Nature 331:525-527、およびTanziら
,Nature 331:528-530(1988)によって記述される751-アミノ酸ポリペプチド;お
よびKitaguchiら,Nature 331:530-532(1988)によって記述される770-アミノ酸
ポリペプチドがある。APPの特定の変異体の例としては、位置および表現型の両
方において異なり得る点変異が含まれる(既知の変異体の変異のレビューにはHa
rdy,Nature Genet.,1:233-234(1992)を参照のこと)。
本明細書中で用いられている用語「βAP関連疾患」は、アルツハイマー病(家
族性アルツハイマー病を含む)、ダウン症候群、HCHWA-D、および脳の進行性加
齢を含むものとして定義される。
本明細書中で使用される用語「調整培養培地」および「培養培地」は、組織培
養(インビトロ)で増殖した細胞をとり囲み、そしてその他の成分の中に細胞が
分泌したタンパク質およびペプチドを含む水性細胞外流体のことをいう。
本明細書中で使用する用語「体液」は、特に血液、脳脊髄液(CSF)、尿、およ
び腹腔液を含む測定可能量のβAPおよびβAPフラグメントを含有し得る哺乳動物
宿主の流体をいう。用語「血液」は、全血ならびに血漿、および血清をいう。
用語「スウェーデン型(Swedish)変異」は、アルツハイマー病の遺伝性家族性
形態をもたらすAPPをコードするヒトの遺伝子内の変異をいう。変異は、正常なA
PP遺伝子のLYS595-MET596で発生し、ここでASN595-LEU596への置換が発生する。
この変異でトランスフェクションされたヒトの細胞株がβAPを過剰産生し、βAP
を調整培養培地内に分泌することが発見されている。
用語「3〜14個の炭素原子、および窒素、酸素、および硫黄からなる群から選
択される1〜3個のヘテロ原子を含む複素環」は、必要数の炭素原子およびヘテ
ロ原子を有する飽和および不飽和複素環基をいう。適切な複素環基としては、例
として、フラザニル、フリル、イミダゾリジニル(imidazolidinyl)、イミダゾリ
ル、イミダゾリニル、インドリル、イソチアゾリル、イソオキサゾリル、モルホ
リニル(例えばモルホリノ)、オキサゾリル、ピペラジニル(例えばl-ピペラジ
ニル)、ピペリジル(例えばl-ピペリジル、ピペリジノ)、ピラニル、ピラジニ
ル、ピラゾリジニル、ピラゾリニル、ピラゾリル、ピリダジニル、ピリジル、ピ
リミジニル、ピロリジニル(例えばl-ピロリジニル)、ピロリニル、ピロリル、
キノキサリニル、チアジアゾリル、チアゾリル、チエニル、チオモルホリニル(
例えばチオモルホリノ)、トリアゾリル、およびキサンタニリル(xanthanilyl)
が含まれる。これらの複素環基は、置換されてもされなくてもよい。複素環基が
置換される場合、置換基は1〜6個の炭素原子のアルキル、1〜6個の炭素原子
のアルコキシ、6〜10個の炭素原子のアリール、6〜10個の炭素原子のアリール
オキシ、およびハロから選択される。
好ましい複素環には、環式構造の中にヘテロ原子を含む周知の環式芳香族基が
含まれる。このような基としては、例として、フリル、イミダゾリル、オキサゾ
リル、ピラゾリル、ピリジル、ピリミジニル、チアゾリル、およびトリアゾリル
が含まれる。
用語「アルキル」は、メチル、エチル、n-プロピル、イソプロピル、n-ブチル
、第3級ブチル、第2級ブチル、イソブチル、n-ペンチル、n-ヘキシル、2-メチ
ルペンチルなどのような直鎖および分枝鎖アルキル基をいい;一方用語「アルコ
キシ」は-O-アルキル置換基をいう。
用語「アリール」は、フェニル、ナフチルなどのような炭素および水素を含む
芳香族置換基をいい、一方、用語アリールオキシは、-O-アリール置換基のこと
をいい、ここでアリールは上述のように定義される。
用語「ハロ」または「ハロゲン」は、フッ素、塩素、臭素、およびヨウ素、そ
して好ましくはフッ素および塩素をいう。
用語「薬学的に受容可能な塩」は、当該分野において周知の方法によって調製
されるナトリウム、カリウム、リチウム、カルシウム、マグネシウム、バリウム
、アンモニウム、およびプロタミン亜鉛塩を含む、薬品業界で一般に使用される
非毒性のアルカリ金属、アルカリ土類金属、およびアンモニウム塩のことを言う
。この用語はまた、適切な有機または無機酸と本発明の化合物を反応させること
によって一般に調製される非毒性酸付加塩も含んでいる。代表的な塩としては、
塩
酸塩、臭化水素酸塩、硫酸塩、重硫酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩、吉草酸塩、オレ
イン酸塩、ラウリン酸塩、ホウ酸塩、安息香酸塩、乳酸塩、リン酸塩、トシレー
ト(tosylate)、クエン酸塩、マレイン酸塩、フマル酸塩、コハク酸塩、酒石酸塩
、およびナプシレート(napsylate)塩などが含まれる。使用される特定の塩は、
重要ではない。
用語「DNA」は、デオキシリボ核酸をいう。用語「RNA」はリボ核酸をいう。
本明細書中に記述されているペプチド内の天然に存在するアミノ酸残基は、IU
PAC-IUB Biochemical Nomenclature Commissionにより推奨されるとおり、以下
のように省略される:フェニルアラニンはPheまたはFである;ロイシンはLeuま
たはLである;イソロイシンはIleまたはIである;メチオニンはMetまたはMで
ある;ノルロイシンはNleである;バリンはValまたはVである;セリンはSerま
たはSである;プロリンはProまたはPである;トレオニンはThrまたはTである
;アラニンはAlaまたはAである;チロシンはTyrまたはYである;ヒスチジンは
HisまたはHである;グルタミンはGlnまたはQである;アスパラギンはAsnまた
はNである;リジンはLysまたはKである;アスパラギン酸はAspまたはDである
;グルタミン酸はGluまたはEである;システインはCysまたはCである;トリプ
トファンはTrpまたはWである;アルギニンはArgまたはRである;そしてグリシ
ンはGlyまたはGである。
本明細書中に記述されている核酸内に天然に存在するヌクレオシドはIUPAC-IU
B Biochemical Nomenclature Commissionにより推奨される通り、以下のように
省略される:アデノシンはA;グアノシンはG;シチジンはC;チミジンはT、
そしてウリジンはUである。ヌクレオチドがシチジンまたはチミジン(ウリジン
)のいずれかである場合の略号はYである;アデノシンまたはグアノシンはR;
アデノシンまたはチミジン(ウリジン)はW;アデノシンまたはシチジンはM;
そしてグアノシンまたはチミジン(ウリジン)はKである。
本明細書中に用いられている用語「カテプシンY」は、同一名の遺伝子によっ
てコードされるポリペプチドとして定義される。カテプシンYは、約31kDの分子
量を有するカルボキシペプチダーゼである。カテプシンYは、脂肪族カルボキシ
末端アミノ酸に対する特定の活性によりカルボキシ末端アミノ酸を切断すること
ができる。好ましくは、カテプシンYは、図4のカテプシンYと共通の質的生物
活性を有し、そして図4のカテプシンY配列と約70%より多い相同性、より好ま
しくは85%より多い相同性、そして最も好ましくは90%より多い相同性を有する
ポリペプチドである。本発明のカテプシンYは図4の配列と実質的に相同であり
得、代表的には、カテプシンYが図4のカテプシンYの生物活性の少なくとも一
部分を保持することを条件として、90%より多くの相同性、好ましくは95%より
多くの相同性、そして時として99%より多くの相同性を有することが意図される
。
本明細書中で使用される用語「カテプシンY」の範囲内に入るのは、図4に記
されているようなアミノ酸配列を有するタンパク質、図4内の配列の脱グリコシ
ル化されたかグリコシル化されていない誘導体、およびカテプシンYの相同な生
成された変異体および誘導体である。ただしこの場合、修飾が図4のカテプシン
と共通の生物活性を破壊しないことを条件とする。
「相同な」は、配列を整列させ、そして必要ならば最大の割合の相同性を達成
するためにギャップを導入した後の、開示された配列の中の残基と同一である候
補配列の中の残基の割合として定義される。核酸配列は、それが80%より多い相
同性、好ましくは90%より多い相同性、そして最も好ましくは95%より多い相同
性を有する場合、開示された配列の核酸配列に対して実質的に相同である。
「相補的」は、開示された核酸配列に対してハイブリダイズする核酸配列の能
力として定義される。核酸配列は、その配列が、配列を整列させ、そして必要な
らば最大の相補性を達成するためにギャップを導入して、残基の80%より多くに
対してハイブリダイズできる場合に、開示された核酸配列に対して「実質的に相
補的」である。好ましくは、実質的に相補的な配列は、90%より多く、最も好ま
しくは95%より多くの相補性を有する。
カテプシンY生物活性は、エンドペプチターゼ活性を伴わないペプチドからの
カルボキシ末端アミノ酸の逐次的除去(一度に1つのアミノ酸)として定義され
る。
用語「形質転換」は、染色体外エレメントとして、または染色体組込みによっ
てのいずれかで、DNAが複製可能となるように生物または宿主細胞内にDNAを導入
することをいう。
用語「トランスフェクション」は、宿主細胞内へのDNAの導入をいう。トラン
スフェクションした細胞の中ではコード配列を発現させることができると考えら
れている。当業者には数多くのトランスフェクション方法(例えば、CaPO4およ
びエレクトロポレーション)が知られている。
II.β-アミロイド産生サプレッサー
本発明は、一部、細胞内におけるβ-アミロイド(βAP)の分泌を阻害すること
が見出された化合物の見出に基づく。本発明は、細胞内でのβAP分泌を阻害し、
プラークの沈着を阻害しかつアルツハイマー病を処置するための方法を提供する
。
1つの実施態様において、本発明は、以下の式I:
の化合物またはその薬学的に受容可能な塩の阻害量を、βAPを産生する細胞に投
与することを含む、このような細胞におけるβ-アミロイドペプチドの産生を阻
害する方法を提供する。
式I中において、Rは水素であるか、1〜6個の炭素原子のアルキルであるか
またはR2と結合して4〜10個の炭素原子の環構造を形成することができ、そして
R'は水素であるか、1〜6個の炭素原子のアルキルであるか、またはR3と結合し
て4〜10個の炭素原子の環構造を形成することができる。好ましくは、式I中の
RおよびR'は水素である。
R1は、6〜10個の炭素原子のアリール、1〜6個の炭素原子のアルキル、6〜
10個の炭素原子のアリール、1〜6個の炭素原子のアルコキシ、6〜10個の炭素
原子のアリールオキシ、ヒドロキシ、シアノ、ハロおよびアミノからなる群から
選択される1〜3個の置換基で置換された6〜10個の炭素原子のアリール、3〜
8個の炭素原子のシクロアルキル、ならびに窒素、酸素および硫黄からなる群か
ら選択される1〜3個のヘテロ原子を有する3〜14個の炭素原子の複素環、から
なる群の中から選択される1〜5個の置換基で置換された1〜4個の炭素原子の
アルキル(ここで、この置換されたアルキル基は、必要に応じて、1〜2個のヒ
ドロキシル基でさらに置換される);
6〜10個の炭素原子のアリール、1〜6個の炭素原子のアルキル、6〜10個の
炭素原子のアリール、1〜6個の炭素原子のアルコキシ、6〜10個の炭素原子の
アリールオキシ、ヒドロキシ、シアノ、ハロおよびアミノからなる群から選択さ
れる1〜3個の置換基で置換された6〜10個の炭素原子のアリール、3〜8個の
炭素原子のシクロアルキル、ならびに窒素、酸素および硫黄からなる群から選択
される1〜3個のヘテロ原子を有する3〜14個の炭素原子の複素環、からなる群
の中から選択される1〜4個の置換基で置換された2〜4個の炭素原子のアルケ
ニル、
6〜10個の炭素原子のアリール、
1〜6個の炭素原子のアルキル、6〜10個の炭素原子のアリール、1〜6個の
炭素原子のアルコキシ、6〜10個の炭素原子のアリールオキシ、ヒドロキシ、シ
アノ、ハロおよびアミノからなる群から選択される1〜3個の置換基で置換され
た6〜10個の炭素原子のアリール、
フルオレニル、および
窒素、酸素および硫黄からなる群から選択される1〜3個のヘテロ原子を有す
る3〜14個の炭素原子の複素環、であり得る。
R1についての好ましい意味は、ベンジル、トリチル、ジフェニルメチル、4-フ
ェニルブチル、2-フェニルエチル、ナフチル、ピリジル、フルオレニル、キサン
タニリルなどが含まれる。
R2およびR3は、独立して、少なくとも2個の炭素原子を有するDまたはLアミノ
酸の側鎖であり、ただしR2およびR3はプロリンでない。このような側鎖は、式H2
NCHR8COOHの天然に存在するおよび合成のアミノ酸上に見出されるR8置換基をい
う。天然に存在するアミノ酸の側鎖としては、単なる一例にすぎないが、R8が(C
H3)CH-(バリン)、(CH3)2CHCH2-(ロイシン)、CH3CH2CH(CH3)-(イソロイシン
)、φCH2-(フェニルアラニン)、(3-インドリル)-CH2-(トリプトファン)
、CH3SCH2CH2-(メチオニン)、CH3CH(OH)-(トレオニン)、p-HO-φ-CH2-(チ
ロシン)、H2NC(O)CH2-(アスパラギン)、H2NC(O)CH2CH2-(グルタミン)、HOC
(O)CH2-(アスパラギン酸)、HOC(O)CH2CH2-(グルタミン酸)、H2NCH2CH2CH2CH2
(リジン)、H2N
C(NH)NHCH2CH2CH2-(アルギニン)、4-イミダゾリル-CH2-(ヒスチジン)などの
L-異性体である側鎖が挙げられる。
合成アミノ酸の側鎖としては、上述の天然に存在するアミノ酸のD-異性体なら
びにR8が2〜6個の炭素原子のアルキル(ここで、アルキル基は天然に存在する
アミノ酸において存在しない)、3〜8個の炭素原子のシクロアルキル、および
1〜6個の炭素原子のアルキルで
6〜10個の炭素原子のアリール、
1〜6個の炭素原子のアルキル、1〜6個の炭素原子のアルコキシ、6〜10個
の炭素原子のアリールおよび6〜10個の炭素原子のアリールオキシ、からなる群
の中から選択される1〜3個の置換基で置換された6〜10個の炭素原子のアリー
ル、および
窒素、酸素および硫黄からなる群から選択される1〜3個のヘテロ原子を有す
る3〜14個の炭素原子のヘテロアリールからなる群から選択される1〜2個の置
換基で置換されたアルキル(ここで、置換されたアルキル基は、天然に存在する
アミノ酸において存在しない)である側鎖が挙げられる。
好ましいアミノ酸側鎖として、バリン、ロイシン、フェニルアラニン、トリプ
トファンおよびイソロイシンのD-およびL-異性体が挙げられる。
R4は、-C(O)CH=N=N、-CH2OH、-C=NOHおよびC(O)R5(ここで、R5は、水素、1
〜6個の炭素原子のアルキル、1〜6個の炭素原子および1〜2個のハロ基のハ
ロアルキル、1〜6個の炭素原子のアルコキシである)、=NR6R7(ここで、R6お
よびR7は、独立して、水素、1〜6個の炭素原子のアルキル、1〜6個の炭素原
子のアリールからなる群から選択される)、ならびに-N(CH3)OCH3であり得る。
好ましくは、R4は-CH=N=Nまたは-C(O)Hである。
Xは、-O-、-NR9-、または-S-であり得、ここで、R9は、水素、1〜6個の炭素
原子のアルキルおよび6〜10個の炭素原子のアリールからなる群から選択される
。好ましくはXは-O-である。
Yは-C(O)-または-C(S)であり得、そして好ましくは-C-(O)-である。
mは、ゼロまたは1に等しい整数であり、nは0〜2に等しい整数である。好ま
しくは、nは0または1に等しい整数である。
III.β-アミロイドサプレッサーの合成
一般に本発明の化合物は、標準的な技術および試薬を用いて合成される。これ
らの化合物におけるさまざまな基の間の結合としては、例えば、アミド、チオア
ミド、カルバメート、チオカルバメート、尿素、チオ尿素などの窒素原子に結合
された炭素原子などが含まれる。このような結合を形成するための方法および試
薬は周知であり、容易に入手可能である。例えば、March、Advanced Organic Ch
emistry、第4版(Wiley 1992)、Larock、Comprehensive Organic Transformatio
ns(VCH 1989);およびFurnissらおよびFurniss、Vogel's Textbook of Practica
l Organic Chemistry、第5版(Longman 1989)を参照のこと、これらのそれぞれ
が本明細書中に参考として援用される。さらに、存在する任意の官能基は、本発
明の化合物の合成におけるさまざまな時点で保護および脱保護を必要とし得る。
このような技術は周知である(例えばGreenおよびWuts Protective Groups in O
rganic Chemistry(Wiley 1992)を参照のこと、本明細書中にまた参考として援用
される)。
本発明の化合物の合成は、例えば、アミノ酸(nが0である場合)、ジペプチ
ド(nが1である場合は)またはトリペプチド(nが2である場合)で開始できる
。
以下の反応スキーム1は、出発物質としてジペプチド構造を用いる、nが1、Y
=-C(O)-およびR4が-C(O)Hである化合物の合成の一例を示す。しかし、nが0また
は2である化合物については、(nが0に等しい場合)出発物質としてアミノ酸
が用いられるかまたはnが2に等しい場合にはトリペプチドが用いられるかのい
ずれであるという例外を伴って、類似の合成を用いることができるということが
理解される。
反応スキーム1に示されるように、ジペプチド1は、R1(X)mC(O)-置換基で末
端にてNキャップ形成されたジペプチド2を形成するのに適した条件下で、R1、X
およびmが上述のように定義され、Zがハロ基のような適切な脱離基である、少な
くとも化学量論量のRl(X)mC(O)Zと反応される。あるいは、R1(X)mC(S)Z置換基を
用いて、Yが-C(S)-である化合物を調製することができる。
用いられる反応条件に依存して、アルキルまたはアリールエステル等への変換
といったような従来の除去可能なブロッキング基でジペプチド1のカルボキシル
基を保護することが必要または望ましくあり得る。同様にして、ジペプチド1の
アミノ酸側鎖R2およびR3上に見出される任意の反応性置換基は、従来の除去可能
なブロッキング基でのブロック化およびその後の脱ブロック化を必要とする。
反応は、特にZがハロである場合、反応中に生成される任意の酸を排除するた
め、適切な不活性希釈剤の存在下、典型的には塩基の存在下で行われる。適切な
不活性希釈剤の例としては、例示にすぎないが、塩化メチレン、クロロホルム、
トルエン、ピリジンなどが挙げられる。適切な塩基としては、トリエチルアミン
、ジエチルイソプロピルアミン、ピリジンなどが挙げられる。反応は、典型的に
は、約0℃〜約25℃で行われ、そして典型的には約1〜12時間で完了する。得ら
れるジペプチド2は、蒸留、クロマトグラフィー、ろ過などのような従来の手段
によって回収し得るか、あるいは、回収および/または精製せずにアルデヒド化
合物3に変換される。
次いで、ジペプチド2は、MarchまたはLarock(前出)に記述されている方法
のような従来の方法により所望のアルデヒド3を提供するように還元され、この
ような方法には、例えば、ジ-(イソブチル)水素化アルミニウム(DIBALH)(例
えば、J.Gen.Chem.USSR 34:1021(1964)を参照のこと)またはジ-(N-メチルピ
ペラジニル)水素化アルミニウム(例えば、J.Org.Chem.49:2279(1984)を参
照のこと)と酸との反応による、ジペプチド2のカルボキシル基のアルコール4
への直接的還元、その後のアルデヒドへの部分的再酸化が包含される。例えば、
Lulyら、Journal of Organic Chemistry,52(8):1487以降(1987)を参照のこと。
あるいは、アルデヒドは、例えば、塩化チオニルを用いる酸塩化物、その後の
、例えば、水素およびパラジウム触媒、トリ-(t-ブトキシ)水素化アルミニウ
ムリチウム、水素化ホウ素ナトリウム(単独かまたはピリジンまたは塩化カドミ
ウムとともに)を用いる還元により、形成され得る。
しかし、好ましくは、ジペプチド2のカルボキシル基はまず最初に、対応する
N,O-ジメチルヒドロキサミド5に変換され、これは次に、例えば水素化アルミニ
ウムリチウムによって還元されてアルデヒド3を提供する。N,O-ジメチルヒドロ
キサミド5は、例えば、活性化エステルを形成するのに充分な時間、約10℃〜約
40℃の温度にて、不活性希釈剤中、少なくとも化学量論量のベンゾトリアゾール
-l-イルオキシ-トリス(ジメチルアミノ)ホスフォニウムヘキサフルオロホスフ
ェート(BOP)および4-メチルモルホリンと、ジペプチド2とを反応させることに
よって形成される。適切な不活性希釈剤としては、例示にすぎないが、N,N-ジメ
チルホルムアミド、ピリジンなどが挙げられる。この産物は、好ましくは、回収
されず、むしろN,O-ジメチルヒドロキシルアミド5に活性化エステルを変換する
ために用いられ得る。
活性化エステルは、所望のN,O-ジメチルヒドロキシルアミド5を形成するのに
充分な時間、約10℃〜約40℃の温度で少なくとも化学量論量のN,O-ジメチルヒド
ロキシルアミン塩酸塩と反応させることによって、N,O-ジメチルヒドロキシルア
ミド5に変換される。得られる生成物は、クロマトグラフィー、蒸留、ろ過など
の従来の方法によって回収され得るか、あるいは、水素化アルミニウムリチウム
のような適切な還元剤を用いて従来の還元によりN,O-ジメチルヒドロキシルアミ
ド5をアルデヒド3に変換する合成の次の工程において直接使用され得る。
アミノ酸の場合、上述の手順の後に、対応するN保護されたN',O-ジメチルヒド
ロキシルアミドへの市販のN保護されたアミノ酸(n=0)の変換およびそれに続くア
ルデヒド3への還元が行われる。このプロセスの第1の工程は図1に例示されて
おり、そして対応するN保護されたN',O-ジメチルヒドロキシルアミド7へのN保
護されたアミノ酸6の変換を含む。好ましくは、このようなアミノ酸上のN保護
基は、式R1(X)mC(O)-を有し、それにより還元の際、得られる化合物は上述の式
Iを有し、図1の場合にはφCH2OC(O)-として示される。あるいは、しかし、N保
護基は従来の方法で除去することができ、そして得られる遊離アミンN',O-ジメ
チルヒドロキシルアミド8をR1(X)mC(O)Zと反応させ、そして続いて還元して上
述の式Iの化合物を提供することができる(図示せず)。
N保護されたN'O-ジメチルヒドロキシルアミドを脱保護することによって得ら
れる遊離アミンN',O-ジメチルヒドロキシルアミド8はまた、同じく図1に示さ
れているような、n=1である式Iの化合物を形成させるために使用することがで
きる。具体的には、この図では、遊離アミン8は、結合されたR1(X)mC(O)-[例え
ばφCH2OC(O)-]基を有するアミノ酸9の遊離酸にカップリングされ、2量体10を
形成し、これは例えば水素化アルミニウムリチウム(LAH)でのその後の従来の還
元の際にアルデヒド11を形成する。
対応するオキシムまたは対応するジアゾケトンへのアルデヒド3および11の変
換は、それ自体当該分野において既知の化学を用いて達成することができる。例
えば、オキシム形成は、ヒドロキシルアミンとアルデヒド3および11との反応に
より達成され、一方ジアゾケトンは、Shaw(Green,George D.J.,Shaw,Elliot(
1981)J.Biol.Chem.256,1923-1928)により報告されている手順を用いて調製
された。
化合物2および6は、当該分野で認知された方法により容易に変換でき、R5=
1〜6個の炭素原子のアルコキシおよびR5=-NR6R7(ここで、R6およびR7は、独
立して、水素、1〜6個の炭素原子のアルキル、または6〜10個の炭素原子のア
リール)を提供する。同様にして、化合物2および6は、それ自体当該分野にお
いて既知の方法によりケトン(R5=1〜6個の炭素原子のアルキル)へと容易に
変換可能である。
反応スキーム1において用いられる出発物質は、当該分野において既知である
。例えば、ジペプチド1は、市販のもの(例えば、Bachem Bioscience,Inc.,P
hi
ladelphia,PA)を購入することもできるし、あるいは「Synthetic Peptides:A
User's Guide」、Grant編(Freeman,1992)、「Solid Phase Peptide Synthesis
:A Practical Approach、Athertonら編(Oxford 1989)または「Optrcally Activ
e γ-Amino Acids」、Williams(Pergammon 1989)に記述されているもののよう
な標準的手順から合成することもできる。一般的には、ジペプチドは、例えば、
上述の方法によるかまたはStrecker法(例えば、MarchまたはWilliams、前出、
を参照のこと)のような既知の方法を用いることにより、それ自体市販されてい
るアミノ酸(例えば、BachemまたはAldricn、Milwaukee、WI)から合成される。
代表的には、ジペプチド1を形成するためのアミノ酸のカップリングには、C
末端アミノ酸の活性化されたカルボキシル基との反応からの、N末端アミノ酸の
αアミノ部分および側鎖上に存在する任意の他の潜在的に反応性を有する基のブ
ロック化が必要とされる。従来のN末端アミノ保護基は、例示にすぎないが、t-
ブチルオキシカルボニル(BOC)またはベンジルオキシカルボニル(Cbz)が挙げられ
る。
同様にして、式R1(X)mC(O)Zの試薬はまた、それ自体当該分野において知られ
ており、そしてこれらの物質のいくつかはまた、市販されている。例えば、塩化
ベンゾイル(R1=-φ、m=O、Y=-C(O)-、およびZ=Cl)、クロルギ酸フェニル(R1=φ
、X=0、m=1、Y=-C(O)-、およびZ=Cl)、クロルギ酸ベンジル(R1=-φ、X=0、m=1、
Y=-C(O)-およびZ=Cl)、塩化ジフェニルアセチル(R1=-(φ)2CH-、m=0、Y=-C(O)-
、およびZ=Cl)は全て、クロロチオノギ酸フェニル(Rl=-φ、m=1、X=0、Y=-C(S)-
、およびZ=Cl)およびクロルジチオギ酸フェニル(R1=-φ、m=1、X=S、Y=-C(S)-、
およびZ=Cl)と同様市販されている試薬である。
IV.薬学的製剤
医薬として用いる場合、上述の式Iの化合物は通常、薬学的組成物の形態で投
与される。これらの化合物は、経口、直腸、経皮、皮下、静脈内、筋肉内および
鼻腔内を含むさまざまな経路で投与することができる。これらの化合物は、注射
可能な組成物および経口組成物の両方として有効である。このような組成物は、
薬学的技術分野において周知の様式で調製され、そして少なくとも1つの活性化
合物を含む。
本発明はまた、有効成分として、薬学的に受容可能なキャリアと結合される上
述の式Iの化合物の1つ以上を含む薬学的組成物を包含する。本発明の組成物を
作製するにおいて、有効成分は、通常、賦形剤と混合されるか、賦形剤により希
釈されるか、または、カプセル、薬袋、紙またはその他の容器の形態であり得る
キャリアの中に封入される。賦形剤が希釈剤として作用する場合は、これは、有
効成分用のビヒクル、キャリアまたは媒体として作用する固体、半固体または液
体の物質であり得る。従って、組成物は、錠剤、丸薬、粉剤、ロゼンジ、薬袋、
カシェ剤、エリキシル、懸濁液、乳剤、溶液、シロップ、エアゾール(固体とし
てまたは液体媒質中に)、例えば10重量%までの活性化合物を含有する軟こう剤
、軟質または硬質ゼラチンカプセル、座薬、無菌の注射可能な溶液、および無菌
包装された粉末の形態であり得る。
製剤を調製するにおいて、他の成分と組み合わせる前に適切な粒子サイズを提
供するように活性化合物を摩砕することが必要であり得る。活性化合物が実質的
に不溶性である場合、これは、通常、200メッシュ未満の粒子サイズまで摩砕さ
れる。活性化合物が実質的に水溶性である場合、粒子サイズは、製剤中の実質的
に均等な分布を提供するように摩砕することによって調整される(例えば、約40
メッシュ)。
適切な賦形剤の例としては、ラクトース、デキストロース、スクロース、ソル
ビトール、マンニトール、デンプン、アラビアゴム、リン酸カルシウム、アルギ
ネート、トラガカントゴム、ゼラチン、ケイ酸カルシウム、微晶質セルロース、
ポリビニルピロリドン、セルロース、水、シロップおよびメチルセルロースが挙
げられる。製剤は、さらに以下を含み得る:タルク、ステアリン酸マグネシウム
、鉱油のような潤滑剤;湿潤剤;乳化剤および懸濁剤;メチルおよびプロピルヒ
ドロキシ安息香酸塩のような保存剤;甘味剤;および芳香剤。本発明の組成物は
、当該分野において既知の手順を用いることによって患者に投与した後の有効成
分の急速な、持続的な、または遅延した放出を提供するように製剤化され得る。
組成物は好ましくは、単位用量形態で処方され、各用量は約5〜約100mg、よ
り通常には約10〜約30mgの有効成分を含有する。「単位投与量形態」という用語
は、ヒトの被験体およびその他の哺乳動物のための単回用量として適切な物理的
に分離した単位をいい、各々の単位は、適切な薬学的賦形剤に関連して望ましい
治療効果を生じるように計算された所定の量の活性物質を含有する。
活性化合物は、広い投与量範囲にわたり有効であり、一般に薬学的に有効な量
で投与される。しかし、実際に投与される化合物の量は、処置すべき症状、選択
した投与経路、投与される実際の化合物、個々の患者の年令、体重および応答性
、患者の症状の重篤度などを含む関連の情況を考慮して、医師により決定される
。
錠剤のような固体化合物を調製するために、主要な有効成分を薬学的賦形剤と
混合して、本発明の化合物の均質な混合物を含む固体の予め処方された組成物を
形成する。これらの予め処方された組成物を均質という場合、これは活性成分が
組成物にわたって均等に分散され、それにより、錠剤、丸薬、およびカプセルの
ような等価に有効な単位投与量に組成物を容易に細分配することができることを
意味する。次いで、この予め処方された固体は、例えば、0.1mg〜約500mgの本発
明の有効成分を含有する上述のタイプの単位投与量形態へと細分配される。
本発明の錠剤または丸薬は、長時間にわたる作用という利点を付与する投与量
形態を提供するようにコーティングされるかまたはそうでなければ合成され得る
。例えば、錠剤または丸薬は、内部投与量および外部投与量成分を含み得、後者
は前者を覆うエンベロープの形態である。これら2つの成分は、胃の中での崩壊
に耐え、そして内部成分が完全な状態で十二指腸へ通過するかまたはその放出を
遅延させることができるように作用する腸溶性層によって分離され得る。このよ
うな腸溶性層またはコーティングのために、さまざまな材料を使用することがで
き、このような材料としては、多くの重合酸、ならびにこれらの重合酸とセラッ
ク、セチルアルコール、およびセルロースアセテートのような材料と混合物が含
まれる。
本発明の新しい組成物が経口的にまたは注射により投与するために取込まれ得
る液体形態としては、水性溶液、適切に芳香されたシロップ、水性または油性懸
濁液、および綿実油、ゴマ油、ヤシ油またはピーナッツ油のような食用油、なら
びにエリキシルおよび類似の薬学的ビヒクルを有する芳香された乳剤が挙げられ
る。
吸入および吹込用の組成物としては、薬学的に受容可能な水性または有機溶剤
中の溶液および懸濁液またはその混合物および粉末が含まれる。液体または固体
組成物は、上述のような薬学的に受容可能な賦形剤を含有することができる。好
ましくは、組成物は、局所的または全身的効果を得るため経口または経鼻呼吸経
路により投与される。好ましくは、薬学的な受容可能な溶剤中の組成物は、不活
性ガスを使用して噴霧化され得る。噴霧された溶液は、噴霧デバイスから直接吸
込むこともできるし、または、噴霧デバイスをマスクテントまたは間欠的正圧呼
吸機に取りつけることも可能である。溶液、懸濁液または粉末組成物は、適切な
様式で製剤を送達するデバイスから、好ましくは、経口または経鼻的に投与する
ことができる。
以下の処方例は、本発明の薬学組成物を例示する。
処方例1
以下の成分を含む硬質ゼラチンカプセルを以下のように調製することができる
:成 分
分量(mg/カプセル)
有効成分 30.0
デンプン 305.0
ステアリン酸マグネシウム 5.0
上述の成分を混合し、そして340mgの分量で硬質ゼラチンカプセル内に充填す
る。
処方例2
以下の成分を用いて錠剤形態を調製することができる:成 分
分量(mg/錠)
有効成分 25.0
セルロース、微晶質 200.0
コロイド状二酸化ケイ素 10.0
ステアリン酸 5.0
成分を配合し圧縮して、各々、240mgの重さの錠剤を形成する。
処方例3
以下の成分を含む乾燥粉末吸入器用製剤を調製することができる:成 分
重量%
有効成分 5
ラクトース 95
活性混合物をラクトースと混合し、そして混合物を乾燥粉末吸入器に添加する
。
処方例4
各々有効成分を30mg含む錠剤を以下のように調製することができる:成 分
分量(mg/錠)
有効成分 30.0mg
デンプン 45.0mg
微晶質セルロース 35.0mg
ポリビニルピロリドン
(水中の10%として) 4.0mg
カルボキシメチルデンプンナトリウム 4.5mg
ステアリン酸マグネシウム 0.5mg
タルク 1.0mg
合計 120mg
有効成分、デンプンおよびセルロースを20番のメッシュのU.S.ふるいに通し、
そして入念に混合する。ポリビニルピロリドンの溶液を、得られる粉末と混合し
、次いで、これを16メッシュのU.S.ふるいに通す。このように生成された顆粒を
、50℃から60℃で乾燥させ、16メッシュのU.S.ふるいに通す。次いで、30番のメ
ッシュのU.S.ふるいに予め通しておいたカルボキシメチルデンプンナトリウム、
ステアリン酸マグネシウムおよびタルクを顆粒に添加し、これを、混合後、錠剤
機上で圧縮して、各々150mgの重さの錠剤を生成する。
処方例5
各々40mgの薬剤を含むカプセルを、以下のように作製することができる:成 分
量(mg/カプセル)
有効成分 40.0mg
デンプン 109.0mg
ステアリン酸マグネシウム 1.0mg
合計 150.0mg
有効成分、デンプンおよびステアリン酸マグネシウムを配合し、20番メッシュ
のU.S.ふるいに通し、そして150mgの分量で硬質ゼラチンカプセル内に充填する
。
処方例6
各々25mgの有効成分を含む座薬を以下のように作製することができる:成 分
量
有効成分 25mg
飽和脂肪酸グリセリド 全量2000mgとなるまで
有効成分を、60番メッシュのU.S.ふるいに通し、必要とされる最低限の熱を用
いて予め溶融させた飽和脂肪酸グリセリドの中で懸濁する。次いで、混合物を、
公称用量2.0gの座薬型の中に注ぎ込み、そして冷却する。
処方例7
5.0mlの用量あたり50mgの薬剤を各々含む懸濁液を、以下のように作製するこ
とができる:成 分
量
有効成分 50.0mg
キサンタンゴム 4.0mg
カルボキシメチルセルロースナトリウム(11%)
微晶質セルロース(89%) 50.0mg
スクロース 1.75g
安息香酸ナトリウム 10.0mg
芳香剤および着色剤 任意量
精製水 全量5.0mlとなるまで
薬剤、スクロースおよびキサンタンゴムを配合し、10番メッシュのU.S.ふるい
を通し、次いで予め作っておいた微晶質セルロースとカルボキシメチルセルロー
スナトリウムの水溶液と混合する。安息香酸ナトリウム、芳香剤、および着色料
を、幾分かの水で希釈し、そして攪拌しながら添加する。次いで、充分な水を添
加して、所要量を生成する。
処方例8
15mgの薬剤を含むカプセルを以下のように作ることができる:成 分
分量(mg/カプセル)
有効成分 15.0mg
微晶質セルロース 135.0mg
デンプン 407.0mg
ステアリン酸マグネシウム 3.0mg
合計 425.0mg
有効成分、セルロース、デンプンおよびステアリン酸マグネシウムを配合し、
20番メッシュのU.S.ふるいに通し、560mgの分量で硬質ゼラチンカプセル内に充
填する。
処方例9
静脈内製剤を以下のように調製することができる:成 分
分量
有効成分 250.0mg
等張食塩水 1000ml
処方例10
局所製剤を以下のように調製することができる:成 分
分量
有効成分 1〜10g
乳状化ろう 30g
液体パラフィン 20g
白色軟質パラフィン 全量100gとなるまで
白色軟質パラフィンを溶融するまで加熱する。液体パラフィンおよび乳状化ろ
うを取り込み、そして溶解するまで攪拌する。有効成分を添加し、そして分散す
るまで攪拌を続ける。次いで、固体になるまで混合物を冷却する。
本発明の方法において用いられる別の好ましい処方は、経皮送達デバイス(「
パッチ」)を用いる。このような経皮パッチは、制御された量で本発明の化合物
の連続的または非連続的温浸を提供するために使用され得る。薬剤の送達のため
の経皮パッチの構築および使用は、当該分野において周知である。例えば、1991
年6月11日付で交付された米国特許5,023,252号を参照のこと、本明細書にその
全体が参考として援用される。このようなパッチは、薬剤の連続的、搏動性のま
たは要求に応じた送達用に、構築することができる。
しばしば、直接的または間接的のいずれかで脳に薬学的組成物を導入すること
が望ましいかまたは必要である。直接技法は、通常、血液脳関門をバイパスする
ための宿主の心室系統内に薬物送達用カテーテルを設置することを包含する。体
の特定の解剖学的領域に対して生物学的因子を輸送するために用いられるこのよ
うな移植可能な送達システムの1つは、米国特許第5,011,472号に記述されてお
り、本明細書に全体が参考として援用される。
一般に好ましい間接技法は、通常、脂溶性薬物へ親水性薬物を変換することに
より薬物の潜在化を提供するように組成物を処方することを包含する。潜在化は
一般に、薬剤をより脂溶性にし、かつ血液脳関門を横断する輸送に導きやすくす
るため、薬物上に存在するヒドロキシ、カルボニル、硫酸塩および第一級アミン
基をブロック化することによって達成される。あるいは、親水性薬物の送達は、
血液脳関門を過渡的に解放できる高張液の動脈内浸入によって増強させることが
できる。
V.カテプシンY組成物
カテプシンYは、約31kDの分子量および配列番号3に記されたアミノ酸配列を
有する新規のカルボキシペプチダーゼである。カテプシンYは、βAP産生細胞か
らのβAPの放出に関与している。前述の式Iの化合物によって提供されるβAP産
生阻害は、少なくとも部分的に、カテプシンYの阻害を通して発生するように思
われる。カテプシンYは、脂肪族カルボキシ末端アミノ酸に対し特に活性を有し
ながら、広範な種々のカルボキシ末端アミノ酸を切断し得る。末端アミノ酸を切
断するカテプシンYの能力は、切断されつつあるアミノ酸から2位置離れたとこ
ろに位置するアミノ酸残基の性質によって強く影響される。このような特異性は
、システインプロテアーゼのパパインスーパーファミリの特徴である。
本発明に従ったカテプシンYは、天然および合成の両方の供給源から得ること
ができる。天然カテプシンYは、ヒト293細胞、ヒトHS683細胞、ヒトの脳などを
含む種々の哺乳動物の細胞供給源から単離および精製され得る。これらの供給源
からの細胞を、収集および分断させて溶解物を作ることができる。結果として得
られる溶解物からの細胞その他の破片は、例えば遠心分離によって分離され得、
結果として得られた上清は、従来の一連の精製工程に供される。天然供給源から
カテプシンYを単離し少なくとも部分的に精製するための特定の方法については
、以下の実験の部で詳細に記されている。本発明のカテプシンY組成物は、少な
くとも部分的に精製され、代表的には少なくとも10重量%(w/w)純粋であり、そ
して汚染物質および酵素活性と干渉する物質を含んでいない。通常、カテプシン
Y組成物は、少なくとも25重量%(w/w)の純度であり、より一般的には少なくと
も50重量%の純度、好ましくは少なくとも75重量%より高い純度を有する。数多
くのケースにおいて、代表的には90重量%以上の純度、好ましくは95重量%より
高い純度、時として99重量%より高い純度を有する本発明のカテプシンYの実質
的に純粋な(均質の)組成物を得ることが望ましい。このような高い純度を有す
る組成物は、以下の実験の節で記述されている通り、所望のカテプシンY活性に
ついてのアッセイと合わせて従来のタンパク質精製技術を用いて得ることができ
る。
カテプシンY組成物の合成的調製は、未変性カテプシンYのcDNA配列(配列番
号2)またはアミノ酸配列(配列番号3)のいずれかに基づき得る。他の哺乳動
物からのカテプシンYならびにカテプシンYの対立形質は、適切なヒトおよび非
ヒトライブラリーをスクリーニングするための縮重オリゴヌクレオチドプローブ
を用いて同定され得る。数多くの供給源から適切なライブラリーを入手すること
が可能である。本発明のカテプシンYをコードするcDNAを同定するためのさまざ
まな従来の技術によりcDNAライブラリーをスクリーニングし得る。このような技
術には、直接的ハイブリダイゼーション、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)-増幅ハイ
ブリダイゼーション、抗-カテプシンY抗体の使用などが含まれる。その他のカ
テプシンYcDNA配列の同定は、同定されたDNAインサートを適切な宿主内で発現
のための適切なプラスミドベクター内に導入することによって確認される。なお
ここで、結果として得られた組換え型発現ベクターは制限酵素切断およびサザン
ブロット法によりマッピングされている。次いで、内部的に一貫性のある配列が
カテプシンYについて確認されている状態で、内部的に一貫性のあるクローンが
配列決定され得る。
本発明の精製されたカテプシンY組成物は、天然のものであってもよいし(す
なわち、上述のように天然の供給源から単離された、それらの全カテプシンY酵
素またはそのフラグメントを含む)、または合成のものであってもよい(すなわ
ち以下に記述する技術により調製された全タンパク質またはそのフラグメントま
たはその類似体を含む)。天然および合成の両方のカテプシンYの場合において
、フラグメントおよび類似体は、好ましくは、末変性生物活性の少なくとも一部
を保持する(すなわち、未変性タンパク質分離活性を保持する)。
無傷のカテプシンYまたはその生物学的に活性なフラグメントまたは類似体を
表わす合成ポリペプチドは、2つの一般的なアプローチのいずれかにより調製さ
れ得る。第1に、自動化された商業用システムを利用する従来の同相方法を用い
て、ポリペプチドを合成し得る。本発明に従ってカテプシンYポリペプチドを合
成するための第2のそして一般的に好まれる方法には、カテプシンYタンパク質
の全てまたは一部分の発現についてコードする組換え型DNA分子の培養された細
胞内での発現が関与する。組換えDNA分子は、天然または合成のいずれかの遺伝
子を取り込むことができ、ここで天然遺伝子およびcDNAは上述のとおりに得るこ
とができる。固相技術および自動化された商業用合成装置を用いて、合成ポリヌ
クレオチドを調製し得る。次いで、相補鎖を合成し、適切な条件下でストランド
を合わせてアニールすることによって、または適切なプライマー配列と共にDNA
ポリメラーゼを用いて相補鎖を添加することのいずれかによって、2本鎖フラグ
メントを得ることができる。
望ましいカテプシンYタンパク質、そのフラグメントまたは類似体をコードす
る天然または合成のDNAフラグメントが、インビトロ細胞培養への導入およびそ
の中での発現が可能なDNA構築物の中に取込まれる。通常、DNA構築物は、酵母ま
たは細菌のような単細胞宿主における複製に適する。あるいは、DNA構築物は、
現在周知の種々の技術により、哺乳動物細胞、好ましくはヒトの細胞中へ導入し
、そしてその中に組込むのに適し得る。このような構築物からのカテプシンYタ
ンパク質の発現は、カテプシンYが発現される条件下で行われる。このような条
件が、使用されるベクターおよび宿主細胞に依存し、状況に照らし合わせて当業
者によって決定され得る、ということが理解される。
核酸は、32P、3Hおよび24Sのような放射性核種、フルオレセイン、テキサスレ
ッド、AMCAブルー、ルシファイエロー、ローダミンなどの蛍光マーカーまたは可
視光で検出できる任意のシアニン染料を含む、当該技術分野において既知の任意
の検出可能な標識で直接標識化することができる。核酸は、PCR、ランダムプラ
イミング、末端標識化、ニックトランスレーションなどの方法を用いて直接標識
され得る。あるいは、核酸は、ビオチンまたはジゴキシゲニン(Boehringer Mann
heim,Indianapolis,IN)のようなハプテンまたは他の分子に共有結合したヌク
レオチドを取り込み、そしてそのハプテンに向けられた標識抗体または他の分子
でのサンドイッチハイブリダイゼーションを行うことによって、間接的に標識さ
れ得る。例えば、ビオチンが核酸内に取込まれている場合、検出可能な標識に接
合されたアビジンを使用することができる。
本発明の単離されそして精製されたカテプシンYポリペプチドは、種々の生物
学的および化学的系においてプロテアーゼとして利用され得る。さらに、βAP阻
害活性を有するテスト化合物を同定するためのスクリーニングアッセイにおいて
、カテプシンYポリペプチドが使用され得る。患者の体液中に存在するこの酵素
の存在および量に基づいてADに対する患者のリスクを評価するために診断を目的
としてカテプシンYを用い得ることがさらに意図される。
図4の配列に実質的に相同な単離され、そして精製された核酸、図4の配列に
実質的に相補的な核酸および図4の配列のフラグメントを使用し、組織またはク
ローニングされたライブラリーの中のカテプシンYのRNAまたはDNAの存在につい
て特異的にプローブし得る。精製された核酸を使用し、カテプシンYについてコ
ードするRNAを発現する組織または細胞を同定し得る。図4の核酸フラグメント
の好ましいサイズは少なくとも12塩基対であり、好ましくは、フラグメントは少
なくとも20塩基対、より好ましくは少なくとも50塩基対である。核酸は、RNAで
あってもDNAであってもよい。
VI.βAP阻害活性についてのスクリーニングアッセイ
カテプシンYのカルボキシペプチダーゼ活性の阻害に基づきβAP産生阻害活性
を有する化合物を同定するための量的アッセイにおいて、カテプシンYが使用さ
れ得る。このようなアッセイは、適切なオリゴペプチド基質上でカルボキシ末端
残基を切断するカテプシンYの能力を観察することによって行われる。このよう
なカルボキシペプチダーゼ活性を阻害することのできるテスト化合物は、そのβ
AP産生阻害活性を決定するためのさらなるテスト向けの候補とみなされる。カル
ボキシペプチターゼ活性を阻害することのできないテスト化合物は、さらなるテ
ストについてあまり適当ではない候補と考えられる。カテプシンYを用いたβAP
産生阻害活性についてのアッセイ例は以下の実験の節で詳細に記述している。
以下の合成および生物学的例は、本発明を例示するために提供されており、い
かなる形であれ本発明の範囲を制限するものとみなされるべきものではない。他
に記載のないかぎり、全ての温度は摂氏温度で示されている。また、これらの例
においては、利用される略号は、その一般的に受入れられた意味合いを有する:
BOP試薬 = ベンゾトリアゾール-1-イルオキシ-トリス(ジメチルアミノ)
ホスフォニウムヘキサルオルフェート
bp = 塩基対
CBZ = カルボベンジルオキシ
DTT = ジチオトレイトール
DMF = N,N-ジメチルホルムアミド
DMSO = ジメチルスルフォキシド
dNTP = デオキシヌクレオシド三リン酸
DPDS = ジピリジルジスルフィド
EDTA = エチレンジアミンテトラ酢酸
g = グラム
HPLC = 高速液体クロマトグラフィー
LAH = 水素化アルミニウムリチウム
M = モル
MES緩衝液 = 2-[N-モルホリノ]エタンスルフォン酸
mg = ミリグラム
mL = ミリリットル
mM = ミリモル
mmol = ミリモル
μM = マイクロモル
N = 規定
ng = ナノグラム
pM = ピコモル
psi = 平方インチあたりのポンド
PVDF = ポリビニリデンジフルオリド
RGW = 試薬グレード水
rpm = 1分間あたりの回転数
μg = マイクログラム
μL = マイクロリットル
μM = マイクロモル
アメリカンタイプカルチャーコレクション(American Type Culture Collectio
n)(ATCC CRL 1573)から293の細胞を得た。
スウェーデン型変異を有するAPP751 CDNAで安定した形でトランスフェクショ
ンを受けたK293細胞(ヒト腎細胞株)から293個の751SWE細胞を得た。
Brij 35はBoehringer Mannheimから得た。
実施例
一般的手順A-Dに概略的に示した合成は、図1に例示されており、N置換されたジ
ペプチドアルデヒドの合成を描いている。
一般的手順A-カルボベンジルオキシ(CBZ)で保護されたアミノN,O-ジメチルヒド
ロキシアミド、7(20 mmoleスケール)の合成。
図1に例示されたN,O-ジメチルヒドロキシアミドを、以下の一般的手順に従っ
て20mmolスケールで合成した。100mLのDMFに対しCBZで保護されたアミノ酸6(20
mmol)、BOP試薬(30mmol)および4-メチルモルホリン(100mmol)を添加し、全てを
室温で1時間窒素雰囲気内で攪拌した。この時点で、N,O-ジメチルヒドロキシル
アミン塩酸塩(24mmol)を添加し、そして全てを室温でさらに12時間攪拌した。反
応物を水(200mL)に注ぎ込み、その後酢酸エチル(3×200mL)で抽出した。合わ
せた有機層を、飽和クエン酸水溶液(2×200mL)、飽和重炭酸ナトリウム水溶
液(2×200mL)およびブライン(1×300mL)で洗浄した。MgSO4を用いて有機
層を乾燥し、ろ過し、濃縮して所望のCBZ保護されたN,O-ジメチルヒドロキシル
アミド7を得た。必要な場合には、50%の酢酸エチル/ヘキサンを用いて生成物
をクロマトグラフィーに付した。精製された収量は、代表的には70%〜85%であ
った。
一般的手順B−アミノ-N,O-ジメチルヒドロキシアミド8の合成
以下の一般的手段に従って15mmolのスケールで、CBZ保護されたN,O-ジメチル
ヒドロキシアミド7上のCBZ保護基の除去を行い、表題化合物を得た。CBZ保護さ
れたアミノ酸(15mmol)を、parrボトル内のエタノール(20mL)中で懸濁させた。こ
れに、活性炭上の10重量パーセントのパラジウムを添加した(10%パラジウム)
。この混合物をparr振とう機上で3時間50psiの水素に供した。次いで、溶液を
脱ガスし、セリットパッド中でろ過し、次いで濃縮して所望のアミノN,O-ジメチ
ルヒドロキシアミド8を得た(代表的に収率60%〜68%)。この単離された材料
を、さらなる精製無しで使用した。
一般的手順C−CBZ保護されたジペプチドN,O-ジメチルヒドロキシアミド10の合
成
このカップリングを、以下の一般的手順に従って15mmolスケールで行い、表題
化合物を得た。CBZ保護されたアミノ酸9(15mmol)、BOP試薬(22.5mmol)および4-
メチルモルホリン(75mmol)を75mLのDMFに添加し、そして全てを室温で1時間窒
素雰囲気下で攪拌した。この時点で、N,O-ジメチルヒドロキシアミド8(15mmol)
を添加し、全てを室温でさらに12時間攪拌した。水(150mL)中に反応物を注ぎ込
み、次に酢酸エチル(3×150mL)で抽出した。有機層を合わせ、そして飽和ク
エン酸水溶液(2×150mL)、飽和重炭酸ナトリウム水溶液(2×200mL)および
ブライン(1×225mL)で洗浄した。この有機層をMgSO4を用いて乾燥させ、ろ過
し、濃縮して所望のCBZ保護されたジペプチドN,O-ジメチルヒドロキシアミド10
を得た。必要な場合には、50%の酢酸エチル/ヘキサンを用いて、粗製生成物を
クロマトグラフィーに付した。精製された収率は標準的に67%〜81%であった。
一般手段D−CBZ保護されたジペプチドアルデヒド11の合成。
N,O-ジメチルヒドロキシアミド10の還元は、以下の一般的手順に従って10mmol
スケールで行い、表題化合物を得た。N,O-ジメチルヒドロキシアミド10(10mmol)
を、ジエチルエーテル(65mL)の中で懸濁させ、窒素雰囲気下で0℃まで冷却した
。この強く攪拌した溶液にLAH(40〜75mmol)を添加し、そして懸濁液を0℃で1
時間攪拌し、その後雰囲気温度で1時間攪拌した。反応物を10%のクエン酸水(3
0mL)でクエンチし、さらに30分間攪拌した。これをジエチルエーテル(3×50mL
)で洗浄した。合わせた有機層を飽和重炭酸ナトリウム水溶液(1×50mL)、水
(1×50mL)、ブライン(1×50mL)で洗浄し、MgSO4上で乾燥させ、ろ過し、
濃縮して粗アルデヒドを得た。50%の酢酸エチル/ヘキサンでのクロマトグラフ
ィーにより、所望の精製アルデヒド11を得た。精製収率は、標準的に45%〜75%
であった。
一般的手順E-G中に概略的に示される合成を、図2に例示し、そしてN置換され
たアミノ酸アルデヒドの合成を示す。
一般的手順E−カルボベンジルオキシ(CBZ)で保護されたアミノN,O-ジメチルヒ
ドロキシアミド12(+50mmolスケール)の合成。
+50mmolスケールで合成されるN,O-ジメチルヒドロキシアミドを、以下の一般
的手順に従って調製し、表題化合物を得た。CBZで保護されたアミノ酸6(50mmol
)を2:1の塩化メチレン/テトラヒドロフラン溶液(500ml)に添加し、そして全
てを窒素雰囲気下で-20℃まで冷却した。N-メチルピペリジン(52.5mmol)を添加
した後、クロル蟻酸メチル(52.5mmol)を滴下にて添加した。10分後に、塩化メチ
レン(50mL)中のN,O-ジメチルヒドロキシアミン(75mmol、75mmolのN-メチルピペ
リジンで遊離塩基化されたもの)の溶液を、-20℃での反応の内部温度を維持す
るような比率で滴下により添加した。添加が完了した後、反応を室温まで暖まら
せ、そして3時間攪拌した。反応物を0.2NのHCL(3×125mL)、0.2NのNaHCO3(
1×125mL)、水(1×125mL)で洗浄し、MgSO4上で乾燥させ、ろ過し、濃縮し
て、所望のCBZで保護されたN,O-ジメチルヒドロキシアミド12を生成させた(代
表的収率は80%〜90%であった)。この物質は非常に純度が高く、さらなる精製
無く使用された。
一般的手順F−アミノ-N.O-ジメチルヒドロキシアミド13の合成。
CBZ保護基の除去は、以下の一般的手順に従って15mmolのスケールで行い、表
題化合物を得た。CBZ保護されたアミノ酸12(15mmol)を、parrボトル内のエタノ
ール(20ml)中に懸濁させた。これに、活性炭上の10重量%のパラジウム(10%パ
ラジウム)を添加した。この混合物を、parr振とう機上で3時間50psiの水素に
付した。次いで、溶液を脱ガスし、セリットパッドを通してろ過し、次いで濃縮
して所望のアミノN,O-ジメチルヒドロキシアミド13を得た(代表的収率は60〜68
%であった)。この単離された物質を、さらなる精製無しで使用した。
一般的手順G−アミノ置換されたN,O-ジメチルヒドロキシアミド15の合成。
このカップリングは、以下の一般的手順に従って2.6mmolスケールで行い、表
題化合物を得た。カルボン酸14(2.9mmoles)、BOP試薬(2.9mmol)、および4-メチ
ルモルホリン(10.4mmol)を35mLのDMFに添加し、全てを室温で1時間窒素雰囲気
下で攪拌した。この時点で、塩化メチレン(5mL)中で溶解させたN,O-ジメチルヒ
ドロキシルアミド9(2.6mmol)を添加し、そして全てを室温で窒素下で12時間攪
拌した。水(50mL)中に反応物を注ぎ込み、次いで酢酸エチル(3×50mL)で抽出
した。有機層を合わせ、そして飽和0.2NHCl水溶液(2×100mL)、飽和重炭酸ナ
トリウム水溶液(1×200mL)およびブライン(1×200mL)で洗浄した。この有
機層をMgSO4を用いて乾燥させ、ろ過し、濃縮して所望のN-置換されたN,O-ジメ
チルヒドロキシアミド15を得た。必要な場合には、50%の酢酸エチル/ヘキサン
を用いて、粗製生成物をクロマトグラフィーに供した。精製された収率は代表的
に60%〜90%であった。
一般的手順H−アミノ置換されたアルデヒド6の合成。
N,O-ジメチルヒドロキシアミドの置換は、以下の一般的手順に従って0.5mmol
スケールで行い、表題化合物を得た。N,O-ジメチルヒドロキシアミド15(0.5mmol
)をテトラヒドロフラン(30mL)の中で懸濁し、そして窒素雰囲気下で0℃まで冷
却した。この強く攪拌した溶液に、LAH(1.3mmol)を30分間にわたり分括して添加
した。次いでジメチルエーテル(60mL)を添加し、その後、氷冷10%クエン酸水溶
液(80mmol)を加えた。30分間強く攪拌した後、反応混合物をジエチルエーテル(
5×20mL)で抽出した。合わせた有機部分を、飽和重炭酸ナトリウム水溶液(1
×50mL)、水(1×50mL)、ブライン(1×50mL)、で洗浄し、MgSO4上で乾燥
させ、ろ過し、濃縮して粗アルデヒドを得た。50%の酢酸エチル/ヘキサンでの
クロマトグラフィーにより、所望の精製アルデヒド16が生成された。精製収率は
、代表的に31〜65%であった。
一般的手順I−ジアゾケトンの調製
ジアゾケトンを、Greenら,J.Biol.Chem.、「ペプチジルジアゾメチルケト
ンはチオールプロチナーゼの特異的不活性化合物である」256(4):1923-1928(198
1)に記されている手順に従って調製した。詳細には、5℃で40%のKOH水溶液(15
mL)を含むジエチルエーテル(50mL)の溶液中に、1-メチル-3-ニトロ-1-ニトロソ
グアニジン(17mmol)をゆっくりと分括添加することによって、新鮮なジアゾメタ
ンを調製した。溶液を10分間放置した後、ジエチルエーテルをデカントし、そし
てKOHペレット上で乾燥させた。THF(25mL)に対し、保護されたアミノ酸またはジ
ペプチド(5.0mmol)およびN-メチルモルホリン(5.0mmol)を添加し、全てを-10℃
まで冷却した。クロル蟻酸イソブチル(5.0mmol)を滴下により添加し、さらに5
分間溶液を攪拌した。反応物をろ過し、次いで、新たに調製されたジアゾメタン
(上述の通り)を滴下により添加した。全てを0℃で1時間、妨害されない状態
で放置し、次に一晩室温に放置した。ジエチルエーテルを水(3×40mL)、その
次にブライン(40mL)で洗浄し、MgSO4上で乾燥させ、そして濃縮させて所望のジ
アゾケトンを得た。収率は代表的に55〜72%であった。
一般的手順J−アルコールの調製
LAHでの従来の還元により対応するC-末端アルデヒドからC末端アルコールを調
製した。例えば、アルデヒドを、約0℃でTHF内でLAH(約4当量)と組み合わせ
る。次いでジエチルエーテルを添加し、その後氷冷10%クエン酸水を添加する。
強く30分間攪拌した後、反応混合物をジエチルエーテルで抽出する。飽和した重
炭酸ナトリウム水溶液、水、ブラインで合わせた有機部分を洗浄し、MgSO4上で
乾燥し、ろ過し、濃縮して粗アルコールを得る。50%の酢酸エチル/キサンでの
クロマトグラフィーにより、望まれた精製アルコールが得られる。
一般的手順K−エステルの調製
従来のエステル化条件を介して、対応するC末端カルボキシル基からC末端エス
テルを調製した。
一般的手順L−アミドの調製
従来のアミド化条件を介して、対応するC末端カルボキシル基またはC末端エス
テルからC末端アミドを調製した。例えば、100mLのDMFに、N保護されたアミノ酸
(20mol)、BOP試薬(30mmol)および4-メチルモルホリン(100mmol)を添加し、全て
を室温で一時間、窒素雰囲気下で攪拌した。この時点で、1当量のアミン(例え
ばエチルメチルアミン)を反応混合物に添加し、反応が完了するまで(例えば12
時間)室温で攪拌する。
例1-80−式Iの化合物の合成
一般的手順A-Lの後、以下の表Iに示すような化合物1-75(例1-75)を調製し
た。さらに表IIにある化合物76-80(例76-80)は市販のものを購入した。
一般的手順J−β−アミロイド産生の阻害物質の検出のための細胞スクリーン
本発明の化合物を、スウェーデン型変異を有する細胞株(293 751 SWE細胞)
の中でβ-アミロイドの産生を阻害するそれらの能力についてアッセイした。こ
のスクリーニングアッセイでは、それらの開示全体が本明細書に参考として援用
されている、1994年5月11日に公開されたSchenkら,国際特許出願公報第94/1056
9号「可溶性β-アミロイドペプチドの検出のための方法および組成物」およびCi
tronら,Nature,360:672-674(1992)によって記述されている要領で、2重変異L
ys651Met652〜Asn651LeU652(APP751番号づけ)を含むアミロイド前駆体タンパ
ク質751(APP751)の遺伝子で安定にトランスフェクションされたK293細胞(ヒト
腎細胞株)から誘導された293 751 SWE細胞を用いた。この変異は一般にスウェ
ーデン型変異と呼ばれ、そして「293 751 SWE」と呼ばれる細胞を、ダルベッコ
最小必須培地+10%ウシ胎児血清中で1ウエルあたり1.5〜2.5×104個の細胞で
、Corning 96ウエルプレート内でプレーティングした。アッセイの直線範囲(1m
Lにつき約0.2〜2.5ng)内のβ-アミロイドELISA結果を達成するためには、細胞
数が重要である。
10%の二酸化炭素で平衡化されたインキュベータ内で37℃で一晩インキュベー
トした後、培地を除去し、2時間の予備処理期間中、本明細書で記述したペプチ
ド、ジペプチド、またはトリペプチド(薬物)を含有する培地(1ウエルあたり
200μL)で置換し、上述のとおりに細胞をインキュベートした。処理に用いら
れる最終薬物濃度において、ジメチルスルフォキシドの濃度が0.5%を超えず、
そして実際に通常0.1%に等しくなるように、100%のジメチルスルフォキシドの
中で薬物ストックを調製した。
予備処理期間の終了時点で、培地を再び除去し、そして上述のような新鮮な薬
物を含む培地で置換し、そして細胞をさらに2時間インキュベートした。処理の
後、調整培地からの細胞砕片をペレット化するため、室温で5分間1200rpmにてB
eckman GPR遠心分離機の中でプレートを遠心分離した。各ウエルから100μLの調
整培地またはその適切な希釈物を、国際特許出願公報第94/10569号(前出)の中
でSchenkらが記述した通りにβ-アミロイドペプチドのアミノ酸13-28に対する抗
体266で予めコーティングされたELISAプレート内へと移し、そして4℃で一晩保
存した。翌日、産生されたβ-アミロイドペプチドの量を測定するために、β-ア
ミロイドペプチドのアミノ酸1-16に対する標識抗体6C6を用いてELISAアッセイを
実施した。
本明細書にその全体が参考として援用されているHansenら,J.Immun.Meth.,
119:203-210(1989)の改変方法により、化合物の細胞障害性効果を測定した。
細胞培養プレート内の残留している細胞に対して、1mg/mLの最終濃度まで、25
μLの3,(4,5-ジメチルチアゾール-2-イル)2,5-ジフェニルテトラゾリウムブ
ロミド(MTT)ストック溶液(5mg/mL)を添加した。細胞を37℃で1時間インキュベ
ートし、そして等容量のMTT溶解緩衝液(50%ジメチルホルムアミド、pH4.7中の
20%w/vドデシル硫酸ナトリウム)を添加することによって細胞の活性を停止させ
た。室温で一晩振とうすることにより、完全な抽出を達成した。OD562nmとOD650 nm
との間の差を、Molecular Device社のUVmaxマイクロプレートリーダーで、細
胞の生存度を表わすものとして測定した。
β-アミロイドペプチドELISAの結果を、標準曲線に合わせ、そしてng/mLのβ-
アミロイドペプチとして表わした。細胞障害性について正規化するため、これら
の結果をMTT結果で除し、そして薬物無しの対照からの結果の百分率として表わ
した。すべての結果は、少なくとも6回の反復アッセイの平均および標準偏差で
ある。
このアッセイを用いて細胞内のβ-アミロイドペプチド産生阻害活性について
テスト化合物をアッセイした。このアッセイの結果は、なかでも実施例1〜80の
化合物各々が、対照と比べてβ-アミロイドペプチドの産生を減少させ得たこと
を実証する。さらに、これらの化合物は、293 751 SWE細胞に対して有意な細胞
障害効果を有していなかった。
従って、本発明の化合物は、細胞内のβ-アミロイドペプチド産生を低減させ
るのに有用であり、それゆえ、ADについてインビボでヒトを処置する上で有用で
ある。カテプシンY(31kD)の精製および特徴づけの概要
ペプチド(および非ペプチド)アルデヒドで観察されたβAP放出の強い阻害は
、
これらの阻害物質についての標的である特定のプロテアーゼの存在を示唆した。
このような酵素を単離するために、プロトタイプアルデヒド阻害物質の改変版を
用いて、親和性マトリックスを構築した。化合物NH2-Val-Phe-セミカルバゾンを
グさせ、その後、セミカルバゾン官能基を化学的にアルデヒドに変換させた。
アルデヒドカラムに対する活性プロテアーゼの結合には、プロテアーゼの活性
部位システイン残基とアルデヒドまたはその他の等価な官能基との間の可逆的共
有結合の平衡形成が関与する。この場合、プロテアーゼの溶出は、活性部位シス
テインとジスルフィド結合を形成し、従ってカラムから酵素をはずすDPDSを用い
ることによって達成された。溶出後の酵素活性の回復は、β-メルカプトエタノ
ールまたはジチオトレイトールのような過剰の還元剤の中でインキュベートする
ことによって達成される。
カテプシンYの同定は、ヒトカテプシンBに対するポリクローナル抗体(「an
ti-cat B」)が、アルデヒド親和性マトリックスから溶出された分画のウエスタ
ンブロット上で認識された最も反応性の強いバンドとして約31kDのバンドを認識
したという予想外の観察によって容易になった。図3A-3Cは、anti-cat Bでのウ
エスタンブロットならびに精製された分画のタンパク質染色の両方によって分析
される代表的な精製プロフィールを示す。親和性マトリックスからの分画のウエ
スタンブロット(図3A)は、anti-cat B抗体が、可溶性細胞抽出物(「ロード」
)内の3つの主要バンドと強く反応し、そのうちの中央のバンド(約31kD)は、
マトリックスに対し最も強く結合し、フロースルー(「FT」)内で本質的に量的
に枯渇する、ということを示す。DPDSでの溶出は、31kDのバンドならびに部分的
に結合された低MW(細胞カテプシンB)の両方の回収をもたらす。次いで、31kD
のバンドは、コンカナバリンAカラムを用いて、混入したカテプシンBから精製
して取り出され、31kDのタンパク質バンドの選択的結合およびその後の溶出がも
たらされる(図3B)。クマシーブルーによるコンカナバリンAカラムから溶出さ
れた分画の分析は、まさにウエスタンブロット反応性と正確に同時に移動する単
一のタンパク質バンドを明らかにした(図3C)。ValPhe- アルデヒド親和性マトリックスの調製
室温で少なくとも20分間、50mLの試薬グレードの蒸留水(RGW)の中で3.2gmのEp
フィルター漏斗上で洗浄した。いずれかの洗浄におけるどの段階においても、樹
脂ケークが完全に乾燥させられることはなかった。1.05mLの25mg/mLバリルフェ
ニルアラニルセミカルバゾン(ValPheSC)に対して4.2mLの0.2Mホウ酸ナトリウム(
pH9.5)を添加し、そして洗浄済みのEpoxy Sepharoseを、得られた溶液に添加し
た。懸濁液を24〜26時間37℃で回転させながらインキュベートした。GSRロータ
ー内で550rpmで5分間遠心分離によりSepharoseを沈渣させ、次に40mLの1.0Mエ
タノールアミン、pH8.2中に再懸濁し、そして前の通り、一晩(16〜18時間)イ
ンキュベートした。カップリングされたSepharose(ValPheSC-Sepharose)を、350
mLの33%DMSOを用いて粗いBuchnerフィルター漏斗上で洗浄し、次に350mLのRGW
で洗浄した。セミカルバゾンを、80mLのメタノール:酢酸:ホルムアルデヒド(
5:1:1)の中で回転させながら室温で一晩のインキュベーションによって対
応するアルデヒドに変換した。Sepharoseを上述の通り遠心分離により沈渣させ
、そして上述の通り新鮮なメタノール:酢酸:ホルムアルデヒドを用いて10時間
インキュベートした。600mLのRGWを用いて上述のとおりValPhe-Sepharoseを洗浄
し、そして0.05%のアジ化ナトリウム中の50%のスラリとして4℃で保存した。カテプシンYの調製
記載しないかぎり、全ての操作を4℃または氷上で行った。凍結ペレット化さ
せた野生型由来の293細胞を解凍し、そして5容積のMES緩衝液(20mMのMES、2m
MのEDTA、0.1%のBrij35、pH6.0)の中に再懸濁した。懸濁液は、Brinkman PT 1
200またはTissue Tearor 985-370のいずれかを用いて、30秒間均質化させた。ホ
モジネートを20分間、15,000rpm(31,000×g)で遠心分離した。上清液を収集し、
5mMのDTTを添加し、そして上述のとおりに調製したValPheアルデヒドを含むVal
Pheカラムに適用した。カラムは、0.1MのNaClを含むMES緩衝液で予め平衡化した
。代表的には、20mLの293細胞の上清液を1.0mLのカラムに適用するが、1mLのカ
ラムにつき60mLを越える上清液を、カラムが飽和することはなく適用し得る。カ
ラ
ムをMES緩衝液中の0.1MのNaClの1ベッド容量で洗浄し、次にMES緩衝液中の0.2m
L NaClの10ベッド容量で、その後、さらに10ベッド容量の0.1M NaCl-MES緩衝液
により洗浄した。カラムに、20mMの酢酸ナトリウムpH4.5中の2mMジピリジルジ
スルフィド(DPDS)の0.75容量を入れ、そして栓をし一晩保存した。次いでカラム
に1.25容量のDPDS溶液を入れた。この時点で収集した画分は大量の溶出されたカ
テプシンYおよびBを含有していた。カラムを少なくともさらに3容量のDPDS溶
液で溶出し、その後5容量の6M尿素で溶出した。1カラム容量の画分を収集し
た。
DPDS溶出物質のピークに、0.1MのNaCl、1mMのMnCl2、および1mM CaCl2を加
え、そして洗浄緩衝液(0.1M NaCl、50mM MES、1mM MnCl2、1mM CaCl2、pH6.0)で
平衡化されたコンカナバリンA-アガロースの1.0mLカラムに適用した。出発物質
を適用した後、カラムを5mLの洗浄緩衝液で洗浄し、その後、同じ緩衝液中の0.
1Mのマンノース1mLで洗浄した。これが最初の溶出画分であった(E1)。結合した
物質を、0.8mL(E2)、1.2mL(E3)の部分、および1.0mLの4〜5の部分(E4〜E9)で
、洗浄緩衝液中の0.5Mのδ-メチルマンノピラノシドで溶出した。溶出緩衝液0.8
mLと6mLとの間の広いピークとしてカテプシンYは溶出した。酵素活性
精製された31kDのプロテアーゼ(カテプシンY)は、精製された組換え型APP
構築物ならびに膜結合全長APPを含むさまざまなAPP調製物に対し効果を有さなか
った。同様に、カテプシンB、L、またはSをアッセイするために通常使用され
る既知の合成基質でも有意な活性が全く見られなかった。これらの結果は、カテ
プシンYが、このようなプロテアーゼに関連する標準的なエンドペプチド活性を
有さないことを示唆した。酵素がその他のタンパク質分解活性を有するか否かを
確認するための努力において、無作為に選択した数多くの合成オリゴペプチドを
pH5.5または4.5で精製カテプシンYを用いてインキュベートした。詳細には、精
製カテプシンYを、37℃で1時間、pH4.5またはpH5.5のいずれかで選択された合
成オリゴペプチド(50μg/mL)を用いてインキュベートした。1%の最終濃度まで
トリフルオロ酢酸を添加することにより標本をクエンチし、次に、0.1%のトリ
フルオロ酢酸の中の増大するアセトニトリルの勾配を用いて、Vydac C18カラム
上の逆相HPLCにより分析した。個々のピーク(親生成物および新生成物)を収集
し、次に酸加水分解とそれに続くアミノ酸分析により分析した。結果を以下にま
とめる:親配列
生成物
LFYDQSPTATI(配列番号5) LFYDQSPTAT(配列番号5のアミノ酸1〜10)
LFYDQSPTA(配列番号5のアミノ酸1〜9)
LFYDQSPT(配列番号5のアミノ酸1〜8)
YKRDMVGGVVIA YKRDMVGGVVI(配列番号6のアミノ酸1〜11)
(配列番号6) YKRDMVGGVV(配列番号6のアミノ酸1〜10)
EGYYGNYGV(配列番号7 EGYYGNYGV(配列番号7のアミノ酸1〜9)
のアミノ酸1〜9)
EGYYGNYGVYA EGYYGNYGVY(配列番号7のアミノ酸1〜10)
(配列番号7) EGYYGNYGV(配列番号7のアミノ酸1〜9)
FFDEPNPGVTIY(配列番号8) FFDEPNPGVT(配列番号8のアミノ酸1〜10)
[上述のペプチドならびに本明細書で引用されるその他のペプチドは、慣例によ
り、アミノ末端からカルボキシル末端まで列挙される]
このような数多くの実験(全て示されているわけではない)からの結果は、カ
テプシンYの唯一のタンパク質分解活性が、カルボキシペプチダーゼ活性の直接
的証拠であるカルボキシ末端アミノ酸の連続的除去であることを示唆する。これ
らの基質のいずれについても、何らかのエンドペプチダーゼ活性またはアミノペ
プチダーゼ活性の証拠は全く見られなかった。これらのデータは、カテプシンY
が示した優越したタンパク質分解活性はカルボキシペプチダーゼ活性であること
を強く示唆する。
カテプシンYのカルボキシペプチダーゼ活性の定量分析は、選択された基質の
切断の際に生成された新しい遊離アミノ末端の検出に基づく。これは、2-メルカ
プトエタノールの存在下でアルカリ溶液内で試薬o-フタルアルデヒドと反応さ
せることによって達成される(Simonsら,JACS,98:7098-7099(1976))。ペプチド
EGYYGNYGV(配列番号7のアミノ酸1〜9)を、カテプシンYによる切断の際に
、反応混合物内に存在することになる唯一の遊離アミノ末端が、プロテアーゼの
カルボキシペプチダーゼ活性より切断除去されたバリン残基のものとなるように
、そのアミノ末端でアセチル化して合成した。
96ウエルマイクロタイタープレートの個々のウエルの中に、0.05%の2-メルカ
プトエタノールおよび60μg/mLのo-フタルアルデヒドを含む0.25Mのホウ酸ナト
リウム(pH10)中の種々の濃度のバリン(0〜20μM)をインキュベートすること
により、標準曲線を構築した。得られる蛍光を、プレートリーディングCytofluo
r(ex 340,em 460nm)の中で読み取る。存在する遊離バリンの量に比例して、信
号に線形増加が存在する(図7)。
酵素の最適pHを決定するために、0.1%の2-メルカプトエタノールが存在する
状態で、異なるpHの20mMの酢酸ナトリウム緩衝液の中で、96ウエルマイクロタイ
タープレートの個々のウエル内に、0.1mLの合計反応容量中に酵素および基質(0.
2mg/mL)を用いて、反応混合物をセットアップした。酵素の存在以外は同様に、
対照ウエルをセットした。室温でのインキュベーションの後のさまざまな時点で
、等容量の0.45Mのホウ酸ナトリウム、pH10を0.25mg/mLのo-フタルアルデヒド
を添加することによって反応をクエンチし、そして蛍光を測定した。添加酵素が
無い状熊では、インキュベーションを延ばした場合でも、バックグラウンドより
上には測定可能な蛍光は全く生成されない。酵素の存在下では、蛍光の時間依存
的増加が見られる。この分析に基づいて、カルボキシペプチダーゼ活性にとって
最適なpHは約4.5であると決定され、活性は、これよりも低いpHおよび高いpHの
両方で降下した。
pH4.5でこのアッセイを用いて、酵素および基質と共にインキュベーション混
合物内に所望の濃度の阻害物質を添加し、そして酵素対照との関係における蛍光
(もしあれば)の減少を測定することによって、カテプシンYの活性を阻害する
、数多くの化合物の能力をテストした。この分析でテストした実施例3、4、7
、
15、24、45、47、59、64、および75の化合物の各々は、カテプシンY活性の阻害
を示した。タンパク質配列分析
PVDF膜上への電気ブロッティングの後の31kDのタンパク質バンドの直接的配列
決定は、以下の配列(配列番号4)を明らかにした:
(S) L P K S W (G,D) (N,V) R N V D G (V,N) N Y A S I (R,T)。
カッコ内の残基は、不確実なアミノ酸割当てである。しかし、この限定された
アミノ酸末端配列情報は、既知のシステインプロテアーゼであるラットカテプシ
ンCに対して明らかな相同性を示した。このことは、この新しい酵素が、カテプ
シンB、LおよびSも含むシステインプロテアーゼのパパインスーパーファミリ
ーに属する可能性があるとことを示唆する。従って、新しい酵素をクローン化す
るのにPCRを用いるために、システインプロテアーゼ内の既知の保存された配列
および新しく発見されたアミノ末端配列からの配列を用いて、縮重オリゴヌクレ
オチドプライマーを設計した。カテプシンYのクローニング
このプロテアーゼの最初のDNAクローンを得るため、この新たに発見されたア
ミノ末端配列のアミノ酸をコードし、かつパパインファミリーのシステインプロ
テアーゼ内に保存されたオリゴヌクレオチド配列をコードする縮重オリゴヌクレ
オチドを用いて、縮重PCRを行った。製造者によって記述されたとおりにPerkin
Elmer GeneAmp RNA PCRキットを用いてヒトHS683(ヒトグリオーム細胞株:ATCC
#HTB138)細胞のRNAからcDNAを作製し、そして沸とう水浴中で変性させた。PCR
反応物は、1μgのポリA+RNA、1X Perkins-Elmer-Cetus PCR緩衝液1、25pMの
各オリゴヌクレオチド「Acys5」および「I Mer5」、
(Acys5(配列番号9)=アミノ酸CGSC(YW)(配列番号10)をコードする
TG.TAC.CCG.GGC.(AGC) (TC) A.(AG) CA.IGA.(AT) CC.G
(I Mer5(配列番号11)=アミノ酸(S)LPKSW(配列番号12)をコードする
C.GTA.GGA.TCC.CTI.CCX.AA (GA).AGC.TGG)、
50μM各dNTP、および0.5単位のTaqポリメラーゼを、合計容量25μL中に含有した
。PCR反応物を、各々95℃で45秒間、45℃で1.5分間、70℃までの1分間の緩慢な
温度上昇、および70℃で30秒間からなる30サイクル、それに続く72℃で8分間に
供した。アクリルアミドゲル電気泳動は、多数のPCR産物を示し、従ってPCR反応
物全体をサブクローニングし、そして多数のクローンを配列決定した。試験した
82のクローンのうちの1つ、hCatZ.82(配列番号2のヌクレオチド299-366)は
、この新たに発見されたアミノ末端配列のアミノ酸をコードした。
カテプシンYのより大きなDNAクローンを、hCatZ.82(配列番号2のヌクレオ
チド299-366)からの配列およびパパインファミリーのシステインプロテアーゼ
の保存された配列を用いて縮重PCRにより得た。使用されたPCRオリゴヌクレオチ
ドは以下のとおりであった。
1683(配列番号2のヌクレオチド298-319)=
5'..TGG GAC.TGG.CGC.AAT.GTG.GAT.G...3'および
LM#4(Bcys2とも呼ばれる)(配列番号13)=
5'..GAC.TGA.ATT.CTT.NAC.NAG.CCA.GTA...3'。
cDNA合成およびPCRのための条件は、アニーリング温度を50℃まで上昇させたこ
と、および70℃の伸長インキュベーションが45秒間であったことを除けば、上述
の通りであった。PCR反応は、単一の528bpバンドを生じ、これをサブクローニン
グおよび配列決定した。得られたクローン(CatZ(+)3)の配列(配列番号2のヌク
レオチド299-867)を図4に示す。
さらなる5'配列を得るため、HeLa細胞cDNAライブラリー(Stratageneからのλ
zap2ベクター内)からのファージでPCR反応を行なった。1×1010ファージ/mLの
ファージ5μLを2分間沸とうさせ、そして氷上に置いた。ホットスタートPCRを
製造者(Perkin Elmer/Cetus)に従ってオリゴヌクレオチド
RACE31-NC(配列番号20)=CAG GAG GGT GGA GGG CCA CGC TCC CT
およびλベクター(788-1)に対応するオリゴヌクレオチド
788-1(配列番号14)=GGAAACAGCTATGACCATGAT
を用いて、以下の条件下で、行った;
50μLの反応容量中、50pMのRACE31-NCオリゴヌクレオチド(配列番号20)、25pM
の788-1オリゴヌクレオチド(配列番号14)、1X PCR緩衝液II、100μMのdNTP、2
.5mMのMgCl2および1.25単位のTaqポリメラーゼ。反応物を10分間で80℃まで加熱
し、次に94℃で1分間、55℃で45秒間、72℃までの1分間の上昇および72℃で1
分間からなる30サイクル、その後の8分間72℃の最後の1回の伸長に供した。λ
ベクター(872)に対応するオリゴヌクレオチド25pM、872(配列番号15)=CCC.T
CA.CTA.AAG.GGA.ACAおよび50pMのオリゴヌクレオチドNestR31-nc(配列番号
2のヌクレオチド385-411の逆方向相補物)を用いて、1μLのPCR産物について
同じ条件下で2番目のネステッドホットスタートPCR反応を行った。オリゴヌク
レオチド1705(配列番号2のヌクレオチド301-366)をプローブとして用いたPCR
産物についてのサザン分析は、適切なサイズの反応性産物およびPCR産物を示し
た。これらをサブクローニングし、そして図4の診断用ApaI部位(配列番号2
のヌクレオチド380-385に示される)を含むクローンを配列決定した。そして、
クローンcat Y P3-25の配列(配列番号2のヌクレオチド202-411)を図4に示す
。
このクローンのさらなる3'および5'配列を得るため、3'および5'のRACE PCR技
術を使用した(Frohmanら,(1988),PNAS USA 85:8998-9002)。
3'RACE反応のため、100μL容量中2μgのRNAを使用したことおよび合成をプラ
イミングするのに以下に記述するアダプタープライマーを使用したことという改
変を伴って、Clontech 5'AmpliFINDERTMRACEキットプロトコルの中でcDNA合成条
件を用いて、ヒトHS683細胞由来のポリA+RNAからcDNAを合成した(Frohmanら,(
1988),PNAS USA 85:8998-9002)。アダプタープライマーはFrohmanら、(1988)
、PNAS USA 85:8998-9002により記述されたものの改変物であった。
第1のストランド合成用のdT17+アダプター:
プライマー-1576(配列番号16)=5'-GGA CTC GAG TCG ACT CTA GAG CGT TTT TT
T TTT TTT TTT TT-3'
アダプター(XhoI-SalI-XbaI):
プライマー-1577(配列番号17)=5'-GAC TCG AGT CGA CTC TAG AGC GT-3'。
ホットスタートPCRは、55℃のアニーリング温度でアダプタープライマー1577
および内部プライマーNestr31-c(図4)(配列番号2のヌクレオチド343-366)
を用いて行われた。ホットスタート条件は、Perkin-Elmer AmpliWaxTMプロトコ
ルの改変物であった。両方の層を組合せた後の全ての試薬の最終濃度:すなわち
、下位混合物は、合計容量12.5μL中、1.25×PCR緩衝液(10×PCR緩衝液II[Perk
in Elmer Cetus,Norwalk,CT]は500mMのKCl、100mMのTris-HCl pH8.3である)
、2mMのMgCl2(Perkin Elmer Cetus)、200μMのdNTP(Perkin Elmer Cetus)、1μ
Mの各プライマーである。上位混合物は、合計容量37.5μL中、1.25×PCR緩衝液
、1.
下位混合物に対しAmpliwaxTMPCR Gem50(Perkin Elmer Cetus)を添加してこれを
5分間80℃までもっていき、次いで上位混合物の添加まで25℃で保持する。PCR
条件には、95℃2分間での最初の変性とそれに続く94℃で45秒間、55℃で45秒間
、72℃で2分間からなる30サイクル、その後の72℃で8分間の最後の1回の伸長
が含まれた。
プローブとして放射性標識化されたオリゴヌクレオチド1758(配列番号2のヌ
クレオチド553-577)(図4)を用いたRACE反応物のサザンブロット分析は、約8
00および1100bpでバンドを示した。これらのバンドをゲル単離し、そしてpT7Blu
e(Novagen,La Jolla,CA)にクローニングした。Novablue細胞(Novagen,LaJoll
a,CA)を形質転換し、そしてPCR分析によりカテプシンY配列について陽性であ
るコロニーを配列決定した。より大きいフラグメントは、停止コドンおよびポリ
Aテイルを含むことが証明された。そして、その配列を、図4に示す(図4で「3
'RACE」により表示される)(配列番号2のヌクレオチド343-1558)。
5'RACEの反応は全て5'RACE-ReadyTMヒト肝臓cDNA(Clontech)から行なわれた。
このcDNAはランダムプライミングにより生成され、そしてアミノ末端に連結され
たアンカー配列が備わっている。
CLONTECHアンカー領域(配列番号18):
3'-NH3-GGAGACTTCCAAGGTCTTAGCTATCACTTAAGCAC-P-5'
アンカープライマー:
プライマー-1821(配列番号19)=
5'-CTGGTTCGGCCCACCTCTGAAGGTTCCAGAATCGATAG-3'
プライマー-1823(配列番号19のヌクレオチド14-38)=
5'-CCTCTGAAGGTTCCAGAATCGATAG-3'。
領域1(図4)(配列番号2のヌクレオチド175-411)をコードするクローン
を得るために、65℃のアニーリング温度を用いて、1821(配列番号19)とオリゴ
ヌクレオチドNestR31-nc(図4)(配列番号2のヌクレオチド385-411の逆方向
相補物)で、上述のホットスタート条件下でPCRを行った。PCR条件には、94℃で
2分間の最初の変性;次いで94℃で45秒間、60℃で45秒間、72℃で2分間の35サ
イクル、次いで72℃で8分間の最後の伸長が含まれた。
サザンブロッドを32P-キナーゼ化オリゴヌクレオチド1810(図4)でプローブ
した。対応するサイズのDNAをゲル単離し、そして直接pT7Blueにクローニングし
た。Novablue細胞(Novagen,LaJolla,CA)を形質転換し、そしてPCR分析でカテ
プシンY配列について陽性であった、最大のインサートを伴うコロニーを配列決
定した。スクリーニングされた63のクローンのうちの1つが、領域1(配列番号
2のヌクレオチド175-411)として同定された配列を含んだ。
領域2(配列番号2のヌクレオチド133-270)をコードするクローンを得るた
め、上述のホットスタート条件(dNTP混合物中の標準的GTPに代って3:1の比
率の7-デアザ-GTP:GTPで置換)を用いて、オリゴヌクレオチド1685(図4)(
配列番号2のヌクレオチド316-348)およびオリゴヌクレオチド1821(配列番号1
9)で、60℃でアニーリングして、一次PCRを行った。PCR条件には、95℃で2分
間の最初の変性、それに続く95℃で45秒間、60℃で45秒間、72℃で1.5分間の35
サイクル、次いで72℃で8分間の1回の最後の伸長が含まれた。2%のアガロー
スゲルに流したPCR産物は、DNAのスミアを示した。サイズが200bpより大きいDNA
を単離し、そしてGenecleanTM(Bio 101,Madison,WI)を用いて精製した。このD
NAを、鋳型DNAと共に下位層内に1μLの一本鎖結合タンパク質(USB)を添加し、
そして80℃ではなく95℃のホットスタート温度の上述のホットスタート条件下で
、オリゴヌクレオチド1810(図4)(配列番号2のヌクレオチド243-270)およ
びオリゴヌクレオチド1823(配列番号19のヌクレオチド14-38)を用いるネステ
ッドPCRのための鋳型として使用した。上位混合物に対してプライマーを添加し
、そして60℃でのアニーリングを伴ってPCRを進行させた。PCR産物のサザンブロ
ッドを32P-キナーゼ化オリゴヌクレオチド1846(図4)(配列番号2のヌクレオ
チド175-204)でプローブし、そして適切なサイズのDNAをゲルから単離し、pT7B
lue内
へ連結させ、そしてSURE細胞(Stratagene,La Jolla CA)中に形質転換した。ス
クリーニングされた27のコロニーのうち7コロニーが、PCR分析によりカテプシ
ンY配列について陽性であった。配列決定された1つのクローンは、領域2(図
4)(配列番号2のヌクレオチド133-270)として同定された配列を含んだ。
領域3をコードするクローンを得るために、一次PCRを行ない、そして領域2
(配列番号2のヌクレオチド133-270)に関しては二次PCRのための鋳型を調製し
たが、オリゴヌクレオチド1685(配列番号2のヌクレオチド316-348)の代わり
にオリゴヌクレオチドNest31-nc(図4)(配列番号2のヌクレオチド385-411の
逆方向相補物)を使用した。二次PCRを、オリゴヌクレオチドKyl(図4)(配列
番号2のヌクレオチド140-159)およびオリゴヌクレオチド1823(配列番号19の
ヌクレオチド14-38)を用いて標準的ホットスタート条件下で行なった。ただし
、DNA鋳型と共に下位層内に1μLの1本鎖結合タンパク質を添加し、その後100℃
のホットスタート温度で1分間で行った。Deep Vent DNAポリメラーゼ(NEB)を、9
4〜95℃の代わりに100℃での変性を可能としたPCRに用いた。Vent PCRのために
は、Perkin-Elmer PCR緩衝液およびMgCl2を、適切な濃度のNEB 10X Ventポリメ
ラーゼ緩衝液(100mMのKCl、200mMのTris-HCl pH8.8、100mMの[NH4]2SO4、20mM
のMgSO
を、50μLの反応物あたり2Uで使用した。アニーリングを60℃で行なった。PCR産
物を、クレノウで平滑末端にし、EcoRIで消化し、そしてゲル精製した。100-150
bpおよび150-200bpのフラグメントを別々に単離し、そしてEcoRI/EcoRVで消化し
たpBR322内に連結させた。次いで、SURE細胞を形質転換し、そして最大のインサ
ートを伴う、PCR分析でカテプシンY配列について陽性であったコロニーを配列
決定し、図4において領域3として示される配列(配列番号2のヌクレオチド0ー
159)を含むクローンを生じた。
ストリンジェントな条件下でのノーザン分析は、さまざまな組織および細胞供
給源の中で、約1600bpの単一サイズのmRNA種がカテプシンYをコードすることを
示す。従って、図4内のいくつかの配列が異なる供給源(Hs683および肝臓)由
来であるとしても、カテプシンYの配列はこれらの供給源の間で著しく異なるも
のでないと考えられる。上述の技術は、図4に示される配列の確実性および連続
性を証明する、さまざまな供給源からさらなる独立して誘導されるクローンを同
定するために使用されている。図4中の配列によってコードされるサイズは、mR
NA全体をコードするのに充分なものであり、そして示されたオープンリーディン
グフレームは、パパインファミリーのシステインプロテアーゼについて予想され
るようにシグナルペプチドで始まる。このことは、これがカテプシンYの全コー
ディング領域であることを示す。カテプシンYの発現
カテプシンYの全コーディング領域を含むBamHIフラグメントを平滑末端にし
、そしてNruIおよびSpeI(平滑末端)(図5)で切断したベクターpoCK751内に
クローニングして、βAPP配列を除去し、そしてカテプシンYのものと置換して
プラスミドpoCK catY(図6)を形成した。
Boheringer Mannheim DOTAPトランスフェクションキットを用いてこの得られ
たプラスミドをヒト293腎細胞の中にトランスフェクションした結果、活性なカ
テプシンYタンパク質の発現がもたらされた。このことは、このクローンがカテ
プシンYの全コーディング領域をコードすること、および活性なカテプシンYタ
ンパク質がこのクローンから生成され得ることを示す。
poCK発現ベクター内の様々な量のカテプシンY cDNAを、6ウエルのプレート
内で293細胞中に一過的にトランスフェクションした。トランスフェクションは
、製造者により示唆されるプロトコルを用いて、DOTAP(Boehringer Mannheim)を
用いて行なった。トランスフェクションから48〜72時間後に、細胞を冷PBSで洗
浄し、次に1mLの20mM MES pH6、0.1% Brij-35、2mM EDTAの中で溶解させた。
溶解物の10μLアリコート(細胞砕片を除去するため遠心分離の後)をSDS-PAGE
を用いて電気泳動し、その後そのタンパク質をPVDF膜上に移した。ウエスタンブ
ロット分析のために、抗カテプシンB抗体で膜をプローブした。カテプシンY cD
NAの一過性発現の結果として、約31kDaの免疫反応性カテプシンYのバンドの用
量依存的増加が見られた。
次いで、Val-Phe-アルデヒド親和性マトリックス20μLで、300μLの溶解物を
吸着させた。この結果、精澄化した溶解物から約31kDaの免疫反応性カテプシン
Yのバンドは完全に喪失した。これは、過剰発現されたタンパク質が活性であり
、そして阻害物質親和性マトリックスに対する結合に応答能を有することを表わ
す。DPDSでのマトリックスの溶出は、トランスフェクション研究において、カテ
プシンYのカルボキシペプチダーゼ活性のDNA用量依存型の増大が存在したこと
を示した。発現の増加は、細胞内にトランスフェクションされたcDNAの量と直接
相関していた。
これらのデータは、カテプシンYについてのcDNAクローンの発現が、約31kDa
でSDS-PAGE上で移動し、そして阻害物質親和性マトリックスに結合し得、そして
溶出され得る酵素的に活性なカテプシンYの過剰発現をもたらす、ということを
確認する。
上述の発明は、理解の明確化の目的で詳細に記述されてきたが、添付の請求の
範囲の範囲内である改変物を実施し得ることは明白である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
New cathepsins and methods and compositions for their inhibition
Background of the Invention
Field of the invention
The present invention generally inhibits production of β-amyloid peptide (βAP) in cells
Methods and compositions. In particular, the invention inhibits βAP intracellular production
And methods for inhibiting βAP production.
It relates to the use of the compounds.
The present invention also relates to a new carboxypeptidase that is involved in the production of βAP,
It relates to a new protein, cathepsin Y, which has been released. The isolation of this protein
Methods are provided. DNA isolates encoding cathepsin Y and
Such a method of obtaining DNA may be useful for cathepsin Y in therapeutic or diagnostic compositions.
It is provided with an expression system for recombinant production.
Technology status
Alzheimer's disease (AD) is clinically
Progression of memory, cognition, reasoning, judgment, and emotional stability leading to death
Is a degenerative brain disorder characterized by loss of AD is progressive mental failure in the elderly
(Dementia) and is the fourth most common cause in the United States
It is believed to represent a significant cause of medical death. AD is found in races and ethnic groups worldwide
And presents major current and future public health issues. The disease is currently
It is estimated that about 2 to 3 million individuals are affected in the United States alone. AD
It is an incurable disease for now. Effectively prevents AD or its symptoms and course
There is currently no known action to reverse.
The brain of an individual suffering from AD has senescent (or amyloid) plaque, amyloid blood vessels
Disorders (amyloid deposits in blood vessels) and characteristic lesions called neurofibrillary tangles
Is shown. These lesions, especially amyloid plaques and neurofibrillary tangles, are commonly
Many areas of the human brain are important for memory and cognitive function in AD patients
Be discovered. With a more restricted anatomical distribution, a smaller number of these lesions
It is also found in the brains of most elderly people without clinical AD. Amyloid puller
And amyloid vasculopathy also include trisomy 21 (Down syndrome) and
It is also a feature of the brain of patients with hereditary cerebral hemorrhage associated with gender type amyloidosis (HCHWA-D)
. At present, the definitive diagnosis of AD involves the tissue in the brain of patients who have died of the disease,
Or a small biopsy specimen of brain tissue taken during an invasive or rarely invasive neurosurgical procedure
It is required that the above-mentioned lesions be observed.
Amyloid plaques and blood vessels characteristic of AD and other disorders mentioned above
The major chemical component of amyloid deposits (amyloid vasculopathy) is β-amyloid
Peptide (βAP), or about 39-43, sometimes called Aβ, AβP or β / A4
It is a protein of about 4.2 kilodaltons (kD) of amino acids. βAP is approximately 39-43
Large amino acid residues, referred to herein as β-amyloid precursor protein (APP)
It is a fragment of glycoprotein that spans the membrane. Flag of this protein
Is first purified, and the partial amino acid sequence is determined by Glenner and Wong, Bioch.
em. Biophys. Res. Commun. 120: 885-890 (1984). First 28
Isolation procedures and sequence data for the amino acids of U.S. Pat.
It has been described.
βAP can be obtained by SDS polyacrylamide gel electrophoresis or high-performance liquid chromatography.
It is further characterized by its relative mobility in HPLC (HPLC). βAP is
Filament polymerization of amyloid showing Congo Red and Thioflavin-S dye binding properties
It can exist in body form. βAP is expressed in a non-filamentous form (“preamyloid” or “
"Amorphous" or "sporadic" deposits);
No detectable birefringent staining with red occurs. Insoluble from meningeal vessels
A portion of this protein in its form is described in U.S. Pat.No. 4,666,829.
ing.
APP is usually produced by cells in numerous tissues of various animals, including humans.
Be born. APP is encoded by a gene on the long arm of human chromosome 21. Call APP
Knowledge of the structure of the genes that
Peptide fragments from cleavage of APP by an unspecified protease
It was shown to occur. This cleavage is likely to occur in the lysosome.
The βAP fragment is cleaved from APP and subsequently deposited as amyloid plaque
More precise biochemical pathways are still being studied.
Several lines of evidence suggest that progressive brain deposition of βAP may
Play a fundamental role and can precede cognitive symptoms by years or decades
(For a review, see Selkoe (1991), Neuron 6: 487)
See). Recently, βAP was released from neurons grown in culture as well as from normal
It has been shown to be released into the cerebrospinal fluid of both individuals and AD patients.
Some heritable mutations occurring in the APP gene also cause AD and AD-related diseases.
It is also known to cause it. For example, amino acid 7 of the 770-amino acid isoform of APP
Missense DNA mutation at 17 has a genetically determined (familial) form of AD
Can be found in affected members of some families but not affected
Cannot be discovered by members (Goate et al., Nature 349: 704-706 (1991); ChartierHa
rlan et al., Nature 353: 844-846 (1991); and Murrell et al., (1991) Science 254: 97-.
99). Lysine found in Swedish family595-Methionine596The aspa
Lagin595-Leucine596Double mutation (695-amino acid isoform of APP)
Is reported in 1992 (Mullan et al., (1992) Nature Genet 1: 345-34).
7), and are called Swedish mutants or mutations.
By analyzing genetic linkage, these mutations and identification within the APP gene
Other mutations in AD specific molecules in affected members of such families
It was proved to be the cause. In addition, amino acids of the 770 amino acid isoform APP
A mutation in acid 693 has been identified as the cause of the disease HCHWA-D due to βAP deposition, and
The change from alanine to glycine at amino acid 692 is associated with AD in some patients.
Causes a phenotype similar but HCHWA-D in other patients
It seems to be. See Younkin et al., Science 259: 514-516 (1993).
Gained in understanding the mechanisms underlying AD and other βAP-related diseases
Despite advances that have been made, there is a need to develop compositions and methods for the treatment of disease.
The need remains.
Summary of the Invention
The present invention relates, in part, to β-amyloid in cells that produce β-amyloid peptide.
A method for inhibiting the production of id peptide. Specifically, the method of the present invention
In some cases, certain compounds emit β-amyloid peptides, as defined below.
It is effective in inhibiting the production of β-amyloid peptide in appearing cells.
About discovery. β-amyloid peptide production is amyloid in mammals.
Doppler deposition and related to Alzheimer's disease in humans
The compounds described herein inhibit the deposition of such plaques, and
It is also useful in treating Zuheimer's disease.
The present invention further provides for the identification of a new protease, Cathepsin Y,
It relates in part to nucleic acids encoding proteases. The present invention also relates to cathepsin Y
It relates to a method for recombinant expression.
Accordingly, the present invention provides in one of its method aspects a β-amyloid peptide
In a producing cell, a method for inhibiting the production of β-amyloid peptide,
This method involves the following Formula I:
An inhibitory amount of the compound or a pharmaceutically acceptable salt thereof is administered to such cells.
Including the step of
here:
R is hydrogen, alkyl of 1 to 6 carbon atoms, and R and RTwoAre combined to 4 ~
Selected from the group consisting of forming a ring structure of 10 carbon atoms,
R 'is hydrogen, alkyl of 1 to 6 carbon atoms, and R' and R3 are
Selected from the group consisting of forming a ring structure of up to 10 carbon atoms,
R1But,
(a) aryl of 6 to 10 carbon atoms, (b) alkyl of 1 to 6 carbon atoms, 6
Aryl of 10 to 10 carbon atoms, alkoxy of 1 to 6 carbon atoms, 6 to 10 carbon atoms
Group consisting of aryloxy, hydroxy, cyano, halo, and amino
Aryl of 6 to 10 carbon atoms substituted with 1 to 3 substituents selected from:
(c) cycloalkyl of 3 to 8 carbon atoms, and (d) nitrogen, oxygen and sulfur
A heterocyclic group of 3 to 14 carbon atoms having 1 to 3 heteroatoms selected from the group consisting of:
1 to 4 carbon atoms substituted with 1 to 5 substituents selected from the group consisting of
Child alkyl,
Wherein the substituted alkyl group is optionally substituted with one to two hydroxyl groups.
Further substituted with a group,
(a) aryl of 6 to 10 carbon atoms, (b) alkyl of 1 to 6 carbon atoms, 6
Aryl of 10 to 10 carbon atoms, alkoxy of 1 to 6 carbon atoms, 6 to 10 carbon atoms
Group consisting of aryloxy, hydroxy, cyano, halo, and amino
Aryl of 6 to 10 carbon atoms substituted with 1 to 3 substituents selected from:
(c) cycloalkyls of 3 to 8 carbon atoms, and (d) nitrogen, oxygen and sulfur
A group of 3 to 14 carbon atoms having 1 to 3 heteroatoms selected from the group consisting of
2 to 4 carbon atoms substituted with 1 to 4 substituents selected from the group consisting of
Alkenyl of an atom,
Aryl of 6 to 10 carbon atoms,
Alkyl of 1 to 6 carbon atoms, aryl of 6 to 10 carbon atoms, 1 to 6
An alkoxy of 6 carbon atoms, an aryloxy of 6 to 10 carbon atoms, hydroxy,
Substituted with 1 to 3 substituents selected from the group consisting of cyano, halo, and amino
Aryl of 6 to 10 carbon atoms,
Fluorenyl,
1 to 3 heteroatoms selected from the group consisting of nitrogen, oxygen, and sulfur
A heterocyclic ring of 3 to 14 carbon atoms,
Is selected from the group consisting of:
RTwoAnd RThreeMust independently include no proline side chain in the amino acid side chain.
A D- or L-amino acid side chain of at least 2 carbon atoms, provided that
RFourIs
−C (O) CH = N = N,
−CHTwoOH,
−C = NOH, and
−C (O) RFive(Where RFiveIs hydrogen, alkyl of 1 to 6 carbon atoms, 1 to 6
A haloalkyl of 1 to 2 halo groups, an alha of 1 to 6 carbon atoms
Koxy, -NR6R7(Where R6And R7Is independently hydrogen and 1 to 6 carbon atoms
And -N (CHThree) OCHThreeIs)
,
Is selected from the group consisting of:
X is -O-, -NR9-, And -S- (where R9Is hydrogen, an alkyl of 1 to 6 carbon atoms
Selected from the group consisting of kill and aryl of 6 to 10 carbon atoms)
Selected from the group consisting of:
Y is selected from the group consisting of -C (O)-and -C (S)-;
m is equal to zero or one; and
n is equal to 0-2,
Where RlIs l-naphthyl and RTwoIs -CH (CHThree)Two(L-isomer) and RThreeBut -CHTwo
φ (L-isomer), Y is -C (O)-, m is zero, and n is 1
If RFourIs -N (CHThree) OCHThreeNot, and R1Is diphenylmethyl, and RTwo
Is p- (benzyloxy) benzyl (L-isomer), Y is -C (O)-, and
If m and n are zero, then RFourIs -N (CHThree) OCHThreeNot, and even R1
Is (1,2-diphenyl) ethenyl, Y is -C (O)-, and R isTwoBut -CHTwoφ (L-isomer
Field) and if m and n are zero, then RFourIs -N (CHThree) OCHThreeNot
And
In another of its method aspects, the invention relates to a method for preparing amyloid in a mammal.
A method of inhibiting the deposition of Doppler plaque, comprising administering an effective amount of a compound of formula I as described above
And administering to such a mammal.
In yet another method aspect, the present invention relates to a method for treating Alzha in a mammal.
A method of preventing, treating, or inhibiting the onset of Immer's disease (AD), comprising:
Administering an effective amount of a compound of formula I to a mammal as described above.
You.
Preferred compounds for use in the methods described herein include:
By way of example, including all its isomers, the following chemical formula as defined in Formula II below
Compounds are included. Where RTwoAnd RThreeThe amino acid side chain for is RTwoAnd RThreeReplace
Shown below the group;
In one of its product aspects, the invention relates to an enzyme for the cathepsin Y protein.
The present invention relates to isolated and purified polypeptides having activity.
In another product aspect, the invention encodes cathepsin Y
Purified and isolated and relates to nucleic acid sequences.
In yet another product aspect, the invention provides:
a) a nucleic acid sequence substantially homologous to the nucleic acid sequence of FIG. 4, wherein T may also be U;
b) a nucleic acid sequence substantially complementary to the sequence of FIG. 4, wherein T may also be U;
Or
c) a cathepsin of at least 12 bases in length and other than cathepsin Y
It does not hybridize to the nucleic acid sequence encoding the gene, but cathepsin Y
The nucleic acid of FIG. 4 that selectively hybridizes to the encoding DNA, where T may also be U
A fragment of the nucleic acid sequence complementary to the sequence or the sequence of FIG.
A purified and isolated nucleic acid sequence capable of hybridizing to cathepsin Y comprising
About the columns.
In another aspect of the present invention, the present invention relates to a nucleus encoding cathepsin Y.
Transfecting a host cell with an acid sequence, comprising expressing cathepsin Y;
Culturing the transfected cells under the conditions, and
A method for expressing cathepsin Y, comprising recovering tepsin Y.
I do.
In another of its method aspects, the invention provides
a) isolating RNA from mammalian tissues or cells;
b) For the isolated RNA,
i) a nucleic acid sequence substantially homologous to the nucleic acid sequence of FIG. 4, wherein T may also be U;
ii) a nucleic acid sequence substantially complementary to the sequence of Figure 4, wherein T may also be U,
Or
iii) at least 12 bases in length and other cathepsin gene nuclei
Mammalian DN that does not hybridize to the acid sequence but encodes cathepsin Y
The nucleic acid sequence of FIG. 4 which selectively hybridizes to A, wherein T may also be U
Is a fragment of the nucleic acid sequence complementary to the sequence of FIG. 4,
And a labeled nucleic acid sequence capable of hybridizing to cathepsin Y.
The process of bridging,
c) determining whether the labeled nucleic acid sequence binds to the isolated RNA
And a method for detecting the expression of cathepsin Y.
BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
Figures 1 and 2 are used to prepare some of the compounds described herein.
Shows the reaction scheme used.
3A-3C are representatives of cathepsin Y analyzed by Western blotting.
1 shows a typical purification profile.
4A-4E show the amino acid (SEQ ID NO: 3) and DNA sequence (sequence of human cathepsin Y)
Number 2) is drawn.
FIG. 5 shows a restriction map of plasmid poCK751.
FIG. 6 shows a restriction map of plasmid poCKcatY.
FIG. 7 illustrates a standard OPA curve for fluorescence with varying concentrations of valine.
You.
Description of the preferred embodiment
The present invention provides, in part, certain compounds for cells that produce β-amyloid peptide.
Of the production of β-amyloid peptide in these cells
This inhibition delays the deposition of amyloid plaques and in mammals
It can be used to treat Alzheimer's disease.
The present invention also provides, in part, the identification of a new protein, Cathepsin Y, and
And nucleic acids encoding this protein. The invention also relates to the set of cathepsins Y
The present invention relates to a method for recombinant expression.
However, before discussing the present invention in further detail, the following terms are first defined:
RU:Definition
The following terms and phrases appearing in the description and claims are intended to
Is defined as
As used herein, the term “β-amyloid peptide (βAP)” refers to AD, down
In the brains of subjects suffering from the syndrome, HCHWA-D and some normal elderly subjects,
Senile (amyloid) plaque and amyloid deposits in blood vessels of the cerebellum and meninges
Of amyloid filament subunits including substances (amyloid angiopathy)
About 4.2 kD protein. βAP can exist in a filamentous polymer form (this
In form, βAP is amyloid's Congo Red and Thioflavin-S dye-binding properties
Is shown). βAP also causes non-filamentous bears (“preamyloid” or “amorphous
"Shape" or "sporadic" deposits), in this form
No detectable birefringent staining occurs. An insoluble form obtained from meningeal vessels
The entire disclosure of which is incorporated herein by reference.
No. 4,666,829.
As used herein, “βAP” refers, in particular, to those described in the '829 patent.
Is substantially homologous to the form of the peptide produced by the method, but
Fluids in humans and other mammals, including both individuals with
And soluble form in extracellular fluid (conditioned medium) of cultured cells grown in vitro
A peptide of about 39 to 43 amino acids which can also be found in the form of a peptide. Therefore, βAP
Also refers to the related βAP sequence resulting from mutations in the βAP region of the normal gene
.
In any form, βAP is encoded by a gene on the long arm of human chromosome 21.
A large membrane-bound sugar called β-amyloid precursor protein (APP)
About 39-43 amino acid fragments of the protein. βAP is also SDS-poly
Acrylamide gel electrophoresis or its phase in high performance liquid chromatography.
Characterized by reciprocal mobility. The 43 amino βAP acid sequence (SEQ ID NO: 1)
Is as follows:
βAP also refers to a sequence substantially homologous to this 43 amino acid sequence.
As used herein, the term “β-amyloid precursor protein” (APP)
Human on the long arm of chromosome 21, containing βAP within one-third of the carboxyl in length
Encoded by a gene with the same name localized in
Is defined as APP is responsible for a wide variety of cells in many mammalian tissues.
Is a glycosylated single-membrane protein expressed in Current
Examples of certain APP isotypes known to exist in humans include:
Described by Kang et al., Nature 325: 733-736 (1987), referred to as "normal" APP.
695-amino acid polypeptides; Ponte et al., Nature 331: 525-527, and Tanzi et al.
, 751-amino acid polypeptides described by Nature 331: 528-530 (1988);
And 770-amino acids described by Kitaguchi et al., Nature 331: 530-532 (1988).
There are polypeptides. Examples of specific variants of APP include both positional and phenotypic
Point mutations that may differ in
rdy, Nature Genet., 1: 233-234 (1992)).
As used herein, the term “βAP-related disease” refers to Alzheimer's disease (home disease).
Tribe, Alzheimer's disease), Down's syndrome, HCHWA-D, and progressive brain
It is defined as including age.
As used herein, the terms “conditioned culture medium” and “culture medium” refer to tissue culture media.
Surround cells grown in vitro (in vitro) and, among other components, cells
An aqueous extracellular fluid containing secreted proteins and peptides.
As used herein, the term "body fluid" includes, in particular, blood, cerebrospinal fluid (CSF), urine, and
Mammals can contain measurable amounts of βAP and βAP fragments, including serum and peritoneal fluid
Refers to the fluid of the host. The term "blood" refers to whole blood as well as plasma and serum.
The term "Swedish mutation" refers to hereditary familial Alzheimer's disease
Refers to a mutation in the human gene encoding APP that results in morphology. Mutation is normal A
LYS of PP gene595-MET596Occurs in the here ASN595-LEU596Substitution occurs.
A human cell line transfected with this mutation overproduces βAP,
Has been found to secrete into the conditioned culture medium.
The term "3 to 14 carbon atoms and selected from the group consisting of nitrogen, oxygen, and sulfur
A heterocycle containing from 1 to 3 heteroatoms selected is selected from the group consisting of the required number of carbon atoms and
Refers to saturated and unsaturated heterocyclic groups having a hydrogen atom. Suitable heterocyclic groups include, for example,
As frazanil, furyl, imidazolidinyl, imidazolidinyl
, Imidazolinyl, indolyl, isothiazolyl, isoxazolyl, morpho
Linyl (eg, morpholino), oxazolyl, piperazinyl (eg, 1-piperazi
Nil), piperidyl (eg, l-piperidyl, piperidino), pyranyl, pyrazini
, Pyrazolidinyl, pyrazolinyl, pyrazolyl, pyridazinyl, pyridyl,
Limidinyl, pyrrolidinyl (eg l-pyrrolidinyl), pyrrolinyl, pyrrolyl,
Quinoxalinyl, thiadiazolyl, thiazolyl, thienyl, thiomorpholinyl (
Eg thiomorpholino), triazolyl, and xanthanilyl
Is included. These heterocyclic groups may be substituted or unsubstituted. The heterocyclic group is
When substituted, the substituents are alkyl of 1 to 6 carbon atoms, 1 to 6 carbon atoms
Alkoxy, aryl of 6 to 10 carbon atoms, aryl of 6 to 10 carbon atoms
Selected from oxy, and halo.
Preferred heterocycles include well-known cyclic aromatic groups containing a heteroatom in the cyclic structure.
included. Such groups include, by way of example, furyl, imidazolyl, oxazo
Ryl, pyrazolyl, pyridyl, pyrimidinyl, thiazolyl, and triazolyl
Is included.
The term “alkyl” refers to methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl
, Tertiary butyl, secondary butyl, isobutyl, n-pentyl, n-hexyl, 2-methyl
Refers to straight and branched chain alkyl groups such as rupentyl and the like;
"Xy" refers to the -O-alkyl substituent.
The term "aryl" includes carbon and hydrogen such as phenyl, naphthyl, and the like
Refers to an aromatic substituent, while the term aryloxy refers to an -O-aryl substituent
Wherein aryl is defined as above.
The terms “halo” or “halogen” refer to fluorine, chlorine, bromine, and iodine,
And preferably fluorine and chlorine.
The term "pharmaceutically acceptable salt" is prepared by methods well known in the art.
Sodium, potassium, lithium, calcium, magnesium, barium
Commonly used in the pharmaceutical industry, including zinc, ammonium, and protamine zinc salts
Refers to non-toxic alkali metal, alkaline earth metal, and ammonium salts
. The term also refers to reacting a compound of the present invention with a suitable organic or inorganic acid.
As well as non-toxic acid addition salts generally prepared by As typical salts,
salt
Acid salt, hydrobromide, sulfate, bisulfate, acetate, oxalate, valerate, oleate
Inate, laurate, borate, benzoate, lactate, phosphate, tosylate
Tosylate, citrate, maleate, fumarate, succinate, tartrate
, And napsylate salts and the like. The particular salt used is
It does not matter.
The term "DNA" refers to deoxyribonucleic acid. The term "RNA" refers to ribonucleic acid.
The naturally occurring amino acid residues in the peptides described herein are IU
As recommended by the PAC-IUB Biochemical Nomenclature Commission,
Abbreviated: phenylalanine is Phe or F; leucine is Leu or
Or L; isoleucine is Ile or I; methionine is Met or M
Yes; norleucine is Nle; valine is Val or V; serine is Ser or
Or S; proline is Pro or P; threonine is Thr or T
Alanine is Ala or A; tyrosine is Tyr or Y; histidine is
Glutamine is Gln or Q; Asparagine is Asn or
Is N; lysine is Lys or K; aspartic acid is Asp or D
Glutamic acid is Glu or E; cysteine is Cys or C;
Tophan is Trp or W; arginine is Arg or R;
Is Gly or G.
Naturally occurring nucleosides within the nucleic acids described herein are IUPAC-IU
B As recommended by the Biochemical Nomenclature Commission,
Omitted: A for adenosine; G for guanosine; C for cytidine; T for thymidine;
And uridine is U. If the nucleotide is cytidine or thymidine (uridine
Abbreviation is Y; adenosine or guanosine is R;
Adenosine or thymidine (uridine) is W; adenosine or cytidine is M;
And guanosine or thymidine (uridine) is K.
The term "cathepsin Y" as used herein is defined by the gene of the same name.
Is defined as a polypeptide encoded by Cathepsin Y is a molecule of about 31 kD
Carboxypeptidase in a quantity. Cathepsin Y is an aliphatic carboxy
Cleaving the carboxy terminal amino acid with specific activity on the terminal amino acid
Can be. Preferably, cathepsin Y is a qualitative organism common to cathepsin Y of FIG.
4. More than about 70% homology with the cathepsin Y sequence of FIG.
Or more than 85% homology, and most preferably more than 90% homology
Is a polypeptide. Cathepsin Y of the present invention is substantially homologous to the sequence of FIG.
Thus, typically, cathepsin Y has at least one of the biological activities of cathepsin Y of FIG.
Greater than 90% homology, preferably greater than 95%, provided that portions are retained
Intended to have a lot of homology, and sometimes more than 99% homology
.
Within the scope of the term “cathepsin Y” as used herein, FIG.
A protein having an amino acid sequence as shown in FIG.
And non-glycosylated derivatives, and homologous production of cathepsin Y
Mutants and derivatives made. However, in this case, the modification is cathepsin of FIG.
And the common biological activity is not destroyed.
"Homologous" aligns sequences and achieves maximum percentage homology if necessary
A residue identical to a residue in the disclosed sequence after introducing a gap to
Defined as the percentage of residues in the complement sequence. The nucleic acid sequence has more than 80%
Homosexual, preferably greater than 90% homology, and most preferably greater than 95% homology
If so, they are substantially homologous to the nucleic acid sequence of the disclosed sequences.
"Complementary" refers to the ability of a nucleic acid sequence to hybridize to a disclosed nucleic acid sequence.
Defined as force. The nucleic acid sequence is such that the sequence aligns the sequence and
Introduce gaps to achieve maximum complementarity and increase
To the disclosed nucleic acid sequences if they can hybridize to
Complementary ". Preferably, substantially complementary sequences are greater than 90%, most preferably
Or more than 95% complementarity.
Cathepsin Y biological activity is derived from peptides without endopeptidase activity.
Defined as sequential removal of the carboxy terminal amino acid (one amino acid at a time)
You.
The term “transformation” is used as an extrachromosomal element or by chromosomal integration.
The DNA into the organism or host cell so that the DNA is replicable
To do.
The term "transfection" refers to the introduction of DNA into a host cell. Tran
It is thought that the coding sequence can be expressed in the transfected cells.
Have been. One skilled in the art will appreciate the numerous transfection methods (eg, CaPOFourAnd
And electroporation) are known.
II.β-amyloid production suppressor
The present invention relates, in part, to inhibiting intracellular β-amyloid (βAP) secretion.
Is based on the finding of the compound in which The present invention inhibits βAP secretion in cells,
Provided are methods for inhibiting plaque deposition and treating Alzheimer's disease
.
In one embodiment, the present invention provides a compound of formula I:
An inhibitory amount of the compound or a pharmaceutically acceptable salt thereof to cells producing βAP.
Inhibit the production of β-amyloid peptide in such cells, including
Provide a way to harm.
In formula I, R is hydrogen or alkyl of 1 to 6 carbon atoms
Or RTwoAnd can form a ring structure of 4 to 10 carbon atoms, and
R ′ is hydrogen, alkyl of 1 to 6 carbon atoms, or R ′ThreeCombined with
To form a ring structure of 4 to 10 carbon atoms. Preferably, in formula I
R and R 'are hydrogen.
R1Is aryl of 6 to 10 carbon atoms, alkyl of 1 to 6 carbon atoms, 6 to
Aryl of 10 carbon atoms, alkoxy of 1 to 6 carbon atoms, 6 to 10 carbon atoms
From the group consisting of the atoms aryloxy, hydroxy, cyano, halo and amino
Aryl of 6 to 10 carbon atoms substituted with selected 1 to 3 substituents, 3 to 3
The group consisting of cycloalkyls of 8 carbon atoms and nitrogen, oxygen and sulfur
A heterocyclic ring of 3 to 14 carbon atoms having 1 to 3 heteroatoms selected from
Of 1-4 carbon atoms substituted with 1-5 substituents selected from the group consisting of
Alkyl (wherein the substituted alkyl group is optionally substituted with one or two
Further substituted with a droxyl group);
Aryl of 6 to 10 carbon atoms, alkyl of 1 to 6 carbon atoms, 6 to 10
Aryl of carbon atoms, alkoxy of 1 to 6 carbon atoms, of 6 to 10 carbon atoms
Selected from the group consisting of aryloxy, hydroxy, cyano, halo and amino
Aryl of 6 to 10 carbon atoms substituted with 1 to 3 substituents, 3 to 8
Selected from the group consisting of cycloalkyls of carbon atoms and nitrogen, oxygen and sulfur
A heterocyclic ring of 3 to 14 carbon atoms having 1 to 3 heteroatoms
Alk of 2 to 4 carbon atoms substituted with 1 to 4 substituents selected from
Nil,
Aryl of 6 to 10 carbon atoms,
Alkyl of 1 to 6 carbon atoms, aryl of 6 to 10 carbon atoms, 1 to 6
Alkoxy of carbon atoms, aryloxy of 6 to 10 carbon atoms, hydroxy,
Substituted with 1 to 3 substituents selected from the group consisting of ano, halo and amino
Aryl of 6 to 10 carbon atoms,
Fluorenyl, and
Has 1 to 3 heteroatoms selected from the group consisting of nitrogen, oxygen and sulfur
A heterocyclic ring of 3 to 14 carbon atoms.
R1Preferred meanings for benzyl, trityl, diphenylmethyl, 4-phenyl
Enylbutyl, 2-phenylethyl, naphthyl, pyridyl, fluorenyl, xane
And tanilyl.
RTwoAnd RThreeIs independently D or L amino having at least 2 carbon atoms
The side chain of the acid, where RTwoAnd RThreeIs not proline. Such side chains have the formula HTwo
NCHR8R found on naturally occurring and synthetic amino acids of COOH8A substituent
U. As a side chain of a naturally occurring amino acid, by way of example only,8Is (C
HThree) CH- (valine), (CHThree)TwoCHCHTwo-(Leucine), CHThreeCHTwoCH (CHThree)-(Isoleucine
), ΦCHTwo-(Phenylalanine), (3-indolyl) -CHTwo-(Tryptophan)
, CHThreeSCHTwoCHTwo-(Methionine), CHThreeCH (OH)-(threonine), p-HO-φ-CHTwo-(H
Rosin), HTwoNC (O) CHTwo-(Asparagine), HTwoNC (O) CHTwoCHTwo-(Glutamine), HOC
(O) CHTwo-(Aspartic acid), HOC (O) CHTwoCHTwo-(Glutamic acid), HTwoNCHTwoCHTwoCHTwoCHTwo
(Lysine), HTwoN
C (NH) NHCHTwoCHTwoCHTwo-(Arginine), 4-imidazolyl-CH2-(Histidine)
Side chains that are L-isomers are included.
As the side chain of a synthetic amino acid, the D-isomer of the above-described naturally occurring amino acid
R8Is an alkyl of 2 to 6 carbon atoms (where the alkyl group is naturally occurring
Absent in amino acids) cycloalkyl of 3 to 8 carbon atoms, and
Alkyl of 1 to 6 carbon atoms
Aryl of 6 to 10 carbon atoms,
Alkyl of 1 to 6 carbon atoms, alkoxy of 1 to 6 carbon atoms, 6 to 10
Aryl of 6 carbon atoms and aryloxy of 6-10 carbon atoms
Aryl of 6 to 10 carbon atoms substituted with 1 to 3 substituents selected from
And
Has 1 to 3 heteroatoms selected from the group consisting of nitrogen, oxygen and sulfur
1 to 2 positions selected from the group consisting of heteroaryl of 3 to 14 carbon atoms
Alkyl substituted with a substituent (where the substituted alkyl group is a naturally occurring alkyl)
Side chains that are not present in amino acids).
Preferred amino acid side chains include valine, leucine, phenylalanine, trip
And D- and L-isomers of tophan and isoleucine.
RFourIs -C (O) CH = N = N, -CHTwoOH, -C = NOH and C (O) RFive(Where RFiveIs hydrogen, 1
Alkyl of 1 to 6 carbon atoms, 1 to 6 carbon atoms and 1 to 2 halo groups
Loalkyl, alkoxy of 1 to 6 carbon atoms), = NR6R7(Where R6You
And R7Is independently hydrogen, alkyl of 1 to 6 carbon atoms, 1 to 6 carbon atoms
And -N (CHThree) OCHThreeCan be
Preferably, RFourIs -CH = N = N or -C (O) H.
X is -O-, -NR9-, Or -S-, where R9Is hydrogen, 1-6 carbons
Selected from the group consisting of alkyl of atoms and aryl of 6 to 10 carbon atoms
. Preferably X is -O-.
Y can be -C (O)-or -C (S), and is preferably -C- (O)-.
m is an integer equal to zero or one, and n is an integer equal to 0-2. Like
Alternatively, n is an integer equal to 0 or 1.
III.Synthesis of β-amyloid suppressor
Generally, the compounds of the present invention are synthesized using standard techniques and reagents. this
Bonds between the various groups in these compounds include, for example, amides, thiols
Bonds to nitrogen atoms in amides, carbamates, thiocarbamates, ureas, thioureas, etc.
Carbon atoms and the like. Methods and trials for forming such bonds
Drugs are well known and are readily available. For example, March, Advanced Organic Ch
emistry, 4th edition (Wiley 1992), Larock, Comprehensive Organic Transformatio
ns (VCH 1989); and Furniss et al. and Furniss, Vogel's Textbook of Practica.
l See Organic Chemistry, 5th Edition (Longman 1989), each of these
Are incorporated herein by reference. In addition, any functional groups present
Protection and deprotection may be required at various points in the synthesis of the clear compounds.
Such techniques are well known (eg, Green and Wuts Protective Groups in O
rganic Chemistry (Wiley 1992), incorporated herein by reference.
Is done).
The synthesis of the compound of the present invention can be performed, for example, by using amino acids (when n is 0), dipepti
Can start with n (if n is 1) or tripeptide (if n is 2)
.
Reaction Scheme 1 below uses a dipeptide structure as a starting material, where n is 1, Y
= -C (O)-and RFourShows an example of the synthesis of a compound wherein is —C (O) H. However, if n is 0 or
For compounds where is 2, amino acids are used as starting materials (if n is equal to 0)
Is used or if n is equal to 2, the tripeptide is used
With the exception of misalignment, we can use a similar composition.
Understood.
As shown in Reaction Scheme 1, dipeptide 1 has R1(X)mEnd with C (O) -substituent
Under conditions suitable to form an N-capped end dipeptide 2, R1, X
And m are defined as above, and Z is a suitable leaving group such as a halo group.
At least stoichiometric Rl(X)mReacts with C (O) Z. Or R1(X)mC (S) Z substituent
Can be used to prepare compounds wherein Y is -C (S)-.
Conversion to alkyl or aryl ester, etc., depending on the reaction conditions used
A conventional removable blocking group such as
It may be necessary or desirable to protect the group. Similarly, for dipeptide 1
Amino acid side chain RTwoAnd RThreeAny reactive substituents found above are conventionally removable
Blocking with a suitable blocking group and subsequent deblocking are required.
The reaction eliminates any acid generated during the reaction, especially when Z is halo.
For this purpose, it is carried out in the presence of a suitable inert diluent, typically in the presence of a base. Appropriate
Examples of inert diluents are, by way of example only, methylene chloride, chloroform,
Examples include toluene and pyridine. A suitable base is triethylamine
, Diethylisopropylamine, pyridine and the like. The reaction is typically
Is performed at about 0 ° C. to about 25 ° C., and is typically completed in about 1 to 12 hours. Get
Dipeptide 2 can be obtained by conventional means such as distillation, chromatography, filtration, etc.
Or aldehyde conversion without recovery and / or purification
Converted to compound 3.
Dipeptide 2 was then prepared according to the method described in March or Larock (supra).
Reduced to provide the desired aldehyde 3 by conventional methods such as
Such methods include, for example, di- (isobutyl) aluminum hydride (DIBALH) (eg,
For example, J. Gen. Chem. See USSR 34: 1021 (1964)) or di- (N-methylpi
Perazinyl) aluminum hydride (see, for example, J. Org. Chem. 49: 2279 (1984)).
) And the alcohol 4 of the carboxyl group of dipeptide 2 by the reaction of
Direct reduction to aldehyde followed by partial reoxidation to aldehyde. For example,
See Luly et al., Journal of Organic Chemistry, 52 (8): 1487 et seq. (1987).
Alternatively, the aldehyde is, for example, an acid chloride using thionyl chloride, followed by
For example, hydrogen and palladium catalysts, tri- (t-butoxy) aluminium hydride
Lithium, sodium borohydride (alone or in pyridine or cadmium chloride)
With reduction).
However, preferably, the carboxyl group of dipeptide 2 first corresponds to
It is converted to N, O-dimethylhydroxamide 5, which is then converted, for example, to aluminum hydride
Reduced by lithium to provide aldehyde 3. N, O-dimethylhydro
The oxamide 5 is, for example, from about 10 ° C. to about 10 ° C. for a time sufficient to form an activated ester.
At a stoichiometric amount of benzotriazole in an inert diluent at a temperature of 40 ° C.
-l-yloxy-tris (dimethylamino) phosphonium hexafluorophosphine
Reacting dipeptide 2 with sulfate (BOP) and 4-methylmorpholine
Thus, it is formed. Suitable inert diluents are, by way of example only, N, N-dimensions.
Tilformamide, pyridine and the like. This product is preferably recovered
But rather convert the activated ester to N, O-dimethylhydroxylamide 5
Can be used for
The activated ester is used to form the desired N, O-dimethylhydroxylamide 5
At least a stoichiometric amount of N, O-dimethyl hydride at a temperature of about 10 ° C. to about 40 ° C. for a sufficient time
N, O-dimethylhydroxylamine by reacting with Roxylamine hydrochloride
Converted to Mid5. The resulting products are chromatographic, distillation, filtration, etc.
Can be recovered by conventional methods or lithium aluminum hydride
N, O-dimethylhydroxylamide by conventional reduction using a suitable reducing agent such as
Can be used directly in the next step of the synthesis to convert aldehyde 5 to aldehyde 3.
For amino acids, after the above procedure, the corresponding N-protected N ', O-dimethylhydrido
Conversion of commercially available N-protected amino acids (n = 0) to roxylamide and subsequent
Reduction to aldehyde 3 is performed. The first step of this process is illustrated in FIG.
And the N-protection to the corresponding N-protected N ', O-dimethylhydroxylamide 7
Protected amino acid 6 conversion. Preferably N-protection on such amino acids
The group has the formula R1(X)mHaving C (O)-, whereby upon reduction, the resulting compound has the formula
I, and in the case of FIG.TwoIndicated as OC (O)-. Or, however, N
The protecting group can be removed in a conventional manner and the resulting free amine N ', O-dimension
Tylhydroxylamide 8 to R1(X)mReacted with C (O) Z and then reduced to
The compounds of formula I described above can be provided (not shown).
Obtained by deprotecting the N-protected N'O-dimethylhydroxylamide.
The free amine N ', O-dimethylhydroxylamide 8 is also shown in FIG.
Can be used to form compounds of formula I where n = 1, as
Wear. Specifically, in this figure, the free amine 8 is attached to the bound R1(X)mC (O)-[Eg
If φCHTwoThe dimer 10 is coupled to the free acid of the amino acid 9 having an OC (O)-] group.
Which can be formed by subsequent conventional conversion, for example with lithium aluminum hydride (LAH).
Aldehyde 11 is formed on its own.
Conversion of aldehydes 3 and 11 to the corresponding oxime or the corresponding diazoketone
Transposition can be accomplished using chemistry known in the art per se. An example
For example, oxime formation involves the reaction of hydroxylamine with aldehydes 3 and 11.
While the diazoketones were obtained from Shaw (Green, George D.J., Shaw, Elliot (
1981) J. Biol. Chem. 256, 1923-1928)
Was done.
Compounds 2 and 6 can be readily converted by art-recognized methods to give RFive=
Alkoxy and R from 1 to 6 carbon atomsFive= -NR6R7(Where R6And R7Is German
To hydrogen, alkyl of 1 to 6 carbon atoms, or alkyl of 6 to 10 carbon atoms.
Reel). Similarly, compounds 2 and 6 are themselves known in the art.
And the ketone (RFive= 1 to 6 carbon atoms)
Can be converted.
The starting materials used in Reaction Scheme 1 are known in the art
. For example, dipeptide 1 is commercially available (eg, Bachem Bioscience, Inc., P
hi
ladelphia, PA), or “Synthetic Peptides: A
User's Guide, Grant (Freeman, 1992), Solid Phase Peptide Synthesis
: A Practical Approach, edited by Atherton et al. (Oxford 1989) or "Optrcally Activ
e γ-Amino Acids, '' as described in Williams (Pergammon 1989).
It can also be synthesized from various standard procedures. Generally, a dipeptide is, for example,
Either by the methods described above or by the Strecker method (eg, March or Williams, supra,
By using known methods such as
Amino acids (eg, Bachem or Aldricn, Milwaukee, WI).
Typically, the coupling of amino acids to form dipeptide 1 involves C
N-terminal amino acid from the reaction of the terminal amino acid with the activated carboxyl group
The alpha amino moiety and any other potentially reactive groups present on the side chain
Locking is required. Conventional N-terminal amino protecting groups are, by way of example only, t-
Butyloxycarbonyl (BOC) or benzyloxycarbonyl (Cbz)
You.
Similarly, the formula R1(X)mC (O) Z reagents are also known per se in the art.
And some of these materials are also commercially available. For example, chloride
Benzoyl (R1= -φ, m = O, Y = -C (O)-, and Z = Cl), phenyl chloroformate (R1= φ
, X = 0, m = 1, Y = -C (O)-, and Z = Cl), benzyl chloroformate (R1= -φ, X = 0, m = 1,
Y = -C (O)-and Z = Cl), diphenylacetyl chloride (R1=-(φ)TwoCH-, m = 0, Y = -C (O)-
, And Z = Cl) are all phenyl chlorothionoformates (Rl= -φ, m = 1, X = 0, Y = -C (S)-
, And Z = Cl) and phenyl chlorodithioformate (R1= -φ, m = 1, X = S, Y = -C (S)-,
And Z = Cl) are commercially available reagents.
IV.Pharmaceutical preparations
When used as a medicament, the compounds of formula I described above are usually administered in the form of a pharmaceutical composition.
Given. These compounds are available orally, rectally, transdermally, subcutaneously, intravenously, intramuscularly and
Administration can be by various routes, including intranasally. These compounds are injected
It is effective as both a possible composition and an oral composition. Such a composition is
Prepared in a manner well known in the pharmaceutical art, and comprising at least one activation
Including compounds.
The present invention also relates to a pharmaceutical composition which is combined with a pharmaceutically acceptable carrier as an active ingredient.
Includes pharmaceutical compositions containing one or more of the compounds of formula I described above. The composition of the present invention
In making, the active ingredient is usually mixed with an excipient or diluted with an excipient.
Or in the form of capsules, sachets, paper or other containers
Enclosed in a carrier. If the excipient acts as a diluent,
A solid, semi-solid or liquid that acts as a vehicle, carrier or medium for the active ingredient
It can be a body substance. Thus, the composition comprises tablets, pills, powders, lozenges, sachets,
Cachets, elixirs, suspensions, emulsions, solutions, syrups, aerosols (solid
Ointment containing up to 10% by weight of active compound, e.g.
Soft or hard gelatin capsules, suppositories, sterile injectable solutions, and sterile
It may be in the form of a packaged powder.
In preparing the formulation, provide the appropriate particle size before combining with other ingredients.
It may be necessary to mill the active compound to provide. Active compound is substantial
This is usually milled to a particle size of less than 200 mesh when insoluble in
It is. If the active compound is substantially water-soluble, the particle size will
Adjusted by milling to provide an even distribution (eg, about 40
mesh).
Examples of suitable excipients include lactose, dextrose, sucrose, sol
Bitol, mannitol, starch, gum arabic, calcium phosphate, algi
Nate, tragacanth gum, gelatin, calcium silicate, microcrystalline cellulose,
Polyvinylpyrrolidone, cellulose, water, syrup and methylcellulose
I can do it. The formulation may further include: talc, magnesium stearate
Lubricants such as mineral oil; wetting agents; emulsifying and suspending agents;
Preservatives, such as droxybenzoate; sweeteners; and fragrances. The composition of the present invention
Effective after administration to a patient by using procedures known in the art.
It can be formulated to provide rapid, sustained or delayed release of minutes.
The compositions are preferably formulated in a unit dosage form, each dosage being from about 5 to about 100 mg, more preferably
It usually contains about 10 to about 30 mg of active ingredient. The term "unit dosage form"
Is physically suitable as a single dose for human subjects and other mammals.
Separated units, each unit being desirable in relation to a suitable pharmaceutical excipient
It contains a predetermined amount of active substance calculated to produce a therapeutic effect.
The active compound is effective over a wide dosage range and is generally pharmaceutically effective.
Is administered. However, the actual amount of compound administered will depend on the condition being treated, the choice
Route of administration, actual compound administered, age of individual patient, body weight and responsiveness
Determined by the physician, taking into account relevant circumstances, including the severity of the patient's symptoms
.
For preparing solid compounds as tablets, the main active ingredient is combined with pharmaceutical excipients.
Mix to form a solid pre-formulated composition comprising a homogeneous mixture of a compound of the present invention.
Form. When we refer to these pre-formulated compositions as homogeneous, this means that the active ingredient is
Evenly distributed throughout the composition, thereby allowing tablets, pills, and capsules
It can be easily subdivided into such equally effective unit doses.
means. The pre-formulated solid is then, for example, from 0.1 mg to about 500 mg of the instant invention.
It is subdivided into unit dosage forms of the type described above containing a light active ingredient.
The tablets or pills of the present invention provide a dosage that affords the advantage of prolonged action.
Can be coated or otherwise synthesized to provide form
. For example, tablets or pills can contain internal and external dosage components, with the latter
Is the form of an envelope that covers the former. These two components disintegrate in the stomach
And the internal components pass intact into the duodenum or release
It can be separated by an enteric layer that acts to be able to be delayed. This
Various materials can be used for enteric layers or coatings such as
Such materials include many polymeric acids and these polymeric acids and cell
Materials and mixtures such as cellulose, cetyl alcohol, and cellulose acetate.
I will.
New compositions of the invention can be incorporated for administration orally or by injection
Liquid forms include aqueous solutions, suitably flavored syrups, aqueous or oily suspensions.
Suspensions, and edible oils, such as cottonseed oil, sesame oil, coconut oil or peanut oil,
And fragranced emulsions with elixirs and similar pharmaceutical vehicles.
You.
Compositions for inhalation and insufflation include pharmaceutically acceptable aqueous or organic solvents
Solutions and suspensions or mixtures and powders thereof. Liquid or solid
The composition can contain pharmaceutically acceptable excipients as described above. Good
Preferably, the composition is administered orally or nasally to obtain a local or systemic effect.
Administered by tract. Preferably, the composition in a pharmaceutically acceptable solvent is inert
Can be nebulized using a neutral gas. The sprayed solution is drawn directly from the spray device.
Or use a spray device with a mask tent or intermittent positive pressure call.
It is also possible to attach it to a suction machine. Solution, suspension or powder compositions may be suitable
Administered orally or nasally from devices that deliver the formulation in a manner
be able to.
The following formulation examples illustrate the pharmaceutical compositions of the present invention.
Formulation Example 1
Hard gelatin capsules containing the following ingredients can be prepared as follows
:Component
Amount (mg / capsule)
Active ingredient 30.0
Starch 305.0
Magnesium stearate 5.0
The above ingredients are mixed and filled into hard gelatin capsules in a quantity of 340 mg.
You.
Formulation Example 2
A tablet form can be prepared using the following ingredients:Component
Amount (mg / tablet)
Active ingredient 25.0
Cellulose, microcrystalline 200.0
Colloidal silicon dioxide 10.0
Stearic acid 5.0
The ingredients are compounded and compressed to form tablets each weighing 240 mg.
Formulation Example 3
A dry powder inhaler formulation can be prepared that contains the following ingredients:Component
weight%
Active ingredient 5
Lactose 95
Mix the active mixture with lactose and add the mixture to a dry powder inhaler
.
Formulation Example 4
Tablets each containing 30 mg of active ingredient can be prepared as follows:Component
Amount (mg / tablet)
Active ingredient 30.0mg
Starch 45.0mg
Microcrystalline cellulose 35.0mg
Polyvinyl pyrrolidone
4.0mg (as 10% in water)
Sodium carboxymethyl starch 4.5mg
Magnesium stearate 0.5mg
Talc1.0mg
Total 120mg
Pass the active ingredient, starch and cellulose through a No. 20 mesh U.S. sieve,
And mix carefully. Mix the solution of polyvinylpyrrolidone with the resulting powder
This is then passed through a 16 mesh U.S. sieve. The granules thus produced are
Dry at 50-60 ° C. and pass through a 16 mesh U.S. sieve. Next, the 30th menu
Carboxymethyl starch sodium which has been passed through a U.S. sieve
Magnesium stearate and talc are added to the granules and, after mixing,
Compress on-press to produce tablets weighing 150 mg each.
Formulation Example 5
Capsules each containing 40 mg of drug can be made as follows:Component
Amount (mg / capsule)
Active ingredient 40.0mg
Starch 109.0mg
Magnesium stearate 1.0mg
Total 150.0mg
No. 20 mesh with active ingredients, starch and magnesium stearate
Through a U.S. sieve and filled into hard gelatin capsules in 150 mg portions
.
Formulation Example 6
Suppositories, each containing 25 mg of active ingredient, can be made as follows:Component
amount
Active ingredient 25mg
Until the total amount of saturated fatty acid glyceride reaches 2000 mg
Pass the active ingredients through a No. 60 mesh U.S. sieve and use the minimum heat required
And suspended in a pre-melted saturated fatty acid glyceride. The mixture is then
Pour into a 2.0 g nominal dose suppository mold and cool.
Formulation Example 7
Make a suspension containing 50 mg of each drug per 5.0 ml dose as follows:
You can:Component
amount
Active ingredient 50.0mg
Xanthan gum 4.0mg
Sodium carboxymethylcellulose (11%)
Microcrystalline cellulose (89%) 50.0mg
1.75g sucrose
Sodium benzoate 10.0mg
Air freshener and colorant optional amount
Purified water until the total volume reaches 5.0 ml
No. 10 mesh U.S. sieve containing drug, sucrose and xanthan gum
And then prepare the microcrystalline cellulose and carboxymethyl cellulose
Mix with an aqueous solution of sodium salt. Sodium benzoate, fragrance and coloring
Is diluted with some water and added with stirring. Then add enough water
To generate the required quantity.
Formulation Example 8
Capsules containing 15 mg of drug can be made as follows:Component
Amount (mg / capsule)
Active ingredient 15.0mg
Microcrystalline cellulose 135.0mg
407.0mg starch
Magnesium stearate 3.0mg
425.0mg in total
Contains active ingredients, cellulose, starch and magnesium stearate,
Pass through a No. 20 mesh U.S. sieve and fill in hard gelatin capsules in the amount of 560 mg.
Refill.
Formulation Example 9
An intravenous formulation can be prepared as follows:Component
Quantity
Active ingredient 250.0mg
Isotonic saline 1000ml
Prescription example 10
Topical formulations can be prepared as follows:Component
Quantity
Active ingredient 1-10g
Emulsifying wax 30g
20g liquid paraffin
White soft paraffin until the total amount becomes 100 g
Heat the white soft paraffin until it melts. Liquid paraffin and emulsifying filter
Stir until dissolved. Add and disperse the active ingredient
Continue stirring until complete. The mixture is then cooled until it becomes solid.
Another preferred formulation used in the methods of the invention is a transdermal delivery device (""
Patches)). Such transdermal patches contain the compound of the present invention in controlled amounts.
Can be used to provide continuous or discontinuous digestion of For delivery of drugs
The construction and use of transdermal patches of is well known in the art. For example, 1991
See U.S. Patent No. 5,023,252, issued June 11, 1980, the disclosure of which is incorporated herein by reference.
The whole is incorporated by reference. Such patches provide a continuous, pulsatile distribution of the drug.
Or for delivery on demand.
Often, introducing a pharmaceutical composition into the brain, either directly or indirectly
Is desirable or necessary. Direct techniques usually bypass the blood-brain barrier
Placing a drug delivery catheter in the host's ventricular system. body
This is used to transport biological factors to specific anatomical regions of the
One such implantable delivery system is described in U.S. Pat. No. 5,011,472.
And is incorporated herein by reference in its entirety.
Generally preferred indirect techniques usually involve converting a hydrophilic drug into a liposoluble drug.
It involves formulating the composition to provide more drug potential. Latent is
In general, it makes drugs more lipophilic and can be more easily transported across the blood-brain barrier.
Hydroxy, carbonyl, sulfate and primary amines present on the drug
Achieved by blocking groups. Alternatively, the delivery of the hydrophilic drug
It can be enhanced by infiltration of hypertonic fluid into arteries that can transiently release the blood-brain barrier
it can.
V.Cathepsin Y composition
Cathepsin Y has a molecular weight of about 31 kD and an amino acid sequence described in SEQ ID NO: 3.
New carboxypeptidase. Is cathepsin Y a βAP producing cell?
Are involved in the release of βAP. ΒAP production provided by the compound of formula I above
Bioinhibition appears to occur, at least in part, through inhibition of cathepsin Y.
Will be Cathepsin Y is particularly active on aliphatic carboxy terminal amino acids
However, a wide variety of carboxy terminal amino acids can be cleaved. Cut terminal amino acid
Cathepsin Y's ability to cleave is two positions away from the amino acid being cleaved.
It is strongly influenced by the nature of the amino acid residues located at the bottom. Such specificity
, A feature of the papain superfamily of cysteine proteases.
Cathepsin Y according to the invention can be obtained from both natural and synthetic sources
Can be. Natural cathepsin Y is used in human 293 cells, human HS683 cells, human brain, etc.
Can be isolated and purified from a variety of mammalian cell sources, including: These sources
Can be collected and disrupted to create a lysate. As a result
Cells or other debris from the resulting lysate can be separated, for example, by centrifugation;
The resulting supernatant is subjected to a conventional series of purification steps. From natural sources
For specific methods for isolating and at least partially purifying cathepsin Y, see
Are described in detail in the experimental section below. The cathepsin Y composition of the present invention comprises
At least partially purified, typically at least 10% by weight (w / w) pure,
Contains no contaminants and substances that interfere with enzyme activity. Usually cathepsin
The Y composition is at least 25% by weight (w / w) pure, and more usually at least
Also have a purity of 50% by weight, preferably at least higher than 75% by weight. Many
In many cases, typically at least 90% by weight purity, preferably at least 95% by weight.
The substance of cathepsin Y of the invention having high purity, sometimes higher than 99% by weight
It is desirable to obtain a highly pure (homogeneous) composition. Has such high purity
Such a composition provides the desired cathepsin Y activity as described in the experimental section below.
Can be obtained using conventional protein purification techniques in conjunction with
You.
The synthetic preparation of the cathepsin Y composition comprises the native cathepsin Y cDNA sequence (SEQ ID NO:
No. 2) or the amino acid sequence (SEQ ID NO: 3). Other feeding
Cathepsin Y and alleles of cathepsin Y from appropriate
Degenerate oligonucleotide probes for screening human libraries
Can be identified. Obtaining the right libraries from a number of sources
Is possible. Variety for identifying cDNA encoding cathepsin Y of the present invention
CDNA libraries can be screened by any conventional technique. Such techniques
Surgery includes direct hybridization, polymerase chain reaction (PCR) -amplification
Hybridization, the use of anti-cathepsin Y antibodies, and the like. Other mosquitoes
Identification of the tepsin Y cDNA sequence involves expressing the identified DNA insert in a suitable host.
By introducing the plasmid into an appropriate plasmid vector. Note that
Here, the resulting recombinant expression vector was digested with restriction enzymes and
Mapped by blotting. Then an internally consistent array
Internally consistent clones confirmed with cathepsin Y
Can be sequenced.
The purified cathepsin Y composition of the present invention may be natural or
That is, those whole cathepsin Y enzymes isolated from natural sources as described above.
Element or a fragment thereof) or synthetic (ie,
The whole protein or its fragment prepared by the technique described below
Or its analogs). In the case of both natural and synthetic cathepsin Y
, Fragments and analogs preferably have at least a portion of the endogenous biological activity
(Ie, retain native protein separation activity).
Intact cathepsin Y or a biologically active fragment or analog thereof
The synthetic polypeptides represented are prepared by either of two general approaches.
Can be First, using a conventional in-phase method utilizing an automated commercial system,
To synthesize a polypeptide. According to the present invention, cathepsin Y polypeptide is synthesized.
A second and generally preferred method for producing a cathepsin Y protein
Of a recombinant DNA molecule encoding for expression of all or a portion of
Expression in the vesicle is involved. Recombinant DNA molecules can be either natural or synthetic
Offspring, where the native gene and cDNA can be obtained as described above.
Can be. Using solid-phase technology and automated commercial synthesizers, synthetic polynuclear
A nucleotide can be prepared. The complementary strand is then synthesized and the strand is
By annealing together or with appropriate primer sequences
Double-stranded flag by either adding a complementary strand using a polymerase
You can get a comment.
Encoding a desired cathepsin Y protein, fragment or analog thereof
Natural or synthetic DNA fragments can be introduced into and cultured in in vitro cell culture.
Is incorporated into a DNA construct that can be expressed in E. coli. Usually, DNA constructs are
Or suitable for replication in a unicellular host such as a bacterium. Alternatively, the DNA construct is
The cells can be introduced into mammalian cells, preferably human cells, by various techniques now known.
And may be suitable for incorporation therein. Cathepsin Y from such constructs
The expression of the protein is performed under the condition that cathepsin Y is expressed. Such an article
Depends on the vector and host cell used, and
It is understood that it can be determined by the person.
Nucleic acids are32P,ThreeH andtwenty fourRadionuclides like S, fluorescein, Texas
Or fluorescent marker such as AMCA Blue, Lucifer Yellow, Rhodamine
Any known in the art, including any cyanine dye that can be detected with visual light
Can be directly labeled with a detectable label. Nucleic acid is used for PCR, random
Direct labeling using methods such as imaging, end labeling, and nick translation
Can be done. Alternatively, the nucleic acid is biotin or digoxigenin (Boehringer Mann
Nuc covalently linked to a hapten or other molecule such as heim, Indianapolis, IN)
Labeled antibodies or other molecules that take up leotide and are directed to the hapten
Indirect labeling by performing sandwich hybridization in
Can be For example, if biotin is incorporated into a nucleic acid, it will come into contact with a detectable label.
Combined avidin can be used.
The isolated and purified Cathepsin Y polypeptide of the present invention can be used in various organisms.
In biological and chemical systems. In addition, βAP
In screening assays to identify test compounds with harmful activity
, Cathepsin Y polypeptide may be used. This enzyme is present in the patient's body fluids
Diagnosis to assess patient risk for AD based on presence and quantity of
It is further contemplated that cathepsin Y can be used as
An isolated and purified nucleic acid substantially homologous to the sequence of FIG.
Using substantially complementary nucleic acids and fragments of the sequence of FIG.
About the presence of cathepsin Y RNA or DNA in the cloned library
Probe specifically. Using purified nucleic acid, cathepsin Y
Tissues or cells that express the RNA to be loaded can be identified. The nucleic acid fragment of FIG.
Preferred sizes are at least 12 base pairs, and preferably, fragments are small.
It is at least 20 base pairs, more preferably at least 50 base pairs. Nucleic acid is RNA
Or DNA.
VI.Screening assay for βAP inhibitory activity
ΒAP production inhibitory activity based on the inhibition of carboxypeptidase activity of cathepsin Y
Cathepsin Y was used in a quantitative assay to identify compounds with
Can be Such assays are performed on the appropriate oligopeptide substrate at the carboxy terminus.
This is done by observing the ability of cathepsin Y to cleave residues. like this
A test compound that can inhibit carboxypeptidase activity is its β
It is considered a candidate for further testing to determine AP production inhibitory activity. Cal
Test compounds that cannot inhibit boxypeptidase activity will require additional testing.
It is considered a less suitable candidate for the strike. ΒAP using cathepsin Y
Examples of assays for production inhibitory activity are described in detail in the experimental section below.
The following synthetic and biological examples are provided to illustrate the invention.
Nothing in this manner should be construed as limiting the scope of the invention. other
Unless otherwise noted, all temperatures are given in degrees Celsius. Also, these examples
In, the abbreviations used have their generally accepted meanings:
BOP reagent = benzotriazol-1-yloxy-tris (dimethylamino)
Phosphonium hexaal phosphate
bp = base pairs
CBZ = Carbobenzyloxy
DTT = dithiothreitol
DMF = N, N-dimethylformamide
DMSO = dimethyl sulfoxide
dNTP = deoxynucleoside triphosphate
DPDS = dipyridyl disulfide
EDTA = ethylenediaminetetraacetic acid
g = grams
HPLC = High Performance Liquid Chromatography
LAH = lithium aluminum hydride
M = mole
MES buffer = 2- [N-morpholino] ethanesulfonic acid
mg = milligram
mL = milliliter
mM = mmol
mmol = millimol
μM = micromol
N = Regulation
ng = nanogram
pM = picomolar
psi = pounds per square inch
PVDF = polyvinylidene difluoride
RGW = reagent grade water
rpm = number of revolutions per minute
μg = microgram
μL = microliter
μM = micromol
American Type Culture Collection
n) 293 cells were obtained from (ATCC CRL 1573).
Stable transfection with APP751 cDNA with Swedish mutation
293 751 SWE cells were obtained from K293 cells (human kidney cell line) that received the heat.
Brij 35 was obtained from Boehringer Mannheim.
Example
The synthesis schematically shown in General Procedures AD is illustrated in FIG.
It depicts the synthesis of peptide aldehyde.
General Procedure A-Amino N, O-dimethylhydrido protected with carbobenzyloxy (CBZ)
Synthesis of roxyamide, 7 (20 mmole scale).
The N, O-dimethylhydroxyamide illustrated in FIG. 1 was prepared according to the following general procedure.
And synthesized on a 20 mmol scale. Amino acid 6 (20
mmol), BOP reagent (30 mmol) and 4-methylmorpholine (100 mmol), and add
The mixture was stirred at room temperature for 1 hour in a nitrogen atmosphere. At this point, N, O-dimethylhydroxyl
Amine hydrochloride (24 mmol) was added and all was stirred at room temperature for a further 12 hours. Anti
The reaction was poured into water (200 mL) and then extracted with ethyl acetate (3 × 200 mL). Match
The saturated organic layer was washed with a saturated aqueous citric acid solution (2 x 200 mL) and a saturated aqueous sodium bicarbonate solution.
Washed with liquid (2 × 200 mL) and brine (1 × 300 mL). MgSOFourUsing organic
Dry the layers, filter and concentrate to the desired CBZ protected N, O-dimethylhydroxyl
Amide 7 was obtained. If necessary, use 50% ethyl acetate / hexane to
Was chromatographed. Purified yields are typically between 70% and 85%.
Was.
General Procedure Synthesis of B-amino-N, O-dimethylhydroxyamide 8
CBZ protected N, O-dimethyl on a 15 mmol scale according to the following general procedure
Removal of the CBZ protecting group on hydroxyamide 7 gave the title compound. CBZ protected
The amino acid (15 mmol) was suspended in ethanol (20 mL) in a parr bottle. This
To this was added 10 weight percent palladium on activated carbon (10% palladium)
. The mixture was subjected to 50 psi of hydrogen on a parr shaker for 3 hours. Then the solution is
Degas, filter in celite pad, then concentrate to desired amino N, O-dimethyl
This gave the hydroxyamide 8 (typically 60% -68% yield). This isolated material
Was used without further purification.
General Procedure C-CBZ Protection of Dipeptide N, O-Dimethylhydroxyamide 10
Success
This coupling was performed on a 15 mmol scale according to the following general procedure and the title
The compound was obtained. CBZ protected amino acid 9 (15 mmol), BOP reagent (22.5 mmol) and 4-
Methyl morpholine (75 mmol) is added to 75 mL of DMF and all is stirred at room temperature for 1 hour.
The mixture was stirred under a basic atmosphere. At this point, N, O-dimethylhydroxyamide 8 (15 mmol)
Was added and everything was stirred at room temperature for a further 12 hours. Pour the reaction into water (150 mL)
And then extracted with ethyl acetate (3 × 150 mL). Combine the organic layers and saturate
Aqueous solution of enic acid (2 × 150 mL), saturated aqueous solution of sodium bicarbonate (2 × 200 mL) and
Washed with brine (1 × 225 mL). The organic layer is dried over MgSOFourDry using and filter
And concentrated to give the desired CBZ-protected dipeptide N, O-dimethylhydroxyamide 10
I got If necessary, use 50% ethyl acetate / hexane to remove the crude product.
Chromatography. Purified yields were typically 67% -81%.
General Procedure Synthesis of D-CBZ protected dipeptide aldehyde 11.
The reduction of N, O-dimethylhydroxyamide 10 is 10 mmol according to the following general procedure
Performed on a scale to give the title compound. N, O-dimethylhydroxyamide 10 (10 mmol)
Was suspended in diethyl ether (65 mL) and cooled to 0 ° C. under a nitrogen atmosphere
. LAH (40-75 mmol) is added to the vigorously stirred solution and the suspension is brought to 0 ° C. for 1 hour.
The mixture was stirred for one hour and then at ambient temperature for one hour. The reaction was treated with 10% aqueous citric acid (3
(0 mL) and stirred for an additional 30 minutes. This is added to diethyl ether (3 × 50 mL
). The combined organic layers were washed with a saturated aqueous sodium bicarbonate solution (1 x 50 mL), water
(1 × 50 mL), washed with brine (1 × 50 mL),FourDried on top, filtered,
Concentration gave the crude aldehyde. Chromatography with 50% ethyl acetate / hexane
Thus, the desired purified aldehyde 11 was obtained. Purification yield typically 45% -75%
Met.
The synthesis schematically shown in general procedure EG is illustrated in FIG. 2 and is N-substituted
1 shows the synthesis of amino acid aldehydes.
General Procedure E-Carbonbenzyloxy (CBZ) protected amino N, O-dimethyl
Synthesis of droxyamide 12 (+50 mmol scale).
N, O-dimethylhydroxyamide synthesized on the +50 mmol scale
Prepared according to the general procedure to give the title compound. Amino acid 6 protected by CBZ (50 mmol
) Was added to a 2: 1 methylene chloride / tetrahydrofuran solution (500 ml) and
The solution was cooled to −20 ° C. under a nitrogen atmosphere. Add N-methylpiperidine (52.5 mmol)
After that, methyl chloroformate (52.5 mmol) was added dropwise. After 10 minutes, methyl chloride
N, O-dimethylhydroxyamine (75 mmol, 75 mmol N-methylpipe
Lysine free-based solution), maintain the internal temperature of the reaction at -20 ° C.
It was added dropwise at such a ratio. After the addition is complete, warm the reaction to room temperature.
And stirred for 3 hours. The reaction was washed with 0.2N HCl (3 × 125 mL), 0.2N NaHCOThree(
1 × 125 mL), water (1 × 125 mL), MgSO 4FourDried over, filtered and concentrated
To give the desired CBZ protected N, O-dimethylhydroxyamide 12 (alternative).
The representative yield was between 80% and 90%). This material is very pure and can be further purified
Used without.
General Procedure F-Amino-NO-dimethylhydroxyamide 13 synthesis.
Removal of the CBZ protecting group was performed on a 15 mmol scale according to the following general procedure and
The title compound was obtained. CBZ protected amino acid 12 (15 mmol) was added to ethanol in a parr bottle.
(20 ml). This includes 10% by weight palladium on activated carbon (10%
Radium) was added. This mixture was hydrogenated at 50 psi for 3 hours on a parr shaker.
Attached. The solution is then degassed, filtered through a celite pad and then concentrated
To give the desired amino N, O-dimethylhydroxyamide 13 (typical yields are 60-68).
%Met). This isolated material was used without further purification.
General Procedure G-Synthesis of amino-substituted N, O-dimethylhydroxyamide 15.
This coupling was performed on a 2.6 mmol scale according to the following general procedure and
The title compound was obtained. Carboxylic acid 14 (2.9 mmoles), BOP reagent (2.9 mmol), and 4-methyl
Rumorpholine (10.4 mmol) is added to 35 mL of DMF and everything is nitrogen atmosphere for 1 hour at room temperature
Stir underneath. At this point, N, O-dimethylhydrogen dissolved in methylene chloride (5 mL) was used.
Droxylamide 9 (2.6 mmol) is added and all is stirred at room temperature under nitrogen for 12 hours.
Stirred. Pour the reaction into water (50 mL) and then extract with ethyl acetate (3 × 50 mL)
did. Combine the organic layers and add saturated aqueous 0.2N HCl (2 × 100 mL), saturated aqueous bicarbonate
Washed with aqueous thorium (1 × 200 mL) and brine (1 × 200 mL). This
MgSOFour, Filtered and concentrated to give the desired N-substituted N, O-dimension.
Tylhydroxyamide 15 was obtained. If necessary, 50% ethyl acetate / hexane
The crude product was chromatographed using. Purified yields are representative
Between 60% and 90%.
General Procedure Synthesis of H-amino substituted aldehyde 6.
Substitution of the N, O-dimethylhydroxyamide is 0.5 mmol according to the following general procedure
Performed on a scale to give the title compound. N, O-dimethylhydroxyamide 15 (0.5 mmol
) Is suspended in tetrahydrofuran (30 mL) and cooled to 0 ° C under a nitrogen atmosphere.
Rejected. LAH (1.3 mmol) was added to this vigorously stirred solution over 30 minutes.
did. Then, dimethyl ether (60 mL) was added, and then ice-cold 10% aqueous citric acid solution
The liquid (80 mmol) was added. After vigorous stirring for 30 minutes, the reaction mixture was treated with diethyl ether (
5 × 20 mL). The combined organic portions were combined with a saturated aqueous sodium bicarbonate solution (1
× 50 mL), water (1 × 50 mL), brine (1 × 50 mL),FourDry on
And filtered and concentrated to give the crude aldehyde. In 50% ethyl acetate / hexane
Chromatography produced the desired purified aldehyde 16. Purification yield
, Typically 31-65%.
General Procedure I-Preparation of Diazoketone
Diazoketones are described in Green et al. Biol. Chem., "Peptidyldiazomethylketo
Is a specific inactive compound of thiol proteinase '' 256 (4): 1923-1928 (198
It was prepared according to the procedure described in 1). Specifically, a 40% aqueous KOH solution (15 ° C.
1 mL) in a solution of diethyl ether (50 mL) containing 1-methyl-3-nitro-1-nitroso.
By adding guanidine (17 mmol) slowly and batchwise, fresh diazometa
Was prepared. After allowing the solution to stand for 10 minutes, decant diethyl ether and add
And dried over KOH pellets. Protected amino acids or diamines in THF (25 mL)
Peptide (5.0 mmol) and N-methylmorpholine (5.0 mmol) are added, all at −10 ° C.
Cooled down. Isobutyl chloroformate (5.0 mmol) was added dropwise and a further 5
The solution was stirred for minutes. The reaction is filtered, then the freshly prepared diazomethane
(As described above) was added dropwise. All undisturbed for 1 hour at 0 ° C
And then left overnight at room temperature. Diethyl ether in water (3 × 40 mL)
Then washed with brine (40 mL) and dried over MgSOFourAnd dried on top and concentrated to
Azoketone was obtained. Yields were typically 55-72%.
General Procedure J-Preparation of Alcohol
Preparation of C-terminal alcohol from corresponding C-terminal aldehyde by conventional reduction with LAH
Made. For example, combining an aldehyde with LAH (about 4 equivalents) in THF at about 0 ° C
You. Then diethyl ether is added, followed by ice-cold 10% aqueous citric acid.
After stirring vigorously for 30 minutes, the reaction mixture is extracted with diethyl ether. Saturated heavy
Wash the combined organic portions with aqueous sodium carbonate, water, and brine and wash with MgSOFourAbove
Dry, filter and concentrate to obtain the crude alcohol. In 50% ethyl acetate / xane
Chromatography gives the desired purified alcohol.
General Procedure Preparation of K-ester
Via conventional esterification conditions, the corresponding C-terminal carboxyl group is
Tell was prepared.
General Procedure Preparation of L-amide
Via conventional amidation conditions, the corresponding C-terminal carboxyl group or C-terminal
The C-terminal amide was prepared from tell. For example, 100 mL of DMF contains N-protected amino acids
(20 mol), BOP reagent (30 mmol) and 4-methylmorpholine (100 mmol)
Was stirred at room temperature for 1 hour under a nitrogen atmosphere. At this point, one equivalent of the amine (eg,
For example, ethyl methylamine) is added to the reaction mixture until the reaction is complete (eg, 12
H) Stir at room temperature.
Example 1-80-Synthesis of Compounds of Formula I
After general procedures A-L, compounds 1-75 (Examples 1-75) were prepared as shown in Table I below.
Was. Further, the compound 76-80 (Example 76-80) in Table II was purchased commercially.
General Procedure Cell Screen for Detection of Inhibitors of J-β-Amyloid Production
A compound of the present invention was transformed into a cell line having a Swedish mutation (293 751 SWE cells).
Were assayed for their ability to inhibit the production of β-amyloid. This
In their screening assays, their entire disclosures are incorporated herein by reference.
Schenk et al., International Patent Application Publication No. 94/1056, published May 11, 1994.
No. 9, "Methods and Compositions for the Detection of Soluble β-Amyloid Peptide" and Ci
Double mutation L as described by tron et al., Nature, 360: 672-674 (1992).
ys651Met652~ Asn651LeU652Amyloid precursor tamper containing (APP751 numbering)
K293 cells stably transfected with the gene for protein 751 (APP751) (human
293 751 SWE cells derived from a renal cell line) were used. This mutation is generally
Cells called a -den mutation and called "293 751 SWE"
1.5 to 2.5 x 10 per well in minimum essential medium + 10% fetal bovine serumFourIn individual cells
, Plated in Corning 96 well plates. Assay linear range (1m
To achieve β-amyloid ELISA results within about 0.2-2.5 ng per L), cells
Number is important.
Incubate overnight at 37 ° C in an incubator equilibrated with 10% carbon dioxide.
After culturing, the medium was removed and during the 2 hour pretreatment period, the pepti described herein was used.
Medium containing a peptide, dipeptide, or tripeptide (drug) (per well)
200 μL) and incubated the cells as described above. Used for processing
At the final drug concentration, the dimethyl sulfoxide concentration does not exceed 0.5%,
And in fact, 100% of dimethyl sulfoxide usually equals 0.1%
A drug stock was prepared in.
At the end of the pretreatment period, the medium is removed again and fresh drug as described above
Medium was replaced and the cells were incubated for an additional 2 hours. Processing
Thereafter, to pellet cell debris from the conditioned medium, B at 1200 rpm for 5 minutes at room temperature.
Plates were centrifuged in an eckman GPR centrifuge. 100 μL volume from each well
The conditioned medium or a suitable dilution thereof is described in International Patent Application Publication No. 94/10569 (supra).
Antibodies against amino acids 13-28 of β-amyloid peptide as described by Schenk et al.
Transfer into ELISA plate pre-coated with body 266 and store at 4 ° C overnight
Existed. The next day, to determine the amount of β-amyloid peptide produced,
ELISA assay using 6C6 labeled antibody against amino acids 1-16 of myloid peptide
Carried out.
Hansen et al., J. Mol. Immun. Meth.,
The cytotoxic effect of the compound was measured by the modified method of 119: 203-210 (1989).
25% of the remaining cells in the cell culture plate to a final concentration of 1 mg / mL.
μL of 3, (4,5-dimethylthiazol-2-yl) 2,5-diphenyltetrazolium
Lomid (MTT) stock solution (5 mg / mL) was added. Incubate cells at 37 ° C for 1 hour
And in an equal volume of MTT lysis buffer (50% dimethylformamide, pH 4.7).
20% w / v sodium dodecyl sulfate) to stop cell activity
Was. Complete extraction was achieved by shaking overnight at room temperature. OD562nmAnd OD650 nm
The difference between this and Molecular Device UVmaxUse a microplate reader to
It was measured as an indication of the viability of the vesicles.
The results of the β-amyloid peptide ELISA were fitted to a standard curve and ng / mL β-amyloid peptide.
Expressed as amyloid pepti. To normalize for cytotoxicity,
Results are divided by the MTT results and expressed as a percentage of the results from the no drug control.
did. All results are the mean and standard deviation of at least 6 replicate assays
is there.
Inhibition of β-amyloid peptide production in cells using this assay
Test compounds were assayed. The results of this assay are, inter alia, those of Examples 1-80.
Each of the compounds was able to reduce β-amyloid peptide production compared to controls
Demonstrate. In addition, these compounds have significant cellular effects on 293 751 SWE cells.
It had no disability effects.
Therefore, the compounds of the present invention reduce intracellular β-amyloid peptide production.
And therefore useful in treating humans in vivo for AD.
is there.Summary of purification and characterization of cathepsin Y (31kD)
The strong inhibition of βAP release observed with peptide (and non-peptide) aldehydes
,
The presence of specific proteases that are targets for these inhibitors was suggested.
To isolate such enzymes, a modified version of the prototype aldehyde inhibitor must be
Was used to construct an affinity matrix. Compound NHTwo-Val-Phe-semicarbazone
Followed by chemical conversion of the semicarbazone functionality to an aldehyde.
The binding of the active protease to the aldehyde column
Reversible sharing between the site cysteine residue and an aldehyde or other equivalent functional group.
Equilibrium formation of covalent bonds is involved. In this case, the elution of the protease
Use DPDS to form a disulfide bond with tein and thus remove the enzyme from the column
Was achieved by Recovery of enzyme activity after elution was determined by β-mercaptoethanol
In excess reducing agent, such as urea or dithiothreitol
Achieved by:
Cathepsin Y was identified using a polyclonal antibody against human cathepsin B ("an
ti-cat B ") is a western blot of fractions eluted from the aldehyde affinity matrix
Approximately 31kD band recognized as the most reactive band recognized on the blot
This has been facilitated by the unexpected observation that they did. Figures 3A-3C show the anti-cat B
Analyzed by both estanbel blotting and protein staining of purified fractions
1 shows a representative purification profile. Of fractions from the affinity matrix
Stern blots (Figure 3A) show that the anti-cat B antibody is soluble in cell extracts ("load").
) Strongly reacts with the three major bands, of which the middle band (about 31 kD)
Strongest binding to matrix and inherently quantitative in flow-through ("FT")
To be depleted. Elution with DPDS shows a 31 kD band as well as partial
Results in the recovery of both low MW (cell cathepsin B) bound to. Then, 31kD
Band was purified from contaminated cathepsin B using a concanavalin A column.
Selective binding of the 31 kD protein band and subsequent elution
(Figure 3B). Eluted from Concanavalin A column with Coomassie Blue
The analysis of the separated fractions is exactly a single
One protein band was revealed (FIG. 3C).ValPhe- Preparation of aldehyde affinity matrix
3.2 gm Ep in 50 mL of reagent grade distilled water (RGW) for at least 20 minutes at room temperature
Wash on filter funnel. At any stage of any wash, the tree
The fat cake was not completely dried. 1.05 mL of 25 mg / mL valirfe
4.2 mL of 0.2 M sodium borate (nilalanyl semicarbazone (ValPheSC)
pH 9.5) and washed Epoxy Sepharose was added to the resulting solution.
Was. The suspension was incubated with rotation at 37 ° C. for 24-26 hours. GSR rotor
The Sepharose was sedimented by centrifugation at 550 rpm for 5 minutes in the
Resuspend in tanolamine, pH 8.2 and incubate overnight (16-18 hours) as before.
Incubated. 350 g of coupled Sepharose (ValPheSC-Sepharose)
Wash on a coarse Buchner filter funnel with mL 33% DMSO, then 350 mL RGW
And washed. Semicarbazone was added to 80 mL of methanol: acetic acid: formaldehyde (
5: 1: 1) by rotating overnight at room temperature while rotating in
Converted to the corresponding aldehyde. Sepharose is sedimented by centrifugation as described above.
And 10 hours with fresh methanol: acetic acid: formaldehyde as described above
Incubated. Wash ValPhe-Sepharose with 600 mL RGW as described above
And stored at 50C as a 50% slurry in 0.05% sodium azide.Preparation of cathepsin Y
All operations were performed at 4 ° C. or on ice unless otherwise noted. Frozen pelletized
Thawed 293 cells from the wild type were allowed to thaw and 5 volumes of MES buffer (20 mM MES, 2 mM
M EDTA, 0.1% Brij35, pH 6.0). Suspension, Brinkman PT 1
Homogenized for 30 seconds using either 200 or Tissue Tearor 985-370. E
The mozinate was centrifuged at 15,000 rpm (31,000 xg) for 20 minutes. Collect the supernatant,
Val containing 5 mM DTT and containing ValPhe aldehyde prepared as described above
Applied to a Phe column. The column was pre-equilibrated with MES buffer containing 0.1 M NaCl
. Typically, 20 mL of 293 cell supernatant is applied to a 1.0 mL column, but 1 mL of the supernatant is applied.
More than 60 mL of supernatant per ram can be applied without saturating the column. Mosquito
La
The system is washed with one bed volume of 0.1 M NaCl in MES buffer, then 0.2 m in MES buffer.
10 bed volumes of L NaCl followed by an additional 10 bed volumes of 0.1 M NaCl-MES buffer
And washed. The column was loaded with 2 mM dipyridyldiacid in 20 mM sodium acetate pH 4.5.
0.75 volumes of sulfide (DPDS) were charged and stoppered and stored overnight. Then the column
Was charged with 1.25 volumes of the DPDS solution. The fraction collected at this point is a large amount of eluted
Contains tepsin Y and B. Allow the column to contain at least an additional 3 volumes of DPDS
And eluted with 5 volumes of 6M urea. Collect one column volume fraction
Was.
0.1M NaCl, 1mM MnClTwo, And 1 mM CaClTwoAdd
Wash buffer (0.1 M NaCl, 50 mM MES, 1 mM MnClTwo, 1 mM CaClTwoPH 6.0)
A 1.0 mL column of equilibrated Concanavalin A-agarose was applied. Starting material
After the application of, the column is washed with 5 mL of wash buffer, and then 0.2 ml in the same buffer.
Washed with 1 mL of 1M mannose. This was the first eluted fraction (E1). Combined
The material was added in 0.8 mL (E2), 1.2 mL (E3) portions, and 1.0 mL 4-5 portions (E4-E9).
Eluted with 0.5 M δ-methyl mannopyranoside in wash buffer. Elution buffer 0.8
Cathepsin Y eluted as a broad peak between mL and 6 mL.Enzyme activity
Purified 31 kD protease (cathepsin Y) is purified recombinant APP
No effect on various APP preparations, including constructs and membrane-bound full-length APP
Was. Similarly, commonly used to assay cathepsin B, L, or S
No significant activity was seen with any of the known synthetic substrates. These results are
Psin Y enhances the standard endopeptide activity associated with such proteases.
Suggested not to have. Whether the enzyme has other proteolytic activities
In an effort to confirm, a large number of randomly selected synthetic oligopeptides were
Incubation with purified cathepsin Y at pH 5.5 or 4.5. For details,
Cathepsin Y at 37 ° C. for 1 hour at pH 4.5 or pH 5.5.
Incubation was performed with the synthesized oligopeptide (50 μg / mL). To a final concentration of 1%
Quench the sample by adding trifluoroacetic acid, then add 0.1%
Vydac C18 column using a gradient of increasing acetonitrile in fluoroacetic acid
Analyzed by reverse phase HPLC above. Collect individual peaks (parent and new products)
And then analyzed by acid hydrolysis followed by amino acid analysis. The results are shown below.
stop:Parent array
Product
LFYDQSPTATI (SEQ ID NO: 5) LFYDQSPTAT (amino acids 1 to 10 of SEQ ID NO: 5)
LFYDQSPTA (amino acids 1 to 9 of SEQ ID NO: 5)
LFYDQSPT (amino acids 1 to 8 of SEQ ID NO: 5)
YKRDMVGGVVIA YKRDMVGGVVI (amino acids 1 to 11 of SEQ ID NO: 6)
(SEQ ID NO: 6) YKRDMVGGVV (amino acids 1 to 10 of SEQ ID NO: 6)
EGYYGNYGV (SEQ ID NO: 7 EGYYGNYGV (amino acids 1 to 9 of SEQ ID NO: 7)
Amino acids 1-9)
EGYYGNYGVYA EGYYGNYGVY (amino acids 1 to 10 of SEQ ID NO: 7)
(SEQ ID NO: 7) EGYYGNYGV (amino acids 1 to 9 of SEQ ID NO: 7)
FFDEPNPGVTIY (SEQ ID NO: 8) FFDEPNPGVT (amino acids 1 to 10 of SEQ ID NO: 8)
[The above-mentioned peptides, as well as other peptides referred to herein, are customary
And from the amino terminus to the carboxyl terminus]
Results from many such experiments (not all of which are shown)
The only proteolytic activity of tepsin Y is directly related to carboxypeptidase activity.
, Suggesting continuous removal of the carboxy terminal amino acid. this
For any of these substrates, any endopeptidase activity or aminopeptidic activity
No evidence of peptidase activity was found. These data are cathepsin Y
Shows that the superior proteolytic activity is carboxypeptidase activity
Strongly suggest.
Quantitative analysis of the carboxypeptidase activity of cathepsin Y is based on the selected substrate.
Based on detection of new free amino termini generated upon cleavage. This is 2-merca
Reacts with the reagent o-phthalaldehyde in alkaline solution in the presence of ptethanol
(Simons et al., JACS, 98: 7098-7099 (1976)). peptide
When EGYYGNYGV (amino acids 1 to 9 of SEQ ID NO: 7) is cleaved by cathepsin Y,
The only free amino terminus that will be present in the reaction mixture is the protease
Become the one of valine residue cleaved and removed from carboxypeptidase activity
Was synthesized by acetylation at its amino terminus.
0.05% 2-merca in each well of a 96-well microtiter plate
0.25 M sodium borate containing ptethanol and 60 μg / mL o-phthalaldehyde
Incubating various concentrations of valine (0-20 μM) in lium (pH 10)
Built a standard curve. Obtain the fluorescence by plate reading Cytofluo
Read in r (ex 340, em 460 nm). In proportion to the amount of free valine present,
There is a linear increase in the signal (FIG. 7).
0.1% 2-mercaptoethanol is present to determine the optimal pH for the enzyme
Condition, in a 20 mM sodium acetate buffer at different pH
Enzyme and substrate (0.1 mL) in individual reaction volumes of 0.1 mL in individual wells of the
(2 mg / mL) to set up the reaction mixture. Similarly, except for the presence of the enzyme,
Control wells were set. At various times after incubation at room temperature
0.25 mg / mL o-phthalaldehyde in 0.45 M sodium borate, pH 10
The reaction was quenched by adding and the fluorescence was measured. The added enzyme
With no bear, even if the incubation is extended,
No measurable fluorescence is produced above. Time-dependent fluorescence in the presence of enzyme
Increase is seen. Based on this analysis, carboxypeptidase activity
The optimal pH was determined to be about 4.5, and the activity was determined at lower and higher pHs.
Both descended.
Using this assay at pH 4.5, mix the incubation with enzyme and substrate.
Add the desired concentration of inhibitor in the compound and fluoresce in relation to the enzyme control
Inhibits cathepsin Y activity by measuring reduction (if any)
The ability of a number of compounds was tested. Examples 3, 4, and 7 tested in this analysis
,
Each of 15, 24, 45, 47, 59, 64, and 75 compounds inhibits cathepsin Y activity
showed that.Protein sequence analysis
Direct alignment of the 31 kD protein band after electroblotting on PVDF membrane
The determination revealed the following sequence (SEQ ID NO: 4):
(S) L P K SW (G, D) (N, V) R N V D G (V, N) N Y A S I (R, T).
Residues in parentheses are uncertain amino acid assignments. But this limited
Amino acid terminal sequence information is available from rat cathepsin, a known cysteine protease.
It showed clear homology to protein C. This means that this new enzyme
Papain superfamily of cysteine proteases also including syn B, L and S
Suggest that they may belong to Therefore, clone a new enzyme.
Known conserved sequences within the cysteine protease to use PCR to
And degenerate oligonucleotides using sequences from newly discovered amino-terminal sequences.
Otide primers were designed.Cloning of cathepsin Y
In order to obtain the first DNA clone of this protease, this newly discovered
It encodes the amino acid of the amino terminal sequence and is a cysteine pro
Degenerate oligonucleotides encoding oligonucleotide sequences conserved in thease
Degenerate PCR was performed using otide. Perkin as described by the manufacturer
Human HS683 (human glioma cell line: ATCC) using Elmer GeneAmp RNA PCR kit
# HTB138) cDNA was made from cellular RNA and denatured in a boiling water bath. PCR
The reaction was performed with 1 μg of poly A + RNA, 1 × Perkins-Elmer-Cetus PCR buffer 1, 25 pM
Each oligonucleotide "Acys5" and "I Mer5",
(Acys5 (SEQ ID NO: 9) = encodes amino acid CGSC (YW) (SEQ ID NO: 10)
TG. TAC. CCG.GGC. (AGC) (TC) A. (AG) CA. IGA. (AT) CC. G
(I Mer5 (SEQ ID NO: 11) = encodes amino acid (S) LPKSW (SEQ ID NO: 12)
C. GTA. GGA. TCC. CTI. CCX. AA (GA). AGC. TGG),
50 μM of each dNTP, and 0.5 units of Taq polymerase were contained in a total volume of 25 μL
. The PCR reactions were incubated at 95 ° C for 45 seconds, 45 ° C for 1.5 minutes, and 70 ° C for 1 minute each.
30 cycles of 30 seconds at 70 ° C., followed by 8 minutes at 72 ° C.
Provided. Acrylamide gel electrophoresis shows a large number of PCR products and therefore the PCR reaction
The entire product was subcloned and a number of clones were sequenced. Tested
One of the 82 clones, hCatZ. 82 (nucleotides 299-366 of SEQ ID NO: 2)
Encoded the amino acids of this newly discovered amino terminal sequence.
A larger DNA clone of cathepsin Y was designated as hCatZ. 82 (nucleotide of SEQ ID NO: 2
299-366) and a cysteine protease of the papain family
Was obtained by degenerate PCR using the conserved sequence. PCR oligonucleotides used
The results were as follows.
1683 (nucleotides 298-319 of SEQ ID NO: 2) =
5 '.. TGG GAC. TGG. CGC. AAT. GTG. GAT. G ... 3 'and
LM # 4 (also called Bcys2) (SEQ ID NO: 13) =
5 '.. GAC. TGA. ATT. CTT. NAC. NAG. CCA. GTA ... 3 '.
Conditions for cDNA synthesis and PCR were obtained by raising the annealing temperature to 50 ° C.
And except that the extension incubation at 70 ° C was 45 seconds.
It was as follows. The PCR reaction resulted in a single 528 bp band that was subcloned
And sequenced. Sequence of the obtained clone (CatZ (+) 3) (nucleic acid of SEQ ID NO: 2)
Reotide 299-867) is shown in FIG.
To obtain additional 5 'sequences, use the HeLa cell cDNA library (λ from Stratagene).
PCR reaction was performed with phage from the zap2 vector). 1 × 10TenPhage / mL
5 μL of phage was boiled for 2 minutes and placed on ice. Hot start PCR
Oligonucleotides according to the manufacturer (Perkin Elmer / Cetus)
RACE31-NC (SEQ ID NO: 20) = CAG GAG GGT GGA GGG CCA CGC TCC CT
And oligonucleotides corresponding to λ vector (788-1)
788-1 (SEQ ID NO: 14) = GGAAACAGCTATGACCATGAT
Was performed under the following conditions;
50 pM RACE31-NC oligonucleotide (SEQ ID NO: 20) in a 50 μL reaction volume, 25 pM
788-1 oligonucleotide (SEQ ID NO: 14), 1X PCR buffer II, 100 μM dNTP, 2
.5 mM MgClTwoAnd 1.25 units of Taq polymerase. Heat reaction to 80 ° C in 10 minutes
Then at 94 ° C for 1 minute, 55 ° C for 45 seconds, 1 minute rise to 72 ° C and 1 hour at 72 ° C.
For 30 minutes, followed by a final single extension at 72 ° C. for 8 minutes. λ
Oligonucleotide 25 pM corresponding to vector (872), 872 (SEQ ID NO: 15) = CCC. T
CA. CTA. AAG. GGA. ACA and 50 pM oligonucleotide NestR31-nc (SEQ ID NO:
2 nucleotides 385-411) for 1 μL of PCR product
A second nested hot start PCR reaction was performed under the same conditions. Oligonuk
PCR using Reotide 1705 (nucleotides 301-366 of SEQ ID NO: 2) as a probe
Southern analysis of the products shows reactive and PCR products of appropriate size
Was. These were subcloned and used for diagnostics in FIG.ApaI site (SEQ ID NO: 2
(Shown at nucleotides 380-385) were sequenced. And
The sequence of clone cat Y P3-25 (nucleotides 202-411 of SEQ ID NO: 2) is shown in FIG.
.
To obtain additional 3 'and 5' sequences for this clone, use the 3 'and 5' RACE PCR techniques.
The technique was used (Frohman et al., (1988), PNAS USA 85: 8998-9002).
For the 3'RACE reaction, 2 μg of RNA in a 100 μL volume was used and synthesis was
The use of the adapter primers described below
With the change, Clontech 5'AmpliFINDERTMCDNA synthesis protocol in the RACE kit protocol
Was used to synthesize cDNA from poly A + RNA from human HS683 cells (Frohman et al., (
1988), PNAS USA 85: 8998-9002). Adapter primers are described by Frohman et al. (1988).
, PNAS USA 85: 8998-9002.
DT for first strand synthesis17+ Adapter:
Primer-1576 (SEQ ID NO: 16) = 5'-GGA CTC GAG TCG ACT CTA GAG CGT TTT TT
T TTT TTT TTT TT-3 '
Adapter (XhoI-SalI-XbaI):
Primer-1577 (SEQ ID NO: 17) = 5'-GAC TCG AGT CGA CTC TAG AGC GT-3 '.
Hot start PCR uses adapter primer 1577 at an annealing temperature of 55 ° C.
And the internal primer Nestr31-c (FIG. 4) (nucleotides 343-366 of SEQ ID NO: 2)
Was performed using Hot start conditions are Perkin-Elmer AmpliWaxTMProtoco
Was a modification of the Final concentration of all reagents after combining both layers:
, The lower mixture was 1.25 x PCR buffer (10 x PCR buffer II [Perk
in Elmer Cetus, Norwalk, CT] is 500 mM KCl, 100 mM Tris-HCl pH 8.3)
, 2 mM MgClTwo(Perkin Elmer Cetus), 200 μM dNTP (Perkin Elmer Cetus), 1 μM
Each primer of M. Top mixture is 1.25 x PCR buffer in a total volume of 37.5 μL
, 1.
Ampliwax for sub-mixtureTMAdd PCR Gem50 (Perkin Elmer Cetus)
Bring to 80 ° C. for 5 minutes, then hold at 25 ° C. until addition of the top mixture. PCR
Conditions included initial denaturation at 95 ° C for 2 minutes followed by 94 ° C for 45 seconds and 55 ° C for 45 seconds.
30 cycles of 2 minutes at 72 ° C, followed by a final extension at 72 ° C for 8 minutes
Was included.
As a probe, radiolabeled oligonucleotide 1758 (SEQ ID NO: 2)
Southern blot analysis of the RACE reaction using nucleotide 553-577) (Figure 4)
Bands were shown at 00 and 1100 bp. These bands were gel isolated and pT7Blu
e (Novagen, La Jolla, CA). Novablue cells (Novagen, LaJoll
a, CA) and are positive for the cathepsin Y sequence by PCR analysis.
Colonies were sequenced. Larger fragments contain stop codons and poly
Proven to include A-tail. The sequence is shown in FIG. 4 (“3” in FIG. 4).
'RACE') (nucleotides 343-1558 of SEQ ID NO: 2).
All 5'RACE reactions are 5'RACE-ReadyTMPerformed from human liver cDNA (Clontech).
This cDNA is generated by random priming and ligated to the amino terminus.
An anchor sequence is provided.
CLONTECH anchor region (SEQ ID NO: 18):
3'-NHThree-GGAGACTTCCAAGGTCTTAGCTATCACTTAAGCAC-P-5 '
Anchor primer:
Primer-1821 (SEQ ID NO: 19) =
5'-CTGGTTCGGCCCACCTCTGAAGGTTCCAGAATCGATAG-3 '
Primer-1823 (nucleotides 14-38 of SEQ ID NO: 19) =
5'-CCTCTGAAGGTTCCAGAATCGATAG-3 '.
Clone encoding region 1 (FIG. 4) (nucleotides 175-411 of SEQ ID NO: 2)
The 1821 (SEQ ID NO: 19) and oligo were used to obtain
Nucleotide NestR31-nc (FIG. 4) (reverse orientation of nucleotides 385-411 of SEQ ID NO: 2)
PCR) under the hot start conditions described above. PCR conditions include 94 ° C
Initial denaturation for 2 minutes; then 35 seconds at 94 ° C for 45 seconds, 60 ° C for 45 seconds, 72 ° C for 2 minutes.
Cycle followed by a final extension at 72 ° C. for 8 minutes.
Southern rod32Probe with P-kinase oligonucleotide 1810 (Figure 4)
did. DNA of the corresponding size was gel isolated and cloned directly into pT7Blue.
Was. Transform Novablue cells (Novagen, LaJolla, CA) and perform categorical PCR analysis.
Colonies with the largest insert that were positive for the Psin Y sequence were sequenced.
Specified. One of the 63 clones screened was region 1 (SEQ ID NO:
2 nucleotides 175-411).
A clone encoding region 2 (nucleotides 133-270 of SEQ ID NO: 2) was obtained.
The above hot start conditions (3: 1 ratio instead of standard GTP in the dNTP mixture)
Ratio of 7-deaza-GTP: replaced with GTP) using oligonucleotide 1685 (FIG. 4) (FIG. 4)
Nucleotides 316-348 of SEQ ID NO: 2 and oligonucleotide 1821 (SEQ ID NO: 1
In 9), primary PCR was performed by annealing at 60 ° C. PCR conditions include 95 ° C for 2 minutes
Initial denaturation between 95 ° C for 45 seconds, 60 ° C for 45 seconds, 72 ° C for 1.5 minutes
A cycle was included, followed by one final extension at 72 ° C. for 8 minutes. 2% agaro
PCR products run on the sgel showed DNA smears. DNA larger than 200 bp
And GenecleanTM(Bio 101, Madison, WI). This D
Add 1 μL of single-stranded binding protein (USB) to the lower layer together with NA,
And under the above hot start conditions of 95 ° C hot start temperature instead of 80 ° C
, Oligonucleotide 1810 (FIG. 4) (nucleotides 243-270 of SEQ ID NO: 2) and
And oligonucleotides 1823 (nucleotides 14-38 of SEQ ID NO: 19)
Used as a template for pad PCR. Add primer to top mix
The PCR proceeded with annealing at 60 ° C. Southern blot of PCR products
The32P-kinase oligonucleotide 1846 (FIG. 4) (nucleotide of SEQ ID NO: 2)
Probe 175-204) and the appropriate sized DNA is isolated from the gel and pT7B
inside lue
And transformed into SURE cells (Stratagene, La Jolla CA). S
Seven of the 27 colonies that were cleaned were cathepsin by PCR.
Positive for the Y sequence. One sequenced clone is region 2 (Fig.
4) Included was the sequence identified as (nucleotides 133-270 of SEQ ID NO: 2).
Primary PCR was performed to obtain a clone encoding region 3 and region 2
For (SEQ ID NO: 2 nucleotides 133-270), prepare a template for secondary PCR
But instead of oligonucleotide 1685 (nucleotides 316-348 of SEQ ID NO: 2)
The oligonucleotide Nest31-nc (FIG. 4) (of nucleotides 385-411 of SEQ ID NO: 2)
The reverse complement) was used. The secondary PCR was performed using the oligonucleotide Kyl (FIG. 4) (sequence
Nucleotides 140-159 of SEQ ID NO: 2) and oligonucleotide 1823 (SEQ ID NO: 19)
Nucleotides 14-38) under standard hot start conditions. However
Add 1 μL of single-stranded binding protein into the lower layer together with the DNA template,
At a hot start temperature of 1 minute. Deep Vent DNA polymerase (NEB)
Used for PCR that allowed denaturation at 100 ° C instead of 4-95 ° C. For Vent PCR
Is the Perkin-Elmer PCR buffer and MgClTwoThe appropriate concentration of NEB 10X Vent polymer
Rase buffer (100 mM KCl, 200 mM Tris-HCl pH8.8, 100 mM [NHFour]TwoSOFour, 20mM
MgSO
Was used at 2 U per 50 μL reaction. Annealing was performed at 60 ° C. PCR production
The product is blunt-ended with Klenow,EcoDigested with RI and gel purified. 100-150
bp and 150-200 bp fragments are isolated separately, andEcoRI /EcoDigest with RV
And ligated into pBR322. The SURE cells are then transformed and the maximum
Colonies that were positive for the cathepsin Y sequence by PCR
The sequence shown in FIG. 4 as region 3 (nucleotides 0-
159).
Northern analysis under stringent conditions can be performed on a variety of tissue and cell sources.
Among the sources, a single size mRNA species of about 1600 bp encodes cathepsin Y.
Show. Thus, some of the sequences in FIG. 4 differ from different sources (Hs683 and liver).
If not, the sequence of cathepsin Y differs significantly between these sources.
It is thought that it is not. The technique described above provides the sequence certainty and continuity shown in FIG.
Clones that are further independently derived from various sources
Used to determine The size coded by the sequence in FIG.
Open reading that is sufficient to code the entire NA and is shown
Gframe is predicted for the papain family of cysteine proteases.
Start with a signal peptide. This means that this is all cathepsin Y
Indicates that the area is a coding area.Cathepsin Y expression
Includes all coding regions for cathepsin YBamMake the HI fragment blunt-ended
AndNruI andSpeIn the vector poCK751 cut with I (blunt end) (Fig. 5)
By cloning to remove the βAPP sequence and substituting for that of cathepsin Y
The plasmid poCK catY (FIG. 6) was formed.
This result was obtained using the Boheringer Mannheim DOTAP transfection kit.
Transfected plasmid into human 293 kidney cells
This resulted in expression of the Tepsin Y protein. This means that this clone
Encoding the entire coding region of Pssin Y;
It shows that protein can be produced from this clone.
Various amounts of cathepsin Y cDNA in the poCK expression vector were plated on a 6-well plate.
Transfected into 293 cells. Transfection
Using the protocol suggested by the manufacturer, DOTAP (Boehringer Mannheim)
Was performed using 48-72 hours after transfection, wash cells with cold PBS
And then dissolved in 1 mL of 20 mM MES pH 6, 0.1% Brij-35, 2 mM EDTA.
Aliquot a 10 μL aliquot of the lysate (after centrifugation to remove cell debris) on SDS-PAGE
Was used for electrophoresis, and then the protein was transferred onto a PVDF membrane. Western bu
The membrane was probed with anti-cathepsin B antibody for lot analysis. Cathepsin Y cD
As a result of the transient expression of NA, a band of immunoreactive cathepsin Y of about 31 kDa was used.
A dose-dependent increase was seen.
Then, with 20 μL of Val-Phe-aldehyde affinity matrix, 300 μL of lysate was
Adsorbed. This resulted in approximately 31 kDa immunoreactive cathepsin from the clarified lysate.
The Y band was completely lost. This is because the overexpressed protein is active
And has the ability to respond to binding to the inhibitor affinity matrix.
You. Elution of the matrix in DPDS was performed in the transfection studies.
The presence of a DNA dose-dependent increase in the carboxypeptidase activity of psin Y
showed that. Increased expression is directly related to the amount of cDNA transfected into cells.
Correlated.
These data indicate that the expression of the cDNA clone for cathepsin Y was approximately 31 kDa.
Move on SDS-PAGE and bind to the inhibitor affinity matrix, and
Resulting in overexpression of enzymatically active cathepsin Y that can be eluted.
Confirm.
Although the above invention has been described in detail for purposes of clarity of understanding, the appended claims
Obviously, modifications that are within the scope can be made.
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.6 識別記号 FI
A61K 38/00 C12Q 1/68 A
C12Q 1/68 C07D 209/20
// C07D 209/20 217/06
217/06 A61K 37/02
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),CA,JP
(72)発明者 マッコンローグ,リサ
アメリカ合衆国 カリフォルニア 94127,
サンフランシスコ,ジュアニタ ウェイ
283
(72)発明者 タツノ,グウェン
アメリカ合衆国 カリフォルニア 94611,
オークランド,パインウッド ロード
5910
(72)発明者 アンダーソン,ジョン
アメリカ合衆国 カリフォルニア 94132,
サンフランシスコ,バスケアリ ドライブ
21
(72)発明者 セムコ,クリストファー エム.エフ.
アメリカ合衆国 カリフォルニア 94539,
フレモント,カーペンター コート 2361
(72)発明者 クライスラ,スザンナ
アメリカ合衆国 カリフォルニア 94132,
ブリスバーン,サン ブルーノ アベニュ
ー 448−1/2──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI A61K 38/00 C12Q 1/68 A C12Q 1/68 C07D 209/20 // C07D 209/20 217/06 217/06 217/06 A61K 37 / 02 (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), CA, JP (72) Inventor MacConlogue, Lisa United States of America California 94127, San Francisco, Juanita Way 283 (72) Inventor Tatsuno, Gwen United States of America 94611, Auckland, Pinewood Road 5910 (72) Inventor Anderson, John United States of America 94132, San Francisco, Basqueri Dry 21 (72) inventor Semco, Christopher M.. F. United States of America California 94539, Fremont, Carpenter Court 2361 (72) Inventor Chrysler, Susanna United States of America 94132, Brisbane, San Bruno Avenue 448-1 / 2.