JPS5813158B2 - ペプチドの製造方法 - Google Patents

ペプチドの製造方法

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JPS5813158B2
JPS5813158B2 JP51100189A JP10018976A JPS5813158B2 JP S5813158 B2 JPS5813158 B2 JP S5813158B2 JP 51100189 A JP51100189 A JP 51100189A JP 10018976 A JP10018976 A JP 10018976A JP S5813158 B2 JPS5813158 B2 JP S5813158B2
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磯和義員
栗田英昭
佐藤正成
市川哲也
森馨
大森宗樹
木原啓一
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Sagami Chemical Research Institute
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Sagami Chemical Research Institute
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はペプチドの製造方法に関し、特に酵素を触媒と
するペプチドの合成方法に関する。
従来のペプチドを合成する代表的な方法としてはカルボ
キシル活性法に基づくアジド法、混合酸無水物法、カル
ボジイミド法、活性エステル法、酸塩化物法を挙げるこ
とができる。
しかし、これらの従来法ではカルボキシル末端アミノ酸
残基におけるラセミ化および副反応の生起、温度制御、
溶媒の選択をはじめアミン保護基およびカルボキシル保
護基の性質、アミノ酸側鎖の官能基に及ぼす影響等を考
慮しなければならず工業的には種々の問題かある。
フラグメント縮合法はペプチド合成反応をフラグメント
ごとに分割でき不慮の失敗による損失を最小限にくいと
めることができるばかりでなく工業的には有利な点が多
い。
しかし、フラグメント縮合法ではラセミ化を起こす可能
性のない唯一のアミノ酸であるグリシンがカルボキシル
末端に在る場合はよいが、それ以外のアミノ酸の場合に
はラセミ化の生起が避けられないという重大な欠点を有
するものである。
ペプチドの製造においてラセミ化を避けることは最も重
要な問題であり、反応中にラセミ化が起った場合には生
成物を不純にし、不必要な異性体の除去を要し工業的に
は不利となる。
前述のペプチド結合形成に関する従来法のうち、アジド
法はラセミ化を起こしにくい唯一の方法である点で利用
価値が高いが他の方法に比較して操作が煩雑であり、ヒ
ドラジド生成工程において副反応が生起し、そのため収
率では必ずしも優れているとはいえない。
前述の純有機化学的方法とは別にパパインおよびキモト
リプシンによるペプチド結合の生成が報告されている。
(たとえばJ.S.Fruton“Advances
in Protein Chemistry”Vol5
,Academic Press Inc.NewYo
rkN.Y.1949) この方法を反応式で示すと次ぎのとおりである。
前記(1)〜(3)の従来法において共通している事項
は(■)のいわゆるアミン成分の末端に結合しているフ
エニルアミノ基は容易に脱離しえない基であり、一旦形
成したペプチドから脱離するには激しい条件下での加水
分解が要求され、結局ペプチド鎖の開裂が生起するとい
う重大な欠陥があり、したがって、これらの方法をペプ
チド合成に利用することは不可能と考えられていた。
また、(4)の方法はトランスアミデーションおよびト
ランスペブチデーションという副反応を伴い、実用的で
ないことが報告されている。
〔たとえばR.B.Johnston等;J.Biol
.Chem,185,629(1950)およびJ.S
.Fruton等;J.Biol.Chem.204,
891(1953)〕 すなわち(4)の方法ではアミン成分の末端に結合して
いる酸アミド体の第1級アミン基がパパインによるアミ
ダーゼ作用を促進させるものである。
したがって前記の方法は、いずれもアミン成分の末端カ
ルボキシル基の保護基がアニリドまたは第1級アミドの
結合を形成する場合においてパパインまたはキモトリプ
シンがペプチド結合形成の触媒作用を有することを示す
学術的意義を有するに止り、オリゴペプチド、ポリペプ
チドの合成に対する可能性を示すものではなかった。
本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、
その目的は所望のオリゴペプチドまたはポリペプチドを
簡単な操作で高純度かつ高収率で製造する方法を提供す
ることである。
すなわち本発明は、セリンプロテイナーゼに属する酵素
の存在下に一般式X−A−OH(式中Xは末端アミン基
の保護基であり、Aはアミノ酸残基またはペプチド残基
である)で示されるN末端に保護基を有するアミノ酸ま
たはペプチドと一般式H−B−Y(式中Yは第3級アル
コキシ基、置換または非置換ベンジルオキシ基、置換ま
たは非置換ベンジルアミノ基、置換または非置換ベンズ
ヒドリルオキシ基および置換または非置換ベンズヒドリ
ルアミン基よりなる群から選ばれた末端カルボキシル基
の保護基であり、BはAと同一のまたは異なるアミノ酸
残基またはペプチド残基である)で示されるC末端に保
護基を有するアミノ酸またはペプチドとを緩衝液の不在
下に塩基又は塩基及び酸を添加して水性溶液中セリンプ
ロテイナーゼが酵素活性を示すpHを維持して反応させ
ることを特徴とする一般式X−A−B−Y(式中X,A
,B,Yは前記定義と同一である)で示されるペプチド
の製造方法である。
本発明について概説すると、本発明で使用されるセリン
プロテイナーゼ(Serine proteinase
)に属する酵素としてはズブチリシン(Subtili
sin)、アスベルギウス・アルカリ・プロテイナーゼ
(Aspergillus alkaline pro
teinase)、エラスターゼ(Elastase)
、α−リテックプロテイナーゼ(α−Lytic pr
oteinase)およびキモトリプシン(Chymo
tryps in)が例示される。
これらの酵素はインシュリンB鎖の加水分解について検
討されLeu(15)−Tyr(16)およびTyr(
16)−Leu(17)に対して高い活性が報告され、
またアシルアミノ酸エステルに対してもエステラーゼ活
性を示している。
B.Subtilisおよびその近縁菌より生産される
サブチリシンにはCorsbery,Ncva.BPN
’′のタイプがあり、その放線菌、カビ等より単離され
たアルカリプロテイナーゼが知られている。
出発物質として使用される一般式X−A−OH(式中X
は末端アミノ基の保護基であり、Aはアミノ酸残基また
はペプチド残基である)で示されるアミノ酸またはペプ
チドは前記(1)〜(4)の既知方法に示される(1)
に相当する化合物であり、本明細書では以下この化合物
を酸成分という。
酸成分においてAはアミノ酸およびそのペプチドの残基
を意味し、アミノ酸としてはペプチド合成の分野で使用
されるグリシン、アラニン、バリンノルバリン、ロイシ
ン、イソロイシン、ノルロイシンのようなモノアミノモ
ノカルボン酸、セリン、スレオニン、ホモセリンのよう
なオキシアミノ酸、メチオニン、側鎖官能基の保護され
たシスチン又はシステインのようなイオウを含むアミノ
酸、側鎖カルボキシル基の保護されたアスパラギン酸又
はグルタミン酸のようなモノアミノジカルボン酸、(側
鎖アミン基の保護された)オルニチン、リジン又はアル
ギニンのようなジアミノモノカルボン酸などの脂肪族ア
ミノ酸並にフエニルアラニン、チロシンのような芳香族
核またはヒスチジン、トリプトファンのような複素環を
もつアミノ酸が例示され、本明細書ではこの分野で通常
使用される略号により表示され、ペプチドについても同
様である。
カルボキシ成分の遊離末端アミン基に対する保護基とし
ては第3級アルコシカルボニル、たとえば第3級プチル
オキシカルボニル(Boc−)、第3級アミルオキシカ
ルボニル(t−Aoc−)など置換または非置換ベンジ
ルオキシカルボニル、たとえばベンジルオキシカルボニ
ル(z−)、P−メトキシベンジルオキシカルボニル(
PMZ−)、3,5−ジメトキシベンジルオキシカルボ
ニル〔Z(OMe)2−〕、2, 4,6−トリメチル
ベンジルオキシカルボニル(TMZ−)、P−フエニル
アゾベンジルオキシカルボニル(PZ−)、P−トルエ
ンスルホニル(Tos−)、o−ニトロフェニルスルフ
エニル(Nps−)などが代表的な例として挙げられる
酸成分は遊離酸として反応系に添加されるが反応系のp
H条件において電離しうる塩として添加されてもよい。
一方の出発物質として使用される一般式H−B−Yで示
されるアミノ酸またはペプチドは前記(1)〜(4)の
既知方法で示される(■)の化合物に相当する化合物で
あり、本明細書では以下アミン成分といい、BはAと同
一のまたは異なるアミノ酸またはペプチドの残基を示す
アミン成分におけるカルボキシル基の保護基としては第
3級アルコキシ基、たとえば第3級ブトキシ(−OBu
−t)、置換または非置換ベンジルオキシ基たとえばベ
ンジルオキシ(OBzl)、置換または非置換ベンズヒ
ドリルオキシ基たとえばベンズヒドリルオキシ(−OB
h)、置換または非置換ベンジルアミン基たとえば2−
4−ジメトキシベンジルアミノ(−NHDMB)、置換
または非置換ベンズヒドリルアミノ基たとえばベンズヒ
ドリルアミノ(−NHBh)等を用いる。
これらのアミン成分のカルボキシル末端の保護基は本発
明で用いる酵素すなわちセリンプロテイナーゼに属する
酵素のエステラーゼ作用を受けないものであることを要
する。
本発明で用いる酸成分及びアミン成分はすでに述べたこ
とから明らかなようにアミノ酸又はペプチド残基の側鎖
に官能基のある場合を含むものである。
この場合これらの官能基を保護するのが望ましいことが
多く、その保護基としては、ω−アミノ基(Nω)の保
護にはNω−ベンジルオキシカルボニル(Nω−Z)、
t−ブトキシカルボニル(Nω−Boc)及びトシル(
Nω−Toc)などを、アルギニンのN−グアニジン基
(NG)の保護にはニトロ基のほかNG−ベンジルオキ
シカルボニル(NG−Z)およびNG,NG−ジベンジ
ルオキシカルボニル(NG−Z−Z)などを、イミダゾ
ール核(Nim)の保護にはNim−ベンジル(Nim
−Bzl)及びトシル(Nim−Tos)などを、ω−
カルボキシル基の保護にはω−ベンジルオキシ(−OB
zl)などを、またオキシアミノ酸の水酸基が保護され
る必要のある場合には脂肪族、芳香族アミノ酸の別なく
、o−エーテル型、たとえばo−ベンジル基(OBzl
)などを使用することができ、システインのメルカプト
基のS−保護基としてはS−ベンジル基(SBzl)な
どが使用できる。
本明細書でいう保護基は少なくとも導入された基が反応
に際して安定であることおよび生成物から容易に脱離で
き、その脱離の際に副反応を生起しないことの条件を満
すことが必要である。
出発物質のカルボキシ成分およびアミン成分は前記の保
護基を有するほか、アミン成分のNα−アミン基は遊離
の場合は勿論、塩酸塩、臭化水素酸塩、しゆう酸塩、P
−トルエンスルホン酸塩および酢酸塩などの無機または
有機酸塩の形態のいずれのものを使用してもよい。
本発明においてペプチド結合を生成する脱水縮合反応は
水性溶液中、本発明で用いる酵素が酵素活性を示すpH
の範囲で実施することが必要である。
この範囲はほぼpH7乃至9程度の範囲である。
本発明において、反応溶液のpHをこの範囲に維持する
ために、緩衝液を使用することなく、塩基又は塩基及び
酸を反応溶液に添加する。
具体的には、反応装置に反応溶液のpHを検出する手段
と塩基及び酸を供給する手段とを設け、検出した反応溶
液のpHに応じて、これに調節された量の塩基を供給し
、pHが9程度を超えた場合には酸を供給する。
出発物質は一般にアミン成分1モルに対して酸成分0.
8〜2モル好ましくは1〜1.5モルの割合で用いるこ
れらの出発物質が水性溶媒に溶け難い場合にはメタノー
ル、エタノールのようなアルコール、ジメチルホルムア
ミド、ジオキサン、テトラヒドロフラン、ジメチルスル
ホキシド等の溶媒を加えてその溶解性を改善することが
できる。
この場合その添加量は本発明の酵素反応を阻害しない程
度に止める必要があり、通常水1重量部に対して溶媒1
重量部以下を用いる。
本発明の反応は水性溶媒中で進行し、反応生成物が相対
的にこれに対する溶解度の小さくなる系であることが必
要で、好ましくは反応生成物が難溶または不溶となる系
である。
反応に要する酵素量はアミン成分1mmolに対して1
0〜500mg、望ましくは100〜400mgである
反応温度は酵素活性を維持する観点から一般に20〜5
5℃である。
前記の条件で反応を実施することにより、反応は円滑に
進行し通常1〜24時間で完結する。
生成物は反応系外に析出するので容易に単離することが
できる。
次に本発明を実施例について説明するが、本発明はこれ
によりなんら限定されるものではない。
実施例 1 Z−Phe−Val−OH 398.5mg(1m m
ol)及びH−Phe−Val−OBut320.4m
g(1m mol)をフラスコ中で水10mlに懸濁し
た。
これにpHメーターのガラス電極を挿入し、水酸化ナト
リウム水溶液(1/10規定)を滴下してpHを7.5
〜8.0に調節しながら、ナガーゼ150mgを添加し
、フラスコを振盪して固形分を溶解させた。
これを38℃で20時間振盪して反応させた。
この間ガラス電極pHメーターにより反応液のpHを測
定し、水酸化ナトリウム水溶液(1/10規定)を添加
して反応液のpHを7.5〜8に保持した。
析出した結晶を濾別し、水、希塩酸(1規定)、水、ア
ンモニア水(7%)及び水で順次洗浄後乾燥した。
これを酢酸エチル−石油エーテルより再結晶し、m.p
.130〜145℃を有するZ−Phe−Val−Ph
e−Val−OBut190mgを得た。
収率27.1%。実施例 2 Z−Phe−Tyr−OH 471.5mg(1m m
ol)及びH−Phe−Val−OBut 320.4
mgをフラスコ中で水10mlに懸濁した。
これにpHメーターのガラス電極を挿入し、水酸化ナト
リウム水溶液(1/10規定)を滴下して、pHを7.
5〜8.0に調節しながらナガーゼ150mgを添加し
、フラスコを振盪して固形分を溶解させた。
これを38℃で20時間振盪して反応させた。
この間にガラス電極pHメーターにより反応液のpHを
測定し、希塩酸(1/10規定)を添加して反応液のp
Hを7.5〜8に保持した。
析出した結晶を濾別し、水、希塩酸(1規定)、水、ア
ンモニア水(7%)及び水で順次洗浄後乾燥した。
これを酢酸エチル−石油エーテルより再結晶し、m.p
.155℃を有するZ−Phe−Tvr−Phe−Va
l−OBut 230mgを得た。
収率30%。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 セリンプロテイナーゼに属する酵素の存在下に一般
    式X−A−OH(式中Xは末端アミノ基の保護基であり
    、Aはアミノ酸残基またはペプチド残基である)で示さ
    れるN末端に保護基を有するアミノ酸またはペプチドと
    一般式H−B−Y(式中Yは第3級アルコキシ基、置換
    または非置換ベンジルオキシ基、置換または非置換ペン
    ジルアミノ基、置換または非置換ベンズヒドリルオキシ
    基および置換または非置換ベンズヒドリルアミノ基より
    なる群から選ばれた末端カルポキシル基の保護基であり
    、BはAと同一のまたは異なるアミノ酸残基またはペプ
    チド残基である)で示されるC末端に保護基を有するア
    ミノ酸またはペプチドとを緩衝液の不在下に塩基又は塩
    基及び酸を添加して水性溶液中セリンプロテイナーゼが
    酵素活性を示すpHを維持して反応させることを特徴と
    する一般式X−A−B−Y(式中X,A,B,Yは前記
    定義と同一である)で示されるペプチドの製造方法。 2 反応をpH7〜9で行う特許請求の範囲第1項記載
    の製造方法。 3 セリンプロテイナーゼがズブチリシン、アスペルギ
    ウス・アルカリ・プロテイナーゼ、エラスターゼ、α−
    リテツクプロテイナーゼ、キモトリプシンまたはこれら
    の混合物である特許請求の範囲第1項または第2項記載
    の製造方法。 4 アミノ酸残基またはペプチド残基を示すA及びBが
    それぞれ同一の又は異なる、脂肪族のモノアミノモノカ
    ルボン酸、オキシアミノ酸、イオウを含むアミノ酸、モ
    ノアミノジカルボン酸若しくはジアミノモノカルボン酸
    の残基、芳香環を有するアミノ酸の残基、複素環を有す
    るアミノ酸の残基またはこれらのアミノ酸残基からなる
    オリゴ若しくはポリペプチド残基である特許請求の範囲
    第1項乃至第3項のいずれかの項記載の製造方法。 5 脂肪族モノアミノモノカルボシ酸がグリシン、アラ
    ニン、バリン、ノルバリン、ロイシン、イソロイシン又
    はノルロイシンであり、脂肪族オキシアミ/′酸がセリ
    ン、スレオニン又はホモセリンであり、脂肪族のイオウ
    を含むアミノ酸がメチオニン、側鎖官能基の保護された
    シスチン又はシステインであり、脂肪族モノアミノジカ
    ルボン酸が側鎖カルボキシル基の保護されたアスパラギ
    ン酸又はグルタミン酸であり、脂肪族ジアミノモノカル
    ボン酸が(側鎖アミン基の保護された)オルニチン、リ
    ジンまたはアルギニンであり、芳香環を有するアミノ酸
    がフエニルアラニン又はチロシンであり、かつ複素環を
    有するアミノ酸がヒスチジン又はトリプトファンである
    特許請求の範囲第4項記載の製造方法。
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JPS5725200A (en) * 1980-07-19 1982-02-09 Sanyo Electric Co Ltd Generater

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