JPS6320840B2 - - Google Patents

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JPS6320840B2
JPS6320840B2 JP60037842A JP3784285A JPS6320840B2 JP S6320840 B2 JPS6320840 B2 JP S6320840B2 JP 60037842 A JP60037842 A JP 60037842A JP 3784285 A JP3784285 A JP 3784285A JP S6320840 B2 JPS6320840 B2 JP S6320840B2
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JP
Japan
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cadmium
cysteinyl
glutamyl
heavy metal
caddistain
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JP60037842A
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Yukimasa Hayashi
Akira Murasugi
Kazutama Nakagawa
Toshio Goto
Minoru Isobe
Kunio Imai
Naoto Kondo
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AICHIKEN
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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(産業上の利用分野) 本発明は、新規な、還元作用を有する直鎖状ペ
プチドとその製造方法に関する。 (従来の技術) 経口摂取等により人体に取り込まれたカドミウ
ム等の重金属元素が種々の障害を引き起すことは
良く知られている。又、人体に放射線治療を施す
場合、放射線の照射によつて人体内でラジカル反
応が誘起され、有害な酸素ラジカルを生成するこ
とが知られている。 そして、人体内において、活性なチオール基
(−SH)を有するL−システインやグルタチオン
が、前記の重金属元素と結合したり、酸化還元反
応によつて前記の活性なラジカルを還元して不活
性化することにより、前記の障害をある程度緩和
しているものと考えられる。 (発明が解決しようとする問題点) 然し、前記のL−システインは、そのチオール
基が人体内において酸化され易く、大部分がチオ
ール基相互間のジスルフイド結合(−S−S−)
の形成により不活性なL−シスチンとなるため、
前記の重金属元素との結合能力やラジカルの還元
能力は、事実上あまり期待できなかつた。 また、グルタチオンは実際に生体内において、
酸素ラジカルの還元消失の主役であるが、重金属
との結合力とか、還元力においても充分とはいえ
ない。 そこで本発明は、重金属と結合してこれを不活
性化するキレート剤、及びラジカルの還元剤とし
て人体内で高い活性を維持できるとともに、人体
に投与しても特段の副作用や毒性を伴わない新規
物質とその製造方法を提供することを、その解決
すべき技術的課題とする。 そして本発明者は、重金属毒性を中和する生体
物質の検索中に、酵母にカドミウムを結合する低
分子量のペプチドが誘導合成されるのを見出し、
本発明を完成した。 (問題点を解決するための手段) 上記課題を解決するための技術的手段は、化学
構造式 (式中、nは1または2のいずれかの整数を表わ
す。)で示される直鎖状ペプチドを提供すること、
及び分裂酵母(Schizosaccharomyces pombe)
を遷移族重金属元素の塩を含む培地で培養するこ
とにより、前記の直鎖状ペプチドを前記の遷移族
重金属元素との錯化合物として誘導合成させるこ
とである。 本発明の直鎖状ペプチドには、5個のアミノ酸
が縮合して成るγ−L−グルタミル−L−システ
イニル−γ−L−グルタミル−L−システイニル
−グリシンと、7個のアミノ酸が縮合して成るγ
−L−グルタミル−L−システイニル−γ−L−
グルタミル−L−システイニル−γ−L−グルタ
ミル−L−システイニル−グリシンとの2種類の
ペプチドが含まれるが、その他にも9個のアミノ
酸が縮合して成るγ−L−グルタミル−L−シス
テイニル−γ−L−グルタミル−L−システイニ
ル−γ−L−グルタミル−L−システイニル−γ
−L−グルタミル−L−システイニル−グリシン
が考えられる。これらの直鎖状ペプチドを以下、
カデイステインと総称し、又、上記の7個のアミ
ノ酸から成るものをカデイステインA、5個のア
ミノ酸から成るものをカデイステインBと呼ぶ。 尚、本発明の製造方法によつて、前記の化学構
造式においてnが4以上の整数で示されるペプチ
ドも誘導合成される可能性がある。 次に、本発明の製造方法に使用する微生物とし
て分裂酵母(Schizosaccharomyces pombe)が
挙げられるが、重金属結合性の蛋白或いはペプチ
ドの誘導合成が、生物体に普遍的に認められる防
衛反応であると考えられる点より、分裂酵母以外
の酵母や、他種の微生物を使用しても本発明の直
鎖状ペプチドを誘導合成することが可能であると
考えられる。 培地は、酵母の培養に通常使用されるもので良
く、例えばペプトン等を用いた栄養培地、或いは
既知の組成の合成培地が用いられる。尚、流動性
のない寒天培地より、液体培地を用いた方が、分
裂酵母の繁殖並びにカデイステインの誘導合成が
容易であるので、カデイステインの回収上、有利
である。 培地には遷移族重金属元素の塩が添加される。
この遷移族重金属元素の塩としては、カドミウ
ム、銅、亜鉛、鉛、水銀等の解離度の高い塩、例
えば無機酸との塩が用いられる。リン酸カドミウ
ム等の解離度の低い塩は有効ではない。最も有効
な塩の一例として、塩化カドミウムCdCl2を挙げ
ることができる。遷移族重金属元素の添加量は重
金属元素の種類により差異があるが、培地に対し
て約0.02〜2ミリモル濃度である。添加量が前記
範囲より少ない場合はカデイステインの誘導合成
が行なわれず、多い場合は酵母の生育が不良とな
り好ましくない。酵母の培養は通常の場合と同様
に約25〜35℃において振盪培養などの好気的条件
にて行なわれる。培養時間は約10〜24時間程度で
ある。 本発明の製造方法により得られるカデイステイ
ンと遷移族重金属元素との錯化合物の可能な構造
モデルの例として、第1図又は第2図に示すもの
が挙げられる。第1図、第2図において、太線は
カデイステインAを示し、又、遷移族重金属元素
として、カドミウムが示されている。 尚、カデイステインB、或いは前記の9個のア
ミノ酸より構成される直鎖状ペプチドも、同様な
結合形式で錯化合物を形成するものと思われる。 そして、これらの錯化合物は、その構造の如何
に拘らず、強酸性下において、例えば塩酸によつ
てPH2に調整すると、解離して遊離状態のカデイ
ステインを生ずるので、これを公知の低分子量ペ
プチドの分別手段、例えば分子量によつて分画す
る分子篩式のカラムによつて単離することができ
る。 (作用) カデイステインには、少なくとも2個のL−シ
ステインが含まれ、これらのL−システインのア
ミノ基はそれぞれL−グルタミン酸のγ位のカル
ボキシル基とペプチド結合を形成している。そし
て、構造式においては示されていないが、前記ペ
プチド結合の酸素原子が、その空間的な位置関係
より、L−システインのチオール基との間で水素
結合を形成するので、該チオール基が、通称のペ
プチドを構成するシステインや遊離状態のシステ
インにおけるチオール基に比し著しく安定化され
ている。 このような特性に基づくカデイステインの遷移
族重金属元素に対する解毒作用の一例を後に掲げ
る表1、及び第3図によつて示す。ロイシン転移
RNAにロイシンを結合させる酵素であるLRS
(ロイシン転移RNA合成酵素)は、第3図に示す
ように、カドミウムによつてその活性を阻害され
るが、LRSの添加前にその反応系にカデイステ
インを加えておくと、表1に示すように、LRS
に対するカドミウムの阻害作用が消失する。尚、
表1において、ロイシン−tRNAとはロイシンを
結合したロイシン転移RNAの生成量を示し、
LRSの活性を示すものである。又、同表中、
「beforeE」「afterE」とはそれぞれLRSの添加
前、添加後にカデイステインを加えた場合を示
し、又、表1でいうカデイステインとは、カデイ
ステインAとカデイステインBとの混合物(3:
2)を示す。
(Industrial Application Field) The present invention relates to a novel linear peptide having a reducing action and a method for producing the same. (Prior Art) It is well known that heavy metal elements such as cadmium, which are taken into the human body through oral ingestion, cause various disorders. Furthermore, when radiation therapy is applied to the human body, it is known that the irradiation of radiation induces radical reactions within the human body, producing harmful oxygen radicals. In the human body, L-cysteine and glutathione, which have active thiol groups (-SH), combine with the above-mentioned heavy metal elements or reduce the above-mentioned active radicals through redox reactions and become inactivated. By doing so, it is thought that the above-mentioned obstacles are alleviated to some extent. (Problems to be Solved by the Invention) However, the thiol group of L-cysteine is easily oxidized in the human body, and most of the thiol groups are formed by disulfide bonds (-S-S-) between the thiol groups.
becomes inactive L-cystine due to the formation of
The above-mentioned ability to bond with heavy metal elements and ability to reduce radicals were practically not very promising. In addition, glutathione actually has a
Although it plays a leading role in the reduction and disappearance of oxygen radicals, it cannot be said to have sufficient binding strength with heavy metals or reducing power. Therefore, the present invention is a novel chelating agent that binds to heavy metals and inactivates them, and a radical reducing agent that can maintain high activity in the human body and that does not cause any particular side effects or toxicity when administered to the human body. The technical problem to be solved is to provide substances and methods for their production. During the search for biological substances that neutralize heavy metal toxicity, the present inventor discovered that a low molecular weight peptide that binds cadmium was induced to be synthesized in yeast.
The invention has been completed. (Means for solving the problem) The technical means for solving the above problem is based on the chemical structural formula (wherein n represents an integer of 1 or 2);
and fission yeast (Schizosaccharomyces pombe)
By culturing the peptide in a medium containing a salt of a transition group heavy metal element, the linear peptide is induced to be synthesized as a complex compound with the transition group heavy metal element. The linear peptide of the present invention includes γ-L-glutamyl-L-cysteinyl-γ-L-glutamyl-L-cysteinyl-glycine, which is a condensation of five amino acids, and γ-L-glutamyl-L-cysteinyl-glycine, which is a condensation of five amino acids. becomes γ
-L-glutamyl-L-cysteinyl-γ-L-
It contains two types of peptides, glutamyl-L-cysteinyl-γ-L-glutamyl-L-cysteinyl-glycine, and γ-L-glutamyl-L-cysteinyl-, which is a condensation of nine amino acids. γ-L-glutamyl-L-cysteinyl-γ-L-glutamyl-L-cysteinyl-γ
-L-glutamyl-L-cysteinyl-glycine is considered. These linear peptides are described below.
They are collectively called cadeistein, and those consisting of the above seven amino acids are called cadeistein A, and those consisting of five amino acids are called cadeistein B. In addition, by the production method of the present invention, there is a possibility that a peptide in which n is an integer of 4 or more in the chemical structural formula described above can also be synthesized by induction. Next, the microorganism used in the production method of the present invention is Schizosaccharomyces pombe, and it is believed that the induced synthesis of heavy metal-binding proteins or peptides is a defense reaction universally recognized in living organisms. Therefore, it is considered possible to induce the synthesis of the linear peptide of the present invention using yeast other than fission yeast or other types of microorganisms. The medium may be one commonly used for culturing yeast, such as a nutrient medium using peptone or the like, or a synthetic medium with a known composition. It should be noted that using a liquid medium is more advantageous than an agar medium with no fluidity, since it is easier to propagate fission yeast and induce the synthesis of cadeistein. A salt of a transition group heavy metal element is added to the medium.
As the salt of this transition group heavy metal element, a salt with a high degree of dissociation such as cadmium, copper, zinc, lead, mercury, etc., for example, a salt with an inorganic acid is used. Less dissociated salts such as cadmium phosphate are not effective. As an example of the most effective salts, mention may be made of cadmium chloride CdCl2 . The amount of transition group heavy metal element added varies depending on the type of heavy metal element, but is approximately 0.02 to 2 mmol concentration relative to the medium. If the amount added is less than the above range, induced synthesis of caddistain will not take place, and if it is more than the above range, yeast growth will be poor, which is not preferable. Yeast cultivation is carried out under aerobic conditions, such as shaking culture, at about 25 to 35°C, as in the usual case. The culture time is about 10 to 24 hours. Examples of possible structural models of the complex compound of caddistain and a transition group heavy metal element obtained by the production method of the present invention include those shown in FIG. 1 or 2. In FIGS. 1 and 2, the bold line indicates caddistain A, and cadmium is shown as a transition group heavy metal element. Incidentally, it is thought that Cadeistein B or the above-mentioned linear peptide composed of nine amino acids also forms a complex compound in a similar bonding manner. Regardless of their structure, these complex compounds, when adjusted to pH 2 with hydrochloric acid under strong acidity, dissociate to produce caddistain in a free state. It can be isolated by means of fractionation, such as a molecular sieve column that fractionates by molecular weight. (Function) Cadeistein contains at least two L-cysteines, and the amino groups of these L-cysteines each form a peptide bond with the carboxyl group at the γ-position of L-glutamic acid. Although not shown in the structural formula, the oxygen atom of the peptide bond forms a hydrogen bond with the thiol group of L-cysteine due to its spatial position, so the thiol group It is significantly more stabilized than the thiol group in cysteine or free cysteine, which constitutes the commonly known peptide. An example of the detoxifying effect of caddistain against transition group heavy metal elements based on such characteristics is shown in Table 1 and FIG. 3 below. Leucine transfer
LRS, an enzyme that attaches leucine to RNA
As shown in Figure 3, the activity of leucine transfer RNA synthetase (leucine transfer RNA synthetase) is inhibited by cadmium, but if caddestein is added to the reaction system before adding LRS, In, LRS
The inhibitory effect of cadmium on still,
In Table 1, leucine-tRNA indicates the amount of leucine-bound leucine transfer RNA produced;
This shows the activity of LRS. Also, in the same table,
"beforeE" and "afterE" indicate the case where caddistain was added before and after the addition of LRS, respectively, and caddistain in Table 1 refers to a mixture of caddistain A and caddistain B (3:
2) is shown.

【表】 表1より、カデイステインがカドミウムと結合
することにより、酵素の活性に対するカドミウム
の阻害作用を封じていることが明らかである。 次に、このようにして形成されたカデイステイ
ンと重金属元素との錯化合物の安定性についてみ
た結果を第4図に示す。同図は、カデイステイン
とカドミウムの錯化合物の解離度を250ナノメー
トル(nm)の波長での比吸光度のPHによる低下
によつて観察したもので、図中、BP1,BP2,
GSH,MT−1のグラフはそれぞれ第1図に示
す構造モデルに係る物質(以下、BP1という)、
第2図に示す構造モデルに係る物質(以下、BP
2と言う。)、グルタチオンとカドミウムとの錯化
合物、マウスのメタロチオネイン−1とカドミウ
ムとの錯化合物のそれぞれの吸光度変化を示す。
尚、後二者の物質は、カデイステインと類似の重
金属結合活性を有するものとして公知の天然ペプ
チドである。この結果によれば、BP1,BP2は
グルタチオンの錯化合物に比し著しく安定で、し
かも人体のPHである中性付近においては全く解離
せず、特にBP1の安定性は分子量が約10倍であ
るマウスのメタロチオネイン−1と同等であるこ
とが示され、又、人体に投与されたカデイステイ
ンがカドミウムとの錯化合物を形成した場合に
も、それらは極めて安定していると考えられる。 更に、カデイステインのカドミウムに対するこ
のような親和性は、その還元作用の強さを示唆し
ているので、これを確めるためにカデイステイン
の酸化還元電位を測定したところ、表2の結果を
得た。
[Table] From Table 1, it is clear that caddestein blocks the inhibitory effect of cadmium on enzyme activity by binding to cadmium. Next, FIG. 4 shows the stability of the complex compound of caddistain and heavy metal element thus formed. The figure shows the degree of dissociation of a complex compound of caddistain and cadmium observed by the decrease in specific absorbance at a wavelength of 250 nanometers (nm) depending on the pH.
The graphs of GSH and MT-1 are the substances related to the structural model shown in Figure 1 (hereinafter referred to as BP1), respectively.
Materials related to the structural model shown in Figure 2 (hereinafter referred to as BP)
Say 2. ), shows the absorbance changes of a complex compound of glutathione and cadmium, and a complex compound of mouse metallothionein-1 and cadmium, respectively.
The latter two substances are natural peptides known to have heavy metal binding activity similar to that of caddistain. According to these results, BP1 and BP2 are significantly more stable than glutathione complexes, and do not dissociate at all near neutral pH, which is the pH of the human body, and the stability of BP1 is particularly high because its molecular weight is approximately 10 times greater. It has been shown to be equivalent to mouse metallothionein-1, and it is believed that caddestein is extremely stable when administered to humans and forms complexes with cadmium. Furthermore, the affinity of caddeistein for cadmium suggests its strong reducing action, so to confirm this, we measured the redox potential of caddeistein and obtained the results shown in Table 2. .

【表】 上記の測定はPH7.0の50ミリモル濃度のナトリ
ウム−リン酸緩衝液中で、20℃において、ミカエ
リス槽を用いて、酸化剤としてのフエリシアン化
カリウムによつて滴定することにより行なつたも
のである。尚、同条件下で還元剤としてのヒドロ
亜硫酸ナトリウムによつて滴定した結果も、同様
な数値を示した。表2に示すカデイステインA、
Bの負の電位の高さは、カデイステインがグルタ
チオンに比しても還元作用が著しく強いことを示
すものである。 以上に述べたカデイステインの遷移族金属元素
に対する親和性と、強力な還元作用とは水素結合
により安定化された前記のチオール基の存在によ
つてもたらされるものであり、このためカデイス
テインは人体に有害なカドミウム、銅、亜鉛、
鉛、水銀等の重金属元素に対する解毒作用を示
し、又、人体に対する放射線照射によりラジカル
反応が誘起されて人体に有害な酸素ラジカルが生
成することを、その還元作用によつて防止するの
である。 次に、カデイステインA、Bはいずれも化学構
造上グルタチオンの誘導体であり、かつ人体内で
見出されるアミノ酸であるグリシン、L−グルタ
ミン酸、L−システインより構成されている点、
及び生物体内で誘導合成される物質である点よ
り、人体に対する毒性或いは有害な副作用を示さ
ないものと考えられる。 次に、本発明の直鎖状ペプチドは、有機化学的
な合成手段によることなく、微生物に簡単な無機
化合物を投与して誘導合成させ得るので、簡易、
迅速かつ安価に製造できる。 (実施例) 次に本発明の一実施例を説明する。 本実施例では、分裂酵母
(Schizosaccharomyces pombe)のうち、L972h
−株を使用した。本菌株は、寄託機関である
American Type Culture Collection(略称
ATCC)のカタログ(1984年第16版)に記載され
ており、本発明者がDr.U.Leupold(Institute fu¨r
Allgemeine Microbiologie、University of
Bern、Bern、Switzerland)の研究室より国立
名屋大学理学部柳島研究室に分与されたものを入
手したものである。 上記菌株の分裂酵母を綿栓したフラスコ内で1
ミリモル濃度の塩化カドミウムCdcl2を含む液体
培地で29℃において振盪培養した。培地は、1%
イーストエキス(酵母抽出物の乾燥粉末)、2%
ポリペプトン(動物肉のペプシンによる分解物)、
2%グルコースを水に溶解させたものであつた。 分裂酵母は、20時間経過頃までは増殖を続け、
取り込んだカドミウム量が培地1mlの細胞あたり
約5μgに達した。 これを時間を追つて集菌した。集菌方法は、遠
心分離により酵母を沈澱させ、液体培地と分別す
る方法によつた。 次に集菌した酵母を50ミリモル濃度のトリス塩
酸緩衝液(PH7.6)と0.1モル濃度の塩化カリウム
の混液中ですりつぶし、不溶性の残滓を遠心分離
で除くことにより酵母の抽出液を作つた。 この抽出液を、分子篩式のカラム(セフアデツ
クスG−50)で分画すると、カドミウムの大部分
は分子量約4100の位置及び分子量約1700の位置に
見出されたので、これらの物質を以下に述べる方
法で分析した。 即ち、前者、後者の物質についてそれぞれ原子
吸光分析によるカドミウムの測定、公知のいわゆ
るケルダール−ネスラー法によるペプチドの定量
及びアミノ酸分析を行なつたところ、前者の物質
は4個の単位ペプチドと6個のカドミウムを、後
者の物質は2個の単位ペプチドと2個のカドミウ
ムをそれぞれ1分子中に含んでいた。又、これら
の物質がイオウを含むらしい知見があつたので、
これらの物質の水溶液に塩酸を加え、解離するイ
オウを水酸化亜鉛に吸収させ硫化亜鉛とした。こ
れをP−アミノジメチル−アニリンと反応させて
メチレンブルーを生成させた。生成したメチレン
ブルーの分光分析の吸収極大の測定からイオウを
測定したところ、前者の物質が1分子中に1個の
不安定イオウを含むことが分つた。この結果、前
者の物質が第1図の構造モデルで示すBP1、後
者の物質が第2図の構造モデルで示すBP2であ
ることがわかつた。 次に、BP1,BP2の単位ペプチドの構造を知
るために、ペプチドのアミノ末端のアミノ酸にダ
ンシル基を付加した後、酸加水分解して逆相高性
能液体クロマトグラフイー(以下、HPLCと略称
する)によりダンシル化されたアミノ酸を検出す
る方法、ペプチドのカルボキシル末端のアミノ酸
を遊離させるカルボキシペプチダーゼにより単位
ペプチドを消化した後、遊離されたアミノ酸を
HPLCで検出する方法、及びグルタミン酸におけ
る遊離のカルボキシル基をアミノエチル化し、そ
のペプチドを酸加水分解して、HPLCにより、グ
ルタミン酸のα位とγ位のカルボキシル基のいず
れがアミノエチル化されていたかを知る方法、及
び、公知のいわゆるレイニイ−ニツケル法で処理
したペプチドをカルボキシペプチダーゼで分解し
て、HPLCにより、アミノ酸の種類と組成比を知
る方法によつてアミノ酸配列及び構造分析を行な
つた。 この結果、BP1とBP2の単位ペプチドは同一
物質、即ち前記のカデイステインAであり、又、
BP1,BP2には前記のカデイステインBも少量
含まれていることがわかつた。 そこで、カデイステインA、Bの構造の確認の
ため、推定した構造のペプチドを第5図に示す方
法によつて合成した。この方法は、いわゆるペプ
チドの段階的有機合成方法として公知のものであ
り、直鎖状ペプチドを構成するアミノ酸を、カル
ボキシル末端のものより順次、所定の反応基を保
護した状態で縮合させる通常の有機化学的合成法
である。図中、OB ZLはα位のカルボキシル基
を保護したベンジル基、B OCはアミノ基を保
護したブチロキシカルボニル基、MOBはチオー
ル基を保護したパラメトキシベンジル基、Trは
L−グルタミンのアミノ基を保護したトリチル基
(トリフエニルメチル基)を示し、図中の1はト
リフルオロ酢酸とアニソールの3:1の混液にそ
れぞれのアミノ酸或いはペプチドを0℃で溶解し
て10分後にヘキサンを加えて生成物を沈澱させる
操作、図中の2は前記の沈澱物をジクロロヘキシ
ルカーボジイミドとジクロロメタンの混液に溶か
して後、乾燥させる操作、図中の3は、同図にそ
れぞれProtected1、Protected2として示された、
保護基を付加したカデイステインA、カデイステ
インBをそれぞれフツ化水素酸の溶液中で加水分
解して保護基を除いた後、エーテル抽出でカデイ
ステインA、カデイステインBを単離する操作を
示す。 そして分裂酵母で誘導合成したカデイステイン
A、カデイステインBと、これに対応して有機合
成したカデイステインA、カデイステインBにつ
き、円偏光二色性スペクトル、逆相高性能クロマ
トグラフイー、分子中のプロトンについての核磁
気共鳴スペクトルを比較した処、第6図乃至第1
0図に示す結果によつて、それぞれ同一物質であ
めことを確認した。尚、各図中、「合成CdA」、
「合成CdB」、「天然CdA」、「天然CdB」として示
すグラフは、それぞれ有機合成によるカデイステ
インA、同カデイステインB、分裂酵母で誘導合
成されたカデイステインA、同カデイステインB
のグラフである。そして、第6図、第7図は円偏
光二色性スペクトル(CDスペクトル)を示し、
横軸はナノメーター単位の波長、縦軸の〔θ〕と
は直線偏光をだ円偏光に変える光学活性を示す。
又、第8図は逆相高性能クロマトグラフイーを示
し、同図中CdA,CdBのピークが合成CdA、天
然CdAと合成CdB、天然CdBについてそれぞれ
一致した。次に第9図a,b、第10図a,bは
それぞれ合成CdA、天然CdAと合成CdB、天然
CdBのプロトンについての核磁気共鳴スペクトル
を対比したもので、図中の横軸はいわゆる化学シ
フトを百万分の1(ppm)として示したものであ
る。又、第9図b、第10図bにおいて、「imp」
で示すピークは前記の分裂酵母からBP1又はBP
2を抽出する際に用いたトリス塩酸緩衝液が不純
物として残存したためのピークである。 次にカデイステインA、カデイステインBの物
性に関しては、これらの物質を純物質として得た
とき、そのチオール基が分子間でジスルフイド結
合を形成して重合するため、正確な物性の測定が
困難であるので、チオール基をパラメトキシベン
ジル基で保護した状態で測定した処、カデイステ
インAは融点131℃、トリクロロメタンの1.5g/
ml水溶液中においてナトリウムのD線で測定した
旋光度が−12.4゜、又カデイステインBは融点107
℃、同上の旋光度が−1.05゜であつた。 次に、分裂酵母Schizosaccharomyces pombe
の各菌株においてカデイステインの誘導合成が一
般的に認められるか否かを見るために、採取源の
異なる公知の7種類の野生型の菌株、即ち、前記
のL972h-の他、IFO−0345、L975h+、L975h90
M210h+、M216h-、M216h+の7種類の菌株のそ
れぞれについて行なつた実施例を説明する。 なお、上記の各菌株のうち、IFO−0345株は寄
託機関である財団法人発酵研究所(略称IFO、大
阪市淀川区十三本町2丁目17番85号)のカタログ
(1984年第7版)に記載されており、L975h+株は
前記したATCCのカタログに記載されている。ま
た、L975h+株はL972h-株と共に前記した経路に
より入手し、L975h90株、M210h+株、M216h-
株、M216h+株はDr.H.Gutz(Institute for
Molecular Biology、The University of
Texas at Dallas、Dallas、Texas 75230)の研
究室より前記した柳島研究室に分与されたもので
あり、さらにIFO−0345株は前記のIFOから入手
したものである。 これらの実施例においては、カドミウムを含む
培地での成育が悪い菌株もあり得ることを考慮し
て、液体培地に含まれる塩化カドミウムを0.1ミ
リモル濃度とし、対数増殖期にある各菌株の菌を
前記の実施例と同様の条件下で20時間にわたつて
培養し、誘導合成されたカデイステインを定量し
た。その結果を表3に示す。
[Table] The above measurements were carried out in a 50 mmolar sodium-phosphate buffer with a pH of 7.0 at 20°C using a Michaelis bath by titration with potassium ferricyanide as an oxidizing agent. It is something. Incidentally, the results of titration using sodium hydrosulfite as a reducing agent under the same conditions also showed similar values. Cadeistein A shown in Table 2,
The high negative potential of B indicates that caddistain has a significantly stronger reducing effect than glutathione. The above-mentioned affinity of cadeistein for transition group metal elements and its strong reducing action are brought about by the presence of the aforementioned thiol groups stabilized by hydrogen bonds, and for this reason cadeistein is harmful to the human body. cadmium, copper, zinc,
It has a detoxifying effect on heavy metal elements such as lead and mercury, and its reducing effect prevents the generation of oxygen radicals that are harmful to the human body due to radical reactions induced by radiation exposure to the human body. Next, both Cadeistein A and B are derivatives of glutathione in their chemical structure, and are composed of glycine, L-glutamic acid, and L-cysteine, which are amino acids found in the human body.
Since it is a substance that is induced and synthesized within living organisms, it is considered that it does not exhibit toxicity or harmful side effects to the human body. Next, the linear peptide of the present invention can be synthesized easily by administering a simple inorganic compound to microorganisms without using organic chemical synthesis means.
Can be manufactured quickly and cheaply. (Example) Next, an example of the present invention will be described. In this example, among fission yeast (Schizosaccharomyces pombe), L972h
- strains were used. This strain has been deposited with
American Type Culture Collection (abbreviation)
ATCC) catalog (16th edition, 1984), and the inventor is Dr. U. Leupold (Institute fu¨r
Allgemeine Microbiologie, University of
It was obtained from the laboratory of Dr. Bern, Bern, Switzerland, which was distributed to the Yanagishima laboratory of the Faculty of Science, Naiya University. 1 of fission yeast of the above strain in a flask plugged with cotton.
The cells were cultured with shaking at 29° C. in a liquid medium containing millimolar cadmium chloride Cdcl 2 . Medium is 1%
Yeast extract (dry powder of yeast extract), 2%
Polypeptone (animal meat degraded by pepsin),
It was 2% glucose dissolved in water. Fission yeast continues to proliferate until around 20 hours have passed.
The amount of cadmium taken up reached approximately 5 μg per cell in 1 ml of medium. Bacteria were collected over time. The bacterial collection method was to precipitate the yeast by centrifugation and separate it from the liquid medium. Next, the collected yeast was ground in a mixture of 50 mmolar Tris-HCl buffer (PH7.6) and 0.1 molar potassium chloride, and the insoluble residue was removed by centrifugation to prepare a yeast extract. . When this extract was fractionated using a molecular sieve column (Sephadex G-50), most of the cadmium was found at the molecular weight position of approximately 4100 and the molecular weight position of approximately 1700.These substances are described below. The method was analyzed. Specifically, the former and latter substances were measured for cadmium by atomic absorption spectrometry, peptide quantification and amino acid analysis by the known so-called Kjeldahl-Nessler method, and it was found that the former substance contained four unit peptides and six unit peptides. The latter substance contained two unit peptides and two units of cadmium in one molecule. Also, there was knowledge that these substances seem to contain sulfur, so
Hydrochloric acid was added to an aqueous solution of these substances, and the dissociated sulfur was absorbed into zinc hydroxide to form zinc sulfide. This was reacted with P-aminodimethyl-aniline to produce methylene blue. Sulfur was measured by spectroscopically measuring the maximum absorption of the methylene blue produced, and it was found that the former substance contained one unstable sulfur element in one molecule. As a result, it was found that the former substance was BP1 shown in the structural model of FIG. 1, and the latter substance was BP2 shown in the structural model of FIG. 2. Next, in order to understand the structure of the unit peptides of BP1 and BP2, a dansyl group was added to the amino terminal amino acid of the peptide, followed by acid hydrolysis and reversed-phase high performance liquid chromatography (hereinafter abbreviated as HPLC). ) is a method for detecting dansylated amino acids, in which a unit peptide is digested by carboxypeptidase, which liberates amino acids at the carboxyl terminus of the peptide, and then the liberated amino acids are
Detection method using HPLC, aminoethylation of free carboxyl groups in glutamic acid, acid hydrolysis of the peptide, and determination by HPLC of whether the carboxyl group at the α or γ position of glutamic acid was aminoethylated. Amino acid sequence and structural analysis were carried out by a method in which the types and composition ratios of amino acids were determined by HPLC after peptides treated with the known Rainy-Nitzkel method were decomposed with carboxypeptidase. As a result, the unit peptides of BP1 and BP2 are the same substance, that is, the above-mentioned caddistain A, and
It was found that BP1 and BP2 also contained a small amount of the above-mentioned caddistain B. Therefore, in order to confirm the structures of Cadeistein A and B, peptides with the estimated structures were synthesized by the method shown in FIG. This method is known as a so-called stepwise organic synthesis method for peptides, and is a conventional organic synthesis method in which amino acids constituting a linear peptide are sequentially condensed, starting from the carboxyl terminal, while protecting a predetermined reactive group. It is a chemical synthesis method. In the figure, OB ZL is a benzyl group with a protected carboxyl group at the α position, B OC is a butyloxycarbonyl group with a protected amino group, MOB is a paramethoxybenzyl group with a protected thiol group, and Tr is an amino group of L-glutamine. represents a protected trityl group (triphenylmethyl group), and 1 in the figure is obtained by dissolving each amino acid or peptide in a 3:1 mixture of trifluoroacetic acid and anisole at 0°C, and adding hexane after 10 minutes. The operation of precipitating the product, 2 in the figure, is the operation of dissolving the precipitate in a mixture of dichlorohexyl carbodiimide and dichloromethane, and then drying it. 3 in the figure is shown as Protected 1 and Protected 2, respectively. Ta,
A procedure is shown in which Kadeistein A and Kadeistein B to which protective groups have been added are hydrolyzed in a solution of hydrofluoric acid to remove the protecting groups, and then Kadeistein A and Kadeistein B are isolated by ether extraction. Then, we investigated circular dichroism spectra, reversed-phase high performance chromatography, and protons in the molecules of Kadeistein A and Kadeistein B, which were induced and synthesized in fission yeast, and the corresponding organically synthesized Kadeistein A and Kadeistein B. Comparison of nuclear magnetic resonance spectra, Figures 6 to 1
Based on the results shown in Figure 0, it was confirmed that they were made from the same substance. In addition, in each figure, "synthetic CdA",
The graphs shown as "Synthetic CdB", "Natural CdA", and "Natural CdB" are respectively organically synthesized Cadeistein A and Cadeistein B, and induced synthesis of Cadeistein A and Cadeistein B in fission yeast.
This is a graph of Figures 6 and 7 show circular dichroism spectra (CD spectra),
The horizontal axis represents the wavelength in nanometers, and the vertical axis [θ] represents the optical activity of converting linearly polarized light into elliptical polarized light.
Moreover, FIG. 8 shows reverse phase high performance chromatography, and in the figure, the peaks of CdA and CdB coincided with those of synthetic CdA, natural CdA, synthetic CdB, and natural CdB, respectively. Next, Fig. 9 a, b and Fig. 10 a, b show synthetic CdA, natural CdA, synthetic CdB, and natural CdA, respectively.
This is a comparison of nuclear magnetic resonance spectra for protons of CdB, and the horizontal axis in the figure shows the so-called chemical shift in parts per million (ppm). Also, in Figures 9b and 10b, "imp"
The peak indicated by is BP1 or BP from the above-mentioned fission yeast.
This peak is due to the Tris-HCl buffer used in extracting 2 remaining as an impurity. Next, regarding the physical properties of Kadeistein A and Kadeistein B, when these substances are obtained as pure substances, their thiol groups form disulfide bonds between molecules and polymerize, making it difficult to measure their physical properties accurately. , measured with the thiol group protected by para-methoxybenzyl group, caddistain A has a melting point of 131°C and 1.5 g of trichloromethane/
The optical rotation measured by the D-line of sodium in a ml aqueous solution is -12.4°, and the melting point of Cadistein B is 107.
℃, and the optical rotation of the same as above was −1.05°. Next, the fission yeast Schizosaccharomyces pombe
In order to see whether the induced synthesis of cadeistein was generally observed in each strain, we tested seven known wild-type strains from different sources, namely L972h - mentioned above, IFO-0345, and L975h. + , L975h 90 ,
Examples will be described for each of seven types of bacterial strains: M210h + , M216h - , and M216h + . Of the above strains, IFO-0345 strain is included in the catalog (7th edition, 1984) of the Fermentation Research Institute (abbreviated as IFO, 2-17-85 Jusanhonmachi, Yodogawa-ku, Osaka), which is the depositary institution. The L975h + strain is listed in the ATCC catalog mentioned above. In addition, the L975h + strain was obtained along with the L972h - strain by the route described above, and 90 L975h strains, M210h + strain, and M216h -
strain, M216h + strain was obtained from Dr. H. Gutz (Institute for
Molecular Biology, The University of
The IFO-0345 strain was obtained from the above-mentioned IFO. In these Examples, taking into consideration that some bacterial strains may grow poorly in a medium containing cadmium, the concentration of cadmium chloride contained in the liquid medium was set to 0.1 mmol, and each bacterial strain in the logarithmic growth phase was The cells were cultured for 20 hours under the same conditions as in Example 1, and the induced and synthesized cadeistein was quantified. The results are shown in Table 3.

【表】 上記の表3のように7種類の菌株の全てについ
てカデイステインの誘導合成を見ることができた
ので、分裂酵母(Schizosaccharomyces
pombe)に属するものであれば、カデイステイ
ンを誘導合成させることができるものと考えられ
る。 (発明の効果) 本発明の直鎖状ペプチドは、新規な重金属解毒
剤、放射線照射の予後剤として活性し得る。又、
排水処理における重金属捕集等にも利用可能であ
る。 また、本発明の製造方法により、上記の直鎖状
ペプチドを簡易、迅速、安価に製造できる。
[Table] As shown in Table 3 above, we were able to observe the induced synthesis of caddistain in all seven strains.
pombe), it is thought that caddistain can be induced to be synthesized. (Effects of the Invention) The linear peptide of the present invention can act as a novel heavy metal antidote and a prognostic agent for radiation irradiation. or,
It can also be used to collect heavy metals in wastewater treatment. Moreover, the above-mentioned linear peptide can be produced easily, rapidly, and inexpensively by the production method of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及び第2図はカデイステインとカドミウ
ムとの錯化合物の可能な構造モデルの結合状態を
示す説明図、第3図は塩化カドミウム投与による
酵素LRSの活性の阻害を示すグラフ、第4図は
カデイステインや対照物質とカドミウムとの錯化
合物の各PHにおける解離度を、比吸光度として示
すグラフ、第5図はカデイステインの有機化学的
合成法を示す計画図、第6図及び第7図はそれぞ
れ合成及び天然のCdA,CdBの円偏光二色性ス
ペクトルを対比して示すグラフ、第8図はカデイ
ステインの逆相高性能クロマトグラフを示すも
の、第9図a,b、第10図a,bはそれぞれ合
成及び天然のCdA,CdBの核磁気共鳴スペクト
ルを対比して示すグラフである。
Figures 1 and 2 are explanatory diagrams showing the bonding state of a possible structural model of a complex compound of caddistein and cadmium, Figure 3 is a graph showing inhibition of enzyme LRS activity by administration of cadmium chloride, and Figure 4 is A graph showing the degree of dissociation at each pH of caddeistein and a complex compound of a reference substance and cadmium as specific absorbance. Figure 5 is a schematic diagram showing the organic chemical synthesis method of cadeistein. Figures 6 and 7 are the respective synthesis methods. and a graph showing a comparison of the circular dichroism spectra of natural CdA and CdB. Figure 8 shows a reversed phase high performance chromatograph of caddistain. Figure 9 a, b, and Figure 10 a, b. 1 is a graph showing comparative nuclear magnetic resonance spectra of synthetic and natural CdA and CdB, respectively.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 化学構造式 (式中、nは1または2のいずれかの整数を表わ
す。)で示される直鎖状ペプチド。 2 γ−L−グルタミル−L−システイニル−γ
−L−グルタミル−L−システイニル−グリシン
である特許請求の範囲第1項記載の直鎖状ペプチ
ド。 3 γ−L−グルタミル−L−システイニル−γ
−L−グルタミル−L−システイニル−γ−L−
グルタミル−L−システイニル−グリシンである
特許請求の範囲第1項記載の直鎖状ペプチド。 4 分裂酵母(Schizosaccharomyces pombe)
を遷移族重金属元素の塩を含む培地で培養するこ
とにより、化学構造式 (式中、nは1または2のいずれかの整数を表わ
す。)で示される直鎖状ペプチドを、前記遷移族
重金属元素との錯化合物として誘導合成させる直
鎖状ペプチドの製造方法。 5 遷移族重金属元素がカドミウムである特許請
求の範囲第4項記載の直鎖状ペプチドの製造方
法。
[Claims] 1. Chemical structural formula (wherein n represents an integer of 1 or 2). 2 γ-L-glutamyl-L-cysteinyl-γ
-L-glutamyl-L-cysteinyl-glycine.The linear peptide according to claim 1, which is -L-glutamyl-L-cysteinyl-glycine. 3 γ-L-glutamyl-L-cysteinyl-γ
-L-glutamyl-L-cysteinyl-γ-L-
The linear peptide according to claim 1, which is glutamyl-L-cysteinyl-glycine. 4 Schizosaccharomyces pombe
By culturing in a medium containing salts of transition group heavy metal elements, the chemical structural formula (In the formula, n represents an integer of 1 or 2.) A method for producing a linear peptide, which comprises induction synthesis of a linear peptide as a complex compound with the transition group heavy metal element. 5. The method for producing a linear peptide according to claim 4, wherein the transition group heavy metal element is cadmium.
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