JPWO2006062173A1 - Bcl-xL heterodimer-inhibiting peptide that promotes anticancer drug action and screening method thereof - Google Patents

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Abstract

RXXX(Xは疎水性アミノ酸)のアミノ酸配列を有し、8〜40個のアミノ酸残基からなり、アミノ酸配列に含まれる塩基性アミノ酸の残基数が5以下であるペプチド、または、YQVARMLRRVADQMASのアミノ酸配列からなるペプチドを有効成分とする、Bcl-xLとBakまたはBadとのヘテロダイマーの形成を阻害することにより、抗癌剤治療を助長する薬剤。A peptide having an amino acid sequence of RXXX (X is a hydrophobic amino acid), consisting of 8 to 40 amino acid residues, and the number of basic amino acid residues contained in the amino acid sequence is 5 or less, or an amino acid of YQVARMLRRVADQMAS A drug that promotes anticancer drug treatment by inhibiting heterodimer formation between Bcl-xL and Bak or Bad, which comprises a peptide comprising a sequence as an active ingredient.

Description

本発明は、抗癌剤作用を助長するBcl-xLへテロダイマー阻害ペプチド及びそのスクリーニング方法に関する。The present invention relates to a Bcl-x L heterodimer-inhibiting peptide that promotes anticancer drug action and a screening method thereof.

抗癌治療として化学療法や放射線療法が用いられている。これらの治療により、癌細胞はアポトーシスを起こし死滅する。しかし、Bcl-2やBcl-xLなどのアポトーシス抑制性タンパク質が過剰に発現している癌細胞においては、これらのタンパク質がアポトーシスを阻害し、抗癌治療の効率を低下させる。したがって、Bcl-2やBcl-xLの機能を阻害する薬剤は、抗癌治療を助長する機能をもつと期待される(非特許文献1)。例えば、Bcl-2遺伝子を標的としたアンチセンスオリゴヌクレオチドによるBcl-2の発現抑制により、抗癌剤の効果が増大した例が知られている(非特許文献2)。Chemotherapy and radiation therapy are used as anticancer treatments. These treatments cause cancer cells to die and die. However, in cancer cells overexpressing apoptosis-suppressing proteins such as Bcl-2 and Bcl-x L , these proteins inhibit apoptosis and reduce the efficiency of anticancer treatment. Therefore, a drug that inhibits the function of Bcl-2 or Bcl-x L is expected to have a function of promoting anticancer treatment (Non-patent Document 1). For example, an example in which the effect of an anticancer agent is increased by suppressing the expression of Bcl-2 with an antisense oligonucleotide targeting the Bcl-2 gene is known (Non-patent Document 2).

Bcl-2やBcl-xLはアポトーシス促進性のタンパク質であるBak, Bax, Bad, およびBad などとヘテロダイマーを形成し、これらのアポトーシス促進作用を消失させる。したがって、Bcl-2やBcl-xLのアポトーシス抑制作用を消失させるには、ヘテロダイマー形成を阻害すればよいものと推測できる。これらのヘテロダイマーは、Bcl-2やBcl-xLのBH1、BH2、およびBH3ドメインが形成する疎水性のポケットに、Bak, Bax, Bad, およびBadのBH3ドメインがはまり込むことによって形成される。Bak, Bax, Bad, およびBadのBH3ドメインから抽出した16残基程度からなるペプチドは、Bcl-2およびBcl-xLの疎水性ポケットに結合できる。これらのペプチドは競合的にヘテロダイマーの形成を阻害し、アポトーシス促進作用を示す。したがって、これらのペプチドは抗癌治療を助長する潜在的な能力をもつ。Bcl-2 and Bcl-x L form heterodimers with Bak, Bax, Bad, and Bad, which are pro-apoptotic proteins, and eliminate these pro-apoptotic actions. Therefore, it can be inferred that heterodimer formation may be inhibited in order to eliminate the apoptosis-suppressing action of Bcl-2 or Bcl-x L. These heterodimers are formed by the BH3 domains of Bak, Bax, Bad, and Bad intercalating into the hydrophobic pockets formed by the BH1, BH2, and BH3 domains of Bcl-2 and Bcl-x L. . A peptide consisting of about 16 residues extracted from the BH3 domain of Bak, Bax, Bad, and Bad can bind to the hydrophobic pockets of Bcl-2 and Bcl-x L. These peptides competitively inhibit the formation of heterodimers and show pro-apoptotic effects. Thus, these peptides have the potential to facilitate anticancer therapy.

Bcl-2およびBcl-xLの疎水性ポケットに結合する小分子化合物が報告されている。それらはantimycin A、BH3I-1、およびBH3I-2である(非特許文献3)。上に述べたペプチドのBcl-2およびBcl-xLへの親和性は、解離定数で10-7M程度であるのに対し、これらの小分子化合物の結合は10-6 M程度であり、薬剤として利用するには親和性が弱い。
Huang, Oncogene (2000), 19, 6627-6631 Jansen et al., Nature Medicine (1998), 4, 232-234 Zheng, Nature Cell Biology (2001) 3, E1-E3
Small molecule compounds have been reported that bind to the hydrophobic pockets of Bcl-2 and Bcl-x L. They are antimycin A, BH3I-1, and BH3I-2 (Non-patent Document 3). The affinity of the above-mentioned peptides for Bcl-2 and Bcl-x L is about 10 -7 M in terms of dissociation constant, whereas the binding of these small molecule compounds is about 10 -6 M, Affinity is weak to use as a drug.
Huang, Oncogene (2000), 19, 6627-6631 Jansen et al., Nature Medicine (1998), 4, 232-234 Zheng, Nature Cell Biology (2001) 3, E1-E3

本発明は、ヘテロダイマーの形成を阻害することにより、抗癌剤治療を助長する薬剤を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the chemical | medical agent which promotes anticancer agent treatment by inhibiting formation of a heterodimer.

非特許文献3に記載されている、Bcl-2およびBcl-xLの疎水性ポケットに結合する化合物の構造は似ていないため、結合部位がわずかにずれている可能性がある。このような場合は、小分子化合物とBcl-2あるいはBcl-xLが結合した複合体の構造を解析し、結合様式を正確に把握することが重要である。2つの異なる結合様式を組み合わせた様式で結合する化合物を設計することにより、より高い親和性でBcl-2やBcl-xLに結合する薬剤を開発できると考えられるからである。Since non-patent is described in Reference 3, the structure of compounds that bind to the hydrophobic pocket of Bcl-2 and Bcl-x L are not similar, there is a possibility that the binding site is slightly offset. In such a case, it is important to analyze the structure of a complex in which a small molecule compound and Bcl-2 or Bcl-x L are bound to accurately grasp the binding mode. This is because it is considered that a drug that binds to Bcl-2 or Bcl-x L with higher affinity can be developed by designing a compound that binds in a manner that combines two different binding modes.

このような背景を踏まえ、試験管内ウイルス(in vitro virus)法を用い、Bcl-xLに結合するペプチドの取得を試みた。その結果、Badタンパク質に対して競合的にBcl-xLに結合する数種類の新規のペプチドが取得された。これらのペプチドは天然に存在するBH3ドメイン由来のペプチドと配列が異なっており、Bcl-xLへの結合様式が異なると推測される。これらの知見に基づき、本発明は完成した。本発明は、下記のものを提供する。Based on this background, we attempted to obtain peptides that bind to Bcl-x L using the in vitro virus method. As a result, several novel peptides that bind to Bcl-x L competitively with the Bad protein were obtained. These peptides are different in sequence from naturally occurring peptides derived from the BH3 domain, and are presumed to have different binding modes to Bcl-x L. Based on these findings, the present invention has been completed. The present invention provides the following.

1. RXXX(Xは疎水性アミノ酸)(配列番号48)のアミノ酸配列を有し、8〜40個のアミノ酸残基からなり、アミノ酸配列に含まれる塩基性アミノ酸の残基数が5以下であるペプチドを有効成分とするBcl-xLヘテロダイマー形成阻害剤。1. A peptide having an amino acid sequence of RXXX (X is a hydrophobic amino acid) (SEQ ID NO: 48), consisting of 8 to 40 amino acid residues, wherein the number of basic amino acid residues contained in the amino acid sequence is 5 or less Bcl-x L heterodimer formation inhibitor as an active ingredient.

2. 配列番号4、5、6、7、9、10、11、12および16のいずれかのアミノ酸配列からなるペプチドを有効成分とするBcl-xLヘテロダイマー形成阻害剤。2. Bcl-x L heterodimer formation inhibitor which uses as an active ingredient the peptide which consists of one of the amino acid sequences of sequence number 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12 and 16.

3. 配列番号18のアミノ酸配列からなるペプチドを有効成分とするBcl-xLヘテロダイマー形成阻害剤。3. Bcl-x L heterodimer formation inhibitor which uses the peptide which consists of an amino acid sequence of sequence number 18 as an active ingredient.

4. RXXX(Xは疎水性アミノ酸)(配列番号48)のアミノ酸配列を有し、8〜40個のアミノ酸残基からなり、アミノ酸配列に含まれる塩基性アミノ酸の残基数が5以下であるペプチドを有効成分とする抗癌剤作用助長剤。   4). A peptide having an amino acid sequence of RXXX (X is a hydrophobic amino acid) (SEQ ID NO: 48), consisting of 8 to 40 amino acid residues, wherein the number of basic amino acid residues contained in the amino acid sequence is 5 or less Anticancer agent action promoter as an active ingredient.

5. 配列番号4、5、6、7、9、10、11、12および16のいずれかのアミノ酸配列からなるペプチドを有効成分とする抗癌剤作用助長剤。   5. An anticancer agent action promoter comprising, as an active ingredient, a peptide comprising any one of the amino acid sequences of SEQ ID NOs: 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, and 16.

6. 配列番号18のアミノ酸配列からなるペプチドを有効成分とする抗癌剤作用助長剤。   6). An anticancer agent action promoting agent comprising a peptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 18 as an active ingredient.

7. (1)ペプチドをコードするDNAのライブラリーを準備し、(2)そのライブラリーから、DNAとそのDNAによりコードされるペプチドとが結合した分子のライブラリーを調製し、(3)Bcl-xLに結合するペプチドを含む分子を選択し、(4)選択された分子のDNAをテンプレートとしてPCRによりDNAを増幅し、(5)増幅されたDNAを工程(2)のライブラリーとして用いて、(2)から(4)の工程を繰り返すことを含む、Bcl-xLに結合するペプチドをスクリーニングする方法であって、DNAのライブラリーは、(NNS)n(Nは、A,T,GおよびCの等量混合物、SはGおよびCの等量混合物、nは8〜24の整数)の塩基配列を有するDNAからなる前記方法。7). (1) Prepare a library of DNA encoding the peptide, (2) Prepare a library of molecules in which the DNA and the peptide encoded by the DNA are bound, (3) Bcl-x Select a molecule containing a peptide that binds to L , (4) amplify the DNA by PCR using the DNA of the selected molecule as a template, (5) use the amplified DNA as a library in step (2), A method for screening a peptide that binds to Bcl-x L , comprising repeating steps (2) to (4), wherein a library of DNA is (NNS) n (N is A, T, G And an equivalent mixture of C, S is an equivalent mixture of G and C, and n is an integer of 8 to 24).

8. DNAのライブラリーが、XXVXRXLXXXXDXIXX(Xは、NNS(Nは、A,T,GおよびCの等量混合物、SはGおよびCの等量混合物)によりコードされるアミノ酸)(配列番号29)のアミノ酸配列からなるペプチドをコードするDNAからなる7記載の方法。   8). The library of DNA is XXVXRXLXXXXDXIXX (where X is an amino acid encoded by NNS (N is an equal mixture of A, T, G and C, S is an equal mixture of G and C)) (SEQ ID NO: 29) 8. The method according to 7, comprising DNA encoding a peptide having an amino acid sequence.

NNSライブラリーの模式図Schematic diagram of NNS library NNSライブラリーの塩基配列NNS library nucleotide sequence NNSライブラリーの構築方法How to build an NNS library Bakライブラリーの説明Bak library description 試験管内選択実験In-vitro selection experiment DHFR融合ペプチドの構築Construction of DHFR fusion peptide 取得ペプチドの結合実験Binding experiment of acquired peptide プルダウンアッセイ実験方法Pull-down assay experiment method プルダウンアッセイ実験結果(電気泳動写真)Pull-down assay results (electrophoresis photo) Badと取得ペプチドのBcl-xL結合に関する競合実験結果(電気泳動写真)Results of competition experiments on Bcl-x L binding between Bad and the acquired peptide (electrophoresis photo) GST-Bcl-xLと蛍光化Bakペプチドの結合実験結果Results of binding experiment between GST-Bcl-x L and fluorescent Bak peptide Bakペプチドと取得ペプチドのBcl-xL結合に関する競合実験結果Results of competition experiments on Bcl-x L binding between Bak peptide and acquired peptide

本明細書における、塩基およびアミノ酸の一文字記号は、WIPO Standard ST.25によるものである。   In this specification, the one-letter symbols for bases and amino acids are those according to WIPO Standard ST.25.

本発明の阻害剤および助長剤の有効成分は、RXXX(Xは疎水性アミノ酸)(配列番号48)のアミノ酸配列を有し、8〜40個のアミノ酸残基からなり、アミノ酸配列に含まれる塩基性アミノ酸の残基数が5以下であるペプチドである。   The active ingredient of the inhibitor and facilitator of the present invention has an amino acid sequence of RXXX (X is a hydrophobic amino acid) (SEQ ID NO: 48), consists of 8 to 40 amino acid residues, and is a base contained in the amino acid sequence It is a peptide having 5 or less residues of sex amino acids.

疎水性アミノ酸とは、疎水性の側鎖をもつアミノ酸で、フェニルアラニン、トリプトファン、チロシン、システイン、メチオニン、アラニン、バリン、イソロイシン、ロイシン、プロリンなどを示す。
塩基性アミノ酸とは、アルギニン、リジンなどを示す。塩基性アミノ酸の残基数は5以下、好ましくは4以下である。また、塩基性アミノ酸の残基数は、ペプチドを構成する全残基の25%以下であることが好ましい。塩基性アミノ酸含有量が多いと、Bcl-xLの正電荷部分と反発してしまい、Bcl-xLと結合できないことがある。
The hydrophobic amino acid is an amino acid having a hydrophobic side chain and includes phenylalanine, tryptophan, tyrosine, cysteine, methionine, alanine, valine, isoleucine, leucine, proline and the like.
The basic amino acid refers to arginine, lysine and the like. The number of basic amino acid residues is 5 or less, preferably 4 or less. In addition, the number of basic amino acid residues is preferably 25% or less of all residues constituting the peptide. When many basic amino acid content, will repel a positively charged moiety of the Bcl-x L, it may not be possible to bind the Bcl-x L.

上記ペプチドの例としては、配列番号4、5、6、7、9、10、11、12および16のいずれかのアミノ酸配列からなるペプチドが挙げられる。
上記ペプチドは、血液等の生物学的液体に可溶のものが好ましい。
Examples of the peptide include peptides consisting of any one of the amino acid sequences of SEQ ID NOs: 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, and 16.
The peptide is preferably soluble in a biological fluid such as blood.

本発明の阻害剤および助長剤の有効成分は、また、配列番号18のアミノ酸配列を有するペプチドである。   The active ingredient of the inhibitor and facilitator of the present invention is also a peptide having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 18.

有効成分のペプチドは、医薬的に許容可能な担体を用いて製剤(医薬組成物)にすることができる。医薬的に許容可能な担体としては、賦形剤または基剤などが挙げられる。また、製剤は、通常に用いられる添加剤を含んでいてもよい。剤形は、投与経路に応じて適宜選択される。製剤には、有効成分のペプチドと、他の抗癌剤と別個に包装して一体としたものも包含される。また、有効成分の投与量は、対象とする抗癌剤治療、患者の状態などにより適宜選択される。本発明の阻害剤または助長剤は、抗癌剤治療を受けているまたは受ける予定の患者に投与することができる。   The peptide of the active ingredient can be made into a preparation (pharmaceutical composition) using a pharmaceutically acceptable carrier. Examples of the pharmaceutically acceptable carrier include an excipient or a base. Moreover, the formulation may contain the additive used normally. The dosage form is appropriately selected depending on the administration route. Formulations include the active ingredient peptide and other anticancer agents that are separately packaged and integrated. The dose of the active ingredient is appropriately selected depending on the intended anticancer drug treatment, the patient's condition, and the like. Inhibitors or facilitators of the invention can be administered to patients who are receiving or willing to receive anticancer drug treatment.

本発明は、また、Bcl-xLに結合するペプチドをスクリーニングする方法、すなわち、(1)ペプチドをコードするDNAのライブラリーを準備し、(2)そのライブラリーから、DNAとそのDNAによりコードされるペプチドとが結合した分子のライブラリーを調製し、(3)Bcl-xLに結合するペプチドを含む分子を選択し、(4)選択された分子のDNAをテンプレートとしてPCRによりDNAを増幅し、(5)増幅されたDNAを工程(2)のライブラリーとして用いて、(2)から(4)の工程を繰り返すことを含む、Bcl-xLに結合するペプチドをスクリーニングする方法を提供する。The present invention also provides a method for screening a peptide that binds to Bcl-x L , that is, (1) preparing a library of DNAs encoding the peptides, and (2) encoding DNA and DNA from the library. Prepare a library of molecules bound to the peptides to be synthesized, (3) select molecules containing peptides that bind to Bcl-x L , and (4) amplify DNA by PCR using the DNA of the selected molecules as a template And (5) using the amplified DNA as a library in step (2) and providing a method for screening peptides that bind to Bcl-x L , including repeating steps (2) to (4) To do.

本発明の方法においては、標的物質として、Bcl-xLを用いること、DNAのライブラリーとして特定の構成のものを用いる他は、in vitro virus法に基づくスクリーニング法(例えば、WO 02/48347、特開2002-176987参照)に従って行うことができる。in vitro virusおよびスクリーニング法について説明する。In the method of the present invention, except that Bcl-x L is used as a target substance and a DNA library having a specific structure is used, a screening method based on the in vitro virus method (for example, WO 02/48347, Japanese Patent Laid-Open No. 2002-176987). In vitro virus and screening method will be explained.

in vitro virusは、対応付け分子とも呼ばれ、in vitro virus法による対応付け分子は、機能解析、機能改変等の対象となるタンパク質を含む表現型分子と、該タンパク質をコードする核酸を含む遺伝子型分子とが結合してなる。遺伝子型分子は、タンパク質をコードする領域を、その領域の塩基配列が翻訳され得るような形態で有するコード分子と、スペーサー部とが結合してなる。説明の便宜のため、対応付け分子における、表現型分子に由来する部分、スペーサー分子に由来する部分、および、コード分子に由来する部分をそれぞれ、デコード部、スペーサー部およびコード部と呼ぶ。また、遺伝子型分子における、スペーサー分子に由来する部分、および、コード分子に由来する部分をそれぞれ、スペーサー部およびコード部と呼ぶ。   In vitro virus is also referred to as a mapping molecule, and a mapping molecule by the in vitro virus method is a phenotype molecule containing a protein to be subjected to functional analysis or functional modification, and a genotype containing a nucleic acid encoding the protein. Combining with molecules. A genotype molecule is formed by binding a coding molecule having a region encoding a protein in such a form that the base sequence of the region can be translated, and a spacer part. For convenience of explanation, a part derived from a phenotype molecule, a part derived from a spacer molecule, and a part derived from a coding molecule in the mapping molecule are referred to as a decoding part, a spacer part, and a coding part, respectively. Moreover, the part derived from the spacer molecule and the part derived from the coding molecule in the genotype molecule are referred to as a spacer part and a coding part, respectively.

この態様におけるスペーサー分子は、核酸の3'末端に結合できるドナー領域と、ドナー領域に結合した、ポリエチレングリコールを主成分としたPEG領域と、PEG領域に結合した、ペプチド転移反応によってペプチドと結合し得る基を含むペプチドアクセプター領域とを含む。PEG領域はなくてもよい。   In this embodiment, the spacer molecule binds to the peptide by a peptide transfer reaction that binds to the donor region that can bind to the 3 ′ end of the nucleic acid, the PEG region mainly composed of polyethylene glycol bound to the donor region, and the PEG region. And a peptide acceptor region containing the resulting group. There may be no PEG area.

核酸の3'末端に結合できるドナー領域は、通常、1以上のヌクレオチドからなる。ヌクレオチドの数は、通常には1〜15、好ましくは1〜2である。ヌクレオチドはリボヌクレオチドでもデオキシリボヌクレオチドでもよい。   The donor region that can bind to the 3 ′ end of a nucleic acid usually consists of one or more nucleotides. The number of nucleotides is usually 1-15, preferably 1-2. The nucleotide may be ribonucleotide or deoxyribonucleotide.

ドナー領域の5'末端の配列は、ライゲーション効率を左右する。コード部とスペーサー部をライゲーションさせるためには、少なくとも1残基以上を含むことが必要であり、ポリA配列をもつアクセプターに対しては、少なくとも1残基のdC(デオキシシチジル酸)または2残基のdCdC(ジデオキシシチジル酸)が好ましい。塩基の種類としては、C>U又はT>G>Aの順で好ましい。   The sequence at the 5 ′ end of the donor region affects the ligation efficiency. In order to ligate the coding part and the spacer part, it is necessary to contain at least one residue. For an acceptor having a poly A sequence, at least one residue of dC (deoxycytidylic acid) or 2 The residue dCdC (dideoxycytidylic acid) is preferred. The base type is preferably C> U or T> G> A.

PEG領域はポリエチレングリコールを主成分とするものである。ここで、主成分とするとは、PEG領域に含まれるヌクレオチドの数の合計が20塩基以下、又は、ポリエチレングリコールの平均分子量が400以上であることを意味する。好ましくは、ヌクレオチドの合計の数が10塩基以下、又は、ポリエチレングリコールの平均分子量が2000以上であることを意味する。   The PEG region is mainly composed of polyethylene glycol. Here, the main component means that the total number of nucleotides contained in the PEG region is 20 bases or less, or the average molecular weight of polyethylene glycol is 400 or more. Preferably, it means that the total number of nucleotides is 10 bases or less, or the average molecular weight of polyethylene glycol is 2000 or more.

PEG領域のポリエチレングリコールの平均分子量は、通常には、400〜30,000、好ましくは1,000〜10,000、より好ましくは2,000〜8,000である。ここで、ポリエチレングリコールの分子量が約400より低いと、このスペーサー分子に由来するスペーサー部を含む遺伝子型分子を対応付け翻訳したときに、対応付け翻訳の後処理が必要となることがあるが(Liu, R., Barrick, E., Szostak, J.W., Roberts, R.W. (2000) Methods in Enzymology, vol. 318, 268-293)、分子量1000以上、より好ましくは2000以上のPEGを用いると、対応付け翻訳のみで高効率の対応付けができるため、翻訳の後処理が必要なくなる。また、ポリエチレングリコールの分子量が増えると、遺伝子型分子の安定性が増す傾向があり、特に分子量1000以上で良好であり、分子量400以下ではDNAスペーサーと性質がそれほどかわらず不安定となることがある。   The average molecular weight of polyethylene glycol in the PEG region is usually 400 to 30,000, preferably 1,000 to 10,000, and more preferably 2,000 to 8,000. Here, when the molecular weight of polyethylene glycol is lower than about 400, when a genotype molecule containing a spacer part derived from this spacer molecule is associated and translated, a post-process of associated translation may be required ( Liu, R., Barrick, E., Szostak, JW, Roberts, RW (2000) Methods in Enzymology, vol. 318, 268-293). Since high-efficiency association can be performed only by translation, post-translation processing is not necessary. In addition, when the molecular weight of polyethylene glycol increases, the stability of genotype molecules tends to increase, especially when the molecular weight is 1000 or higher, and when the molecular weight is 400 or lower, the DNA spacer may not be so characteristic and unstable. .

ペプチドアクセプター領域は、ペプチドのC末端に結合できるものであれば特に限定されないが、例えば、ピューロマイシン、3'-N-アミノアシルピューロマイシンアミノヌクレオシド(3'-N-Aminoacylpuromycin aminonucleoside, PANS-アミノ酸)、例えばアミノ酸部がグリシンのPANS-Gly、バリンのPANS-Val、アラニンのPANS-Ala、その他、全アミノ酸に対応するPANS-全アミノ酸が利用できる。また、化学結合として3'-アミノアデノシンのアミノ基とアミノ酸のカルボキシル基が脱水縮合した結果形成されたアミド結合でつながった3'-N-アミノアシルアデノシンアミノヌクレオシド(3'-Aminoacyladenosine aminonucleoside, AANS-アミノ酸)、例えばアミノ酸部がグリシンのAANS-Gly、バリンのAANS-Val、アラニンのAANS-Ala、その他、全アミノ酸に対応するAANS-全アミノ酸が利用できる。また、ヌクレオシドまたはヌクレオシドとアミノ酸のエステル結合したものなども利用できる。その他、ヌクレオシドまたはヌクレオシドに類似した化学構造骨格を有する物質と、アミノ酸またはアミノ酸に類似した化学構造骨格を有する物質を化学的に結合可能な結合様式のものなら全て利用することができる。   The peptide acceptor region is not particularly limited as long as it can bind to the C-terminus of the peptide. For example, puromycin, 3'-N-aminoacylpuromycin aminonucleoside (PANS-amino acid) For example, PANS-Gly whose amino acid part is glycine, PANS-Val of valine, PANS-Ala of alanine, and other PANS-all amino acids corresponding to all amino acids can be used. In addition, 3'-Aminoacyladenosine aminonucleoside (AANS-amino acid, 3'-Aminoacyladenosine aminonucleoside, formed by dehydration condensation of the amino group of 3'-aminoadenosine and the carboxyl group of amino acid as a chemical bond For example, AANS-Gly having an amino acid part of glycine, AANS-Val of valine, AANS-Ala of alanine, and other AANS-all amino acids corresponding to all amino acids can be used. Further, a nucleoside or a nucleoside and an amino acid ester-bonded one can be used. In addition, nucleoside or a substance having a chemical structure skeleton similar to nucleoside and an amino acid or a substance having a chemical structure skeleton similar to amino acid can be used as long as they can be chemically bonded.

ペプチドアクセプター領域は、好ましくは、ピューロマイシンもしくはその誘導体、又は、ピューロマイシンもしくはその誘導体と1残基もしくは2残基のデオキシリボヌクレオチドもしくはリボヌクレオチドからなることが好ましい。ここで、誘導体とはタンパク質翻訳系においてペプチドのC末端に結合できる誘導体を意味する。ピューロマイシン誘導体は、ピューロマイシン構造を完全に有しているものに限られず、ピューロマイシン構造の一部が欠落しているものも包含する。ピューロマイシン誘導体の具体例としては、PANS-アミノ酸、AANS-アミノ酸などが挙げられる。   The peptide acceptor region is preferably composed of puromycin or a derivative thereof, or puromycin or a derivative thereof and one or two residues of deoxyribonucleotide or ribonucleotide. Here, the derivative means a derivative capable of binding to the C-terminus of the peptide in the protein translation system. The puromycin derivatives are not limited to those having a complete puromycin structure, but also include those lacking a part of the puromycin structure. Specific examples of the puromycin derivative include PANS-amino acid and AANS-amino acid.

ペプチドアクセプター領域は、ピューロマイシンのみの構成でもかまわないが、5'末端側に1残基以上のDNAおよび/またはRNAからなる塩基配列を持つことが好ましい。配列としては、dC-ピューロマイシン, rC-ピューロマイシンなど、より好ましくはdCdC-ピューロマイシン, rCrC-ピューロマイシン, rCdC-ピューロマイシン, dCrC-ピューロマイシンなどの配列で、アミノアシル-tRNAの3'末端を模倣したCCA配列(Philipps, G.R. (1969) Nature 223, 374-377)が適当である。塩基の種類としては、C>U又はT>G>Aの順で好ましい。   The peptide acceptor region may be composed of puromycin alone, but preferably has a base sequence consisting of DNA and / or RNA of 1 residue or more on the 5 ′ end side. The sequence is dC-puromycin, rC-puromycin, etc., more preferably dCdC-puromycin, rCrC-puromycin, rCdC-puromycin, dCrC-puromycin, etc., and the 3 ′ end of aminoacyl-tRNA is A mimicked CCA sequence (Philipps, GR (1969) Nature 223, 374-377) is suitable. The base type is preferably C> U or T> G> A.

スペーサー分子は、ドナー領域とPEG領域との間に、少なくとも1つの機能付与ユニットを含むことが好ましい。機能付与ユニットは、好ましくは、少なくとも1残基のデオキシリボヌクレオチド又はリボヌクレオチドの塩基に機能修飾を施したものである。例えば、機能修飾物質として、蛍光物質、ビオチン、またはHis-tagなど各種分離タグなどを導入したものが可能である。   The spacer molecule preferably includes at least one function-imparting unit between the donor region and the PEG region. The function-imparting unit is preferably a functional modification of at least one residue of deoxyribonucleotide or ribonucleotide base. For example, as a function modifying substance, a substance into which various separation tags such as a fluorescent substance, biotin, or His-tag are introduced can be used.

この態様におけるコード分子は、転写プロモーターおよび翻訳エンハンサーを含む5'非翻訳領域と、5'非翻訳領域の3'末端側に結合した、タンパク質をコードするORF領域と、ORF領域の3'末端側に結合したポリA配列を持ち、かつポリA配列の5'上流に親和性タグ配列を含む核酸である。   The coding molecule in this embodiment includes a 5 ′ untranslated region containing a transcription promoter and a translation enhancer, an ORF region encoding a protein bound to the 3 ′ end of the 5 ′ untranslated region, and a 3 ′ end of the ORF region. And a nucleic acid containing an affinity tag sequence 5 ′ upstream of the poly A sequence.

コード分子は、DNAでもRNAでもよく、RNAの場合、5'末端にCap構造があってもなくても良い。また、コード分子は任意のベクターやプラスミドに組み込まれたものとしてもよい。   The coding molecule may be DNA or RNA. In the case of RNA, the 5 'end may or may not have a Cap structure. The coding molecule may be incorporated into any vector or plasmid.

3'末端領域は、親和性タグ配列とその下流にポリA配列を含む。スペーサー分子とコード分子とのライゲーション効率に影響を与える要素としては3'末端領域のポリA配列が重要であり、ポリA配列は、少なくとも2残基以上のdAおよび/またはrAの混合または単一のポリA連続鎖であり、好ましくは、3残基以上、より好ましくは6以上、さらに好ましくは8残基以上のポリA連続鎖である。   The 3 ′ end region contains an affinity tag sequence and a poly A sequence downstream thereof. As a factor affecting the ligation efficiency between the spacer molecule and the coding molecule, the polyA sequence in the 3 ′ end region is important, and the polyA sequence may be a mixture of dA and / or rA having at least 2 residues or more. The poly A continuous chain is preferably 3 or more residues, more preferably 6 or more, and even more preferably 8 residues or more.

コード分子の翻訳効率に影響する要素としては、転写プロモーターと翻訳エンハンサーからなる5'UTR、および、ポリA配列を含む3'末端領域の組み合わせがある。3'末端領域のポリA配列の効果は通常には10残基以下で発揮される。5'UTRの転写プロモーターはT7/T3またはSP6などが利用でき、特に制限はない。好ましくはSP6であり、特に、翻訳のエンハンサー配列としてオメガ配列やオメガ配列の一部を含む配列を利用する場合はSP6を用いることが特に好ましい。翻訳エンハンサーは好ましくはオメガ配列の一部であり、オメガ配列の一部としては、TMVのオメガ配列の一部(O29; Gallie D.R., Walbot V. (1992) Nucleic Acids Res., vol. 20, 4631-4638、及び、WO 02/48347の図3参照)を含んだものが好ましい。   Elements affecting the translation efficiency of the coding molecule include a 5 ′ UTR consisting of a transcription promoter and a translation enhancer, and a combination of a 3 ′ terminal region containing a poly A sequence. The effect of the poly A sequence in the 3 ′ end region is usually exerted with 10 residues or less. T7 / T3 or SP6 can be used as the 5 ′ UTR transcription promoter, and there is no particular limitation. SP6 is preferable, and SP6 is particularly preferable when an omega sequence or a sequence containing a part of the omega sequence is used as an enhancer sequence for translation. The translation enhancer is preferably part of the omega sequence, and part of the omega sequence may be part of the TMV omega sequence (O29; Gallie DR, Walbot V. (1992) Nucleic Acids Res., Vol. 20, 4631 -4638 and WO 02/48347 (see FIG. 3) are preferred.

親和性タグ配列としては、抗原抗体反応など、タンパク質を検出できるいかなる手段を用いるための配列であればよく、制限はない。好ましくは、抗原抗体反応によるアフィニティー分離分析用タグであるFlag-tag配列やHis-tag配列である。   The affinity tag sequence is not particularly limited as long as it is a sequence for using any means capable of detecting a protein such as an antigen-antibody reaction. Preferably, a Flag-tag sequence or a His-tag sequence, which is a tag for affinity separation analysis by antigen-antibody reaction.

ORF領域については、DNAおよび/またはRNAからなるいかなる配列でもよい。遺伝子配列、エキソン配列、イントロン配列、ランダム配列、または、いかなる自然界の配列、人為的配列が可能であり、配列の制限はない。また、コード分子の5'UTRをSP6+O29とし、3'末端領域を、たとえば、Flag+XhoI+A(n=8)とすることで、各長さは、5'UTRで約60bp、3'末端領域で約32bpであり、PCRのプライマーにアダプター領域として組み込める長さである。このため、あらゆるベクターやプラスミドやcDNAライブラリーからPCRによって、5'UTRと3'末端領域をもったコード分子を簡単に作成できる。コード分子において、翻訳はORF領域を超えてされてもよい。すなわち、ORF領域の末端に終止コドンがなくてもよい。The ORF region may be any sequence consisting of DNA and / or RNA. A gene sequence, exon sequence, intron sequence, random sequence, or any natural or artificial sequence is possible, and there is no sequence limitation. Further, by setting the 5′UTR of the coding molecule as SP6 + O29 and the 3 ′ terminal region as, for example, Flag + XhoI + An (n = 8), each length is about 60 bp in 5′UTR, The length is about 32 bp at the 3 ′ end region and can be incorporated as an adapter region into a PCR primer. For this reason, a coding molecule having a 5 ′ UTR and a 3 ′ terminal region can be easily prepared by PCR from any vector, plasmid, or cDNA library. In the coding molecule, translation may be done beyond the ORF region. That is, there may not be a stop codon at the end of the ORF region.

この態様におけるコード分子は、転写プロモーターおよび翻訳エンハンサーを含む5'非翻訳領域と、5'非翻訳領域の3'末端側に結合した、タンパク質をコードするORF領域と、ORF領域の3'末端側に結合した、ポリA配列を含む3'末端領域を含む核酸である。   The coding molecule in this embodiment includes a 5 ′ untranslated region containing a transcription promoter and a translation enhancer, an ORF region encoding a protein bound to the 3 ′ end of the 5 ′ untranslated region, and a 3 ′ end of the ORF region. Is a nucleic acid comprising a 3 ′ end region comprising a poly A sequence bound to

遺伝子型分子は、上記コード分子を、必要により、タンパク質をコードする領域の塩基配列が翻訳され得るような形態に変換した後(例えば転写した後)、コード分子の3'末端と、スペーサー分子のドナー領域を、通常のリガーゼ反応により結合させることにより製造できる。反応条件としては、通常、4〜25℃で4〜48時間の条件が挙げられ、PEG領域を含むスペーサー分子のPEG領域内のポリエチレングリコールと同じ分子量のポリエチレングリコールを反応系に添加する場合には、15℃で0.5〜4時間に短縮することも可能である。   The genotype molecule is obtained by converting the above coding molecule into a form in which the base sequence of the protein coding region can be translated (for example, after transcription), if necessary, and the 3 ′ end of the coding molecule and the spacer molecule. The donor region can be produced by binding by a normal ligase reaction. The reaction conditions usually include conditions at 4 to 25 ° C. for 4 to 48 hours. When adding polyethylene glycol having the same molecular weight as the polyethylene glycol in the PEG region of the spacer molecule containing the PEG region, to the reaction system It is also possible to shorten to 0.5 to 4 hours at 15 ° C.

スペーサー分子とコード分子の組み合わせはライゲーション効率に重要な効果をもたらす。アクセプターにあたるコード部の3'末端領域において、少なくとも2残基以上、好ましくは3残基以上、さらに好ましくは6〜8残基以上のDNAおよび/またはRNAのポリA配列があること、さらに、5'UTRの翻訳エンハンサーとしては、オメガ配列の部分配列(O29)が好ましく、スペーサー部のドナー領域としては、少なくとも1残基のdC(デオキシシチジル酸)または2残基のdCdC(ジデオキシシチジル酸)が好ましい。このことによって、RNAリガーゼを用いることでDNAリガーゼのもつ問題点を回避し、かつ効率を60〜80%に保つことができる。   The combination of spacer molecule and coding molecule has an important effect on ligation efficiency. In the 3 ′ terminal region of the coding part corresponding to the acceptor, there should be a poly A sequence of DNA and / or RNA of at least 2 residues, preferably 3 residues, more preferably 6-8 residues, The UTR translation enhancer is preferably a partial sequence (O29) of the omega sequence, and the donor region of the spacer part is at least one residue dC (deoxycytidylic acid) or two residues dCdC (dideoxycytidylic acid). ) Is preferred. By using RNA ligase, the problem of DNA ligase can be avoided and the efficiency can be maintained at 60 to 80%.

(a)転写プロモーターおよび翻訳エンハンサーを含む5'非翻訳領域と、5'非翻訳領域の3'末端側に結合した、タンパク質をコードするORF領域と、ORF領域の3'末端側に結合した、ポリA配列を含む3'末端領域を含むRNAであるコード分子の3'末端と、(b)上記スペーサー分子のドナー領域であってRNAからなるものとを、スペーサー分子内のPEG領域を構成するポリエチレングリコールと同じ分子量をもつ遊離のポリエチレングリコールの存在下で、RNAリガーゼにより結合させることが好ましい。   (a) a 5 ′ untranslated region containing a transcription promoter and a translation enhancer, an ORF region encoding a protein bound to the 3 ′ end of the 5 ′ untranslated region, and a 3 ′ end of the ORF region The 3 'end of the coding molecule, which is RNA containing the 3' end region containing the poly A sequence, and (b) the donor region of the spacer molecule consisting of RNA constitutes the PEG region in the spacer molecule It is preferable to bind with RNA ligase in the presence of free polyethylene glycol having the same molecular weight as polyethylene glycol.

ライゲーション反応時に、PEG領域を含むスペーサー部のPEG領域と同じ分子量のポリエチレングリコールを添加することによって、スペーサー部のポリエチレングリコールの分子量によらずライゲーション効率が80〜90%以上に向上し、反応後の分離工程も省略することができる。   By adding polyethylene glycol having the same molecular weight as the PEG region of the spacer part including the PEG region during the ligation reaction, the ligation efficiency is improved to 80 to 90% or more regardless of the molecular weight of the polyethylene glycol of the spacer part. The separation step can also be omitted.

この態様の対応付け分子は、上記の遺伝子型分子を無細胞翻訳系で翻訳することにより、ペプチド転移反応で、遺伝子型分子内のORF領域によりコードされたタンパク質である表現型分子と連結することができる。無細胞翻訳系は、好ましくは、小麦胚芽又はウサギ網状赤血球のものである。翻訳の条件は通常に採用される条件でよい。例えば、25〜37℃で15〜240分の条件が挙げられる。また、この態様の対応付け分子の核酸部分は、翻訳後に逆転写によりRNAとDNAとのハイブリッドとすることができる。   The mapping molecule in this embodiment is linked to a phenotype molecule that is a protein encoded by the ORF region in the genotype molecule by translating the genotype molecule in a cell-free translation system. Can do. The cell-free translation system is preferably that of wheat germ or rabbit reticulocytes. The conditions for translation may be those normally employed. For example, the conditions are 15 to 240 minutes at 25 to 37 ° C. Further, the nucleic acid portion of the mapping molecule of this embodiment can be made into a hybrid of RNA and DNA by reverse transcription after translation.

in vitro virus法に基づくスクリーニング方法は、通常には、核酸ライブラリーから、標的物質と相互作用するタンパク質をコードする核酸をスクリーニングする方法であって、前記核酸ライブラリーから、本発明の製造方法により対応付け分子のライブラリーを製造する工程、前記対応付け分子のライブラリーと標的物質とを混合する工程、標的物質に結合した対応付け分子を分離する工程、分離した対応付け分子のリンカーを、前記核酸の塩基配列が変化しない条件で切断して前記核酸を遊離させる工程、および、遊離した核酸を回収する工程を含む。   The screening method based on the in vitro virus method is usually a method for screening a nucleic acid encoding a protein that interacts with a target substance from a nucleic acid library, and from the nucleic acid library by the production method of the present invention. A step of producing a library of mapping molecules, a step of mixing the library of mapping molecules and the target substance, a step of separating the mapping molecules bound to the target substance, and a linker of the separated mapping molecules, A step of releasing the nucleic acid by cleaving under conditions that do not change the base sequence of the nucleic acid, and a step of recovering the released nucleic acid.

対応付け分子のライブラリーと標的物質との混合は、対応付け分子の被標的タンパク質が標的物質と相互作用する条件で混合すればよい。この条件は、検出しようとする相互作用および標的物質の種類に応じて適宜選択される。   The library of the mapping molecule and the target substance may be mixed under the condition that the target protein of the mapping molecule interacts with the target substance. This condition is appropriately selected according to the interaction to be detected and the type of target substance.

標的物質に結合した対応付け分子の分離は、標的物質に結合した対応付け分子と、標的物質に結合しない対応付け分子を分離する工程であり、通常には、標的物質を固相に固定化しておくことによって、対応付け分子と混合後の標的分子を固定化した固相を洗浄することにより分離を行うことができる。洗浄の条件は、検出しようとする相互作用および標的物質の種類に応じて適宜選択される。ここで固相に固定化するとは、対応付け分子と標的物質との結合体が非結合の分子から分離可能になっていることを意味し、例えば、標的物質が膜タンパク質の場合、細胞の細胞膜等に発現した膜タンパク質や人工膜中に埋め込まれたタンパク質も、固相に固定化された標的物質に包含される。   Separation of the mapping molecule bound to the target substance is a process of separating the mapping molecule bound to the target substance and the mapping molecule that does not bind to the target substance. Usually, the target substance is immobilized on a solid phase. Thus, separation can be performed by washing the solid phase on which the target molecule after mixing with the corresponding molecule is immobilized. Washing conditions are appropriately selected according to the interaction to be detected and the type of target substance. Here, immobilization on a solid phase means that the conjugate of the mapping molecule and the target substance can be separated from the non-bonded molecule. For example, when the target substance is a membrane protein, the cell membrane of the cell Membrane proteins expressed in the above and proteins embedded in artificial membranes are also included in the target substance immobilized on the solid phase.

分離した対応付け分子のリンカーを、前記核酸の塩基配列が変化しない条件で切断して前記核酸を遊離させることは、開裂型リンカーを用い、それに応じた条件で行うことができる。標的物質が固相に固定化されている場合、核酸を遊離させることは、溶出とも呼ばれる。本発明において「遊離」とは「溶出」も包含する意味で用いる。また、遊離される核酸は、核酸の塩基配列が解析可能な限り、改変されたものであってよい。   Cleaving the separated linker of the mapping molecule under conditions that do not change the base sequence of the nucleic acid and liberating the nucleic acid can be carried out using a cleavage linker under the conditions corresponding to it. When the target substance is immobilized on a solid phase, releasing the nucleic acid is also called elution. In the present invention, “free” is used to mean “elution”. Moreover, the nucleic acid to be released may be modified as long as the base sequence of the nucleic acid can be analyzed.

遊離した核酸の回収は、通常の方法によって行うことができる。例えば、電気泳動により回収する方法、遊離した核酸以外の成分を沈殿させて上清を回収する方法などが挙げられる。回収された核酸は、機能解析、進化工学などの目的に応じて増幅や配列の解析が行われる。目的に応じて、回収されたDNAの配列解析を行ったり、PCRにより増幅して、上記の工程を繰り返したりすることができる。   The recovered nucleic acid can be collected by a usual method. For example, a method for recovering by electrophoresis, a method for recovering a supernatant by precipitating components other than the released nucleic acid, and the like can be mentioned. The recovered nucleic acid is subjected to amplification and sequence analysis according to purposes such as functional analysis and evolutionary engineering. Depending on the purpose, the collected DNA can be sequenced or amplified by PCR and the above steps can be repeated.

本発明のスクリーニング方法で用いられるDNAのライブラリーは、(NNS)n(Nは、A,T,GおよびCの等量混合物、SはGおよびCの等量混合物、nは8〜24の整数)の塩基配列を有するDNAからなる。DNAのライブラリーは、好ましくは、XXVXRXLXXXXDXIXX(Xは、NNS(Nは、A,T,GおよびCの等量混合物、SはGおよびCの等量混合物)によりコードされるアミノ酸)(配列番号29)のアミノ酸配列からなるペプチドをコードするDNAからなる。   The library of DNA used in the screening method of the present invention is (NNS) n (N is an equal mixture of A, T, G and C, S is an equal mixture of G and C, and n is 8-24. (Integer) DNA having a base sequence. The DNA library is preferably XXVXRXLXXXXDXIXX (where X is an amino acid encoded by NNS (N is an equal mixture of A, T, G and C, S is an equal mixture of G and C)) (SEQ ID NO: 29) It consists of DNA encoding the peptide consisting of the amino acid sequence.

上記の方法でスクリーニングされたBcl-xLに結合するペプチドに対して、BakまたはBadタンパク質に対して競合するか否かを測定することにより、本発明の阻害剤または助長剤の有効成分となるペプチドを同定することができる。競合するか否かは、後述の実施例に記載したような方法によって測定することができる。It becomes an active ingredient of the inhibitor or facilitator of the present invention by measuring whether or not the peptide that binds to Bcl-x L screened by the above method competes with Bak or Bad protein. Peptides can be identified. Whether or not there is competition can be measured by a method as described in Examples described later.

以下、具体的に本発明の実施例を記述するが、下記の実施例は本発明についての具体的認識を得る一助とみなすべきものであり、本発明の範囲は下記の実施例により何ら限定されるものでない。   Hereinafter, examples of the present invention will be specifically described. However, the following examples should be regarded as an aid for obtaining specific recognition of the present invention, and the scope of the present invention is limited by the following examples. It is not something.

・ DNAライブラリーの構築
2種類のDNAライブラリーを構築した。1つはNNSライブラリー、もう1つはBakライブラリーである。これらのDNAライブラリーの特徴と構築方法を以下に述べる。
-Construction of DNA libraries Two types of DNA libraries were constructed. One is the NNS library and the other is the Bak library. The characteristics and construction methods of these DNA libraries are described below.

・ NNSライブラリー
・ NNSライブラリーの特徴
NとはA, T, G, Cの4種類のヌクレオチドの等量混合物である。SとはG, Cの2種類のヌクレオチドの等量混合物である。NNSにより指定され得るコドンは全64種類のうち32種類であり、20種類全てのアミノ酸がコードされ得る。32種類のコドンのうち終止コドンは1つである。したがって、終止コドンの出現確率は1/32である。NNNの場合、終止コドンの出現確率は3/64であるため、NNSの方が終止コドンの出現確率が低い。例えば16アミノ酸残基からなるペプチドをコードするNNSライブラリーの場合、終止コドンを含まない完全長のDNA分子が得られる確率は60%である。一方、NNNライブラリーの場合は46%である。
・ NNS library ・ Features of NNS library
N is an equal mixture of four types of nucleotides A, T, G, and C. S is a mixture of two equal amounts of G and C nucleotides. There are 32 codons that can be specified by NNS, and all 20 amino acids can be encoded. Of the 32 codons, there is one stop codon. Therefore, the probability of appearance of a stop codon is 1/32. In the case of NNN, the probability of appearance of a stop codon is 3/64, so the probability of appearance of a stop codon is lower in NNS. For example, in the case of an NNS library that encodes a peptide consisting of 16 amino acid residues, the probability of obtaining a full-length DNA molecule that does not contain a stop codon is 60%. On the other hand, it is 46% for NNN library.

・ NNSライブラリーの構造
NNSライブラリーを、小麦胚芽無細胞翻訳系を用いたin vitro virus法と大腸菌無細胞翻訳系であるPURESYSTEM(株式会社 ポストゲノム研究所)を用いたin vitro virus法の両方に適用した。小麦胚芽無細胞翻訳系用のNNSライブラリーの全長は、Sp6プロモーター、Ω29配列、開始コドン、グリシン/セリンリンカー、NNSライブラリー、フラッグタグおよび A x 6配列からなる。一方、PURESYSTEM用のNNSライブラリーの全長はT7プロモーター、SD配列、開始コドン、グリシン/セリンリンカー、NNSライブラリー、フラッグタグおよびA x 6配列からなる。これらの配列の模式図を図1に、塩基配列を図2に示す。NNSライブラリーは8アミノ酸をコードする(NNS)8、16アミノ酸をコードする(NNS)16、および24アミノ酸をコードする(NNS)24を等モル数含む。
・ NNS library structure
The NNS library was applied to both the in vitro virus method using a wheat germ cell-free translation system and the in vitro virus method using PURESYSTEM (Post Genome Research Institute, Inc.), which is an E. coli cell-free translation system. The full length of the NNS library for wheat germ cell-free translation system consists of Sp6 promoter, Ω29 sequence, start codon, glycine / serine linker, NNS library, flag tag and Ax6 sequence. On the other hand, the full length of the NURE library for PURESYSTEM consists of T7 promoter, SD sequence, start codon, glycine / serine linker, NNS library, flag tag and Ax6 sequence. A schematic diagram of these sequences is shown in FIG. 1, and a base sequence is shown in FIG. The NNS library contains equimolar numbers of 8 amino acids (NNS) 8 , 16 amino acids (NNS) 16 , and 24 amino acids (NNS) 24 .

・ NNSライブラリーの構築
小麦胚芽系無細胞翻訳系用のNNSライブラリーの構築方法を図3に示す。まず、グリシン/セリンリンカー、NNSライブラリー、フラッグタグおよび A x 6配列をコードするDNAのマイナス鎖(G4SG4S(NNS)8FLAGA6r、G4SG4S(NNS)16FLAGA6r、G4SG4S(NNS)2FLAGA6r)を設計し、ファスマック社から購入した。その配列は5’-ttt ttt ctt atc gtc gtc atc ttt gta gtc (snn) 8, 16, 24 tga gcc tcc gcc tcc tga acc gcc gcc acc-3’(配列番号31、32、33)である。次にSp6プロモーター、Ω29配列、開始コドンおよびグリシン/セリンリンカーの一部を含むプラス鎖のDNA(priSP6OGf)を設計し、ファスマック社から購入した。その配列は、5’- att tag gtg aca cta tag aac aac aac aac aac aaa caa caa caa aat ggg tgg cgg cgg tt-3'(配列番号34)である。また、フラッグタグとA x 6配列をコードするDNAのマイナス鎖(priFLAGA6r)を設計し、ダテコンセプト社から購入した。その配列は5’-ttt ttt ctt atc gtc gtc atc ttt gta gtc-3’ (配列番号35)である。上に記したG4SG4S(NNS)8[FLAG]A6r、G4SG4S(NNS)16[FLAG]A6r、G4SG4S(NNS)24[FLAG]A6rを鋳型DNA、priSP6OGfとpriFLAGA6rをプライマーとしてPCRを行ない、二本鎖DNAのライブラリーを得た。PCRの反応液(100μl)はKOD DNA ポリメラーゼを2ユニット、200μMのdNTP、2 mMのMgSO4、3 pmolのフォワードおよびリバースプライマー、1 pmolの鋳型DNA、および添付の緩衝液からなる。反応条件は、第一段階(1サイクル)94℃/5分、第二段階(15サイクル) 94℃/30秒、58℃/30秒、68℃/30秒、第三段階(1サイクル) 68℃/5分からなる。
-Construction of NNS library Fig. 3 shows the construction method of NNS library for wheat germ cell-free translation system. First, the negative strands of DNA (G4SG4S (NNS) 8FLAGA6r, G4SG4S (NNS) 16FLAGA6r, G4SG4S (NNS) 2FLAGA6r) encoding the glycine / serine linker, NNS library, flag tag and A x 6 sequence were designed and Purchased from the company. The sequence is 5′-ttt ttt ctt atc gtc gtc atc ttt gta gtc (snn) 8, 16, 24 tga gcc tcc gcc tcc tga acc gcc gcc acc-3 ′ (SEQ ID NO: 31, 32, 33). Next, a plus-strand DNA (priSP6OGf) containing the Sp6 promoter, Ω29 sequence, initiation codon and part of the glycine / serine linker was designed and purchased from Fasmac. The sequence is 5′-att tag gtg aca cta tag aac aac aac aac aac aaa caa caa caa aat ggg tgg cgg cgg tt-3 ′ (SEQ ID NO: 34). In addition, a negative strand (priFLAGA6r) of DNA encoding a flag tag and an Ax6 sequence was designed and purchased from Date Concept. The sequence is 5′-ttt ttt ctt atc gtc gtc atc ttt gta gtc-3 ′ (SEQ ID NO: 35). Perform PCR using G4SG4S (NNS) 8 [FLAG] A6r, G4SG4S (NNS) 16 [FLAG] A6r, G4SG4S (NNS) 24 [FLAG] A6r as template DNA, priSP6OGf and priFLAGA6r as primers A DNA library was obtained. The PCR reaction solution (100 μl) consists of 2 units of KOD DNA polymerase, 200 μM dNTP, 2 mM MgSO 4 , 3 pmol forward and reverse primers, 1 pmol template DNA, and accompanying buffer. The reaction conditions are 1st stage (1 cycle) 94 ° C / 5 minutes, 2nd stage (15 cycles) 94 ° C / 30 seconds, 58 ° C / 30 seconds, 68 ° C / 30 seconds, 3rd stage (1 cycle) 68 It consists of ℃ / 5 minutes.

PURESYSTEM用のNNSライブラリーの構築方法も同様である。ただし、フォワードプライマーとして、priSP6OGfの代わりにT7プロモーター配列、SD配列、開始コドン、およびグリシン/セリンリンカーの一部を含むpriUniv2を設計し用いた。このDNAはファスマック社から購入した。その塩基配列は5’-gaa att aat acg act cac tat agg gag acc aca acg gtt tcc ctc tag aaa taa ttt tgt tta act tta aga agg aga tat acc aat ggg tg-3’ (配列番号36)である。   The method of building the NNS library for PURESYSTEM is the same. However, instead of priSP6OGf, priUniv2 containing a T7 promoter sequence, SD sequence, start codon, and part of the glycine / serine linker was designed and used as a forward primer. This DNA was purchased from Fasmac. The base sequence is 5′-gaa att aat acg act cac tat agg gag acc aca acg gtt tcc ctc tag aaa taa ttt tgt tta act tta aga agg aga tat acc aat ggg tg-3 ′ (SEQ ID NO: 36).

・ Bakライブラリー
・ Bakライブラリーの特徴
BakはBcl-2ファミリータンパク質のメンバーの1つであり、Bcl-xLとヘテロダイマーを形成する。Bakタンパク質のBH3ドメインから抽出した16残基のアミノ酸からなるペプチドは、340 nMの解離定数でBcl-xLと結合する。BH3ドメイン内のいくつかのアミノ酸は、ファミリー内の種々のタンパク質の間で保存されている。これらのアミノ酸はBcl-xLとの結合に必須であると推測される。そこでこれら5残基のアミノ酸を固定し、それ以外の11残基のアミノ酸をNNSとしたライブラリーを構築し、Bakライブラリーと命名した。このライブラリーからは、比較的高頻度でBcl-xLと結合するペプチドが取得されると期待される。
・ Bak library ・ Features of Bak library
Bak is a member of the Bcl-2 family protein and forms a heterodimer with Bcl-x L. A peptide consisting of 16 amino acids extracted from the BH3 domain of the Bak protein binds to Bcl-x L with a dissociation constant of 340 nM. Some amino acids within the BH3 domain are conserved among various proteins within the family. These amino acids are assumed to be essential for binding to Bcl-x L. Therefore, a library was constructed in which these 5-residue amino acids were fixed and the remaining 11-residue amino acids were NNS, and named Bak library. It is expected that peptides that bind to Bcl-x L will be obtained from this library at a relatively high frequency.

・ Bakライブラリーの構造
Bakタンパク質由来の16アミノ酸残基からなるペプチドと、本研究で用いたBakライブラリーのアミノ酸配列の比較を図4(1)に示す。固定したアミノ酸は、3番目のバリン、5番目のアルギニン、7番目のロイシン、12番目のアスパラギン酸、および14番目のイソロイシンである。
・ Bak library structure
FIG. 4 (1) shows a comparison of the amino acid sequence of the 16-amino acid residue peptide derived from the Bak protein and the Bak library used in this study. The fixed amino acids are 3rd valine, 5th arginine, 7th leucine, 12th aspartic acid, and 14th isoleucine.

BakライブラリーはPURESYSTEMを用いたin vitro virus法のみに適用した。全長の模式図および塩基配列を図4(2)、(3)に示した。   The Bak library was applied only to the in vitro virus method using PURESYSTEM. The schematic diagram and base sequence of the full length are shown in FIGS. 4 (2) and 4 (3).

・ Bakライブラリーの構築
Bakライブラリーの構築はPURESYSTEM用のNNSライブラリーの構築と同様に行なった。ただし、用いた鋳型DNAはグリシン/セリンリンカー、Bakライブラリー、フラッグタグおよび A x 6配列をコードするDNAのマイナス鎖(G4SG4SBAK16MFLAGA6r)である。この一本鎖DNAはファスマック社から購入した。塩基配列は5’ -ttt ttt ctt atc gtc gtc atc ttt gta gtc snn snn aat snn atc snn snn snn snn cag snn gcg snn aac snn snn tga gcc tcc gcc tcc tga acc gcc gcc acc-3’ (配列番号37)である。
・ Bak library construction
The Bak library was constructed in the same way as the NNS library for PURESYSTEM. However, the template DNA used is a glycine / serine linker, a Bak library, a flag tag, and a negative strand of DNA encoding an Ax6 sequence (G4SG4SBAK16MFLAGA6r). This single-stranded DNA was purchased from Fasmac. Base sequence is 5 '-ttt ttt ctt atc gtc gtc atc ttt gta gtc snn snn aat snn atc snn snn snn snn cag snn gcg snn aac snn snn tga gcc tcc gcc tcc tga acc g' gcc gcc acc-3 ' It is.

・ 試験管内ウイルス(in vitro virus)ライブラリーの作製
SP6プロモーターをもつ小麦胚芽無細胞翻訳系用のDNAライブラリーをRiboMAX Large Scale RNA Production System(Promega社製)を用いて転写し、RNAライブラリーに変換した。反応液(50μl)は、5μgのDNAライブラリー、添付の反応緩衝液、5μlのSP6 Enzyme mix 、5mMの基質(ATP、UTP、CTP)、400μMのGTPおよび、2mMのm7G(5’)ppp(5’)G capアナログ(Invitrogen社製)を含む。反応は37℃で3時間行なった。また、T7プロモーターをもつPURESYSTEM用のDNAライブラリーを、T7 RiboMAX Express Large Scale RNA Production System(Promega社製)を用いて転写し、RNAライブラリーに変換した。反応液(25μl)は、2.5μgのDNAライブラリー、添付の反応緩衝液、および2. 5μlのEnzyme mixを含む。反応は37℃で30分行なった。鋳型DNAをDNaseI(Promega社製)で分解した後、RNeasy Mini Kit(QIAGEN社製)を用いて精製した。方法はキットに添付のマニュアルに従った。RNAとスペーサーピューロマイシン(p(dCp)2T(FI)pPEG(2000)p(dCp)2 Puro(記号はWO 02/48347に定義された通りである))は、T4 RNAリガーゼ(宝酒造製)を用い、WO 02/48347の実施例1に記載の方法に従い連結した。連結反応は25℃で1時間行なった。ライゲーション産物をRNeasy Mini Kit(QIAGEN社製)を用いて精製した。精製されたライゲーション産物を無細胞翻訳系に加えて翻訳を行ない、in vitro virusライブラリーを構築した。無細胞翻訳反応液の組成は、小麦胚芽系を用いた場合、10μlの小麦胚芽抽出液(Promega社製)、80μMのアミノ酸混合液、50 mMの酢酸カリウム、10ユニットのRNA分解酵素阻害剤(Invitrogen社製)、および2 pmolのライゲーション産物を含む。反応は25℃で40分行なった。PURESYSTEMを用いた場合、反応液は添付の反応液AとB、および5から10 pmolのライゲーション産物を含む。反応は37℃で30分行なった。
・ Preparation of in vitro virus library
A DNA library for cell-free translation system of wheat germ having SP6 promoter was transcribed using RiboMAX Large Scale RNA Production System (Promega) and converted into an RNA library. The reaction solution (50 μl) consists of 5 μg of DNA library, attached reaction buffer, 5 μl of SP6 Enzyme mix, 5 mM substrate (ATP, UTP, CTP), 400 μM GTP, and 2 mM m7G (5 ′) ppp ( 5 ') Including G cap analog (Invitrogen). The reaction was carried out at 37 ° C. for 3 hours. In addition, a DNA library for PURESYSTEM having a T7 promoter was transcribed using a T7 RiboMAX Express Large Scale RNA Production System (Promega) and converted to an RNA library. The reaction solution (25 μl) contains 2.5 μg of the DNA library, attached reaction buffer, and 2.5 μl of Enzyme mix. The reaction was carried out at 37 ° C. for 30 minutes. The template DNA was digested with DNaseI (Promega) and purified using RNeasy Mini Kit (QIAGEN). The method followed the manual attached to the kit. RNA and spacer puromycin (p (dCp) 2 T (FI) pPEG (2000) p (dCp) 2 Puro (the symbols are as defined in WO 02/48347)), T4 RNA ligase (Takara Shuzo) And linked according to the method described in Example 1 of WO 02/48347. The ligation reaction was performed at 25 ° C. for 1 hour. The ligation product was purified using RNeasy Mini Kit (QIAGEN). The purified ligation product was added to a cell-free translation system and translated to construct an in vitro virus library. The composition of the cell-free translation reaction solution is 10 μl of wheat germ extract (Promega), 80 μM amino acid mixture, 50 mM potassium acetate, 10 units of RNase inhibitor (when using wheat germ system) Invitrogen), and 2 pmol ligation product. The reaction was carried out at 25 ° C. for 40 minutes. When PURESYSTEM is used, the reaction solution contains attached reaction solutions A and B, and 5 to 10 pmol of ligation product. The reaction was carried out at 37 ° C. for 30 minutes.

・ ベイトの調製
Bcl-xLをグルタチオン-S-トランスフェラーゼ(GST)融合タンパク質として発現させ、グルタチオン結合樹脂上にGSTを介して提示することにより、選択実験に用いることとした。Bcl-xLはヒト脳のRNAライブラリー(クローンテック社製)から逆転写反応とPCRにより取得した。逆転写反応液60μlは500μMのdNTP、0.6 pMのプライマー(priBcl-xLr1、5’-tac agt ctc gag cta gtt gaa gcg ttc ctg gcc ct-3’ (配列番号38)、ダテコンセプト社製)、10mMのDTT、600ユニットのSuperScript II逆転写酵素および添付の反応緩衝液(Invitrogen社製)を含む。反応は37℃で1時間行なった。PCRにはKOD Plusを用いた。PCRの反応液(100μl)はKOD DNA ポリメラーゼを2ユニット、200μMのdNTP、2 mMのMgSO4、3 pmolのフォワードプライマー(priBcl-xLf1:5’-agt atc gaa ttc atg tct cag agc aac cgg-3’ (配列番号39)、ダテコンセプト社製)、およびリバースプライマー(priBcl-xLr1)、鋳型DNA、および添付の緩衝液からなる。得られたPCR産物をTOPO TA Cloningキット(Invitrogen社製)を用いクローニングした後、DNAシークエンサーにより塩基配列を確認した(CEQ2000、ベックマンコールター社製)。得られたBcl-xLをコードするDNAをEcoRIとXhoI(東洋紡)で消化後、同酵素で消化したグルタチオン-S-トランスフェラーゼ(GST)融合タンパク質発現用ベクター(pGEX-4T-1、Amersham Bioscience社製)と連結した。連結反応にはリガファースト(プロメガ社製)を用いた。得られたベクターで大腸菌JM109株を形質転換した。液体培養後、発現用ベクターを回収した。発現ベクターの構造遺伝子部分の塩基配列をDNAシークエンシングにより確認後、発現用宿主細胞大腸菌BL21(DE3)pLysS株を形質転換した。大量発現はOD600=0.6に到達後0.4 mMのイソプロピル-β-D-チオガラクトピラノシド(IPTG)(ナカライテスク社製)により発現を誘導し、25℃で終夜培養することにより行なった。培養スケールは通常5 mL程度である。培地は50 μg/mlのカルベニシリンと30 μg/mlのクロラムフェニコールを含む。液体培地1.5 mlから回収した菌体を200μlのリシスバッファーに懸濁し、超音波により菌体を破砕した。遠心した後、約200μlの可溶性画分を600μlスラリーのグルタチオン結合樹脂と結合させた。十分な洗浄の後、1 mlのTBSTE緩衝液(Tris-HCl(pH7.4), 150 mM NaCl, 10 mM EDTA, 0.2% Tween20)を加え、Bcl-xL結合樹脂を平衡化し、保存した。
・ Preparation of bait
Bcl-x L was expressed as a glutathione-S-transferase (GST) fusion protein and presented on Glutathione-binding resin via GST for use in selection experiments. Bcl-x L was obtained from a human brain RNA library (Clontech) by reverse transcription and PCR. 60 μl of the reverse transcription reaction solution was 500 μM dNTP, 0.6 pM primer (priBcl-xLr1, 5′-tac agt ctc gag cta gtt gaa gcg ttc ctg gcc ct-3 ′ (SEQ ID NO: 38), manufactured by Date Concept), 10 mM DTT, 600 units of SuperScript II reverse transcriptase and accompanying reaction buffer (Invitrogen). The reaction was carried out at 37 ° C. for 1 hour. KOD Plus was used for PCR. PCR reaction solution (100 μl) consists of 2 units of KOD DNA polymerase, 200 μM dNTP, 2 mM MgSO 4 , 3 pmol forward primer (priBcl-xLf1: 5'-agt atc gaa ttc atg tct cag agc aac cgg-3 '(SEQ ID NO: 39), manufactured by DateConcept, and reverse primer (priBcl-xLr1), template DNA, and attached buffer. The obtained PCR product was cloned using the TOPO TA Cloning kit (manufactured by Invitrogen), and the nucleotide sequence was confirmed by a DNA sequencer (CEQ2000, manufactured by Beckman Coulter). Glutathione-S-transferase (GST) fusion protein expression vector (pGEX-4T-1, Amersham Bioscience) digested with EcoRI and XhoI (Toyobo) after digesting the resulting DNA encoding Bcl-x L Manufactured). Rigafirst (Promega) was used for the ligation reaction. Escherichia coli JM109 strain was transformed with the obtained vector. After liquid culture, the expression vector was recovered. After confirming the base sequence of the structural gene portion of the expression vector by DNA sequencing, the host cell for expression, E. coli BL21 (DE3) pLysS strain, was transformed. Mass expression was achieved by inducing expression with 0.4 mM isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) (manufactured by Nacalai Tesque) after reaching OD 600 = 0.6 and culturing overnight at 25 ° C. The culture scale is usually about 5 mL. The medium contains 50 μg / ml carbenicillin and 30 μg / ml chloramphenicol. The cells recovered from 1.5 ml of the liquid medium were suspended in 200 μl of lysis buffer, and the cells were disrupted by ultrasonic waves. After centrifugation, approximately 200 μl of the soluble fraction was combined with 600 μl of the glutathione binding resin. After extensive washing, 1 ml of TBSTE buffer (Tris-HCl (pH 7.4), 150 mM NaCl, 10 mM EDTA, 0.2% Tween20) was added to equilibrate and store the Bcl-x L binding resin.

4. 試験管内選択実験の遂行
試験管内選択実験の実験手順の概略を図5に示す。翻訳反応産物をMicro Bio-Spin Column P-30 Tris, RNase-Free(BIO-RAD社製)を用いて精製した。TBSTE緩衝液を180 μl加え、15,000 rpmで10分間遠心した。上清に20μlスラリーのANTI-FLAG M2-アガロース(SIGMA社製)を加え、4℃で1時間撹拌し、結合反応を行なった。200μlのTBSTE緩衝液を用いて4回洗浄した後、樹脂に結合したin vitro virus分子のmRNA部分の逆転写反応を行なった。逆転写反応液60μlは500μMのdNTP、0.6 pMのpriFLAGA6r、10 mMのDTT、600ユニットのSuperScript II逆転写酵素および添付の反応緩衝液を含む。反応は37℃で1時間行なった。反応液をMicro Bio-Spin Column P-30 Tris, RNase-Freeを用いて精製した。この際、このカラムを予めTBSTE緩衝液もしくはTBSTE2緩衝液(Tris-HCl(pH7.4), 450 mM NaCl, 10 mM EDTA, 0.2% Tween20)で置換しておいた。その後、TBSTE緩衝液もしくはTBSTE2緩衝液を加え反応液の総体積を300μlとした。この反応液に15μlスラリーのBcl-xL結合樹脂を混合し、4℃で1時間撹拌し、結合反応を行なった。150μlのTBSTE緩衝液もしくはTBSTE2緩衝液を用いて4回洗浄し、非特異的吸着している分子を除いた。Bcl-xLに結合した分子を回収する方法として以下の二通りの方法を行なった。10ユニットのトロンビン(Amersham Bioscience社製)を添加し、Bcl-xLとGSTの間を切断しBcl-xLごとin vitro virus分子を回収する方法、あるいは0.1 MのKOHを作用し、タンパク質部分を変性しin vitro virus分子を回収する方法である。
4. Implementation of in-vitro selection experiment Figure 5 shows the outline of the experimental procedure for in-vitro selection experiment. The translation reaction product was purified using Micro Bio-Spin Column P-30 Tris, RNase-Free (manufactured by BIO-RAD). 180 μl of TBSTE buffer was added and centrifuged at 15,000 rpm for 10 minutes. 20 μl slurry of ANTI-FLAG M2-Agarose (manufactured by SIGMA) was added to the supernatant, and the mixture was stirred at 4 ° C. for 1 hour to carry out a binding reaction. After washing 4 times with 200 μl of TBSTE buffer, reverse transcription reaction of mRNA part of in vitro virus molecule bound to resin was performed. 60 μl of the reverse transcription reaction contains 500 μM dNTP, 0.6 pM priFLAGA6r, 10 mM DTT, 600 units SuperScript II reverse transcriptase and the accompanying reaction buffer. The reaction was carried out at 37 ° C. for 1 hour. The reaction solution was purified using Micro Bio-Spin Column P-30 Tris, RNase-Free. At this time, this column was previously replaced with TBSTE buffer or TBSTE2 buffer (Tris-HCl (pH 7.4), 450 mM NaCl, 10 mM EDTA, 0.2% Tween20). Thereafter, TBSTE buffer or TBSTE2 buffer was added to make the total volume of the reaction solution 300 μl. A 15 μl slurry of Bcl-x L binding resin was mixed with this reaction solution and stirred at 4 ° C. for 1 hour to carry out a binding reaction. Non-specifically adsorbed molecules were removed by washing 4 times with 150 μl of TBSTE buffer or TBSTE2 buffer. The following two methods were performed as a method for recovering the molecules bound to Bcl-x L. Add 10 units of thrombin (manufactured by Amersham Bioscience), cleave between Bcl-x L and GST and recover in vitro virus molecules together with Bcl-x L , or act on 0.1 M KOH to make the protein part Is a method for recovering in vitro virus molecules.

小麦胚芽無細胞翻訳系を用いて合成したライブラリーにはTBSTE緩衝液を用いて結合・洗浄を行ない、トロンビンを用いてin vitro virus分子を回収した。PURESYSTEMを用いて合成したライブラリーに対してはTBSTE2緩衝液を用いて結合・洗浄を行ない、KOHを用いてin vitro virus分子を回収した。回収したin vitro virus分子はエタノール沈澱により濃縮し、PCRによりそのcDNA部分を増幅した。PCRのプライマーにはpriSP6OGfとpriFLAGA6r(小麦胚芽無細胞翻訳系用ライブラリー)およびpriSDG4Sf(5’-aag gag ata tac caa tgg gtg gcg gcg gtt-3’ (配列番号40)、ダテコンセプト社から購入)とpriFLAGA6r(PURESYSTEM用ライブラリー)を用いた。反応液の組成は1.2.3項のものと同一である。反応条件は、第一段階(1サイクル)94℃/5分、第二段階(20〜25サイクル) 94℃/30秒、58℃/30秒、68℃/30秒、第三段階(1サイクル) 68℃/5分からなる。   Libraries synthesized using the wheat germ cell-free translation system were bound and washed with TBSTE buffer, and thrombin was used to recover in vitro virus molecules. The library synthesized with PURESYSTEM was bound and washed with TBSTE2 buffer, and in vitro virus molecules were recovered with KOH. The recovered in vitro virus molecules were concentrated by ethanol precipitation, and the cDNA portion was amplified by PCR. PCR primers include priSP6OGf and priFLAGA6r (library for wheat germ cell-free translation system) and priSDG4Sf (5'-aag gag ata tac caa tgg gtg gcg gcg gtt-3 '(SEQ ID NO: 40), purchased from Date Concept) And priFLAGA6r (PURESYSTEM library) were used. The composition of the reaction solution is the same as in Section 1.2.3. Reaction conditions are 1st stage (1 cycle) 94 ° C / 5 minutes, 2nd stage (20-25 cycles) 94 ° C / 30 seconds, 58 ° C / 30 seconds, 68 ° C / 30 seconds, 3rd stage (1 cycle) ) It consists of 68 ℃ / 5 minutes.

・ 選択されたペプチドのアミノ酸配列
選択されたin vitro virus分子のcDNA部分を、上で述べた方法によりPCRで増幅し、TOPO TA Cloning Kit(Invitrogen社製)を用いてクローニングした。クローニング後、塩基配列を解析した。
-Amino acid sequence of selected peptide The cDNA portion of the selected in vitro virus molecule was amplified by PCR by the method described above and cloned using TOPO TA Cloning Kit (Invitrogen). After cloning, the base sequence was analyzed.

NNSライブラリーと小麦胚芽無細胞翻訳系を用いた選択実験では、7ラウンドの選択実験の後に塩基配列を解析した。この選択実験で取得されたペプチドのアミノ酸配列を表1に記す。クローン06と10はそれぞれ4、5回出現した。特にクローン10から13の配列は1アミノ酸のみが異なる相同性が高い配列であった。クローン3〜7および9〜13の13から16番目の部位において、アルギニン(R)に続き、3個の連続した疎水性アミノ酸からなるモチーフが見られた。   In the selection experiment using the NNS library and wheat germ cell-free translation system, the nucleotide sequence was analyzed after 7 rounds of selection experiment. The amino acid sequences of the peptides obtained in this selection experiment are shown in Table 1. Clones 06 and 10 appeared 4 or 5 times, respectively. In particular, the sequences of clones 10 to 13 were highly homologous sequences differing by only one amino acid. In the 13th to 16th sites of clones 3-7 and 9-13, a motif consisting of 3 consecutive hydrophobic amino acids was observed following arginine (R).

NNSライブラリーとPURESYSTEMを用いた選択実験では、5ラウンドの選択実験の後に塩基配列を解析した。この選択実験で取得されたペプチドのアミノ酸配列を表2に示す。9個のクローンを解析したところ、クローン16と17がそれぞれ3個と6個取得された。クローン16の配列は小麦胚芽無細胞翻訳系を用いて得られたクローン04の配列と同一であった。   In the selection experiment using NNS library and PURESYSTEM, the nucleotide sequence was analyzed after 5 rounds of selection experiment. Table 2 shows the amino acid sequences of the peptides obtained in this selection experiment. Analysis of 9 clones yielded 3 and 6 clones 16 and 17, respectively. The sequence of clone 16 was identical to that of clone 04 obtained using the wheat germ cell-free translation system.

BakライブラリーとPURESYSTEMを用いた選択実験では、5ラウンドの選択実験の後に塩基配列を解析した。この選択実験で取得されたペプチドのアミノ酸配列を表3に記す。ここではクローン18、19、20の3種類のペプチドが得られた。クローン18は解析した9個のクローンのうち7回出現した配列である。また、クローン18と19においては、保存したはずの14番目のロイシンがメチオニンに変異していた。クローン18の3から11番目のアミノ酸配列は、クローン17の4から12番目のアミノ酸配列と相同性があった。   In the selection experiment using the Bak library and PURESYSTEM, the base sequence was analyzed after 5 rounds of selection experiment. The amino acid sequences of the peptides obtained in this selection experiment are shown in Table 3. Here, three types of peptides, clones 18, 19, and 20, were obtained. Clone 18 is a sequence that appeared 7 times out of the 9 clones analyzed. In clones 18 and 19, the 14th leucine, which should have been preserved, was mutated to methionine. The 3rd to 11th amino acid sequence of clone 18 was homologous to the 4th to 12th amino acid sequence of clone 17.

Figure 2006062173
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Figure 2006062173
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・ 選択されたペプチドのBcl-xLへの親和性の確認
・ リアルタイムPCR法を用いた回収率の測定
リアルタイムPCR法で定量を正確に行なうためには共通配列が必要である。共通配列として大腸菌のジヒドロ葉酸レダクターゼ(DHFR)を用いた。DHFRのC末端側にグリシン/セリンリンカーを介し、取得されたペプチドを連結した(図6a)。この融合タンパク質をコードする遺伝子を図6bに示した手順により構築した。DHFRの遺伝子は東洋紡社製のプロテイオス無細胞翻訳キットに添付のプラスミドからPCRにより増幅した。PCRの反応液(100μl)はKOD DNA ポリメラーゼを2ユニット、200μMのdNTP、2 mMのMgSO4、3 pmolのフォワードおよびリバースプライマー、1μlの鋳型DNA、および添付の緩衝液からなる。フォワードプライマーはpriSP6ODf、5’-att tag gtg aca cta tag aac aac aac aac aac aaa caa caa caa aat gat cag tct gat tgc ggc gtt a-3’ (配列番号41)(ファスマック社製)、リバースプライマーはpriG4S1-2Dr:5’-tga gcc tcc gcc tcc tga acc gcc gcc acc ccg ccg ctc cag aat ct-3’ (配列番号42)(ダテコンセプト社製)である。フォワードプライマーにはSP6プロモーター、Ω29配列、開始コドン、およびDHFRの一部がコードされている。リバースプライマーはグリシン/セリンリンカーとDHFRの一部がコードされている。反応条件は、第一段階(1サイクル)94℃/5分、第二段階(15サイクル) 94℃/30秒、58℃/30秒、68℃/30秒、第三段階(1サイクル) 68℃/5分からなる。
・ Confirmation of affinity of selected peptides for Bcl-x L・ Measurement of recovery rate using real-time PCR method A consensus sequence is required for accurate quantification by real-time PCR method. E. coli dihydrofolate reductase (DHFR) was used as a consensus sequence. The obtained peptide was linked to the C-terminal side of DHFR via a glycine / serine linker (FIG. 6a). A gene encoding this fusion protein was constructed by the procedure shown in FIG. 6b. The gene of DHFR was amplified by PCR from the plasmid attached to the Proteios cell-free translation kit manufactured by Toyobo. The PCR reaction solution (100 μl) consists of 2 units of KOD DNA polymerase, 200 μM dNTP, 2 mM MgSO 4 , 3 pmol forward and reverse primers, 1 μl template DNA, and accompanying buffer. The forward primer is priSP6ODf, 5'-att tag gtg aca cta tag aac aac aac aac aac aaa caa caa caa aat gat cag tct gat tgc ggc gtt a-3 '(SEQ ID NO: 41) (manufactured by Fasmac), reverse primer is priG4S1-2Dr: 5′-tga gcc tcc gcc tcc tga acc gcc gcc acc ccg ccg ctc cag aat ct-3 ′ (SEQ ID NO: 42) (manufactured by Date Concept). The forward primer encodes the SP6 promoter, Ω29 sequence, start codon, and part of DHFR. The reverse primer encodes a glycine / serine linker and a part of DHFR. The reaction conditions are 1st stage (1 cycle) 94 ° C / 5 minutes, 2nd stage (15 cycles) 94 ° C / 30 seconds, 58 ° C / 30 seconds, 68 ° C / 30 seconds, 3rd stage (1 cycle) 68 It consists of ℃ / 5 minutes.

結合能を解析したいペプチドの遺伝子は、クローニング用のベクター上にある。この遺伝子をpriG4S1f、5’-ggt ggc ggc ggt tca g-3’ (配列番号43)(ダテコンセプト社製)およびpriFLAGA6rでPCRし増幅した。PCRの条件は上記と同様である。ここで増幅した2つのDNA断片は共にグリシン/セリンリンカーを含んでいるので、オーバーラップエクステンション(overlap extension) PCRにより、これらの断片を連結した。フォワードプライマーとしてpsiSP6ODf、リバースプライマーとしてpriFLAGA6rを用いた。PCRの条件は上記と同様である。この方法により構築したDHFR融合ペプチドの遺伝子は、クローン03, 04, 06, 07, 08, 09, 10である。   The gene of the peptide whose binding ability is to be analyzed is on a cloning vector. This gene was amplified by PCR with priG4S1f, 5'-ggt ggc ggc ggt tca g-3 '(SEQ ID NO: 43) (manufactured by Date Concept) and priFLAGA6r. PCR conditions are the same as above. Since the two DNA fragments amplified here both contain a glycine / serine linker, these fragments were ligated by overlap extension PCR. PsiSP6ODf was used as a forward primer and priFLAGA6r was used as a reverse primer. PCR conditions are the same as above. The genes of the DHFR fusion peptide constructed by this method are clones 03, 04, 06, 07, 08, 09 and 10.

ポジティブコントロールとして、Bcl-xLに強く結合することが知られている28アミノ酸残基からなるBadペプチドのDHFR融合ペプチドを構築した。グリシンセリンリンカー、Badペプチドおよびフラッグタグをコードするプラス鎖の一本鎖DNA、 G4SG4SmBadf、5’-ggt ggc ggc ggt tca gga ggc gga ggc tca aat ctc tgg gca gcg cag cgc tac ggc cgt gag ctc cga agg atg agc gat gag ttt gag ggt tcc ttc aag gac tac aaa gat gac gac gat aag-3’ (配列番号44)(ファスマック社製)を化学合成し、priG4S1fとpriFLAGA6rを用いてPCRを行ない二本鎖のDNAを得た。さらにオーバーラップエクステンションPCRによりDHFR部分と連結した。PCRの条件は上記と同様である。ネガティブコントロールは、選択実験を行なう前のNNSライブラリーをpriG4S1fとpriFLAGA6rを用いたPCRにより増幅した後、オーバーラップエクステンションPCRによりDHFR部分と連結して得た。As a positive control, a DHFR fusion peptide of a Bad peptide consisting of 28 amino acid residues known to bind strongly to Bcl-x L was constructed. Glycine serine linker, plus single strand DNA encoding Bad peptide and flag tag, G4SG4SmBadf, 5'-ggt ggc ggc ggt tca gga ggc gga ggc tca aat ctc tgg gca gcg cag cgc tac ggc cgt gag ctc cga agg atg agc gat gag ttt gag ggt tcc ttc aag gac tac aaa gat gac gac gat aag-3 '(SEQ ID NO: 44) (manufactured by Fasmac Co., Ltd.), chemically synthesized and subjected to PCR using priG4S1f and priFLAGA6r Got. Furthermore, the DHFR part was ligated by overlap extension PCR. PCR conditions are the same as above. The negative control was obtained by amplifying the NNS library before the selection experiment by PCR using priG4S1f and priFLAGA6r, and then ligating with the DHFR part by overlap extension PCR.

構築した種々のペプチドをコードしたDNAをin vitro virusに変換し、図7に示した実験手順により、Bcl-xL結合樹脂への結合能を調べた。この実験手順は図5に示した選択実験の手順と同じであるが、リアルタイムPCRによって樹脂に混合するin vitro virusの分子数と洗浄後に樹脂から回収されるin vitro virusの分子数を測定するところが異なっている。Was encoding various peptides constructed DNA was converted into in vitro virus, the experimental procedure shown in FIG. 7, it was examined the ability to bind to Bcl-x L binding resin. This experimental procedure is the same as the procedure of the selection experiment shown in FIG. 5, except that the number of molecules of in vitro virus mixed into the resin and the number of molecules of in vitro virus recovered from the resin after washing are measured by real-time PCR. Is different.

リアルタイムPCRはロッシュ社製のLightCyclerを用いて行なった。反応液はライトサイクラーファストスタートDNAマスターSYBERグリーンI(ロッシュ社製)を用い、添付のマニュアルに従い調製した。反応条件は第1段階(1サイクル)94度/10分、第2段階(40サイクル)94度/10秒、60度/10秒、72度/10秒であった。検量線は濃度が100倍ずつ異なる標準物質を3種調製し作成した。フォワードプライマーとしてpriEDHFRf、5’-atg atc agt ctg att gcg gcg tta gcg gta-3’ (配列番号45)、リバースプライマーとしてproEDHFR211r、5’-gat cgt ccg tac ccg gtt gac tgc t-3’ (配列番号46)(いずれもダテコンセプト社製)を用いた。これらのプライマーはDHFR遺伝子の1から211塩基対の領域を増幅する。   Real-time PCR was performed using a Roche LightCycler. The reaction solution was prepared using a light cycler fast start DNA master SYBER Green I (Roche) according to the attached manual. The reaction conditions were the first stage (1 cycle) 94 degrees / 10 minutes, the second stage (40 cycles) 94 degrees / 10 seconds, 60 degrees / 10 seconds, 72 degrees / 10 seconds. A calibration curve was prepared by preparing three types of standard substances with different concentrations by 100 times. PriEDHFRf, 5'-atg atc agt ctg att gcg gcg tta gcg gta-3 '(SEQ ID NO: 45) as forward primer, proEDHFR211r, 5'-gat cgt ccg tac ccg gtt gac tgc t-3' (SEQ ID NO: 45) 46) (both manufactured by Date Concept). These primers amplify a 1 to 211 base pair region of the DHFR gene.

ポジティブコントロールの回収率を100、ネガティブコントロールの回収率を1とし、種々のペプチドの回収率を規格化して求めた。その結果を表4に示した。28アミノ酸からなるBadペプチドの結合能よりは低かったが、クローン4と10のペプチドは特に高い結合能を示した。これらのペプチドの結合の様式を解析することによって、これのペプチドをリード化合物とし、新規の薬剤が開発されることが期待できる。   The recovery rate of the positive control was 100, the recovery rate of the negative control was 1, and the recovery rates of various peptides were normalized. The results are shown in Table 4. Although it was lower than the binding ability of the Bad peptide consisting of 28 amino acids, the peptides of clones 4 and 10 showed particularly high binding ability. By analyzing the mode of binding of these peptides, it can be expected that new peptides will be developed using these peptides as lead compounds.

Figure 2006062173
Figure 2006062173

・ プルダウンアッセイを用いた結合実験
クローン16、17、18、Badペプチド、Bakペプチド、およびネガティブコントロールとして、上記のリアルタイムPCRによる結合解析により、弱い結合能しか認められなかった配列(VVQPVSLREWADLWWL(配列番号47))についてPURESYSTEM用のin vitro virus分子を構築し、プルダウンアッセイを試みた。
-Binding experiment using pull-down assay As a clone 16, 17, 18, Bad peptide, Bak peptide, and a negative control, a sequence in which only weak binding ability was observed by binding analysis by real-time PCR (VVQPVSLREWADLWWL (SEQ ID NO: 47 )) Was constructed in vitro virus molecules for PURESYSTEM, and a pull-down assay was attempted.

プルダウンアッセイの実験手順は図8に示した。PURESYSTEMを用いた翻訳反応後、翻訳反応液をTBSTE2緩衝液で緩衝液置換を行なったゲルろ過スピンカラムを用いて精製した。TBSTE2緩衝液およそ200μlを加えて総体積を300μlとした。Bcl-xL結合樹脂15μlスラリーを混合し、4℃で1時間結合反応を行なった後に150μlのTBSTE2緩衝液で4回洗浄した。その後樹脂に電気泳動用緩衝液20μlを加え99℃で5分間加熱した後、10% / 8 M尿素SDS-PAGEにアプライした。泳動後蛍光イメージャー(Bio-Rad社製、Molecular Imager FX)を用い、樹脂に結合したin vitro virus分子を検出した。対照実験として、Bcl-xL結合樹脂を予めトロンビンで処理し、大部分のBcl-xLを除いた樹脂を調製し、同様のプルダウンアッセイを行なった。これらの実験結果を図9に示す。The experimental procedure of the pull-down assay is shown in FIG. After the translation reaction using PURESYSTEM, the translation reaction solution was purified using a gel filtration spin column in which the buffer solution was replaced with TBSTE2 buffer solution. Approximately 200 μl of TBSTE2 buffer was added to make the total volume 300 μl. A 15 μl slurry of Bcl-x L binding resin was mixed and subjected to a binding reaction at 4 ° C. for 1 hour, and then washed 4 times with 150 μl of TBSTE2 buffer. Thereafter, 20 μl of electrophoresis buffer was added to the resin, heated at 99 ° C. for 5 minutes, and then applied to 10% / 8 M urea SDS-PAGE. After electrophoresis, in vitro virus molecules bound to the resin were detected using a fluorescence imager (Molecular Imager FX, manufactured by Bio-Rad). As a control experiment, a Bcl-x L- binding resin was previously treated with thrombin to prepare a resin from which most of the Bcl-x L was removed, and a similar pull-down assay was performed. The results of these experiments are shown in FIG.

Badペプチドはin vitro virus分子の形成が明確に認められた。Bcl-xL結合樹脂に明確な結合が見られた。トロンビン処理後の樹脂にも結合は見られたが、その量はBcl-xL結合樹脂に結合したものに比べて少量であった。したがって、BadペプチドはBcl-xLに特異的に結合している可能性が高い。トロンビン処理後の樹脂に結合が見られたが、その理由の1つとして、トロンビン処理により、Bcl-xLが完全には除けなかった可能性が考えられる。ネガティブコントロールのペプチドでは、in vitro virus分子の形成は認められたが、どちらの樹脂にも結合は見られなかった。BakペプチドではBcl-xL結合樹脂にのみに結合が見られた。以上の結果から本プルダウンアッセイが正確に行なわれていることを示している。Bad peptide was clearly observed to form virus molecules in vitro. Clear binding was seen in the Bcl-x L binding resin. Binding was also observed in the resin after thrombin treatment, but the amount was smaller than that bound to the Bcl-x L binding resin. Therefore, there is a high possibility that the Bad peptide is specifically bound to Bcl-x L. Binding was observed in the resin after thrombin treatment. One of the reasons may be that Bcl-x L could not be completely removed by thrombin treatment. In the negative control peptide, the formation of in vitro virus molecules was observed, but no binding was seen on either resin. In the Bak peptide, binding was observed only to the Bcl-x L binding resin. The above results indicate that this pull-down assay is performed accurately.

クローン16と18は明確なin vitro virus分子の形成が認められた。特にクローン18のin vitro virus分子形成効率は高かった。いずれのクローンに関してもBcl-xL結合樹脂に明確な結合が見られた。一方で、トロンビン処理後の樹脂にはわずかな結合しか見られなかった。クローン17はin vitro virus分子は他と比べて著しく高分子側にバンドが現れた。これはこのペプチドがアルギニンを多く含み高い等電点(pI=10)を示すためと考えられる。このペプチドに関しては、そのためバンドがスミアになり明確ではないが、Bcl-xL結合樹脂に結合が見られた。以上の結果は、本選択実験で取得されたクローン16、17、18がBcl-xL結合能を有することを示唆している。これらのペプチドの結合の様式を解析することによって、これのペプチドをリード化合物とし、新規の薬剤が開発されることが期待できる。Clones 16 and 18 showed clear in vitro virus molecule formation. In particular, the in vitro virus molecule formation efficiency of clone 18 was high. Clear binding was observed for the Bcl-x L binding resin for all clones. On the other hand, only a slight bond was observed in the resin after the thrombin treatment. Clone 17 showed a band on the high molecular side of the in vitro virus molecule compared to the others. This is probably because this peptide contains a large amount of arginine and exhibits a high isoelectric point (pI = 10). For this peptide, the band was smeared and unclear, but binding was seen in the Bcl-x L binding resin. The above results suggest that clones 16, 17, and 18 obtained in this selection experiment have Bcl-x L binding ability. By analyzing the mode of binding of these peptides, it can be expected that new peptides will be developed using these peptides as lead compounds.

・ 選択されたペプチドとBadのBcl-xL結合に関する競合実験
取得されたペプチドが抗癌治療を助長するには、Bcl-xLの疎水ポケットに結合することにより、Bcl-xLとBakやBadタンパク質とのヘテロダイマー形成を阻害する必要がある。このヘテロダイマー形成阻害により、BakやBadタンパク質は遊離し、アポトーシス促進作用を発揮すると推測されるからである(Zheng, Nature Cell Biology (2000) 3, E1-E3) 。本実験では選択実験により取得されたペプチドとBadペプチドとの、Bcl-xL結合に関する競合実験を行ない、取得ペプチドのBcl-xLへの結合部位を検証した。
- the selected peptides and Bad of Bcl-x L binding for competition experiments obtained peptide promotes anticancer therapy by binding to the hydrophobic pocket of Bcl-x L, Ya Bcl-x L and Bak It is necessary to inhibit heterodimer formation with the Bad protein. This is because Bak and Bad proteins are released by this inhibition of heterodimer formation, and it is presumed to exert a pro-apoptotic action (Zheng, Nature Cell Biology (2000) 3, E1-E3). In this experiment, a competition experiment on Bcl-x L binding between the peptide obtained by the selection experiment and the Bad peptide was performed, and the binding site of the obtained peptide to Bcl-x L was verified.

上記の6と同様の手順でBadペプチド、クローン16、17および18のin vitro virus分子を調製した。クローン16、17および18を単独で用いてBcl-xL結合樹脂に対するプルダウンアッセイを行なった結果と、Badと混合し、競合させてプルダウンアッセイを行なった結果を比較し図10に示す。この結果から、競合させた場合では単独の場合と比較して、取得ペプチドのバンド強度が減少していることが分かる。これは、これらの取得ペプチドとBadペプチドが、Bcl-xLの共通部位に対して競合的に結合していることを示している。したがって、ここに述べたペプチドは、Bcl-xLとBakやBadタンパク質とのヘテロダイマー形成を阻害し、BakやBadタンパク質のアポトーシス促進作用を回復させ、抗癌剤治療を助長する機能をもつと推測される。In vitro virus molecules of Bad peptide, clones 16, 17 and 18 were prepared by the same procedure as described above. FIG. 10 shows a comparison of the results of the pull-down assay for Bcl-x L- binding resin using clones 16, 17 and 18 alone and the results of the pull-down assay performed by mixing with Bad and competing. From this result, it can be seen that the band intensity of the obtained peptide is decreased in the case of competition as compared to the case of alone. This indicates that these acquired peptides and Bad peptides are competitively bound to the common site of Bcl-x L. Therefore, it is speculated that the peptides described here have the function of inhibiting the heterodimer formation between Bcl-x L and Bak or Bad protein, restoring the pro-apoptotic action of Bak or Bad protein, and promoting anticancer drug treatment. The

また、クローン16は表1に示したクローン4と1残基を除いて同一の配列である。表1において、クローン4からクローン13では、ペプチドのC末端側に、R, X, X, X(Xは疎水性アミノ酸)(配列番号48)からなる共通のモチーフが見られた。これはクローン4からクローン13が共通の様式でBcl-xLに結合していることを示唆している。このことと、クローン4とほぼ同一のクローン16がBadペプチドと競合的にBcl-xLと結合することから、表1に示したクローン5からクローン13もBadペプチドと競合的にBcl-xLに結合することが推測できる。よってクローン5からクローン13も、Bcl-xLとBadやBakタンパク質などとのヘテロダイマー形成を阻害し、これらのアポトーシス促進作用を回復させ、抗癌治療を助長すると推測される。Clone 16 has the same sequence as clone 4 shown in Table 1 except for one residue. In Table 1, in clone 4 to clone 13, a common motif consisting of R, X, X, X (X is a hydrophobic amino acid) (SEQ ID NO: 48) was found on the C-terminal side of the peptide. This suggests that clone 4 to clone 13 bind to Bcl-x L in a common manner. Since clone 16 that is almost identical to clone 4 binds to Bcl-x L competitively with Bad peptide, clones 5 to 13 shown in Table 1 also compete with Bad peptide for Bcl-x L. Can be guessed to be bound to. Therefore, it is speculated that clones 5 to 13 also inhibit the formation of heterodimers between Bcl-x L and Bad or Bak proteins, restore these pro-apoptotic effects, and promote anticancer treatment.

・ BakペプチドとBcl-xLの結合に対する取得ペプチドの阻害活性
選択実験により取得されたペプチドとBakペプチドを用い、Bcl-xLに対する結合の競合実験を行なった。この競合実験により、BakペプチドとBcl-xLの結合が阻害されれば、取得ペプチドが、Bcl-xLとBakあるいはBadタンパク質とのヘテロダイマー形成を阻害すると期待できる。蛍光ラベルF-Bakペプチド、非修飾のBakペプチド、および取得ペプチドであるクローン10, 16, 17, 18に相当するペプチドは、Invitrogen社に外注した。なお、4種の取得ペプチドには水系緩衝液への溶解性を増大させるためにFLAGタグが連結されている。
-Inhibitory activity of obtained peptide for binding of Bak peptide and Bcl-x L Using the peptide obtained by the selection experiment and the Bak peptide, competition experiment for binding to Bcl-x L was conducted. If the binding between Bak peptide and Bcl-x L is inhibited by this competition experiment, it can be expected that the obtained peptide inhibits heterodimer formation between Bcl-x L and Bak or Bad protein. The fluorescently labeled F-Bak peptide, the unmodified Bak peptide, and the peptides corresponding to the obtained clones 10, 16, 17, and 18 were outsourced to Invitrogen. In addition, a FLAG tag is linked to the four types of acquired peptides in order to increase the solubility in an aqueous buffer.

8. 1. 蛍光化BakペプチドとGST-Bcl-xLの結合
まず、F-BakのGST-Bcl-xLへの結合を蛍光偏光度を測定することにより解析した(BEACON 2000、Invitrogen社)。一定量のF-Bakと種々の濃度のGST-Bcl-xLを混合し、偏光度(Polarization)を測定した。図11のAにはB vs LFプロットを示す。カーブフィッティングには(1)式を用いた。
8. 1. Binding of Fluorescent Bak Peptide to GST-Bcl-x L First, F-Bak binding to GST-Bcl-x L was analyzed by measuring the degree of fluorescence polarization (BEACON 2000, Invitrogen). . A certain amount of F-Bak and various concentrations of GST-Bcl-x L were mixed, and the degree of polarization was measured. The A in FIG. 11 shows a B vs L F plot. The equation (1) was used for curve fitting.

F(x) = {x * (Pmax - Pmin)} / (Kd + x) + Pmin (1)
ここで未知係数はPmax、Pmin、およびKd(解離定数)、独立変数はx(GST-Bcl-xL濃度)である。
F (x) = {x * (Pmax-Pmin)} / (Kd + x) + Pmin (1)
Here, the unknown coefficients are Pmax, Pmin, and Kd (dissociation constant), and the independent variable is x (GST-Bcl-x L concentration).

カーブフィッティングから解離定数は337 ± 32 nMと求まった。BakペプチドのBcl-xLに対する結合の解離定数は340 nMと報告されているので、この結果は過去の文献値とよく一致した。From the curve fitting, the dissociation constant was determined to be 337 ± 32 nM. Since the dissociation constant of Bak peptide binding to Bcl-x L was reported to be 340 nM, this result was in good agreement with previous literature values.

次に横軸を対数で表したKlotsプロットを図11のBに示す。カーブフィッティングは(1)式を用いて行なうことができる。これらのプロットが各々双曲線、シグモイド曲線に乗ったことから、F-BakとGST-Bcl-xLの結合反応は、協同効果が関与しないClarkの理論と一致することが推測される。Next, a Klots plot in which the horizontal axis represents logarithm is shown in FIG. Curve fitting can be performed using equation (1). Since these plots are on a hyperbola and a sigmoid curve, it is presumed that the binding reaction between F-Bak and GST-Bcl-x L agrees with Clark's theory, which does not involve the cooperative effect.

次に、Scatchardプロットを行なった結果を図11のCに示す。横軸には結合した分子の割合、つまり(P - Pmin) / (Pmax - Pmin)を、縦軸はこの値をGST-Bcl-xL濃度で割った値をプロットした。プロットが直線上に乗ったことから、F-BakとGST-Bcl-xLの結合は1 : 1の反応であると解釈できる。Scatchardプロットから得られた解離定数は370 nMであり、この値も文献値とよく一致した。以上の結果から、F-BakとGST-Bcl-xLを用いた本解析方法は、取得ペプチドの阻害活性を検証するのに適した方法であると結論できる。なお、同様の結果は2% DMSO存在下でも確認された(図11のD〜F)。Next, the result of Scatchard plotting is shown in FIG. On the horizontal axis, the ratio of bound molecules, that is, (P-Pmin) / (Pmax-Pmin) is plotted, and on the vertical axis, the value obtained by dividing this value by the GST-Bcl-x L concentration is plotted. Plot since riding on a straight line, the binding of F-Bak and GST-Bcl-x L is 1: can be interpreted as the first reaction. The dissociation constant obtained from the Scatchard plot was 370 nM, which was in good agreement with literature values. From the above results, it can be concluded that this analysis method using F-Bak and GST-Bcl-x L is a suitable method for verifying the inhibitory activity of the obtained peptide. Similar results were confirmed even in the presence of 2% DMSO (D to F in FIG. 11).

8. 2. 取得ペプチドの阻害活性の解析
阻害実験は、一定量のF-Bak(186 nM)およびGST-Bcl-xL(400 nM)を混合した後、種々の濃度の取得ペプチドを反応液に加え、偏光度を測定することによって行なった。取得したペプチドが阻害作用を示せば、F-BakがGST-Bcl-xLから遊離し、その結果偏光度が減少する。実験結果を図12に示す。この図からクローン10および18は阻害活性をもつことが分かった。次に(2)式を用いてカーブフィッティングを行ない、IC50を求めた。
8. 2. Analysis of inhibitory activity of the obtained peptide Inhibition experiments were conducted by mixing a certain amount of F-Bak (186 nM) and GST-Bcl-x L (400 nM), and then adding various concentrations of the obtained peptide to the reaction mixture. In addition to the measurement, the degree of polarization was measured. If the obtained peptide shows an inhibitory action, F-Bak is released from GST-Bcl-x L, and as a result, the degree of polarization decreases. The experimental results are shown in FIG. From this figure, clones 10 and 18 were found to have inhibitory activity. Next, curve fitting was performed using equation (2) to obtain IC 50 .

F(x) = - {x * (Pmax - Pmin)} / (Kd + x) + Pmax (2)
ここで未知係数はPmax、Pmin、およびIC50、独立変数はx(ペプチド濃度)である。
F (x) =-{x * (Pmax-Pmin)} / (Kd + x) + Pmax (2)
Here, the unknown coefficients are Pmax, Pmin, and IC 50 , and the independent variable is x (peptide concentration).

本条件下ではBakペプチドのIC50は29.7μM(PBS緩衝液中)および11.8μM(2% DMSOを含むPBS緩衝液中)であった。これに対しクローン18ペプチドのIC50は6.4μM(PBS緩衝液中)であり、一方クローン10ペプチドのIC50は0.9μM(2% DMSOを含むPBS緩衝液中)であった。いずれも同一条件下でのBakペプチドよりもGST-Bcl-xLに対して高い親和性を有していると推測できる。また、クローン17ペプチドには、このような阻害活性が見られなかった。クローン16ペプチドには若干の阻害活性が見られたものの、溶解度が極めて低く、高濃度側での解析が困難であり、IC50を求めることができなかった。In this condition IC 50 of Bak peptide was 29.7μM (PBS buffer) and 11.8μM (PBS buffer containing 2% DMSO). In contrast, the IC 50 of clone 18 peptide was 6.4 μM (in PBS buffer), while the IC 50 of clone 10 peptide was 0.9 μM (in PBS buffer containing 2% DMSO). It can be inferred that both have higher affinity for GST-Bcl-x L than Bak peptide under the same conditions. In addition, clone 17 peptide did not show such inhibitory activity. Although some inhibitory activity was observed in the clone 16 peptide, the solubility was extremely low, analysis at a high concentration side was difficult, and IC 50 could not be obtained.

以上の解析結果をまとめると、クローン10と18のペプチドはBcl-xLとBakおよびBadタンパク質のヘテロダイマー形成を阻害する機能をもつと推測できる。クローン16は溶解度が低いもののやはり阻害活性を有すると推測できる。クローン17はin vitro virus分子の状態では阻害活性がプルダウンアッセイから示唆されたが、ペプチドレベルではそのような活性は認められなかった。この理由は以下のように考えられる。クローン17のペプチドは、塩基性アミノ酸含有量が多く、Bcl-xLの正電荷部分と反発してしまい、Bcl-xLと結合できない。しかし、in vitro virus分子の状態では、核酸部分のリン酸基により、ペプチドの正電荷が遮蔽され、Bcl-xLとの反発が起きず、結合できる。Summarizing the above analysis results, it can be inferred that the peptides of clones 10 and 18 have the function of inhibiting heterodimer formation of Bcl-x L and Bak and Bad proteins. Although clone 16 has low solubility, it can be presumed that it still has inhibitory activity. Although clone 17 showed an inhibitory activity from the pull-down assay in the state of in vitro virus molecule, such activity was not observed at the peptide level. The reason is considered as follows. Peptide clones 17, many basic amino acid content, will repel a positively charged moiety of the Bcl-x L, it can not bind to Bcl-x L. However, in the in vitro virus molecule state, the positive charge of the peptide is shielded by the phosphate group of the nucleic acid moiety, and it can bind without repulsion with Bcl-x L.

阻害の様式は前述のように取得ペプチドがBcl-xLの疎水性ポケットに結合し、BakやBadペプチドの結合を直接阻害している可能性があるが、Bcl-xLの他の部分に結合することで、Bcl-xLの構造が変化し、それによってBakやBadペプチドの結合を阻害している可能性も考えられる。Mode of inhibition acquisition peptide as described above is attached to a hydrophobic pocket of Bcl-x L, there is a possibility that directly inhibits the binding of Bak and Bad peptide, to other parts of the Bcl-x L By binding, it is possible that the structure of Bcl-x L is changed, thereby inhibiting the binding of Bak and Bad peptides.

産業上の利用の可能性Industrial applicability

本発明によれば、Bcl-xLとBakやBadタンパク質とのヘテロダイマーの形成を阻害し、BakやBadタンパク質のアポトーシス促進作用を回復させ、抗癌剤治療を助長できる。また、有効成分のペプチドとBcl-xLとの複合体の立体構造が解析されれば、これらのペプチドをリード化合物として新規の薬剤の設計が可能となる。また部分的な結合の様式を、既存のペプチドや小分子化合物のものと組み合わせることにより、より親和性が高い薬剤を設計できる可能性がある。According to the present invention, it is possible to inhibit the formation of a heterodimer between Bcl-x L and Bak or Bad protein, restore the apoptosis promoting action of Bak or Bad protein, and promote anticancer drug treatment. Moreover, if the three-dimensional structure of the complex of the active ingredient peptide and Bcl-x L is analyzed, it becomes possible to design a new drug using these peptides as lead compounds. Moreover, there is a possibility that a drug with higher affinity can be designed by combining a partial binding mode with that of an existing peptide or small molecule compound.

Claims (8)

RXXX(Xは疎水性アミノ酸)(配列番号48)のアミノ酸配列を有し、8〜40個のアミノ酸残基からなり、アミノ酸配列に含まれる塩基性アミノ酸の残基数が5以下であるペプチドを有効成分とするBcl-xLヘテロダイマー形成阻害剤。A peptide having an amino acid sequence of RXXX (X is a hydrophobic amino acid) (SEQ ID NO: 48), consisting of 8 to 40 amino acid residues, wherein the number of basic amino acid residues contained in the amino acid sequence is 5 or less Bcl-x L heterodimer formation inhibitor as an active ingredient. 配列番号4、5、6、7、9、10、11、12および16のいずれかのアミノ酸配列からなるペプチドを有効成分とするBcl-xLヘテロダイマー形成阻害剤。Bcl-x L heterodimer formation inhibitor which uses as an active ingredient the peptide which consists of one of the amino acid sequences of sequence number 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12 and 16. 配列番号18のアミノ酸配列からなるペプチドを有効成分とするBcl-xLヘテロダイマー形成阻害剤。Bcl-x L heterodimer formation inhibitor which uses the peptide which consists of an amino acid sequence of sequence number 18 as an active ingredient. RXXX(Xは疎水性アミノ酸)(配列番号48)のアミノ酸配列を有し、8〜40個のアミノ酸残基からなり、アミノ酸配列に含まれる塩基性アミノ酸の残基数が5以下であるペプチドを有効成分とする抗癌剤作用助長剤。 A peptide having an amino acid sequence of RXXX (X is a hydrophobic amino acid) (SEQ ID NO: 48), consisting of 8 to 40 amino acid residues, wherein the number of basic amino acid residues contained in the amino acid sequence is 5 or less Anticancer agent action promoter as an active ingredient. 配列番号4、5、6、7、9、10、11、12および16のいずれかのアミノ酸配列からなるペプチドを有効成分とする抗癌剤作用助長剤。 An anticancer agent action promoter comprising, as an active ingredient, a peptide comprising any one of the amino acid sequences of SEQ ID NOs: 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, and 16. 配列番号18のアミノ酸配列からなるペプチドを有効成分とする抗癌剤作用助長剤。 An anticancer agent action promoting agent comprising a peptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 18 as an active ingredient. (1)ペプチドをコードするDNAのライブラリーを準備し、(2)そのライブラリーから、DNAとそのDNAによりコードされるペプチドとが結合した分子のライブラリーを調製し、(3)Bcl-xLに結合するペプチドを含む分子を選択し、(4)選択された分子のDNAをテンプレートとしてPCRによりDNAを増幅し、(5)増幅されたDNAを工程(2)のライブラリーとして用いて、(2)から(4)の工程を繰り返すことを含む、Bcl-xLに結合するペプチドをスクリーニングする方法であって、DNAのライブラリーは、(NNS)n(Nは、A,T,GおよびCの等量混合物、SはGおよびCの等量混合物、nは8〜24の整数)の塩基配列を有するDNAからなる前記方法。(1) Prepare a library of DNA encoding the peptide, (2) Prepare a library of molecules in which the DNA and the peptide encoded by the DNA are bound, (3) Bcl-x Select a molecule containing a peptide that binds to L , (4) amplify the DNA by PCR using the DNA of the selected molecule as a template, (5) use the amplified DNA as a library in step (2), A method for screening a peptide that binds to Bcl-x L , comprising repeating steps (2) to (4), wherein a library of DNA is (NNS) n (N is A, T, G And an equivalent mixture of C, S is an equivalent mixture of G and C, and n is an integer of 8 to 24). DNAのライブラリーが、XXVXRXLXXXXDXIXX(Xは、NNS(Nは、A,T,GおよびCの等量混合物、SはGおよびCの等量混合物)によりコードされるアミノ酸)(配列番号29)のアミノ酸配列からなるペプチドをコードするDNAからなる請求項7記載の方法。 A library of DNA of XXVXRXLXXXXDXIXX (where X is an amino acid encoded by NNS (N is an equal mixture of A, T, G and C, S is an equal mixture of G and C)) (SEQ ID NO: 29) 8. The method according to claim 7, comprising DNA encoding a peptide having an amino acid sequence.
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