KR20230022168A - Psd-95의 사이클릭 펩타이드 억제제 및 이의 용도 - Google Patents

Psd-95의 사이클릭 펩타이드 억제제 및 이의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 구체적으로 PSD-95의 PDZ2 도메인을 억제함으로써, 단백질-단백질 상호작용의 억제제로서 작용할 수 있는 신규한 사이클릭 펩타이드, 뿐만 아니라 흥분독성-관련된 질환 및 신경병성 통증의 치료시 사용하기 위한 이의 용도에 관한 것이다.

Description

PSD-95의 사이클릭 펩타이드 억제제 및 이의 용도
본 발명은 구체적으로 PSD-95의 PDZ1 및/또는 PDZ2 도메인(domain)을 억제함으로써 단백질-단백질 상호작용의 억제제로서 작용할 수 있는 신규한 사이클릭(cyclic) 펩타이드, 뿐만 아니라 흥분독성-관련 질환(excitotoxic-related disease) 및 신경병성 통증(neuropathic pain)의 치료 시 사용하기 위한 이의 용도에 관한 것이다.
지구의 1300만명의 사람들이 매년 사망 및 장애(disability)의 제2의 주요 원인이 되는, 뇌졸중(stroke)을 앓는다. 시냅스이후 밀도 단백질(postsynaptic density protein)-95(PSD-95)인, N-메틸-D-아스파르테이트 수용체((NMDAR)과 뉴우런 산화질소 신타제(neuronal nitric oxide synthase; nNOS) 사이의 삼원 복합체(ternary complex)는 세포 사멸의 흥분독성 메카니즘에서 중요한 역활을 한다(도 1).
PSD-95는 DLG4(디스크 거대 동족체(disks large homolog) 4) 유전자에 의해 사람에서 암호화된(encoded) 단백질이다. PSD-95는 막-관련된 구아닐레이트 신타제(membrane-associated guanylate kinase; MAGUK) 계열의 구성원이고 PSD-93과 함께 동일한 NMDA 수용체 및 칼륨 채널 군집(potassium channel cluster) 내로 보충된다.
PSD-95는 뉴우런의 시냅스이후 밀도에 거의 전적으로 위치하고, 시냅스 단백질을 고정(anchoring)시키는데 연관된다. 이의 직접적인 및 간접적인 결합 파트너는 뉴롤리긴(neuroligin), nNOS, NMDA 수용체, AMPA 수용체, 및 칼륨 채널을 포함한다.
PSD-95는 링커(linker) 영역에 의해 연결된 3개의 PDZ 도메인, SH3 도메인, 및 구아닐레이트 키나제-유사(GK) 도메인을 포함한다. PSD-95의 PDZ1 및 PDZ2 도메인은 친이온성 글루타메이트 수용체의 NMDA 수용체-유형과 효소 nNOS를 생산하는 산화질소(NO)의 동시 결합을 포함하여 수개의 단백질과 상호작용한다.
NMDA 수용체는 흥분독성, 즉, 글루타메이트-매개된 흥분독성의 주요 매개인자이며, 이는 신경변성 질환(neurodegenerative disease) 및 급성 뇌 손상(acute brain injury)과 연루되어 있다. NMDA 수용체의 길항제(antagonist)는 글루타메이트-매개된 이온흐름(glutamate-mediated ionflux)을 방지함으로써 흥분독성을 효과적으로 감소시키지만, 이는 또한 생리학적으로 중요한 공정을 방지한다. 따라서, NMDA 수용체 길항제는 예컨대, 낮은 내성(tolerance) 및 효능 결여로 인하여 뇌졸중(stroke)에 대한 임상 시험을 실패하였다. 대신에, 흥분독성의 특이적인 억제는 PSD-95 억제제를 사용한 세포내 nNOS/PSD-95/NMDA 수용체 복합체를 교란시킴으로써 수득될 수 있다.
일부 PDZ 도메인이 또한 내부 결합 모티프(internal binding motif)를, 더 적게 탐구된 PDZ 결합 방식으로 인식할 수 있다는 수개의 지적이 본 발명에 이르러 제시되고 있다. 이러한 상호작용의 예는 PSD-95의 PDZ2 도메인과 뉴우런 산하질소 신타제(nNOS) 사이에서 발견된다. 분자 수준에서, 상호작용은 유리 C-말단 없이 연장된 β-헤어핀(hairpin)을 채택하는 nNOS 내 30-잔기 스트레치(residue stretch)를 포함한다.
nNOS 또는 NMDA 수용체 억제제를 설계하여 허혈성 뇌졸중(ischemic stroke) 이후 신경보호를 유도하는 다수의 시도가 이루어져 왔다. 여전히, 부작용, 감소된 효능, 선택성의 결여 및 낮은 혈액-뇌 장벽 투과능(blood-brain barrier permeability)은 이와 관련하여 불량한 성공을 이끌었다. 결과적으로 이러한 단백질-단백질 상호작용(protein-protein interaction)의 효율적인 억제제에 대해 당해 분야에서의 요구가 여전히 존재한다.
요약
PSD-95의 PDZ 도메인을 특이적으로 표적화함으로써 단백질-단백질 상호작용의 억제제를 제공하는 진술된 문제에 초점을 맞추기 위해, 본 개시내용은 PSD-95의 PDZ1 및/또는 PDZ2 도메인에 대해 비-표준적 결합(non-canonical binding)함으로써, 허혈성 뇌졸중(ischemic stroke) 및 신경병성 통증의 치료를 위한 nNOS와 이의 단백질-단백질 상호작용을 억제할 수 있는 사이클릭 펩타이드의 신규 부류, 상기 펩타이드의 제조 방법 및 용도를 기술하고 있다.
일 양태에서, 본 발명은 다음의 아미노산 서열을 포함하는 폴리펩타이드 또는 이의 약제학적으로 허용되는 염에 관한 것이다:
TX1LETX2X3X4GX5X6X7PX8TIRVX9Q(서열 번호: 1),
여기서
X1는 H, H-3Me 또는 PyA-4이고;
X2는 T, S, D 또는 E이고;
X3은 F, F-2-Br, F-2-Cl 또는 F-3-F이고;
X4는 W, Nal이거나, 부재하고;
X5는 D 또는 N-Me-D이고;
X6은 G, A 또는 P이고;
X7은 E 또는 D이고;
X8은 K 또는 N-Me-K이고;
X9은 T 또는 N-Me-T이다.
일 구현예에서, 폴리펩타이드는 사이클릭 폴리펩타이드이다.
일 양태에서, 본 발명은 의약(medicament)으로서 사용하기 위한, 본원에 정의된 바와 같은, 폴리펩타이드에 관한 것이다.
일 양태에서, 본 발명은 대상체(subject)에서 흥분독성-관련된 질환의 예방 및/또는 치료에 이용하기 위한, 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드, 예를 들면, 사이클릭 폴리펩타이드에 관한 것이다.
일 양태에서, 본 발명은 대상체에서 신경병성 통증의 예방 및/또는 치료에 이용하기 위한, 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드, 예를 들면, 사이클릭 폴리펩타이드에 관한 것이다.
일 양태에서, 본 발명은 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드를 제조하는 방법에 관한 것이고, 상기 방법은:
a) 펩타이드를 Fmoc/tBu-기반 고체-상 펩타이드 합성(SPPS)을 사용하여 제조하는 단계, 및
b) 상기 펩타이드를 천연의 화학적 연결(native chemical ligation; NCL)을 통해 고리화시키는 단계를 포함한다.
이러한 계획은 Marie Sk³odowska-보조금 계약(Curie grant agreement) 번호 675341에 따라 유럽 연합의 Horizon 2020 연구 및 혁신 프로그램에서 자금을 지원받았다.
도 1: PSD-95-PDZ1에 결합된, NMDA 수용체를 통한 시냅스이후 내부로의 Ca+2의 비정상적인 유입을 나타내는 허혈성 뇌졸중 동안의 흥분독성의 개략도. 이후에, 내부 헤어핀 모티프(internal hairpin motif)를 통해 PSD-95-PDZ2에 결합하는, nNOS는 과도한 NO를 생산함으로써, 흥분독성을 유발한다.
도 2: 25℃에서 PSD-95-PDZ2를 지닌 사이클릭 nNOS β-헤어핀 펩타이드 및 nNOS 선형 펩타이드에 대한 ITC 미가공 열 특징(raw heat signature) 및 결합 등온선(하부 패널). 데이타는 3중으로 수집하고 연합 상수 값(association constant value)(K a)을 K d로 전환시켰다. 값는 K d 값 ± SEM의 평균으로 나타낸다.
도 3: FP 경쟁 실험에서 재조합적으로 발현된 PSD-95-PDZ2 및 사이클릭 nNOS TAMRA프로브(probe)에 대해 측정된 상이한 nNOS β-헤어핀 사이클릭 스캐폴드(scaffold)의 K i 값. 상이한 환 폐쇄는 우측에 나타낸다. 데이타는 3중으로 수집하고 K i 값 ± SEM의 평균으로 나타낸다.
도 4: TAMRA 표지된 PSD-95-PDZ2를 사용한 SPOT 배열에서 스크리닝된 nNOS 헤어핀 모티프의 깊은 변형된 스캔 열 지도(deep mutational scan heat map). 형광성 값은 사이클릭 nNOS β-헤어핀 펩타이드 WT 값으로 표준화하였다. 잔기를 측쇄 특성에 따라 분류하고 천연 잔기는 nNOS β-헤어핀의 도식 내 상단에 나타낸다. WT 잔기는 채워진 패턴의 셀(fill pattern cell)로 나타낸다.
도 5: A) SPOT 펩타이드 배열의 표준화된 FP 억제 상수 값과 표준화된 형광성 값 사이의 알라닌 스캔 상관관계. B) SPOT 펩타이드 배열의 표준화된 FP 억제 상수와 표준화된 형광성 값 사이의 변형 분석 상관관계(mutational analysis correlation).
도 6: A) FP 경쟁 실험에서 재조합적으로 발현된 PSD-95-PDZ2와 사이클릭 nNOS TAMRA 프로브에 대해 측정된 사이클릭 β-헤어핀 펩타이드의 Ala 스캔의 K i 값. 데이타는 3중으로 수집하고 K i 값 ± SEM의 평균으로 나타낸다. B) 관련된 H-결합을 지닌 사이클릭 β-헤어핀/PSD-95-PDZ2 도메인의 모델 및 강조된 잔기. C) E108과, PSD-95-PDZ2의 T192 및 S173의 H-결합 상호작용. D) 사이클릭 nNOS β-헤어핀 펩타이드의 T109 및 T119과 PSD-95-PDZ2의 H225 사이의 H-결합 측쇄 상호작용. E) PSD-95-PDZ2 도메인의 소수성 포켓(hydrophobic pocket) 내부의 F111 측쇄 투영도. 결합은 없다(Not binding; N.B.).
도 7: A) FP 경쟁 실험에서 재조합적으로 발현된 PSD-95-PDZ2 및 사이클릭 nNOS TAMRA 프로브에 대해 측정된 사이클릭 nNOS β-헤어핀 펩타이드의 N-Me 스캔의 K i 값. 데이타는 3중으로 수집하고 K i 값 ± SEM의 평균으로 나타낸다. B) 모델 구조에서 강조된 골격 H-값 및 관련된 잔기.
도 8: A) 사이클릭 nNOS β-핑거(finger) 및 GluN2B의 서열. 관련된 위치는 상단에 나타낸다. B) FP 포화 실험에서 재조합적으로 발현된 PSD-95-PDZ2 Ala 돌연변이체에 대해 측정된 사이클릭 nNOS TAMRA 프로브(PSD-95-PDZ2 WT K d = 1.0 ± 0.1 μM)의 배수 변화(fold change). C) FP 포화 실험에서 재조합적으로 발현된 PSD-95-PDZ2 Ala 돌연변이체에 대해 특정된 C-말단 GluN2B TAMRA 프로브(PSD-95-PDZ2 WT K d = 4.0 ± 0.1 μM)의 배수 변화. 관련된 잔기는 모델 구조에서 강조되어 있다.
도 9: 막 분획에서 균질화된 신경 조직(성체 마우스)로부터 단리된 단백질의 농축(enrichment)을 비교하는 화산 플롯(volcano plot). 사이클릭 nNOS β-헤어핀 펩타이드로 표지된 DynabeadsTM M-270에 의해 농축된 단백질은 플롯의 왼쪽에 표시되고 GluN2B C-말단 펩타이드로 표지된 DynabeadsTM M-270에 의해 농축된 단백질은 플롯의 우측에 나타낸다.
도 10: 세포질성 분획에서 균질화된 신경 조직(성체 마우스)로부터, 단리된 단백질의 농축을 비교하는 화산 플롯. 사이클릭 nNOS β-헤어핀 펩타이드로 표지된 DynabeadsTM M-270에 의해 농축된 단백질은 플롯의 왼쪽에 표시되고 GluN2B C-말단 펩타이드로 표지된 DynabeadsTM M-270에 의해 농축된 단백질은 플롯의 우측에 나타낸다.
도 11: A) 야생형 사이클릭 nNOS β-헤어핀 펩타이드, B) 돌연변이 T112W 및 T116E를 지닌 사이클릭 nNOS β-핑거 모의 펩타이드(β-finger mimic peptide), C) 돌연변이 △T112 및 T116E를 지닌 사이클릭 nNOS β-핑거 모의 펩타이드, D) 돌연변이 H106H(3-Me), T112W 및 T116E를 지닌 사이클릭 nNOS β-핑거 모의 펩타이드, E) 돌연변이 H106H(3-Me), T112 및 T116E를 지닌 사이클릭 nNOS β-핑거 모의 펩타이드에 대한 ITC 미가공 열 특징(상부 패널) 및 결합 등온선(하부 패널). 펩타이드 구조는 스틱 다이아그램(stick diagram)으로 표시된 치환 측쇄와 함께, 모든 적정 곡선 위해 리본 다이아그램(ribbon diagram)으로 나타낸다.
도 12: 플라스민(plasmin) 안정성 검정에서 측정된 바와 같은 사이클릭 nNOS β-헤어핀 펩타이드 유사체의 반감기. 데이타는 평균으로 나타낸다. n=3.
상세한 설명
본 발명은 청구범위에서 정의된 바와 같다.
정의
단백질생성(proteinogenic) "아미노산"(AA)은 IUPAC로부터의 권장사항에 따라 1-문자 또는 3-문자 코드를 사용하여 본원에서 명명되며, 예를 들면, http://www.chem.qmul.ac.uk/iupac/AminoAcid/를 참고한다. 대문자 약어는 1-아미노산을 나타내는 반면, 소문자 약어는 d-아미노산을 나타낸다. 달리 기술하지 않는 한, 아미노산은 α-아미노산, 즉, α-탄소 원자에 부착된 아민 및 카복실산 그룹 둘 다를 갖는 아미노산이다.
용어 "세포 침투 펩타이드"(cell penetrating peptide; CPP)는 포유동물 세포의 혈장 막을 횡단하는 능력, 및 이에 의해 카고 분자(cargo molecule), 예를 들면, 이것이 연결되는 펩타이드, 단백질, 또는 올리고뉴클레오타이드의 세포내 전달을 촉진시키는 능력에 의해 특징화된 펩타이드를 지칭한다.
용어 "검출가능한 모이어티"는 분석 수단에 의해 검출될 수 있는 모이어티를 지칭한다. 검출가능한 모이어티는 형광단(fluorophore), 방사선대조제(radiocontrast), MRI 조영제 및 방사선동위원소로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "유효량"은 바람직하지 않은 조건에서 목적한 결과를 달성하거나 효과를 갖기에 충분한 양을 지칭한다. 예를 들면, "치료학적 유효량"은 목적한 치료학적 결과를 달성하거나 원치않는 증상에서 효과를 갖지만, 일반적으로 부작용을 유발하기에 불충분하다.
용어 "K d"는 해리 상수(dissociation constant) 및 다른 분자에 대한 분자의 친화성의 척도이다. K d가 낮을 수록, 이의 결합 부위에 대한 펩타이드의 친화성이 높다.
또한, 비-캐노니칼 비-암호화된, 비-표준, 비-동계, 인공 또는 비-천연 아미노산으로서 또한 지칭된, 용어 "비-단백질생성 아미노산"은 유전 코드에 의해 암호화되지 않은 본원에 사용된 바와 같은 아미노산이다. 비-단백질생성 아미노산의 개략적인 목록은 α-아미노-n-부티르산, 노르발린, 노르루이신, 이소루이신, 알로이소루이신, 3급-루이신, α-아미노-n-헵탄산, 피페콜산, α,β-디아미노프로피온산, α,γ-디아미노부티르산, 오르니틴, 알로트레오닌, 호모시스테인, 호모세린, β-알라닌, β-아미노-n-부티르산, β-아미노이소부티르산, γ-아미노부티르산, α-아미노이소부티르산, 이소발린, 사르코신, N-에틸 글리신, N-프로필 글리신, N-이소프로필 글리신, N-메틸 알라닌, N-에틸 알라닌, N-메틸 β-알라닌, N-에틸 β-알라닌, 이소세린 및 α-하이드록시-γ-아미노부티르산을 포함한다.
용어 "폴리펩타이드", "펩타이드" 또는 "단백질"은 천연적으로 또는 합성적으로 생산된 것에 상관없이, 바람직하게는 펩타이드에 의해 전적으로 결합된 아미노산 잔기의 중합체를 지칭한다. 본원에 사용된 바와 같이 용어 "폴리펩타이드"는 펩타이드 및 폴리펩타이드를 포함하고, 여기서 상기 단백질, 펩타이드 또는 폴리펩타이드는 해독-후 변형되어 있을 수 있거나 변형되어 있지 않을 수 있다. 펩타이드는 일반적으로 단백질보다 길이가 더 짧고, 측쇄이다.
용어 "PDZ"는 후시냅스 밀도 단백질(Postsynaptic density protein)-95(PSD-95), 드로소필라 동족체 디스크 큰 종양 억제제(Drosophila homologue discs large tumor suppressor; DlgA), 폐쇄 소대(Zonula occludens)-1 단백질(zo-1)을 지칭한다.
용어 "PSD-95"는 또한 사람에서 DLG4(디스크 거대 동족체(disc large homolog) 4)에 의해 암호화되고, 사람 PSD-95(Uniprot: P78352)일 수 있는, SAP-90(시냅스-관련 단백질 90)으로서 또한 공지된, 단백질 PSD-95(시냅스이후 밀도 단백질 95)를 지칭한다.
"이를 필요로 하는 대상체"는 본 발명으로부터 유리할 수 있는 개체를 지칭한다. 일 구현예에서, 이를 필요로 하는 상기 개체는 흥분독성-관련된 질환 및/또는 신경병성 통증을 앓고 있는 개체이다. 치료될 대상체는 바람직하게는 포유동물, 특히 사람이다. 그러나, 동물, 예를 들면, 마우스, 랫트(rat), 개, 고양이, 소, 말, 양 및 돼지의 치료가 본 발명의 영역 내에 있다.
본원에 사용된 바와 같이 용어 "치료" 및 "치료하는"은 상태, 질환(disease) 또는 장애(disorder)와 경쟁할 목적을 위한 환자의 관리 및 보호를 지칭한다. 이러한 용어는 이로부터 환자가 앓는 주어진 상태에 대한 치료의 완전한 스펙트럼을 포함하는 것으로 의도되며, 치유적 치료요법, 예방학적(prophylactic) 또는 예방적(preventative) 치료요법 및 경감 또는 일시적 치료요법(palliative therapy), 예를 들면, 증상 또는 합병증을 경감시키거나 완화시키고; 상태의 진전을 지연시키고, 임상 만연(clinical manifestation), 질환 또는 장애를 부분적으로 정지하고; 상태, 질환 또는 장애를 치유 또는 제거하는 목적; 검출가능하거나 검출가능하지 않는 것에 상관없이, 상태 또는 증상의 경감 또는 일시적 완화(palliation), 및 차도(부분적이거나 전체적인); 및/또는 상태, 질환 또는 장애에 걸릴 위험의 방지 또는 감소를 지칭하고, 여기서 "예방하다" 또는 "예방"은 상태, 질환 또는 장애의 발달을 저해할 목적을 위한 환자의 관리 및 보호를 지칭하는 것으로 이해되고, 활성 화합물을 투여하여 증상 또는 합병증의 발생 위험을 예방하거나 감소시킴을 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이 용어 "완화", 및 이의 변형은 본 발명의 조성물을 투여하지 않은 것과 비교하여, 생리학적 상태 또는 증상의 정도 및/또는 목적하지 않은 만연이 줄고/줄거나 진행 경과 시간이 늦추어지거나 연장됨을 의미한다.
"치료 효과" 또는 "치료학적 효과"는 용어 "치료하는" 및 "치료"의 정의를 구성하는 기준에 의해 측정된 바와 같이, 치료되는 상태에서의 변화가 존재하는 경우에 나타난다. 적어도 5% 증진, 바람직하게는 10% 증진, 보다 바람직하게는 적어도 25%, 심지어 보다 바람직하게는 적어도 50%, 예를 들면, 적어도 75%, 및 가장 바람직하게는 적어도 100% 증진이 있는 경우, 치료되는 상태에서 "변화"가 존재한다. 변화는 개체에서 치료된 상태의 중증도에서의 증진, 또는 생활성제(bioactive agent), 또는 본 발명의 약제학적 조성물과 조합된 생활성제를 사용한 치료로 및 치료없이 개체의 집단에서 증진된 상태의 빈도의 차이에서의 증진을 기반으로 할 수 있다.
폴리펩타이드
일 양태에서, 본 발명은 다음의 아미노산 서열을 포함하는 폴리펩타이드 또는 이의 약제학적으로 허용되는 염에 관한 것이다:
TX1LETX2X3X4GX5X6X7PX8TIRVX9Q (서열 번호: 1),
여기서
X1은 H, H-3Me 또는 PyA-4이고;
X2는 T, S, D 또는 E이고;
X3은 F, F-2-Br, F-2-Cl 또는 F-3-F이고;
X4는 W, Nal이거나, 부재하고;
X5는 D 또는 N-Me-D이고;
X6은 G, A 또는 P이고;
X7은 E 또는 D이고;
X8은 K 또는 N-Me-K이고;
X9는 T 또는 N-Me-T이다.
일 구현예에서, 서열 번호: 1의 폴리펩타이드는 고리화 모이어티에 공유결합으로 연결된다. 일 구현예에서, 고리화 모이어티는 pGX10의 아미노산 서열을 포함하고, 여기서 X10은 C, Q 또는 E이다. 따라서, 일 구현예에서, 폴리펩타이드는 다음의 아미노산 서열 또는 이의 약제학적으로 허용되는 염을 포함하거나 이로 이루어진다:
TX1LETX2X3X4GX5X6X7PX8TIRVX9QpGX10 (서열 번호: 2),
여기서
X1는 H, H-3Me 또는 PyA-4이고;
X2는 T, S, D 또는 E이고;
X3은 F, F-2-Br, F-2-Cl 또는 F-3-F이고;
X4는 W, Nal이거나, 부재하고;
X5는 D 또는 N-Me-D이고;
X6은 G, A 또는 P이고;
X7은 E 또는 D이고;
X8은 K 또는 N-Me-K이고;
X9는 T 또는 N-Me-T이고;
X10은 C, Q 또는 E이다.
일 구현예에서, X4는 부재한다. 따라서, 일 구현예에서, 폴리펩타이드는 다음의 아미노산 서열 또는 이의 약제학적으로 허용되는 염을 포함한다:
TX1LETX2X3GX5X6X7PX8TIRVX9Q (서열 번호: 3),
여기서
X1은 H, H-3Me 또는 PyA-4이고;
X2는 T, S, D 또는 E이고;
X3은 F, F-2-Br, F-2-Cl 또는 F-3-F이고;
X5는 D 또는 N-Me-D이고;
X6은 G, A 또는 P이고;
X7은 E 또는 D이고;
X8은 K 또는 N-Me-K이고;
X9는 T 또는 N-Me-T이다.
일 구현예에서, 폴리펩타이드는 다음의 아미노산 서열 또는 이의 약제학적으로 허용되는 염을 포함하거나 이로 이루어진다:
TX1LETX2X3GX5X6X7PX8TIRVX9QpGX10 (서열 번호: 4),
여기서
X1은 H, H-3Me 또는 PyA-4이고;
X2는 T, S, D 또는 E이고;
X3은 F, F-2-Br, F-2-Cl 또는 F-3-F이고;
X5는 D 또는 N-Me-D이고;
X6은 G, A 또는 P이고;
X7은 E 또는 D이고;
X8은 K 또는 N-Me-K이고;
X9는 T 또는 N-Me-T이고;
X10은 C, Q 또는 E이다.
일 구현예에서, X2는 T이고 X3은 F이다. 따라서, 일 구현예에서, 폴리펩타이드는 다음의 아미노산 서열 또는 이의 약제학적으로 허용되는 염을 포함하거나 이로 이루어진다:
TX1LETTFX4GX5X6X7PX8TIRVX9QpGX10 (서열 번호: 5),
여기서
X1은 H, H-3Me 또는 PyA-4이고;
X4는 W, Nal이거나, 부재하고;
X5는 D 또는 N-Me-D이고;
X6은 G, A 또는 P이고;
X7은 E 또는 D이고;
X8은 K 또는 N-Me-K이고;
X9는 T 또는 N-Me-T이고;
X10은 C, Q 또는 E이다.
일 구현예에서, X2는 T이고, X3은 F이고 X4는 부재한다. 따라서, 일 구현예에서, 폴리펩타이드는 다음의 아미노산 서열 또는 이의 약제학적으로 허용되는 염을 포함하거나 이로 이루어진다:
TX1LETTFGX5X6X7PX8TIRVX9QpGX10 (서열 번호: 6),
여기서
X1는 H, H-3Me 또는 PyA-4이고;
X5는 D 또는 N-Me-D이고;
X6은 G, A 또는 P이고;
X7은 E 또는 D이고;
X8은 K 또는 N-Me-K이고;
X9는 T 또는 N-Me-T이고;
X10은 C, Q 또는 E이다.
일 구현예에서, X2는 T이고, X3은 F이고, X5는 D이고, X6은 G이다. 따라서, 일 구현예에서, 폴리펩타이드는 다음의 아미노산 서열 또는 이의 약제학적으로 허용되는 염을 포함한다:
TX1LETTFX4GDGX7PX8TIRVX9Q (서열 번호: 7),
여기서
X1는 H, 또는 PyA-4이고;
X4는 W 또는 Nal이고;
X7은 E 또는 D이고;
X8은 K 또는 N-Me-K이고;
X9는 T 또는 N-Me-T이다.
일 구현예에서, X1은 H이다. 일 구현예에서, X1은 H-3Me이다. 일 구현예에서, X1은 PyA-4이다.
일 구현예에서, X2는 T이다. 일 구현예에서, X2는 S이다. 일 구현예에서, X2는 D이다. 일 구현예에서, X2는 E이다.
일 구현예에서, X3은 F이다. 일 구현예에서, X3은 F-2-Br이다. 일 구현예에서, X3은 F-2-Cl이다. 일 구현예에서, X3은 F-3-F이다.
일 구현예에서, X4는 W이다. 일 구현예에서, X4는 Nal이다.
일 구현예에서, X5는 D이다. 일 구현예에서, X5N-Me-D이다.
일 구현예에서, X6은 G이다. 일 구현예에서, X6은 A이다. 일 구현예에서, X6은 P이다.
일 구현예에서, X7은 E이다. 일 구현예에서, X7은 D이다.
일 구현예에서, X8은 K이다. 일 구현예에서, X8N-Me-K이다.
일 구현예에서, X9는 T이다. 일 구현예에서, X9N-Me-T이다.
일 구현예에서, X10은 C이다. 일 구현예에서, X10은 Q이다. 일 구현예에서, X10은 E이다.
일 구현예에서, X1은 H이고, X2는 T이고, X3은 F이고, X4는 W이고, X5는 D이고, X6은 G이다. 일 구현예에서, X1은 H이고, X2는 T이고, X3은 F이고, X4는 W이고, X5는 D이고, X6은 G이고, X7은 E이다. 일 구현예에서, X1은 H이고, X2는 T이고, X3은 F이고, X4는 W이고, X5는 D이고, X6은 G이고, X7은 D이다. 일 구현예에서, X1은 H이고, X2는 T이고, X3은 F이고, X4는 Na1이고, X5는 D이고, X6은 G이고 X7은 E이다. 일 구현예에서, X1은 H이고, X2는 T PyA-4이고, X3은 F이고, X4는 W이고, X5는 D이고, X6은 G이고, X7은 E이다.
일 구현예에서, 폴리펩타이드는 THLETTFWGDGE(서열 번호: 8), THLETTFWGDGD(서열 번호: 9), THLETTF(Nal)GDGE(서열 번호: 10), 및 T(PyA-4)LETTFWGDGE(서열 번호: 11)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 아미노산 서열을 포함한다.
일 구현예에서, 폴리펩타이드는 사이클릭 폴리펩타이드이다. 일 구현예에서, 폴리펩타이드는 다음의 아미노산 서열 또는 이의 약제학적으로 허용되는 염을 포함하거나 이로 이루어진 사이클릭 폴리펩타이드이다:
TX1LETTFX4GDGEPKTIRVTQpGX10 (서열 번호: 13)
여기서
X1은 H 또는 H-3Me이고;
X4는 W이거나 부재하고;
X10은 C, Q 또는 E이다.
일 구현예에서, 폴리펩타이드는 아미노산 서열 THLETTFWGDGEPKTIRVTQ(서열 번호: 419)을 포함하거나 이로 이루어진 사이클릭 폴리펩타이드이다.
일 구현예에서, 폴리펩타이드는 아미노산 서열 THLETTFGDGEPKTIRVTQ(서열 번호: 420)을 포함하거나 이로 이루어진 사이클릭 폴리펩타이드이다.
일 구현예에서, 폴리펩타이드는 아미노산 서열 TH(3-Me)LETTFWGDGEPKTIRVTQ (서열 번호: 421)을 포함하거나 이로 이루어진 사이클릭 폴리펩타이드이다.
일 구현예에서, 폴리펩타이드는 아미노산 서열 TH(3-Me)LETTFGDGEPKTIRVTQ (서열 번호: 422)을 포함하거나 이로 이루어진 사이클릭 폴리펩타이드이다.
일 구현예에서, 폴리펩타이드는 사이클로-(THLETTFWGDGEPKTIRVTQpGE) (서열 번호: 423)이다. 일 구현예에서, 폴리펩타이드는 사이클로-(THLETTFGDGEPKTIRVTQpGE) (서열 번호: 424)이다. 일 구현예에서, 폴리펩타이드는 사이클로-(TH(3-Me)LETTFWGDGEPKTIRVTQpGE) (서열 번호: 425)이다. 일 구현예에서, 폴리펩타이드는 사이클로-(TH(3-Me)LETTFGDGEPKTIRVTQpGE) (서열 번호: 426)이다.
일 구현예에서, 폴리펩타이드는 사이클로-(THLETTFWGDGEPKTIRVTQpGQ) (서열 번호: 14)이다. 일 구현예에서, 폴리펩타이드는 사이클로-(THLETTFGDGEPKTIRVTQpGQ) (서열 번호: 15)이다. 일 구현예에서, 폴리펩타이드는 사이클로-(TH(3-Me)LETTFWGDGEPKTIRVTQpGQ) (서열 번호: 16)이다. 일 구현예에서, 폴리펩타이드는 사이클로-(TH(3-Me)LETTFGDGEPKTIRVTQpGQ) (서열 번호: 17)이다.
일 구현예에서, 폴리펩타이드는 적어도 20개의 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 21 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 22 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 23 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 24 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 25 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 26 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 27 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 28 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 29 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 30 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 31 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 32 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 33 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 34 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 35 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 36 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 37 아미노산 잔기를 포함한다.
일 구현예에서, 폴리펩타이드는 50개 이하의 아미노산 잔기, 예를 들면, 45개 이하의 아미노산 잔기, 예를 들면 40개 이하의 아미노산 잔기, 예를 들면, 35개 이하의 아미노산 잔기, 예를 들면, 30개 이하의 아미노산 잔기, 예를 들면, 29개 이하의 아미노산 잔기, 예를 들면, 28개 이하의 아미노산 잔기, 예를 들면, 27개 이하의 아미노산 잔기, 예를 들면, 26개 이하의 아미노산 잔기, 예를 들면, 25개 이하의 아미노산 잔기, 예를 들면, 24개 이하의 아미노산 잔기, 예를 들면, 23개 이하의 아미노산 잔기, 예를 들면, 22개 이하의 아미노산 잔기, 예를 들면, 20개 이하의 아미노산 잔기를 포함한다.
일 구현예에서, 폴리펩타이드는 19 내지 50개 범위의 아미노산 잔기, 예를 들면, 19 내지 45개 범위의 아미노산 잔기, 예를 들면, 19 내지 40개 범위의 아미노산 잔기, 예를 들면, 19 내지 35개 범위의 아미노산 잔기, 예를 들면, 19 내지 30개 범위의 아미노산 잔기, 예를 들면, 19 내지 25개 범위의 아미노산 잔기, 예를 들면, 19 내지 23개 범위의 아미노산 잔기, 예를 들면, 20 내지 23개 범위의 아미노산 잔기, 예를 들면, 20 내지 22개 범위의 아미노산 잔기를 포함한다.
사이클릭 폴리펩타이드
바람직한 구현예에서, 폴리펩타이드를 고리화시켜 사이클릭 폴리펩타이드를 형성한다. 예를 들면, 폴리펩타이드는 측쇄-대-측쇄, 테일-대-측쇄(tail-to-side chain), 측쇄-대-헤드(side chain-to-head) 및 헤드-대-테일(head-to-tail)에 의해 고리화될 수 있다. 일반적인 고리화 전략은 2개의 시스테인(측쇄-대-측쇄) 사이의 이황하물 브릿지(disulfide bridge), 예컨대, N-말단 및 시스테인(헤드-대-측쇄) 상에 브로모아세틱 첨가된 티오에테르 브릿지 및 염기성 잔기(Lys)와 산 잔기(Asp 또는 Glu) 사이의 커플링을 사용하거나, 천연의 화학적 연결(NCL)을 통한 락탐화(lactamization)를 포함하거나, 이에 한정되지 않는다. 이러한 전략의 대부분은 Fmoc 및 tBu/Boc에 대한 준-직교 보호 그룹(quasi-orthogonal protecting group), 예를 들면, Lys에서 트리틸(Trt) 또는 알릴옥시카보닐(Alloc), Cys 상의 4-모노메톡시트리틸(Mmt), Asp 또는 Glu 상의 알릴(All) 또는 2-페닐이소프로필(2-PhiPr) 에스테르를 사용하여 아미노 그룹, 티올 및 카복실레이트를 각각 선택적으로 보호한다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "헤드-대-테일 고리화된 펩타이드"는 용어 "골격 고리화된 펩타이드"와 상호교환적으로 사용된다. 일 구현예에서, 사이클릭 펩타이드는 골격 고리화된 펩타이드이다. 일 구현예에서, 사이클릭 펩타이드는 이의 N-말단과 이의 C-말단-부분 사이의 아민 그룹의 형성, 즉, 헤드-대 테일 고리화에 의해 형성된다.
일부 구현예에서, 링크 아미드 수지(rink amide resin)는 사이클릭 폴리펩타이드의 제조에 사용된다(참고: 실시예 1 및 4). 따라서, 폴리펩타이드를 수지로부터 분열시키는(cleaving) 경우, 위치 X10에서 E 아미노산 잔기는 Q 아미노산 잔기로 전환된다.
일 양태에서, 본 발명은 다음의 아미노산 서열 또는 이의 약제학적으로 허용된 염을 포함하는 사이클릭 폴리펩타이드에 관한 것이다;
LETX2X3X4GX5X6X7 (서열 번호: 436),
여기서
X2는 T, S, D 또는 E이고;
X3은 F, F-2-Br, F-2-Cl 또는 F-3-F이고;
X4는 W, Nal이거나, 부재이고;
X5는 D 또는 N-Me-D이고;
X6은 G, A 또는 P이고;
X7은 E 또는 D이다.
일 구현예에서, 사이클릭 폴리펩타이드는 본원에 기술된 바와 같은 폴리펩타이드를 포함하거나 이로 이루어진다. 일 구현예에서, 사이클릭 폴리펩타이드는 19 내지 50개의 범위의 아미노산 잔기, 예를 들면, 20 내지 22개 범위의 아미노산 잔기를 포함한다.
일 구현예에서, 사이클릭 펩타이드는 다음의 아미노산 서열 또는 이의 약제학적으로 허용되는 염을 포함한다:
TX1LETX2X3X4GX5X6X7PX8TIRVX9Q (서열 번호: 1),
여기서
X1은 H, H-3Me 또는 PyA-4이고;
X2는 T, S, D 또는 E이고;
X3은 F, F-2-Br, F-2-Cl 또는 F-3-F이고;
X4는 W, Nal이거나, 부재하고;
X5는 D 또는 N-Me-D이고;
X6은 G, A 또는 P이고;
X7은 E 또는 D이고;
X8은 K 또는 N-Me-K이고;
X9는 T 또는 N-Me-T이다.
일 구현예에서, 사이클릭 폴리펩타이드는 THLETTFWGDGE (서열 번호: 8), THLETTFWGDGD (서열 번호: 9), THLETTF(Nal)GDGE (서열 번호: 10), 및 T(PyA-4)LETTFWGDGE (서열 번호: 11)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 아미노산 서열을 포함한다.
일 구현예에서, 폴리펩타이드는 본원에 정의된 바와 같은 서열 번호: 14 내지 136으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 아미노산 서열을 포함한다. 일 구현예에서, 폴리펩타이드는 서열 번호: 14 내지 136으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 아미노산 서열로 이루어진다. 일 구현예에서, 폴리펩타이드는 본원에 정의된 바와 같은 서열 번호: 139 내지 433으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 아미노산 서열을 포함한다. 일 구현예에서, 폴리펩타이드는 서열 번호: 139 내지 433으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 아미노산 서열로 이루어진다. 표현 "서열 번호: 139 내지 433으로 이루어진 그룹"은 139 내지 433의 서열 번호를 지닌 각각의 및 모든 서열을 포함한다. 유사하게, 표현 "서열 번호: 1 내지 5로 이루어진 그룹"은 서열 번호: 1, 서열 번호: 2, 서열 번호: 3, 서열 번호: 4 및 서열 번호: 5를 포함한다.
염 및 전구약물(prodrug)
본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드는 약제학적으로 허용되는 염 또는 상기 폴리펩타이드의 전구약물의 형태일 수 있다. 본 발명의 일 구현예에서, 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드는 상기 화합물의 약제학적으로 허용되는 부가 염 또는 수화물, 예를 들면, 그러나 이에 한정되지 않는 K+, Na+, 뿐만 아니라 비-염(non-salt), 예컨대, H+로서 제형화될 수 있다.
PSD-95에 대한 친화성(affinity)
일 구현예에서, 폴리펩타이드는 PSD-95에 결합할 수 있다. 일 구현예에서, 폴리펩타이드는 PSD-95-PDZ2에 100 μM 미만, 예를 들면 75 μM 미만, 예를 들면 50 μM 미만, 예를 들면 25 μM 미만, 예를 들면 20 μM 미만, 예를 들면 15 μM 미만, 예를 들면 10 μM 미만, 예를 들면 5 μM 미만, 예를 들면 4 μM 미만, 예를 들면 3 μM 미만, 예를 들면 2 μM 미만, 예를 들면 1 μM 미만의 K d 값으로 결합한다. 상기 K d 값은 실시예 1에 기술된 바와 같은 형광성 편광(fluorescence polarization; FP) 검정 또는 등온선 적정 열량측정법(isothermal titration calorimetry; ITC) 검정을 사용하여 측정할 수 있다.
일 구현예에서, 폴리펩타이드는 PSD-95의 PDZ2 도메인에 대한 nNOS의 결합을 억제할 수 있다. 일 구현예에서, 화합물은 PSD-95의 PDZ2 도메인에 대한 nNOS의 결합에 대해 100 μM 미만, 예를 들면 75 μM 미만, 예를 들면 50 μM 미만, 예를 들면 10 μM 미만, 예를 들면 5 μM 미만, 예를 들면 2.5 μM 미만, 예를 들면 1 μM의 K i 값을 갖는다. 상기 K i 값은 실시예 1에 기술된 바와 같은 형광성 편광(FP) 검정 또는 등온선 적정 열량측정법(ITC) 검정을 사용하여 측정할 수 있다.
막 투과능
PSD-95는 세포내적으로 위치하므로, 이는 임의의 약물 표적화 PSD-95가 세포 막을 효율적으로 통과하는데 필수적이다. 본원에 정의된 바와 같은 화합물의 세포질에 대한 세포 투과능 및 전달을 평가하기 위해, 세포 클로로알칸 침투 검정(cellular chloroalkane penetration assay; CAPA)을 사용할 수 있다(Peraro et al. 2018). 이러한 검정은 클로로알칸(CA) 분자를 공유결합으로 결합시키도록 설계된 변형된 할로알칸 데할로게나제의 장점을 취한다. HaloTag, 녹색 형광성 단백질(green fluorescent protein; GFP) 및 미토콘드리아-표적화 펩타이드를 포함하는 융합 단백질을 발현하는 HeLa 세포주를 사용하여 세포질성 전달을 보고한다. CAPA의 일반적인 포맷은 펄스-체이스 검정(pulse-chase assay)이다(Deprey & Kritzer, 2020). HaloTag 효소를 발현하는 세포는 CA-태그된 펩타이드와 함께 항온처리된다. 이러한 CA-펩타이드가 세포 막을 침투하여 세포질에 도달하는 경우, 이는 HaloTag에 결합하여 이와 반응할 것이다(펄스 단계(pulse step)). 세척 단계 후, 세포를 세포 막에 정량적으로 침투하여 남아있는 미반응된 HaloTag 부위와 반응하는 CA-태그된 염료(tagged dye)와 함께 항온처리한다(체이스 단계(chase step)). 유동 세포분석법(flow cytometry)을 사용하여 세포의 형광성 강도를 측정하고 측정된 형광성은 세포에 침투하는 CA-펩타이드의 양에 역으로 비례하므로 세포질성 전달을 평가하는데 사용할 수 있다. 수득된 데이타는 일반적으로 50%의 세포 침투가 관찰되는, CP50 값으로 표시된다. 화합물의 CP50 값은 실시예 16에 기술된 바와 같이 측정할 수 있다. 실시예 16은 의학적 적용을 위한 적합한 세포 흡수를 나타낸 기술된 사이클릭 펩타이드의 세포 흡수를 나타낸다.
일 구현예에서, 화합물은 250 μM 이하, 예를 들면 200 μM 이하, 예를 들면, 150 μM 이하, 예를 들면, 100 μM 이하, 예를 들면, 80 μM 이하, 예를 들면, 70 μM 이하, 예를 들면, 60 μM 이하, 예를 들면, 50 μM 이하, 예를 들면, 40 μM 이하, 예를 들면, 30 μM 이하, 예를 들면, 20 μM 이하, 예를 들면, 15 μM 이하, 예를 들면, 10 μM 이하, 예를 들면, 5 μM의 CP50 값을 갖는다. 바람직하게는, 화합물은 60 μM 이하의 CP50 값을 갖는다.
플라스민 안정성(plasmin stability)
허혈성 뇌졸중(또한 '뇌 허혈' 또는 '대뇌 허혈'로서 지칭됨)은 일반적으로 뇌에 혈액을 공급하는 동맥내 차단에 의해 유발된다. 차단은 뇌로의 혈액 흐름 및 산소를 감소시켜 뇌 세포의 손상 또는 사멸을 이끈다. 뇌혈관의 차단은 광범위한 기계 장치를 사용하거나, 정맥 내로 또는 동맥 내로 전달된 "응괴 부스팅제(clot busting agent)"를 사용하여 제거할 수 있다. 이러한 응괴 부스팅제 중에는 조직 플라스미노겐 인자(Tissue plasminogen factor; tPA)가 있으며, 이는 플라스미노겐으로부터 플라스민을 생성한다. 재조합 tPA의 예는 알테플라제, 레테플라제 및 테넥테플라제가 있으며, 응괴를 분해하는 다른 혈전용해 약물은 스트렙토키나제, 우로키나제 및 데스모타플라제를 포함한다.
일 구현예에서, 본 발명의 폴리펩타이드는 AIS에 대한 보호 표준(standard-of-care)인 tPA 또는 재조합 tPA를 제공받는 대상체에게 투여되다. 따라서, 폴리펩타이드가 tPA의 투여, 예를 들면, 세린 프로테아제인, 플라스민의 생성과 혼용성인 것이 필수적이다.
본 발명의 폴리펩타이드의 시험관 내(in vitro) 플라스민 안정성은 실시예 15에서 측정되었다. 일 구현예에서, 화합물은 플라스민의 존재하에 실시예 15에 기술된 플라스민 안정성 검정에서 적어도 10분, 예를 들면, 적어도 30분, 예를 들면, 적어도 1 시간, 예를 들면, 적어도 2 시간, 예를 들면, 적어도 3 시간, 예를 들면, 적어도 4 시간, 예를 들면, 적어도 5 시간, 예를 들면, 적어도 6 시간, 예를 들면, 적어도 7 시간, 예를 들면, 적어도 8 시간, 예를 들면, 적어도 9 시간, 예를 들면, 적어도 10 시간, 예를 들면, 적어도 15 시간, 예를 들면, 적어도 20 시간, 예를 들면, 적어도 30 시간의 반감기를 갖는다.
폴리펩타이드 변형
일 구현예에서, 폴리펩타이드는 글리코실화, 페길화(PEGylation), 아미드화, 에스테르화, 아실화, 아세틸화 및/또는 알킬화에 의해 추가로 변형된다. 일 구현예에서, 폴리펩타이드 내 아미노산 잔기 중 하나 이상은 알킬화, 예를 들면, 메틸화된다. 예를 들면, X5N-Me-D일 수 있고/있거나, X8N-Me-K일 수 있고/있거나 및/또는 X9N-Me-T일 수 있다. 일 구현예에서, 폴리펩타이드는 모이어티로 추가로 접합된다. 일 구현예에서, 상기 모이어티는 PEG, 단당류, 형광단, 발색단(chromophore), 방사활성 화합물, 및 세포 침투 펩타이드로 이루어진 그룹으로부터 선택된다. 일 구현예에서, 모이어티는 검출가능한 모이어티이다. 일 구현예에서, 서열 번호: 1의 폴리펩타이드는 고리화 모이어티에 공유결합으로 연결된다. 일 구현예에서, 고리화 모이어티는 pGX10의 아미노산 서열을 포함하고, 여기서 X10은 C, Q 또는 E이다. 일 구현예에서, 폴리펩타이드는 클로로알칸 태그(chloroalkane tag; CA)에 접합되며, 이는 다음의 구조를 갖는다:
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폴리뉴클레오타이드, 벡터(vector) 및 세포
본 발명의 일 양태에서, 본원에 정의된 바와 같은 아미노산 서열을 포함하는 펩타이드를 암호화하고(encoding) 이를 발현할 수 있는 핵산 작제물이 제공된다. 핵산 작제물은 유전적으로 가공된 핵산으로 이해된다. 핵산 작제물은 비-복제하는 및 선형 핵산, 환형 발현 벡터 또는 자가 복제 플라스미드일 수 있다. 일 양태에서, 본 발명은 본원에 정의된 바와 같은 사이클릭 펩타이드의 상응하는 선형 서열을 암호화하는 폴리뉴클레오타이드에 관한 것이다. 일 양태에서, 본 발명은 상기 폴리뉴클레오타이드를 포함하는 벡터에 관한 것이다. 일 양태에서, 본 발명은 상기 폴리뉴클레오타이드 및 상기 벡터를 포함하는 숙주 세포(host cell)에 관한 것이다. 일 구현예에서, 숙주 세포는 세균 세포이다. 일 구현예에서, 숙주 세포는 포유동물 세포이다. 일 구현예에서, 숙주 세포는 사람 세포이다.
폴리펩타이드의 제조 방법
본 발명에 따른 폴리펩타이드는 당해 분야에 공지된 임의의 방법으로 제조할 수 있다. 따라서, 폴리펩타이드는 표준 펩타이드-제조 기술, 예를 들면, 용액 합성 또는 메리필드-형 고체상 합성(Merrifield-type solid phase synthesis)에 의해 제조될 수 있다.
일 구현예에서, 본 발명에 따른 폴리펩타이드는 합성적으로 제조되거나 생산된다. 펩타이드의 합성 생산 방법은 당해 분야에 잘 공지되어 있다. 상세한 설명 뿐만 아니라 합성 폴리펩타이드를 생산하기 위한 실제 장치는 Synthetic Peptides: A User's Guide (Advances in Molecular Biology), Grant G. A. ed., Oxford University Press, 2002, 또는 Pharmaceutical Formulation: Development of Peptides and Proteins, Frokjaer and Hovgaard eds., Taylor and Francis, 1999에서 찾을 수 있다. 일 구현예에서, 본 발명의 폴리펩타이드 또는 폴리펩타이드 서열은 합성적으로, 특히 서열 보조된 펩타이드 합성(Sequence Assisted Peptide Synthesis; SAPS) 방법에 의해, 용액 합성에 의해, 고체-상 펩타이드 합성(Solid-phase Peptide synthesis; SPPS), 예를 들면, 메리필드-형 고체상 합성(Merrifield-type solid phase synthesis)에 의해, 재조합 기술(숙주 세포 내에서 발현을 지시할 수 있는 제2의 핵산과 작동적으로 연합된 폴리펩타이드를 암호화하는 제1의 핵산 서열을 포함하는 숙주 세포에 의한 생산) 또는 효소 합성에 의해 생산되다. 이는 숙련가에게 잘 공지되어 있다.
예를 들면, 역상 HPLC에 의한, 선형 폴리펩타이드의 정제 후, 선형 폴리펩타이드는 사이클릭 펩타이드로 추가로 가공된다. 예를 들면, 고체 지지체에 의해 폴리펩타이드를 고리화시키고 사이클릭 폴리펩타이드를 수득하기 위한 기술은 당해 분야의 숙련가에게 잘 공지되어 있다.
일 양태에서, 본 발명은 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드의 제조 방법에 관한 것이고, 이러한 방법은 폴리펩타이드를 재조합적으로 발현시키거나 합성적으로 생산하는 단계를 포함한다. 일 양태에서, 본 발명은 본원에 정의된 바와 같은 사이클릭 폴리펩타이드를 제조하는 방법에 관한 것이고, 이러한 방법은 상응하는 선형 폴리펩타이드를 재조합적으로 발현하거나 합성적으로 생산한 후 고리화시키는 계를 포함한다.
일 양태에서, 본 발명은 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드를 제조하는 방법을 제공하고, 상기 방법은:
a) 펩타이드를 Fmoc/tBu-기반 고체-상 펩타이드 합성(solid-phase peptide synthesis; SPPS)을 사용하여 제조하는 단계, 및
b) 상기 펩타이드를 천연의 화학적 연결(native chemical ligation; NCL)을 통해 고리화시키는 단계를 포함한다.
일 구현예에서, SPPS 및 NCL은 실시예 1에 요약된 바와 같이 수행된다. 일 구현예에서, 단계 b)는 C-말단 하이드라진 그룹을 아지드로 산화시키는 단계 및 상기 아지드를 N-말단 Cys의 티올 그룹과 반응시킨 후, 트랜스티오에스테르화(transthioesterification)시켜 아미드 결합 연결을 형성시키는 단계를 포함한다.
일 구현예에서, 제조 방법은 단계 b)에 이은 단계를 추가로 포함하고 여기서 형광단이 폴리펩타이드에 접합된다.
일 양태에서, 본 발명은 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드의 제조 방법에 관한 것이고, 상기 방법은:
a) 셀룰로스 막(cellulose membrane)을 제공하는 단계;
b) PEG 스페이서(spacer)를 커플링(coupling)시키고 Fmoc/Boc-Gly의 혼합물을 단계 a)에서 제공된 셀룰로스 막에 가하는 단계;
c) 단계 b)에서 제조한 막을 아세트산 무수물로 캡핑(Capping)시키는 단계;
d) 준-직교 보호된 AA를 단계 c)의 생성물에 가하는 단계;
e) 남아있는 폴리펩타이드를 단계 d)의 AA 상의 Fmoc/tBu-기반 고체-상 펩타이드 합성(SPPS)을 사용하여 제조하는 단계;
f) 단계 e)에서 생성된 폴리펩타이드로부터 준-직교 보호 그룹을 제거하고 폴리펩타이드를 고리화시키는 단계;
g) 단계 f)에서 생성된 폴리펩타이드로부터 측쇄 보호 그룹을 제거하는 단계; 및
h) 셀룰로스 막으로부터 폴리펩타이드를 제거하는 단계를 포함한다.
일 구현예에서, 폴리펩타이드는 실시예 1에 기술된 바와 같이 SPOT 펩타이드 배열 합성에 의해 및 셀룰로스 막으로부터 폴리펩타이드를 제거함으로써 제조된다.
일 구현예에서, 본원에 정의 바와 같은 사이클릭 폴리펩타이드의 합성은 수지, 예를 들면, 셀룰로스 막에서 수행된다. 이후에, 합성은 Fmoc/Boc-Gly의 혼합물의 첨가로 개시하여 막 로딩을 감소시킴으로써 개개 펩타이드 스폿의 농도를 감소시킬 수 있고,이는 또한 표적 단백질에 대한 비-특이적인 결합 위험을 저하시킬 것이다. 후속적으로, 막은 아세트산 무수물로 캡핑되며, 따라서 막(스폿)의 존재하는 유일한 작용 부분은 Fmoc-Gly 혼합물로 프라이밍(priming)된다. Fmoc 그룹 제거 후, 캡핑 효능을 브로모페놀 블루(bromophenol blue; BPP)에 의해 정량적으로 제어될 수 있다. 연속적으로, Fmoc 그룹 제거 후, 준-직교 보호 그룹을 지닌 AA(예컨대, Cys, Glu 또는 Asp)를 커플링한다. 펩타이드의 AA의 나머지는 표준 Fmoc 루틴에 따라 커플링된다. 펩타이드 합성 완료 후, 직교 보호 그룹을 제거하여 작용 그룹(예컨대, 카복실 그룹)을 '유리(free)'시키고, 이를 탈보호된 N-말단으로 고리화시킨다. 펩타이드가 고리화되면, 막을 TFA 및 스캐빈저 혼합물로 처리하여 일시적인 측쇄 보호 그룹을 제거한다. 추가로, 생성된 펩타이드는 수지로부터 분열시킬 수 있다.
의학적 용도
일 양태에서, 본 발명은 의약으로서 사용하기 위한 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드, 조성물, 폴리뉴클레오타이드, 벡터, 또는 숙주 세포에 관한 것이다. 일 구현예에서, 본 발명은 의약으로서 사용하기 위한 본원에 정의된 바와 같은 사이클릭 폴리펩타이드에 관한 것이다.
일 양태에서, 본 발명은 흥분독성-관련된 질환 및/또는 신경병성 통증을 예방 및/또는 치료하는 방법에 관한 것이고, 상기 방법은 치료학적 유효량의 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드, 조성물, 폴리뉴클레오타이드, 벡터, 또는 숙주 세포를 이를 필요로 하는 대상체에게 투여함을 포함한다.
일 양태에서, 본 발명은 대상체에서 흥분독성-관련된 질환 및/또는 신경병성 통증의 치료 및/또는 예방용 의약의 제조를 위한 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드, 조성물, 폴리뉴클레오타이드, 벡터, 또는 숙주 세포의 용도에 관한 것이다.
일 구현예에서, 본원에서 지칭된 대상체는 포유동물, 예를 들면, 사람이다.
흥분독성-관련된 질환
본 발명의 폴리펩타이드는 PSD-95 억제제이므로 흥분독성을 나타낼 수 있다. 따라서, 본 발명의 화합물은 다양한 질환, 특히 신경학적 질환, 및 특히 흥분독성에 의해 부분적으로 매개된 질환을 치료하는데 유용하다. 일 양태에서, 본 발명은 대상체에서 흥분독성-관련된 질환의 예방 및/또는 치료를 위한 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드, 조성물, 폴리뉴클레오타이드, 벡터, 또는 숙주 세포에 관한 것이다. 일 구현예에서, 본 발명은 흥분독성-관련된 질환의 예방 및/또는 치료에 사용하기 위한 본원에 정의된 바와 같은 사이클릭 폴리펩타이드에 관한 것이다.
N-메틸-D-아스파르테이트 수용체(NMDAR), 시냅스이후 밀도 단백질-95(PSD-95)과 뉴우런 산화질소 신타제(nNOS) 사이의 3원 복합체는 세포 사멸의 흥분독성 메카니즘에서 중요한 역활을 담당한다. 본 발명의 폴리펩타이드는 PSD-95에 대한 nNOS의 결합을 억제시킬 수 있고, 따라서 흥분독성을 유발하는 과도한 NO의 형성을 방지/차단할 수 있으므로, 폴리펩타이드는 흥분독성-관련된 질환의 치료에 유용할 수 있다.
다수의 징후(indication), 예를 들면, 허혈(ischemia), 트라우마(trauma), 간질(epilepsy) 및 만성 신경변성 장애(chronic neurodegenerative disorder)가 흥분독성과 연관되어 왔다(Gardoni, F. et al., 2006, European Journal of Pharmacology, 545, 2-10). 일 구현예에서, 흥분독성-관련된 질환은 뇌졸중(stroke), 예를 들면, 허혈성 뇌졸중(ischemic stroke)이다. 일 구현예에서, 흥분독성-관련된 질환은 허혈성 또는 트라우마성 뇌 손상(traumatic brain injury)이다. 일 구현예에서, 흥분독성-관련된 질환은 간질(epilepsy)이다. 일 구현예에서, 흥분독성-관련된 질환은 CNS의 신경변성 질환이다. 일 구현예에서, CNS의 신경변성 질환(neurodegenerative disease)은 알츠하이머 질환(Alzheimer's disease), 헌팅톤 질환(Huntington's disease) 및 파킨슨 질환(Parkinson's disease)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
일 양태에서, 본 발명은 흥분독성-관련된 질환의 발달을 예방, 치료, 감소 및/또는 지연시키는데 사용하기 위한 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드에 관한 것이다. 일 구현예에서, 흥분독성-관련된 질환은 뇌졸중이다. 일 구현예에서, 흥분독성-관련된 질환은 허혈성 뇌졸중이다. 일 구현예에서, 흥분독성-관련된 질환은 대뇌 허혈(cerebral ischemia)이다. 일 구현예에서, 흥분독성-관련된 질환은 급성 허혈성 뇌졸중(acute ischemic stroke)이다. 일 구현예에서, 흥분독성-관련된 질환은 지주막하 출혈(subarachnoid hemorrhage)이다.
일 양태에서, 본 발명은 흥분독성-관련된 질환의 발달을 예방, 치료, 감소 및/또는 지연시키기 위한 의약의 제조를 위한 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드의 용도에 관한 것이다.
일 양태에서, 본 발명은 흥분독성-관련된 질환의 예방 및/또는 치료 및/또는, 감소 및/또는 지연시키기 위한 방법에 관한 것이고, 상기 방법은 치료학적 유효량의 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드를 투여함을 포함한다.
일 양태에서, 본 발명은 흥분독성의 손상 효과에 대한 감소 및/또는 보호시 사용하기 위한 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드에 관한 것이다. 일 구현예에서, 폴리펩타이드는 뇌졸중의 손상 효과를 감소하는데 사용하기 위한 것이다. 일 구현예에서, 폴리펩타이드는 급성 허혈성 뇌졸중의 손상 효과를 치료하는데 사용하기 위한 것이다. 일 구현예에서, 폴리펩타이드는 지주막하 출혈의 손상 효과를 치료하는데 사용하기 위한 것이다.
일 양태에서, 본 발명은 대상체에서 뇌 또는 척수에 대한 흥분독성의 손상 효과에 대해 보호하고/하거나 이를 감소시키는 방법에 관한 것이고, 상기 방법은 유효량의 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드를 손상 효과에 대해 보호하고/하거나 이를 감소시키기 위해 대상체에게 투여된다.
일 양태에서, 본 발명은 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드를 상태를 갖거나 상태의 위험에 있는 사람에게 투여함을 포함하여 흥분독성에 의해 매개된 상태의 방달을 치료, 감소, 또는 지연시키는 방법에 관한 것이다.
일 양태에서, 본 발명은 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드를 이러한 상태, 또는 상태와 관련된 위험 요인을 갖는 대상체에게 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드를 투여함을 포함하여, 대상체에서 흥분독성에 의해 매개된 상태의 적어도 하나의 신호 또는 증상을 치료 또는 억제 또는 지연시키는 방법에 관한 것이다. 일 구현예에서, 상기 상태는 뇌졸중 또는 CNS에 대한 외상성 손상이다. 일 구현예에서, 흥분독성-관련된 질환은 CNS에 대한/CNS 내/CNS의 허혈성 또는 외상성 손상이다.
일 양태에서, 본 발명은 대상체에게 유효량의 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드를 투여하여 뇌졸중의 손상 효과를 감소시킴을 포함하여, 뇌졸중을 가진 대상체에서 뇌졸중의 손상 효과를 감소시키는 방법에 관한 것이다.
본원에 사용된 바와 같이, "뇌졸중"은 뇌에 공급하는 하나 이상의 혈관의 폐색 또는 출혈에 의해 유발되어, 세포 사멸을 이끄는 상태를 지칭하는 일반적인 용어이다. 본원에 사용된 바와 같은 "허혈성 뇌졸중"은 뇌에 공급하는 하나 이상의 혈관의 폐쇄에 의해 유발된 뇌졸중을 지칭한다. 본원에 사용된 바와 같은 "허혈성 뇌졸중"은 뇌에 공급하는 하나 이상의혈관의 폐쇄에 의해 유발된 뇌졸중을 지칭한다. 허혈성 뇌졸중의 유형은 예컨대, 색전성 뇌졸중(embolic stroke), 심장 색전성 뇌졸중(cardioembolic stroke), 혈전성 뇌졸중(thrombotic stroke), 대혈관 혈전증(large vessel thrombosis), 소와 경색(lacunar infarction), 동맥-동맥 뇌졸중(artery-artery stroke) 및 원인불명 뇌졸중(cryptogenic stroke)을 포함한다. "대뇌 허혈"은 동맥내 폐색이 뇌로 산소가 풍부한 혈액의 전달을 제한하여, 뇌 조직에 손상을 야기하는 상태이다. 대뇌 허혈은 때때로 뇌 허혈(brain ischemia) 또는 뇌혈관 허혈(cerebrovascular ischemia)으로 불린다.
본원에 사용된 바와 같이, "출혈성 뇌졸중(hemorrhagic stroke)"은 뇌로 공급하는 하나 이상의 혈관의 출혈에 의해 유발된 뇌졸중을 지칭한다. 출혈성 뇌졸중의 유형은 예컨대, 경막하 뇌졸중(subdural stroke), 실질내 뇌졸중(intraparenchymal stroke), 경막외 뇌졸중(epidural stroke) 및 지주막하 뇌졸중(subarachnoid stroke)을 포함한다.
일 구현예에서, 본 발명의 화합물에 의해 치료가능한 질환은 CNS의 허혈성 또는 외상성 손상이다. 일 양태에서, 본 발명은 대상체에서 뇌 또는 척수에 대한 외상성 손상 또는 허혈의 손상 효과를 감소시키는 방법에 관한 것이고, 이러한 방법은 상기 대상체를 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드로 치료하여 상기 감소를 달성함을 포함한다.
일 양태에서, 본 발명은 혈관내 수술(endovascular surgery)을 받는 대상체에게 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드를 대뇌 허혈을 억제하는데 효과적인 요법으로 투여함을 포함하는, 혈관내 수술로 인한 대뇌 허혈을 억제하는 방법에 관한 것이다.
일 양태에서, 본 발명은 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드의 유효 요법을 동맥류(aneurysm)를 치료하기 위한 혈관내 수술 또는 진단상 혈관조영술(diagnostic angiography)을 겪는 대상체에게 투여함을 포함하는, 동맥류, 진단상 혈관조영술 또는 경동맥 스텐팅(carotid stenting)을 치료하기 위한 혈관내 수술로부터 허혈성 손상을 억제하는 방법에 관한 것이다.
일 양태에서, 본 발명은 신경외과로부터의 허혈성 손상을 억제하는데 사용하기 위한 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드에 관한 것이다. 일 구현예에서, 상기 신경외과는 동맥류를 치료하기 위한 뇌의 진단적 혈관조영술 또는 혈관내 수술이다.
일부 구현예에서, 폴리펩타이드는 재관류 치료요법(reperfusion therapy)과 함께 투여된다. 일 구현예에서, 폴리펩타이드 및 재관류는 동시에, 순차적으로 또는 별도로 대상체에게 투여된다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "재관류 치료요법'은 차단된 동맥을 통해 또는 주변에서 혈류를 회복시키기 위한 의학적 치료에 관한 것이다. 재관류 치료요법은 의학적 제제 및 기계적 재관류를 포함한다. 상기 의학적 제제는 혈전용해(thrombolysis)로 불리는 공정에 사용된 혈전용해제(thrombolytic) 또는 피브린용해제(fibrinolytic)일 수 있다. 일부 구현예에서, 재관류 치료요법은 혈전용해제, 예를 들면, 플라스미노겐 활성인자, 예를 들면, tPA를 투여함으로써 수행된다. 일 구현예에서, 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드는 플라스미노겐 활성인자, 예를 들면, tPA와 함께 투여된다.
일부 구현예에서, 재관류 치료요법은 수술을 포함하는 기계적 재관류이다. 수행된 수술은 최소의-침입성 혈관내 과정(minimally-invasive endovascular procedure)일 수 있다. 기계적 재관류 장치 중에는, 동맥내 카테터(intra-arterial catheter), 벌룬(balloon), 스텐트(stent), 및 다양한 응괴 회수 장치(clot retrieval device)가 존재한다.
일 구현예에서, 폴리펩타이드는 혈전용해제와 함께 투여되고, 화합물 및 혈전용해제는 대상체에게 동시에, 순차적으로 또는 별도로 투여된다.
일 양태에서, 본 발명은
a) 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드를 허혈을 갖거나 허혈을 가질 위험이 있는 대상체에게 투여하는 단계, 및
b) 대상체에서 재관류 치료요법을 수행하는 단계를 포함하는, 중추 신경계에서 허혈의 손상 효과를 치료하는 방법에 관한 것이고,
여기서 폴리펩타이드 및 재관류 치료요법은 대상체의 중추 신경게에서 허혈의 손상 효과를 치료한다.
일 양태에서, 본 발명은 허혈을 가지거나 허혈을 가질 위험이 있는 대상체에서 중추신경계에 대한 허혈의 손상 효과를 치료하는데 사용하기 위한 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드에 관한 것이고, 여기서 재관류 치료요법은 대상체에서, 및 대상체의 중추 신경게에서 허혈의 손상 효과를 치료하는 재관류 치료요법에서 수행된다.
일 구현예에서, 방법은 혈전용해제를 대상체에게 동시에, 순차적으로 또는 별도로 투여함을 추가로 포함한다.
일 양태에서, 본 발명은
(A) 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드를 포함하고;
(B) 혈전용해제를 포함하는,
적어도 2개의 별도의 단위 투여량 형태 (A) 및 (B)를 포함하는 부분들의 키트(kit of parts)에 관한 것이다.
일 양태에서, 본원에 정의된 바와 같은 부분들의 키트는 중추 신경계에서 허혈의 손상 효과의 치료시 사용하기 위한 것이고, 여기서 (A) 및 (B)는 대상체에게 동시에, 순차적으로 또는 별도로 투여된다.
일 양태에서, 본 발명은 지주막하 출혈의 손상 효과를 치료하는데 사용하기 위한 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드에 관한 것이다. 본원에 사용된 바와 같은 용어 "지주막하 출혈"은 지주막하 강에서 출혈 상태에 관한 것이다.
일 양태에서, 본 발명은 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드를 지주막하 출혈을 가진 대상체에게 투여함을 포함하여, 대상체에서 지주막하 출혈을 치료하는 방법에 관한 것이며, 여기서 대상체에서 신경인지적 부족(neurocognitive deficit)의 발달이 억제된다.
일 양태에서, 본 발명은 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드를 지주막하 출혈을 가진 대상체에게 투여함을 포함하여, 지주막하 출혈의 신경학적 또는 신경인지적 부족의 발달을 억제하는 방법에 관한 것이고, 여기서 대상체에서 신경학적 또는 신경인지적 부족의 발달은 억제된다.
신경병성 통증
흥분독성과 관련되어 있는 것으로 알려지지 않은 본 발명의 폴리펩타이드에 의해 치료가능한 다른 신경학적 질환은 불안증(anxiety) 및 통증을 포함한다. 일 양태에서, 본 발명은 대상체에서 신경병적 통증의 예방 및/또는 치료에 사용하기 위한 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드, 조성물, 폴리뉴클레오타이드, 벡터, 또는 숙주 세포에 관한 것이다. 일 구현예에서, 본 발명은 대상체에서 신경병성 통증의 예방 및/또는 치료에 사용하기 위한 본원에 정의된 바와 같은 사이클릭 폴리펩타이드에 관한 것이다.
신경병성 통증은 만성 통증의 수개의 형태를 포함하고 체세포 외에 신경의 기능장애로부터 야기된 통증의 범주이다. 중추 또는 말초 신경계의 기능장애로부터 유래된 통증인, 신경병성 통증은 또한 말초 신경 또는 중추신경계의 영역에 대한 손상의 결과일 수 있거나, 질환으로부터 야기될 수 있거나, 특발성일 수 있다. 신경병성 통증의 증상은 작열(sensations of burning), 자통(tingling), 전기(electricity), 핀(pin) 및 침(needle)의 감각, 감각이상(paresthesia), 감각장애(dysesthesia), 뻐근함(stiffness), 사지의 무감각(numbness), 신체 뒤틀림의 느낌(feelings of bodily distortion), 무해자극통증(allodynia)(일반적으로 무해한 자극에 의해 유발된 통증), 통각과민증(hyperalgesia)(통증에 대한 비정상적인 감각), 통각과민(hyperpathia)(통증 자극이 중지된 후 오랫동안 지속되는 과장된 통증 반응(exaggerated pain response persisting long after the pain stimuli cease)), 환상 통증(phantom pain), 및 자발성 통증(spontaneous pain)을 포함한다.
PSD-95는 신경병성 통증이 중심 메카니즘에 포함된 것으로 입증되었다(Tao, F. et al., 2003, Neuroscience, 731-739; Florio, S.K. et al., 2009, British Journal of Pharmacology, 158, 494-506). 본 발명의 폴리펩타이드는 PSD-95를 억제하므로, 폴리펩타이드는 신경병성 통증의 치료에 유용할 수 있다.
투여
본 발명에 따라서, 본원에 정의된 바와 같은 펩타이드, 또는 펩타이드를 포함하는 조성물이 치료가 요구되는 개체에게 약제학적 유효 용량 또는 치료학적 유효량으로 투여된다. 투여량 요건은 사용된 특수한 약물 조성물, 투여 경로 및 치료되는 대상체로 변할 것이며, 이는 장애의 중증도 및 종류 뿐만 아니라 대상체의 체중 및 일반적인 상태에 의존한다. 펩타이드 화합물의 최적의 양 및 개개 투여량의 이격화(spacing)는 치료되는 상태의 특성 및 정도, 투여 형태, 경로 및 부위, 및 치료되는 특수한 환자에 의해 결정될 것이며, 이러한 최적 조건(optima)은 통상의 기술로 측정할 수 있다. 치료의 최적 과정, 즉, 정의된 일 수 동안 일당 주어진 화합물의 용량의 횟수가 치료 결정 시험의 통상의 과정을 사용하여 추정될 수 있음은 또한 당해 분야의 숙련가에 의해 인식될 것이다.
약제학적 조성물
본 발명의 폴리펩타이드가 미가공 펩타이드로서 투여되는 것이 가능하지만, 이를 약제학적 제형의 형태로 제시하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명은 또한 본 발명의 폴리펩타이드 또는 이의 약제학적으로 허용되는 염, 및 이에 대한 약제학적으로 허용되는 담체(carrier)를 포함하는, 약제학적 제형을 제공한다. 따라서, 일 양태에서, 본 발명은 본원에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드를 포함하는, 조성물, 예를 들면, 약제학적 조성물에 관한 것이다. 약제학적 제형은 예컨대, 문헌: Remington: The Science and Practice of Pharmacy 2005, Lippincott, Williams & Wilkins에 기술된 바와 같은 통상의 기술에 의해 제조할 수 있다.
실시예
실시예 1: 물질 및 방법
고체 상 펩타이드 합성(SPPS). 펩타이드는 9-플루오로메틸(Fmoc)/3급-부틸(tBu) 전략을 사용하여 합성하였다.
선형 펩타이드를 예비로딩된(preloaded) Fmoc-Gly 또는 Fmoc-Val-Wang 수지(100-200 메쉬)를 사용하여 합성하였다. 시약은 N,N-디메틸-포름아미드(DMF) 속의 속의 용액으로서 제조하였다. 사이클릭 펩타이드 합성을 위해, 링크 Amide-ChemMatrix® 수지를 고리화를 위한 준-직교 빌딩 블록(quasi-orthogonal building block)(Fmoc-Glu(PP)-OH, Fmoc-Glu-PP, Fmoc-Asp(PP)-OH 및 Fmoc-Cys(Mmt)-OH)으로 예비로딩(preloading)하였다. 따라서, 1.5 eq의 선택된 빌딩 블록, 4 eq의 N,N'-디이소프로필카보디이미드(DIC) 및 4 eq의 Oxyma Pure(Novabiochem®)의 용액을 3시간 동안 실온에서 연속적으로 진탕시키면서 저장하였다. 이후에, 과도한 시약을 제거하고 수지를 20 eq의 N,N-디이소프로필에틸아민(DIPEA) 및 20 eq의 아세트산 무수물로 캡핑하였다. 수지를 저장을 위한 진공 조건 하에서 건조시켰다. SPPS를 4 eq의 Fmoc-AA-OH, 4 eq의 DIC 및 4 eq의 Oxyma Pure를 사용하여 1시간 동안 실온에서 수행하였다. Fmoc 그룹의 탈보호는 DMF 중 20% 피페리딘으로 10분 동안 수행하였다. 수지 상 선형 펩타이드 합성이 완료된 후, 수지를 진공 조건 하에서 3시간 동안 건조시켰다. 준-직교 보호 그룹을 함유하는 펩타이드가 들어있는 수지를 95% 디클로로메탄(DCM), 3% 트리이소프로필실란(TIPS) 및 2% 트리플루오로아세트산(TFA)으로 20분 동안 처리하여 준-직교 보호 그룹이 제거되도록 하였다. 이후에, 수지를 5 mL의 DCM으로 5회 세척하고 DCM 중 5% DIPEA로 중화시켰다. 수지를 DMF로 5회 세척하고, 수지에 결합된 펩타이드를 DMF 중 4 eq의 (7-아자벤조트리아졸-1-일옥시)트리피롤리디노포스포늄 헥사플루오로포스페이트(PyAOP, Iris Biotech) 및 4 eq의 DIPEA의 용액으로 3시간 동안 도는 밤새 고리화시켰다. 이후에, 수지를 3시간 동안 건조시켰다.
CA-태그된 펩타이드를 준-직교 Fmoc-Lys(Alloc)-OH를 사용하여 제조하였다. 성공적인 고리화 후, 준-직교 보호 그룹을 DCM 중 0.2 eq Pd(PPh3)4 및 20 eq PhSiH3로 2 x 15분 동안 처리하였다. 알록 보호 그룹(Alloc protective group)의 완전한 제거 후, 탈보호된 Lys 잔기의 측쇄 아민을 클로로알칸 태그(chloroalkane tag; CA)로 작용화하였다. CA 태그를 고리화된 펩타이드의 Lys의 질소 그룹에 DMF 중 CA:PyBOP:DIPEA의 혼합물을 사용하여 16시간 동안 커플링시켰다.
선형 및 사이클릭 펩타이드를 수지로부터 95% TFA, 2.5% H2O 및 2.5% TIPS를 함유하는 절단 칵테일(cleavage cocktail)을 사용하여 3시간 동안 제거하였다. TFA 제거 및 펩타이드의 침전을 냉 에테르를 사용하여 수행하였다. 이후에, 펩타이드를 산성화된 MQ H2O(0.1% TFA) 속에 용해시키고 역상 고 성능 액체 크로마토그래피(RP-HPLC)를 사용하여, Waters prep 150LC 시스템 및 역상 컬럼(Zorbax 300 SB-C18, 21.2 mm x 250 mm)으로 5% 내지 35% B의 선형 구배에서 30분에 걸쳐 정제하였다. 이원 용매 시스템[A: H2O/TFA 99.9/0.1 및 B: 아세토니트릴(MeCN)/TFA 99.9/0.1]을 사용하였다. 최종 생성물을 동결건조시켰다. 정제 후, 펩타이드를 QDa 질량 검출기 모듈(QDa mass detector module)이 장착된 Waters Acquity UPLC 시스템을 사용한 질량-분광법으로 5 내지 60% B의 선형 구배를 사용하여 6분에 걸쳐 분석하였다. [A: H2O/TFA 99.9/0.1 및 B: MeCN/TFA 99.9/0.1].
천연의 화학적 연결(Native chemical ligation; NCL) 고리화. NCL을 위한 하이드라지드 펩타이드는 2-Cl-트리틸 수지를 4 eq의 9-플우로레닐메틸 카바자이트, 4 eq의 DIC 및 4 eq의 Oxyma Pure를 밤새 예비로딩함으로써 합성하였다. 이후에, 펩타이드 서열의 나머지를 합성하고 상기 SPPS 단락에 기술된 과정을 사용하여 정제하였다. 최종 정제된 선형 펩타이드 하이드라지드를 우선 6 M 구아니디늄 클로라이드(GnHCl) 및 0.2 M 포스페이트 완충된 염수(PBS), pH 3.0를 함유하는 완충제 속에 염-빙 욕 속에서 용해하였다. 이후에, 10 eq의 아질산나트륨을 펩타이드 용액에 가하여 펩타이드 하이드라지드를 산화시켰다. 용액을 30분 동안 반응하도록 두었다. 이후에, 용액을 실온에서 NaOH의 0.1 M 용액을 사용하여 pH 6.8이 되도록 하고 100 eq의 4-머캅토페닐아세트산(MPAA)을 혼합물에 균일하게 가하여 펩타이드 티오에스테르를 형성시켰다. 용액을 실온에서 2시간 동안 반응하도록 하여 펩타이드 고리화가 완료되도록 하였다. 2시간 후, 용액을 산성화된 H2O로 희석시키고 역상 고 성능 액체 크로마토그래피(RP-HPLC)를 사용하여 Waters prep 150LC 시스템 및 역상 컬럼(Zorbax 300 SB-C18, 21.2 mm x 250 mm)으로 10% 내지 40% B 역 구배에서 30분 동안 이원 용매 시스템[A: H2O/TFA 99.9/0.1 및 B: MeCN/TFA 99.9/0.1]을 사용하여 정제하였다. 최종 생성물을 동결건조시켰다. 정제 후, 펩타이드를 질량-분광계로 QDa 질량 검출 모듈이 장착된 Waters ACQUITY UPLC 시스템을 사용하고 5 내지 60% B의 선형 구배를 6분에 걸쳐 사용하여 분석하였다. [A: H2O/TFA 99.9/0.1 및 B: MeCN/TFA 99.9/0.1].
단백질 발현. (7xHis)-PSD-95-PDZ2 야생형 및 (7xHis)-PSD-95-PDZ2-V178C 서열을 암호화하는 pRSET 플라스미드를 앞서 기술한 바와 같이 수득하였다.38 PSD-95-PDZ2 돌연변이체(K165A, K168A, F172A, F172I, S173A, N180A, T192A, K193A, H225A, E226A, V229A, K233A)를 암호화하는 DNA 작제물을 Phusion® 부위-지시된 돌연변이유발 키트를 사용하여 야생형 PSD-95-PDZ2의 pRSET 플라스미드 상에서 및 표 1에 나열된 프라이머를 사용하여 생산하였다. PSD-95-PDZ2 돌연변이체를 형질전환시키고, 앞서 기술한 바와 같이38, 에스케리키아 콜라이(Escherichia coli) B21 pLys 세포 내에서 37℃ 및 0.5 mM 이소프로필-D-티오갈락토피라노시드(IPTG) 속에서 발현시켰다. 37℃에서 노출 2시간 후, 세포를 수거하고, B-PER 세균 단백질 추출 시약을 사용하여 분해하였다. 단백질을 세척 완충제(50 nM NaPi, 20 mM 이미다졸)로 평형화시킨 His-태스(tag) 컬럼을 사용하여 정제하고 용출 완충제(50 mM NaPi, 50 mM NaCl, 250 mM imidazole)로 용출시켰다. 이후에, 단백질을 크기 배제 정제로
Figure pct00002
Explorer 100 Air와, HiLoad 16/600 Superdex 75 pg 예비패킹된 컬름으로, 50 mM NaPi, 50 mM NaCl을 함유하는 완충제를 1 mL min-1의 유동 속도를 사용하여 정제하였다. 단백질 농도를 NanoDrop 1000으로 측정하고 단백질의 질량 측정을 Poroshell 컬럼, 300SB-C18 2.1 x 75 mm이 장착된 Agilent 6410 삼중 쿼드로폴(triple quadrupole) LC-MS를 5% 내지 60% B의 선형구배를 사용하여, 이원 용매 시스템[A: H2O/MeCN/TFA, 94.9/5/0.1 및 B: H2O/MeCN/TFA, 5/94.9/0.1]을 0.75 mL min-1로 사용하여 분석하였다. 단백질 질량을 Agilent Mass Hunter 소프트웨어를 사용하여 디컨벌루션(deconfolution)시켰다. 최종 단백질 순도 측정을 BEH C8 컬럼, 1.7 μm 2.1 x 50 mm가 장착된 Waters ACQUITY UPLC를 사용하여 수행하였다. 단백질을 다음의 구배를 사용하여 분석하였다: 5% 내지 60% B로 4분 동안 및 60 내지 100% B로 4 내지 4.5분 동안.
[표 1]
Figure pct00003
단백질 및 펩타이드 티올 표지화(labelling). 선택한 완충제는 Gibco® PBS 정제를 MQ H2O 속에 용해시킴으로서 제조된, PBS 완충제이었다. pH를 0.1 M HCl을 사용하여 pH 6.7로 조정하였다. 완충제를 30분 동안 N2 유동 하에 탈기시켰다. 단백질 또는 펩타이드를 1 mL의 탈기된 완충제 속에 용해하고 연속적으로 교반하면서 15 mL의 팔콘(falcon) 속에 도입하고, 격막 및 N2의 일정한 유동으로 폐쇄시켰다. 한편, 15 eq의 테트라메틸로다민-5-(및-6)C2 말레이미드(TAMRA 말레이미드) 염료를 200 μL의 DMSO 속에 용해하고 혼합물에 격막을 통해 주사기로 가하였다. 반응물을 광으로부터 및 연속 교반하면서 2시간 동안 보호하였다. 표지된 단백질을 탈염된 세파덱스 G-25를 사용하여 PD-10(MWCO 3000 Da) 탈염 컬럼 속에서 정제하였다. 단백질을 Agilent 6550 LC-MS Q-TOF를 사용하여 평가하였다. 이후에, 단백질 총 질량을 Mass Hunter 소프트웨어로 데콘볼루션(deconvolution)시켰다. 표지된 사이클릭 펩타이드를 역상 컬럼(Zorbax 300 SB-C18, 21.2 mm x 250 mm)으로 5% 내지 45% B의 선형 구배 속에서 40분 동안, 이원 용매 시스템[A: H2O/TFA 99.9/0.1 및 B: MeCN/TFA 99.9/0.1]을 사용하여 정제하였다. 최종 생성물을 QDA 질량 검출기 모듈이 장착된 Waters Acquity UPLC 시스템으로, 5 내지 60% B 선형 구배를 6분에 걸쳐 사용하여 분석하였다. [A: H2O/TFA 99.9/0.1 및 B: MeCN/TFA 99.9/0.1].
SPOT 펩타이드 배열 합성. 사이클릭 nNOS β-헤어핀 배열을 생성시키기 위해, 본 발명자는 Intavis MultiPep spotter(Intavis 생물분석 장치)를 사용하였다. 본 검정에 사용된 막은 로딩(loading)이 400 nmol cm-2인 10 x 15 cm의 SynthoPlan APEG CE(PEG-스페이서를 지닌 표준 아미노-변형된 산 안정성 셀룰로스 막)이었다. 0.3 M Fmoc-AA-OH 및 0.3 M Oxyma Pure의 용액을 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 속에서 제조하였다. 활성인자 용액은 0.3 M의 DIC 및 NMP 중 0.3 M의 2,4,6-트리메틸피리딘(콜리딘)으로 이루어졌다. 캡핑 용액은 1 M의 아세트산 무수물 및 0.05 M의 4-디메틸아미노피리딘(DMAP)으로 이루어졌다. 탈보호 용액은 NMP 중 20% 피페리딘으로 이루어졌다. AA 커플링을 1시간 동안 4회 수행하였다. Fmoc 그룹의 탈보호는 15분 동안 2회 수행하였다. 커플링 또는 탈보호 사이의 막 세척은 NMP 및 에탄올로 수행하였다. 셀룰로스 막에서 펩타이드의 연장은 먼저 Fmoc-PEG(9)-OH(Iris Biotech) 및 Fmoc-Gly-OH(25%) 및 Boc-Gly-OH(75%)의 후속적인 혼합물을 커플링시켜 수행함으로써 막의 전체 로딩을 낮추었다. 이후에, 수지를 캡핑 용액으로 캡핑하고 완벽하게 세척하고 품질 제어로서 브로모페놀 블루(bromophenol blue; BPB) 속에 침지시켜 작용성 아미노 그룹을 지닌 SPOTS를 드러내었다. 이후에, 본 발명자들은 준-직교 그룹 Fmoc-Glu-PP을 커플링시키고, 펩타이드가 완료될 때까지 합성의 나머지 단계를 수행하였다. 셀룰소스 결합된 선형 펩타이드를 최종적으로 95% DCM, 3% TIPS 및 2% TFA으로 3회, 20분 처리하여, 준-직교 그룹을 제거하였다. 이후에, 막을 DCM으로 5회 세척하고 DCM 중 5% DIPEA로 중화시켰다. 이후에, 막을 DCM으로 5회, NMP로 5회 세척하고, 0.3M의 PyAOP 및 DMF 중 0.3M의 DIPEA로 3시간 동안 또는 밤새 고리화시켰다. 최종적으로, 막을 DCM으로 건조시키고 측쇄 보호 그룹을 표준 탈보호 칵테일(standard deprotection cocktail)(95% TFA, 2.5% H2O 및 2.5% TIPS) 또는 시약 K[TFA 82.5%, 페놀 5%, H2O 5%, 티오아니솔 5% 및 1,2-에탄디티올(EDT) 2.5%]로 3시간 동안 분열시켰다.
SPOT 막 스크리닝. 막을 PBS pH 7.2 + 0.5% 소 혈청 알부민(BSA)과 함께 1시간 동안 항온처리하였다. 항온처리 기간 후, 막을 건조시키고 Amershan Typhoon 스캐너로, 400V, Cy3 파장(532 nm)에서 스캐닝하였다. 스크리닝된 TIF 파일 및 블랭크 값(blank value)을 지닌 파일을 Image Quant 소프트웨어를 사용하여 생성하였다. 이후에, 50 nM의 TAMRA 표지된 PSD-95-PDZ2 도메인의 용액을 PBS pH 7.2 + 0.5% BSA 속에서 제조하고 막에 가하였다. 막을 Polymax 1040 로킨 테이블(rocking table) 속에서 광으로부터 보호하면서 1시간 동안 항온처리되도록 하였다. 항온처리 시간이 경과되면, 과량의 표지된 단백질은 막을 PBS + 0.5% BSA로 3회 세척하여 제거하였다. 최종적으로, 막 형광성 값을 Amershan Typhoon 스캐너로 400V, Cy3 파장(532 nm)에서 측정하였다. Image Quant 소프트웨어를 사용하여, 스캐닝의 TIF 영상 및 TAMRA 표지된 PSD-95-PDZ2를 지닌 펩타이드의 형광성 값을 지닌 파일을 생성시켰다. 이후에, 블랭크(blank)를 TAMRA 표지된 PSD-95-PDZ2에 대해 스크리닝된 펩타이드의 형광성 값으로부터 감하였다.
형광성 편광(fluorescence polarization; FP). FP 검정을 384-웰 플레이트 양식으로 수행하였다. 형광성 편광을 Safire 2 플레이트 판독기를 사용하여 측정하였다. 장치 Z-인자(factor)를 각각의 검정에 대해 최적화하였다. G-인자를 20의 초기 밀리 편광 값에 대해 교정하였다. 사이클릭 nNOS β-헤어핀 TAMRA 프로브에 대한 파장은: ex: 530 nm 및 em: 580 nm이었다. 모든 측정은 NaPI 50 mM, 50 mM NaCl 및 1% BSA 속에서 pH 7.2, 25℃에서 수행하였다. 형광성 편광 포화 검정은 50 nM의 사이클릭 nNOS β-헤어핀 TAMRA 프로브를 선택된 단백질의 1:1 희석 곡선에 대해 적정함으로써 수행하였다. 곡선은 3회 수행하였다. 이후에, 편광을 이로부터 K d를 측정할 수 있는 Prism 소프트웨어 8.0(GraphPad)을 사용하여 원-사이트 결합 모델(one-site binding model)에 맞추었다. 형광성 편광 경쟁 실험은 예비형성된 단백질/프로브 복합체를 최종 농도(50 μM/50 nM)에서 0.1 내지 252 μM의 범위의 다양한 표지되지 않은 펩타이드 농도와 혼합함으로써 수행하였다. 밀리 편광(mili polarization; mP) 값을 펩타이드 농도의 함수로서 플롯팅하고 Prism 소프트웨어 8.0(GraphPad)을 사용하여 S자형 용량-반응 곡선에 맞추었다. K i 값을 Nikolovska-Coleska Z. et al.40-41에 따라 계산하였다.
등온 적정 열량계(Isothermal titration calorimetry; ITC). ITC 검정을 NaPi 50 nM, 50 nM NaCl, pH 7.2 완충제 속에서 수행하고, 공극 크기가 0.22 μM인 Corning® 병-상단 진공 필터 시스템(bottle-top vacuum filter system)으로 여과하고, 이를 사용하여 펩타이드를 용해시켰다. 단백질을 이러한 완충제에 대해 MWCO 3000 Da을 지닌 Amicon® Ultra-15 원심분리 필터 장치를 사용하여 투석하였다. 이러한 검정은 ITC200에서 수행하였다. 장치 차등 전력(differential power; DP)을 10으로 및 주사기 회전 속도를 600 RPM으로 설정하였다. 검정 설정은 단백질을 세포 내로 및 펩타이드(적정제)를 주사기 상에 도입하는 것으로 이루어졌다. 열량측정은 25℃에서 수행하였다. 각각의 분석은 3회 수행하였다. 추가로, 완충제 내로 펩타이드의 수회 작동을 수행하여 투입 잔사 열을 제거하였다. 작동은 Origin 7.0 소프트웨어(OriginLab)로 분석하였다.
결정학상 스크리닝(crystallographic screening). 본 발명자들은 4℃에서 PSD-95-PDZ2 단백질을 사이클릭 nNOS β-헤어핀 펩타이드(WT) 및 이치환된 변이체(T112W T116E)와 함께 공-항온처리하였다. PSD-95-PDZ2의 농도는 항상 15 mg mL-1로 설정한 반면 본 발명자들은 사이클릭 펩타이드(1.5, 5 또는 10 eq)의 상이한 비를 스크리닝하였다. 스크리닝을 씨팅 드롭 방법(sitting drop method)에 의해 3:1, 1 μL의 원뿔형 평편 바닥을 지닌 96-웰 COC 단백질 결정화 마이크로플레이트를 사용하여 수행하였다. 스크리닝으로부터 형성된 결정을 폴리에틸렌 글리콜 400(PEG400) 속에 침지시킨 후 액체 질소 속에서 섬광 동결시켰다. 회절 데이타를 Swiss Light Source, beamline SLS PX X06S에서 수집하고 Aimless(CCP4 제품군(suite))으로 가공하였다.42 분자 대체 및 구조 개선은 PHASER(Phenix software)를 사용하여 해결하였다.43 검색 모델을 nNOS-PDZ/신트로핀-1-PDZ(PDB:1QAV)44의 결정 구조로부터 Chimera 소프트웨어(USCF Chimera)를 사용하여 제조하였다.45 결정 구조는 PDB OneDep 검증 서버(validation server)에서 검증하였다.
원형 이색성(Circular dichroism; CD). 모든 CD 스펙트럼을 1-mm 경로길이(pathlength)의 석영 큐벳(pathlength quartz cuvette)을 사용하는 Jasco J-1500 원형 이색성 분광광도계를 사용하여 수집하였다. 단백질 샘플은 50 mM NaPi, 50 mM NaCl pH 7.2 완충제 속에서 대략 20 μM 농도이었다. 데이타를 타원도(ellipticity)의 밀리도로 수집한 다음 평균 잔류 타원도(mean residue ellipticity)로 전환시켰다.
인 실리코( In silico ) 비천연 아미노산(UAA) 선택. PSD-95-PDZ2의 결합 포켓에서 사이클릭 nNOS β-헤어핀을 도킹(docking)시키기 위해, nNOS/신트로핀-1(PDB: 1QAV)44의 복합체를 PSD-95-PDZ1-2(PDB: 3GLS)의 구조로 중첩시켰다.46 PDS-95-PDZ-2의 2개의 PDZ 도메인 및 신트로핀을 스와핑(swapping)하였다. nNOS 펩타이드를 Maestro 2018-4 속에서 3D 빌더 도구로 고리화시키고 고리화에 포함된 잔기를 최소화시켰다. 300 K에서 1 μs의 분자 역학 모의(molecular dynamics simulation)를 TIP3P 물 모델과 함께 OPLS3e 힘의 장(force field)을 사용하는 Desmond 5.6를 사용하여 수행하였다. 먼저, 200 ns의 궤적을 평형으로서 사용하고 폐기하였다. 남아있는 800 ns로부터의 프레인(frame)을 0.08 nm의 RMSD 컷-오프(cut-off)를 지닌 GROMACS 2018-3 속에서 gromos 클러스터링(clustering)을 사용하여 군집화하였다. 3개의 최대 군집의 대표적인 구조를 UAA 스캔을 위해 선택하였다.
UAA 스캔을 4.5 β의 정제 거리(refinement distance) 컷-오프 및 골격 최소화를 사용한 측쇄 예측을 사용하는 Maestro에서 잔기 스캐닝 프로토콜을 사용하여 선택된 구조에서 수행하였다. 본 발명자들은 Cα의 입체화학이 명시된 MolPort (2019-03-01) 속에서 모든 이용가능한 Fmoc 보호된 아미노산을 함유하는 라이브러리를 사용하였다. 양성자화 상태를 측정하기 위하여, 본 발명자들은 잔기를 가하기 전에 LigPrep를 pH 7.4 +/- 2.0에서 사용하였다. 라이브러리의 최종 크기는 542개의 상이한 아미노산을 함유하였다. 3개의 대표적인 구조 중 적어도 2개에서 △△G친화성 값 < -5 kJ mol-1 K-1 및 △△G안정성 < 0 kJ mol-1 K-1을 지닌 UAA 스캔으로부터의 히트(hit)를 괴관 검사(visual inspection)를 기반으로 선택하였다.
펩타이드를 사용한 Dynabeads TM M-270 아민의 표지화. 펩타이드를 티오에테르 결합에 의해 DynabeadsTM M-270 아민에 커플링시켰다. DynabeadsTM(풀-다운 실험(pull-down experiment) 당 10 μL의 현탁액)을 1.5 mL의 안전-잠금 튜브(safe-lock tube) 속에서 DMF(2 x 1 mL)로 세척하였다. 이후에, DynabeadsTM를 1시간 동안 실온에서 0.1 M 브로모아세트산 무수물과 DMF 중 5% DIPEA와 함께 항온처리하였다. DynabeadsTM을 DMF(2 x 1 mL)로 세척하고 DMF 중 용해된 펩타이드(1 mL의 DMF 중 200 μL의 DynabeadsTM 현탁액 중 120 μg의 펩타이드)와 함께 3시간 동안 실온에서 항온처리하였다. 상층액을 제거하고, 비드를 DMF(2 x 1 mL)로 세척한 후 0.1 M β-머캅토에탄올과 DMF(1 mL) 중 5% DIPEA와 함께 1시간 동안 실온에서 항온처리하였다. 이후에, 상층액을 제거하고, 비드를 DMF(2회, 1 mL) 및 PBS 완충제, pH 7.4(3회, 1 mL)로 세척하였다. 표지된 펩타이드-DynabeadsTM을 PBS 완충제(10 μL의 출발 현탁액의 경우 10 μL의 PBS 완충제) 속에 4℃에서 저장하였다.
전체 마우스 뇌의 분해. 성체 마우스 뇌(평균 질량: 0.4 g)를 15 mL의 조직 분쇄기를 사용하여 빙상에서 균질화 완충제[10 mM NaCl, HEPES(pH 7.3), CompleteTM EDTA-유리 프로테아제 억제제 및 PhosSTOPTM 포스포타제 억제제가 들어있는 320 mM 슈크로스; 뇌당 1 mL] 속에서 균질화하였다. 균질물을 1000 g(MULTIFUGE 3 L-R)에서 10분 동안 4℃에서 원심분리하고 상층액을 새로운 튜브로 이전시켰다. 상층액을 18500 g에서 45분 동안 4℃에서 원심분리시켰다. 상층액 S-Frac(주목: "S-Frac"는 세포질성 단백질을 함유한다)를 수집하였다. 농도를 측정하고, 2 mg mL-1의 농도로 희석시키고 1 mL로 분취하고 -80℃에서 저장하였다. 펠렛을 1 mL의 제거된 상층액, 50%의 균질화 완충제 및 50% 세제 완충제[100 mM NaCl, 50 mM 트리스-Cl(pH 8), 2% (w/v) 나트륨 데스옥시콜레이트] 당 1 mL 속에 재현탁시키고 1시간 동안 4℃에서 항온처리하였다. 불용성 단백질을 20817 g(에펜도르프 원심분리기(Eppendorf Centrifuge) 5427 R)에서 4℃에서 45분 동안 원심분리하여 제거하였다. 상층액 M-Frac(주목: "M-Frac"는 막-결합된 및 막관통 단백질 뿐만 아니라 막-결합된 단백질 복합체를 함유한다)을 수집하고 이의 농도를 측정하고, 농도 2 mg mL-1로 희석시키고, 1 mL로 분취하고 -80℃에서 저장하였다.
친화성 정제. 20 μg의 펩타이드-표지된 DynabeadsTM을 500 μL의 PBS 완충제게 가하였다. 상층액을 제거하고 1 mL의 2 mg mL-1 뇌 분해물(S-Frac 또는 M-Frac)과 함께 2시간 동안 4 내지 10℃에서 항온처리하였다. 상층액을 제거하고 세척 완충제 I[H2O 중 50 mM 트리스-HCl(pH 7.4), 150 mM NaCl 및 1% (v/v) 트리톤 X-100; 2회, 1 mL] 및 세척 완충제 II[H2O 중 50 mM 트리스-HCl(pH 7.4), 150 mM NaCl 및 0.1% (v/v) 트리톤 X-100; 2회, 1 mL]로 세척하였다. 이후에, 이를 20 μL의 2x Laemmli 완충제와 함께 튜브로 재현탁시키고 10분 동안 95℃에서 항온처리하였다.
MS에 의한 풀-다운 실험의 분석. 풀 다운/2x Laemmli 완충제 혼합물을 Invitrogen NuPAGE® 4-12% 비스-트리스 겔(1.0 mm x 12 웰) 상에 로딩하였다. 이후에, SDS 겔을 InvitrogenTM MOPS 완충제 속에서 및 InvitrogenTM Novex Mini-Cell 속에서 80 V에서 샘플이 겔에 도입될 때까지(대략 5분) 작동시켰다. 이후에, 겔을 H2O(50 mL)로 5분 동안 세척하고, 후속적으로 ImperialTM 단백질 염색(50 mL)과 함께 밤새 항온처리하였다. 겔을 H2O(각각 3회, 50 mL로 30분 동안)로 세척하였다. 밴드를 추출하고 96 웰 플레이트 내로 별도로 이전시켰다. 2개의 초기 세척을 H2O/MeCN(50:50, 100 μL의 웰-1) 중 0.1 M 중탄산암모늄과 함께 각각 10분 동안 항온처리함으로서 수행하였다. 이후에, 겔을 우선 H2O(50 μL의 웰-1) 중 0.1 M 중탄산암모늄과 함께 항온처리하였다. 5분 후, MeCN(웰 당 50 μL)을 가하고 15분 이상 동안 항온처리되도록 두었다. 이러한 세척 과정을 ImperialTM 염색이 사라질 때까지 반복하였다. 이후에, 겔을 10 mM의 DTT와 함께 항온처리하고 H2O(웰 당 100 μL) 중 0.1 M의 중탄산암모늄 속에 용해하고 56℃에서 45분 동안 EchotermTM 가열 플레이트 상에서 항온처리하였다. 이 시간 후, 용액을 H2O(웰 당 100 μL) 중 0.25 M 중탄산암모늄 속에 용해된 55 mM 요오도아세트아미드로 신속하게 대체시키고 30분 동안 광으로부터 보호하면서 항온처리하였다. 이후에, 겔을 H2O/MeCN(50:50, 웰 당 100 μL) 중 0.25 M의 중탄산암모늄으로 각각 5분 동안 세척하였다. 이후에, H2O(웰 당 75 μL; 12.5 ng μL-1) 중 0.25 M 중탄산암모늄 중 12.5 ng의 돼지의 변형된 트립신을 가하였다. 이후에, 플레이트를 우선 15분 동안 빙상에서 항온처리하고 후속적으로 밤새 37℃에서 항온처리하였다. 분해를 수행하기 위하여, H2O(75 μL 웰-1) 중 5%의 포름산을 가하고 5분 동안 BransonicTM 초음파 욕 속에서 항온처리되도록 하였다. 상층액을 0.5 mL의 안전-잠금 튜브로 이전시켰다. 이후에, 겔을 H2O/MeCN(40:60, 웰 당 75 μL) 중 5% 포름산으로 2회 추출하였다. 합한 분획을 동결건조시켰다. 샘플을 0.1% TFA 4% MeCN 속에 재용해하고 Orbitrap FusionTM LumosTM 질량 분광계, 예비컬럼 PepMapTM 100(100 μm x 2 cm, nanoViper, C18,5 μm, 100 Å) 및 컬럼 PepMapTM RSLC C18(2 μm, 100 β, 75 μm x 50 cm, 37℃)이 장착된 UltiMateTM 3000 UHPLC 시스템으로 분석하였다. 분리 방법은 0.3 mL min-1의 유동 속도에서 이원 완충제 시스템[A: TFA/MeCN/H2O, 0.5/2/97.5 및 B: 포름산/MeCN/H2O, 0.1/20/79.9]을 기반으로 하였다. 펩타이드를 분석 컬럼으로부터 다음의 2-단계 선형 구배에 의해 용출시켰다: 4 내지 25% MeCN/H2O; 0.1% 포름산으로 40분 동안 및 25 내지 50% MeCN/H2O; 0.1% 포름산으로 10분 동안.
실시예 2: 사이클릭 nNOS β-헤어핀 모의 펩타이드의 개발
우선, 사이클릭 nNOS β-헤어핀 펩타이드, 사이클로-(C105THLETTFTGDGTPKTIRVTQ124pG)(서열 번호: 428)를 상술한 바와 같이 천연의 화학적 연결(NCL)을 사용하여 합성하였다. 이후에, 펩타이드를 TAMRA 말레이미드로 시스테인으로부터의 유리 티올 그룹을 사용하여 표지하였다. 이후에, 고리화된, 형광단 접합된 펩타이드를 상술한 바와 같이 재조합적으로 발현된 PSD-95-PDZ1, 2 및 -3 도메인에 대해 FP 포화 검정에서 시험하였다. 결과는 사이클릭 nNOS β-헤어핀 모의 펩타이드가 PSD-95-PDZ1 및 2에 각각 3.4 ± 0.3 μM 및 1.0 ± 0.1 μM의 K d로 결합하지만, PSD-95-PDZ3에 대해 단지 약간 결합 친화성(K d = 52.0 ± 10.5 μM)을 나타냄을 나타내었다.
따라서, TAMRA로 표지된 사이클릭 펩타이드 사이클로-(CTHLETTFTGDGTPKTIRVTQpG)(서열 번호: 428)(여기서 THLETTFTGDGTPKTIRVTQ(서열 번호: 429)의 서열은 천연의 nNOS의 105 내지 124번 위치에 상응한다)는 PSD-95-PDZ1 및 2에 결합한다.
실시예 3: 사이클릭 nNOS β-헤어핀 모의(mimic) 펩타이드는 선형 펩타이드와 비교하여 PSD-95-PDZ2에 대해 보다 우수한 친화성을 갖는다.
nNOS β-헤어핀 모의 펩타이드의 고리화가 유리 C 말단을 지닌 nNOS 펩타이드의 선형 버젼인 PDZ2에 대한 결합 친화성을 보유하는데 필수적인지를 탐구하기 위하여, 유리 C 말단을 지닌 nNOS 펩타이드의 선형 버젼을 합성하였다. ITC 실험을 상술한 바와 같이 사이클릭 및 선형 nNOS 펩타이드 유사체를 사용하여 수행하였다(도 2). 결과는 사이클릭 nNOS β-헤어핀 펩타이드가 FP에 의한 측정과 동일한 범위이었던 2.2 ± 0.3 μM의 친화성을 나타내는 PSD-95-PDZ2에 결합하였음을 나타내었다. 대조적으로, 선형 펩타이드는 어떠한 시험한 농도(100 μM 이하)에서 결합을 나타내지 않았다.
실시예 4: nNOS β-헤어핀 모사 펩타이드의 고리화를 위한 다양한 전략
nNOS β-헤어핀 모의 펩타이드의 고리화를 위한 4개의 상이한 전략, 예를 들면, 티오에테르 브릿지된 유사체와 같은 측쇄, 락탐 Glu 측쇄, 락탐 Asp 측쇄 및 Glu 골격 고리화된 펩타이드를 사용하는 전략을 시험하였다. nNOS β-헤어핀 모사 펩타이드의 사이클릭 nNOS β-헤어핀 변이체를 수지 상에서 합성하고 상술한 바와 같이 FP 경쟁 검정을 사용하여 평가하였다. 흥미롭게도, 시험한 고리화 전략 중 3개는 PSD-95-PDZ2 도메인에 대해 약간 감소된 결합 친화성을 야기하였고, 표 E1 및 도 3을 참고한다.
[표 E1]
Figure pct00004
티오에테르 브릿지된(bridged) 유사체와 같은 측쇄, 락탐 Glu 측쇄 및 Asp 측쇄를 사용하는 전략 모두는 NCL 펩타이드와 비교하는 경우 펩타이드 결합 친화성을 2- 내지 3-배 감소시켰다. Glu 골격 고리화된 펩타이드는 NCL 펩타이드와 동일한 범위에서 결합 친화성을 나타내었다(K i = 1.5 ±0.2 μM).
실시예 5: SPOT 배열에서 β-헤어핀 영역의 깊은 변형된 스캔
nNOS β-헤어핀 영역(105THLETTFTGDGTPKTIRVTQ124, 서열 번호: 429)의 모든 AA의 중요성을 SPOT 펩타이드 배열을 사용하여 프로빙(probing)하였다.
실시예 4에서 수득된 결과를 기반으로 하여, 락탐 Glu 골격을 야생형(WT) 스캐폴드로서 선택하였다. 사용된 수지는 Rink Amide CM 수지이었고, 따라서, 고리화에 사용된 Glu 잔기는 수지로부터 절달 후 Gln으로 전환되었다. 초기 AA는 단순화를 위해 서열(Eα)에 남겼다.
깊은 돌연변이 스캔을 WT 스캐폴드 상에서 모든 AA를 남아있는 19 L-AA로 교환시키면서 수행하였다. 각각의 배열은 기술적 복제물로서 개개 펩타이드의 3개 카피를 함유하였다. 추가로, 3개의 대조군을 다음의 설계 내에 포함시켰다: 사이클릭 nNOS β-헤어핀 WT 대조군(양성 대조군), 선형 nNOS 펩타이드(고리화 대조군) 및 F111V 치환을 지닌 사이클릭 nNOS β-헤어핀(FP 경쟁 검정에서 이미 시험된 음성 대조군). 배열 스크리닝을 위해, PSD-95-PDZ2 잔기 V178(PSD-95-PDZ2-V178C) 내에 돌연변이를 도입하였고, 이를 후속적으로 TAMRA 말레이미드로 표지하였다. 이후에 합성된 펩타이드 배열을 TAMRA 표지된 PSD-95-PDZ2-V178C 도메인으로 스크리닝하고, 개별의 펩타이드의 수득되는 형광성 강도를 WT 펩타이드 값에 대해 표준화하였다. 최종 데이타는 깊은 돌연변이 스캔으로부터의 펩타이드 변이체의 표준화된 형광성 강도의 열 지도로 나타내었다(도 4).
SPOT-수득된 형광성 강도를 기반으로, 57개의 가장 촉망되는 사이클릭 nNOS β-헤어핀 펩타이드 유사체를 재-합성하고 특성화하였다(하기 표 2).
개별의 펩타이드의 FP-유래된 K i 값을 WT 펩타이드 K i 데이타에 대해 표준화하였다(도 5 a-b). 후속적으로, 이러한 데이타를 표준화된 SPOT 형광성 값에 대해 연관시켰다. FP 결합 및 SPOT 형광성 값을 알라닌 스캔에 대해 75% 피어슨(Pearson) R2로 연관시켰다. 그러나, 상이한 위치에서 명백한 변형을 나타내는 모든 시험한 상이한 치환(57개 펩타이드)를 포함시키는 경우, 피어슨 R2는 52%로 강하(drop)하였다. 관찰된 강하는 지지체 상에서 고리화가 수득된 경우 고리화 수율에서의 차이에 의해 설명될 수 있다. 예를 들면, 도입된 AA 측쇄의 특성(벌키성(bulkiness), 양으로/음으로 하전..), 혼입된 AA의 보호 그룹의 벌키성 및/또는 헤어핀 구조(예컨대, 루프 영역) 내 돌연변이 위치는 고리화 수율에 영향을 미칠 수 있다. SPOT 배열 결과는 조 펩타이드의 스크리닝 및 형광성 강도를 기반으로 하므로, 예측하지 못한 불순물/트렁케이션(truncation)은 거짓 양성 또는 음성(WT보다 더 높은/더 낮은 고리화 수율을 지닌 돌연변이)을 초래할 수 있다. 따라서, SPOT-유래된 결합 데이타를 정제된 펩타이드의 K i 값과 비교하는 경우 일부 불일치가 예측된다.
[표 2]
Figure pct00005
Figure pct00006
결론적으로, 107LETTF111(서열 번호: 434), G113, P117 및 T119는 핫-스폿 잔기(hot-spot residue)로 확인되었고, T112W, G115A/P 및 T116E/D는 사이클릭 nNOS β-헤어핀 모사 펩타이드의 가장 촉망되는 치환으로 확인되었다.
실시예 6: 사이클릭 nNOS β-헤어핀 모사 펩타이드에 대한 핫-스폿의 알라닌 스캐닝 및 돌연변이 연구
실시예 5에서 깊은 돌연변이 스캔으로부터의 결과를 입증하고 비-표준 결합 메카니즘으로의 추가의 이해를 얻기 위해, 알라닌 스캔을 수행할 뿐 아니라 대부분의 관련 잔기에서 추가의 선택적인 치환을 스캔으로부터 확인하였다. 펩타이드를 합성하고 FP 검정을 상술한 바와 같이 수행하였다.
수행된 Ala 스캔의 FP(경쟁) 결과(참고: 하기 표 3)를 도 6에서의 깊은 위치 스캔(deep positional scan)으로부터의 결과와 정렬시킨다. E108, T109, F111 및 T119는 PSD-95-PDZ2에 결합하는 가장 중요한 측쇄 상호작용임이 입증되어 있다. E108은 PSD-95-PDZ2 βB 및 βC, 예를 들면, T192 또는 S173에서 AA에 대한 결합이다(도 6c). T109는 내부 결합 모티프(-T-x-F-)의 부분이고 H-결합을 통해 nNOS β-헤어핀의 역평행 β-가닥에 위치하는 T119의 측쇄와 분자내 상호작용한다(도 6d). 이는 T109이 우측 배향으로 존재하여 이의 측쇄를 통해 PSD-95-PDZ2 αB 내에서 H225와 상호작용하도록 하고 T119A가 친화성에 있어서 약간 감소하지만(K i = 17.00 ± 1.67 μM) T109A가 사이클릭 β-헤어핀 펩타이드/PSD-95-PDZ2의 결합을 폐지하는지의 이유를 설명한다.
[표 3]
Figure pct00007
더욱이, 분자내 T109-T119 상호작용이 수개의 치환, 예를 들면, Ser, Asn 또는 Thr 입체이성체 Allo-Thr을 도입함으로써 탐구되었다. T109 위치에서 Ser 및 Asn 치환은 사이클릭 펩타이드의 친화성을 각각 7 및 19배 저하시켰지만 T119 내 Ser 치환은 친화성을 25-배 저하시켰다. 흥미롭게도 T109에서의 Allo-Thr 치환은 상호작용을 폐기시킬 수 있었다(하기 표 4). 최종적으로 F111의 측쇄는 다중 잔기(카복실레이트 루프 내 F172 및αB 내 V229 및 L232)에 의해 형성된 PSD-95-PDZ2 소수성 포켓 내에서 마주하고 있다(도 6e).
[표 4]
Figure pct00008
잔기 E108, T109, T111 및 T119는 사이클릭 nNOS β-헤어핀 모사 펩타이드의 결합에 가장 중요하다고 결론지어진다.
실시예 7: 사이클릭 nNOS β-헤어핀 모사 펩타이드의 N-Me 스캔
사이클릭 nNOS β-헤어핀 모사 펩타이드의 N-Me 유사체를 FP 경쟁 검정에서 상술한 바와 같이 시험하였다(도 7a 및 하기 표 5). T105의 N-메틸화(K i = 4.8 ± 0.1 μM)는 결합 친화성을 5배 저하시킨 반면, H106 내지 E108의 N-Me 변이체는 상호작용을 폐기하였다. 이는 펩타이드 헤어핀 배수를 안정화시키는 가닥 내 H-결합의 원인일 수 있다(도 7b).
[표 5]
Figure pct00009
N-Me-T109는 또한 내부 결합 모티프(-T-x-F-)의 상호작용을 폐기한다. N-Me-F111은 또한 PSD-95-PDZ2의 βB 상의 관련된 골격 H-결합과 G171이 제거되므로 상호작용을 폐기한다. N-Me-G113(K i = 6.2 ± 0.1 μM) 결합 친화성의 영향은 H-결합이 Gly 잔기 상의 메틸 그룹의 입체 장애에 기인할 수 있으므로 거의 두드러지지 않으며, 이는 이의 유연성(flexibility)을 감소시킬 수 있다. T119의 N-메틸화(K i = 4.9 ± 0.1 μM)는 T119가 골격 H-결합에서 관여하지 않으므로 도입된 임체 장애로 인하여 결합 친화성을 잠재적으로 저하시킨다(도 7b). 대조적으로, 그러나 N-Me-V122(K i = 6.2 ± 0.1 μM)는 H106과의 가닥 내 H-결합을 중간 정도로 파괴한다. 흥미롭게도, 사이클릭 β-헤어핀 펩타이드의 역평행 β-가닥내 일부 잔기의 경우, N-메틸화는 결합 친화성을 증가시켰다: N-Me-K118(K i = 0.5 ± 0.1 μM) 및 N-Me-T123(K i = 0.6 ± 0.1 μM)은 2배 증진된 결합 친화성을 초래하였다.
실시예 8: PSD-95-PDZ2의 알라닌 스캐닝 돌연변이유발
본 연구에서, 비-표준 β-헤어핀 펩타이드의 결합 방식을 친이온성 글루타메이트-형 NMDAR 소단위 GluN2B(KLSSIESDV-COOH, 서열 번호: 435)의 표준 C-말단과 비교하였다. 따라서, 일련의 PSD-95-PDZ2 Ala 돌연변이체를 발현시켰다. 돌연변이는 K165A, K168A, F172A, S173A, N180A, T192A, K193A, H225A, E226A, V229A 및 K233A 위치에서 도입시켰다.
2개의 결합 방식을 비교하기 위해, TAMRA 표지된 C-말단 GluN2B 펩타이드 및 TAMRA 표지된 사이클릭 nNOS β-헤어핀 모의 펩타이드를 FP 포화 검정에서 프로브로서 사용하였다. 각각의 PSD-95-PDZ2 Ala 돌연변이체에 대한 수득된 결합 친화성(K d 값)을 PSD-95-PDZ2 WT 값에 대해 표준화하여 각각의 돌연변이에 대한 배 변화를 수득하였다(도 8).
흥미롭게도, 사이클릭 펩타이드는 표준의 GluN2B 표준 펩타이드에 대해 완전히 상이한 결합 프로파일을 나타내었다. 예를 들면, H225A 돌연변이는 PSD-95-PDZ2와의 사이클릭 nNOS β-헤어핀 상호작용을 완전히 폐기하였다. 대조적으로, 표준의 GluN2B 펩타이드 만이 동일한 돌연변이에 대한 친화성에서 5배 저하를 나타내었다.
V229A 돌연변이는 또한 GluN2B 표준의 펩타이드(2배)와 비교하여 사이클릭 nNOS β-헤어핀 펩타이드의 결합에서 유해한 효과(친화성에서 6배 손실)를 가졌다.
K165 돌연변이는 사이클릭 nNOS β-헤어핀 펩타이드(친화성에서 4배 손실) 뿐만 아니라 GluN2B 표준의 펩타이드(5배)에 대해 결합 친화성을 저하시켰다.
실시예 9: GluN2B의 C-말단 영역에 대한 사이클릭 nNOS β-헤어핀 펩타이드의 풀-다운 선택성 비교
친화성-기반 풀 다운 검정을 실시예 1에 기술된 바와 같이 수행하여 GluN2B(KLSSIESDV-COOH, 서열 번호: 435)의 C-말단 영역에 대한 사이클릭 nNOS β-헤어핀 펩타이드의 선택성을 비교하였다. 화합물 둘 다를 DynabeadsTM M-270 아민 비드에 고정시키고 마우스(무스 무스쿨루스(mus musculus)) 뇌 분해물과 함께 항온처리하였다. 분해물을 구배 원심분리에 의해, 막성 및 세포질성의, 2개 분획으로 분리하였다. 농축된 단백질을 트립신을 사용한 분해 후 탄뎀 질량 분광법(tandem mass spectrometry)에 커플링된 액체 크로마토그래피(LC-MS/MS)에 의해 정량적으로 및 정성적으로 분석하였다.
결과를 화산 플롯(Volcano plot)으로 가시화하였으며(도 9 및 10), 여기서 음성 X-축 상의 단백질은 표준의 결합 GluN2B 펩타이드보다 사이클릭 nNOS β-헤어핀 펩타이드에 의해 유의적으로 농축된다. 막 분획에서(도 9) 수개의 단백질이 GluN2B에 의해 농축되었고, 이는 자체적으로 PDZ 도메인을 함유하지 않는다. PDZ-함유 단백질은 사이클릭 nNOS β-헤어핀 펩타이드 또는 GluN2B에 의해 유의적으로 농축되지 않는다.
PSD-95가 N-말단 팔미토일화로 인해 보다 적은 농도로 존재하는 것으로 추정된 세포질성 분획에서(도 10), 선형 펩타이드는 다중-PDZ 도메인 단백질 막-관련된 구아닐레이트 키나제 역위된 MAGUK(Magi1 및 Magi2)를 유의적으로 농축시킨다. 흥미롭게도, 사이클릭 nNOS β-헤어핀 펩타이드는 PSD-95(디스크 큰 동족체(disc large homolog) 4, Dlg4)를 유의적으로 농축시켰고, 이는 PSD-95에 대한 매우 선택적인 상호작용에 기인할 수 있는 반면, 선형 GluN2B 펩타이드는 비선택적으로 상호작용한다.
실시예 10: nNOS β-헤어핀 모티프의 인산화
인산화의 효과를 형광성 편광 경쟁 실험을 사용하여 평가한다.
물질 및 방법
모든 Thr 잔기를 표준 Fmoc SPPS 방법론을 이용하고 빌딩 블록으로서 Fmoc-Thr(PO(OBzl)OH)-OH를 사용하여 개별적으로 인산화하였다. SPPS 후, 펩타이드를 실시에 1에 기술된 바와 같이, 형광성 편광 경쟁 실험에서 재조합적으로 발현된 PSD-95-PDZ2 및 사이클릭 nNOS TAMRA 프로브에 대해 측정하였다. 데이타는 3회 수집하고 K i 값 ± SEM의 평균으로서 나타낸다.
결과
사이클릭 nNOS β-헤어핀 모사 펩타이드를 야생형 nNOS의 잔기 105, 109, 110, 112, 116, 119 및 123에 상응하는 위치에서 인산화하였다. 잔기 109, 110 및 119에 대해 이루어진 변형은 파괴 효과를 유발한 반면, 잔기 116에 대해 이루어진 변형은 상승적인 결합 효과를 유발하였음이 발견되었다. 개요는 하기 표 6에서 발견된다.
[표 6]
Figure pct00010
이러한 발견은 T116D/E 치환이 또한 결합 친화성을 유사한 정도로 증가시키는 앞서의 관찰 및 변형과 일치하며, 이는 사이클릭 펩타이드의 이러한 위치에서 음성 전하에 대한 선호도를 시사한다.
실시예 11: β-헤어핀 모티프 내 His 잔기의 N-메틸화
His에서 N-메틸화의 효과를 형광성 편광 경쟁 실험을 사용하여 평가한다.
물질 및 방법
His의 2개의 가능한 이미다졸 질소를 표준 Fmoc SPPS 방법론을 사용하는 펩타이드 합성 전에 예비-메틸화하였다. 출발하는 빌딜 블록은 Fmoc-His(β-Me)-OH [His(1-Me)] 또는 Fmoc-His(π-Me)-OH [His(3-Me)]이었다. SPPS 이후, 펩타이드를 실시예 1에 기술된 바와 같이, 형광성 편광 경쟁 실험에서 재조합적으로 발현된 PSD-95-PDZ2 및 사이클릭 nNOS TAMRA 프로브에 대해 측정하였다. 데이타를 3회 수집하고 K i 값 ± SEM의 평균으로 나타낸다.
결과
His의 이미다졸 질소 상에서 메틸화의 영향을 평가하고 하기 표 7에 나타낸다.
결과는 N1의 메틸화(Nπ)가 사이클릭 주형에 비해 친화성을 약간 저하시켰지만(K i = 2.9 ± 0.1 μM), N3의 메틸화(Nτ)는 0.40 ± 0.05 μM의 K i 로 친화성에 있어서 유의적인 증가를 초래함을 나타내었다.
[표 7]
Figure pct00011
가능한 가설은 His N3 위치내 수소가 극성 특성을 가지며 이것이 L107과 V122 내지 H106 사이에 형성된 소수성 표면을 마주하고 위치한다는 것이다. 이러한 위치의 메틸화는 소수성 표면의 안정화 효과를 제공할 수 있고 펩타이드 구조를 안정화시킴으로써, 친화성을 증가시킨다.
실시예 12: nNOS β-헤어핀 모사 펩타이드의 d-AA 스캔
d-아미노산 치환의 효과를 형광성 편광 경쟁 실험을 사용하여 평가한다.
물질 및 방법
L-아미노산을 D-유사체에 대해 치환시켜(Gly에 대해서는 예외) 상업적으로 이용가능한 Fmoc-d-AA-OH 빌딩 블록 및 표준 Fmoc SPPS 방법론을 사용하여 합성한 18개의 유사체를 생성시켰다. SPPS 후, 펩타이드를 실시예 1에 기술된 바와 같이, 형광성 편광 경쟁 실험에서 재조합적으로 발현된 PSD-95-PDZ2 및 사이클릭 nNOS TAMRA 프로브에 대해 측정하였다. 데이타를 3회 수집하고 K i 값 ± SEM의 평균으로 나타낸다.
결과
결과의 개관을 하기 표 8에 나타낸다.
[표 8]
Figure pct00012
결과는 실제로 사이클릭 펩타이드의 어떠한 위치에서 D-AA의 도입이 결합 친화성에 유해함을 나타내었다. 결합 친화성에 있어서 약간의 증가(K i = 0.59 ± 0.04 μM)가 D114d 치환에 대해 관찰된다는 사실은 수개의 Lys 잔기가 D114 부근에서 발견되고, d-Asp가 이러한 Lys 잔기의 것에 결합하도록 약간 더 우수하게 위치한다는 사실에 의해 설명될 수 있다.
실시예 13: PSD-95-PDZ2의 고 친화성 사이클릭 펩타이드 억제제의 개발
실시예 10 내지 12에 나타낸 성공적인 단일-점 돌연변이(single-point mutation)에 이어서, 다중 돌연변이를 부가적인 및/또는 상승적인 효과에 대해 분석하였다.
물질 및 방법
펩타이드를 표준 SPPS 방법론을 사용하여 앞서 기술한 바와 같이 합성하였다 SPPS 이후에, 펩타이드를 실시예 1에 기술된 바와 같이, 형광성 편광 실험에서 재조합적으로 발현된 PSD-95-PDZ2 및 사이클릭 nNOS TAMRA 프로브에 대해 측정하였다. 데이타를 3회 수집하고 K i 값 ± SEM의 평균으로 나타낸다. 개관은 표 9에 나타낸다. 유망한 사이클릭 펩타이드 후보물을 실시예 1에 기술된 과정에 따라 등온 적정 열량측정법(ITC)을 사용하여 추가로 분석하였다.
결과
하나는 T116E, T112W 치환된 것이고(K i = 0.11 ± 0.02 μM), 다른 것은 T116E, △T112 치환된 것인(K i = 0.16 ± 0.02 μM), 다중-점 돌연변이를 포함하는 2개의 매우 강력한 사이클릭 펩타이드를 형광성 편광 경쟁 실험을 기반으로 확인하였다. 이들 2개를 등온 적정 열량측정법(ITC)으로 추가로 평가하였다.
야생형 사이클릭 nNOS 모사 펩타이드와 비교하여(도 2a), ITC 측정(하기 표 10)을 형광성 편광 검정으로 정렬하고 T112W, T116E에 대해 138.8 ± 0.2 nM(도 11b) 및 △T112, T116E에 대해 118.8 ± 13.1 nM(도 11c)의 K d 값을 나타내었고, 따라서, 야생형 펩타이드와 비교하여 각각 16배 및 18배 증진을 나타내었다.
[표 9]
Figure pct00013
이러한 2개의 펩타이드 후보물 중 어느 것에 His(3-Me)를 도입하는 추가의 치환은 결합 친화성에서 추가의 증진을 야기하는 부가적인 효과를 나타내었으므로(표 10), 이러한 치환, H106H(3-Me), T112W 및 T116E를 지닌 사이클릭 펩타이드는 29.4 ± 7.3 nM의 K d 값으로 현저하게 증진된 친화성을 나타내었고(도 11d), 따라서 모 스캐폴드보다 75배 더 강력하였다. 유사하게, 2개의 돌연변이 및 결실을 포함하는 동일한 스캐폴드, H106H(3-Me), △T112 및 T116E는 K d = 46.5 ± 12.5 nM 및 야생형 펩타이드에 비해 47배 증가를 가졌다(도 11e).
[표 10]
Figure pct00014
실시예 14: 사이클릭 nNOS β-헤어핀 모사 펩타이드의 비-단백질생성 SPOT 배열 스크리닝
비-단백질생성 아미노산을 사이클릭 β-헤어핀 펩타이드 서열 내로 혼입시 실현된 잠재적인 상승 효과에 대해 스캐닝하였다. 이러한 효과는 증가된 결합 친화성, 증진된 안정성 및 그 이상을 포함할 수 있다.
물질 및 방법
야생형 사이클릭 nNOS 펩타이드의 105 내지 116번 잔기에 상응하는 아미노산을 포함하는 펩타이드를 연구를 위한 스캐폴드로서 선택하였다. 2개의 돌연변이(T112W 및 T116E)를 함유하는 동일한 분절을 또한 이미 최적화된 스캐폴드 펩타이드로서 포함시켰다. 105 내지 116번 잔기는 친화성에서의 증가에 가장 영향을 미치는 것으로 여겨지므로 이를 돌연변이에 대한 기준으로서 선택하였다. 펩타이드를 실시예 1에서 앞서 기술한 바와 같이 스폿 배열(spot array)에서 합성하였다. 배열을 이후 TAMRA-표지된 PSD-95-PDZ2와 함께 항온처리하였다.
결과
형광성 데이타를 표 11 및 12에 상세하게 하기 나타낸다. 요약하면, F111에서 할로겐화된 유사체, 예를 들어, Phe-2-F, Phe-2-Cl, Phe-3-F 및 Phe-2-Br에 의한 치환은 보다 큰 형광성 생산량에 의해 입증된 바와 같이, 결합 친화성을 증가시키는 것으로 여겨진다. 106번 잔기의 경우, 양의 방향족 잔기, 예를 들어, PyA-4 또는 Phe-3-CH2NH2는 결합 친화성을 증가시켰다. 106번 잔기에서 H의 메틸화는 또한 실시예 11에서 이미 기술한 바와 같이 부가적인 효과를 제공하는 것으로 밝혀졌다. 이러한 경향성은 야생형 및 최적화된 사이클릭 펩타이드 스캐폴드 둘 다에서 관찰되었다. 야생형 스캐폴드의 경우, 115번 잔기에서 Pro, Arg 또는 모노- 및 디메틸화된 Arg로의 치환은 또한 결합 친화성에서의 증가를 선호하는 것으로 여겨진다.
[표 11]
Figure pct00015
Figure pct00016
Figure pct00017
Figure pct00018
Figure pct00019
Figure pct00020
[표 12]
Figure pct00021
Figure pct00022
Figure pct00023
Figure pct00024
Figure pct00025
실시예 15: 리간드의 시험관 내 플라스민 안정성
서열 번호: 12, 68, 99 및 163을 지닌 펩타이드의 시험관 내 플라스민 안정성을 플라스민(10 μg/mL)이 보충된 포스페이트 완충된 염수(PBS) 속에서 100 μM의 리간드를 37℃에서 0 내지 360분 동안 항온처리함으로써 측정하였다. 항온처리 동안 선택된 시점에서, 리간드를 80 μL의 50% 아세토니트릴(ACN)로 처리함으로써 80 μL의 검정 매트릭스로부터 추출하였다. 샘플을 여과하고 UPLC로 분석하여 남아있는 리간드의 양을 측정하였다. LC-MS 분석을 수행하여 리간드 강도를 확증하고 절단 부위를 확인하였다. 결과는 표 13 및 도 12에 나타낸다.
[표 13]
Figure pct00026
본 실험은 사이클릭 nNOS β-헤어핀 펩타이드의 시험관 내 플라스민 안정성을 측정하는 방법을 기술한다. 결론적으로, 분해하기 쉬운 잔기 R121 및 K118을 치환시켜 플라스민 안정성을 유의적으로 증진시킬 수 있다. 추가로, PSD-95(T112W)에 대한 화합물 친화성을 유의적으로 증진시키는 치환은 안정성을 절충하지 않는다.
실시예 16: 막 투과능 및 CAPA에 의한 리간드의 세포 흡수의 측정
사이클로-(THLETTFTGDGTP(K-CA)TIRVTQpG(Qa))(서열 번호: 427)의 막 투과능을 세포질 내에 전적으로 위치한 HaloGFP를 안정하게 발현하는 HeLa 세포내에서 측정하였다. 세포를 40.000개의 세포/웰의 밀도에서 실험 1일 전에 씨딩(seeding)하였다. 성장 배지를 흡인하고 100 μL의 Opti-MEM으로 대체하고, Opti-MEM 속에 리간드의 제조된 일련 희석물 25 μL를 세포에 가하고(고정 DMSO 농도), 플레이트를 4시간 동안 37℃ 및 5% CO2에서 항온처리하였다. 웰의 성분을 흡인하고, 세포를 신선한 Opti-MEM으로 15분 동안 세척하였다. 세척의 흡인 후, 세포를 TAMRA-CA(5 μM)와 함게 15분 동안 항온처리하였다. 체이스 용액(chase solution)을 흡인한 후, 세포를 Opti MEM으로 30분 동안 세척하였다. 세척액을 제거한 후, 세포를 트립신처리하고, PBS(2% FBS) 속에 재현탁시키고, 벤치톱 유동 세포분석기(benchtop flow cytometer)를 사용하여 분석하였다. 리간드 및 TAMRA-CA가 없는 대조군 웰을 사용하여, 수득된 형광성 강조를 표준화하고 용량-반응 곡선으로서 플롯팅(plotting)하였다.
본 실시예는 CA-태그된(tagged) 사이클릭 nNOS β-헤어핀 펩타이드의 막 투과능 및 세포 흡수를 측정하는 방법을 기술한다. 막 투과능 및 세포 흡수치(CP50) 값은 리간드의 세포 침투에 대해 역으로 거동하는 최대 적색 형광성의 1/2을 나타낸다. 사이클로-(THLETTFTGDGTP(K-CA)TIRVTQpG(Qa))(서열 번호: 427)에 대한 CP50 값은 31.1 ± 2.1 μM이었다. 결론적으로, 나타낸 사이클릭 펩타이드는 의학적 적용을 위한 적합한 세포 흡수를 나타내었다.
서열
Figure pct00027
Figure pct00028
Figure pct00029
Figure pct00030
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참고문헌
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<221> MISC_FEATURE <222> (10)..(10) <223> X is G, A, or P <220> <221> MISC_FEATURE <222> (11)..(11) <223> X is E, or D <220> <221> MISC_FEATURE <222> (13)..(13) <223> X is K, or N-Me-K <220> <221> MISC_FEATURE <222> (18)..(18) <223> X is T, or N-Me-T <220> <221> MISC_FEATURE <222> (20)..(20) <223> is D-proline <220> <221> MISC_FEATURE <222> (22)..(22) <223> X is C, Q, or E <400> 4 Thr Xaa Leu Glu Thr Xaa Xaa Gly Xaa Xaa Xaa Pro Xaa Thr Ile Arg 1 5 10 15 Val Xaa Gln Pro Gly Xaa 20 <210> 5 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> markush structure <220> <221> MISC_FEATURE <222> (2)..(2) <223> X is H, H-3Me, or PyA-4 <220> <221> MISC_FEATURE <222> (8)..(8) <223> X is W, Nal, or absent <220> <221> MISC_FEATURE <222> (10)..(10) <223> X is D, or N-Me-D <220> <221> MISC_FEATURE <222> (11)..(11) <223> X is G, A, or P <220> <221> MISC_FEATURE <222> (12)..(12) <223> X is E, or D <220> <221> MISC_FEATURE <222> (14)..(14) <223> X is K, or N-Me-K <220> <221> MISC_FEATURE <222> (19)..(19) <223> X is T, or N-Me-T <220> <221> MISC_FEATURE <222> (21)..(21) <223> is D-proline <220> <221> MISC_FEATURE <222> (23)..(23) <223> X is C, Q, or E <400> 5 Thr Xaa Leu Glu Thr Thr Phe Xaa Gly Xaa Xaa Xaa Pro Xaa Thr Ile 1 5 10 15 Arg Val Xaa Gln Pro Gly Xaa 20 <210> 6 <211> 22 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> markush structure <220> <221> MISC_FEATURE <222> (2)..(2) <223> X is H, H-3Me, or PyA-4 <220> <221> MISC_FEATURE <222> (9)..(9) <223> X is D, or N-Me-D <220> <221> MISC_FEATURE <222> (10)..(10) <223> X is G, A, or P <220> <221> MISC_FEATURE <222> (11)..(11) <223> X is E, or D <220> <221> MISC_FEATURE <222> (13)..(13) <223> X is K, or N-Me-K <220> <221> MISC_FEATURE <222> (18)..(18) <223> X is T, or N-Me-T <220> <221> MISC_FEATURE <222> (20)..(20) <223> is D-proline <220> <221> MISC_FEATURE <222> (22)..(22) <223> X is C, Q, or E <400> 6 Thr Xaa Leu Glu Thr Thr Phe Gly Xaa Xaa Xaa Pro Xaa Thr Ile Arg 1 5 10 15 Val Xaa Gln Pro Gly Xaa 20 <210> 7 <211> 20 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PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> synthetic peptide <220> <221> MISC_FEATURE <222> (2)..(2) <223> X is PyA-4 <400> 11 Thr Xaa Leu Glu Thr Thr Phe Trp Gly Asp Gly Glu 1 5 10 <210> 12 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> cyclized peptide <220> <221> MISC_FEATURE <222> (21)..(21) <223> is D-proline <400> 12 Thr His Leu Glu Thr Thr Phe Thr Gly Asp Gly Thr Pro Lys Thr Ile 1 5 10 15 Arg Val Thr Gln Pro Gly Gln 20 <210> 13 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> markush structure <220> <221> MISC_FEATURE <222> (2)..(2) <223> X is H, or H-3Me <220> <221> MISC_FEATURE <222> (8)..(8) <223> X is W, or absent <220> <221> MISC_FEATURE <222> (21)..(21) <223> is D-proline <220> <221> MISC_FEATURE <222> (23)..(23) <223> X is C, Q, or E <400> 13 Thr Xaa Leu Glu Thr Thr Phe Xaa Gly Asp Gly Glu Pro Lys Thr Ile 1 5 10 15 Arg Val Thr Gln Pro Gly Xaa 20 <210> 14 <211> 23 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> cyclized peptide <220> <221> MISC_FEATURE 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Claims (100)

  1. 다음의 아미노산 서열을 포함하는 폴리펩타이드 또는 이의 약제학적으로 허용되는 염:
    TX1LETX2X3X4GX5X6X7PX8TIRVX9Q (서열 번호: 1)
    여기서
    X1은 H, H-3Me 또는 PyA-4이고;
    X2는 T, S, D 또는 E이고;
    X3은 F, F-2-Br, F-2-Cl 또는 F-3-F이고;
    X4는 W, Nal이거나, 부재하고;
    X5는 D 또는 N-Me-D이고;
    X6은 G, A 또는 P이고;
    X7은 E 또는 D이고;
    X8은 K 또는 N-Me-K이고;
    X9는 T 또는 N-Me-T이다.
  2. 제1항에 있어서, 폴리펩타이드가 고리화 모이어티(cyclization moiety)에 공유결합으로 연결되는, 폴리펩타이드.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 고리화 모이어티가 pGX10의 아미노산 서열을 포함하고, 여기서 X10이 C, Q 또는 E인, 폴리펩타이드.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 다음의 아미노산 서열을 포함하거나 이로 이루어지는 폴리펩타이드 또는 이의 약제학적으로 허용되는 염:
    TX1LETX2X3X4GX5X6X7PX8TIRVX9QpGX10 (서열 번호: 2)
    여기서
    X1은 H, H-3Me 또는 PyA-4이고;
    X2는 T, S, D 또는 E이고;
    X3은 F, F-2-Br, F-2-Cl 또는 F-3-F이고;
    X4는 W, Nal이거나, 부재하고;
    X5는 D 또는 N-Me-D이고;
    X6은 G, A 또는 P이고;
    X7은 E 또는 D이고;
    X8은 K 또는 N-Me-K이고;
    X9는 T 또는 N-Me-T이고;
    X10은 C, Q 또는 E이다.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 다음의 아미노산 서열을 포함하거나 이로 이루어지는 폴리펩타이드 또는 이의 약제학적으로 허용되는 염:
    TX1LETX2X3GX5X6X7PX8TIRVX9Q (서열 번호: 3)
    여기서
    X1은 H, H-3Me 또는 PyA-4이고;
    X2는 T, S, D 또는 E이고;
    X3은 F, F-2-Br, F-2-Cl 또는 F-3-F이고;
    X5는 D 또는 N-Me-D이고;
    X6은 G, A 또는 P이고;
    X7은 E 또는 D이고;
    X8은 K 또는 N-Me-K이고;
    X9는 T 또는 N-Me-T이다.
  6. 제1항에 있어서, 다음의 아미노산 서열을 포함하거나 이로 이루어지는 폴리펩타이드 또는 이의 약제학적으로 허용되는 염:
    TX1LETX2X3GX5X6X7PX8TIRVX9QpGX10 (서열 번호: 4)
    여기서
    X1은 H, H-3Me 또는 PyA-4이고;
    X2는 T, S, D 또는 E이고;
    X3은 F, F-2-Br, F-2-Cl 또는 F-3-F이고;
    X5는 D 또는 N-Me-D이고;
    X6은 G, A 또는 P이고;
    X7은 E 또는 D이고;
    X8은 K 또는 N-Me-K이고;
    X9는 T 또는 N-Me-T이고;
    X10은 C, Q 또는 E이다.
  7. 제1항에 있어서, 다음의 아미노산 서열을 포함하거나 이로 이루어지는 폴리펩타이드 또는 이의 약제학적으로 허용되는 염:
    TX1LETTFX4GX5X6X7PX8TIRVX9QpGX10 (서열 번호: 5)
    여기서
    X1은 H, H-3Me 또는 PyA-4이고;
    X4는 W, Nal이거나, 부재하고;
    X5는 D 또는 N-Me-D이고;
    X6은 G, A 또는 P이고;
    X7은 E 또는 D이고;
    X8은 K 또는 N-Me-K이고;
    X9는 T 또는 N-Me-T이고;
    X10은 C, Q 또는 E이다.
  8. 제1항에 있어서, 다음의 아미노산 서열을 포함하거나 이로 이루어지는 폴리펩타이드 또는 이의 약제학적으로 허용되는 염:
    TX1LETTFGX5X6X7PX8TIRVX9QpGX10 (서열 번호: 6)
    여기서
    X1는 H, H-3Me 또는 PyA-4이고;
    X5는 D 또는 N-Me-D이고;
    X6은 G, A 또는 P이고;
    X7은 E 또는 D이고;
    X8은 K 또는 N-Me-K이고;
    X9는 T 또는 N-Me-T이고;
    X10은 C, Q 또는 E이다.
  9. 제1항에 있어서, 다음의 아미노산 서열을 포함하거나 이로 이루어지는 폴리펩타이드 또는 이의 약제학적으로 허용되는 염:
    TX1LETTFX4GDGX7PX8TIRVX9Q (서열 번호: 7)
    여기서
    X1은 H, 또는 PyA-4이고;
    X4는 W 또는 Nal이고;
    X7은 E 또는 D이고;
    X8은 K 또는 N-Me-K이고;
    X9는 T 또는 N-Me-T이다.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리펩타이드가 사이클릭(cyclic)인, 폴리펩타이드.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리펩타이드가 역-골격 고리화(back-bone cyclization)되는, 폴리펩타이드.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, X1이 H인, 폴리펩타이드.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, X1이 H-3Me인, 폴리펩타이드.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, X1이 PyA-4인, 폴리펩타이드.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, X2가 T인, 폴리펩타이드.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, X2가 S인, 폴리펩타이드.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, X2가 D인, 폴리펩타이드.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, X2가 E인, 폴리펩타이드.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, X3이 F인, 폴리펩타이드.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, X3이 F-2-Br인, 폴리펩타이드.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, X3이 F-2-Cl인, 폴리펩타이드.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, X3이 F-3-F인, 폴리펩타이드.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, X4가 W인, 폴리펩타이드.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, X4가 Nal인, 폴리펩타이드.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, X5가 D인, 폴리펩타이드.
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, X5N-Me-D인, 폴리펩타이드.
  27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, X6이 G인, 폴리펩타이드.
  28. 제1항 내지 제27 중 어느 한 항에 있어서, X6이 A인, 폴리펩타이드.
  29. 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, X6이 P인, 폴리펩타이드.
  30. 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, X7이 E인, 폴리펩타이드.
  31. 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, X7이 D인, 폴리펩타이드.
  32. 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, X8이 K인, 폴리펩타이드.
  33. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, X8N-Me-K인, 폴리펩타이드.
  34. 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, X9가 T인, 폴리펩타이드.
  35. 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, X9N-Me-T인, 폴리펩타이드.
  36. 제1항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, X10이 C인, 폴리펩타이드.
  37. 제1항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, X10이 Q인, 폴리펩타이드.
  38. 제1항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, X10이 E인, 폴리펩타이드.
  39. 제1항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, X1이 H이고, X2가 T이고, X3이 F이고, X4가 W이고, X5가 D이고, X6이 G인, 폴리펩타이드.
  40. 제1항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, X1이 H이고, X2가 T이고, X3이 F이고, X4가 W이고, X5가 D이고, X6이 G이고, X7이 E인, 폴리펩타이드.
  41. 제1항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, X1이 H이고, X2가 T이고, X3이 F이고, X4가 W이고, X5가 D이고, X6이 G이고, X7이 D인, 폴리펩타이드.
  42. 제1항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서, X1이 H이고, X2가 T이고, X3이 F이고, X4가 Nal이고, X5가 D이고, X6이 G이고, X7이 E인, 폴리펩타이드.
  43. 제1항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서, X1이 H이고, X2가 PyA-4이고, X3이 F이고, X4가 W이고, X5가 D이고, X6이 G이고, X7이 E인, 폴리펩타이드.
  44. 제1항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리펩타이드가 다음으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 아미노산 서열을 포함하는, 폴리펩타이드:
    THLETTFWGDGE (서열 번호: 8),
    THLETTFWGDGD (서열 번호: 9),
    THLETTF(Nal)GDGE (서열 번호: 10), 및
    T(PyA-4)LETTFWGDGE (서열 번호: 11).
  45. 제1항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리펩타이드가 아미노산 서열 THLETTFWGDGE(서열 번호: 8)을 포함하는, 폴리펩타이드.
  46. 제1항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리펩타이드가 아미노산 서열 THLETTFWGDGD (서열 번호: 9)를 포함하는, 폴리펩타이드.
  47. 제1항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리펩타이드가 아미노산 서열 THLETTF(Nal)GDGE (서열 번호: 10)를 포함하는, 폴리펩타이드.
  48. 제1항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리펩타이드가 아미노산 서열 T(PyA-4)LETTFWGDGE (서열 번호: 11)를 포함하는, 폴리펩타이드.
  49. 제1항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리펩타이드가 다음의 아미노산 서열을 포함하거나 이로 이루어진 사이클릭 폴리펩타이드 또는 이의 약제학적으로 허용되는 염:
    TX1LETTFX4GDGEPKTIRVTQpGX10 (서열 번호: 13)
    여기서
    X1은 H 또는 H-3Me이고;
    X4는 W이거나 부재하고;
    X10은 C, Q 또는 E이다.
  50. 제1항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리펩타이드가 아미노산 서열 THLETTFWGDGEPKTIRVTQ (서열 번호: 419)를 포함하거나 이로 이루어진 사이클릭 폴리펩타이드인, 폴리펩타이드.
  51. 제1항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리펩타이드가 아미노산 서열 THLETTFGDGEPKTIRVTQ (서열 번호: 420)를 포함하거나 이로 이루어진 사이클릭 폴리펩타이드인, 폴리펩타이드.
  52. 제1항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리펩타이드가 아미노산 서열 TH(3-Me)LETTFWGDGEPKTIRVTQ (서열 번호: 421)를 포함하거나 이로 이루어진 사이클릭 폴리펩타이드인, 폴리펩타이드.
  53. 제1항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리펩타이드가 아미노산 서열 TH(3-Me)LETTFGDGEPKTIRVTQ (서열 번호: 422)를 포함하거나 이로 이루어진 사이클릭 폴리펩타이드인, 폴리펩타이드.
  54. 제1항 내지 제53항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리펩타이드가 적어도 20개의 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 21개의 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 22개의 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 23개의 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 24개의 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 25개의 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 26개의 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 27개의 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 28개의 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 29개의 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 30개의 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 31개의 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 32개의 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 33개의 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 34개의 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 35개의 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 36개의 아미노산 잔기, 예를 들면, 적어도 37개의 아미노산 잔기를 포함하는, 폴리펩타이드.
  55. 제1항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리펩타이드가 50개 이하의 아미노산 잔기, 예를 들면, 45개 이하의 아미노산 잔기, 예를 들면, 40개 이하의 아미노산 잔기, 예를 들면, 35개 이하의 아미노산 잔기, 예를 들면, 30개 이하의 아미노산 잔기, 예를 들면, 29개 이하의 아미노산 잔기, 예를 들면, 28개 이하의 아미노산 잔기, 예를 들면, 27개 이하의 아미노산 잔기, 예를 들면, 26개 이하의 아미노산 잔기, 예를 들면, 25개 이하의 아미노산 잔기, 예를 들면, 24개 이하의 아미노산 잔기, 예를 들면, 23개 이하의 아미노산 잔기, 예를 들면, 22개 이하의 아미노산 잔기, 예를 들면, 21개 이하의 아미노산 잔기, 예를 들면, 20개 이하의 아미노산 잔기를 포함하는, 폴리펩타이드.
  56. 제1항 내지 제55항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리펩타이드가 19 내지 50개 범위의 아미노산 잔기, 예를 들면, 19 내지 45개 범위의 아미노산 잔기, 예를 들면, 19 내지 40개 범위의 아미노산 잔기, 예를 들면, 19 내지 35개 범위의 아미노산 잔기, 예를 들면, 19 내지 30개 범위의 아미노산 잔기, 예를 들면, 19 내지 25개 범위의 아미노산 잔기, 예를 들면, 19 내지 23개 범위의 아미노산 잔기, 예를 들면, 20 내지 23개 범위의 아미노산 잔기, 예를 들면, 20 내지 22개 범위의 아미노산 잔기를 포함하는, 폴리펩타이드.
  57. 제1항 내지 제56항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리펩타이드가 PSD-95에 결합할 수 있는, 폴리펩타이드.
  58. 제1항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리펩타이드가 PSD-95의 PDZ2 도메인(domain)에 대해 nNOS의 결합을 억제할 수 있는, 폴리펩타이드.
  59. 제1항 내지 제58항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리펩타이드가 PSD-95-PDZ2에 100 μM 미만, 예를 들면 75 μM 미만, 예를 들면 50 μM 미만, 예를 들면 25 μM 미만, 예를 들면 20 μM 미만, 예를 들면 15 μM 미만, 예를 들면 10 μM 미만, 예를 들면 5 μM 미만, 예를 들면 4 μM 미만, 예를 들면 3 μM 미만, 예를 들면 2 μM 미만, 예를 들면 1 μM 미만의 K d로 결합하는, 폴리펩타이드.
  60. 제1항 내지 제59항 중 어느 한 항에 있어서, 화합물이 PSD-95의 PDZ2 도메인에 대한 nNOS의 결합을 억제하기 위해 100 μM 미만, 예를 들면 75 μM 미만, 예를 들면 50 μM 미만, 예를 들면 10 μM 미만, 예를 들면 5 μM 미만, 예를 들면 2.5 μM 미만, 예를 들면 1 μM 미만의 K i 값을 갖는, 폴리펩타이드.
  61. 제1항 내지 제60항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리펩타이드가 모이어티에 추가로 접합되는, 폴리펩타이드.
  62. 제61항에 있어서, 모이어티가 PEG, 단당류, 형광단(fluorophore), 발색단(chromophore), 방사활성 화합물, 및 세포 침투 펩타이드(cell-penetrating peptide)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 폴리펩타이드.
  63. 제61항에 있어서, 모이어티가 검출가능한 모이어티인, 폴리펩타이드.
  64. 제1항 내지 제63항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리펩타이드가 글리코실화, 페 길화(PEGylation), 아미드화, 에스테르화, 아실화, 아세틸화 및/또는 알킬화에 의해 추가로 변형되는, 폴리펩타이드.
  65. 제1항 내지 제64항 중 어느 한 항에 있어서, 아미노산 잔기 중 하나 이상이 알킬화, 예를 들면, 메틸화되는, 폴리펩타이드.
  66. 제1항, 제10항, 제11항, 또는 제54항 내지 제65항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리펩타이드가 서열 번호: 14 내지 136 및 서열 번호: 139 내지 433으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 아미노산 서열을 포함하거나 이로 이루어지는, 폴리펩타이드.
  67. 제1항 내지 제66항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리펩타이드가 사이클로-(THLETTFWGDGEPKTIRVTQpG(Eα))(서열 번호: 423)인, 폴리펩타이드.
  68. 제1항 내지 제67항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리펩타이드가 사이클로-(THLETTFGDGEPKTIRVTQpG(Eα))(서열 번호: 424)인, 폴리펩타이드.
  69. 제1항 내지 제68항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리펩타이드가 사이클로-(TH(3-Me)LETTFWGDGEPKTIRVTQpG(Eα))(서열 번호: 425)인, 폴리펩타이드.
  70. 제1항 내지 제69항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리펩타이드가 사이클로-(TH(3-Me)LETTFGDGEPKTIRVTQpG(Eα))(서열 번호: 426)인, 폴리펩타이드.
  71. 제1항 내지 제70항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리펩타이드가 사이클로-(THLETTFWGDGEPKTIRVTQpG(Qα))(서열 번호: 14)인, 폴리펩타이드.
  72. 제1항 내지 제71항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리펩타이드가 사이클로-(THLETTFGDGEPKTIRVTQpG(Qα))(서열 번호: 15)인, 폴리펩타이드.
  73. 제1항 내지 제72항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리펩타이드가 사이클로-(TH(3-Me)LETTFWGDGEPKTIRVTQpG(Qα))(서열 번호: 16)인, 폴리펩타이드.
  74. 제1항 내지 제73항 중 어느 한 항에 있어서, 폴리펩타이드가 사이클로-(TH(3-Me)LETTFGDGEPKTIRVTQpG(Qα))(서열 번호: 17)인, 폴리펩타이드.
  75. 제1항 내지 제74항 중 어느 한 항에 따른 폴리펩타이드를 포함하는 조성물.
  76. 제75항에 있어서, 조성물이 약제학적 조성물인, 조성물.
  77. 제1항 내지 제74항 중 어느 한 항에 정의된 바와 같은 폴리펩타이드를 암호화(encoding)하는 폴리뉴클레오타이드.
  78. 제77항에 정의된 바와 같은 폴리뉴클레오타이드를 포함하는 벡터(vector).
  79. 제77항에 따른 폴리뉴클레오타이드 또는 제78항에 따른 벡터를 포함하는 숙주 세포(host cell).
  80. 제79항에 있어서, 숙주 세포가 세균 세포인, 숙주 세포.
  81. 제79항에 있어서, 숙주 세포가 포유동물 세포인, 숙주 세포.
  82. 제79항에 있어서, 숙주 세포가 사람 세포인, 숙주 세포.
  83. 의약(medicament)으로서 사용하기 위한, 제1항 내지 제74항 중 어느 한 항에 따른 폴리펩타이드, 제75항에 따른 조성물, 제77항에 따른 폴리뉴클레오타이드, 제78항에 따른 벡터, 또는 제79항에 따른 숙주 세포.
  84. 대상체(subject)에서 흥분독성-관련 질환(excitotoxic-related disease)의 예방 및/또는 치료에 사용하기 위한, 제1항 내지 제74항 중 어느 한 항에 따른 폴리펩타이드, 제75항에 따른 조성물, 제77항에 따른 폴리뉴클레오타이드, 제78항에 따른 벡터, 또는 제79항에 따른 숙주 세포.
  85. 제84항에 따라 사용하기 위한, 제1항 내지 제74항 중 어느 한 항에 따른 폴리펩타이드, 제75항에 따른 조성물, 제77항에 따른 폴리뉴클레오타이드, 제78항에 따른 벡터, 또는 제79항에 따른 숙주 세포로서, 여기서 흥분독성-관련 질환이 뇌졸중(stroke), 예를 들면, 허혈성 뇌졸중(ischemic stroke)인, 폴리펩타이드, 조성물, 폴리뉴클레오타이드, 벡터, 또는 숙주 세포.
  86. 제85항에 따라 사용하기 위한, 제1항 내지 제74항 중 어느 한 항에 따른 폴리펩타이드, 제75항에 따른 조성물, 제77항에 따른 폴리뉴클레오타이드, 제78항에 따른 벡터, 또는 제79항에 따른 숙주 세포로서, 여기서 폴리펩타이드가 재관류 치료요법(reperfusion therapy)과 함께, 예를 들면, 혈전용해제(thrombolytic agent)의 투여와 함께 투여되는, 폴리펩타이드, 조성물, 폴리뉴클레오타이드, 벡터, 또는 숙주 세포.
  87. 제84항에 따라 사용하기 위한, 제1항 내지 제74항 중 어느 한 항에 따른 폴리펩타이드, 제75항에 따른 조성물, 제77항에 따른 폴리뉴클레오타이드, 제78항에 따른 벡터, 또는 제79항에 따른 숙주 세포로서, 여기서 흥분독성-관련 질환이 CNS의 허혈성(ischemic) 또는 외상성 손상(traumatic injury), 예를 들면, 척수 손상(spinal cord injury) 및 외상성 뇌 손상(traumatic brain injury)인, 폴리펩타이드, 조성물, 폴리뉴클레오타이드, 벡터, 또는 숙주 세포.
  88. 제84항에 따라 사용하기 위한, 제1항 내지 제74항 중 어느 한 항에 따른 폴리펩타이드, 제75항에 따른 조성물, 제77항에 따른 폴리뉴클레오타이드, 제78항에 따른 벡터, 또는 제79항에 따른 숙주 세포로서, 여기서 흥분독성-관련된 질환이 간질(epilepsy)인, 폴리펩타이드, 조성물, 폴리뉴클레오타이드, 벡터, 또는 숙주 세포.
  89. 제84항에 따라 사용하기 위한, 제1항 내지 제74항 중 어느 한 항에 따른 폴리펩타이드, 제75항에 따른 조성물, 제77항에 따른 폴리뉴클레오타이드, 제78항에 따른 벡터, 또는 제79항에 따른 숙주 세포로서, 여기서 흥분독성-관련된 질환이 CNS의 신경변성 질환(neurodegenerative disease)인, 폴리펩타이드, 조성물, 폴리뉴클레오타이드, 벡터, 또는 숙주 세포.
  90. 제84항에 따라 사용하기 위한, 제1항 내지 제74항 중 어느 한 항에 따른 폴리펩타이드, 제75항에 따른 조성물, 제77항에 따른 폴리뉴클레오타이드, 제78항에 따른 벡터, 또는 제79항에 따른 숙주 세포로서, 여기서 CNS의 신경변성 질환이 알츠하이머 질환(Alzheimer's disease), 헌팅톤 질환(Huntington's disease) 및 파킨슨 질환(Parkinson's disease)으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 폴리펩타이드, 조성물, 폴리뉴클레오타이드, 벡터, 또는 숙주 세포.
  91. 대상체에서 신경병성 통증(neuropathic pain)의 예방 및/또는 치료시 사용하기 위한, 제1항 내지 제74항 중 어느 한 항에 따른 폴리펩타이드, 제75항에 따른 조성물, 제77항에 따른 폴리뉴클레오타이드, 제78항에 따른 벡터, 또는 제79항에 따른 숙주 세포.
  92. 흥분독성-관련된 질환 및/또는 신경병성 통증을 예방 및/또는 치료하는 방법으로서, 상기 방법이 치료학적 유효량의 제1항 내지 제74항 중 어느 한 항에 따른 폴리펩타이드, 제75항에 따른 조성물, 제77항에 따른 폴리뉴클레오타이드, 제78항에 따른 벡터, 또는 제79항에 따른 숙주 세포를 이를 필요로 하는 대상체에게 투여함을 포함하는, 방법.
  93. 제92항에 있어서, 제1항 내지 제74항 중 어느 한 항에 따른 폴리펩타이드, 제75항에 따른 조성물, 제77항에 따른 폴리뉴클레오타이드, 제78항에 따른 벡터, 또는 제79항에 따른 숙주 세포가 재관류 치료요법과 함께, 예를 들면, 혈전용해제의 투여와 함께 투여되는, 방법.
  94. 대상체에서 흥분독성-관련된 질환 및/또는 신경병성 통증의 치료 및/또는 예방용 의약의 제조를 위한, 제1항 내지 제74항 중 어느 한 항에 따른 폴리펩타이드, 제75항에 따른 조성물, 제77항에 따른 폴리뉴클레오타이드, 제78항에 따른 벡터, 또는 제79항에 따른 숙주 세포의 용도.
  95. 적어도 2개의 단위 투여량 형태 (A) 및 (B)를 포함하는 부분들의 키트(kit of parts)로서, 여기서
    (A)는 제1항 내지 제74항 중 어느 한 항에 따른 폴리펩타이드, 제75항에 따른 조성물, 제77항에 따른 폴리뉴클레오타이드, 제78항에 따른 벡터, 또는 제79항에 따른 숙주 세포를 포함하고;
    (B)는 혈전용해제를 포함하는, 부분들의 키트.
  96. 제95항에 있어서, 흥분독성-관련된 질환 및/또는 통증의 발달을 치료, 예방, 감소 및/또는 지연시키는데 사용하기 위한, 부분들의 키트로서, 여기서 (A) 및 (B)가 대상체에게 동시에, 순차적으로 또는 별도로 투여되는, 부분들의 키트.
  97. 제1항 내지 제74항 중 어느 한 항에 따른 폴리펩타이드를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 방법이:
    a) 펩타이드를 Fmoc/tBu-기반 고체-상 펩타이드 합성(SPPS)을 사용하여 제조하는 단계, 및
    b) 상기 펩타이드를 천연의 화학적 연결(native chemical ligation; NCL)을 통해 고리화시키는 단계를 포함하는, 방법.
  98. 제97항에 있어서, 단계 b)가 C-말단 하이드라진 그룹을 아지드로 산화시키는 단계 및 상기 아지드를 N-말단 Cys의 티올 그룹과 반응시킨 후, 트랜스티오에스테르화(transthioesterification)시켜 아미드 결합 연결을 형성시키는 단계를 포함하는, 방법.
  99. 제97항에 있어서, 단계 b) 이후의 단계를 추가로 포함하는 방법으로서, 여기서 형광단이 폴리펩타이드에 접합되는, 방법.
  100. 제1항 내지 제74항 중 어느 한 항에 따른 폴리펩타이드를 제조하기 위한 방법으로서, 상기 방법이:
    a) 셀룰로스 막(cellulose membrane)을 제공하는 단계;
    b) PEG 스페이서(spacer)를 커플링(coupling)시키고 Fmoc/Boc-Gly의 혼합물을 단계 a)에서 제공된 셀룰로스 막에 가하는 단계;
    c) 단계 b)에서 제조된 막을 아세트산 무수물로 캡핑(Capping)시키는 단계;
    d) 준-직교(quasi-orthogonal) 보호된 AA를 단계 c)의 생성물에 가하는 단계;
    e) 남아있는 폴리펩타이드를 단계 d)의 AA 상의 Fmoc/tBu-기반 고체-상 펩타이드 합성(SPPS)을 사용하여 제조하는 단계;
    f) 단계 e)에서 생성된 폴리펩타이드로부터 준-직교 보호 그룹을 제거하고 폴리펩타이드를 고리화시키는 단계;
    g) 단계 f)에서 생성된 폴리펩타이드로부터 측쇄 보호 그룹을 분열(cleaving)시키는 단계; 및
    h) 셀룰로스 막으로부터 폴리펩타이드를 분열시키는 단계를 포함하는, 방법.
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