WO2017150732A1 - チオール基をアミノ基近傍に有するアミノ酸をn末端に持つ非環状ペプチド-核酸複合体、そのライブラリー、およびそれから誘導される環状ペプチド-核酸複合体ライブラリーの製造方法 - Google Patents

チオール基をアミノ基近傍に有するアミノ酸をn末端に持つ非環状ペプチド-核酸複合体、そのライブラリー、およびそれから誘導される環状ペプチド-核酸複合体ライブラリーの製造方法 Download PDF

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効彦 中野
太田 淳
飯田 健夫
仁 飯倉
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Definitions

  • the present invention relates to a peptide comprising a plurality of amino acid analogs in which an amino acid having a thiol group in the vicinity of an amino group is arranged at the N-terminus, and an efficient translation technique for the peptide and nucleic acid complex.
  • the present invention also relates to a peptide having a cyclic portion containing a plurality of amino acid analogs, a complex of the peptide and a nucleic acid, and a method for producing a library containing the peptide.
  • Non-Patent Document 6 considering that peptides cyclized by thioether bonds, which are produced by conventional methods, are generally susceptible to oxidative metabolism (Non-Patent Document 6), there remains room for improvement in metabolic stability. Yes.
  • the peptide library cyclized by the amide bond reported in Patent Document 1 is superior in membrane permeability and metabolic stability compared to the peptide library having the thioether cyclization site described above.
  • Patent Document 1 The following three methods have been reported to translate and synthesize peptides having a cysteine or cysteine analog at the N-terminus, which is the cyclized peptide precursor.
  • iRT initiation-read-through
  • Patent Document 1 discloses that when cysteine and a cysteine analog are unprotected, it is difficult to prepare an aminoacyl-tRNA, and a pentenoyl group or 6-nitroveratryloxycarbonyl as a protecting group for an amino group. It has been reported that an aminoacyl-tRNA having a (NVOC) group was used.
  • Non-Patent Documents 5, 8, 9 are methods using aminoacyl-tRNA, an amino acid analog that is directly involved in the translation introduction site.
  • Non-patent Document 10 a phenomenon is known in which peptides that are cut before and after the introduction point of an amino acid analog (these are defined as “cleaved peptides”) are generated.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and provides an efficient translation technique for a peptide containing a plurality of amino acid analogs in which an amino acid residue having a thiol group in the vicinity of the amino group is arranged at the N-terminus.
  • the purpose is to do.
  • Another object of the present invention is to provide a peptide having a cyclic part containing a plurality of amino acid analogs and having a cyclization site by an amide bond, a complex of the peptide and a nucleic acid, and a library containing the peptide. To do.
  • the present inventors have proposed that the translation initiation method, which has not been directly involved in the translation elongation reaction, is useful for the translation efficiency of amino acid analogues and the purity of the product downstream of translation and the generation of cleaved peptides as impurities. It was made clear that it would have an impact. This fact cannot be detected by the usual evaluation method (that is, evaluation with peptides composed of natural amino acids other than the N-terminal), and is possible only by evaluation with peptides containing multiple amino acid analogs. It became.
  • the present inventors are amino acid residues having a thiol group in the vicinity of an amino group in the presence of various functional groups in a peptide or a complex of a peptide and a nucleic acid, and both the thiol group and the amino group are selective. Moreover, when a peptide having an amino acid residue protected at a specific protecting group capable of quantitative deprotection at the N-terminus is translated by the iSP method, the initiation probability of the translation reaction is improved and a cleavage peptide is generated. It was clarified that translation efficiency and purity were improved.
  • the present inventors are able to efficiently cyclize the peptide obtained by using the iSP method and the peptide site of the peptide-nucleic acid complex, and the peptide having the cyclization site and the peptide-nucleic acid complex. A new production method has been found and the present invention has been achieved.
  • the present invention includes the following.
  • [1] A method for producing a peptide containing two or more amino acid analog residues and having a cyclic part, a complex of the peptide and a nucleic acid, or a library containing the complex,
  • R1 is a thiol protecting group capable of translational synthesis
  • R2 and R3 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, a heteroaryl group, an aralkyl group, or a cycloalkyl group, and these groups may be substituted.
  • R2 and R3 together with the atoms to which they are attached form a ring; or R2 or R3 together with R4 and the atoms to which they are attached form a ring, provided that R2
  • R4 is alkylene, arylene, heteroarylene, alkylenearylene, alkyleneheteroarylene, arylenealkylene, or heteroarylenealkylene, and these groups may be substituted
  • R11 and R12 are each independently a single bond, alkylene, arylene, heteroarylene, alkylenearylene, alkyleneheteroarylene, arylenealkylene, or heteroarylenealkylene, and these groups may be substituted
  • SP-1 together with the N atom to which it is attached and R2 form an azide group
  • R1 is S—R23, wherein R23 is alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, or aralkyl, and these groups may be substituted, sulfonate (—SO 3 ⁇ ), and thio
  • R23 is methyl, ethyl, isopropyl, tert-butyl, phenyl, p-trifluoromethylphenyl, p-fluorophenyl, benzyl, or phenethyl, and these groups may be substituted, [2] the method of.
  • R4 is the following: (Wherein R13 to R18 are each independently a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl, or an optionally substituted alkoxy), selected from the group consisting of [1] to [4] The method according to any one of the above. [6] The method according to [5], wherein R13 to R18 are each independently a hydrogen atom or methyl.
  • R11 and R12 are each independently a single bond, or Wherein R13 ′ to R18 ′ are each independently selected from the group consisting of a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl, or an optionally substituted alkoxy.
  • R13 ′ to R18 ′ are each independently a hydrogen atom or a methyl group.
  • the amino acid residue represented by the general formula (I) has the following general formula: (Where R1 to R4 and SP-1 have the same meanings as R1 to R4 and SP-1 described in [1], respectively.
  • R13 ′ to R16 ′ each have the same meaning as R13 ′ to R16 ′ described in [7].
  • the amino acid residue represented by the general formula (II) has the following general formula: (Where R1, R4 and SP-1 have the same meanings as R1, R4 and SP-1 described in [1], respectively. R13 ′ to R18 ′ each have the same meaning as R13 ′ to R18 ′ described in [7].
  • the amino acid residue represented by the general formula (I) has the following general formula: (Where R1 to R3 and SP-1 have the same meanings as R1 to R3 and SP-1 described in [1], respectively; R13 to R16 each represent the same meaning as R13 to 16 described in [5]; R13 ′ to R16 ′ each have the same meaning as R13 ′ to R16 ′ described in [7]; or R2 forms a ring together with R13, R14, R15 or R16 and the atoms to which they are bonded.
  • An amino acid residue, or The amino acid residue represented by the general formula (II) has the following general formula: (Where R1 and SP-1 each have the same meaning as R1 and SP-1 described in [1]; R13 to R18 each have the same meaning as R13 to R18 described in [5]; R13 ′ to R18 ′ each have the same meaning as R13 ′ to R18 ′ described in [7].
  • SP-1 is 4-azidobenzyloxycarbonyl (p-Acbz), 2-azidobenzyloxycarbonyl (o-Acbz), azidomethoxycarbonyl (Azoc), phenyldisulfanylethyloxycarbonyl (Phdec), 2-pyridyldi Sulfanylethyloxycarbonyl (Pydec), or 2- (t-butyldisulfanyl) ethyloxycarbonyl (Tbeoc), or SP-1 together with the N atom to which it is attached and R2 form an azide group
  • SP-1 is 4-azidobenzyloxycarbonyl (p-Acbz), 2-azidobenzyloxycarbonyl (o-Acbz), azidomethoxycarbonyl (Azoc), phenyldisulfanylethyloxycarbonyl (Phdec), 2-pyridyldi Sulfanyleth
  • R 2 ′′ and R 3 ′′ are each independently a hydrogen atom, alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, aralkyl, or cycloalkyl, and these groups may be substituted, or R 2 ′′ and R 3 ′ "Is taken together with the atoms to which they are attached to form a ring; or R2" or R3 "is taken together with R26 and to the atoms to which they are attached; R25 is a hydroxyl group or forms an active ester with the CO to which it is attached; R26 is alkylene, arylene, heteroarylene, arylenealkylene, or heteroarylenealkylene, and these groups may be substituted.)
  • R26 is the following: Wherein R13 ′′ to R18 ′′ are each independently selected from
  • An amino acid residue having a second reactive site in one of the side chains is represented by the following general formula: (Where R2 ′′ represents the same meaning as R2 ′′ described in [12]; R3 "is a hydrogen atom or an optionally substituted C1-C4 alkyl group; R27 represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl group, an optionally substituted alkenyl group, an optionally substituted alkynyl group, an optionally substituted aryl group, an optionally substituted heteroaryl group, substituted A cycloalkyl group which may be substituted or an aralkyl group which may be substituted)
  • An amino acid residue having a second reactive site in one of the side chains is represented by the following general formula: (Where R2 ′′ represents the same meaning as R2 ′′ described in [12]; R3 "is a hydrogen atom
  • the amino acid residue represented by the following general formula (I) or the following general formula (II) having the first reaction point has an N-terminal, and has a second reaction point in one of its side chains.
  • the amino acid residue represented by the general formula (I) is represented by the following formula: (Wherein R1, R2, and SP-1 are the same as R1, R2, and SP-1 in [1], respectively). Or an amino acid residue represented by the general formula (II) is represented by the following formula: (Where R1 is -S-R23; R23 is C1-C20 alkyl, optionally substituted phenyl, or optionally substituted benzyl; SP-1 is p-Acbz, o-Acbz, or Azoc) The method according to any one of [1] to [18], wherein the amino acid residue is represented by any one of the following: [26] The amino acid residue represented by the general formula (I) is represented by the following formula: (Wherein R1 and SP-1 are the same as R1 and SP-1 in [1], respectively, R2 is a hydrogen atom or an alkyl group, and the alkyl group may be substituted) Or an amino acid residue represented by: The amino acid residue represented by the general formula (II
  • a peptide containing a plurality of amino acid analogs, a complex of the peptide and a nucleic acid can be translationally synthesized with high yield and purity while suppressing the formation of a cleaved peptide, and can be efficiently cyclized.
  • a peptide having a drug-like cyclic portion containing a plurality of amino acid analogs, a complex of the peptide and a nucleic acid, and a display library of the complex are provided. Since the display library constructed using the present invention can translate and synthesize peptides containing many amino acid analogs with higher efficiency than conventional methods, the probability of obtaining more diverse drug-like hit compounds is further increased.
  • amino acid residues having a thiol group in the vicinity of an amino group including not only L-cysteine but also D-cysteine, L or DN methylcysteine, can be introduced into the N-terminus by translation. It becomes possible. Therefore, it is possible to provide a more diverse drag-like display library.
  • the hit compound obtained from the mRNA display library according to the present invention already has excellent membrane permeability and metabolic stability, it can be efficiently optimized as a pharmaceutical product.
  • FIG. 1 is a diagram showing confirmation by electrophoresis of a translational synthetic peptide having a p-Acbz-protected cysteine analog at the N-terminus.
  • FIG. 2-1 is a diagram showing confirmation of p-Acbz-protected N-methylcysteine translational synthesized peptide by MALDI TOF ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ MS.
  • FIG. 2-2 is a diagram showing confirmation by p-Acbz-protected N-methyl-D-cysteine translation synthesis peptide by MALDI TOF MS.
  • FIG. 1 is a diagram showing confirmation by electrophoresis of a translational synthetic peptide having a p-Acbz-protected cysteine analog at the N-terminus.
  • FIG. 2-1 is a diagram showing confirmation of p-Acbz-protected N-methylcysteine translational synthesized peptide by MALDI TOF ⁇ ⁇ ⁇
  • FIG. 2-3 is a diagram showing confirmation of o-Acbz or p-Acbz protected N-methylcysteine translation synthesized peptide by MALDIMALTOF MS.
  • FIG. 3A is a diagram showing confirmation by electrophoresis of a translation-synthesized peptide of Acbz-protected N-methylcysteine.
  • FIG. 3-2 is a diagram showing confirmation by electrophoresis of a translational synthetic peptide of N-methylcysteine protected with o-Acbz or p-Acbz.
  • FIG. 4 is a diagram showing the results of MALDI-TOF MS analysis when the same peptide was translationally synthesized using the translation initiation methods of the initiation suppression method and the initiation read-through method.
  • the MS intensity of the target was observed stronger in the Initiation suppression method.
  • the MS intensity of the cleaved peptide was observed to be weaker, and each MS intensity was 1/20 or less as compared with the target product.
  • FIG. 5 is a view showing the MS intensity of the target product and by-product cleaved peptide obtained when translation synthesis of a peptide containing a plurality of amino acid analogs by each translation initiation method.
  • the graph showing the cleaved peptide MS intensity represents the total value of the MS intensities when a plurality of cleaved peptides are observed. Comparing the Initiationthroughread-through method and the Initiation suppression method, the MS intensity of the target product was observed to be stronger and the MS intensity of the cleaved peptide was observed to be weaker.
  • Fig. 6-1 shows the deprotection of the N-methylcysteine protecting group after translation synthesis of a peptide having an N-methylcysteine having a protecting group at the N-terminus and an active ester in the side chain of the C-terminal amino acid.
  • FIG. 2 is a diagram showing mass spectra of a compound obtained by a cyclization reaction by native chemical ligation and an amide cyclized peptide obtained by a subsequent desulfurization reaction.
  • FIG. 6B is a diagram showing a continuation of FIG. 6A.
  • FIG. 6C is a diagram showing a continuation of FIG.
  • FIG. 6-4 is a diagram showing a continuation of FIG. 6-3.
  • FIG. 6-5 is a continuation of FIG. 6-4.
  • FIG. 6-6 is a diagram showing a continuation of FIG. 6-5.
  • FIG. 7 is a diagram showing the results of electrophoretic evaluation of RNA stability under Acbz deprotection reaction, cyclization reaction by native chemical ligation, and desulfurization reaction conditions.
  • alkyl is a monovalent group derived by removing one arbitrary hydrogen atom from an aliphatic hydrocarbon, and contains a heteroatom or an unsaturated carbon-carbon bond in the skeleton. It has a subset of hydrocarbyl or hydrocarbon group structures containing hydrogen and carbon atoms. The length n of the carbon chain is in the range of 1-20.
  • alkyl examples include “C1-C6 alkyl”, specifically, methyl, ethyl, propyl, butyl, pentyl, hexyl, isopropyl, t-butyl group, sec-butyl group, 1-methylpropyl group, 1,1-dimethylpropyl group, 2,2-dimethylpropyl, 1,2-dimethylpropyl, 1,1,2-trimethylpropyl, 1,2,2-trimethylpropyl, 1,1,2,2-tetramethyl Propyl, 1-methylbutyl, 2-methylbutyl, 3-methylbutyl, 1,1-dimethylbutyl, 1,2-dimethylbutyl, 1,1-dimethylbutyl, 1,2-dimethylbutyl, 1,3-dimethylbutyl, 2 , 2-dimethylbutyl, 2,3-dimethylbutyl, 3,3-dimethylbutyl, 1-ethylbutyl, 2-ethylbutyl, isopent Le, methyl
  • alkenyl is a monovalent group having at least one double bond (two adjacent SP2 carbon atoms). Depending on the arrangement of the double bonds and substituents (if present), the geometry of the double bond can take the Enthogen (E) or Tuzanmen (Z), cis or trans configurations. Examples of alkenyl include straight chain or branched chain, and include straight chain containing internal olefin. C2-C10 alkenyl is preferable, and C2-C6 alkenyl is more preferable.
  • alkenyl examples include vinyl, allyl, 1-propenyl, 2-propenyl, 1-butenyl, 2-butenyl (including cis and trans), 3-butenyl, pentenyl, hexenyl and the like. It is done.
  • alkynyl is a monovalent group having at least one triple bond (two adjacent SP carbon atoms). Examples include linear or branched alkynyl, including internal alkylene. Preferred is C2-C10 alkynyl, and more preferred is C2-C6 alkynyl.
  • alkynyl examples include ethynyl, 1-propynyl, propargyl, 3-butynyl, pentynyl, hexynyl, 3-phenyl-2-propynyl, 3- (2′-fluorophenyl) -2-propynyl, 2- Examples include hydroxy-2-propynyl, 3- (3-fluorophenyl) -2-propynyl, 3-methyl- (5-phenyl) -4-pentynyl and the like.
  • cycloalkyl means a saturated or partially saturated cyclic monovalent aliphatic hydrocarbon group, and includes a monocyclic ring, a bicyclo ring, and a spiro ring.
  • C3-C10 cycloalkyl is used.
  • Specific examples of cycloalkyl include cyclopropyl, cyclobutyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, bicyclo [2.2.1] heptyl, and the like.
  • aryl means a monovalent aromatic hydrocarbon ring, preferably C6-C10 aryl.
  • aryl include phenyl, naphthyl (for example, 1-naphthyl, 2-naphthyl) and the like.
  • heteroaryl means a monovalent group of an aromatic ring which preferably contains 1 to 5 heteroatoms in the atoms constituting the ring, and is partially saturated. May be.
  • the ring may be monocyclic or two fused rings (eg, bicyclic heteroaryl fused with benzene or monocyclic heteroaryl).
  • the number of atoms constituting the ring is preferably 5 to 10 (5-membered to 10-membered heteroaryl).
  • heteroaryl examples include furyl, thienyl, pyrrolyl, imidazolyl, pyrazolyl, thiazolyl, isothiazolyl, oxazolyl, isoxazolyl, oxadiazolyl, thiadiazolyl, triazolyl, tetrazolyl, pyridyl, pyrimidyl, pyridazinyl, pyrazinyl, triazinyl, benzofuranyl, benzofuranyl Thienyl, benzothiadiazolyl, benzothiazolyl, benzoxazolyl, benzooxadiazolyl, benzimidazolyl, indolyl, isoindolyl, indazolyl, quinolyl, isoquinolyl, cinnolinyl, quinazolinyl, quinoxalinyl, benzodioxolyl, indolizinyl, imidazopyr
  • arylalkyl is a group containing both aryl and alkyl.
  • it means a group in which at least one hydrogen atom of the alkyl is substituted with aryl, preferably “C5 -C10 aryl C1-C6 alkyl ".
  • aryl preferably “C5 -C10 aryl C1-C6 alkyl ".
  • benzyl and the like can be mentioned.
  • alkylene means a divalent group derived by removing one arbitrary hydrogen atom from the “alkyl”, and the alkylene is preferably C1-C2 alkylene, C1-C3 alkylene, C1-C4 alkylene, C1-C5 alkylene, C1-C6 alkylene may be mentioned.
  • alkylene include methylene, 1,2-ethylene, 1,1-ethylene, 1,3-propylene, tetramethylene, pentamethylene, hexamethylene and the like.
  • arylene means a divalent group derived by further removing one arbitrary hydrogen atom from the aryl.
  • Arylene may be a single ring or a condensed ring.
  • the number of atoms constituting the ring is not particularly limited, but is preferably 6 to 10 (C6-10 arylene).
  • Specific examples of the arylene include phenylene and naphthylene.
  • heteroarylene means a divalent group derived by removing any one hydrogen atom from the heteroaryl.
  • the heteroarylene may be a single ring or a condensed ring.
  • the number of atoms constituting the ring is not particularly limited, but is preferably 5 to 10 (5-membered to 10-membered heteroarylene).
  • heteroarylene examples include pyrrole diyl, imidazole diyl, pyrazole diyl, pyridine diyl, pyridazine diyl, pyrimidine diyl, pyrazine diyl, triazole diyl, triazine diyl, isoxazole diyl, oxazole diyl, oxadiazole diyl, isothiazole diyl, thiazole Examples include diyl, thiadiazole diyl, flangedyl, and thiophene diyl.
  • alkylene arylene means a divalent group in which the alkylene and the arylene are bonded at an arbitrary position, and an alkylene is bonded to the basic skeleton side.
  • Specific examples of the alkylene arylene include -C1-C6 alkylene-C6-C10 arylene.
  • arylene alkylene means a divalent group in which the arylene and the alkylene are bonded at an arbitrary position, and an arylene is bonded to the basic skeleton side.
  • Specific examples of the arylene alkylene include -C6-C10 arylene-C1-C6 alkylene.
  • alkylene heteroarylene means a divalent group in which the alkylene and the heteroarylene are bonded at an arbitrary position, and an alkylene is bonded to the basic skeleton side.
  • alkylene heteroarylene include —C1-C6 alkylene-5-membered to 10-membered heteroarylene.
  • heteroarylene alkylene means a divalent group in which the heteroarylene and the alkylene are bonded at an arbitrary position, and the heteroarylene is bonded to the basic skeleton side.
  • Specific examples of the heteroarylene alkylene include -5-membered to 10-membered heteroarylene-C1-C6 alkylene.
  • the “active ester” is a group containing a carbonyl that reacts with an amino group to form an amide bond, and a group in which, for example, OBt, OAt, OSu, OPfp, SR1, and the like are bonded to the carbonyl. And is a group capable of promoting the reaction with an amine.
  • reaction auxiliary group is a group that is introduced in the vicinity of a functional group to be bonded in order to selectively cause a reaction at a desired position and activates the functional group with respect to the bonding reaction.
  • a reaction auxiliary group can be introduced on either or both sides of carbonyl and amine. Such a reaction assisting group can be removed together with the binding reaction or after the binding reaction.
  • ⁇ Peptide, Peptide and Nucleic Acid Complex -Peptide having a cyclic part, complex of the peptide and nucleic acid
  • the cyclic part of the peptide having a cyclic part, the complex of the peptide and nucleic acid is the peptide after translation synthesis, the complex of the peptide and the nucleic acid It is formed by subjecting the body to an amidation reaction.
  • the peptide portion of the complex of peptide and nucleic acid is sometimes referred to as “peptide site”.
  • “nucleic acid” includes DNA and mRNA.
  • a peptide having a cyclic part formed by amidation after translation synthesis a peptide obtained by further chemically modifying the peptide site of the complex of the peptide and nucleic acid, and a complex of peptide and nucleic acid are also peptides of the present invention. Included in the complex of peptide and nucleic acid.
  • the peptide of the present invention may have a linear part.
  • the number of amide bonds (number and length of amino acids) at the peptide and peptide sites is not particularly limited, but when it has a linear part, it is preferably within 30 residues including the cyclic part and the linear part.
  • the number of straight chain parts is not particularly limited, it may have one or more straight chain parts.
  • the total number of amino acids including the cyclic part and the linear part is preferably 13 residues or less. In order to obtain high metabolic stability, the total number of amino acids is preferably 9 or more.
  • the number of amino acids constituting the cyclic portion is preferably 5 to 12, more preferably 5 to 11, and more preferably 7 to 11. More preferably, it is particularly preferably 9 to 11.
  • the number of amino acids in the straight chain portion is preferably 0 to 8, and more preferably 0 to 3.
  • Scheme A is a scheme illustrating peptide sites (before and after cyclization) in the peptide-nucleic acid complex of the present invention.
  • White circle ( ⁇ ) unit crossing unit
  • black circle ( ⁇ ) unit annular part main chain unit
  • square ( ⁇ ) unit straight chain part main chain unit
  • triangular ( ⁇ ) unit cyclized N-terminal unit
  • Each means an amino acid constituting the peptide site.
  • Each unit may be the same amino acid or a different amino acid.
  • the unit means any one of the amino acid after translation synthesis before cyclization, the amino acid after cyclization, and the amino acid at the time when the chemical modification after cyclization is completed.
  • the amino acid at the time when the chemical modification after cyclization is completed includes an amino acid translated from one tRNA by chemical conversion or skeleton conversion by post-translational chemical modification.
  • the annular portion is a portion composed of one triangular unit, eight black circle units, and one white circle unit, and the linear portion is a portion composed of six square units.
  • the curve part of Scheme A is a site to be cyclized after translation (post-translational cyclization part), and this part is bonded by an amide bond.
  • the peptide or peptide portion of the present invention requires a reactive functional group for the triangular unit or the crossing unit described in Scheme A, a drug-like amino acid is not necessarily selected for the triangular unit or the crossing unit.
  • the cyclic portion preferably contains two or more amino acid analog residues.
  • the peptide of the present invention a complex of a peptide and a nucleic acid, can be converted into two linear chains by, for example, further performing an intramolecular cyclization reaction after cyclization of a triangular unit and a crossing unit according to Scheme A.
  • a cyclic peptide having a part (linear part 1 and linear part 2) can be obtained (see WO2013 / 100132).
  • translation synthesis means to synthesize a peptide or peptide moiety by translating the peptide or peptide moiety from a nucleic acid (eg, DNA, RNA) encoding the peptide or peptide moiety.
  • Translation is a process of obtaining a linear peptide by repeating an amide bond reaction using mRNA as a template by the action of ribosomes.
  • post-translational modification means a chemical reaction that occurs after translation automatically or by addition of a reagent other than the action of ribosome, and includes, for example, a cyclization reaction, a desulfurization reaction, and a deprotection reaction. Can do.
  • the triangular unit (N-terminal unit before cyclization) in the peptide or peptide site before cyclization is an amino acid residue having a thiol group in the vicinity of the amino group, and both the thiol group and the amino group are protected. Those protected by groups can be used.
  • an amino acid residue specifically, the general formula (I): Or general formula (II): The amino acid residue represented by these is mentioned.
  • the cross-unit in the peptide or peptide site before cyclization includes a functional group (first reaction point) possessed by the amino acid of the triangular unit and a functional group (second reaction point) that can be cyclized by an amide bond.
  • first reaction point possessed by the amino acid of the triangular unit
  • second reaction point a functional group that can be cyclized by an amide bond.
  • the side chain In the crossover unit, the amino group and carboxyl group of the main chain are used for covalent bond formation with other amino acid residues in translation synthesis, and the third functional group is necessary for post-translational cyclization, so that a total of 3 It must have at least one functional group.
  • the functional group of the side chain part of an intersection unit is used for the cyclization reaction after translation.
  • the crossing unit can be incorporated at any position in the peptide site before cyclization as long as it is a cyclizable position, but the cyclization or post-translational modification after cyclization is performed. It is preferably incorporated at a position where the number of amino acids in the part is 5 to 12, and more preferably incorporated at a position where it is 5 to 11. That is, in the present invention, the crossing unit is preferably incorporated at a position on the C-terminal side of at least 4 amino acid residues (for example, 4, 5, 6, 7, 8, 9 or 10 amino acid residues) from the triangular unit.
  • Such a crossing unit include the following general formula (III) or (III-OH): The amino acid residue represented by these is mentioned.
  • the black circle unit and the square unit are selected from amino acids, preferably selected from drug-like amino acids.
  • drug-like amino acid refers to an amino acid constituting a drug-like peptide site, and means the same skeleton as the “amino acid”, that is, the same skeleton as ⁇ , ⁇ and ⁇ -amino acids. .
  • the drug-like amino acids are selected from L-type amino acids, D-type amino acids, ⁇ , ⁇ -dialkyl amino acids and the like.
  • one in which two hydrogen atoms of the main chain amino group (NH 2 group) are substituted with methyl, and one or two of the methyl hydrogen atoms are further alkyl, cycloalkyl, alkenyl.
  • Alkynyl, aryl, heteroaryl, aralkyl and the like may be substituted.
  • one or two hydrogen atoms of the main chain methylene (—CH 2 —) are substituted with alkyl, cycloalkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, aralkyl or the like, or “drug-likeness Also included are those in which “contributing substituents” are directly substituted.
  • substituents of “drug-like amino acid” may be further substituted with “substituents contributing to drug-likeness”.
  • the “substituent that contributes to drug likeness” includes, for example, hydroxyl (—OH), oxy (—OR), amide (—NR—CO—R ′ or —CO—NRR ′), sulfonyl (— SO 2 —R), sulfinyl (—SO—R), halogen, oxyamino (—NR—OR ′), aminooxy (—O—NRR ′), oxycarbonyl (—CO—OR), thiocarbonyl (—CO —SR), thiol (—SH), thio (—SR), primary amino (—NH 2 ), secondary amino (—NHR) or tertiary amino (—NRR ′), sulfonylamino (—NH—SO 2) -R), boryl (-BRR '), Jiokishiboriru
  • the “drug-like amino acid” includes a side chain portion of a peptide (for example, when a hit compound is obtained with D-tyrosine, a D-type amino acid chemically modified therefrom, and a hit compound with ⁇ -alanine. Is obtained from the chemically modified ⁇ -amino acids), or all chemically synthesizeable amino acids optimized for the structure of the N-terminal substitution moiety by chemical conversion of N-methyl amino acids. .
  • drug-likeness or “drug-like” means that the peptide site targets at least an oral agent, an intracellular region of an intracellular protein, a nucleic acid, a membrane protein, or a transmembrane domain of a membrane protein. In addition, it means having membrane permeability and metabolic stability that can be used as a pharmaceutical product.
  • the peptide or peptide part of the present invention may not have a linear part, but by having a linear part, it is possible to enhance the function of the peptide or peptide part having a cyclic part.
  • the peptide or peptide moiety when used to inhibit the binding of a certain receptor to a ligand, the peptide or peptide moiety has a linear portion, so that the peptide Alternatively, the binding activity of the peptide site to the receptor or ligand can be increased. And the binding inhibitory effect of a receptor and a ligand can be heightened by the enhancement of the binding activity (see WO2013 / 100132).
  • amino acid constituting the peptide or peptide site may be a “natural amino acid” or an “amino acid analog”.
  • amino acid”, “natural amino acid”, and “amino acid analog” may be referred to as “amino acid residue”, “natural amino acid residue”, and “amino acid analog residue”, respectively.
  • Natural amino acid is ⁇ -aminocarboxylic acid ( ⁇ -amino acid), and refers to 20 types of amino acids contained in proteins. Specifically, Gly, Ala, Ser, Thr, Val, Leu, Ile, Phe, Tyr, Trp, His, Glu, Asp, Gln, Asn, Cys, Met, Lys, Arg, and Pro.
  • Amino acid analog includes non-natural amino acids (eg, non-natural ⁇ -amino acids, ⁇ -amino acids, ⁇ -amino acids).
  • an ⁇ -amino acid it may be a D-type amino acid or an ⁇ , ⁇ -dialkyl amino acid.
  • ⁇ and ⁇ -amino acids any configuration is allowed as in the case of ⁇ -amino acids.
  • the side chain (main chain methylene) of the amino acid analog is not particularly limited, but may have, for example, alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, aralkyl, cycloalkyl in addition to a hydrogen atom.
  • C1-C6 alkyl optionally having halogen as a substituent means “C1-C6 alkyl” substituted with one or more halogen atoms, specifically, For example, trifluoromethyl, difluoromethyl, fluoromethyl, pentapuroethyl, tetrafluoroethyl, trifluoroethyl, difluoroethyl, fluoroethyl, trichloromethyl, dichloromethyl, chloromethyl, pentachloroethyl, tetrachloroethyl, trichloroethyl , Dichloroethyl, chloroethyl and the like.
  • optionally substituted C5-C10 aryl C1-C6 alkyl means that at least one hydrogen atom of aryl and / or alkyl of “C5-C10 aryl C1-C6 alkyl” is substituted. Means a group substituted by a group.
  • substituents include, for example, having a functional group containing an S atom and further having a functional group such as amino or halogen. .
  • the main chain amino group of the amino acid analog may be unsubstituted (NH 2 group), substituted (ie, NHR group: R is an optionally substituted alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, aralkyl And a carbon chain bonded to the N atom and a carbon atom at the ⁇ -position may form a ring, such as proline, and the substituent is the same as the substituent on the side chain, For example, halogen, oxy, hydroxy, etc. may be mentioned.
  • alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, aralkyl, cycloalkyl applies the above definition of the functional group correspondingly.
  • alkoxy means a group in which a hydrogen atom of a hydroxyl group is substituted with the alkyl, and preferred examples include “C1-C6 alkoxy”.
  • the “amino acid analog” also includes hydroxycarboxylic acids in which the amino group of “amino acid” is replaced with a hydroxyl group.
  • the hydroxycarboxylic acid may have various substituents like other amino acid analogs.
  • the configuration of the hydroxycarboxylic acid may correspond to either the L-type or D-type amino acid.
  • the side chain is not particularly limited, but is selected from, for example, optionally substituted alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, aralkyl, cycloalkyl, and the like.
  • halogen-derived substituent examples include fluoro (—F), chloro (—Cl), bromo (—Br), iodo (—I) and the like.
  • Examples of the substituent derived from the O atom include hydroxyl (—OH), oxy (—OR), carbonyl (—C ⁇ O—R), carboxyl (—CO 2 H), oxycarbonyl (—C ⁇ O—OR), Carbonyloxy (—O—C ⁇ O—R), thiocarbonyl (—C ⁇ O—SR), carbonylthio group (—S—C ⁇ O—R), aminocarbonyl (—C ⁇ O—NHR), carbonyl Amino (—NH—C ⁇ O—R), oxycarbonylamino (—NH—C ⁇ O—OR), sulfonylamino (—NH—SO 2 —R), aminosulfonyl (—SO 2 —NHR), sulfa Examples include moylamino (—NH—SO 2 —NHR), thiocarboxyl (—C ( ⁇ O) —SH), and carboxylcarbonyl (—C ( ⁇ O) —CO 2 H).
  • oxy examples include alkoxy, cycloalkoxy, alkenyloxy, alkynyloxy, aryloxy, heteroaryloxy, aralkyloxy and the like.
  • carbonyl examples include formyl (—C ⁇ O—H), alkylcarbonyl, cycloalkylcarbonyl, alkenylcarbonyl, alkynylcarbonyl, arylcarbonyl, heteroarylcarbonyl, aralkylcarbonyl and the like. .
  • Examples of oxycarbonyl include alkyloxycarbonyl, cycloalkyloxycarbonyl, alkenyloxycarbonyl, alkynyloxycarbonyl, aryloxycarbonyl, heteroaryloxycarbonyl, aralkyloxycarbonyl and the like.
  • (-C O-OR)
  • carbonyloxy examples include alkylcarbonyloxy, cycloalkylcarbonyloxy, alkenylcarbonyloxy, alkynylcarbonyloxy, arylcarbonyloxy, heteroarylcarbonyloxy, aralkylcarbonyloxy and the like.
  • thiocarbonyl examples include alkylthiocarbonyl, cycloalkylthiocarbonyl, alkenylthiocarbonyl, alkynylthiocarbonyl, arylthiocarbonyl, heteroarylthiocarbonyl, aralkylthiocarbonyl and the like.
  • carbonylthio examples include alkylcarbonylthio, cycloalkylcarbonylthio, alkenylcarbonylthio, alkynylcarbonylthio, arylcarbonylthio, heteroarylcarbonylthio, aralkylcarbonylthio and the like. .
  • aminocarbonyl examples include alkylaminocarbonyl, cycloalkylaminocarbonyl, alkenylaminocarbonyl, alkynylaminocarbonyl, arylaminocarbonyl, heteroarylaminocarbonyl, aralkylaminocarbonyl and the like.
  • compounds in which the H atom bonded to the N atom in —C ⁇ O—NHR is further substituted with alkyl, cycloalkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, aralkyl are exemplified.
  • Examples of carbonylamino include alkylcarbonylamino, cycloalkylcarbonylamino, alkenylcarbonylamino, alkynylcarbonylamino, arylcarbonylamino, heteroarylcarbonylamino, aralkylcarbonylamino and the like. .
  • compounds in which the H atom bonded to the N atom in —NH—C ⁇ O—R is further substituted with alkyl, cycloalkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl or aralkyl.
  • Examples of oxycarbonylamino include alkoxycarbonylamino, cycloalkoxycarbonylamino, alkenyloxycarbonylamino, alkynyloxycarbonylamino, aryloxycarbonylamino, heteroaryloxycarbonylamino, aralkyloxy And carbonylamino.
  • alkoxycarbonylamino cycloalkoxycarbonylamino
  • alkenyloxycarbonylamino alkynyloxycarbonylamino
  • aryloxycarbonylamino heteroaryloxycarbonylamino
  • aralkyloxy And carbonylamino aralkyloxy And carbonylamino.
  • sulfonylamino examples include alkylsulfonylamino, cycloalkylsulfonylamino, alkenylsulfonylamino, alkynylsulfonylamino, arylsulfonylamino, heteroarylsulfonylamino, aralkylsulfonylamino and the like.
  • alkylsulfonylamino examples include alkylsulfonylamino, cycloalkylsulfonylamino, alkenylsulfonylamino, alkynylsulfonylamino, arylsulfonylamino, heteroarylsulfonylamino, aralkylsulfonylamino and the like.
  • H atom bonded to the N atom in —NH—SO 2 —R is further substituted with alkyl, cycloalkyl,
  • aminosulfonyl examples include alkylaminosulfonyl, cycloalkylaminosulfonyl, alkenylaminosulfonyl, alkynylaminosulfonyl, arylaminosulfonyl, heteroarylaminosulfonyl, aralkylaminosulfonyl and the like.
  • compounds in which the H atom bonded to the N atom in —SO 2 —NHR is further substituted with alkyl, cycloalkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, aralkyl are exemplified.
  • sulfamoylamino examples include alkylsulfamoylamino, cycloalkylsulfamoylamino, alkenylsulfamoylamino, alkynylsulfamoylamino, arylsulfamoylamino, hetero Arylsulfamoylamino, aralkylsulfamoylamino and the like can be mentioned.
  • the two H atoms bonded to the N atom in —NH—SO 2 —NHR are substituents independently selected from the group consisting of alkyl, cycloalkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, and aralkyl. They may be substituted, and these two substituents may form a ring.
  • Substituents derived from S atoms include thiol (—SH), thio (—S—R), sulfinyl (—S ⁇ O—R), sulfonyl (—S (O) 2 —R), sulfo (—SO 3 H). ).
  • thio examples are selected from alkylthio, cycloalkylthio, alkenylthio, alkynylthio, arylthio, heteroarylthio, aralkylthio and the like.
  • sulfinyl examples include alkylsulfinyl, cycloalkylsulfinyl, alkenylsulfinyl, alkynylsulfinyl, arylsulfinyl, heteroarylsulfinyl, aralkylsulfinyl and the like.
  • sulfonyl examples include alkylsulfonyl, cycloalkylsulfonyl, alkenylsulfonyl, alkynylsulfonyl, arylsulfonyl, heteroarylsulfonyl, aralkylsulfonyl and the like.
  • azide (—N 3 , also referred to as “azido group”), cyano (—CN), primary amino (—NH 2 ), secondary amino (—NH—R), tertiary amino (—NR (R ′)), amidino (—C ( ⁇ NH) —NH 2 ), substituted amidino (—C ( ⁇ NR) —NR′R ′′), guanidino (—NH—C ( ⁇ NH) —NH 2 ), substituted guanidino (—NR—C ( ⁇ NR ′ ′′) — NR′R ′′), and aminocarbonylamino (—NR—CO—NR′R ′′).
  • secondary amino examples include alkylamino, cycloalkylamino, alkenylamino, alkynylamino, arylamino, heteroarylamino, aralkylamino and the like.
  • tertiary amino are independently selected from alkyl, cycloalkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, aralkyl and the like, for example, alkyl (aralkyl) amino And an amino group having two arbitrary substituents, and these two arbitrary substituents may form a ring.
  • substituted amidino examples include three substituents R, R ′, and R ′′ on the N atom that are alkyl, cycloalkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, hetero Groups independently selected from aryl and aralkyl, for example, alkyl (aralkyl) (aryl) amidino and the like can be mentioned.
  • substituted guanidino examples include R, R ′, R ′′, and R ′ ′′ where alkyl, cycloalkyl, alkenyl, alkynyl, aryl , A heteroaryl group and an aralkyl group independently selected from each other, or a group in which these form a ring.
  • aminocarbonylamino examples are those where R, R ′, and R ′′ are selected from among hydrogen, alkyl, cycloalkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, aralkyl Examples thereof include a group independently selected from each other, or a group that forms a ring.
  • substituent derived from the B atom examples include boryl (—BR (R ′)) and dioxyboryl (—B (OR) (OR ′)). These two substituents R and R ′ are each independently selected from alkyl, cycloalkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, aralkyl and the like, or they may form a ring .
  • At least one atom that constitutes a peptide or peptide moiety is an atom (isotope) that has the same atomic number (number of protons) and a different mass number (sum of protons and neutrons). Also good.
  • isotopes contained in the "amino acid" constituting the peptide site include a chlorine atom, respectively, 2 H , 3 H, 13 C, 14 C, 15 N, 17 O, 18 O, 31 P, 32 P, 35 S, 18 F, 36 Cl, and the like.
  • non-natural amino acids amino acid analogs
  • amino acid analogs amino acid analogs
  • Many of these unnatural amino acids can be purchased with protected or unprotected side chains and protected or unprotected amine sites. Those that cannot be purchased can be synthesized by known methods.
  • N-Me amino acids can be used as non-natural amino acids.
  • N-alkyl amino acids can also be used as non-natural amino acids.
  • D-type amino acids can also be used as non-natural amino acids.
  • ⁇ , ⁇ -dialkyl amino acids can also be used as non-natural amino acids.
  • amino acids can also be used as non-natural amino acids.
  • peptide having a circular portion of the present invention a complex of the peptide and a nucleic acid (peptide-nucleic acid complex), or a library of peptide-nucleic acid complexes is produced using, for example, a method including the steps described below. Is possible.
  • the acyclic peptide or peptide moiety has the following general formula (I) or general formula (II) having the first reaction site: And 2) a first reaction point, a second reaction point, and an amino acid residue having a second reaction point in one of the side chains on the C-terminal side; And reacting with a reaction site of the method to form an amide bond.
  • an initiation suppression (iSP) method is used for translational synthesis of an acyclic peptide or peptide site.
  • methionine is generally translated as an N-terminal amino acid as a translation initiation amino acid.
  • starting tRNA for initiating translation.
  • the starting tRNA binds to methionine (formylmethionine in prokaryotes) and is transported to the ribosome to initiate translation, and the N-terminal amino acid is methionine (in prokaryotes). Formylmethionine).
  • Translation synthesis of a peptide having a desired amino acid at the N-terminus is referred to as an initiation suppression method. It is known that amino acid analogs introduced with N-terminal amino acids have higher tolerance of amino acids than when they are extended, and use amino acids and amino acid analogs that are significantly different in structure from natural amino acids (non-patent literature: J Am Chem Soc). 2009 Apr 15; 131 (14): 5040-1.Translation initiation with initiator tRNA charged with exotic peptides.Goto Y, Suga H.).
  • a peptide comprising an amino acid residue represented by the above general formula (I) having a first reaction point at the N-terminus and an amino acid residue having a second reaction point at one of the side chains at the C-terminus It can be obtained by the iSP method by translating the nucleic acid encoding it.
  • the amino acid constituting the peptide or peptide site is preferably a drug-like amino acid.
  • the resulting peptide or peptide site may be chemically modified so that it becomes a drug-like amino acid after translation synthesis so that it becomes drug-like.
  • aminoacylation of amino acid residues having a thiol group in the vicinity of the amino group and in which both the thiol group and the amino group are protected is aminoacylated. It is also possible to translate the N-terminus as a desired amino acid by translating using the translation initiation tRNA. That is, the present invention includes the amino acid residue represented by the general formula (I) having the first reaction point at the N-terminus, and the amino acid residue having the second reaction point in one of the side chains as the C-terminal side. A method for producing a non-cyclic peptide included in the above is also provided.
  • the iSP method can be used. That is, by adding an aminoacylated tRNA to a translation system from which methionine, formyl donor, or methionyl transferase has been removed, and translating the translation initiation codon (for example, AUG) by encoding the triangular unit, the N-terminus is converted into a triangular unit.
  • a peptide site or peptide site library before cyclization can be constructed.
  • cyste means L-cysteine, and the thiol group and amino group mean those having no protecting group.
  • the “cysteine analog” means an amino acid other than a natural amino acid having a thiol in the side chain and having no protecting group on the thiol group or amino group (R1 in the formula (I)) , R2, and SP-1 are hydrogen atoms).
  • the configuration of the cysteine analog is arbitrary, and the side chain structure is not particularly limited as long as it has a thiol group. Specific examples of such a side chain include optionally substituted alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, aralkyl, cycloalkyl, and the like.
  • the number of substituents is not limited to one and may be two or more.
  • mRNA or mRNA library using aminoacyl tRNA in which a desired cysteine or cysteine analog is aminoacylated to a plurality of types of translation initiation tRNAs having different anticodons, and using a codon corresponding to the anticodon of the aminoacyl tRNA as a start codon By translating, a peptide site before cyclization or a library of peptide sites in which the N-terminal residue is not limited to one type can be prepared. Specifically, for example, Mayer C, et al.
  • Anticodon sequence mutants of Escherichia coli initiator tRNA effects of overproduction of aminoacyl-tRNA synthetases, methionyl-tRNA formyltransferase, and initiation factor 2 on, activity in initiation.42 4787-99 (mutation of an initiation tRNA having an anticodon other than CAU by the start of translation from an amino acid other than f-Met by E. coli and expression of a protein containing the same codon in the middle) Peptide sites or peptide site libraries can be generated.
  • reaction point for example, amino group
  • the basic functional group that is not desired to react with the amino acid residue constituting the peptide site
  • a method of activating the reaction point of the triangular unit is used.
  • an amino acid having a reaction auxiliary group for example, a thiol group
  • cysteine corresponds to such an amino acid because it has a thiol at the ⁇ -position of the amino group.
  • cysteine is used as the N-terminus, as shown in Scheme C, the thiol group and amino group of cysteine are both protected during the translation introduction process, but are deprotected simultaneously with or prior to the cyclization reaction.
  • a reaction point of a triangular unit for example, an amino group
  • a reaction point of an intersection unit for example, an activated carboxyl group
  • the thiol group contained in the triangular unit of the obtained cyclic peptide is TCEP (tris (2-carboxylethyl) phosphine) and VA-044 (2,2′-azobis-2- (2-imidazolin-2-yl) propane.
  • TCEP tris (2-carboxylethyl) phosphine
  • VA-044 2,2′-azobis-2- (2-imidazolin-2-yl) propane.
  • a suitable reagent such as dihydrochloride
  • desulfurization can be performed under mild reaction conditions in which RNA does not react.
  • the pH is preferably 6.0 or more and 9.2 or less, more preferably 7.0 or more and 8.5 or less.
  • the reaction temperature is not particularly limited as long as it can usually carry out a chemical reaction, but it is preferably 4 ° C to 80 ° C, more preferably 10 ° C to 50 ° C.
  • TCEP tris (2-carboxyethyl) phosphine
  • the amount used is not particularly limited, but is preferably 1 mM or more, and more preferably 10 mM or more and 100 mM or less in order to increase the reactivity.
  • the pH is preferably 3.0 or more and 9.2 or less, and preferably 5.0 or more and 8. More preferably, it is 5 or less.
  • the reaction temperature is not particularly limited as long as it can usually carry out a chemical reaction, but it is preferably 4 ° C. to 80 ° C., more preferably 30 ° C. to 60 ° C.
  • the usage-amount of TCEP is not specifically limited, In order to improve reactivity, 10 mM or more is preferable, It is more preferable that it is 50 mM or more and 2 M or less, It is further more preferable that it is 100 mM or more and 500 mM or less.
  • the amount of VA-044 used is not particularly limited, but is preferably 10 mM or more, more preferably 50 mM or more and 2 M or less, and even more preferably 100 mM or more and 500 mM or less in order to increase the reactivity.
  • the reaction may be performed alone in a reaction translation solution such as PUREsystem, or an organic solvent such as DMF or NMP may be added thereto. Moreover, after purifying a translation liquid by column purification etc., you may carry out by changing a solvent.
  • N-terminal amino acid residue before cyclization that can be used as a triangular unit is represented by the following general formula (I) or general formula (II): Can be expressed as
  • R1 is a protecting group of a thiol group capable of translational synthesis, and is deprotected in a translation synthesis solution, and before cyclization. If it becomes a hydrogen atom, it will not specifically limit.
  • a protecting group include an S—R23 group, a sulfonate (—SO 3 ⁇ ), and a thiosulfonate (—S 2 O 3 ⁇ ).
  • the counter cation is not particularly limited, and examples thereof include Na + and K + .
  • R23 is alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, or aralkyl, and these groups may be substituted. Specific examples of R23 include methyl, ethyl, isopropyl, tert-butyl, phenyl, p-trifluoromethylphenyl, p-fluorophenyl, benzyl, phenethyl and the like. Since a protecting group such as the S—R23 group is slowly deprotected in the translation synthesis solution, it can be deprotected without the need to positively define deprotection conditions. By employing these protecting groups, deprotection and amide cyclization can be carried out in one step. For the deprotection, a deprotecting agent can be added under various reaction conditions described in this specification, if necessary.
  • R2 and R3 are defined similarly to the definition of the side chain of a drug-like amino acid.
  • R 2 and R 3 are preferably each independently a hydrogen atom, or optionally substituted alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, aralkyl, or cycloalkyl.
  • R2 and R3 may form a ring together with the atoms to which they are attached, or R2 or R3 may form a ring together with R4 and the atoms to which they are attached.
  • the three-dimensional arrangement included in the structure allows arbitrary arrangement.
  • R2 and R4 and the atoms to which they are bonded to form a ring are examples of constituent atoms.
  • R2, N to which R2 is bonded, R4, and C to which R4 is bonded are examples of constituent atoms.
  • Examples of the structure include a 5- to 7-membered ring formed as a part.
  • R3, R4, and C to which R3 and R4 are bonded are used as a part of the constituent atoms.
  • Examples of the structure that forms a member ring include the following.
  • R2 and R3 are a hydrogen atom, C1-C4 alkyl, C1-C4 alkoxy and / or C1-C4 alkyl optionally substituted with halogen, or two sites selected from R2, R3 and R4. C5-C6 membered ring formed.
  • the three-dimensional arrangement included in the structure allows arbitrary arrangement.
  • R4 is a unit connecting an S (sulfur) atom and an amino acid moiety, and is selected from the group consisting of alkylene, arylene, heteroarylene, alkylenearylene, alkyleneheteroarylene, arylenealkylene, and heteroarylenealkylene, and these groups May be substituted.
  • N-3 to N-8 which are representative structures of R4, are shown below.
  • Substitution of S atom and amino acid site such as optionally substituted methylene (N-3), optionally substituted ethylene (N-4), optionally substituted propylene (N-5), etc. It may be linked with 1 to 5 carbon atoms which may be substituted.
  • optionally substituted methylene, ethylene, and propylene include a group in which R13 is methyl and R14 is a hydrogen atom, and a dialkylated group in which R13 and R14 are both methyl.
  • R13, R14, R15, R16, R17, and R18 are defined in the same manner as R2 or R3, and are selected from, for example, a hydrogen atom, an alkyl that may be substituted with a halogen atom, or an alkoxy that may be substituted with a halogen atom. It is preferred that A ring structure may be formed between them. More preferably, R13 to R18 are a hydrogen atom, linear or branched C1-C4 alkyl, C1-C5 alkoxy optionally substituted with one or more fluorine atoms, one or more fluorine atoms.
  • R13 to R18 are a hydrogen atom or methyl.
  • N-6 carbon atom of the aromatic ring
  • N-7, N-8 aralkyl structure
  • benzene is used as the aromatic ring, but aromatic rings other than benzene (that is, various aromatic rings including aromatic heterocycles) may be used.
  • the ring may be substituted with a substituent such as halogen, alkoxy or trifluoromethyl.
  • R11 and R12 are also selected from the same partial structure as R4. For example, it can be selected from N-3, N-4, N-5, N-6, N-7, and N-8 type structures, each having a substituent of R13 ′ to R18 ′. R11 and R12 may be a single bond.
  • N-9, N-10, and N-11 Preferred structural formulas of formula (I) are shown in N-9, N-10, and N-11.
  • R12 in formula (I) is a single bond.
  • the R12 site of formula (I) is one carbon atom (corresponding to N-3 type).
  • R12 in formula (I) is 2 carbon atoms (corresponding to N-4 type).
  • R1 to R4 in the formula are the same as the definitions of R1 to R4, R13 ′ to R16 ′ are the same as the definitions of R13 to R16, and SP-1 in the formula is SP- The definition of 1 is the same.
  • N-18, N-19, and N-20 Preferred structural formulas of formula (II) are shown in N-18, N-19, and N-20.
  • the R11 site of formula (II) is 1 carbon atom (corresponding to N-3 type).
  • R11 in the formula (II) is 2 carbon atoms (corresponding to the N-4 type).
  • N-20 R11 in formula (II) is 3 carbon atoms (corresponding to the N-5 type).
  • R1 and R4 in the formula are the same as the definitions of R1 and R4, R13 ′ to R18 ′ are the same as the definitions of R13 to R18, and SP-1 in the formula is SP- The definition of 1 is the same.
  • N-12, N-13, N-14, N-15, N-16 and N-17 are shown in N-12, N-13, N-14, N-15, N-16 and N-17.
  • R4 of N-9 is one carbon atom (N-3).
  • N-13 R4 of N-10 is one carbon atom (N-3).
  • N-14 R4 of N-11 is one carbon atom (N-3).
  • N-15 R4 of N-9 is 2 carbon atoms (N-4).
  • N-16 R4 of N-10 is 2 carbon atoms (N-4).
  • N-17 R4 of N-11 is 2 carbon atoms (N-4).
  • R1 to R3 and R13 to R16 in the formula are the same as the definitions of R1 to R3 and R13 to R16, respectively, and R13 ′ to R16 ′ in the formula are the same as the definitions of R13 to R16, respectively.
  • SP-1 in the formula is the same as the definition of SP-1 described later,
  • R2 is taken together with R13, R14, R15 or R16 and the atom to which they are attached to form a ring, provided that R2 is taken together with the N atom to which it is attached and SP-1 to form an azide group (—N 3 )
  • N 3 azide group
  • N-21 to N-26 More preferred structural formulas of the formula (II) are shown in N-21 to N-26.
  • R4 of N-18 is 2 carbon atoms (N-4).
  • N-22 R4 of N-19 is 2 carbon atoms (N-4).
  • N-23 R4 of N-20 is 2 carbon atoms (N-4).
  • N-24 R4 of N-18 is 3 carbon atoms (N-5).
  • N-25 R4 of N-19 is 3 carbon atoms (N-5).
  • N-26 R4 of N-20 is 3 carbon atoms (N-5).
  • R1 and R13 to R18 in the formula are the same as the definitions of R1 and R13 to R18, respectively, and R13 ′ to R18 ′ in the formula are the same as the definitions of R13 to R18, respectively.
  • SP-1 has the same definition as SP-1 described later.
  • a protective group for an amino group in a triangular unit before cyclization (for example, an amino acid residue represented by the general formula (I)) SP-1 ") preferably satisfies all of the following three conditions. (1) improving the stability of aminoacyl-tRNA under translation reaction conditions; (2) Do not reduce translation efficiency, (3) Only the desired functional group is selectively deprotected without reacting with mRNA during the deprotection reaction.
  • Protecting groups that satisfy these three conditions include protecting groups that are deprotected under reducing conditions. Specifically, for example, tris (2-carboxyethyl) phosphine (TCEP), dithiothreitol (DTT), VA-044 (2,2′-azobis-2- (2-imidazolin-2-yl) propanedihydrochloride A protecting group which can be deprotected in the presence of a salt).
  • SP-1 has the following formula: Can be expressed as In this case, P1 is selected from a single bond, arylene, heteroarylene and the like, and these groups may be further substituted with a substituent such as halogen or alkoxy. In addition, the methylene group located at the ⁇ -position of the carbonyl group in the formula may also be substituted.
  • preferred examples of SP-1 include 4-azidobenzyloxycarbonyl (p-Acbz), 2-azidobenzyloxycarbonyl (o-Acbz), azidomethoxycarbonyl (Azoc) and the like.
  • SP-1 has the following formula: Can be expressed as In this case, P2 is selected from alkyl, aryl, heteroaryl and the like, and these groups may be further substituted. In addition, the methylene group at the ⁇ -position and / or ⁇ -position of the carbonyl group in the formula may also be substituted.
  • P2 is selected from alkyl, aryl, heteroaryl and the like, and these groups may be further substituted.
  • the methylene group at the ⁇ -position and / or ⁇ -position of the carbonyl group in the formula may also be substituted.
  • phenyldisulfanylethyloxycarbonyl Phdec
  • 2-pyridyldisulfanylethyloxycarbonyl Pydec
  • 2- (t-butyldisulfanyl) ethyloxycarbonyl group Tbeoc
  • N-terminal amino acid residue is represented by the general formula (I)
  • SP-1 is combined with the nitrogen atom to which it is bonded and R2 together with an azide (—N 3 ).
  • Azide can be used as an amine equivalent.
  • R1 is -S-R23 and R23 is C1-C20 alkyl, optionally substituted phenyl, or optionally substituted benzyl
  • R2 is C1-C6 alkyl optionally substituted with a substituent that contributes to drug likeness
  • SP-1 is p-Acbz, o-Acbz, or Azoc.
  • R1 is -S-R23 and R23 is C1-C20 alkyl, optionally substituted phenyl, or optionally substituted benzyl
  • SP-1 is p-Acbz, o-Acbz, or Azoc.
  • R1 is -S-R23;
  • R23 is methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, t-butyl, or sec-butyl;
  • R2 is methyl, ethyl, n-propyl, or n-butyl;
  • SP-1 is p-Acbz or o-Acbz.
  • R1 is -S-R23;
  • R23 is methyl, ethyl, n-propyl, i-propyl, n-butyl, t-butyl, or sec-butyl;
  • SP-1 is p-Acbz, o-Acbz, or Azoc.
  • an amino acid residue having a second reactive site in one of the side chains is represented by the general formula (III): Can be expressed as
  • substituents that is, R2 ′′, R3 ′′, R26
  • the active ester site (—COR25), which is the second reaction point, can be selected from groups that become drug-like amino acids.
  • the active ester means an ester or thioester that can react with the amino group site of the triangular unit via a thiol that is a reaction auxiliary group, and is not particularly limited as long as it has such a property. .
  • R25 is a hydroxyl group or forms an active ester with CO to which it is attached.
  • R25 those generally used in this technical field can be used. Specifically, halogen, N-hydroxysuccinimide (—OSu), 1-hydroxy-7-azabenzotriazole (—OAt) can be used. ), 1-hydroxybenzotriazole (—OBt), pentafluorophenol (—OPfp), and the like.
  • R25 is a hydroxyl group
  • 4- (4,6-dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl) -4-methylmorpholinium chloride (DMT-MM) or 1-ethyl- Amidation can be carried out using a condensing agent such as 3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (WSC).
  • R25 is a thioester such as methylthioester, arylthioester, aralkylthioester (—C ( ⁇ O) SR: R, preferably methyl, ethyl, isopropyl, t-butyl, benzyl, CH 2 -benzyl, together with CO to which it is bonded.
  • Phenyl may be included).
  • These active esters can be used for substituents commonly used in the technical field (for example, electron withdrawing groups such as halogen, nitro, trifluoromethyl, nitrile, etc.
  • electron-donating groups such as alkoxy such as methoxy, alkyl such as methyl
  • bulky substituents represented by t-butyl and isopropyl and hydrophilicity, which are often used for the purpose of lowering the reaction selectivity. Even if a sulfo group, a di-substituted amino group such as dimethylamino, or a highly fat-soluble group such as long-chain alkyl considering lipophilicity is added, the same reactivity is exhibited. Can be used.
  • an amino acid residue containing a carboxylic acid is translated by PUREsystem and then converted into an active ester in the reaction system.
  • a technique for generating an activated ester by a reaction a technique for translating amino acid residues having an active ester in advance using PUREsystem, and the like can be used.
  • amino acid residues having a thioester having a relatively low reactivity among active esters are suitable for translation after isolation as an active ester in advance.
  • an amino acid residue having a more reactive 1-hydroxy-7-azabenzotriazole (OAt) ester or the like preferably generates an activated ester after translation.
  • the S—R1 group possessed by the amino acid residue of the triangular unit (for example, the residue represented by the general formula (I)) is deprotected during the cyclization reaction, and the resulting SH group is converted into a reaction auxiliary group. Therefore, the active ester of the crossing unit and the amino group of the triangular unit can be selectively and efficiently reacted to form an amide bond and cyclize. That is, since the SH group has high nucleophilicity, the SH group of the triangular unit and the active ester of the crossing unit first react quickly, and then transfer to a thermodynamically more stable amide bond by intramolecular transfer reaction. To do. As a result, it is possible to selectively amidate the triangular unit and the crossing unit (Chemical ligation method).
  • R2 ′′ and R3 ′′ in formula (III) are defined in the same manner as R2 and R3 defined in formula (I).
  • R2 ′′ and R3 ′′ are each independently a hydrogen atom, alkyl, alkenyl, alkynyl, aryl, heteroaryl, aralkyl, or cycloalkyl, and these groups may be substituted.
  • R2 ′′ and R3 ′′ may form a ring together with the atoms to which they are attached, or R2 ′′ or R3 ′′ together with R26 and the atoms to which they are attached to form a ring. May be.
  • the three-dimensional arrangement included in the structure allows arbitrary arrangement.
  • R2 ′′, N to which R2 ′′ is bonded, R3 ′′, and C to which R3 ′′ are bonded are configured.
  • Examples include the following structures in which a 4- to 7-membered ring is formed as part of the atom.
  • R2 ′′ forms a ring together with R26 and the atoms to which they are bonded
  • R2 ′′, N to which R2 ′′ is bonded, R26, and C to which R26 is bonded are configured.
  • Examples include the following structures in which a 4- to 7-membered ring is formed as part of the atom.
  • R3 ′′ forms a ring together with R26 and the atoms to which they are bonded
  • R3 ′′, R26, and C to which R3 ′′ and R26 are bonded are part of the constituent atoms.
  • Examples include the following structures in which a 3- to 7-membered ring is formed.
  • R2 ′′ and R3 ′′ are more preferably selected from a hydrogen atom, C1-C4 alkyl, C1-C4 alkoxy and / or C1-C4 alkyl optionally substituted with halogen, or the like, or R2 ′′, R3 ′′, R26 A C5-C6 membered ring formed at two sites.
  • the three-dimensional arrangement included in the structure allows arbitrary arrangement.
  • R26 is defined in the same manner as R4 in formula (I). Specifically, R26 is selected from the group consisting of alkylene, arylene, heteroarylene, alkylenearylene, alkyleneheteroarylene, arylenealkylene, and heteroarylenealkylene, and these groups may be substituted.
  • R26 The typical structure of R26 is shown below.
  • the second reaction point (for example, active ester) and the amino acid site may be substituted with methylene (N-3 ′), optionally substituted ethylene (N-4 ′), optionally substituted It can be linked by 1 to 6 carbon atoms which may be substituted, such as propylene (N-5 ′).
  • R13 ′′, R14 ′′, R15 ′′, R16 ′′, R17 ′′, R18 ′′ are the same as the definition of the side chain of the drug-like amino acid defined above, but are substituted with, for example, a hydrogen atom or a halogen atom. It is selected from alkyl which may be substituted, alkoxy which may be substituted with a halogen atom and the like. A cyclized structure may be formed between them.
  • R13 ′′ to R18 ′′ are a hydrogen atom, linear or branched C1-C4 alkyl, C1-C5 alkoxy optionally substituted with one or more fluorine atoms, one or more A fluorine atom, or a C1-C4 alkyl optionally substituted with one or more fluorine atoms, or a C1-C4 alkyl, or two sites selected from R13 "-R18" And a C3-C7 membered ring composed of the atoms to which they are bonded.
  • R13 ′′ to R18 ′′ are a hydrogen atom or methyl.
  • R26 is more preferably 1 carbon atom methylene (N-3 ′), 4 carbon atoms, 5 carbon atoms, or 6 carbon atoms. More preferably, R26 is 1 carbon atom (N-3 ′).
  • the second reaction point for example, active ester site
  • the amino acid site from the carbon atom of the aromatic ring (N-6 ′).
  • the active ester moiety and the amino acid moiety can be linked with an aralkyl structure (N-7 ′, N-8 ′).
  • connection position is limited to ortho, but is not limited to ortho, meta, para, and the like are also possible.
  • benzene is used as the aromatic ring, but aromatic rings other than benzene (that is, various aromatic rings including aromatic heterocyclic rings) may be used.
  • the aromatic ring may be substituted with a substituent such as halogen or alkoxy.
  • R27 represents a hydrogen atom, an optionally substituted alkyl, an optionally substituted alkenyl, an optionally substituted alkynyl, an optionally substituted aryl, an optionally substituted heteroaryl, an optionally substituted cycloalkyl, a substituted Selected from aralkyl optionally substituted with alkyl.
  • the substituent that the group listed as R27 may have is not particularly limited as long as the formula (III-2) having the substituent can be translationally synthesized.
  • substituents are often used for the purpose of increasing reactivity, such as electron withdrawing groups such as halogen, nitro, trifluoromethyl, and nitrile, and for the purpose of lowering the reaction and increasing the reaction selectivity.
  • Electron-donating groups such as alkoxy such as methoxy, alkyl such as methyl, bulky substituents typified by t-butyl and isopropyl, sulfo group considering hydrophilicity, and dimethylamino Examples include di-substituted amino groups and highly lipophilic groups such as long-chain alkyls that are lipophilic.
  • Such substituents preferably include optionally substituted alkyl, optionally substituted cycloalkyl, optionally substituted aralkyl, and more preferably, alkyl and / or aryl may be substituted.
  • alkyl and / or aryl may be substituted.
  • a good aralkyl is mentioned.
  • R3 ′′ in the formula (III-2) is defined in the same manner as the side chain of a drug-like amino acid.
  • a C1-C4 alkyl which may be substituted with a hydrogen atom, C1-C4 alkyl, halogen, etc.
  • a hydrogen atom is particularly preferable.
  • the configuration of R3 ′′ is acceptable for both L-type and D-type amino acids when R3 ′′ is assumed to be a hydrogen atom, but corresponding to L-type amino acids. Is preferred.
  • R28 and R29 are each defined similarly to the definition of the side chain of a drug-like amino acid, for example, a hydrogen atom, an optionally substituted C1-C6 alkyl, an optionally substituted C2-C6 alkenyl, a substituted C2-C6 alkynyl, optionally substituted aryl, optionally substituted heteroaryl, aralkyl optionally substituted with optionally substituted C1-C6 alkyl, and optionally substituted cycloalkyl Selected.
  • a drug-like amino acid for example, a hydrogen atom, an optionally substituted C1-C6 alkyl, an optionally substituted C2-C6 alkenyl, a substituted C2-C6 alkynyl, optionally substituted aryl, optionally substituted heteroaryl, aralkyl optionally substituted with optionally substituted C1-C6 alkyl, and optionally substituted cycloalkyl Selected.
  • R3 ′′ is selected from a hydrogen atom, C1-C4 alkyl optionally substituted with halogen, etc., and particularly preferably a hydrogen atom.
  • the configuration of the R3 ′′ group is that when R3 ′′ is a hydrogen atom.
  • N-12 and N-15 amino acid residues are used as a triangular unit, and a formula (III-3) is used as a crossing unit.
  • Amino acid residues are preferably used.
  • an N-alkylated amino acid for example, proline or N-methylalanine
  • Examples of a method for producing a complex of a drug-like peptide and nucleic acid having a desired activity include a production method including the following steps (Patent Document 1): (i) A non-cyclic peptide site having a total number of amino acids of 9 to 13 is synthesized by translation, and the non-cyclic peptide site and a nucleic acid sequence encoding the non-cyclic peptide site are linked via a linker.
  • a circular peptide site-nucleic acid complex (ii) cyclizing the acyclic peptide site of the complex translated and synthesized in step (i) with an amide bond to form a cyclic compound in which the total number of amino acid residues in the cyclic part is 5 to 12 (iii) A step of contacting the peptide site-nucleic acid complex library having a circular portion obtained in step (ii) with an in vivo molecule and selecting a complex having binding activity to the in vivo molecule.
  • aminoacyl-tRNA used in the peptide or peptide site-nucleic acid complex synthesis step can be prepared by the following method.
  • RNA polymerase suitable for the promoter such as T7 RNA polymerase or T3, SP6 RNA polymerase.
  • I can do it. It is also possible to extract and purify tRNA from the cells, and extract the target generated tRNA using a probe having a sequence complementary to the sequence of tRNA. At this time, cells transformed with the expression vector of the target tRNA can also be used as a source. RNA of the target sequence can also be synthesized by chemical synthesis.
  • an aminoacyl-tRNA can be obtained by binding the tRNA obtained by removing the CA from the 3′-terminal CCA sequence thus obtained and an aminoacylated pdCpA or pCpA separately prepared with RNA ligase (pdCpA method).
  • pdCpA method RNA ligase
  • PCpA method RNA ligase
  • a tRNA for an amino acid represented by formula (I) can be produced using pdCpA or pCpA linked to an amino acid represented by formula (I).
  • the tRNA is useful in the production of the peptide of the present invention, a peptide site / mRNA conjugate, and a peptide site / mRNA conjugate library.
  • the present invention relates to pdCpA or pCpA bound to an amino acid represented by formula (I).
  • the present invention also relates to a tRNA aminoacylated with an amino acid represented by the formula (I).
  • aminoacylation by flexizyme which is a ribozyme prepared by preparing full-length tRNA and carrying active esters of various amino acid analogs on tRNA, is also possible.
  • acylated tRNA can be obtained by using the method described later.
  • translation synthesis is performed by, for example, protein factors (methionyl tRNA transformylase, EF-G, RF1, RF2, RF3, RRF, IF1, IF2, IF3, EF-Tu, EF- Ts, ARS (Choose what you need from AlaRS, ArgRS, AsnRS, AspRS, CysRS, GlnRS, GluRS, GlyRS, HisRS, IleRS, LeuRS, LysRS, MetRS, PheRS, ProRS, SerRS, ThrRS, TrpRS, TyrRS, ValRS) ), Ribosome, amino acid, creatine kinase, myokinase, inorganic pyrophosphatase, nucleoside diphosphate kinase, E.
  • protein factors methionyl tRNA transformylase, EF-G, RF1, RF2, RF3, RRF, IF1, IF2, IF3, EF-Tu, EF- Ts
  • coli -derived tRNA creatine phosphate, potassium glutamate, HEPES-KOH pH7.6, magnesium acetate, spermidine, dithiothreitol, It can be performed by adding mRNA to a known cell-free translation system such as PUREsystem in which GTP, ATP, CTP, UTP and the like are mixed.
  • PUREsystem a known cell-free translation system
  • T7-RNA-polymerase is added, transcription and translation from a template DNA containing a T7 promoter can be performed in a coupled manner.
  • a peptide containing an amino acid analog group can be translated and synthesized by adding a desired acylated tRNA group or an amino acid analog group allowed by ARS (eg, F-Tyr) to the system (Kawakami T, et al . Ribosomal synthesis of polypeptoids and peptoid-peptide hybrids. J Am Chem Soc. 2008, 130, 16861-3., Kawakami T, et al. Diverse backbone-cyclized peptides via codon reprogramming. Nat 2009-Chem Biol.
  • ARS eg, F-Tyr
  • Cell-free translation system is a combination of ribosomes extracted from cells, protein factor groups involved in translation, energy sources such as tRNA, amino acids, ATP, etc., and a regeneration system that can translate mRNA into protein. If it is, it will not be limited.
  • the cell-free translation system of the present invention can contain an initiation factor, elongation factor, dissociation factor, aminoacyl tRNA synthetase and the like. These factors can be obtained by purifying from various cell extracts. Examples of the cell for purifying the factor include prokaryotic cells and eukaryotic cells. Prokaryotic cells can include E. coli cells, hyperthermophilic cells, or Bacillus subtilis cells.
  • Known eukaryotic cells are those made from yeast cells, wheat germ, rabbit reticulocytes, plant cells, insect cells, or animal cells.
  • the PURE system is a reconstituted cell-free translation system in which protein factors, energy regeneration enzymes, and ribosomes necessary for translation of Escherichia coli are extracted and purified and mixed with tRNA, amino acids, ATP, GTP, and the like. Not only is the content of impurities small, but because it is a reconstitution system, it is possible to easily produce a system that does not contain protein factors and amino acids to be excluded. ((I) Nat Biotechnol. 2001; 19: 751-5.
  • An mRNA display library can be prepared, for example, as follows. First, a DNA library in which a desired sequence is arranged downstream of a promoter such as T7 promoter is chemically synthesized, and this is used as a template to form double-stranded DNA by primer extension reaction. Using this as a template, it is transcribed into mRNA using RNA polymerase such as T7 RNA polymerase. A linker (spacer) to which the antibiotic puromycin, which is an analog of aminoacyl tRNA, is connected to the 3 ′ end of this RNA is bound.
  • RNA polymerase such as T7 RNA polymerase
  • a display library comprising a complex of mRNA and its product in which mRNA and its product are associated can be constructed.
  • the linker may further comprise a spacer well known to those skilled in the art.
  • molecules that bind to the target can be concentrated (panning).
  • PCR amplification and analysis of the base sequence can reveal the sequence of the bound peptide.
  • the construction of a display library of a complex of a cyclized peptide site and a nucleic acid, and the acquisition of a cyclized peptide site or a cyclized branched peptide that binds to a target from the constructed display library are specifically described.
  • it can be carried out by the method shown in the following manner.
  • the method for producing a peptide-nucleic acid complex having a circular portion and an amide-cyclized peptide library thereof includes the following one or more steps.
  • Step of providing pdCpA or pCpA in which N-9 is aminoacylated B) Providing an initiation tRNA lacking the 3′-terminal CA C) linking the pdCpA or pCpA of step A) and the start tRNA of step B) to provide an N-9 starting aminoacyl tRNA; D) Providing pdCpA or pCpA obtained by aminoacylating Formula (III) -2 or Formula (III) -2-OH
  • Step of providing pdCpA or pCpA in which N-12 or N-15 is aminoacylated B) Providing an initiation tRNA lacking the 3′-terminal CA C) linking the pdCpA or pCpA of step A) and the starting tRNA of step B) to provide an N-12 or N-15 starting aminoacyl tRNA; D) Providing pdCpA or pCpA obtained by aminoacylating formula (III) -3 or (III) -3-OH
  • a method for producing such a peptide-mRNA conjugate having a cyclic portion of the present invention and an amide cyclized peptide library thereof a method comprising one or more of the following steps is even more preferable.
  • this invention relates to the compound represented with the following general formula (IA) and general formula (IIA).
  • this invention relates to the compound represented with the following general formula (IB) and general formula (IIB).
  • R1 to R4, R12, and SP-1 are the same as R1 to R4, R12, and SP-1 in the general formula (I), and R30 is H or Represents a hydroxyl group.
  • R30 is particularly preferably OH.
  • R1, R4, R11, and SP-1 are the same as R1, R4, R11, and SP-1 in the general formula (II), and R30 is H or a hydroxyl group is represented.
  • R30 is particularly preferably OH.
  • the present invention relates to a conjugate of the above general formula (IA) or general formula (IIA) and aminoacyl tRNA.
  • the compound represented by the above general formula (IA), (IB), (IIA), and (IIB), the general formula (IA) or the conjugate of the general formula (IIA) and aminoacyl tRNA is cysteine or a cysteine analog. It is useful in efficient translation of peptides containing multiple amino acid analogs located at the N-terminus. Moreover, it is useful in the manufacturing method of the complex of the peptide and nucleic acid which has a cyclic part containing a several amino acid analog, and a library containing the same.
  • the present invention has an amino acid residue represented by the following general formula (I) or the following general formula (II) having the first reaction point at the N-terminus, and a second chain in one of its side chains.
  • the present invention relates to a complex of an acyclic peptide and a nucleic acid having an amino acid residue having a reactive site at least 4 residues from the N-terminus to the C-terminus.
  • the complex has an amino acid residue represented by the above general formula (I) or general formula (II) having a first reaction point at the N-terminus, and a second reaction in one of its side chains.
  • R1 to R4, R11, R12, and SP-1 are as defined in this specification.
  • a nucleic acid encoding a non-cyclic peptide constituting the complex is used, a complex of a peptide and a nucleic acid containing two or more amino acid analogs and having a cyclic part, or a library thereof can be efficiently produced. it can.
  • the LCMS analysis conditions are as follows.
  • Example 1 Synthesis of pCpA-amino acid for use in a cell-free translation system 1-1.
  • peptides with cysteine or a cysteine analogue synthesis N-terminus of pCpA- amino acids for translating introduce a cysteine or a cysteine analogue at the N-terminus by Initiation suppression method, or cysteine analogues
  • the aminoacylated pCpA was synthesized. That is, aminoacylated pCpA (nk-05, 09, 14, 19, 22) was synthesized according to the following scheme.
  • Buffer A was prepared as follows. Acetic acid is added to an aqueous solution of N, N, N-trimethylhexadecane-1-aminium chloride (6,40 g, 20 mmol) and imidazole (6.81 g, 100 mmol), pH 8, 20 mM N, N, N-trimethylhexadecane- Buffer solution A (1 L) of 1-aminium and 100 mM imidazole was obtained.
  • reaction solution was purified by reverse phase silica gel column chromatography (0.1% aqueous formic acid / 0.1% formic acid acetonitrile), and (R) -3- (tert-butyldisulfanyl) -2- (methylamino) propane.
  • the acid compound nk10, H-MeCys (StBu) -OH
  • reaction solution was purified by reverse phase silica gel column chromatography (0.1% aqueous formic acid / 0.1% formic acid acetonitrile) to obtain (S) -3- (tert-butyldisulfanyl) -2- (methylamino) propane.
  • the acid compound nk15, HD-MeCys (StBu) -OH
  • reaction solution was concentrated under reduced pressure, diethyl ether was added to the concentrated residue, the mixture was filtered, the solid on the filter paper was washed with diethyl ether, and the crude product (2S) -2- (methylamino) -3- (1, 3-Thiazol-4-yl) propanoic acid was obtained.
  • N-methylglycine (1.5 g, 16.8 mmol) and N-ethyl-isopropylpropan-2-amine (DIPEA) (7.35 ml, 42.1 mmol) were added to dichloromethane (33.7 ml). Thereafter, the mixture was cooled to 0 ° C., 2,4-dioxopyrrolidin-1-yl penta-4-enoate (1.95 ml, 17.7 mmol) was added, and the reaction solution was stirred at 25 ° C. for 3 days.
  • N-ethyl-isopropylpropan-2-amine (DIPEA) (2.94 ml, 16.8 mmol) and 2-bromoacetonitrile (2.35 ml, 33.7 mmol) were added to the reaction mixture at 25 degrees. For 4 hours.
  • the reaction solution was diluted with dichloromethane, saturated aqueous ammonium chloride solution was added, and the organic layer was washed with saturated brine. Thereafter, the organic layer was dried over anhydrous sodium sulfate, filtered and concentrated under reduced pressure.
  • dihydrogen phosphate ((2R, 3R, 4R, 5R) -5- (4-amino-2-oxopyrimidin-1 (2H) -yl) -3-(((((( 2R, 3S, 4R, 5R) -5- (6-Amino-9H-purin-9-yl) -3,4-dihydroxytetrahydrofuran-2-yl) methoxy) (hydroxy) phosphoryl) oxy) -4-(( Tetrahydrofuran-2-yl) oxy) tetrahydrofuran-2-yl) methyl (compound pc01) (400 mg, 0.55 mmol) was dissolved and synthesized by the method described in the literature (WO2013 / 100132A).
  • Example 2 Synthesis of aminoacyl-tRNA for translation initiation having cysteine or cysteine analog 2-1.
  • SEQ ID NO: D-1 (SEQ ID NO: 1): tRNAfMetCAT (-CA) DNA sequence: GGCGTAATACGACTCACTATAGGCGGGGTGGAGCAGCCTGGTAGCTCGTCGGGCTCATAACCCGAAGATCGTCGGTTCAAATCCGGCCCCCGCAAC
  • SEQ ID NO: 2 SEQ ID NO: 2: tRNAfMetCAU (-CA) RNA sequence: GGCGGGGUGGAGCAGCCUGGUAGCUCGUCGGGCUCAUAACCCGAAGAUCGUCGGUUCAAAUCCGGCCCCCGCAAC
  • cysteine or cysteine analogs were synthesized by adding tRNAfMet aminoacylated to a cell-free translation system.
  • PURE system a reconstituted cell-free protein synthesis system derived from E. coli, was used.
  • cell-free translation solution 1% (v / v) RNasein Ribonuclease inhibitor (Promega, N2111), 1 mM GTP, 1 mM ATP, 20 mM creatine phosphate, 50 mM HEPES-KOH pH 7.6, 100 mM potassium acetate, 6 mM magnesium acetate, 2 mM spermidine, 1 mM dithiothreitol, 1.5 mg / ml E.
  • ⁇ Detection by mass spectrometry> In order to mass-analyze peptides synthesized by cell-free translation system, MALDI-TOF MS was used. Specifically, 1 ⁇ M template mRNA (R-4) and Thr, Arg, Lys, Ala, Tyr, Trp, Ser, Leu, Pro, and Gly (each final concentration of 250 ⁇ M) are added to the above-described cell-free translation system.
  • a 20 ⁇ M aminoacyl tRNAfMet (Acbz-Cys (StBu) -tRNAfMetCAU (compound AAtR-1), Acbz-D-Cys (StBu) -tRNAfMetCAU (compound AATR-2)), Acbz-MeCys (StBu) -tRNAfMetCAU (compound AAtR-3).
  • WO2013 / 100132A1 it is reported that the Acbz protecting group is removed during the MALDI measurement or the measurement pretreatment operation.
  • MS indicating a peptide in which the first character was skipped as a by-product (Table 2, peptide SEQ ID NO: Pep-2) was observed.
  • a preparation in which 250 ⁇ M Met was added instead of the aminoacyl tRNA for translation initiation and a preparation in which no aminoacyl tRNA for translation initiation was added were prepared, and left at 37 ° C. for 1 hour.
  • the translation reaction was analyzed by MALDI-TOF MS.
  • MALDI-TOF MS As a matrix in MALDI-TOF MS, ⁇ -cyano-4-hydroxycinnamic acid (CHCA) was used.
  • MS indicating a peptide (Table 2, peptide SEQ ID NO: Pep-1) whose N-terminus was started from formylmethionine (hereinafter formylmethionine is abbreviated as fMet) was observed.
  • MS indicating a peptide (Table 2, Peptide SEQ ID NO: Pep-2) whose first character is skipped by initiation read-through (patent document (WO2013 / 100132A1)) was observed.
  • RNA sequence GGGUUAACUUUAAGAAGGAGAUAUACAUAUGACUCGUACUAAGGCUUACUGGAGUCUUCCGGGUUAAGCUUCUCG
  • the gel after electrophoresis is dried using Clear Dry Quick Dry Starter KIT (TEFCO, 03-278), exposed to an imaging plate (GE Healthcare, 28-9564-75) for 24 hours, and bioanalyzer system ( (Typhoon FLA 7000, GE Healthcare) and detected by ImageQuantTL (GE Healthcare).
  • the peptide (peptide sequence number Pep-10, 11, 12, 15) which is the target product even when translated into Acbz-Cys (StBu), Acbz-D-Cys (StBu), and Acbz-MeCys (StBu) at the N-terminus. ) Bands were observed as main products (in FIG.
  • RNA sequence GGGUUAACUUUAAGAAGGAGAUAUACAUAUGACUCGUACUAAGGCUUACUGGAGUCUUCCGGGUGACGACGACUAAGCUUCG
  • tRNAfMet amino-acylated with N-methylcysteine having a protecting group is added to a cell-free translation system for translation synthesis. went.
  • PURE system which is a reconstituted cell-free protein synthesis system derived from E. coli, was used.
  • a cell-free translation solution 1% (v / v) RNasein Ribonuclease inhibitor (Promega, N2111), 1 mM GTP, 1 mM ATP, 20 mM creatine phosphate, 50 mM HEPES-KOH pH 7.6, 100 mM potassium acetate, 10 mM magnesium acetate, 2 mM spermidine, 1 mM dithiothreitol, 0.5 mg / ml E.
  • a cell-free translation solution 1% (v / v) RNasein Ribonuclease inhibitor (Promega, N2111), 1 mM GTP, 1 mM ATP, 20 mM creatine phosphate, 50 mM HEPES-KOH pH 7.6, 100 mM potassium acetate, 10 mM magnesium acetate, 2 mM spermidine, 1 mM dithiothreitol, 0.5 mg / ml E.
  • ⁇ Detection by mass spectrometry> In order to mass-analyze peptides synthesized by cell-free translation system, MALDI-TOF MS was used. Specifically, 1 ⁇ M template mRNA (R-4) and Thr, Arg, Lys, Ala, Tyr, Trp, Ser, Leu, Pro, and Gly (each final concentration of 250 ⁇ M) are added to the above-described cell-free translation system.
  • tRNAfMet (Acbz-MeCys (StBu) -tRNAfMetCAU (compound AAtR-3), Acbz-D-MeCys (StBu) -tRNAfMetCAU (compound) was further prepared by aminoacylation of 2 or 25 ⁇ MN-methylcysteine analog. AAtR-4) and o-Acbz-MeCys (StBu) -tRNAfMetCAU (compound AAtR-5)) were added to the translation solution mixture and allowed to stand at 37 ° C. for 1 hour.
  • Tris (2-carboxyethyl) phosphine (TCEP) (final concentration 20 mM) was added to the obtained translation reaction product, and then allowed to stand at 37 ° C. for 1 hour.
  • the translation products were analyzed by MALDI-TOF MS using ⁇ -cyano-4-hydroxycinnamic acid (CHCA) as the matrix.
  • the gel after electrophoresis is dried using Clear Dry Quick Dry Starter KIT (TEFCO, 03-278), exposed to an imaging plate (GE Healthcare, 28-9564-75) for 24 hours, and bioanalyzer system ( (Typhoon FLA 7000, GE Healthcare) and detected by ImageQuantTL (GE Healthcare).
  • TEZ Clear Dry Quick Dry Starter KIT
  • GE Healthcare 28-9564-75
  • bioanalyzer system (Typhoon FLA 7000, GE Healthcare) and detected by ImageQuantTL (GE Healthcare).
  • the translation efficiency of the target peptide is the highest when the aminoacyl-tRNA concentration is 25 ⁇ M, and by-products Was found to have the lowest translation efficiency (Fig. 3-1).
  • the production ratio of the target peptide (peptide SEQ ID NO: Pep-12) and by-product (peptide SEQ ID NO: Pep-9) is 96:33 (control experiment) It shows the relative translation efficiency when the translation efficiency of the peptide initiated with formylmethionine (peptide SEQ ID NO: Pep-8) is taken as 100).
  • the production ratio of the target peptide (peptide SEQ ID NO: Pep-13) and by-product (peptide SEQ ID NO: Pep-9) was 56:22.
  • SEQ ID NO: D-2 (SEQ ID NO: 6) tRNAGluCTG (-CA) DNA sequence: GGCGTAATACGACTCACTATAGTCCCCTTCGTCTAGAGGCCCAGGACACCGCCCTCTGACGGCGGTAACAGGGGTTCGAATCCCCTAGGGGACGC
  • SEQ ID NO: D-3 (SEQ ID NO: 7) tRNAGluAAG (-CA) DNA sequence: GGCGTAATACGACTCACTATAGTCCCCTTCGTCTAGAGGCCCAGGACACCGCCCTAAGACGGCGGTAACAGGGGTTCGAATCCCCTAGGGGACGC
  • SEQ ID NO: R-2 (SEQ ID NO: 8) tRNAGluCUG (-CA) RNA sequence: GUCCCCUUCGUCUAGAGGCCCAGGACACCGCCCUCUGACGGCGGUAACAGGGGUUCGAAUCCCCUAGGGGACGC
  • SEQ ID NO: R-3 (SEQ ID NO: 9) tRNAGluAAG (-CA) RNA sequence: GUCCCCUUCGUCUAGAGGCCCAGGACACCGCCCUAAGACGGCGGUAACAGGGGUUCGAAUCCCCUAGGGGACGC
  • a translation solution containing the product was subjected to MS analysis, and the MS intensity of the target product, which is the same peptide compound, was compared to compare translation efficiency. In order to confirm the purity of the product, the MS intensity of the cleaved peptide contained in the product was compared.
  • cell-free translation solution 1% (v / v) RNasein Ribonuclease inhibitor (Promega, N2111), 1 mM GTP, 1 mM ATP, 20 mM creatine phosphate, 50 mM HEPES-KOH pH 7.6, 100 mM potassium acetate, 6 mM magnesium acetate, 2 mM spermidine, 1 mM dithiothreitol, 1.5 mg / ml E.
  • RNA sequence GGGUUAACUUUAAGAAGGAGAUAUACAUAUGUGCAGUUUUCCGAGUCAGAUUGUUUACACUGGUCGUCCGUAAGCUUCG
  • cell-free translation solution 1% (v / v) RNasein Ribonuclease inhibitor (Promega, N2111), 1 mM GTP, 1 mM ATP, 20 mM creatine phosphate, 50 mM HEPES-KOH pH 7.6, 100 mM potassium acetate, 6 mM magnesium acetate, 2 mM spermidine, 1 mM dithiothreitol, 1.5 mg / ml E.
  • RNA sequence GGGUUAACUUUAAGAAGGAGAUAUACAUAUGAGUUUUCCGAGUCAGAUUGUUUACACUGGUCGUCCGUAAGCUUCG
  • the translation synthesis and translation system for peptides having a cysteine at the N-terminal using the initiation read-through method was PURE system, a reconstructed cell-free protein synthesis system derived from E. coli.
  • cell-free translation solution 1% (v / v) RNasein Ribonuclease inhibitor (Promega, N2111), 1 mM GTP, 1 mM ATP, 20 mM creatine phosphate, 50 mM HEPES-KOH pH 7.6, 100 mM potassium acetate, 6 mM magnesium acetate, 2 mM spermidine, 1 mM dithiothreitol, 1.5 mg / ml E.
  • strength of the target object and the cleaved peptide which were translationally synthesized is shown in FIG.
  • the total value of the MS intensities of the respective cleaved peptides is represented.
  • cell-free translation solution 1% (v / v) RNasein Ribonuclease inhibitor (Promega, N2111), 1 mM GTP, 1 mM ATP, 20 mM creatine phosphate, 50 mM HEPES-KOH pH 7.6, 100 mM potassium acetate, 6 mM magnesium acetate, 2 mM spermidine, 1 mM dithiothreitol, 1.5 mg / ml E.
  • Tables 14 to 18 show the template mRNA sequence numbers used for the translation synthesis, the MS theoretical values of the translation synthesized products and cleaved peptides, and the measured values of MALDI-TOF MS. Moreover, the MS intensity
  • the initiation suppression method shows a stronger MS intensity of the target product, and the cleavage.
  • the MS intensity of the peptide was observed weaker. That is, it was proved that the initiation suppression method is a method for efficiently translating and synthesizing a peptide containing a plurality of amino acid analogs having a cysteine at the N-terminus.
  • the cleaved peptide was cleaved before and after the introduction of translation of the amino acid analog, and it was shown that the initiation suppression method can translate and synthesize a peptide containing a plurality of amino acid analogs with high purity.
  • Example 5 Synthesis of an amide-cyclized peptide by native chemical ligation after translational synthesis of a peptide having NMe cysteine having a protecting group at the N-terminus, deprotecting the protecting group 5-1.
  • Translation synthesis of peptides with NMe cysteine with a protecting group at the N-terminus and an active ester in the side chain of the amino acid at the C-terminal side, and native chemical ligation and desulfurization after deprotecting the protecting group of the translated peptide Synthesis of Amide Cyclized Peptide Using the Initiation Suppression Method As shown in the following reaction formula, a peptide having Acbz-MeCys (StBu) at the N-terminus was translated and synthesized, and then tris (2-carboxyethyl) phosphine (TCEP) was synthesized.
  • StBu Acbz-MeCys
  • the amide cyclized peptide was synthesized by deprotection of Acbz, native chemical ligation, and desulfurization reaction. Specifically, in native chemical ligation using MeCys as a substrate, an equilibrium exists between the thiolactone form produced from thioester exchange and the NCL amide form produced from the subsequent SN exchange, and two mixtures are obtained. . The mixture was subjected to a desulfurization reaction, and the NCL amide compound was desulfurized to bias the equilibrium and proceed the reaction to obtain the desired cyclic peptide. Therefore, the reaction conditions were set so that the peptide obtained from translational synthesis was continuously converted to synthesize the desired amide cyclized peptide. The obtained reaction mixture was subjected to mass spectrometry by MALDI, and it was confirmed that each reaction proceeded and the target amide cyclized peptide was obtained.
  • the template mRNA sequence used for translational synthesis is shown in Table 19 below.
  • PURE system a reconstituted cell-free protein synthesis system derived from E. coli. Specifically, cell-free translation solution (1% (v / v) RNasein Ribonuclease inhibitor (Promega, N2111), 1 mM GTP, 1 mM ATP, 20 mM creatine phosphate, 50 mM HEPES-KOH pH 7.6, 100 mM potassium acetate, 6 mM magnesium acetate, 2 mM spermidine, 1 mM dithiothreitol, 1.5 mg / ml E.
  • RNasein Ribonuclease inhibitor Promega, N21111
  • 1 mM GTP 1 mM ATP
  • 20 mM creatine phosphate 20 mM creatine phosphate
  • 50 mM HEPES-KOH pH 7.6 100 mM potassium acetate, 6 mM magnesium acetate, 2 mM spermidine, 1 mM dithiothreitol
  • 150 mM TCEP cyclization reaction reagent solution is pH 7.0 TCEP solution (500 mM, 12 ⁇ L), pH 8.3 Tris solution (2 M, 3 ⁇ L), pH 8.0 EDTA solution (500 mM, product number 14362-24, 5 ⁇ L, nacalai) ) And an aqueous potassium hydroxide solution (200 mM, 20 ⁇ L). Further, pH 7.0 TCEP solution (500 mM, 7 ⁇ L) and glutathione (GSH) solution (250 mM, 1 ⁇ L) were added to the cyclization reaction solution (7 ⁇ L), and the mixture was allowed to stand at 42 ° C.
  • pH 7.0 TCEP solution 500 mM, 7 ⁇ L
  • GSH glutathione
  • RNA stability evaluation under post-translational modification conditions RNA is stable under each reaction condition in which the peptide obtained from translational synthesis can be continuously converted to synthesize the desired amide cyclized peptide. An experiment was conducted to confirm this. 6-1. Preparation of mRNA-puromycin linker ligation product for evaluation of stability under post-translational modification conditions A DNA library (SEQ ID NO: D-16) prepared by the method described in the literature (Patent Document WO2013 / 100132) was used as a template.
  • T7 RiboMAX TM Express Large Scale RNA Production System (Promega Corporation, P1320) mRNA (SEQ ID NO: R-16) were prepared by in vitro transcription using was purified using RNeasy MinElute kit (Qiagen Inc.). 6 ⁇ M mRNA (SEQ ID NO: R-16) was added to 9 ⁇ M puromycin linker (Sigma) (SEQ ID NO: C-1), 1X T4 RNA ligase reaction buffer (New england bio lab.), 1 mM ATP, 10% DMSO. The ligation reaction was carried out at 37 ° C.
  • NNN GTAATACGACTCACTATAGGGTTAACTTTAAGAAGGAGATATACATATGTGC
  • RNA SEQ ID NO: R-16 (SEQ ID NO: 29) GGGUUAACUUUAAGAAGGAGAUAUACAUAUGUGC (PPP) 9 UAGCCGACCGGCACCGGCACCGGCGAUAGGGCGGCGGGGACAAA
  • PPP GGGUUAACUUUAAGAAGGAGAUAUACAUAUGUGC
  • UUU, UUG, CUA, AUU, GUU, CCG, ACU, GCU, UAC, CAU, CAG, GAA, UGG, CGG, AGU, AGG, GGU appear randomly Means that.
  • (PP) 9 is schematically that are meant (AUU) 9 not mean only 17 9 diversity by selecting, for example, from 17 different results that it is bound any PPP is 9 times It is shown as an example.
  • mRNA-puromycin linker ligation product (SEQ ID NO: R-17) (SEQ ID NO: 31) GGGUUAACUUUAAGAAGGAGAUAUACAUAUGUGC (PPP) 9 UAGCCGACCGGCACCGGCACCGGCGAUAGGGCGGCGGGGACAAACCCGTCCCCGCCGCCCT [Spacer18] [Spacer18] [Spacer18] [Spacer18] [Spacer18] CC [Puromycin]
  • a buffer solution (1 mM GTP, 1 mM ATP, 20 mM creatine phosphate, 50 mM HEPES-KOH pH 7.6, 100 mM potassium acetate, 9 mM acetic acid containing 1 ⁇ M mRNA-puromycin linker ligation product (SEQ ID NO: R-17).
  • Magnesium, 2 mM spermidine, 1 mM dithiothreitol, 0.1 mM 10-HCO-H4folate (60 ⁇ L) was mixed with 150 mM TCEP cyclization reagent solution (15 ⁇ L) and allowed to stand at 37 ° C. for 1 hour.
  • the 150 mM TCEP cyclization reagent solution has pH 7.0 TCEP solution (500 mM, 12 ⁇ L), pH 8.3 Tris solution (2 M, 3 ⁇ L), pH 8.0 EDTA solution (500 mM, product number 14362-24, 5 ⁇ L, nacalai), An aqueous solution of potassium hydroxide (200 mM, 20 ⁇ L) was mixed to prepare an Acbz deprotected cyclization solution.
  • pH 7.0 TCEP solution 500 mM, 75 ⁇ L
  • glutathione (GSH) solution 250 mM, 10.7 ⁇ L
  • VA-044 2,2 ′ -Azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] dihydrochloride (VA-044) solution (1M, 42.9 ⁇ L) and aqueous potassium hydroxide solution (1M, 10.7 ⁇ L) were mixed at 42 ° C. It was left for 3 hours. Thereafter, purification was performed using RNeasy MinElute kit (Qiagen) to obtain a solution of mRNA-puromycin linker ligation product, and then analysis by electrophoresis was performed. (FIG. 7, lane 1).
  • mRNA-puromycin linker ligation product was purified using the RNeasy MinElute kit (Qiagen) in the same manner as described above, prepared as a solution not subjected to desulfurization reaction conditions, and used for migration comparison (FIG. 7, lane 2). ). Further, as a standard solution, a 0.5 ⁇ M mRNA-puromycin linker ligation product (SEQ ID NO: R-17) solution not subjected to the reaction conditions was used for migration comparison (FIG. 7, lane 3). As a marker, TrackIt 10 bp ladder (Life Technologies, product number 10488-019) was used (FIG. 7, lane 4).
  • RNA does not decompose and exists stably in a series of reaction conditions of deprotection reaction of Acbz group, amide cyclization reaction by native chemical ligation, and subsequent desulfurization reaction.
  • tert-butyl 2-bromoacetate (0.006 ml, 0.040 mmol) was added and stirred at room temperature for 16.5 hours, and then the reaction solution was concentrated under reduced pressure to obtain a concentrated residue.
  • the obtained concentrated residue was dissolved in DCM (1 ml), the mixture was cooled in an ice bath, and TFA (1 ml) was added. The reaction mixture was stirred at room temperature for 60 minutes, and then the reaction solution was concentrated under reduced pressure. Under a nitrogen atmosphere, DMF (0.40 mL) was added to a mixture of the obtained concentrated residue and (4-nitrophenyl) 4-azidobenzyl carbonate (62.9 mg, 0.20 mmol) at room temperature.
  • N-((((4-azidobenzyl) oxy) carbonyl) -N- (2- (tert-butyldisulfanyl) ethyl) glycine compound nk32
  • DIPEA N-diisopropylethylamine
  • the obtained concentrated residue was dissolved in DCM (1 ml), the mixture was cooled in an ice bath, and TFA (1 ml) was added. The reaction mixture was stirred at room temperature for 15 minutes, and then the reaction solution was concentrated under reduced pressure. Under a nitrogen atmosphere, DMF (0.4 mL) was added to a mixture of the obtained concentrated residue and carbonic acid (4-nitrophenyl) 4-azidobenzyl (62.9 mg, 0.20 mmol) at room temperature. After the mixture was cooled in an ice bath, triethylamine (139 ⁇ L, 1.00 mmol) was added. The reaction mixture was stirred at 35 ° C.
  • reaction solution was concentrated under reduced pressure and purified by reverse phase silica gel column chromatography (0.1% formic acid aqueous solution / 0.1% formic acid acetonitrile solution) to obtain (2S, 4R) -1-((((9H-fluorene-9 -Yl) methoxy) carbonyl) -4- (methyldisulfanyl) pyrrolidine-2-carboxylic acid (compound nk43) (77.8 mg, 95%) was obtained.
  • LCMS (ESI) m / z 416 (M + H) + Retention time: 0.87 minutes (analysis condition SQDFA05)
  • the obtained concentrated residue was dissolved in acetonitrile (1.6 mL), and N, N-diisopropylethylamine (0.14 mL, 0.80 mmol) was added. After cooling the mixture to ⁇ 20 degrees, chloromethyl chloroformate (51.6 mg, 0.400 mmol) was added. The reaction mixture was stirred at 0 ° C. for 30 minutes, water (7.2 ⁇ L, 0.40 mmol) was added, and the reaction mixture was stirred at room temperature for 10 minutes, and then the reaction solution was concentrated under reduced pressure. The resulting concentrated residue was dissolved in acetonitrile (1.6 mL) and tetrabutylammonium azide (569 mg, 2.00 mmol) was added.
  • Example 8 Synthesis of aminoacyl-tRNA for translation initiation having a protecting group at the amino group 8-1.
  • Aminoacyl-tRNA synthesis for introducing an amino acid analog at the N-terminus 50 ⁇ M Transcription tRNAfMetCAU (-CA) (SEQ ID NO: R-1) (20 ⁇ l) and 10 ⁇ ligation buffer (500 mM HEPES-KOH pH 7.5, 200 mM MgCl2) ( 4 ⁇ l), 10 mM ATP (4 ⁇ l), and Nuclease free water (5.6 ⁇ l) were added, heated at 95 ° C. for 2 minutes, and then allowed to stand at room temperature for 5 minutes to refold tRNA.
  • -CA Transcription tRNAfMetCAU
  • Example 9 9-1 Translation synthesis of peptides having amino acids with amino groups and thiol groups at the N-terminus using the initiation suppression method In the same way as in 3-2 above, the amino suppression and thiol groups are protected using the initiation suppression method, respectively.
  • Translation synthesis was performed by adding tRNAfMet in which the amino acid having a group was aminoacylated to a cell-free translation system.
  • PURE system a reconstituted cell-free protein synthesis system derived from E. coli, was used.
  • cell-free translation solution 1% (v / v) RNasein Ribonuclease inhibitor (Promega, N2111), 1 mM GTP, 1 mM ATP, 20 mM creatine phosphate, 50 mM HEPES-KOH pH 7.6, 100 mM potassium acetate, 10 mM magnesium acetate, 2 mM spermidine, 1 mM dithiothreitol, 0.5 mg / ml E.
  • ⁇ Detection by mass spectrometry> In order to mass-analyze peptides synthesized by cell-free translation system, MALDI-TOF MS was used. Specifically, 1 ⁇ M template mRNA (R-4) and Thr, Arg, Lys, Ala, Tyr, Trp, Ser, Leu, Pro, and Gly (each final concentration of 250 ⁇ M) are added to the above-described cell-free translation system.
  • tRNAfMet (Acbz- (tBuSSEt) Gly-tRNAfMetCAU (compound AAtR-10), Acbz- (tBuSSEt) ⁇ Ala-tRNAfMetCAU) in which amino acids each having a protecting group at the amino group and thiol group are aminoacylated.
  • the translation products were analyzed by MALDI-TOF MS using ⁇ -cyano-4-hydroxycinnamic acid (CHCA) as the matrix.
  • CHCA ⁇ -cyano-4-hydroxycinnamic acid
  • -tRNAfMetCAU (compound AAtR-10), Acbz- (tBuSSEt) ⁇ Ala-tRNAfMetCAU (compound AAtR-11), Acbz- ⁇ hCys (StBu) -tRNAfMetCAU (compound AATR-12), Acbz-Pro (SSMe) -tRNAfMtCAU (tAAfMtCAU) -13), Azoc- (tBuSSEt) GABA-tRNAfMetCAU (compound AATR-14) (final concentration 25 ⁇ M) was added to the translation solution mixture and allowed to stand for 1 hour at 37 ° C. Also, as a control experiment, for starting translation.
  • the gel after electrophoresis is dried using Clear Dry Quick Dry Starter KIT (TEFCO, 03-278), exposed to an imaging plate (GE Healthcare, 28-9564-75) for 24 hours, and bioanalyzer system ( (Typhoon FLA 7000, GE Healthcare) and detected by ImageQuantTL (GE Healthcare).
  • TEZ- (tBuSSEt) Gly the production ratio of the target peptide (peptide SEQ ID NO: Pep-66) and by-product (peptide SEQ ID NO: Pep-9) was 96:10 (formylmethionine as a control experiment).
  • the initiation suppression method is used to have an Acbz-Cys (StBu) at the N-terminus and a Cys-Pro-HOGly sequence and a side chain amino group as shown in the following reaction formula
  • a peptide having a lysine with a translation was synthesized.
  • a cyclic peptide was synthesized by a cyclization reaction by native chemical ligation, and then a branched peptide was synthesized by a subsequent second reaction.
  • PURE system a reconstituted cell-free protein synthesis system derived from E. coli. Specifically, cell-free translation solution (1% (v / v) RNasein Ribonuclease inhibitor (Promega, N2111), 1 mM GTP, 1 mM ATP, 20 mM creatine phosphate, 50 mM HEPES-KOH pH 7.6, 100 mM potassium acetate, 10 mM magnesium acetate, 2 mM spermidine, 1 mM dithiothreitol, 1.5 mg / ml E.
  • RNasein Ribonuclease inhibitor Promega, N21111
  • 1 mM GTP 1 mM ATP
  • 20 mM creatine phosphate 20 mM creatine phosphate
  • 50 mM HEPES-KOH pH 7.6 100 mM potassium acetate, 10 mM magnesium acetate, 2 mM spermidine, 1 mM dithiothreitol
  • coli MRE600 RNase negative -derived tRNA (Roche), 4 ⁇ g / ml creatine kinase, 3 ⁇ g / ml myokinase, 2 unit / ml inorganic pyrophosphatase, 1.1 ⁇ g / ml nucleoside diphosphate kinase, 0.6 ⁇ M methionyl tRNA transformylase, 0.26 ⁇ M EF-G, 0.24 ⁇ M RF2, 0.17 ⁇ M RF3, 0.5 ⁇ M RRF, 2.7 ⁇ M IF1,0 4 ⁇ M IF2, 1.5 ⁇ M IF3, 40 ⁇ M EF-Tu, 44 ⁇ M EF-Ts, 1.2 ⁇ M ribosome, 0.73 ⁇ M AlaRS, 0.03 ⁇ M ArgRS, 0.38 ⁇ M AsnRS, 0.13 ⁇ M AspRS, 0.02 ⁇ M CysRS, 0.
  • the TCEP solution (1M) was prepared by mixing TCEP hydrochloride (73.2 mg, 0.256 mmol) and an aqueous potassium hydroxide solution (8M, 128 ⁇ L) using Nuclease free water.
  • the generation of branched peptides was confirmed by MALDI-TOF MS (FIG. 10-2, lower figure).
  • the MS intensity ratio of the target branched peptide (Pep-73), by-product (Pep-74) and cyclic peptide (Pep-71) was 85: 9: 6.
  • Example 11 Construction of Display Library Cyclized by Amide Cyclization Using Initiation Suppression Method and Panning of Target-Binding Peptide Using the initiation suppression method, a cyclic peptide display library was prepared and panned to perform GTPase. Experiments were conducted to obtain binding peptides for KRas (KRAS).
  • reaction solution was purified by reverse phase silica gel column chromatography (0.05% trifluoroacetic acid aqueous solution / 0.05% trifluoroacetic acid acetonitrile) to give the title compound (compound nk58, Pen-MePhe (4-Cl) -pCpA). (119 mg, 46%, 2 steps) was obtained.
  • LCMS (ESI) m / z 928 (M ⁇ H) ⁇ Retention time: 0.52 minutes (analysis condition SQDFA05)
  • a DNA library was constructed by the method described in a randomized double-stranded DNA library patent document (WO2013 / 100132A1) encoding a peptide library .
  • a TTT, TTG, CTA, ATT, GTT, CCG, ACT, GCT, TAC, CAT, CAG, TGG, CGG, AGT, AGG, and GGT codons that appear repeatedly 9 times were prepared.
  • Translation solution used for panning has the following composition. 1 mM GTP, 1 mM ATP, 20 mM creatine phosphate, 50 mM HEPES-KOH pH 7.6, 100 mM potassium acetate, 10 mM magnesium acetate, 2 mM spermidine, 1 mM dithiothreitol, 0.5 mg / ml E.
  • E. coli tRNA Ala1B 3 ⁇ M purified E. coli tRNA His QUG (Nucleic Acids Res. 2010 Apr; 38 (6): e89. Purification)
  • 250 ⁇ M glycine 250 ⁇ M isoleucine, 250 ⁇ M proline, 250 ⁇ M threonine, 250 ⁇ M tryptophan, 250 ⁇ M lysine, 5 mM N-methylvaline, 5 mM N-methylserine, 5 mM N-methylalanine, 5 mM N-methylphenylalanine, 250 ⁇ M 3-fluorotyrosine, 5 mM N-methylhistidine
  • Elongator aminoacylated tRNA mixture shown in Table 23. Furthermore, it prepared by adding any one of Initiator aminoacylated tRNA (Table 24).
  • the present invention is useful in providing a peptide having a drug-like cyclic portion containing a plurality of amino acid analogs, a complex of the peptide and a nucleic acid, and a display library of the complex.
  • a display library constructed using the present invention it is possible to synthesize peptides with higher efficiency than a display library obtained by a conventional technique.
  • a display library constructed using the present invention is expected to contain more diverse compounds than a display library obtained by a conventional method. Therefore, by using the method of the present invention, the probability of acquiring more various drug-like hit compounds is further increased.

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Abstract

チオール基をアミノ基近傍に有し、そのチオール基とアミノ基に特定の保護基を導入したアミノ酸残基をN末端に有するペプチドを、イニシエーション・サプレッション法により翻訳すると、アミノ酸翻訳反応の開始確率が向上するうえ、切断ペプチドの生成が抑制され、翻訳効率と純度が向上することが明らかとなった。また、当該ペプチドにおいて、アミド結合による環化反応を効率的に進行させることが可能であることが明らかとなった。これらの知見に基づき、非天然アミノ酸を多複数含むペプチドであってアミド結合による環化部位を有するペプチドと核酸の複合体の新たな製造方法が見出された。

Description

チオール基をアミノ基近傍に有するアミノ酸をN末端に持つ非環状ペプチド-核酸複合体、そのライブラリー、およびそれから誘導される環状ペプチド-核酸複合体ライブラリーの製造方法
 本発明は、チオール基をアミノ基近傍に有するアミノ酸がN末端に配置された、アミノ酸類縁体を複数含むペプチド、当該ペプチドと核酸複合体の効率的な翻訳手法の構築に関する。また本発明は、複数のアミノ酸類縁体を含む環状部を有するペプチド、当該ペプチドと核酸の複合体およびそれを含むライブラリーの製造方法に関する。
 従来の低分子化合物からではヒット化合物の取得が困難な分子を標的とする創薬を可能とする技術として、近年、分子量500~2000の中分子化合物を用いた創薬が注目されている。中分子化合物のひとつであるペプチドは一般に代謝安定性や膜透過性が低いとされてきた。
 しかし、シクロスポリンAに代表される環状ペプチドや、N-メチルアミノ酸、D-アミノ酸等のアミノ酸類縁体を含むペプチドにおいて、代謝安定性や膜透過性が向上することが明らかとなってきている(非特許文献1~3)。さらに、中分子ペプチドのドラッグライクネス(druglikeness、代謝安定性と膜透過性が優れた性質)を満たすために必要な条件(例えば、総アミノ酸数の範囲、N-置換アミノ酸数、ペプチドの脂溶性)が明らかとなってきている(特許文献1)。
 そこで、膜透過性と代謝安定性の要件を満たす中分子環状ペプチドからなるライブラリーを構築し、ディスプレイライブラリー技術により、その中から薬効を有するペプチド(ヒット化合物)を選択し、その構造最適化を行えれば、中分子創薬を効率化できると考えられる。
 近年、多様なペプチドを有するライブラリーとしてmRNAディスプレイ法によるライブラリーの研究が進んでいる。この技術によれば1012の種類の多様な化合物を含むライブラリーを短期間で創出することが可能である。また最近、再構成無細胞翻訳系を利用したアミノ酸類縁体を含むペプチド調製法が報告され、アミノ酸類縁体を含む環状ペプチドのディスプレイ用ライブラリーが作製された例も報告されている(特許文献2、非特許文献4、5)。
 しかし、従来の方法により作製される、チオエーテル結合により環化されたペプチドは、一般的に酸化代謝を受けやすいことを考慮すると(非特許文献6)、代謝安定性において改善の余地が残されている。
 その一方、特許文献1にて報告されているアミド結合により環化されたペプチドライブラリーは、先述のチオエーテル環化部位を有するペプチドライブラリーと比べて膜透過性と代謝安定性に優れる。
 アミド環化部位を有するペプチドライブラリーを構築する方法の1つとして、N末端にシステインまたはシステイン類縁体を持ち、C末端側のアミノ酸の側鎖に活性エステルを持つペプチドを翻訳してネイティブケミカルライゲーションを用いて環化させる方法がある(特許文献1)。
 その環化ペプチド前駆体であるN末端にシステインまたはシステイン類縁体を持つペプチドを翻訳合成するには以下の3つの方法が報告されている(特許文献1)。
 第1に、ホルミルメチオニンで開始されたペプチドのN末端アミノ酸もしくはN末端側ペプチドを、システインの直前で酵素によって切断し、システインをN末端に有するペプチドを合成する方法である。酵素の例としては、ペプチドデホルミラーゼ(PDF)とメチオニンアミノペプチダーゼ(MAP)を利用した方法が報告されている(非特許文献7)。
 第2に、再構築無細胞翻訳系を用い、予め系内からメチオニンを除き、かつN末端から2残基目にシステインあるいはシステイン類縁体を配置し、開始コドンであるメチオニンを読み飛ばして翻訳合成を行う方法(イニシエーションリードスルー(initiation read-through;iRT)法と定義する)である。
 第3に、メチオニンもしくは翻訳開始メチオニンtRNAを含まない再構築無細胞翻訳系に、予め開始用のtRNAとして、アミノ基またはチオール基が保護されていてもよいシステインあるいはシステイン類縁体をアミノアシル化して調製したアミノアシルtRNAを加えて翻訳合成を行う方法(イニシエーションサプレッション(Initiation suppression)法(iSP)法と定義する)である。
 特許文献1には、システインおよびシステイン類縁体が無保護である場合、そのアミノアシルtRNAを調製するのが困難であること、アミノ基の保護基としてペンテノイル(pentenoyl)基または6-ニトロベラトリルオキシカルボニル(NVOC)基を有するアミノアシルtRNAを用いたことが報告されている。
 一方、アミノ酸類縁体を複数含むペプチドを翻訳合成する方法として、予め人工的にアミノ酸類縁体をアミノアシル化したtRNAを調製し翻訳に使う方法と、天然型アミノアシルtRNA合成酵素(aminoacyl-tRNA synthetase、ARS)を利用して翻訳系中にてアミノ酸類縁体からアミノアシルtRNAを調製して翻訳導入する方法が知られている(非特許文献5,8,9)。これらは、翻訳導入部位に直接関与するアミノ酸類縁体のアミノアシルtRNAを利用した方法である。
 しかし、これらの方法を用いてアミノ酸類縁体を複数含むペプチドを翻訳合成しても、翻訳効率が高くない、あるいは生成物の純度が低下する課題が残されている。例えば、アミノ酸類縁体の導入点前後で切れたペプチド(これらを「切断ペプチド」と定義する)が生成する現象が知られている(非特許文献10)。
WO2013/100132 WO2008/117833
J. Chatterjee, et al., Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1331. J. E. Bock, et al., ACS Chem. Biol. 2013, 8, 488. K. Jpsephson, et al., Drug Discovery Today 2014, 19, 388-399. H. Suga et al., Chem. Bio. 2008, 15, 32. J. W. Szostak et al., J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 10469-10477 薬物代謝学 医療薬学・医薬品開発の基礎として 第3版 加藤隆一、鎌滝哲也、横井毅 編 Meinnel, T., et al. Biochimie (1993) 75, 1061-1075 M. C. T. Hartman et al., PLoS one, 2007, 10, e972. T. Kawakami, ACS Chem Biol., 8, 1205-1214, 2013 J. W. Szostak et al., J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 6131-6136
 本発明は、上述の課題を鑑みてなされたものであり、チオール基をアミノ基近傍に有するアミノ酸残基がN末端に配置された、アミノ酸類縁体を複数含むペプチドの効率的な翻訳手法を提供することを目的とする。また本発明は、複数のアミノ酸類縁体を含む環状部であってアミド結合による環化部位を有するペプチド、当該ペプチドと核酸の複合体およびそれを含むライブラリーの製造方法を提供することを目的とする。
 本発明者らは、翻訳の伸長反応に直接関与しないと想定されてきた翻訳の開始方法が、翻訳の下流におけるアミノ酸類縁体の翻訳効率と生成物の純度ならびに、不純物である切断ペプチドの生成に影響を与えることを明らかにした。この事実は、通常の評価法(すなわち、N末端以外は天然型アミノ酸から構成されるペプチドでの評価)で検出することはできず、複数のアミノ酸類縁体が含まれるペプチドでの評価によって初めて可能となった。
 即ち本発明者らは、ペプチドやペプチドと核酸の複合体に様々な官能基が共存する中、チオール基をアミノ基近傍に有するアミノ酸残基であって、チオール基とアミノ基の両方が選択的かつ定量的に脱保護可能な特定の保護基で保護されたアミノ酸残基をN末端に有するペプチドを、iSP法により翻訳したところ、当該翻訳反応の開始確率が向上するうえ、切断ペプチドの生成が抑制され、翻訳効率と純度が向上することを明らかにした。さらに本発明者らは、iSP法を用いて得られたペプチドおよび当該ペプチドと核酸の複合体のペプチド部位を効率的に環化できる、環化部位を有するペプチドおよび当該ペプチドと核酸の複合体の新たな製造方法を見出し、本発明に至った。
 すなわち、本発明は以下を含む。
〔1〕
 2以上のアミノ酸類縁体残基を含みかつ環状部を有するペプチド、当該ペプチドと核酸との複合体又は当該複合体を含むライブラリーの製造方法であって、
 第一の反応点を有する下記一般式(I)または下記一般式(II):
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000018
(式中、
 R1は、翻訳合成が可能なチオール基の保護基であり;
 R2、およびR3は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アラルキル基、またはシクロアルキル基であり、これらの基は置換されていてもよく、あるいはR2とR3は、それらが結合する原子と一緒になって環を形成し;あるいはR2またはR3は、R4およびそれらが結合する原子と一緒になって環を形成し、但しR2が、これが結合するN原子およびSP-1と一緒になってアジド基(-N)を形成する場合、上記の定義はR2に対して適用されず;
 R4は、アルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、アルキレンアリーレン、アルキレンヘテロアリーレン、アリーレンアルキレン、またはヘテロアリーレンアルキレンであり、これらの基は置換されていてもよく; 
 R11、およびR12は、それぞれ独立して、単結合、アルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、アルキレンアリーレン、アルキレンヘテロアリーレン、アリーレンアルキレン、またはヘテロアリーレンアルキレンであり、これらの基は置換されていてもよく;
 SP-1は、これが結合するN原子およびR2と一緒になってアジド基を形成するか、
以下の式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000019
(式中のP1は、単結合、アリーレン、またはヘテロアリーレンである)で表されるか、または以下の式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000020
(式中のP2は、アルキル、アリール、またはヘテロアリールである)で表される、アミノ基の保護基である)
で表されるアミノ酸残基をN末端に有し、かつその側鎖の1つに第二の反応点を有するアミノ酸残基をN末端から少なくとも4残基C末端側に有する非環状ペプチドをコードする核酸から翻訳して合成されるペプチド、または当該ペプチドと当該核酸との複合体において、第一の反応点と第二の反応点とを反応させて、アミド結合を形成させる工程を含む、方法。
〔2〕
 R1が、S-R23(ここで、R23はアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、またはアラルキルであり、これらの基は置換されていてもよい)、スルホネート(-SO )、およびチオスルホネート(-S )からなる群より選択される、〔1〕記載の方法。
〔3〕
 R23が、メチル、エチル、イソプロピル、tert―ブチル、フェニル、p-トリフルオロメチルフェニル、p-フルオロフェニル、ベンジル、またはフェネチルであり、これらの基は置換されていてもよい、〔2〕に記載の方法。
〔4〕
 R2、R3は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲンで置換されてもよいC1-C4アルキル、またはC1-C4アルコキシである、〔1〕~〔3〕のいずれか一項に記載の方法。
〔5〕
 R4が、以下:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000021
(式中、R13~R18は、それぞれ独立して、水素原子、置換されてもよいアルキル、または置換されてもよいアルコキシである)からなる群より選択される、〔1〕~〔4〕のいずれか一項に記載の方法。
〔6〕
 R13~R18が、それぞれ独立して、水素原子またはメチルである、〔5〕に記載の方法。
〔7〕
 R11およびR12がそれぞれ独立して、単結合であるか、または以下:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000022
(ここでR13'~R18'は、それぞれ独立して、水素原子、置換されてもよいアルキル、または置換されてもよいアルコキシである)からなる群より選択される、〔1〕~〔6〕のいずれか一項に記載の方法。
〔8〕
 R13'~R18'が、それぞれ独立して、水素原子またはメチル基である、〔7〕に記載の方法。
〔9〕
 一般式(I)で表されるアミノ酸残基が、以下の一般式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000023
(式中、
 R1~R4およびSP-1は、それぞれ〔1〕に記載のR1~R4およびSP-1と同意義を表し、
 R13'~R16'は、それぞれ〔7〕に記載のR13'~R16'と同意義を表す。)
のいずれかで表されるアミノ酸残基であるか、または、
 一般式(II)で表されるアミノ酸残基が、以下の一般式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000024
(式中、
 R1、R4およびSP-1は、それぞれ〔1〕に記載のR1、R4およびSP-1と同意義を表し、
 R13'~R18'は、それぞれ〔7〕に記載のR13'~R18'と同意義を表す。)
のいずれかで表されるアミノ酸残基である、〔1〕~〔8〕のいずれか一項に記載の方法。
〔10〕
 一般式(I)で表されるアミノ酸残基が、以下の一般式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000025
(式中、
 R1~R3およびSP-1は、それぞれ〔1〕に記載のR1~R3およびSP-1と同意義を表し;
 R13~R16は、それぞれ〔5〕に記載のR13~16と同意義を表し;
 R13'~R16'は、それぞれ〔7〕に記載のR13'~R16'と同意義を表し;あるいはR2は、R13、R14、R15またはR16およびそれらが結合する原子と一緒になって環を形成し、但しR2が、これが結合するN原子およびSP-1と一緒になってアジド基(-N)を形成する場合、上記の定義はR2に対して適用されない)のいずれかで表されるアミノ酸残基であるか、または、
 一般式(II)で表されるアミノ酸残基が、以下の一般式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000026
(式中、
 R1およびSP-1は、それぞれ〔1〕に記載のR1およびSP-1と同意義を表し;
 R13~R18は、それぞれ〔5〕に記載のR13~R18と同意義を表し;
 R13'~R18'は、それぞれ〔7〕に記載のR13'~R18'と同意義を表す。)
のいずれかで表されるアミノ酸残基である、〔1〕~〔9〕のいずれか一項に記載の方法。
〔11〕
 SP-1が、4-アジドベンジルオキシカルボニル(p-Acbz)、2-アジドベンジルオキシカルボニル(o-Acbz)、アジドメトキシカルボニル(Azoc)、フェニルジスルファニルエチルオキシカルボニル(Phdec)、2-ピリジルジスルファニルエチルオキシカルボニル(Pydec)、もしくは2-(t-ブチルジスルファニル)エチルオキシカルボニル(Tbeoc)であるか、またはSP-1は、これが結合するN原子およびR2と一緒になってアジド基を形成する、〔1〕~〔10〕のいずれか一項に記載の方法。
〔12〕
 側鎖の1つに第二の反応点を有するアミノ酸残基が、以下の一般式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000027
(式中、
 R2"、R3"は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、またはシクロアルキルであり、これらの基は置換されていてもよく、あるいはR2"とR3"は、それらが結合する原子と一緒になって環を形成し;あるいはR2"またはR3"は、R26およびそれらが結合する原子と一緒になって環を形成し;
 R25は水酸基であるか、またはそれが結合するCOと共に活性エステルを形成し;
 R26は、アルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、アリーレンアルキレン、またはヘテロアリーレンアルキレンであり、これらの基は置換されていてもよい)
で表される、〔1〕~〔11〕のいずれか一項に記載の方法。
〔13〕
 R26が、以下:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000028
(式中、R13"~R18"は、それぞれ独立して、水素原子、置換されてもよいアルキル、または置換されてもよいアルコキシである)からなる群より選択される、〔1〕~〔12〕のいずれか一項に記載の方法。
〔14〕
 側鎖の1つに第二の反応点を有するアミノ酸残基が、以下の一般式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000029
(式中、
 R2"は、〔12〕に記載のR2"と同意義を表し;
 R3"は、水素原子、または置換されてもよいC1-C4アルキル基であり;
 R27は、水素原子、置換されてもよいアルキル基、置換されてもよいアルケニル基、置換されてもよいアルキニル基、置換されてもよいアリール基、置換されてもよいヘテロアリール基、置換されてもよいシクロアルキル基、置換されてもよいアラルキル基の中から選択される)
で表される、〔1〕~〔13〕のいずれか一項に記載の方法。
〔15〕
 側鎖の1つに第二の反応点を有するアミノ酸残基が、以下の一般式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000030
(式中、
 R2"は、〔12〕に記載のR2"と同意義を表し;
 R3"は、水素原子、または置換されてもよいC1-C4アルキル基であり;
 R28およびR29は、それぞれ独立して、水素原子、置換されてもよいC1-C6アルキル基、置換されてもよいC2-C6アルケニル基、置換されてもよいC2-C6アルキニル基、置換されてもよいアリール基、置換されてもよいヘテロアリール基、置換されてもよいアラルキル基、または置換されてもよいシクロアルキル基であり;
 R27は、水素原子、置換されてもよいアルキル基、置換されてもよいアルケニル基、置換されてもよいアルキニル基、置換されてもよいアリール基、置換されてもよいヘテロアリール基、置換されてもよいシクロアルキル基、置換されてもよいアラルキル基の中から選択される)
で表される、〔1〕~〔14〕のいずれか一項に記載の方法。
〔16〕
 環状部に存在する-SH基を脱硫する工程をさらに含む、〔1〕~〔15〕のいずれか一項に記載の方法。
〔17〕
 環状部を有するペプチドと核酸との複合体が、ペプチドと核酸との間にリンカーを有する、〔1〕~〔16〕のいずれか一項に記載の方法。
〔18〕
 ペプチドが、メチオニン、メチオニルtRNA合成酵素(MetRS)、メチオニン用翻訳開始tRNA、フォルミルドナー、メチオニルtRNAトランスフェラーゼの少なくとも1つを含まない無細胞翻訳系において翻訳して合成される、〔1〕~〔17〕のいずれか一項に記載の方法。
〔19〕
下記一般式(IA)または下記一般式(IIA)で表される化合物:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000031
(式中、R1~R4、R11、R12、およびSP-1は、それぞれ〔1〕のR1~R4、R11、R12、およびSP-1と同意義を表す)。
〔20〕
 下記一般式(IB)または下記一般式(IIB)で表される化合物:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000032
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000033
(式中、R1~R4、R11、R12、およびSP-1は、それぞれ〔1〕のR1~R4、R11、R12、およびSP-1と同意義を表し、R30はHまたは水酸基を表す)。
〔21〕
 〔19〕記載の化合物とtRNAが結合してなるアミノアシルtRNA。
〔22〕
 第一の反応点を有する下記一般式(I)または下記一般式(II)で表される、アミノ酸残基をN末端に有し、かつその側鎖の1つに第二の反応点を有するアミノ酸残基をN末端から少なくとも4残基C末端側に有する非環状ペプチド、または当該ペプチドと核酸との複合体:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000034
(式中、R1~R4、R11、R12、およびSP-1は、それぞれ〔1〕のR1~R4、R11、R12、およびSP-1と同意義を表す)。
〔23〕
 非環状ペプチドが、第一の反応点を有する下記一般式(I)または下記一般式(II):
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000035
(式中、R1~R4、R11、R12、およびSP-1は、それぞれ〔1〕のR1~R4、R11、R12、およびSP-1と同意義を表す)で表されるアミノ酸残基をN末端に有し、かつその側鎖の1つに第二の反応点を有するアミノ酸残基をN末端から少なくとも4残基C末端側に有する非環状ペプチドをコードする核酸から翻訳して合成する工程を含む方法によって得られる、〔22〕記載のペプチド又は複合体。
〔24〕
 〔22〕もしくは〔23〕記載のペプチド又は複合体を用いて、2以上のアミノ酸類縁体残基を含みかつ環状部を有するペプチド、当該ペプチドと核酸との複合体又はそのライブラリーを製造する方法。
〔25〕
 一般式(I)で表されるアミノ酸残基が、以下の式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000036
(式中、R1、R2、およびSP-1は、それぞれ〔1〕のR1、R2、およびSP-1と同意義を表す)。
のいずれかで表されるアミノ酸残基であるか、または
 一般式(II)で表されるアミノ酸残基が、以下の式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000037
(式中、
 R1は、-S-R23であり、
 R23は、C1-C20アルキル、置換されていてもよいフェニル、または置換されていてもよいベンジルであり、
 SP-1は、p-Acbz、o-Acbz、またはAzocである)
のいずれかで表されるアミノ酸残基である、〔1〕~〔18〕のいずれか一項に記載の方法。
〔26〕
 一般式(I)で表されるアミノ酸残基が、以下の式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000038
(式中、R1、およびSP-1は、それぞれ〔1〕のR1、およびSP-1と同意義を表し、R2は水素原子、またはアルキル基であり、アルキル基は置換されていてもよい)
のいずれかで表されるアミノ酸残基であるか、または、
 一般式(II)で表されるアミノ酸残基が、以下の式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000039
(式中、
 R1は、-S-R23であり、
 R23は、メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、t-ブチル、またはsec-ブチルであり、
 SP-1は、p-Acbz、o-Acbz、またはAzocである)
のいずれかで表されるアミノ酸残基である、〔1〕~〔18〕および〔25〕のいずれか一項に記載の方法。
〔27〕
 2以上のアミノ酸類縁体残基を含みかつ環状部を有するペプチド、当該ペプチドと核酸との複合体又は当該複合体を含むライブラリーの製造方法であって、以下の(a)および(b)に記載の工程を含む方法:
(a)第一の反応点を有する下記一般式(I)または下記一般式(II):
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000040
(式中、
 R1は、翻訳合成が可能なチオール基の保護基であり;
 R2、およびR3は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、またはシクロアルキルであり、これらの基は置換されていてもよく、あるいはR2とR3は、それらが結合する原子と一緒になって環を形成し;あるいはR2またはR3は、R4およびそれらが結合する原子と一緒になって環を形成し、但しR2が、これが結合するN原子およびSP-1と一緒になってアジド基(-N)を形成する場合、上記の定義はR2に対して適用されず;
 R4は、アルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、アルキレンアリーレン、アルキレンヘテロアリーレン、アリーレンアルキレン、またはヘテロアリーレンアルキレンであり、これらの基は置換されていてもよく; 
 R11、およびR12は、それぞれ独立して、単結合、アルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、アルキレンアリーレン、アルキレンヘテロアリーレン、アリーレンアルキレン、またはヘテロアリーレンアルキレンであり、これらの基は置換されていてもよく;
 SP-1は、これが結合するN原子およびR2と一緒になってアジド基を形成するか、
以下の式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000041
(式中のP1は、単結合、アリーレン、またはヘテロアリーレンである)で表されるか、または以下の式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000042
(式中のP2は、アルキル、アリール、またはヘテロアリールである)で表される、アミノ基の保護基である)
で表されるアミノ酸残基をN末端に有し、かつその側鎖の1つに第二の反応点を有するアミノ酸残基をN末端から少なくとも4残基C末端側に有する非環状ペプチド、または当該ペプチドと核酸との複合体を、当該ペプチドをコードする核酸から翻訳して合成する工程、および
(b)工程(a)で得られる非環状ペプチド、または当該ペプチドと核酸との複合体から一般式(I)中のR1およびSP-1を除去し、第一の反応点と第二の反応点とを反応させてアミド結合を形成させる工程を含む、方法。
 本発明により、アミノ酸類縁体を複数含むペプチド、当該ペプチドと核酸の複合体を、切断ペプチドの生成を抑制して高い収率と純度で翻訳合成し、かつ効率的に環化することが可能となる。
 その結果、アミノ酸類縁体を複数含むドラックライクな環状部を有するペプチド、当該ペプチドと核酸の複合体、および当該複合体のディスプレイライブラリーが提供される。本発明を用いて構築したディスプレイライブラリーは、従来の手法よりもアミノ酸類縁体を多数含むペプチドを高い効率で翻訳合成できるので、より多彩なドラックライクなヒット化合物を取得する確率がさらに高まる。
 また、本発明を用いればL-システインのみならず、D-システインや、LまたはD-Nメチルシステインを含む、チオール基をアミノ基近傍に有するアミノ酸残基を、N末端に翻訳導入することが可能となる。そのため、より多様性の高いドラッグライクなディスプレイライブラリーを提供することが可能となる。
 さらに本発明によるmRNAディスプレイライブラリーから得られたヒット化合物は、既に優れた膜透過性と代謝安定性を有しているので、医薬品としての最適化を効率良く実施することが可能である。
図1は、N末端にp-Acbz保護されたシステイン類縁体を持つ翻訳合成ペプチドの電気泳動による確認を示す図である。 図2-1は、p-Acbz保護されたN-メチルシステインの翻訳合成ペプチドのMALDI TOF MSによる確認を示す図である。 図2-2は、p-Acbz保護されたN-メチル-D-システインの翻訳合成ペプチドのMALDI TOF MSによる確認を示す図である。 図2-3は、o-Acbzまたはp-Acbz保護されたN-メチルシステインの翻訳合成ペプチドのMALDI TOF MSによる確認を示す図である。 図3-1は、Acbz保護されたN-メチルシステインの翻訳合成ペプチドの電気泳動による確認を示す図である。 図3-2は、o-Acbzまたはp-Acbz保護されたN-メチルシステインの翻訳合成ペプチドの電気泳動による確認を示す図である。 図4は、Initiation suppression法とinitiation read-through法のそれぞれの翻訳の開始方法を用いて同じペプチドを翻訳合成した際のMALDI-TOF MS分析の結果を示す図である。Initiation read-through法とInitiation suppression法を比較すると、 Initiation suppression法は目的物のMS強度がより強く観測された。また切断ペプチドのMS強度はより弱く観測され、それぞれのMS強度は目的物と比較して1/20以下であった。 図5は、それぞれの翻訳開始方法によってアミノ酸類縁体を複数含むペプチドを翻訳合成した際に得られた目的物と副生成物である切断ペプチドのMS強度を示す図である。切断ペプチドMS強度を示すグラフは、複数の切断ペプチドが観測された場合、それらのMS強度の合計値を表している。Initiation read-through法とInitiation suppression法を比較すると、 Initiation suppression法は目的物のMS強度がより強く観測され、切断ペプチドのMS強度はより弱く観測された。 図6-1は、N-末端に保護基を有するN-メチルシステインとC末端側のアミノ酸の側鎖に活性エステルを持つペプチドを翻訳合成した後に、N-メチルシステインの保護基を脱保護し、ネイティブケミカルライゲーションによる環化反応によって得られた化合物と、その後の脱硫反応によって得られたアミド環化ペプチドのマススペクトルを示した図である。 図6-2は、図6-1の続きを示す図である。 図6-3は、図6-2の続きを示す図である。 図6-4は、図6-3の続きを示す図である。 図6-5は、図6-4の続きを示す図である。 図6-6は、図6-5の続きを示す図である。 図7は、Acbz脱保護反応、ネイティブケミカルライゲーションによる環化反応、脱硫反応条件下におけるRNAの安定性を電気泳動により評価した結果を示す図である。 アミノ基がp-Acbz保護されたアミノ酸類縁体をN末端に翻訳導入したペプチドの電気泳動による確認を示す図である。 アミノ基とチオール基にそれぞれ保護基を有するアミノ酸類縁体をN末端に翻訳導入したペプチドの電気泳動による確認を示す図である。 N-末端にAcbz-Cys(StBu)を有しCys-Pro-HOGlyとC末端側のアミノ酸の側鎖に活性エステルを持つペプチドを翻訳合成した後にAcbz基、StBuをそれぞれ脱保護しネイティブケミカルライゲーションによる環化反応によって得られた環化ペプチドPep-71のマススペクトルを示した図である。 翻訳ペプチドからネイティブケミカルライゲーションによって合成した環状ペプチドPep-71を分枝反応条件に付した分枝ペプチドのマススペクトルを示した図である。上図は分枝反応条件改良する前、下図は改良した分岐反応条件に付したマススペクトルをそれぞれ示す。
<置換基等の定義>
 本明細書において、「アルキル」とは脂肪族炭化水素から任意の水素原子を1個除いて誘導される1価の基であり、骨格中にヘテロ原子または不飽和の炭素-炭素結合を含有せず、水素および炭素原子を含有するヒドロカルビルまたは炭化水素基構造の部分集合を有する。炭素鎖の長さnは1~20個の範囲である。アルキルとしては、たとえば、「C1-C6アルキル」が挙げられ具体的には、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、イソプロピル、t-ブチル基、sec-ブチル基、1-メチルプロピル基、1,1-ジメチルプロピル基、2,2-ジメチルプロピル、1,2-ジメチルプロピル、1,1,2-トリメチルプロピル、1,2,2-トリメチルプロピル、1,1,2,2-テトラメチルプロピル、1-メチルブチル、2-メチルブチル、3-メチルブチル、1,1-ジメチルブチル、1,2-ジメチルブチル、1,1-ジメチルブチル、1,2-ジメチルブチル、1,3-ジメチルブチル、2,2-ジメチルブチル、2,3-ジメチルブチル、3,3-ジメチルブチル、1-エチルブチル、2-エチルブチル、イソペンチル、ネオペンチル等が挙げられる。
 本明細書において「アルケニル」とは、少なくとも1個の二重結合(2個の隣接SP2炭素原子)を有する1価の基である。二重結合および置換分(存在する場合)の配置によって、二重結合の幾何学的形態は、エントゲーゲン(E)またはツザンメン(Z)、シスまたはトランス配置をとることができる。アルケニルとしては、直鎖状または分枝鎖状のものが挙げられ、内部オレフィンを含む直鎖などを含む。好ましくはC2-C10アルケニル、さらに好ましくはC2-C6アルケニルが挙げられる。
 このようなアルケニルとして、具体的には、たとえば、ビニル、アリル、1-プロペニル、2-プロペニル、1-ブテニル、2-ブテニル(シス、トランスを含む)、3-ブテニル、ペンテニル、ヘキセニルなどが挙げられる。
 本明細書において「アルキニル」は、少なくとも1個の三重結合(2個の隣接SP炭素原子)を有する、1価の基である。直鎖状または分枝鎖状のアルキニルが挙げられ、内部アルキレンを含む。好ましくはC2-C10アルキニル、さらに好ましくはC2-C6アルキニルが挙げられる。
 アルキニルとしては具体的には、たとえば、エチニル、1-プロピニル、プロパルギル、3-ブチニル、ペンチニル、ヘキシニル、3-フェニル-2-プロピニル、3-(2'-フルオロフェニル)-2-プロピニル、2-ヒドロキシ-2-プロピニル、3-(3-フルオロフェニル)-2-プロピニル、3-メチル-(5-フェニル)-4-ペンチニルなどが挙げられる。
 本明細書において「シクロアルキル」とは、飽和または部分的に飽和した環状の1価の脂肪族炭化水素基を意味し、単環、ビシクロ環、スピロ環を含む。好ましくはC3-C10シクロアルキルが挙げられる。シクロアルキルとしては具体的には、たとえば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、ビシクロ[2.2.1]ヘプチルなどが挙げられる。
 本明細書において「アリール」とは1価の芳香族炭化水素環を意味し、好ましくはC6-C10アリールが挙げられる。アリールとしては具体的には、たとえば、フェニル、ナフチル(たとえば、1-ナフチル、2-ナフチル)などが挙げられる。
 本明細書において「ヘテロアリール」とは、環を構成する原子中に好ましくは1~5個のヘテロ原子を含有する芳香族性の環の1価の基を意味し、部分的に飽和されていてもよい。環は単環、または2個の縮合環(たとえば、ベンゼンまたは単環へテロアリールと縮合した2環式ヘテロアリール)であってもよい。環を構成する原子の数は好ましくは5~10である(5員-10員ヘテロアリール)。
 ヘテロアリールとしては具体的には、たとえば、フリル、チエニル、ピロリル、イミダゾリル、ピラゾリル、チアゾリル、イソチアゾリル、オキサゾリル、イソオキサゾリル、オキサジアゾリル、チアジアゾリル、トリアゾリル、テトラゾリル、ピリジル、ピリミジル、ピリダジニル、ピラジニル、トリアジニル、ベンゾフラニル、ベンゾチエニル、ベンゾチアジアゾリル、ベンゾチアゾリル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾオキサジアゾリル、ベンゾイミダゾリル、インドリル、イソインドリル、インダゾリル、キノリル、イソキノリル、シンノリニル、キナゾリニル、キノキサリニル、ベンゾジオキソリル、インドリジニル、イミダゾピリジルなどが挙げられる。
 本明細書において「アリールアルキル(アラルキル)」とは、アリールとアルキルを共に含む基であり、例えば、前記アルキルの少なくとも一つの水素原子がアリールで置換された基を意味し、好ましくは、「C5-C10アリールC1-C6アルキル」が挙げられる。たとえば、ベンジルなどが挙げられる。
 本明細書において「アルキレン」は、前記「アルキル」からさらに任意の水素原子を1個除いて誘導される二価の基を意味し、アルキレンとしては好ましくはC1-C2アルキレン、C1-C3アルキレン、C1-C4アルキレン、C1-C5アルキレン、C1-C6アルキレンが挙げられる。アルキレンとして具体的には、たとえば、メチレン、1,2-エチレン、1,1-エチレン、1,3-プロピレン、テトラメチレン、ペンタメチレン、ヘキサメチレンなどが挙げられる。
 本明細書において「アリーレン」は、前記アリールからさらに任意の水素原子を1個除いて誘導される2価の基を意味する。アリーレンは、単環でも縮合環でもよい。環を構成する原子の数は特に限定されないが、好ましくは6~10である(C6-10アリーレン)。アリーレンとして具体的には、たとえば、フェニレン、ナフチレンなどが挙げられる。
 本明細書において「ヘテロアリーレン」は、前記ヘテロアリールからさらに任意の水素原子を1個除いて誘導される2価の基を意味する。ヘテロアリーレンは、単環でも縮合環でもよい。環を構成する原子の数は特に限定されないが、好ましくは5~10である(5員~10員ヘテロアリーレン)。ヘテロアリーレンとして具体的には、ピロールジイル、イミダゾールジイル、ピラゾールジイル、ピリジンジイル、ピリダジンジイル、ピリミジンジイル、ピラジンジイル、トリアゾールジイル、トリアジンジイル、イソオキサゾールジイル、オキサゾールジイル、オキサジアゾールジイル、イソチアゾールジイル、チアゾールジイル、チアジアゾールジイル、フランジイルおよびチオフェンジイルなどが挙げられる。
 本明細書において「アルキレンアリーレン」とは、前記アルキレンと前記アリーレンとが任意の位置で結合した2価の基であって、基本骨格側にアルキレンが結合した基を意味する。アルキレンアリーレンとして具体的には、-C1-C6アルキレン-C6-C10アリーレンなどが挙げられる。
 本明細書において「アリーレンアルキレン」とは、前記アリーレンと前記アルキレンとが任意の位置で結合した2価の基であって、基本骨格側にアリーレンが結合した基を意味する。アリーレンアルキレンとして具体的には、-C6-C10アリーレン-C1-C6アルキレンなどが挙げられる。
 本明細書において「アルキレンヘテロアリーレン」とは、前記アルキレンと前記ヘテロアリーレンとが任意の位置で結合した2価の基であって、基本骨格側にアルキレンが結合した基を意味する。アルキレンヘテロアリーレンとして具体的には、-C1-C6アルキレン-5員-10員ヘテロアリーレンなどが挙げられる。
 本明細書において「ヘテロアリーレンアルキレン」とは、前記ヘテロアリーレンと前記アルキレンとが任意の位置で結合した2価の基であって、基本骨格側にヘテロアリーレンが結合した基を意味する。ヘテロアリーレンアルキレンとして具体的には、-5員-10員ヘテロアリーレン-C1-C6アルキレンなどが挙げられる。
 本明細書において、「活性エステル」とは、アミノ基と反応してアミド結合を生成するカルボニルを含む基であって、該カルボニルに、たとえばOBt、OAt、OSu、OPfp、SR1などが結合した基であり、アミンとの反応を促進しうる基である。
 「反応補助基」とは、望みの位置で選択的に反応を起こさせるために、結合させる官能基の近傍に導入されて、該官能基を結合反応に対して活性化する基であり、たとえば、カルボニルとアミンを反応させるため、カルボニルとアミン側のいずれか、あるいは両方に反応補助基を導入させることができる。このような反応補助基は、結合反応とともに、あるいは結合反応後に脱離させることもできる。
<ペプチド、ペプチドと核酸の複合体>
・環状部を有するペプチド、当該ペプチドと核酸の複合体
 本発明において、環状部を有するペプチド、当該ペプチドと核酸の複合体の環状部は、翻訳合成された後のペプチド、当該ペプチドと核酸の複合体をアミド化反応に供することにより形成される。本発明において、ペプチドと核酸の複合体のペプチドの部分を、「ペプチド部位」と記載する場合がある。また、本発明において、「核酸」にはDNAとmRNAが含まれる。
 また、翻訳合成後、アミド化反応により環状部が形成されたペプチド、当該ペプチドと核酸の複合体のペプチド部位をさらに化学修飾して得られるペプチド、ペプチドと核酸の複合体も、本発明のペプチド、ペプチドと核酸の複合体に含まれる。
 スキームAに例示されるとおり、本発明のペプチド、ペプチドと核酸の複合体は直鎖部を有していてもよい。ペプチド、ペプチド部位のアミド結合の数(アミノ酸の数・長さ)は特に限定されないが、直鎖部を有する場合、環状部と直鎖部を併せて30残基以内が好ましい。直鎖部の数は特に限定されないが、1または2以上の直鎖部を有していてもよい。最終的に得られる環状ペプチドが高い膜透過性を獲得するためには、環状部と直鎖部を併せた総アミノ酸数は13残基以下であることが好ましい。高い代謝安定性を獲得するためには、総アミノ酸数が9以上であることが好ましい。膜透過性と代謝安定性の両立(ドラッグライクネス)を考慮すると環状部を構成するアミノ酸の数は5~12であることが好ましく、5~11であることがより好ましく、7~11であることがさらに好ましく、9~11であることが特に好ましい。直鎖部のアミノ酸の数(ユニットの数)は0~8であることが好ましく、0~3であることがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000043
 スキームAは、本発明のペプチドと核酸の複合体のうち、(環化前後の)ペプチド部位を説明したスキームである。白丸(○)ユニット(交差ユニット)、黒丸(●)ユニット(環状部主鎖ユニット)、四角(■)ユニット(直鎖部主鎖ユニット)、三角(▲)ユニット(環化N末端ユニット)はそれぞれペプチド部位を構成するアミノ酸を意味する。それぞれのユニットは同一のアミノ酸であっても、異なるアミノ酸であってもよい。
 ここで、ユニットとは、翻訳合成後環化前のアミノ酸、環化後のアミノ酸、環化後の化学修飾が完了した時点でのアミノ酸のいずれかを意味する。環化後の化学修飾が完了した時点でのアミノ酸には、1つのtRNAによって翻訳されたアミノ酸が、翻訳後の化学修飾により、化学変換や骨格変換されたアミノ酸が含まれる。
 環状部とは、スキームAにおいては、1つの三角ユニットと8つの黒丸ユニットおよび1つの白丸ユニットからなる部位であり、直鎖部とは6つの四角ユニットからなる部位である。スキームAの曲線部分が翻訳後に環化される部位(翻訳後環化部)であり、この部分はアミド結合にて結合される。
 本発明のペプチドまたはペプチド部位は、スキームAに記載の三角ユニットや交差ユニットに反応性官能基を要求するため、三角ユニットや交差ユニットには必ずしもドラッグライクなアミノ酸が選択されない。また、本発明においては、環状部は、2以上のアミノ酸類縁体残基を含むことが好ましい。
 また、本発明のペプチド、ペプチドと核酸の複合体は、スキームAに沿って、三角ユニットと交差ユニットとを環化した後、例えば、分子内環化反応をさらに行うことにより、2つの直鎖部(直鎖部1および直鎖部2)を有する環状ペプチドを得ることができる(WO2013/100132参照)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000044
 本明細書において「翻訳合成」とは、ペプチドまたはペプチド部位をコードする核酸(たとえば、DNA、RNA)から、該ペプチドまたはペプチド部位を翻訳して合成すること意味する。翻訳とは、リボゾームの作用によってmRNAを鋳型にアミド結合反応を繰り返すことによって直鎖ペプチドを得る工程である。
 本明細書において「翻訳後修飾」とは、翻訳後にリボゾームの作用以外で自動的にあるいは試薬を添加させて生じさせる化学反応を意味し、例えば環化反応、脱硫反応、脱保護反応を挙げることができる。
 本発明において、環化前のペプチドまたはペプチド部位における三角ユニット(環化前N末端ユニット)には、チオール基をアミノ基近傍に有するアミノ酸残基であって、チオール基とアミノ基の両方が保護基によって保護されたものを利用することができる。このようなアミノ酸残基として、具体的には、一般式(I):
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000045
または一般式(II):
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000046
で表されるアミノ酸残基が挙げられる。
 本発明において、環化前のペプチドまたはペプチド部位における交差ユニットには、三角ユニットのアミノ酸が有する官能基(第一の反応点)と、アミド結合によって環化できる官能基(第二の反応点)を側鎖に有するアミノ酸が用いられる。交差ユニットでは、主鎖のアミノ基、カルボキシル基が翻訳合成での他のアミノ酸残基との共有結合形成に使用され、かつ第三の官能基が翻訳後環化に必要であるため、合計3つ以上の官能基を有する必要がある。この中で、翻訳後の環化反応には、交差ユニットの側鎖部位の官能基が用いられる。
 交差ユニットは、環化可能な位置であれば、環化前ペプチド部位中の任意の位置に組み込むことが可能であるが、環化、もしくは環化後の翻訳後修飾が施された後の環状部のアミノ酸数が5~12となるような位置に組み込むことが好ましく、5~11となる位置に組み込むことがより好ましい。すなわち本発明においては、交差ユニットは、三角ユニットから少なくとも4アミノ酸残基(例えば、4、5、6、7、8、9または10アミノ酸残基)C末端側の位置に組み込むことが好ましい。
 このような交差ユニットとして具体的には、下記一般式(III)または(III-OH):
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000047
で表されるアミノ酸残基が挙げられる。
 黒丸ユニット、四角ユニットはアミノ酸より選択され、好ましくはドラッグライクなアミノ酸から選択される。
 本発明において「ドラッグライクなアミノ酸」とは、ドラッグライクなペプチド部位を構成するアミノ酸をいい、「アミノ酸」と同一の骨格、すなわち、α、βおよびγ-アミノ酸と同一の骨格を有するものをいう。具体的には、ドラッグライクなアミノ酸は、L型アミノ酸およびD型アミノ酸、α、α―ジアルキルアミノ酸などから選択される。好ましくは、主鎖アミノ基(NH基)の水素原子2つのうちの1つがメチルで置換されたものが挙げられ、当該メチルの水素原子のうち1つあるいは2つがさらにアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキルなどで置換されてもよいものが挙げられる。また、主鎖メチレン(-CH-)の水素原子のうち、1つあるいは2つがアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキルなどで置換されたもの、あるいは「ドラッグライクネスに寄与する置換基」が直接置換したものも含む。
 「ドラッグライクなアミノ酸」の上記の置換基は、「ドラッグライクネスに寄与する置換基」でさらに置換されていてもよい。ここで、「ドラッグライクネスに寄与する置換基」には、例えば、ヒドロキシル(-OH)、オキシ(-OR)、アミド(-NR-CO-R'もしくは-CO-NRR')、スルホニル(-SO-R)、スルフィニル(-SO-R)、ハロゲン、オキシアミノ(-NR-OR')、アミノオキシ(-O-NRR')、オキシカルボニル(-CO-OR)、チオカルボニル(-CO-SR)、チオール(-SH)、チオ(-SR)、1級アミノ(-NH)、2級アミノ(-NHR)あるいは3級アミノ(-NRR')、スルホニルアミノ(-NH-SO-R)、ボリル(-BRR')、ジオキシボリル(-B(OR)(OR'))、アジド(-N)、カルボキシカルボニル(-CO-COH)、ホスホリルカルボニル(-CO-PO(R)(R'))、カルボニルオキシアミノ(-NH-O-CO-R)などの中から選択される1つ以上の置換基が挙げられる。
 また「ドラッグライクなアミノ酸」には、ペプチドの側鎖部分(例えばD-チロシンにてヒット化合物が取得された場合には、そこから化学修飾させたD型のアミノ酸、β―アラニンにてヒット化合物が取得された場合には、そこから化学修飾させたβ―アミノ酸)、あるいはNメチルアミノ酸の化学変換によるN末端置換部分の構造を最適化した、化学的に合成し得る全てのアミノ酸も含まれる。
 本発明において「ドラッグライクネス」あるいは「ドラッグライク」とは、ペプチド部位が、少なくとも経口剤、あるいは、細胞内蛋白、核酸、膜蛋白の細胞内領域又は膜蛋白の膜貫通ドメインを標的とした場合に、医薬品として利用できる程度の膜透過性と代謝安定性を有することを意味する。
 本発明のペプチドまたはペプチド部位は、直鎖部がなくてもよいが、直鎖部を有することで、環状部を有するペプチドまたはペプチド部位の機能を強化することが可能である。例えば、あるレセプターとリガンドの結合を阻害するために前記ペプチドまたはペプチド部位を利用する場合、当該ペプチドまたはペプチド部位が直鎖部を有することで、直鎖部がない場合と比較して、当該ペプチドまたはペプチド部位の、レセプターあるいはリガンドに対する結合活性を高めることができる。そして、当該結合活性の増強により、レセプターとリガンドの結合阻害効果を高めることが可能である(WO2013/100132参照)。
 本発明において、ペプチドまたはペプチド部位を構成する「アミノ酸」は、「天然アミノ酸」でも「アミノ酸類縁体」でもよい。「アミノ酸」、「天然アミノ酸」、「アミノ酸類縁体」はそれぞれ、「アミノ酸残基」、「天然アミノ酸残基」、「アミノ酸類縁体残基」ということがある。
 「天然アミノ酸」とは、α-アミノカルボン酸(α-アミノ酸)であり、タンパク質に含まれる20種類のアミノ酸を指す。具体的にはGly、Ala、Ser、Thr、Val、Leu、Ile、Phe、Tyr、Trp、His、Glu、Asp、Gln、Asn、Cys、Met、Lys、Arg、Proを指す。
 「アミノ酸類縁体」は、非天然型アミノ酸(例えば、非天然型のα-アミノ酸、βアミノ酸、γ-アミノ酸)を含む。α-アミノ酸の場合、D型アミノ酸でもよく、α,α-ジアルキルアミノ酸でもよい。βやγ-アミノ酸の場合も、α-アミノ酸と同様に、任意の立体配置が許容される。アミノ酸類縁体の側鎖(主鎖メチレン)は特に制限されないが、水素原子の他にも例えば、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、シクロアルキルを有し得る。それぞれには1つ以上の置換基を有していてもよく、それら置換基は例えば、ハロゲン原子、N原子、O原子、S原子、B原子、Si原子、P原子を含む任意の官能基の中から選択することができる。例えば、本明細書において「ハロゲンを置換基に有していてもよいC1-C6アルキル」とは、1つ以上のハロゲン原子で置換された「C1-C6アルキル」を意味し、具体的には、例えば、トリフルオロメチル、ジフルオロメチル、フルオロメチル、ペンタプルオロエチル、テトラフルオロエチル、トリフルオロエチル、ジフルオロエチル、フルオロエチル、トリクロロメチル、ジクロロメチル、クロロメチル、ペンタクロロエチル、テトラクロロエチル、トリクロロエチル、ジクロロエチル、クロロエチル等が挙げられる。また、例えば「置換基を有していてもよいC5-C10アリールC1-C6アルキル」とは、「C5-C10アリールC1-C6アルキル」のアリールおよび/またはアルキルの少なくとも一つの水素原子が、置換基により置換された基を意味する。さらに、これら「置換基を2つ以上有している場合」は、例えば、S原子を含む官能基を有し、さらにその官能基がアミノやハロゲンなどの官能基を有していることも含む。
 アミノ酸類縁体の主鎖アミノ基は、非置換(NH基)でもよく、置換(即ち、NHR基:Rは置換基を有していてもよいアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、シクロアルキルを示し、またプロリンのようにN原子に結合した炭素鎖とα位の炭素原子とが環を形成していてもよい。該置換基は、側鎖の置換基と同様であり、例えば、ハロゲン、オキシ、ヒドロキシなどが挙げられる。)されていてもよい。さらに、これらの置換基の定義の中における「アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、シクロアルキル」は、前記の当該官能基の定義を準用する。例えば、本明細書において「アルコキシ」とは、水酸基の水素原子が前記アルキルで置換された基を意味し、例えば好ましい例として「C1-C6アルコキシ」が挙げられる。
 また、「アミノ酸類縁体」には、「アミノ酸」のアミノ基が水酸基に置き換わった、ヒドロキシカルボン酸も含まれる。当該ヒドロキシカルボン酸は、他のアミノ酸類縁体と同様に、様々な置換基を有していてもよい。ヒドロキシカルボン酸の立体配置はアミノ酸のL型、D型のいずれに対応するものでもよい。その側鎖は特に制限されないが、例えば置換されていてもよいアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、シクロアルキルなどの中から選択される。
 ハロゲン由来の置換基としては、フルオロ(-F)、クロロ(-Cl)、ブロモ(-Br)、ヨウド(-I)などが挙げられる。
 O原子由来の置換基としては、ヒドロキシル(-OH)、オキシ(-OR)、カルボニル(-C=O-R)、カルボキシル(-COH)、オキシカルボニル(-C=O-OR)、カルボニルオキシ(-O-C=O-R)、チオカルボニル(-C=O-SR)、カルボニルチオ基(-S-C=O-R)、アミノカルボニル(-C=O-NHR)、カルボニルアミノ(-NH-C=O-R)、オキシカルボニルアミノ(-NH-C=O-OR)、スルホニルアミノ(-NH-SO-R)、アミノスルホニル(-SO-NHR)、スルファモイルアミノ(-NH-SO-NHR)、チオカルボキシル(-C(=O)-SH)、カルボキシルカルボニル(-C(=O)-COH)が挙げられる。
 オキシ(-OR)の例としては、アルコキシ、シクロアルコキシ、アルケニルオキシ、アルキニルオキシ、アリールオキシ、ヘテロアリールオキシ、アラルキルオキシなどが挙げられる。
 カルボニル(-C=O-R)の例としては、ホルミル(-C=O-H)、アルキルカルボニル、シクロアルキルカルボニル、アルケニルカルボニル、アルキニルカルボニル、アリールカルボニル、ヘテロアリールカルボニル、アラルキルカルボニルなどが挙げられる。
 オキシカルボニル(-C=O-OR)の例としては、アルキルオキシカルボニル、シクロアルキルオキシカルボニル、アルケニルオキシカルボニル、アルキニルオキシカルボニル、アリールオキシカルボニル、ヘテロアリールオキシカルボニル、アラルキルオキシカルボニルなどが挙げられる。
(-C=O-OR)
 カルボニルオキシ(-O-C=O-R)の例としては、アルキルカルボニルオキシ、シクロアルキルカルボニルオキシ、アルケニルカルボニルオキシ、アルキニルカルボニルオキシ、アリールカルボニルオキシ、ヘテロアリールカルボニルオキシ、アラルキルカルボニルオキシなどが挙げられる。
 チオカルボニル(-C=O-SR)の例としては、アルキルチオカルボニル、シクロアルキルチオカルボニル、アルケニルチオカルボニル、アルキニルチオカルボニル、アリールチオカルボニル、ヘテロアリールチオカルボニル、アラルキルチオカルボニルなどが挙げられる。
 カルボニルチオ(-S-C=O-R)の例としては、アルキルカルボニルチオ、シクロアルキルカルボニルチオ、アルケニルカルボニルチオ、アルキニルカルボニルチオ、アリールカルボニルチオ、ヘテロアリールカルボニルチオ、アラルキルカルボニルチオなどが挙げられる。
 アミノカルボニル(-C=O-NHR)の例としては、アルキルアミノカルボニル、シクロアルキルアミノカルボニル、アルケニルアミノカルボニル、アルキニルアミノカルボニル、アリールアミノカルボニル、ヘテロアリールアミノカルボニル、アラルキルアミノカルボニルなどが挙げられる。これらに加えて、-C=O-NHR中のN原子と結合したH原子が、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキルでさらに置換された化合物が挙げられる。
 カルボニルアミノ(-NH-C=O-R)の例としては、アルキルカルボニルアミノ、シクロアルキルカルボニルアミノ、アルケニルカルボニルアミノ、アルキニルカルボニルアミノ、アリールカルボニルアミノ、ヘテロアリールカルボニルアミノ、アラルキルカルボニルアミノなどが挙げられる。これらに加えて-NH-C=O-R中のN原子と結合したH原子が、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキルでさらに置換された化合物が挙げられる。
 オキシカルボニルアミノ(-NH-C=O-OR)の例としては、アルコキシカルボニルアミノ、シクロアルコキシカルボニルアミノ、アルケニルオキシカルボニルアミノ、アルキニルオキシカルボニルアミノ、アリールオキシカルボニルアミノ、ヘテロアリールオキシカルボニルアミノ、アラルキルオキシカルボニルアミノなどが挙げられる。これらに加えて、-NH-C=O-OR中のN原子と結合したH原子がアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキルでさらに置換された化合物が挙げられる。
 スルホニルアミノ(-NH-SO-R)の例としては、アルキルスルホニルアミノ、シクロアルキルスルホニルアミノ、アルケニルスルホニルアミノ、アルキニルスルホニルアミノ、アリールスルホニルアミノ、ヘテロアリールスルホニルアミノ、アラルキルスルホニルアミノなどが挙げられる。これらに加えて、-NH-SO-R中のN原子と結合したH原子がアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキルでさらに置換された化合物が挙げられる。
 アミノスルホニル(-SO-NHR)の例としては、アルキルアミノスルホニル、シクロアルキルアミノスルホニル、アルケニルアミノスルホニル、アルキニルアミノスルホニル、アリールアミノスルホニル、ヘテロアリールアミノスルホニル、アラルキルアミノスルホニルなどが挙げられる。これらに加えて、-SO-NHR中のN原子と結合したH原子がアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキルでさらに置換された化合物が挙げられる。
 スルファモイルアミノ(-NH-SO-NHR)の例としては、アルキルスルファモイルアミノ、シクロアルキルスルファモイルアミノ、アルケニルスルファモイルアミノ、アルキニルスルファモイルアミノ、アリールスルファモイルアミノ、ヘテロアリールスルファモイルアミノ、アラルキルスルファモイルアミノなどが挙げられる。さらに、-NH-SO-NHR中のN原子と結合した2つのH原子はアルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、およびアラルキルからなる群より独立して選択される置換基で置換されていてもよく、またこれらの2つの置換基は環を形成しても良い。
 S原子由来の置換基として、チオール(-SH)、チオ(-S-R)、スルフィニル(-S=O-R)、スルホニル(-S(O)-R)、スルホ(-SOH)が挙げられる。
 チオ(-S-R)の例としては、アルキルチオ、シクロアルキルチオ、アルケニルチオ、アルキニルチオ、アリールチオ、ヘテロアリールチオ、アラルキルチオなどの中から選択される。
 スルフィニル(-S=O-R)の例としては、アルキルスルフィニル、シクロアルキルスルフィニル、アルケニルスルフィニル、アルキニルスルフィニル、アリールスルフィニル、ヘテロアリールスルフィニル、アラルキルスルフィニルなどが挙げられる。
 スルホニル(-S(O)-R)の例としては、アルキルスルホニル、シクロアルキルスルホニル、アルケニルスルホニル、アルキニルスルホニル、アリールスルホニル、ヘテロアリールスルホニル、アラルキルスルホニルなどが挙げられる。
 N原子由来の置換基として、アジド(-N、「アジド基」ともいう)、シアノ(-CN)、1級アミノ(-NH)、2級アミノ(-NH-R)、3級アミノ(-NR(R'))、アミジノ(-C(=NH)-NH)、置換アミジノ(-C(=NR)-NR'R")、グアニジノ(-NH-C(=NH)-NH)、置換グアニジノ(-NR-C(=NR''')-NR'R")、アミノカルボニルアミノ(-NR-CO-NR'R")が挙げられる。
 2級アミノ(-NH-R)の例としては、アルキルアミノ、シクロアルキルアミノ、アルケニルアミノ、アルキニルアミノ、アリールアミノ、ヘテロアリールアミノ、アラルキルアミノなどが挙げられる。
 3級アミノ(-NR(R'))の例としては、例えばアルキル(アラルキル)アミノなど、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキルなどの中からそれぞれ独立して選択される、任意の2つの置換基を有するアミノ基が挙げられ、これらの任意の2つの置換基は環を形成しても良い。
 置換アミジノ(-C(=NR)-NR'R")の例としては、N原子上の3つの置換基R、R'、およびR"が、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキルの中からそれぞれ独立して選択された基、例えばアルキル(アラルキル)(アリール)アミジノなどが挙げられる。
 置換グアニジノ(-NR-C(=NR''')-NR'R")の例としては、R,R'、R"、およびR'''が、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキルの中からそれぞれ独立して選択された基、あるいはこれらが環を形成した基などが挙げられる。
 アミノカルボニルアミノ(-NR-CO-NR'R")の例としては、R、R'、およびR"が、水素原子、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキルの中からそれぞれ独立して選択された基、あるいはこれらは環を形成した基などが挙げられる。
 B原子由来の置換基として、ボリル(-BR(R'))やジオキシボリル(-B(OR)(OR'))などが挙げられる。これらの2つの置換基RおよびR'は、アルキル、シクロアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキルなどの中からそれぞれ独立して選択されるか、あるいはこれらは環を形成してもよい。
 ペプチドまたはペプチド部位を構成する「アミノ酸」を構成する少なくとも1つの原子は、原子番号(陽子数)が同じで,質量数(陽子と中性子の数の和)が異なる原子(同位体)であってもよい。当該ペプチド部位を構成する「アミノ酸」に含まれる同位体の例としては、水素原子、炭素原子、窒素原子、酸素原子、リン原子、硫黄原子、フッ素原子、塩素原子などがあり、それぞれ、H、H、13C、14C、15N、17O、18O、31P、32P、35S、18F、36Cl等が含まれる。
 本発明において、N末端以外に利用できる非天然型アミノ酸(アミノ酸類縁体)を以下に例示するが、それらに限定されない。これらの非天然型アミノ酸の多くは側鎖が保護あるいは無保護、アミン部位が保護あるいは無保護の状態で購入することができる。購入できないものは、既知の方法によって合成することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000048
 非天然型アミノ酸として、以下のN-Meアミノ酸を用いることができる。
 N-メチルアラニン、N-メチルグリシン、N-メチルフェニルアラニン、N-メチルチロシン、N-メチル-3-クロロフェニルアラニン、N-メチル-4―クロロフェニルアラニン、N-メチル-4-メトキシフェニルアラニン、N-メチル-4-チアゾールアラニン、N-メチルヒスチジン、N-メチルセリン、N-メチルアスパラギン酸、
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000049
 非天然型アミノ酸として、以下のN-アルキルアミノ酸も用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000050
 非天然型アミノ酸として、以下のD型アミノ酸も用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000051
 非天然型アミノ酸として、以下のα,α-ジアルキルアミノ酸も用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000052
 非天然型アミノ酸として以下のアミノ酸も用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000053
<環状部を有するペプチド、当該ペプチドと核酸の複合体の製造方法>
 本発明の環状部を有するペプチド、当該ペプチドと核酸との複合体(ペプチド-核酸複合体)、またはペプチド-核酸複合体のライブラリーは、例えば以下に記載の工程を含む方法を利用して製造することが可能である。
1)アミノ酸残基により構成される非環状のペプチドまたはペプチド部位を、該ペプチドまたはペプチド部位をコードする核酸から翻訳して合成する工程であって、
 該非環状のペプチドまたはペプチド部位は、第一の反応点を有する下記一般式(I)または下記一般式(II):
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000054
で表されるアミノ酸残基をN末端に含み、側鎖の1つに第二の反応点を有するアミノ酸残基をC末端側に含む、工程;および
2)第一の反応点と、第二の反応点とを反応させ、アミド結合を形成させる工程
を含む、前記方法。
 本発明において、非環状のペプチドまたはペプチド部位の翻訳合成には、イニシエーションサプレッション(Initiation Suppression:iSP)法を利用する。通常の翻訳では、一般的に翻訳開始アミノ酸としてメチオニンがN末端アミノ酸として翻訳される。翻訳の開始には専用の「開始tRNA」があり、開始tRNAがメチオニン(原核生物ではホルミルメチオニン)と結合しリボソームに運ばれることによって、翻訳が開始され、N末端のアミノ酸がメチオニン(原核生物ではホルミルメチオニン)となる。これに対し、翻訳系内からメチオニンがアミノアシル化された開始tRNAを除去し(または生成されないにし)、予め調製した所望のアミノ酸がアミノアシル化された開始tRNAを代わりに翻訳系内に加えることによって、N末端に所望のアミノ酸を持つペプチドを翻訳合成することをイニシエーションサプレッション法という。アミノ酸類縁体のN末端導入ではアミノ酸の許容度が伸長時よりも高く、天然型アミノ酸と大きく構造の異なるアミノ酸、アミノ酸類縁体を利用することが知られている(非特許文献:J Am Chem Soc. 2009 Apr 15;131(14):5040-1.Translation initiation with initiator tRNA charged with exotic peptides.Goto Y, Suga H.)。
 第一の反応点を有する上記一般式(I)で表されるアミノ酸残基をN末端に含み、側鎖の1つに第二の反応点を有するアミノ酸残基をC末端側に含むペプチドは、それをコードする核酸を翻訳することによってiSP法により取得することができる。
 ペプチドまたはペプチド部位を構成するアミノ酸は、ドラッグライクなアミノ酸であることが好ましい。得られるペプチドまたはペプチド部位がドラッグライクなものとなるように、翻訳合成後にドラッグライクなアミノ酸となるように化学修飾してもよい。
<翻訳可能なアミノ酸のN末端への導入>
 本発明では、チオール基をアミノ基近傍に有し、チオール基とアミノ基がどちらとも保護されているアミノ酸残基(三角ユニット、例えば、保護基によって保護されたシステインやシステイン類縁体)をアミノアシル化した翻訳開始tRNAを用いて翻訳させることによってN末端を所望のアミノ酸として翻訳させることもできる。すなわち本発明は、第一の反応点を有する一般式(I)で表されるアミノ酸残基をN末端に含み、側鎖の1つに第二の反応点を有するアミノ酸残基をC末端側に含む非環状ペプチドの製造方法をも提供する。
 本発明においては、iSP法を使用することができる。すなわち、アミノアシル化したtRNAをメチオニン、フォルミルドナーもしくはメチオニルトランスフェラーゼを抜いた翻訳系に添加し、翻訳開始コドン(例えばAUG)に三角ユニットをコードさせて翻訳させることによって、N末端を三角ユニットとする環化前のペプチド部位又はペプチド部位ライブラリーを構築することができる。
 本発明における「システイン」とはL-システインを意味し、そのチオール基、アミノ基は保護基を有していないものを意味する。また「システイン類縁体」とは側鎖にチオールを有する、天然アミノ酸以外のアミノ酸であって、そのチオール基、アミノ基には保護基を有していないものを意味する(式(I)のR1、R2、SP-1が水素原子であるものに対応)。システイン類縁体の立体配置は任意であり、チオール基を有していれば側鎖の構造は特に限定されない。このような側鎖として、具体的には、例えば置換されていてもよいアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、シクロアルキルなどが挙げられる。置換基の数は1つに限定されず、2つ以上有していてもよい。
 アンチコドンがCAUでない翻訳開始tRNAと当該翻訳開始tRNAのアンチコドンに対応するコドンの様々な組み合わせを、翻訳開始tRNA及び開始コドンの組み合わせとして利用すると、N末端に多様性をもたせることが可能である。つまり、アンチコドンの異なる複数種類の翻訳開始tRNAに所望のシステインまたはシステイン類縁体をそれぞれアミノアシル化したアミノアシルtRNAを使用して、当該アミノアシルtRNAのアンチコドンに対応するコドンを開始コドンとしたmRNA又はmRNAライブラリーを翻訳させることによって、N末端残基が一種類に限定されない環化前のペプチド部位又はペプチド部位のライブラリーを作製することができる。具体的には例えば、Mayer C,et al. Anticodon sequence mutants of Escherichia coli initiator tRNA: effects of overproduction of aminoacyl-tRNA synthetases, methionyl-tRNA formyltransferase, and initiation factor 2 on activity in initiation.Biochemistry. 2003, 42, 4787-99.(CAU以外のアンチコドンを持つ開始tRNAの変異大腸菌によるf-Met以外のアミノ酸からの翻訳開始と同コドンを途中に含む蛋白の発現。)に記載の方法を用いて環化前のペプチド部位又はペプチド部位ライブラリーを作製することができる。
 以下に本発明のペプチドまたはペプチド部位おいて環状部を形成させる工程について説明する。交差ユニットの反応点とアミド結合を形成する三角ユニットの反応させたい基(反応点、例えばアミノ基)と、ペプチド部位を構成するアミノ酸残基の反応させたくない塩基性官能基との反応選択性を獲得するために、三角ユニットの反応点をより活性化させる手法が用いられる。このような手法として、具体的には反応点の近傍に反応補助基(例えば、チオール基)を有するアミノ酸をN末端に用いる。例えばシステインは、アミノ基のβ位にチオールを有することから、このようなアミノ酸に該当する。N末端としてシステインを用いる場合、スキームCに示されるとおり、システインのチオール基とアミノ基は、翻訳導入の過程では、どちらとも保護されているが、環化反応と同時にまたはそれに先立って脱保護反応により遊離のチオール基とアミノ基を生成させる。反応補助基を介した三角ユニットの反応点(例えば、アミノ基)と、交差ユニットの反応点(例えば、活性化されたカルボキシル基)との反応により、望みの位置でのアミド環化されたペプチドを得ることができる。得られた環状ペプチドの三角ユニットに含まれるチオール基は、TCEP(トリス(2-カルボキシルエチル)ホスフィン)とVA-044(2,2'-アゾビス-2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン二塩酸塩)などの適当な試薬を用いて、RNAが反応しない温和な反応条件で脱硫することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000055
 環化反応の好ましい反応条件として、pHは、好ましくは6.0以上9.2以下であり、より好ましくは7.0以上8.5以下である。反応温度は通常化学反応が実施できる範囲であれば特に限定されないが、好ましくは4℃~80℃であり、より好ましくは10℃~50℃である。副反応である空気による酸化反応(S-S形成反応)を抑制する目的で、トリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン(=TCEP)のような還元剤を添加することも可能である。TCEPを用いる場合、その使用量は特に限定されないが、反応性を高めるために1mM以上が好ましく、10mM以上100mM以下であることがより好ましい。
 脱硫反応の好ましい反応条件として、RNAを安定に存在させること、および加水分解を抑制させることを考慮すると、pHは、3.0以上9.2以下であることが好ましく、5.0以上8.5以下であることがより好ましい。反応温度は通常化学反応が実施できる範囲であれば特に限定されないが、4℃~80℃であることが好ましく、30℃~60℃であることがより好ましい。TCEPの使用量は特に限定されないが、反応性を高めるために10mM以上が好ましく、50mM以上2M以下であることがより好ましく、100mM以上500mM以下であることがさらに好ましい。またVA-044の使用量は特に限定されないが、反応性を高めるために10mM以上が好ましく、50mM以上2M以下がより好ましく、100mM以上500mM以下がさらに好ましい。反応は、PUREsystemなどの反応翻訳液中単独で実施してもよく、これにDMFやNMPなどの有機溶媒を添加してもよい。また、翻訳液をカラム精製などで精製した後に溶媒を変更して実施してもよい。
 三角ユニットとして用いることができる環化前のN末端アミノ酸残基は、以下の一般式(I)または一般式(II):
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000056
として表すことができる。
 前記一般式(I)または一般式(II)で表されるアミノ酸残基において、R1は、翻訳合成が可能なチオール基の保護基であり、翻訳合成液中で脱保護され、環化前に水素原子となるものであれば、特に限定されない。このような保護基として、具体的にはS-R23基、スルホネート(-SO )、チオスルホネート(-S )が挙げられる。R1が、スルホネートやチオスルホネートである場合、対カチオンは特に限定されないが、NaやKなどが挙げられる。R23は、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、またはアラルキルであり、これらの基は置換されていてもよい。R23として、具体的には、メチル、エチル、イソプロピル、tert―ブチル、フェニル、p-トリフルオロメチルフェニル、p-フルオロフェニル、ベンジル、フェネチルなどが挙げられる。S-R23基のような保護基は翻訳合成液中でゆっくりと脱保護されるため、積極的に脱保護条件を別途定める必要なく脱保護することができる。これらの保護基の採用によって、脱保護とアミド環化を1工程で実施することができる。脱保護には必要に応じて本明細書記載の様々な反応条件にて脱保護剤を添加することができる。
 R2、R3はドラッグライクなアミノ酸の側鎖の定義と同様に定義される。たとえば、R2、R3は、好ましくは、それぞれ独立して水素原子であるか、または置換基を有していてもよいアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、もしくはシクロアルキルである。あるいはR2とR3は、それらが結合する原子と一緒になって環を形成してもよく、またはR2もしくはR3は、R4およびそれらが結合する原子と一緒になって環を形成してもよい。その構造に含まれる立体配置は任意の配置を許容する。
 「R2とR3が結合する原子と一緒になって環を形成する」場合の例として、R2と、R2が結合するNと、R3と、R3が結合するCとを構成原子の一部として4~7員環を形成した、以下の構造が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000057
 「R2は、R4およびそれらが結合する原子と一緒になって環を形成する」場合の例として、R2と、R2が結合するNと、R4と、R4が結合するCとを構成原子の一部として5~7員環を形成した、以下の構造が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000058
 「R3は、R4およびそれらが結合する原子と一緒になって環を形成する」場合の例として、R3と、R4と、R3およびR4が結合するCとを構成原子の一部として3~7員環を形成した、以下の構造が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000059
 R2、R3としてさらに好ましくは、水素原子、C1-C4アルキル、C1-C4アルコキシ及び/またはハロゲンなどで置換されてもよいC1-C4アルキル、またはR2、R3、R4から選択された2つの部位で形成されるC5-C6員環である。なお、その構造に含まれる立体配置は任意の配置を許容する。
 R4は、S(硫黄)原子とアミノ酸部位を連結するユニットであり、例えばアルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、アルキレンアリーレン、アルキレンヘテロアリーレン、アリーレンアルキレン、およびヘテロアリーレンアルキレンからなる群より選択され、これらの基は置換されていてもよい。
 R4の代表的構造であるN-3~N-8を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000060
 S原子とアミノ酸部位とを、置換されていてもよいメチレン(N-3)、置換されていてもよいエチレン(N-4)、置換されていてもよいプロピレン(N-5)などの、置換されていてもよい1~5の炭素原子で連結させることができる。置換されていてもよいメチレン、エチレン、プロピレンの例としては、たとえば、R13がメチルでR14が水素原子である基や、R13もR14もメチルのように、ジアルキル化された基などが挙げられる。
 R13、R14、R15、R16、R17、R18も、R2又はR3と同様に定義され、例えば、水素原子、ハロゲン原子などで置換されてもよいアルキル、ハロゲン原子などで置換されてもよいアルコキシから選択されることが好ましい。これらの間で環構造を形成してもよい。より好ましくは、R13~R18は、水素原子、直鎖状もしくは分岐状のC1-C4アルキル、1またはそれ以上のフッ素原子で置換されていてもよいC1-C5アルコキシ、1またはそれ以上のフッ素原子、または1またはそれ以上のフッ素原子で置換されていてもよいC1-C5アルコキシで置換されていてもよいC1-C4アルキルであるか、またはR13~R18から選択された2つの部位とそれらが結合する原子で構成されるC3-C7員環を形成する。特に好ましくは、R13~R18は、水素原子またはメチルである。
 S原子とアミノ酸部位とを芳香環の炭素原子と直接連結させることもできる(N-6)。S原子とアミノ酸部位とをアラルキル構造で連結させることもできる(N-7、N-8)。N-7では、2つの結合部位のうち、どちらがアミノ酸部位側であっても、S原子側であってもよい。
 なお、N-6~N-8では、芳香環としてベンゼンが用いられているが、ベンゼン以外の芳香環(すなわち、芳香族複素環を含む様々な芳香環)を用いてもよく、また該芳香環はハロゲンやアルコキシやトリフルオロメチルなどの置換基により置換されていてもよい。
 R11およびR12もR4と同様の部分構造から選択される。例えばN-3、N-4、N-5、N-6、N-7、N-8型の構造から選択することができ、それぞれR13'からR18'の置換基を有する。また、R11およびR12は単結合でもよい。
 式(I)の好ましい構造式を、N-9、N-10、N-11に示す。N-9では、式(I)のR12が単結合である。N-10では、式(I)のR12部位が1炭素原子(N-3型に対応)である。N-11では、式(I)のR12が2炭素原子(N-4型に対応)である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000061
 式中のR1~R4は、それぞれ前記R1~R4の定義と同一であり、R13'~R16'はそれぞれ前記R13~R16の定義と同様であり、式中のSP-1は、後述のSP-1の定義と同一である。
 式(II)の好ましい構造式を、N-18、N-19、N-20に示す。N-18では、式(II)のR11部位が1炭素原子(N-3型に対応)である。N-19では、式(II)のR11が2炭素原子(N-4型に対応)である。N-20では、式(II)のR11が3炭素原子(N-5型に対応)である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000062
 式中のR1、R4は、それぞれ前記R1、R4の定義と同一であり、R13'~R18'はそれぞれ前記R13~R18の定義と同様であり、式中のSP-1は、後述のSP-1の定義と同一である。
 さらに、式(I)のより好ましい構造式を、N-12、N-13、N-14、N-15、N-16、N-17に示す。N-12では、N-9のR4が1炭素原子(N-3)である。N-13では、N―10のR4が1炭素原子(N-3)である。N-14では、N-11のR4が1炭素原子(N-3)である。N-15では、N-9のR4が2炭素原子(N-4)である。N-16では、N-10のR4が2炭素原子(N-4)である。N-17では、N-11のR4が2炭素原子(N-4)である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000063
 式中のR1~R3、およびR13~R16は、それぞれ前記R1~R3、およびR13~R16の定義と同一であり、式中のR13'~R16'は、それぞれ前記R13~R16の定義と同様であり、式中のSP-1は、後述のSP-1の定義と同一であり、
あるいはR2は、R13、R14、R15またはR16およびそれらが結合する原子と一緒になって環を形成し、但しR2が、これが結合するN原子およびSP-1と一緒になってアジド基(-N)を形成する場合、上記の定義はR2に対して適用されない
 さらに、式(II)のより好ましい構造式を、N-21~N-26に示す。N-21では、N-18のR4が2炭素原子(N-4)である。N-22では、N-19のR4が2炭素原子(N-4)である。N-23では、N-20のR4が2炭素原子(N-4)である。N-24では、N-18のR4が3炭素原子(N-5)である。N-25では、N-19のR4が3炭素原子(N-5)である。N-26では、N-20のR4が3炭素原子(N-5)である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000064
 式中のR1、およびR13~R18は、それぞれ前記R1、およびR13~R18の定義と同一であり、式中のR13'~R18'は、それぞれ前記R13~R18の定義と同様であり、式中のSP-1は、後述のSP-1の定義と同一である。
 環化前のペプチド部位の翻訳合成にiSP法を利用する本発明においては、環化前の三角ユニット(例えば、一般式(I)で表されるアミノ酸残基)中のアミノ基の保護基"SP-1")は、以下の3つ条件の全てを満たすことが好ましい。
(1)翻訳反応条件下でのアミノアシルtRNAの安定性を向上させること、
(2)翻訳効率を低下させないこと、
(3)脱保護反応時にmRNAには反応せずに望みの官能基のみが選択的に脱保護されること。
 このような3条件を満たす保護基として、還元的条件で脱保護される保護基が挙げられる。具体的には、例えばトリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP)、ジチオトレイトール(DTT)、VA-044(2,2'-アゾビス-2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン二塩酸塩)の存在下で脱保護可能な保護基である。
 ある態様において、SP-1は、以下の式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000065
で表すことができる。
 この場合、P1は、単結合、アリーレン、またはヘテロアリーレンなどから選択され、これらの基は、ハロゲンやアルコキシなどの置換基によりさらに置換されていてもよい。また、式中のカルボニル基のβ位に位置するメチレン基もまた置換されていてもよい。この態様における、SP-1の好ましい例として、4-アジドベンジルオキシカルボニル(p-Acbz)、2-アジドベンジルオキシカルボニル(o-Acbz)、アジドメトキシカルボニル(Azoc)などが挙げられる。
 別の態様において、SP-1は、以下の式:
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000066
で表すことができる。この場合、P2は、アルキル、アリール、またはヘテロアリールなどから選択され、これらの基はさらに置換されていてもよい。また、式中のカルボニル基のβ位および/またはγ位のメチレン基もまた置換されていてもよい。この態様における、SP-1の好ましい例として、フェニルジスルファニルエチルオキシカルボニル(Phdec)、2-ピリジルジスルファニルエチルオキシカルボニル(Pydec)、2-(t-ブチルジスルファニル)エチルオキシカルボニル基(Tbeoc)などが挙げられる。
 さらに別の態様において、N末端のアミノ酸残基が、一般式(I)で表される場合、SP-1は、自身が結合した窒素原子およびR2と一緒になってアジド(-N)を形成することができる。アジドは、アミン等価体として用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000067
 p-Acbz、o-Acbz、Azoc、Phdec、Pydec、Tbeocの具体的な構造を以下に示す。これらのうち、好ましくは、p-Acbz、o-Acbz、Azocである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000068
 さらに好ましい、式(I)の構造式と置換基を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000069
式中、
 R1は、-S-R23であり
 R23は、C1-C20アルキル、置換されていてもよいフェニル、または置換されていてもよいベンジルであり、
 R2は、ドラッグライクネスに寄与する置換基で置換されていてもよいC1-C6アルキルであり、
 SP-1は、p-Acbz、o-Acbz、またはAzocである。
 さらに好ましい、式(II)の構造式と置換基を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000070
式中、
 R1は、-S-R23であり
 R23は、C1-C20アルキル、置換されていてもよいフェニル、または置換されていてもよいベンジルであり、
 SP-1は、p-Acbz、o-Acbz、またはAzocである。
 よりさらに好ましい、式(I)の構造式と置換基を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000071
式中、
 R1は、-S-R23であり、
 R23は、メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、t-ブチル、またはsec-ブチルであり、
 R2は、メチル、エチル、n-プロピル、またはn-ブチルであり、
 SP-1は、p-Acbz、またはo-Acbzである。
 よりさらに好ましい、式(II)の構造式と置換基を以下に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000072
式中、
 R1は、-S-R23であり、
 R23は、メチル、エチル、n-プロピル、i-プロピル、n-ブチル、t-ブチル、またはsec-ブチルであり、
 SP-1は、p-Acbz、o-Acbz、またはAzocである。
 側鎖の1つに第二の反応点を有するアミノ酸残基を一般式(III):
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000073
で表すことができる。式中、第二の反応点である活性エステル部位(-COR25)以外の置換基(即ち、R2"、R3"、R26)は、ドラッグライクなアミノ酸となるような基から選択することができる。本発明では活性エステルとは、三角ユニットのアミノ基部位と反応補助基であるチオールを介して反応することが可能なエステルまたはチオエステルを意味し、そのような性質を有するものであれば特に制限されない。
 具体的には、R25は、水酸基であるか、あるいはそれが結合するCOと共に活性エステルを形成する。このようなR25として、本技術分野において一般に使用されているものを用いることができ、具体的には、ハロゲン、N-ヒドロキシスクシンイミド(-OSu)、1-ヒドロキシ-7-アザベンゾトリアゾール(-OAt)、1-ヒドロキシベンゾトリアゾール(-OBt)、ペンタフルオロフェノール(-OPfp)などが挙げられる。また、R25が水酸基の場合は、例えば、4-(4,6-ジメトキシ-1,3,5-トリアジン-2-イル)-4-メチルモルホリニウムクロリド(DMT-MM)や1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(WSC)といった縮合剤を用いてアミド化を行うことができる。R25はそれが結合するCOと共に、メチルチオエステルやアリールチオエステル、アラルキルチオエステルなどのチオエステル(-C(=O)SR:Rとして好ましくは、メチル、エチル、イソプロピル、t-ブチル、ベンジル、CH-ベンジル、フェニルが挙げられる)を形成してもよい。これらの活性エステルは、本技術分野において一般に利用されている置換基(たとえば、反応性を高める目的で使用されることが多いハロゲン、ニトロ、トリフルオロメチル、ニトリルなどの電子吸引基や、反応をより低めて反応選択性を高める目的で使用されることが多いメトキシなどのアルコキシ、メチルなどのアルキルのような電子供与基、t-ブチルやイソプロピルに代表される嵩高い置換基、親水性を考慮した、スルホ基や、ジメチルアミノのようなジ置換アミノ基、親油性を考慮した長鎖アルキルなどの高脂溶性基など)がさらに付与されたものであっても、同様の反応性を示すものであれば利用することができる。
 このような活性エステルを側鎖の一つに有するアミノ酸残基のペプチド部位への導入には、例えば、カルボン酸を含むアミノ酸残基をPUREsystemなどにて翻訳させた後に反応系中で活性エステル化反応により活性化エステルを発生させる手法や、予め活性エステルを有するアミノ酸残基をPUREsystemにて翻訳させる手法などを用いることができる。一般的には、活性エステルの中でも比較的反応性が低いチオエステルなどを有するアミノ酸残基は予め活性エステルとして単離した後に翻訳させるのに適している。一方、より反応性の高い1-ヒドロキシ-7-アザベンゾトリアゾール(OAt)エステルなどを有するアミノ酸残基は翻訳後に活性化エステルを発生させることが好ましい。
 本発明において、三角ユニットのアミノ酸残基(例えば、一般式(I)で表される残基)が有するS-R1基は、環化反応時に脱保護され、その結果生じるSH基が反応補助基として作用することから、交差ユニットの活性エステルと三角ユニットのアミノ基とを選択的かつ効率的に反応させて、アミド結合を形成し、環化することができる。すなわち、SH基が高い求核性を有するために、最初に三角ユニットのSH基と交差ユニットの活性エステルとが素早く反応し、次いで分子内転移反応によって、熱力学的により安定なアミド結合に移行する。その結果、三角ユニットと交差ユニットとを選択的にアミド化することが可能となる(Chemical ligation法)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000074
 式(III)のR2"およびR3"は、式(I)で定義したR2およびR3と同様に定義される。具体的には、R2"、R3"は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、またはシクロアルキルであり、これらの基は置換されていてもよい。あるいはR2"とR3"は、それらが結合する原子と一緒になって環を形成してもよく、またはR2"もしくはR3"は、R26およびそれらが結合する原子と一緒になって環を形成してもよい。その構造に含まれる立体配置は任意の配置を許容する。
 「R2"とR3"が結合する原子と一緒になって環を形成する」場合の例として、R2"と、R2"が結合するNと、R3"と、R3"が結合するCとを構成原子の一部として4~7員環を形成した、以下の構造が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000075
 「R2"は、R26およびそれらが結合する原子と一緒になって環を形成する」場合の例として、R2"と、R2"が結合するNと、R26と、R26が結合するCとを構成原子の一部として4~7員環を形成した、以下の構造が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000076
 「R3"は、R26およびそれらが結合する原子と一緒になって環を形成する」場合の例として、R3"と、R26と、R3"およびR26が結合するCとを構成原子の一部として3~7員環を形成した、以下の構造が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000077
 R2"、R3"としてさらに好ましくは、水素原子、C1-C4アルキル、C1-C4アルコキシ及び/またはハロゲンなどで置換されてもよいC1-C4アルキル、またはR2"、R3"、R26から選択された2つの部位で形成されるC5-C6員環である。なお、その構造に含まれる立体配置は任意の配置を許容する。
 R26は式(I)のR4の定義と同様に定義される。具体的には、R26は例えばアルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、アルキレンアリーレン、アルキレンヘテロアリーレン、アリーレンアルキレン、およびヘテロアリーレンアルキレンからなる群より選択され、これらの基は置換されていてもよい。
 以下にR26の代表的構造を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000078
 第二の反応点(例えば、活性エステル)とアミノ酸部位とを置換されていてもよいメチレン(N-3')、置換されていてもよいエチレン(N-4')、置換されていてもよいプロピレン(N-5')などの、置換されていてもよい1~6の炭素原子で連結させることができる。
 R13"、R14"、R15"、R16"、R17"、R18"は、上述で定義したドラッグライクなアミノ酸の側鎖の定義と同様であるが、例えば、水素原子、ハロゲン原子などで置換されてもよいアルキル、ハロゲン原子などで置換されてもよいアルコキシから選択される。これらの間で環化構造となっていてもよい。より好ましくは、R13"~R18"は、水素原子、直鎖状もしくは分岐状のC1-C4アルキル、1またはそれ以上のフッ素原子で置換されていてもよいC1-C5アルコキシ、1またはそれ以上のフッ素原子、または1またはそれ以上のフッ素原子で置換されていてもよいC1-C5アルコキシで置換されていてもよいC1-C4アルキルであるか、またはR13"~R18" から選択された2つの部位とそれらが結合する原子で構成されるC3-C7員環を形成する。特に好ましくは、R13"~R18"は、水素原子またはメチルである。
 R26は、より好ましくは、1炭素原子のメチレン(N-3')、4炭素原子、5炭素原子、または6炭素原子である。さらに好ましくは、R26は、1炭素原子(N-3')である。
 また第二の反応点(例えば、活性エステル部位)とアミノ酸部位とを芳香環の炭素原子から直接連結させることもできる(N-6')。また活性エステル部位とアミノ酸部位とをアラルキル構造で連結させることもできる(N-7'、N-8')。
 なお、N-6'~N-8'では、連結位置をオルトに限定したが、オルトに限定されずメタ、パラなども可能である。またN-6'~N-8'では、芳香環としてベンゼンが用いられているが、ベンゼン以外の芳香環(すなわち、芳香族複素環を含む様々な芳香環)を用いてもよく、また該芳香環はハロゲンやアルコキシなどの置換基により置換されていてもよい。
 式(III)の中で、好ましい構造を式(III-2)に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000079
 R27は水素原子、置換されてもよいアルキル、置換されてもよいアルケニル、置換されてもよいアルキニル、置換されてもよいアリール、置換されてもよいヘテロアリール、置換されてもよいシクロアルキル、置換されてもよいアルキルで置換されていてもよいアラルキルの中から選択される。
 R27として列記された基が有し得る置換基は、その置換基を有する式(III-2)が翻訳合成され得るものであれば、特に限定されない。このような置換基としては、反応性を高める目的で使用されることが多いハロゲン、ニトロ、トリフルオロメチル、ニトリルなどの電子吸引基や、反応をより低めて反応選択性を高める目的で使用されることが多いメトキシなどのアルコキシ、メチルなどのアルキルのような電子供与基、t-ブチルやイソプロピルに代表される、嵩高い置換基、親水性を考慮した、スルホ基や、ジメチルアミノのようなジ置換アミノ基、親油性を考慮した長鎖アルキルなどの高脂溶性基などが挙げられる。このような置換基として、好ましくは、置換されてもよいアルキル、置換されてもよいシクロアルキル、置換されてもよいアラルキルが挙げられ、さらに好ましくは、アルキルおよび/またはアリールが置換されていてもよいアラルキルが挙げられる。
 式(III-2)のR3"はドラッグライクなアミノ酸の側鎖の定義と同様に定義されるが、例えば、水素原子、C1-C4アルキル、ハロゲンなどで置換されてもよいC1-C4アルキルが好ましく、水素原子が特に好ましい。なお、R3"の立体配置はR3"が水素原子と仮定した場合のL型、D型アミノ酸に対応するものの両方が許容されるが、L型アミノ酸に対応するものが好ましい。
 式(III)の中で、さらに好ましい構造を式(III-3)に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000080
 R28およびR29はそれぞれ、ドラッグライクなアミノ酸の側鎖の定義と同様に定義されるが、例えば水素原子、置換されてもよいC1-C6アルキル、置換されてもよいC2-C6アルケニル、置換されてもよいC2-C6アルキニル、置換されてもよいアリール、置換されてもよいヘテロアリール、置換されてもよいC1-C6アルキルで置換されていてもよいアラルキル、置換されてもよいシクロアルキルの中から選択される。
 R28およびR29として好ましくは、モノメチル(R28=Me、R29=H)やジメチル(R28=R29=Me)、モノトリフルオロメチル(R28=CF、R29=H)などが挙げられる。
 R3"は水素原子、ハロゲンなどで置換されてもよいC1-C4アルキルなどから選択されるが、特に水素原子が好ましい。なお、R3"基の立体配置はR3"が水素原子と仮定した場合のL型、D型アミノ酸に対応するもの両方が許容されるが、L型アミノ酸に対応するものが好ましい。
 側鎖の1つに第二の反応点を有するアミノ酸残基として、III、III-2、III-3に加えて、III-OH、III-2-OH、III-3-OHを利用することもできる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000081
(式III-OH中の、R3"、R25、R26、式III-2-OH中のR3"、R26、R27、式III-3-OH中のR3"、R27、R28、R29は、それぞれ式III中の、R3"、R25、R26、式III-2中のR3"、R26、R27、式III-3中のR3"、R27、R28、R29と同意義である。)
 本発明において、環状部を有するペプチド、当該ペプチドと核酸の複合体の製造方法には、三角ユニットとして、N-12、N-15のアミノ酸残基を用い、交差ユニットとして、式(III-3)のアミノ酸残基を用いることが好ましい。また、副反応を避けるべく、交差ユニットの隣のアミノ酸残基には、N-アルキル化されたアミノ酸(例えばプロリンや、N-メチルアラニンなど)を用いることが好ましい。
 所望の活性を有するドラッグライクなペプチドと核酸の複合体を製造する方法としては、例えば以下の工程を含む製造方法を挙げることができる(特許文献1):
(i)アミノ酸の総数が9~13残基である非環状ペプチド部位を翻訳合成して、当該非環状ペプチド部位とそれをコードする核酸配列がリンカーを介して結合している複合体からなる非環状ペプチド部位-核酸複合体を形成する工程
(ii)工程(i)で翻訳合成された複合体の非環状ペプチド部位をアミド結合によって環化し、環状部のアミノ酸残基数の合計が5~12となる環状化合物を形成する工程
(iii)工程(ii)で得られた環状部を有するペプチド部位-核酸複合体ライブラリーと生体内分子とを接触させ、当該生体内分子に対して結合活性を有する複合体を選択する工程。
 ペプチドまたはペプチド部位-核酸複合体の合成工程において用いられるアミノアシルtRNAは、具体的には、以下のような方法を用いて作製することができる。
 所望のtRNA配列をコードし、上流にT7、T3もしくはSP6プロモーターを配置した鋳型DNAを用意し、T7 RNA polymeraseやT3, SP6 RNA polymeraseなどプロモーターに適応したRNAポリメラーゼを利用して転写によってRNAを合成することが出来る。細胞からtRNAを抽出精製し、tRNAの配列の相補配列のプローブを用いて目的の生成tRNAを抽出することも出来る。この際目的のtRNAの発現ベクターで形質転換した細胞をソースにすることも出来る。化学合成によって目的の配列のRNAを合成することも出来る。例えば、このようにして得られた3'末端のCCA配列からCAを除いたtRNAと別途調製したアミノアシル化したpdCpAまたはpCpAとをRNAリガーゼで結合させることでアミノアシルtRNAを得ることが出来る(pdCpA法、pCpA法)。例えば、式(I)で表されるアミノ酸のためのtRNAは、式(I)で表されるアミノ酸と結合したpdCpAまたはpCpAを使用して製造することができる。当該tRNAは、本発明のペプチド、ペプチド部位とmRNAの結合体、ペプチド部位とmRNAの結合体のライブラリーの製造において有用である。したがって本発明は、式(I)で表されるアミノ酸と結合したpdCpAまたはpCpAに関する。また本発明は、式(I)で表されるアミノ酸でアミノアシル化されたtRNAに関する。
 あるいは、全長tRNAを用意し、種々のアミノ酸類縁体の活性エステルをtRNAに担持させるリボザイムであるフレキシザイムによるアミノアシル化も可能である。この他にも後述の方法を用いることによってアシル化tRNAを得ることが出来る。
 また本発明において翻訳合成は、例えば、大腸菌の翻訳に必要な蛋白因子類(メチオニルtRNAトランスフォルミラーゼ、 EF-G、RF1、RF2、RF3、RRF、IF1、IF2、IF3、EF-Tu、EF-Ts、ARS(AlaRS、ArgRS、AsnRS、AspRS、CysRS、GlnRS、GluRS、GlyRS、HisRS、IleRS、LeuRS、LysRS、MetRS、PheRS、ProRS、SerRS、ThrRS、TrpRS、TyrRS、ValRSから必要なものを選ぶ))、リボソーム、アミノ酸、クレアチンキナーゼ、ミオキナーゼ、無機ピロフォスファターゼ、ヌクレオシド二リン酸キナーゼ、E. coli 由来tRNA、クレアチンリン酸、グルタミン酸カリウム、HEPES-KOH pH7.6、酢酸マグネシウム、スペルミジン、ジチオスレイトール、GTP、ATP、CTP、UTPなどを混合したPUREsystem等の公知の無細胞翻訳系にmRNAを加えることによって行うことが出来る。また、T7 RNA polymeraseを加えておけば、T7プロモーターを含む鋳型DNAからの転写、翻訳を共役して行なうこともできる。このとき所望のアシル化tRNA群やARSが許容するアミノ酸類縁体群(例えばF-Tyr)を系に添加することによってアミノ酸類縁体群を含むペプチドを翻訳合成することが出来る(Kawakami T, et al. Ribosomal synthesis of polypeptoids and peptoid-peptide hybrids. J Am Chem Soc. 2008, 130, 16861-3., Kawakami T, et al. Diverse backbone-cyclized peptides via codon reprogramming. Nat Chem Biol. 2009, 5, 888-90.)。あるいは、リボソームやEF-Tuなどの変異体を利用することによってアミノ酸類縁体の翻訳導入の効率を高めることも出来る(Dedkova LM, et al. Construction of modified ribosomes for incorporation of D-amino acids into proteins. Biochemistry. 2006, 45, 15541-51., Doi Y,et al. Elongation factor Tu mutants expand amino acid tolerance of protein biosynthesis system. J Am Chem Soc. 2007, 129, 14458-62., Park HS,et al. Expanding the genetic code of Escherichia coli with phosphoserine. Science. 2011, 333, 1151-4.)。
 無細胞翻訳系は、細胞より抽出したリボソームの他、翻訳に関与する蛋白因子群、tRNA、アミノ酸、ATPなどのエネルギー源、その再生系を組み合わせたものでmRNAを蛋白に翻訳することが出来るものであれば限定されない。本発明の無細胞翻訳系には、これら以外にも、開始因子、伸長因子、解離因子、アミノアシルtRNA合成酵素などを含むことができる。これらの因子は、種々の細胞の抽出液から精製することによって得ることができる。因子を精製するための細胞は、例えば原核細胞、または真核細胞を挙げることができる。原核細胞としては、大腸菌細胞、高度好熱菌細胞、または枯草菌細胞を挙げることができる。真核細胞としては、酵母細胞、小麦胚芽、ウサギ網状赤血球、植物細胞、昆虫細胞、または動物細胞を材料にしたものが知られている。
 一方、PURE systemは大腸菌の翻訳に必要な蛋白因子類、エネルギー再生系酵素、リボソームのそれぞれを抽出、精製し、tRNA、アミノ酸、ATP、GTPなどと混合した再構成無細胞翻訳系である。不純物の含有量が少ないだけでなく、再構成系であるため排除したい蛋白因子、アミノ酸を含まない系を容易に作製することができる。((i)Nat Biotechnol. 2001;19:751-5. Cell-free translation reconstituted with purified components. Shimizu Y, Inoue A, Tomari Y, Suzuki T, Yokogawa T, Nishikawa K, Ueda T.(ii)Methods Mol Biol. 2010;607:11-21.PURE technology.Shimizu Y, Ueda T.)。
 mRNAディスプレイライブラリーは、例えば以下のように作製することができる。まずT7プロモーターなどのプロモーターの下流に所望の配列を配置したDNAのライブラリーを化学合成し、これを鋳型にプライマー伸長反応にて二本鎖DNAにする。これを鋳型にT7 RNApolymeraseなどのRNAポリメラーゼを用いてmRNAに転写する。このRNAの3'末端にアミノアシルtRNAのアナログである抗生物質ピューロマイシンなどがつながったリンカー(スペーサー)を結合させる。これを上記のPUREsystemなど公知の無細胞翻訳系に加え、保温することによってmRNAが翻訳され、mRNAとこれにコードされるペプチドがピューロマイシンなどを含むリンカーを介して連結される。このようにしてmRNAとその産物が対応付けられたmRNAとその産物の複合体からなるディスプレイライブラリーを構築することが出来る。リンカーはさらに、当業者に周知のスペーサーを含むことができる。
 さらに、所望の固定した標的に当該ライブラリーを接触させ、標的に結合しない分子を洗い流すことで標的に結合する分子を濃縮することが出来る(パニング)。このように選択された分子についている遺伝子情報を含むタグであるmRNAからcDNAを合成し、PCR増幅し、塩基配列を解析することで、結合したペプチドの配列を明らかにすることが出来る。
 本発明では、環化ペプチド部位と核酸の複合体のディスプレイライブラリーの構築、さらには構築されたディスプレイライブラリーから、標的に結合する環化ペプチド部位もしくは環化分枝ペプチドの取得は、具体的には、例えば以下の様態に示す方法によって行なうことができる。
 より具体的には、本発明の環状部を有するペプチドと核酸複合体およびそのアミド環化ペプチドライブラリーの製造方法は、以下の1又は複数の工程を含む。
A) 式(I)をアミノアシル化したpdCpA又はpCpAを提供する工程
B) 3'末端のCAを欠損する開始tRNAを提供する工程
C) 工程A)のpdCpA又はpCpAと工程B)の開始tRNAを連結させ、式(I)の開始アミノアシルtRNAを提供する工程、
D) 式(III)をアミノアシル化したpdCpA又はpCpAを提供する工程
E) 3'末端のCAを欠損するtRNAを提供する工程
F) 工程 D)のpdCpA又はpCpAと工程E)のtRNAを連結させ、式(III)のアミノアシルtRNAを提供する工程、
G) 工程C)の開始アミノアシルtRNAと工程F)のアミノアシルtRNAを含み、メチオニン、メチオニルtRNA合成酵素(MetRS)、メチオニン用翻訳開始tRNA、フォルミルドナー、メチオニルtRNAトランスフェラーゼのいずれかを含まない無細胞翻訳系を提供する工程、
H) プロモーターの下流に、工程C)の開始アミノアシルtRNAのアンチコドンに対応するコドンを1番目のコドンとして有し、さらにその下流に工程F)のアミノアシルtRNAのアンチコドンに対応するコドンを含むペプチド配列をコードする鋳型DNAライブラリーを提供する工程
I) 工程H)の鋳型DNAライブラリーからmRNAライブラリーを提供する工程
J) 工程I)のmRNAライブラリーの3'末端にリンカーを結合させる工程
K) 工程G)の無細胞翻訳系に工程J)のリンカーを結合したmRNAライブラリーを加え、翻訳することで、環化前(非環状)ペプチド部位-mRNA複合体ディスプレイライブラリーを提供する工程
L) 環状部を形成し、その後脱硫させる工程
 本発明においては、工程J)の後、mRNAライブラリーの3'領域にアニールするプライマーにてcDNAを合成する工程を含むことができる。さらに本発明の方法は、以下の工程を含むことができる。
M) パニングにて、標的物質に結合したmRNAライブラリーを濃縮する工程
N) 逆転写酵素にてcDNAを合成する工程
O) 塩基配列を解析する工程
 このような本発明の環状部を有するペプチド-mRNA結合体およびそのアミド環化ペプチドライブラリーの製造方法として、以下の1又は複数の工程を含む方法が好ましい。
A) N-9をアミノアシル化したpdCpA又はpCpAを提供する工程
B) 3'末端のCAを欠損する開始tRNAを提供する工程
C) 工程A)のpdCpA又はpCpAと工程B)の開始tRNAを連結させ、N-9の開始アミノアシルtRNAを提供する工程、
D) 式(III)-2または式(III)-2―OHをアミノアシル化したpdCpA又はpCpAを提供する工程
E) 3'末端のCAを欠損するtRNAを提供する工程
F) 工程 D)のpdCpA又はpCpAと工程E)のtRNAを連結させ、式(III)-2または式(III)-2―OHのアミノアシルtRNAを提供する工程、
G) 工程C)の開始アミノアシルtRNAと工程F)のアミノアシルtRNAを含み、メチオニン、メチオニルtRNA合成酵素(MetRS)、メチオニン用翻訳開始tRNA、フォルミルドナー、メチオニルtRNAトランスフェラーゼのいずれかを含まない無細胞翻訳系を提供する工程、
H)プロモーターの下流に、工程C)の開始アミノアシルtRNAのアンチコドンに対応するコドンを1番目のコドンとしてATGを有し、さらにその下流に工程F)のアミノアシルtRNAのアンチコドンに対応するコドン、その3'側にプロリンもしくは他のARSの基質となるN-メチルアミノ酸のコドンを含むペプチド配列をコードする鋳型DNAライブラリーを提供する工程
I) 工程H)の鋳型DNAライブラリーからmRNAライブラリーを提供する工程
J) 工程I)のmRNAライブラリーの3'末端にリンカーを結合させる工程
K) 工程G)の無細胞翻訳系に工程J)のリンカーを結合したmRNAライブラリーを加え、翻訳することで、環化前(非環状)ペプチド部位-mRNA複合体ディスプレイライブラリーを提供する工程
L) 環状部を形成し、その後脱硫させる工程
 このような本発明の環状部を有するペプチド-mRNA結合体およびそのアミド環化ペプチドライブラリーの製造方法として、以下の1又は複数の工程を含む方法がより好ましい。
A) N-12またはN-15をアミノアシル化したpdCpA又はpCpAを提供する工程
B) 3'末端のCAを欠損する開始tRNAを提供する工程
C) 工程A)のpdCpA又はpCpAと工程B)の開始tRNAを連結させ、N-12またはN-15の開始アミノアシルtRNAを提供する工程、
D) 式(III)-3または(III)-3-OHをアミノアシル化したpdCpA又はpCpAを提供する工程
E) 3'末端のCAを欠損するtRNAを提供する工程
F) 工程 D)のpdCpA又はpCpAと工程E)のtRNAを連結させ、式(III)-3または(III)-3-OHのアミノアシルtRNAを提供する工程、
G) 工程C)の開始アミノアシルtRNAと工程F)のアミノアシルtRNAを含み、メチオニン、メチオニルtRNA合成酵素(MetRS)、メチオニン用翻訳開始tRNA、フォルミルドナー、メチオニルtRNAトランスフェラーゼのいずれかを含まない無細胞翻訳系を提供する工程、
H)プロモーターの下流に、工程C)の開始アミノアシルtRNAのアンチコドンに対応するコドンを1番目のコドンとしてATGを有し、さらにその下流に工程F)のアミノアシルtRNAのアンチコドンに対応するコドン、その3'側にプロリンもしくは他のARSの基質となるN-メチルアミノ酸のコドンを含むペプチド配列をコードする鋳型DNAライブラリーを提供する工程
I) 工程H)の鋳型DNAライブラリーからmRNAライブラリーを提供する工程
J) 工程I)のmRNAライブラリーの3'末端にリンカーを結合させる工程
K) 工程G)の無細胞翻訳系に工程J)のリンカーを結合したmRNAライブラリーを加え、翻訳することで、環化前(非環状)ペプチド部位-mRNA複合体ディスプレイライブラリーを提供する工程
L) 環状部を形成し、その後脱硫させる工程
 このような本発明の環状部を有するペプチド-mRNA結合体およびそのアミド環化ペプチドライブラリーの製造方法として以下の1又は複数の工程を含む方法がさらにより好ましい。
A) N-12-1、N-12-2、N-13-1またはN-14-1をアミノアシル化したpdCpA又はpCpAを提供する工程
B) 3'末端のCAを欠損する開始tRNAを提供する工程
C) 工程A)のpdCpA又はpCpAと工程B)の開始tRNAを連結させ、N-12-1、N-12-2、N-13-1またはN-14-1の開始アミノアシルtRNAを提供する工程、
D) 式(III)-3をアミノアシル化したpdCpA又はpCpAを提供する工程
E) 3'末端のCAを欠損するtRNAを提供する工程
F) 工程 D)のpdCpA又はpCpAと工程E)のtRNAを連結させ、式(III)-3のアミノアシルtRNAを提供する工程、
G) 工程C)の開始アミノアシルtRNAと工程F)のアミノアシルtRNAを含み、メチオニン、メチオニルtRNA合成酵素(MetRS)、メチオニン用翻訳開始tRNA、フォルミルドナー、メチオニルtRNAトランスフェラーゼのいずれかを含まない無細胞翻訳系を提供する工程、
H)プロモーターの下流に、工程C)の開始アミノアシルtRNAのアンチコドンに対応するコドンを1番目のコドンとしてATGを有し、さらにその下流に工程F)のアミノアシルtRNAのアンチコドンに対応するコドン、その3'側にプロリンもしくは他のARSの基質となるN-メチルアミノ酸のコドンを含むペプチド配列をコードする鋳型DNAライブラリーを提供する工程
I) 工程H)の鋳型DNAライブラリーからmRNAライブラリーを提供する工程
J) 工程I)のmRNAライブラリーの3'末端にリンカーを結合させる工程
K) 工程G)の無細胞翻訳系に工程J)のリンカーを結合したmRNAライブラリーを加え、翻訳することで、環化前(非環状)ペプチド部位-mRNA複合体ディスプレイライブラリーを提供する工程
L) 環状部を形成し、その後脱硫させる工程
アスパルチミド形成抑制法
 アスパラギン酸型のチオエステルを翻訳にて導入する場合、C末端側アミノ酸残基直後のアミド結合とチオエステルが反応してアスパルチミドを形成する。そこで、アスパラギン酸型のチオエステルを翻訳にて導入する際に直後のアミノ酸残基をN-アルキル基を有するアミノ酸(例えばプロリン)にすることによって望みのチオエステルを含む全長ペプチドを翻訳合成することができる。
 また本発明は、以下の一般式(IA)および一般式(IIA)で表される化合物に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000082
 また本発明は、以下の一般式(IB)および一般式(IIB)で表される化合物に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000083
 上記一般式(IA)および(IB)中、R1~R4、R12、およびSP-1は、一般式(I)のR1~R4、R12、およびSP-1と同意義であり、R30はHまたは水酸基を表す。R30として特に好ましくはOHである。
 また、上記一般式(IIA)および(IIB)中、R1、R4、R11、およびSP-1は、一般式(II)のR1、R4、R11、およびSP-1と同意義であり、R30はHまたは水酸基を表す。R30として特に好ましくはOHである。
 さらに本発明は、上記一般式(IA)または一般式(IIA)とアミノアシルtRNAの結合体に関する。
 上記一般式(IA)、(IB)、(IIA)、および(IIB)で表される化合物、一般式(IA)または一般式(IIA)とアミノアシルtRNAの結合体は、システインまたはシステイン類縁体がN末端に配置されたアミノ酸類縁体を複数含むペプチドの効率的な翻訳において有用である。また、複数のアミノ酸類縁体を含む環状部を有するペプチドと核酸の複合体およびそれを含むライブラリーの製造方法において有用である。
 上記一般式(IA)、(IB)、(IIA)、および(IIB)で表される化合物、一般式(IA)または一般式(IIA)とアミノアシルtRNAの結合体は、当業者に周知の方法によって取得することができる。
 さらに本発明は、第一の反応点を有する下記一般式(I)または下記一般式(II)で表されるアミノ酸残基をN末端に有し、かつその側鎖の1つに第二の反応点を有するアミノ酸残基をN末端から少なくとも4残基C末端側に有する非環状ペプチドと核酸との複合体に関する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000084
 当該複合体は、第一の反応点を有する上記一般式(I)または一般式(II)で表されるアミノ酸残基をN末端に有し、かつその側鎖の1つに第二の反応点を有するアミノ酸残基をN末端から少なくとも4残基C末端側に有する非環状ペプチドをコードする核酸から翻訳して合成する工程を含む方法によって取得することができる。なお、上記式(I)中、R1~R4、R11、R12、およびSP-1は、本明細書に記載の定義に従う。
 当該複合体を構成する非環状ペプチドをコードする核酸を用いれば、2以上のアミノ酸類縁体を含み、かつ環状部を有するペプチドと核酸との複合体又はそのライブラリーを効率的に製造することができる。
 なお、本明細書において引用された全ての先行技術文献は、参照として本明細書に組み入れられる。
 本発明は、以下の実施例によってさらに例示されるが、下記の実施例に限定されるものではない。
 なお、実施例中では以下の略号を使用した。
DCM     ジクロロメタン
DIPEA   N,N-ジイソプロピルエチルアミン
DMF     ジメチルホルムアミド
DMSO    ジメチルスルホキシド
DTT     ジチオスレイロール
FA      ギ酸
TFA     トリフルオロ酢酸
THF     テトラヒドロフラン
TCEP    トリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン
NMP     N-メチル‐2‐ピロリドン
DBU     1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン
Acbz    4-アジドベンジルオキシカルボニル基
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000085
o-Acbz  2-アジドベンジルオキシカルボニル基
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000086
Pen     4-ペンテノイル基
CHCN    シアノメチル基
 また、LCMSの分析条件は、下記のとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000087
実施例1 無細胞翻訳系に用いるpCpA-アミノ酸の合成
1-1.Initiation suppression法によりN末端にシステインまたはシステイン類縁体を翻訳導入するためのpCpA-アミノ酸の合成
 N末端にシステインまたはシステイン類縁体を有するペプチドをInitiation suppression法により翻訳合成するために、システインまたはシステイン類縁体のアミノアシル化pCpAを合成した。すなわち、以下のスキームに従い、アミノアシル化pCpA(nk-05、09、14、19、22)を合成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000088
(R)-2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸(化合物nk02、Acbz-Cys(StBu)-OH)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000089
 窒素雰囲気下、S-tert-ブチルメルカプト-L-システイン(化合物nk01、H-Cys(StBu)-OH))(126mg、0.60mmol)と文献記載(Bioconjugate Chem. 2008, 19, 714.)の方法で合成した炭酸(4-ニトロフェニル)4-アジドベンジル(207mg、0.66mmol)の混合物に室温にてDMF(0.6mL)を添加した。混合物を氷浴で冷却後、トリエチルアミン(251μL、1.80mmol)を添加した。反応混合物を25℃で12時間撹拌後、逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.1%ギ酸水溶液/0.1%ギ酸アセトニトリル溶液)にて精製し、(R)-2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸(化合物nk02、Acbz-Cys(StBu)-OH)(220.1mg、95%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 383 (M-H)-
保持時間:0.84分(分析条件SQDFA05)
2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (R)-シアノメチル(化合物nk03、Acbz-Cys(StBu)-OCH CN)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000090
 窒素雰囲気下、(R)-2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸(化合物nk02、Acbz-Cys(StBu)-OH)(1.15g、3.00mmol)およびN-エチル-イソプロピルプロパン-2-アミン(DIPEA)(0.576mL、3.30mmol)をアセトニトリル(6.0ml)に溶解し、2-ブロモアセトニトリル(0.627mL、9.00mmol)を加えて室温で5時間攪拌した。反応液を濃縮し、残渣をカラムクロマトグラフィ(酢酸エチル:ヘキサン=1:9→1:1)で精製し、2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (R)-シアノメチル(化合物nk03、Acbz-Cys(StBu)-OCHCN)(1.21g、95%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 422 (M-H)-
保持時間:0.90分(分析条件SQDFA05)
2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (2R)-(2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-2-((ホスホノオキシ)メチル)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(化合物nk04)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000091
 緩衝液A(60ml)に、文献記載(Helv. Chim. Acta, 90, 297-310)の方法で合成したリン酸二水素 ((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-3-(((((2R,3S,4R,5R)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-3,4-ジヒドロキシテトラヒドロフラン-2-イル)メトキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-2-イル)メチル(化合物pc01)(120.4mg、0.167mmol)を溶解させ、2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (R)-シアノメチル(化合物nk03、Acbz-Cys(StBu)-OCHCN)(212mg、0.500mmol)のアセトニトリル(2.5ml)溶液を3回に分割投与し(反応開始時、反応開始から5分後、30分後にそれぞれ0.83mL、合計3回投与),、室温で70分撹拌した。反応液を凍結乾燥し、得られた残渣を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.1%ギ酸水溶液/0.1%ギ酸アセトニトリル)にて精製し、表題化合物(化合物nk04)とN,N,N-トリメチルヘキサデカン-1-アミニウム 塩化物の混合物(566mg)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 1087 (M-H)-
保持時間:0.62分(分析条件SQDFA05)
 なお、緩衝液Aは以下のように調整した。
 N,N,N-トリメチルヘキサデカン-1-アミニウム 塩化物(6,40g、20mmol)とイミダゾール(6.81g、100mmol)の水溶液に酢酸を添加し、pH8、20mM N,N,N-トリメチルヘキサデカン-1-アミニウム、100mMイミダゾールの緩衝液A(1L)を得た。
2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (2R)-(2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3S,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-4-ヒドロキシ-2-((ホスホノオキシ)メチル)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(nk05、Acbz-Cys(StBu)-pCpA)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000092
 前工程にて得られた2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (2R)-(2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-2-((ホスホノオキシ)メチル)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(化合物nk04)とN,N,N-トリメチルヘキサデカン-1-アミニウム 塩化物の混合物(270mg)に80%酢酸水溶液(5mL)を加えて室温で2時間撹拌した。反応液を凍結乾燥し、得られた残渣を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.05%トリフルオロ酢酸水溶液/0.05%トリフルオロ酢酸アセトニトリル)にて精製し、表題化合物(化合物nk05、Acbz-Cys(StBu)-pCpA)(17.8mg、21%、2工程)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 1019 (M+H)+
保持時間:0.54分(分析条件SQDFA05)
(S)-2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸(化合物nk06、Acbz-D-Cys(StBu)-OH)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000093
 窒素雰囲気下、S-tert-ブチルメルカプト-D-システイン(H-D-Cys(StBu)-OH)(400mg、1.91mmol)と炭酸(4-ニトロフェニル)4-アジドベンジル(661mg、2.10mmol)の混合物に室温にてDMF(1.91mL)を添加した。混合物を氷浴で冷却後、トリエチルアミン(799μL、5.73mmol)を添加した。反応混合物を25℃で2時間撹拌後、逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.1%ギ酸水溶液/0.1%ギ酸アセトニトリル溶液)にて精製し、(S)-2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸(化合物nk06、Acbz-D-Cys(StBu)-OH)(658.2mg、90%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 383 (M-H)-
保持時間:0.81分(分析条件SQDFA05)
2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (S)-シアノメチル(化合物nk07、Acbz-D-Cys(StBu)-OCH CN)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000094
 窒素雰囲気下、(S)-2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸(化合物nk06、Acbz-D-Cys(StBu)-OH)(0.658g、1.71mmol)およびN-エチル-イソプロピルプロパン-2-アミン(DIPEA)(0.329mL、1.88mmol)をアセトニトリル(3.42ml)に溶解し、2-ブロモアセトニトリル(0.358mL、5.13mmol)を加えて室温で5時間攪拌した。反応液を濃縮し、残渣をカラムクロマトグラフィ(酢酸エチル:ヘキサン=1:9→1:1)で精製し、2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (S)-シアノメチル(化合物nk07、Acbz-D-Cys(StBu)-OCHCN)(0.715g、99%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 422 (M-H)-
保持時間:0.90分(分析条件SQDFA05)
2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (2S)-(2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-2-((ホスホノオキシ)メチル)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(化合物nk08)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000095
 緩衝液A(40ml)に、リン酸二水素 ((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-3-(((((2R,3S,4R,5R)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-3,4-ジヒドロキシテトラヒドロフラン-2-イル)メトキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-2-イル)メチル(化合物pc01)(60.2mg、0.083mmol)を溶解させ、2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (S)-シアノメチル(化合物nk07、Acbz-D-Cys(StBu)-OCHCN)(106mg、0.250mmol)のアセトニトリル(1.26ml)溶液を3回に分割投与し(反応開始時、反応開始から5分後、30分後にそれぞれ0.42mL、合計3回投与)、室温で70分撹拌した。反応液を凍結乾燥し、得られた残渣を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.1%ギ酸水溶液/0.1%ギ酸アセトニトリル)にて精製し、表題化合物(化合物nk08)とN,N,N-トリメチルヘキサデカン-1-アミニウム 塩化物の混合物(242.5mg)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 1087 (M-H)-
保持時間:0.59分(分析条件SQDFA05)
2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (2S)-(2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3S,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-4-ヒドロキシ-2-((ホスホノオキシ)メチル)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(nk09、Acbz-D-Cys(StBu)-pCpA)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000096
 前工程にて得られた2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (2S)-(2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-2-((ホスホノオキシ)メチル)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(化合物nk08)とN,N,N-トリメチルヘキサデカン-1-アミニウム 塩化物の混合物(242.5mg)に80%酢酸水溶液(5mL)を加えて室温で2時間撹拌した。反応液を凍結乾燥し、得られた残渣を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.05%トリフルオロ酢酸水溶液/0.05%トリフルオロ酢酸アセトニトリル)にて精製し、表題化合物(化合物nk09、Acbz-D-Cys(StBu)-pCpA)(24.7mg、29%、2工程)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 1019 (M+H)+
保持時間:0.55分(分析条件SQDFA05)
(R)-3-(tert-ブチルジスルファニル)-2-(メチルアミノ)プロパン酸(化合物nk10、H-MeCys(StBu)-OH)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000097
 (R)-2-((((9H-フルオレン-9-イル)メトキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸(Fmoc-MeCys(StBu)-OH)(3.00g、6.73mmol)のN,N-ジメチルホルムアミド(13.4ml)溶液に1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン(DBU)(1.12ml、7.41mmol)を加え、室温で30分攪拌した。反応溶液を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.1%ギ酸水溶液/0.1%ギ酸アセトニトリル)にて精製し、(R)-3-(tert-ブチルジスルファニル)-2-(メチルアミノ)プロパン酸(化合物nk10、H-MeCys(StBu)-OH)(1.46g、97%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 224 (M+H)+
保持時間:0.34分(分析条件SQDFA05)
(R)-2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸(化合物nk11、Acbz-MeCys(StBu)-OH)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000098
 窒素雰囲気下、(R)-3-(tert-ブチルジスルファニル)-2-(メチルアミノ)プロパン酸(化合物nk10、H-MeCys(StBu)-OH)(700mg、3.13mmol)と炭酸(4-ニトロフェニル)4-アジドベンジル(1.034g、3.29mmol)の混合物に室温にてDMF(3.13mL)を添加した。混合物を氷浴で冷却後、トリエチルアミン(1.31mL、9.40mmol)を添加した。反応混合物を25℃で4日間撹拌後、逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.1%ギ酸水溶液/0.1%ギ酸アセトニトリル溶液)にて精製し、(R)-2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸(化合物nk11、Acbz-MeCys(StBu)-OH)(1.15g、92%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 397 (M-H)-
保持時間:0.87分(分析条件SQDFA05)
2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (R)-シアノメチル(化合物nk12、Acbz-MeCys(StBu)-OCH CN)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000099
 窒素雰囲気下、(R)-2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸(化合物nk11、Acbz-MeCys(StBu)-OH)(1.14g、2.86mmol)およびN-エチル-イソプロピルプロパン-2-アミン(DIPEA)(0.49mL、2.80mmol)をアセトニトリル(5.72ml)に溶解し、2-ブロモアセトニトリル(0.598mL、8.58mmol)を加えて室温で7時間攪拌した。反応液を濃縮し、残渣をカラムクロマトグラフィ(酢酸エチル:ヘキサン=1:9→1:1)で精製し、2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (R)-シアノメチル(化合物nk12、Acbz-MeCys(StBu)-OCHCN)(1.17g、93%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 436 (M-H)-
保持時間:0.96分(分析条件SQDFA05)
2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (2R)-(2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-2-((ホスホノオキシ)メチル)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(化合物nk13)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000100
 緩衝液A(40ml)に、リン酸二水素 ((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-3-(((((2R,3S,4R,5R)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-3,4-ジヒドロキシテトラヒドロフラン-2-イル)メトキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-2-イル)メチル(化合物pc01)(60.2mg、0.083mmol)を溶解させ、2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (R)-シアノメチル(化合物nk12、Acbz-MeCys(StBu)-OCHCN)(109mg、0.250mmol)のアセトニトリル(1.26ml)溶液を3回に分割投与し(反応開始時、反応開始から5分後、30分後にそれぞれ0.42mL、合計3回投与)、室温で120分撹拌した。反応液を凍結乾燥し、得られた残渣を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.1%ギ酸水溶液/0.1%ギ酸アセトニトリル)にて精製し、表題化合物(化合物nk13)とN,N,N-トリメチルヘキサデカン-1-アミニウム 塩化物の混合物(90mg)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 1101 (M-H)-
保持時間:0.69分(分析条件SQDFA05)
2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (2R)-(2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3S,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-4-ヒドロキシ-2-((ホスホノオキシ)メチル)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(化合物nk14、Acbz-MeCys(StBu)-pCpA)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000101
 前工程にて得られた2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (2R)-(2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-2-((ホスホノオキシ)メチル)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル (化合物nk13)とN,N,N-トリメチルヘキサデカン-1-アミニウム 塩化物の混合物(90mg)に80%酢酸水溶液(5mL)を加えて室温で150分撹拌した。反応液を凍結乾燥し、得られた残渣を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.05%トリフルオロ酢酸水溶液/0.05%トリフルオロ酢酸アセトニトリル)にて精製し、表題化合物(化合物nk14、Acbz-MeCys(StBu)-pCpA)(26.7mg、31%、2工程)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 1033 (M+H)+
保持時間:0.65分(分析条件SQDFA05)
(S)-3-(tert-ブチルジスルファニル)-2-(メチルアミノ)プロパン酸(化合物nk15、H-D-MeCys(StBu)-OH)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000102
 (S)-2-((((9H-フルオレン-9-イル)メトキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸(Fmoc-D-MeCys(StBu)-OH)(0.5g、1.12mmol)のN,N-ジメチルホルムアミド(2.24ml)溶液に1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン(DBU)(0.186ml、1.234mmol)を加え、室温で90分攪拌した。反応溶液を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.1%ギ酸水溶液/0.1%ギ酸アセトニトリル)にて精製し、(S)-3-(tert-ブチルジスルファニル)-2-(メチルアミノ)プロパン酸(化合物nk15、H-D-MeCys(StBu)-OH)(0.22g、88%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 224 (M+H)+
保持時間:0.38分(分析条件SQDFA05)
(S)-2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (化合物nk16、Acbz-D-MeCys(StBu)-OH)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000103
 窒素雰囲気下、(S)-3-(tert-ブチルジスルファニル)-2-(メチルアミノ)プロパン酸(化合物nk15、H-D-MeCys(StBu)-OH)(200mg、0.90mmol)と炭酸(4-ニトロフェニル)4-アジドベンジル(295mg、0.94mmol)の混合物に室温にてDMF(0.90mL)を添加した。混合物を氷浴で冷却後、トリエチルアミン(374μL、2.69mmol)を添加した。反応混合物を40℃で2時間撹拌後、逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.1%ギ酸水溶液/0.1%ギ酸アセトニトリル溶液)にて精製し、(S)-2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸(化合物nk16、Acbz-D-MeCys(StBu)-OH)(350mg、98%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 397 (M-H)-
保持時間:0.90分(分析条件SQDFA05)
2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (S)-シアノメチル(化合物nk17、Acbz-D-MeCys(StBu)-OCH CN)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000104
 窒素雰囲気下、(S)-2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸(化合物nk16、Acbz-D-MeCys(StBu)-OH)(350mg、0.88mmol)およびN-エチル-イソプロピルプロパン-2-アミン(DIPEA)(0.15mL、0.86mmol)をアセトニトリル(1.75ml)に溶解し、2-ブロモアセトニトリル(0.18mL、2.63mmol)を加えて室温で2時間攪拌した。反応液を濃縮し、粗生成物2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (R)-シアノメチル(化合物nk17、Acbz-D-MeCys(StBu)-OCHCN)(1.17g)を得た。得られた粗生成物2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (R)-シアノメチル(化合物nk17、Acbz-D-MeCys(StBu)-OCHCN)をアセトニトリル(4.4ml)に溶解し、そのまま次工程に用いた。
LCMS(ESI) m/z = 436 (M-H)-
保持時間:0.96分(分析条件SQDFA05)
2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (2S)-(2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-2-((ホスホノオキシ)メチル)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(化合物nk18)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000105
 緩衝液A(56.4mL)に、リン酸二水素 ((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-3-(((((2R,3S,4R,5R)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-3,4-ジヒドロキシテトラヒドロフラン-2-イル)メトキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-2-イル)メチル(化合物pc01)(85.0mg、0.118mmol)を溶解させ、2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (R)-シアノメチル(化合物nk17、Acbz-D-MeCys(StBu)-OCHCN)の0.2Mアセトニトリル溶液(1.77ml、0.353mmol)を3回に分割投与し(反応開始時、反応開始から10分後、30分後にそれぞれ0.59mL、合計3回投与)、室温で120分撹拌した。反応液を凍結乾燥し、得られた残渣を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.1%ギ酸水溶液/0.1%ギ酸アセトニトリル)にて精製し、表題化合物(化合物nk18)とN,N,N-トリメチルヘキサデカン-1-アミニウム 塩化物の混合物(105.2mg)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 1101 (M-H)-
保持時間:0.69分(分析条件SQDFA05)
2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (2S)-(2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3S,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-4-ヒドロキシ-2-((ホスホノオキシ)メチル)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(nk19、Acbz-D-MeCys(StBu)-pCpA)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000106
 前工程にて得られた2-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (2S)-(2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-2-((ホスホノオキシ)メチル)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(化合物nk18)とN,N,N-トリメチルヘキサデカン-1-アミニウム 塩化物の混合物(100mg)に80%酢酸水溶液(5mL)を加えて室温で80分撹拌した。反応液を凍結乾燥し、得られた残渣を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.05%トリフルオロ酢酸水溶液/0.05%トリフルオロ酢酸アセトニトリル)にて精製し、表題化合物(化合物nk19、Acbz-D-MeCys(StBu)-pCpA)(39.8mg、43%、2工程)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 1033 (M+H)+
保持時間:0.62分(分析条件SQDFA05)
(R)-2-((((2-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸(化合物nk20、o-Acbz-MeCys(StBu)-OH)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000107
 窒素雰囲気下、(R)-3-(tert-ブチルジスルファニル)-2-(メチルアミノ)プロパン酸(化合物nk10、H-MeCys(StBu)-OH)(112mg、0.50mmol)と炭酸(4-ニトロフェニル)2-アジドベンジル(165mg、0.53mmol)の混合物に室温にてDMF(0.5mL)を添加した。混合物を氷浴で冷却後、トリエチルアミン(0.21mL、1.50mmol)を添加した。反応混合物を30℃で4時間撹拌後、逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.1%ギ酸水溶液/0.1%ギ酸アセトニトリル溶液)にて精製し、(R)-2-((((2-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸(化合物nk20、o-Acbz-MeCys(StBu)-OH)(197mg、99%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 397 (M-H)-
保持時間:0.91分(分析条件SQDFA05)
2-((((2-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (R)-シアノメチル(化合物nk21、o-Acbz-MeCys(StBu)-OCH CN)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000108
 窒素雰囲気下、(R)-2-((((2-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸(化合物nk20、o-Acbz-MeCys(StBu)-OH)(196mg、0.49mmol)およびN-エチル-イソプロピルプロパン-2-アミン(DIPEA)(0.084mL、0.48mmol)をアセトニトリル(984μl)に溶解し、2-ブロモアセトニトリル(0.103mL、1.48mmol)を加えて室温で3時間攪拌した。反応液を濃縮し、粗生成物2-((((2-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (R)-シアノメチル(化合物nk21、o-Acbz-MeCys(StBu)-OCHCN)を得た。得られた粗生成物2-((((2-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (R)-シアノメチル(化合物nk21、o-Acbz-MeCys(StBu)-OCHCN)をアセトニトリル(2.46ml)に溶解し、そのまま次工程に用いた。
LCMS(ESI) m/z = 438 (M+H)+
保持時間:1.00分(分析条件SQDFA05)
2-((((2-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (2R)-(2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3S,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-4-ヒドロキシ-2-((ホスホノオキシ)メチル)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(化合物nk22、o-Acbz-MeCys(StBu)-pCpA)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000109
 緩衝液A(40ml)に、リン酸二水素 ((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-3-(((((2R,3S,4R,5R)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-3,4-ジヒドロキシテトラヒドロフラン-2-イル)メトキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-2-イル)メチル(化合物pc01)(60.2mg、0.083mmol)を溶解させ、2-((((2-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(tert-ブチルジスルファニル)プロパン酸 (R)-シアノメチル(化合物nk21、o-Acbz-MeCys(StBu)-OCHCN)の0.2Mアセトニトリル溶液(1.25ml、0.25mmol)を3回に分割投与し(反応開始時、反応開始から5分後、30分後にそれぞれ0.42mL、合計3回投与)、室温で90分撹拌した。反応液を0度に冷却した後に、トリフルオロ酢酸(2mL)を加えた。反応液を0度で10分撹拌したのちに、反応液を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.05%トリフルオロ酢酸水溶液/0.05%トリフルオロ酢酸アセトニトリル)にて精製し、表題化合物(化合物nk22、o-Acbz-MeCys(StBu)-pCpA)(26.3mg、31%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 1033 (M+H)+
保持時間:0.60分(分析条件SQDFA05)
1-2.翻訳伸長用のpCpA-アミノ酸の合成
(2S)-2-(N-メチルペンタ-4-エンアミド)- 3-(1,3-チアゾール-4-イル)プロパン酸(化合物nk23、Pen-MeAla(4-Thz)-OH)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000110
 (S)-2-((((9H-フルオレン-9-イル)メトキシ)カルボニル)(メチル)アミノ)-3-(チアゾール-4-イル)プロパン酸(Fmoc-MeAla(4-Thz)-OH)(4.20g、10.28mmol)に20%ピペリジンのDMF溶液(100mL)を加え室温で2時間撹拌した。反応溶液を減圧濃縮し、濃縮残渣にジエチルエーテルを加え、混合物をろ過し、ジエチルエーテルでろ紙上の固体を洗浄し、粗生成物(2S)-2-(メチルアミノ)-3-(1,3-チアゾール-4-イル)プロパン酸を得た。
 得られた(2S)-2-(メチルアミノ)-3-(1,3-チアゾール-4-イル)プロパン酸を1,4-ジオキサン (40 ml)/水(40ml)に溶解させた後に、ペンタ-4-エン酸 2,5-ジオキソピロリジン-1-イル(3.200 g, 16.23 mmol)と、炭酸水素ナトリウム(1.80g、21.43mmol)を加え、反応液を30度で12時間撹拌した。反応が完結した後、反応液に水を加えて酢酸エチルで洗浄し、水層の液性がpH2になるまで1M硫酸水素ナトリウム水溶液を加えた。得られた混合物を酢酸エチルで抽出操作を行い有機層を飽和食塩水で洗浄した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、ろ過後、減圧濃縮し、得られた残渣を順相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン/メタノール)にて精製し、(2S)-2-(N-メチルペンタ-4-エンアミド)- 3-(1,3-チアゾール-4-イル)プロパン酸(化合物nk23、Pen-MeAla(4-Thz)-OH)(0.60g、22%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 269 (M+H)+
保持時間:1.32分(分析条件SMD method1)
2-(N-メチルペンタ-4-エンアミド)-3-(チアゾール-4-イル)プロパン酸 (S)-シアノメチル(化合物nk24、Pen-MeAla(4-Thz)-OCH CN)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000111
 窒素雰囲気下、(2S)-2-(N-メチルペンタ-4-エンアミド)- 3-(1,3-チアゾール-4-イル)プロパン酸(化合物nk23、Pen-MeAla(4-Thz)-OH)(1.50g、2.80mmol)およびN-エチル-イソプロピルプロパン-2-アミン(DIPEA)(680mg、5.26mmol)をジクロロメタン(80ml)に溶解し、2-ブロモアセトニトリル(1.25g、10.42mmol)を加えて室温で終夜攪拌した。反応液を濃縮し、得られた残渣を順相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(石油エーテル/酢酸エチル)にて精製し、2-(N-メチルペンタ-4-エンアミド)-3-(チアゾール-4-イル)プロパン酸 (S)-シアノメチル(化合物nk24、Pen-MeAla(4-Thz)-OCHCN)(0.23g、27%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 308 (M+H)+
保持時間:1.61分(分析条件SMD method1)
2-(N-メチルペンタ-4-エンアミド)-3-(チアゾール-4-イル)プロパン酸 (2S)-(2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-2-((ホスホノオキシ)メチル)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(化合物nk25)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000112
 緩衝液A(120ml)に、リン酸二水素 ((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-3-(((((2R,3S,4R,5R)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-3,4-ジヒドロキシテトラヒドロフラン-2-イル)メトキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-2-イル)メチル(化合物pc01)(300mg、0.415mmol)を溶解させ、2-(N-メチルペンタ-4-エンアミド)-3-(チアゾール-4-イル)プロパン酸 (S)-シアノメチル(化合物nk24、Pen-MeAla(4-Thz)-OCHCN)(311mg、1.013mmol)のアセトニトリル(3.6ml)溶液を加え、室温で4時間撹拌した。反応液を凍結乾燥し、得られた残渣を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(10mM酢酸アンモニウム水溶液/メタノール)にて精製し、表題化合物(化合物nk25)とN,N,N-トリメチルヘキサデカン-1-アミニウム 塩化物の混合物(300mg)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 971 (M-H)-
保持時間:0.59分(分析条件SQDAA05)
2-(N-メチルペンタ-4-エンアミド)-3-(チアゾール-4-イル)プロパン酸 (2S)-(2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3S,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-4-ヒドロキシ-2-((ホスホノオキシ)メチル)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(化合物nk26、Pen-MeAla(4-Thz)-pCpA)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000113
 前工程にて得られた2-(N-メチルペンタ-4-エンアミド)-3-(チアゾール-4-イル)プロパン酸 (2S)-(2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-2-((ホスホノオキシ)メチル)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(化合物nk25)とN,N,N-トリメチルヘキサデカン-1-アミニウム 塩化物の混合物を(300mg)に80%酢酸水溶液(6mL)を加えて室温で7時間撹拌した。反応液を凍結乾燥し、得られた残渣を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.05%トリフルオロ酢酸水溶液/0.05%トリフルオロ酢酸アセトニトリル)にて精製し、表題化合物(化合物nk26、Pen-MeAla(4-Thz)-pCpA)(46mg、17%、2工程)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 903 (M+H)+
保持時間:0.37分(分析条件SQDFA05)
2-(N-メチルペンタ-4-エンアミド)酢酸シアノメチル(化合物nk27、Pen-MeGly-OCH CN)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000114
 N-メチルグリシン(1.5g、16.8mmol)とN-エチル-イソプロピルプロパン-2-アミン(DIPEA)(7.35ml、42.1mmol)をジクロロメタン (33.7 ml)に加えた。その後混合物を0℃に冷却した後に、ペンタ-4-エン酸 2,5-ジオキソピロリジン-1-イル (1.95ml、 17.7mmol)を加え、反応液を25度で3日間撹拌した。反応が完結した後、反応混合物にN-エチル-イソプロピルプロパン-2-アミン(DIPEA)(2.94ml、16.8mmol)と2-ブロモアセトニトリル(2.35ml、33.7mmol)を加えて25度で4時間攪拌した。反応液にジクロロメタンで希釈したのちに、飽和塩化アンモニウム水溶液を加え、有機層を飽和食塩水で洗浄した。その後、有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、ろ過後、減圧濃縮し、得られた残渣を順相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル)にて精製し、2-(N-メチルペンタ-4-エンアミド)酢酸シアノメチル(化合物nk27、Pen-MeGly-OCH2CN)(1.1g、31%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 211 (M+H)+
保持時間:0.72分(分析条件SMDmethod3)
(2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3S,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-4-ヒドロキシ-2-((ホスホノオキシ)メチル)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル N-メチル-N-(ペンタ-4-エノイル)グリシナート(化合物nk28、Pen-MeGly-pCpA)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000115
 緩衝液A(100ml)に、リン酸二水素 ((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-3-(((((2R,3S,4R,5R)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-3,4-ジヒドロキシテトラヒドロフラン-2-イル)メトキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-2-イル)メチル(化合物pc01)(250mg、0.35mmol)を溶解させ、2-(N-メチルペンタ-4-エンアミド)酢酸シアノメチル(化合物nk27、Pen-MeGly-OCH2CN)(290mg、1.38mmol)のアセトニトリル溶液(1.5ml)を加え、室温で4時間撹拌した。さらに80%酢酸水溶液(15ml)を反応液に加えて、室温で4時間撹拌した。
 反応液を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.05%トリフルオロ酢酸水溶液/0.05%トリフルオロ酢酸アセトニトリル)にて精製し、表題化合物(化合物nk28、Pen-MeGly-pCpA)(37.6mg、13%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 806 (M+H)+
保持時間:0.60分(分析条件SMD method2)
1-3.交差ユニット用のpCpA-アミノ酸の合成
4-(メチルチオ)-4-オキソ-2-(ペンタ-4-エンアミド)ブタン酸 (2S)-(2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3S,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-4-ヒドロキシ-2-((ホスホノオキシ)メチル)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(化合物nk30、Pen-AspSMe-pCpA)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000116
 緩衝液A(200ml)に、リン酸二水素 ((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-3-(((((2R,3S,4R,5R)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-3,4-ジヒドロキシテトラヒドロフラン-2-イル)メトキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-2-イル)メチル(化合物pc01)(400mg、0.55mmol)を溶解させ、文献記載(WO2013/100132A)の方法で合成した4-(メチルチオ)-4-オキソ-2-(ペンタ-4-エンアミド)ブタン酸 (S)-シアノメチル(630mg、2.22mmol)のTHF溶液(4.0ml)を加え、室温で1時間撹拌した。さらにトリフルオロ酢酸(4.6ml、60mmol)を反応液に加えて、反応液を凍結乾燥し、得られた残渣を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.05%トリフルオロ酢酸水溶液/0.05%トリフルオロ酢酸アセトニトリル)にて精製し、表題化合物(化合物nk30、Pen-AspSMe-pCpA)(20mg、4.2%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 880.4 (M+H)+
保持時間:0.38分(分析条件SQDFA05)
実施例2 システインまたはシステイン類縁体を有する翻訳開始用のアミノアシルtRNAの合成
2-1.転写によるtRNA(CA欠損)の合成
 鋳型DNA(配列番号D-1)から、RiboMAX Large Scale RNA production System T7(Promega社,P1300)を用いたin vitro の転写により3'端のCAを欠くtRNAfMetCAU(-CA)(配列番号R-1)を合成し、RNeasy Mini kit(Qiagen社)により精製した。
配列番号D-1(配列番号:1):
tRNAfMetCAT(-CA) DNA配列:
GGCGTAATACGACTCACTATAGGCGGGGTGGAGCAGCCTGGTAGCTCGTCGGGCTCATAACCCGAAGATCGTCGGTTCAAATCCGGCCCCCGCAAC
配列番号R-1(配列番号:2):
tRNAfMetCAU(-CA) RNA配列:
GGCGGGGUGGAGCAGCCUGGUAGCUCGUCGGGCUCAUAACCCGAAGAUCGUCGGUUCAAAUCCGGCCCCCGCAAC
2-2. システインまたはシステイン類縁体アミノアシル化pCpAを用いたアミノアシルtRNA合成
 50μM 転写tRNAfMetCAU(-CA) (配列番号R-1)(20μl)に、10X ligation buffer (500 mM HEPES-KOH pH 7.5, 200 mM MgCl2)(4μl)、10mM ATP (4μl)、Nuclease free water (5.6μl)を加え、95℃で2分間加熱した後、室温で5分間放置し、tRNAのリフォールディングを行った。10unit/μl T4 RNAリガーゼ(New england bio lab.社)(2.4μL)および、5mMのアミノアシル化pCpA(nk-05、09、14、19、22)のDMSO溶液 (4μL)を加え、16℃で45分間ライゲーション反応を行った。アミノアシル化tRNA(化合物AAtR-1、2、3、4、5)は、フェノール・クロロホルム抽出した後、エタノール沈殿により回収した。アミノアシル化tRNA(化合物AAtR-1、2、3、4、5)は、翻訳混合物に添加する直前に1mM酢酸ナトリウムに溶解した。
化合物AAtR-1
Acbz-Cys(StBu)-tRNAfMetCAU(配列番号:3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000117
化合物AAtR-2
Acbz-D-Cys(StBu)-tRNAfMetCAU(配列番号:3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000118
化合物AAtR-3
Acbz-MeCys(StBu)-tRNAfMetCAU(配列番号:3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000119
化合物AAtR-4
Acbz-D-MeCys(StBu)-tRNAfMetCAU(配列番号:3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000120
化合物AAtR-5
o-Acbz-MeCys(StBu)-tRNAfMetCAU(配列番号:3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000121
実施例3 Initiation suppression法を用いてアミノ基とチオール基にそれぞれ保護基のついたシステインまたはシステイン類縁体を有するペプチドの翻訳合成
 以下の実験で示すとおり、アミノ基にAcbz基、チオール基にStBuをそれぞれ保護されたシステインまたはシステイン類縁体をN末端に翻訳導入することが可能であることが示された。すなわち、L-システインのみならず、D-システインや、LまたはD-Nメチルシステインを含むシステイン類縁体を、N末端に翻訳導入することが可能であることが示された。WO2013/100132A1において、アミノ基の保護基であるAcbz基はRNAが安定に存在できる反応条件下にて選択的に脱保護できることが示されており、アミド環化を有するペプチドライブラリーを効率的に合成するために必要な条件が満たされた。
3-1. Initiation suppression法を用いてN末端にシステインまたはシステイン類縁体を有するペプチドの翻訳合成
 Initiation suppression法を用いてN末端にシステインまたはシステイン類縁体が翻訳導入されているかを確かめるために、システインまたはシステイン類縁体がアミノアシル化されたtRNAfMetを無細胞翻訳系に加えて翻訳合成を行った。翻訳系は、大腸菌由来の再構成無細胞タンパク質合成系であるPURE systemを用いた。具体的には、無細胞翻訳液(1%(v/v)RNasein Ribonuclease inhibitor(Promega社,N2111),1mM GTP,1mM ATP,20mMクレアチンリン酸,50mM HEPES-KOH pH7.6,100mM 酢酸カリウム,6mM 酢酸マグネシウム,2mMスペルミジン,1mM ジチオスレイトール,1.5mg/ml E.coli MRE600(RNaseネガティブ)由来tRNA(Roche社),0.1mM 10-HCO-H4folate、4μg/ml クレアチンキナーゼ,3μg/ml ミオキナーゼ,2unit/ml 無機ピロフォスファターゼ,1.1μg/ml ヌクレオシド二リン酸キナーゼ,0.6μM メチオニルtRNAトランスフォルミラーゼ,0.26μM EF-G、0.24μM RF2、0.17μM RF3、0.5μM RRF,2.7μM IF1,0.4μM IF2,1.5μM IF3,40μM EF-Tu,44μM EF-Ts,1.2μM リボソーム,0.73μM AlaRS,0.03μM ArgRS,0.38μM AsnRS,0.13μM AspRS,0.02μM CysRS,0.06μM GlnRS,0.23μM GluRS,0.09μM GlyRS,0.02μM HisRS,0.4μM IleRS,0.04μM LeuRS,0.11μM LysRS,0.03μM MetRS,0.68μM PheRS,0.16μM ProRS,0.04μM SerRS,0.09μM ThrRS,0.03μM TrpRS,0.02μM TyrRS,0.02μM ValRS(自家調製タンパクは基本的にHisタグ付加タンパクとして調製した))に、1μM 鋳型mRNAと、Thr,Arg,Lys,Ala,Tyr,Trp,Ser,Leu,Pro,Glyの各アミノ酸をそれぞれ250μMずつ加え、さらに20μM 翻訳開始用のアミノアシルtRNAfMet(Acbz-Cys(StBu)-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-1)、Acbz-D-Cys(StBu)-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-2)、Acbz-MeCys(StBu)-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-3)を翻訳液混合物に加えて、37℃で1時間静置した。
<質量分析による検出>
 無細胞翻訳系にて翻訳合成されたペプチドを質量分析するために、MALDI-TOF MSを用いて実施した。具体的には、上述の無細胞翻訳系に1μM 鋳型mRNA(R-4)と各アミノ酸としてThr,Arg,Lys,Ala,Tyr,Trp,Ser,Leu,Pro,Gly(各々最終濃度250μM)を加えた溶液を調製し、20μM 翻訳開始用のアミノアシルtRNAfMet(Acbz-Cys(StBu)-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-1)、Acbz-D-Cys(StBu)-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-2)、Acbz-MeCys(StBu)-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-3)。
 WO2013/100132A1において、Acbz保護基はMALDI測定中または測定前処理の操作中において外れてしまうことが報告されている。そのため、Acbz-Cys(StBu)-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-1)、Acbz-D-Cys(StBu)-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-2)、Acbz-MeCys(StBu)-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-3)、をそれぞれ用いた翻訳実験では、トリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP)による還元的条件によって脱保護を行った後に、MALDI-TOF MSによる質量分析を実施した。具体的には、得られた翻訳反応物に、pH 7.0トリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP)溶液(最終濃度20mM)を加えた後、37℃で1時間静置した。マトリックスとしてα-シアノ-4-ヒドロキシケイ皮酸(CHCA)を用いて、MALDI-TOF MSで翻訳産物を分析した。
 その結果N末端にシステインまたはシステイン類縁体が導入されたペプチド(表2、ペプチド配列番号Pep-3,4,5)を示すMSがそれぞれ観測された。また副生成物として1文字目が読み飛ばされたペプチド(表2、ペプチド配列番号Pep-2)を示すMSが観測された。
 また対照実験として翻訳開始用アミノアシルtRNAの代わりに250μM Metを加えたものと、翻訳開始用アミノアシルtRNAを加えないものをそれぞれ調製し、37℃で1時間静置した。翻訳反応物を、MALDI-TOF MSで分析した。MALDI-TOF MSにおけるマトリックスはα-シアノ-4-ヒドロキシケイ皮酸(CHCA)を用いた。翻訳開始用アミノアシルtRNAの代わりに250μM Metを用いた場合は、N末端がホルミルメチオニン(以下ホルミルメチオニンをfMetと略称する)から開始されたペプチド(表2、ペプチド配列番号Pep-1)を示すMSが観測された。また翻訳開始用アミノアシルtRNAを加えないものでは,initiation read-through(特許文献(WO2013/100132A1))により、1文字目が読み飛ばされたペプチド(表2、ペプチド配列番号Pep-2)を示すMSが観測された。
鋳型mRNA 配列番号R-4(配列番号:4)
RNA配列:
GGGUUAACUUUAAGAAGGAGAUAUACAUAUGACUCGUACUAAGGCUUACUGGAGUCUUCCGGGUUAAGCUUCG
ペプチド配列
[Xaa]ThrArgThrLysAlaTyrTrpSerLeuProGly
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000122
<電気泳動による検出>
 N末端にシステインまたはシステイン類縁体が翻訳導入されたペプチドを検出するために、ラジオアイソトープでラベルしたアスパラギン酸を用いてペプチドの翻訳実験を行った。具体的には、上述の無細胞翻訳系に1μM 鋳型mRNA(R-4D)と各アミノ酸としてThr,Arg,Lys,Ala,Tyr,Trp,Ser,Leu,Pro,Gly(各々最終濃度250μM)、14C-アスパラギン酸(最終濃度37μM、Moravek Biochemicals社、MC139)を加えた溶液を調製し、20μM システインまたはシステイン類縁体がアミノアシル化されたtRNAfMet(Acbz-Cys(StBu)-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-1)、Acbz-D-Cys(StBu)-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-2)、Acbz-MeCys(StBu)-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-3)を翻訳液混合物に加えて、37℃で1時間静置した。
 また対照実験として翻訳開始用アミノアシルtRNAの代わりに250μM Metを加えたものと、翻訳開始用アミノアシルtRNAを加えないものをそれぞれ調製し、37℃で1時間静置した。
 得られた翻訳反応溶液に対して等量の2Xサンプルバッファー(TEFCO社、catNo.06-323)を加え、95℃で3分間加熱後、電気泳動(16% Peptide-PAGE mini、TEFCO社、TB-162)を実施した。泳動後のゲルは、Clear Dry Quick Dry Starter KIT(TEFCO社、03-278)を用いて乾燥させ、イメージングプレート(GEヘルスケア社、28-9564-75)に24時間露光させ、バイオアナライザーシステム(Typhoon FLA 7000、GEヘルスケア社)で検出し、ImageQuantTL(GEヘルスケア社)で解析した。
 N末端にAcbz-Cys(StBu)、Acbz-D-Cys(StBu)、Acbz-MeCys(StBu)それぞれ翻訳導入した場合においても目的物であるペプチド(ペプチド配列番号Pep-10、11、12、15)のバンドが主生成物としてそれぞれ観測された(図1において、対照実験であるホルミルメチオニンで開始されたペプチド(ペプチド配列番号Pep-8)の翻訳効率を100としたときの相対的な翻訳効率を示す)。また不純物として1文字目が読み飛ばされたペプチド(ペプチド配列番号Pep-9)を示すバンドが観測された。
鋳型mRNA 配列番号R-4D(配列番号:5)
RNA配列:
GGGUUAACUUUAAGAAGGAGAUAUACAUAUGACUCGUACUAAGGCUUACUGGAGUCUUCCGGGUGACGACGACUAAGCUUCG
ペプチド配列
[Xaa]ThrArgThrLysAlaTyrTrpSerLeuProGlyAspAspAsp
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000123
3-2. 副生成物の生成を低減させた翻訳合成条件下における、Initiation suppression法を用いてN末端にN-メチルシステインを有するペプチドの翻訳合成
 上記の通り、Initiation suppression法によるN末端にシステインまたはシステイン類縁体を翻訳合成する際に、2番目コドンにコードされるアミノ酸から開始して全長にわたって翻訳されたペプチドが副生成物として確認された。次に副生成物の生成を低減させて目的とするペプチドの翻訳効率を向上させるために、翻訳条件の最適化を行った。具体的には翻訳開始用アミノアシルtRNAの濃度条件(1,2,5,10,25μM)の検討を行い、目的とするペプチドと副生成物の生成比が最も良い翻訳条件を設定するに至った。
 Initiation suppression法を用いてN末端にシステインまたはシステイン類縁体が翻訳導入されているかを確かめるために、保護基を有するN-メチルシステインがアミノアシル化されたtRNAfMetを無細胞翻訳系に加えて翻訳合成を行った。翻訳系は、大腸菌由来の再構成無細胞タンパク質合成系であるPURE systemを用いた。具体的には、無細胞翻訳液(1%(v/v)RNasein Ribonuclease inhibitor(Promega社,N2111),1mM GTP,1mM ATP,20mMクレアチンリン酸,50mM HEPES-KOH pH7.6,100mM 酢酸カリウム,10mM 酢酸マグネシウム,2mMスペルミジン,1mM ジチオスレイトール,0.5mg/ml E.coli MRE600(RNaseネガティブ)由来tRNA(Roche社),0.1mM 10-HCO-H4folate、4μg/ml クレアチンキナーゼ,3μg/ml ミオキナーゼ,2unit/ml 無機ピロフォスファターゼ,1.1μg/ml ヌクレオシド二リン酸キナーゼ,0.6μM メチオニルtRNAトランスフォルミラーゼ,0.26μM EF-G、0.24μM RF2、0.17μM RF3、0.5μM RRF,2.7μM IF1,0.4μM IF2,1.5μM IF3,40μM EF-Tu,44μM EF-Ts,1.2μM リボソーム,0.73μM AlaRS,0.03μM ArgRS,0.38μM AsnRS,0.13μM AspRS,0.02μM CysRS,0.06μM GlnRS,0.23μM GluRS,0.09μM GlyRS,0.02μM HisRS,0.4μM IleRS,0.04μM LeuRS,0.11μM LysRS,0.03μM MetRS,0.68μM PheRS,0.16μM ProRS,0.04μM SerRS,0.09μM ThrRS,0.03μM TrpRS,0.02μM TyrRS,0.02μM ValRS(自家調製タンパクは基本的にHisタグ付加タンパクとして調製した))に、1μM 鋳型mRNAと、Thr,Arg,Lys,Ala,Tyr,Trp,Ser,Leu,Pro,Glyをそれぞれ250μMずつ加え、さらにN-メチルシステイン類縁体がアミノアシル化されたtRNAfMetを翻訳液混合物に加えて、37℃で1時間静置した。
<質量分析による検出>
 無細胞翻訳系にて翻訳合成されたペプチドを質量分析するために、MALDI-TOF MSを用いて実施した。具体的には、上述の無細胞翻訳系に1μM 鋳型mRNA(R-4)と各アミノ酸としてThr,Arg,Lys,Ala,Tyr,Trp,Ser,Leu,Pro,Gly(各々最終濃度250μM)を加えた溶液を調製し、さらに2または25μMN-メチルシステイン類縁体がアミノアシル化されたtRNAfMet(Acbz-MeCys(StBu)-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-3)、Acbz-D-MeCys(StBu)-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-4)、o-Acbz-MeCys(StBu)-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-5))を翻訳液混合物に加えて、37℃で1時間静置した。
 得られた翻訳反応物に、トリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP)(最終濃度20mM)を加えた後、37℃で1時間静置した。マトリックスとしてα-シアノ-4-ヒドロキシケイ皮酸(CHCA)を用いて、MALDI-TOF MSにより翻訳産物を分析した。
 その結果Acbz-MeCys(StBu)-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-3)、Acbz-D-MeCys(StBu)-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-4)をそれぞれ25μM使用した場合、主生成物としてN末端にNMeシステインまたはNMe-D-システインが導入されたペプチド(表4 ペプチド配列番号Pep-5、6)を示すMSがそれぞれ観測された(図2-1,2-2)。またAcbz-MeCys(StBu)-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-3)、Acbz-D-MeCys(StBu)-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-4)をそれぞれ2μM使用した場合、主生成物として1文字目が読み飛ばされたペプチド(表2、ペプチド配列番号Pep-2)を示すMSが観測された(図2-1,2-2)。N末端にNMeシステインまたはNMe-D-システインが導入されたペプチド(表4 ペプチド配列番号Pep-5、6)を示すMSは観測されたものの、そのMS強度比は1文字目が読み飛ばされたペプチド(表1、ペプチド配列番号Pep-2)の1/10以下であった。
 またo-Acbz-MeCys(StBu)-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-5))を25μM用いた場合、主生成物としてN末端にNMeシステインが導入されたペプチド(表4 ペプチド配列番号Pep-5)を示すMSが観測された(図2-3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000124
<電気泳動による検出>
 N末端にシステインまたはシステイン類縁体が翻訳導入されたペプチドを検出するために、ラジオアイソトープでラベルしたアスパラギン酸を用いてペプチドの翻訳実験を行った。具体的には、上述の無細胞翻訳系に1μM 鋳型mRNA(R-4D)と各アミノ酸、Thr,Arg,Lys,Ala,Tyr,Trp,Ser,Leu,Pro,Gly(各々最終濃度250μM)、14C-アスパラギン酸(最終濃度37μM、Moravek Biochemicals社、MC139)を加えた溶液を調製し、さらにシステインまたはシステイン類縁体がアミノアシル化されたtRNAfMet(1,2,5,10,25μMの5条件を実施)を翻訳液混合物に加えて、37℃で1時間静置した。また対照実験として翻訳開始用アミノアシルtRNAの代わりに250μM Metを加えたものと、翻訳開始用アミノアシルtRNAを加えないものを調製し、37℃で1時間静置した。
 得られた翻訳反応溶液に対して等量の2Xサンプルバッファー(TEFCO社、catNo.06-323)を加え、95℃で3分間加熱後、電気泳動(16% Peptide-PAGE mini、TEFCO社、TB-162)を実施した。泳動後のゲルは、Clear Dry Quick Dry Starter KIT(TEFCO社、03-278)を用いて乾燥させ、イメージングプレート(GEヘルスケア社、28-9564-75)に24時間露光させ、バイオアナライザーシステム(Typhoon FLA 7000、GEヘルスケア社)で検出し、ImageQuantTL(GEヘルスケア社)で解析した。
 Acbz-MeCys(StBu)、Acbz-D-MeCys(StBu)それぞれの翻訳合成において、どちらの場合においてもアミノアシルtRNAの濃度が25μMのときに目的とするペプチドの翻訳効率が最も高く、さらに副生成物の翻訳効率が最も低いことが示された(図3-1)。具体的にはAcbz-MeCys(StBu)の場合、目的物であるペプチド(ペプチド配列番号Pep-12)と副生成物(ペプチド配列番号Pep-9)の生成比は96:33(対照実験であるホルミルメチオニンで開始されたペプチド(ペプチド配列番号Pep-8)の翻訳効率を100としたときの相対的な翻訳効率を示す)であった。またAcbz-D-MeCys(StBu)の場合、目的物であるペプチド(ペプチド配列番号Pep-13)と副生成物(ペプチド配列番号Pep-9)の生成比は56:22であった。さらに、o-Acbz-MeCys(StBu)の場合、目的物であるペプチド(ペプチド配列番号Pep-14)と副生成物(ペプチド配列番号Pep-9)の生成比は109:16であった(図3-2)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000125
実施例4 翻訳の開始方法によって翻訳の伸長反応におけるアミノ酸類縁体の翻訳効率と生成物の純度を評価するための翻訳合成
 以下の方法に従って、アミノ酸類縁体のアミノアシルtRNAの合成を行った。
4-1-1.転写によるtRNA(CA欠損)の合成
 鋳型DNA(配列番号D-2)から、RiboMAX Large Scale RNA production System T7(Promega社,P1300)を用いたin vitro の転写により3'端のCAを欠くtRNAGluCUG(-CA)(配列番号R-2)を合成し、RNeasy Mini kit(Qiagen社)により精製した。
配列番号D-2(配列番号:6)
tRNAGluCTG(-CA) DNA配列:
GGCGTAATACGACTCACTATAGTCCCCTTCGTCTAGAGGCCCAGGACACCGCCCTCTGACGGCGGTAACAGGGGTTCGAATCCCCTAGGGGACGC
配列番号D-3(配列番号:7)
tRNAGluAAG(-CA) DNA配列:
GGCGTAATACGACTCACTATAGTCCCCTTCGTCTAGAGGCCCAGGACACCGCCCTAAGACGGCGGTAACAGGGGTTCGAATCCCCTAGGGGACGC
配列番号R-2(配列番号:8)
tRNAGluCUG(-CA) RNA配列:
GUCCCCUUCGUCUAGAGGCCCAGGACACCGCCCUCUGACGGCGGUAACAGGGGUUCGAAUCCCCUAGGGGACGC
配列番号R-3(配列番号:9)
tRNAGluAAG(-CA) RNA配列:
GUCCCCUUCGUCUAGAGGCCCAGGACACCGCCCUAAGACGGCGGUAACAGGGGUUCGAAUCCCCUAGGGGACGC
4-1-2. tRNA(CA欠損)とpCpA-アミノ酸との反応による、アミノアシルtRNAの合成
 50μM 転写tRNAGluCUG(-CA) (配列番号R-2)またはtRNAGluAAG(-CA) (配列番号R-3)(20μl)に、10X ligation buffer (500 mM HEPES-KOH pH 7.5, 200 mM MgCl2)(4μl)、10mM ATP (4μl)、Nuclease free water (5.6μl)を加え、95℃で2分間加熱した後、室温で5分間放置し、tRNAのリフォールディングを行った。10unit/μl T4 RNAリガーゼ(New england bio lab.社)(2.4μL)および、5mMのアミノアシル化pCpA(nk-026、28、30)のDMSO溶液 (4μL)を加え、16℃で45分間ライゲーション反応を行った。ライゲーション反応液40μLに、3M酢酸ナトリウム溶液(4μL)62.5mM ヨウ素(水:THF=1:1溶液)44μLを加え、室温で1時間、脱保護を行った。アミノアシル化tRNA(化合物AAtR-7、8、9)は、フェノール・クロロホルム抽出した後、エタノール沈殿により回収した。アミノアシル化tRNA(化合物AAtR-7、8、9)は、翻訳混合物に添加する直前に1mM酢酸ナトリウムに溶解した。
化合物AAtR-7(配列番号:10)
MeAla(4-Thz)-tRNAGluCUG
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000126
化合物AAtR-8
MeGly-tRNAGluCUG(配列番号:10)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000127
化合物AAtR-9(配列番号:11)
AspSMe-tRNAGluAAG
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000128
 次に翻訳の開始方法によって、翻訳の伸長反応におけるアミノ酸類縁体の翻訳効率と生成物の純度がどのように影響されるかを確認するための実験を実施した。具体的には、Initiation suppression法とInitiation read-through法の翻訳の開始方法をそれぞれ用いて、アミノ酸類縁体を複数含む同じペプチド化合物(ペプチド配列番号Pep-17)を翻訳合成を実施した。生成物を含む翻訳液のMS分析を行い、同じペプチド化合物である目的物のMS強度を比較し翻訳効率の比較を行った。また生成物の純度を確認するために生成物に含まれる切断ペプチドのMS強度を比較した。
4-2―1. Initiation read-through法を用いてN末端にシステインを有するペプチドの翻訳合成
 Initiation read-through法を用いてN末端にCysを翻訳導入したペプチドを翻訳合成した後に、MALDI-TOF MSを用いて翻訳合成から得られたペプチドの純度を確認した。
 翻訳系は、大腸菌由来の再構成無細胞タンパク質合成系であるPURE systemを用いた。具体的には、無細胞翻訳液(1%(v/v)RNasein Ribonuclease inhibitor(Promega社,N2111),1mM GTP,1mM ATP,20mMクレアチンリン酸,50mM HEPES-KOH pH7.6,100mM 酢酸カリウム,6mM 酢酸マグネシウム,2mMスペルミジン,1mM ジチオスレイトール,1.5mg/ml E.coli MRE600(RNaseネガティブ)由来tRNA(Roche社),0.1mM 10-HCO-H4folate、4μg/ml クレアチンキナーゼ,3μg/ml ミオキナーゼ,2unit/ml 無機ピロフォスファターゼ,1.1μg/ml ヌクレオシド二リン酸キナーゼ,0.6μM メチオニルtRNAトランスフォルミラーゼ,0.26μM EF-G、0.24μM RF2、0.17μM RF3、0.5μM RRF,2.7μM IF1,0.4μM IF2,1.5μM IF3,40μM EF-Tu,44μM EF-Ts,1.2μM リボソーム,0.73μM AlaRS,0.03μM ArgRS,0.38μM AsnRS,0.13μM AspRS,0.02μM CysRS,0.06μM GlnRS,0.23μM GluRS,0.09μM GlyRS,0.02μM HisRS,0.4μM IleRS,0.04μM LeuRS,0.11μM LysRS,0.03μM MetRS,0.68μM PheRS,0.16μM ProRS,0.04μM SerRS,0.09μM ThrRS,0.03μM TrpRS,0.02μM TyrRS,0.02μM ValRS(自家調製タンパクは基本的にHisタグ付加タンパクとして調製した))に、1μM 鋳型mRNA(R-5-2 (配列番号17))と、各アミノ酸Ala,Arg,Cys,Gly,His,Ile,Lys,Pro,Ser,Thr,Trp,Val,3-フルオローL-チロシン(Tyr(3-F))をそれぞれ250μMずつ加え、N-メチルフェニルアラニン(MePhe)を5mM加え、さらに20μM MeAla(4-Thz)-tRNAGluCUG(化合物AAtR-7)を翻訳液混合物に加えて、37℃で1時間静置した。
 得られた翻訳反応物を、マトリックスとしてα-シアノ-4-ヒドロキシケイ皮酸(CHCA)を用いて、MALDI-TOF MSで翻訳産物を分析した。その結果、N末端にCysが導入された目的物(ペプチド配列番号Pep-17)のMSが観測されたものの、2種類の切断ペプチド(ペプチド配列番号Pep-19、21)のMSも観測された(図4)。またそれぞれのペプチドのMS強度比は、目的物(ペプチド配列番号 Pep-17):切断ペプチド(ペプチド配列番号 Pep-19):切断ペプチド(ペプチド配列番号 Pep-21)=1:1:1であった。
鋳型mRNA 配列番号R-5-2(配列番号:17)
RNA配列:
GGGUUAACUUUAAGAAGGAGAUAUACAUAUGUGCAGUUUUCCGAGUCAGAUUGUUUACACUGGUCGUCCGUAAGCUUCG
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000129
4-2―2. Initiation suppression法を用いてN末端にシステインを有するペプチドの翻訳合成
 Initiation suppression法を用いてN末端にAcbz-Cys(StBu)を翻訳導入したペプチドを翻訳合成した後に、トリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP)によってAcbzを脱保護を行った。MALDI-TOF MSを用いて、翻訳合成によって得られるペプチドの純度を確認した。
 翻訳系は、大腸菌由来の再構成無細胞タンパク質合成系であるPURE systemを用いた。具体的には、無細胞翻訳液(1%(v/v)RNasein Ribonuclease inhibitor(Promega社,N2111),1mM GTP,1mM ATP,20mMクレアチンリン酸,50mM HEPES-KOH pH7.6,100mM 酢酸カリウム,6mM 酢酸マグネシウム,2mMスペルミジン,1mM ジチオスレイトール,1.5mg/ml E.coli MRE600(RNaseネガティブ)由来tRNA(Roche社),0.1mM 10-HCO-H4folate、4μg/ml クレアチンキナーゼ,3μg/ml ミオキナーゼ,2unit/ml 無機ピロフォスファターゼ,1.1μg/ml ヌクレオシド二リン酸キナーゼ,0.6μM メチオニルtRNAトランスフォルミラーゼ,0.26μM EF-G、0.24μM RF2、0.17μM RF3、0.5μM RRF,2.7μM IF1,0.4μM IF2,1.5μM IF3,40μM EF-Tu,44μM EF-Ts,1.2μM リボソーム,0.73μM AlaRS,0.03μM ArgRS,0.38μM AsnRS,0.13μM AspRS,0.02μM CysRS,0.06μM GlnRS,0.23μM GluRS,0.09μM GlyRS,0.02μM HisRS,0.4μM IleRS,0.04μM LeuRS,0.11μM LysRS,0.03μM MetRS,0.68μM PheRS,0.16μM ProRS,0.04μM SerRS,0.09μM ThrRS,0.03μM TrpRS,0.02μM TyrRS,0.02μM ValRS(自家調製タンパクは基本的にHisタグ付加タンパクとして調製した))に、1μM 鋳型mRNA(R-5-1 (配列番号12))と、各アミノ酸Ala,Arg,Cys,Gly,His,Ile,Lys,Pro,Ser,Thr,Trp,Val,3-フルオローL-チロシン(Tyr(3-F))をそれぞれ250μMずつ加え、N-メチルフェニルアラニン(MePhe)を5mM加え、さらに20μM Acbz-Cys(StBu)-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-1)と20μM MeAla(4-Thz)-tRNAGluCUG(化合物AAtR-7)を翻訳液混合物に加えて、37℃で1時間静置した。
 得られた翻訳反応物に、トリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP)(最終濃度20mM)を加えた後、37℃で1時間静置した。マトリックスとしてα-シアノ-4-ヒドロキシケイ皮酸(CHCA)を用いて、MALDI-TOF MSで翻訳産物を分析した。
 その結果、N末端にCysが導入された目的物(ペプチド配列番号Pep-17)のMSがメインピークとして観測され、initiation read-through法と比べて28倍のMS強度であった(図4)
 また4種類の切断ペプチド(ペプチド配列番号Pep-18、19、20、21)のMSは観測されたものの、目的物(ペプチド配列番号Pep-17)のMS強度と比べてそれぞれ1/20以下のMS強度であった。
鋳型mRNA 配列番号R-5-1(配列番号:12)
RNA配列:
GGGUUAACUUUAAGAAGGAGAUAUACAUAUGAGUUUUCCGAGUCAGAUUGUUUACACUGGUCGUCCGUAAGCUUCG
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000130
 以上の結果からInitiation suppression法を用いれば、N末端にシステインを持ちアミノ酸類縁体を複数含むペプチドをより効率良くならびに高い純度で翻訳合成することができることが示された。
4-3―1. Initiation suppression法とInitiation read-through法それぞれの翻訳の開始方法を用いてN末端にシステインまたはシステイン類縁体を有するペプチドの翻訳合成
 以上の観測された現象が他のペプチドを翻訳合成する際にも観測されるかを確認するために実施した実験を次に記す。対照実験としてAcbz-Cys(StBu)-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-1)の代わりに250μM Metを加えて、N末端がfMetで開始されたペプチドの翻訳合成を実施した。翻訳合成に使用した鋳型mRNA配列を以下の表8に記した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000131
4-3―1-1. Initiation read-through法を用いてN末端にシステインを有するペプチドの翻訳合成
 翻訳系は、大腸菌由来の再構成無細胞タンパク質合成系であるPURE systemを用いた。具体的には、無細胞翻訳液(1%(v/v)RNasein Ribonuclease inhibitor(Promega社,N2111),1mM GTP,1mM ATP,20mMクレアチンリン酸,50mM HEPES-KOH pH7.6,100mM 酢酸カリウム,6mM 酢酸マグネシウム,2mMスペルミジン,1mM ジチオスレイトール,1.5mg/ml E.coli MRE600(RNaseネガティブ)由来tRNA(Roche社),0.1mM 10-HCO-H4folate、4μg/ml クレアチンキナーゼ,3μg/ml ミオキナーゼ,2unit/ml 無機ピロフォスファターゼ,1.1μg/ml ヌクレオシド二リン酸キナーゼ,0.6μM メチオニルtRNAトランスフォルミラーゼ,0.26μM EF-G、0.24μM RF2、0.17μM RF3、0.5μM RRF,2.7μM IF1,0.4μM IF2,1.5μM IF3,40μM EF-Tu,44μM EF-Ts,1.2μM リボソーム,0.73μM AlaRS,0.03μM ArgRS,0.38μM AsnRS,0.13μM AspRS,0.02μM CysRS,0.06μM GlnRS,0.23μM GluRS,0.09μM GlyRS,0.02μM HisRS,0.4μM IleRS,0.04μM LeuRS,0.11μM LysRS,0.03μM MetRS,0.68μM PheRS,0.16μM ProRS,0.04μM SerRS,0.09μM ThrRS,0.03μM TrpRS,0.02μM TyrRS,0.02μM ValRS(自家調製タンパクは基本的にHisタグ付加タンパクとして調製した))に、1μM 鋳型mRNA(R-6-2 (配列番号18)、R-7-2 (配列番号19)、R-8-2 (配列番号20)、R-9-2 (配列番号21)、R-5-2 (配列番号17))と、各アミノ酸Arg,Cys,Gly,His,Ile,Lys,Pro,Ser,Thr,Trp,Val,3-フルオローL-チロシン(Tyr(3-F))をそれぞれ250μMずつ加え、N-メチルフェニルアラニン(MePhe)、N-メチルアラニン(MeAla)をそれぞれ5mM加え、さらに20μM MeGly-tRNAGluCUG(化合物AAtR-8)(配列番号:10)を翻訳液混合物に加えて、37℃で1時間静置した。
 得られた翻訳反応物を、マトリックスとしてα-シアノ-4-ヒドロキシケイ皮酸(CHCA)を用いて、MALDI-TOF MSで翻訳産物を分析した。翻訳合成に使用した鋳型mRNA配列番号と翻訳合成された目的物と切断ペプチドのMS理論値、MALDI-TOF MSの実測値を示す表9~13に記した。また、翻訳合成された目的物と切断ペプチドのMS強度を図5に記した。図5における切断ペプチドのMS強度を示すグラフにおいて、複数の切断ペプチドが観測された場合はそれぞれの切断ペプチドのMS強度の合計値を表している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000132
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000133
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000134
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000135
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000136
4-3―1-2. Initiation suppression法を用いてN末端にシステインを有するペプチドの翻訳合成
 Initiation suppression法を用いてN末端にAcbz-Cys(StBu)を翻訳導入したペプチドを翻訳合成し、その後にトリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP)によってAcbzを脱保護を行った。得られた反応混合物をMALDIによる質量分析を実施し、翻訳合成によって得られるペプチドの純度を確認した。
 翻訳系は、大腸菌由来の再構成無細胞タンパク質合成系であるPURE systemを用いた。具体的には、無細胞翻訳液(1%(v/v)RNasein Ribonuclease inhibitor(Promega社,N2111),1mM GTP,1mM ATP,20mMクレアチンリン酸,50mM HEPES-KOH pH7.6,100mM 酢酸カリウム,6mM 酢酸マグネシウム,2mMスペルミジン,1mM ジチオスレイトール,1.5mg/ml E.coli MRE600(RNaseネガティブ)由来tRNA(Roche社),0.1mM 10-HCO-H4folate、4μg/ml クレアチンキナーゼ,3μg/ml ミオキナーゼ,2unit/ml 無機ピロフォスファターゼ,1.1μg/ml ヌクレオシド二リン酸キナーゼ,0.6μM メチオニルtRNAトランスフォルミラーゼ,0.26μM EF-G、0.24μM RF2、0.17μM RF3、0.5μM RRF,2.7μM IF1,0.4μM IF2,1.5μM IF3,40μM EF-Tu,44μM EF-Ts,1.2μM リボソーム,0.73μM AlaRS,0.03μM ArgRS,0.38μM AsnRS,0.13μM AspRS,0.02μM CysRS,0.06μM GlnRS,0.23μM GluRS,0.09μM GlyRS,0.02μM HisRS,0.4μM IleRS,0.04μM LeuRS,0.11μM LysRS,0.03μM MetRS,0.68μM PheRS,0.16μM ProRS,0.04μM SerRS,0.09μM ThrRS,0.03μM TrpRS,0.02μM TyrRS,0.02μM ValRS(自家調製タンパクは基本的にHisタグ付加タンパクとして調製した))に、1μM 鋳型mRNA(R-6-1 (配列番号18)、R-7-1 (配列番号19)、R-8-1 (配列番号20)、R-9-1 (配列番号21)、R-5-1 (配列番号17))と、各アミノ酸Arg,Cys,Gly,His,Ile,Lys,Pro,Ser,Thr,Trp,Val,3-フルオローL-チロシン(Tyr(3-F))をそれぞれ250μMずつ加え、N-メチルフェニルアラニン(MePhe)、N-メチルアラニン(MeAla)をそれぞれ5mM加え、さらに20μM MeGly-tRNAGluCUG(化合物AAtR-8)(配列番号:10)、20μM Acbz-Cys(StBu)-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-1)を翻訳液混合物に加えて、37℃で1時間静置した。
 得られた翻訳反応物を、マトリックスとしてα-シアノ-4-ヒドロキシケイ皮酸(CHCA)を用いて、MALDI-TOF MSで翻訳産物を分析した。翻訳合成に使用した鋳型mRNA配列番号と翻訳合成された目的物と切断ペプチドのMS理論値、MALDI-TOF MSの実測値を示す表14~18に記した。また、翻訳合成された目的物と切断ペプチドのMS強度を図5に記した。図5における切断ペプチドのMS強度を示すグラフにおいて、複数の切断ペプチドが観測された場合はそれぞれの切断ペプチドのMS強度の合計値を表している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000137
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000138
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000139
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000140
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000141
 図5に示したように、今回翻訳評価したアミノ酸類縁体を複数含むペプチドすべてにおいてInitiation read-through法とInitiation suppression法を比較すると、Initiation suppression法は目的物のMS強度がより強く観測され、切断ペプチドのMS強度はより弱く観測された。すなわち、Initiation suppression法は効率よくN末端にシステインを持つアミノ酸類縁体を複数含むペプチドを翻訳合成する手法であることが証明された。また、切断ペプチドはアミノ酸類縁体の翻訳導入前後で切断されたものが観測されており、Initiation suppression法は複数のアミノ酸類縁体を含むペプチドを高い純度で翻訳合成できることが示された。
実施例5 N末端に保護基を持つNMeシステインを有するペプチドを翻訳合成し、保護基を脱保護した後にネイティブケミカルライゲーションによりアミド環化ペプチドの合成
5―1. N末端に保護基を持つNMeシステインを有し、C末端側のアミノ酸の側鎖に活性エステルを持つペプチドの翻訳合成と、翻訳合成したペプチドの保護基を脱保護した後にネイティブケミカルライゲーションと脱硫反応によるアミド環化ペプチドの合成
 以下の反応式に示すようにInitiation suppression法を用いてN末端にAcbz-MeCys(StBu)を持つペプチドを翻訳合成し、その後にトリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP)によってAcbzを脱保護とネイティブケミカルライゲーションと脱硫反応によるアミド環化ペプチドの合成を実施した。具体的には、MeCysを基質とするネイティブケミカルライゲーションはチオエステル交換から生成するチオラクトン体と、その後のS-N交換から生成するNCLアミド体との間で平衡が存在し、2つの混合物が得られる。その混合物を脱硫反応に付し、NCLアミド体を脱硫させることによって平衡を偏らせて反応を進行させ目的の環状ペプチドが得られた。よって翻訳合成から得られたペプチドから連続的に変換し、目的とするアミド環化ペプチドを合成することのできる反応条件の設定に至った。
 得られた反応混合物をMALDIによる質量分析を実施し、それぞれの反応が進行し目的のアミド環化ペプチドが得られたことを確認した。翻訳合成に使用した鋳型mRNA配列を以下の表19に記した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000142
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000143
 翻訳系は、大腸菌由来の再構成無細胞タンパク質合成系であるPURE systemを用いた。具体的には、無細胞翻訳液(1%(v/v)RNasein Ribonuclease inhibitor(Promega社,N2111),1mM GTP,1mM ATP,20mMクレアチンリン酸,50mM HEPES-KOH pH7.6,100mM 酢酸カリウム,6mM 酢酸マグネシウム,2mMスペルミジン,1mM ジチオスレイトール,1.5mg/ml E.coli MRE600(RNaseネガティブ)由来tRNA(Roche社),0.1mM 10-HCO-H4folate、4μg/ml クレアチンキナーゼ,3μg/ml ミオキナーゼ,2unit/ml 無機ピロフォスファターゼ,1.1μg/ml ヌクレオシド二リン酸キナーゼ,0.6μM メチオニルtRNAトランスフォルミラーゼ,0.26μM EF-G、0.24μM RF2、0.17μM RF3、0.5μM RRF,2.7μM IF1,0.4μM IF2,1.5μM IF3,40μM EF-Tu,44μM EF-Ts,1.2μM リボソーム,0.73μM AlaRS,0.03μM ArgRS,0.38μM AsnRS,0.13μM AspRS,0.02μM CysRS,0.06μM GlnRS,0.23μM GluRS,0.09μM GlyRS,0.02μM HisRS,0.4μM IleRS,0.04μM LeuRS,0.11μM LysRS,0.03μM MetRS,0.68μM PheRS,0.16μM ProRS,0.04μM SerRS,0.09μM ThrRS,0.03μM TrpRS,0.02μM TyrRS,0.02μM ValRS(自家調製タンパクは基本的にHisタグ付加タンパクとして調製した))に、1μM 鋳型mRNA(R-10、R-11、R-12、R-13,R-14,R-15)と、各アミノ酸Ala,Arg,Cys,Gln,Gly,His,Ile,Lys,Pro,Ser,Thr,Trp,Val,3-フルオローL-チロシン(Tyr(3-F))をそれぞれ250μMずつ加え、N-メチルフェニルアラニン(MePhe)5mM加え、さらに20μM AspSMe-tRNAGluAAG(化合物AAtR-9)、20μM Acbz-MeCys(StBu)-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-3)を翻訳液混合物に加えて、37℃で1時間静置した。
 次に翻訳反応液(8μL)に、150mM TCEP環化反応試薬溶液(2μL)を混合し、37℃で1時間静置した。Acbzの脱保護反応とネイティブケミカルライゲーションによる環化反応が進行していることを、MALDI-TOF MSにより確認した(図6)。MALDI-TOF MSの分析には反応液を1μLサンプリングしSPE C-TIP(日京テクノス社)で精製し、マトリックスとしてα-シアノ-4-ヒドロキシケイ皮酸(CHCA)を用いて実施した。また、150mM TCEP環化反応試薬溶液は、pH 7.0TCEP溶液(500mM,12μL)、pH8.3 Tris溶液(2M,3μL)、pH8.0 EDTA溶液(500mM、nacalai社 製品番号14362-24、5μL)、水酸化カリウム水溶液(200mM、20μL)を混合し調製した。
 さらに、環化反応液(7μL)に、pH 7.0TCEP溶液(500mM,7μL)、グルタチオン(GSH)溶液(250mM,1μL)を加え、42℃で1分間静置し、続いて2,2'-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]二塩酸塩(VA-044)溶液(1M、4μL)、水酸化カリウム水溶液(1M、1μL)を混合し42℃で2時間静置した。
 脱硫反応が進行していることを、MALDI-TOF MSにより確認した(図6)。MALDI-TOF MSの分析には、反応液を1μLサンプリングしSPE C-TIP(日京テクノス社)で精製し、マトリックスとしてα-シアノ-4-ヒドロキシケイ皮酸(CHCA)を用いて実施した。
鋳型mRNA配列番号 R-10 から翻訳合成された後、Acbz基の脱保護反応とネイティブケミカルライゲーションによる環化反応から得られた化合物の混合物
[MeCys*]Ser[MePhe][MePhe]ValGlnSer[Tyr(3-F)]SerAsp*ProArg(2つの*部位にて環化)(Pep-43とPep-44の混合物)
Pep-43
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000144
Pep-44
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000145
MALDI-TOF MS
m/z=1477.5 (M+H)+  Calc.1476.7
鋳型mRNA配列番号 R-10 から由来する化合物の混合物(Pep-43とPep-44)を脱硫反応に付して得られた化合物
[MeAla*]Ser[MePhe][MePhe]ValGlnSer[Tyr(3-F)]SerAsp*ProArg(2つの*部位にて環化)(Pep-45)
Pep-45
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000146
MALDI-TOF MS
m/z=1445.5 (M+H)+  Calc.1444.7
鋳型mRNA配列番号 R-11 から翻訳合成された後、Acbz基の脱保護反応とネイティブケミカルライゲーションによる環化反応から得られた化合物の混合物
[MeCys*]Ser[MePhe]ValGlnIle[MePhe]SerValAsp*ProArg(2つの*部位にて環化)(Pep-46とPep-47)
Pep-46
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000147
Pep-47
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000148
MALDI-TOF MS
m/z=1421.5 (M+H)+  Calc.1420.7
鋳型mRNA配列番号 R-11 から由来する化合物の混合物(Pep-46とPep-47)を脱硫反応に付して得られた化合物
[MeAla*]Ser[MePhe]ValGlnIle[MePhe]SerValAsp*ProArg(2つの*部位にて環化)(Pep-48)
Pep-48
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000149
MALDI-TOF MS
m/z=1389.6 (M+H)+  Calc.1388.7
鋳型mRNA配列番号 R-12 から翻訳合成された後、Acbz基の脱保護反応とネイティブケミカルライゲーションによる環化反応から得られた化合物の混合物
[MeCys*]ThrThrPro[MePhe]GlyGlnSer[Tyr(3-F)]IleValAsp*ProArg(2つの*部位にて環化)(Pep-49とPep-50)
Pep-49
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000150
Pep-50
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000151
MALDI-TOF MS
m/z=1611.4 (M+H)+  Calc.1610.8
鋳型mRNA配列番号 R-12 から由来する化合物の混合物(Pep-49と化合物Pep-50)を脱硫反応に付して得られた化合物
[MeAla*]ThrThrPro[MePhe]GlyGlnSer[Tyr(3-F)]IleValAsp*ProArg(2つの*部位にて環化)(Pep-51)
Pep-51
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000152
MALDI-TOF MS
m/z=1579.5 (M+H)+  Calc.1578.8
鋳型mRNA配列番号 R-13 から翻訳合成された後、Acbz基の脱保護反応とネイティブケミカルライゲーションによる環化反応から得られた化合物の混合物
[MeCys*][MePhe]ValThrGlnAlaThr[Tyr(3-F)]GlyIleAsp*ProArg(2つの*部位にて環化)(Pep-52とPep-53)
Pep-52
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000153
Pep-53
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000154
MALDI-TOF MS
m/z=1498.4 (M+H)+  Calc.1497.7
鋳型mRNA配列番号 R-13 から由来する化合物の混合物(Pep-52とPep-53)を脱硫反応に付して得られた化合物
[MeAla*][MePhe]ValThrGlnAlaThr[Tyr(3-F)]GlyIleAsp*ProArg(2つの*部位にて環化)(Pep-54)
Pep-54
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000155
MALDI-TOF MS
m/z=1466.5 (M+H)+  Calc.1465.7
鋳型mRNA配列番号 R-14 から翻訳合成された後、Acbz基の脱保護反応とネイティブケミカルライゲーションによる環化反応から得られた化合物の混合物
[MeCys*]Ser[MePhe]ProSerGlnIleVal[Tyr(3-F)]ThrAsp*ProArg(2つの*部位にて環化)(Pep-55とPep-56)
Pep-55
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000156
Pep-56
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000157
MALDI-TOF MS
m/z=1540.4 (M+H)+  Calc.1539.7
鋳型mRNA配列番号 R-14 から由来する化合物(Pep-55とPep-56)を脱硫反応に付して得られた化合物
[MeAla*]Ser[MePhe]ProSerGlnIleVal[Tyr(3-F)]ThrAsp*ProArg(2つの*部位にて環化)(Pep-57)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000158
MALDI-TOF MS
m/z=1508.4 (M+H)+  Calc.1507.7
鋳型mRNA配列番号 R-15 から翻訳合成された後、Acbz基の脱保護反応とネイティブケミカルライゲーションによる環化反応から得られた化合物の混合物
[MeCys*][MePhe][Tyr(3-F)]Trp[MePhe]ProGln[MePhe]LysTrpAsp*ProArg[Tyr(3-F)](2つの*部位にて環化)(Pep-58とPep-59)
Pep-58
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000159
Pep-59
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000160
MALDI-TOF MS
m/z=2056.4 (M+H)+  Calc.2055.9
鋳型mRNA配列番号 R-15 から由来する化合物の混合物(Pep-58とPep-59)を脱硫反応に付して得られた化合物
[MeAla*][MePhe][Tyr(3-F)]Trp[MePhe]ProGln[MePhe]LysTrpAsp*ProArg[Tyr(3-F)](2つの*部位にて環化)(Pep-60)
Pep-60
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000161
MALDI-TOF MS
m/z=2024.7 (M+H)+  Calc.2024.0
実施例6 翻訳後修飾条件下におけるRNAの安定性評価
 翻訳合成から得られたペプチドから連続的に変換し目的とするアミド環化ペプチドを合成することのできるそれぞれの反応条件下において、RNAが安定であることを確認する実験を行った。
6-1. 翻訳後修飾条件下における安定性を評価するためのmRNA-ピューロマイシンリンカーライゲーション産物の調製
 文献記載(特許文献 WO2013/100132)の方法により調製したDNAライブラリー(配列番号 D-16)を鋳型に、T7 RiboMAXTM Express Large Scale RNA Production System(Promega社、P1320)を用いたin vitro転写によりmRNA(配列番号R-16)を調製し、RNeasy MinElute kit (Qiagen社)を用いて精製した。
 6μM mRNA(配列番号R-16)を、9μMのピューロマイシンリンカー (Sigma社)(配列番号C-1)、 1X T4 RNAライゲースリアクションバッファー(New england bio lab.社)、1mM ATP、10% DMSO、0.625unit/μl T4 RNAライゲース(New england bio lab.社)の条件で、37℃で30分間ライゲーション反応させた後、RNeasy MinElute kit (Qiagen社)により精製しmRNA-ピューロマイシンリンカーライゲーション産物(配列番号R-17)を得た。
DNA 配列番号D-16(配列番号:28)
GTAATACGACTCACTATAGGGTTAACTTTAAGAAGGAGATATACATATGTGC(NNN)9TAGCCGACCGGCACCGGCACCGGCGATAGGGCGGCGGGGACAAA
 配列中に(NNN)と示した箇所は、TTT, TTG, CTA, ATT, GTT, CCG, ACT, GCT, TAC, CAT, CAG, GAA, TGG, CGG, AGT, AGG, GGTがランダムに出現することを意味する。また、(NNN)9は任意のNNN が9回結合していることを意味しており(ATT)9のみを意味するのでなく、例えば17種類から選択すると179の多様性が生じることを模式的に示したものである。
RNA 配列番号R-16(配列番号:29)
GGGUUAACUUUAAGAAGGAGAUAUACAUAUGUGC(PPP)9UAGCCGACCGGCACCGGCACCGGCGAUAGGGCGGCGGGGACAAA
 配列中に(PPP)と示した箇所は、UUU, UUG, CUA, AUU, GUU, CCG, ACU, GCU, UAC, CAU, CAG, GAA, UGG, CGG, AGU, AGG, GGUがランダムに出現することを意味する。また、(PPP)9は任意のPPP が9回結合していることを意味しており(AUU)9のみを意味するのでなく、例えば17種類から選択すると179の多様性が生じることを模式的に示したものである。
ピューロマイシンリンカー 配列番号C-1(配列番号:30)
[P]CCCGTCCCCGCCGCCCT[Spacer18][Spacer18][Spacer18][Spacer18][Spacer18]CC[Puromycin] ([P]:5'リン酸化)
 詳細な部分構造は以下の通りである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000162
mRNA-ピューロマイシンリンカーライゲーション産物(配列番号R-17)(配列番号:31)
GGGUUAACUUUAAGAAGGAGAUAUACAUAUGUGC(PPP)9UAGCCGACCGGCACCGGCACCGGCGAUAGGGCGGCGGGGACAAACCCGTCCCCGCCGCCCT[Spacer18][Spacer18][Spacer18][Spacer18][Spacer18]CC[Puromycin]
6-2. Acbz基の脱保護反応とネイティブケミカルライゲーションによるアミド環化反応とその後の脱硫反応条件でのRNAの安定性を確認した例
 前述したAcbz基の脱保護反応とネイティブケミカルライゲーションによるアミド環化反応、その後の脱硫反応という一連の反応条件においてRNAが安定に存在するかを確認した。すなわち、mRNA-ピューロマイシンリンカーライゲーション産物(配列番号R-17)を一連の反応条件に付した後、ゲル電気泳動による解析を行った。
 具体的には、1μM mRNA-ピューロマイシンリンカーライゲーション産物(配列番号R-17)を含む緩衝液(1mM GTP,1mM ATP,20mMクレアチンリン酸,50mM HEPES-KOH pH7.6,100mM 酢酸カリウム,9mM 酢酸マグネシウム,2mMスペルミジン,1mM ジチオスレイトール,0.1mM 10-HCO-H4folate)(60μL)に、150mM TCEP環化反応試薬溶液(15μL)を混合し、37℃で1時間静置した。150mM TCEP環化反応試薬溶液は、pH 7.0TCEP溶液(500mM,12μL)、pH8.3 Tris溶液(2M,3μL)、pH8.0 EDTA溶液(500mM、nacalai社 製品番号14362-24、5μL)、水酸化カリウム水溶液(200mM、20μL)を混合しAcbz脱保護環化溶液を調製した。
 さらに、混合溶液(75μL)に、pH 7.0TCEP溶液(500mM,75μL)、グルタチオン(GSH)溶液(250mM,10.7μL)を加え、42℃で1分間静置し、続いて2,2'-アゾビス[2-(2-イミダゾリン-2-イル)プロパン]二塩酸塩(VA-044)溶液(1M、42.9μL)、水酸化カリウム水溶液(1M、10.7μL)を混合し42℃で3時間静置した。
 その後RNeasy MinElute kit (Qiagen社)を用いて精製し、mRNA-ピューロマイシンリンカーライゲーション産物の溶液を得た後、電気泳動による解析を行った。(図7、レーン1)。
 一方、上述のAcbz脱保護環化溶液(75μL)に水139.3μLを加え、42℃で3時間静置した。上記と同様にRNeasy MinElute kit (Qiagen社)を用いてmRNA-ピューロマイシンリンカーライゲーション産物を精製し、脱硫反応条件に付していない溶液として調製し泳動比較に用いることにした(図7,レーン2)。
 さらに標準溶液として、反応条件に付していない0.5μM mRNA-ピューロマイシンリンカーライゲーション産物(配列番号R-17)溶液を泳動比較に用いることにした(図7,レーン3)。またマーカーとしてTrackIt 10 bp ladder (Life Technologies社, 製品番号10488-019)を用いた(図7,レーン4)。
 それぞれの上記反応サンプル10μLの溶液に対して10μLのNovex(登録商標) TBE-Ureaサンプルバッファー(2x)(Invitrogen社)を加え、そのうち4μLを使って10%TBE-ウレアゲルにて電気泳動を行い、SYBR gold nucleic acid stain (Invitrogen社)により染色を行った。その結果、いずれの反応サンプル(図7、レーン1,2)においても、標準溶液(図7,レーン3)と比較して分解物に由来するようなバンドパターンの変化は観測されなかった。 これらの事から、Acbz基の脱保護反応とネイティブケミカルライゲーションによるアミド環化反応、その後の脱硫反応という一連の反応条件においてRNAは分解せず安定に存在する事が示された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000163
実施例7 無細胞翻訳系に用いるpCpA-アミノ酸の合成
用語の定義
Azoc    アジドメトキシカルボニル基
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000164
HOGly   グリコール酸
DMT     ジ(p-メトキシフェニル)フェニルメチル基
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000165
7-1.Initiation suppression法によりN末端にアミノ酸類縁体を翻訳導入するためのpCpA-アミノ酸の合成
2-(tert-ブチルジスルファニル)エタン-1-アミン 塩酸塩(化合物nk31)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000166
 文献記載(WO2013/100132A)の方法で合成した(2-(tert-ブチルジスルファニル)エチル)カルバミン酸 tert-ブチル(53mg、0.20mmol)に4N塩酸/1,4-ジオキサン溶液(1.0ml)を加えて室温で90分撹拌した。反応液を減圧濃縮して2-(tert-ブチルジスルファニル)エタン-1-アミン 塩酸塩(化合物nk31)(40mg)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 166 (M+H)+
保持時間:0.36分(分析条件SQDFA05)
N-(((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)-N-(2-(tert-ブチルジスルファニル)エチル)グリシン(化合物nk32)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000167
 前工程にて得られた2-(tert-ブチルジスルファニル)エタン-1-アミン 塩酸塩(化合物nk31)(40mg、0.20mmol)およびN,N-ジイソプロピルエチルアミン(0.140ml、0.80mmol)をアセトニトリル(1.0ml)に溶解した。混合物を氷浴で冷却後、2-ブロモ酢酸 tert-ブチル(0.029ml、0.20mmol)を添加した。反応混合物を5分撹拌後、室温で90分撹拌した。さらに2-ブロモ酢酸 tert-ブチル(0.006ml、0.040mmol)を添加し室温で16.5時間撹拌した後に、反応液を減圧濃縮して濃縮残渣を得た。得られた濃縮残渣をDCM(1ml)に溶かし、混合物を氷浴で冷却後にTFA(1ml)を加えた。反応混合物を室温で60分撹拌した後、反応液を減圧濃縮した。
 窒素雰囲気下、得られた濃縮残渣と炭酸(4-ニトロフェニル)4-アジドベンジル(62.9mg、0.20mmol)の混合物に室温にてDMF(0.40mL)を添加した。混合物を氷浴で冷却後、トリエチルアミン(84μL、0.60mmol)を添加した。反応混合物を25℃で3日撹拌後、逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.1%ギ酸水溶液/0.1%ギ酸アセトニトリル溶液)にて精製し、N-(((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)-N-(2-(tert-ブチルジスルファニル)エチル)グリシン(化合物nk32)(53.9mg、68%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 397 (M-H)-
保持時間:0.90分(分析条件SQDFA05)
シアノメチル N-(((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)-N-(2-(tert-ブチルジスルファニル)エチル)グリシナート(化合物nk33)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000168
 窒素雰囲気下、N-(((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)-N-(2-(tert-ブチルジスルファニル)エチル)グリシン(化合物nk32)(53.9mg、0.135mmol)およびN,N-ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)(0.047mL、0.271mmol)をアセトニトリル(541μl)に溶解し、2-ブロモアセトニトリル(0.014mL、0.203mmol)を加えて室温で3時間30分攪拌した。反応液を濃縮し、粗生成物シアノメチル N-(((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)-N-(2-(tert-ブチルジスルファニル)エチル)グリシナート(化合物nk33)を得た。得られた粗生成物シアノメチル N-(((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)-N-(2-(tert-ブチルジスルファニル)エチル)グリシナート(化合物nk33)をアセトニトリル(0.675ml)に溶解させ、そのまま次工程に用いた。
LCMS(ESI) m/z = 438 (M+H)+
保持時間:0.99分(分析条件SQDFA05)
 (2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3S,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-4-ヒドロキシ-2-((ホスホノオキシ)メチル)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル N-(((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)-N-(2-(tert-ブチルジスルファニル)エチル)グリシナート(化合物nk34)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000169
 緩衝液A(16.4ml)に、リン酸二水素 ((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-3-(((((2R,3S,4R,5R)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-3,4-ジヒドロキシテトラヒドロフラン-2-イル)メトキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-2-イル)メチル(化合物pc01)(24.6mg、0.034mmol)を溶解させ、シアノメチル N-(((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)-N-(2-(tert-ブチルジスルファニル)エチル)グリシナート(化合物nk33)の0.2Mアセトニトリル溶液(0.339ml、0.068mmol)を3回に分割投与し(反応開始時、反応開始から10分後、30分後にそれぞれ0.113mL、合計3回投与)、室温で90分撹拌した。反応液を0度に冷却した後に、トリフルオロ酢酸(0.82mL)を加えた。反応液を0度で10分撹拌したのちに、反応液を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.05%トリフルオロ酢酸水溶液/0.05%トリフルオロ酢酸アセトニトリル溶液)にて精製し、表題化合物(化合物nk34)(16.2mg、46%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 1033 (M+H)+
保持時間:0.61分(分析条件SQDFA05)
3-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(2-(tert-ブチルジスルファニル)エチル)アミノ)プロパン酸(化合物nk35)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000170
 2-(tert-ブチルジスルファニル)エタン-1-アミン 塩酸塩(化合物nk31)(40mg、0.20mmol)およびN,N-ジイソプロピルエチルアミン(0.279ml、1.60mmol)をDCM(1.0ml)に溶解した。混合物を氷浴で冷却後、3-ブロモプロパン酸 tert-ブチル(0.10ml、0.60mmol)を添加し、5分撹拌した。反応混合物を室温で18時間撹拌した後に、反応液を減圧濃縮して濃縮残渣を得た。得られた濃縮残渣をDCM(1ml)に溶かし、混合物を氷浴で冷却後にTFA(1ml)を加えた。反応混合物を室温で15分撹拌した後、反応液を減圧濃縮した。
 窒素雰囲気下、得られた濃縮残渣と炭酸(4-ニトロフェニル)4-アジドベンジル(62.9mg、0.20mmol)の混合物に室温にてDMF(0.4mL)を添加した。混合物を氷浴で冷却後、トリエチルアミン(139μL、1.00mmol)を添加した。反応混合物を35℃で1日撹拌後、逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.1%ギ酸水溶液/0.1%ギ酸アセトニトリル溶液)にて精製し、3-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(2-(tert-ブチルジスルファニル)エチル)アミノ)プロパン酸(化合物nk35)(47.5mg、58%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 411 (M-H)-
保持時間:0.91分(分析条件SQDFA05)
3-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(2-(tert-ブチルジスルファニル)エチル)アミノ)プロパン酸シアノメチル (化合物nk36)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000171
 窒素雰囲気下、3-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(2-(tert-ブチルジスルファニル)エチル)アミノ)プロパン酸(化合物nk35)(47.5mg、0.115mmol)およびN,N-ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)(0.040mL、0.230mmol)をアセトニトリル(461μl)に溶解し、2-ブロモアセトニトリル(0.012mL、0.173mmol)を加えて室温で16時間攪拌した。反応液を濃縮し、粗生成物3-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(2-(tert-ブチルジスルファニル)エチル)アミノ)プロパン酸シアノメチル (化合物nk36)を得た。得られた粗生成物3-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(2-(tert-ブチルジスルファニル)エチル)アミノ)プロパン酸シアノメチル (化合物nk36)をアセトニトリル(0.575ml)に溶解させ、そのまま次工程に用いた。
LCMS(ESI) m/z = 452 (M+H)+
保持時間:1.00分(分析条件SQDFA05)
 3-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(2-(tert-ブチルジスルファニル)エチル)アミノ)プロパン酸 (2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3S,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-4-ヒドロキシ-2-((ホスホノオキシ)メチル)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル (化合物nk37)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000172
 緩衝液A(27.7ml)に、リン酸二水素 ((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-3-(((((2R,3S,4R,5R)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-3,4-ジヒドロキシテトラヒドロフラン-2-イル)メトキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-2-イル)メチル(化合物pc01)(41.5mg、0.058mmol)を溶解させ、3-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)(2-(tert-ブチルジスルファニル)エチル)アミノ)プロパン酸シアノメチル (化合物nk36)の0.2Mアセトニトリル溶液(0.576ml、0.115mmol)を3回に分割投与し(反応開始時、反応開始から10分後、30分後にそれぞれ0.192mL、合計3回投与)、室温で90分撹拌した。反応液を0度に冷却した後に、トリフルオロ酢酸(1.39mL)を加えた。反応液を0度で10分撹拌したのちに、反応液を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.05%トリフルオロ酢酸水溶液/0.05%トリフルオロ酢酸アセトニトリル溶液)にて精製し、表題化合物(化合物nk37)(28.1mg、47%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 1047.5 (M+H)+
保持時間:0.63分(分析条件SQDFA05)
(R)-(1-(tert-ブチルジスルファニル)-4-ジアゾ-3-オキソブタン-2-イル)カルバミン酸 tert-ブチル(化合物nk38)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000173
 N-(tert-ブトキシカルボニル)-S-(tert-ブチルチオ)-L-システイン(Boc-Cys(StBu)-OH)(309mg、1.00mmol)をTHF(2mL)に溶かし、N,N-ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)(0.175mL、1.00mmol)を加えて、混合物を-15度に冷却し、クロロギ酸エチル(0.105mL、1.10mmol)を滴下した。反応混合液を-15度で6時間攪拌し、さらに室温で12時間撹拌した。反応液を氷浴で冷却後、酢酸(0.114mL、2.00mmol)を加え、混合物を酢酸エチルで希釈し、飽和食塩水で洗浄を行った。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、ろ過後、減圧濃縮した。得られた残渣を順相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ヘキサン/酢酸エチル)にて精製し(R)-(1-(tert-ブチルジスルファニル)-4-ジアゾ-3-オキソブタン-2-イル)カルバミン酸 tert-ブチル(化合物nk38)(55.1mg、17%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 334 (M+H)+
保持時間:0.87分(分析条件SQDFA05)
(R)-3-((tert-ブトキシカルボニル)アミノ)-4-(tert-ブチルジスルファニル)ブタン酸 (化合物nk39)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000174
 (R)-(1-(tert-ブチルジスルファニル)-4-ジアゾ-3-オキソブタン-2-イル)カルバミン酸 tert-ブチル(化合物nk38)(85mg、0.255mmol)をTHF(1.7mL)に溶かし、N,N-ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)(0.111mL、0.637mmol)を加えて、混合液を氷浴で冷却後、トリフルオロ酢酸銀(I)(11.3mg、0.051mmol)を加えた。反応混合液を遮光下、0度で2時間攪拌し、さらに室温で3日間撹拌した。反応液を減圧濃縮し、得られた残渣を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.1%ギ酸水溶液/0.1%ギ酸アセトニトリル溶液)にて精製し、(R)-3-((tert-ブトキシカルボニル)アミノ)-4-(tert-ブチルジスルファニル)ブタン酸 (化合物nk39)(30mg、36%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 322 (M-H)-
保持時間:0.79分(分析条件SQDFA05)
(R)-3-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)アミノ)-4-(tert-ブチルジスルファニル)ブタン酸(化合物nk40)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000175
 (R)-3-((tert-ブトキシカルボニル)アミノ)-4-(tert-ブチルジスルファニル)ブタン酸 (化合物nk39)(30mg、0.093mmol)に4N塩酸/1,4-ジオキサン溶液(1.0ml)を加えて室温で60分撹拌し、反応液を減圧濃縮した。
 窒素雰囲気下、得られた濃縮残渣と炭酸(4-ニトロフェニル)4-アジドベンジル(29.2mg、0.093mmol)の混合物に室温にてDMF(0.93mL)を添加した。混合物を氷浴で冷却後、トリエチルアミン(32μL、0.233mmol)を添加した。反応混合物を30℃で3日撹拌後、逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.1%ギ酸水溶液/0.1%ギ酸アセトニトリル溶液)にて精製し、(R)-3-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)アミノ)-4-(tert-ブチルジスルファニル)ブタン酸(化合物nk40)(18.8mg、51%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 397 (M-H)-
保持時間:0.84分(分析条件SQDFA05)
(R)-3-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)アミノ)-4-(tert-ブチルジスルファニル)ブタン酸シアノメチル(化合物nk41)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000176
 窒素雰囲気下、(R)-3-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)アミノ)-4-(tert-ブチルジスルファニル)ブタン酸(化合物nk40)(18.8mg、0.047mmol)およびN,N-ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)(0.012mL、0.071mmol)をアセトニトリル(236μl)に溶解し、2-ブロモアセトニトリル(0.005mL、0.071mmol)を加えて室温で6時間攪拌した。反応液を濃縮し、粗生成物(R)-3-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)アミノ)-4-(tert-ブチルジスルファニル)ブタン酸シアノメチル(化合物nk41)を得た。得られた粗生成物(R)-3-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)アミノ)-4-(tert-ブチルジスルファニル)ブタン酸シアノメチル(化合物nk41)をアセトニトリル(0.236ml)に溶解させ、そのまま次工程に用いた。
LCMS(ESI) m/z = 436 (M-H)-
保持時間:0.93分(分析条件SQDFA05)
(3R)-3-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)アミノ)-4-(tert-ブチルジスルファニル)ブタン酸 (2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3S,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-4-ヒドロキシ-2-((ホスホノオキシ)メチル)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル (化合物nk42)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000177
 緩衝液A(40ml)に、リン酸二水素 ((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-3-(((((2R,3S,4R,5R)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-3,4-ジヒドロキシテトラヒドロフラン-2-イル)メトキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-2-イル)メチル(化合物pc01)(34.0mg、0.047mmol)を溶解させ、(R)-3-((((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)アミノ)-4-(tert-ブチルジスルファニル)ブタン酸シアノメチル(化合物nk41)の0.2Mアセトニトリル溶液(0.236ml、0.047mmol)を加えて、室温で90分撹拌した。反応液を0度に冷却した後に、トリフルオロ酢酸(2mL)を加えた。反応液を0度で10分撹拌したのちに、反応液を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.05%トリフルオロ酢酸水溶液/0.05%トリフルオロ酢酸アセトニトリル溶液)にて精製し、表題化合物(化合物nk42)(10.3mg、21%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 1033.6 (M+H)+
保持時間:0.58分(分析条件SQDFA05)
(2S,4R)-1-(((9H-フルオレン-9-イル)メトキシ)カルボニル)-4-(メチルジスルファニル)ピロリジン-2-カルボン酸 (化合物nk43)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000178
 (2S,4R)-1-(((9H-フルオレン-9-イル)メトキシ)カルボニル)-4-(トリチルチオ)ピロリジン-2-カルボン酸(120mg、0.196mmol)をDCM(2mL)に溶かし、TFA(0.100mL、1.30mmol)とトリエチルシラン(0.060mL、0.38mmol)を加えて、反応混合液を室温で1時間攪拌した。さらに反応液にメタンチオスルホン酸 S-メチル(0.092mL、0.98mmol)およびN,N-ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)(0.240mL、1.37mmol)を加えて反応混合液を室温で1時間攪拌した。
 反応液を減圧濃縮し、逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.1%ギ酸水溶液/0.1%ギ酸アセトニトリル溶液)にて精製し、(2S,4R)-1-(((9H-フルオレン-9-イル)メトキシ)カルボニル)-4-(メチルジスルファニル)ピロリジン-2-カルボン酸 (化合物nk43)(77.8mg、95%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 416 (M+H)+
保持時間:0.87分(分析条件SQDFA05)
(2S,4R)-4-(メチルジスルファニル)ピロリジン-2-カルボン酸(化合物nk44)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000179
 (2S,4R)-1-(((9H-フルオレン-9-イル)メトキシ)カルボニル)-4-(メチルジスルファニル)ピロリジン-2-カルボン酸 (化合物nk43)(100mg、0.241mmol)のDCM(0.96ml)溶液に4-(3-フェニルプロピル)ピペリジン(0.102ml、0.481mmol)を加え、室温で60分攪拌した。反応溶液を減圧濃縮し、逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.1%ギ酸水溶液/0.1%ギ酸アセトニトリル)にて精製し、(2S,4R)-4-(メチルジスルファニル)ピロリジン-2-カルボン酸(化合物nk44)(39.5mg、85%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 194 (M+H)+
保持時間:0.25分(分析条件SQDFA05)
(2S,4R)-1-(((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)-4-((R)-メチルスルフィノチオイル)ピロリジン-2-カルボン酸 (化合物nk45)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000180
 窒素雰囲気下、(2S,4R)-4-(メチルジスルファニル)ピロリジン-2-カルボン酸(化合物nk44)(39.5mg、0.204mmol)と炭酸(4-ニトロフェニル)4-アジドベンジル(64.2mg、0.204mmol)の混合物に室温にてDMSO(0.41mL)を添加した。混合物を氷浴で冷却後、トリエチルアミン(71.2μL、0.511mmol)を添加した。反応混合物を30℃で4時間撹拌後、逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.1%ギ酸水溶液/0.1%ギ酸アセトニトリル溶液)にて精製し、(2S,4R)-1-(((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)-4-((R)-メチルスルフィノチオイル)ピロリジン-2-カルボン酸 (化合物nk45)(74.8mg、99%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 367 (M-H)-
保持時間:0.77分(分析条件SQDFA05)
(2S,4R)-4-((R)-メチルスルフィノチオイル)ピロリジン-1,2-ジカルボン酸 2-(シアノメチル) 1-(4-アジドベンジル) (化合物nk46)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000181
 窒素雰囲気下、(2S,4R)-1-(((4-アジドベンジル)オキシ)カルボニル)-4-((R)-メチルスルフィノチオイル)ピロリジン-2-カルボン酸 (化合物nk45)(74mg、0.20mmol)およびN,N-ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)(0.052mL、0.30mmol)をアセトニトリル(400μl)に溶解し、2-ブロモアセトニトリル(0.020mL、0.30mmol)を加えて室温で17時間攪拌した。反応液を濃縮し、粗生成物(2S,4R)-4-((R)-メチルスルフィノチオイル)ピロリジン-1,2-ジカルボン酸 2-(シアノメチル) 1-(4-アジドベンジル) (化合物nk46)を得た。得られた粗生成物(2S,4R)-4-((R)-メチルスルフィノチオイル)ピロリジン-1,2-ジカルボン酸 2-(シアノメチル) 1-(4-アジドベンジル) (化合物nk46)をアセトニトリル(1.0ml)に溶解させ、そのまま次工程に用いた。
LCMS(ESI) m/z = 408 (M+H)+
保持時間:0.88分(分析条件SQDFA05)
(2S,4R)-4-(メチルジスルファニル)ピロリジン-1,2-ジカルボン酸 1-(4-アジドベンジル) 2-((2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3S,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-4-ヒドロキシ-2-((ホスホノオキシ)メチル)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル) (化合物nk47)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000182
 緩衝液A(48ml)に、リン酸二水素 ((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-3-(((((2R,3S,4R,5R)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-3,4-ジヒドロキシテトラヒドロフラン-2-イル)メトキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-2-イル)メチル(化合物pc01)(72.2mg、0.100mmol)を溶解させ、(2S,4R)-4-((R)-メチルスルフィノチオイル)ピロリジン-1,2-ジカルボン酸 2-(シアノメチル) 1-(4-アジドベンジル) (化合物nk46)の0.2Mアセトニトリル溶液(1.00L、0.20mmol)を3回に分割投与し(反応開始時、反応開始から10分後、30分後にそれぞれ0.33mL、合計3回投与)、室温で90分撹拌した。反応液を0度に冷却した後に、トリフルオロ酢酸(2.4mL)を加えた。反応液を0度で10分撹拌しさらに室温で10分撹拌したのちに、反応液を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.05%トリフルオロ酢酸水溶液/0.05%トリフルオロ酢酸アセトニトリル溶液)にて精製し、表題化合物(化合物nk47)(23.5mg、23%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 1001 (M-H)-
保持時間:0.53分(分析条件SQDFA05)
4-(((アジドメトキシ)カルボニル)(2-(tert-ブチルジスルファニル)エチル)アミノ)ブタン酸メチル(化合物nk50)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000183
 2-(tert-ブチルジスルファニル)エタン-1-アミン 塩酸塩(化合物nk31)(81mg、0.40mmol)およびN,N-ジイソプロピルエチルアミン(0.279mL、1.60mmol)をアセトニトリル(1.6mL)に溶解した。混合物を氷浴で冷却後、4-ブロモ酪酸メチル(0.075mL、0.80mmol)を添加した。反応混合物を5分撹拌後、60度で25時間撹拌した後に反応液を減圧濃縮して濃縮残渣を得た。
 得られた濃縮残渣をアセトニトリル(1.6mL)に溶かし、N,N-ジイソプロピルエチルアミン(0.14mL、0.80mmol)を添加した。混合物を-20度に冷却後にクロロぎ酸クロロメチル(51.6mg、0.400mmol)を加えた。反応混合物を0度で30分撹拌した後、水(7.2μL、0.40mmol)を加えて反応混合物を室温で10分撹拌した後に反応液を減圧濃縮した。得られた濃縮残渣をアセトニトリル(1.6mL)に溶かし、テトラブチルアンモニウムアジド(569mg、2.00mmol)を添加した。反応混合物を室温で3日撹拌後、逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.05%トリフルオロ酢酸水溶液/0.05%トリフルオロ酢酸アセトニトリル溶液)にて精製し、4-(((アジドメトキシ)カルボニル)(2-(tert-ブチルジスルファニル)エチル)アミノ)ブタン酸メチル(化合物nk50)(89.7mg、62%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 365 (M+H)+
保持時間:0.92分(分析条件SQDFA05)
4-(((アジドメトキシ)カルボニル)(2-(tert-ブチルジスルファニル)エチル)アミノ)ブタン酸 (化合物nk51)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000184
 4-(((アジドメトキシ)カルボニル)(2-(tert-ブチルジスルファニル)エチル)アミノ)ブタン酸メチル(化合物nk50)(84mg、0.23mmol)をメタノール(0.80mL)に溶かした後、0.6M水酸化リチウム溶液(メタノール:水=1:1、0.768mL)を加えて反応液を室温で2時間撹拌した。反応混合物を氷浴で冷却後、1M塩酸(0.5mL)を添加した後、逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.1%ギ酸水溶液/0.1%ギ酸アセトニトリル溶液)にて精製し、4-(((アジドメトキシ)カルボニル)(2-(tert-ブチルジスルファニル)エチル)アミノ)ブタン酸 (化合物nk51)(75.6mg、94%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 349 (M-H)-
保持時間:0.78分(分析条件SQDFA05)
4-(((アジドメトキシ)カルボニル)(2-(tert-ブチルジスルファニル)エチル)アミノ)ブタン酸シアノメチル (化合物nk52)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000185
 窒素雰囲気下、4-(((アジドメトキシ)カルボニル)(2-(tert-ブチルジスルファニル)エチル)アミノ)ブタン酸 (化合物nk51)(75.6mg、0.216mmol)およびN,N-ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)(0.094mL、0.54mmol)をアセトニトリル(539μl)に溶解し、2-ブロモアセトニトリル(0.029mL、0.43mmol)を加えて室温で2時間攪拌した。反応液を濃縮し、粗生成物4-(((アジドメトキシ)カルボニル)(2-(tert-ブチルジスルファニル)エチル)アミノ)ブタン酸シアノメチル (化合物nk52)を得た。得られた粗生成物4-(((アジドメトキシ)カルボニル)(2-(tert-ブチルジスルファニル)エチル)アミノ)ブタン酸シアノメチル (化合物nk52)をアセトニトリル(1.08mL)に溶解させ、そのまま次工程に用いた。
LCMS(ESI) m/z = 390 (M+H)+
保持時間:0.89分(分析条件SQDFA05)
4-(((アジドメトキシ)カルボニル)(2-(tert-ブチルジスルファニル)エチル)アミノ)ブタン酸
 (2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3S,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-4-ヒドロキシ-2-((ホスホノオキシ)メチル)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(化合物nk53)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000186
 緩衝液A(45mL)に、リン酸二水素 ((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-3-(((((2R,3S,4R,5R)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-3,4-ジヒドロキシテトラヒドロフラン-2-イル)メトキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-2-イル)メチル(化合物pc01)(67mg、0.092mmol)を溶解させ、4-(((アジドメトキシ)カルボニル)(2-(tert-ブチルジスルファニル)エチル)アミノ)ブタン酸シアノメチル (化合物nk52)の0.2Mアセトニトリル溶液(0.92mL、0.18mmol)を3回に分割投与し(反応開始時、反応開始から10分後、30分後にそれぞれ0.31mL、合計3回投与)、室温で90分撹拌した。反応液を0度に冷却した後に、トリフルオロ酢酸(2.3mL)を加えた。反応液を0度で10分撹拌しさらに室温で10分撹拌したのちに、反応液を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.05%トリフルオロ酢酸水溶液/0.05%トリフルオロ酢酸アセトニトリル溶液)にて精製し、表題化合物(化合物nk53)(31.0mg、34%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 985.5 (M+H)+
保持時間:0.54分(分析条件SQDFA05)
実施例8 アミノ基に保護基を有する翻訳開始用のアミノアシルtRNAの合成
8-1. アミノ酸類縁体をN末端に導入するためのアミノアシルtRNA合成
 50μM 転写tRNAfMetCAU(-CA) (配列番号R-1)(20μl)に、10X ligation buffer (500 mM HEPES-KOH pH 7.5, 200 mM MgCl2)(4μl)、10mM ATP (4μl)、Nuclease free water (5.6μl)を加え、95℃で2分間加熱した後、室温で5分間放置し、tRNAのリフォールディングを行った。10unit/μl T4 RNAリガーゼ(New england bio lab.社)(2.4μL)および、5mMのアミノアシル化pCpA(nk-34、37、42、47、53)のDMSO溶液 (4μL)を加え、16℃で45分間ライゲーション反応を行った。アミノアシル化tRNA(化合物AAtR-10、11、12、13、14)は、フェノール・クロロホルム抽出した後、エタノール沈殿により回収した。アミノアシル化tRNA(化合物AAtR-10、11、12、13)は、翻訳混合物に添加する直前に1mM酢酸ナトリウムに溶解した。
化合物AAtR-10
Acbz-(tBuSSEt)Gly-tRNAfMetCAU(配列番号:3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000187
化合物AAtR-11
Acbz-(tBuSSEt)βAla-tRNAfMetCAU(配列番号:3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000188
化合物AAtR-12
Acbz-βhCys(StBu)-tRNAfMetCAU(配列番号:3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000189
化合物AAtR-13
Acbz-Pro(SSMe)-tRNAfMetCAU(配列番号:3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000190
化合物AAtR-14
Azoc-(tBuSSEt)GABA-tRNAfMetCAU(配列番号:3)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000191
実施例9
9-1. Initiation suppression法を用いてN末端にアミノ基とチオール基にそれぞれ保護基を持つアミノ酸を有するペプチドの翻訳合成
 上記3-2と同様に、Initiation suppression法を用いて、アミノ基とチオール基にそれぞれ保護基を持つアミノ酸がアミノアシル化されたtRNAfMetを無細胞翻訳系に加えて翻訳合成を行った。翻訳系は、大腸菌由来の再構成無細胞タンパク質合成系であるPURE systemを用いた。具体的には、無細胞翻訳液(1%(v/v)RNasein Ribonuclease inhibitor(Promega社,N2111),1mM GTP,1mM ATP,20mMクレアチンリン酸,50mM HEPES-KOH pH7.6,100mM 酢酸カリウム,10mM 酢酸マグネシウム,2mMスペルミジン,1mM ジチオスレイトール,0.5mg/ml E.coli MRE600(RNaseネガティブ)由来tRNA(Roche社),0.1mM 10-HCO-H4folate、4μg/ml クレアチンキナーゼ,3μg/ml ミオキナーゼ,2unit/ml 無機ピロフォスファターゼ,1.1μg/ml ヌクレオシド二リン酸キナーゼ,0.6μM メチオニルtRNAトランスフォルミラーゼ,0.26μM EF-G、0.24μM RF2、0.17μM RF3、0.5μM RRF,2.7μM IF1,0.4μM IF2,1.5μM IF3,40μM EF-Tu,44μM EF-Ts,1.2μM リボソーム,0.73μM AlaRS,0.03μM ArgRS,0.38μM AsnRS,0.13μM AspRS,0.02μM CysRS,0.06μM GlnRS,0.23μM GluRS,0.09μM GlyRS,0.02μM HisRS,0.4μM IleRS,0.04μM LeuRS,0.11μM LysRS,0.03μM MetRS,0.68μM PheRS,0.16μM ProRS,0.04μM SerRS,0.09μM ThrRS,0.03μM TrpRS,0.02μM TyrRS,0.02μM ValRS(自家調製タンパクは基本的にHisタグ付加タンパクとして調製した))に、1μM 鋳型mRNAと、Thr,Arg,Lys,Ala,Tyr,Trp,Ser,Leu,Pro,Glyをそれぞれ250μMずつ加え、さらにアミノ基とチオール基にそれぞれ保護基を持つアミノ酸がアミノアシル化されたtRNAfMetを翻訳液混合物に加えて、37℃で1時間静置した。
<質量分析による検出>
 無細胞翻訳系にて翻訳合成されたペプチドを質量分析するために、MALDI-TOF MSを用いて実施した。具体的には、上述の無細胞翻訳系に1μM 鋳型mRNA(R-4)と各アミノ酸としてThr,Arg,Lys,Ala,Tyr,Trp,Ser,Leu,Pro,Gly(各々最終濃度250μM)を加えた溶液を調製し、さらにアミノ基とチオール基にそれぞれ保護基を持つアミノ酸がアミノアシル化されたtRNAfMet(Acbz-(tBuSSEt)Gly-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-10)、Acbz-(tBuSSEt)βAla-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-11)、Acbz-βhCys(StBu)-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-12)、Acbz-Pro(SSMe)-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-13)、Azoc-(tBuSSEt)GABA -tRNAfMetCAU(化合物AAtR-14))(最終濃度25μM)を翻訳液混合物に加えて、37℃で1時間静置した。
 得られた翻訳反応物に、トリス(2-カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP)(最終濃度20mM)を加えた後、37℃で1時間静置した。マトリックスとしてα-シアノ-4-ヒドロキシケイ皮酸(CHCA)を用いて、MALDI-TOF MSにより翻訳産物を分析した。
 その結果N末端にチオール基を有するアミノ酸が導入されたペプチド(表21 ペプチド配列番号Pep-61、Pep-62、Pep-63,Pep-64,Pep-65)を示すMSが観測された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000192
<電気泳動による検出>
 N末端にアミノ基とチオール基にそれぞれ保護基を持つアミノ酸が翻訳導入されたペプチドを検出するために、ラジオアイソトープでラベルしたアスパラギン酸を用いてペプチドの翻訳実験を行った。具体的には、上述の無細胞翻訳系に1μM 鋳型mRNA(R-4D)と各アミノ酸、Thr,Arg,Lys,Ala,Tyr,Trp,Ser,Leu,Pro,Gly(各々最終濃度250μM)、14C-アスパラギン酸(最終濃度37μM、Moravek Biochemicals社、MC139)を加えた溶液を調製し、さらにアミノ基とチオール基にそれぞれ保護基を持つアミノ酸がアミノアシル化されたtRNAfMet(Acbz-(tBuSSEt)Gly-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-10)、Acbz-(tBuSSEt)βAla-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-11)、Acbz-βhCys(StBu)-tRNAfMetCAU (化合物AAtR-12)、Acbz-Pro(SSMe)-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-13)、Azoc-(tBuSSEt)GABA-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-14)(最終濃度25μM)を翻訳液混合物に加えて、37℃で1時間静置した。また対照実験として翻訳開始用アミノアシルtRNAの代わりに250μM Metを加えたものと、翻訳開始用アミノアシルtRNAを加えないものを調製し、37℃で1時間静置した。
 得られた翻訳反応溶液に対して等量の2Xサンプルバッファー(TEFCO社、catNo.06-323)を加え、95℃で3分間加熱後、電気泳動(16% Peptide-PAGE mini、TEFCO社、TB-162)を実施した。泳動後のゲルは、Clear Dry Quick Dry Starter KIT(TEFCO社、03-278)を用いて乾燥させ、イメージングプレート(GEヘルスケア社、28-9564-75)に24時間露光させ、バイオアナライザーシステム(Typhoon FLA 7000、GEヘルスケア社)で検出し、ImageQuantTL(GEヘルスケア社)で解析した。
 その結果Acbz-(tBuSSEt)Glyの場合、目的物であるペプチド(ペプチド配列番号Pep-66)と副生成物(ペプチド配列番号Pep-9)の生成比は96:10(対照実験であるホルミルメチオニンで開始されたペプチド(ペプチド配列番号Pep-8)の翻訳効率を100としたときの相対的な翻訳効率を示す)であった(図8)。また、Acbz-(tBuSSEt)βAlaの場合、目的物であるペプチド(ペプチド配列番号Pep-67)と副生成物(ペプチド配列番号Pep-9)の生成比は92:12であり、Acbz-βhCys(StBu)の場合、目的物であるペプチド(ペプチド配列番号Pep-68)と副生成物(ペプチド配列番号Pep-9)の生成比は104:11であった。
 また、Acbz-Pro(SSMe)の場合、目的物であるペプチド(ペプチド配列番号Pep-69)と副生成物(ペプチド配列番号Pep-9)の生成比は93:9、Azoc-(tBuSSEt)GABAの場合、目的物であるペプチド(ペプチド配列番号Pep-70)と副生成物(ペプチド配列番号Pep-9)の生成比は108:10であった(図9)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000193
実施例10 翻訳産物からの分枝ペプチドの生成
10-1. 翻訳産物から分枝ペプチドの生成を可能とするアシルpCpAの合成
2-(ビス(4-メトキシフェニル)(フェニル)メトキシ)酢酸 (2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-2-((ホスホノオキシ)メチル)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(化合物nk48、DMT-HOGly-pCpA)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000194
 窒素雰囲気下、文献記載(J.Am.Chem.Soc. 2007, 129, 6180.)の方法で合成した2-(ビス(4-メトキシフェニル)(フェニル)メトキシ)酢酸シアノメチル(115mg、0.28mmol)とリン酸二水素 ((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-3-(((((2R,3S,4R,5R)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-3,4-ジヒドロキシテトラヒドロフラン-2-イル)メトキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-2-イル)メチル(化合物pc01)(167mg、0.14mmol)をDMSO(1.5mL)に溶解させ、トリエチルアミン(193μL、1.38mmol)を添加した。反応混合物を35℃で3時間撹拌後、逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.1%ギ酸水溶液/0.1%ギ酸アセトニトリル溶液)にて精製し、(2-(ビス(4-メトキシフェニル)(フェニル)メトキシ)酢酸 (2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-2-((ホスホノオキシ)メチル)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(化合物nk48、DMT-HOGly-pCpA)(61.2mg、41%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 1081.6 (M-H)-
保持時間:0.84分(分析条件SQDFA05)
2-ヒドロキシ酢酸 (2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3S,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-4-ヒドロキシ-2-((ホスホノオキシ)メチル)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(化合物nk49、HOGly-pCpA)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000195
 前工程にて得られた(2-(ビス(4-メトキシフェニル)(フェニル)メトキシ)酢酸 (2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-2-((ホスホノオキシ)メチル)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(化合物nk48、DMT-HOGly-pCpA)(15.8mg、0.015mmol)に80%酢酸水溶液(316μL)を加えて室温で90分撹拌後、逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.05%トリフルオロ酢酸水溶液/0.05%トリフルオロ酢酸アセトニトリル溶液)にて精製し、表題化合物(化合物nk49、HOGly-pCpA)(8.4mg、81%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 709 (M-H)-
保持時間:0.13分(分析条件SQDFA05)
10-2. HOGly-pCpAを用いたアシルtRNA合成
 50μM 転写tRNAGluCUG(-CA) (配列番号R-2)(20μl)に、10X ligation buffer (500 mM HEPES-KOH pH 7.5, 200 mM MgCl2)(4μl)、10mM ATP (4μl)、Nuclease free water (5.6μl)を加え、95℃で2分間加熱した後、室温で5分間放置し、tRNAのリフォールディングを行った。10unit/μl T4 RNAリガーゼ(New england bio lab.社)(2.4μL)および、5mMのHOGly-pCpA(nk-49)のDMSO溶液 (4μL)を加え、16℃で45分間ライゲーション反応を行った。アシル化tRNA(化合物AAtR-15)は、フェノール・クロロホルム抽出した後、エタノール沈殿により回収した。アシル化tRNA(化合物AAtR-15)は、翻訳混合物に添加する直前に1mM酢酸ナトリウムに溶解した。
化合物AAtR-15
HOGly-tRNAGluCUG(配列番号:10)
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000196
 翻訳ペプチドから分枝ペプチドを合成するために、以下の反応式に示すようにInitiation suppression法を用いてN末端にAcbz-Cys(StBu)を有しCys-Pro-HOGly配列をおよび側鎖アミノ基を有するリジンを持つペプチドを翻訳合成した。さらにAcbz脱保護後にネイティブケミカルライゲーションによる環化反応により環状ペプチドを合成した後に、続く2回目の反応により分枝ペプチドを合成した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000197
10-3.Initiation suppression法を用いてN末端にシステインを有し、システニルプロリルエステル配列及び側鎖アミノ基を持つペプチドを翻訳合成した後にネイティブケミカルライゲーションによる環状ペプチドの合成
鋳型mRNA 配列番号R-18 (配列番号:37)
GGGUUAACUUUAAGAAGGAGAUAUACAUAUGAGUUUUUGCCCGCAGAUUAAAUACGUUGGUCUUCCGCGUUAAGCUUCG
 翻訳系は、大腸菌由来の再構成無細胞タンパク質合成系であるPURE systemを用いた。具体的には、無細胞翻訳液(1%(v/v)RNasein Ribonuclease inhibitor(Promega社,N2111),1mM GTP,1mM ATP,20mMクレアチンリン酸,50mM HEPES-KOH pH7.6,100mM 酢酸カリウム,10mM 酢酸マグネシウム,2mMスペルミジン,1mM ジチオスレイトール,1.5mg/ml E.coli MRE600(RNaseネガティブ)由来tRNA(Roche社),4μg/ml クレアチンキナーゼ,3μg/ml ミオキナーゼ,2unit/ml 無機ピロフォスファターゼ,1.1μg/ml ヌクレオシド二リン酸キナーゼ,0.6μM メチオニルtRNAトランスフォルミラーゼ,0.26μM EF-G、0.24μM RF2、0.17μM RF3、0.5μM RRF,2.7μM IF1,0.4μM IF2,1.5μM IF3,40μM EF-Tu,44μM EF-Ts,1.2μM リボソーム,0.73μM AlaRS,0.03μM ArgRS,0.38μM AsnRS,0.13μM AspRS,0.02μM CysRS,0.06μM GlnRS,0.23μM GluRS,0.09μM GlyRS,0.02μM HisRS,0.4μM IleRS,0.04μM LeuRS,0.11μM LysRS,0.03μM MetRS,0.68μM PheRS,0.16μM ProRS,0.04μM SerRS,0.09μM ThrRS,0.03μM TrpRS,0.02μM TyrRS,0.02μM ValRS(自家調製タンパクは基本的にHisタグ付加タンパクとして調製した))に、1μM 鋳型mRNA(R-18)と、各アミノ酸Ala,Arg,Cys,Gly,His,Ile,Lys,Pro,Ser,Thr,Trp,Val,3-フルオローL-チロシン(Tyr(3-F))をそれぞれ250μMずつ加え、N-メチルフェニルアラニン(MePhe)5mM加え、さらに20μM AspSMe-tRNAGluAAG(化合物AAtR-9)、20μM HOGly-tRNAGluCUG(化合物AAtR-15)、20μM Acbz-Cys(StBu)-tRNAfMetCAU(化合物AAtR-1)を翻訳液混合物に加えて、37℃で1時間静置した。
 次に翻訳反応液(7.8μL)に、pH 7.0TCEP溶液(500mM,1.2μL)、N-メチルー2-ピロリドン(NMP)(10μL) 、pH8.0 EDTA溶液(500mM、nacalai社 製品番号14362-24、0.5μL)、Nuclease free water(0.5μL)を
をそれぞれ混合し、37℃で30分間静置した。Acbzの脱保護反応とネイティブケミカルライゲーションによる環化反応が進行していることを、MALDI-TOF MSにより確認した(図10-1)。MALDI-TOF MSの分析には反応液を1μLサンプリングしSPE C-TIP(日京テクノス社)で精製し、マトリックスとしてα-シアノ-4-ヒドロキシケイ皮酸(CHCA)を用いて実施した。
鋳型mRNA配列番号 R-18 から翻訳合成された後、Acbz基の脱保護反応とネイティブケミカルライゲーションによる環化反応から得られた化合物
[Cys*]Ser[MePhe]CysProHOGlyIleLys[Tyr(3-F)]ValGly[Asp*]ProArg(2つの*部位にて環化)(Pep-71)
Pep-71
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000198
MALDI-TOF MS
m/z=1556.4 (M+H)+  Calc.1555.7
鋳型mRNA配列番号 R-18 から翻訳合成された後、Acbz基の脱保護反応とネイティブケミカルライゲーションによる環化反応において生成した副生成物
HOGlyIleLys[Tyr(3-F)]ValGly[Asp(SMe)]ProArg(Pep-72)
Pep-72
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000199
MALDI-TOF MS
m/z=1053.3 (M+H)+  Calc.1052.5
10-4.翻訳ペプチドから合成した環状ペプチドPep-71を用いた分子内分枝ペプチド生成反応
 前述のPep-71を含む環化反応液(10μL)に、N-メチルー2-ピロリドン(NMP)(20μL)、pH 7.0TCEP溶液(500mM,5μL)、pH9.2 ビシン溶液(2M、9μL)、水酸化カリウム水溶液(5M、6μL)、4-(トリフルオロメチル)ベンゼンチオール(6.8μL、50μL)をそれぞれ混合し、30℃で24時間静置した。
 分枝ペプチドが生成していることを、MALDI-TOF MSにより確認した(図10-2、上図)。その結果目的物である分枝ペプチド(Pep-73)と副生成物(Pep-74)と環状ペプチド(Pep-71)のMS強度比は20:6:74であった。
 MALDI-TOF MSの分析には、反応液を2μLサンプリングしSPE C-TIP(日京テクノス社)で精製し、マトリックスとしてα-シアノ-4-ヒドロキシケイ皮酸(CHCA)を用いて実施した。
鋳型mRNA配列番号 R-18 から翻訳合成された後、Acbz基の脱保護反応とネイティブケミカルライゲーションによる環化反応から得られた化合物(Pep-73)
Pep-73
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000200
MALDI-TOF MS
m/z=1356.3 (M+H)+  Calc.1355.6
分子内分枝ペプチド合成反応において生成した副生成物
HOGlyIle[Lys*][Tyr(3-F)]ValGly[Asp*]ProArg(2つの*部位にて環化)(Pep-74)
Pep-74
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000201
MALDI-TOF MS
m/z=1005.3 (M+H)+  Calc.1004.5
 以上の結果から分枝ペプチド(Pep-73)は生成しているものの、中間体である環状ペプチド(Pep-71)が主なピークであり改善の余地が残されていた。分枝ペプチドをより効率よく合成するために、さらなる分枝化反応の改良を実施した。
10-5.分枝化反応が良好に進行する条件下における、翻訳ペプチドから合成した環状ペプチドPep-71を用いた分子内分枝ペプチド生成反応
 前述のPep-71を含む環化反応液(10μL)に、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)(20μL)、TCEP溶液(1M,5μL)、pH9.2 ビシン溶液(2M、8μL)、水酸化カリウム水溶液(5M、7μL)、4-(トリフルオロメチル)ベンゼンチオール(6.8μL、50μL)をそれぞれ混合し、45℃で14時間静置した。
 TCEP溶液(1M)は、TCEP塩酸塩(73.2mg、0.256mmol)、水酸化カリウム水溶液(8M、128μL)を混合しNuclease free waterを用いて調製した。
 分枝ペプチドが生成していることを、MALDI-TOF MSにより確認した(図10-2、下図)。その結果目的物である分枝ペプチド(Pep-73)と副生成物(Pep-74)と環状ペプチド(Pep-71)のMS強度比は85:9:6であった。MALDI-TOF MSの分析には、反応液を2μLサンプリングしSPE C-TIP(日京テクノス社)で精製し、マトリックスとしてα-シアノ-4-ヒドロキシケイ皮酸(CHCA)を用いて実施した。
 以上の結果から、分枝化反応の条件を改良することによって翻訳産物から一連の反応を経て目的とする分枝ペプチドを良好な収率で進行することが示された。
 一方、文献(WO2013/100132A)からこれらの一連の反応条件はRNAが十分安定な範囲であるため、ペプチド-RNA複合体においてもRNAを分解させることなく良好な収率で分枝反応を進行させることが可能である。
実施例11 initiation suppression法を用いてアミド環化にて環化されたディスプレイライブラリの構築と標的結合ペプチドのパニング実施
 initiation suppression法を利用して環状ペプチドのディスプレイライブラリを作製しパニングを実施してGTPase KRas(KRAS)に対する結合ペプチドを取得するための実験を行った。
11-1. ディスプレイライブラリ構築のためのpCpA―アミノ酸の合成
3-(4-クロロフェニル)-2-(N-メチルペンタ-4-エンアミド)プロパン酸 (S)-シアノメチル(化合物nk56、Pen-MePhe(4-Cl)-OCH CN)の合成
下記のスキームにしたがって合成を行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000202
 (S)-2-((tert-ブトキシカルボニル)(メチル)アミノ)-3-(4-クロロフェニル)プロパン酸(Boc-Phe(4-Cl)-OH)(4.00g、13.3mmol)をテトラヒドロフラン(THF)(120mL)に溶解した後、0℃にて水素化ナトリウム(1.60g、40.0mmol、60%オイルディスパージョン)、ヨウ化メチル(9.48g、66.8mmol)を加えた。反応液をオイルバスを用い、30℃にて2日間撹拌した後、反応を氷水(50mL)で停止させた。混合溶液を酢酸エチルで3回洗浄した後、水層を硫酸水素ナトリウムを用いてpH3-4に調整し、酢酸エチルで3回抽出した。有機層をまとめて無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、ろ過、濃縮し、得られた残渣を順相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン/メタノール)にて精製し、(S)-2-((tert-ブトキシカルボニル)(メチル)アミノ)-3-(4-クロロフェニル)プロパン酸(化合物nk54、Boc-MePhe(4-Cl)-OH)(2.20g、53%)を得た。
 窒素雰囲気下、前工程にて得られた(S)-2-((tert-ブトキシカルボニル)(メチル)アミノ)-3-(4-クロロフェニル)プロパン酸(化合物nk54、Boc-MePhe(4-Cl)-OH)(1.50g、4.78mmol)のジクロロメタン(80mL)溶液にN-エチル-イソプロピルプロパン-2-アミン(DIPEA)(1.24g、9.59mmol)および2-ブロモアセトニトリル(2.28g、19.0mmol)を加えて25℃で16時間攪拌した。反応液を濃縮し、得られた残渣を順相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(石油エーテル/酢酸エチル)にて精製し、(S)-2-((tert-ブトキシカルボニル)(メチル)アミノ)-3-(4-クロロフェニル)プロパン酸シアノメチル(化合物nk55、Boc-MePhe(4-Cl)-OCHCN)(1.45g、86%)を得た。
 前工程にて得られた(S)-2-((tert-ブトキシカルボニル)(メチル)アミノ)-3-(4-クロロフェニル)プロパン酸シアノメチル(化合物nk55、Boc-MePhe(4-Cl)-OCHCN)(1.30g、3.68mmol)をジクロロメタン(50mL)に溶解し、塩酸ガスを吹き付け20℃にて1時間撹拌した。反応液を濃縮し、混合物として(S)-3-(4-クロロフェニル)-2-(メチルアミノ)プロパン酸シアノメチルを(1.06g)得た。
 前工程にて得られた(S)-3-(4-クロロフェニル)-2-(メチルアミノ)プロパン酸シアノメチルの混合物(0.96g)をジクロロメタン(50mL)に溶解し、0℃にてトリエチルアミン(840mg、8.30mmol)を加えた後、塩化ペンタ-4-エノイル(472mg、3.98mmol)のジクロロメタン溶液(10mL)を滴下しながら加えた。反応液を20℃で2時間撹拌した後、濃縮し、得られた残渣を順相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(石油エーテル/酢酸エチル)にて精製し、3-(4-クロロフェニル)-2-(N-メチルペンタ-4-エンアミド)プロパン酸 (S)-シアノメチル(化合物nk56、Pen-MePhe(4-Cl)-OCHCN)(0.918g、83%、2工程)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 335 (M+H)+
保持時間:2.21分(分析条件SMD method5)
3-(4-クロロフェニル)-2-(N-メチルペンタ-4-エンアミド)プロパン酸 (2S)-(2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-2-((ホスホノオキシ)メチル)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(化合物nk57)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000203
 緩衝液A(115ml)に、リン酸二水素 ((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-3-(((((2R,3S,4R,5R)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-3,4-ジヒドロキシテトラヒドロフラン-2-イル)メトキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-2-イル)メチル(化合物pc01)(200mg、0.277mmol)の水溶液(6.25mL)、(S)-3-(3-クロロフェニル)-2-(ペンタ-4-エンアミド)プロパン酸シアノメチル(化合物nk56、Pen-Phe(3-Cl)-OCHCN)(371mg、1.11mmol)のアセトニトリル(3.1ml)溶液を加え、室温で2時間撹拌した。反応液を凍結乾燥し、得られた残渣を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.1%ギ酸水溶液/0.1%ギ酸アセトニトリル溶液)にて精製、表題化合物(化合物nk57)とN,N,N-トリメチルヘキサデカン-1-アミニウム 塩化物の混合物(277mg)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 1000 (M+H)+
保持時間:0.58分(分析条件SQDFA05)
3-(4-クロロフェニル)-2-(N-メチルペンタ-4-エンアミド)プロパン酸 (2S)-(2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3S,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-4-ヒドロキシ-2-((ホスホノオキシ)メチル)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(化合物nk58)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000204
 前工程にて得られた3-(4-クロロフェニル)-2-(N-メチルペンタ-4-エンアミド)プロパン酸 (2S)-(2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-2-((ホスホノオキシ)メチル)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(化合物nk57)とN,N,N-トリメチルヘキサデカン-1-アミニウム 塩化物の混合物を(277mg)に80%酢酸水溶液(4.0mL)を加えて室温で4時間撹拌した。反応液を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.05%トリフルオロ酢酸水溶液/0.05%トリフルオロ酢酸アセトニトリル)にて精製し、表題化合物(化合物nk58、Pen-MePhe(4-Cl)-pCpA)(119mg、46%、2工程)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 928 (M-H)-
保持時間:0.52分(分析条件SQDFA05)
(S)-4-(メチルスルホニル)-2-(ペンタ-4-エンアミド)ブタン酸(化合物nk59、Pen-Met(O2)-OH)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000205
 (S)-2-((((9H-フルオレン-9-イル)メトキシ)カルボニル)アミノ)-4-(メチルスルホニル)ブタン酸(Fmoc-Met(O2)-OH)(5.00g、12.4mmol)に20%ピペリジンのDMF溶液(80.0mL)を加えた後、反応液を25℃で3時間撹拌した。次いで、反応液にジエチルエーテル(50mL)を加え、混合物をろ過し、得られた固体をジエチルエーテルおよびヘキサンで洗浄することで、粗生成物である(S)-2-アミノ-4-(メチルスルホニル)ブタン酸(H―Met(O2)-OH)(2.88g)を得た。
 水(40mL)と1,4-ジオキサン(40mL)の混合溶媒に、得られた粗生成物である(S)-2-アミノ-4-(メチルスルホニル)ブタン酸(H―Met(O2)-OH)(2.88g)とペンタ-4-エン酸 2,5-ジオキソピロリジン-1-イル (3.76g、19.1mmol)、炭酸水素ナトリウム(2.68g、31.9mmol)を加えた後、反応液を25℃で4時間撹拌した。反応液を酢酸エチルで2回洗浄した後、水層を1Mの塩酸水溶液でpH2になるまで調整し、ジクロロメタンで4回抽出した。得られた有機層をまとめて、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、ろ過、減圧濃縮を行った。得られた残渣を順相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン/メタノール)にて精製し、(S)-4-(メチルスルホニル)-2-(ペンタ-4-エンアミド)ブタン酸(化合物nk59、Pen-Met(O2)-OH)(2.4g、74%、2工程)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 264 (M+H)+
保持時間:1.00分(分析条件SMD method4)
4-(メチルスルホニル)-2-(ペンタ-4-エンアミド)ブタン酸 (S)-シアノメチル(化合物nk60、Pen-Met(O2)-OCH CN)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000206
 窒素雰囲気下、(S)-4-(メチルスルホニル)-2-(ペンタ-4-エンアミド)ブタン酸(化合物nk59、Pen-Met(O2)-OH)(1.80g、6.84mmol)およびN-エチル-イソプロピルプロパン-2-アミン(DIPEA)(3.00g、23.2mmol)をジクロロメタン(30ml)に溶解し、2-ブロモアセトニトリル(3.28g、27.4mmol)を加えて25℃で16時間攪拌した。反応液を濃縮し、得られた残渣を順相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(石油エーテル/酢酸エチル)にて精製し、4-(メチルスルホニル)-2-(ペンタ-4-エンアミド)ブタン酸 (S)-シアノメチル(化合物nk60、Pen-Met(O2)-OCHCN)(1.5g、73%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 303 (M+H)+
保持時間:0.50分(分析条件SQDAA05)
4-(メチルスルホニル)-2-(ペンタ-4-エンアミド)ブタン酸 (2S)-(2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-2-((ホスホノオキシ)メチル)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(化合物nk61)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000207
 緩衝液A(120ml)に、リン酸二水素 ((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-3-(((((2R,3S,4R,5R)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-3,4-ジヒドロキシテトラヒドロフラン-2-イル)メトキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-2-イル)メチル(化合物pc01)(300mg、0.415mmol)の水溶液(3.6mL)、4-(メチルスルホニル)-2-(ペンタ-4-エンアミド)ブタン酸 (S)-シアノメチル(化合物nk60、Pen-Met(O2)-OCHCN)(502mg、1.66mmol)のアセトニトリル(3.6ml)溶液を加え、室温で2時間撹拌した。反応液を凍結乾燥し、得られた残渣を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(10mM酢酸アンモニウム水溶液/メタノール)にて精製し、表題化合物(化合物nk61)とN,N,N-トリメチルヘキサデカン-1-アミニウム 塩化物の混合物(136mg)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 968.5 (M+H)+
保持時間:0.44分(分析条件SQDAA05)
4-(メチルスルホニル)-2-(ペンタ-4-エンアミド)ブタン酸 (2S)-(2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3S,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-4-ヒドロキシ-2-((ホスホノオキシ)メチル)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(化合物nk62、Pen-Met(O2)-pCpA)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000208
 前工程にて得られた4-(メチルスルホニル)-2-(ペンタ-4-エンアミド)ブタン酸 (2S)-(2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-2-((ホスホノオキシ)メチル)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(化合物nk61)とN,N,N-トリメチルヘキサデカン-1-アミニウム 塩化物の混合物(70mg)に80%酢酸水溶液(1.0mL)を加えて室温で2時間撹拌した。反応液を凍結乾燥し、得られた残渣を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.05%トリフルオロ酢酸水溶液/0.05%トリフルオロ酢酸アセトニトリル)にて精製し、表題化合物(化合物nk62、Pen-Met(O2)-pCpA)(12.7mg、7%、2工程)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 898 (M+H)+
保持時間:0.29分(分析条件SQDFA05)
(S)-3-(3-クロロフェニル)-2-(ペンタ-4-エンアミド)プロパン酸シアノメチル(化合物nk63、Pen-Phe(3-Cl)-OCH CN)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000209
 (S)-2-((((9H-フルオレン-9-イル)メトキシ)カルボニル)アミノ)-3-(3-クロロフェニル)プロパン酸(FmocーPhe(3-Cl)-OH)(5.00g、11.9mmol)に20%ピペリジンのDMF溶液(76mL)を加えた後、反応液を25℃で16時間撹拌した。反応液を濃縮後、得られた残渣にジエチルエーテルを加え、混合物をろ過することで、粗生成物である(S)-2-アミノ-3-(3-クロロフェニル)プロパン酸(H―Phe(3-Cl)-OH)(2.22g)を得た。
 水(28mL)と1,4-ジオキサン(28mL)の混合溶媒に、得られた粗生成物である(S)-2-アミノ-3-(3-クロロフェニル)プロパン酸(H―Phe(3-Cl)-OH)(2.22g)とペンタ-4-エン酸 2,5-ジオキソピロリジン-1-イル (2.62g、13.3mmol)、炭酸水素ナトリウム(1.86g、22.1mmol)を加えた後、反応液を25℃で16時間撹拌した。反応液を酢酸エチルで2回洗浄した後、水層を1Mの塩酸水溶液でpH2になるまで調整し、ジクロロメタンで3回抽出した。得られた有機層をまとめて、飽和食塩水で洗浄し、無水硫酸ナトリウムで乾燥させ、ろ過、減圧濃縮を行った。得られた残渣を順相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(ジクロロメタン/メタノール)にて精製し、(S)-3-(3-クロロフェニル)-2-(ペンタ-4-エンアミド)プロパン酸(Pen-Phe(3-Cl)-OH)(1.5g、45%、2工程)を得た。
 窒素雰囲気下、(S)-3-(3-クロロフェニル)-2-(ペンタ-4-エンアミド)プロパン酸(Pen-Phe(3-Cl)-OH)(1.50g、5.32mmol)およびN-エチル-イソプロピルプロパン-2-アミン(DIPEA)(1.37g、10.6mmol)をジクロロメタン(24ml)に溶解し、2-ブロモアセトニトリル(2.55g、21.3mmol)を加えて25℃で16時間攪拌した。反応液を濃縮し、得られた残渣を順相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(石油エーテル/酢酸エチル)にて精製し、(S)-3-(3-クロロフェニル)-2-(ペンタ-4-エンアミド)プロパン酸シアノメチル(化合物nk63、Pen-Phe(3-Cl)-OCHCN)(0.767g、45%)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 321 (M+H)+
保持時間:0.87分(分析条件SQDAA05)
3-(3-クロロフェニル)-2-(ペンタ-4-エンアミド)プロパン酸 (2S)-(2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-2-((ホスホノオキシ)メチル)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(化合物nk64)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000210
 緩衝液A(120ml)に、リン酸二水素 ((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-3-(((((2R,3S,4R,5R)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-3,4-ジヒドロキシテトラヒドロフラン-2-イル)メトキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-2-イル)メチル(化合物pc01)(200mg、0.277mmol)の水溶液(3.0mL)、(S)-3-(3-クロロフェニル)-2-(ペンタ-4-エンアミド)プロパン酸シアノメチル(化合物nk63、Pen-Phe(3-Cl)-OCHCN)(355mg、1.11mmol)のアセトニトリル(3.0ml)溶液を加え、室温で2時間撹拌した。反応液を凍結乾燥し、得られた残渣を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(10mM酢酸アンモニウム水溶液/メタノール)にて精製し、表題化合物(化合物nk64)とN,N,N-トリメチルヘキサデカン-1-アミニウム 塩化物の混合物(75mg)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 986 (M+H)+
保持時間:0.77分(分析条件SQDAA05)
3-(3-クロロフェニル)-2-(ペンタ-4-エンアミド)プロパン酸 (2S)-(2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3S,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-4-ヒドロキシ-2-((ホスホノオキシ)メチル)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(化合物nk65、Pen-Phe(3-Cl)-pCpA)の合成
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000211
 前工程にて得られた3-(3-クロロフェニル)-2-(ペンタ-4-エンアミド)プロパン酸 (2S)-(2R,3S,4R,5R)-2-((((((2R,3R,4R,5R)-5-(4-アミノ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-2-((ホスホノオキシ)メチル)-4-((テトラヒドロフラン-2-イル)オキシ)テトラヒドロフラン-3-イル)オキシ)(ヒドロキシ)ホスホリル)オキシ)メチル)-5-(6-アミノ-9H-プリン-9-イル)-4-ヒドロキシテトラヒドロフラン-3-イル(化合物nk64)とN,N,N-トリメチルヘキサデカン-1-アミニウム 塩化物の混合物を(40mg)に80%酢酸水溶液(0.80mL)を加えて室温で6時間撹拌した。反応液を逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(10mM酢酸アンモニウム水溶液/メタノール)で精製した後、再び逆相シリカゲルカラムクロマトグラフィー(0.05%トリフルオロ酢酸水溶液/0.05%トリフルオロ酢酸アセトニトリル)で精製することで、表題化合物(化合物nk65、Pen-Phe(3-Cl)-pCpA)(7.5mg、6%、2工程)を得た。
LCMS(ESI) m/z = 914 (M―H)―
保持時間:0.47分(分析条件SQDFA05)
11-2.アシル化tRNAの合成
 特許文献(WO2013/100132A1)に記載の手法でパニングに使用するアシル化tRNAを調製した。使用したtRNA(CA欠損)の塩基配列を表23に示した。表24に示すElongatorアミノアシル化tRNA混合物を調製した。以降、翻訳で使用する際には、表24示す最終濃度となるよう翻訳液を調製した。Initiatorアミノアシル化tRNAの調製は、ライゲーション反応後、脱保護を実施せずにフェノール抽出以降の作業を行った。表25に示す三種類を個別に調整し、翻訳で使用する際にもいずれか一つを表に示す最終濃度で翻訳液に添加した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000212
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000213
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000214
11-3.ペプチドライブラリをコードするランダム化された2本鎖DNAライブラリ
 特許文献(WO2013/100132A1)に記載の手法で、DNAライブラリを構築した。 TTT, TTG, CTA, ATT, GTT, CCG, ACT, GCT, TAC, CAT, CAG, TGG, CGG, AGT, AGG, GGTのいずれかのコドンが9回繰り返しで出現するもの用意した。
11-4.ビオチン化標的タンパク質の調製
 パニングに使用する標的タンパク質として、大腸菌で発現・精製したGTPase KRas(KRAS)を用いた。非特許文献BMC biotechnology, 2008,8,41、および非特許文献Protein Science,1999,8,921-929の方法を用いてビオチン化タンパクを調製した。
11-5.パニングに使用する翻訳液
 パニングに使用した翻訳液は以下の組成で構成される。1mM GTP,1mM ATP,20mMクレアチンリン酸,50mM HEPES-KOH pH7.6,100mM 酢酸カリウム,10mM 酢酸マグネシウム,2mMスペルミジン,1mM ジチオスレイトール,0.5mg/ml E.coli MRE600(RNaseネガティブ)由来tRNA(Roche社),4μg/ml クレアチンキナーゼ,3μg/ml ミオキナーゼ,2unit/ml 無機ピロフォスファターゼ,1.1μg/ml ヌクレオシド二リン酸キナーゼ,0.26μM EF-G,2.7μM IF1,0.4μM IF2,1.5μM IF3,40μM EF-Tu,44μM EF-Ts,1.2μM リボソーム,2.73μM AlaRS,0.09μM GlyRS,0.4μM IleRS,0.5μM 変異体PheRS05(特許文献WO2016/148044),0.16μM ProRS,1μM 変異体SerRS37(特許文献WO2016/148044),0.09μM ThrRS,0.01μM TrpRS,0.02μM TyrRS,1μM 変異体ValRS13(特許文献WO2016/148044),0.11μM LysRS,0.33μM HisRS,3μM in vitro転写大腸菌tRNA Ala1B,3μM 精製大腸菌tRNA His QUG(非特許文献Nucleic Acids Res. 2010 Apr;38(6):e89.の手法に習い精製。),250μMグリシン、250μMイソロイシン、250μMプロリン、250μMスレオニン、250μMトリプトファン、250μMリジン、5mM N-メチルバリン、5mM N-メチルセリン、5mM N-メチルアラニン、5mM N-メチルフェニルアラニン、250μM 3-フルオロチロシン、5mM N-メチルヒスチジン、表23に示すElongatorアミノアシル化tRNA混合物。さらにInitiatorアミノアシル化tRNA(表24)のなかのいずれか一つを加えて調製した。
11-6.パニングの実施
 前述の二本鎖DNAライブラリと翻訳液を使用し、特許文献(WO2013/100132A1)に倣ってパニングを実施した。
11-7.濃縮配列の解析と標的への結合確認
 パニング後のDNAプールの塩基配列解析を行い、出現頻度の高かった配列について、特許文献(WO2013/100132A1)に倣ってペプチドの固相合成を実施した。標的タンパク質に対する結合能をBiacoreで確認した。その結果複数の配列で標的に結合することが示された。
これらの標的に結合する配列は複数のアミノ酸類縁体を含む環状部を有するペプチドであった。以上の結果よりinitiation suppression法を用いて、GTPase KRas(KRAS)に対して結合するアミノ酸類縁体を複数含む環状ペプチドを取得できたことが示された。
 本発明は、アミノ酸類縁体を複数含むドラックライクな環状部を有するペプチド、当該ペプチドと核酸の複合体、および当該複合体のディスプレイライブラリーの提供において有用である。本発明を用いて構築されたディスプレイライブラリーを用いれば、従来の手法により得られるディスプレイライブラリーと比較して、高い効率でペプチドを合成することができる。また、本発明を用いて構築されたディスプレイライブラリーは、、従来の手法により得られるディスプレイライブラリーと比較して、より多彩な化合物を含むことが期待される。したがって、本発明の方法を利用することにより、より多彩なドラックライクなヒット化合物を取得する確率がさらに高まる。

Claims (24)

  1.  2以上のアミノ酸類縁体残基を含みかつ環状部を有するペプチド、当該ペプチドと核酸との複合体又は当該複合体を含むライブラリーの製造方法であって、
     第一の反応点を有する下記一般式(I)または下記一般式(II):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
    (式中、
     R1は、翻訳合成が可能なチオール基の保護基であり;
     R2、およびR3は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、ヘテロアリール基、アラルキル基、またはシクロアルキル基であり、これらの基は置換されていてもよく、あるいはR2とR3は、それらが結合する原子と一緒になって環を形成し;あるいはR2またはR3は、R4およびそれらが結合する原子と一緒になって環を形成し、但しR2が、これが結合するN原子およびSP-1と一緒になってアジド基(-N)を形成する場合、上記の定義はR2に対して適用されず;
     R4は、アルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、アルキレンアリーレン、アルキレンヘテロアリーレン、アリーレンアルキレン、またはヘテロアリーレンアルキレンであり、これらの基は置換されていてもよく; 
     R11、およびR12は、それぞれ独立して、単結合、アルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、アルキレンアリーレン、アルキレンヘテロアリーレン、アリーレンアルキレン、またはヘテロアリーレンアルキレンであり、これらの基は置換されていてもよく;
     SP-1は、これが結合するN原子およびR2と一緒になってアジド基を形成するか、
    以下の式:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
    (式中のP1は、単結合、アリーレン、またはヘテロアリーレンである)で表されるか、または以下の式:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
    (式中のP2は、アルキル、アリール、またはヘテロアリールである)で表される、アミノ基の保護基である)
    で表されるアミノ酸残基をN末端に有し、かつその側鎖の1つに第二の反応点を有するアミノ酸残基をN末端から少なくとも4残基C末端側に有する非環状ペプチドをコードする核酸から翻訳して合成されるペプチド、または当該ペプチドと当該核酸との複合体において、第一の反応点と第二の反応点とを反応させて、アミド結合を形成させる工程を含む、方法。
  2.  R1が、S-R23(ここで、R23はアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、またはアラルキルであり、これらの基は置換されていてもよい)、スルホネート(-SO )、およびチオスルホネート(-S )からなる群より選択される、請求項1記載の方法。
  3.  R23が、メチル、エチル、イソプロピル、tert―ブチル、フェニル、p-トリフルオロメチルフェニル、p-フルオロフェニル、ベンジル、またはフェネチルであり、これらの基は置換されていてもよい、請求項2に記載の方法。
  4.  R2、R3は、それぞれ独立して、水素原子、ハロゲンで置換されてもよいC1-C4アルキル、またはC1-C4アルコキシである、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
  5.  R4が、以下:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
    (式中、R13~R18は、それぞれ独立して、水素原子、置換されてもよいアルキル、または置換されてもよいアルコキシである)からなる群より選択される、請求項1~4のいずれか一項に記載の方法。
  6.  R13~R18が、それぞれ独立して、水素原子またはメチルである、請求項5に記載の方法。
  7.  R11およびR12がそれぞれ独立して、単結合であるか、または以下:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
    (ここでR13'~R18'は、それぞれ独立して、水素原子、置換されてもよいアルキル、または置換されてもよいアルコキシである)からなる群より選択される、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
  8.  R13'~R18'が、それぞれ独立して、水素原子またはメチル基である、請求項7に記載の方法。
  9.  一般式(I)で表されるアミノ酸残基が、以下の一般式:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
    (式中、
     R1~R4およびSP-1は、それぞれ請求項1に記載のR1~R4およびSP-1と同意義を表し、
     R13'~R16'は、それぞれ請求項7に記載のR13'~R16'と同意義を表す。)
    のいずれかで表されるアミノ酸残基であるか、または、
     一般式(II)で表されるアミノ酸残基が、以下の一般式:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
    (式中、
     R1、R4およびSP-1は、それぞれ請求項1に記載のR1、R4およびSP-1と同意義を表し、
     R13'~R18'は、それぞれ請求項7に記載のR13'~R18'と同意義を表す。)
    のいずれかで表されるアミノ酸残基である、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法。
  10.  一般式(I)で表されるアミノ酸残基が、以下の一般式:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008
    (式中、
     R1~R3およびSP-1は、それぞれ請求項1に記載のR1~R3およびSP-1と同意義を表し;
     R13~R16は、それぞれ請求項5に記載のR13~16と同意義を表し;
     R13'~R16'は、それぞれ請求項7に記載のR13'~R16'と同意義を表し;あるいはR2は、R13、R14、R15またはR16およびそれらが結合する原子と一緒になって環を形成し、但しR2が、これが結合するN原子およびSP-1と一緒になってアジド基(-N)を形成する場合、上記の定義はR2に対して適用されない)
    のいずれかで表されるアミノ酸残基であるか、または、
     一般式(II)で表されるアミノ酸残基が、以下の一般式:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009
    (式中、
     R1およびSP-1は、それぞれ請求項1に記載のR1およびSP-1と同意義を表し;
     R13~R18は、それぞれ請求項5に記載のR13~R18と同意義を表し;
     R13'~R18'は、それぞれ請求項7に記載のR13'~R18'と同意義を表す。)
    のいずれかで表されるアミノ酸残基である、請求項1~9のいずれか一項に記載の方法。
  11.  SP-1が、4-アジドベンジルオキシカルボニル(p-Acbz)、2-アジドベンジルオキシカルボニル(o-Acbz)、アジドメトキシカルボニル(Azoc)、フェニルジスルファニルエチルオキシカルボニル(Phdec)、2-ピリジルジスルファニルエチルオキシカルボニル(Pydec)、もしくは2-(t-ブチルジスルファニル)エチルオキシカルボニル(Tbeoc)であるか、またはSP-1は、これが結合するN原子およびR2と一緒になってアジド基を形成する、請求項1~10のいずれか一項に記載の方法。
  12.  側鎖の1つに第二の反応点を有するアミノ酸残基が、以下の一般式:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010
    (式中、
     R2"、R3"は、それぞれ独立して、水素原子、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、アラルキル、またはシクロアルキルであり、これらの基は置換されていてもよく、あるいはR2"とR3"は、それらが結合する原子と一緒になって環を形成し;あるいはR2"またはR3"は、R26およびそれらが結合する原子と一緒になって環を形成し;
     R25は水酸基であるか、またはそれが結合するCOと共に活性エステルを形成し;
     R26は、アルキレン、アリーレン、ヘテロアリーレン、アリーレンアルキレン、またはヘテロアリーレンアルキレンであり、これらの基は置換されていてもよい)
    で表される、請求項1~11のいずれか一項に記載の方法。
  13.  R26が、以下: 
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011
    (式中、R13"~R18"は、それぞれ独立して、水素原子、置換されてもよいアルキル、または置換されてもよいアルコキシである)からなる群より選択される、請求項1~12のいずれか一項に記載の方法。
  14.  側鎖の1つに第二の反応点を有するアミノ酸残基が、以下の一般式:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000012
    (式中、
     R2"は、請求項12に記載のR2"と同意義を表し;
     R3"は、水素原子、または置換されてもよいC1-C4アルキル基であり;
     R27は、水素原子、置換されてもよいアルキル基、置換されてもよいアルケニル基、置換されてもよいアルキニル基、置換されてもよいアリール基、置換されてもよいヘテロアリール基、置換されてもよいシクロアルキル基、置換されてもよいアラルキル基の中から選択される)
    で表される、請求項1~13のいずれか一項に記載の方法。
  15.  側鎖の1つに第二の反応点を有するアミノ酸残基が、以下の一般式:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000013
    (式中、
     R2"は、請求項12に記載のR2"と同意義を表し;
     R3"は、水素原子、または置換されてもよいC1-C4アルキル基であり;
     R28およびR29は、それぞれ独立して、水素原子、置換されてもよいC1-C6アルキル基、置換されてもよいC2-C6アルケニル基、置換されてもよいC2-C6アルキニル基、置換されてもよいアリール基、置換されてもよいヘテロアリール基、置換されてもよいアラルキル基、または置換されてもよいシクロアルキル基であり;
     R27は、水素原子、置換されてもよいアルキル基、置換されてもよいアルケニル基、置換されてもよいアルキニル基、置換されてもよいアリール基、置換されてもよいヘテロアリール基、置換されてもよいシクロアルキル基、置換されてもよいアラルキル基の中から選択される)
    で表される、請求項1~14のいずれか一項に記載の方法。
  16.  環状部に存在する-SH基を脱硫する工程をさらに含む、請求項1~15のいずれか一項に記載の方法。
  17.  環状部を有するペプチドと核酸との複合体が、ペプチドと核酸との間にリンカーを有する、請求項1~16のいずれか一項に記載の方法。
  18.  ペプチドが、メチオニン、メチオニルtRNA合成酵素(MetRS)、メチオニン用翻訳開始tRNA、フォルミルドナー、メチオニルtRNAトランスフェラーゼの少なくとも1つを含まない無細胞翻訳系において翻訳して合成される、請求項1~17のいずれか一項に記載の方法。
  19. 下記一般式(IA)または下記一般式(IIA)で表される化合物:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000014
    (式中、R1~R4、R11、R12、およびSP-1は、それぞれ請求項1のR1~R4、R11、R12、およびSP-1と同意義を表す)。
  20.  下記一般式(IB)または下記一般式(IIB)で表される化合物:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000015
    (式中、R1~R4、R11、R12、およびSP-1は、それぞれ請求項1のR1~R4、R11、R12、およびSP-1と同意義を表し、R30はHまたは水酸基を表す)。
  21.  請求項19記載の化合物とtRNAが結合してなるアミノアシルtRNA。
  22.  第一の反応点を有する下記一般式(I)または下記一般式(II)で表される、アミノ酸残基をN末端に有し、かつその側鎖の1つに第二の反応点を有するアミノ酸残基をN末端から少なくとも4残基C末端側に有する非環状ペプチド、または当該ペプチドと核酸との複合体:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000016
    (式中、R1~R4、R11、R12、およびSP-1は、それぞれ請求項1のR1~R4、R11、R12、およびSP-1と同意義を表す)。
  23.  非環状ペプチドが、第一の反応点を有する下記一般式(I)または下記一般式(II):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-I000017
    (式中、R1~R4、R11、R12、およびSP-1は、それぞれ請求項1のR1~R4、R11、R12、およびSP-1と同意義を表す)で表されるアミノ酸残基をN末端に有し、かつその側鎖の1つに第二の反応点を有するアミノ酸残基をN末端から少なくとも4残基C末端側に有する非環状ペプチドをコードする核酸から翻訳して合成する工程を含む方法によって得られる、請求項22記載のペプチド又は複合体。
  24.  請求項22もしくは23記載のペプチド又は複合体を用いて、2以上のアミノ酸類縁体残基を含みかつ環状部を有するペプチド、当該ペプチドと核酸との複合体又はそのライブラリーを製造する方法。
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