JP2766647B2 - ペプチド類 - Google Patents
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Description
い態様としては、糖尿病患者のすい臓(pancreas)から
分離し得るペプチドに関するものである。
型または非インシュリン依存型と称される)であり、こ
れは米国人口の10%以上が60才台後半にかかり得る病気
である[ヘルス・アンド・ニュートリション・エクザミ
ネーション・サーベイ(Health and Nutrition Examina
tion Survey)サイクルII、1976−80、ナショナル・セ
ンター・フォー・ヘルス・スタティスティックス]この
ような糖尿患者のすい臓のランゲルハンス氏島中にしば
しば異常な蛋白性沈積物が沈澱しているのが見られる。
この蛋白性沈積物はアミロイドと称されるもので、既に
報告されている[オピー、ジャーナル・オブ・エクスペ
リメンタル・メデイシン(J.Exper.Med.)5巻529−40
頁(1960年)およびベル、デイアベテス(Diabetes)1
巻341−344頁(1952年)]。
は、糖尿病患者のすい臓に特異的なもののようである。
粒子中の1成分はペプチド(以前、「糖尿病関連ペプチ
ド」または「DAP」と仮称され、本明細書では「アミリ
ン(Amylin)」の名で定義する)である。
ノ酸配列 と同一または実質的に均質なペプチド、またはその活性
サブフラグメントを提供するものである。
近の1文字命名法は、アミノ酸残基の古典的3文字命名
法に相関制があり、下記に示されるものである。
い態様の1つを構成する。さらに、天然ペプチドでは2
および7位のシステイン残基が共同してジスルフィド結
合を作ると考えられる。しかし、2つのシステイン残基
が共同して結合していないペプチドもこの発明の範囲に
含まれるものであり、これは例えば天然DAP(アミリ
ン)の好ましい中間体であるが、システイン残基が結合
しているペプチド類が好ましい。
のであり得る。また、他のアミノ酸残基(例えば1個、
2個またはそれ以上の多数)も追加として存在し得る。
この発明の範囲内の他のペプチドとしては、上述した全
ペプチドに関する保存的変異体(アミノ酸残基の1個ま
たはそれ以上が欠失、付加および/または置換された変
異体であって血管拡張作用が実質的に保存されているも
の。ダイホフ著「アトラス・オブ・プロテイン・シーク
ェンス・アンド・ストラクチャー」(Dayhoff“ATLAS o
f PROTEIN SEQUENCE and STRUCTURE")1972年,5巻89−9
9頁、ダイホフら著「メソッズ・イン・エンツィモロジ
ー」(Dayhoff et al.,“Methods in Enzymology")198
3年,91巻524−545頁等参照。)が含まれる。翻訳後修飾
(例えばフリコシル化)または他の手段によるその他の
同様な修飾(特に20位S残基上)を受けたペプチド類
も、この発明の範囲に含まれる。
の範囲に包含される。このようなサブフラグメント類は
ヘキサペプチド類であり得、および/または下記配列の
1個またはそれ以上を含み得る。
以上のようなヘプタペプチド類も含まれる。
が好ましい。ウェスターマーク等[バイオケミカル・ア
ンド・バイオフィジカル・リサーチ・コミュニケーショ
ンズ(Biochemical and Biophysical Research Communi
cations)140 93、827−831頁(1986年)]は、インシ
ュリン発現性腫瘍中にアミロイドフィブリルとして沈着
した不純ペプチドについて部分的な報告をしている。彼
らは、さらに、2型糖尿病のランゲルハンス氏島におけ
る沈着について理論的な証拠をもつと述べている。ウェ
スターマーク等のペプチドの最初の19個のアミノ酸配列
も示されているが、この部分配列からみると、7位にセ
リン残基を有するので、この発明のペプチド類と同一で
ないように思われる。さらに、2位の残基がシステイン
である点も全く明らかでない。
うであれ、極めて不純だと思われる。粗HPLC精製の実施
後1.1マイクログラムの物質が得られているが、アミノ
酸分析シーケンス中におけるエドマン分解の第1サイク
ル後に僅かに12.2ピコモルのリジンしか得られていな
い。これは、おそらく268ピコモル存在した粗抽出物中
に僅か30ピコモルのオーダーでしかペプチドが存在しな
かったことを意味する。
ミリンまたはこの発明の第1の態様による他のペプチド
が提供される。「実質的に純粋」の語は、50%、特に80
%、例えば90%、および特に95または99%(重量)より
過剰の純度を包含する。
ら製造し得る。この発明の第3の態様によると、この発
明の第1の態様によるペプチドの製造法であって、可溶
化アミロイドをまずHPLCゲル濾過、ついで逆相HPLCにか
けることからなる方法が提供される。逆相HPLC(固定相
が疎水性)を、順相HPLCゲル濾過の直後に行なうのが好
ましく、これは貯蔵中のペプチド損失防止に役立つ。
利点がある。まず、これにより実質的に純粋なペプチド
の分離が可能になる。つぎに、ゲル濾過の流出液が好便
に脱塩される。さらに、ペプチドが濃縮されて少容量に
なる。
音波を使用して可溶化を行なうか補助するのが好まし
い。
しい。すい臓は、コラゲナーゼのような蛋白質溶解酵素
で消化することができる。すい臓は、予備加熱(例えば
70℃)してコラーゲンフィブリルを溶融することにより
消化を助けることができる。
ている患者)において、アミリンが産生されアミロイド
として沈着するようである。産生レベルは、正常(非糖
尿病患者)のすい臓における産生レベルより高いと思わ
れる。正常のすい臓もまたアミリンとアミノ酸が1個ま
たは2個異なるペプチドを作っている可能性がある。そ
れ故、アミリンおよびアミリン様ペプチドは、標準とし
て用いることができ、検出可能なラベルをつけるとイム
ノアッセイのプローブとして用いることができる。それ
故、この発明の第4の態様によると、上述したペプチド
からなる抗原が提供される。他の同様なペプチドと異な
るアミノ酸配列を含むペプチドは、アミリンの特異的イ
ムノアッセイ用抗原として特に有用である。例えば、21
−29残基を含むペプチド類はカルシトニン遺伝子関連ペ
プチド類とは異なる。
して誘発された抗体が提供される。この抗体は、糖尿病
関連ペプチド(アミリン)用特異的プローブとして使用
することができ、免疫組織化学およびイムノアッセイ上
の用途をもつ。この抗体は、血漿中に異常な量のアミリ
ンを含む患者の診断テストに用いることができる。さら
に、抗体を標識すると、患者のすい臓におけるアミロイ
ド中のアミリンの存在をインビボで検出するのに用いる
ことができる。また、ランゲルハンス氏島のアミロイド
を分散させ、またはアミロイドの成長を抑制するために
用いる医薬またはこれと結合する酵素を目的として使用
することができる。このような2つのタイプの抗体も、
この発明に包含される。抗体は、ハイブリドーマが産生
するモノクローナル抗体であり得る。このようなハイブ
リドーマ細胞もまた、この発明の一部をなす。
示したが、アミリンおよびアミリン様ペプチド類は合成
することもできる。またこれらは、DNA組換え技術でも
製造し得る。この技術の第1段は、アミリンまたはアミ
リン様ペプチドをコードするある長さのDNAを得ること
である。これを得る1つの方法は、アミリン産生細胞か
らmRNAを分離し、インビトロでアミリンまたはアミリン
様ペプチドをコードするcDNAの製造に逆転写酵素と共に
用いることである。公知のアミノ酸配列からオリゴヌク
レオチドプローブを製造し、cDNAまたはゲノムDNAライ
ブラリーのスクリーニングに用いることができる。別法
として、ヌクレオチド配列が一般に100塩基長を丁度超
える程度の場合、DNAは化学合成できる。数々のオリゴ
ヌクレオチドを製造することができ、これから、DNAポ
リメラーゼおよびDNAリガーゼを用いて目的とするcDNA
を製造することができる。任意端(一方/両方)の制限
エンドヌクレアーゼ消化によりプラスミドに挿入するた
めの適当な粘着制限部位をもたらすことができる。
ましい態様であるが、この発明はまた、遺伝子コードに
よる保存的変異体をも包含する。
ず、制限エンドヌクレアーゼによりもたらされた粘着末
端を有するか、または、例えば、適当なヌクレオチドと
末端トランスフェラーゼの使用によりオリゴーdCを末端
尾部化される。
ばpBR 322)をとり、Pst Iのような制限ヌクレアーゼに
より1部位を開裂し得る。Pst IはpBR 322をアンピシリ
ン抵抗の暗号化遺伝子のところで開裂する。これによ
り、組換えプラスミドの選択が容易となる。所望なら
ば、Pst I消化pBR 322をオリゴーdG尾部化してアミリン
またはアミリン様ペプチドコード化DNAのオリゴーdC尾
部片と相補化することができる。開裂したプラスミドと
アミリンまたはアミリン様ペプチドコード化DNAをアニ
ールおよびライゲートすることができ、ホスト細胞[例
えば、エシエリヒア・コリ(E.Coli)]をアミリン組換
えプラスミドで形質転換することができる。
胞は、適当な条件下に培養してアミリンまたはアミリン
様ペプチドを発現させることができる。
および 上記ベクターを含み上記DNA配列を発現し得るホスト
細胞[例えば細菌細胞または真核(例えば酵母)細胞] を提供する。
ペプチド製品は、食欲低下剤のような臨床用途を有し、
また血管拡張作用を有するが、これは一般的活性であり
得、またはすい臓もしくはランゲルハンス氏島の血流に
特異的なものであり得る。この発明の別の態様による
と、ひとまたは動物薬用のアミリンまたはこの発明の第
1態様のペプチドが提供される。さらに、この発明の他
の態様によると、食欲低下剤または血管拡張剤の製造に
おけるDAPまたは他のペプチドまたはペプチド製品の用
途が提供される。
発明がどのように実施されるかを示すため、以下に実験
および図面に基づく実施例を示す。
ら由来した物質の6MグアニジンHCl/0.2Mリン酸ナトリウ
ム緩衝液(pH7.5)中でのHPLCゲルろ過流出液の吸収特
性(a)および逆相HPLCゲルろ過流出液の吸収特性
(b、cおよびd)を示す図である。
る。
まで−20℃以下で冷凍した。ヘマトキシリンおよびエオ
シン染色後光学顕微鏡を用い、150mMNaCl/10%ホルマリ
ン中で固定した組織中でランゲルハンス島アミロイドを
検出し、アルカリ性コンゴ・レッドで染色した後偏光下
で顕微鏡を用いて緑色複屈折の呈示によって確認した。
イズし、GS−3ヘッドを用いるソルバルRC−5B遠心機
で、10000g、30分間、4℃で沈降させた。その後脂肪お
よび上清層を捨ててこの工程を2度繰り返した。粗凍結
乾燥コラーゲナーゼ(EC 3.4.24.3、ボーリンゲルヘル
−マンハイム・ユナイテッド・キングダム・リミテッ
ド、製品103586)を1:100(w/v)で50mMトリス−HCl、1
50mM塩化ナトリウム、3mMCaCl2、2%(v/v)ノニデッ
ト(NONIDET)−P40を含む緩衝液(pH7.4)に溶解さ
せ、18,000gで2時間、SW40TiローターのベックマンLR5
B遠心機中で精製した。粗すい臓ホモジネート部分を70
℃で10分間加熱し、コラーゲナーゼ上清(1:10、w/v)
を用いて20時間、37℃ではげしく連続振とうしながらイ
ンキュベートした。シリコーン化微量遠心用試験管で10
分間11,200gで一部を沈降させ、上清を除き、10倍量の1
50ミリモルNaClを用いて2回および10倍量の滅菌水を用
いて1回、その工程を繰り返した。アルカリ性コンゴ・
レッドを用いた染色は、残渣物質の20〜50%が、全ての
非糖尿病、アミロイド陰性対照すい臓には見られないア
ミロイド(平均直径10から30ミクロン)の粒子であるこ
とを示した(実施例2参照)。種々の溶媒中で2日間連
続振とうし、11,200gで10分間再沈降させてアミロイド
の溶解性を評価し、上清のアルカリ性コンゴ・レッド染
色およびタンパク分析後顕微鏡を用いて評価した。1/4
(w/v)で70%(v/v)ギ酸中で超音波(MSE音波破壊
機、150w型、波長8ミクロン、20kHz)によってアミロ
イドを可溶化させた。30秒バーストで4回超音波を加
え、各バースト後15秒間ドライアイス/エタノール浴で
冷却した。直ぐにギ酸を回転濃縮機で除去してソルバル
・スピードVAC(ソルバル・ユナイテッド・キングダム
・リミテッド)でほとんど乾固させ、連続振とうしなが
ら1時間、6Mグアニジン/0.2Mりん酸ナトリウム(pH7.
5)中でアミロイドを再可溶化させた。
ウム(pH7.5)とウォーターズシステムを用いて、ゾル
バックスGF450およびGF250カラム[250×9.4nm、デュポ
ント(ユナイテッド・キングダム)リミテッド]で連続
して、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)、ゲルろ過
クロマトグラフィーに付すことによって達成され、実験
は280nmで監視した。第1a図に示した結果は、280nmでの
吸収を示す。
(300×4mm、ワットマン・リミテッド)中にゲルろ過系
由来の試料を直接注入した。固定相は疎水性であった。
移動相は、アセトニトリル(45分間で5から80%)を直
線勾配溶出用に含む1%トリフルオロ酢酸(TFA)であ
った。実験は再び280nmで監視した。
第1および2ピークは初期HPLCゲルろ過精製を経て残っ
た不純物のようである。この図で見られる基本線の吸収
の高さは非蛋白質材料(脂質でありうる)により生じた
ものである。
ズのPICO−TAGアミノ酸分析システム(コーエンら著、
アメリカン・ラボラトリー(American Laboratory)、1
984年8月、48頁)および第2バージョンのソフトウエ
ヤーでO2CPTHサイクルを使用するアップレイド・バイオ
システムの470Aプロテインシークエンサー(ヘリックら
著、ジャーナル・オブ・バイオロジガル・ケミストリー
(J.B.Chem.)、256巻、(1981年)7990頁)(アップレ
イド・バイオシステム・リミテッド)を使用して行なわ
れた。フェニルチオヒダントインアミノ酸誘導体はHPLC
によって同定された。得られる配列は上記に記載した。
1の方法を繰り返した。コラーゲナーゼ消化および沈降
後、コンゴ・レット染色はいかなる球形アミロイド粒子
をも現さない。しかしながら、それにもかかわらずこの
方法がゲルろ過HPLC段階に継続する場合、吸収プロフィ
ールは糖尿病患者のアミロイド含有試料と同様であっ
た。したがってこの吸収プロフィールは溶解したアミド
ロイモノマーの存在または不存在に対する手引きとして
は使用され得なかった。ゲルろ過HPLCシステムから逆相
HPLCカラムへ直接再注入した試料は第1c図に示した様な
逆層HPLC結果を生じた。第1b図の第1および2ピークに
対応するピークが存在することが分かるが、第1b図の第
3ピークに対応するピークはない。このピークは実際に
は3つの糖尿病患者抽出すい臓の各々に存在し、6つの
アミロイド陰性非糖尿病対照すい臓にはなかったことが
分かった。これはアセトニトリル濃度67.5%で溶出し
た。
リンを以下の方法で還元およびアルキル化させた。ペプ
チドの一部のトリプシン裂開(TPCK−トリプシン(ワー
シントン、イギリス)は、100mM重炭酸アンモニウム緩
衝液中、酵素:物質の比1:100、37℃で、3時間行な
い、ジイソプロピルフルオロホスフェートを25mMまで添
加して反応を終了させた。0.2Mピリジン−酢酸緩衝液
(pH5.5)中でカルボキシペプチダーゼYを用いたC−
末端のシークエンシングを行ない、100℃、2時間で反
応を終了させた。6Mグアニジン/0.2Mトリス(pH8.0)/3
mMエチレンジアミンテトラ酢酸ナトリウム(EDTA)中
で、20mMジチオスレイトールに約1ナノモルの精製ペプ
チドを加え3時間振とうさせ、次に14C標識インドール
酢酸(IAA)を5分間、0℃、暗所で加え、新たに中和
(4M−NaOHで)した非放射性標識IAAを40mMまで加えて
システイン残基の還元および放射性S−カルボキシメチ
ル化を行なった。さらに、同様の逆相HPLCシステムで得
られたペプチドを再精製した。これを僅かに極性の大き
なカルボキシメチル基のペプチドへの導入に調和するア
セトニトリル濃度64%で僅かに早く溶出した。第3RAピ
ークが誘導ペプチドを表す吸収プロフィールは第1d図で
見られる。
列分析でアミノ末端をプロックした2つの小ペプチド類
は、第1d図で第4および5ピークとして見られる。対に
なっていないピークのアミノ酸分析は、ほぼ37の長さの
アミノ酸残基をもつ純粋に近いペプチドの存在を示し
た。1モルGlu/Gluに対して5モルAspまたはAsnの比で
ある点で、この組成は区別できる。このパターンは、2
つの糖尿病患者のすい臓の両方から精製したペプチドで
一致する。
方から抽出したペプチドに対して同様の結果を与えた。
配列分析は2つの糖尿病患者のすい臓の両方から行っ
た。アミノ末端配列が知られている場合のトリプシン分
解後の天然ペプチドおよび引き算でArgを測定後の天然
ペプチドでも配列分析を行った。初期Lys残基は、約100
0ピコモルの純粋ペプチドから400ピコモル水準で存在し
た。その後、分裂およびアルキル化した物質において、
シークエンシング収量は少なくとも92%であった。しか
しながら、天然材料が配列分析に付された場合、第2の
残基では収率の大きな低下があり、第7の残基では2番
目の減少があった。この事実と、還元/アルキル化後に
みられる正常の収率はCys残基が2位および7位でジス
ルフィド架橋を形成し得ることを示唆する。CPアーゼY
(カルボキシペプチダーゼY)によるC末端配列決定
は、初期にはあい昧な(equivocal)結果を与えたが、
C末端残基がTyrである証拠も与えた。
ンの構造を示す。
伝子関連ペプチド類CGRP−1(配列3)およびCGRP−2
(配列2)およびラットCGRP−1(配列4)との1次構
造配列の比較を示す。ドットを打った枠は、置換相同域
を示す。
トインスリン(配列6)およびひとインスリン(配列
7)のアルファ鎖と比較を示す。残基の数は、インスリ
ンの残基のものと同様である。比較配列でのコロンは等
しいことを示し、ピリオドは保存的な変化を示す。ダッ
シュの枠は保存的なアミノ酸置換を表す。ペプチド間の
アミノ酸同一性は枠によって示される。ダイホフら著、
「メソッズ・イン・エンツィモロジー(Methods in Enz
ymology)(1983年)、91巻、524−545頁」のアリジン
(ALIGN)プログラムおよび突然変異データマトリック
スによる相同の査定は、2つのペプチド間の近縁関係を
確認する、ひとCGRP−1に対するアミリンの高度に有意
なスコアー8.31を与えた(第2B図、配列1および配列
3)。主に、インスリンアルファ鎖における7位および
20位でのCys残基が不一致であるためにインスリンのア
ルファ鎖に対するスコアーは有意ではなかった。しかし
ながら、インスリンのアルファ鎖(残渣6、11および1
6)における3つの高度に保存的な3つの残基が一致
し、また4番目の位置で保存的な変化(残渣19でのPhe/
Tyr)の同一性がみられた(第2C図)。
由来した物質の6MグアニジンHCl/0.2Mりん酸ナトリウム
緩衝液(pH7.5)中でのHPLCゲルろ過流出液の吸収特性
(a)および逆相HPLCゲルろ過流出液の吸収特性(b、
cおよびd)を示す図である。 第2図は、DAPと種々のホモローグ分子の比較図であ
る。
Claims (10)
- 【請求項1】37個のアミノ酸残基からなるアミノ酸配
列: KCNTATCATQRLANFLVHSSNNFGAILSSTNVGSNTY (ただし、2位と7位のシステイン残基の間にジスルフ
ィド結合を有する。)を含む、アミリンペプチド。 - 【請求項2】合成したものである、請求項1記載のペプ
チド。 - 【請求項3】アミリンの保存的変異体である、請求項1
記載のペプチド。 - 【請求項4】カルボキシペプチダーゼYに抵抗性を示
す、請求項1〜3のいずれかに記載のペプチド。 - 【請求項5】血管拡張作用を有する、請求項1〜4のい
ずれかに記載のペプチド。 - 【請求項6】(a)可溶化アミロイドを製造し、(b)
該アミロイド物質を順相のHPLCゲル濾過に付し、(c)
さらに該アミロイド物質を逆相のHPLCに付することを含
む方法によって得ることができる、請求項1〜5のいず
れかに記載のペプチド。 - 【請求項7】アミロイドがぎ酸中で可溶化される、請求
項6記載のペプチド。 - 【請求項8】可溶化が超音波を用いることを含む、請求
項6記載のペプチド。 - 【請求項9】(a)超音波と共にぎ酸を用いて可溶化ア
ミロイドを製造し、(b)工程(a)で得られたアミロ
イド物質をグアニジンとリン酸ナトリウムの水溶液から
なる移動相を用いて順相のHPLCゲル濾過に付し、(c)
工程(b)で得られたアミロイド物質をトリフルオロ酢
酸からなる移動相とアセトニトリルによる溶出を用いる
逆相のHPLCに付すことを含む方法によって得ることがで
きる、請求項1〜5のいずれかに記載のペプチド。 - 【請求項10】下記の工程を含んで成ることを特徴とす
る、アミロイド含有すい臓から、37個のアミノ酸残基か
らなるアミノ酸配列(ただし、2位と7位のシステイン
残基の間にジスルフィド結合を有する。)を含むアミリ
ンペプチドを製造する方法: (a)上記すい臓をホモジナイズし、 (b)工程(a)で得られた物質を加熱し、 (c)工程(b)で得られた物質をコラゲナーゼで消化
し、 (d)工程(c)で得られた物質を遠心分離してアミロ
イド物質を取得し、 (e)工程(d)で得られたアミロイド物質を超音波と
共にぎ酸を用いて可溶化、冷却し、 (f)工程(e)で得られた物質からぎ酸を除去し、 (g)工程(f)で得られた物質を再溶解してから、グ
アニジン水溶液を含む移動相を用いるゲル濾過クロマト
グラフィーを行い、そして (h)工程(g)で得られた物質をトリフルオロ酢酸か
らなる移動相とアセトニトリルによる溶出を用いる逆相
の高速液体クロマトグラフィーに付する。
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