JP6578546B2 - LT inhibitory tetravalent peptide and ETEC infection therapeutic agent - Google Patents
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Description
本発明は、LT阻害4価ペプチドおよびETEC感染症治療薬に関する。 The present invention relates to a LT-inhibiting tetravalent peptide and a therapeutic agent for ETEC infection.
毒素原性大腸菌(enterotoxigenic E.coli;ETEC)は発展途上国における乳幼児下痢症の原因菌であり、全世界での感染者数は年間2億人を超え、5歳児未満の乳幼児の死者は40万人に及ぶと報告されている。同時に、我が国を含め先進国における旅行者下痢症の主要な病原菌である。ETEC感染症は激しい水溶性下痢を主症状とし、治療の中心は下痢による脱水症状で失われた水分や電解質を補う輸液や抗生物質の投与が主流となっている。その一方で、ETECは抗生物質に対して急速に耐性を獲得しつつあることから、新たな治療薬の開発が急務となっている。 Enterotoxigenic E.coli (ETEC) is the causative agent of infant diarrhea in developing countries, and the worldwide number of infectious diseases exceeds 200 million people annually and 40 infants under 5 years old die. It has been reported to reach 10,000 people. At the same time, it is a major pathogen of traveler's diarrhea in developed countries including Japan. ETEC infection is mainly caused by severe water-soluble diarrhea, and the main treatment is the administration of fluids and antibiotics to supplement water and electrolytes lost due to dehydration due to diarrhea. On the other hand, since ETEC is rapidly gaining resistance to antibiotics, the development of new therapeutic agents is urgently needed.
ETECの主要な病原因子は、ETECが産生する易熱性エンテロトキシン(heat-labile enterotoxin;以下、「LT」と記載する)である。LTは、AB5型の毒素であり、タンパク質のADP-リボシル化酵素であるA-サブユニット1分子と,標的細胞上に存在する受容体を認識して結合し、その後A-サブユニットを細胞内に輸送する役割を担うB-サブユニット(LTB)5量体から構成されている。細胞内に侵入したA-サブユニットはGTP結合タンパク質であるGαをADP-リボシル化し、活性化状態に保持することによって、チャネルを介したイオンならびに水の持続的な流出を引き起こす。標的細胞上に存在するLT受容体は糖脂質の1種である、ガングリオシドGM1(Galβ1-3GalNAcβ1-4[NeuAcα2-3]Galβ1-4Glcβ1-1Cer)であることが知られている。LTB1分子はGM1の末端糖鎖部を特異的に認識し、従ってLTB5量体は、最大5分子のGM1を結合しうる。この5:5の結合によって結合親和性は著しく増加することが知られており、この現象はクラスター効果と呼ばれている。また、このときLTB1分子上には、GM1の末端ガラクトースの認識に関わるポケットと、末端シアル酸の認識に関わるポケットがそれぞれ存在しており、両ポケットが同時にGM1の認識に関与している(非特許文献1)。 The main pathogenic factor of ETEC is heat-labile enterotoxin (hereinafter referred to as “LT”) produced by ETEC. LT is a toxin of type AB5 and recognizes and binds to a receptor molecule present on the target cell with one molecule of A-subunit, which is a protein ADP-ribosylating enzyme, and then binds the A-subunit into the cell. It consists of a B-subunit (LTB) pentamer that plays a role in transport to The A-subunit that has entered the cell ADP-ribosylates Gα, a GTP-binding protein, and keeps it in an activated state, thereby causing a continuous outflow of ions and water through the channel. It is known that the LT receptor present on the target cell is ganglioside GM1 (Galβ1-3GalNAcβ1-4 [NeuAcα2-3] Galβ1-4Glcβ1-1Cer), which is a kind of glycolipid. The LTB1 molecule specifically recognizes the terminal sugar chain of GM1, and thus the LTB pentamer can bind up to 5 molecules of GM1. It is known that the binding affinity is remarkably increased by this 5: 5 binding, and this phenomenon is called a cluster effect. At this time, the LTB1 molecule has a pocket related to recognition of terminal galactose of GM1 and a pocket related to recognition of terminal sialic acid, and both pockets are simultaneously involved in recognition of GM1 (non-) Patent Document 1).
一方、これまでに本発明者らは、クラスター効果に基づく強い相互作用を阻害する新技術、多価型ペプチドライブラリー法を開発し、腸管出血性大腸菌(Enterohaemorrhagic E.coli; EHEC)が産生するShiga toxin (Stx)を標的として、一連の新規Stx阻害ペプチドを開発している(特許文献1、2)。さらに、本発明者らは、この多価型ペプチドライブラリーを応用したスクリーニング方法も開発している。具体的には、配列既知のペプチドをクラスター効果が発揮できるよう多価形の形状で、1枚のセルロースシート上に多数スポット合成し、このシート上にスポット合成された多価型ペプチドを、Stx1aのBサブユニットグロボ3糖結合部位、サイト2との高親和性結合を指標にスクリーニングすることにより、11種の新規なStx1a阻害ペプチドを開発している(特許文献3)。 On the other hand, the present inventors have developed a new technology for inhibiting strong interaction based on the cluster effect, a multivalent peptide library method, and enterohaemorrhagic E.coli (EHEC) is produced. A series of novel Stx inhibitory peptides have been developed targeting Shiga toxin (Stx) (Patent Documents 1 and 2). Furthermore, the present inventors have also developed a screening method using this multivalent peptide library. Specifically, a peptide having a known sequence is synthesized in a multivalent form so that a cluster effect can be exerted, and a spot-synthesized multivalent peptide is synthesized on Stx1a on a single cellulose sheet. 11 novel Stx1a-inhibiting peptides have been developed by screening using the high-affinity binding to the B subunit globo trisaccharide binding site, site 2, as an index (Patent Document 3).
そして、本発明者らは、これまでに確立してきた上記の技術と知見に基づいて、コレラ菌が産生するコレラ毒素(Cholera toxin:CT)の毒性を阻害するCT阻害4価ペプチドの開発にも成功している(特願2014-050828)。 The present inventors have also developed a CT-inhibiting tetravalent peptide that inhibits the toxicity of cholera toxin (Cholera toxin: CT) produced by Vibrio cholerae based on the above-described techniques and knowledge established so far. Successful (Japanese Patent Application 2014-050828).
本発明は、LTの標的細胞への結合を担うLTBを標的とした新規LT阻害ペプチドを提供すること、およびETEC感染症治療薬を提供することを課題としている。 An object of the present invention is to provide a novel LT inhibitory peptide targeting LTB, which is responsible for binding of LT to a target cell, and to provide a therapeutic agent for ETEC infection.
上記の課題を解決するために、本発明のLT阻害4価ペプチドは、易熱性エンテロトキシ
ン(LT)に結合して毒性を阻害するLT阻害4価ペプチドであって、3つのリジン(Lys)
が結合して形成された分子核構造の端部に位置する4つのアミノ基の各々に、配列番号1
−4のペプチドモチーフのうちのいずれか1種が、直接またはスペーサーを介して結合し
ていることを特徴としている。
In order to solve the above problems, the LT-inhibiting tetravalent peptide of the present invention is an LT-inhibiting tetravalent peptide that binds to heat-labile enterotoxin (LT) and inhibits toxicity, and includes three lysines (Lys).
Each of the four amino groups located at the ends of the molecular nucleus structure formed by bonding
It is characterized in that any one of -4 peptide motifs is bound directly or via a spacer.
このLT阻害4価ペプチドでは、N末端がアセチル化されていることが好ましい。 In this LT-inhibiting tetravalent peptide, the N-terminus is preferably acetylated.
本発明のETEC感染症治療薬は、前記LT阻害4価ペプチドを含有することを特徴としている。 The therapeutic agent for ETEC infection of the present invention is characterized by containing the LT-inhibiting tetravalent peptide.
本発明のLT阻害4価ペプチドによれば、LTに対して高い結合親和性で結合して、細胞毒性を効果的に阻害することができる。したがって、このLT阻害4価ペプチドを含有する本発明のETEC感染症治療薬は、LTに起因する下痢症などの症状を改善することができる。 According to the LT-inhibiting tetravalent peptide of the present invention, it can bind to LT with high binding affinity and effectively inhibit cytotoxicity. Therefore, the therapeutic agent for ETEC infection of the present invention containing this LT-inhibiting tetravalent peptide can improve symptoms such as diarrhea caused by LT.
本発明のLT阻害4価ペプチドは、LTに高い結合親和性で結合することによって、LTの細胞毒性を阻害するものである。 The LT inhibitory tetravalent peptide of the present invention inhibits the cytotoxicity of LT by binding to LT with high binding affinity.
本発明のLT阻害4価ペプチドは、3つのリジン(Lys)が結合して形成された分子核構
造の端部に位置する4つのアミノ基の各々に、
以下のペプチドモチーフ;
配列番号1:Ala-Ala-Arg-Arg-His-His-His (AARRHHH)
配列番号2:Asn-Asn-Arg-His-Arg-Arg-Arg (NNRHRRR)
配列番号3:Glu-Asn-Arg-His-Arg-Arg-Arg (ENRHRRR)
配列番号4:Gly-Gly-Arg-His-Arg-Arg-Arg (GGRHRRR)
のうちのいずれか1種が結合したものである。
The LT-inhibiting tetravalent peptide of the present invention has, on each of four amino groups located at the end of a molecular nucleus structure formed by combining three lysines (Lys),
The following peptide motifs;
Sequence number 1: Ala-Ala-Arg-Arg-His-His-His (AARRHHH)
Sequence number 2: Asn-Asn-Arg-His-Arg-Arg-Arg (NNRHRRR)
Sequence number 3: Glu-Asn-Arg-His-Arg-Arg-Arg (ENRHRRR)
Sequence number 4: Gly-Gly-Arg-His-Arg-Arg-Arg (GGRHRRR)
Any one of them is bound.
すなわち、本発明のLT阻害4価ペプチドは、例えば、以下の化学式、 That is, the LT-inhibiting tetravalent peptide of the present invention has, for example, the following chemical formula:
において、3つのリジン(Lys)からなる分子核構造の端部に位置するXXXX部に、配列番号1−4のペプチドモチーフのうちのいずれか1種が4つ組み込まれた4価ペプチドが例示される。なお、上記の化学式1では、ペプチドモチーフが組み込まれる位置を便宜的に「XXXX」と記載している。 Is exemplified by a tetravalent peptide in which four of any one of the peptide motifs of SEQ ID NOs: 1-4 are incorporated in the XXXX portion located at the end of the molecular nucleus structure composed of three lysines (Lys) The In the above chemical formula 1, the position where the peptide motif is incorporated is described as “XXXX” for convenience.
また、配列番号1−4のペプチドモチーフのうち、配列番号4のペプチドモチーフ(GGRHRRR)を有するLT阻害4価ペプチドは、下痢発症に密接に関係しているcAMP産生増加を強力に阻害することから、特に好ましい。 Furthermore, among the peptide motifs of SEQ ID NOs: 1-4, the LT inhibitory tetravalent peptide having the peptide motif of SEQ ID NO: 4 (GGRHRRR) strongly inhibits the increase in cAMP production that is closely related to the onset of diarrhea. Is particularly preferred.
以下、配列番号1のペプチドモチーフを有するLT阻害4価ペプチドを「AAR-tet」、配列番号2のペプチドモチーフを有するLT阻害4価ペプチドを「NNR-tet」、配列番号3のペプチドモチーフを有するLT阻害4価ペプチドを「ENR-tet」、配列番号4のペプチドモチーフを有するLT阻害4価ペプチドを「GGR-tet」と記載する場合がある。 Hereinafter, the LT-inhibiting tetravalent peptide having the peptide motif of SEQ ID NO: 1 is “AAR-tet”, the LT-inhibiting tetravalent peptide having the peptide motif of SEQ ID NO: 2 is “NNR-tet”, and having the peptide motif of SEQ ID NO: 3 The LT-inhibiting tetravalent peptide may be described as “ENR-tet”, and the LT-inhibiting tetravalent peptide having the peptide motif of SEQ ID NO: 4 may be described as “GGR-tet”.
また、上記化学式1では、分子核構造の両端に位置する4つのアミノ基の各々に、スペーサーが結合している形態を例示しているが、スペーサーを介さず、4つのアミノ基の各々に、直接、配列番号1−4のいずれかのペプチドモチーフを結合させることもできる。スペーサーを結合させる場合、LT毒性に対する阻害活性を損なわないものであればよく、具体的な分子、長さは限定されない。スペーサーとしては、例えば、末端にアミノ酸を有する炭素数4〜10程度の鎖長のものが好ましく、LT毒性阻害活性としては、特に上記化学式1中の「U」で示される、amino hexanoic acid [NH2-(CH2)5-COOH](アミノカプロン酸)を好ましく例示することができる。また、スペーサーに含まれるアミノ酸としては、例えば、アラニン(A)を例示することができる。 Further, in the above chemical formula 1, a form in which a spacer is bonded to each of the four amino groups located at both ends of the molecular nucleus structure is illustrated. It is also possible to directly bind any peptide motif of SEQ ID NOs: 1-4. In the case of binding a spacer, any specific molecule and length may be used as long as the inhibitory activity against LT toxicity is not impaired. The spacer preferably has, for example, a chain length of about 4 to 10 carbon atoms having an amino acid at the terminal, and the LT toxicity inhibitory activity is particularly an amino hexanoic acid [NH] represented by “U” in the above chemical formula 1. 2- (CH 2 ) 5 —COOH] (aminocaproic acid) can be preferably exemplified. Moreover, as an amino acid contained in a spacer, an alanine (A) can be illustrated, for example.
さらに、本発明のLT阻害4価ペプチドは、配列番号1−4のペプチドモチーフの各々の末端に修飾分子を有していることが好ましい。 Furthermore, the LT-inhibiting tetravalent peptide of the present invention preferably has a modified molecule at each end of the peptide motif of SEQ ID NOs: 1-4.
また、ペプチドモチーフの末端にNH2が露出するとプラス電荷になることから、電荷調節の観点からは、配列番号1−4のペプチドモチーフの各々の末端に、修飾分子として、電荷がない分子、さらには、疎水性の分子を結合させることも考慮される。例えば、LT阻害4価ペプチド、またはこれを含有する治療薬を経口投与する場合、消化管内でのプロテアーゼによる分解を抑えるための安定化を目的として、末端のNH2をアセチル基により保護することができる。これによって、本発明のLT阻害4価ペプチドは、LT毒性に対する阻害活性が増大する。このように、ペプチドモチーフの末端の修飾分子は適宜選択することができる。 Further, since NH 2 is exposed to a positive charge when the terminal of the peptide motif is exposed, from the viewpoint of charge control, a molecule having no charge as a modified molecule at each terminal of the peptide motif of SEQ ID NOs: 1-4 Is also considered to bind hydrophobic molecules. For example, when an LT-inhibiting tetravalent peptide or a therapeutic agent containing it is orally administered, the terminal NH 2 may be protected with an acetyl group for the purpose of stabilizing in order to suppress degradation by proteases in the digestive tract. it can. Thus, the LT inhibitory tetravalent peptide of the present invention has an increased inhibitory activity against LT toxicity. Thus, the modified molecule at the end of the peptide motif can be appropriately selected.
なお、上記化学式1で例示するペプチドは、末端にMA(Met−Ala)を有しているが、これは、後述の実施例において、スクリーニングの際に導入したものを例示しており、上記化学式1のMAは、本発明のLT阻害4価ペプチドにおいては必ずしも必要ではない。 In addition, although the peptide illustrated by the said Chemical formula 1 has MA (Met-Ala) at the terminal, this has illustrated what was introduce | transduced in the screening in the below-mentioned Example, and the said Chemical formula One MA is not necessarily required in the LT-inhibiting tetravalent peptide of the present invention.
そして、本発明のLT阻害4価ペプチドの作成方法は特に限定されず、公知の方法を適宜採用することができ、例えば、ペプチド合成装置等を利用するなどの方法によって作製することができる。 And the production method of LT inhibition tetravalent peptide of this invention is not specifically limited, A well-known method can be employ | adopted suitably, For example, it can produce by methods, such as using a peptide synthesizer.
以上のとおり、本発明のLT阻害4価ペプチドは、配列番号1−4のペプチドモチーフのうちのいずれか1種を4つ有する4価のペプチドであり、クラスター効果によって、LTに対して強い結合親和性を発揮し、効果的にLTの細胞毒性を阻害することができる。 As described above, the LT-inhibiting tetravalent peptide of the present invention is a tetravalent peptide having four of any one of the peptide motifs of SEQ ID NOs: 1-4, and strongly binds to LT by the cluster effect. It exhibits affinity and can effectively inhibit LT cytotoxicity.
そして、本発明のLT阻害4価ペプチドはLT阻害活性を有することから、このLT阻害4価ペプチドを含有する薬剤は、LTに起因する下痢症などのETEC感染症を治療することができる治療薬となる。 And since the LT inhibitory tetravalent peptide of this invention has LT inhibitory activity, the chemical | medical agent containing this LT inhibitory tetravalent peptide is a therapeutic agent which can treat ETEC infections, such as diarrhea resulting from LT. It becomes.
本発明のETEC感染症治療薬には、上記LT阻害4価ペプチド以外に、任意の製薬上許容される担体、賦形剤または安定化剤と混合することにより調製され保存することができる。 The therapeutic agent for ETEC infection of the present invention can be prepared and stored by mixing with any pharmaceutically acceptable carrier, excipient or stabilizer in addition to the LT-inhibiting tetravalent peptide.
許容される担体、賦形剤、または安定化剤は、用いられる用量および濃度において患者に非毒性であることを条件として、剤形や投与経路に応じて適宜に選択することができる。 Acceptable carriers, excipients, or stabilizers can be appropriately selected depending on the dosage form and administration route, provided that they are non-toxic to patients at the dosages and concentrations used.
具体的には、例えば、リン酸、クエン酸、および他の有機酸などのバッファー;アスコルビン酸およびメチオニンを含む酸化防止剤;防腐剤(オクタデシルジメチルベンジルアンモニウムクロライド;ヘキサメトニウムクロライド;ベンズアルコニウムクロライド;ベンズエトニウムクロライド;フェノール;ブチルまたはベンジルアルコール;メチルまたはプロピルパラベン等のアルキルパラベン;カテコール;レゾルシノール;シクロヘキサノール;3-ペンタノール;およびm-クレゾールなど);低分子量ポリペプチド;血清アルブミン、ゼラチン、または免疫グロブリン等のタンパク質;ポリビニルピロリドン等の親水性ポリマー;グリシン、グルタミン、アスパラギン、ヒスチジン、アルギニン、またはリシン等のアミノ酸;グルコース、マンノース、またはデキストリンを含む単糖類、二糖類、および他の炭水化物EDTA等のキレート剤、スクロース、マンニトール、トレハロースまたはソルビトールなどの糖;ナトリウムなどの塩形成対イオン;金属錯体(例えば、Zn-タンパク質錯体)、ポリエチレングリコール(PEG)などの非イオン性界面活性剤などを例示することができる。 Specifically, for example, buffers such as phosphoric acid, citric acid, and other organic acids; antioxidants including ascorbic acid and methionine; preservatives (octadecyldimethylbenzylammonium chloride; hexamethonium chloride; benzalkonium chloride) Benzethonium chloride; phenol; butyl or benzyl alcohol; alkyl parabens such as methyl or propyl paraben; catechol; resorcinol; cyclohexanol; 3-pentanol; and m-cresol); low molecular weight polypeptides; serum albumin, gelatin Or proteins such as immunoglobulins; hydrophilic polymers such as polyvinylpyrrolidone; amino acids such as glycine, glutamine, asparagine, histidine, arginine, or lysine; Saccharides such as sucrose, mannitol, trehalose or sorbitol; salt-forming counterions such as sodium; metal complexes (eg Zn -Protein complexes) and nonionic surfactants such as polyethylene glycol (PEG).
なお、体内に投与される薬剤は無菌であることが望ましい。また、徐放性製剤を調製してもよい。徐放性製剤の好適な例は、固体疎水性ポリマーの半透性マトリクス(例えば、フィルム、またはマイクロカプセルの形状)である。除放性マトリクスの例は、ポリエステルヒドロゲル(例えば、ポリ(2-ヒドロキシエチル-メタクリレート)またはポリ(ビニルアルコール))、ポリアクチド(米国特許第3,773,919号)、L-グルタミン酸およびγ-エチル-L-グルタメート、非分解性エチレン-酢酸ビニル、分解性乳酸−グリコール酸コポリマー、ポリ-(D)-3-ヒドロキシブチル酸などを例示することができる。 In addition, it is desirable that the drug administered into the body is sterile. In addition, sustained-release preparations may be prepared. A suitable example of a sustained release formulation is a semi-permeable matrix (eg, in the form of a film or microcapsule) of a solid hydrophobic polymer. Examples of sustained release matrices are polyester hydrogels (eg, poly (2-hydroxyethyl-methacrylate) or poly (vinyl alcohol)), polyactides (US Pat. No. 3,773,919), L-glutamic acid and γ-ethyl-L-glutamate. Non-degradable ethylene-vinyl acetate, degradable lactic acid-glycolic acid copolymer, poly- (D) -3-hydroxybutyric acid and the like can be exemplified.
このようにして製剤化したETEC感染症治療薬は、例えば、症状に応じて、経口投与、局所投与、あるいは静脈等を介して全身投与することができるが、LTは腸管内で産生されること、また標的となる細部は主に腸管上皮細胞であることから、経口投与が特に好ましい。この場合、消化管でのプロテアーゼによる分解を受けないように、本発明のLT阻害4価ペプチドに適宜な修飾を施すことが好ましい。具体的には、本発明のLT阻害4価ペプチドのN末端をアセチル化することが好ましく、これによって、経口投与時の治療効果を格段に高めることができる。 The drug for treating ETEC infection formulated in this way can be administered systemically, for example, orally, locally, or intravenously, depending on the symptoms, but LT is produced in the intestinal tract. Oral administration is particularly preferred because the targeted details are mainly intestinal epithelial cells. In this case, it is preferable to appropriately modify the LT-inhibiting tetravalent peptide of the present invention so as not to be degraded by proteases in the digestive tract. Specifically, it is preferable to acetylate the N-terminus of the LT-inhibiting tetravalent peptide of the present invention, which can significantly enhance the therapeutic effect upon oral administration.
また、本発明のETEC感染症治療薬の投与量は、患者の体重、症状等に応じて決定することができ、例えば、1回当たり約5〜100mg/Kg、目安としては、約5〜10mg/Kg程度を目安とすることができる。 The dose of the therapeutic agent for ETEC infection of the present invention can be determined according to the patient's body weight, symptoms, etc., for example, about 5 to 100 mg / Kg per dose, about 5 to 10 mg as a guideline. / Kg or so can be used as a guide.
本発明のETEC感染症治療薬は、LT阻害4価ペプチドを含有し、LTに起因する下痢症などの症状の治療に有効利用することができる。LTを標的とした本発明のETEC感染症治療薬は、ETEC自体に毒性を示さないために、耐性の問題がなく、現在急速に広がっている抗生物質に対する薬剤耐性の問題を克服できると期待される。さらに、本発明のLT阻害4価ペプチドに組み込まれるペプチド性化合物(ペプチドモチーフ)は、4価の核構造に順次アミノ酸を付加することにより合成でき、1価のペプチド合成と同様の手法にて簡便にバルク合成が可能である。 The therapeutic agent for ETEC infection of the present invention contains an LT-inhibiting tetravalent peptide and can be effectively used for the treatment of symptoms such as diarrhea caused by LT. The therapeutic agent for ETEC infection of the present invention targeting LT is not expected to be toxic to ETEC itself, so there is no problem of resistance, and it is expected that it can overcome the problem of drug resistance to currently rapidly spreading antibiotics. The Furthermore, the peptidic compound (peptide motif) incorporated in the LT-inhibiting tetravalent peptide of the present invention can be synthesized by sequentially adding amino acids to the tetravalent core structure, and can be conveniently prepared in the same manner as monovalent peptide synthesis. Bulk synthesis is possible.
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
<実施例1>スクリーニングに使用する野生型LTBならびLTB変異体の作成
スクリーニングにはビーズに固定された状態でのLTBが大量に必要となる。そこで、LTB遺伝子のC末端側にHis-tagを導入した組み替えLTB(WT-LTB)を大腸菌発現系を用いて大量に調製し、Ni-ビーズを用いてビーズ上に固定化した。一部について、イミダゾールを用いてビーズから溶出し、バッファー交換後、可溶性WT-LTBを調整した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples at all.
<Example 1> Preparation of wild-type LTB and LTB mutant used for screening In screening, a large amount of LTB in a state of being immobilized on beads is required. Thus, a large amount of recombinant LTB (WT-LTB) in which a His-tag was introduced on the C-terminal side of the LTB gene was prepared using an E. coli expression system and immobilized on the beads using Ni-beads. A part was eluted from the beads with imidazole, and after buffer exchange, soluble WT-LTB was prepared.
一方、受容体結合部位に変異を有するLTB変異体作成にあたっては、GM1の末端ガラクトース結合部位を標的とした。すでに明らかにされているLTBの結晶構造解析から、GM1の末端ガラクトースとの結合に関与していると考えられているGlu51に着目し、このアミノ酸をAlaに置換した、E51A-LTBを同様に大量調製した。 On the other hand, in creating an LTB mutant having a mutation at the receptor binding site, the terminal galactose binding site of GM1 was targeted. Focusing on Glu51, which is thought to be involved in the binding of GM1 to the terminal galactose, based on the crystal structure analysis of LTB that has already been clarified, a large amount of E51A-LTB, in which this amino acid is replaced with Ala, is similarly produced. Prepared.
得られた組み替えLTBの活性の評価は、GM1との特異的な結合をELISA法を用いて検討することによって行った。具体的には、ELISAプレートにphosphatidylcholine:GM1(またはasialo-GM1)=1:0.005 (μg/plate、GM1は0.5%)をコートし、各濃度の組み替えLTBを結合後、洗浄し、残存しているLTBを特異的抗体を用いて検出した。 The activity of the obtained recombinant LTB was evaluated by examining specific binding to GM1 using the ELISA method. Specifically, phosphatidylcholine: GM1 (or asialo-GM1) = 1: 0.005 (μg / plate, GM1 is 0.5%) is coated on an ELISA plate, and after combining each concentration of recombinant LTB, it is washed and remains. The LTB was detected using specific antibody.
結果を図1に示す。図1に示したように、WT-LTBは濃度依存的に強くGM1に結合することが確認された。一方、GM1から末端シアル酸を除去したアシアロGM1(AGM1)に対してはほとんど結合活性がみられないこと、すなわちWT-LTBは末端シアル酸依存的にGM1を特異的に認識していることが示された。E51A-LTBのGM1に対しする結合量は、1μg/mlの濃度ではWT-LTBの約1/2に減弱していた。また、アシアロGM1(AGM1)に対する結合は野生型と同様にほとんど観察されなかった。 The results are shown in FIG. As shown in FIG. 1, it was confirmed that WT-LTB strongly bound to GM1 in a concentration-dependent manner. On the other hand, almost no binding activity is seen against asialo GM1 (AGM1) from which terminal sialic acid has been removed from GM1, that is, WT-LTB specifically recognizes GM1 depending on terminal sialic acid. Indicated. The amount of E51A-LTB bound to GM1 was attenuated to about 1/2 that of WT-LTB at a concentration of 1 μg / ml. In addition, binding to asialo GM1 (AGM1) was hardly observed as in the wild type.
以上のことから、E51は確かにLTBの受容体認識に重要な役割を果たしていること、すなわちLT阻害薬開発において優れた標的部位となりうることが確認された。 From the above, it was confirmed that E51 certainly plays an important role in LTB receptor recognition, that is, it can be an excellent target site in the development of LT inhibitors.
<実施例2>多価型ペプチドライブラリー法を用いたE51特異的結合モチーフの同定
実施例1において、E51がLTBの受容体認識に重要な役割を果たしていることが確認されたことから、以下の多価型ペプチドライブラリーのスクリーニングは、E51A-LTBに比べてWT-LTBに高い結合活性を示すことを指標に行った。
<Example 2> Identification of E51-specific binding motif using multivalent peptide library method In Example 1, it was confirmed that E51 plays an important role in receptor recognition of LTB. The multivalent peptide library was screened using as an index the higher binding activity to WT-LTB than E51A-LTB.
スクリーニングに使用した多価型ペプチドライブラリーの構造を図2に示す。図中M, A, UはそれぞれMet, Ala, アミノカプロン酸を示す。また、図2中の「XXXX」はライブラリー部を示し、X (degenerate position)は、Cys以外の19種のアミノ酸の混合物を使用して合成を行ったことを示す。 The structure of the multivalent peptide library used for screening is shown in FIG. In the figure, M, A, and U represent Met, Ala, and aminocaproic acid, respectively. Further, “XXXX” in FIG. 2 indicates the library portion, and X (degenerate position) indicates that the synthesis was performed using a mixture of 19 amino acids other than Cys.
1次ライブラリーとして、ライブラリー部が、XXXRXXX、XXXKXXX(degenerate position が6つ)の2種の多価型ペプチドライブラリーを用いてスクリーニングを行った。まず、各LTB固定化ビーズ(LTB量で200 μg)と多価型ペプチドライブラリー(100μg)を300μlのPBS中で4℃、18時間インキュベートした。ビーズを洗浄後、30 %酢酸でLTBに結合したペプチドを溶出し、回収後、N末端から順次アミノ酸シークエンスを行った。各degenerate positionについて、検出された19種のアミノ酸の量比を算出し、その和が19になるように補正した。さらに、各アミノ酸について、野生型LTBを用いた場合に得られた値を、LTB-E51Aを用いた場合に得られた値で割ってその比を算出し、改めてすべてのアミノ酸についての値の和が19になるように補正した。従って、仮に野生型LTBとLTB-E51Aとの間で各アミノ酸の選択性に差がなければその値は全て1となる。選択性の指標として、この値が1.2を超えた場合に野生型LTBに対して強い選択性がみられたと判断した。その結果、6カ所のすべてのdegenerate positionについて、塩基性アミノ酸の選択性が強いことが示された(図3)。 As the primary library, screening was carried out using two kinds of multivalent peptide libraries whose library part was XXXRXXX, XXXKXXX (6 degenerate positions). First, each LTB-immobilized bead (LTB amount: 200 μg) and multivalent peptide library (100 μg) were incubated in 300 μl of PBS at 4 ° C. for 18 hours. After washing the beads, peptides bound to LTB were eluted with 30% acetic acid, and after recovery, amino acid sequencing was performed sequentially from the N-terminus. For each degenerate position, the amount ratio of 19 detected amino acids was calculated and corrected so that the sum was 19. Furthermore, for each amino acid, the value obtained when using wild-type LTB is divided by the value obtained when using LTB-E51A, and the ratio is calculated. Was corrected to be 19. Therefore, if there is no difference in the selectivity of each amino acid between wild-type LTB and LTB-E51A, the value is all 1. As an index of selectivity, when this value exceeded 1.2, it was judged that strong selectivity for wild-type LTB was observed. As a result, it was shown that the selectivity of basic amino acids was strong at all 6 degenerate positions (FIG. 3).
そこで、RXRのモチーフをposition 3-5に持つ2次ライブラリーを作成し、同様のスクリーニングを行ったところ、依然としてposition 6、7においてはArgが選択されるものの、position 1、2ではAlaが選択されることが示された(図3下段)。 Therefore, a secondary library with the RXR motif at positions 3-5 was created and screened in the same way, but Arg was still selected at positions 6 and 7, but Ala was selected at positions 1 and 2. It was shown that (Figure 3 lower part).
<実施例3>多価型ペプチドシートスクリーニング法による新規LTB結合モチーフの同定
実施例2の結果に基づき、多価型ペプチドシート合成技術を用いて、一連の配列既知の4価型ペプチドライブラリーをシート上に作製した。
<Example 3> Identification of novel LTB-binding motif by multivalent peptide sheet screening method Based on the results of Example 2, a series of tetravalent peptide libraries with known sequences were prepared using multivalent peptide sheet synthesis technology. Prepared on a sheet.
多価型ペプチドシート合成技術法の概略図を図4に示す。この方法は、本発明者らが特許文献3において提案しているものであり、図2に示した多価型ペプチドライブラリーと同一視できる核構造を有する配列既知の4価ペプチドを、セルロースシート上に数百のレベルでスポット合成する手法である。スポット合成したペプチドを、放射標識したWT-LTBならびにE51A-LTBとの結合能力を指標にスクリーニングすることにより、より厳格なモチーフ同定を試みた。 A schematic diagram of the polyvalent peptide sheet synthesis technique is shown in FIG. This method is proposed by the present inventors in Patent Document 3, and a tetravalent peptide with a known sequence having a nuclear structure that can be identified with the multivalent peptide library shown in FIG. This is a method of spot synthesis at several hundred levels. A more rigorous motif identification was attempted by screening spot-synthesized peptides using the binding ability of radiolabeled WT-LTB and E51A-LTB as an index.
合成に際しては、Intavis AG社のスポットペプチドシンセサイザーを使用した。まずセルロースシート(Intavis AG社)上に存在するアミノ基に対して、Fmoc-βAla、続いてFmoc-アミノカプロン酸を反応させ、十分なスペーサー長を確保した。次にペプチド鎖を4価に分岐させるために、FmocLys(Fmoc)を2回連続で反応させ、形成された4個のアミノ基に対して均等にそれ以降の配列を与えるよう伸長反応を行った。この操作により、セルロースシート上に合成される4価ペプチドは、図2に示す多価型ペプチドライブラリーの核構造と同一視できる核構造を有していると考えることができる(図4)。 In the synthesis, a spot peptide synthesizer manufactured by Intavis AG was used. First, the amino group present on the cellulose sheet (Intavis AG) was reacted with Fmoc-βAla and then with Fmoc-aminocaproic acid to ensure a sufficient spacer length. Next, in order to branch the peptide chain into four valences, FmocLys (Fmoc) was reacted twice in succession, and an extension reaction was performed so as to give the subsequent sequences equally to the four amino groups formed. . By this operation, the tetravalent peptide synthesized on the cellulose sheet can be considered to have a nuclear structure that can be identified with the nuclear structure of the multivalent peptide library shown in FIG. 2 (FIG. 4).
シート上に合成する各ペプチドライブラリーの構造は、position 4-7には塩基性アミノ酸のクラスターを固定化(RHHHあるいはHKHHH)し、さらにそのアミノ末端側(position 1-3)にはAlaを基本とした、XAA、AXA、AAX、XA、AX(XはCys以外の19種のアミノ酸を順次導入)、を導入した。 Each peptide library synthesized on the sheet has a basic amino acid cluster immobilized at position 4-7 (RHHH or HKHHH), and Ala on the amino terminal side (position 1-3). XAA, AXA, AAX, XA, and AX (X introduced 19 types of amino acids other than Cys sequentially) were introduced.
以上の操作により、シート上にスポット合成された各4価ペプチドが持つペプチドライブラリー部の構造と、シート上での位置情報を図5(A)に示す。 FIG. 5 (A) shows the structure of the peptide library part possessed by each tetravalent peptide spot-synthesized on the sheet by the above operation and positional information on the sheet.
さらに、4価ペプチド性化合物がスポット合成されたシートを5% Skim Milk Powderを用いてブロッキング後、125I-標識WT-LTB(1μg/ml)、あるいは125I-標識E51A-LTB(1μg/ml)と、それぞれ4℃、1時間インキュベーション後、洗浄し、BAS3000にてシート上に結合した放射活性を検出し(図5(B))、定量解析を行った(表1、2)。 Furthermore, after blocking the sheet on which the tetravalent peptide compound was synthesized with 5% skim milk powder, 125 I-labeled WT-LTB (1 μg / ml) or 125 I-labeled E51A-LTB (1 μg / ml) ), And after incubation at 4 ° C. for 1 hour, washed, and the radioactivity bound on the sheet was detected with BAS3000 (FIG. 5B), and quantitative analysis was performed (Tables 1 and 2).
標識WT-LTBでブロットした場合、ならびに標識E51A-LTBでブロットした場合、それぞれについて各スポットの濃さ(PSL)を定量し、各スポットのPSL値の総計がスポットの数である92になるように補正表示した。すなわち、各化合物の間で結合に差が全く存在しない場合には、値は全て1.0となる。また、結合特異性を示す指標として、補正後のWT-LTBへの結合量(WT-LTB結合力)を、補正後のE51A-LTBへの結合量(E51A-LTB結合力)で割った値、WT-LTB/E51A-LTB(結合比)を算出し、この値についても総計が92になるように補正して表示した。さらに、WT-LTBへの結合力、ならびに結合比、双方に優れていることを示す指標として、補正後のWT-LTBへの結合量と補正後の結合比をかけた値(WT-LTB結合力×結合比)を用いた。表1、表2では、WT-LTB結合力×結合比の値の高い順に表示している(表1:ランキング1−60、表2:ランキング61−92)。 When blotting with labeled WT-LTB and blotting with labeled E51A-LTB, the density (PSL) of each spot is quantified, and the total PSL value of each spot is 92, which is the number of spots. Was corrected and displayed. That is, if there is no difference in binding between the compounds, all values are 1.0. In addition, as an index indicating binding specificity, the value obtained by dividing the corrected binding amount to WT-LTB (WT-LTB binding force) by the corrected binding amount to E51A-LTB (E51A-LTB binding force) WT-LTB / E51A-LTB (binding ratio) was calculated, and this value was corrected and displayed so that the total was 92. Furthermore, as an indicator that the binding strength to WT-LTB and the binding ratio are both excellent, the value obtained by multiplying the corrected binding amount to WT-LTB and the corrected binding ratio (WT-LTB binding) Force x binding ratio). In Tables 1 and 2, they are displayed in descending order of the value of WT-LTB binding force × binding ratio (Table 1: Ranking 1-60, Table 2: Ranking 61-92).
その結果、WT-LTBへの結合力、ならびに結合比、双方に優れていることを示す指標である、WT-LTB結合力×結合比の値の最も高い、AARRHHH(配列番号1)を新規LTB結合モチーフとして選択し、以下の検討に使用した。すなわち、このAARRHHH(配列番号1)からなるペプチドモチーフを、図2に示す多価型ペプチドライブラリーの4か所のXXXX部に組み入れ、4価のペプチド性化合物、AAR-tetを合成した。 As a result, AARRHHH (SEQ ID NO: 1), which has the highest value of WT-LTB binding force × binding ratio, is a new LTB, which is an index indicating that both binding strength to WT-LTB and binding ratio are excellent. It was selected as a binding motif and used for the following studies. That is, the peptide motif consisting of this AARRHHH (SEQ ID NO: 1) was incorporated into four portions of XXXX in the multivalent peptide library shown in FIG. 2 to synthesize a tetravalent peptidic compound, AAR-tet.
<実施例4>AAR-tetのLTB結合能の評価
実施例3で合成したAAR-tetの、WT-LTBに対する結合活性を、GEヘルスケア・ジャパン株式会社製Biacoreを用いて検討した。具体的には、Biacoreを用いて、AAR-tetのWT-LTBに対するKd値ならびにRUmax(maximum resonance unit、AUはBiacore systemでのarbitrary unitを示す)を算出した。10μg/mlのWT-LTBを用いてセンサーチップ上にWT-LTBを固
定化後、各濃度のAAR-tetを結合させ、各センサーグラムから、Kd値、RUmaxを算出した。
<Example 4> Evaluation of LTB binding ability of AAR-tet The binding activity of AAR-tet synthesized in Example 3 to WT-LTB was examined using Biacore manufactured by GE Healthcare Japan. Specifically, the Kd value and RUmax (maximum resonance unit, AU is an arbitrary unit in the Biacore system) of AAR-tet for WT-LTB were calculated using Biacore. After immobilizing WT-LTB on the sensor chip using 10 μg / ml WT-LTB, each concentration of AAR-tet was bound, and the Kd value and RUmax were calculated from each sensorgram.
結果を表3に示す。 The results are shown in Table 3.
表3に示したように、図2に示すXXXX部にモチーフを持たず、3Lysの核構造のみから成る4価ペプチドであるMA-tetでは全く結合がみられないのに対し、AAR-tetはWT-LTBに対して強い結合親和性を示すことが明らかとなった。 As shown in Table 3, MA-tet, which is a tetravalent peptide that has no motif in the XXXX part shown in FIG. 2 and consists only of the 3Lys nuclear structure, shows no binding, whereas AAR-tet It was revealed that it has a strong binding affinity for WT-LTB.
<実施例5>LTによるCHO細胞の形態変化誘導に対するAAR-tetの阻害効果
CHO細胞は、LT処理によって形態が著しく変化し、紡錘形を示すようになることが知られている。本系は簡便かつ幅広く用いられているLT活性評価系である。そこで、LT処理によって誘導されるCHOの形態変化に及ぼす各ペプチド性化合物(AAR-tet、MA-tet)の効果を検討した。各ペプチド性化合物(AAR-tet:5.6μM,18.5μM、MA-tet:51.4μM)存在あるいは非存在下、CHO細胞を1μg/mlのLTで処理し、7時間37℃インキュベート後の細胞形態の変化を、顕微鏡下で観察した。1処理あたり、約300個の細胞を観察し、形態が著しく伸展し、紡錘形を示すと認められる細胞の割合を算出した。
<Example 5> Inhibitory effect of AAR-tet on morphological change induction of CHO cells by LT
It is known that CHO cells undergo a remarkable change in shape by LT treatment and become spindle-shaped. This system is a simple and widely used LT activity evaluation system. Therefore, the effect of each peptide compound (AAR-tet, MA-tet) on the morphological change of CHO induced by LT treatment was examined. Treatment of CHO cells with 1 μg / ml LT in the presence or absence of each peptidic compound (AAR-tet: 5.6 μM, 18.5 μM, MA-tet: 51.4 μM) Changes were observed under a microscope. About 300 cells were observed per treatment, and the proportion of cells that were recognized as having a markedly expanded morphology and spindle shape was calculated.
結果を図6に示す。 The results are shown in FIG.
図6に示したように、MA-tetと比較して、AAR-tetを共存させた場合には容量依存的に紡錘形を示す細胞の割合が減少し、18.5μMでは40%以下にまで減少することが示された。このことは、AAR-tetがLTBの受容体結合部位に結合することにより、LTのCHOに対する作用を阻害したためであると考えられる。 As shown in FIG. 6, when AAR-tet coexists with MA-tet, the proportion of cells showing spindle shape decreases in a dose-dependent manner, and decreases to 40% or less at 18.5 μM. It was shown that. This is thought to be because AAR-tet inhibited the action of LT on CHO by binding to the receptor binding site of LTB.
<実施例6>LTによるCaco-2細胞でのcAMP産生に対するAAR-tetの阻害効果
LTが腸管上皮細胞に受容体を介して取り込まれると、逆行輸送を経由して、細胞質内にAサブユニットが運び込まれ、アデニレートシクラーゼにカップルしたGsをADPリボシル化することによって活性化し、その結果、細胞内のcAMP濃度が増加し、Aキナーゼが活性化し、リン酸化を介してClチャネルが開放され、Clイオンが流出し、大量の水が浸透圧に従って流出し、下痢を引き起こすことが知られている。
<Example 6> Inhibitory effect of AAR-tet on cAMP production in Caco-2 cells by LT
When LT is taken up by intestinal epithelial cells via a receptor, the A subunit is carried into the cytoplasm via retrograde transport, and activated by ADP-ribosylating Gs coupled to adenylate cyclase, As a result, intracellular cAMP concentration increases, A kinase is activated, Cl channels are released through phosphorylation, Cl ions flow out, and a large amount of water flows out according to osmotic pressure, causing diarrhea. Are known.
そこで、ヒト結腸がん由来上皮細胞株であるCaco-2を用いて、LTによるcAMP増加に対するAAR-tetの阻害効果を検討することにした。 Therefore, we decided to investigate the inhibitory effect of AAR-tet on cAMP increase by LT using Caco-2, a human colon cancer-derived epithelial cell line.
Confluent状態のCaco-2細胞を、AAR-tetおよびMA-tet(AAR-tet:5.6μM,18.5μM、MA-tet:51.4μM))存在あるいは非存在下で、30分37℃インキュベート後、1.0μg/mlのLTを加え、5時間37℃インキュベート後、細胞ライセートを調製した。PerkinElmerのcAMP Alpha Screen Kitを用いて、各ライセート中のcAMP 産生量を測定した。 After incubating Caco-2 cells in the Confluent state with or without AAR-tet and MA-tet (AAR-tet: 5.6 μM, 18.5 μM, MA-tet: 51.4 μM) for 30 minutes at 37 ° C., 1.0 After adding μg / ml LT and incubating at 37 ° C. for 5 hours, a cell lysate was prepared. The amount of cAMP produced in each lysate was measured using PerkinElmer's cAMP Alpha Screen Kit.
結果を図7に示す。 The results are shown in FIG.
図7に示したように、LT処理後5時間でcAMPの顕著な増加が確認できた。MA-tetはLT処理によるcAMP産生を全く阻害しないのに対し、AAR-tetは容量依存的にcAMP産生を抑制し、18.5μMでは60%にまで阻害することが確認された。このことは、AAR-tetが優れたLT阻害能力を有していることを示している。 As shown in FIG. 7, a significant increase in cAMP was confirmed 5 hours after LT treatment. It was confirmed that MA-tet does not inhibit cAMP production by LT treatment at all, whereas AAR-tet suppresses cAMP production in a dose-dependent manner and inhibits to 60% at 18.5 μM. This indicates that AAR-tet has an excellent LT inhibitory ability.
<実施例7>多価型ペプチドシートスクリーニング法による新規LTB結合モチーフの同定
本発明者らは、コレラ菌が産生するコレラ毒素(Cholera toxin:CT)の毒性を阻害するCT阻害4価ペプチドの開発に成功している(特願2014-050828)。そして、CTのB-サブユニット(CTB)とLTBは非常に高い相同性を有していることから、CT阻害4価ペプチドのモチーフの一つとして見出されたGGRHRRR(配列番号4)をベースとして、新規LTB結合モチーフの同定を試みた。
<Example 7> Identification of novel LTB binding motif by multivalent peptide sheet screening method The present inventors have developed a CT-inhibiting tetravalent peptide that inhibits the toxicity of cholera toxin (Cholera toxin: CT) produced by Vibrio cholerae (Japanese Patent Application 2014-050828). Since CT B-subunit (CTB) and LTB have very high homology, it is based on GGRHRRR (SEQ ID NO: 4) found as one of the CT inhibitory tetravalent peptide motifs. We tried to identify a novel LTB binding motif.
具体的には、実施例3と同様に、多価型ペプチドライブラリーのスクリーニングは、E51A-LTBに比べてWT-LTBに高い結合活性を示すことを指標にし、多価型ペプチドシート合成技術を用いて、一連の配列既知の4価型ペプチドライブラリーをシート上に作製した。 Specifically, as in Example 3, the screening of the multivalent peptide library is based on the fact that the binding activity to WT-LTB is higher than that of E51A-LTB. A series of tetravalent peptide libraries with known sequences were prepared on a sheet.
GGRHRRR(配列番号4)のposition 3-6(RHRR)を固定化し、それ以外のpositionをX(degenerate position)としてCys以外の19種のアミノ酸を導入した。GGRHRRR(配列番号4)は、図8(A)中の位置番号A-1に対応している。また、ペプチドライブラリー部を欠損し、その他の構造は全て保存している化合物(MAと表示;図8(A)中の位置番号G-10に対応)も同時に合成した。この4価ペプチド性化合物がスポット合成されたシートを5% Skim Milk Powderを用いてブロッキング後、125I-標識WT-LTB(1μg/ml)、あるいは125I-標識E51A-LTB(1μg/ml)と、それぞれ4℃、1時間インキュベーション後、洗浄し、BAS3000にてシート上に結合した放射活性を検出し(図8(B))、定量解析を行った(表4、表5)。 Position 3-6 (RHRR) of GGRHRRR (SEQ ID NO: 4) was immobilized, and 19 amino acids other than Cys were introduced with other positions as X (degenerate position). GGRHRRR (SEQ ID NO: 4) corresponds to position number A-1 in FIG. Further, a compound in which the peptide library portion was deleted and all other structures were conserved (designated as MA; corresponding to position number G-10 in FIG. 8A) was also synthesized at the same time. After blocking the sheet on which this tetravalent peptide compound was synthesized with 5% skim milk powder, 125 I-labeled WT-LTB (1 μg / ml) or 125 I-labeled E51A-LTB (1 μg / ml) After washing at 4 ° C. for 1 hour, washing was performed, and the radioactivity bound on the sheet was detected with BAS3000 (FIG. 8B), and quantitative analysis was performed (Tables 4 and 5).
標識WT-LTBでブロットした場合、ならびに標識E51A-LTBでブロットした場合のそれぞれについて各スポットの濃さ(PSL)を定量し、各スポットのPSL値の総計がスポットの数である75(MAは除く)になるように補正表示した。すなわち、各化合物の間で結合に差が全く存在しない場合には、値は全て1.0となる。また、結合特異性を示す指標として、補正後のWT-LTBへの結合量(WT-LTB結合力)を、補正後のE51A-LTBへの結合量(E51A-LTB結合力)で割った値、WT-LTB/E51A-LTB(結合比)を算出し、この値についても総計が75になるように補正して表示した。さらに、WT-LTBへの結合力、ならびに結合比、双方に優れていることを示す指標として、補正後のWT-LTBへの結合量と補正後の結合比をかけた値(WT-LTB結合力×結合比)を用いた。表4、表5では、WT-LTB結合力×結合比の値の高い順に表示してある(表4:ランキング1−60、表5:ランキング61−75)。 When blotting with labeled WT-LTB and when blotting with labeled E51A-LTB, the density (PSL) of each spot was quantified, and the total PSL value of each spot was the number of spots 75 (MA is The display was corrected so that That is, if there is no difference in binding between the compounds, all values are 1.0. In addition, as an index indicating binding specificity, the value obtained by dividing the corrected binding amount to WT-LTB (WT-LTB binding force) by the corrected binding amount to E51A-LTB (E51A-LTB binding force) WT-LTB / E51A-LTB (binding ratio) was calculated, and this value was corrected and displayed so that the total was 75. Furthermore, as an indicator that the binding strength to WT-LTB and the binding ratio are both excellent, the value obtained by multiplying the corrected binding amount to WT-LTB and the corrected binding ratio (WT-LTB binding) Force x binding ratio). In Tables 4 and 5, the WT-LTB binding force × binding ratio values are displayed in descending order (Table 4: Ranking 1-60, Table 5: Ranking 61-75).
表4、表5に示したように、WT-LTBへの結合力、ならびに結合比、双方に優れていることを示す指標である、WT-LTB結合力×結合比の値が1.65以上を示した、NNRHRRR(配列番号2)ならびにENRHRRR(配列番号3)を新規LTB結合モチーフとして選択し、以下の検討に使用した。すなわち、NNRHRRR(配列番号2)およびENRHRRR(配列番号3)のそれぞれを、図2に示す多価型ペプチドライブラリーにおける4か所のXXXX部に組み入れ、4価のペプチド性化合物、NNR-tetならびにENR-tetを合成し、以下の実施例8において使用した。 As shown in Table 4 and Table 5, the value of WT-LTB binding force x coupling ratio, which is an index indicating that both the binding strength to WT-LTB and the binding ratio are excellent, is 1.65 or more. In addition, NNRHRRR (SEQ ID NO: 2) and ENRHRRR (SEQ ID NO: 3) were selected as novel LTB binding motifs and used for the following studies. That is, each of NNRHRRR (SEQ ID NO: 2) and ENRHRRR (SEQ ID NO: 3) is incorporated into four XXXX parts in the multivalent peptide library shown in FIG. 2, a tetravalent peptide compound, NNR-tet and ENR-tet was synthesized and used in Example 8 below.
<実施例8>NNR-tet、ENR-tetならびにGGR-tetのLTB結合能の評価
NNR-tetおよびENR-tetの、WT-LTBに対する結合活性をGEヘルスケア・ジャパン株式会社製Biacoreを用いて検討した。同時に、ベースとなるモチーフGGRHRRR(配列番号4)を4価で有する化合物(GGR-tet)についても同様の検討を行った。具体的には、GEヘルスケア・ジャパン株式会社製Biacoreを用いて、NNR-tet、ENR-tetおよびGGR-tetのWT-LTBに対するKd値ならびにRUmax(maximum resonance unit、AUはBiacore systemでのarbitrary unitを示す)を算出した。10μg/mlのWT-LTBを用いてセンサーチップ上にWT-LTBを固定化後、各濃度の化合物を結合させ、各センサーグラムから、KD値、RUmaxを算出した。
<Example 8> Evaluation of LTB binding ability of NNR-tet, ENR-tet and GGR-tet
The binding activity of NNR-tet and ENR-tet to WT-LTB was examined using Biacore manufactured by GE Healthcare Japan. At the same time, the same study was performed on a compound (GGR-tet) having a tetravalent motif GGRHRRR (SEQ ID NO: 4) as a base. Specifically, using GE Healthcare Japan Co., Ltd. Biacore, NNR-tet, ENR-tet and GGR-tet Kd values for WT-LTB and RUmax (maximum resonance unit, AU is arbitrary in Biacore system unit). After immobilizing WT-LTB on the sensor chip using 10 μg / ml WT-LTB, each concentration of compound was bound, and the KD value and RUmax were calculated from each sensorgram.
この結果を表6に示す。 The results are shown in Table 6.
表6に示したように、3Lysの分子核構造のみから成る4価ペプチドであるMA-tetでは全く結合がみられないのに対し、いずれの化合物もWT-LTBに対して高い結合親和性を示すこと、なかでもNNR-tetは最も高い結合親和性を示すことが明らかとなった。 As shown in Table 6, MA-tet, which is a tetravalent peptide consisting only of the 3Lys molecular nucleus structure, does not show any binding, whereas both compounds have high binding affinity for WT-LTB. In particular, it became clear that NNR-tet showed the highest binding affinity.
<実施例9>LTによるCHO細胞の形態変化誘導に対するNNR-tet、ENR-tetおよびGGR-tetの阻害効果
実施例5と同様に、LT処理によって誘導されるCHOの形態変化に及ぼす各ペプチド性化合物(NNR-tet、ENR-tet、GGR-tet)の効果を検討した。各濃度のペプチド性化合物(NNR-tet、ENR-tet、GGR-tet)存在あるいは非存在下、CHO細胞を1μg/mlのLTで処理し、7時間37℃インキュベート後の細胞形態の変化を、顕微鏡下で観察した。1処理あたり、約300個の細胞を観察し、形態が著しく伸展し、紡錘形を示すと認められる細胞の割合を算出した。
<Example 9> Inhibitory effect of NNR-tet, ENR-tet and GGR-tet on induction of morphological change of CHO cells by LT As in Example 5, each peptidic effect on CHO morphological change induced by LT treatment The effects of the compounds (NNR-tet, ENR-tet, GGR-tet) were examined. Changes in cell morphology after treatment of CHO cells with 1 μg / ml LT in the presence or absence of peptide compounds (NNR-tet, ENR-tet, GGR-tet) at various concentrations and incubation at 37 ° C. for 7 hours, Observed under a microscope. About 300 cells were observed per treatment, and the proportion of cells that were recognized as having a markedly expanded morphology and spindle shape was calculated.
結果を図9に示す。 The results are shown in FIG.
図9に示したように、NNR-tet、ENR-tetあるいはGGR-tetを共存させた場合には容量依存的に紡錘形を示す細胞の割合が減少し、17μMでは、NNR-tetで56%、ENR-tetで47%、GGR-tetで51%の阻害効果を示すことが確認された。一方、MA-tetは、51.4μMを用いた場合でも、その阻害効果は18%に留まることが確認された。 As shown in FIG. 9, when NNR-tet, ENR-tet, or GGR-tet coexisted, the proportion of cells having a spindle shape decreased in a dose-dependent manner. At 17 μM, NNR-tet was 56%. It was confirmed that ENR-tet showed 47% inhibitory effect and GGR-tet showed 51% inhibitory effect. On the other hand, MA-tet was confirmed to have an inhibitory effect of only 18% even when 51.4 μM was used.
<実施例10>LTによるCaco-2細胞でのcAMP産生に対するNNR-tet、ENR-tetおよびGGR-tetの阻害効果
実施例6と同様に、ヒト結腸がん由来上皮細胞株であるCaco-2細胞を用いて、LTによるcAMP増加に対するNNR-tet、ENR-tetおよびGGR-tetの阻害効果を検討した。
<Example 10> Inhibitory effect of NNR-tet, ENR-tet and GGR-tet on cAMP production in Caco-2 cells by LT As in Example 6, Caco-2 which is a human colon cancer-derived epithelial cell line Using cells, the inhibitory effect of NNR-tet, ENR-tet and GGR-tet on cAMP increase by LT was examined.
結果を図10に示す。 The results are shown in FIG.
図10に示したように、LT処理後5時間でcAMPの顕著な増加が確認できた。そしてMA-tetはLT処理によるcAMP産生を全く阻害しないのに対し、NNR-tet、ENR-tetは容量依存的にcAMP産生を抑制し、17μMでは共に20%の阻害効果を示した。一方、GGR-tetは容量依存的に顕著な阻害効果を示し、17μMでは69%の阻害効果を示した。 As shown in FIG. 10, a significant increase in cAMP was confirmed 5 hours after LT treatment. MA-tet did not inhibit cAMP production by LT treatment at all, whereas NNR-tet and ENR-tet suppressed cAMP production in a dose-dependent manner, and both showed a 20% inhibitory effect at 17 μM. On the other hand, GGR-tet showed a significant inhibitory effect in a dose-dependent manner, and showed a 69% inhibitory effect at 17 μM.
実施例9、10の結果は、NNR-tet、ENR-tetおよびGGR-tetのいずれも有効なLT阻害薬となりうること、なかでもGGR-tetは、下痢発症に密接に関係しているcAMP産生増加を強力に阻害することから、最も有効なLT阻害薬になり得ると考えられる。 The results of Examples 9 and 10 show that all of NNR-tet, ENR-tet and GGR-tet can be effective LT inhibitors, and in particular, GAMP-tet is closely related to the development of diarrhea. It is considered that it can be the most effective LT inhibitor because it potently inhibits the increase.
<実施例11>LTによって引き起こされるマウス腸管での水分貯留に対するGGR-tetの効果
図11(A)(B)に示したように、LTによってマウス腸管における水分貯留が引き起こされることが知られている。したがって、マウス腸管へGGR-tetを投与することで、LTによる水分貯留の阻害効果を検討した。
<Example 11> Effect of GGR-tet on water retention in mouse intestine caused by LT As shown in FIGS. 11A and 11B, it is known that water retention in mouse intestine is caused by LT. Yes. Therefore, we examined the inhibitory effect of water retention by LT by administering GGR-tet to the mouse intestine.
具体的には、麻酔下でマウス(ICRマウス(雌、5−6週))の腸管を結紮し、LT(0.3μg)およびGGR-tet(300μg)を投与し、8時間後、腸管を取り出し、腸管1cmあたりの水分量を水分貯留量FAとして評価した。 Specifically, the intestinal tract of a mouse (ICR mouse (female, 5-6 weeks)) was ligated under anesthesia, LT (0.3 μg) and GGR-tet (300 μg) were administered, and after 8 hours, the intestinal tract was removed. The water content per 1 cm of the intestinal tract was evaluated as the water retention amount FA.
結果を図12に示す。図12に示したように、LTによる著しい水分貯留に対し、GGR-tetは90%の阻害効果を示すことが明らかになった。この結果は、GGR-tetがLTの個体毒性を阻害する治療薬(ETEC感染症治療薬)となり得ることを示している。 The results are shown in FIG. As shown in FIG. 12, it was revealed that GGR-tet has a 90% inhibitory effect on significant water retention by LT. This result indicates that GGR-tet can be a therapeutic agent (ETEC infection therapeutic agent) that inhibits the individual toxicity of LT.
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