【発明の詳細な説明】
鏡像異性体リガンドの同定 関連出願
本出願は、1996年3月28日に提出された米国出願番号08/627,4
97の一部継続出願であり、この出願は、1995年5月3日に提出された米国
出願番号08/433,572の一部継続出願である、1995年6月7日に提
出された米国出願番号08/482,309の一部継続出願である、1995年
7月11日に提出された米国暫定出願番号60/001,067の一部継続出願
であり、これらの教示は参照により本明細書に取り込まれる。基金
本明細書に記載された研究は、ハワード・ヒューズ医学研究所/生命科学調査
基金により資金提供された。背景技術
遺伝的にコードされた、ペプチドおよびオリゴヌクレオチドのライブラリーは
多くの高分子に対するリガンドの同定に好適である。しかしながら、生物学的に
コードされたライブラリーの主な欠点は、得られたリガンドが天然に存在する酵
素によるデグラデーションに付されることである。さらに、細胞性蛋白質分解酵
素に対するそれらの感度のため、天然に存在するL−アミノ酸から構成されるペ
プチドは、ヘルパーT細胞(TH細胞)への主要組織適合複合体クラスII制限提
示過程を効果的に通過する。結果として、L−ペプチドは、かかる薬剤の活性を
損なう活発な体液性免疫応答を誘導する
天然の左右像の高分子の鏡像異性体は、天然の左右像の高分子より優れた薬剤
を作製する。天然に存在するL−ペプチド配列およびD−核酸配列と対比して、
これらの天然に存在する高分子の鏡像異性体(例えば、D−ペプチドおよびL−
核酸)は、天然に存在する蛋白質分解酵素およびヌクレアーゼの良好な基質では
ない。さらに、天然の分子の鏡像異性体は、効果的な免疫応答を誘い出さない。
薬剤として用いるためにD−ペプチドおよびL−核酸を入手することは望まし
い。発明の要約
本発明は、天然の左右像でない(天然に存在するような又は野生型分子のよう
なキラリティーでない)、他のキラル高分子に対するリガンドである鏡像異性体
の高分子(蛋白質、ペプチド、オリゴヌクレオチド、核酸、糖、およびRNA−
蛋白質複合体、蛋白質−脂質複合体等の高分子複合体)の同定方法であり、標的
又は所望の高分子に関する。標的又は所望の高分子は、オリゴヌクレオチド(D
NA、RNA)、およびホルモン、酵素、抗体、抗原等の蛋白質(例えば、ポリ
ペプチドおよびペプチド)を含む。一の態様において、本発明は、標的又は所望
のL−アミノ酸ペプチドを結合するD−アミノ酸ペプチドリガンドの同定方法で
ある。第二の態様において、本発明は、オリゴヌクレオチド(RNA又はDNA
)に対するリガンドであるD−アミノ酸残基からなるペプチドの同定方法である
。さらなる態様において、本発明は、天然に発生するものとは反対のキラリティ
ーのRNA又はDNAオリゴヌクレオチドの同定方法である。DNAは、天然に
はDイソ型として発生する。
一の態様において、本発明は、天然の左右像の標的高分子(例えは、ペプチト
、オリゴヌクレオチド)に結合する非天然の左右像の高分子の製造方法に関して
おり、以下のように行なわれる:標的高分子の又は標的分子の特徴的なドメイン
の鏡像異性体を用意し、ライブラリー中の天然の左右像の高分子とその鏡像異性
体との結合に適した条件下で、天然の左右像の高分子のライブラリーと接触させ
る;結果として、鏡像異性体は、ライブラリー中に存在する天然の左右像の高分
子を結合する。標的高分子の鏡像異性体に結合した天然の左右像の高分子の鏡像
異性体は製造される;天然の左右像の高分子の鏡像異性体は、天然の左右像の標
的高分子に結合する非天然の左右像の高分子である。つまり、ライブラリー中に
存在し、標的分子の鏡像異性体に結合する高分子の鏡像異性体は、製造される;
結果物は、(天然の左右像の)標的分子を結合する非天然の左右像の高分子であ
る。
標的高分子が蛋白質(例えば、ペプチド)である態様において、標的Lペプチ
ドに結合するDアミノ酸ペプチドは製造される。方法は、以下のように行なう:
標的L高分子の又はその特徴的なドメインのDアミノ酸ペプチドおよびL−アミ
ノ酸ペプチドのライブラリーを用意する。ライブラリー中のLアミノ酸ペプチド
のDアミノ酸ペプチドとの結合に適した条件下で、ライブラリーおよび標的高分
子のDアミノ酸ペプチドを接触させる;結果として、Dアミノ酸ペプチドは、ラ
イブラリー中に存在するLアミノ酸ペプチドを結合する。Dアミノ酸ペプチドに
結合したライブラリー中に存在するLアミノ酸ペプチドは、同定され、配列決定
される。ライブラリー中で同定されたLアミノ酸ペプチドの又はそれの特徴的な
ドメインのDアミノ酸ペプチドは製造される;得られたDアミノ酸ペプチドは、
天然の左右像の標的L高分子に結合する。つまり、ライブラリー中に存在し、標
的L高分子のDアミノ酸ペプチドに結合するLアミノ酸ペプチドの鏡像異性体は
、製造される;結果物は、L標的高分子を結合するDアミノ酸ペプチドであり、
本態様においてはL−アミノ酸ペプチドである。
標的高分子が蛋白質(例えば、ペプチド)である態様において、標的L蛋白質
に結合するLオリゴヌクレオチドは製造される。方法は、以下のように行なわれ
る:標的L高分子の又はそれの特徴的なドメインのDアミノ酸ペプチドおよびD
オリゴヌクレオチドのライブラリーを用意する。ライブラリー中のDオリゴヌク
レオチドとDアミノ酸ペプチドとの結合に適した条件下で、ライブラリーをDア
ミノ酸ペプチドと接触させ、それにより、ペプチドは、ライブラリー中に存在す
るDオリゴヌクレオチドを結合する。Dアミノ酸ペプチドに結合したDオリゴヌ
クレオチドは、同定され、配列決定される。ライブラリー中で同定されたDオリ
ゴヌクレオチドの又はそれの特徴的なドメインのLオリゴヌクレオチドは製造さ
れる;Lオリゴヌクレオチドは、非天然の左右像の標的L高分子に結合する。つ
まり、ライブラリー中に存在し、標的L高分子のDアミノ酸ペプチドに結合する
Dオリゴヌクレオチドの鏡像異性体は、製造される;結果物は、L標的高分子を
結合するLオリゴヌクレオチドであり、本態様においてはLアミノ酸ペプチドで
ある。
他の態様において、本発明は、天然の左右像の標的高分子に結合する非天然の
左右像の高分子の製造方法に関しており、以下のように行なわれる:標的高分子
の又は標的分子の特徴的なドメインの鏡像異性体を用意し、ライブラリー中の天
然の左右像の高分子と鏡像異性体との結合に適した条件下で、天然の左右像の高
分子のライブラリーと接触させる;結果として、鏡像異性体は、ライブラリー中
に存在する天然の左右像の高分子を結合する。鏡像異性体に結合した天然の左右
像の高分子は、同定され、配列決定される。天然の左右像の高分子の又はその特
徴的なドメインの鏡像異性体に結合した、非天然の左右像の高分子の鏡像異性体
は製造される;得られた天然の左右像の高分子の鏡像異性体は、天然の左右像の
標的高分子に結合する非天然の左右像の高分子である。
本発明のさらなる態様において、目的のDアミノ酸ペプチドを結合するLアミ
ノ酸ペプチドは、以下のように同定される:ファージ表面に提示されたLアミノ
酸ペプチドを含有するファージ提示ライブラリーを用意し、ファージ表面に提示
されたLアミノ酸ペプチドと、目的のDアミノ酸ペプチドの結合に適した条件下
で、目的のDアミノ酸ペプチドと接触させる。表面に提示されたLアミノ酸ペプ
チドに結合した、表面に目的のDアミノ酸ペプチドを有するファージ(つまり、
表面にDアミノ酸ペプチド−提示Lアミノ酸ペプチド複合体を有する)は、同定
される。複合体中の提示されたLアミノ酸ペプチドは、目的のDアミノ酸ペプチ
ドを結合するLアミノ酸ペプチドである。
必要に応じ、ファージの表面に提示されたLアミノ酸ペプチドのアミノ酸配列
は決定することができ、Lアミノ酸ペプチドのアミノ酸配列に対応するDアミノ
酸ペプチドは、合成することができ、ファージ表面に提示されたLアミノ酸ペプ
チドに対応するDアミノ酸ペプチドの製造という結果になる。一の態様において
、本明細書に記載のように、ファージ表面に提示されたLアミノ酸ペプチドは、
あるクラスの蛋白質、具体的にはSRCホモロジー3ドメイン(SH3ドメイン
)のD−アミノ酸ペプチドを結合する。
さらなる態様は、結合ペプチドが所望されるいかなる蛋白質(ポリペプチド、
ペプチドを含む)であってもよい、標的Lアミノ酸蛋白質に対応するDアミノ酸
蛋白質の製造方法である。この態様において、ファージ表面に提示されたLアミ
ノ酸ペプチドのDアミノ酸蛋白質との結合に適した条件下で、ファージ表面に提
示された蛋白質の混合物を含有するファージ提示ライブラリーを、標的Lアミノ
酸蛋白質に対応する又は標的Lアミノ酸蛋白質の特徴的なドメインに対応するD
−アミノ酸ペプチドと接触させる。混合物は、標的Lアミノ酸蛋白質又はそれの
特徴的なLアミノ酸ペプチドドメインを含有する。表面に提示されたLアミノ酸
ペプチドに結合したDアミノ酸ペプチドを表面に有するファージは、同定される
。同定されたファージの表面に提示されたLアミノ酸ペプチドのアミノ酸配列は
決定され、Lアミノ酸ペプチドのアミノ酸配列に対応するDアミノ酸蛋白質は合
成され、標的Lアミノ酸蛋白質に対応するDアミノ酸ペプチドの製造という結果
になる。
また、本発明は、目的のLアミノ酸ペプチドを結合するLオリゴヌクレオチド
核酸配列の取得方法に関する。この方法において、D核酸配列のコレクション(
例えば、DNAライブラリー)は用意され、D核酸の目的のDアミノ酸ペプチド
との結合に適した条件下で、目的のDアミノ酸ペプチドと接触させる。Dアミノ
酸ペプチドに結合するD核酸は単離され、D核酸のヌクレオチド配列は決定され
る。目的のDアミノ酸ペプチドに結合するD核酸配列は、Lヌクレオチドを用い
て調製され、Lアミノ酸ペプチドを結合するL核酸配列の製造という結果になる
。本発明のさらなる態様は、D核酸配列のコレクションを用意し、D核酸配列を
L核酸配列と接触させる工程からなるD核酸を結合するL核酸配列の取得方法に
関する。L核酸配列、それにより、D核酸配列−L核酸配列複合体を製造する、
に結合するD核酸配列が同定される。L核酸配列に結合するD核酸配列のヌクレ
オチド配列は決定される。D核酸配列は、Lヌクレオチドを用いて合成され、D
核酸を結合するL核酸配列の製造という結果になる。
また、本発明の主題は、本明細書に記載の方法により同定され、製造されたD
アミノ酸ペプチド等の合成Dアミノ酸ペプチドであるが、SH3ドメインに結合
する合成アミノ酸ペプチド、SH3ドメインの全部又は一部に対応する合成Dア
ミノ酸ペプチド、およびより一般的には、細胞内情報伝達蛋白質のドメインを結
合する合成Dアミノ酸ペプチドを含むが、これらに限定されるものではない。さ
らに、本明細書に記載の方法により同定され、製造されたオリゴヌクレオチド等
の非天然の左右像のオリゴヌクレオチド(RNA、DNA)は、本発明の主題で
ある。
また、本発明は、天然の左右像の標的高分子を結合する非天然の左右像の高分
子の誘導体の製造方法に関する。方法は、本明細書に記載の方法を用いて非天然
の左右像の高分子を同定し、そして非天然の左右像の高分子を修飾し、または誘
導して、それの誘導体を製造する工程からなる。本明細書に記載の本発明の方法
により取得することのできる誘導体も、本発明の範疇である。
本発明のDアミノ酸ペプチドおよびL核酸配列は、薬剤として有用である。例
えば、Dアミノ酸ペプチドは、天然に存在する蛋白質分解酵素に対する良好な基
質ではなく(つまり、蛋白質分解デグラデーション耐性)、Lアミノ酸ペプチド
により誘い出されるものに匹敵する免疫応答を誘い出さない。図の簡単な説明
図は、鏡像ファージ提示を通じた、Dペプチドリガンドの同定を図示したもの
である。発明の詳細な説明
構造的バイオポリマーの合成鏡像異性体は、天然分子の鏡像コンホメーション
にフォールデイングする;同様に、2分子複合体について、最初のパートナー分
子の2つの鏡像異性体も、最初のものと鏡像対称を有する複合体を形成する。本
発明は、キラルな生物学的標的分子の鏡像異性体を結合する天然の左右像の高分
子(L−ペプチド、一本鎖D−オリゴヌクレオチド等)の同定が、標的の天然型
を結合する非天然の左右像の高分子の同定方法を提供するという発見に基づく。
かかる鏡像異性体の高分子は、標的の生物学的活性を妨害する能力を決定して評
価される。こうして、本発明は、新規な長期間有効な治療用又は診断用分子の開
発手段を提供する。
本発明は、天然に存在する又は野生型の左右像でない(つまり、キラリティー
)、他のキラル分子(ペプチド、オリゴヌクレオチドおよび高分子複合体)に対
するリガンドである、ペプチド、ポリペプチド、蛋白質、オリゴヌクレオチド及
び糖並びに高分子複合体(オリゴヌクレオチド−蛋白質複合体、蛋白質−脂質複
合体)の鏡像異性体の高分子の同定方法に関するものである。本明細書に定義さ
れているように、天然の左右像の高分子の鏡像異性体は、天然の左右像の高分子
の均等物であるが、非天然の左右像である。本発明の方法において、天然に存在
する標的高分子の鏡像異性体を調製し、天然に存在する高分子のコレクションか
ら、鏡像異性体と相互作用する天然に存在するリガンドを単離するために用いら
れる。単離された天然に存在するリガンドの鏡像異性体型は、天然に存在する標
的高分子と相互作用(例えば、結合)するであろう。
天然の左右像の標的高分子は、1以上のキラル中心を有するいかなる高分子で
あってもよい。標的高分子(キラル標的)は、細胞内性又は細胞外性であっても
よく、例えば、いずれもキラル中心を有する核酸(DNA、RNA)、蛋白質又
はその特徴的なドメイン(例えば、ペプチド)、ペプチド、ポリペプチド、オリ
ゴヌクレオチド、炭水化物、糖、オリゴヌクレオチド−蛋白質複合体(RNA−
蛋白質複合体)、蛋白質−脂質複合体、およびリン脂質があげられるがこれらに
限定されるものではない。ドメイン、これらの高分子の領域断片は、高分子を標
的とする。標的高分子は、哺乳類起源(例えば、ヒト)又は非哺乳類起源(例え
ば、細菌、菌類、ウイルス、原生動物)であってもよい。
蛋白質(ポリペプチド、ペプチド)である標的高分子の例としては、細胞内情
報伝達蛋白質およびそのドメイン(例えば、SH3ドメイン、SH2ドメイン、
PHドメイン)(Cohen,G.B.,et al.,Cell,80:23
7−248(1995)参照)、ケモカイン(例えば、α−ケモカイン、β−ケ
モカイン)(Clore,M.G.,et al.,FASEB J.,9:5
7−62(1995)参照)、サイトカイン(例えば、IL−1,TNF、リン
ホトキシン−α、IL−1β、IL−6、M−CSF、TGFα)、酵素(例え
ば、プロテインキナーゼC、ホスホリパーゼC、ホスホリパーゼD)(Dive
cha,N.and Irvine,R.F.,Cell,80:269−27
8(1995)参照)、チロシンキナーゼ(Marshall,C.J.,Ce
11,80:179−185(1995)参照)、ポリペプチド成長因子および
そのドメイン、成長因子受容体およびそのドメイン又は断片(例えば、PDGF
ファミリー、EGFファミリー、FGFファミリー、IGFファミリー、HFG
ファミリー、VEGFファミリー、ニューロトロフィンファミリー、Ephファ
ミリー、クラスIサイトカインファミリー、GHファミリー、IL−3ファミリ
ー、IL−6ファミリー、IL−2ファミリー、クラスIIサイトカインファミリ
ー、TNFファミリーの成長因子および成長因子受容体)、(Heldin,C
−H.,Cell,80:213−223(1995)参照)、プロテインキナ
ーゼ、プロテインホスファターゼ、サイクリンおよびCdcプロテイン(Hun
ter,T.,Cell,80:225−236(1995)参照)、転写因子
およびそのドメイン(例えば、Etsドメイン、bZIP,rel相同ドメイン
、STAT、NF−AT、TCF、Fos、JAK)(Hill,C.S.an
d Treisman,R.,Cell,80:199−211(1995)参
照)およびホルモンがあげられる。本発明において用いられる標的高分子の他の
例としては、例えば、ヒトCD2、ヒトCD58(LFA−3)、ヒトエンドセ
リン、ヘレグリン−α、ヒトインターロイキン−1β変換酵素(ICE)、ヒト
マクロファージ炎症性蛋白質1−β、プレーテット(platet)ファクター4、ヒト
メラノーマ成長刺激活性、GRO/メラノーマ成長刺激活性、MHC分子、細菌
ムラミダーゼ、クリングルドメイン(例えば、プラスミノーゲン、アポリポプロ
テイン)、ras、ras−GAP、セレクション(selections)(
E−セレクチン、L−セレクチン、P−セレクチン)、プレクストリン相同ドメ
イン、ストロメリシン、トロンビン、組織因子、カルモジュリン、CD4、コラ
ーゲナーゼ、ジヒドロフォレート還元酵素、フィブロネクチン、フィブロネクチ
ンタイプIIIモジュール、G−プロテインサブユニット、バソプレッシン、ファ
クターIX GLAドメイン、インターロイキン−8、(Clore,G.M.,
et al.,Biochemistry,29;1689−1696(199
0))、トロンボモジュリンEGF様ドメイン(Lentz,S.R.,et
al.,J.of Biological Chem.,288(20):15
312−15317(1993))、GPIIb−IIIa細胞質ドメイン(Muir
,T.W.,et al.,Biochemistry,33:7701−77
08(1994))、ファクターVIIa GLAドメイン、ファクターIX EGF
様ドメイン(Yang,Y.,Protein Science,3:1267
−1275(1994))、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)蛋白質(例えば、
HIVプロテアーゼ、インテグラーゼ、マトリックス、プロテインチロシンホス
ファターゼ、逆転写酵素、nef、tat、rev、エンベロープ、および他の
HIV蛋白質、そのドメイン、フラグメント又はスカホールドミミック)、NH2
末端SH3ドメインGRB2、(Wittekind,M.,et al.,
Biochemistry,33:13531−13539(1994))、C
OOH末端SH3ドメインGRB2(Kohda,D.,et al.,Str
ucture,2:1029−1040(1994))、P120GAPSH3ド
メイン(Yang,Y.S.,et al.,The EMBO Journa
l,13(6):1270−1279(1984))、および血管透過因子およ
び血管内皮成長因子があげられる。
オリゴヌクレオチド(RNA、DNA)である標的高分子の例としては、HI
V RRE(rev応答エレメント)、HIV Tar、およびBCR−AB1
融合DNA配列があげられる。
リン脂質である標的高分子の例としては、ホスホイノシチド;ホスホイノシチ
ダーゼC;ホスホイノシチド 3−キナーゼ;ホスファチジルイノシトール;ホ
スファチジルイノシトール 3−ホスフェート;ホスファチジルイノシトール(
4,5)ビスホスフェート;ホスファチジルイノシトール(3,4,5)トリホ
スフェート;ホスファチジルコリン;ホスファチジルエタノールアミン;ホスフ
ァチジン酸;イノシトール(1,4)ビスホスフェート;イノシトール(1,4
,5)トリホスフェート;ジアシルグリセロール;スフィンゴシン;スフィンゴ
シンホスフェート;スフィンゴシンホスホコリン及びセラミド(Divecha
,N.and Irvine,R.F.,Cell,80:269−278(1
995)があげられる。
本発明の方法において、天然由来の高分子の鏡像異性体(例えば、標的高分子
の鏡像異性体またはライブラリーで同定された天然の左右像の高分子の鏡像異性
体)を、型にはまった方法を用いて調製する。天然由来の高分子の鏡像異性体を
天然に生じたもの由来の反対の左右像の構成成分の使用を通じて調製することが
できる(例えば、鏡像ペプチドの合成のためのDアミノ酸の使用または鏡像オリ
ゴヌクレオチドの合成のためのL−核酸の使用)。例えば、本発明に使用するD
−ペプチドを、実施例1に記載のように、化学的に合成し、アフィニティークロ
マトグラフィーを用いて精製できる。天然由来の高分子の鏡像異性体の他の調製
方法は、当該技術分野で公知である。
標的高分子の鏡像異性体の型全体または標的高分子の三次元分子表面の一部を
本発明の方法で使用できる。例えば、それ自身で、高分子全体中の本ドメインの
鏡像異性体の型のそれと似ているコンフォメーションを得る標的高分子のサブド
メインの鏡像異性体の型を、調製して、本発明の方法で用いることができる(S
chumacher,T,等,Science,271,1854−1857(
1996))。一方、標的高分子の鏡像異性体の型の連続あるいは不連続の断片
を、標的高分子の鏡像異性体の型全体の分子表面の部分と似ている該断片の構成
表面のペプチドまたは非ペプチド骨格上で調製することができる(Tolman
,R,L等,Int.J.Pept.prot.Res.,41,455(19
93);Muir,T.W.et al,Biochem,33,7701(1
994);McConnell,S.JおよびHoess,R.H,JMB,2
50,460−470(1995);Ku,Jら,Proc.Natl.Aca
d.Sci.,USA,92,6552(1995);Martin,F.等,
EMBO J.,5303−5309(1994);Venturini,S.
等,Proteins and Peptides Lett.,1,70(1
994);Mutter,M.,Ang.Chem.Int.Ed.Engl.
,24,639(1985);Cochran,A.GおよびKim,P.S.
,Science,271,1113−1116(1996);O’Shea,
E.K.等,Cell,68,699(1992);Oas,T.G.等,Na
ture,336,42(1988))。
標的高分子と結合した非天然の左右像の高分子の同定および製造を、天然の左
右像の高分子のいくつかのコレクションを用いて行うことができる。述べられた
本方法は、生物学的にコードされたライブラリーをキラル標的(またはキラル「
おとり」)と相互作用する構造を単離するために使用するすべての状態に応用で
きる(Scott,J.K.およびSmith,G.P.,Science,2
49,386(1990);Devlin,J.J.等,Ibid,249,4
04(1990);Cwirla,S.E.等,Proc.Natl.Acad
.Sci.,USA,87,6378(1990);Cull,M.G.等,P
roc.Natl.Acad.Sci.,USA,89,1865(1992)
;Mattheak,L.C.,et al,Proc.Natl.Acad.
Sci.,USA,91,9022(1994))。実施例に述べられたように
、ファージ提示ライブラリー(鏡像ファージ提示)などの、生物学的にコードさ
れたライブラリーを本発明の方法で使用することができる。リボヌクレオチドお
よびデオキシリボヌクレオチドはさらにヌクレアーゼによって認識されるキラル
中心を含むため、本アプローチは、RNAライブラリーおよびDNAライブラリ
ーの両方に同じく適用する(Bock,L.C.等,Nature,355,5
64(1992))。したがって、本発明が有用なライブラリーの型は、RNA
(例えば、SELEX)、DNA(例えば、DNAライブラリー)およびペプチ
ドライブイラリー(例えば、インビトロ転写/翻訳に基づいたライブラリー、一
価、多価ファージライブラリーおよび「ペプチド オン プラスミド」ライブラ
リー)を含む。本発明の方法のDNAライブラリーの使用は、実施例5に述べら
れる。これらのライブラリーに示された大量の構造の空間の調査は、生物学的お
よび医学的に重要なタンパク質に対する新しいリガンドをもたらすことができる
。実施例に述べられたように、天然由来の(野生型)高分子のD−鏡像異性体お
よびL−鏡像異性体と特異的に相互作用するファージを単離した。
標的高分子の鏡像異性体に結合したライブラリーの天然の左右像の高分子の選
択工程は、アキラルな溶媒(例えば、水)またはキラル溶媒中で行うことができ
る。さらに、天然由来の高分子および鏡像異性体の間の相互作用は、いくつかの
付加的なキラルコファクターを要求することはしそうにない。使用できる選択工
程の例示は、実施例に述べられる。選択工程の改変は、当該技術分野に公知の方
法を用いて行うことができる。
特別の態様において、天然由来のLアミノ酸ペプチドに対するリガンドである
Dアミノ酸ペプチドは、クレームした方法によって同定できる。その様なDアミ
ノ酸ペプチドは、Lアミノ酸ペプチドに寸分違わず一致して製造することができ
(組成アミノ酸がDでありL鏡像異性体でないことを除く)、または同定された
Dアミノ酸ペプチドの誘導体を製造するために1以上の組成アミノ酸の置換、欠
失もしくは修飾または1以上のDアミノ酸の付加等によって、改変することがで
きる。
別の態様において、D核酸配列またはLアミノ酸ペプチドに結合するL核酸配
列は、クレームした方法で同定される。L核酸配列は、D核酸に一致して製造さ
れ(組成ヌクレオチドが、Lヌクレオチドであることを除く)、もしくは同定さ
れたL核酸配列の誘導体を製造するために1以上の組成Lヌクレオチドの置換、
欠失もしくは修飾または1以上のL核酸の付加等によって、改変することができ
る。
ここで述べられた方法を用い、その誘導体を生産するために、非天然左右像の
高分子を改変する天然の左右像の標的高分子に結合する非天然左右像の高分子の
誘導体の製造方法も、本発明に包含することができる。ここで用いたように、「
誘導体」という語は、例えば、ここで述べられた方法によって同定された、標的
高分子と結合し、1以上の成分の付加、欠失、置換または修飾による非天然の左
右像の高分子と異なるような方法で改変された非天然の左右像の高分子を含む。
1つの態様として、該誘導体は、改変されたD−ペプチドである。本発明のD
−ペプチドの誘導体は、例えば、改変または変更(例えば、増えた、減少した)
した親和性、特異性、膜透過性、疎水性、親油性、経口の生物学的利用能および
/または生物学的半減期を有するD−ペプチドを含む。D−ペプチドの誘導体の
製造のストラテジーは、例えば、N−メチレーションによりペプチド骨格を改変
すること(Ostresh,J.M.等,Proc.Natl.Acad.Sc
i.,USA,91,11138−11142(1994);Drug Dis
covery Technologies.,C.R.Clark.eds.,
John Wiley&Sons,(1990))および/または疑似ペプチド
を製造すること(Cho,C.Y.等,Science,261,1303(1
993);Moran E.J.等,k Biopolymers,37,21
3−219(1995))を含む。
一方、D−ペプチドの側鎖は非天然のアミノ酸およびアミノ酸アナログを誘導
することにより改変できる(Combs,A.P.等,J.AM.Chem.S
oc.,118,287−288(1996);Rivier,J.E.et
al,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,93,2031(1
995);Munroe,J.E.等,Bioorganic & Medic
inal Chem.Lett.,5,2897−2902(1995))。特
に好ましい態様において、D−ペプチドは非天然由来の側鎖を含む。改変した側
鎖を有するD−アミノ酸ペプチドの誘導体の例は、下記式:NH2−CHR−C
OOH
式中、Rは、ここでは、直鎖状または分岐状であることができ、および1以上の
2重または3重結合を含むことができる約1〜約50の炭素原子のアルキル基と
して定義される低級アルキル基(例えば、メチル、エチル)である。該低級アキ
ル(akyl)は、−NH2、−OH、アリール(例えば、フェニル)、ヘテロ
アリール(例えば、イミダゾール、インドール)、−COOH(例えば、アルギ
ニン)基等の置換低級アキルであることができる。さらに、低級アキルは、アリ
ール(例えば、フェニル、ナフチル)、置換アリール(例えば、−OH、ハロゲ
ン)、ヘテロアリールまたは置換ヘテロアリール基であることができる。
さらに、本発明のD−ペプチドは、環式、多環式誘導体を生じることにより修
飾することができ、ここで、例えば、ジスルフィド結合はD−ペプチドのコンフ
ォメーションを至適化し、限定するために置換される(Katz,B.A.等,
J.Am.Chem.Soc.,117,8541(1995);Ladner
R.C.,TIBTECH,13,426−430(1995))。例えば、
ここで述べられたように同定されたD−アミノ酸ペプチドは、ペプチド結合を介
して、シクロスポリンの場合のような環をつくる。
さらに、本発明のD−ペプチドの誘導体は、例えば、リポソームおよび/また
は脂質誘導体(Eichholtz,T.等,J.Biol.Chem.,26
8(3),1982−1986,1982(1993))、および/またはペプ
チド性および非ペプチド性ポリマー(Drug Discovery Tech
nologies,C.R.Clark,eds.,John Wiley&S
ons,(1990);Sheldon,K.等,Proc.Natl.Aca
d.Sci.,USA,92,2056(1995))を用いて、膜透過性およ
び/または生物学的利用能を向上するために、支持体に共役または取り込むこと
ができる。
さらに、ここで述べられた方法により同定された該D−アミノ酸ペプチドは、
特に標的が細胞内標的の場合、D−アミノ酸ペプチドの疎水性を増加することに
よって、派生させることができる(例えば、アルキル化、例えばD−アミノ酸ペ
プチド骨格のメチル化)。ベンゼン環は、疎水性を増加させるために、側鎖に付
加することができる。一方、D−アミノ酸ペプチドは、該ペプチドの疎水性を増
加させるためにリポソーム等の薬剤運搬系に取り込むことができる。
さらに、D−ペプチドのCまたはN末端は、保護基によって修飾することがで
きる(例えば、Green,T.H.およびWuts,P.G.M.,Prot
ective Groups in Organic Synthesis,第
2版,John Wiley&Sons,ニューヨーク(1991)を参照)。
例えば、親油性ポリマーをN末端またはC末端に結合することができる(例えば
、C末端のポリエチレングリコールエステル)。一方、1以上の側鎖を、ポリア
ルキレングリコール(例えば、ポリエチレングリコール)等の親油性ポリマーに
結合もしくはエーテルまたはエステル結合に結合させることができる(例えば、
アスパラギン酸またはグルタミン酸の側鎖カルボキシル基とのエステルを形成)
。例えば、D−ペプチドは、ポリマー−D−ペプチドコンジュゲートを生産する
ことにより改変することができ、ここで該ポリマーは、例えば、モノメトキシポ
リエチレングリコール(PEG)および/またはポリオキシエチル化グリセロー
ル(POG)である(Therapeutic Peptides and P
roteins,Marshak,D.and Liu,D.eds.,Col
d Spring Harbor Laboratory(1989))。
他の態様において、誘導体はL−核酸である。ここで述べられたD−ペプチド
を改変するためのストラテジーは、それらの薬理学的性質を至適化するために、
ここで述べられたように同定された、非天然の左右像の修飾RNAおよびDNA
を用いることもできる(例えば、Green,L.S.等,Chem.Biol
.,2,683(1995);Latham,J.A.等,Nucleic A
cids Res.,22,2817(1994);Gold,L.等,Ann
.Rev.Biochem.等,64,763(1995))。
合成および生物学的にコードされたライブラリーは、多様な高分子に対するリ
ガンドおよび核酸配列の同定に極めて有益であることを証明した。得られたペプ
チドがタンパク質分解による切断に非感受性であり効果的な免疫応答を誘導しな
いため、(D)−アミノ酸を構成した合成ペプチドライブラリーは、Scott
,J.K.およびSmith,G.P.,Science,249,386(1
990);Devlin,J.J.等,Ibid,249,404(1990)
;Cwirla,S.E.等,Proc.Natl.Acad.Sci.,US
A,87,6378(1990);‘peptide on plasmid
’,Cull,M.G.等,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA
,89,1865(1992)のファージ提示およびMattheak,L.C
,等,Proc.Natl.Acad.Sci.,USA,91,9022(1
994)のインビトロ翻訳に基づいたシステム等の遺伝子に基づいた技術が好ま
しい。さらに、(D)−アミノ酸で構成されたペプチドは、胃腸で吸収され得る
(Pappenheimer,J.R.等,Proc.Natl.Acad.S
ci.,USA,91,1942(1994))。主にN−メチル化されたもの
および(D)−アミノ酸から構成された11残基環状ペプチドであるシクロスポ
リンAは、免疫抑制誘導剤であり、一般的に経口的に投与される(Ptachc
ins,R.J.等,Clin.Pharmacokinetics,11,1
07(1986))。
(D)−アミノ酸ライブラリーのスクリーニングは、近年、鎮痛活性を有する
ペプチドの同定を導くが(Dooley,C.T.,et al,Scienc
e,266,2019(1994))、合成ライブラリー中でサンプルを取るこ
とができる配列空間の割合は、一般的に、生物学的にコードされた系の使用を通
して得ることができるものの画分のみである。この低い縮重のため、およびさら
に重要なことには、中間体増幅過程の欠損のため、リガンドの同定において、合
成ライブラリーの使用は、必ずしも、ファージ提示ライブラリーと同様に成功す
るとは限らない。
(D)−アミノ酸で構成されたタンパク質は、天然由来の(L)−アミノ酸タ
ンパク質のそれと正確に反対である基質および阻害剤に対するキラル特異性を有
する(Del Milton,R.C.等,Science,257,1445
(1992);Petsko,G.A.Ibid,256,1403(1992
);Zawadzke,L.E.and Berg,J.M.,J.Am.Ch
em.Soc.,114,4002(1992))。一定の例において、(D)
−アミノ酸リガンドは、天然のリガンドの(D)−鏡像異性体をつくることによ
って(Fisher,P.J.等,Nature,368,651(1994)
)、あるいは「逆」(D)−鏡像異性体をつくることによって(Jameson
,B.A.等,Nature,368,744(1994);Guptasar
ma,TIBTECH,14,42−43(1996))のいずれかによって得
ることができるが、その様な方法は、一般的な応用性はない(Brady,L.
and Dodson,G,Nature,368,692(1994);Ch
ovev,M.and Goodman,M.,TIBTECH,14,43−
44(1996);Guichard,G.等,TIBTECH,14,44−
45(1996))。
(D)−アミノ酸リガンドを得るための、より一般的な方法は、目的のタンパ
ク質の(D)−鏡像異性体を用いて、生物学的にコードされたライブラリーから
のペプチドの選択であるにちがいない。(D)−および(L)−タンパク質は、
正確に反対の基質および阻害剤に対するキラル特異性をもつため、(D)−タン
パク質と相互作用するファージに提示されたペプチドの(D)−鏡像異性体の型
は、天然の左右像のタンパク質と相互作用するであろう。
本アプローチの有効性は、SRCホモロジー3ドメイン(SH3ドメイン)の
D−鏡像異性体と特異的に相互作用するファージの単離により示された。実施例
1に述べられたように、ファージライブラリーから(D)−アミノ酸リガンドの
同定にたいする(L)−および(D)−タンパク質間の鏡像関係に使用すること
が可能であることを試すために、c−SrcチロシンキナーゼのSH3ドメイン
の(D)−アミノ酸バージョンを合成した。SH3ドメインは、細胞内エフェク
ター分子の多様性に見られる55−70アミノ酸タンパク質ドメインである(S
chlessinger,J.,Curr.Opin.Genet.Dev.,
4,25(1994)に概説される)。c−SRC活性が砕骨細胞を仲介した骨
再吸収に必須であるため、SRC機能の妨害は骨粗しょう症の処置において価値
があるかも知れない(Soriano,P et al,Cell,64,69
3(1992);Lowe,C.,Proc.Natl.Acad.Sci.,
USA,90,4485(1993);Seymour,J.F.,Scien
ce and Medicine,2,48(1995))。SH3ドメインは
、8〜10残基のII型ポリプロリンヘリックスを形成するそれらの細胞内標的中
の配列因子と相互作用する(Rickles,R.J.,et al.,EMB
O J.,13,5598(1994);Sparks,A.B.,J.Bio
l.Chem.,269,23853(1994):Cheadle,C.et
al,Ibid,269,24034(1994);Yu,H.,et al
.,Cell,76,933(1994);Feng,S.,et al.,S
cience 266,1241(1994);Lim,W.A.et al.
,Nature,372,375(1994))。細胞内細胞シグナル伝達タン
パク質中の仲介するタンパク質相互作用、およびSH3ドメインを含むタンパク
質のシグナル伝達の妨害が望まれるであろう。SH3ドメインの多様性に対する
リガンドおよび基質は、ファージ提示ライブラリーから単離したが(Rickl
es,R.J.,et al.,EMBO J.,13,5598(1994)
;Sparks,A.B.,J.Biol.Chem.,269,23853(
1994);Cheadle,C.,et al.,Ibid,39,2403
4(1994))、合成の(L)−アミノ酸ペプチドライブラリー由来のそのよ
うな配列の同定は、好ましいリガンドの先行公知の配列にのみ可能である(Yu
,H.,et al.,Cell,76,933(1994))。このように、
合成ライブラリー由来のSH3ドメインに対する(D)−アミノ酸リガンドの同
定は、可能なリガンドの先の配列または構造情報がなしでは、成功しないであろ
う。
ニワトリc−SRCドメインのL−およびD−鏡像異性体は、それぞれ、微生
物学的な発現および化学合成によって調製された。ビオチン化合成60アミノ酸
D−SH3ドメインを、リフォールドし、SH3ドメインに対する公知のペプチ
ドリガンドD−アミノ酸バージョンを有するアフィニティークロマトグラフィー
によって精製した(Yu,H.,et al.,76,933(1994))。
予想されたように、細菌で発現したL−SH3は、このペプチドのL−鏡像異性
体を有するアフィニティーカラムに残ったが、D−鏡像異性体を有するものには
残らなかった。このことは、SH3ドメインとその基質との相互作用が立体特異
的であることを示す。
ファージライブラリーは、ランダムに、10−残基ペプチド配列が、バクテリ
オファージfdのpIIIタンパク質のNH2−末端で発現されるように構築さ
れた(Scott,J.K.and Smith,G.P.,Science,
249,386(1990))。免疫抑制剤シクロスポリンおよびガンプロモー
ターミクロシスチン等の多くの天然の生物活性ペプチドは環状であるため、ライ
ブラリーは、ジスルフィド結合形成のための性質を持つ多くの配列を含むように
デザインした(Smith,G.P.and Scott,J.K.,Meth
ods Enzymol.,217,228(1993))。L−SH3ドメイ
ンを、相互作用するペプチド配列のためのファージ提示ライブラリーをスクリー
ニングするために使用したとき、他によって同定されたジスルフィドフリーのポ
リプロリン型配列を単離した(Yu,H.,et al.,Cell,76,9
33(1994);Rickles,R.J.,et al.,EMBO J.
,13,5598(1994);Sparks,A.B.et al.,J.B
iol.Chem.,269,23853(1994);Cheadle,C.
,et al.,ibid,p.24034))。
同じファージ提示をD−SH3ドメインでスクリーニングしたとき、L−SH
3結合配列に相似した明らかな配列を示さなかった一連のペプチド配列を単離し
、3つのクラスにグループ化した(表1)。これらのペプチドすべて、それらが
(D)−YGGRELPPLPRFペプチド(配列番号:2)で溶出したので、
SH3ドメインの基質結合部位と相互作用した。D−SH3ドメインに結合する
これらのファージに提示されたペプチドは、保存されたロイシンおよびグリシン
残基ならびに保存されたアルギニンまたはリジン残基の組み合わせによって特徴
付けられる。L−SH3ドメインに対するL−ペプチドリガンドに対照的に(Y
u,H.,et al.,Cell,76,933(1994);Rickle
s,R.J.,et al.,EMBO J.,13,5598(1994);
Sparks,A.B.,et al.,J.Biol.Chem.,269,
23853(1994);Cheadle,C.,et al.,ibid,p
.24034))、D−SH3ドメインに対するリガンド中の正電荷を帯びた残
基は保存残基の範囲の中央に位置し、このことは、リガンド結合の形式が2つの
形態において異なることを示唆する。さらに、D−SH3ドメインに対する全て
のリガンドは、システイン残基のペアを含み、L−SH3ドメインと相互作用す
るL−ペプチドに観察されない性質を含む(Yu,H.,et al.,Cel
l,76,933(1994);Rickles,R.J.,et al.,E
MBO J.,13,5598(1994);Sparks,A.B.,et
al.,J.Biol.Chem.,269,23853(1994),Che
adle,C.,et al.,ibid.,p.24034))。ジスルフィ
ド結合は、D−SH3ドメインに対するこれらのペプチドの親和性は、可能な適
合の数を減らすことによって増加するかもしれない。
これらのファージ粒子によって発現したペプチドのD−アミノ酸鏡像異性体が
全てのLアミノ酸SH3ドメインと相互作用するコンフォメーションは、標準結
合および検出方法を用いて行われる。実施例2に述べられるように、D−SH3
ドメインに結合するファージに提示されたペプチドの一方の鏡像であるPep−
D1と記されたD−ペプチドを合成し、その細菌で発現したL−SH3ドメイン
との相互作用を調べた。(D)−SH3ドメインが(L)−SH3ドメインの基
質結合部位と結合することを証明するために、非直接的な結合アッセイを使用し
た。
実施例3で述べられているように、SH3ドメイン中の本D−ペプチドの結合
部位を決定するために、Pep−D1の非存在および存在下で15N−ラベルした
SH3ドメインを供しヘテロ核磁気共鳴(NMR)実験を行った。Pep−D1
と相互作用するSH3ドメイン中の残基を、D−ペプチドリガンドの付加からの
アミド1Hまたは15Nケミカルシフト中の変化を通して同定した。
本方法を通して単離されたリガンドは、全ての場合において、それらの生物学
的対象物の活性を損なう機能が顕著になくなるか、または影響されない。例えば
、ここで述べられた方法で単離されたリガンドは、ヌクレオチドに基づいたリガ
ンドのRNaseおよびDNase活性(Ashley,G.W.,J.Am.
Chem.Soc.,114,9731(1992);Urata,H.,et
al.,J.Am.Chem.Soc.,113,8174(1991))な
らびにペプチドに基づいたリガンドのプロテアーゼ分解および免疫応答の活性化
(Gill,T.J.et al.,Nature,197,746(1963
);Mauer,P.H.,J.Exp.Med.,121,339(1965
);Borek,F.,et al.,Biochem.,J.,96,577
(1965);Janeway,C.A.and Sela,M.,Immun
ology 13,29(1967);Ditzis,H.M.,et al.
,Proteins,16,306(1993))が顕著になくなるか、または
影響されない。
天然の左右像でないリガンドを単離するここに述べられたアプローチは、この
ように使用された全てのアプローチが自然の左右像のリガンドの単離だけに導入
されることはないので、オリゴヌクレオチドに基づいたリガンドの単離に唯一の
ものである。結果として、このような「慣用的な」リガンドは、天然由来の酵素
による分解に影響される。これに対して、D−アミノ酸で構成された合成ペプチ
ドライブラリーの合成およびスクリーニングは、技術的に可能である。しかしな
がら、生物学的にコードされたライブラリー系においてスクリーニングできる多
数の化合物(合成ペプチドライブラリーを達成できることより数桁高い程度)な
らびに使われた中間増幅工程の有利な効果の両方のため、ここで述べられた技術
と組み合わせたとき、かかるシステムが優れた結果を生じる。
特に、合成ペプチドに基づいたストラテジーは、ペプチド溶解度の限界および
使われたアッセイ(合成組み合わせのライブラリーおよび他の溶液に基づいたペ
プチドライブラリーのため)、または体積を考慮することによって固体相に基づ
いたライブラリーのいずれかの検出限界によって決められた縮重の上限をもつ。
第2に、生物学的にコードされたライブラリー系に使用された中間増幅過程は、
バックグラウンドの結合が高い状況において(もし、それが1回目のスクリーニ
ング後に回収された分子の全プールの簡単に検出できる一部分を構成するならば
、増幅過程を行われない系で、特異的なリガンドが同定されるだけである)、リ
ガンドの同定を可能にする。第3に、ファージ提示および他の生物学的にコード
されたライブラリー系は、エラーしやすい(error−prone)PCR等
の工程を通して、コードするDNAの変異による親和性の成熟を可能にする。最
後に、ファージライブラリーは、合成ペプチドに基づいたライブラリーに比べて
、著しい長さのインサートに適応する。これは、異なる大きさ別のクラスのリガ
ンドの可能な単離を可能にするが、これらのインサート内に含まれる短いリガン
ドの複雑さ(スライディングウィンドウ(sliding windows)と
して)を著しく増加させる。
実施例4で述べられたように、ここで述べられた特異的な標的と相互作用する
D−アミノ酸ペプチドリガンドの同定を、偏った(D)−アミノ酸ペプチドおよ
びペプチドに基づいたライブラリーのデザインのガイドラインを提供するために
使用した。該ライブラリーは、次に新しいリガンドを単離するために使われた。
本発明はさらに下記の実施例で示され、それは、いかなる方法にも限定するこ
とを意味するものではない。実施例1
D−アミノ酸ペプチドと特異的に相互作用するファージの同定 L−SH3ドメインの調製
残基の番号が付与された系は、ニワトリのc−SRC蛋白の全長である。ニワ
トリのc−SRCの81〜140残基を、プラスミドpMMHb(Staley
,J.P.及びKim,P.S.,Protein Science,3:18
22(1994))の他のHind III−Bam HIサイトにクローニン
グした。このプラスミドにおいては、メチオニン残基がロイシンに置換され、シ
ステイン残基がアラニンに置換され(Staley,J.P.及びKim,P.
S.,Protein Science,3:1822(1994))、そして
リーダー配列のカルボキシル末端に9個のヒスチジン残基が付加された、Trp
LEリーダー配列が修飾された形の融合蛋白として蛋白が発現される。600n
mの吸光度が0.6の時点で、0.4mMのイソプロピル−β−D−チオガラク
トピラノシド(IPTG)(リサーチオーガニクス)を大腸菌BL21−(DE
3)pLys S細胞(ストラタジーン)に添加し、プラスミドpMMHb−S
RC SH3にコードされた融合蛋白の発現を誘導した。2時間の誘導処理に次
いで、細胞を遠心分離に付して封入体を単離した。組換え蛋白は、封入体を、6
Mグアニジン−塩酸、0.2Mトリス、pH8.7(緩衝液A)に再懸濁させ、
Ni2+カラム(Ni2+−NTA−アガロース;キュイアゲン)でクロマトグラフ
ィーに付すことにより精製した。溶出を行った後、水に対して透析し、凍結乾燥
し、融合蛋白を70%蟻酸中に溶解させ、CNBrで切断した(Stanley
,J.P.及びKim P.S.,Protein Science,3:18
22(1994))。透析、凍結乾燥されたものを、次いで、緩衝液A中に溶解
させ、Ni2+カラムでクロマトグラフィーに付すことにより精製した(切断後に
おいては、単離されたSH3ドメインはこのカラムを素通りするのに対して、切
断されなかった融合蛋白や切断されたTrpLEリーダー配列は保持される)。
(低イオン強度のPBS緩衝液に対して、そして最後に水に対して)透析を行っ
た後、凍結乾燥し、pHが中性での高速液体クロマトグラフィー(HPLC)分
析と、レーザー脱着マススペクトロメトリー(理論値は6686ダルトン;実測
値は6683ダルトン)とでSH3ドメインの純度と同一性を確認した。全D−Src SH3ドメインの合成
全Dアミノ酸SH3ドメイン、配列
S−COOH−末端(配列番号:1)、ニワトリのc−SRC蛋白の残基81〜
140、は、ABI 431Aペプチド合成装置とABIファストモックサイク
ル(Fmocの性質はHBTUで活性化され、無水酢酸でキャップされたもの)
を用いてHMP樹脂(ABI/パーキンエルマー)上で合成された。保護された
D−アミノ酸は、バッケムカリフォルニア、バッケムバイオサイエンス、アドバ
ンスドケムテック及びノババイオケムより入手した。D−IleとD−Thrに
ついては、その側鎖が鏡像体のものを使用し、側鎖のキラリティーも天然のL−
ThrとL−Ileとは逆である。合成が終了した後、そのペプチドのアミノ末
端をNHS−LC−ビオチンII(ピアース)で修飾した。切断後、そのペプチ
ドを凍結乾燥し、pH6.0の6Mグアニジン塩酸中に溶解させ、カットオフ分
子量が3500ダルトン(D)(スペクトラ/ポア)の透析チューブを用いて、
pH6.0の100mMのNaHPO4、100mMのNaClに対して透析し
た。透析後、このものを短時間遠心分離処理に付して不溶性の残渣を除去し、そ
の後上清を5%酢酸に対して透析し、凍結乾燥した。このペプチドを、1mMビ
オチンを含む、トリスで緩衝能が付与された塩溶液(50mMトリス、pH7.
5、150mM NaCl)に溶解させ、3.3mg/mLの濃度とした。全て
がビオチン処理された、長さが60アミノ酸の(D)−SH3ドメイン産物は再
び折り畳まれ、Src SH3ドメインに対する公知の基質の全てが(D)体で
ある、(D)−YGGRELPPLPRF(配列番号:2)、これはピオチン化
されて、そしてストレプトアビジン−アガロースカラム(ピアース)に固定化さ
れている、のアフィニティークロマトグラフィーにより精製を行った(Yu,H
.ら,Cell,76:933(1994))。このペプチドは、全てが(L)
−SH3ドメインに対して結合性を示す、全てが(L)−ペプチドの誘導体であ
り(Yu,H.ら,Cell,76:933〜945(1994))、アミノ末
端にYGGが付加されて濃度の決定が容易化されている(H.Edelhoch
,Biochemistry,6:1948(1967))。同じく、アミノ末
端にYGGが付加されたL−ペプチドは、実験のコントロールリガンドとして有
用であった。予想されるように、細菌により発現される(L)−SH3(ニワト
リのc−SRCの残基81〜140が発現された)は(L)−鏡像体上で保持さ
れ得るものであるが、このペプチドの(D)−鏡像体上ではそうではなく、この
ことはSH3のドメインとその基質との相互作用が立体特異的であることを示す
ものである。
クロマトグラフィーのフラクションを、ボイジャーマススペクトロメーター(
パーセプティブバイオシステムズ)によりレーザー脱着マススペクトロメトリー
分析に付した。予想される質量のもの(理論値は7027ダルトン;実測値は7
027〜7035ダルトン)を含むフラクションを集め、そして水に対して72
時間透析を行い、凍結乾燥し、そして水に溶解させて107μg/mLの濃度と
した。ファージライブラリーの生産
ファージライブラリーは、アミノ末端と繊維状ファージpIII蛋白との融合
物としてのペプチドをランダムに発現するように設計された。典型的には、ファ
ージ粒子あたり3〜5コピーが存在し、弱い/中間のアフィニティーリガンドの
単離を可能とするものであった。
(Smith,G.P.及びScott,J.K.,Methods Enz
ymol,,217:228(1993))に記載のビオチン化プライマーを用
いて、セリン又はシステインで挟まれた、ランダムに10残基が挿入されたもの
をコードするDNA(S/C−X10−S/C)(配列番号:20)を、85残基
のオリゴヌクレオチドのPCRによって調製した(Smith,G.,“Clo
ning in Fuse vectors”,Division of Bi
ological Sciences,University of Miss
ouri(1992年2月10日版))。
挿入物のデザインは:NH2−A−D−G−A−S/C−X10−S/C−G−
A−G−A−PIII(配列番号:3)であった。
85残基のオリゴヌクレオチド:
ここで、SはC/G
NはA/T/C/G
(等モル混合物)
PCR産物の精製、そしてBgl Iでの切断後、ストレプトアビジンで被覆し
たアガロースビーズ(ピアース)を用いてその末端部分を除去した。次いで、P
CR産物をエタノールで沈殿させ、そしてポリアクリルアミドゲル上での電気泳
動によって分析に付した。
ランダムPCR産物の、Sfi I−カットFuse5ベクターへのライゲー
ションにより、このライブラリーを作製した。ライゲーションの後、反応混合物
をフェノール及びクロロフォルムで抽出し、エタノールで沈殿させ、そして10
mMトリス/1m mM EDTA(pH8.0)に溶解させた。次いで、バイ
オーラッド大腸菌パルサーと0.1cmのキュベットを用いて、MC1061細
胞(バイオラッド)のエレクトロコンピテントセルにライゲーション産物を移し
た。非制限的に1時間培養した後、テトラサイクリンを含有するプレート上に形
質転換された細胞の一部を載せて形質転換の効率性を調べ、3.6×108個の
形質転換体の初期ライブラリーを得た。次いで、形質転換混合物を希釈し、20
μg/mLのテトラサイクリンを含む400mLのLBで培養し、さらに14時
間培養した。ポリエチレングリコール(PEG)により、上記の培養上清を連続
して2回沈殿させてファージのストックを調製した。最終的に、このファージの
ストックを、トリスで緩衝能を付与した塩溶液/NaN3に再懸濁させ、K91
−kan細胞(A21)の感染により力価を測定し、総計2.8×1011の形質
転換単位を得た。個々のクローンの配列を調べることにより、挿入の不規則性を
確認した。次いで、4×1010の形質転換単位を用いてK91−kan細胞に感
染させ、ライブラリーを増幅した。18時間後、PEGによる沈殿を3回繰り返
してファージを精製し、TBS/NaN3中に10mLの増幅されたファージラ
イブラリーを得た(1.2−1012形質転換単位/mL)。1)レクチンである
コンカナバリンA(ConA)(Oldenburg,K.R.ら,Proc.
Natl.Acad.Sci.USA,89:5393(1992);Scot
t,J.K.ら,同上,5398;2)マウスMHCクラスIのH鎖に対する二
種のマウスモノクローナル抗体;及び3)Src SH3ドメインの細菌による
発現物、と相互作用する挿入物を発現するファージを選択することによって、ラ
イブラリーの品質を確認した。全てのスクリーニングは、予想された結果を示し
た。ConAでのスクリーニング
3回目の後
ファージライブラリーのスクリーニング
D−SH3ドメインと一連のペプチド配列、これらの配列はL−SH3−結合
性配列とは明確な類似性を示さない、を用いて、ファージ提示物のスクリーニン
グを行い、単離した(表1参照)。
底が平らな96ウェル高結合性E.I.A./R.I.A.プレート(コスタ
ー)のシングルウェルを、100μLの100mM NaHCO3中に10μg
のストレプトアビジン(ピアース)によって、4℃で一晩被覆した。水で一回洗
浄した後、ウェルを100μL(10.7μg)のビオチン化(D)−SH3と
共に、20℃で1時間インキュベーションを行い、30mg/mLの透析処理済
みウシ血清アルブミン(BSA)の100mM NaHCO3溶液で2時間ブロ
ッキング処理を行い、そして再び100μL(10.7μg)のビオチン化(D
)−SH3と共に1時間インキュベーションを行った。5mMのビオチンの、ト
リスで緩衝能を付与した塩溶液(TBS)を8μL添加して30分間、リガンド
が結合していないストレプトアビジンのブロッキングを行った。次いで、リン酸
で緩衝能を付与した塩溶液(PBS)と0.1%Tween−20でウェルを5
回洗浄し、50μLのTBS/NaN3中のファージストックと、50μLのT
BS、0.1%Tween−20、1mg/mL BSA及び0.05%NaN3
とで一晩インキュベーションを行った。次いで、選択の手順が後の回になると
インキュベーションの時間が長くなるという状況下で、200μLのTBS、0
.1%Tween−20、1mg/mL BSAを6回添加してウェルを洗浄し
た。次いで、100μLのD−SH3リガンドペプチド、配列はD−YGGRE
LPPLPRF−アミド(配列番号:2)、(715μM)を添加し、4℃で1
5分間、ペプチドの終濃度が700〜1000μMとすることによってファージ
粒子と結合した(D)−SH3を溶出した。このスクリーニングでのファージの
酸による溶出により、D−SH3で被覆されたウェルに対する選択的な結合性は
、4回目の選択後では検出できない。次いで、この溶出物をK91−kan細胞
への感染に使用した。100μLの溶出物を、(上記で調製された)100μL
のK91テリフィックブロス細胞と軽く混合し、室温で20分間インキュベーシ
ョンを行った。次いで、この混合物を、20mLのLB/0.2μg/mLテト
ラサイクリンが入った三角フラスコに移した。37℃で1時間、振とうしつつイ
ンキュベーションを行い、テトラサイクリンを終濃度が20μg/mLとなるよ
うに添加し、適当に希釈したものをテトラサイクリン含有プレート(20μg/
mL)上に広げて溶出物の力価を調べ、そして培養物を37℃で12〜16時間
インキュベーションを行った。2回のPEGによる沈殿により、上清からファー
ジを単離し、そして得られるファージストックを、力価から収量を求めるために
、及び続く選択の回のために使用した。第4回目の選択において、ファージをD
−SH3ドメインで被覆されたウェル内又は被覆されていないウェル内でインキ
ュベーションを行い、捕捉の特異性を求めた。洗浄条件及び異なる選択回での収
量は、次のようであった:
これらのデータから、1)洗浄条件が明らかに厳しくなるにも関わらず、収量が
増加することから、後の回ほど、より強固に結合するファージが選択される、そ
して2)このドメインに対する基質とインキュベーションを行うことで溶出され
ることから、そしてさらに重要な理由としては、4回目でのファージ粒子の回収
が、D−SH3ドメインの存在下では非存在下に比べて20倍以上高いこと(回
収はD−SH3ドメインで被覆されたプレートからより高いものである)から、
この結合はD−SH3ドメインに対して特異的である、ということが明らかとな
った。極めて多くのファージ粒子が、D−SH3ドメイン非存在下よりも存在下
で保持された。
(D)−SH3ドメインがこのライブラリーのスクリーニングに用いられた場
合、一連のペプチドが単離され、3つのクラスに分けられた。(D)−YGGR
ELPPLPRFペプチド(配列番号:2)で溶出されることから、これらのペ
プチドは全てSH3ドメインの基質結合部位と相互作用する。驚くことには、全
てのペプチドは一対のシステイン残基と、(L)−SH3ドメインと相互作用す
るポリプロリンペプチドでは認められない特性とを有していた。このジスルフィ
ド結合は、可能なコンフォマーの総数を減少させることにより、これらのペプチ
ドの(D)−SH3ドメインへのアフィニティを高めるらしい。I群及びIII
群のペプチドは、SH3ドメインのアスパラギン酸99との塩橋を形成し得るア
ルギニンを少なくとも1残基有し、そしてSrc−結合性ポリプロリンペプチド
のアルギニ残基と相互作用する(Feng,S.ら,Science 266:
1241(1994))。
I群とIII群の異なるメンバー間の保存残基を太字で示し、半保存残基を下
線で示す。I群とIII群のすべてのメンバーに対して、システイン残基に対す
る保存残基の位置が保存されていることに注目せよ。(D)−Src SH3ド
メインへの結合について4〜5回めの選択後、すべての3群の挿入物を提示する
個々のファージクローンを分析した。すべてのクローンは、対照ウエルに比べて
少なくとも150倍以上、0.5μgのストレプトアビジンと1.3μgのSr
c SH3ドメインで被覆したウエルに結合する。低ストリンジェンシー及び高
ストリンジェンシーの両方のスクリーニングで、4回めの選択後、個々のコロニ
ーを分析した。高ストリンジェンシー及び低ストリンジェンシーの両方のスクリ
ーニングは、同一の初回の選択に基づいていた。高ストリンジェンシー及び低ス
トリンジェンシーの両方のスクリーニング間の相違は、ウエルに被覆するために
使用した(D)−Src SH3の濃度が2倍低いこと、プレート上でのファー
ジのインキュベーション時間が短いこと(16時間から1時間へ)及びプレート
の6回の洗浄のインキュベーション時間が長いこと(低ストリンジェンシースク
リーニング:2、3及び4回め、各3分、5分及び10分;高ストリンジェンシ
ー:2〜4回め、すべて10分のインキュベーション)を含むものである。
L−SH3ドメインを用いるファージの提示も評価した。(L)−SH3ドメ
インを用いて、配列の相互作用に対してファージライブラリー(A12)をスク
リーニングするとき、他者により発見されたポリプロリン配列が単離される(
結果は以下のとおりであり、提示が働くことが示された:
おとり
4回めの後
GCN4ロイシンジッパー: 短い(33残基)が、低い蓋然性
c−Src SH−3ドメイン:60残基、ペプチドと結合
(タイプII ポリPro)
GCN4ロイシンジッパー: 前向きに合成、5回めの後予想されるCD
+/−ジッパーの回収に相違なし
59個の独立クローンを試験、+/−ジッパー
に相違なし
Src SH3ドメイン: Src(L−)SH3は立体特異的様式で基質
に結合する
Src(L−)SH3はライブラリーからポリ
Pro配列を選択する
L−SH3ドメインを用いる4回めの選択後、少数の単離物の配列分析により
、以下の2つのペプチド配列が明らかになった:CLARSRLPAIPS(配
列番号:10)(9個の単離物)及びSRMSPLVPLRNS(配列番号:2
1)(1個の単離物)。これらのペプチドの配列は、SH3ドメインのクラスI
及びクラスIIリガンドに対して記載されているものと一致した特徴を有する(
単ファージクローンの分析
より精密にこの相互作用の特異性を分析するために、4回の選択後に得られた
6個のクローンをLB/20μg/mlのテトラサイクリン中で生育した。ファ
ージ粒子をPEG沈殿により1.3mlの上清から単離し、500 5μlTB
S中に再懸濁し、推定濃度6.5×1010形質転換単位/mlを得た。0.2μ
1部分(約1.3×107TU)を前述したようにコートされているが、10μ
lではなく0.5のストレプタヴィジン(streptavidin)を有し、
1.3μg D−SH3を有するまたは有しないウェルにおいて50μlのTB
S/0.1% ツイーン20/1 mg/ml BSA中でインキュベートした
。ファージと共にインキュベーションした後、非結合ファージを6(3分)で取
り除き、150μlのTBS/0.1% ツイーン20/1 mg/ml BS
Aを用いて洗浄した。結合ファージ粒子を、次に40μlグリシネシンHCl
pH2.2/1mg/ml BSAを用いて4℃、10分間で溶出した。溶出物
を、次に中性PHに持っていき、前述したようにK91カン(kan)細胞に滴
定した。
4および5回の選択の後、個々のクローンを分析した。次の回に、洗浄間のイ
ンキュベーション時間を増加した(1から5回の間に、それぞれ0、3、5、1
0および10分の時間)。4回の選択の後、29個のクローンをシークエンスし
、その中で、7個だけが表1のグループIIIにあたるものである。選択された
ファージがストレプトアビジンに結合していない、またはストレプトアビジン−
D−SH3複合体により形成されたストレプトアビジンにより形成される複合表
面に結合していないことを確認するために、5回目の選択をマトリクスとしてニ
ュートラビジン(neutravidin)(ピアス(Pierce))を用い
て行った。この5回目の選択の後のクローンの配列分析は、fdSRC−2−タ
イプの配列のみを示した。予備試験は、対応するペプチド、Pep−D2、の親
和性がPep−D1のものと似ていることを示唆する。Pep−D1は、fdS
RC−1挿入CLSGLRLGLVPC(配列番号:16)(表1)に類似し、
すべてのフランキング配列に存在しているCOOH末端アラニンを有している(
実施例2参照)。4回の選択後に得られた他のファージ単離物は、以下の2つの
配列の1つを発現した:CKRFVWRGQALC(配列番号:13)(10個
の単離物)およびCWYLGYWPGQEC(配列番号:15)(12個の単離
物)。これら配列の始まりは、様々のビオチン化結紮を用いて単離されるバック
グランドの配列に似ており(Smith,G.P.およびScott,J.K.
,Methods in Enzymol.,217:228(1993))、
以前にミオヘメリシリン(myohemerythrin)に対するモノクロー
ナル抗体を用いて単離された配列にも類似しているが、それはこの抗体に対する
認識モチーフと同様ではない(Smith,G.P.およびScott,J.K
.,Science,249:386(1990))。従って、この配列は、S
H3ドメイン以外の系においていくつかの成分と結合する見込みがある。実際、
この配列のD−アミノ酸版は、ELISAおよびNMR実験により判断すると、
L−SH3ドメインに結合できない。4回の選択の後採取した他の配列は、始ま
りの配列との限定された類似性を示し、それ以上調べられていない。実施例2
全Dアミノ酸Src SH3ドメインは、L Src SH3ドメイ ンに結合する
D−Src SH3ドメインに結合するファージ提示ペプチドの一つの鏡像で
ある、Pep−D1を示す(D)−アミノ酸ペプチド、(D)−RCLSGLR
LGLVPCA(配列番号:11、グループIII配列の代表的な配列)を合成
し、その細菌的に発現された(L)−SH3ドメインとの相互作用を試験した。
Pep−D1は、fdSRC−1挿入CLSGLRLGLVPC(配列番号:1
6)(表1)に類似し、すべてのフランキング配列に存在しているCOOH末端
アラニンを有している。最初のシステイン残基の直前にあるアルギニンをfdS
RC−3配列に観察した(表1)。分泌性および膜通過性内外の蛋白質のNH2
末端に近接したアルギニン残基およびリジン残基の存在は、蛋白質の移動に消極
的に影響を与える(Boyd,D.およびBeckwith,J.,Cell,
62:1031(1990))。さらに、ファージpIII融合体のNH2末端
部分にあるアルギニン残基に対する選択が観察された(Cunningham,
B.C.et al.,EMBO J.,13:2508(1994))。従っ
て、このクローンにおいてアラニンからアルギニンへの変異は、D−SH3ドメ
インについて挿入配列の親和性を増加し、ペプチドの溶解度を改良することがで
きた;従って、それは合成ペプチドに含まれた。親和性測定に関して、NH2末
端D−チロシンを濃度測定法についてペプチドに添加した(Edelhoch,
H.,Biochemistry,6:1948(1967)。NH2末端チロ
シンを有するおよび有しないペプチドを100mM トリス、pH8.5、1m
g/mlの濃度で48時間空気酸化した。酸化されたペプチドを、逆相HPLC
により、C18カラムおよび0.1%トリフルオロ酢酸中で水−アセトニトリル勾
配を用いて精製した。生成物の同定は、レーザー脱着質量分析により確認した。
還元型のPep−D1はこのアッセイにおいて検出可能な結合活性を示さず(
Kd>>800μM)、このことはジスルフィドの形成が効果的な結合に要求さ
れることを示している。L−SH3ドメインに対するPep−D1の親和性を競
争的な酵素結合免疫溶媒アッセイ(ELISA)により決定した。96ウェルプ
レートの一つのウェルを5μgのL−SH3ドメインでコートした(Scott
,J.K.およびSmith,G.P.,Science,249:386(1
990);Smith,G.P.およびScott,J.K.,Methods
in Enzymol.,217:228(1993))。ウェルはBSAで
ブロックされ、L−SH3−結合挿入CLARSRLPAIPS(配列番号:1
0)を発現するファージを、増加量の競争者ペプチドの存在下で10mM Na
HPO4、pH7.2、15mM NaCl、1mg/mlのBSA、0.05
% NaN3、および0.1% ツイーン20中で結合するのが可能であった。
ファージ結合はウサギM13抗体(ストラタジーン(Stratagene))
およびウサギに対するアルカリホスファターゼ標識化ヤギ抗体(ピアス)を用い
、基質としてp−ニトロフェノールホスフェートの新しい溶液を用いて定量した
。410nmの吸収はダイナテックマイクロタイタープレートリーダーを用いて
決定した。L−ペプチドリガンドYGGRELPPLPRFアミド(配列番号:
2)およびD−ペプチドリガンドPep−D1 YRCLSGLRLGLVPC
A(配列番号:22)について25mMジチオスレイトールの存在下および非存
在下で滴定曲線(3点法)を得た。Kdについての相対値を前述したように得た
(Minor,D.L.,Jr.およびKim,P.S.,Nature,36
7:660(1994))。L−ペプチドYGGRELPPLPRF−アミド(
配列番号:2)のKdを6.0μMになるように直接トリプトファン蛍光分光法
により決定した。ペプチド溶液を15mM NaClおよび10mM NaHP
O4、pH7.2中の1μM SH3溶液内に滴定した。トリプトファン蛍光を
295nm(5nmスリット幅)で励起することにより誘導し、日立F−450
0蛍光分光計を用いて発光を339nm(10nmスリット幅)で測定した。解
離定数をスキャッチャード分析により決定した。
ルブレドキシン(45アミノ酸)およびヒト免疫不全ウイルス(HIV)プロ
テアーゼ(99アミノ酸)の両方の(D)−鏡像異性体型の合成はDel Mi
lton,R.C.,et al.,Science,256:1445(19
92);Petsko,G.A.,Ibid,256:1403(1992);
Zawadzke,L.E.およびBerg,J.M.,J.Am.Chem.
Soc.,114:4002(1992);Zawadzke,L.E.および
Berg,J.M.,Proteins,16:301(1993))に述べら
れており、成功する化学合成の見込みに対するサイズ限定のため、ほとんどの蛋
白質について完全(D)−鏡像異性体型の合成が可能ではない。しかしながら、
細胞内および細胞外蛋白質の両方は、しばしば100アミノ酸以下の自律的なド
を参照)。このサイズ範囲は、流動固体相ペプチド合成技術、および化学におけ
る最近の進歩の範囲内にあり、保護されていない蛋白質フラグメントに対するラ
イゲーション戦略は、より大きな蛋白質ドメインでさえ合成することが約束され
ている。従って、興味深い蛋白質(例えば、マルチドメイン蛋白質)に対するリ
ガンドの単離を、SH3ドメインについて本明細書で述べたように、その構成ド
メインの一つの合成およびスクリーニングを通じて達成してもよい。実施例3
SH3ドメインにおけるD−ペプチドの結合部位の決定
ヘテロ核磁気共鳴(NMR)実験を、SH3ドメインにおけるこのD−ペプチ
ドの結合部位を決定するために、Pep−D1の存在下および非存在下で15N−
標識されたSH3ドメインについて行った。Pep−D1と相互作用するSH3
ドメインにおける残基を、D−ペプチドリガンドの添加した際のアミドの1Hま
たは15N化学シフトの変化を通して同定した。
その天然のL−アミノ酸リガンドに対するSH3ドメインのリガンド−結合部
位は、共に分子の1側面に相対的に浅い溝を形成する3つのポケットからなる(
)。
ポケットAは、アスパラギン酸99およびトリプトファン118の側鎖により形成さ
れており、転換されたアルギニン残基を提供し、ポケットBおよびポケットCが
SH3リガンドにおいて脂肪族残基およびプロリン残基に適応する疎水性の表面
を形成する。(
)。
均一な(≧395%)15N−標識されたSH3ドメインを、(15NH4)2SO4
を補足したM9培地液中でプラスミドpMMHb−SRC SH3を持つ大腸菌
を生育することにより得た(99.7% 15N;Isotec,Miamisb
urg,Ohio)。600nmで0.6の吸光度に達するまで、細胞を0.4
mM IPTGで4時間誘導した。蛋白質を非標識化材料について記載したよう
に精製した。スペクトルをBruker AMX500MHz NMR分光計で
集めた。共鳴割当量を標準的な方法により行い(
当量で構成した(Yu,H.et al.,FEBS LETT.,324:8
7(1993))。ペプチドPep−D1を、10mMホスフェート、pH6.
0中に15N−標識されたSH3ドメインを含む溶液に1.5:1(ペプチド:蛋
白質)の割合で298Kで添加した;ヘテロ核酸単量子結合力(HSQC)スペ
クトル(Bodenhausen,G.およびRubin,D.J.,Chem
.Phys.Lett.,69:185(1980)の非複合型および複合型を
比較した。1Hディメンジョンにおいて0.04p.p.m.より大きい、また
は15Nディメンジョンにおいて0.17p.p.m.より大きい化学シフトの違
いをもつ共鳴はなかった。しかしながら、多くの共鳴は強度において減少し、ま
たは複合体のHSQCスペクトルにおいて完全に存在しなかった。リガンド−フ
リースペクトルと比較し、有意にPep−D1結合を減少した、それらのHSQ
C共鳴の強度を有する残基は、以下の方法で同定した:個々のピークについて、
ペプチドの非存在下および存在下でピーク強度の割合を決定し、対数の尺度に置
き換えた。メジアンの周囲に得られる分布は、左に向かって顕著に歪む。メジア
ンより高い割合を持つ残基のうち90%より多くを含む窓は、メジアンより低い
化学シフトをもつ残基に適用された。メジアンより低い割合の残基およびこの窓
の内に含まれないものだけが、有意に摂動を経ると考えられた(これらの基準に
従って、メジアンのものの0.65以下に減少する割合をもつ残基のみが有意な
摂動を経ると考えられた)。これらの残基は残基94、97、112、115、
117、119、120、131、132および135、トリプトファン119の
インドール共鳴およびアスパラギン113、およびアスパラギン135の側鎖アミドを
含む。95、96、98、99、100、118および134の共鳴およびトリ
プトファン118のインドール共鳴は、リガンドの存在下では存在しなかった。L
−ペプチドYGGRELPPLPRFアミド(配列番号:2)を用いた対照実験
は、1Hディメンジョンにおいて30.1p.p.m.i以上、または15Nディメ
ンジョンにおいて30.5p.p.m.以上までシフトされた17個の共鳴を得
た(残基87、89、90、92、96、98、99、100、109、111
、114、116、119、121、131、132および135、トリプトフ
ァン119のインドール共鳴およびアスパラギン113、およびアスパラギン135の側
鎖アミド)。5個の共鳴(95、97、117、118および134)は複合体
のHSQCスペクトルに存在しなかった。Pep−D1と相互作用する残基を同
定するために選ばれるアプローチを確認するために、このアプローチがL
−ペプチドYGGRELPPLPRFアミド(配列番号:2)を用いて得られる
スペクトルに適用した。このアプローチを用いたところ、このペプチドと相互作
用するような新しい残基は同定されなかった。プロリン133の化学シフト上で結
合するペプチドの効果、それはポケットB部分を形成する、を、この型の実験で
は観察することはできなかった。
Pep−D1の結合は、近接した残基の断片と同様にポケットAを形成する残
基の化学シフトの摂動を生じる(図2C)。また、ほとんどのこれら残基は、L
−ペプチドの結合に関してこれらの化学シフトに変化を生じる(図2B)。ポケ
ットAは、D−ペプチドにおいて、L−アミノ酸リガンドにおけるアルギニン残
基の認識に対する類似体である方法で、転換されたアルギニン残基またはリジン
残基と相互作用する可能性がある。L−およびD−アミノ酸リガンド両方とこの
部位の相互作用は、これら2つのリガンドの結合について観察された競争を説明
する。
Pep−D1は、SH3ドメインについてポリプロリン型リガンドにより接触
される結合部位の部分のみを占めていることが明らかである(図3)。ポケット
BおよびポケットC部分を形成する残基(チロシン90およびチロシン92)、また
はこのポケットに近接した残基(バリン87およびロイシン89)はPep−D1の
結合に摂動を生じる(図2および3)。変異分析は、L−アミノ酸リガンドにつ
いて、これらの部位での相互作用が高親和性結合に必要であることを示唆する(
Feng,S.et al.,Science,266:1241(1994)
。従って、高親和性のD−ペプチド阻害剤を、さらに溝に沿ってSH3ドメイン
のポケットC内に拡大するPep−D1またはPep−D2(表1)の類似体の
設計または選択により、潜在的に得ることができた。実施例4
高度に濃縮したライブラリーを設計するためのD−アミノ酸ペプチド リガンドの使用
ランダムな合成ライブラリーは、与えられた標的に対して高親和性リガンドの
単離を常に可能にするための十分な構造空間をカバーしていない。より可能性が
ある戦略は、興味深い標的と相互作用することが知られている構造成分の傾向が
あるライブラリーを使用することである。特に、本明細書で述べられた戦略を用
いて単離される与えられた標的と相互作用するD−アミノ酸ペプチド配列は、傾
向のある(D)−アミノ酸ペプチドおよびペプチド基礎ライブラリーの設計につ
いてのガイドラインとして使用される。これらの傾向のあるライブラリーは次に
、新規なリガンドの単離に利用される。例えば、SH3ドメインについて3つの
クラスの(D)−アミノ酸ペプチドリガンド(実施例2)は、SH3結合ペプチ
ドまたはペプチド類似物を高度に濃縮するよう(D)−アミノ酸ペプチド−基礎
ライブラリーを設計するのに有用である。かかるライブラリーはSH3ドメイン
に結合するペプチドを同定するのに有用であり、それらがSH3ドメインに結合
することが知られているペプチドの(ある高められた割合を持つ)傾向があるの
で特に有用である。(L)−アミノ酸ペプチドと相互作用するすべてのSH3ド
メインは、相似した構造成分をもつリガンドに結合するか調べた。また、SH3
ドメインに対する(D)−アミノ酸リガンドの構造に基づく合成ライブラリーは
、他のSH3ドメインに対するリガンドに富む。SH3ドメインに対する(D)
−アミノ酸リガンドの構造に基づく傾向のあるライブラリーは、様々なSH3ド
メインに対するリガンドの単離に有用である。
例えば、以下のように、(D)−SH3ドメインに結合することを示すような
実施例2で述べられる3クラスのペプチドのアミノ酸配列に基づいて、傾向のあ
るライブラリーを構成する。ライブラリーの約80%のD−アミノ酸ペプチドが
転換されたアミノ酸残基を有し、ライブラリーの約20%のD−アミノ酸ペプチ
ドが転換されたアミノ酸残基を有しないように、D−アミノ酸の化学ペプチドラ
イブラリーを調製する。
従って、(D)−SH3ドメインに結合することが知られる一般的な構造のペ
プチドを有するペプチドについてかなり傾向がある(例えば、80%)ライブラ
リーは、転換された構造を有し、他のSH3ドメイン(例えば、ヒト)と結合す
る他のD−アミノ酸ペプチドを単離するのに用いることができる。さらに、転換
アミノ酸残基が変えられ(例えば、D−アミノ酸ペプチドの20%から)、同量
のまたはより大きい親和性をもつSH3ドメインに結合するような、D−アミノ
酸ペプチドを単離することができる。実施例5
鏡像異性体DNA性バソプレッシン阻害剤の鏡像選択
従来の固相ペプチド合成法を用いて、バソプレッシンを調製した。
ペプチドホルモンL−バソプレッシンのアンタゴニストを生じる最初の段階で
、合成D−バソプレッシン(DVP)に結合する一本鎖DNA(ssDNAs)
を単離するために、インビトロ選択を用いた。1016個の異なる96マー(96
−mers)の開始プールをDNA合成機で合成した。各プールの分子は、60
のランダム配列部位をもつ中心領域を含み、それは2つの18−nt定義領域と
接していた。DVPと結合するこの開始プール内の分子を、アフィニティクロマ
トグラフィーにより濃縮した。ストレプトアビジンアガロースにビオチン化した
DVPをカップリングすることにより、アフィニティ樹脂を調製した。ssDN
Aプールを放射線標識し、変性し、生理的緩衝液中で復元し、この樹脂に通した
。カラムを広範囲に洗浄した後、DVPに結合する分子を1モーラー過剰なDV
Pを用いてカラムから溶出した。負鎖「プライマー−ターミネーター」、即ち、
正鎖がさらに延びるのをブロックする非ヌクレオチド性物質の中心のセグメント
に有するオリゴヌクレオチドを用いてPCRにより、溶出プールを増幅した(
)。
かかるPCRにより、2つの生成鎖間の実質的なサイズの違いを生じさせ、正鎖
ssDNAプールのゲル精製を容易にする。このアフィニティクロマトグラフィ
ーとPCRの組み合わせは、選択増幅の一つのサイクルを構成した。
選択増幅サイクルを13回繰り返した後、プールをクローン化した。56のク
ローンの分析は、96.2および96.4の2つの異なる配列のみを示した。正
ssDNAの各配列はDVPに結合し、両方は非常によく似た二次構造を形成す
る可能性をもつ。一連の欠失変異のアフィニティクロマトグラフィー研究は、親
の配列よりむしろDVPに結合するのが明らかな一つ、69.1、を同定した。
このアプタマー(aptamer)は、L−バソプレッシンによりDVP樹脂か
ら溶出されない。
96.2
96.4
69.1
D−バソプレッシンアプタマー。2つの原型のアプタマーに分割される配列ブ
ロックは、大文字で示されている。ランダム配列領域に接する定義された配列セ
グメントを太字で示している。最終プールの2つの配列により分割されているラ
ンダム配列部位由来のセグメントは、輪郭で示されている。69.1アプタマー
は、96.4の欠損誘導体である。
選択反射手法を完成させるために必要な情報は、前述されている。鏡像異性−
デオキシリボースホスホロアミダイトを用いる69.1配列の合成により、天然
のバソプレッシンに結合するが、ヌクレアーゼ分解を受けにくいアプタマーを得
る。しかしながら、かかるアプタマーを合成する前に、69.1配列に基づく縮
重配列セットを用いて開始する第2の選択実験を行なうことが可能である。この
ことにより、高親和性でDVPと結合する配列変異体を単離することが可能であ
る。この第2の選択からのデータは、さらなる欠失実験を導く信頼性のある二次
構造モデルをも提供し、サイズがより小さく活性がより高い最終DVPアプタマ
ーを得る。このヌクレアーゼ耐性アプタマーを、in vitroでリガンドと
して試験し、in vivoでバソプレッシンのアンタゴニストとして試験する
。均等物
当業者であれば、単なる日常的実験手法により、本明細書に記載された発明の
具体的態様に対する多くの均等物を認識し、あるいは確認することができるであ
ろう。かかる均等物は下記クレームの範疇に含まれるものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Identification of enantiomeric ligands Related application
This application is related to US Ser. No. 08 / 627,4, filed Mar. 28, 1996.
Ninety-seven continuation-in-part applications, filed on May 3, 1995
Filed June 7, 1995, which is a continuation-in-part of application no. 08 / 433,572.
US Patent Application Serial No. 08 / 482,309, issued in 1995, which is a continuation-in-part application.
Partial continuation of US Provisional Application No. 60 / 001,067 filed July 11
And these teachings are incorporated herein by reference.Fund
The work described herein was sponsored by Howard Hughes Medical Institute / Life Sciences Research
Funded by the fund.Background art
Genetically encoded libraries of peptides and oligonucleotides
Suitable for identifying ligands for many macromolecules. However, biologically
A major drawback of the encoded library is that the resulting ligand is a naturally occurring enzyme.
It is to be applied to the elementary gradation. In addition, cellular proteolytic enzymes
Due to their sensitivity to amino acids, peptides composed of naturally occurring L-amino acids
The peptide is a helper T cell (THMajor histocompatibility complex class II restriction
Through the presentation process effectively. As a result, L-peptides increase the activity of such drugs.
Induces a vigorous vigorous humoral immune response
Natural enantiomers of left-right macromolecules are better drugs than natural left-right macromolecules
Is prepared. In contrast to naturally occurring L-peptide and D-nucleic acid sequences,
Enantiomers of these naturally occurring macromolecules (e.g., D-peptide and L-
Nucleic acid) is a good substrate for naturally occurring proteases and nucleases.
Absent. In addition, enantiomers of the natural molecule do not elicit an effective immune response.
It is desirable to have D-peptides and L-nucleic acids for use as drugs.
No.Summary of the Invention
The present invention relates to non-natural left-right images (such as naturally occurring or wild-type molecules).
Enantiomers that are ligands to other chiral macromolecules)
Macromolecules (proteins, peptides, oligonucleotides, nucleic acids, sugars, and RNA-
Protein complex, polymer complex such as protein-lipid complex)
Or a desired polymer. The target or desired macromolecule is an oligonucleotide (D
NA, RNA) and proteins such as hormones, enzymes, antibodies, antigens (eg, poly
Peptide and peptide). In one aspect, the present invention provides a method for targeting or
A method for identifying a D-amino acid peptide ligand that binds an L-amino acid peptide
is there. In a second aspect, the present invention provides an oligonucleotide (RNA or DNA)
) Is a method for identifying a peptide consisting of D-amino acid residues that is a ligand for
. In a further aspect, the invention relates to a chirality as opposed to a naturally occurring one.
This is a method for identifying RNA or DNA oligonucleotides. DNA naturally
Occurs as the D isoform.
In one embodiment, the invention relates to a natural left-right target polymer (eg, a peptide
, Oligonucleotides) to produce non-natural left-right macromolecules
And is performed as follows: a characteristic domain of or of the target macromolecule
Of the natural left and right macromolecules and their enantiomers in the library
Contact with a natural library of right and left macromolecules under conditions suitable for binding to the body
Consequently, the enantiomers are a fraction of the natural left and right image present in the library.
Combine children. Mirror image of natural left-right polymer bound to target polymer enantiomer
The isomers are produced; the natural enantiomeric enantiomer of the right and left image is the natural left and right image marker.
Is a non-natural left-right image polymer that binds to the target polymer. In other words, in the library
Enantiomers of macromolecules that exist and bind to the enantiomer of the target molecule are produced;
The result is a non-natural left-right macromolecule that binds the target molecule (natural right-left image).
You.
In an embodiment where the target macromolecule is a protein (eg, a peptide), the target L pepti
A D-amino acid peptide that binds to a peptide is produced. The method is as follows:
D amino acid peptide and L-amino acid of target L macromolecule or its characteristic domain
Prepare a library of noacid peptides. L amino acid peptide in library
Under conditions suitable for binding to the D-amino acid peptide of
The D-amino acid peptide of the offspring;
Binds L-amino acid peptides present in the library. D amino acid peptide
L amino acid peptides present in the linked library were identified and sequenced.
Is done. Of the L amino acid peptide identified in the library or a characteristic thereof
A D-amino acid peptide of the domain is produced;
Binds to the natural left and right target L macromolecules. That is, if they exist in the library and
The enantiomer of the L amino acid peptide that binds to the D amino acid peptide of a typical L macromolecule is
The result is a D amino acid peptide that binds the L target macromolecule;
In this embodiment, it is an L-amino acid peptide.
In embodiments where the target macromolecule is a protein (eg, a peptide), the target L protein
An L oligonucleotide that binds to is produced. The method is performed as follows
: D amino acid peptide and D of the target L macromolecule or of its characteristic domain
Prepare a library of oligonucleotides. D-oligonucs in library
Under conditions suitable for binding of the reotide to the D amino acid peptide, the library was
Contacting the amino acid peptide so that the peptide is present in the library
Conjugated D oligonucleotide. D-oligonus linked to D-amino acid peptide
Nucleotides are identified and sequenced. D-origin identified in library
The L-oligonucleotide of the gonucleotide or its characteristic domain is produced
The L oligonucleotide binds to the target L macromolecule in the unnatural left-right image. One
That is, it exists in the library and binds to the D amino acid peptide of the target L macromolecule
The enantiomer of the D oligonucleotide is produced;
An L oligonucleotide that binds, in this embodiment an L amino acid peptide
is there.
In another aspect, the invention relates to a non-naturally occurring non-naturally occurring binding target macromolecule.
The method for producing a left-right image polymer is performed as follows: target polymer
Prepare the enantiomers of the target domain or of the characteristic domain of the target molecule in the library.
Under conditions suitable for the binding of the enantiomeric polymer to the natural left-right image, the natural left-right image height
Contacting with a library of molecules; as a result, enantiomers are
Binds the natural left and right macromolecules present in Natural left and right bound to enantiomer
The macromolecules in the image are identified and sequenced. Of natural left and right macromolecules or their characteristics
Unnatural left-right enantiomer of a macromolecule bound to a symbolic domain enantiomer
Is produced; the resulting enantiomer of the natural left-right macromolecule is
It is a non-natural left-right image polymer that binds to the target polymer.
In a further aspect of the invention, an L-amino acid that binds a D-amino acid peptide of interest
The amino acid peptide is identified as follows: L-amino acid displayed on the phage surface
Prepare phage display library containing acid peptide and display on phage surface
Conditions suitable for binding of the selected L amino acid peptide and the desired D amino acid peptide
And contact with the desired D amino acid peptide. L amino acid pep displayed on the surface
A phage having a D amino acid peptide of interest on its surface bound to a tide (ie,
Having a D-amino acid peptide-presenting L-amino acid peptide complex on the surface)
Is done. The presented L-amino acid peptide in the complex is the desired D-amino acid peptide.
L-amino acid peptide that binds
If necessary, the amino acid sequence of the L amino acid peptide displayed on the surface of the phage
Can be determined and the D amino acid corresponding to the amino acid sequence of the L amino acid peptide
Acid peptides can be synthesized and L-amino acid peptides displayed on the phage surface.
This results in the production of a D amino acid peptide corresponding to the tide. In one aspect
As described herein, the L amino acid peptide displayed on the phage surface comprises:
One class of proteins, specifically the SRC homology 3 domain (SH3 domain
) D-amino acid peptide.
A further aspect is any protein (polypeptide,
A D amino acid corresponding to the target L amino acid protein
This is a method for producing a protein. In this embodiment, the L-amido displayed on the phage surface
Under conditions suitable for the binding of the amino acid peptide to the D-amino acid protein,
A phage display library containing a mixture of the indicated proteins was cloned into the target L-amino acid.
D corresponding to the acid protein or to the characteristic domain of the target L amino acid protein
-Contact with an amino acid peptide. The mixture can be a target L amino acid protein or a protein thereof.
Contains a characteristic L amino acid peptide domain. L amino acids displayed on the surface
Phage with D amino acid peptide on the surface bound to the peptide are identified
. The amino acid sequence of the L amino acid peptide displayed on the surface of the identified phage is
The D amino acid protein corresponding to the amino acid sequence of the L amino acid peptide
Resulting in the production of a D amino acid peptide corresponding to the target L amino acid protein
become.
The present invention also relates to an L oligonucleotide that binds to an L amino acid peptide of interest.
The present invention relates to a method for obtaining a nucleic acid sequence. In this method, a collection of D nucleic acid sequences (
For example, a DNA library is prepared, and the desired D amino acid peptide of D nucleic acid is prepared.
Under the conditions suitable for binding to the target D amino acid peptide. D-amino
The D nucleic acid that binds to the acid peptide is isolated, and the nucleotide sequence of the D nucleic acid is determined.
You. The D nucleic acid sequence that binds to the target D amino acid peptide uses L nucleotides.
Resulting in the production of L nucleic acid sequences that bind L amino acid peptides
. A further aspect of the invention provides a collection of D nucleic acid sequences, wherein the D nucleic acid sequences are
A method of obtaining an L nucleic acid sequence that binds a D nucleic acid, comprising the step of contacting the L nucleic acid sequence
Related. Producing an L nucleic acid sequence, thereby a D nucleic acid sequence-L nucleic acid sequence complex,
A D nucleic acid sequence that binds to is identified. Nucleic acid sequence of D nucleic acid binding to L nucleic acid sequence
The otide sequence is determined. The D nucleic acid sequence is synthesized using L nucleotides,
The result is the production of an L nucleic acid sequence that binds the nucleic acids.
The subject of the present invention also relates to the D-identified and produced by the method described herein.
Synthetic D amino acid peptide such as amino acid peptide, but binds to SH3 domain
Synthetic D peptide corresponding to all or part of the SH3 domain
Amino acid peptides, and more commonly, domains of intracellular signaling proteins.
Including, but not limited to, synthetic D amino acid peptides. Sa
Furthermore, oligonucleotides and the like identified and produced by the method described herein
Non-natural left-right oligonucleotides (RNA, DNA) are the subject of the present invention.
is there.
The present invention also relates to a method for binding non-natural left and right images that binds the target macromolecule in the natural left and right images.
The present invention relates to a method for producing a derivative of a child. The method can be performed using the methods described herein to produce non-natural
Identify macromolecules in left and right images and modify or induce unnatural left and right macromolecules
And producing a derivative thereof. The method of the invention described herein
The derivatives obtainable by the above are also within the scope of the present invention.
The D amino acid peptides and L nucleic acid sequences of the present invention are useful as drugs. An example
For example, D-amino acid peptides are good groups for naturally occurring proteases.
L-amino acid peptide, not quality (ie, proteolytic degradation resistance)
Does not elicit an immune response comparable to that elicited byBrief description of figures
The figure illustrates the identification of D-peptide ligands through mirror image phage display
It is.Detailed description of the invention
Synthetic enantiomers of structural biopolymers are enantiomeric conformations of natural molecules
To the first partner for the two-molecule complex.
The two enantiomers of the parent also form a complex with mirror symmetry with the original. Book
The invention relates to a natural left-right image binding that binds enantiomers of a chiral biological target molecule.
Of the target (L-peptide, single-stranded D-oligonucleotide, etc.)
Based on the discovery that it provides a method for identifying non-natural left-right macromolecules that binds.
Such enantiomeric macromolecules determine and evaluate the ability to interfere with the biological activity of the target.
Be valued. Thus, the present invention provides for the development of novel long-term therapeutic or diagnostic molecules.
Provide a means of launch.
The invention is not naturally occurring or wild-type bilateral (ie, chirality).
), Against other chiral molecules (peptides, oligonucleotides and macromolecular complexes)
Ligands, such as peptides, polypeptides, proteins, oligonucleotides,
Saccharide and polymer complex (oligonucleotide-protein complex, protein-lipid complex)
And a method for identifying a macromolecule of the enantiomer of the union. As defined herein
As can be seen, the enantiomer of the natural left-right polymer is the natural left-right polymer
But an unnatural left-right image. In the method of the present invention, naturally occurring
Prepare enantiomers of target macromolecules and generate collections of naturally occurring macromolecules
Et al. Used to isolate naturally occurring ligands that interact with enantiomers.
It is. The enantiomeric form of the isolated naturally occurring ligand is the naturally occurring standard.
(Eg, bind) with the target macromolecule.
The target polymer of the natural left and right images can be any polymer with one or more chiral centers.
There may be. Target macromolecules (chiral targets) can be intracellular or extracellular
For example, nucleic acids (DNA, RNA), proteins or proteins having a chiral center are often used.
Represents its characteristic domain (eg, peptide), peptide, polypeptide, or
Gonucleotide, carbohydrate, sugar, oligonucleotide-protein complex (RNA-
Protein complexes), protein-lipid complexes, and phospholipids.
It is not limited. Domains, domain fragments of these macromolecules
Target. The target macromolecule can be of mammalian (eg, human) or non-mammalian origin (eg,
Bacteria, fungi, viruses, protozoa).
Examples of target macromolecules that are proteins (polypeptides and peptides) include intracellular information.
Signaling proteins and their domains (eg, SH3 domain, SH2 domain,
PH domain) (Cohen, GB, et al., Cell, 80:23).
7-248 (1995)), chemokines (e.g., α-chemokines, β-chemokines).
Mokine) (Clore, MG, et al., FASEB J., 9: 5).
7-62 (1995)), cytokines (eg, IL-1, TNF, phosphorus
Photoxin-α, IL-1β, IL-6, M-CSF, TGFα), enzymes (eg,
For example, protein kinase C, phospholipase C, phospholipase D) (Dive
cha, N .; and Irvine, R.A. F. , Cell, 80: 269-27.
8 (1995)), tyrosine kinase (Marshall, CJ, Ce).
11, 80: 179-185 (1995)), polypeptide growth factors and
The domain, growth factor receptor and its domain or fragment (eg, PDGF
Family, EGF family, FGF family, IGF family, HFG
Family, VEGF family, neurotrophin family, Eph fa
Millie, Class I cytokine family, GH family, IL-3 family
-, IL-6 family, IL-2 family, Class II cytokine family
-, Growth factors and growth factor receptors of the TNF family), (Heldin, C
-H. , Cell, 80: 213-223 (1995));
Ase, protein phosphatase, cyclin and Cdc protein (Hun
ter, T .; , Cell, 80: 225-236 (1995)), transcription factors.
And its domains (eg, Ets domain, bZIP, rel homology domain)
, STAT, NF-AT, TCF, Fos, JAK) (Hill, CS An)
d Treisman, R .; , Cell, 80: 199-211 (1995).
And hormones. Other target polymers used in the present invention
Examples include, for example, human CD2, human CD58 (LFA-3), human endothelium.
Phosphorus, heregulin-α, human interleukin-1β converting enzyme (ICE), human
Macrophage inflammatory protein 1-β, platet factor 4, human
Melanoma growth stimulating activity, GRO / melanoma growth stimulating activity, MHC molecules, bacteria
Muramidase, kringle domains (eg, plasminogen, apolipopro
Tein), ras, ras-GAP, selections (
E-selectin, L-selectin, P-selectin), pleckstrin homologous domain
In, stromelysin, thrombin, tissue factor, calmodulin, CD4, cola
-Genase, dihydrofolate reductase, fibronectin, fibronectin
Type III module, G-protein subunit, vasopressin,
IX GLA domain, interleukin-8, (Clore, GM,
et al. , Biochemistry, 29; 1689-1696 (199).
0)), thrombomodulin EGF-like domain (Lentz, SR, et.
al. , J. et al. of Biological Chem. , 288 (20): 15.
312-1317 (1993)), GPIIb−IIIaCytoplasmic domain (Muir
, T .; W. , Et al. , Biochemistry, 33: 7701-77.
08 (1994)), Factor VIIa GLA domain, Factor IX EGF
-Like domain (Yang, Y., Protein Science, 3: 1267)
-1275 (1994)), human immunodeficiency virus (HIV) protein (for example,
HIV protease, integrase, matrix, protein tyrosine phos
Phatase, reverse transcriptase, nef, tat, rev, envelope, and other
HIV protein, its domain, fragment or scaffold mimic), NHTwo
Terminal SH3 domain GRB2, (Witekind, M., et al.,
Biochemistry, 33: 13531-13539 (1994)), C
OOH-terminal SH3 domain GRB2 (Kohda, D., et al., Str.
result, 2: 1029-1040 (1994)), P120.GAPSH3 do
Main (Yang, YS, et al., The EMBO Journal)
1, 13 (6): 1270-1279 (1984)), and vascular permeability factors and
And vascular endothelial growth factor.
Examples of target macromolecules that are oligonucleotides (RNA, DNA) include HI
V RRE (rev response element), HIV Tar, and BCR-AB1
A fusion DNA sequence.
Examples of target macromolecules that are phospholipids include phosphoinositide; phosphoinositide
Phosphoinositide 3-kinase; Phosphatidylinositol;
Sphatidylinositol 3-phosphate; phosphatidylinositol (
4,5) bisphosphate; phosphatidylinositol (3,4,5) tripho
Phosphate; phosphatidylcholine; phosphatidylethanolamine;
Inazitol (1,4) bisphosphate; inositol (1,4)
, 5) triphosphate; diacylglycerol; sphingosine; sphingo
Synphosphate; sphingosine phosphocholine and ceramide (Divecha)
, N .; and Irvine, R.A. F. , Cell, 80: 269-278 (1
995).
In the method of the present invention, a naturally occurring polymer enantiomer (eg, a target polymer
Enantiomers of natural or left-right macromolecules identified in libraries
Is prepared using routine methods. Enantiomers of naturally occurring polymers
Can be prepared through the use of opposite left and right components from naturally occurring
(Eg, use of D amino acids for the synthesis of mirror image peptides or mirror image
Use of L-nucleic acid for synthesis of gonucleotides). For example, the D used in the present invention
-The peptide is chemically synthesized as described in Example 1 and the affinity chromatography
It can be purified using chromatography. Other preparations of enantiomers of naturally occurring polymers
Methods are known in the art.
The entire enantiomer type of the target polymer or a part of the three-dimensional molecular surface of the target polymer
It can be used in the method of the invention. For example, by itself, this domain in the whole polymer
Sub-dose of the target macromolecule with a conformation similar to that of the enantiomeric form
The main enantiomeric form can be prepared and used in the method of the invention (S
Chumacer, T, et al., Science, 271, 1854-1857 (
1996)). On the other hand, continuous or discontinuous fragments of the enantiomer type of the target polymer
Of the fragment resembling the portion of the molecular surface of the entire enantiomeric form of the target polymer
It can be prepared on a surface peptide or non-peptide backbone (Tolman
, R, L, et al., Int. J. Pept. prot. Res. , 41, 455 (19
93); Muir, T .; W. et al, Biochem, 33, 7701 (1
994); McConnell, S.A. J and Hoess, R .; H, JMB, 2
50, 460-470 (1995); Ku, J et al., Proc. Natl. Aca
d. Sci. USA, 92, 6552 (1995); Martin, F .; etc,
EMBO J.C. , 5303-5309 (1994); Venturini, S .;
Et al., Proteins and Peptides Lett. , 1,70 (1
994); Mutter, M .; Ang. Chem. Int. Ed. Engl.
Cochran, A. et al., 24, 639 (1985); G and Kim, P .; S.
, Science, 271, 1113-1116 (1996); O'Shea,
E. FIG. K. Et al., Cell, 68, 699 (1992); G. FIG. Etc., Na
cure, 336, 42 (1988)).
Identification and production of non-natural left-right macromolecules bound to target macromolecules
This can be done with several collections of macromolecules in the right image. Stated
The method comprises providing a biologically encoded library to a chiral target (or chiral "
Decoy ”) is applicable to all conditions used to isolate structures that interact with
(Scott, JK and Smith, GP, Science, 2
49, 386 (1990); Devlin, J. M .; J. Et al., Ibid, 249, 4.
04 (1990); E. FIG. Et al., Proc. Natl. Acad
. Sci. USA, 87, 6378 (1990); G. FIG. Etc., P
rc. Natl. Acad. Sci. , USA, 89, 1865 (1992).
Mattheak, L .; C. , Et al, Proc. Natl. Acad.
Sci. , USA, 91,9022 (1994)). As stated in the examples
Biologically encoded, such as phage display libraries (mirror image phage display)
The library can be used in the method of the present invention. Ribonucleotides
And deoxyribonucleotides are also chiral recognized by nucleases
Due to the inclusion of centers, this approach is useful for RNA and DNA libraries.
(Bock, LC, et al., Nature, 355, 5).
64 (1992)). Thus, the type of library for which the present invention is useful is RNA
(Eg, SELEX), DNA (eg, a DNA library) and pepti
Drive Illary (eg, libraries based on in vitro transcription / translation,
And multivalent phage libraries and “peptide on plasmid” libraries
Lee). The use of a DNA library in the method of the invention is described in Example 5.
It is. The exploration of the large amounts of structural space presented in these libraries is
And new ligands for medically important proteins
. As described in the examples, the D-enantiomers of naturally occurring (wild-type) macromolecules and
And phage that specifically interact with the L-enantiomer were isolated.
Selection of natural left and right macromolecules of a library bound to the enantiomer of the target macromolecule
The optional step can be performed in an achiral solvent (eg, water) or a chiral solvent.
You. Furthermore, the interaction between naturally occurring polymers and enantiomers is
It is unlikely to require additional chiral cofactors. Available options
Illustrative examples are set forth in the Examples. Modification of the selection step may be performed by a method known in the art.
Method.
In a specific embodiment, the ligand is for a naturally occurring L amino acid peptide.
D amino acid peptides can be identified by the claimed method. Such a D-ami
No acid peptides can be produced in the same manner as L-amino acid peptides.
(Except that the constituent amino acid is D and not the L enantiomer), or
Substitution, deletion of one or more constituent amino acids to produce derivatives of D amino acid peptides
Can be altered by loss or modification or by the addition of one or more D amino acids.
Wear.
In another embodiment, an L nucleic acid sequence that binds to a D nucleic acid sequence or an L amino acid peptide
The columns are identified in the manner claimed. The L nucleic acid sequence is produced consistent with the D nucleic acid.
(Except that the constituent nucleotides are L nucleotides) or
Substitution of one or more compositional L nucleotides to produce a derivative of the selected L nucleic acid sequence;
It can be modified by deletion or modification or addition of one or more L nucleic acids.
You.
Using the methods described herein, the non-natural left-right image
Modification of macromolecule
A method for producing a derivative can also be included in the present invention. As used here,
The term "derivative" refers to, for example, a target identified by the methods described herein.
Non-natural left by binding to macromolecules and by the addition, deletion, substitution or modification of one or more components
Includes non-natural left- and right-view macromolecules modified in a manner different from the right-view macromolecules.
In one aspect, the derivative is a modified D-peptide. D of the present invention
-A derivative of a peptide is, for example, modified or altered (eg, increased, decreased)
Affinity, specificity, membrane permeability, hydrophobicity, lipophilicity, oral bioavailability and
And / or D-peptides having a biological half-life. Of D-peptide derivatives
Manufacturing strategies include, for example, modifying the peptide backbone by N-methylation.
(Ostresh, JM, et al., Proc. Natl. Acad. Sc.
i. USA, 91, 11138-11142 (1994); Drug Dis.
coverage Technologies. , C.I. R. Clark. eds. ,
John Wiley & Sons, (1990)) and / or pseudopeptides
(Cho, CY et al., Science, 261, 1303 (1)
Moran E. 993); J. Et al., K Biopolymers, 37, 21
3-219 (1995)).
On the other hand, the side chain of D-peptide induces unnatural amino acids and amino acid analogs
(Combs, AP, et al., J. AM. Chem. S.
oc. , 118, 287-288 (1996); E. FIG. et
al, Proc. Natl. Acad. Sci. , USA, 93, 2031 (1
995); Munroe, J .; E. FIG. Etc., Bioorganic & Medic
inal Chem. Lett. , 5, 2897-2902 (1995)). Special
In a particularly preferred embodiment, the D-peptide comprises a non-naturally occurring side chain. Modified side
An example of a derivative of a D-amino acid peptide having a chain is represented by the following formula: NHTwo-CHR-C
OOH
Wherein R can be linear or branched here, and one or more
An alkyl group of about 1 to about 50 carbon atoms, which can contain double or triple bonds;
A lower alkyl group (eg, methyl, ethyl). The lower Aki
(Akyl) is -NHTwo, -OH, aryl (eg, phenyl), hetero
Aryl (e.g. imidazole, indole), -COOH (e.g.
(Nin) group and the like. In addition, lower Akill
(E.g., phenyl, naphthyl), substituted aryl (e.g., -OH, halogen)
), A heteroaryl or substituted heteroaryl group.
Furthermore, the D-peptide of the present invention can be modified by generating cyclic and polycyclic derivatives.
Can be decorated, for example, where the disulfide bond is a D-peptide
Substitutions to optimize and limit the formation (Katz, BA, et al.,
J. Am. Chem. Soc. , 117, 8541 (1995); Ladner.
R. C. , TIBTECH, 13, 426-430 (1995)). For example,
D-amino acid peptides identified as described herein are linked via peptide bonds.
To form a ring as in cyclosporine.
Furthermore, derivatives of the D-peptides of the invention can be used, for example, in liposomes and / or
Are lipid derivatives (Eichholtz, T. et al., J. Biol. Chem., 26
8 (3), 1982-1986, 1982 (1993)) and / or pep
Tide and non-peptidic polymers (Drug Discovery Tech)
nologies, C.I. R. Clark, eds. , John Wiley & S
ons, (1990); Et al., Proc. Natl. Aca
d. Sci. , USA, 92, 2056 (1995)).
Conjugation or incorporation into a support to improve bioavailability
Can be.
Further, the D-amino acid peptide identified by the method described herein can be:
Especially when the target is an intracellular target, increasing the hydrophobicity of the D-amino acid peptide
Thus, it can be derived (e.g., alkylation, e.g., D-amino acid
Methylation of the peptide backbone). Benzene rings are attached to side chains to increase hydrophobicity.
Can be added. On the other hand, D-amino acid peptides increase the hydrophobicity of the peptides.
It can be incorporated into drug delivery systems such as liposomes for addition.
Further, the C- or N-terminus of the D-peptide can be modified with a protecting group.
(Eg, Green, TH and Wuts, PGM, Prot)
active Groups in Organic Synthesis, Chapter
2nd Edition, John Wiley & Sons, New York (1991)).
For example, a lipophilic polymer can be attached to the N-terminus or C-terminus (eg,
, C-terminal polyethylene glycol ester). On the other hand, one or more side chains are
For lipophilic polymers such as alkylene glycol (eg, polyethylene glycol)
Bonds or ether or ester bonds (eg,
Forms an ester with the side chain carboxyl group of aspartic acid or glutamic acid)
. For example, D-peptide produces a polymer-D-peptide conjugate
Wherein the polymer is, for example, monomethoxy
Polyethylene glycol (PEG) and / or polyoxyethylated glycerol
(POG) (Therapeutic Peptides and P
proteins, Marshak, D.M. and Liu, D.C. eds. , Col
d Spring Harbor Laboratory (1989)).
In another aspect, the derivative is an L-nucleic acid. D-peptides described herein
Strategies to modify are to optimize their pharmacological properties,
Non-natural left-right modified RNA and DNA identified as described herein
(Eg, Green, LS, et al., Chem. Biol).
. , 2,683 (1995); Latham, J. et al. A. Nucleic A
cids Res. , 22, 2817 (1994); Gold, L .; Etc., Ann
. Rev .. Biochem. 64, 763 (1995)).
Synthetic and biologically encoded libraries provide libraries for a variety of macromolecules.
It has proven to be extremely useful for the identification of gand and nucleic acid sequences. Pep obtained
Is insensitive to proteolytic cleavage and does not induce an effective immune response
Therefore, a synthetic peptide library composed of (D) -amino acids is available from Scott
, J. et al. K. And Smith, G .; P. , Science, 249, 386 (1
990); Devlin, J. et al. J. Et al., Ibid, 249, 404 (1990).
Cwirl, S .; E. FIG. Et al., Proc. Natl. Acad. Sci. , US
A, 87, 6378 (1990); @peptide on plasmid
', Cull, M .; G. FIG. Et al., Proc. Natl. Acad. Sci. , USA
, 89, 1865 (1992) and Mattheak, L .; C
Proc. Natl. Acad. Sci. , USA, 91, 9022 (1
994), a gene-based technique such as an in vitro translation-based system is preferred.
New In addition, peptides composed of (D) -amino acids can be absorbed in the gastrointestinal tract
(Pappenheimer, JR et al., Proc. Natl. Acad. S.
ci. USA 91, 1942 (1994)). Mainly N-methylated
And cyclospor, an 11-residue cyclic peptide composed of (D) -amino acids
Phosphorus A is an immunosuppressive inducer and is generally administered orally (Ptachc
ins, R.S. J. Et al., Clin. Pharmacokinetics, 11, 1
07 (1986)).
Screening of (D) -amino acid libraries has recently shown analgesic activity
Leading to the identification of peptides (Dooley, CT, et al, Science
e, 266, 2019 (1994)).
The percentage of available sequence space is generally determined through the use of biologically encoded systems.
Only the fraction of what can be obtained. Because of this low degeneracy, and
Importantly, because of the lack of the intermediate amplification process,
The use of synthetic libraries is not necessarily as successful as phage display libraries.
Not necessarily.
Proteins composed of (D) -amino acids are naturally occurring (L) -amino acid proteins.
Has chiral specificity for substrates and inhibitors that are exactly opposite to those of the protein
(Del Milton, RC, et al., Science, 257, 1445)
(1992); Petsko, G .; A. Ibid, 256, 1403 (1992)
); Zawadzke, L .; E. FIG. and Berg, J.M. M. , J. et al. Am. Ch
em. Soc. , 114, 4002 (1992)). In certain instances, (D)
The amino acid ligand is formed by forming the (D) -enantiomer of the natural ligand
(Fisher, PJ, et al., Nature, 368, 651 (1994)).
) Or by making the "reverse" (D) -enantiomer (Jameson
, B. A. Et al., Nature, 368, 744 (1994); Guptasar.
ma, TIBTECH, 14, 42-43 (1996)).
However, such a method has no general applicability (Brady, L. et al.
and Dodson, G, Nature, 368, 692 (1994); Ch.
ovev, M .; and Goodman, M .; , TIBTECH, 14, 43-
44 (1996); Guichard, G .; Etc., TIBTECH, 14, 44-
45 (1996)).
A more general method for obtaining (D) -amino acid ligands is to use the desired protein
Using the (D) -enantiomer of a protein from a biologically encoded library
Must be the choice of the peptide. (D)-and (L) -proteins are
Due to having exactly the chiral specificity for the opposite substrate and inhibitor, the (D) -tan
Types of (D) -enantiomers of peptides displayed on phage that interact with protein
Will interact with the natural left-right protein.
The effectiveness of this approach is dependent on the SRC homology 3 domain (SH3 domain).
Demonstrated by the isolation of phage that interact specifically with the D-enantiomer. Example
As described in 1 above, from the phage library, (D) -amino acid ligand
Use for the mirror image relationship between (L)-and (D) -proteins for identification
To test that is possible, the SH3 domain of c-Src tyrosine kinase
(D) -Amino acid version was synthesized. SH3 domain is an intracellular effector
Is a 55-70 amino acid protein domain found in the diversity of
chlessinger, J .; , Curr. Opin. Genet. Dev. ,
4, 25 (1994)). Bone whose c-SRC activity mediated osteoclasts
Disruption of SRC function is valuable in the treatment of osteoporosis because it is essential for resorption
(Soriano, P et al, Cell, 64, 69)
3 (1992); Lowe, C.I. Proc. Natl. Acad. Sci. ,
ScL USA, 90, 4485 (1993); F. , Science
ce and Medicine, 2, 48 (1995)). SH3 domain
In their intracellular target forming a type II polyproline helix of 8-10 residues
(Rickles, RJ, et al., EMB)
OJ. , 13, 5598 (1994); Sparks, A .; B. , J. et al. Bio
l. Chem. , 269, 23853 (1994): Beadle, C .; et
al, Ibid, 269, 24034 (1994); Yu, H .; , Et al
. , Cell, 76, 933 (1994); Feng, S .; , Et al. , S
science 266, 1241 (1994); A. et al.
, Nature, 372, 375 (1994)). Intracellular cell signaling tan
Mediating protein interactions in proteins and proteins containing SH3 domains
Interference with quality signaling would be desirable. For the diversity of SH3 domains
Ligand and substrate were isolated from a phage display library (Rickl
es, R. J. , Et al. , EMBO J .; , 13, 5598 (1994).
Sparks, A .; B. , J. et al. Biol. Chem. , 269, 23853 (
1994); , Et al. , Ibid, 39, 2403
4 (1994)), from a synthetic (L) -amino acid peptide library.
Identification of such sequences is only possible with previously known sequences of preferred ligands (Yu
, H .; , Et al. , Cell, 76, 933 (1994)). in this way,
Equivalent of (D) -amino acid ligand to SH3 domain from synthetic library
Would not be successful without the sequence or structural information of the possible ligand
U.
The L- and D-enantiomers of the chicken c-SRC domain,
Prepared by physical expression and chemical synthesis. Biotinylated synthetic 60 amino acids
The D-SH3 domain is refolded and the known pepti against the SH3 domain
Affinity chromatography with doligand D-amino acid version
(Yu, H., et al., 76, 933 (1994)).
As expected, bacterially expressed L-SH3 is the L-enantiomer of this peptide.
Remained on the affinity column with isomers but with D-enantiomer
Did not remain. This indicates that the interaction between the SH3 domain and its substrate is stereospecific.
Show that
The phage library contains 10-residue peptide sequences at random
NH of pIII protein of ophage fdTwo-Constructed to be expressed at the end
(Scott, JK and Smith, GP, Science,
249,386 (1990)). Immunosuppressant cyclosporine and cancer promote
Many natural bioactive peptides, such as termicrocystin, are cyclic and
The library contains many sequences with properties for disulfide bond formation.
Designed (Smith, GP and Scott, JK, Meth
ods Enzymol. , 217, 228 (1993)). L-SH3 Domain
Screen a phage display library for interacting peptide sequences.
Disulfide-free ports identified by others when used for
Liproline-type sequences were isolated (Yu, H., et al., Cell, 76, 9).
Rickles, R. 33 (1994); J. , Et al. , EMBO J .;
, 13, 5598 (1994); Sparks, A .; B. et al. , J. et al. B
iol. Chem. , 269, 23853 (1994);
, Et al. , Ibid, p. 24034)).
When the same phage display was screened with the D-SH3 domain, L-SH
A series of peptide sequences that did not show an obvious sequence similar to the three binding sequences were isolated.
, Grouped into three classes (Table 1). All of these peptides,
Since it was eluted with the (D) -YGGRELPPLPRF peptide (SEQ ID NO: 2),
Interacted with the substrate binding site of the SH3 domain. Binds to D-SH3 domain
The peptides displayed on these phages contain conserved leucine and glycine
Characterized by a combination of residues and conserved arginine or lysine residues
Attached. In contrast to the L-peptide ligand for the L-SH3 domain (Y
u, H .; , Et al. , Cell, 76, 933 (1994); Rickle.
s, R.S. J. , Et al. , EMBO J .; , 13, 5598 (1994);
Sparks, A .; B. , Et al. , J. et al. Biol. Chem. , 269,
23,853 (1994); , Et al. , Ibid, p
. 24034)), the positively charged residue in the ligand for the D-SH3 domain
The group is located in the middle of the conserved residue range, which means that the form of ligand binding is
Suggests a difference in morphology. In addition, all for the D-SH3 domain
Ligands contain a pair of cysteine residues and interact with the L-SH3 domain
Including properties not observed in L-peptides (Yu, H., et al., Cel.
1, 76, 933 (1994); J. , Et al. , E
MBOJ. , 13, 5598 (1994); Sparks, A .; B. , Et
al. , J. et al. Biol. Chem. , 269, 23853 (1994), Che.
adle, C.I. , Et al. , Ibid. , P. 24034)). Disulfi
Binding, the affinity of these peptides for the D-SH3 domain is
May be increased by reducing the number of cases.
The D-amino acid enantiomer of the peptide expressed by these phage particles
The conformation that interacts with all L-amino acid SH3 domains is standard
And detection methods. As described in Example 2, D-SH3
Pep-, a mirror image of one of the peptides displayed on the phage that binds to the domain
L-SH3 domain synthesized from D-peptide designated D1 and expressed in the bacterium
The interaction with was investigated. (D) -SH3 domain is a group of (L) -SH3 domain
Use an indirect binding assay to demonstrate binding to the
Was.
Binding of the D-peptide in the SH3 domain as described in Example 3.
To determine the site, in the absence and presence of Pep-D1FifteenN-labeled
Heteronuclear magnetic resonance (NMR) experiments were performed using the SH3 domain. Pep-D1
Residues in the SH3 domain that interact with
Amide1H orFifteenIdentified through changes during the N chemical shift.
Ligands isolated through this method will, in all cases,
The function that impairs the activity of the target object is significantly reduced or unaffected. For example
Ligands isolated by the methods described herein are nucleotide-based ligands.
RNase and DNase activities (Ashley, GW, J. Am.
Chem. Soc. , 114, 9731 (1992); Urata, H .; , Et
al. , J. et al. Am. Chem. Soc. , 113, 8174 (1991))
Proteolytic degradation of peptide-based ligands and activation of immune responses
(Gill, TJ et al., Nature, 197, 746 (1963).
Mauer, P .; H. , J. et al. Exp. Med. , 121, 339 (1965).
Borek, F .; , Et al. , Biochem. , J. et al. , 96,577
(1965); Janeway, C .; A. and Sela, M .; , Immun
logic 13, 29 (1967); Ditzis, H .; M. , Et al.
, Proteins, 16, 306 (1993)), or
Not affected.
The approach described here for isolating the non-naturally occurring right-and-left ligand involves this
All Approaches Used to Introduce Only Natural Isomorphic Ligand Isolation
Only for the isolation of oligonucleotide-based ligands
Things. As a result, such "conventional" ligands are naturally occurring enzymes
Affected by decomposition. In contrast, synthetic peptides composed of D-amino acids
Synthesis and screening of a library is technically possible. But
However, many screens can be screened in biologically encoded library systems.
Number of compounds (several orders of magnitude higher than can achieve a synthetic peptide library)
The technique described here, due to both the beneficial effects of the intermediate amplification steps used for the
When combined with, such systems produce excellent results.
In particular, strategies based on synthetic peptides have limitations in peptide solubility and
Assays used (libraries of synthetic combinations and other solution-based protocols)
(For peptide libraries), or based on solid phase by considering volume
With an upper limit of degeneracy determined by the detection limit of any of the libraries.
Second, the intermediate amplification process used for the biologically encoded library system
In situations where background binding is high (if it is the first screeni
If it constitutes an easily detectable part of the total pool of molecules recovered after
Only a specific ligand is identified in a system that does not carry out the amplification process).
Allows identification of gand. Third, phage display and other biologically encoded
The library system that is used is an error-prone PCR or the like.
Allows maturation of affinity by mutation of the encoding DNA. Most
Later, phage libraries were compared to libraries based on synthetic peptides.
, For inserts of significant length. This is a different class of Riga of different size
The short ligand contained within these inserts allows for possible isolation of the
The complexity of the sliding (sliding windows)
Significantly increased).
Interacts with the specific targets described herein, as described in Example 4.
Identification of D-amino acid peptide ligands was biased toward (D) -amino acid peptides and
To provide guidelines for designing libraries based on peptides and peptides
used. The library was then used to isolate new ligands.
The present invention is further illustrated by the following examples, which are not limited to any method.
Does not meanExample 1
Identification of phages that specifically interact with D-amino acid peptides Preparation of L-SH3 domain
The residue numbered system is the full length of the chicken c-SRC protein. Chick
Residues 81-140 of the avian c-SRC were replaced with the plasmid pMMHb (Staley
, J. et al. P. And Kim, P .; S. , Protein Science, 3:18.
22 (1994)) at another Hind III-Bam HI site.
I did it. In this plasmid, the methionine residue is replaced by leucine,
The stain residue is replaced with alanine (Staley, JP and Kim, P. et al.
S. , Protein Science, 3: 1822 (1994)), and
Trp with 9 histidine residues added at the carboxyl terminus of the leader sequence
The protein is expressed as a fusion protein with a modified LE leader sequence. 600n
When the absorbance at m is 0.6, 0.4 mM isopropyl-β-D-thiogalact
Topylanoside (IPTG) (Research Organics) was transformed into E. coli BL21- (DE
3) The plasmid pMMHb-S was added to pLys S cells (Stratagene).
Expression of the fusion protein encoded by RC SH3 was induced. Next to 2 hours guidance process
The cells were then centrifuged to isolate inclusion bodies. Recombinant protein, inclusion bodies, 6
Resuspended in M guanidine-HCl, 0.2 M Tris, pH 8.7 (buffer A)
Ni2+Column (Ni2+-NTA-agarose; Cuiagen)
The product was purified by attaching it to a column. After elution, dialyzed against water and lyophilized
The fusion protein was dissolved in 70% formic acid and cleaved with CNBr (Stanley).
, J. et al. P. And Kim P.S. S. , Protein Science, 3:18.
22 (1994)). The dialyzed and freeze-dried one is then dissolved in buffer A
And Ni2+Purified by chromatography on a column (after cleavage)
In this case, the isolated SH3 domain passes through this column, while
The uncleaved fusion protein and the truncated TrpLE leader sequence are retained).
Perform dialysis (against low ionic strength PBS buffer and finally against water)
And then lyophilized and analyzed by high performance liquid chromatography (HPLC) at neutral pH.
Analysis and laser desorption mass spectrometry (theory is 6686 daltons; measured
The value was 6,683 daltons), confirming the purity and identity of the SH3 domain.Synthesis of all D-Src SH3 domains
All D amino acids SH3 domain, sequence
S-COOH-terminal (SEQ ID NO: 1), residues 81- of the chicken c-SRC protein
140, the ABI 431A peptide synthesizer and the ABI fast mock cycle
(The properties of Fmoc are activated by HBTU and capped with acetic anhydride)
Was synthesized on HMP resin (ABI / Perkin Elmer) using protected
D-amino acids are available from Bachem California, Bachem Bioscience, Adva
Obtained from Sudochemtech and Nova Biochem. D-Ile and D-Thr
As for the side chains, those having a mirror image are used, and the chirality of the side chains is also natural L-
Thr and L-Ile are opposite. After the synthesis is completed, the amino terminal
The ends were modified with NHS-LC-Biotin II (Pierce). After cutting, the pepti
Is freeze-dried and dissolved in 6M guanidine hydrochloride at pH 6.0.
Using a dialysis tube having a molecular weight of 3500 daltons (D) (Spectra / pore),
100 mM NaHPO at pH 6.0FourDialysis against 100 mM NaCl
Was. After dialysis, this is centrifuged for a short time to remove insoluble residues.
Afterwards, the supernatant was dialyzed against 5% acetic acid and lyophilized. This peptide was
A salt solution containing otine and buffered with Tris (50 mM Tris, pH 7.0).
5, 150 mM NaCl) to give a concentration of 3.3 mg / mL. all
The biotin treated, 60 amino acid long (D) -SH3 domain product
And all of the known substrates for the Src SH3 domain are in the (D) form
(D) -YGGRELPPLPRF (SEQ ID NO: 2), which is biotinylated
And immobilized on a streptavidin-agarose column (Pierce).
Purification was carried out by affinity chromatography (Yu, H
. Et al., Cell, 76: 933 (1994)). This peptide is all (L)
All are derivatives of the (L) -peptide that show binding to the SH3 domain
(Yu, H. et al., Cell, 76: 933-945 (1994)), amino powder.
YGG was added to the end to facilitate concentration determination (H. Edelhoch)
, Biochemistry, 6: 1948 (1967)). Similarly, amino powder
The L-peptide with YGG added to the end is useful as an experimental control ligand.
Was for As expected, bacterially expressed (L) -SH3 (chicken)
(Residues 81-140 of c-SRC were expressed) were retained on the (L) -enantiomer.
Although not possible on the (D) -enantiomer of this peptide,
This indicates that the interaction of the SH3 domain with its substrate is stereospecific.
Things.
Chromatographic fractions are collected on a Voyager mass spectrometer (
Laser desorption mass spectrometry by Perceptive Biosystems)
Analyzed. Of expected mass (theoretical 7027 dalton; actual 7
027-7035 daltons) and collect against water for 72
Dialyzed for hours, lyophilized, and dissolved in water to a concentration of 107 μg / mL.
did.Production of phage library
The phage library is a fusion of the amino terminus with the filamentous phage pill protein.
It was designed to randomly express the peptide as a product. Typically, the file
There are 3-5 copies per page particle and weak / medium affinity ligand
It enabled isolation.
(Smith, GP and Scott, JK, Methods Enz.
ymol, 217: 228 (1993)).
With 10 residues inserted randomly between serine or cysteine
(S / C-X)Ten-S / C) (SEQ ID NO: 20) has 85 residues
(Smith, G., "Cloat").
ning in Fuse vectors ", Division of Bi
logical Sciences, University of Miss
ouri (February 10, 1992 edition)).
Insert design is: NHTwo-ADGGAS / CXTen-S / CG-
AGA-PIII (SEQ ID NO: 3).
85 residue oligonucleotide:
Where S is C / G
N is A / T / C / G
(Equimolar mixture)
After purification of the PCR product and cleavage with Bgl I, it was coated with streptavidin.
The end portion was removed using agarose beads (Pierce). Then P
Precipitate the CR product with ethanol and swim on a polyacrylamide gel
Analyzed by motion.
Ligation of random PCR products into Sfi I-cut Fuse5 vector
This library was prepared by the following procedure. After ligation, the reaction mixture
Is extracted with phenol and chloroform, precipitated with ethanol and 10
It was dissolved in mM Tris / 1 mM EDTA (pH 8.0). Then, by
Using an Orad E. coli pulsar and a 0.1 cm cuvette,
Transfer the ligation product to Bio-Rad electrocompetent cells
Was. After one hour of non-restrictive cultivation, the cells are plated on a plate containing tetracycline.
A portion of the transformed cells were placed and the efficiency of the transformation was examined.8Pieces
An initial library of transformants was obtained. The transformation mixture was then diluted,
Culture in 400 mL LB containing μg / mL tetracycline,
The culture was continued for a while. Continuously use the above culture supernatant with polyethylene glycol (PEG)
And precipitated twice to prepare a phage stock. Finally, this phage
Stocks were washed with Tris buffered saline / NaNThreeResuspended in K91
-Titer was determined by infection of kan cells (A21), a total of 2.8 x 1011Trait
Conversion units were obtained. By examining the sequence of individual clones, you can eliminate insertion irregularities.
confirmed. Then 4 × 10TenOf K91-kan cells using the transformed unit
And amplified the library. After 18 hours, precipitation with PEG is repeated three times
To purify the phage, TBS / NaNThree10 mL of amplified phage
Library was obtained (1.2-1012Transformation units / mL). 1) It is a lectin
Concanavalin A (ConA) (Oldenburg, KR et al., Proc.
Natl. Acad. Sci. USA, 89: 5393 (1992); Scot.
t, J. K. 5398; 2) a mouse MHC class I heavy chain
Species mouse monoclonal antibodies; and 3) bacterial Src SH3 domain
By selecting phage that express the insert that interacts with the expression,
I confirmed the quality of the library. All screens show expected results
Was.Screening at ConA
After the third time
Screening of phage library
D-SH3 domain and a series of peptide sequences, these sequences are L-SH3-linked
The phage display does not show clear similarity to the sex sequence
And isolated (see Table 1).
96-well high binding E.E. I. A. / R. I. A. Plate (Costa
-) Of 100 μL of 100 mM NaHCOThree10μg in
Of streptavidin (Pierce) at 4 ° C. overnight. Wash once with water
After cleaning, the wells were treated with 100 μL (10.7 μg) of biotinylated (D) -SH3.
Both were incubated at 20 ° C for 1 hour and dialyzed at 30mg / mL
100 mM NaHCO of bovine serum albumin (BSA)ThreeBlow with solution for 2 hours
And treated again with 100 μL (10.7 μg) of biotinylated (D
) Incubation for 1 hour with -SH3. 5 mM biotin,
Add 8 μL of salt solution (TBS) buffered with squirrel and add ligand for 30 minutes
Blocking of streptavidin not bound to was performed. Then, phosphoric acid
The wells were buffered with a saline solution (PBS) and buffered with 0.1% Tween-20.
Washed twice, 50 μL of TBS / NaNThreePhage stock and 50 μL of T
BS, 0.1% Tween-20, 1 mg / mL BSA and 0.05% NaNThree
And overnight. Then, when the selection procedure comes later
Under conditions of longer incubation times, 200 μL of TBS, 0
. The wells were washed by adding 1% Tween-20, 1 mg / mL BSA six times.
Was. Then, 100 μL of the D-SH3 ligand peptide, the sequence of which was D-YGGRE
LPPLPRF-amide (SEQ ID NO: 2), (715 μM) were added, and
The phage was brought to a final peptide concentration of 700-1000 μM for 5 minutes.
(D) -SH3 bound to the particles was eluted. Phage in this screen
Due to the acid elution, selective binding to D-SH3 coated wells
, Cannot be detected after the fourth selection. This eluate was then used for K91-kan cells.
Used for infection. 100 μL of eluate was added to 100 μL (prepared above)
Gently mix with K91 Terrific Broth cells and incubate at room temperature for 20 minutes.
Was performed. The mixture was then added to 20 mL of LB / 0.2 μg / mL tet
Transferred to Erlenmeyer flask containing lacycline. Shake at 37 ° C for 1 hour
Perform incubation and add tetracycline to a final concentration of 20 μg / mL.
The plate was added to the plate and diluted appropriately, and the plate containing tetracycline (20 μg /
Check the eluate titer by spreading on top of
Incubation was performed. From the supernatant by two PEG precipitations
To isolate the phage stock and determine the yield from the titer.
, And for subsequent rounds of selection. In the fourth selection, the phage were
-Ink in wells coated with SH3 domain or in uncoated wells
And the specificity of capture was determined. Washing conditions and yields at different times
The quantities were as follows:
From these data, 1) the yield was high despite the apparently severe washing conditions.
Because of the increase, phages that bind more strongly are selected later.
2) eluted by incubation with substrate for this domain
For this reason, and more importantly, the fourth round of phage particle recovery
Is at least 20 times higher in the presence of the D-SH3 domain than in the absence (
Yield is higher from plates coated with D-SH3 domains)
It is clear that this binding is specific for the D-SH3 domain.
Was. Numerous phage particles are present in the presence rather than in the absence of the D-SH3 domain.
Held in.
(D) The case where the -SH3 domain was used for screening this library.
In this case, a series of peptides were isolated and divided into three classes. (D) -YGGR
These vectors were eluted with the ELPPLPRF peptide (SEQ ID NO: 2).
All peptides interact with the substrate binding site of the SH3 domain. Surprisingly, all
All peptides interact with a pair of cysteine residues and the (L) -SH3 domain
Have properties that are not observed with certain polyproline peptides. This disulfi
Binding reduces these peptides by reducing the total number of possible conformers.
It seems to increase the affinity of the C-type for the (D) -SH3 domain. Group I and III
A group of peptides are those that can form a salt bridge with the aspartic acid 99 of the SH3 domain.
Src-binding polyproline peptide having at least one residue of luginin
(Feng, S., et al., Science 266:
1241 (1994)).
Conserved residues between the different members of Groups I and III are shown in bold and semi-conserved residues are
Shown by lines. For all members of Groups I and III, the
Note that the conserved residue positions are preserved. (D) -Src SH3
After the fourth to fifth selection for binding to the main, all three groups of inserts are presented
Individual phage clones were analyzed. All clones compared to control wells
At least 150 times, 0.5 μg of streptavidin and 1.3 μg of Sr
c Binds to wells coated with SH3 domain. Low stringency and high
In both stringency screens, after the fourth selection, individual colonies
Was analyzed. Scripts of both high and low stringency
Learning was based on the same initial selection. High stringency and low
The difference between both screens of stringency was due to the
That the concentration of (D) -Src SH3 used is two times lower,
Short incubation time (16 hours to 1 hour) and plate
Long incubation time for 6 washes (low stringency screening)
Leaning: 2nd, 3rd and 4th times, 3 minutes, 5 minutes and 10 minutes each; high stringency
-: 2nd to 4th times, all for 10 minutes incubation).
Phage display using the L-SH3 domain was also evaluated. (L) -SH3 domestic
The phage library (A12) is screened for sequence interactions using
When leaning, the polyproline sequences discovered by others are isolated (
The results were as follows, showing that the presentation worked:
Decoy
After the fourth
GCN4 leucine zipper: short (33 residues) but low probability
c-Src SH-3 domain: 60 residues, binding to peptide
(Type II Poly Pro)
GCN4 Leucine Zipper: Positively synthesized, expected CD after 5th round
+/- No difference in zipper recovery
Test 59 independent clones, +/- zipper
No difference in
Src SH3 domain: Src (L-) SH3 is a substrate in a stereospecific manner
Join to
Src (L-) SH3 was obtained from the library
Select Pro sequence
After a fourth selection using the L-SH3 domain, sequence analysis of a small number of isolates
Clarified the following two peptide sequences: CLARSRLPAIPS
SEQ ID NO: 10) (9 isolates) and SRMSPLVPLRNS (SEQ ID NO: 2)
1) (1 isolate). The sequence of these peptides is the class I of the SH3 domain.
And features consistent with those described for class II ligands (
Analysis of single phage clone
Obtained after 4 rounds of selection to analyze the specificity of this interaction more precisely
Six clones were grown in LB / 20 μg / ml tetracycline. Fa
Particles were isolated from 1.3 ml of supernatant by PEG precipitation and 500 μl TB
Resuspend in S, estimated concentration 6.5 × 10TenTransformation units / ml were obtained. 0.2μ
1 part (about 1.3 × 107TU) is coated as described above,
having a streptavidin of 0.5 instead of 1;
50 μl TB in wells with or without 1.3 μg D-SH3
S / 0.1% Tween incubated in 20/1 mg / ml BSA
. After incubation with the phage, unbound phage was collected at 6 (3 minutes).
150 μl of TBS / 0.1% Tween 20/1 mg / ml BS
Washed with A. The bound phage particles were then treated with 40 μl glycinecin HCl
Elution was performed at 4 ° C. for 10 minutes using pH 2.2 / 1 mg / ml BSA. Eluate
To neutral pH and then drop onto K91 kan cells as described above.
Specified.
After 4 and 5 rounds of selection, individual clones were analyzed. At the next round,
Increased incubation time (between 0, 3, 5, 1 and 5 times, respectively)
0 and 10 minutes time). After four rounds of selection, 29 clones were sequenced.
, Of which only seven correspond to Group III in Table 1. chosen
Phage is not bound to streptavidin or streptavidin-
Composite table formed by streptavidin formed by D-SH3 complex
Use the fifth selection as a matrix to ensure that it is not
Using neutravidin (Pierce)
I went. Sequence analysis of the clones after this fifth selection was performed using the fdSRC-2-
Only the sequence of Ip is shown. Preliminary studies were performed on the parent of the corresponding peptide, Pep-D2.
This suggests that the compatibility is similar to that of Pep-D1. Pep-D1 is fdS
Similar to RC-1 inserted CLSGLRLGLVPC (SEQ ID NO: 16) (Table 1),
Has the COOH-terminal alanine present in all flanking sequences (
See Example 2). Other phage isolates obtained after the four rounds of selection were:
One of the sequences was expressed: CKRFVWRGQALC (SEQ ID NO: 13) (10
Isolate) and CWYLGYWPGQEC (SEQ ID NO: 15) (12 isolates)
Stuff). The beginnings of these sequences are based on the background isolated using various biotinylated ligations.
It is similar to the arrangement of the grounds (Smith, GP and Scott, JK.
, Methods in Enzymol. , 217: 228 (1993)),
Previously monochrome against myohemerythrin
It is similar to the sequence isolated using a null antibody, but
Not similar to recognition motifs (Smith, GP and Scott, JK
. , Science, 249: 386 (1990)). Therefore, this array has S
It is likely to bind some components in systems other than the H3 domain. In fact,
The D-amino acid version of this sequence, as judged by ELISA and NMR experiments,
Cannot bind to L-SH3 domain. Other sequences taken after the four selections begin.
Shows limited similarity to the sequence and has not been investigated further.Example 2
The entire D amino acid Src SH3 domain is the L Src SH3 domain. Join
In one mirror image of a phage displayed peptide that binds to the D-Src SH3 domain
(D) -amino acid peptide showing Pep-D1, (D) -RCLSGLR
Synthesis of LGLVPCA (SEQ ID NO: 11, a representative sequence of group III sequence)
And tested its interaction with the bacterially expressed (L) -SH3 domain.
Pep-D1 is CLSGLRLGLVPC with fdSRC-1 insertion (SEQ ID NO: 1).
6) COOH terminus similar to (Table 1) and present in all flanking sequences
It has alanine. Arginine immediately before the first cysteine residue was replaced with fdS
Observed in the RC-3 sequence (Table 1). NH of secreted and transmembrane proteinsTwo
Presence of arginine and lysine residues close to the ends is negative for protein migration
(Boyd, D. and Beckwith, J., Cell,
62: 1031 (1990)). In addition, the NH of the phage pill fusionTwoEnd
Selection for partial arginine residues was observed (Cunningham,
B. C. et al. , EMBO J .; , 13: 2508 (1994)). Follow
In this clone, the mutation from alanine to arginine was detected in the D-SH3 domain.
Can increase the affinity of the inserted sequence for the peptide and improve the solubility of the peptide.
Therefore, it was included in the synthetic peptide. For affinity measurements, NHTwoEnd
Terminal D-tyrosine was added to the peptide for densitometry (Edelhoch,
H. Biochemistry, 6: 1948 (1967). NHTwoTerminal Chiro
100 mM Tris, pH 8.5, 1 m with and without peptide
Air oxidation at a concentration of g / ml for 48 hours. The oxidized peptide is subjected to reverse phase HPLC.
Gives C18Water-acetonitrile gradient in column and 0.1% trifluoroacetic acid
And purified using The identity of the product was confirmed by laser desorption mass spectrometry.
Reduced form of Pep-D1 shows no detectable binding activity in this assay (
Kd>> 800 μM), which indicates that disulfide formation is required for effective binding.
Is shown. Compete for affinity of Pep-D1 for L-SH3 domain
Determined by a competitive enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). 96 Welp
One well of the rate was coated with 5 μg of L-SH3 domain (Scott
, J. et al. K. And Smith, G .; P. , Science, 249: 386 (1
990); Smith, G .; P. And Scott, J. et al. K. , Methods
in Enzymol. , 217: 228 (1993)). Well is BSA
Blocked, L-SH3-linked insertion CLARSRLPAIPS (SEQ ID NO: 1)
Phage expressing 0 mM NaOH in the presence of increasing amounts of competitor peptides.
HPOFourPH 7.2, 15 mM NaCl, 1 mg / ml BSA, 0.05
% NaNThree, And 0.1% Tween 20.
Phage binding was with rabbit M13 antibody (Stratagene)
Phosphatase-labeled goat antibody against rabbits and rabbits (Pierce)
Quantified using a fresh solution of p-nitrophenol phosphate as substrate
. 410 nm absorbance was measured using a Dynatech microtiter plate reader.
Were determined. L-peptide ligand YGGRELPPLPRF amide (SEQ ID NO:
2) and the D-peptide ligand Pep-D1 YRCLSGLRLGLVPC
A (SEQ ID NO: 22) in the presence and absence of 25 mM dithiothreitol
A titration curve (three-point method) was obtained in the presence. KdThe relative values for were obtained as described above.
(Minor, DL, Jr. and Kim, PS, Nature, 36.
7: 660 (1994)). L-peptide YGGRELPPLPRF-amide (
K in SEQ ID NO: 2)dTryptophan fluorescence spectroscopy directly to 6.0 μM
Determined by The peptide solution was diluted with 15 mM NaCl and 10 mM NaHP.
OFourWas titrated into a 1 μM SH3 solution in pH 7.2. Tryptophan fluorescence
Induction by excitation at 295 nm (5 nm slit width), Hitachi F-450
Emission was measured at 339 nm (10 nm slit width) using a 0 fluorescence spectrometer. Solution
The separation constant was determined by Scatchard analysis.
Lubredoxin (45 amino acids) and human immunodeficiency virus (HIV) pro
The synthesis of both (D) -enantiomer forms of thease (99 amino acids) is by Del Mi
Iton, R .; C. , Et al. , Science, 256: 1445 (19
92); Petsko, G .; A. , Ibid, 256: 1403 (1992);
Zawadzke, L .; E. FIG. And Berg, J .; M. , J. et al. Am. Chem.
Soc. , 114: 4002 (1992); Zawadzke, L .; E. FIG. and
Berg, J.M. M. , Proteins, 16: 301 (1993)).
Most proteins due to size limitations on the prospects of successful chemical synthesis.
The synthesis of the full (D) -enantiomer form of white matter is not possible. However,
Both intracellular and extracellular proteins are often autonomous domains of less than 100 amino acids.
See). This size range is compatible with mobile solid phase peptide synthesis technology and chemistry.
Of unprotected protein fragments within the scope of recent advances
The ligation strategy promises to synthesize even larger protein domains
ing. Therefore, resources for interesting proteins (eg, multi-domain proteins)
Isolation of Gand was performed using its constituent domains as described herein for the SH3 domain.
It may be achieved through synthesis and screening of one of the main.Example 3
Determination of D-peptide binding site in SH3 domain
Heterogeneous nuclear magnetic resonance (NMR) experiments were performed using this D-peptidic protein in the SH3 domain.
To determine the binding site of Pep-D1 in the presence and absence of Pep-D1FifteenN-
Performed on labeled SH3 domains. SH3 interacting with Pep-D1
Residues in the domain are converted to amides upon addition of the D-peptide ligand.1H
OrFifteenIdentified through changes in N chemical shifts.
Ligand-binding portion of SH3 domain for its natural L-amino acid ligand
The position consists of three pockets, both of which form a relatively shallow groove on one side of the molecule (
).
Pocket A is aspartic acid99And tryptophan118Formed by the side chains of
To provide the converted arginine residue, and pocket B and pocket C
Hydrophobic surface adapted to aliphatic and proline residues in SH3 ligand
To form (
).
Uniform (≧Three95%)FifteenThe N-labeled SH3 domain isFifteenNHFour)TwoSOFour
E. coli harboring plasmid pMMHb-SRC SH3 in M9 medium supplemented with
Obtained by growing (99.7%FifteenN; Isotec, Miamisb
urge, Ohio). Until the cells reach an absorbance of 0.6 at 600 nm, the cells are treated with 0.4
Induction was performed for 4 hours with mM IPTG. Protein as described for unlabeled material
Was purified. Spectra on Bruker AMX 500 MHz NMR spectrometer
collected. The resonance budget is determined using standard methods (
(Yu, H. et al., FEBS LETT., 324: 8).
7 (1993)). Peptide Pep-D1 was treated with 10 mM phosphate, pH 6.0.
During 0Fifteen1.5: 1 (peptide: protein) in solution containing N-labeled SH3 domain
White matter) at 298 K; heteronucleic acid single quantum binding (HSQC) spec.
Ktor (Bodenhausen, G. and Rubin, DJ, Chem.
. Phys. Lett. , 69: 185 (1980).
Compared.10.04 p. p. m. Greater than
IsFifteen0.17 p. p. m. Greater chemical shift differences
There was no resonance. However, many resonances decrease in intensity and
Or the complex was completely absent in the HSQC spectrum. Ligand-f
HSQ, which significantly reduced Pep-D1 binding compared to the Lie spectrum
Residues with the intensity of the C resonance were identified in the following way: For individual peaks,
Determine the percentage of peak intensity in the absence and presence of the peptide and place it on a logarithmic scale.
Changed. The distribution obtained around the median is significantly skewed to the left. Media
That contain more than 90% of the residues with a higher percentage than the median
Applied to residues with chemical shift. A lower percentage of residues than the median and this window
Only those not included in were considered to be significantly perturbed (these criteria
Therefore, only residues with a proportion reduced below 0.65 of the median are significant.
Perturbation). These residues are residues 94, 97, 112, 115,
117, 119, 120, 131, 132 and 135, tryptophan119of
Indole resonance and asparagine113And asparagine135The side chain amide of
Including. 95, 96, 98, 99, 100, 118 and 134 resonances and birds
Putphan118Was not present in the presence of the ligand. L
-Control experiment using peptide YGGRELPLPLPRF amide (SEQ ID NO: 2)
Is1In the H dimensionThree0.1 p. p. m. i or more, orFifteenN dime
In the regionThree0.5p. p. m. 17 resonances shifted so far
(Residues 87, 89, 90, 92, 96, 98, 99, 100, 109, 111
, 114, 116, 119, 121, 131, 132 and 135;
Fan119Indole resonance and asparagine113And asparagine135Side of
Chain amide). The five resonances (95, 97, 117, 118 and 134) are complex
Was not present in the HSQC spectrum. Residues that interact with Pep-D1
In order to confirm the approach chosen to determine
-Obtained using the peptide YGGRELPPLPRF amide (SEQ ID NO: 2)
Applied to the spectrum. Using this approach, interaction with this peptide
No new residues to use were identified. Proline133On the chemical shift of
In this type of experiment, the effect of the matching peptide, which forms the pocket B part,
Could not be observed.
Binding of Pep-D1 results in a pocket A formation similar to fragments of adjacent residues.
A perturbation of the chemical shift of the group results (FIG. 2C). Also, most of these residues are L
-These chemical shifts change with respect to the binding of the peptide (Fig. 2B). Poke
A represents the arginine residue in the L-amino acid ligand in the D-peptide.
Arginine residues or lysines converted in a manner that is an analog to group recognition
May interact with residues. Both L- and D-amino acid ligands and
Site interactions explain the observed competition for binding of these two ligands
I do.
Pep-D1 is contacted by a polyproline-type ligand for the SH3 domain
It is clear that it only occupies the portion of the binding site that is performed (FIG. 3). pocket
B and the residues forming the pocket C portion (tyrosine90And tyrosine92),Also
Is the residue adjacent to this pocket (valine87And leucine89) Of Pep-D1
Perturbs the bond (FIGS. 2 and 3). Mutation analysis was performed on L-amino acid ligands.
Suggest that interactions at these sites are required for high affinity binding (
Feng, S.M. et al. , Science, 266: 1241 (1994).
. Thus, a high affinity D-peptide inhibitor is further added along the groove to the SH3 domain.
Of an analog of Pep-D1 or Pep-D2 (Table 1) that expands into pocket C of
By design or choice, it could potentially be obtained.Example 4
D-amino acid peptides for designing highly enriched libraries Use of ligand
Random synthetic libraries provide high affinity ligands for a given target.
It does not cover enough structural space to always allow isolation. More likely
Some strategies tend to favor structural components that are known to interact with interesting targets.
The use of a library. In particular, use the strategies described herein.
D-amino acid peptide sequences that interact with a given target
-Oriented (D) -Amino acid peptide and peptide-based library design
Guidelines. These prone libraries are:
Used for the isolation of new ligands. For example, for the SH3 domain
The class (D) -amino acid peptide ligand (Example 2) is an SH3-binding peptide.
(D) -Amino acid peptides-Basic
Useful for designing libraries. Such a library is an SH3 domain
Useful for identifying peptides that bind to the SH3 domain
Tend to have a certain percentage of peptides that are known to
Is particularly useful in (L) -all SH3 peptides that interact with the amino acid peptide
The main was examined for binding to ligands having similar structural components. In addition, SH3
A synthetic library based on the structure of the (D) -amino acid ligand for the domain
, Rich in ligands for other SH3 domains. (D) for SH3 domain
Libraries that tend to be based on the structure of amino acid ligands,
Useful for isolating ligands to the main.
For example, as shown below, binding to the (D) -SH3 domain
Based on the amino acid sequences of the three classes of peptides described in Example 2,
Configure the library to be used. About 80% of the D-amino acid peptides in the library
About 20% of the library has D-amino acid peptides with converted amino acid residues
Chemical peptide of D-amino acid so that the amino acid has no converted amino acid residues.
Prepare the library.
Therefore, a general structure known to bind to the (D) -SH3 domain
Libraries that are quite prone (eg, 80%) for peptides with peptides
Lee has an inverted structure and binds to other SH3 domains (eg, humans)
Can be used to isolate other D-amino acid peptides. Furthermore, conversion
Amino acid residues are changed (eg, from 20% of the D-amino acid peptide) and
D-amino, such as binding to an SH3 domain of
The acid peptide can be isolated.Example 5
Mirror Image Selection of Enantiomeric DNA Vasopressin Inhibitors
Vasopressin was prepared using a conventional solid phase peptide synthesis method.
In the first step to produce an antagonist of the peptide hormone L-vasopressin
Single-stranded DNA (ssDNAs) that binds to synthetic D-vasopressin (DVP)
In vitro selection was used to isolate. 1016Different 96-mers (96
-Mers) was synthesized on a DNA synthesizer. The molecule in each pool is 60
A central region with a random sequence site of
I was in contact. Molecules in this starting pool that bind to DVP are identified by affinity chromatography.
Concentrated by torography. Biotinylated to streptavidin agarose
An affinity resin was prepared by coupling DVP. ssDN
The A pool was radiolabeled, denatured, reconstituted in physiological buffer and passed through the resin
. After extensive washing of the column, one molar excess of DV was added to molecules that bind to DVP.
The column was eluted with P. Negative strand "primer-terminator", ie
Central segment of non-nucleotide material that blocks further extension of the positive strand
The elution pool was amplified by PCR using the oligonucleotide having
).
Such PCR produces a substantial size difference between the two product strands,
Facilitates gel purification of the ssDNA pool. This affinity chromatography
The combination of PCR and PCR constituted one cycle of selective amplification.
After 13 selection amplification cycles, the pool was cloned. 56
Analysis of the loan showed only two different sequences, 96.2 and 96.4. Correct
Each sequence of ssDNA binds to DVP, and both form very similar secondary structures
Have the potential to Affinity chromatography studies of a series of deletion mutations
One that was found to bind to DVP rather than the sequence, 69.1, was identified.
This aptamer is converted to DVP resin by L-vasopressin.
Is not eluted.
96.2
96.4
69.1
D-Vasopressin aptamer. A sequence fragment that is split into two prototype aptamers
Locks are shown in uppercase. Defined array cells that touch the random array region
Segment is shown in bold. La separated by the two arrays in the final pool
Segments from random sequence sites are outlined. 69.1 Aptamer
Is a 96.4 deficient derivative.
The information needed to complete the selective reflection technique has been described above. Enantio-
The synthesis of the 69.1 sequence using deoxyribose phosphoramidite gives a natural
Aptamer that binds to vasopressin but is less susceptible to nuclease degradation
You. However, prior to synthesizing such aptamers, a reduction based on the 69.1 sequence was required.
It is possible to perform a second selection experiment starting with the duplicate sequence set. this
This makes it possible to isolate sequence variants that bind to DVP with high affinity.
You. The data from this second selection is a reliable secondary guide to further deletion experiments.
A final DVP aptamer that also provides a structural model and is smaller in size and more active
-Get. This nuclease-resistant aptamer is combined with a ligand in vitro.
And tested as an antagonist of vasopressin in vivo
.Equivalent
Those skilled in the art will recognize, by mere routine experimentation, the invention described herein.
Many equivalents to a particular embodiment can be recognized or confirmed.
Would. Such equivalents fall within the scope of the following claims.
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フロントページの続き
(31)優先権主張番号 60/001,067
(32)優先日 1995年7月11日
(33)優先権主張国 米国(US)
(31)優先権主張番号 08/627,497
(32)優先日 1996年3月28日
(33)優先権主張国 米国(US)
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L
U,MC,NL,PT,SE),CA,JP,US
(72)発明者 キム,ピーター エス.
アメリカ合衆国 マサチューセッツ
02173 レキシントン,ミドルバイ ロー
ド 4────────────────────────────────────────────────── ───
Continuation of front page
(31) Priority claim number 60 / 001,067
(32) Priority Date July 11, 1995
(33) Priority country United States (US)
(31) Priority claim number 08 / 627,497
(32) Priority date March 28, 1996
(33) Priority country United States (US)
(81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE,
DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, L
U, MC, NL, PT, SE), CA, JP, US
(72) Inventor Kim, Peter S.
United States Massachusetts
02173 Lexington, Middle By Law
C4