JPH0278700A - 蛋白質修飾物 - Google Patents

蛋白質修飾物

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JPH0278700A
JPH0278700A JP63227468A JP22746888A JPH0278700A JP H0278700 A JPH0278700 A JP H0278700A JP 63227468 A JP63227468 A JP 63227468A JP 22746888 A JP22746888 A JP 22746888A JP H0278700 A JPH0278700 A JP H0278700A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はハブテン抗体作成に用いるハブテン(低分子量
抗原)の担体として、或いは種々の免疫分析に用いる多
価化したハブテン抗原作成用担体として用いられる蛋白
質修飾物またはポリペプチド修飾物に関するものである
(発明の背景) 薬剤などの低分子量化合物を抗原(Ag)とする抗体(
Ab)の作成は、これら低分子量抗原(ハブテン)又は
その類縁体をBSA (牛血清アルブミン)などの蛋白
質担体に結合した複合体を免疫動物に免疫して行なって
いる。担体蛋白質のハブテン結合部位には蛋白質に存在
する官能基のうちアミノ基またはカルボキシル基が考え
られるが、結合反応が容易なことから従来は主としてア
ミノ基にハブテンを結合していた。
しかし、ハブテンは蛋白質担体のアミノ基金てに結合す
るわけではなく、ハブテン未結合のアミン基が多く存在
する領域は、蛋白質本来の立体構造を保持しているので
、蛋白質本来の抗原決定基(Ag”)として働く。従っ
て、ハブテン担持蛋白質で免疫して得た血清中には担体
蛋白質自体に対応する抗体(Ab”)も生成することに
なる。
このため得られたハブテン抗血清(Ab)は、予め担体
自体(Ag”)で吸収する必要がしばしばあった。
又このような不都合は同じハブテン蛋白質複合体をいわ
ゆる受身凝集に用いた場合にも生じつる。受身凝集とは
、モノエピトープなハブテン(Ag)を複数個、担体に
担持させて、見かけ上多価の抗原として抗原・抗体結合
をさせマトリックス凝集を起させるものである。すなわ
ち、複数のハブテン抗原(Ag)を担持する担体と、抗
ハプテン抗体(Ab)とを接触させ、抗原抗体マトリッ
クスを形成させる。その形成量は濁度変化から検出する
。このとき1価の遊離ハブテン抗原が共存すると、マト
リックス形成は阻害され濁度低下が観察される。この濁
度低下から遊離ハブテン抗原すなわち測定試料中の抗原
の量を定量することができる。この場合にも、担体自体
(Ag”)の抗体(Ab”)が有れば、このAg” −
Ab”を介したマトリックス形成即ち凝集が生じる。
従ってここで使用する抗ハブテン抗体(Ab)は予め担
体自体(Ag”)で吸収するか、免疫時に使用した担体
(Ag”)とは別の担体にハブテン(Ag)を結合した
複合体を受身凝集反応系に供する必要がある。
このような不都合をなくすため蛋白質担体のアミノ基を
全てハブテンでブロックし、蛋白質を事実上完全変性さ
せる方法も考えられるが、その実現はきわめて困難であ
るし、また実現できるとしても多量のハブテンが必要と
なり、ハブテンが微量しかない場合にはこのような方法
がとれないという不都合もあった。
一方、ハブテンが微量しかない場合や、溶媒への溶解度
が低くて低濃度のハブテン溶液しか使用できない場合な
どには、担体蛋白質にハブテンを充分導入できず、その
結果得られる抗体力価も十分なものとはならないという
問題がある。従って、担体上のハブテン導入部位を出来
るだけ多(して、ハブテン導入効率の高い担体とするこ
とが望ましい。
(発明の目的) 本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、担
体自体のアミノ基をほぼ完全に修飾、変性し、免疫時に
担体自体の抗体を生成することがなく、受身凝集に用い
る場合にも抗ハブテン抗体(Ab)を予めハブテン担持
担体自体(Ag“)で吸収する必要がなく同じ担体でハ
ブテンを担持できる蛋白質修飾物を提供することを第1
の目的とする。
また担体自体の抗体を実質的に生成することがないばか
りか、ハブテン導入効率も高い蛋白質修飾物を提供する
ことを第2の重要な目的とする。
(発明の構成) 本発明のこのような第1の目的は、構造式で表わされる
ことを特徴とする蛋白質修飾物、または構造式 で表わされることを特徴とする蛋白質修飾物により達成
される。
ここで蛋白質修飾物における蛋白質にはポリペプチドも
包含され、式中、 Proは蛋白質またはポリペプチド; Xは脱離可能なアミノ保護基: Yは置換または非置換のメチレン基: ZはSまたはO原子; Rは置換または非置換の炭素数2〜15のアルキル基、
アリール基またはアラルキル基;mは1〜8の整数であ
り、 rは非修飾状態のProの有するアミノ基の数を上限と
する整数、 tは整数lから非修飾状態のProの有するカルボキシ
ル基数を上限とする数の間の整数である。
また本発明の第2の目的は、構造式 %式%) で表わされることを特徴とする蛋白質修飾物、または構
造式; で表わされることを特徴とする蛋白質修飾物により達成
される。
式中、Proは蛋白質またはポリペプチド:Xは脱離可
能なアミノ保護基: Yは置換または非置換のメチレン基: ZはSまたはO原子; Rは置換または非置換の炭素数2〜15のアルキル基、
アリール基またはアラルキル基;mは1〜8の整数であ
り、 rは非修飾状態のProの有するアミノ基の数を上限と
する整数、 hは整数1からpを上限とする整数、 tは整数lから非修飾状態のProの有するカルボキシ
ル基数を上限とする数の間の整数である。
すなわち本発明は、蛋白質(又はポリペプチド)のアミ
ノ基を可逆的に脱離可能な保護基でブロックする一方、
カルボキシル基をジアミンでアミド化して新たなアミノ
基を導入したもので、この導入アミノ基にハブテンを結
合させるようにしたものである。さらにアミノ保護基を
離脱させることにより、蛋白質のアミノ基を再生し、こ
の再生アミノ基と導入アミノ基との双方にハブテンが結
合できるようにしてハブテンの導入効率が向上させたも
のである。
蛋白質としては例えばBSA(牛血清アルブミン)、K
LH(キーホール・リンベツド・ヘモシアニン)、Ig
G、フェリチンなどを用いることができ、また天然或い
は合成ポリペプチドなども担体として用いることができ
る。
担体蛋白質のアミノ基をブロックする保護基Xとしては
以下のようなものが挙げられる。
−Go−0−R Sow−R −Go−3−R 5−R −Go−Y−Z−R CHO −Co−CF。
CH2−(Ca Hs ) −CH−(Cs  Hs )* −C−(Cm  Ha )  s (但し、Rは置換または非置換の炭素数2〜15のアル
キル基、アリール基またはアラルキル基:Yは置換また
は非置換のメチレン基; ZはSまたはO原子; である)、以下具体例を挙げる。
−Go−0−R(ウレタン型アミノ保護基);アルキル
オキシカルボニル基(アルコキシカルボニル基)、アリ
ールオキシカルボニル基やアラルキルオキシカルボニル
基等のいわゆるウレタン型アミノ保護基としては、例え
ば、 t−ブトキシカルボニル(Boc)基、インブチルオキ
シカルボニル基、 ベンジルオキシカルボニル(Z)基、 パラメトキシベンジルオキシカルボニル基、t−アミル
オキシカルボニル基、 d−イソボルニルオキシカルボニル基 アダマンチルオキシカルボニル基 などがある。またこれらは一部置換されたものでもよく
、例えばパラ位にハロゲン、ニトロ基、メトキシ基など
を導入した置換ベンジルオキシカルボニル基などがある
−5o2−R(スルホニル型); SOx <ΣCH。
で表わされるトルエンスルホニル(Tosyl )基が
ある。
−Co−5−R: フェニルチオオキシカルボニル基 ベンジルチオオキシカルボニル基、 ブチルチオオキシカルボニル基、 −3−R(チオ型): 0−ニトロフェニルスルフェニル基 o、p−ジニトロフェニルスルフェニル基−CO−Y−
Z−R型; (Yは置換または非置換のメチレン基;ZはSまたは0
原子) −Co−CH,−0−CCH。
アセトアセチル基 −Co−CH2−0−Cs Hs −NO2オルトフェ
ノキシアセチル基 CH。
Co−COC:a  Hs  −NO2CH。
その他には −CH0ホルミル基 −CO−C,F、  トリフロオロアセチル基−GHz
 −(Ca Ha )    ベンジル基C)l  (
C6Ha )z   ジベンジル基C(CaHs)s トリフェニルメチル(トリチル)基 −C=CH−R。
等がある。
以上のアミノ保護基はいずれもアミン基のN原子と一重
結合を介してブロックするものであるが、アミノ基(−
NH,)を −N=CH−R のようにブロックしてN原子と二重結合を形成してもよ
い。
これらアミノ保護基の導入や、その脱離も公知方法に従
って行なうことができる0例えばウレタン型アミノ保護
基の場合はイソシアナート法、アジドホルメート法、混
合カルボナート法、ハロホルメート法などでアミノ基を
プロ、ツクすることができる。またアミノ保護基の脱離
の方法としては、接触還元、Na−NHa処理、酸処理
(例えば、臭化水素、トリフルオロ酢酸、フッ化水素な
ど)、アルカリ処理、電気分解、光分解などがある。
以上のアミノ保護基、その導入方法及び脱離方法は、 「ペプチド合成」 (泉屋他著、丸善、1975年)「
ペプチド合成の基礎と実験」 (泉屋他著、丸善、1985年) 「生化学実験講座1.タンパク質の化学■」(日本生化
学会編、東京化学同人、、 1977年)などに詳細に
記載されたペプチド合成における公知技術を使用するこ
とができる。
このようにして導入されるアミノ保護基Xの数のrは非
修飾状態の蛋白質Proの有するアミン基の数pと同じ
か少ない整数である。
担体蛋白質のカルボキシル基なアミド化するジアミンは
炭素数1〜8のジアミンが好ましく、この範囲のジアミ
ンを用いることにより得られる蛋白質修飾物の水溶性を
確保できる。またジアミンの炭素数を選択して、担体と
ハブテンとの間の長さ(スペーサ長)を調節することが
できる。このようなジアミンのとしては、例えばメチレ
ンジアミン、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン
が好ましい。なおジアミンの代わりとしてトリアミンも
同様な目的に使用することができる。
ジアミンにより蛋白質に新たに導入されるアミノ基の数
tは少くとも1で、天然状態(すなわちアミド化する以
前の状態)の蛋白質Proの有するカルボキシル基数S
を最大とする0通常のハブテン蛋白質複合体の導入量が
通常10分子/担体以上好ましくは20分子/担体以上
であることを考慮すれば、導入アミノ基数は通常10以
上であり、好ましくは20以上である。
従って前述のアミノ保護基Xをほぼ完全に脱離すれば、
蛋白質修飾物上のアミノ基の数は、非修飾蛋白質に比べ
通常10以上、好ましくは20以上多くなり、ハブテン
の導入効率が高くなることになる。
また蛋白質やポリペプチドのように高分子量分子は、ア
ミノ保護基によるブロックにより3次構造が変化すると
、たとえ保護基を除去しても元の高次構造には戻らず変
性したままである。非修飾状態で生じるような担体自体
の抗体を実質的に生じることがなくなる。
次に本発明の蛋白質修飾物の製造方法について説明する
第1図のフローチャート図に示すように、まず蛋白質の
アミノ基を温和な条件下で脱離可能な保護基でブロック
する(ステップ1)、ウレタン型アミノ保護基の場合は
、通常弱アルカリ性下でアミノ基に対し数倍モル量の保
護化剤を使用することにより、アミノ基をほぼ完全にブ
ロックすることができる。
次にカルボキシル基をジアミンでアミド化する(ステッ
プ2)、ジアミンはmの数に応じてメチレンジアミン、
エチレンジアミン、トリメチレンジアミン等を用いる0
反応に際しては蛋白質の力′   ルボキシル基を予め
カルボジイミドを活性化して、これを大過剰量の(分子
内架橋と分子間架橋が実質的に生じない程度の過剰量の
)ジアミンに添加して行なう、 なお蛋白質由来のアミ
ノ基はステップ1で殆どブロックされているから、この
ステップ2でのカルボキシル基活性化の際に担体の分子
内、分子間架橋が生じることはない、もしステップlを
行なわないでステップ2を行なえば、分子間架橋により
担体は重合して不均一な修飾物となる。また水に対する
溶解度も一般に大きく減少するからハブテン導入の反応
が困難になるという不都合もある。この点、本発明によ
れば担体の分子内、分子間架橋が無いので、均一で、ま
た水溶性の良好な担体用蛋白質修飾物を得ることができ
る。
こうして得られた蛋白質修飾物では、蛋白質由来のアミ
ノ基の殆どがブロックされており、新たに導入されたジ
アミン由来のアミノ基だけが蛋白質に存在する。
この導入アミノ基に対しハブテンをそのカルボキシル基
を介して結合させれば、ハブテン担持担体が得られ、免
疫動物への免疫に用いることができる(ステップ4)、
この時必ずしも導入アミノ基の全てにハブテンが結合す
る訳ではないので、ハブテン導入数iは導入アミノ基数
tよりも少ない、但し通常は約10以上である。
一方、前述のアミノ保護基Xを温和な条件下で可逆的に
脱離させる(ステップ3)と、得られた蛋白質修飾物に
は再生されたアミノ基とステップ2で導入された導入ア
ミノ基との双方が存在することになる。ステップ1.2
でのアミノ基の保護・脱離が理想的に行なわれれば、再
生アミノ基の数りは非修飾蛋白質本来のアミノ基pとほ
ぼ同数まで回復するから、蛋白質修飾物には非修飾の場
合に比較しておよそカルボキシル基に導入されたアミノ
基の数tだけ多くのアミノ基が存在することになる。従
ってハブテンの導入反応点は最大限の増加して効率的に
ハブテンを導入することができ、高力価の抗体産生に適
したハブテン担体コンジュゲートを得ることができる(
ステップ5)。
この場合でもアミノ基の全てにハブテンが結合するわけ
ではなく、再生・導入アミノ基に結合するハブテン数j
およびkはそれぞれ再生アミノ基数りや導入アミノ基数
tよりも少ないが、非修飾蛋白質やステップ2で得られ
る蛋白質本来のアミノ基をブロックした担体を用いる場
合よりもアミノ基の総数(hat)は多くなるから、ハ
ブテン導入効率は高いものとなる。免疫に必要なハブテ
ン導入数は通常は10以上/担体分子であるといわれて
いるが、本発明のようにハブテン結合部位を最大限にし
た蛋白質修飾物では、容易にその数を超えることができ
る。
また本発明による蛋白質修飾物を受身凝集による複数の
ハブテン抗原(Ag)を担持する担体として用いれば、
蛋白質がステップlの修飾反応により充分変性し元の蛋
白質に対する抗原性を失っているため、複数の抗ハブテ
ン抗体(Ab)を担持する担体と接触させても、その抗
体(Ab)は担体自体(Ag”)とは結合しない、従っ
て用いる抗血清(Ab)を予め担体自体(Ag”)で吸
収する必要もなく、またここで用いた担体以外の担体を
用いる必要もない。
このことはステップ3でアミノ基を再生した場合でも同
様である。すなわち低分子量ペプチドではアミノ保護基
の離脱により完全に元の構造の戻ることができるが、蛋
白質やポリペプチドのような高分子量分子では、アミノ
保護基によるブロックにより3次構造が一度変化すると
、たとえ保護基を除去しても元の高次構造には戻らずに
変性したままである。従って再生アミノ基をハブテン導
入点として用いても、非修飾状態で生じるような担体自
体の抗体を実質的に生じることがない。
(発明の効果) 以上のように第1の発明は、蛋白質のアミノ基を脱離可
能な保護基でブロックする一方、カルボキシル基をジア
ミンでアミド化して新たなアミノ基を導入した。このた
め、蛋白質由来のアミノ基を消失或いは少なくして蛋白
質の変性度を高めることができ、担体蛋白質自体の抗体
(Ab”)を実質的に生成することがない。
従ってハブテンが微量の場合でも効率的に抗体(Ab)
を作製することができる。
また受身凝集に用いる場合にも抗ハブテン抗体(Ab)
を予め担体自体(Ag”)で吸収する必要がない、また
免疫時と同じ担体で多価ハブテン抗原複合体を作成でき
る。
また第2の発明は、−度ブロックしたアミノ基を再生し
て、再生アミノ基と導入アミノ基の双方のハブテンを結
合できるようにしたので、非修飾蛋白質よりもハブテン
結合部位が多くなり、ハブテン導入効率が高い、従って
微量のハブテンでも効率的に抗体(Ab)を作製するこ
とができる。
またアミノ基保護のため一度修飾されているので変性度
が高く、担体自体の抗体(Ab”)を実質的に生成する
こともない。
(実施例) 以下実施例により説明する。
1:Boc  BSAの 1 BSAのアミノ基を混合カルボナート法によりt−ブト
キシカルボニル(Boc)化してブロックした。
BSA (シグマ社製)Igを、100m1の50mM
燐酸緩衝液(pH9)に溶かし、これにトリエチルアミ
ン0.6mlを加え、さらにt−ブチル(4,6−シメ
チルビリミジルー2−チオール)カルボナート(アルド
リッチ社製)の2%ジオキサン溶液50m1を滴下混合
した。室温下で終夜撹拌反応した後、水100m1を加
えて反応を停止した。未反応のカルボナートを酢酸エチ
ルで抽出・除去した後、水層を流水に対し透析して脱塩
した。凍結乾燥後のBoc化BSAの収量は1.08g
であった0反応後の残存アミノ基の数をフルオレサミン
(fluorescamine ; F ・ホフマン・
う・ロシュ社製)で定量したところ、反応前BSAの0
.1%以下であった。
2:Boc  BSAへのアミノ ゛ Boc化BSAのカルボキシル基とエチレンジアミンと
を縮合させて新たなアミノ基を導入した。
実施例1で調製したBoc化BSA1gを50m1の5
0mM燐酸緩衝液(pH8)に溶かし、これに水溶性カ
ルボジイミド(l−エチル−3−(3−ジメチルアミノ
プロピル)−カルボジイミド)の5%水溶液5mlを水
冷下、滴下混合して、Boc化BSAのカルボキシル基
を活性化した0本液を、50m1の1Mエチレンジアミ
ン水溶液(pH8)に水冷下撹拌しながら滴下・混合し
反応させた。室温に戻して1時間反応させた後、反応液
を流水に対して透析・脱塩し、その後凍結乾燥した。得
られた標品の導入アミノ基の量をフルオレサミンで定量
したところ、B5Al分子当り約60分子の新しいアミ
ノ基(エチレンジアミン由来)が導入されたことが分か
った。
3:BSA  11  へのハブテン、士A びl−カ
ルポキシブチルーフェノバルビクールをハブテンとして
BSA修飾物に結合させた。
実施例2で得たBSA修飾物100mgを10m1の5
0mM)リス塩酸緩衝液(pH9)に溶解した。一方、
1−カルポキシプチルーフエノバルビクール100mg
をジメチルスルホキシド5mlに溶かし、これに1,1
倍当量のトリエチルアミン及び1.1倍当量のインブチ
ルクロロ蟻酸を加え混合酸無水物を形成して活性化した
。この混合酸無水物溶液を上記BSA修飾物溶液に添加
し反応させた。4℃で30分、さらに室温下で1時間反
応させた後、反応液を流水に対し透析して脱塩した。凍
結乾燥後の標品について、フエノバルビクール導入量を
紫外吸収スペクトル(280nmおよび300nmの2
11長で測定)より定量した。導入量はB5Al分子当
り43モルという高値であった。
得られたハブテン担持BSAを常法に従い家兎に免疫し
たところ、高力価の抗フェノバルビタール血清が得られ
た。
4:BSA  i  のアミノ b基の 負実施例2で
得たBSA修飾物5 ’OOm gを50m1の臭化水
素/氷酢酸に溶解し、室温下20分間反応させた0反応
後、溶媒を減圧留去した後、100m1の水を加え、こ
れを流水透析して脱塩し、その後凍結乾燥した。得られ
た標品は約440mgであった。フルオレサミン用いて
アミノ基を定量したところB5Al分子当り約120分
子のアミノ基が検出され、実施例2での値約60との差
から、12O−60m60個のアミノ基が再生されたこ
とがわかった。
実施例4で得られたアミノ基を再生したB5Al00m
gに、実施例3と同様の方法で、1−カルポキシブチル
ーフエノバルビタールを結合させた。B5Al分子当り
のフエノバルビタール導入量は65モルとアミノ基再生
前の担体への導入量(実施例2:43モル)の値より高
値を示していた。
得られたハブテン担持BSAを家兎に免疫したところ、
高力価の抗フェノバルビタール血清が得られた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による蛋白質修飾物の製造方法及び使用
方法を説明するフローチャート図である。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)構造式; ▲数式、化学式、表等があります▼ (但し式中、Proは蛋白質またはポリペプチド;Xは
    脱離可能なアミノ保護基; mは1〜8の整数であり、 rは非修飾状態のProの有するアミノ基の数を上限と
    する整数、 tは整数1から非修飾状態のProの有するカルボキシ
    ル基数を上限とする数の間の整数である) で表わされることを特徴とする蛋白質修飾物。
  2. (2)前記アミノ保護基Xが以下の構造式から選ばれた
    ものであることを特徴とする請求項1記載の蛋白質修飾
    物。 −CO−O−R −SO_2−R −CO−S−R −S−R ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ −CHO −CO−CF_3 −CH_2−(C_6H_5) −CH−(C_6H_5)_2 −C−(C_6H_5)_3 (但し、Rは置換または非置換の炭素数2〜15のアル
    キル基、アリール基またはアラルキル基である)
  3. (3)構造式; ▲数式、化学式、表等があります▼ (但し式中、Proは蛋白質またはポリペプチド;Yは
    置換または非置換のメチレン基;ZはSまたはO原子; Rは置換または非置換の炭素数2〜15のアルキル基、
    アリール基またはアラルキル基;mは1〜8の整数であ
    り、 rは非修飾状態のProの有するアミノ基の数を上限と
    する整数、 tは整数1から非修飾状態のProの有するカルボキシ
    ル基数を上限とする数の間の整数である) で表わされることを特徴とする蛋白質修飾物。
  4. (4)構造式; ▲数式、化学式、表等があります▼ (但し式中、Proは蛋白質またはポリペプチド;Xは
    脱離可能なアミノ保護基; mは1〜8の整数であり、 rは非修飾状態のProの有するアミノ基の数を上限と
    する整数、 hは整数1からpを上限とする整数、 tは整数1から非修飾状態のProの有するカルボキシ
    ル基数を上限とする数の間の整数である) で表わされることを特徴とする蛋白質修飾物。
  5. (5)前記アミノ保護基Xが以下の構造式から選ばれた
    ものであることを特徴とする請求項4記載の蛋白質修飾
    物。 −CO−O−R −SO_2−R −CO−S−R −S−R ▲数式、化学式、表等があります▼ ▲数式、化学式、表等があります▼ −CHO −Co−CF、 −CH_2−(C_6H_5) −CH−(C_6H_5)_2 −C−(C_6H_5)_3 (但し、Rは置換または非置換の炭素数2〜15のアル
    キル基、アリール基またはアラルキル基である)
  6. (6)構造式; ▲数式、化学式、表等があります▼ (但し式中、Proは蛋白質またはポリペプチド;Yは
    置換または非置換のメチレン基;ZはsまSはO原子; Rは置換または非置換の炭素数2〜15のアルキル基、
    アリール基またはアラルキル基;mは1〜8の整数であ
    り、 rは非修飾状態のProの有するアミノ基の数を上限と
    する整数、 hは整数1からpを上限とする整数、 tは整数1から非修飾状態のProの有するカルボキシ
    ル基数を上限とする数の間の整数である) で表わされることを特徴とする蛋白質修飾物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS60233554A (ja) * 1983-12-30 1985-11-20 サントル ナシオナル ド ラ ルシエルシユ シア−ンテイフイク(セ エヌ エ−ル エス) ハプテン基を特異的に認識しうる新規な抗体、その製造方法及び応用、並びに該抗体を製造するための新規な抗原

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