JPH08501213A - カチオン性ペプチド及びその製造方法 - Google Patents
カチオン性ペプチド及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
カチオン性ペプチド及びポリカチオン性抗菌性ペプチドの組換え産生法。
Description
【発明の詳細な説明】
カチオン性ペプチド及びその製造方法
発明の背景
1.発明の分野
本発明は、組換えベクター系に関し、より具体的には、これら系をカチオン性
ペプチドの産生に用いることに関する。
2.関連技術の説明
緑膿菌内のポリカチオン性抗生物質の働きのメカニズムを説明するため、1981
年に自己促進取り込み(self-promoted uptake)説が初めて提案された。この説に
よれば、ポリカチオンは、二価カチオンが隣接するリポポリサッカライド分子を
架橋しているグラム陰性菌の外膜上の部位と相互作用する。これら部位に対する
それらの高い親和性のために、ポリカチオンはこの二価カチオンを追い出し、こ
のポリカチオンがその二価カチオンよりも嵩高いことから、外膜内に構造的動揺
をもたらす。これら動揺は、β−ラクタム系抗生物質ニトロセフィン(nitrocefi
n)、真核性非特異性防衛タンパク質ライソザイムの如き化合物及び疎水性物質へ
の外膜透過性の増加をもたらす。類推して、この経路を通る分子がそれら自身の
取り込みを促進することが提案されている。
グラム陰性菌の外膜は、抗生物質及び宿主防衛分子がこの細菌細胞内のそれら
の標的に接近するのを制限する半透過性分子“ふるい”であることが明確に証明
された。従って、自己促進取り込み系に接近するカチオン及びポリカチオンは、
この外膜透過バリヤーと相互作用してそれを破壊するそれらの能力によって、抗
生
物質及び宿主防衛分子に対するグラム陰性病原菌の感受性を増加することができ
る。ハンコック(Hancock)とウォン(Wong)は、かかる化合物の広範囲のものがこ
の透過バリヤーに打ち勝つことを証明し、それらを記載するのに“透過剤(perme
abilizer)”という名称を造り出した(ハンコックとウォン,Antimicrob.Agents
Chemother.,26:48,1984)。自己促進取り込み及び透過剤は緑膿菌について初
めて記載されたが、今日では種々のグラム陰性菌について記載されている。
ここ十年、昆虫及びヒトを含む多くの動物中の非特異性防衛分子が記載されて
いる。これら分子の1サブセットは、次の特徴を共通して有する:(a)それらは
通常15〜35アミノ酸長の小さなペプチドである、(b)それらは4又はそれ以
上の正に荷電したリシン又はアルギニンのいずれかのアミノ酸残基を含有する、
そして(c)それらはそれらが由来する生物中に非常に豊富に見出される。これら
分子の幾つかが単離され、アミノ酸配列が決定され特許文献中に記載されている
(例えば、セクロピン(cecropin)類:WO8900199、WO8805826
、WO8604356、WO8805826;デフェンシン類:EP19335
1、EP85250、EP162161、US4659692、WO89112
91)。しかしながら、これらペプチドはその宿主種から限られた量しか単離す
ることができない。例えば、ソーヤー(Sawyer)ら(Infect.Immun.56:693,1988
)は、100〜200mgのウサギ好中球デフェンシン1及び2を、109個の活
性化腹膜好中球又はリポポリサッカライド誘発肺胞マクロファージ(即ち、動物
の全身に存在する数)から単離した。
ヒトデフェンシンの遺伝子がクローン化されて配列決定されたが、未だにうま
く発現できたことが証明されていない。更に、ペプチド合成技術を用いるこれら
ペプチドの合成では、限られた量のペプチドしか合成されず、スケールアップし
たり又は多くの変異体ペプチドを産生させなければならない場合には費用がかか
る。また、アミノ酸合成技術を用いる15N及び13C標識アミノ酸の特異的取り込
みなしでは構造分析が困難であるが、これは費用がかかり過ぎてできない。
従って、小さなカチオン性ペプチド、特にポリカチオン性ポリペプチドを商業
的に実施可能な量で製造する方法が必要とされる。この発明は、大腸菌及び黄色
ブドウ球菌内で組換えDNA法を用いるそのような方法を開示することによって
そのような必要性を扱うものである。この方法は、これらポリカチオン性ペプチ
ドが細菌性プロテアーゼ分解を受け易いという難しさのために、本発明までは細
菌内で達成されたことがなかった。
発明の要旨
この発明は、カチオン性ペプチドとアニオン性ペプチドから構成される融合ペ
プチドを組換え法で産生させることによってカチオン性ペプチドを製造する新規
な方法を提供する。好ましくは、この融合ペプチドを後で開裂してカチオン性ペ
プチドを解放することができ、このカチオン性ペプチドを精製することができる
。天然物からの多数のポリカチオン性ペプチド構造体が報告され、外膜透過剤と
して作用することが証明されるか又は仮定されている。本発明の方法により製造
されるカチオン性ペプチドを古典的
な抗生物質と共働的に用いて、グラム陰性菌に対する抗生物質活性における主要
な制限因子の1つである外膜透過バリヤーを破ることができる。かかる透過剤は
、非常に広い範囲のアミノ酸配列、鎖長、及び予測3次元構造を見せる。本発明
までは、細菌内で意味ある量のポリカチオン性ペプチドの産生を可能にする一般
的方法が記載されたことはなかった。
もう1つの態様においては、本発明は、選択されたセクロピン配列とメリチン
配列間の追加の修飾を有する融合体である新規なカチオン性ペプチドを提供する
。この新規なペプチドは、これまでに記載されたカチオン性ペプチドに比較して
高い抗菌活性を有する。
図面の簡単な説明
図1は、本発明で用いられるプラスミドの概略図である。A,pGST−ペプ
チド;B,pPA−ペプチド;C,pEZZ−ペプチド;D,pOprF−ペプ
チド。
図2は、融合タンパク質ベクターに用いられる構築体の概略図である。
図3は、ヒト好中球ペプチド−1(HNP−1)、セクロピンA/メリチンハ
イブリッドペプチド(CEME)及び(CEMA)のアミノ酸配列を示す。正に
荷電したアミノ酸を太字にしてある。
図4は、CEMEで処理した緑膿菌についての死滅曲線を示す。
図5は、ポリミキシンB(Px)、CEME、CEMA、又はメリチンで処理
した緑膿菌についてのライソザイム溶菌アッセイ
を示す。
図6は、ポリミキシンB(Px)、CEME、CEMA、又はメリチンで処理
したE.クロアカエ(E.cloacae)についてのライソザイム溶菌アッセイを示す。
図7は、ポリミキシンB(Px)、CEME、CEMA、又はメリチンでの処
理後の緑膿菌における1−N−フェニルナフチルアミン(NPN)取り込みを示
す。
図8は、ポリミキシンB(Px)、CEME、CEMA、又はメリチンでの処
理後のE.クロアカエにおける1−N−フェニルナフチルアミン(NPN)取り
込みを示す。
図9は、ポリミキシンB(Px)、ゲンタマイシン(Gm)、CEME、CE
MA、又はメリチンによる緑膿菌リポポリサッカライド(LPS)へのダンシル
ポリミキシン(DPx)結合の阻害を示す。
図10は、図9に示した結果の二重逆数プロットである。
図11は、Px、Gm、CEME、CEMA、又はメリチン存在下の無傷緑膿
菌細胞へのDPxの阻害を示す。
図12は、図11に示した結果の二重逆数プロットである。
発明の詳細な説明
この発明の方法は、アニオン性ペプチド及びカチオン性ペプチドを含む融合タ
ンパク質の製造方法を提供する。初めに、アニオン性キャリヤーペプチドをコー
ドするアミノ末端配列がないか又はシグナル配列コーディング領域若しくはプレ
プロデフェンシンコーディング領域(即ち、それぞれ細菌又は真核生物内への輸
送
をもたらす領域)だけがある発現ベクター内にカチオン性ペプチドをコードする
配列を入れても、細胞質内に測定できるレベルのmRNAが存在するにも拘らず
ペプチドは認められなかった。この知見は、幾つかの細胞質内メカニズムが、ど
うもmRNAの翻訳を妨害するか又はその翻訳産物を分解しているのではないか
ということを示唆した。この問題は、本発明において、安定化が起こって細菌性
プロテアーゼによる分解が避けられるようにアニオン性キャリヤーペプチドをカ
チオン性ペプチドに融合させることによって解決された。
ここで用いる場合“カチオン性ペプチド”という用語は、約5〜約50アミノ
酸長、好ましくは約15〜約35アミノ酸長のアミノ酸の配列のことをいう。9
.0より大きいpKaを有する十分に正に荷電したアミノ酸を有する場合、その
ペプチドは“カチオン性”である。典型的には、カチオン性ペプチドのアミノ酸
残基の少なくとも4つ、例えば、リシン又はアルギニンが正に荷電することがで
きる。“正に荷電する”とは、pH7.0で正味正電荷を有するアミノ酸残基の
側鎖のことをいう。本発明に従って組換え法で産生させることができる、天然に
存在するカチオン性ペプチドの例には、デフェンシン類、マガイニン(magainin)
類、メリチン、及びセクロピン類、並びにそれらの類縁体が含まれる。
本発明の方法によれば、融合ペプチドは、発現ベクター内に存在するヌクレオ
チド配列によりコードされる“キャリヤーペプチド”を含む。この“キャリヤー
ペプチド”は、好ましくは融合ペプチド配列のアミノ末端の端に位置している。
このキャリヤーペプチドは、カチオン性ペプチドに付随している正電荷に打ち勝
て
るほど十分にアニオン性である。その結果として、この融合ペプチドは、本質的
に中性か又は負でさえある正味電荷を有する。このアニオン性キャリヤーペプチ
ドは、天然に存在するタンパク質から誘導しても完全に人工のものであってもよ
い。機能的には、このキャリヤーペプチドは、カチオン性ペプチドを安定化して
細菌性プロテアーゼからそれを保護する。
本発明の方法のキャリヤーペプチドは、更に、融合ペプチドを封入体、周縁質
、外膜、又は好ましくは外部環境に輸送するように機能することができる。本発
明に従って用いることができるキャリヤーペプチドのカテゴリーには、アニオン
性プレプロペプチド及びアニオン性外膜ペプチドが含まれる。具体的には、本発
明のキャリヤーペプチドには、グルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GST
)(スミス(Smith)ら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,83:8703(1986))、黄色ブ
ドウ球菌からのプロテインA(ニルソン(Nilsson)ら,EMBO 4:1075(1985))、プ
ロテインAの2つの合成IgG−結合ドメイン(ZZ)(レーベンアドラー Low
enadler)ら,Gene,58:87,1987)及び緑膿菌からの外膜プロテインF(デュッ
ヘン(Duchene)ら,J.Bacteriol.,170:155,1988)が含まれるがこれらに限定さ
れない。本発明は、これらペプチドのキャリヤーとしての用途に限定されない。
ここに記載したキャリヤーとして類似の特性を有する他のものは、当業者に知ら
れているか又は不当な実験を重ねることなしに容易に確認できる。
本発明の微生物発現ポリペプチドの単離及び精製のための技術は、例えば、分
取クロマトグラフィー分離法、及びモノクローナ
ル又はポリクローナル抗体の使用を包含するものの如き免疫学的分離法のような
、あらゆる従来の手段によることができる。グルタチオン−S−トランスフェラ
ーゼ(GST)をキャリヤータンパク質として用いると、グルタチオンアガロー
スアフィニティカラムで精製できる。プロテインA又は黄色ブドウ球菌からのZ
Zドメインのいずれかをキャリヤータンパク質として用いると、例えば、IgG
−セファロースアフィニティカラムを用いて1工程の精製をすることができる。
緑膿菌外膜プロテインFのN−末端の半分であるpOprF−ペプチドを用いる
のが有利である。というのは、それは外膜試料中に見出される突出したタンパク
質バンドであり、従って簡単に精製もできるからである。また、この融合ペプチ
ドを、融合ペプチドのカチオン性ペプチド部分と特異的に反応する試薬を用いる
ことによって単離することができる。これら系列に沿って、カチオン性ペプチド
中に存在するエピトープに結合するモノクローナル抗体を、例えば、標準的な固
相アフィニティ精製法を用いることによって利用してもよい。
本発明の1態様においては、シグナル配列が発現ベクター内に含まれ、具体的
にはキャリヤータンパク質のN−末端の端に隣接して位置する。このシグナル配
列は、融合タンパク質が膜の方に向けられるようにする。このシグナル配列は、
通常、約16から約29アミノ酸のリーダーからなり、2又は3の極性残基で始
まって高含有量の疎水性アミノ酸が続く。そこには他に検出できる既知配列の保
存はない。本発明において例として用いられるベクターは、スタフィロコッカス
属のプロテインAシグナル配列又は緑膿菌内のOprFシグナル配列を用いるが
、融合タンパク質の
細胞膜までの輸送手段を提供する他のシグナル配列が本発明の方法を実施するの
に等しく有効であろう。かかるシグナル配列は、当業者に知られている。
本発明によれば、本発明の方法に用いるベクター内に“スペーサーDNA配列
”を含ませるのが有利であり得る。ここで用いる場合“スペーサーDNA配列”
とは、融合ペプチドベクターの、キャリヤーペプチドDNA配列とカチオン性ペ
プチドDNA配列との間に位置するあらゆるDNA配列のことをいう。特定の理
論に拘束されることを欲しないが、翻訳に際してこのスペーサーDNA配列が“
ちょうつがい様”領域を造り、これが、アニオン性キャリヤーペプチドの負に荷
電した残基と、本題のカチオン性ペプチドの正に荷電した残基とが相互作用し、
それによって正電荷効果及びタンパク質分解酵素による分解の如き関連する障害
現象を阻害するのを可能にすると考えられる。
安定性に加えて、スペーサーDNA配列は、融合ペプチドの合成後にそのペプ
チドからキャリヤーペプチドを切り離すための部位を提供することができる。例
えば、かかるスペーサーDNA配列には、因子Xaプロテアーゼの開裂配列の如
きプロテアーゼ開裂配列、メチオニン、トリプトファン及びグルタミン酸コドン
配列、並びにプレプロデフェンシン配列が含まれるがこれらに限定されない。因
子Xaは、因子Xaプロテアーゼ開裂配列におけるタンパク質分解性開裂に用い
られ、臭化シアン処理による化学的開裂は、メチオニン又は関連コドンのところ
でこのペプチドを解放する。加えて、この融合産物は、トリプトファン(o−ヨ
ードソ安息香酸による開裂)又はグルタミン酸(スタフィロコッカス
属プロテアーゼによる開裂)のコドンの挿入によって開裂することができる。か
かるスペーサーDNA配列の挿入は、機能性カチオン性ペプチドの産生の要件で
はないが、特定の配列はこの融合ペプチドの安定性を高めるであろう。プレプロ
デフェンシン配列は負に荷電している。従って、負に荷電したペプチドをコード
する他のDNA配列をスペーサーDNA配列として用いて融合ペプチドを安定化
し、かつ、細菌性タンパク質分解の如き分解事象を阻止できるとすると、それは
本発明の範囲内と考えられる。プレプロデフェンシンアミノ末端配列の如きスペ
ーサーDNA配列は、宿主細胞膜の外側に融合ペプチドを輸送するのにも有効で
ある。
本発明においては、カチオン性配列を組換え“発現ベクター”内に挿入しても
よい。“発現ベクター”という用語は、カチオン性遺伝子配列の挿入又は取り込
みによって操作されたプラスミド、ウィルス又は当該技術分野で知られている他
のビヒクルのことをいう。本発明のかかる発現ベクターは、好ましくは、宿主内
に挿入された遺伝子配列の効率的な転写を容易にするプロモーター配列を含有す
るプラスミドである。この発現ベクターは、典型的には、複製起点、プロモータ
ー、並びにその形質転換細胞の表現型選択を可能にする特有の遺伝子を含有する
。例えば、本発明の融合ペプチドの発現は、酵素β−ガラクトシダーゼを作るこ
とによってラクトース利用を媒介するラクトース又はlacオペロンを含む大腸
菌染色体DNAの制御下に置かれてもよい。このlac制御系はIPTGによっ
て誘発され得る。プラスミドをlaclqレプレッサー遺伝子を含有するように
構築することができ、そうすればIPTGを添加するまではlacプロモーター
を抑制
することができる。当該技術分野で知られている他のプロモーター系には、ペニ
シリナーゼ、λ−プロモーター類、プロテインAプロモーター、及びトリプトフ
ァンプロモーター系が含まれる。これらは最も一般的に用いられるが、誘導性及
び構成的なものの両方の他の微生物プロモーターをも用いることができる。この
ベクターは、宿主細胞と適合性の種から誘導されるレプリコン部位及び制御配列
を含有する。加えて、このベクターは、形質転換細胞内に表現型選択をもたらす
ことができる特有の遺伝子を有していてもよい。例えば、ペニシリナーゼ遺伝子
は、このペニシリナーゼ遺伝子を有するベクターを含有する形質転換細胞にアン
ピシリン耐性を付与する。
組換えDNAでの宿主細胞の形質転換は、当業者に周知の従来技術により行う
ことができる。例えば、宿主が大腸菌の如き原核性のものである場合は、DNA
を取り込めるコンピテント細胞を指数増殖させてから当該技術分野で周知の操作
を用いるCaCl2法により処理した後に採取された細胞から調製することがで
きる。また、MgCl2又はRbClも使用できるであろう。
従来の化学的形質転換方法に加えて、エレクトロポレーション又はマイクロイ
ンジェクションの如き物理的手段により、本発明のプラスミドベクターを宿主細
胞に導入してもよい。エレクトロポレーションは、高圧電流インパルスによりベ
クターの送り込みを可能にするもので、宿主の原形質膜に細孔を生じさせるもの
であって、当該技術分野で周知の方法に従って行われる。更に、当該技術分野で
周知の方法を用いる原形質融合により、クローン化したDNAを宿主内に導入す
ることができる。
カチオン性ペプチドをコードするDNA配列は、適当な宿主細胞内へのDNA
送り込みによりin vivo で発現することができる。本発明の“宿主細胞”は、
そこでベクターが増殖してそのDNAを発現できるものである。この用語は、本
題宿主細胞のあらゆる子孫も包含する。全ての子孫が親細胞と必ずしも同一では
ないということが理解される。というのは、複製の間に突然変異が起こり得るか
らである。しかしながら、上の用語が用いられるときはかかる子孫が含まれる。
本発明の好ましい宿主細胞には大腸菌、黄色ブドウ球菌及び緑膿菌が含まれるが
、発現ベクターが複製起点を含有しておりその宿主内での発現を可能にしている
限り、当該技術分野で知られている他のグラム陰性菌及びグラム陽性菌も用いる
ことができる。
本発明の方法に従って用いられるカチオン性ペプチドDNA配列は、生物から
単離しても研究室で合成してもよい。興味の対象であるカチオン性ペプチドをコ
ードする特有のDNA配列は、1)ゲノミックDNAからの二本鎖DNA配列の
単離; 2)興味の対象であるカチオン性ペプチドに必要なコドンを供給するD
NA配列の化学的合成;及び3)ドナー細胞から単離したmRNAの逆転写によ
る二本鎖DNA配列のin vitro合成によって得ることができる。この最後の場合
には、mRNAに相補的な一般にcDNAと言われる二本鎖DNAが最終的に形
成される。
所期ペプチド産物のアミノ酸残基の全縁配列が分かっているときは、DNA配
列の合成が選り抜きの方法であることが多い。本発明においては、DNA配列の
合成は、細菌宿主によってより認識されそうなコドンが加わることを可能にし、
それによって翻訳
の困難性なしに高いレベルの発現を可能にするという利点を有している。加えて
、天然カチオン性ペプチドをコードするもの、その変異体、又は合成ペプチドを
含む殆どあらゆるペプチドを合成することができる。
所期のペプチドの全縁配列が不明であるときは、DNA配列の直接合成はでき
ないので、選り抜きの方法はcDNA配列の形成である。興味の対象であるcD
NA配列を単離する標準的操作には、高いレベルの遺伝子発現を有するドナー細
胞内に豊富にあるmRNAの逆転写から誘導したcDNAライブラリーを含有す
るプラスミド又はファージの形成がある。ポリメラーゼ連鎖反応技術と組み合わ
せて用いれば、僅かな発現産物でもクローン化することができる。カチオン性ペ
プチドのアミノ酸配列の相当な部分が分かっている場合には、標的DNA内に推
定上存在する配列と二重構造になる標識一本鎖若しくは二本鎖DNA又はRNA
プローブ配列を作成して、一本鎖型に変性されたcDNAのクローン化複製体上
で行われるDNA/DNAハイブリダイゼーション操作に用いてもよい(ジェイ
(Jay)ら,Nuc.Acid Res.,11:2325,1983)。
本発明は、配列番号:24を含む単離ペプチド及びその保存的変異体も提供す
る。このペプチド、つまりCEMAは、セクロピンの最初の18アミノ酸とメリ
チンの最後の8アミノ酸を含有する。CEMAは、CEMEのカルボキシ末端ア
ミノ酸配列を更に2つのリシン残基を含むように変えることによって変異させた
ものである。意外にも、この修飾が、多くの細菌種に対して2倍向上した抗生物
質活性、並びに細菌外膜を透過してリポポリサッカ
ライド(LPS)に結合する相当に増進した能力を有する配列を生み出した。一
方、他の正に荷電したアミノ酸を、それらの電荷がpH7.0で正である限りは
、リシンと置換することができるかも知れない。
本発明のペプチドの一次アミノ酸配列に重要でない修飾をすると、ここに記載
した特有のペプチドと比較して実質的に等しい活性を有するペプチドをもたらす
ことができる。かかる修飾は、部位特異的突然変異誘発によるような故意のもの
であっても自発的なものであってもよい。これら修飾によって生成する全てのペ
プチドは、もとのペプチドの生物活性が依然として存在する限りここに含まれる
。更に、1又は2以上のアミノ酸の欠失も、その生物活性を大きく変化させるこ
とのない生成分子の構造の修飾をもたらすことができる。これにより、やはり有
用性を有するであろうより小さな活性分子を開発することができる。例えば、こ
の特有のペプチドの生物活性に要求されないであろうアミノ又はカルボキシ末端
アミノ酸を除去することができる。
本発明のペプチドには、ここに具体的に例示したペプチドの保存的変種である
ペプチドが含まれる。ここで用いる“保存的変種”という用語は、生物学的に類
似した別の残基によるアミノ酸残基の置換体を表す。保存的変種の例には、イソ
ロイシン、バリン、ロイシン又はメチオニンの如き1つの疎水性残基の別の残基
との置換体、又はアルギニンのリシンとの、グルタミン酸のアスパラギン酸との
、若しくはグルタミンのアスパラギンとの置換体の如き、1つの極性残基の別の
残基との置換体、及びそれらに類したものが含まれる。“保存的変種”という用
語には、未置換親
アミノ酸の代わりに置換アミノ酸を用いたものも含まれる。但し、この置換ポリ
ペプチドに対して生じた抗体が、その未置換ポリペプチドにも免疫反応すること
を条件とする。
本発明は、本発明のペプチドをコードするポリヌクレオチドも提供する。ここ
で用いる場合“ポリヌクレオチド”という用語は、デオキシリボヌクレオチド又
はリボヌクレオチドのポリマーのことをいい、分離したフラグメントの形態にあ
っても大きな構築体の成分としてであってもよい。本発明のペプチドをコードす
るDNAは、cDNAフラグメントから組み立てても組換え転写装置内で発現で
きる合成遺伝子を供給するオリゴヌクレオチドから組み立ててもよい。本発明の
ポリヌクレオチド配列には、DNA、RNA及びcDNA配列が含まれる。ポリ
ヌクレオチド配列はその遺伝子コードから推定できるものであるが、コードの縮
重を考慮しなければならない。本発明のポリヌクレオチドには、遺伝子コードの
結果としての縮重物である配列が含まれる。
本発明は、細菌を阻害有効量の本発明のCEMAペプチドに接触させることを
含む細菌の増殖を阻害する方法も提供する。“接触させる”という用語は、細菌
をCEMAに曝した結果、CEMAが細菌を阻害し、死滅させ、又は溶菌し、エ
ンドトキシン(LPS)に結合し、又はグラム陰性菌外膜を透過することが効果
的にできることをいう。接触は、例えば、ペプチドに対する細菌の感受性を試験
するためにCEMAを細菌培養物に添加する invitroのものであってもよい。
接触は、例えば、敗血症性ショックの如き細菌性障害を有する被験者にCEMA
を投与する invivoのものであってもよい。“阻害”又は“阻害有効量”とは、
鎮菌(bacteriastatic)作用又は殺菌作用を生ずるのに要求されるCEMAの量の
ことをいう。阻害され得る細菌の例には、大腸菌、緑膿菌、E.クロアカエ、S
.タイフィムリウム(typhimurium)及び黄色ブドウ球菌が含まれる。細菌の増殖
を阻害するこの方法は、併用療法又は共働的治療用に抗生物質の添加を更に含ん
でもよい。投与される適切な抗生物質は、典型的には、細菌がグラム陰性である
かグラム陽性であるかというような細菌の感受性に依存するであろうが、当業者
により容易に決められるであろう。
本発明のペプチドは、注射により又は時間をかけて徐々に注入することにより
非経口で投与することができる。このペプチドは、静脈内、腹腔内、筋肉内、皮
下、洞内、又は経皮的に投与することができる。このペプチドの送達の好ましい
方法には、マイクロスフェア又はプロテイノイド内への被包、肺へのエアゾール
送達による経口投与、又はイオン導入若しくは経皮的エレクトロポレーションに
よる経皮投与が含まれる。他の投与方法は、当業者に知られているであろう。
本発明のペプチドの非経口投与用製剤には、滅菌した水性又は非水性の溶液剤
、懸濁剤、及び乳剤が含まれる。非水性溶剤の例は、プロピレングリコール、ポ
リエチレングリコール、オリーブ油の如き植物油、及びオレイン酸エチルの如き
注射可能な有機エステルである。水性キャリヤーには、食塩水及び緩衝媒質を含
む水、アルコール/水性の溶液、乳濁液又は懸濁液が含まれる。非経口用賦形剤
には、塩化ナトリウム溶液、リンガーのデキストロース、デキストロース及び塩
化ナトリウム、乳酸加リンガー液、
又は固定油が含まれる。静脈内用賦形剤には、流体及び栄養補液、電解質補液(
例えば、リンガーのデキストロースを主成分としたもの)、及びそれらに類した
ものが含まれる。保存剤及び他の添加剤、例えば、抗菌剤、抗酸化剤、キレート
剤、及び不活性ガス、及びそれらに類したものの如きものが存在してもよい。
以下の実施例は、本発明を説明することを意図したものであって本発明を限定
することを意図したものではない。それらは使用し得るもののうち典型的なもの
であるが、当業者に知られている他の操作を代わりに用いてもよい。実施例1 pGST−ペプチドプラスミドの構築
このプラスミドは、pGEX−3X(スミスら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA
,83:8703(1986))から組換えDNA技術を用いて誘導した。因子X開裂部位及
びグルタチオン−S−トランスフェラーゼ遺伝子の一部を含むpGEX−3Xか
らの500bpBcII−BamHIフラグメントを単離した。このフラグメント
を、エリコンプ・セモサイヤー (Ericomp themocyier)中で、このフラグメント
の両末端のプライマーを用いて、35サイクルのPCR(94℃で1分間、50
℃で1分間、72℃で1分間)に付した。この末端において用いたBamHIで
開裂したプライマーは、突き出た5’末端を有し、これに、PCR反応後にSp
hI、HindIII及びEcoRI制限部位を付加した。このSphI部位は、
因子X開裂部位に対して平坦(flush)であった。得られたPCRフラグメントを
クレノウフラグメントを用いて平滑末端
にして、安定なコピーを得るためにpTZ18UのSmaI部位内に連結した。
BcII及びEcoRIを用いてこのフラグメントをpTZ18Uから切り出し、
EcoRI及び部分的にBcIIで切断したpGEX−3X内に連結した。得られ
たプラスミド、つまりpGEX−KPは、これでpGEX−3X中のBamHI
−SmaI−EcoRIに変えてSphI−HindIII−EcoRI多クロー
ニング部位を有した。GST−ペプチド遺伝子のクローニング及び発現
CEME(表1,A,B)、CEMA(表1,V,W)及びHNP−1をコー
ドする合成DNA(表1,C〜H)をオーバーラップオリゴヌクレオチドとして
合成し、pGEX−KP内にアニーリングして連結した。HNP−1はヒト好中
球ペプチド1であり、CEMEは昆虫デフェンシンセロピン(ceropin)Aとハチ
毒液ペプチド、つまりメリチンの部分から作った融合ペプチドであり、CEMA
はカルボキシ末端の端に追加の2つのリシン残基を有するCEMEの変異体であ
る(図3)。しかしながら、これら遺伝子は完全合成したものであるので、CE
ME及びHNP−1の殆どあらゆるペプチド配列又は変異体を組み入れることが
できる(図2)。陽性クローンをスロット細胞溶解(slot lysis)ゲル電気泳動に
よって同定し、そしてアプライド・バイオシステムズ自動DNA配列分析装置で
、プライマーとして合成オリゴヌクレオチド(表1,T〜U)を用いてDNA配
列決定するこによって確認した。この組換えベクターを含有する株を融合タンパ
ク質発現について試験した。簡単に説明すると、細胞をルリア肉汁
中でOD600=1.0まで増殖させた。IPTGを0.2mMまで添加して発現
を誘発した。未誘発及び誘発細胞のサンプルを展開緩衝液中に再懸濁してSDS
ポリアクリルアミドゲル電気泳動に付したところ、この融合タンパク質が全細胞
タンパク質の15%も占めることが明らかになった。HNP−1の場合には、得
られた融合タンパク質は、タンパク質分解のために不安定であった。合成プレプ
ロデフェンシンコーディングDNAカセットを含めたことが、この融合タンパク
質をタンパク質分解に対して安定にした。GST−ペプチドタンパク質の精製及び開裂
融合タンパク質の産生を誘発した細胞を採取し、フレンチ圧力セル(1054.5 kg
/cm2 (15000 psi))に通すことによって細胞溶解した。その溶解産物を3000
×gでの遠心分離によって分画したところ、融合タンパク質は沈殿物(封入体と
して)にも上澄み液にも見出された。可溶性上澄み液画分中に見出されたものに
ついては、融合タンパク質をグルタチオン−アガロース又はグルタチオン−セフ
ァロースビーズ(硫黄結合,シグマ)とインキュベートした。これらビーズは融
合タンパク質と結合し、そして数倍の容量の緩衝液で洗浄して未結合タンパク質
を除いた。次いで、この結合融合タンパク質を完全に回収するために0.5%S
DSで溶離した。図5は、典型的な単離操作の結果を示す。SDS分離は、CH
Cl3−MeOH(2:1)抽出又はタンパク質のエタノール沈降によって行い
、その後凍結乾燥を行った。不溶性沈殿物画分中に見出されたものについては、
タンパク質を3%オクチル−ポリオキシエチレン(O−POE)で抽出して封入
体試料中
の主要な不純種である膜タンパク質を除去することにより単離した。検出可能な
レベルの全ての膜タンパク質をO−POEで可溶化すると、比較的純粋な封入体
のサンプルが残る。このサンプルを8M尿素で抽出して封入体を可溶化した後、
尿素を透析によって除去する。この段階で、本発明者らは、因子Xaプロテアー
ゼ開裂を用いてペプチドの解放を試みたが、これは極端に非効率的であることが
分かった。従って、合成メチオニン残基コドンをポリカチオン性ペプチド配列の
すぐ隣に入れて、化学的開裂ができるようにした。この場合には、封入体試料を
O−POEで抽出した後に、その封入体を70%ギ酸中に直接可溶化した。融合
タンパク質からポリカチオン性ペプチドを解放するためにCNBrをこれに添加
した。本発明の最終的なものでは、このメチオニン残基が常に存在する。
実施例2 CEME及びHNP−1を含有するpPAベクターの構築
CEME遺伝子(図2A)のクローン化コピーを用い、オリゴヌクレオチドN
+O(表1)をこの遺伝子(図2A)の5’末端のSphI部位内にアニーリン
グしてクローン化した。方向をDNA配列決定によって確認して、SalI部位
が因子Xa認識部位に対して5’側であることを確かめた。オリゴヌクレオチド
M(表1)を用い、SalI部位を3’HindIII部位内に挿入した。得られ
た構築体(図2B)はSalIカセットを有し、これをpRIT5のSalI部
位内にクローン化して、pPA−CEME(図1B)を作ることができた。この
挿入物の方向を非対称制限エンドヌクレアーゼ部位を用いて確かめた。CEMA
遺伝子のクローン化コピーを、CEMEについて説明したようにしてpPAベク
ター内にクローン化した。
HNP−1遺伝子(図2C)を、オリゴヌクレオチドQ+R(5’SphI部
位内への挿入用)及びオリゴヌクレオチドP(3’EcoRI部位内への挿入用
)を用いて同じようにして変化させた。得られた構築体(図2D)はBamHI
カセットを有し、これをpRIT5のBamHI部位内にクローン化してpPA
−HNP1を得た。この融合タンパク質系内のプレプロカートリッジの作用を調
べるために、次の構築体を作らなければならなかった。このSphI部位を用い
て、プレプロカセット(図2E)をHNP−1遺伝子(図2C)の5’末端に挿
入した。この構築体の3’末端をオリゴヌクレオチドP(表1)を用いて変化さ
せ、5’末端をオリゴヌクレオチドS(表1)を用いて変化さ
せた。得られた構築体(図2F)をBamHIを用いてpPA−ペプチド内にク
ローン化してpPA−プロHNP1を作った。やはり、対称制限エンドヌクレア
ーゼ部位を用いてこのDNAフラグメントの方向を確認した。pPA−ペプチドからの融合タンパク質の産生と精製
プラスミドpPA−CEMEを大腸菌DH5α内に形質転換した。しかしなが
ら、この株内で発現を試みたところ、この異種タンパク質がタンパク質分解で分
解することが明らかになった。従って、このプラスミドを、エレクトロポレーシ
ョンを用いて制限修飾突然変異株である黄色ブドウ球菌株RN4220(カーン
(S.Kahn)氏から譲り受けたもの)に移した。細胞を10μg/mlクロラムフェ
ニコールを補充したLB培地中でOD600=1.0まで増殖させ、その時点でそ
れらを採取した。培養上澄み液をNaOHでpH7.6に調節して、TST(5
0mMトリス−HCl(pH7.6),150mM NaCl+0.05%ツィ
ーン20)緩衝液で予め平衡にしたIgGセファロースカラム(ファルマシア)
に通した。カラムを10倍容量のTSTと5倍容量の15mM NH4Ac (
pH5.0)で続けて洗浄した。最後に、タンパク質を0.5M HAc (p
H3.4)で溶出させて直接凍結乾燥し、非常に純粋な試料を得た。本発明者ら
は、HNP−1の合成遺伝子(プレプロカートリッジを有するもの及び有しない
もの)が、この系で殆どタンパク質分解を伴わずにうまく発現できることも示し
た。融合タンパク質の開裂及びCEMEの精製
IgGセファロースカラムで単離された凍結乾燥異種タンパク質を1M CN
Brを含有する70%ギ酸中に再懸濁して、反応を25℃で暗所で18時間進め
た。サンプルを5%ギ酸まで希釈することによって反応を止め、それを凍結乾燥
した。このサンプルを0.1%トリフルオロ酢酸中に再懸濁して、ProRPC
FPLCカラム(ファルマシア)に充填し、そして0〜40%勾配のアセトニ
トリル+T0.1TFAで溶出した。30〜35%の間に溶出したCEMEペプ
チドから部分的に精製されたサンプルが得られた。CEMEの抗菌活性
部分精製CEMEタンパク質のサンプルを15%酸性尿素ゲルで電気泳動した
。このゲルは、電荷と大きさに基づいて分離するものである(パニーム(Panyim)
とカルキイ(Chalkey),Arch.Biochem.Biophys.,130:337,1969)。この緩衝
液のpHは酸性(=pH5.0)であり、極性はタンパク質が陽極に移動するよ
うに逆にしてある。従って、小さなカチオン性ペプチドは、比較的速くこのゲル
を移動するので容易に同定することができる。抗菌活性は、以前に記載されたよ
うにして試験した(ハルトマーク(Hultmark),Eur.J.Biochem.,106:7,1980
)。このゲルをミュラー ・ヒントン肉汁+0.2M NaPO4 (pH7.
4)中で1時間インキュベートした。それを0.6%アガー及び=105大腸菌
株DC2を含有する5mlの同じ培地で覆い、次いで再度0.6%アガーだけを
含有する5mlの同じ培地で覆った。この覆った
ゲルを37℃で一晩インキュベートすると、メリチン(正のコントロール)とこ
の研究で産生したCEMEの移動部位に対応する透明帯ができた。メリチンは、
その抗菌活性及び大きさとPI値の類似性の故に正のコントロールとして用いた
ものである。
CEMEの抗菌活性を死滅アッセイをも用いて定量した。このアッセイでは、
このペプチドを106細胞/mlの緑膿菌と20〜60分間インキュベートして
から、これら細胞を生育可能性についてプレートした(図4)。その結果から、
2.5μg/ml(0.9μM)のCEMEが緑膿菌の生育可能数を20分間で
対数表示で3だけ低下させたことが分かった。
CEME、CEMA及びメリチンの最小阻止濃度(MIC)を幾つかの異なる
細菌について測定した(表2)。簡単に説明すると、細胞をLB−S(如何なる
塩も補充していないルリア肉汁)中で37℃で一晩増殖させ、同じ培地で10,
000分の1に希釈して約104〜105CFU/mlの濃度にした。これら肉汁
希釈液を、96ウェルマイクロタイタープレートに、開始濃度の抗生物質又は化
合物を含有する200μlのLB−Sを第1列に入れ、100μlの同じ培地を
第2〜12列に入れた。第1列から100μlの肉汁を取ってそれを第2列と混
合して2分の1に希釈することによってこれら化合物を希釈した。これを第10
列まで続けた。最後に10μlの細菌を第1〜11列にピペッティングして、こ
のプレートを37℃で一晩インキュベートした。翌日にこのプレートをウェル中
での増殖について評価してMICを出した。
一般に、CEMEとCEMAは類似のMIC値を有したが、メ
リチンよりも一貫して低かった。これらペプチドのMICは、通常はポリミキシ
ンB、ゲンタマイシン(アミノグリコシドの1種)及びセフタジダイム(ceftazi
dime)(β−ラクタムの1種)のものよりも高かった。両抗生物質感受性株(H
188及びDC2)は、それらの親株と比較して、これらカチオン性ペプチドに
対して2〜4倍感受性であった。驚いたことに、ポリミキシンB、セフタジダイ
ムに高い耐性を示し、ゲンタマイシンにはより低い程度の耐性を示した突然変異
株SC9252は、これらカチオン性ペプチドには耐性がなかった。S.タイフ
ィムリウム・デフェンシン感受性株(C590)も、CEME、CEMA及びポ
リミキシンBに対して4倍感受性であり、ゲンタマイシン及びメリチンに対して
2倍感受性であった。β−ラクタムであるセフタジダイムのMICがこの株では
変わらなかったという事実は、おそらくその外膜の表面上での初期抗生物質接触
部位の変化によるものであろうが、その突然変異が自己促進取り込み経路に影響
を与えていることを示唆した。これらカチオン性ペプチドは、E.クロアカエ臨
床単離株(218S)及びそのβ−ラクタム耐性突然変異株(218R1,ペニ
シリナーゼ過剰産生株)に対しても等しく活性であった。これらペプチドのMI
C値は、黄色ブドウ球菌について僅かにより高いだけであったが、それらの分子
量がずっと高いので、モル基準では実際のところそれらは殆どの化合物よりも活
性である。
二価のカチオンは、隣接するリポポリサッカライド(LPS)分子を架橋する
ことによってグラム陰性菌の外膜を安定化することが分かっているので、それら
はLPSと相互作用する化合物のMIC値を高めることができる。このMICア
ッセイを5mM
Mg++及び80mM Na+の存在下で繰り返して、この効果がこれらカチオン
性ペプチドに当てはまるか否かを確認した(表3)。その結果から、3つ全ての
ペプチドの抗菌活性は、Mg++の存在により劇的に阻害され、そしてNa+によ
りほんの僅かだけ阻害されることが分かった。これらデータは、カチオン性ペプ
チドの抗菌メカニズムにおける初期段階は、LPS分子上の負に荷電した部位と
の結合であるという説と一致する。
MICに満たないレベルのカチオン性ペプチドの存在下で、普通に用いられる
幾つかの抗生物質についてMIC値を測定することによって、共働的に作用する
カチオン性ペプチドの能力を調べた(表4)。概して、これらペプチドは、ポー
リン(porins)を介して吸収されると提案されている抗生物質(セフタジダイム、
イミペネム(imipenem)及びテトラサイクリン)のMICに殆ど効
果を持たなかったが、1/2MICレベルのCEMAは、それらのMICを2倍
低下させた。これはCEMAの高い膜透過活性のためであり得る(以下を参照の
こと)。しかしながら、これらペプチドはポリミキシンBのMICを下げなかっ
たが、おそらくそれら全てが同じ経路によって吸収されるので、お互いの取り込
みを助けるためであろう。興味深いのは、弱い膜透過活性しか持たないメリチン
がポリミキシンBのMICに対して有している影響である。これは、ポリミキシ
ンBが膜を破壊して、あべこべにメリチンがその標的部位に接近できるようにな
ることを示唆している。これのMICがCEME及びCEMAの存在下のものよ
りも低いという事実は、メリチンがその標的部位において他の2つのペプチドよ
りも大いに活性であり、かつその抗菌活性の律速段階がその外膜を通り抜ける段
階であることを示唆しているといえる。
実施例3 pEZZ−ペプチドプラスミドの構築
ペプチドCEME及びCEMAの合成遺伝子を別々にプラスミドpEZZ18
(ファルマシア)のBamHI−HindIII部位内にクローン化した(図1C
)。これにより指向性挿入が起こるようにした。lac大腸菌株内でのIPTG
−XGal培地での増殖による青色/白色選択(blue/white selection)を用いて
クローンを選択した。適切なクローンをプラスミドDNAの制限分析によって同
定し、次いで大腸菌株HB101内に形質転換した。この株は、ファルマシアに
より推奨されたもので、外部培地内への融合タンパク質の放出を可能にすること
が以前に示されている(レーベンアドラーら,Gene,58:87,1987)。
これらクローンを保持する細胞を対数増殖期まで増殖して採取した。全細胞溶
解産物をSDSポリアクリルアミドゲルで電気泳動し、そしてタンパク質をニト
ロセルロースに移した。これらペプチドに特異的な抗血清を用いて、これら融合
タンパク質を同定した。pOprF−ペプチドプラスミドの構築
ここでは、pPA−CEMEの構築に用いたSalIフラグメントを用いた。
pOprF DNA(図1D)を単離しSalIで消化して線状フラグメントを
作り、その中にCEMEカセットを連結した。このCEME DNAが正しい方
向であることをチェックするために、非対称制限エンドヌクレアーゼ部位を用い
てクローンをDNAレベルで分析した。次いで、タンパク質レベル
で分析を行った。
細胞を1M IPTGを含有する選択培地で増殖させた。全細胞溶解産物をS
DS−PAGEにより分析して、ウェスタンブロッティングに付した。用いた抗
血清は、(a)CEMEに特異的なポリクローナル血清、及び(b)OprFのモノク
ローナル抗体であった。結果は、両エピトープが同一分子上に発現されたことを
示した。実施例4 膜透過活性
ポリカチオン性化合物による膜透過を2種の異なるアッセイで測定した。第1
アッセイでは、周縁質に達して細胞溶解を起こすライソザイムの能力による膜破
壊を測定した。このアッセイは、それが共通な現象であることを証明するために
2種の異なる微生物について行った。種々の化合物による膜透過を原因とする全
細胞内へのライソザイムの取り込みは、以前にハンコックら,Antimicrobial Ag
ents and Chemo.,19:777,1981に記載された。LB−S中で増殖させた緑膿菌
H309又はE.クロアカエ218R1の一晩培養物を新鮮な培地で50分の1
に希釈して、OD600=0.5〜0.6まで増殖させた。それら細胞をサイレン
サ−H−103N臨床用遠心分離器内に採取して1800gで10分間遠心分離
し、1倍容量のアッセイ用緩衝液(5mM HEPES(pH7.2),5mM
KCN)で1回洗浄し、そして同じ緩衝液中に0.5のOD600に再懸濁した
。分析物は、50μg/mlのニワトリ卵白ライソザイム及び種々の濃度のカチ
オン性化合物
を含む600μlの細胞からなるものであった。パーキン−エルマー二光線分光
光度計でのOD600の低下量として細胞溶解量を測定した。ライソザイムなしで
行った並行実験により、これら化合物自体の溶菌活性を測定することができた。
ライソザイムの透過性が二価カチオンによって阻害されるか否かを試験するため
に、ライソザイムの添加後であって試験化合物の添加前に、種々の濃度のMgC
l2を分析物に添加した。
その結果から、CEMAはCEMEと同じく、低濃度でもポリミキシンBより
強力なライソザイムのための透過剤であることが分かった(図5及び6)。ペプ
チドの濃度を増加すると、ライソザイムが存在しなくても、特にCEME及びメ
リチンで細胞溶解が起こった(緑膿菌データのみ)。このことを考慮すると、メ
リチンは、ゲンタマイシンよりも5〜10倍良好であるとはいえ、他のペプチド
と比較して良好な透過剤であるように思われなかった。
第2アッセイでは、小さな蛍光プローブである1−N−フェニルナフチルアミ
ン(NPN)それ自体を膜内に挿入する能力により膜透過性を測定した。通常は
、殆どのNPNは外膜に侵入することができないが、膜透過剤の存在下では疎水
性膜の中に入って蛍光を増す(図7及び8)。このN−フェニルナフチルアミン
取り込みアッセイは、以前にロー(Loh)らにより AntimicrobialAgents and Chem
o.,26:546,1984に記載された。ライソザイム溶菌アッセイと同じようにして、
正確に細胞を調製した。1−N−フェニルナフチルアミン(NPN)をアセトン
中に500μMの濃度に溶解した。NPNの蛍光は、パーキン−エルマー65
0−10S蛍光分光光度計でそれぞれ350nm及び420nmに設定した励起
及び発光波長を用いて5nmのスリット幅で測定した。1mlの細胞中に、20
μlのNPN(最終濃度10μM)及び10μlの0.64mg/mlのポリミ
キシンB(最終濃度6.4μg/ml)を添加し、生成する蛍光を90%偏向(
90任意単位)を読み取るように調節することによって分析物を標準化した。1
mlの細胞及び10μM NPNを含有するキュベットに種々の化合物を異なる
濃度で10μl添加することによって試験した。透過活性を(総蛍光)−(NP
N単独による蛍光)とした。蛍光測定後、それら細胞のOD600を測定して有意
な細胞溶解が起こっていなかったことを確かめた。コントロール実験で、アセト
ン及び試験化合物のいずれもNPNの不存在下では単独で蛍光を増加しないこと
が示された。
これら実験で、ポリミキシンB及びCEMAが、NPNに対して膜を開くこと
に等しく活性であることが分かったが、CEMEとメリチンは(緑膿菌について
)あまり活性ではなかった。要するに、これらカチオン性ペプチドが外膜の強力
な透過剤であることが分かった。このことは、それらの抗菌活性メカニズムに疑
いなく寄与している。実施例5 カチオン性ペプチドのLPSとの相互作用
二価カチオンの存在下でのMICアッセイは、カチオン性ペプチドが、LPS
上の負に荷電した部位に結合することを示唆した。このことを更に定量的に証明
するために、精製した緑膿菌LPS
を用いて、ダンシルポリミキシン(DPx)排除アッセイを行った。DPxは、
LPSと結合したときは強く蛍光を発するが、溶液中でフリーのときは弱くしか
発しないポリミキシンの誘導体である。このアッセイでは、DPxをLPSとイ
ンキュベートして結合部位を飽和させ、そしてその反応液中にポリカチオン性化
合物を滴定しながら、DPxの追い出しを蛍光の減少により追跡した(図9)。
緑膿菌LPSは、以前に記載された(ダービュー(Darveau)ら,J.of Bacteriol
ogy,155:831,1983)通りに単離したものであり、ダンシルポリミキシンは、シ
ンドラー(Schindler)ら,B.Antimicrobial Agents and Chemo.,8:95,1975に記
載された通りに合成した。
簡単に説明すると、40mgのポリミキシンB及び10mgの塩化ダンシルを
、2mlの60mM NaCO3と40%アセトン中で混合して、暗所で90分
間インキュベートした。未反応塩化ダンシルをセファデックスG−50カラムで
のゲル濾過によってダンシルポリミキシンと分離した。ダンシルポリミキシンを
含有する画分を1/2倍容量のn−ブタノールで抽出してから、デシケーター中
で37℃で濃縮乾固した。このダンシルポリミキシンを5mM Hepes(p
H7.0)中に再懸濁し、ジニトロフェニル化により定量し、そして−20℃で
分割保存した。
モーア(Moore)らの方法(Antimicrobial Agents and Chemo.,29:496,1987)
を用いてLPS上の結合部位を飽和するのにどれ位のDPxが必要であるかを試
験した。簡単に説明すると、100μM DPxの5μlサンプルを、最大蛍光
に達するまで1mlの3μg/mlのLPS中に連続的に滴定した。蛍光は、
パーキン−エルマー650−10S蛍光分光光度計で340nmの励起波長と4
85nmの発光波長とで5nmのスリット幅を用いて測定した。90〜100%
最大蛍光を与えるDPxの最終濃度(2.5μM)を選んで、その後の全ての実
験に用いた。結合阻害アッセイ(モーアら,Antimicrobial Agents and Chemo.
,29:496,1987)には、2.5μM DPxを、5mM HEPES(pH7.
2)中のH103LPS 3μg/mlに添加した。試験化合物をある時点で5
μl添加して、LPSからのDPxの追い出しによる蛍光の減少を記録した。化
合物の添加は、蛍光の減少が小さくなるまで(<5%)続けた。データを1−{
(最大蛍光−試験蛍光)/最大蛍光}vs化合物濃度(l)としてプロットした
。LPS上の結合部位に対するこれら化合物の相対的親和性を決めるために二重
逆数プロットを行い、1/(最大蛍光−試験蛍光)/最大蛍光vsl/lをプロ
ットした。計算したX切片は−1/l50に等しかった。ここで、l50はLPSに
結合したDPxの50%を追い出す化合物の濃度に等しい。全ての実験は最低で
3回行った。
精製LPSの代わりに全細胞を用いるDPx結合阻害アッセイ用に、H309
細胞をライソザイム溶菌アッセイと同じようにして調製した。この分析物は、O
D600が0.5の10μlの細胞、990μlの5mM HEPES(pH7.
2)及び5mM KCN、並びに90〜100%結合飽和度を付与する濃度のD
Pxからなるものであった。この濃度は日によって変動したが、通常、2.5μ
Mと3.5μMとの間であった。上記の通りに化合物を滴定し、そしてl50値を
測定した。
これらデータで、これらカチオン性ペプチドは、ポリミキシンBのものに匹敵
するがゲンタマイシンのものより大いに高い濃度でDPxを追い出すことが示さ
れた。これは、LPSに対する強い親和性を示すものである。これらデータを二
重逆数プロットとしてプロットすると(図10)、X切片から−1/l50に等し
い値が得られた。l50は、LPSに対する化合物の親和性の指標であって50%
極大DPx排除が起こる化合物の濃度に等しい(表5)。これらデータは、CE
MAがLPSに対して(μM基準で)ポリミキシンBよりも高い親和性を有し、
CEME及びメリチンは僅かに低い親和性を有することを示した。
これら親和性が生物学的に関連しているか否かを確認するため
に、無傷緑膿菌細胞で実験を繰り返した(図11及び12)。これら実験からの
l50値(表5)は、3種全てのカチオン性ペプチドが全細胞からDPxを追い出
すのにポリミキシンBよりも良好であることを示した。これは、CEMAだけ(
及び低濃度でCEME)がポリミキシンBよりも良好な膜透過剤であることを示
しているので興味深い。これらLPS結合親和性とそれに続く膜透過活性との間
の差は、二価カチオンと競合するレベル又はこれらペプチドが一旦LPSと相互
作用すると、コンフォメーションをとることを示すものであるといえる。
配列表
配列番号:1は表1のAであってCEMEのプライマーである。
配列番号:2は表1のBであってCEMEのプライマーである。
配列番号:3は表1のCであってHNP−1のプライマーである。
配列番号:4は表1のDであってHNP−1のプライマーである。
配列番号:5は表1のEであってHNP−1のプライマーである。
配列番号:6は表1のFであってHNP−1のプライマーである。
配列番号:7は表1のGであってHNP−1のプライマーである。
配列番号:8は表1のHであってHNP−1のプライマーである。
配列番号:9は表1のIであってプレプロカートリッジのプライマーである。
配列番号:10は表1のJであってプレプロカートリッジのプライマーである。
配列番号:11は表1のKであってプレプロカートリッジのプライマーである。
配列番号:12は表1のLであってプレプロカートリッジのプライマーである。
配列番号:13は表1のMであってHindIIIからSalIまでのアダプター
のプライマーである。
配列番号:14は表1のNであって因子X認識部位及びSphIからSalIま
でのアダプターのプライマーである。
配列番号:15は表1のOであって因子X認識部位及びSphIからSalIま
でのアダプターのプライマーである。
配列番号:16は表1のPであってEcoRIからBamHIま
でのアダプターのプライマーである。
配列番号:17は表1のQであってメチオニン残基及びSphIからBamHI
までのアダプターのプライマーである。
配列番号:18は表1のRであってメチオニン残基及びSphIからBamHI
までのアダプターのプライマーである。
配列番号:19は表1のSであってNdeIからBamHIまでのアダプターの
プライマーである。
配列番号:20は表1のTであって配列決定用プライマーである。
配列番号:21は表1のUであって配列決定用プライマーである。
配列番号:22はHNP−1のアミノ酸配列である。
配列番号:23はCEMEのアミノ酸配列である。
配列番号:24はCEMAのアミノ酸配列である。
配列番号:25は表1のVであってCEMAのプライマーである。
配列番号:26は表1のWであってCEMAのプライマーである。
配列表
(2)配列番号:1の情報:
(i)配列の特性:
(A)配列の長さ:104塩基対
(B)配列の型:核酸
(C)鎖の数:一本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:DNA(Genomic)
(ix)配列の特徴:
(A)名称/記号:CDS
(B)存在位置:2..104
(xi)配列;配列番号:1:
(2)配列番号:2の情報:
(i)配列の特性:
(A)配列の長さ:112塩基対
(B)配列の型:核酸
(C)鎖の数:一本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:DNA(Genomic)
(ix)配列の特徴:
(A)名称/記号:CDS
(B)存在位置:3..112
(xi)配列;配列番号:2:
(2)配列番号:3の情報:
(i)配列の特性:
(A)配列の長さ:81塩基対
(B)配列の型:核酸
(C)鎖の数:一本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(ix)配列の特徴:
(A)名称/記号:CDS
(B)存在位置:2..81
(xi)配列;配列番号:3:
(2)配列番号:4の情報:
(i)配列の特性:
(A)配列の長さ:55塩基対
(B)配列の型:核酸
(C)鎖の数:一本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:DNA(Genomic)
(ix)配列の特徴:
(A)名称/記号:CDS
(B)存在位置:2..55
(xi)配列;配列番号:4:
(2)配列番号:5の情報:
(i)配列の特性:
(A)配列の長さ:65塩基対
(B)配列の型:核酸
(C)鎖の数:二本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:DNA(Genomic)
(ix)配列の特徴:
(A)名称/記号:CDS
(B)存在位置:2..65
(xi)配列;配列番号:5:
(2)配列番号:6の情報:
(i)配列の特性:
(A)配列の長さ:64塩基対
(B)配列の型:核酸
(C)鎖の数:一本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:DNA(Genomic)
(ix)配列の特徴:
(A)名称/記号:CDS
(B)存在位置:3..64
(xi)配列;配列番号:6:
(2)配列番号:7の情報:
(i)配列の特性:
(A)配列の長さ:50塩基対
(B)配列の型:核酸
(C)鎖の数:一本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:DNA(Genomic)
(ix)配列の特徴:
(A)名称/記号:CDS
(B)存在位置:3..50
(xi)配列;配列番号:7:
(2)配列番号:8の情報:
(i)配列の特性:
(A)配列の長さ:76塩基対
(B)配列の型:核酸
(C)鎖の数:一本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:DNA (Genomic)
(ix)配列の特徴:
(A)名称/記号:CDS
(B)存在位置:1..76
(xi)配列;配列番号:8:
(2)配列番号:9の情報:
(i)配列の特性:
(A)配列の長さ:110塩基対
(B)配列の型:核酸
(C)鎖の数:一本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:DNA(Genomic)
(ix)配列の特徴:
(A)名称/記号:CDS
(B)存在位置:2..110
(xi)配列;配列番号:9:
(2)配列番号:10の情報:
(i)配列の特性:
(A)配列の長さ:91塩基対
(B)配列の型:核酸
(C)鎖の数:一本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:DNA (Genomic)
(ix)配列の特徴:
(A)名称/記号:CDS
(B)存在位置:3..91
(xi)配列;配列番号:10:
(2)配列番号:11の情報:
(i)配列の特性:
(A)配列の長さ:109塩基対
(B)配列の型:核酸
(C)鎖の数:一本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:DNA(Genomic)
(ix)配列の特徴:
(A)名称/記号:CDS
(B)存在位置:2..109
(xi)配列;配列番号:11:
(2)配列番号:12の情報:
(i)配列の特性:
(A)配列の長さ:92塩基対
(B)配列の型:核酸
(C)鎖の数:一本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:DNA(Genomic)
(ix)配列の特徴:
(A)名称/記号:CDS
(B)存在位置: 1..92
(xi)配列;配列番号:12:
(2)配列番号:13の情報:
(i)配列の特性:
(A)配列の長さ:12塩基対
(B)配列の型:核酸
(C)鎖の数:一本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:DNA(Genomic)
(ix)配列の特徴:
(A)名称/記号:CDS
(B)存在位置:1..12
(xi)配列;配列番号:13:
(2)配列番号:14の情報:
(i)配列の特性:
(A)配列の長さ:24塩基対
(B)配列の型:核酸
(C)鎖の数:一本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:DNA(Genomic)
(ix)配列の特徴:
(A)名称/記号:CDS
(B)存在位置:2..24
(xi)配列;配列番号:14:
(2)配列番号:15の情報:
(i)配列の特性:
(A)配列の長さ:24塩基対
(B)配列の型:核酸
(C)鎖の数:一本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:DNA(Genomic)
(ix)配列の特徴:
(A)名称/記号:CDS
(B)存在位置:2..24
(xi)配列;配列番号:15:
(2)配列番号:16の情報:
(i)配列の特性:
(A)配列の長さ:12塩基対
(B)配列の型:核酸
(C)鎖の数:一本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:DNA(Genomic)
(ix)配列の特徴:
(A)名称/記号:CDS
(B)存在位置:1..12
(xi)配列;配列番号:16:
(2)配列番号:17の情報:
(i)配列の特性:
(A)配列の長さ:15塩基対
(B)配列の型:核酸
(C)鎖の数:一本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:DNA(Genomic)
(ix)配列の特徴:
(A)名称/記号:CDS
(B)存在位置:1..15
(xi)配列;配列番号:17:
(2)配列番号:18の情報:
(i)配列の特性:
(A)配列の長さ:15塩基対
(B)配列の型:核酸
(C)鎖の数:一本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:DNA(Genomic)
(ix)配列の特徴:
(A)名称/記号:CDS
(B)存在位置:2..15
(xi)配列;配列番号:18:
(2)配列番号:19の情報:
(i)配列の特性:
(A)配列の長さ:12塩基対
(B)配列の型:核酸
(C)鎖の数:一本鎖 (D)トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:DNA(Genomic)
(ix)配列の特徴:
(A)名称/記号:CDS
(B)存在位置:2..12
(xi)配列;配列番号:19:
(2)配列番号:20の情報:
(i)配列の特性:
(A)配列の長さ:23塩基対
(B)配列の型:核酸
(C)鎖の数:一本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:DNA(Genomic)
(ix)配列の特徴:
(A)名称/記号:CDS
(B)存在位置:1..23
(xi)配列;配列番号:20:
(2)配列番号:21の情報:
(i)配列の特性:
(A)配列の長さ:20塩基対
(B)配列の型:核酸
(C)鎖の数:一本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:DNA(Genomic)
(ix)配列の特徴:
(A)名称/記号:CDS
(B)存在位置:1..20
(xi)配列;配列番号:21:
(2)配列番号:22の情報:
(i)配列の特性:
(A)配列の長さ:30アミノ酸
(B)配列の型:アミノ酸
(C)鎖の数:一本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:タンパク質
(ix)配列の特徴:
(A)名称/記号:Protein
(B)存在位置:1..30
(xi)配列;配列番号:22:
(2)配列番号:23の情報:
(i)配列の特性:
(A)配列の長さ:26アミノ酸
(B)配列の型:アミノ酸
(C)鎖の数:一本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:タンパク質
(ix)配列の特徴:
(A)名称/記号:Protein
(B)存在位置:1..26
(xi)配列;配列番号:23:
(2)配列番号:24の情報:
(i)配列の特性:
(A)配列の長さ:28アミノ酸
(B)配列の型:アミノ酸
(C)鎖の数:一本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:ペプチド
(vii)直接の起源:
(B)クローン名:CEMA
(ix)配列の特徴:
(A)名称/記号:Peptide
(B)存在位置:1..28
(xi)配列;配列番号:24:
(2)配列番号:25の情報:
(i)配列の特性:
(A)配列の長さ:27塩基対
(B)配列の型:核酸
(C)鎖の数:一本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:DNA(Genomic)
(vii)直接の起源:
(B)クローン名:CEMA 変異株プライマー
(ix)配列の特徴:
(A)名称/記号:CDS
(B)存在位置:1..27
(xi)配列;配列番号:25:
(2)配列番号:26の情報:
(i)配列の特性:
(A)配列の長さ:31塩基対
(B)配列の型:核酸
(C)鎖の数:一本鎖
(D)トポロジー:直鎖状
(ii)配列の種類:DNA(Genomic)
(vii)直接の起源:
(B)クローン名:CEMA 変異株プライマー
(ix)配列の特徴:
(A)名称/記号:CDS
(B)存在位置:1..31
(xi)配列;配列番号:26:
現時点で好ましい態様に言及しながら本発明を説明してきたが、本発明の精神
から逸れることなく多様な変更を行えることが理解されるべきである。従って、
本発明は次の請求の範囲によってのみ限定されるものである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI
C07K 19/00 8318−4H
C12P 21/00 C 9282−4B
21/02 C 9282−4B
(72)発明者 ピアーズ,ケヴィン エル.
カナダ国 ブイ7イー 3ビー2 ブリテ
ィッシュ コロンビア, リッチモンド,
モンクトン ストリート 5555番地
(72)発明者 ブラウン,メリッサ エイチ.
カナダ国 ブイ6ケイ 1ワイ3 ブリテ
ィッシュ コロンビア, バンクーバー
ウエスト 7ティーエイチ アベニュー
202―2267番地
【要約の続き】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.カチオン性ペプチド部分及びアニオン性ペプチド部分を有する融合ペプチド を製造する方法であって、 a)興味の対象である該カチオン性ペプチドをコードするDNA配列を、発現 ベクター内に該アニオン性キャリヤーペプチドをコードするDNA配列の隣に挿 入し; b)宿主細胞をa)のベクターで形質転換し;そして該形質転換宿主細胞を培 養し; c)融合ペプチドを回収することを含む方法。 2.融合ペプチドからアニオン性ペプチド部分を切り離すことを更に含む、請求 項1の方法。 3.カチオン性ペプチドが約5〜約50アミノ酸である、請求項1の方法。 4.カチオン性ペプチドが少なくとも4アミノ酸残基を含有し、それぞれがpH 7.0で正味正電荷を有する側鎖を有する、請求項3の方法。 5.アニオン性キャリヤーペプチドが、プレプロペプチド又は外膜タンパク質ペ プチドである、請求項1の方法。 6.アニオン性キャリヤーペプチドが、グルタチオン−S−トランスフェラーゼ 、プロテインA及び外膜プロテインFからなる群から選ばれる、請求項1の方法 。 7.発現ベクターが、アニオン性キャリヤーペプチドをコードするDNA配列と カチオン性ペプチドをコードするDNA配列と の間にスペーサーDNA配列を更に含有する、請求項1の方法。 8.スペーサーDNA配列がタンパク質分解酵素認識部位をコードするDNA配 列を含む、請求項7の方法。 9.タンパク質分解認識部位が因子Xaにより認識される、請求項8の方法。 10.スペーサーDNA配列が、メチオニン、トリプトファン及びグルタミン酸か らなる群から選ばれるアミノ酸をコードするDNA配列を含む、請求項7の方法 。 11.発現ベクターが表現型選択マーカーDNA配列を含有する、請求項1の方法 。 12.表現型選択マーカーが、ペニシリナーゼ及びクロラムフェニコールアセチル トランスフェラーゼからなる群から選ばれる、請求項11の方法。 13.発現ベクターがシグナル配列を含有する、請求項1の方法。 14.形質転換がエレクトロポレーションによる、請求項1の方法。 15.宿主細胞が原核細胞である、請求項1の方法。 16.原核細胞が、大腸菌、黄色ブドウ球菌及び緑膿菌からなる群から選ばれる、 請求項15の方法。 17.融合ペプチドの発現が、誘導性又は構成的プロモーターにより行われる、請 求項1の方法。 18.誘導性プロモーターがlacZ遺伝子のプロモーターである、請求項17の方 法。 19.構成的プロモーターが、プロテインA遺伝子のプロモーター及びOprF遺 伝子のプロモーターからなる群から選ばれる、請求項17の方法。 20.配列番号:24を含む単離されたペプチド。 21.配列番号:24のペプチドをコードする単離されたポリヌクレオチド。 22.細菌を阻害有効量の請求項20のペプチドに接触させることを含む細菌の増 殖を阻害する方法。 23.細菌がグラム陽性である、請求項22の方法。 24.細菌が黄色ブドウ球菌である、請求項23の方法。 25.細菌がグラム陰性である、請求項22の方法。 26.細菌が、大腸菌、緑膿菌、S.タイフィムリウム、及びE.クロアカエから なる群から選ばれる、請求項25の方法。 27.ペプチドが少なくとも1種の抗生物質と組み合わせて投与される、請求項22 の方法。
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