JPH10512570A - コンホメーション的に制限された逆ターンライブラリおよびそれらに関連する方法 - Google Patents

コンホメーション的に制限された逆ターンライブラリおよびそれらに関連する方法

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JPH10512570A JP8522413A JP52241396A JPH10512570A JP H10512570 A JPH10512570 A JP H10512570A JP 8522413 A JP8522413 A JP 8522413A JP 52241396 A JP52241396 A JP 52241396A JP H10512570 A JPH10512570 A JP H10512570A
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Abstract

(57)【要約】 コンホメーション的に制限された逆ターン擬態物のライブラリ、およびこれらを構築する方法が開示される。この逆ターン擬態物は、直線状ペプチドの生物学的に活性なコンホメーションを擬態する、β-ターン、γ-ターン、およびβ-膨張擬態物を含む。好ましい実施態様において、直線状ペプチドのアミノ酸配列に基づいて鋳型ライブラリが構築され、そして、それらは種々の環サイズを有する複数のβ-ターン、γ-ターン、およびβ-膨張擬態物を含む。次いで、鋳型ライブラリを適切なアッセイにおいてスクリーニングし、生物学的に活性な鋳型ライブラリのメンバーを同定する。次いで、生物学的に活性な鋳型のメンバーの構造に基づいて、最適化されたライブラリを構築する。これは、それらのアミノ酸配列の置換物を含む。この最適化されたライブラリを同様にスクリーニングし、生物学的に活性な逆ターン擬態物を同定する。目的の生物学的標的と相互作用するライブラリのメンバーの同定に関連する方法、ならびにこのようなメンバーの診断剤、予防剤および/または治療剤としての使用もまた開示される。

Description

【発明の詳細な説明】 コンホメーション的に制限された逆ターンライブラリ およびそれらに関連する方法 関連出願 本出願は、1994年3月15日に出願された、米国特許出願第08/213,124号の一部 継続出願であり;そして、1994年5月2日に出願された米国特許出願第08/236,6 74号の一部継続出願であり、それは1992年8月6日に出願された同第07/926,350 号の継続出願であり、それは1991年2月7日に出願された米国特許出願第07/651 ,800号の一部継続出願である。 技術分野 本発明は、一般に、コンホメーション的に制限された逆ターン擬態物のライブ ラリ、目的の生物学的標的と相互作用するライブラリのメンバーの同定に関連す る方法、ならびにこのようなメンバーの診断剤、予防剤および/または治療剤と しての使用に関する。 発明の背景 治療剤として可能な活性についての分子のランダムスクリーニングが何年にも わたって行われ、そして結果として多くの重要な薬物の発見がなされた。分子生 物学およびコンピューターケミストリーの進歩は、いわゆる「合理的な薬物設計 」に、増加された興味をもたらしたが、このような技術は、最初に予想されたよ うな迅速または信頼し得るものではないということが明らかになった。従って、 近年、ランダムな薬物スクリーニングに対し、新たな興味および回帰が起こって いる。この目的のために、組み合わせの化学ライブラリ、および生物学的に活性 なメンバーの探索におけるこのようなライブラリのスクリーニングの発展に基づ く新たな技術において、特定の進歩(stride)がなされてきた。 一般に、組み合わせの化学ライブラリは単に、分子の収集である。このような ライブラリは、ライブラリ内の化学種、ならびにライブラリのメンバーの産生、 およびどのメンバーが目的の生物学的標的と相互作用するかの同定の両方に使用 される方法によって変化する。この分野はまだ新しいが、ライブラリを産生およ びスクリーニングする方法は、既にきわめて多様で高度になっている。例えば、 種々の組み合わせの化学ライブラリにおける最近の概説は、多くのこのような技 術を同定し、標識化および未標識化ライブラリメンバーの両方の使用を包含する (Janda、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:10779-10785、1994)。 現在まで、組み合わせの化学ライブラリは、一般的にペプチドまたはヌクレオ チド起源のメンバーに限られていた。この目的のために、Houghtenらの技術は、 分割(split)合成技術を介して可溶性組み合わせペプチドライブラリを組み立 てる(assemble)いわゆる「二元性で定義された反復(dual-defined iterative )」方法の1例を例示する(Nature(London)354:84-86、1991;Biotechniques13 :412-421、1992;Bioorg.Med.Chem.Lett.3:405-412、1993)。この技術により 、数千万のメンバーを含む可溶性ペプチドライブラリが得られている。このよう なライブラリは、オピオイドペプチド(例えば、メチオニンおよびロイシンエン ケファリン(DooleyおよびHoughton、Life Sci.52、1509-1517、1993)の同定に 効果的であることが示され、そして、N-アシル化ペプチドライブラリは、有効な オピオイドアンタゴニストであるアセタリンを同定するのに使用されてきた(Do oleyら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:10811-10815、1993)。より最近では、全 てのD-アミノ酸オピオイドペプチドライブラリが構築され、そしてミュー(「μ 」)オピオイドレセプターに対する鎮痛薬(analgesic)活性がスクリーニングさ れた(Dooleyら、Science 266:2019-2022、1994)。 ペプチドのメンバーおよびヌクレオチドの起源を含む組み合わせのライブラリ は重要な有用性を有するが、異なる起源のメンバーを含むライブラリが当該技術 でまだ必要とされている。例えば、大部分の従来のペプチドライブラリは、単に アミノ酸配列を改変してライブラリのメンバーを産生するだけであり、そして、 このようなペプチドメンバーに、制限された二次構造を与えない。ペプチドの二 次構造が生物学的活性に重要であることは、よく理解されている。従って、当該 分野において、生物学的活性ペプチドの実際の構造を擬態するメンバーを含むラ イブラリが必要とされる。また、当該分野において、このようなライブラリを産 生する方法ならびに目的の標的(特に生物学的標的)に対するライブラリメンバ ーをスクリーニングして、生物学的活性なライブラリメンバーを同定する技術が 必要とされる。本発明はこれらの必要性を満たし、そしてさらに関連する利点を 提供する。 発明の要旨 簡潔に述べると、本発明は、コンホメーション的に制限された逆ターン擬態物 のライブラリおよびそれらの産生に関連する方法に関する。本発明はさらに、目 的の生物学的標的と相互作用するライブラリメンバーのスクリーニングおよび同 定に関連する方法、ならびにこのような同定されたメンバーの診断剤、予防剤お よび/または治療剤としての使用に関する。 本発明の1つの実施態様では、メンバーとして複数のコンホメーション的に制 限された逆ターン擬態物を含むライブラリが開示され、その構造は、以下の詳細 な説明において、より詳細にわたって記載される。関連する局面では、生物学的 活性な試薬を同定する方法が開示され、適切なアッセイにおいて上記のライブラ リメンバーをスクリーニングする工程、およびそれにより生物学的活性なライブ ラリメンバーを同定する工程を包含する。 さらなる実施態様では、既知のアミノ酸配列を有する直線状ペプチドの生物学 的活性なコンホメーションを擬態する、生物学的活性なコンホメーション的に制 限された逆ターン擬態物を同定する方法を開示する。この方法において、コンホ メーション的に制限された逆ターン擬態物は、直線状ペプチドの既知のアミノ酸 配列に基づいて構築され、多数の環サイズを有しコンホメーション的に制限され たβ-ターン、γ-ターン、およびβ-膨張(bulge)擬態物から選択される複数の メンバーを含む鋳型ライブラリを産生する。次いで、鋳型ライブラリの生物学的 に活性なメンバーを同定するために、鋳型ライブラリのメンバーを適切なアッセ イにおいてスクリーニングする。次いで、コンホメーション的に制限された逆タ ーン擬態物を、鋳型ライブラリの生物学的に活性なメンバーに基づいて構築し、 生物学的に活性な直線状ペプチドの既知のアミノ酸配列に基づく種々のアミノ酸 置換物を有する複数のメンバーを含む、最適化されたライブラリを産生する。最 後に、最適化されたライブラリのメンバーを適切なアッセイにおいてスクリーニ ングし、最適化されたライブラリの生物学的に活性なメンバーを同定する。 さらなる実施態様では、診断剤、予防剤および/または治療剤として有用な、 コンホメーション的に制限された逆ターン擬態物が開示される。このような擬態 物の構造、およびこれらの合成方法は、以下の詳細な説明において、より詳しく 開示される。 本発明の別の局面は、以下の詳細な説明を参照することにより明らかになる。 図面の簡単な説明 図1A〜1Bは、12員環および14員環を有する、コンホメーション的に制限された β-ターン擬態物の代表的な合成を例示する。 図2A〜2Cは、10員環を有するコンホメーション的に制限されたβ-ターン擬態 物および7員環を有するγ-ターン擬態物の代表的な合成を示す。 発明の詳細な説明 本発明は、一般的に、天然に存在するペプチドまたは合成ペプチドの、コンホ メーション的に制限された逆ターン擬態物(本明細書中では、「逆ターン擬態物 」または「擬態物」と呼ぶ)を含むライブラリに関し、そして、それらは診断剤 、予防剤および/または治療剤のような生物活性薬の同定において有用である。 本発明の実施において、ライブラリは、数十〜数百、さらに数百万までの個々の 逆ターン擬態物(本明細書中では、「メンバー」とも呼ぶ)を含み得る。 一旦集められると、本発明のライブラリは、生物活性を有する個々のメンバー を同定するためにスクリーニングされ得る。生物活性メンバーについてのライブ ラリのこのようなスクリーニングは、例えば、ライブラリのメンバーの結合活性 を評価する工程、またはライブラリメンバーが機能アッセイに与える影響を評価 する工程を包含し得る。スクリーニングは通常、ライブラリのメンバー(または ライブラリのメンバーのサブセット(subset))を目的の標的(例えば、抗体、 酵素、レセプターまたは細胞株)と接触させることにより達成される。目的の標 的と相互作用し得るライブラリのメンバーは、本明細書中で「生物活性ライブラ リメンバー」または「生物活性擬態物」と呼ばれる。例えば、生物活性擬態物は 、抗体またはレセプターに結合し得、酵素を阻害し得、あるいは関連する機能応 答を誘発またはアンタゴナイズし得るライブラリメンバー(例えば、細胞株)で あり得る。言い換えれば、本発明のライブラリのスクリーニングは、ライブラリ メンバーが、1つまたはそれ以上の目的とする生物学的標的と相互作用し得るか どうかを決定する。さらに、相互作用が起こる場合、生物活性擬態物(または擬 態物)は、次いでライブラリメンバーから同定され得る。ライブラリからの単一 の(または限られた数の)生物活性擬態物(1つまたは複数)の同定は、それ自 身で生物学的に活性であり、従って診断剤、予防剤または治療剤として有用であ り、そして、さらにこれらの分野でもたらされた化合物の同定を顕著に進めるた め使用され得る、逆ターン擬態物を産生する。 ライブラリから生物活性擬態物を同定するのに使用される工程は、主に、ライ ブラリが空間的にアドレス可能(addressable)であるか、または非空間的にア ドレス可能であるかに依存する。いずれのライブラリの型も、本発明の実施を可 能にするが、空間的にアドレス可能なライブラリが好ましい。空間的にアドレス 可能なライブラリにおいて、アッセイが行われる各反応容器は、単一の擬態物ま たは少数の擬態物を含有する。したがって、空間的にアドレス可能なライブラリ において、生物活性な擬態物がスクリーニングアッセイで同定される場合、その 同一性が明確に分かり、または限られた数の擬態物からなることが分かる。通常 、空間的にアドレス可能なライブラリのサイズは、必要とされる空間的な分解の 程度により限定される。しかし、空間的にアドレス可能なライブラリ内の比較的 多数のメンバーを可能にする顕著な進歩が、最近なされた。例えば、光リソグラ フ技術は現在、小さい領域(例えば、1.5cm2のチップ)における比較的多数のメ ンバー(64,000のオーダー)の空間的な分解を可能にする(Fodorら、Science 2 51:717-723、1991;Choら、Science 261:1303-1305、1993)(その両方は、本 明細書中で参考として援用される)。このような技術は当業者に公知であり、そ して、Janda,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:10779-10785、1993(本明細書中で 参考として援用される)に要約される。大きく、空間的にアドレス可能なライブ ラリもまた、例えばHoughtenら(Nature 354:84-86、1991)(本明細書中で参 考として援用される)によって開示されるように、反復アプローチを使用して構 築され得る。 あるいは、非空間的にアドレス可能なライブラリは、Ohlemeyerら(Proc.Natl .Acad.Sci.USA 90:10922-10926、1993)およびBrennerら(Proc.Natl.Acad.Sci .USA 89:5181-5183、1992)(これらの両方は、本明細書中で参考として援用さ れる)によって開示されるような、コードされたライブラリを構築することによ り作製され得る。簡潔に言えば、非空間的にアドレス可能なライブラリは、合成 においてポリマービーズに結合した微少量の産物を直接配列決定する能力を必要 とする。これは、ペプチド配列決定について5〜10ピコモルの範囲で、容易に達 成し得る。あるいは、配列決定不可能な多数のものは、直接配列決定され得また はPCRされそして配列決定され得るコード配列決定可能なパートナー(例えば、 ペプチドまたはオリゴヌクレオチド)を用いて共合成(cosynthesize)され得る 。マススペクトル分析を使用して配列決定され得る、小さい配列決定可能なコー ド鎖が作製され得る(例えば、Ohlemeyerら、Nikolaievら、Peptide Res.6:16 1-170、1993)(本明細書中で参考として援用される)。 本発明の1つの局面において、ライブラリメンバーを合成する方法が開示され る。上記のように、本発明の擬態物は、コンホメーション的に制限された逆ター ン擬態物を包含し、そしてより詳細には、β-ターン、γ-ターン、およびβ-膨 張の擬態物を含む、関連する構造の化合物を包含する。一般に、β-ターンは、 アミノ酸nのCO基の酸素がアミノ酸n+3のNH基の水素に水素結合している場合の ポリペプチド鎖の方向の反転である。同様に、γ-ターンおよびβ-膨張は、アミ ノ酸nのCO基の酸素がアミノ酸n+2およびアミノ酸n+4のNH基の水素にそれぞれ水 素結合している場合のポリペプチド鎖の反転である。本発明のコンホメーション 的に制限された逆ターン擬態物は、β-ターン、γ-ターン、およびβ-膨張の三 次元構造を「擬態」し、従って、天然に存在するタンパク質および/またはペプ チドに存在するこのような逆ターン構造の代理物として作用する。 より詳細には、本発明のコンホメーション的に制限されたβ-ターン擬態物は 、以下の構造IまたはIIを有する: ここで、R1、R2、R3、およびR4はアミノ酸側鎖部位またはそれらの誘導体で あり、Xは表1で同定される化学的部位から選択され、Yは-CH2-、-N(Z)-、-O- 、および-S-から選択され、そしてZは-Hまたは-CH3である。 本発明のコンホメーション的に制限されたγ-ターン擬態物は、以下の構造III またはIVを有する: ここで、R1、R2、およびR4はアミノ酸側鎖部位またはそれらの誘導体であり 、Xは表1で同定される化学的部位から選択され、Yは-CH2-、-N(Z)-、-O-、お よび-S-から選択され、そしてZは-Hまたは-CH3である。 本発明のコンホメーション的に制限されたβ-膨張擬態物は、以下の構造Vま たはVIを有する: ここで、R1、R2、R3、R3'、およびR4はアミノ酸側鎖部位またはそれらの誘 導体であり、Xは表1で同定される化学的部位から選択され、Yは-CH2-、-N(Z) -、-O-、および-S-から選択され、そしてZは-Hまたは-CH3である。 それらの誘導体)が、このページの面の上または下に位置し得ることを示してい る。天然に存在するアミノ酸(すなわち、「L-アミノ酸」)の場合は、Rアミノ 酸側鎖部位は、上記のI〜VIの構造で、ページの面の下に位置する(すなわち、 対応するRアミノ酸側鎖部位は、上記の構造で、ページの面の上に位置する(す 子の残りを示す。言い換えれば、さらなる化学的部位は、上記の構造I〜VIの末 端カルボニル基およびアミン基に共有結合している。本発明のこの局面は、以下 において、より詳細に記載される。さらに、構造I〜VIを有するアミノ酸側鎖部 位R1を有する炭素原子のすぐ隣りのキラル炭素が、α-位置またはβ-位置のい ずれかに存在し得ることは理解されるべきである。言い換えれば、この炭素原子 は、以下の構造のいずれかを有し得る: 本明細書中で使用される、用語「アミノ酸側鎖部位」は、天然に存在するタン パク質中に存在するアミノ酸側鎖部位のいずれかを表し、表2に同定される天然 に存在するアミノ酸側鎖部位(しかしこれらに限定されない)を包含する。本発 明の他の天然に存在するアミノ酸側鎖部位には、3,5-ジブロモチロシン、3,5-ジ ヨードチロシン、ヒドロキシリジン、γ-カルボキシグルタミン酸塩(エステル )、ホスホチロシン、およびホスホセリンの側鎖部位(しかしこれらに限定され ない)が挙げられる。さらに、グリコシル化アミノ酸側鎖もまた、本発明の実施 に使用され得、これにはグリコシル化トレオニン、グリコシル化セリン、および グリコシル化アスパラギン(しかしこれらに限定されない)が挙げられる。 構造I〜VIのアミノ酸側鎖部位がプロリンである場合、ピロリジン5員環は、 コンホメーション的に制限された逆ターン擬態物の1成分であり得る。言い換え れば、プロリンは、1つまたはそれ以上の「-NH-CH(R)-」部位の代わりに、コン ホメーション的に制限された逆ターン擬態物内の任意の位置に存在し得る。例え ば、上記の構造I〜VI中の「-Y-CH(R2)-」位置(Y=Nである場合)にプロリンを 含むことで、以下の構造I(a)〜VI(a)を生成する: ここで、R1、R3、R3'、R4、X、およびZは、構造I〜VIに関連して、上記 で同定した通りである。 あるいは、構造IおよびIIは、プロリンをコンホメーション的に制限された逆 ターン擬態物内の「-NH-CH(R3)」位置に含むことで修飾され得、以下の構造I(b) およびII(b)を生成する: 同様に、構造VおよびVIは、プロリンをコンホメーション的に制限された逆タ ーン擬態物内の「-NH-CH(R3)」位置または「-NH-CH(R3')」位置に含むことで修 飾され得、以下の構造V(b)、VI(b)、V(c)、およびVI(c)を生成する: ここで、R1、R2、R3、R3'、R4、X、Y、およびZは、構造I〜VIに関連し て上記で同定した通りである。 従って、上記の一般的な構造I〜VIは、構造I(a)、II(a)、III(a)、IV(a)、V( a)、VI(a)、I(b)、II(b)、V(b)、VI(b)、V(c)、およびVI(c)を代表例として包含 し、ここで、アミノ酸側鎖部位は、プロリン(またはその誘導体)である。 本発明のコンホメーション的に制限された逆ターン擬態物は、適切な出発成分 分子(本明細書中の以下で「構成部分」と呼ぶ)を使用して生成される。簡潔に 言えば、第1、第2、および第3の構成部分を結合させ(種々の組み合わせで) 、次いで環化して、本発明のコンホメーション的に制限された逆ターン擬態物を 得る。 本発明の文脈において、「第1の構成部分」は、以下の構造1を有する: ここで、R4はアミノ酸側鎖部位またはそれらの誘導体であり、Xは表1で同定 された化学的部位から選択され、そしてPはペプチド合成における使用に適切な 保護基である。 本発明の「第2の構成部分」は、以下の構造2(a)、2(b)、および2(c)より選択 される: ここで、R3は、アミノ酸側鎖部位またはそれらの誘導体であり、Wは-H、-OHア ルキル、アリール、-O-アルキル、-O-アリール、-S-アルキル、または-S-アリー ルであり、そしてPはペプチド合成における使用に適切な保護基である。 本発明の「第3の構成部分」は、以下の構造3(a)、3(b)、および3(c)から選択 される: ここで、R1およびR2は、アミノ酸側鎖部位またはそれらの誘導体であり、Yは -CH2-、-NZ-、-O-または-S-であり、ZはHまたはメチルであり、Wは-H、-OH、 アルキル、アリール、-O-アルキル、-O-アリール、-S-アルキル、または-S-アリ ールであり、そしてPはペプチド合成における使用に適切な保護基である。従っ て、構造3(a)のYが-CH2-、-NZ-、-O-、または-S-である場合、以下の第3のモ ジュール構成部分3(a1)、3(a2)、3(a3)、および3(a4)がそれぞれ得られる: より詳細には、本発明のコンホメーション的に制限されたβ-ターン擬態物( 上記の構造IおよびIIを参照のこと)は、第1の構成部分を第2の構成部分と反 応させて、結合した第1-第2中間体を生成し、次いでこの第1-第2中間体を第 3の構成部分と反応させて、結合した第1-第2-第3中間体を生成し、そして、 次いで得られた第1-第2-第3中間体を環化して、コンホメーション的に制限さ れたβ-ターン擬態物を得ることにより、合成する。コンホメーション的に制限 されたγ-ターン擬態物(上記の構造IIIおよびIVを参照のこと)は、第2の構成 部分を省略すること以外は、同様の方法(すなわち、第1-第3中間体を環化す る)で合成する。同様に、コンホメーション的に制限されたβ-膨張(上記の構 造VおよびVIを参照のこと)は、2つの第2の構成部分を使用して合成する(す なわち、第1-第2-第2-第3中間体を環化する)。 例えば、以下の構造4を有するコンホメーション的に制限されたβ-ターン擬 態物の一般的な合成は、以下の技術により行われ得る。第1のモジュール構成部 分1を、第2のモジュール構成部分2(a)と結合させ、以下に例示する第1-第2 中間体5を生成する(以下の反応スキームは、例示の目的で示され、そして、構 造1のカルボン酸部位は、例えばエステル化によって、アミド結合の形成によっ て、または固体支持体への付着によって、適切に保護されるべきであることを理 解するべきである): 次いで、第3のモジュール構成部分3(a1)を第1-第2中間体5と結合させて、 プレ環化β-ターン擬態物6を得、これを順番に環化して、構造4のβ-ターン擬 態物を生成する: 本発明のコンホメーション的に制限された逆ターン擬態物の全ては、上記に概 略を述べた一般的な方法によって、種々の構成部分を適切に選択することによっ て合成され得る。例えば、構造I〜VIのR基の改変体は、所望のR基を有する適 切な第1、第2、および第3の構成部分を使用して作成し得る。同様に、コンホ メーション的に制限されたγ-ターン擬態物は、第1の構成部分と第3の構成部 分を結合し、(第2の構成部分を省略する)、次いで環化して合成され得る。あ るいは、第1の構成部分は第2の構成部分と結合され得、次いでさらに別の第2 の構成部分と結合させて、第1-第2-第2中間体を得る。次いで、この中間体は 第3の構成部分と結合し得、そして環化して対応するコンホメーション的に制限 されたβ-膨張擬態物を得る。本発明のコンホメーション的に制限された逆ター ン擬態物の合成に関するさらなる開示は、以下の実施例1〜3に記載される。 本発明のライブラリのペプチド擬態物の合成は、本発明の第1、第2、および 第3の構成部分を組み合わせて、公知のペプチド合成技術を使用することで達成 され得る。より詳細には、任意のアミノ酸配列が、コンホメーション的に制限さ れた逆ターン擬態物のN-末端および/またはC-末端に付加され得る。この目的の ために、擬態物は固体支持体(例えば、PAM樹脂)上で、公知の技術を用いて合 成され得る(例えば、John M.StewartおよびJanis D.Young、Solid Phase Pep tide Synthesis、1984、Pierce Chemical Comp.、Rockford、Illinoisを参照の こと)。 さらに、液相合成技術および固相合成技術の両方の組み合わせは、本発明のペ プチド擬態物を合成するのに使用され得る。例えば、固体支持体は、コンホメー ション的に制限された逆ターンが配列に付加される時点まで、直線状ペプチド配 列を合成するのに使用され得る。以前に液相合成技術により合成された、適切な コンホメーション的に制限された逆ターン擬態物は、次いで、次の「アミノ酸」 として、固相合成に添加され得る(すなわち、N-末端およびC-末端の両方を有す るコンホメーション的に制限された逆ターン擬態物が、直線状ペプチドに付加さ れるべき次のアミノ酸として使用され得る)。コンホメーション的に制限された 逆ターン擬態物の配列への組み込みの際に、次いでさらなるアミノ酸が添加され 得、固体支持体に結合したペプチドワクチンを完結する。あるいは、N-末端およ びC-末端を保護された直線状ペプチド配列は、固体支持体上で合成され得、支持 体から除去され得、次いで、溶液中で公知の溶液結合技術を用いて、コンホメー ション的に制限された逆ターン擬態物に結合され得る。 本発明の別の局面では、ライブラリを構築する方法が開示される。従来的な組 み合わせの化学技術(例えば、Gallopら、J.Med.Chem.37:1233-1251、1994を参 照)は、試薬の連続的な基礎となる分子足場(scaffold)への結合により多数の 化合物を迅速に調製することを可能にする。結合技術は、天然に存在するアミノ 酸から誘導されるペプチドライブラリを構築するのに使用される。例えば、20の 適切に保護されかつ異なるアミノ酸の20の混合物をとり、それぞれを20のアミノ 酸の1つと反応させることにより、400(すなわち、202)ジペプチドのライブラ リが産生される。この方法を7回繰り返すことにより、約260億(すなわち、208 )のオクタペプチドからなるペプチドライブラリの調製物を得る。 上記のペプチドライブラリは、天然に存在するアミノ酸から誘導される従来的 な組み合わせライブラリを生じる。従来的な組み合わせライブラリは、その構成 物が結合する部分の配列のみが異なるメンバーからなる。例えば、オクタペプチ ドのライブラリは、ABCDEFGH、ACBDEFGH、ABDCEFGHなどを含むメンバーからなる (ここで、A〜Hは、アミノ酸を表す)。本発明の実施において、ライブラリは コンホメーション的に制限された逆ターン擬態物からなる。すなわち、任意の所 定のペプチド配列について、多数の逆ターンが可能である。従って、本発明のラ イブラリは顕著に大きくなり得、そして、直線状ペプチドの配列の変形のみによ って構築されるライブラリよりも多様である。このような逆ターン擬態ライブラ リは、固定した配列を提供するだけでなく、それぞれの固定した配列において、 種々の固定したコンホメーションの擬態物のファミリーを提供する。 この点を例示するために、ペプチドABCDEFGHについての逆ターン擬態物の代表 的なライブラリを、以下にスキーム的に示す。 上記のライブラリは、一般的には5のβ-ターン擬態物、6のγ-ターン擬態物、 および4のβ-膨張擬態物を含む。さらに、上記の各々について、さらなる逆タ ーン擬態物が構築され得る。上記のように、逆ターン擬態物のコンホメーション は、第1の構成部分と第3の構成部分を、第1の構成部分の結合基Xを介して、 第3の構成部分のアゼチジノン基のカルボニルと共有結合させて環化することに より制限する(実施例3を参照のこと)。第1および第3の構成部分の間のさら なる構成部分の存在は、逆ターン擬態物の性質を決定する:第1-第2-第3、第 1-第3、および第1-第2-第2-第3成分切片の環化がβ-ターン、γ-ターン、 およびβ-膨張擬態物をそれぞれ生じる。従って、所定の配列に対し可能な多く の逆ターンに加え、結合基X(表1を参照のこと)の変形は、擬態物ライブラリ のより大きい多様性を供給する。 従って、本発明のライブラリは、存在する直線状ペプチドの組み合わせライブ ラリと異なる。例えば、ほとんどのヘキサペプチドライブラリ(すなわち、ABCD EF)において、各位置はランダム化されて、106〜107のメンバーのライブラリを 提供する(すなわち、A(20)B(20)C(20)D(20)E(20)F(20)=6.4×107メンバー)。 概念的には、逆ターン擬態物についてのこのタイプのライブラリを生成すること は可能であるが、実際にはこれはいくつかの理由により魅力的なものではない。 第1に、逆ターンライブラリは、多くの可能なリンカー基Xのために必然的に大 きく、それゆえ、ライブラリ中に少量の任意の1成分が存在し、従って任意の単 一な成分が検出されにくくなる(Medynski.Biotechnology 12:709-710、1994 )。第2に、多数の非天然構成ブロックは、最初に合成される必要がある。第3 に、本発明のライブラリは、直接配列決定するのに適切ではない。直線状ペプチ ドライブラリは、ペプチドミクロ配列決定技術を用いて配列決定され得、これは ピコモルレベルほどしかない材料に対する配列情報を提供し得る(例えば、Lam ら、Nature 354:82-84、1991を参照)。しかし、この技術を行うためには、ペ プチド中の個々のアミノ酸が切断されなければならない。本発明の逆ターン擬態 物は、コンホメーション的に制限された環においてこの能力を有さない。従って 、この型の配列決定を不可能にする。 従って、本発明の実施において、ライブラリは、起点としての既知の直線状ペ プチド配列に基づく。ペプチド配列は、天然に存在するペプチドまたはプロテイ ンから誘導し得、あるいは、合成ペプチドまたはファージディスプレイのような 生体高分子ライブラリを介して生成し得る。一旦ペプチド配列が選択されると、 本発明のライブラリは、2つの段階において好適に構築され得る:(1)最適な 鋳型の決定、および(2)選択した鋳型の側鎖の相互作用の最適化。これらの段 階の両方は、以下に議論するように、目的とする特定の生物学的標的を有する、 個々のライブラリのメンバーの相互作用の評価を包含する。 最適な鋳型の決定は、選択された特定の配列についての種々の可能な逆ターン の評価を必要とする。言い換えれば、第1の段階は、配列情報を例示するための 、擬態物の形態の探索である。実施例の方法により、目的のペプチドとしての配 列ABCDEFのヘキサペプチドを仮定して、以下に示すタイプのライブラリが最初に 構築される。 上記の式は、主要な配列ABCDEFに基づく、異なるサイズおよびコンホメーション を有する、β-ターン、γ-ターン、およびβ-膨張ターン擬態物の重なり合う(n ested)配置を表す。上記のライブラリは、各ターン物が異なるリンカー基Xを 有する、3つのβ-ターンからなる。例えば、3つの異なるリンカー基が使用さ れる場合、10-、12-、および14-員環を含むβ-ターン擬態物が調製され得る(実 施例3を参照のこと)。同様に、上記のライブラリはまた、4つのγ-ターン擬 態物からなり、そしてXの適切な選択により、7-、9-、および11-員環を有する γ-ターン擬態物が調製され得る。上記のライブラリは、さらに、2つのβ-膨張 擬態物からなり、3つの異なるXリンカー基を使用することにより、13-、15-、 および17-員環を含むβ-膨張擬態物を生成する。このように構築された上記のラ イブラリについて、最適な鋳型の選択は、適切なアッセイにおいてライブラリメ ンバーを目的の標的に接触させることにより行われる。例えば、最適な鋳型(正 の相互作用またはアッセイの「ヒット(hit)」により決定される)は、以下に 示すような12-員環を含むβ-ターンであり得る。 一旦最適な鋳型が選択されると、次いで、鋳型の側鎖が最適化される。側鎖の 最適化の工程において、鋳型は維持され、そして種々の残基(A〜F)がランダ ム化される。ランダム化は、他の側鎖(他のアミノ酸から誘導される構成成分) が置換される、さらなる化合物の合成を包含する。ターン残基(C〜F)および 隣接する残基(A〜B)の両方もランダム化され得る。ランダム化は単一のスク リーニングで行われてもよいし、あるいは、ランダム化は2回またはそれ以上の 回数のスクリーニングに分けられてもよい。鋳型選択において、最適な側鎖の決 定は、適切なアッセイを用いるスクリーニングにより達成される。スクリーニン グアッセイの結果は、以下に示す配列を有する12員環を含むβ-ターンを提供し 得る。 上記の方法によるライブラリの調製は、実施例4に記載される。 本発明のさらなる局面では、ライブラリの生物活性についてのスクリーニング 方法、および生物活性なライブラリのメンバーを単離する方法が開示される。本 発明のライブラリは、種々の技術および方法を用いて、生物活性についてスクリ ーニングされ得る。一般には、スクリーニングアッセイは、次により行われ得る (1)ライブラリを、レセプターのような目的の生物学的標的と接触させ、ライ ブラリの擬態物と標的との間に結合を生じさせる工程、ならびに(2)適切なア ッセイ(例えば、Lamら(Nature 354:82-84、1991)またはGriminskiら(Biote chnology、12:1008-1011、1994)(これらの両方は本明細書中で参考として援 用される)により開示された、比色定量アッセイ)により、生じた結合事象を検 出する工程。好ましい実施態様では、ライブラリメンバーは溶液中に存在し、そ して、標的は固相に固定される。あるいは、ライブラリは固相に固定され得、そ して溶液中の標的と接触させることにより、探針(probe)され得る。 上記のように、本発明のライブラリが空間的にアドレス可能であり、そして、 正の相互作用「ヒット(hit)」が達成される場合、この生物活性な擬態物の構造 がわかるか、または限られた数の構造からなることがわかる。本発明の非空間的 にアドレス可能なライブラリの場合、スクリーニング生物アッセイの特定の実施 態様に依存して、スクリーニングアッセイにおいて生物活性を認識することを促 進し、そしてまた擬態物の単離および同定を可能にするための、特定の性質およ び特性が逆ターン擬態物に付与(imposed)され得る。例えば、レセプターが結 合した生物活性擬態物は、固相固定化リガンド結合性タンパク質(例えば、磁性 ビーズに固定化したアビジン)との結合相互作用を介して回収され得る。このよ うなスクリーニングアッセイにおいて、レセプターが結合した擬態物の固定化リ ガンド結合性タンパク質への結合を行うために、擬態物は適切なリガンドを有す る必要がある。上記の例においては、タンパク質を結合している固定化リガンド がアビジンである場合、擬態物リガンドは、好ましくはビオチンである。 上記の例において、一旦レセプターに結合している擬態物のビオチンが、磁性 ビーズ上に固定化されたアビジンに結合すると、生物活性な擬態物は、磁場を加 えることにより、容易に固定化レセプターから除去され得る。例えば、磁性ビー ズの磁石との接触は、擬態物をレセプターから分離するのに効果的である。生物 活性な擬態物を同定するために、次いで、擬態物を磁性固相から(例えば切断に よって)離す。擬態物の磁性ビーズからの切断は、化学的手段または酵素的手段 のいずれかを介して行われ得る。いずれの場合においても、擬態物は切断可能な 適切な結合を有するべきである。好ましい実施態様では、擬態物を酵素的手段に より磁性ビーズから切断し、そして、切断可能な結合は、酵素切断を受けやすい ペプチド配列である。例えば、酵素トロンビンは、配列GRG(グリシン-アルギニ ン-グリシン)を効果的に切断する。従って、切断可能な結合GRGを有する擬態物 が結合した磁性ビーズのトロンビン処理は、GRG配列の切断および生物活性な擬 態物の遊離をもたらす。切断可能なリンカーについてのさらなるストラテジーは 、Patekら、Int.J.Peptide Protein Res.42:97-117、1993(本明細書中で参考 として援用される)に開示される。 本発明のコンホメーション的に制限された逆ターン擬態物は、このように切断 可能なリンカーを組み入れ得、擬態物の同定の前の擬態物スクリーニングフォー マットからの生物活性な擬態物の遊離を促進する。好ましいリンカーは、タンパ ク質加水分解を起こし得るか、またはタンパク質加水分解を起こす傾向があるア ミノ酸配列である。本発明の切断可能なリンカーは、好ましくは、コンホメーシ ョン的に制限された逆ターン擬態物と、リガンド(例えば、ビオチンまたはトリ プシン様セリンプロテアーゼ第X因予)との間に位置する。 本発明のさらなる切断可能なリンカーは、アスパラギンプロテアーゼカテプシ ンDに対する認識部位(すなわち、切断部位)を含む。本発明の他の切断可能な 結合には、カテプシンBまたはカテプシンEによって切断可能なアミノ酸配列( しかしこれらに限定されない)が挙げられる。カテプシンBは、P2およびP3位 置の塩基性アミノ酸(例えば、アルギニンまたはリジン)、P1の小さい疎水性 部位、ならびにP1'およびP4の芳香族疎水性部位を有する配列を切断する、シ ステインプロテイナーゼである(Matsuedaら、The Chemical Society of Japan- Chemistry Letters 1857-1860頁 1988;Matsunagaら、FEBS 324:325-330、1993 )。同様に、カテプシンEは、B細胞およびT細胞の両方の中に存在するエンド ソームのアスパラギンプロテイナーゼであるが、腹膜マクロファージ中には存在 しない。この酵素の活性な切断(cleft)は、P1-P1’部位を占める疎水性残基 の間に切断を起こさせる明確な選択性(preference)により、9つもの残基を調 節し得る。(例えば、Bennettら、Eur.J.Immunol.22:1519-1524、1992) 従って、上記のスクリーニング方法のために、擬態物はリガンド(例えば、レ セプターからの効果的な回収のためのビオチン)、および切断可能な結合(例え ば、酵素的切断を受けやすいペプチド配列)の両方を含む。このような擬態物は 、上記の擬態物の固相または液相での合成を補足する従来の化学により調製され 得、そして、上記の擬態物の固相または液相での合成に直接組み入れられ得る。 この 目的のために、ビオチンおよび切断可能な結合の組み込みは、擬態物のC末端に おいて好適になされる。この擬態物は、以下の表現により、スキーム的に表現さ れ得る: N-末端-逆ターン擬態物-C末端-切断可能な結合-リガンド 上記の擬態物は、それ自身で逆ターン擬態物を生成する同じ方法により合成さ れ得る。簡潔には、ビオチンのようなリガンドを擬態物に組み込むために、リジ ン残基を第1の残基として擬態物に組み込む。リジン側鎖の求核的ε-アミノ基 は、ビオチンのようなリガンドの結合のために、反応性部位として作用する。ビ オチンの反応性の形態(例えば、ビオチンのN-ヒドロキシスクシンイミド)での リジン残基の処理は、ビオチンの擬態物への結合をもたらす。次いで、ペプチド 擬態物合成は、切断部位を作製するのに適切な、さらなるアミノ酸残基により続 けられ得る。例えば、上述のように、残基のグリシン、アルギニン、およびグリ シンは結合して、このような切断可能な結合を供給し得る。一旦ビオチンおよび 切断可能な結合の両方が置き換わると、ペプチド擬態物合成は上述のように、お よび実施例1〜3のように続く。 本発明のさらに別の局面では、生物活性な擬態物の同定方法が開示される。上 記のように、生物活性な擬態物は、適切な酵素で処理することにより遊離させ得 る。結果として、個々の生物活性な擬態物および切断酵素を含む溶液を得る。生 物活性な擬態物が、サイズ排除濾過のような従来的な技術により切断酵素から分 離され得、分析に適切な生物活性な擬態物の溶液を供給し得る。好ましい実施態 様において、生物活性な擬態物の溶液を、液体クロマトグラフィーおよびマスス ペクトル分析(LC-MS)の組み合わせにより分析する。擬態物ライブラリのスク リーニングアッセイから、1つ以上の生物活性な擬態物が回収される場合、液体 クロマトグラフィー分析は生物活性な擬態物の分離手段および定量手段の両方を 提供する。このような混合物のクロマトグラムは、擬態物の結合プロフィールを 提供する。液体クロマトグラムのマススペクトル分析器への溶出は、生物活性な 擬態物の明瞭な同定を提供する。 以下の実施例は、例示により提示されるものであり、制限するものではない。 実施例 実施例1 構成部分の合成 この実施例は、本発明のコンホメーション的に制限された逆ターン擬態物を形 成するために結合する構成部分の合成を示す。A . 第1構成部分の合成 本発明の第1構成部分は、以下の構造1を有する: ここで、R4は、アミノ酸側鎖部位またはそれらの誘導体であり、Xは、表1に 示される部位から選択される化学的部位であり、およびPは、ペプチド合成にお いて使用される適切なアミノ保護基である。「X」部位は、第1構成部分と第3 構成部分との間に架橋を形成し、これがコンホメーション的に制限された逆ター ン擬態物の環の大きさを規定する。X部位は、長さおよび屈曲性が変化し得、そ れゆえコンホメーション的に制限された逆ターン擬態物の三次元構造をもたらす 。 第1構成部分は、N−保護されたヒドラジンであり得る。ここでX部位は、単 一窒素原子である。逆ターン擬態物への環化の際に、そのような第1構成部分は 第3構成部分のカルボニル基とヒドラジド結合を形成する。あるいは、第1構成 部分は、環化の際にアミド結合を形成するN−保護されたアミンであり得る。第 1構成部分の両方の一般的なタイプの合成を、以下に示す。 (1)N−保護されたヒドラジン(X=NH)の合成 第1構成部分として使用されるN−保護されたヒドラジンは、HoffmanおよびK im(Tet.Lett.31:2953、1990)、ならびにVidalら(J.Org.Chem.58:4791-4793 、1993)の手順に従って、対応するアミノ酸から製造され得る。簡単に言えば、 アミノ酸は、硫酸水溶液中の亜硝酸ナトリウムとの反応、続くジアゾメタンによ る処理により、対応するα−ヒドロキシメチルエステルに変換され得る。無水ト リフルオロメタンスルホン酸によるトリフルオロスルホネートへの変換の後、α −ヒドロキシ基は、モノ−t−ブチルオキシカルボニルヒドラジンで置換される (キラルな炭素原子の周りのアミノ酸コンフィギュレーションの全ての反転を伴 う)。結果として、第1構成部分であるN−保護されたヒドラジンを得る。この 第1構成部分は、式1で表され、ここで、カルボン酸基は、メチルエステルとし て保護され、XはNHであり、そしてPはアミノ保護基であるt−ブチルオキシカ ルボニル(BOC)である。代表的な第1構成部分であるN−保護されたヒドラジン へのアミノ酸の変換を、以下に示す。 (2)第1成分であるN−保護されたアミン(X=NHRCH2)の合成 還元的アミノ化。種々の第1構成部分が、GribbleおよびNutatitis(Org.Pre p.Proced.Int.17:317、1985)、またはSasakiおよびCoy(Peptides 8:119、1 987)により記載されている、容易な還元アミノ化プロセスにより、適切なアル デヒドから調製され得る。この方法において、アミノ酸のアミノ基とアルデヒド のカルボニル基との反応はイミンを形成し、続いて、このイミンは適切な水素化 物還元剤で還元されて、C-N結合を提供し得る。本発明の、このような第1構成 部分を生成するために、必要なアルデヒドは、N−保護されたアミノ基を有する 。還元アミノ化の一般的な方法による、第1成分であるN−保護されたアミンの 合成を、概略的に以下に示す(キラル炭素原子の周りのアミノ酸コンフィギュレ ーションは、全て保持される): あるいは、上記のN−保護されたアミンの合成は、HOOC-CH(R4)-NH2部位をP-OOC -CH(R4)-NH2で置換することにより固体支持体上で達成され得、P-OOC-CH(R4)-NH CH2RNHPを得る。 上記のN−保護されたアミノアルデヒドは、一般式P-NH-R-CHOで表され得る。 ここでPは、アミノ保護基であり、そしてRは化学的部位(例えば、-CH2-、-C( CH3)2-、-CH=CHC(CH3)2-、または-CH2CH2C(CH3)2-)であり、それはN−保護さ れたアミノ基でアルデヒドカルボニルを結合する。上記の還元アミノ化の生成物 としては、XがNH-R-CH2である構造1の第1構成部分を得る。 アミノ酸からのアルデヒドの合成。変化可能なXを有する第1構成部分の還元 アミノ化方法による調製は、適切なアルデヒド(すなわち、N−保護されたアミ ノ基を有するアルデヒド)の合成を必要とする。このような適切なアルデヒドは 、Goelら(Org.Syn.67:69、1988)により記載される2段階手順により、対応 するアミノ酸から直接調製され得る。代表的な一連の反応において、N−保護さ れたアミノ酸を、まずメチルクロロホルメートで処理し、そしてN,O-ジメチルヒ ドロキシアミンで処理することにより混合無水物に変換し、対応するカルボキシ アミドを提供する。続いてそれは水素化アルミニウムリチウムでアルデヒドに還 元される。上記のような、N−保護されたアミノ酸の対応するN−保護されたア ルデヒドへの変換を、以下の反応により概略的に示す: ここで、PおよびRは、上記の通りである。適切なN−アミノ保護されたアルデ ヒドの合成は、以下のセクション(a)〜(d)に示される。 (a) 第1成分であるN-保護されたアミン(X=NHCH2CH2) 本実施例において、アルデヒドは、N−保護された2-アミノエタノールであり 、対応するN−保護されたアミノ酸(グリシン)から、上記セクション(2)に 記載のGoelらのプロセスに従って調製され得る。N-BOC-グリシンは、種々の供給 源から市販されており、そしてアルデヒド、すなわちBOC-NH-CH2-CHOに変換する のに適している。上記(2)に記載の還元アミノ化の条件下で、得られたアルデ ヒド(N-BOC-アミノアセトアルデヒド)をアミノ酸により処理することで、以下 に示す第1成分であるN−保護されたアミンを得る。それはXが-NHCH2CH2-であ り、そしてPがBOC保護基であるような、一般式1の第1構成部分である: (b) 第1成分であるN−保護されたアミン(X=NHC(CH3)2CH2) 本実施例において、アルデヒドは、N−保護された2-アミノ-2-メチルプロパ ナールであり、そして上記セクション(2)に記載のGoelらのプロセスに従って 対応するN−保護されたアミノ酸(2-メチルアラニン)から調製され得る。N-BO C-2-メチルアラニンは、種々の供給源から市販されており、そしてアルデヒド、 すなわちBOC-NH-C(CH3)2-CHOに変換するのに適している。上記セクション(2) に記載の還元アミノ化の条件下で、得られたアルデヒド(N-BOC-2-アミノ-2-メ チルプロパナール)をアミノ酸により処理することで、以下に示される第1成分 であるN−保護されたアミンを得る。それは、XがNHC(CH3)2CH2であるような、 一般式1の第1構成部分を満たす。 (c) 第1成分であるN−保護されたアミン(X=NHC(CH3)2CH=CHCH2) リンカーXの長さの延長および屈曲性の調整は、上記のアルデヒドのホモロゲ ーションにより達成され得る。例えば、Wittig反応による上記セクション(2)(b) のアルデヒド中間体のホモロゲーションは、HouseおよびRasmusson(J.Org.Ch em.26:4278、1961)に記載されているようなビニローグアナログを提供する。 簡単に言えば、メチル(トリフェニルホスホランイリデン)アセテートによる 上記セクション(2)(b)のN-BOC-2-アミノ-2-メチルプロパナールの処理により、 アルデヒド炭素鎖が炭素2個分延長される。この反応を、以下に概略的に表す。 次いで、上記のエステル生成物は塩基性条件下で加水分解され得、対応するN-BO Cアミノカルボン酸を得る。次いでそれは、上記セクション(2)に記載のGoelらの 還元方法によりアルデヒドに直接変換され得る。上記のエステルから誘導される カルボン酸の、対応するアルデヒドへの変換を以下に示す。 上記セクション(2)に記載の還元アミノ化の条件下で、ビニローグアルデヒド をアミノ酸により処理することで、以下に示す第1成分であるN−保護されたア ミンを得る。それはXがNHC(CH3)2CH=CHCH2であるような、第1構成部分の一般 式1を満たす。 (d) 第1成分であるN−保護されたアミン(X=NHC(CH3)CH2CH2CH2) 上記セクション(2)(c)のX部位は、リンカー部位にいくらかの剛性を与えるビ ニル基を含有する。より屈曲性のリンカーは、上記のN−保護されたビニローグ アルデヒドの水素化により調製され得る。ビニローグアルデヒドの水素化は、以 下に示される飽和アナログを生成する。 上記セクション(2)に記載の還元アミノ化の条件下で、飽和アルデヒドをアミ ノ酸により処理することで、以下に示す第1成分であるN−保護されたアミンを 得る。それは、XがNHC(CH3)2CH2CH2CH2であるような、第1構成部分の一般式1 を満たす。 B . 第2構成部分の合成 本発明の第2構成部分は、以下の構造2a、2b、または2cのいずれか1つを有し 得る: ここでR3は、アミノ酸側鎖部位またはそれらの誘導体であり、Wは、先に定義 した通りであり、そしてPは、ペプチド合成に使用するのに適したアミノ保護基 である。構造2aは、N−保護されたアミノ酸の一般的な表現であり、そして構造2b は、N−保護されたプロリン誘導体を表す。適切な第2構成部分である2aおよ び2bは、市販されている。例えば、FMOCアミノ酸は、種々の供給源から市販され ている。あるいは、これらまたは他のN−保護されたアミノ酸は、標準的な有機 合成技術により容易に調製され得る。 第2構成部分2cは、アミノ酸のアジド誘導体である。このアミノ酸誘導体にお いては、α−アミノ基は、アジド基で置換されている。アミノ酸のアジド誘導体 は、以下の反応(Zaloomら、J.Org.Chem.46:5173-5176、1981)により調製さ れ得る: C . 第3構成部分の合成 第3構成成分は、以下の構造のいずれか1つを有し得る: ここでR1およびR2は、アミノ酸側鎖部位またはそれらの誘導体であり、Yは、 -CH2-、-NZ-、-O-、または-S-であり、Zは、Hまたは-CH3であり、Wは、先に 定義した通りであり、そしてPは、ペプチド合成の使用に適したアミノ保護基で ある。好ましい保護基としては、t−ブチルジメチルシリル(TBDMS)、BOC、FMOC およびAlloc(すなわち、アリルオキシカルボニル)が挙げられる。 より詳細には、第3構成部分3(a)は、以下の構造のいずれか1つを有し得る: 本発明の第3構成部分は、β−プロピオラクタム誘導体であり、また2-アゼチ ジノン誘導体として一般に公知である。第3構成部分3aは、アゼチジノン環と分 子のカルボン酸部分とをつなぐ原子の性質が異なるアナログアゼチジノンである 。これらの第3構成部分の2つの部分をつなぐ原子は、3(a1)、3(a2)、3(a3)お よび3(a4)それぞれに対してC、N,O、およびSである。第3構成部分3bは、3a(2) の誘導体であり、ここで、R2は、プロリンである。第3構成部分3cは、アゼチ ジノン窒素がα−アミノ酸のα−アミノ基でもある、2-置換アゼチジノンである 。これらの第3構成部分3a〜3cの典型的な合成を、以下に示す。 (1)第3構成部分3(a1)の合成 第3構成部分3(a1)は、Williamsら、J.Amer.Chem.Soc.111:1073、1989に 一般的に記載されている方法により調製され得る。3(a1)の合成を、以下に概略 的に示す。 簡単に言えば、リチウムジイソプロピルアミドでの処理により生成したN-TBDMS- 2-アゼチジノンのアニオンを、4-ブロモブテニル誘導体でアルキル化し、対応す る4-ブテニルアゼチジノンを得る。四酸化ルテニウムによる末端アルケンの酸化 開裂は、PがTBDMS保護基である第3構成部分3(a1)を提供する。 (2)第3構成部分3(a2)の合成 第3構成部分3(a2)は、Millerら(J.Amer.Chem.Soc.102:7026、1980)に 一般的に記載されている方法により調製され得る。3(a2)の合成を以下に概略的 に示す。 簡単に言えば、β−ヒドロキシアミド誘導体の環化により、4-アミノ-2-アゼチ ジノンが得られる。アゼチジノンアミノ基の、α−ケトベンジルエステル誘導体 による縮合およびナトリウムシアノボロヒドリドによる付随還元により、3(a2) のエステルを得る。ベンジル保護基の水素化分解により、第3構成部分3(a2)が 得られる。 (3)第3構成部分3(a3)の合成 第3構成部分3(a3)は、以下で概略的に表される方法により調製され得る: 簡単に言えば、アリルアルコールのオキシアニオンによる、(ヒドロキシアゼ チジノンから誘導された)4-トリフルオロメタンスルホニル-2-TBDMS-2-アゼチ ジノン誘導体からのトリフルオロメタンスルホネート基の置換により、3(a3)の 末端アルケンが得られる。四酸化ルテニウムによる末端アルケンの酸化開裂によ り、カルボン酸3(a3)が得られる。 あるいは、そして好ましい実施態様においては、第3構成部分3(a3)は、以下 の手順により調製される: 上記の反応において、β−ラクタムの水酸化、およびヒドロキシエステルの対応 するトリフラートの置換、そして続く水素化分解により、望ましい第3構成部分 を提供する。 (4)第3構成部分3(a4)の合成 第3モジュール構成部分3(a4)は、3(a3)と同じ様式で製造される。但し、POC( O)CH(R2)S-を、アリルアルコールの代わりに添加し、そして得られたエステルを 加水分解して3(a4)を得る。 (5)第3構成部分3bの合成 第3モジュール構成部分3bは、3(a3)と同じ様式で製造される。但しプロリン のエステルを、アリルアルコールの代わりに添加し、そして得られたエステルを 加水分解して3(b)を得る。 (6)第3構成部分3cの合成 第3構成部分3cは、HartおよびHu(Chem.Rev.89:1447、1990)に一般的に記 載される方法により調製され得る。3cの合成を、以下に概略的に示す。 簡単に言えば、アミノ酸ベンジルエステルのα−アミノ基と、α−アミノ酸から 誘導されたN-BOC保護されたアルデヒドのカルボニル基との縮合によるイミン生 成物を、メチルイソブチレートのエノレートで処理して、4,4-ジメチル-2-アゼ チジノン誘導体を得る。ベンジル保護基の水素化分解により、PがBOC保護基で ありそしてZがメチルである第3構成部分3cが得られる。 あるいは、上記イミンの、メチルアセテートのエノレートによる処理、続く水 素化分解により、Zが水素である第3構成部分3cが得られる。 実施例2 第1、第2、および/または第3構成部分のカップリング 本発明の逆ターン擬態物を製造するための構成部分のカップリングは、一般的 にアミド結合の形成を含む。構成部分同士をつなぐアミド結合は、標準的な合成 ペプチド技術により形成され得、そして液相合成または固相合成のどちらかによ り行われ得る。 代表的には、コンホメーション的に制限された逆ターン擬態物を含有するペプ チドの固相合成において、第1構成部分は、合成時に特異点でペプチド配列に組 み込まれる。一旦第1構成部分が組み込まれたら、擬態物ターンの残りの合成が 続く。例えば、コンホメーション的に制限されたβターン擬態物に関して、ター ンは、第2、および第3構成部分の続くカップリング、その後の第1構成部分の 第3構成部分への環化により合成される。次いで、ペプチドの残りが、残りのア ミノ酸の連続的で段階的なカップリングによるペプチド鎖のさらなる伸長によっ て合成され得る。 A. 第1および第2構成部分の代表的なカップリング 第1および第2構成部分のカップリングにより、結合した第1−第2中間体が 得られる。3つの異なる、結合した第1−第2中間体種は、第1構成部分1と第 2構成部分2a、2b、または2cとのカップリングにより形成され得る。1-2a、1-2b 、および1-2cで表される、カップリング生成物を以下に示す。 上の表記において、PはBOCであり、そしてP'はFMOCである。 第1および第2構成部分のカップリングは、シリコン媒介された酸フロライド カップリングにより達成され得る。このカップリングの手順において、固相に固 定された1は、5当量のビス(トリメチルシリル)アセトアミドで処理すること により、対応するN-トリメチルシリル誘導体(以下の1a)に変換される。 2a〜2cの酸フロライドのいずれかとN-シリル誘導体1aとの反応により、それぞれ 結合した第1−第2中間体1-2a、1-2b、または1-2cを得る。2a〜2cの酸フロライ ドは、CarpinoおよびHan(J.Amer.Chem.Soc.112:9651-52、1990)により記載 される一般的な方法に従って、シアヌル酸フロライド処理により対応するカルボ ン酸から容易に調製され得る。 (1)N-FMOC 保護されたアミノ酸を用いるペプチドカップリング 上記の一般的なシリコン媒介された酸フロライドペプチドカップリングの手順 は、N−保護されたアミノ酸フロライド(例えば、2aまたは2b)をN−シリルペ プチド(例えば、1a)でカップリングするのに用いられ得る。液相でのペプチド 合成に関しては、N−保護されたアミノ酸フロライドは、カルボキシ保護された N-シリルアミノ酸とカップリングする。シリコン媒介された酸フロライドカップ リング方法は、カップリング剤(例えば、カルボジイミドまたは混合無水物剤) を使用する従来のアミド形成反応よりも優れている。これらの試薬は、別のアミ ノ酸のアミノ基とのカップリングのためのアミノ酸のカルボキシル基を活性化す る。あるいは、そして好ましい実施態様においては、アミノ末端とカルボニル基 との間のカップリングは、HATUと共に行われ得る。 シリコン媒介された酸フロライドカップリングが提供する改善および利点にも かかわらず、いくつかの場合において、ペプチド結合の形成は、N-シリルペプチ ドのアミノ酸側鎖と、カルボキシ活性化アミノ酸の従来のかさ高いN-FMOC(フル オレニルメトキシカルボニル)保護基との間の立体相互作用のために困難なまま である。事実、アミノ酸と比較的かさ高い側鎖(例えば、ヒスチジン、フェニル アラニン、トリプトファン、チロシン、アルギニン、ロイシン、イソロイシン、 グルタミン、アスパラギン、アスパラギン酸、グルタミン酸、およびトレオニン )とのカップリング反応速度は、N-FMOC保護されたアミノ酸を利用するカップリ ング反応において、比較的立体障害の少ない側鎖(例えば、グリシン、アラニン 、およびセリン)を有するこれらのアミノ酸と比較して、顕著に遅い。 第2級アミン(例えば、1a)のペプチド結合形成はまた、立体的理由により、 より困難である。さらなるアミノ置換基は、アミノ基の立体障害を有意に増加さ せ、そして求核性(カルボキシ誘導体でペプチド結合を形成する能力)を減少さ せる。反応性の低下は、遅い反応速度から明らかである。ペプチドカップリング におけるこの困難は、N-FMOC保護されたアミノ酸との反応において特にあてはま る。 (2)アジド酸フロライドを用いるペプチドカップリング かさ高いN-FMOC保護されたアミノ酸フロライドのペプチドカップリングについ ての立体性に関する問題は、対応するアジド酸フロライドの使用により排除され 得る。FMOC基とは対照的に、アジド基は、小さい(3個の窒素原子を有する)線 状置換基である。前者の酸フロライドにおいては、アミノ酸のα−アミノ基は、 ペプチドカップリング反応において、妨害を防止する基(FMOC)により単純に保 護される。一旦カップリングすると、保護基は除去され、続いてカップリングが 行われる。対照的にアジド酸フロライドにおいては、アミノ酸のα−アミノ基は 、アジド基(N3)に変換されている。アジド酸フロライドによるカップリングの 後、アジド基は、続くカップリングのために直接活性化され得る。いずれかの酸 フロライド試薬についての全体の結果としてペプチド結合が形成される。しかし 、アジド酸フロライド試薬は、N-FMOC保護されたアミノ酸に関するペプチド結合 形成の立体阻害の問題を起こさない。 従って、アジド酸フロライドは、立体的に望ましいペプチド結合形成のために 選択される試薬である。これらのカップリングは、立体的にかさ高い側鎖部位と アミノ酸との反応、および第2級アミンとのアミド結合形成を含む。これらの酸 フロライドの構造を、以下に示す(Rは、アミノ酸側鎖部位またはそれらの誘導 体を表す)。 上記の標準的な方法により、アジド酸フロライドは対応するアジド酸から調製さ れ得、そしてアジド酸は対応するアミノ酸から容易に合成され得る。 上記のように、続くカップリングの前にアジド酸を脱保護しなければならない N−保護されたアミノ酸誘導体とは異なり、アジド酸は、続くアミノ酸とのペプ チドカップリングのために直接活性化され得る。アジドペプチドのトリフェニル ホスフィンによる処理により、ホスフィンイミンが生成する。これは、アミノ酸 あるいは本発明の第2または第3構成部分との反応で、ペプチド結合および対応 する鎖伸長ペプチドを生成する。このプロセスは、一般的に以下に示される。こ こで、Rは、アミノ酸側鎖部位である: 上記のアジド酸フロライドペプチドカップリング方法は、一般的にペプチドカ ップリングに有用であり、より詳細には、本発明の実施に有用である。この方法 を、以下のセクションC、D、およびEにおいて、本発明のモジュール構成部分の カップリングについてさらに例示する。 B. 第1および第3構成部分の代表的なカップリング 第1モジュール成分および第3モジュール成分のカップリングにより、結合し た第1−第3中間体が得られる。6個の異なる、結合した第1−第3中間体種は 、第3構成部分3(a1)、3(a2)、3(a3)、3(a4)、3b、または3cのいずれかと第1構 成部分1とのカップリングの結果として形成され得る。カップリング生成物は、 以下に示すように、1-3(a1)、1-3(a2)、1-3(a3)、1-3(a4)、1-3(b)、および1-3( c) として表される: 上の表記において、Pは、ペプチド合成での使用に適した保護基であり、Xは、 実施例1に記載されるリンカーであり、そしてR1、R2、R3、およびR4は、ア ミノ酸側鎖部位である。 第1および第3構成部分のカップリングは、N-シリル誘導体1aを介して、上記 Aに記載のシリコン媒介された酸フロライド方法により達成される。結合した第 1−第3中間体は、コンホメーション的に制限されたγターン擬態物合成の前駆 体である。 C. 結合した第1−第2成分中間体と第3構成部分との代表的なカップリング 結合した第1−第2中間体と第3モジュール構成部分とのカップリングにより 、結合した第1−第2−第3中間体が得られる。18個の異なる、結合した第1− 第2−第3中間体種は、3個の第1−第2中間体1-2(a)、1-2(b)、または1-2(c) のいずれかと、6個の第3構成部分3(a)〜3(c)のいずれかとのカップリングの結 果として形成され得る。1-2(a)と3(a)〜3(c)とのカップリング生成物を、1-2(a) -3(a1) 、1-2(a)-3(a2)、1-2(a)-3(a3)、1-2(a)-3(a4)、1-2(a)-3(b)、および1-2 (a)-3(c) として表される、第1−第2−第3中間体カップリング生成物の代表的 な組として以下に示す: 上記の構造において、Pは、ペプチド合成での使用に適した保護基であり、X は、実施例1に記載されるリンカーである。Zは、水素またはメチルのいずれか であり、そしてRは、アミノ酸側鎖部位を表す。1-2(b)および1-2(c)と3(a)〜3( c) とのカップリングで形成される、残りの10個の第1−第2−第3中間体は、上 記で表されるものに類似の構造を有する。 1-2(b)誘導体を含むカップリングに関して、結合した第1−第2中間体と第3 構成部分とのカップリングは、従来のペプチドカップリング技術(例えば、自動 ペプチド合成機で行われるもの)により達成され得る。簡単に言えば、工程は、 結合した第1−第2中間体のN−脱保護、ならびにペプチド結合形成およびカッ プリングをもたらす第3構成部分の付加およびカルボキシル基の活性化を包含す る。 あるいは、1-2(c)誘導体を含むカップリングに関して、カップリングは、上記 セクションA(2)に記載のトリフェニルホスフィン活性化を介して容易に達成され る。 結合した第1−第2−第3中間体は、コンホメーション的に制限されたβター ン擬態物合成に必要な前駆体である。 D. 結合した第1−第2成分中間体と第2構成部分との代表的なカップリング 結合した第1−第2中間体と第2モジュール構成部分とのカップリングにより 、結合した第1-第2-第2中間体が得られる。9個の異なる、結合した第1−第 2−第2中間体種は、3個の第1−第2中間体1-2(a)、1-2(b)、または1-2(c)の いずれかと、3個の第2構成部分2(a)〜2(c)のいずれかとのカップリングの結果 として形成され得る。1-2(a)と2(a)〜2(c)とのカップリング生成物、すなわち1- 2(a)-2(a) 、1-2(a)-2(b)、および1-2(a)-2(c)として表される第1−第2−第2 中間体カップリング生成物の代表的な組を、以下に示す: 上の表記において、Pは、ペプチド合成での使用に適した保護基であり、Xは、 実施例1に記載されるリンカーであり、そしてRは、アミノ酸側鎖部位である。1-2(b) および1-2(c)と2(a)〜2(c)とのカップリングから形成される、残りの第1 −第2−第2−第3中間体は、上記で表されるものに類似の構造を有する。 結合した第1−第2中間体と第2構成部分とのカップリングは、上記Cに記載 のペプチドカップリング技術により達成され得る。 E. 結合した第1−第2−第2成分中間体と第3構成部分との代表的なカップリ ング 結合した第1−第2−第2中間体と第3モジュール構成部分とのカップリング により、結合した第1−第2−第2−第3中間体が得られる。45の異なる、結合 した第1−第2−第2-第3中間体種は、9個の第1−第2−第2中間体1-2(a)- 2(a) 、1-2(a)-2(b)、1-2(a)-2(c)、1-2(b)-2(a)、1-2(b)-2(b)、1-2(b)-2(c)、1 -2(c)-2(a) 、1-2(c)-2(b)、および1-2(c)-2(c)のいずれかと、5個の第3構成部 分3(a)〜3(c)のいずれかとのカップリングの結果として形成され得る。1-2(a)-2 (a) と3(a1)とのカップリング生成物、すなわち1-2(a)-2(a)-3(a1)として表され る第1−第2−第2-第3中間体カップリング生成物の代表的な種を、以下に示 す: 上の表記において、Pは、ペプチド合成での使用に適した保護基であり、Xは、 実施例1に記載されるようなリンカーであり、そしてRは、アミノ酸側鎖部位で ある。残りの第1−第2−第2−第3中間体は、上記で表されるものに類似の構 造を有する。 結合した第1−第2−第2中間体と第3構成部分とのカップリングは、上記C で記載されるペプチドカップリング技術により、達成され得る。 結合した第1−第2−第2−第3中間体は、コンホメーション的に制限された β膨張擬態物合成に必要な前駆体である。 実施例3 コンホメーション的に制限された逆ターン擬態物を 形成するための結合した構成部分の環化 第1構成部分の結合基Xと第3構成部分のアゼチジノン基のカルボニル炭素と の共有カップリングによる、第1および第3モジュール構成部分の環化により、 本発明のコンホメーション的に制限された逆ターン擬態物が得られる。第1構成 部分と第3構成部分との間の構成部分の存在が、コンホメーション的に制限され た逆ターン擬態物の性質(すなわち、βターン擬態物、γターン疑態物、または β膨張疑態物)を決定する。 第1構成部分の第3構成部分への環化は、第1構成部分の結合基Xからの保護 基Pの除去を包含する。実施例1Aに記載されるように、Pは、アミノ保護基、代 表的にはBOC基である。それゆえ、CH2Cl2中のTFAによる結合した中間体の処理、 および引き続いてのDIPEAによる中和により、保護基が除去され、そして求核性 窒素を有する結合基Xが得られる。Xの性質に依存して、求核性窒素は、実施例 1A(1)のヒドラジン、または実施例1A(2)(a〜d)のアミンのいずれかである。 第1構成部分の求核性ヒドラジンまたはアミンは、それぞれヒドラジドまたは アミドへの容易な環化をもたらす。環化の容易さは、第3構成部分のアゼチジノ ンカルボニルの近接性および求電子性による。 A. 代表的なコンホメーション的に制限されたβターン:結合した第1−第2− 第3モジュール成分の環化 第1−第2−第3結合中間体のN-脱保護および環化により、βターン擬態物 が得られる。結合した中間体は、上記実施例2Cに記載されたもののいずれか1つ であり得る。例えば、Xが-NH-である種についての1-2(a)-3(a1)の酸水溶液処理 は、以下のコンホメーション的に制限されたβターン擬態物への環化をもたらす : 上記に示された環化は、本発明の全てのβターン擬態物の環化を表す。 B. コンホメーション的に制限されたγ−ターン擬態物:結合した第1−第3モ ジュール成分の環化 第1−第3結合中間体のN−保護および環化により、γターン擬態物が得られ る。結合した中間体は、上記の実施例2Bに記載されるもののいずれか1つであり 得る。例えば、Xが-NH-である種についての1-3(a1)の酸水溶液処理は、以下に示 すコンホメーション的に制限されたγターン擬態物への環化をもたらす: 上記に示された環化は、本発明の全てのγターン擬態物の環化を表す。 C. 代表的なコンホメーション的に制限されたβ膨張擬態物:結合した第1−第 2−第2−第3モジュール成分の環化 第1−第2−第2−第3結合中間体のN−保護および環化により、β膨張擬態 物が得られる。結合した中間体は、上記実施例2Eに記載されたもののいずれか1 つであり得る。例えば、Xが-NH-である種についての1-2(a)-2(a)-3(a1)のTFA/CH2 Cl2処理および中和は、以下に示されるコンホメーション的に制限されたβ膨張 擬態物への環化をもたらす。 上記で示される環化は、本発明の全てのβ膨張擬態物の環化を表す。 実施例4 コンホメーション的に制限された逆ターン擬態物 β−エンドルフィンを含有する代表的なライブラリの合成および そこからの生物学的活性擬態物の同定 本発明の好ましい実施態様においては、公知の生物学的活性を有する線状ペプ チド配列が得られる。このような配列は、天然ペプチド、線状ペプチドライブラ リ(例えば、合成またはファージディスプレイ)から同定された配列、またはタ ンパク質の生物学的活性領域の一部であるエピトープの組み合わせであり得る。 本実施例において、線状ペプチドは、以下の配列を有するβ−エンドルフィンで ある: 上記ペプチドのN−末端配列(すなわち、YGGFM(L))は、抗β−エンドルフィン 抗体3E7(Boehringer Mannheim)(Lamら、Nature 354:82-84、1991)(この文献は 本明細書中に参考として援用される)により認識される。 擬態物ライブラリは、N−末端ペンタペプチド配列の周りに構築され、その結 合(すなわち、生物学的活性)コンフォメーションを以下のように決定する: 10員環、12員環、および14員環を有するβターン擬態物、7員環、9員環、およ び11員環を有するγターン、ならびに13員環、15員環、および17員環を有するβ 膨張擬態物(例えば、(2×5)+(3×5)+(1×5)=30メンバー)が得られる。 上記擬態物の合成は、一般的に、図1および2で示される上記実施例1〜3に 開示の手順により達成される。図1Aおよび1Bにおいて、12員環および14員環を 有するβターン擬態物の合成が開示されている。一方、図2A、2Bおよび2Cは、7 員環を有するγターン擬態物、および10員環を有するβターン擬態物の合成を記 載する。9員環および11員環を有するγターン、および15員環および17員環を有 するβ膨張の合成は、第2構成部分を省略したこと(γターン)またはさらなる 第2構成部分を付加したこと(β膨張)以外は図1Aおよび1Bに例示される合成に 従う。13員環を含有するβ膨張の合成は、第2モジュール構成部分をさらに含む こと以外は図2A、2B、および2Cの開示に従う。 さらに詳細には、第1工程は、市販のBOC-Gly-PAM樹脂と第1の2つのアミノ 酸(すなわちKおよびL)とをDIC HOBT(すなわち、カルボジイミドカップリン グ)によりカップリングし、FMOC-LKG-PAMを得ることを包含する。12員環および 14員環を有するβターン擬態物の場合(9員環および11員環を有するγターン擬 態物ならびに15員環および17員環を有するβ膨張擬態物についても同様)、次の 工程は、リンカーXの合成を完了させる樹脂上の還元アミノ化を包含する。10員 環を有するβターン擬態物の場合(7員環を有するγターン擬態物および13員環 を有するβ膨張擬態物についても同様)、アミノ酸ヒドラジドが前合成される( すなわち、第1構成部分)。第2構成部分とヒンダード第2級アミンとのカップ リングは、HATU(4×)を用いて行われる。FMOC基の除去およびβラクタムへの カップリング(すなわち、第3構成部分)は、上記実施例2で概説されたものと 同様であり、そしてTFAによる環の環化は、実施例3に開示の方法により達成さ れる。さらなるアミノ酸は、カルボジイミドのカップリングを介して添加される さらなる残基と共に、HATUを用いて添加され得る。樹脂からの逆ターン擬態物の 切断は、アミノリシスにより行われる(イソプロパノール中のNH3)。 次いでライブラリのメンバーは、標準ELISAフォーマットでアッセイされる。 簡単に言えば、Costar ELISA strip(2588)を、1μg/mlのカルボネート緩衝液 (pH 8.6)のβエンドルフィン(Novabiochem)で、室温にて1時間、50μg/ ウエルでコーティングし、そして次いでPBSおよび0.5% Tween 20で3回洗浄する 。ウエルを、ブロッキング緩衝液(PBS、1% BSA、および0.05% Tween 20)で満た し(約350μl)、そして室温で2時間インキュベートし、そして3回洗浄する。 抗β−エンドルフィン抗体(3E7)は、ブロッキング緩衝液中で150ng/mlに希釈 され、そしてライブラリのメンバーは、室温で30分間、異なる濃度の3E7でイン キュベートされる。次いで、100μl各混合物をウェルに塗布し、室温で30分から 1時間インキュベートする。線状ペプチドYGGFLKGを、ポジティブコントロール として同様に試験する。1時間後、ウェルを、3回洗浄し、次いで、ブロッキン グ緩衝液(100μl/ウェル)中において1:1000の希釈で抗体と複合したGoat-anti-M ouse(Sigma)HRPでインキュベートし、室温で30分間から1時間インキュベートし 、そして3回洗浄する。ABTS(Sigma)を、0.1Mクエン酸塩緩衝液(pH4.0)中で1μ g/mlに溶解し、そこに溶液1ml当たり10μlの30%H2O2を添加する。1ウェル当た り100μlのABTS溶液を添加し、室温で30分間インキュベートし、そして415nMで の光学密度を測定する。 阻害性が最も大きい逆ターン擬態物は、最も低い光学密度を有するウエルによ り示される。逆ターン擬態物の鋳型を一旦測定したら、次いで、上記の手順が繰 り返され、同じ鋳型を有するが、大部分が生物学的に活性であることを決定する 異なるアミノ酸側鎖部位を有する逆ターン擬態物を含有するライブラリを得る。 言いかえれば、アミノ酸残基(特に環の残基)を無作為化することにより鋳型の 側鎖を最適化する。さらなる改変(例えば、アミノ酸末端を改変すること)がま た、例えばアシル化により、またはDおよびLコンフィギュレーションの混合物 (全てのDコンフィギュレーションを含む)を利用することによりなされ得る。 実施例5 コンホメーション的に制限された逆ターン擬態物IL-8を含有する 代表的なライブラリの合成およびそこからの生物活性擬態物の同定 IL-8は、ケモカイン(chemokine)上科のメンバーであり、そして炎症、脈管形 成、および好中球の化学走性に利用されている。構造(Baldwinら、Proc.Natl. Acad.Sci.88:502-505、1991)および突然変異の分析(Clark-Lewisら、J.Biol .Chem.269:16075-16081、1994)に基づく、IL-8の領域(そのレセプターに結合 することを含む)は、N末端残基4-10(ELRCQCI)およびCys-34(GPHC)を含有する ループの両方を含むと考えられている。言いかえれば、IL-8結合領域は、三次元 空間において逆ターン構造に密接に関連する線状ペプチド配列を含むと考えられ ている。 この結合領域を擬態するために、本発明の逆ターンを以下のように表される線 状ペプチドに結合させる: 上の表記において、線状ペプチド(またはその擬態物)は、本発明の逆ターン擬 態物の一端に共有結合的に結合する。IL-8の場合、以下の構造を含有するライブ ラリを合成する: 上記擬態物のライブラリを、逆ターンのカルボニル末端に線状ペプチドを結合 させること以外は、上記実施例1〜4に記載される様式で構築する。簡単に言え ば、ペプチドIAQを、PAM樹脂上に構築し、PAM-IAQ-FMOCを得る。次いでDDE(ε- アミノFMOC)リジン残基(Bycroftら、J.Amer.Chem.Soc.116:7415-7416、199 4)を、カップリングする。FMOC基を、ジエチルアミンで除去し、そして逆ター ンの合成を、上記の実施例に開示されるようにして進める。続いて、DDE基を、 室温で2%N2H4により除去し、KLE残基を、カルボジイミドカップリングを用いて 、個々に添加する。樹脂からの開裂を、上記のようにして行う。 得られたライブラリを、シトカラシンBで前処理されたヒト好中球から放出さ れたエラスターゼを含むIL-8の阻害の測定によりスクリーニングする。このよう なアッセイは、Peveriら(J.Exp.Med.167:1547-1557、1988)(この文献は 本明細書中で参考として援用される)に開示される。ライブラリはまた、Gramin skiおよびLerner(Biotechnology 12:1008-1011、1994)(この文献は本明細書 中に参考として援用される)に開示されるアッセイを包含する他の手順によりス クリーニングされ得る。 上記のように、本発明の特定の実施態様を例示の目的で本明細書中に記載した が、種々の改変が本発明の精神および範囲から外れることなしに行われ得ること が理解される。従って、本発明は、添付の請求の範囲以外には限定されない。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG ,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN, TD,TG),AP(KE,LS,MW,SD,SZ,U G),UA(AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM ),AL,AM,AU,AZ,BB,BG,BR,BY ,CA,CN,CZ,EE,FI,GE,HU,IS, JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LK,LR,L S,LT,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX ,NO,NZ,PL,RO,RU,SD,SG,SI, SK,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ,V N

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.コンホメーション的に制限された逆ターン擬態物であって、該擬態物が、以 下の構造I、II、III、IV、V、およびVIから選択され: ここで、R1、R2、R3、R3'、およびR4はアミノ酸側鎖部位であり、Xは表 1で同定される化学的部位から選択され、そしてZは-Hまたは-CH3である。 2.生物学的に活性な薬剤を同定する方法であって、複数のコンホメーション的 に制限された逆ターン擬態物をメンバーとして含むライブラリをスクリーニング する工程を包含し、ここで該擬態物は以下の構造I、II、III、IV、V、およびV Iから選択され: ここで、R1、R2、R3、R3'、およびR4はアミノ酸側鎖部位であり、Xは表 1で同定される化学的部位から選択され、Yは-CH2-、-N(Z)-、-O-、および-S- から選択され、そしてZは-Hまたは-CH3であり、 そしてここで該スクリーニングは適切なアッセイにおいて行われ、それによっ て生物学的に活性なライブラリのメンバーを同定する、方法。 3.既知のアミノ酸配列を有する直線状ペプチドの生物学的に活性なコンホメー ションを擬態する、生物学的に活性なコンホメーション的に制限された逆ターン 擬態物を同定する方法であって、以下の工程: 直線状ペプチドの既知のアミノ酸配列に基づく、コンホメーション的に制限さ れた逆ターン擬態物を構築し、鋳型ライブラリを産生する工程であって、該鋳型 ライブラリが、多数の環サイズを有しコンホメーション的に制限されたβ−ター ン、γ-ターン、およびβ-膨張擬態物からなる群から選択される複数のメンバー を含む、工程; 該鋳型ライブラリのメンバーを適切なアッセイにおいてスクリーニングし、該 鋳型ライブラリの生物学的に活性なメンバーを同定する工程; 該鋳型ライブラリの該生物学的に活性なメンバーに基づいて、コンホメーショ ン的に制限された逆ターン擬態物を構築し、最適化されたライブラリを産生する 工程であって、該最適化されたライブラリが、生物学的に活性な直線状ペプチド の既知のアミノ酸配列に基づく種々のアミノ酸置換物を有する複数のメンバーを 含む、工程;ならびに 該最適化されたライブラリのメンバーを適切なアッセイにおいてスクリーニン グし、該最適化されたライブラリの生物学的に活性なメンバーを同定する工程; を包含する、方法。 4.以下の構造IまたはIIを有する、コンホメーション的に制限された逆ターン 擬態物: ここで、R1、R2、R3、およびR4はアミノ酸側鎖部位であり、Xは表1で同定 される化学的部位から選択され、そしてZは-Hまたは-CH3である。 5.以下の構造IIIまたはIVを有する、コンホメーション的に制限された逆ター ン擬態物: ここで、R1、R2、およびR4はアミノ酸側鎖部位であり、Xは表1で同定され る化学的部位から選択され、そしてZは-Hまたは-CH3である。 6.以下の構造VまたはVIを有する、コンホメーション的に制限された逆ターン 擬態物: ここで、R1、R2、R3、R3'、およびR4はアミノ酸側鎖部位であり、Xは表1 で同定される化学的部位から選択され、そしてZは-Hまたは-CH3である。 7.以下の構造IまたはIIを有する、コンホメーション的に制限された逆ターン 擬態物: ここで、R1、R2、R3、およびR4はアミノ酸側鎖部位であり、Xは から選択され、ここでnは1〜4であり、そしてYは-CH2-、-N(Z)-、-O-、およ び-S-から選択され、そしてZは-Hまたは-CH3である。 8.以下の構造IIIまたはIVを有する、コンホメーション的に制限された逆ター ン擬態物: ここで、R1、R2、およびR4はアミノ酸側鎖部位であり、Xは から選択され、ここでnは1〜4であり、そしてYは-CH2-、-N(Z)-、-O-、およ び-S-から選択され、そしてZは-Hまたは-CH3である。 9.以下の構造VまたはVIを有する、コンホメーション的に制限された逆ターン 擬態物: ここで、R1、R2、R3、R3'およびR4はアミノ酸側鎖部位であり、Xは から選択され、ここでnは1〜4であり、そしてYは-CH2-、-N(Z)-、-O-、およ び-S-から選択され、そしてZは-Hまたは-CH3である。
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