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JP7572710B2 - peptide - Google Patents
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特許法第30条第2項適用 刊行物 2018年度 修士論文公開審査会《要旨集》 発行日2019年2月8日 Patent Law Article 30, Paragraph 2 Application Publication 2018 Master's Thesis Public Review Session "Abstract Collection" Issued February 8, 2019

特許法第30条第2項適用 集会名、開催場所 2018年度 修士論文公開審査会 長浜バイオ大学 (滋賀県長浜市田村町1266) 開催日2019年2月13日 Patent Law Article 30, Paragraph 2 applies Meeting name and location 2018 Master's Thesis Public Examination Nagahama Institute of Bio-Sciences (1266 Tamura-cho, Nagahama, Shiga Prefecture) Date February 13, 2019

本発明は、ペプチドに関する。 The present invention relates to a peptide.

プロテアソームは、タンパク質に分解の目印として付加されたユビキチン修飾を認識し、分解することにより、特定のタンパク質を特定の時期で分解することができる。このユビキチン-プロテアソーム系は、タンパク質の細胞内存在量を負に調節する主要な経路である。ユビキチン-プロテアソーム系は、細胞周期、遺伝子発現、シグナル伝達、免疫応答をはじめとした幅広い生命現象において中心的に機能している。 The proteasome recognizes and degrades ubiquitin modifications that are added to proteins as a marker for degradation, enabling it to degrade specific proteins at specific times. This ubiquitin-proteasome system is a major pathway that negatively regulates the abundance of proteins in cells. The ubiquitin-proteasome system plays a central role in a wide range of biological phenomena, including the cell cycle, gene expression, signal transduction, and immune responses.

プロテアソーム阻害剤は、抗がん剤として位置づけられ、血液悪性腫瘍の治療に使用されている。 Proteasome inhibitors are positioned as anticancer drugs and are used to treat hematological malignancies.

ボルテゾミブは最初に臨床応用されたプロテアソーム阻害剤であり、多発性骨髄腫の多剤併用療法における標準的治療薬となっている。 Bortezomib was the first proteasome inhibitor to be used clinically and has become the standard treatment for multiple myeloma in combination therapy.

ボルテゾミブは、プロテアソームのキモトリプシン様活性を可逆的に阻害する。しかし、一定期間の治療の後、βサブユニットの突然変異により耐性化するケースが多い(非特許文献1)。第二世代であるカルフィルゾミブは、不可逆的なプロテアソーム阻害剤である。カルフィルゾミブは、キモトリプシン様活性に対し、ボルテゾミブよりも高い選択性を示す(非特許文献2)。第三世代のイクサゾミブは経口投与が可能となった。開発段階のものとしては、不可逆的阻害剤であるマリゾミブ(非特許文献3)、経口投与可能なデランゾミブなどが挙げられる(非特許文献4)。 Bortezomib reversibly inhibits the chymotrypsin-like activity of the proteasome. However, after a certain period of treatment, resistance often develops due to mutations in the β subunit (Non-Patent Document 1). The second generation, carfilzomib, is an irreversible proteasome inhibitor. Carfilzomib shows higher selectivity for chymotrypsin-like activity than bortezomib (Non-Patent Document 2). The third generation, ixazomib, can be administered orally. Other inhibitors in the development stage include marizomib, an irreversible inhibitor (Non-Patent Document 3), and delanzomib, which can be administered orally (Non-Patent Document 4).

E. Suzuki, et al (2011): Molecular Mechanisms of Bortezomib Resistant Adenocarcinoma Cells. PLoS One, 6: e27996, doi: 10.1371/journal.pone.0027996.E. Suzuki, et al (2011): Molecular Mechanisms of Bortezomib Resistant Adenocarcinoma Cells. PLoS One, 6: e27996, doi: 10.1371/journal.pone.0027996. S.D. Demo, et al (2007): Antitumor activity of PR-171, a novel irreversible inhibitor of the proteasome. Cancer Res., 67, pp. 6383-6391S.D. Demo, et al (2007): Antitumor activity of PR-171, a novel irreversible inhibitor of the proteasome. Cancer Res., 67, pp. 6383-6391 D. Chauhan, T. Hideshima, and K.C. Anderson (2006): A novel proteasome inhibitor NPI-0052 as an anticancer therapy. Br. J. Cancer, 95, pp. 961-965D. Chauhan, T. Hideshima, and K.C. Anderson (2006): A novel proteasome inhibitor NPI-0052 as an anticancer therapy. Br. J. Cancer, 95, pp. 961-965 R. Piva, B. Ruggeri, et al, (2008): CEP-18770: a novel, orally active proteasome inhibitor with a tumor-selective pharmacologic profile competitive with bortezomib. Blood, 111, pp. 2665-2675R. Piva, B. Ruggeri, et al, (2008): CEP-18770: a novel, orally active proteasome inhibitor with a tumor-selective pharmacologic profile competitive with bortezomib. Blood, 111, pp. 2665-2675

プロテアソーム阻害剤を用いた多剤併用療法により、多発性骨髄腫の患者の余命が大きく向上した。しかし、その一方で、プロテアソーム阻害剤に対するがん細胞の耐性化の問題は克服できていない。このため、耐性化を克服するか、耐性機構が獲得されたプロテアソームの阻害機構とは異なる機構を有する新たなプロテアソーム阻害剤を開発する必要がある。 Combination therapy using proteasome inhibitors has significantly improved the life expectancy of multiple myeloma patients. However, the problem of cancer cells developing resistance to proteasome inhibitors has not been overcome. Therefore, it is necessary to either overcome resistance or develop new proteasome inhibitors that have a different mechanism of inhibition from the proteasome that has developed resistance.

本発明は、前記既存のプロテアソーム阻害剤の耐性化に備え、従来とは異なる阻害機構を持つプロテアソーム阻害活性を有する組成物を提供することを課題とする。 The objective of the present invention is to provide a composition having proteasome inhibitory activity with an inhibitory mechanism different from conventional ones, in preparation for the development of resistance to the existing proteasome inhibitors.

本発明者は、鋭意研究を重ねたところ、従来とは異なる阻害機構を持つプロテアソーム阻害活性を有するペプチドを見出した。
本発明は、当該知見に基づいて完成されたものであり、以下の態様を含む。
項1.下記アミノ酸配列の、第1番目から第7番目、第2番目から第7番目、第3番目から第7番目、第1番目から第6番目、第2番目から第6番目、または第3番目から第6番目の配列を含む、プロテアソーム20Sコアのタンパク質分解酵素活性を阻害する作用を有するペプチド:Ser-Xaa1-Leu-Xaa2-His-Trp-Trp(配列番号1);ここで、Xaa1およびXaa2は任意のアミノ酸残基を示す。
項2.さらに、前記配列番号1で表されるアミノ酸配列のC末端に任意のアミノ酸残基であるXaa3を有する、項1に記載のペプチド。
項3.さらに、前記配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端に、アミノ酸配列Met-Xaa4-Xaa5-Pro-(配列番号5)を有し、Xaa4およびXaa5は任意のアミノ酸残基を示す項1または2に記載のペプチド。
項4.項1から3のいずれか一項に記載のペプチドをコードする塩基配列を含む、ポリヌクレオチド。
項5.項4に記載のポリヌクレオチドを発現可能に含む、ベクター。
項6.項1から3のいずれか一項に記載のペプチド、項4に記載のポリヌクレオチド、または項5に記載のベクターを含む組成物。
項7.組成物が医薬組成物である、項6に記載の組成物。
項8.医薬組成物が、悪性腫瘍の予防および/または治療に使用される、項7に記載の組成物。
項9.標的ペプチドに、項1から3のいずれか一項に記載のペプチドを結合させることを含む、標的ペプチドをプロテアソーム20Sコアによる分解から保護する方法。
As a result of extensive research, the present inventors have discovered a peptide having proteasome inhibitory activity with an inhibitory mechanism different from conventional mechanisms.
The present invention has been completed based on this finding, and includes the following aspects.
Item 1. A peptide having an effect of inhibiting the protease activity of the proteasome 20S core, comprising the 1st to 7th, the 2nd to 7th, the 3rd to 7th, the 1st to 6th, the 2nd to 6th, or the 3rd to 6th amino acid residues of the following amino acid sequence: Ser- Xaa1 -Leu- Xaa2 -His-Trp-Trp (SEQ ID NO: 1 ) ;
Item 2. The peptide according to Item 1, further comprising any amino acid residue, Xaa3 , at the C-terminus of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO:1.
Item 3. The peptide according to Item 1 or 2, further comprising an amino acid sequence Met- Xaa4 - Xaa5 -Pro- (SEQ ID NO: 5) at the N-terminus of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, wherein Xaa4 and Xaa5 represent any amino acid residue.
Item 4. A polynucleotide comprising a base sequence encoding the peptide according to any one of Items 1 to 3.
Item 5. A vector comprising the polynucleotide according to Item 4 in an expressible manner.
Item 6. A composition comprising the peptide according to any one of items 1 to 3, the polynucleotide according to item 4, or the vector according to item 5.
Item 7. The composition according to Item 6, which is a pharmaceutical composition.
Item 8. The composition according to Item 7, wherein the pharmaceutical composition is used for the prevention and/or treatment of a malignant tumor.
Item 9. A method for protecting a target peptide from degradation by the proteasome 20S core, comprising binding the peptide according to any one of items 1 to 3 to the target peptide.

本発明によれば、プロテアソーム20Sコアのタンパク質分解酵素活性を阻害するペプチドを提供することができる。 The present invention provides a peptide that inhibits the protease activity of the proteasome 20S core.

PI-Rank1ペプチドの阻害様式の解析結果を示す。(A)各濃度におけるPI-Rank1ペプチドのLineweaver-Burkプロットを示す。(B)各濃度におけるPI-Rank1ペプチドのDixonプロットを示す。The results of analyzing the inhibition pattern of the PI-Rank1 peptide are shown. (A) Lineweaver-Burk plots of the PI-Rank1 peptide at each concentration. (B) Dixon plots of the PI-Rank1 peptide at each concentration. PI-Rank1のキモトリプシン様活性とカスパーゼ様活性に対するKi値を示す。The Ki values of PI-Rank1 for chymotrypsin-like activity and caspase-like activity are shown. N末端またはC末側を欠失させたPI-Rank1(6-17)とPI-Rank1(1-12)の阻害作用を示す。(A)PI-Rank1(1-17)、PI-Rank1(6-17)およびPI-Rank1(1-12)のプロテアソーム20SのCT-L活性に対するIC50を示す。(B)CT-L活性に対する各ペプチドの濃度依存的な阻害曲線を示す。The inhibitory effect of N-terminally or C-terminally deleted PI-Rank1(6-17) and PI-Rank1(1-12) is shown. (A) The IC50 values of PI-Rank1(1-17), PI-Rank1(6-17) and PI-Rank1(1-12) against the CT-L activity of the proteasome 20S are shown. (B) The concentration-dependent inhibition curves of each peptide against CT-L activity are shown. N末端から、またはC末側から段階的にアミノ酸を欠失させたPI-Rank1ペプチドアナログの20S酵素阻害活性(50%阻害濃度(IC50))の変化を示す。The graph shows the change in 20S enzyme inhibitory activity (50% inhibitory concentration (IC 50 )) of PI-Rank1 peptide analogs in which amino acids were deleted stepwise from the N-terminus or C-terminus. 1アミノ酸ずつアラニンに置換したPI-Rank1ペプチドアナログの20S酵素阻害活性(50%阻害濃度(IC50))の変化を示す。The graph shows changes in 20S enzyme inhibitory activity (50% inhibitory concentration (IC 50 )) of PI-Rank1 peptide analogs in which each amino acid was replaced with alanine. (A)図3に示した阻害活性をグラフで示す。(B)図4に示した阻害活性をグラフで示す。(A) A graph showing the inhibitory activity shown in Figure 3. (B) A graph showing the inhibitory activity shown in Figure 4. 26Sプロテアソームに対するPI-Rank1(5-12)の阻害作用を示す。1 shows the inhibitory effect of PI-Rank1(5-12) on the 26S proteasome. (A)20Sコアと、PI-Rank1(5-12)との結合性を示す。(B)20Sコアまたは26Sプロテアソームと、PI-Rank1(5-12)との結合性を示す。(A) Binding of 20S core to PI-Rank1(5-12) (B) Binding of 20S core or 26S proteasome to PI-Rank1(5-12). (A)20Sコアを構成するサブユニットのうち、PI-Rank1(5-12)と結合する部位を同定するための二次元電気泳動による解析結果を示す。(B)αサブユニットとβサブユニットの立体構造を側面から見た模式図を示す。(C)α1サブユニット部位におけるαサブユニットの断面図を示す。(A) The results of two-dimensional electrophoresis analysis to identify the site that binds to PI-Rank1(5-12) among the subunits that make up the 20S core. (B) A schematic diagram of the three-dimensional structures of the α subunit and β subunit from the side. (C) A cross-sectional view of the α subunit at the α1 subunit site. (A)Rpt3とβ1サブユニットの結合様式の模式図を示す。(B)(A)の断面図を示す。(C)α1サブユニットのRpt3結合ポケットと、Rpt3のC末端側の3アミノ酸残基の結合ポケット内の立体構造を示す。(D)Rpt3とPI-Rank1(5-12)のC末端側アミノ酸配列の比較を示す。(D)中、「酸」は酸性アミノ酸、「中」は中性アミノ酸、「塩」は塩基性アミノ酸、「芳」は芳香族アミノ酸を示す。また、(親)は親水性アミノ酸を示し、(疎)は疎水性アミノ酸を示す。(A) A schematic diagram of the binding mode between Rpt3 and the β1 subunit. (B) A cross-sectional view of (A). (C) The Rpt3-binding pocket of the α1 subunit and the three-amino acid residue binding pocket on the C-terminus of Rpt3 are shown. (D) A comparison of the C-terminal amino acid sequences of Rpt3 and PI-Rank1(5-12). In (D), "acid" indicates acidic amino acids, "neutral" indicates neutral amino acids, "salt" indicates basic amino acids, and "aromatic" indicates aromatic amino acids. Additionally, (parent) indicates hydrophilic amino acids, and (phobic) indicates hydrophobic amino acids. Rpt3のC末端ペプチドとPI-Rank1(5-12)とが20S酵素活性に及ぼす影響を示す。(A)基質分解の経時的変化を示す。点線は、PI-Rank1(5-12)非存在下でのCT-L活性を、実線は、PI-Rank1(5-12)非存在下でのCT-L活性を示す。(B)PI-Rank1(5-12)の存在下、非存在下におけるRpt3のC末端ペプチドの20S酵素活性促進作用を示す。The effect of the C-terminal peptide of Rpt3 and PI-Rank1(5-12) on 20S enzyme activity is shown. (A) Changes in substrate degradation over time are shown. The dotted line indicates CT-L activity in the absence of PI-Rank1(5-12), and the solid line indicates CT-L activity in the absence of PI-Rank1(5-12). (B) The promotion of 20S enzyme activity by the C-terminal peptide of Rpt3 in the presence and absence of PI-Rank1(5-12) is shown. 細胞膜透過型PI-Rank1(5-12)の効果を示す。(A)実験に用いた化合物の一覧を示す。[AC]は、アセチル化を示す。(B)多発性骨髄腫細胞株に各化合物を添加した後24時間経過後のATP量(細胞の生存率)を示す。(C)多発性骨髄腫細胞株に各化合物を添加した後48時間経過後のATP量(細胞の生存率)を示す。The effect of cell membrane permeable PI-Rank1(5-12) is shown. (A) List of compounds used in the experiment. [AC] indicates acetylation. (B) ATP amount (cell viability) 24 hours after addition of each compound to multiple myeloma cell line is shown. (C) ATP amount (cell viability) 48 hours after addition of each compound to multiple myeloma cell line is shown. 精製チオレドキシン融合ヒトα-シヌクレイン組換えタンパク質(「αSYN (Trx fusion)」で表す)、およびそのC末端にPI-Rank1(1-12)アミノ酸配列を付加した精製チオレドキシン融合ヒトα-シヌクレイン-PI-Rank1(1-12)付加体(「αSYN+Rank1 (Trx fusion)」で表す)のヒト20Sプロテアソームによる分解率を示す。(A)は、SDS-PAGEの結果を示す。(A)において、“M”は分子量マーカーを示す。“-”はヒト精製20Sプロテアソームを添加していない陰性コントロールを示す。“1h”または“4h”はヒト精製20Sプロテアソームを添加してからの反応時間(時間)を示す。(B)は、(A)のタンパク質バンドの濃度を画像解析して得られた定量結果を示す。The figures show the degradation rates by human 20S proteasome of purified thioredoxin-fused human α-synuclein recombinant protein (referred to as "αSYN (Trx fusion)") and its C-terminally-added purified thioredoxin-fused human α-synuclein-PI-Rank1(1-12) adduct (referred to as "αSYN+Rank1 (Trx fusion)"). (A) shows the results of SDS-PAGE. In (A), "M" indicates the molecular weight marker. "-" indicates the negative control to which human purified 20S proteasome was not added. "1h" or "4h" indicates the reaction time (hours) after addition of human purified 20S proteasome. (B) shows the quantitative results obtained by image analysis of the concentration of the protein bands in (A). チオレドキシン融合ヒトα-シヌクレイン-PI-Rank1(1-12)付加体(「αSYN+Rank1 (Trx fusion)」で表す)と、タグ等の付加配列を含まない野生型のヒトα-シヌクレインのリコンビナントポリペプチド(「αSYN recombinant」で表す)の20Sプロテアソームによる分解率を示す。(A)は、SDS-PAGEの結果を示す。(A)において、“M”は分子量マーカーを示す。“-”はヒト精製20Sプロテアソームを添加していない陰性コントロールを示す。“1h”または“4h”はヒト精製20Sプロテアソームを添加してからの反応時間(時間)を示す。また、(B)は(A)のタンパク質バンドの濃度を画像解析して得られた定量結果を示す。The degradation rates of thioredoxin-fused human α-synuclein-PI-Rank1(1-12) adduct (represented as "αSYN+Rank1 (Trx fusion)") and wild-type human α-synuclein recombinant polypeptide without additional sequences such as tags (represented as "αSYN recombinant") by the 20S proteasome are shown. (A) shows the results of SDS-PAGE. In (A), "M" indicates the molecular weight marker. "-" indicates the negative control to which human purified 20S proteasome was not added. "1h" or "4h" indicates the reaction time (hours) after the addition of human purified 20S proteasome. (B) shows the quantitative results obtained by image analysis of the concentration of the protein bands in (A).

1.プロテアソーム阻害ペプチド
本発明のある実施形態は、プロテアソーム20Sコアのタンパク質分解酵素活性を阻害する作用を有するペプチド(以下、「プロテアソーム阻害ペプチド」ともいう)に関する。26Sプロテアソームは、細胞内に存在し、プロテアーゼ活性を持つ20Sコアと、その両端に会合する19Sとの複合体からなる。また、一部のプロテアソーム20Sコアは、19Sと複合体形成を行うことなく、タンパク質分解酵素活性を示すことが知られている。
1. Proteasome Inhibitory Peptides One embodiment of the present invention relates to a peptide (hereinafter also referred to as a "proteasome inhibitor peptide") that has the effect of inhibiting the protease activity of the proteasome 20S core. The 26S proteasome is present in cells and consists of a complex of a 20S core having protease activity and 19S associated with both ends of the 26S core. In addition, it is known that some proteasome 20S cores exhibit protease activity without forming a complex with 19S.

以下に、プロテアソーム阻害ペプチドの構造を示すが、アミノ酸配列はN末端側からC末端側に向かって記載するものとする。
また、アミノ酸配列の記載及び物性は、下記表1に従うものとする。
The structures of the proteasome inhibitory peptides are shown below, with the amino acid sequences being written from the N-terminus to the C-terminus.
The amino acid sequence and physical properties are as shown in Table 1 below.

Figure 0007572710000001
Figure 0007572710000001

アミノ酸には、天然アミノ酸および人工アミノ酸のいずれも包含される。 Amino acids include both natural and artificial amino acids.

本明細書において、各種アミノ酸の「残基」とは、ペプチドを構成するアミノ酸の構成単位であり、アミノ酸から、主鎖のアミノ基については水素原子が除かれ、および/または主鎖のカルボキシル基については-OHが除かれてなる基を表す。 In this specification, the "residue" of each amino acid is a structural unit of an amino acid that constitutes a peptide, and refers to a group obtained by removing a hydrogen atom from the amino group in the main chain and/or removing an -OH from the carboxyl group in the main chain of the amino acid.

また、本明細書において「有する」は、「含む」、および「からなる」の両方の概念を含み得る。 In addition, in this specification, "having" can include both the concepts of "including" and "consisting of."

プロテアソーム阻害ペプチドのある実施形態は、主鎖として、下記アミノ酸配列の、第1番目から第7番目、第2番目から第7番目、第3番目から第7番目、第1番目から第6番目、第2番目から第6番目、または第3番目から第6番目の配列を含むSer-Xaa1-Leu-Xaa2-His-Trp-Trp(配列番号1)(ここで、Xaa1およびXaa2は任意のアミノ酸残基を示す)に関する。 One embodiment of a proteasome inhibitor peptide relates to Ser-Xaa1-Leu-Xaa2-His-Trp-Trp (SEQ ID NO: 1 ) (wherein Xaa1 and Xaa2 represent any amino acid residue) having as its backbone the 1st to 7th, the 2nd to 7th, the 3rd to 7th, the 1st to 6th, the 2nd to 6th , or the 3rd to 6th amino acid residues of the following amino acid sequence:

好ましくは、プロテアソーム阻害ペプチドにおいて、Xaa1およびXaa2は、同一または異なる親水性アミノ酸残基である。より好ましくは、Xaa1およびXaa2は、同一または異なる塩基性アミノ酸残基であり、さらに好ましくはXaa1およびXaa2は共にArg残基である。最も好ましくは、プロテアソーム阻害ペプチドの第1の実施形態は、主鎖として、Ser-Arg-Leu-Arg-His-Trp-Trp(配列番号2)で表されるアミノ酸配列を含む。 Preferably, in the proteasome inhibitory peptide, Xaa 1 and Xaa 2 are the same or different hydrophilic amino acid residues. More preferably, Xaa 1 and Xaa 2 are the same or different basic amino acid residues, and even more preferably, Xaa 1 and Xaa 2 are both Arg residues. Most preferably, the first embodiment of the proteasome inhibitory peptide comprises an amino acid sequence represented by Ser-Arg-Leu-Arg-His-Trp-Trp (SEQ ID NO: 2) as the backbone.

プロテアソーム阻害ペプチドの第2の実施形態は、主鎖として、配列番号1で表されるアミノ酸配列のC末端側に、任意のアミノ酸残基であるXaa3を有する。すなわち、プロテアソーム阻害ペプチドの第2の実施形態は、主鎖として、Ser-Xaa1-Leu-Xaa2-His-Trp-Trp-Xaa3(配列番号3)で表されるアミノ酸配列を有する。Xaa3は、好ましくは親水性アミノ酸残基であり、より好ましくは塩基性アミノ酸残基であり、さらに好ましくはArg残基である。最も好ましいプロテアソーム阻害ペプチドの第2の実施形態は、主鎖としてSer-Arg-Leu-Arg-His-Trp-Trp-Arg(配列番号4)で表されるアミノ酸配列を有する。 The second embodiment of the proteasome inhibitor peptide has an arbitrary amino acid residue Xaa 3 at the C-terminal side of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 as the main chain. That is, the second embodiment of the proteasome inhibitor peptide has an amino acid sequence represented by Ser-Xaa 1 -Leu-Xaa 2 -His-Trp-Trp-Xaa 3 (SEQ ID NO: 3) as the main chain. Xaa 3 is preferably a hydrophilic amino acid residue, more preferably a basic amino acid residue, and even more preferably an Arg residue. The most preferred second embodiment of the proteasome inhibitor peptide has an amino acid sequence represented by Ser-Arg-Leu-Arg-His-Trp-Trp-Arg (SEQ ID NO: 4) as the main chain.

プロテアソーム阻害ペプチドの第3の実施形態は、主鎖として、配列番号1または配列番号3で表されるアミノ酸配列のN末端側に、アミノ酸配列Met-Xaa4-Xaa5-Pro-(配列番号5)を有する。すなわち、プロテアソーム阻害ペプチドの第3の実施形態は、主鎖として、Met-Xaa4-Xaa5-Pro-Ser-Xaa1-Leu-Xaa2-His-Trp-Trp(配列番号6)またはMet-Xaa4-Xaa5-Pro-Ser-Xaa1-Leu- Xaa2-His-Trp-Trp-Xaa3(配列番号7)で表されるアミノ酸配列を有する。ここで、Xaa4およびXaa5は、任意のアミノ酸残基である。好ましくはXaa4およびXaa5のどちらか一方は、疎水性アミノ酸残基であってもよい。より好ましくは、Xaa4が疎水性アミノ酸残基であり、Xaa5は親水性アミノ酸残基である。最も好ましくは、Xaa4およびXaa5は、同一または異なってAla残基またはArg残基である。最も好ましいプロテアソーム阻害ペプチドの第3の実施形態は、主鎖として、Met-Ala-Arg-Pro-Ser-Arg-Leu-Arg-His-Trp-Trp(配列番号8)またはMet-Ala-Arg-Pro-Ser-Arg-Leu-Arg-His-Trp-Trp-Arg(配列番号9)で表されるアミノ酸配列を有する。 The third embodiment of the proteasome inhibitor peptide has an amino acid sequence Met- Xaa4 - Xaa5- Pro- (SEQ ID NO: 5) on the N-terminal side of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3 as the main chain. That is, the third embodiment of the proteasome inhibitor peptide has an amino acid sequence represented by Met- Xaa4 - Xaa5 -Pro-Ser- Xaa1 -Leu- Xaa2 -His-Trp-Trp (SEQ ID NO: 6) or Met- Xaa4 - Xaa5 -Pro-Ser-Xaa1 - Leu- Xaa2 -His-Trp-Trp- Xaa3 (SEQ ID NO: 7) as the main chain. Here, Xaa4 and Xaa5 are any amino acid residues. Preferably, either one of Xaa4 and Xaa5 may be a hydrophobic amino acid residue. More preferably, Xaa 4 is a hydrophobic amino acid residue and Xaa 5 is a hydrophilic amino acid residue. Most preferably, Xaa 4 and Xaa 5 are the same or different and are Ala or Arg residues. The most preferred third embodiment of the proteasome inhibitor peptide has an amino acid sequence represented by Met-Ala-Arg-Pro-Ser-Arg-Leu-Arg-His-Trp-Trp (SEQ ID NO: 8) or Met-Ala-Arg-Pro-Ser-Arg-Leu-Arg-His-Trp-Trp-Arg (SEQ ID NO: 9) as the backbone.

プロテアソーム阻害ペプチドの主鎖は、全長で5アミノ酸残基から150アミノ酸残基程度であることが好ましい。プロテアソーム阻害ペプチドの長さの上限は、より好ましくは、7アミノ酸残基程度である。プロテアソーム阻害ペプチドの長さの上限は、より好ましくは、100アミノ酸残基程度、50アミノ酸残基程度、20アミノ酸残基程度、15アミノ酸程度、または12アミノ酸程度から選択し得る。 The main chain of the proteasome inhibitory peptide preferably has a total length of about 5 to 150 amino acid residues. The upper limit of the length of the proteasome inhibitory peptide is more preferably about 7 amino acid residues. The upper limit of the length of the proteasome inhibitory peptide is more preferably selected from about 100 amino acid residues, about 50 amino acid residues, about 20 amino acid residues, about 15 amino acids, or about 12 amino acids.

ペプチドの合成方法は、公知である。例えば、tert-ブトキシカルボニル基(Boc)固相合成法、または9-フルオレニルメチルオキシカルボニル基(Fmoc)固相合成法等により合成することができる。プロテアソーム阻害ペプチドの主鎖の全長が、100アミノ酸残基を超える場合には、大腸菌、昆虫細胞、哺乳類細胞、酵母、またはカイコ等を使用して、リコンビナントペプチドとして合成してもよい。 Methods for synthesizing peptides are known. For example, peptides can be synthesized by tert-butoxycarbonyl (Boc) solid-phase synthesis or 9-fluorenylmethyloxycarbonyl (Fmoc) solid-phase synthesis. When the total length of the main chain of the proteasome inhibitor peptide exceeds 100 amino acid residues, the peptide may be synthesized as a recombinant peptide using Escherichia coli, insect cells, mammalian cells, yeast, silkworms, or the like.

プロテアソーム阻害ペプチドには、C末端がカルボキシル基(-COOH)、カルボキシレート(-COO)、またはエステル(-COOR)であるもの、等も包含し得る。 Proteasome inhibitory peptides may also include those in which the C-terminus is a carboxyl group (-COOH), a carboxylate ( -COO- ), or an ester (-COOR).

プロテアソーム阻害ペプチドは、主鎖の他、修飾を有していてもよい。ここで修飾は、プロテアソーム阻害ペプチドのプロテアソーム20Sコアのタンパク質分解酵素活性を阻害しない限り制限されない。修飾は、主鎖のN末端、C末端および主鎖を構成するアミノ酸残基の少なくとも一つの側鎖から選択される少なくとも一カ所に存在し得る。 The proteasome inhibitor peptide may have modifications in addition to the main chain. There are no limitations on the modifications, so long as they do not inhibit the protease activity of the proteasome 20S core of the proteasome inhibitor peptide. The modifications may be present at at least one site selected from the N-terminus, C-terminus, and at least one side chain of an amino acid residue constituting the main chain.

N末端の修飾としては、一般的にペプチドのN末端修飾として使用される修飾を挙げることができる。例えば、N末端の修飾として、アジド化修飾、C1-6アルカノイルなどのC1-6アシル化修飾(アセチル化修飾、ホルミル化修飾等)、スクシニル化修飾、Boc修飾、Fmoc修飾、ビオチン化修飾、ミリスチン化修飾、パルミトイル化修飾、ステアロイル化修飾、蛍光色素修飾(TAMRA標識、FITC標識、ローダミン標識、FAM標識等)、ピログルタミル化修飾、ダンシル化修飾、メチル化修飾等を挙げることができる。 Examples of N-terminal modifications include modifications generally used as N-terminal modifications of peptides, such as azido modification, C1-6 acylation modification such as C1-6 alkanoyl (acetylation modification, formylation modification, etc.), succinylation modification, Boc modification, Fmoc modification, biotinylation modification, myristination modification, palmitoylation modification, stearoylation modification, fluorescent dye modification (TAMRA label, FITC label, rhodamine label, FAM label, etc.), pyroglutamylation modification, dansylation modification, methylation modification, etc.

C末端の修飾として、一般的にペプチドのC末端修飾として使用される修飾を上げることができる。例えば、C末端の修飾として、アミド化修飾、ビオチン化修飾、メチルエステル化修飾、アルデヒド化修飾、N-ヒドロキシエステル化修飾、pNA標識、MCA標識、βナフチルアミド化修飾等を挙げることができる。 C-terminal modifications include those generally used as C-terminal modifications of peptides. For example, C-terminal modifications include amidation modification, biotinylation modification, methyl esterification modification, aldehyde modification, N-hydroxyesterification modification, pNA labeling, MCA labeling, β-naphthyl amidation modification, etc.

主鎖を構成するアミノ酸残基の側鎖の修飾は、ポリエチレングリコール化修飾、リン酸化修飾、アセチル化修飾、メチル化修飾、蛍光修飾、ビオチン化修飾、糖または糖鎖による修飾、脂質修飾等を挙げることができる。但し、側鎖の修飾は、少なくとも配列番号1または配列番号2で表されるアミノ酸配列には行わないことが好ましい。より好ましくは、配列番号3から配列番号9で表されるアミノ酸配列には、行わないことが好ましい。 Examples of modifications of the side chains of the amino acid residues constituting the main chain include polyethylene glycol modification, phosphorylation modification, acetylation modification, methylation modification, fluorescent modification, biotinylation modification, modification with sugars or sugar chains, lipid modification, etc. However, it is preferable that side chain modifications are not performed at least on the amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2. It is more preferable that side chain modifications are not performed on the amino acid sequences represented by SEQ ID NO: 3 to SEQ ID NO: 9.

プロテアソーム阻害ペプチドは、プロテアソーム阻害ペプチドの細胞膜透過性を高めるために、塩基性ペプチドを含んでいてもよい。塩基性ペプチドは、塩基性アミノ酸残基を豊富に含むペプチドである。塩基性アミノ酸残基としては、アルギニン残基が好ましい。塩基性ペプチドは、5から25アミノ酸残基程度であることが好ましい。塩基性ペプチドに含まれる塩基性アミノ酸残基の割合は、少なくとも25%程度であり、好ましくは30%程度以上、40%程度以上、50%程度以上、60%程度以上、70%程度以上、80%程度以上、90%程度以上である。例えば、塩基性ペプチドとして、5つ~8つの連続したアルギニン残基からなるアルギニンペプチド、HIV-1 Tat-(48-60)、HIV-1 Rev-(34-50)、FHV Coat-(35-49)、BMV Gag-(7-25)、HTLV-II Rex-(4-16)、CCMV Gag-(7-25)、P22 N-(14-30)等を挙げることができる。塩基性ペプチドは、プロテアソーム阻害ペプチドの主鎖のN末端またはC末端に連続して、あるいは数アミノ酸残基(好ましくは1~5アミノ酸残基、より好ましくは1~3アミノ酸残基)のリンカー部分を含んで連結することができる。 The proteasome inhibitory peptide may contain a basic peptide to enhance the cell membrane permeability of the proteasome inhibitory peptide. The basic peptide is a peptide that is rich in basic amino acid residues. The basic amino acid residue is preferably an arginine residue. The basic peptide preferably contains about 5 to 25 amino acid residues. The proportion of basic amino acid residues contained in the basic peptide is at least about 25%, and is preferably about 30% or more, about 40% or more, about 50% or more, about 60% or more, about 70% or more, about 80% or more, or about 90% or more. For example, basic peptides include arginine peptides consisting of 5 to 8 consecutive arginine residues, such as HIV-1 Tat-(48-60), HIV-1 Rev-(34-50), FHV Coat-(35-49), BMV Gag-(7-25), HTLV-II Rex-(4-16), CCMV Gag-(7-25), and P22 N-(14-30). The basic peptide can be linked to the N-terminus or C-terminus of the main chain of the proteasome inhibitor peptide either consecutively or via a linker portion of several amino acid residues (preferably 1 to 5 amino acid residues, more preferably 1 to 3 amino acid residues).

以下、(1)プロテアソーム阻害ペプチドの主鎖のアミノ酸配列と、塩基性ポリペプチド配列を有するペプチド、(2)プロテアソーム阻害ペプチドの主鎖のアミノ酸配列と、塩基性ポリペプチド配列と、リンカー配列を有するペプチドを細胞膜透過性プロテアソーム阻害ペプチドと呼ぶ。 Hereinafter, (1) a peptide having an amino acid sequence of the main chain of a proteasome inhibitory peptide and a basic polypeptide sequence, and (2) a peptide having an amino acid sequence of the main chain of a proteasome inhibitory peptide, a basic polypeptide sequence, and a linker sequence are referred to as a cell membrane-permeable proteasome inhibitory peptide.

プロテアソーム20Sコアは、キモトリプシン様活性、カスパーゼ様活性、トリプシン様活性等のタンパク質分解酵素活性を有する。したがって、プロテアソーム阻害ペプチドのプロテアソーム阻害活性は、プロテアソーム20Sコアのタンパク質分解活性、好ましくは、プロテアソーム20Sのキモトリプシン様活性、またはカスパーゼ様活性、より好ましくは、キモトリプシン様活性を阻害するか否かによって評価することができる。 The proteasome 20S core has proteolytic enzyme activity such as chymotrypsin-like activity, caspase-like activity, and trypsin-like activity. Therefore, the proteasome inhibitory activity of a proteasome inhibitor peptide can be evaluated based on whether it inhibits the proteolytic activity of the proteasome 20S core, preferably the chymotrypsin-like activity or caspase-like activity of the proteasome 20S, and more preferably the chymotrypsin-like activity.

プロテアソーム20Sのキモトリプシン様活性、カスパーゼ様活性、トリプシン様活性は、公知の方法により測定することができる。これらのタンパク質分解酵素活性は、基質に含まれる特定のペプチドを切断するか否かによって評価することができる。 The chymotrypsin-like activity, caspase-like activity, and trypsin-like activity of the proteasome 20S can be measured by known methods. These proteolytic enzyme activities can be evaluated based on whether or not they cleave a specific peptide contained in a substrate.

キモトリプシン様活性の評価に使用する基質として、例えば、Suc-LLVY-AMC (Sucはスクシニル基を表し、LLVYはペプチド鎖を表し、AMCは7-アミド-4-メチルクマリンを表す)を使用することができる。トリプシン様活性の評価に使用する基質として、例えば、Boc-LRR-AMC(Bocはtert-ブトキシカルボニル基を表し、LRR はペプチド鎖を表し、AMCは7-アミド-4-メチルクマリンを表す)を使用することができる。カスパーゼ様活性の評価に使用する基質として、例えば、Z-LLE-AMC(Zはベンジルオキシカルボニル基を表し、LLE はペプチド鎖を表し、AMCは7-アミド-4-メチルクマリンを表す)。例えば、100ng程度のヒトプロテアソーム20Sコア(Enzo ENZ Life Sciences、Inc.)に50mM程度の基質、およびプロテアソーム阻害ペプチドを100μL程度の酵素反応バッファーに添加する。キモトリプシン様活性またはカスパーゼ様活性の測定に用いる酵素反応バッファーとしては、例えば、25 mM程度のHEPES(pH8.0)、0.5mM程度のEDTAおよび0.03%程度のSDSを含む酵素反応バッファーを使用することができる。トリプシン様活性の測定に用いる酵素反応バッファーとしては、例えば、25 mM程度のHEPES(pH8.5)、および0.5mM程度のEDTAを含む酵素反応バッファーを使用することができる。タンパク質分解酵素活性は、30℃程度で10分間隔で、1時間程度、励起波長380nm、蛍光波長460nmで遊離AMCによる蛍光変化を蛍光光度計等でモニタリングすることで測定することができる。 For example, Suc-LLVY-AMC (Suc represents a succinyl group, LLVY represents a peptide chain, and AMC represents 7-amido-4-methylcoumarin) can be used as a substrate for evaluating chymotrypsin-like activity. For example, Boc-LRR-AMC (Boc represents a tert-butoxycarbonyl group, LRR represents a peptide chain, and AMC represents 7-amido-4-methylcoumarin) can be used as a substrate for evaluating trypsin-like activity. For example, Z-LLE-AMC (Z represents a benzyloxycarbonyl group, LLE represents a peptide chain, and AMC represents 7-amido-4-methylcoumarin) can be used as a substrate for evaluating caspase-like activity. For example, about 100 ng of human proteasome 20S core (Enzo ENZ Life Sciences, Inc.) is added to about 100 μL of enzyme reaction buffer with about 50 mM substrate and proteasome inhibitor peptide. For example, an enzyme reaction buffer containing about 25 mM HEPES (pH 8.0), about 0.5 mM EDTA, and about 0.03% SDS can be used as the enzyme reaction buffer used to measure chymotrypsin-like activity or caspase-like activity. For example, an enzyme reaction buffer containing about 25 mM HEPES (pH 8.5) and about 0.5 mM EDTA can be used as the enzyme reaction buffer used to measure trypsin-like activity. Protease activity can be measured by monitoring the fluorescence change due to free AMC at an excitation wavelength of 380 nm and a fluorescence wavelength of 460 nm with a fluorometer or the like at 10-minute intervals at about 30°C for about 1 hour.

2.プロテアソーム阻害ペプチドをコードするポリヌクレオチドおよび前記ポリヌクレオチドを含むベクター
本発明のある実施形態は、プロテアソーム阻害ペプチドの主鎖を構成するアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチド、または細胞透過性プロテアソーム阻害ペプチドのアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチド(以下、両者を単に「ポリヌクレオチド」と呼ぶ)に関する。ポリヌクレオチドは、DNAまたはRNAであり得る。ポリヌクレオチドは、好ましくは、DNAである。プロテアソーム阻害ペプチドの主鎖を構成するアミノ酸配列または細胞膜透過性プロテアソーム阻害ペプチドのアミノ酸配列から、ポリヌクレオチド配列への変換は、一般的なコドン表に従って行うことができる。
2. Polynucleotides encoding proteasome inhibitor peptides and vectors containing said polynucleotides Some embodiments of the present invention relate to polynucleotides encoding the amino acid sequence constituting the backbone of a proteasome inhibitor peptide, or polynucleotides encoding the amino acid sequence of a cell-permeable proteasome inhibitor peptide (hereinafter, both are simply referred to as "polynucleotides"). The polynucleotides may be DNA or RNA. The polynucleotides are preferably DNA. The conversion of the amino acid sequence constituting the backbone of a proteasome inhibitor peptide or the amino acid sequence of a cell-permeable proteasome inhibitor peptide to a polynucleotide sequence can be performed according to a general codon table.

また、前記ポリヌクレオチドは、宿主細胞内で発現可能にベクターに挿入されていてもよい。ポリヌクレオチドを挿入するベクターは、宿主細胞に応じて選択することができる。例えば、人を含む哺乳類細胞においてポリヌクレオチドを発現させる場合には、ポリヌクレオチドを発現可能なプロモーター、マルチクローニングサイト、ポリAシグナル等を含むプラスミドベクター、アデノウイルスベクター、レトロウイルスベクター、レンチウイルスベクター等を使用することができる。また、大腸菌においてポリヌクレオチドを発現させる場合には、ポリヌクレオチドを発現可能なプロモーター、マルチクローニングサイト等を含むプラスミドベクターを使用することができる。 The polynucleotide may be inserted into a vector so that it can be expressed in a host cell. The vector into which the polynucleotide is inserted can be selected depending on the host cell. For example, when expressing a polynucleotide in a mammalian cell, including a human cell, a plasmid vector, an adenovirus vector, a retrovirus vector, a lentivirus vector, or the like, which includes a promoter capable of expressing a polynucleotide, a multicloning site, a polyA signal, or the like, can be used. When expressing a polynucleotide in E. coli, a plasmid vector which includes a promoter capable of expressing a polynucleotide, a multicloning site, or the like, can be used.

3.組成物および医薬組成物
本発明にかかる組成物は、前記プロテアソーム阻害ペプチド、前記ポリヌクレオチド、または前記ポリヌクレオチドを含むベクターを有効成分とする。本発明にかかる組成物は、前記有効成分と適当な担体または添加剤を組み合わせて調製することができる。当該医薬組成物の調製に用いられる担体や添加剤としては、医薬組成物の剤形に応じて通常の薬剤に汎用される各種のもの、例えば賦形剤、結合剤、崩壊剤、滑沢剤、着色剤、矯味剤、矯臭剤、界面活性剤等を例示できる。
3. Composition and pharmaceutical composition The composition of the present invention contains the proteasome inhibitor peptide, the polynucleotide, or a vector containing the polynucleotide as an active ingredient. The composition of the present invention can be prepared by combining the active ingredient with a suitable carrier or additive. Examples of carriers and additives used in the preparation of the pharmaceutical composition include various types of carriers and additives commonly used in ordinary drugs depending on the dosage form of the pharmaceutical composition, such as excipients, binders, disintegrants, lubricants, colorants, flavorings, odorants, surfactants, etc.

前記担体としては、ポリマー、脂質、磁気等を含むトランスフェクション試薬等を使用することができる。 The carrier may be a transfection reagent containing a polymer, lipid, magnet, etc.

前記組成物が経口投与されるものである場合の剤形は、特に制限されないが、錠剤、散剤、顆粒剤、カプセル剤(硬質カプセル剤及び軟質カプセル剤を含む)、液剤、丸剤、懸濁剤、および乳剤等を例示できる。また前記医薬組成物が、非経口投与されるものである場合には、注射剤、点滴剤、坐剤、点鼻剤、および経肺投与剤等を例示できる。 When the composition is administered orally, the dosage form is not particularly limited, and examples thereof include tablets, powders, granules, capsules (including hard capsules and soft capsules), liquids, pills, suspensions, and emulsions. When the pharmaceutical composition is administered parenterally, examples thereof include injections, drips, suppositories, nasal drops, and pulmonary preparations.

前記組成物が、錠剤、散剤、顆粒剤、丸剤、カプセル剤等の経口用固形組成物である場合の調製に際しては、担体として例えば乳糖、白糖、塩化ナトリウム、ブドウ糖、尿素、デンプン、炭酸カルシウム、カオリン、結晶セルロース、ケイ酸、メチルセルロース、グリセリン、アルギン酸ナトリウム、アラビアゴム等の賦形剤;単シロップ、プドウ糖液、デンプン液、ゼラチン溶液、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルピロリドン、カルボキシメチルセルロース、セラック、メチルセルロース、エチルセルロース、水、エタノール、リン酸カリウム等の結合剤;乾燥デンプン、アルギン酸ナトリウム、カンテン末、ラミナラン末、炭酸水素ナトリウム、炭酸カルシウム、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類、ラウリル硫酸ナトリウム、ステアリン酸モノグリセリド、デンプン、乳糖等の崩壊剤;白糖、ステアリン酸、カカオバター、水素添加油等の崩壊抑制剤;ラウリル硫酸ナトリウム等の吸収促進剤;グリセリン、デンプン等の保湿剤;デンプン、乳糖、カオリン、ベントナイト、コロイド状ケイ酸等の吸着剤;精製タルク、ステアリン酸塩、ホウ酸末、ポリエチレングリコール等の滑沢剤等を使用できる。更に錠剤は必要に応じ通常の剤皮を施した錠剤、例えば糖衣錠、ゼラチン被包錠、腸溶被錠、フイルムコーティング錠、二重錠、多層錠等とすることができる。 When the composition is prepared as a solid oral composition such as a tablet, powder, granule, pill, or capsule, the carrier may be, for example, lactose, sucrose, sodium chloride, glucose, urea, starch, calcium carbonate, kaolin, crystalline cellulose, silicic acid, methylcellulose, glycerin, sodium alginate, or gum arabic; simple syrup, glucose liquid, starch liquid, gelatin solution, polyvinyl alcohol, polyvinyl ether, polyvinylpyrrolidone, carboxymethylcellulose, shellac, methylcellulose, ethylcellulose, water, ethanol, or potassium phosphate. binders; disintegrants such as dried starch, sodium alginate, powdered agar, powdered laminaran, sodium bicarbonate, calcium carbonate, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, sodium lauryl sulfate, monoglyceride stearic acid, starch, and lactose; disintegration inhibitors such as sucrose, stearic acid, cocoa butter, and hydrogenated oil; absorption promoters such as sodium lauryl sulfate; moisturizers such as glycerin and starch; adsorbents such as starch, lactose, kaolin, bentonite, and colloidal silicic acid; lubricants such as purified talc, stearates, powdered boric acid, and polyethylene glycol. Furthermore, tablets can be made into tablets with a conventional coating, such as sugar-coated tablets, gelatin-coated tablets, enteric-coated tablets, film-coated tablets, double tablets, and multi-layer tablets, if necessary.

前記組成物が、丸剤の経口用固形組成物である場合の調製に際しては、担体として、例えばブドウ糖、乳糖、デンプン、カカオ脂、硬化植物油、カオリン、タルク等の賦形剤;アラビアゴム末、トラガント末、ゼラチン等の結合剤;ラミナラン、カンテン等の崩壊剤等を使用できる。 When the composition is prepared as a solid oral composition in the form of a pill, the following carriers can be used: excipients such as glucose, lactose, starch, cacao butter, hardened vegetable oil, kaolin, talc, etc.; binders such as powdered gum arabic, powdered tragacanth, gelatin, etc.; disintegrants such as laminaran, agar, etc.

前記組成物が、カプセル剤の経口用固形組成物である場合の調製に際しては、カプセル剤は有効成分を前記で例示した各種の担体と混合し、硬質カプセル、または軟質カプセル等に充填して調製される。 When the composition is prepared as an oral solid composition in the form of a capsule, the capsule is prepared by mixing the active ingredient with the various carriers listed above and filling the mixture into a hard or soft capsule.

前記製剤が液剤の場合には、水性または油性の懸濁液、溶液、シロップ、エリキシル剤であってもよく、通常の添加剤を用いて常法に従い、調製される。 When the preparation is a liquid, it may be an aqueous or oily suspension, solution, syrup, or elixir, and is prepared in the usual manner using conventional additives.

前記組成物が注射剤の場合の調製に際しては、担体として例えば水、エチルアルコール、マクロゴール、プロピレングリコール、エトキシ化イソステアリルアルコール、ポリオキシ化イソステアリルアルコール、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル類等の希釈剤;クエン酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、リン酸ナトリウム等のpH調整剤;リン酸二カリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸水素ナトリウム、クエン酸ナトリウム等の緩衝剤;ピロ亜硫酸ナトリウム、EDTA、チオグリコール酸、チオ乳酸等の安定化剤;凍結乾燥した際の成形剤として例えばマンニトール、イノシトール、マルトース、シュクロース、ラクトース等の糖類を使用できる。なお、この場合等張性の溶液を調整するに十分な量のブドウ糖あるいはグリセリンを製剤中に含有せしめてもよく、また通常の溶解補助剤、無痛化剤、局所麻酔剤等を添加しても良い。これらの担体を添加して、常法により皮下、筋肉内、静脈内用注射剤を製造することができる。 When the composition is prepared as an injection, carriers that can be used include diluents such as water, ethyl alcohol, macrogol, propylene glycol, ethoxylated isostearyl alcohol, polyoxylated isostearyl alcohol, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, etc.; pH adjusters such as sodium citrate, sodium acetate, sodium phosphate, etc.; buffers such as dipotassium phosphate, trisodium phosphate, sodium hydrogen phosphate, sodium citrate, etc.; stabilizers such as sodium pyrosulfite, EDTA, thioglycolic acid, thiolactic acid, etc.; and sugars such as mannitol, inositol, maltose, sucrose, lactose, etc., as molding agents for lyophilization. In this case, glucose or glycerin may be contained in the preparation in an amount sufficient to adjust the solution to an isotonicity, and conventional dissolving agents, pain-relieving agents, local anesthetics, etc. may also be added. By adding these carriers, subcutaneous, intramuscular, and intravenous injections can be prepared by conventional methods.

前記製剤が点滴剤の場合には、投与化合物を生理食塩水、リンゲル液等を基本とした等張電解質輸液製剤に溶解して調製することができる。
前記組成物は、医薬組成物として使用することができる。
When the preparation is a drip infusion, it can be prepared by dissolving the compound to be administered in an isotonic electrolyte infusion preparation based on physiological saline, Ringer's solution or the like.
The composition can be used as a pharmaceutical composition.

本実施形態にかかる医薬組成物の投与量としては、本発明の効果が奏される限り特に限定されず、剤型、患者の年齢、性別、病状の程度等によって適宜設定され得る。 The dosage of the pharmaceutical composition of this embodiment is not particularly limited as long as the effects of the present invention are achieved, and can be set appropriately depending on the dosage form, the patient's age, sex, and severity of the condition, etc.

例えば、プロテアソーム阻害ペプチドを含む医薬組成物を、全身投与する場合には、プロテアソーム阻害ペプチドの主鎖の重量に換算して、成人体重1kgあたり0.01~1,000mg/日となるように投与することができる。プロテアソーム阻害ペプチドを含む医薬組成物を、局所投与する場合には、プロテアソーム阻害ペプチドの主鎖の重量に換算して、標的組織1cmあたり、0.01~100mgとなるように投与することができる。 For example, when a pharmaceutical composition containing a proteasome inhibitory peptide is administered systemically, it can be administered at 0.01 to 1,000 mg/kg of body weight for an adult, calculated as the weight of the main chain of the proteasome inhibitory peptide, per day. When a pharmaceutical composition containing a proteasome inhibitory peptide is administered locally, it can be administered at 0.01 to 100 mg/ cm2 of target tissue, calculated as the weight of the main chain of the proteasome inhibitory peptide.

前記ポリペプチドまたはポリペプチドを含む前記ベクターを含む医薬組成物は、プロテアソーム阻害ペプチドの主鎖のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドに換算して、全身投与の場合、成人体重1kgあたり0.1~1,000mg/日となるように投与することができる。 The pharmaceutical composition containing the polypeptide or the vector containing the polypeptide can be administered at 0.1 to 1,000 mg/kg of body weight per day in adult humans when administered systemically, calculated as a polynucleotide encoding the amino acid sequence of the main chain of the proteasome inhibitor peptide.

前記ポリペプチドまたはポリペプチドを含む前記ベクターを含む医薬組成物は、局所投与する場合には、プロテアソーム阻害ペプチドの主鎖のアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチドに換算して、標的組織1cmあたり、0.01~100mg/日となるように投与することができる。ベクターは必要に応じて直鎖化することができる。前記ポリヌクレオチド、または前記ポリヌクレオチドを含むベクターは注射器やカテーテルを用いて、標的の組織に注入することができる。この場合、リポソーム等の核酸デリバリー試薬を併用してもよい。 When the pharmaceutical composition containing the polypeptide or the vector containing the polypeptide is administered locally, it can be administered at 0.01 to 100 mg/day per 1 cm2 of target tissue, calculated as a polynucleotide encoding the amino acid sequence of the main chain of the proteasome inhibitor peptide. The vector can be linearized as necessary. The polynucleotide or the vector containing the polynucleotide can be injected into the target tissue using a syringe or catheter. In this case, a nucleic acid delivery reagent such as liposome may be used in combination.

医薬組成物は、悪性腫瘍の予防および/または治療のために使用することができる。悪性腫瘍には、非上皮性および上皮性の悪性腫瘍のいずれもが含まれる。具体的には、気管、気管支または肺等から発生する呼吸器系悪性腫瘍;上咽頭、食道、胃、十二指腸、空腸、回腸、盲腸、虫垂、上行結腸、横行結腸、S状結腸、直腸または肛門部等から発生する消化管系悪性腫瘍;肝臓癌;膵臓癌;膀胱、尿管または腎臓から発生する泌尿器系悪性腫瘍;卵巣、卵管および子宮等のから発生する女性生殖器系悪性腫瘍;乳癌:前立腺癌;皮膚癌;視床下部、下垂体、甲状腺、副甲状腺、副腎等の内分泌系悪性腫瘍;中枢神経系悪性腫瘍;骨軟部組織から発生する悪性腫瘍等の固形腫瘍、および骨髄異形成症候群、急性リンパ性白血病、急性骨髄性白血病、慢性リンパ性白血病、慢性骨髄性白血病、急性骨髄単球性白血病、慢性骨髄単球性白血病、急性単球性白血病、慢性単球性白血病、急性全骨髄性白血病、急性巨核球性白血病、赤白血病、好酸球性白血病、慢性好酸球性白血病、慢性好中球性白血病、成人T細胞白血病、ヘアリー細胞白血病、形質細胞性白血病、多発性骨髄腫、悪性リンパ腫等の造血系悪性腫瘍;リンパ系悪性腫瘍等の造血器腫瘍が挙げられる。より好ましくは、造血器腫瘍である。造血器腫瘍として、最も好ましくは、多発性骨髄腫である。 The pharmaceutical composition can be used for the prevention and/or treatment of malignant tumors. Malignant tumors include both non-epithelial and epithelial malignant tumors. Specifically, the following tumors can be used: respiratory system malignant tumors arising from the trachea, bronchi, or lungs; digestive system malignant tumors arising from the nasopharynx, esophagus, stomach, duodenum, jejunum, ileum, cecum, appendix, ascending colon, transverse colon, sigmoid colon, rectum, or anus; liver cancer; pancreatic cancer; urinary system malignant tumors arising from the bladder, ureter, or kidney; female reproductive system malignant tumors arising from the ovaries, fallopian tubes, and uterus; breast cancer; prostate cancer; skin cancer; endocrine system malignant tumors such as the hypothalamus, pituitary gland, thyroid gland, parathyroid gland, and adrenal gland; central nervous system malignant tumors; malignant tumors arising from bone and soft tissues. Examples of the tumor include solid tumors such as tumors, and hematopoietic tumors such as myelodysplastic syndrome, acute lymphocytic leukemia, acute myelogenous leukemia, chronic lymphocytic leukemia, chronic myelogenous leukemia, acute myelomonocytic leukemia, chronic myelomonocytic leukemia, acute monocytic leukemia, chronic monocytic leukemia, acute panmyelogenous leukemia, acute megakaryocytic leukemia, erythroleukemia, eosinophilic leukemia, chronic eosinophilic leukemia, chronic neutrophilic leukemia, adult T-cell leukemia, hairy cell leukemia, plasma cell leukemia, multiple myeloma, and malignant lymphoma; and hematopoietic tumors such as lymphatic tumors. More preferably, the tumor is a hematopoietic tumor. The most preferred hematopoietic tumor is multiple myeloma.

前記医薬組成物は、抗がん剤として使用してもよい。抗がん剤としては、アルキル化薬、代謝拮抗薬、抗腫瘍性抗生物質、微小血管阻害薬、ホルモンまたはホルモン類似薬、白金製剤、トポイソメラーゼ阻害薬、サイトカイン、抗体薬、放射免疫療法薬、分子標的薬、非特異的免疫活薬、及びその他の抗がん剤の中から、対象とする腫瘍に応じて適宜選択することができる。 The pharmaceutical composition may be used as an anticancer drug. The anticancer drug may be appropriately selected from alkylating agents, metabolic antagonists, antitumor antibiotics, microvascular inhibitors, hormones or hormone analogues, platinum preparations, topoisomerase inhibitors, cytokines, antibody drugs, radioimmunotherapy drugs, molecular targeted drugs, nonspecific immunoactivators, and other anticancer drugs according to the target tumor.

ここで制限はされないものの、アルキル化薬としては、例えば、シクロホスファミド、イホスファミド、ブスルファン、メルファラン、ベンダムスチン塩酸塩、ニムスチン塩酸塩、ラニムスチン、ダガルバジン、プロカルバジン塩酸塩テモゾロミド等;代謝拮抗薬としては、メトトレキサート、ペメトレキセドナトリウム、フルオロウラシル、ドキシフルリジン、カペシタビン、テガフール、シタラビン、シタラビンオクホスファート水和物、エノシタビン、ゲムシタビン塩酸塩、メルカプトプリン水和物、フルダラビンリン酸エステル、ネララビン、ペントスタチン、クラドリビン、レボホリナートカルシウム、ホリナートカルシウム、ヒドロキシカルバミド、L-アスパラギナーゼ、アザシチジン等;抗腫瘍性抗生物質としては、ドキソルビシン塩酸塩、ダウノルビシン塩酸塩、ピラルビシン、エピルビシン塩酸塩、イダルビシン塩酸塩、アクラルビシン塩酸塩、アムルビシン塩酸塩、ミトキサントロン塩酸塩、マイトマイシンC、アクチノマイシンD、ブレオマイシン、ペプロマイシン硫酸塩、ジノスタチンスチラマー等;微小血管阻害薬としては、ビンクリスチン硫酸塩、ビンブラスチン硫酸塩、ビンデシン硫酸塩、ビノレルビン酒石酸塩、パクリタキセル、ドセタキセル水和物、エリブリンメシル酸塩等;ホルモンまたはホルモン類似薬(ホルモン剤)としては、アナストロゾール、エキセメスタン、レトロゾール、タモキシフェンクエン酸塩、トレミフェンクエン酸塩、フルベストラント、フルタミド、ビカルタミド、メドロキシプロゲステロン酢酸エステル、エストラムスチンリン酸エステルナトリウム水和物、ゴセレリン酢酸塩、リュープロレリン酢酸塩等;白金製剤としては、シスプラチン、ミリプラチン水和物、カルボプラチン、ネダプラチン、オキサリプラチン等;トポイソメラーゼ阻害薬としては、イリノテカン塩酸塩水和物、およびノギテカン塩酸塩等のトポイソメラーゼI阻害薬、並びにエトポシド、およびソブゾキサン等のトポイソメラーゼII阻害薬;サイトカインとしては、インターフェロンガンマ-1a、テセロイキン、セルモロイキン等;抗体薬としては、トラスツズマブ、リツキシマブ、ゲムツズマブオゾガマイシン、ベバシズマブ、セツキシマブ、パニツムマブ、アレムツズマブ等;放射免疫療法薬としては、イブリツモマブ、チウキセタン配合剤等;分子標的薬としては、ボルテゾミブ、カルフィルゾミブ、イキサゾミブクエン酸エステル、ゲフィチニブ、イマチニブメシル酸塩、エルロチニブ塩酸塩、ソラフェニブトシル酸塩、スニチニブリンゴ酸塩、サリドマイド、ニロチニブ塩酸塩水和物、ダサチニブ水和物、ラパチニブトシル酸塩水和物、エベロリムス、レナリドミド水和物、デキサメタゾン、テムシロリムス、ボリノスタット、トレチノイン、およびタミバロテン等;非特異的免疫活薬としては、OK-432、乾燥BCG、かわらたけ多糖体製剤、レンチナン、ウベニメクス等;その他、アセグラトン、ポルフィマーナトリウム、タラポルフィンナトリウム、エタノール、三酸化ヒ素等を例示することができる。制限はされないものの、作用効果の点から好ましくは代謝拮抗薬を挙げることができ、また副作用が少ない点から好ましくは分子標的薬、抗体薬を挙げることができる。 Examples of alkylating agents include, but are not limited to, cyclophosphamide, ifosfamide, busulfan, melphalan, bendamustine hydrochloride, nimustine hydrochloride, ranimustine, dagalbazine, procarbazine hydrochloride, temozolomide, etc.; examples of metabolic antagonists include methotrexate, pemetrexed sodium, fluorouracil, doxifluridine, capecitabine, tegafur, cytarabine, cytarabine ocfosfate hydrate, enocitabine, gemcitabine hydrochloride, mercaptopurine hydrate, fludarabine phosphate, nelarabine, pentostatin, cladribine, calcium levofolinate, calcium folinate, hydroxycarbamide, L-asparaginase, azacitidine, etc.; examples of antitumor antibiotics include Substances include doxorubicin hydrochloride, daunorubicin hydrochloride, pirarubicin, epirubicin hydrochloride, idarubicin hydrochloride, aclarubicin hydrochloride, amrubicin hydrochloride, mitoxantrone hydrochloride, mitomycin C, actinomycin D, bleomycin, peplomycin sulfate, zinostatin styramer, etc.; microvascular inhibitors include vincristine sulfate, vinblastine sulfate, vindesine sulfate, vinorelbine tartrate, paclitaxel, docetaxel hydrate, eribulin mesylate, etc.; hormones or hormone-like drugs (hormonal drugs) include anastrozole, exemestane, letrozole, tamoxifen citrate, toremifene citrate, fulvestrant, flutamide, bicalutamide, medicamentosyltransferase ... roxyprogesterone acetate, estramustine phosphate sodium hydrate, goserelin acetate, leuprorelin acetate, etc.; platinum preparations such as cisplatin, miriplatin hydrate, carboplatin, nedaplatin, oxaliplatin, etc.; topoisomerase inhibitors such as topoisomerase I inhibitors such as irinotecan hydrochloride hydrate and nogitecan hydrochloride, and topoisomerase II inhibitors such as etoposide and sobuzoxane; cytokines such as interferon gamma-1a, teceleukin, celmoleukin, etc.; antibody drugs such as trastuzumab, rituximab, gemtuzumab ozogamicin, bevacizumab, cetuximab, panitumumab, alemtuzumab, etc.; radioimmunotherapy drugs such as , ibritumomab, tiuxetan combination drugs, etc.; molecular targeted drugs include bortezomib, carfilzomib, ixazomib citrate ester, gefitinib, imatinib mesylate, erlotinib hydrochloride, sorafenib tosylate, sunitinib malate, thalidomide, nilotinib hydrochloride hydrate, dasatinib hydrate, lapatinib tosylate hydrate, everolimus, lenalidomide hydrate, dexamethasone, temsirolimus, vorinostat, tretinoin, and tamibarotene, etc.; non-specific immunoactive drugs include OK-432, dried BCG, Kawaratake polysaccharide preparations, lentinan, ubenimex, etc.; and other examples include aceglatone, porfimer sodium, talaporfin sodium, ethanol, arsenic trioxide, etc. Although not limited thereto, metabolic antagonists are preferred in terms of their effectiveness, and molecular targeted drugs and antibody drugs are preferred in terms of fewer side effects.

分子標的薬としては、造血器腫瘍を対象とする場合には、ボルテゾミブ、カルフィルゾミブ、イキサゾミブクエン酸エステル、レナリドマイド、デキサメタゾン、シクロホスファミド、イマチニブメシル酸塩、ニロチニブ塩酸塩水和物、ダサチニブ水和物が好ましい。 As molecular targeted drugs, when targeting hematopoietic tumors, bortezomib, carfilzomib, ixazomib citrate, lenalidomide, dexamethasone, cyclophosphamide, imatinib mesylate, nilotinib hydrochloride hydrate, and dasatinib hydrate are preferred.

抗体薬として、好ましくはトラスツズマブ、パニツムマブであり、特に好ましくはトラスツズマブである。 As an antibody drug, trastuzumab and panitumumab are preferred, and trastuzumab is particularly preferred.

多発性骨髄腫の治療方法として、一般的に、ボルテゾミブと他の薬剤を組み合わせた3剤または2剤併用の化学療法が行われる。例えば、化学療法としては、VCD療法(ボルテゾミブ、シクロホスファミド、デキサメタゾン)、VRD療法(ボルテゾミブ、レナリドマイド、デキサメタゾン)、BD療法(ボルテゾミブ、デキサメタゾン)等を挙げることができる。多発性骨髄腫の治療方法として、ボルテゾミブに代えて、本発明のプロテアソーム阻害ペプチドを使用することができる。 As a method for treating multiple myeloma, three-drug or two-drug combination chemotherapy combining bortezomib with other drugs is generally performed. Examples of chemotherapy include VCD therapy (bortezomib, cyclophosphamide, dexamethasone), VRD therapy (bortezomib, lenalidomide, dexamethasone), and BD therapy (bortezomib, dexamethasone). As a method for treating multiple myeloma, the proteasome inhibitor peptide of the present invention can be used instead of bortezomib.

本発明の医薬組成物と抗がん剤との併用(組み合わせ)の態様は、本発明の効果を奏する使用の態様であればよく、特に制限されない。例えば、抗がん剤の投与と同時に医薬組成物を並行して投与してもよいし、また抗がん剤の投与に先立って、または抗がん剤の投与後に医薬組成物を投与してもよい。この場合、医薬組成物と抗がん剤の投与を交互に行ってもよい。さらに、抗がん剤投与後、腫瘍の組織の縮小度合い等に併せて、抗がん剤投与の途中から、医薬組成物を併用投与してもよいし、また逆に、医薬組成物投与後、その途中から抗がん剤を併用投与してもよい。 The mode of combination of the pharmaceutical composition of the present invention with an anticancer agent is not particularly limited as long as it is a mode of use that produces the effects of the present invention. For example, the pharmaceutical composition may be administered in parallel with the administration of the anticancer agent at the same time, or the pharmaceutical composition may be administered prior to or after the administration of the anticancer agent. In this case, the pharmaceutical composition and the anticancer agent may be administered alternately. Furthermore, after the administration of the anticancer agent, the pharmaceutical composition may be administered in combination with the anticancer agent halfway through the administration of the anticancer agent depending on the degree of shrinkage of the tumor tissue, or conversely, the anticancer agent may be administered in combination with the pharmaceutical composition halfway through the administration of the anticancer agent.

また、本発明の医薬組成物は、抗がん剤と併用する態様であれば、単回投与、連続投与、また間歇的投与のいずれであってもよい。例えば、抗がん剤の投与に先立って本発明の医薬組成物を投与する場合を例にすれば、抗がん剤の投与開始の7日前から投与開始当日まで、または3日前から投与開始当日まで、1日1回連日投与する方法を例示することができる。 In addition, the pharmaceutical composition of the present invention may be administered in a single dose, continuously, or intermittently, so long as it is used in combination with an anticancer drug. For example, in the case where the pharmaceutical composition of the present invention is administered prior to the administration of an anticancer drug, an example of the method is administration once a day from 7 days before the start of administration of the anticancer drug to the day of the start of administration, or from 3 days before the start of administration to the day of the start of administration.

本発明の医薬組成物は、その投与経路(投与方法)に応じて、種々の形態(剤型)の医薬組成物として調製され、抗がん剤と組み合わせて、対象とする腫瘍患者に投与される。当該腫瘍患者は、化学療法、放射線療法および/または切除手術(外科的療法)などの抗腫瘍治療を受ける前の患者であっても、また治療中、並びに治療後のいずれの段階にある患者であってもよい。 The pharmaceutical composition of the present invention is prepared in various forms (dosage forms) depending on the administration route (administration method) and administered to the target tumor patient in combination with an anticancer drug. The tumor patient may be a patient before undergoing antitumor treatment such as chemotherapy, radiation therapy and/or resection surgery (surgical therapy), or may be a patient at any stage during or after treatment.

医薬組成物の投与経路(投与方法)としては、特に制限されず、経口投与;静脈内投与、筋肉内投与、皮下投与、経粘膜投与、経皮投与、および直腸内投与等の非経口投与を挙げることができる。好ましくは経口投与および静脈内投与であり、より好ましくは経口投与である。 The route of administration (method of administration) of the pharmaceutical composition is not particularly limited, and examples thereof include oral administration; and parenteral administration such as intravenous administration, intramuscular administration, subcutaneous administration, transmucosal administration, transdermal administration, and rectal administration. Oral administration and intravenous administration are preferred, and oral administration is more preferred.

本発明の医薬組成物の投与量は、治療対象とする腫瘍の種類や場所、腫瘍のステージ(進行度)、患者の病態、年齢、性別、体重、併用する抗がん剤の種類などに応じて、変動し得、これらの要因に応じて適宜設定することができる。
医薬組成物と抗がん剤を併用する場合、抗がん剤の投与は、その薬剤の一般的な投与方法、用量に準じて行うことができる。
The dosage of the pharmaceutical composition of the present invention may vary depending on the type and location of the tumor to be treated, the stage (degree of progression) of the tumor, the patient's condition, age, sex, weight, type of anticancer drug used in combination, etc., and can be appropriately set depending on these factors.
When a pharmaceutical composition is used in combination with an anticancer agent, the anticancer agent can be administered in accordance with the general administration method and dosage for that agent.

4.標的ペプチドの保護方法
本発明のある実施形態は、標的ペプチドの保護方法に関する。
第1、第2および第3の実施形態にかかるプロテアソーム阻害ペプチドの主鎖は、プロテアソーム20Sコアのタンパク質分解酵素活性を阻害することができる
。このため、他のペプチドに第1、第2および第3の実施形態にかかるプロテアソーム阻害ペプチドの主鎖を付加することにより、前記他のペプチドがプロテアソームによって分解されることを抑制することができる。
4. Methods for protecting a target peptide Certain embodiments of the present invention relate to methods for protecting a target peptide.
The main chains of the proteasome inhibitor peptides according to the first, second and third embodiments can inhibit the protease activity of the proteasome 20S core, and therefore, by adding the main chains of the proteasome inhibitor peptides according to the first, second and third embodiments to other peptides, the degradation of the other peptides by the proteasome can be suppressed.

すなわち、本実施態様は、プロテアソーム阻害ペプチド以外の標的ペプチドに第1、第2および第3の実施形態にかかるプロテアソーム阻害ペプチドの主鎖を結合させることにより、標的ペプチドをプロテアソーム20Sコアによる分解から保護することを含む。 That is, this embodiment involves protecting a target peptide from degradation by the proteasome 20S core by binding the main chain of the proteasome inhibitor peptide according to the first, second, and third embodiments to a target peptide other than the proteasome inhibitor peptide.

標的ペプチドをプロテアソーム阻害ペプチドの主鎖に結合させる方法は公知である。例えば、標的ペプチドのN末端またはC末端にプロテアソーム阻害ペプチドの主鎖を直接または間接的につなげてペプチドを合成してもよい。また、例えば、標的ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの5’末端側、または3’末端側にプロテアソーム阻害ペプチドの主鎖をコードするポリペプチドを直接または間接的につなぎ、このポリヌクレオチドからペプチドを合成することにより取得することができる。 Methods for binding a target peptide to the main chain of a proteasome inhibitor peptide are known. For example, a peptide may be synthesized by directly or indirectly linking the main chain of a proteasome inhibitor peptide to the N-terminus or C-terminus of a target peptide. Alternatively, for example, a target polypeptide can be obtained by directly or indirectly linking a polypeptide encoding the main chain of a proteasome inhibitor peptide to the 5'-terminus or 3'-terminus of a polynucleotide encoding the target polypeptide, and synthesizing a peptide from this polynucleotide.

5.抗がん剤とプロテアソーム阻害ペプチドの複合体
本発明のプロテアソーム阻害ペプチドには、抗がん剤と複合体形成したプロテアソーム阻害ペプチドも含みうる。抗がん剤とプロテアソーム阻害ペプチドの複合体形成は、プロテアソーム阻害ペプチドのN末端のアミノ基またはC末端のカルボキシル基を利用して行うことができる。例えば、抗がん剤の主成分に含まれるカルボキシル基を、あらかじめカルボジイミドとN-ヒドロキシスクシンイミドを混合して活性エステル型とする。この活性エステル型の抗がん剤と、ペプチドを混合し、ペプチドのN末端アミノ基とアミド結合を形成させることにより抗がん剤とプロテアソーム阻害ペプチドを複合体形成させることができる。
5. Complex of Anticancer Agent and Proteasome Inhibitory Peptide The proteasome inhibitor peptide of the present invention may also include a proteasome inhibitor peptide complexed with an anticancer agent. The complex of an anticancer agent and a proteasome inhibitor peptide can be formed by utilizing the amino group at the N-terminus or the carboxyl group at the C-terminus of the proteasome inhibitor peptide. For example, the carboxyl group contained in the main component of the anticancer agent is converted into an active ester type in advance by mixing a carbodiimide and N-hydroxysuccinimide. This active ester type anticancer agent is mixed with a peptide, and an amide bond is formed with the N-terminal amino group of the peptide, thereby forming a complex between the anticancer agent and the proteasome inhibitor peptide.

また、プロテアソーム阻害ペプチドのN末端のアミノ基をはじめにアセチル化等して保護しておき、プロテアソーム阻害ペプチドのC末端側のカルボキシル基をカルボジイミドとN-ヒドロキシスクシンイミドを混合して活性エステル型に変換し、活性エステル型のプロテアソーム阻害ペプチドをアミノ基を持つ抗がん剤と反応させてアミド結合を形成させることができる。 Also, the amino group at the N-terminus of the proteasome inhibitor peptide can first be protected by acetylation or the like, and the carboxyl group at the C-terminus of the proteasome inhibitor peptide can be converted to an active ester type by mixing carbodiimide and N-hydroxysuccinimide, and the active ester type proteasome inhibitor peptide can be reacted with an anticancer drug having an amino group to form an amide bond.

上記アミド結合の形成反応は、公知である。例えば、上記反応は、脱水縮合剤、必要に応じて触媒の存在下で行うことができる。ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)、ジイソプロピルカルボジイミド(DIC)、1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド)などのカルボジイミド系化合物;N,N-カルボニルジイミダゾール)などのイミダゾール系化合物;トリアジン系化合物;ホスホニウム系化合物;ウロニウム系化合物などが挙げられる。好ましくはカルボジイミド系化合物であり、なかでが特に好ましい。脱水縮合剤と共に、触媒を用いることもできる。具体的な触媒は限定されない。例えば、1-ヒドロキシベンゾトリアゾール)、N-ヒドロキシスクシンイミド(HOSu)1-ヒドロキシー7-アザベンゾトリアゾール(HOAt)などを挙げることができる。好ましくはHOBtである。 The above-mentioned amide bond forming reaction is known. For example, the above-mentioned reaction can be carried out in the presence of a dehydration condensation agent and, if necessary, a catalyst. Examples of the catalyst include carbodiimide-based compounds such as dicyclohexylcarbodiimide (DCC), diisopropylcarbodiimide (DIC), and 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide; imidazole-based compounds such as N,N-carbonyldiimidazole; triazine-based compounds; phosphonium-based compounds; and uronium-based compounds. Carbodiimide-based compounds are preferred, and among these, 1-hydroxybenzotriazole, 1-hydroxy-7-azabenzotriazole, 1-hydroxy-7-azabenzotriazole, 1-hydroxy-7-azabenzotriazole, 1-hydroxy-7-azabenzotriazole, 1-hydroxy-7-azabenzotriazole, 1-hydroxy-7-azabenzotriazole, 1-hydroxy-7-azabenzotriazole, and ...

以下に実施例を示して、本発明についてより詳細に説明するが、本発明は実施例に限定して解釈されるものではない。 The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention should not be construed as being limited to these examples.

1.20Sコア結合ペプチドの探索
cDNAディスプレイ法を用いて、プロテアソーム20Sコアに結合するペプチドの探索を行った。
1. Search for 20S core-binding peptides
Using the cDNA display method, we screened for peptides that bind to the proteasome 20S core.

1-1.方法
(1)IVVの作製
ランダム8残基のアミノ酸配列をコードするDNA(塩基配列NNKNNKNNKNNKNNKNNKNNKNNKで表される。但しNはA、T、G、またはCを表し、KはTまたはGを表す。)を含むin vitro virus (IVV)の鋳型となるDNAライブラリを作成した。このDNAライブラリをRiboMAXTM Large Scale RNA Production Systems(プロメガ株式会社)を用いてIVVの鋳型mRNAを転写させ、IVVの鋳型mRNAをRNeasy Mini Kit((株)キアゲン)で精製した。精製したIVVの鋳型mRNAにリンカーを介しピューロマイシンを結合させ、IVVの鋳型mRNA とピューロマイシンの第1の複合体を作製した。作製した複合体を網状赤血球の抽出液を利用した無細胞翻訳系に添加し、IVVの鋳型mRNAに由来するペプチドを翻訳させ、前記ペプチドとIVVの鋳型mRNAとが連結したIVVを作製した。さらに、IVVを安定するため、IVV 内のmRNAを逆転写し、ペプチドとピューロマイシンとmRNA-cDNAの2本鎖の第2の複合体を作製した。
1-1. Method (1) Preparation of IVV A DNA library was prepared as a template for an in vitro virus (IVV) containing DNA encoding a random 8-residue amino acid sequence (represented by the base sequence NNKNNKNNKNNKNNKNNKNNKNNK, where N represents A, T, G, or C, and K represents T or G). This DNA library was used to transcribe the IVV template mRNA using RiboMAX TM Large Scale RNA Production Systems (Promega Corporation), and the IVV template mRNA was purified using RNeasy Mini Kit (Qiagen, Inc.). Puromycin was bound to the purified IVV template mRNA via a linker to prepare a first complex of IVV template mRNA and puromycin. The prepared complex was added to a cell-free translation system using a reticulocyte extract, and a peptide derived from the IVV template mRNA was translated to prepare an IVV in which the peptide was linked to the IVV template mRNA. Furthermore, to stabilize the IVV, the mRNA in the IVV was reverse transcribed to prepare a second complex of the peptide, puromycin, and double-stranded mRNA-cDNA.

(2)IVVの選別とIVV内の核酸の増幅
選別過程では標的分子であるヒト20Sコアへの親和性による選別を行った。これには20Sコアを固定した磁性担体を用いた。アフィニティー精製用磁性担体FGビーズ(多摩川精機(株))200 μgをN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)で3回洗浄した。活性化溶液(1 M N-ヒドロキシンイミド((株)ペプチド研究所)、0.5 Mの1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩、溶媒DMF)を250 μL加え、振とうしながら室温で2時間反応させた。反応後、上清を除去しDMF100 μlで5回洗浄した。洗浄後、25 mM HEPES(pH7.0)に希釈したヒト20Sプロテアソーム(Enzo Life Sciences 社)10 μgを加え4℃で30分間振とう反応させた。上清を取り除き、タンパク質固定化磁気担体洗浄・保存バッファー(10 mM HEPES緩衝液(pH7.9)、50 mM KCl、1 mM EDTA、10% グリセロール)200 μlで5回洗浄して4℃で使用まで保存した。20Sプロテアソーム固定化担体の分散液100 μl(担体200 ng)を選択分離用バッファー(100 mM NaCl、0.1%Tween-20、PBS(-))150 μlで2回洗浄した。バッファーを取り除いたプロテアソーム固定化磁性担体に選択分離用バッファーとIVV溶液を加え100 μlとし、4℃、回転混和しながら反応させた。反応後、選択分離用バッファー150 μlおよび1×洗浄バッファー(250 mM NaCl、0.1%Tween-20、PBS(-))150 μlを用いて洗浄した。洗浄に用いたバッファーを取り除き、0.1M KOH 35 μlを加え、37℃、10分間反応させた。上清(溶出画分)を回収し、1M Tris-HCl(pH 7.5) 15μlで中和した。その後、標的分子に結合した第2の複合体のcDNAをPCR(94℃15秒→60℃5秒→72℃30秒、15~25サイクル)により増幅した。
(2) Selection of IVV and amplification of nucleic acid in IVV In the selection process, selection was performed based on affinity to the target molecule, human 20S core. For this, a magnetic carrier with 20S core immobilized was used. 200 μg of magnetic carrier FG beads for affinity purification (Tamagawa Seiki Co., Ltd.) was washed three times with N,N-dimethylformamide (DMF). 250 μL of activation solution (1 M N-hydroxyimide (Peptide Institute Co., Ltd.), 0.5 M 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride, solvent DMF) was added and reacted at room temperature for 2 hours with shaking. After the reaction, the supernatant was removed and the mixture was washed five times with 100 μl of DMF. After washing, 10 μg of human 20S proteasome (Enzo Life Sciences) diluted in 25 mM HEPES (pH 7.0) was added and reacted at 4°C for 30 minutes with shaking. The supernatant was removed, and the protein-immobilized magnetic carrier was washed five times with 200 μl of washing and storage buffer (10 mM HEPES buffer (pH 7.9), 50 mM KCl, 1 mM EDTA, 10% glycerol) and stored at 4°C until use. 100 μl of the dispersion of the 20S proteasome-immobilized carrier (200 ng of carrier) was washed twice with 150 μl of selection separation buffer (100 mM NaCl, 0.1% Tween-20, PBS(-)). The selection separation buffer and IVV solution were added to the proteasome-immobilized magnetic carrier from which the buffer had been removed to make 100 μl, and the reaction was carried out at 4°C with rotational mixing. After the reaction, the carrier was washed with 150 μl of selection separation buffer and 150 μl of 1× washing buffer (250 mM NaCl, 0.1% Tween-20, PBS(-)). The washing buffer was removed, and 35 μl of 0.1 M KOH was added and reacted at 37°C for 10 minutes. The supernatant (elution fraction) was collected and neutralized with 15 μl of 1 M Tris-HCl (pH 7.5). Then, the cDNA of the second complex bound to the target molecule was amplified by PCR (94°C 15 sec → 60°C 5 sec → 72°C 30 sec, 15 to 25 cycles).

(3)ペプチドの同定
ペプチドの翻訳、IVVの選別、および第2の複合体中のcDNAの増幅の3つの工程を1サイクルとし、5サイクルを繰り返し、それぞれのサイクルでcDNAのプールを得た。この各サイクルのcDNAプールを次世代シーケンサーにより配列解析し、ペプチド配列を同定した。
(3) Identification of peptides The three steps of peptide translation, IVV selection, and amplification of cDNA in the second complex were counted as one cycle, and five cycles were repeated to obtain a cDNA pool at each cycle. The cDNA pools from each cycle were sequenced by a next-generation sequencer to identify the peptide sequences.

1-2.配列の解析結果
次世代シーケンサーによる解析において、IVV多様性領域(ランダム8残基のアミノ酸配列をコードする領域)の周辺配列を含むリード配列が各サイクルにおいて平均150万リード得られた。1サイクル目で得られたリード配列に、2回目以降のリード配列を順次加えると、2サイクル目以降、重複したリード配列がサイクルの進行に伴って増加し、5サイクル目には約40万リードの特定の配列への収束が認められた。最も出現頻度の高いリード配列は、5サイクル目に解析された約150万リードの内、5.2%を占めた。
1-2. Sequence analysis results In the analysis using a next-generation sequencer, an average of 1.5 million reads were obtained in each cycle, including the surrounding sequences of the IVV diversity region (the region encoding a random 8-residue amino acid sequence). When the read sequences from the second cycle onwards were added sequentially to the read sequences obtained in the first cycle, the number of overlapping read sequences increased with the progress of the cycles from the second cycle onwards, and by the fifth cycle, convergence to a specific sequence of about 400,000 reads was observed. The most frequently occurring read sequence accounted for 5.2% of the approximately 1.5 million reads analyzed in the fifth cycle.

シーケンシングされたcDNA配列から翻訳され得る17残基のアミノ酸からなるペプチド配列ののうち最も出願頻度が高い配列はN末端からC末端に向けてMARPSRLRHWWRLRRRV(配列番号10)(以下、「PI-Rank1」と称する)であった。cDNA配列からアミノ酸配列への変換は、一般的なペプチドの表記法に従った。 The most frequently applied sequence among the peptide sequences consisting of 17 amino acid residues that can be translated from the sequenced cDNA sequence was MARPSRLRHWWRLRRRV (SEQ ID NO: 10) (hereafter referred to as "PI-Rank 1") from the N-terminus to the C-terminus. The conversion from the cDNA sequence to the amino acid sequence followed the general peptide notation method.

2.20Sコア結合ペプチドの酵素阻害作用
前記1.で特定したペプチドについて、20Sプロテアソームのタンパク質分解酵素活性を阻害できるか否かを検討した。
2. Enzyme Inhibitory Effect of 20S Core Binding Peptides We examined whether the peptides identified in 1 above can inhibit the proteolytic enzyme activity of the 20S proteasome.

2-1.方法
(1)ペプチドの精製
各ペプチドは、受託業者(コスモバイオ株式会社)により標準的な固相合成法で合成され、担体樹脂から切断された粗精製物を購入した。粗精ペプチドは、以下の手順で精製して使用した。
2-1. Method (1) Peptide purification Each peptide was synthesized by a contractor (Cosmo Bio Co., Ltd.) using a standard solid-phase synthesis method, and the crude product cleaved from the support resin was purchased. The crude peptide was purified by the following procedure before use.

粗精ペプチドを5%CH3CN/0.05%TFA/H2Oに溶解し、HPLC(HITACHI ELITE LaChrom L-2000シリーズ)に接続した逆相カラム(COSMOSIL Packed Column 5C18-AR-II 4.6ID×150mm)を用いて精製した(バッファーA:0.05%TFA/H2O バッファーB:0.05%トリフルオロ酢酸(TFA)/ CH3CN、検出波長:220nm、温度:40℃、流速:1mL/分、CH3CN 濃度変化:5%-80%)。回収画分は減圧乾燥した後、-20℃で保存した。 The crude peptide was dissolved in 5% CH3CN /0.05% TFA/ H2O and purified using a reversed-phase column (COSMOSIL Packed Column 5C18-AR-II 4.6ID x 150mm) connected to an HPLC (HITACHI ELITE LaChrom L-2000 series) (Buffer A: 0.05% TFA/ H2O , Buffer B: 0.05% trifluoroacetic acid (TFA)/ CH3CN , detection wavelength: 220nm, temperature: 40℃, flow rate: 1mL/min, CH3CN concentration change: 5%-80%). The collected fraction was dried under reduced pressure and stored at -20℃.

前記方法により精製されたペプチドは、各ペプチドのN末端は水素原子となり、C末端は水酸基となる。また、以下各ペプチドを単にPI-Rank1のように略記する。 The peptides purified by the above method have a hydrogen atom at the N-terminus and a hydroxyl group at the C-terminus. In the following, each peptide will be abbreviated as PI-Rank1.

(2)酵素活性測定
阻害物質添加時のプロテアソーム酵素活性は、蛍光基質ペプチドの分解速度を測定して評価した。キモトリプシン様活性についてはSuc-LLVY-AMC、カスパーゼ様活性(PGPH様活性)についてはZ-LLE-AMCを蛍光基質ペプチドとして使用した(Sucはスクシニル基、Zはベンジルオキシカルボニル基、Bocはブトキシカルボニル基、AMCは7-アミド-4-メチルクマリンを表す)。100ngのヒトプロテアソーム20Sコア(Enzo ENZ Life Sciences、Inc.) 50mMの各蛍光基質ペプチド、各濃度の阻害ペプチドを100μLの酵素反応バッファー(キモトリプシン様活性、PGPH様活性の測定:25 mM HEPES pH8.0、0.5mM EDTA、0.03% SDS、トリプシン様活性の測定:25 mM HEPES pH8.5、0.5mM EDTA)で反応させた。励起波長380nm、蛍光波長460nmで遊離AMCによる蛍光変化をFusionTMα-FP(株式会社パーキンルマージャパン)を用いて30℃で、10分間隔で1時間測定した。
(2) Enzyme activity measurement Proteasome enzyme activity when inhibitors were added was evaluated by measuring the decomposition rate of fluorescent substrate peptides. Suc-LLVY-AMC was used as the fluorescent substrate peptide for chymotrypsin-like activity, and Z-LLE-AMC was used for caspase-like activity (PGPH-like activity) (Suc stands for succinyl group, Z stands for benzyloxycarbonyl group, Boc stands for butoxycarbonyl group, and AMC stands for 7-amido-4-methylcoumarin). 100ng of human proteasome 20S core (Enzo ENZ Life Sciences, Inc.), 50mM of each fluorescent substrate peptide, and each concentration of inhibitor peptide were reacted in 100μL of enzyme reaction buffer (Chymotrypsin-like activity, PGPH-like activity measurement: 25mM HEPES pH8.0, 0.5mM EDTA, 0.03% SDS, trypsin-like activity measurement: 25mM HEPES pH8.5, 0.5mM EDTA). The fluorescence change due to free AMC was measured at 30℃ at 10-minute intervals for 1 hour using FusionTMα-FP (PerkinLumer Japan Co., Ltd.) at an excitation wavelength of 380nm and an emission wavelength of 460nm.

2-2.結果
阻害効果は、IC50値として示す。PI-Rank1はCT-L活性に対するIC50値は1.46μMであった。また、PI-Rank1のPGPH活性のIC50値は0.65 μMであり、PGPH活性に対する阻害作用が高かった。
2-2. Results The inhibitory effect is shown as IC50 value. The IC50 value of PI-Rank1 against CT-L activity was 1.46 μM. The IC50 value of PI-Rank1 against PGPH activity was 0.65 μM, indicating a high inhibitory effect against PGPH activity.

次に、20Sコアに対する阻害活性のKi値、および阻害様式を明らかにするために、PI-Rank1を用いて、CT-L活性に対して基質濃度、およびペプチド濃度を変化させて反応速度の変化を、Lineweaver-Burkプロットとディクソンプロットにより解析した。その結果を図1に示す。図1(A)は阻害様式を決定するためのLineweaver-Burkプロットであり、(B)はKi値を決定するためのディクソンプロットである。Lineweaver-Burkプロットの回帰直線は、いずれもX軸の負の側で交わった。このことからPI-Rank1ペプチドは20Sコアの酵素活性に対して非拮抗的に阻害作用を示すことが示唆された。PI-Rank1のキモトリプシン様活性とカスパーゼ様活性に対するKi値を図2に示す。cDNAディスプレイ法で用いた第2の複合体(IVV)は、長さ168塩基のcDNA、ピューロマイシンリンカー、さらに翻訳された10数残基のペプチドからなる。この分子サイズの大きさから、20Sコアの内部に入りこむことは考えにくい。したがって、20Sコアの外部表面に結合して阻害作用を示したとすれば非拮抗的な用式を示したことは合理的な結果であると考えられた。 Next, to clarify the Ki value and inhibition mode of the inhibitory activity against the 20S core, the change in reaction rate was analyzed by Lineweaver-Burk plot and Dixon plot when the substrate concentration and peptide concentration were changed against CT-L activity using PI-Rank1. The results are shown in Figure 1. Figure 1 (A) is a Lineweaver-Burk plot for determining the inhibition mode, and (B) is a Dixon plot for determining the Ki value. The regression lines of the Lineweaver-Burk plots all intersected on the negative side of the X-axis. This suggests that the PI-Rank1 peptide exhibits a non-competitive inhibitory effect on the enzyme activity of the 20S core. The Ki values of PI-Rank1 for chymotrypsin-like activity and caspase-like activity are shown in Figure 2. The second complex (IVV) used in the cDNA display method consists of a 168-base cDNA, a puromycin linker, and a translated peptide of 10 or so residues. Due to the large molecular size, it is unlikely that it can enter the inside of the 20S core. Therefore, if the inhibitory effect was due to binding to the outer surface of the 20S core, the non-antagonistic behavior was considered to be a reasonable result.

3.PI-Rank1の構造活性相関
次に、PI-Rank1の17残基のアミノ酸配列の中で20Sコアの酵素活性に対する阻害作用を担う部位を明らかにするために、PI-Rank1のアミノ酸配列に欠失または1アミノ酸置換を導入したPI-Rank1アナログを作製し、これらのアナログの20Sコアの酵素活性に対する阻害作用を評価した。
3. Structure-activity relationship of PI-Rank1 Next, to clarify the site within the 17-residue amino acid sequence of PI-Rank1 that is responsible for the inhibitory effect on the enzymatic activity of the 20S core, we created PI-Rank1 analogs by introducing deletions or single amino acid substitutions into the amino acid sequence of PI-Rank1 and evaluated the inhibitory effect of these analogs on the enzymatic activity of the 20S core.

3-1.方法
図3に示す、PI-Rank1のN末端、またはC末端の領域を5残基ずつ欠損させたPI-Rank1(6-17)とPI-Rank1(1-12)を作製した。また、図4に示すPI-Rank1(1-12)のN末端、またはC末端側から1アミノ酸残基ずつ最大6アミノ酸残基が欠失した短鎖アナログを作製した。さらに、図5に示すようにPI-Rank1(1-12)の12アミノ酸残基のうちアラニン「A」以外のアミノ酸を1アミノ酸残基ずつアラニンに置換したアラニン置換アナログを作製した。各アナログの作製は、前記2-1.(1)にしたがった。20Sコアのキモトリプシン様(CT-L)活性は、前記2-1.(2)にしたがって測定し、IC50値を求めた。
3-1. Methods As shown in Figure 3, PI-Rank1(6-17) and PI-Rank1(1-12) were prepared by deleting 5 residues each from the N-terminus or C-terminus of PI-Rank1. In addition, short-chain analogs were prepared by deleting up to 6 amino acid residues, one each from the N-terminus or C-terminus of PI-Rank1(1-12) shown in Figure 4. Furthermore, as shown in Figure 5, alanine-substituted analogs were prepared by substituting one amino acid residue each from the 12 amino acid residues of PI-Rank1(1-12) with alanine, except for alanine "A". Each analog was prepared according to 2-1. (1) above. The chymotrypsin-like (CT-L) activity of the 20S core was measured according to 2-1. (2) above, and the IC50 value was calculated.

3-2.結果
図3(A)に、PI-Rank1(6-17)とPI-Rank1(1-12)のIC50値を示す。PI-Rank1(1-12)ではPI-Rank1(1-17)と同等のCT-L活性に対する阻害作用が確認されたが(IC50=0.93±0.30μM)、PI-Rank1(6-17)ではIC50は10μMよりも高く、阻害作用が消失した。また、図3(B)に示すように、PI-Rank1(1-12)の阻害作用は、PI-Rank1(1-17)と同様に濃度依存的であった。このことから、PI-Rank1(1-12)にCT-L活性に対する作用部位があることが明らかとなった。cDNAディスプレイ法での選別段階ではC末端側にピューロマイシンリンカーが結合しており、N末端側に阻害作用を担う領域が見出されたことは、このことと矛盾しないと考えられた。
3-2. Results Figure 3 (A) shows the IC50 values of PI-Rank1(6-17) and PI-Rank1(1-12). PI-Rank1(1-12) had the same inhibitory effect on CT-L activity as PI-Rank1(1-17) ( IC50 = 0.93 ± 0.30 μM), but PI-Rank1(6-17) had an IC50 higher than 10 μM and lost its inhibitory effect. As shown in Figure 3 (B), the inhibitory effect of PI-Rank1(1-12) was concentration-dependent, as was PI-Rank1(1-17). This demonstrated that PI-Rank1(1-12) has an active site on CT-L activity. In the selection stage of the cDNA display method, a puromycin linker was bound to the C-terminus, and the fact that a region responsible for the inhibitory effect was found on the N-terminus was considered to be consistent with this.

次に、PI-Rank1(1-12)の短鎖アナログとアラニン置換アナログを用いて、阻害作用を担う作用部位の特定を行った。 Next, we used short-chain and alanine-substituted analogs of PI-Rank1(1-12) to identify the site of action responsible for the inhibitory effect.

図4にPI-Rank1(1-12)の短鎖アナログのCT-L活性に対するIC50値を示す。また、図6(A)に短鎖アナログのCT-L活性に対するIC50値のグラフを示す。N末端から欠失させた短鎖アナログでは、2残基欠失させると活性がなくなり、さらに3残基および4残基を欠失させると逆に活性が戻った。4残基を欠失させたPI-Rank1(5-12)は、IC50値0.82 μMを示した。しかし、さらに欠失させると阻害活性が大きく減弱した。C末端側から配列を欠損させるとIC50値が大きくなり阻害活性は低下するが、例外として1残基のみを欠失したペプチドPI-Rank1(1-11)は0.72μMのIC50値を示し、より強くCT-L活性を阻害した。以上の結果から、PI-Rank1(1-12)の中でCT-L活性の阻害作用をもたらすのは5残基目のセリンから12残基目のアルギニンまでの8残基の領域であり、阻害活性に対して必要充分な最も短いペプチドはPI-Rank1(5-11)であると考えられた。 Figure 4 shows the IC50 values of short analogs of PI-Rank1(1-12) for CT-L activity. Figure 6(A) shows a graph of IC50 values of short analogs for CT-L activity. In the short analogs deleted from the N-terminus, deletion of two residues abolished activity, whereas deletion of three or four residues restored activity. PI-Rank1(5-12), which deleted four residues, showed an IC50 value of 0.82 μM. However, further deletions significantly weakened the inhibitory activity. Deletion of sequences from the C-terminus increased the IC50 value and reduced the inhibitory activity, with the exception of peptide PI-Rank1(1-11), which deleted only one residue, showing an IC50 value of 0.72 μM and more potently inhibiting CT-L activity. These results suggest that the region of eight residues from the fifth serine residue to the twelfth arginine residue in PI-Rank1(1-12) that exerts an inhibitory effect on CT-L activity is the region of eight residues in PI-Rank1(1-12), and that the shortest peptide necessary and sufficient for the inhibitory activity is PI-Rank1(5-11).

図5にアラニン置換アナログのCT-L活性に対するIC50値を示す。また、図6(B)にアラニン置換アナログのCT-L活性に対するIC50値のグラフを示す。1番目のメチオニン、4番目のプロリン、5番目のセリン、7番目のロイシン、9番目のヒスチジン、10番目と11番目のトリプトファンをそれぞれアラニン置換すると阻害作用が大きく減弱した。3番目、6番目、8番目、12番目のアルギニンはアラニンに置換しても、活性の大きな変化が見られなかった。 Figure 5 shows the IC50 values of alanine-substituted analogs for CT-L activity. Figure 6(B) shows a graph of the IC50 values of alanine-substituted analogs for CT-L activity. When the 1st methionine, 4th proline, 5th serine, 7th leucine, 9th histidine, and 10th and 11th tryptophans were substituted with alanine, the inhibitory effect was greatly weakened. When the 3rd, 6th, 8th, and 12th arginines were substituted with alanine, no significant change in activity was observed.

4.26SプロテアソームへのPI-Rank1の酵素阻害作用
PI-Rank1が、26Sプロテアソームの機能にどのように影響を及ぼすかを検討するため、以下の実験を行った。
4. Enzyme inhibitory effect of PI-Rank1 on the 26S proteasome
To examine how PI-Rank1 affects the function of the 26S proteasome, the following experiment was carried out.

4-1.方法
26Sプロテアソーム活性として、 Suc-LLVY-MCAの分解速度を測定することにより、キモトリプシン様活性を測定した。精製26Sプロテアソーム(0.1μg、Enzo Life Sciences, Inc.)を試験用緩衝液(50 mM HEPES [pH 7.5]、40 mM KCl、5 mM MgCl2、50μgのウシ血清アルブミン、0.5 mM ATP、1 mMのジチオスレイトール)100μL中で、種々の阻害化合物濃度(0.1~10μM)の存在下で、蛍光基質ペプチド(50 μM)を添加した。反応混合物中の放出された7-amino-4-methylcoumarin(AMC)(λex= 380nm、λem= 480nm)の蛍光を37℃で1時間モニターした。を用いた。プロテアソーム活性の50%阻害に必要な化合物濃度としてIC50値を定義し、それぞれの阻害曲線から各化合物について決定した。
4-1. Method
Chymotrypsin-like activity was measured by measuring the rate of degradation of Suc-LLVY-MCA as the 26S proteasome activity. Purified 26S proteasome (0.1 μg, Enzo Life Sciences, Inc.) was added to 100 μL of test buffer (50 mM HEPES [pH 7.5], 40 mM KCl, 5 mM MgCl 2 , 50 μg bovine serum albumin, 0.5 mM ATP, 1 mM dithiothreitol) in the presence of various inhibitor compound concentrations (0.1–10 μM) and fluorescent substrate peptide (50 μM). The fluorescence of released 7-amino-4-methylcoumarin (AMC) (λ ex = 380 nm, λ em = 480 nm) in the reaction mixture was monitored for 1 h at 37°C. IC 50 values were defined as the compound concentration required for 50% inhibition of proteasome activity and were determined for each compound from the respective inhibition curves.

4-2.結果
図7に示すように、PI-Rank1(5-12)を10μMまで加えたが、26SプロテアソームのCT-L活性に対して阻害作用が見られなかった。これは、20Sコアと19S複合体が結合するとPI-Rank1(5-12)が20Sコアに結合できなくなるか、あるいはPI-Rank1(5-12)が結合したとしても20Sコアの酵素活性制御に必要な構造の変化が生じなくなった可能性が考えられた。
4-2. Results As shown in Figure 7, PI-Rank1(5-12) was added up to 10 μM, but no inhibitory effect was observed on the CT-L activity of the 26S proteasome. This may be because PI-Rank1(5-12) is unable to bind to the 20S core when the 20S core and 19S complex bind, or because the structural change required for controlling the enzyme activity of the 20S core does not occur even if PI-Rank1(5-12) binds.

5.20SコアとPI-Rank1の結合の確認
次に、20SコアにPI-Rank1が実際に結合することを、アフィニティーラベル法により確認した。
5. Confirmation of binding between 20S core and PI-Rank1 Next, the actual binding of PI-Rank1 to the 20S core was confirmed by affinity labeling.

5-1.方法
(1)光反応性ペプチドの生成
紫外線により活性化して生成するニトレンにより周辺の分子と共有結合を形成するアリルアジド基をPI-Rank1(5-12)に導入するため、修飾基のNHSエステル体をPI-Rank1(5-12)のN末端アミノ基と反応させた。具体的には、50 nmolのPI-Rank1(5-12)と50nmolのSulfo-SBED(Thermo SCIENTIFIC)を、1%TEAを含む10 μLのDMF中で48時間~72時間反応させた。反応後、逆相HPLCで精製し、質量分析で分子量を確認した。このSulfo-SBEDにはビオチン基も導入されているため、Sulfo-SBED 標識PI-Rank1(5-12)と標的タンパク質とを結合させた後、紫外線照射をするこことによりSulfo-SBEDの光反応基が標的タンパク質に架橋される。このため、ビオチンを検出することによりウェスタンブロッティング等でSulfo-SBED 標識PI-Rank1(5-12)と結合した標的タンパク質を検出できる。
5-1. Method (1) Generation of photoreactive peptides To introduce an aryl azide group, which forms a covalent bond with surrounding molecules by the nitrene generated by activation with ultraviolet light, into PI-Rank1(5-12), the NHS ester of the modifying group was reacted with the N-terminal amino group of PI-Rank1(5-12). Specifically, 50 nmol of PI-Rank1(5-12) and 50 nmol of Sulfo-SBED (Thermo SCIENTIFIC) were reacted in 10 μL of DMF containing 1% TEA for 48 to 72 hours. After the reaction, the product was purified by reversed-phase HPLC and the molecular weight was confirmed by mass spectrometry. Since a biotin group was also introduced into this Sulfo-SBED, the photoreactive group of Sulfo-SBED was crosslinked to the target protein by irradiating it with ultraviolet light after binding Sulfo-SBED-labeled PI-Rank1(5-12) to the target protein. Therefore, by detecting biotin, the target protein bound to Sulfo-SBED-labeled PI-Rank1(5-12) can be detected by Western blotting or the like.

質量分析は、次の方法で行った。サンプルを0.1%TFAを含む50%CH3CN/水(MS測定溶媒)に溶解した。マトリックスとしてα-CHCAをMS測定溶媒に飽和させたものを用意し、 1:1で混合し、MALDI-TOF型質量分析計(SpiralTOF JMS-S3000、日本電子(株))で測定をした。質量分析により保持時間23分の画分に目的物と一致する分子が確認できた。その質量スペクトルには1833.6と1860.4の2つの質量ピークが検出された。目的とする光反応性ペプチドの理論分量は1859.23であることから、1860.4は水素イオン付加体、1833.6はフェニルアジドがデヒドロアゼビンに変化し、同時に水素イオン付加した場合の分子量と一致する。以下、得られた光反応性ペプチドをSBED-PI-Rank1(5-12)と表記する。 Mass spectrometry was performed as follows. The sample was dissolved in 50% CH 3 CN/water (MS measurement solvent) containing 0.1% TFA. The matrix was prepared by saturating α-CHCA in the MS measurement solvent, and the mixture was mixed 1:1 and measured with a MALDI-TOF mass spectrometer (SpiralTOF JMS-S3000, JEOL Ltd.). Mass spectrometry confirmed that the target molecule was found in the fraction with a retention time of 23 minutes. Two mass peaks were detected in the mass spectrum: 1833.6 and 1860.4. Since the theoretical amount of the target photoreactive peptide is 1859.23, 1860.4 corresponds to the molecular weight of the hydrogen ion adduct, and 1833.6 corresponds to the molecular weight when phenyl azide is converted to dehydroazepin and hydrogen ions are added at the same time. Hereafter, the obtained photoreactive peptide is referred to as SBED-PI-Rank1(5-12).

(2)SBED-PI-Rank1(5-12)と20Sコアまたは26Sプロテアソームとの反応 SBED-PI-Rank1(5-12)をDMSOで溶解した。終濃度でSBED-PI-Rank1(5-12)が10μM、20Sコアが1 ng/μLをとなるように計10 ngを10μLのBuffer(25mM HEPES、0.5mM EDTA、0.03% SDS、pH8.0)に添加し、室温30分間遮光反応させた。特異な結合を確認する際、競合ペプチドとして未架橋のPI-Rank1(5-12)を10倍量(終濃度100μM)加えた。反応させた後、UVランプを用いて365 nm、高さ5 cmで30分間照射した。その際サンプルは氷冷した。UV照射後のサンプルは16.5%のアクリルアミドゲルを使用し、SDS-PAGE電気泳動を行った(ゲル一枚当たり26 mA定電流1 時間)。プラス電極の上にA液(0.3 M トリス、20% メタノール、0.05% SDS)で浸けたろ紙3枚、B液(25 mM トリス、 20% メタノール、0.05% SDS)で浸けたろ紙1枚、PVDF膜、ゲル、C液(25 mM トリス、40 mM 6-アミノヘキサン酸、20%メタノール、0.05% SDS)で浸けたろ紙2枚の順に重ね、マイナス電極をセットし、セミドライ式ブロッティング装置(株式会社バイオクラフト BE-331)でブロッティング(25V 1mA/cm2 30分)した。その後Blocking One-P(ナカライテスク)につけ1時間振動しながらブロッキングした。TBS-T(50mM トリス、138mM NaCl、2.7mM KCl、0.1% Tween 20)で洗浄した後、ストレプトアビジン-HRP(GE Healthcare)抗体で1 時間反応させた。最後ECL試薬(AmershamTM ECLTM Prime Western Blotting)を用いて、LAS4000でビオチンを検出した。 (2) Reaction of SBED-PI-Rank1(5-12) with 20S core or 26S proteasome SBED-PI-Rank1(5-12) was dissolved in DMSO. A total of 10 ng was added to 10 μL of buffer (25 mM HEPES, 0.5 mM EDTA, 0.03% SDS, pH 8.0) so that the final concentration of SBED-PI-Rank1(5-12) was 10 μM and that of 20S core was 1 ng/μL, and the reaction was carried out at room temperature for 30 minutes in the dark. When confirming specific binding, 10 times the amount of uncrosslinked PI-Rank1(5-12) (final concentration 100 μM) was added as a competing peptide. After the reaction, the sample was irradiated with a UV lamp at 365 nm and a height of 5 cm for 30 minutes. The sample was cooled on ice. The samples after UV irradiation were subjected to SDS-PAGE electrophoresis using 16.5% acrylamide gel (constant current of 26 mA per gel for 1 hour). Three pieces of filter paper soaked in solution A (0.3 M Tris, 20% methanol, 0.05% SDS), one piece of filter paper soaked in solution B (25 mM Tris, 20% methanol, 0.05% SDS), PVDF membrane, gel, and two pieces of filter paper soaked in solution C (25 mM Tris, 40 mM 6-aminohexanoic acid, 20% methanol, 0.05% SDS) were stacked on top of the positive electrode, and the negative electrode was set and blotted (25V 1mA/cm2 30 minutes) using a semi-dry blotting device (Biocraft BE-331). The gel was then placed in Blocking One-P (Nacalai Tesque) and blocked with shaking for 1 hour. After washing with TBS-T (50 mM Tris, 138 mM NaCl, 2.7 mM KCl, 0.1% Tween 20), the sections were reacted with streptavidin-HRP (GE Healthcare) antibody for 1 hour. Finally, biotin was detected using ECL reagent (AmershamTM ECLTM Prime Western Blotting) on the LAS4000.

5-2.結果
図示しないが、SDS-PAGE後の銀染色像ではサブユニットの分子量帯である25kDa付近にタンパク質バンドが確認できた。ウェスタンブロッティングの後、ビオチン標識バンドを検出したところ、図8(A)に示すように、SBED-PI-Rank1(5-12)を添加し、UV照射を行った時のみ25kDa付近にバンドが見られた(点線四角枠)。さらに、UV照射時間について比較検討を行った。照射時間を0、15、30分に変化させた。同時に、競合による標識阻害を確認するために、PI-Rank1(5-12)を10倍量添加したサンプルを同様に調製した。その結果、30分のUV照射時のバンドが最もよく標識されており、同時にPI-Rank1(5-12)の過剰添加によりそのバンドが薄くなることが確認された。以上の結果からSBED-PI-Rank1(5-12)は特異的に20Sコアのサブユニットを標識したものと考えられる。
5-2. Results Although not shown, a protein band was confirmed at around 25 kDa, which is the molecular weight band of the subunit, in the silver stained image after SDS-PAGE. After Western blotting, biotin-labeled bands were detected, and as shown in Figure 8 (A), a band was observed at around 25 kDa only when SBED-PI-Rank1(5-12) was added and UV irradiation was performed (dotted square frame). Furthermore, a comparison was made of UV irradiation times. The irradiation time was changed to 0, 15, and 30 minutes. At the same time, to confirm the inhibition of labeling due to competition, a sample was prepared in the same manner with 10 times the amount of PI-Rank1(5-12). As a result, it was confirmed that the band was most well labeled after 30 minutes of UV irradiation, and at the same time, the band became fainter when excessive PI-Rank1(5-12) was added. From the above results, it is considered that SBED-PI-Rank1(5-12) specifically labeled the 20S core subunit.

同様に、26SプロテアソームがSBED-PI-Rank1(5-12)により標識されるかいなかを確認した。26Sプロテアソームおよび20Sコアのみのサンプルとそれぞれ反応後、30分間UV照射し、ウェスタンブロッティングで確認した。その結果、図8(B)に示すように20Sコアのみ場合でのみ標識バンドが観察され、26Sプロテアソームでは標識バンドは確認できなかった。以上の結果から、PI-Rank1(5-12)は、26Sプロテアソームとは結合しないものと考えられた。前記4.において、PI-Rank1(5-12)が26SプロテアソームのCT-L活性を阻害しなかったことは、PI-Rank1(5-12)が26Sプロテアソームには結合しないことに起因すると考えられた。また、PI-Rank1(5-12)は、20Sコアと19S複合体の結合面に作用する可能性が高いものと考えられた。 Similarly, we confirmed whether the 26S proteasome was labeled by SBED-PI-Rank1(5-12). After reacting with the 26S proteasome and the 20S core only samples, we irradiated them with UV for 30 minutes and confirmed by Western blotting. As a result, as shown in Figure 8 (B), a labeled band was observed only in the case of the 20S core only, and no labeled band was observed in the case of the 26S proteasome. From these results, it was considered that PI-Rank1(5-12) does not bind to the 26S proteasome. In the above 4., the fact that PI-Rank1(5-12) did not inhibit the CT-L activity of the 26S proteasome was considered to be due to the fact that PI-Rank1(5-12) does not bind to the 26S proteasome. In addition, it was considered that PI-Rank1(5-12) is likely to act on the binding surface between the 20S core and the 19S complex.

6.PI-Rank1が結合する20Sコアのサブユニットの同定
次に、PI-Rank1が20Sコアのいずれのサブユニットに結合するか特定するための実験を行った。
6. Identification of the 20S core subunit to which PI-Rank1 binds Next, we performed an experiment to identify which 20S core subunit PI-Rank1 binds to.

6-1.方法
(1)二次元電気泳動
前記5-1.(2)に記載の方法に従って、SBED-PI-Rank1(5-12)と20Sコアとを架橋した。総容量は60μlとし、解析サンプルとして用いた。60μLの解析サンプルを1次元目サンプルBuffer(60 mM Tris-HCl、pH8.8、5M 尿素、1M チオ尿素、5 mM EDTA、1% CHAPS、1% NP-40、65 mM DTT)と混合し、6 μL の1Mヨードアセトアミドを添加し10 分反応させた。アガーゲル(ミニサイズ(75 mm) pHレンジ3-10、 A-M 310)にアプライし、2M 尿素を重層した。等電点泳動装置(ATTA discRun AE-6541)を使用し泳動した(上部電極液:0.2 M NaOH、下部電極液:10 mMリン酸、 300 V、 210分)。泳動後カラムからゲルを取り出し固定化した(2.5%トリクロロ酢酸、 3分)。2次元目の電気泳動するためSDS平衡化液(50 mM トリス塩酸、 2%SDS、 0.001%BPB、 10 分)に浸した。1%のアガロースを二次元目の16.5%のアクリルアミドゲルに接着させSDS-PAGE電気泳動をした。その後CBB染色ウェスタンブロッティングを行った。
6-1. Method (1) Two-dimensional electrophoresis According to the method described in 5-1. (2) above, SBED-PI-Rank1(5-12) was crosslinked with 20S core. The total volume was 60 μl and used as the analysis sample. 60 μl of the analysis sample was mixed with the first dimension sample buffer (60 mM Tris-HCl, pH 8.8, 5 M urea, 1 M thiourea, 5 mM EDTA, 1% CHAPS, 1% NP-40, 65 mM DTT), 6 μl of 1 M iodoacetamide was added, and the reaction was allowed to proceed for 10 minutes. The gel was applied to an agar gel (mini size (75 mm), pH range 3-10, AM 310) and overlaid with 2 M urea. Electrophoresis was performed using an isoelectric focusing apparatus (ATTA discRun AE-6541) (upper electrode solution: 0.2 M NaOH, lower electrode solution: 10 mM phosphoric acid, 300 V, 210 min). After electrophoresis, the gel was removed from the column and immobilized (2.5% trichloroacetic acid, 3 min). For second-dimensional electrophoresis, it was immersed in SDS equilibration solution (50 mM Tris-HCl, 2% SDS, 0.001% BPB, 10 min). 1% agarose was attached to the second-dimensional 16.5% acrylamide gel and SDS-PAGE electrophoresis was performed. CBB staining and western blotting were then performed.

(2)LC-MSによる20Sコアのサブユニットの同定
2次元電気泳動したサンプルをCBB染色した(固定液:20% メタノール、7.5% 酢酸染色液:0.25% CBB、40%メタノール、7.5% 酢酸脱色液 2.5% メタノール、7.5% 酢酸)。CBB染色で見えるバンドを全部切り出した。50%脱色液(50% アセトニトリル、25 mM 重炭酸アンモニウム、 2回)、25%脱色液(25% アセトニトリル、25 mM重炭酸アンモニウム、 2回)、100%アセトニトリルで脱色した後遠心乾燥した。そこに還元用液を入れ56℃、300 分反応し、余りの溶液を除去した。アルキル化溶液を入れ遮光、37℃、30 分反応した。100 mM炭酸水素アンモニウムで洗浄後、アセトニトリルで10 分脱水し、遠心乾燥した。乾燥されたサンプルにトリプシン溶液を入れ、45 分静置した。吸い込まれなかった溶液は捨て、10 mM トリス塩酸(pH8.8)の溶液をゲルが全部浸るまでいれ、37℃、4~16 時間反応した。50% アセトニトリル、0.1%ギ酸溶液を用いて反応産物を回収。そこで0.1%ギ酸のMilliQ水を入れ、遠心乾燥を繰り返すことにより、アセトニトリル濃度を5%以下に減少させた。最後LC-MSで分析し、解析した。
(2) Identification of 20S core subunits by LC-MS
The samples subjected to 2D electrophoresis were stained with CBB (fixing solution: 20% methanol, 7.5% acetic acid, staining solution: 0.25% CBB, 40% methanol, 7.5% acetic acid, destaining solution: 2.5% methanol, 7.5% acetic acid). All bands visible in CBB staining were excised. After destaining with 50% destaining solution (50% acetonitrile, 25 mM ammonium bicarbonate, twice), 25% destaining solution (25% acetonitrile, 25 mM ammonium bicarbonate, twice), and 100% acetonitrile, the samples were centrifuged and dried. The reducing solution was added and reacted at 56°C for 300 minutes, and the remaining solution was removed. The alkylation solution was added and reacted at 37°C for 30 minutes in the dark. After washing with 100 mM ammonium bicarbonate, the samples were dehydrated with acetonitrile for 10 minutes and centrifuged and dried. Trypsin solution was added to the dried samples and left to stand for 45 minutes. The solution that was not absorbed was discarded, and 10 mM Tris-HCl (pH 8.8) solution was added until the gel was completely immersed, and the reaction was carried out at 37°C for 4 to 16 hours. The reaction product was recovered using a 50% acetonitrile, 0.1% formic acid solution. The acetonitrile concentration was then reduced to less than 5% by adding MilliQ water with 0.1% formic acid and repeatedly centrifuging and drying. Finally, the gel was analyzed by LC-MS.

6-2.結果
20Sコアを構成する14個(7種類)のサブユニットのSBED-PI-Rank1(5-12)の標識部位を同定するため、二次元電気泳動を行った。その結果、図9(A)に示す3つの標識スポットが観察された。これらのうち2つは、α1およびβ4サブユニットであることが質量分析によるタンパク質同定により判明した。残り1つについては同定できなかったが、同様の解析例からβ5またはβ6の可能性が高い。これらのβサブユニットは、図9(B)に示すようにCT-L活性部位の近傍と考えられ、SBED-PI-Rank1(5-12)が20Sコア内部で分解される際に、標識反応が生じたのではないかと考えられる。一方、検出されたα1サブユニットは、図9(C)に示すように、20Sコアと19S複合体の結合面に位置しており、基質取り込みゲートの開閉に関与するサブユニットである。
6-2. Results
To identify the labeling sites of SBED-PI-Rank1(5-12) in the 14 (7 types) subunits that make up the 20S core, two-dimensional electrophoresis was performed. As a result, three labeled spots were observed, as shown in Figure 9 (A). Two of these were found to be α1 and β4 subunits by protein identification using mass spectrometry. The remaining one could not be identified, but similar analysis showed that it is likely to be β5 or β6. These β subunits are thought to be in the vicinity of the CT-L active site, as shown in Figure 9 (B), and it is thought that the labeling reaction occurred when SBED-PI-Rank1(5-12) was degraded inside the 20S core. On the other hand, the detected α1 subunit is located at the binding surface between the 20S core and the 19S complex, as shown in Figure 9 (C), and is a subunit involved in opening and closing the substrate import gate.

7.Rpt3のC末端ペプチドとの相互作用
20Sコアのα1サブユニットは、19S複合体の構成サブユニットであるRpt3のC末端ペプチドと相互作用することが知られている(図10(A))。α1サブユニットの19S 複合体の結合面には、ペプチドが作用する溝が存在し(図10(B))、ここにRpt3のC末端ペプチドが結合することで20Sコアの基質取り込みゲートの開閉が制御されている(図10(C))。そこで、PI-Rank1(5-12)とRpt3のC末端8残基を比べると、アミノ酸配列の親水性と疎水性の位置が一致しているように見えた(図10(D))。PI-Rank1(5-12)がα1サブユニットのRpt3相互作用部位に結合する可能性が考えられたため、図10(D)に示すRpt3のC末端8残基のペプチド(Rpt3-C)を合成して、20Sコアの酵素活性に対する作用を検証した。
7. Interaction with the C-terminal peptide of Rpt3
It is known that the α1 subunit of the 20S core interacts with the C-terminal peptide of Rpt3, a subunit of the 19S complex (Fig. 10(A)). The binding surface of the α1 subunit to the 19S complex has a groove where the peptide acts (Fig. 10(B)), and the binding of the C-terminal peptide of Rpt3 to this groove controls the opening and closing of the substrate uptake gate of the 20S core (Fig. 10(C)). Comparing the C-terminal 8 residues of PI-Rank1(5-12) and Rpt3, the hydrophilic and hydrophobic positions of the amino acid sequences appeared to match (Fig. 10(D)). Since it was thought that PI-Rank1(5-12) might bind to the Rpt3 interaction site of the α1 subunit, we synthesized a peptide of the C-terminal 8 residues of Rpt3 (Rpt3-C) shown in Fig. 10(D) and examined its effect on the enzyme activity of the 20S core.

7-1.方法
前記2-1.(2)に記載の方法に従って、Rpt3-Cの存在下での20SコアのCT-L活性を測定した。また、Rpt3-CとPI-Rank1(5-12)とが併存した場合の20SコアのCT-L活性を測定した。
7-1. Methods The CT-L activity of the 20S core in the presence of Rpt3-C was measured according to the method described in 2-1. (2) above. In addition, the CT-L activity of the 20S core in the presence of Rpt3-C and PI-Rank1(5-12) was measured.

7-2.結果
図11(A)にPI-Rank1(5-12)非存在下/存在下におけるRpt3-CのCT-L活性への影響を示す。図11(A)は、活性を折れ線クラフで表した図であり、点線は、PI-Rank1(5-12)非存在下における活性を示す。実線は、PI-Rank1(5-12)存在下における活性を示す。図11(B)は、活性を棒グラフで表したものである。黒棒は、PI-Rank1(5-12)非存在下における活性を示す。白棒は、PI-Rank1(5-12)存在下における活性を示す。PI-Rank1(5-12)非存在下において、Rpt3-Cを添加して20SコアのCT-L活性を測定したところ、20Sコアに対し阻害作用は示さず、逆にRpt3-Cの濃度依存的に、CT-L活性が増強した。また、PI-Rank1(5-12)存在下においては、Rpt3-CによるCT-L活性の増強作用は抑制された。これらの実験から、Rpt3-Cは20Sコアの活性を正に制御し、PI-Rank1(5-12)は、そのRpt3-Cの活性を負に制御することが明らかとなった。従来の研究では、20Sコアの基質取り込みゲートの開放を促すために、酵素反応測定時にSDSを添加している。本実験でも、測定時にはSDSを添加しているが。Rpt3-Cは、SDSを添加しない条件測定する場合には、Rpt3-Cは20Sコアの酵素活性をより増強することから、20Sコアの基質取り込みゲートの開放を促す可能性が示唆された。
7-2. Results Figure 11 (A) shows the effect of Rpt3-C on CT-L activity in the absence/presence of PI-Rank1(5-12). Figure 11 (A) shows the activity as a line graph, and the dotted line shows the activity in the absence of PI-Rank1(5-12). The solid line shows the activity in the presence of PI-Rank1(5-12). Figure 11 (B) shows the activity as a bar graph. The black bar shows the activity in the absence of PI-Rank1(5-12). The white bar shows the activity in the presence of PI-Rank1(5-12). When Rpt3-C was added in the absence of PI-Rank1(5-12) and the CT-L activity of the 20S core was measured, no inhibitory effect was observed on the 20S core, and conversely, the CT-L activity was enhanced in a concentration-dependent manner by Rpt3-C. Furthermore, in the presence of PI-Rank1(5-12), the enhancement of CT-L activity by Rpt3-C was suppressed. These experiments revealed that Rpt3-C positively regulates the activity of the 20S core, and PI-Rank1(5-12) negatively regulates the activity of Rpt3-C. In previous studies, SDS was added during enzyme reaction measurements to promote the opening of the substrate uptake gate of the 20S core. In this experiment, SDS was also added during the measurements. When Rpt3-C was measured under conditions without the addition of SDS, it further enhanced the enzyme activity of the 20S core, suggesting the possibility that Rpt3-C may promote the opening of the substrate uptake gate of the 20S core.

8.PI-Rank1(5-12)の細胞傷害活性
次に、PI-Rank1(5-12)に、細胞傷害活性があるか否かを検討した。
8. Cytotoxic activity of PI-Rank1(5-12) Next, we examined whether PI-Rank1(5-12) has cytotoxic activity.

8-1.方法
細胞傷害活性を確認するため、培養細胞として多発性骨髄腫細胞株RPMI8226細胞を使用した。RPMI8226細胞は、RPMI1640培地に10%FBS、100 U/mL Penicillin-Streptomycinを添加した培地を使用して維持した。
8-1. Methods To confirm cytotoxic activity, multiple myeloma cell line RPMI8226 cells were used as cultured cells. RPMI8226 cells were maintained in RPMI1640 medium supplemented with 10% FBS and 100 U/mL penicillin-streptomycin.

1×103個の細胞を96ウェルプレートに播種した後、12時間培養後、培地を変え、図12(A)に記載の4種の被験薬をそれぞれ図12(B)、図12(C)に示す濃度で添加した。PI-Rank1(5-11)は細胞膜透過性がないため、C末端側に8個のアルギニン「R」からなるポリアルギニンタグを結合させ細胞膜透過性を付与した(「PI-Rank1(5-12)R7G」とする)。陰性コントロールとして、細胞膜透過性のないPI-Rank1(5-12)と、ポリアルギニンタグのみ(「RRRRRRRRG」(配列番号36)からなり「R8G」で表す)を使用した。Bortezomibは既存のプロテアソーム阻害剤であり多発性骨髄腫の治療薬として承認されている。被験薬投与後、24時間後、および48時間後に細胞を回収し、細胞内のATP量を細胞用ATP測定試薬 (東洋ビーネット株式会社)を用いてプレートリーダーで測定した。 After seeding 1×10 3 cells on a 96-well plate, the cells were cultured for 12 hours, and the medium was changed. The four test drugs shown in FIG. 12(A) were added at the concentrations shown in FIG. 12(B) and FIG. 12(C). PI-Rank1(5-11) does not have cell membrane permeability, so a polyarginine tag consisting of eight arginines "R" was attached to the C-terminus to impart cell membrane permeability (referred to as "PI-Rank1(5-12)R7G"). As negative controls, PI-Rank1(5-12) without cell membrane permeability and only a polyarginine tag (consisting of "RRRRRRRRG" (SEQ ID NO: 36) and represented as "R8G") were used. Bortezomib is an existing proteasome inhibitor and has been approved as a treatment for multiple myeloma. After 24 and 48 hours from the administration of the test drug, the cells were harvested and the amount of intracellular ATP was measured using a plate reader with a cell ATP measurement reagent (Toyo B-Net Co., Ltd.).

8-2.結果
図12(B)に示すように、被験薬投与後24時間では、PI-Rank1(5-12)R7Gを1μM投与した場合に、BortezomibよりもATP濃度の減少が認められた。また、被験薬投与後48時間でも、PI-Rank1(5-12)R7Gを1μM投与した場合に、Bortezomibと同程度のATP濃度の減少が認められた。ATP濃度が減少していることは、生細胞が少ないことを意味している。
8-2. Results As shown in Figure 12 (B), 24 hours after administration of the test drug, when PI-Rank1(5-12)R7G was administered at 1 μM, the ATP concentration was reduced more than when Bortezomib was administered. Even 48 hours after administration of the test drug, when PI-Rank1(5-12)R7G was administered at 1 μM, the ATP concentration was reduced to the same extent as when Bortezomib was administered. The reduced ATP concentration means that there are fewer live cells.

以上の結果から、PI-Rank1(5-12)は細胞傷害活性を有することが示された。また、未修飾のPI-Rank1(5-12)は、細胞膜透過性がなく、細胞毒性は示さなかった。このことから、ドラッグディバリーシステムを併用し、PI-Rank1(5-12)の細胞膜透過性を制御することにより、細胞特異的な導入が可能であると考えられた。 These results indicate that PI-Rank1(5-12) has cytotoxic activity. Furthermore, unmodified PI-Rank1(5-12) is not cell membrane permeable and did not show cytotoxicity. This suggests that cell-specific delivery is possible by using a drug delivery system in combination to control the cell membrane permeability of PI-Rank1(5-12).

上述のように、本発明のプロテアソーム阻害ペプチドについて腫瘍毒性が認められ、抗がん剤としての活性を有することが示された。したがって、他の阻害機構を有する既存のプロテアソーム阻害剤に対して耐性を獲得した腫瘍に対しても、使用できる可能性が示された。 As described above, the proteasome inhibitor peptide of the present invention was found to have tumor toxicity and was shown to have activity as an anticancer drug. Therefore, it was shown that it may be possible to use it against tumors that have acquired resistance to existing proteasome inhibitors that have other inhibitory mechanisms.

9.プロテアソーム阻害ペプチドによる標的ペプチドの保護
次に、プロテアソーム阻害ペプチドを標的ペプチドに結合させることにより、標的ペプチドをプロテアソーム20Sコアによる分解から保護できるか検証した。
9. Protection of target peptide by proteasome inhibitor peptide Next, it was examined whether a target peptide can be protected from degradation by the proteasome 20S core by binding the proteasome inhibitor peptide to the target peptide.

9-1.組換えタンパク質の発現
ヒトα-シヌクレイン(アミノ酸配列1-140)ポリペプチド、およびそのC末端にPI-Rank1(1-12)のアミノ酸配列(MARPSRLRHWWR:配列番号9)を付加したヒトα-シヌクレイン(アミノ酸配列1-140)ポリペプチドをコードするDNA配列に、さらに前後に制限酵素Hind IIIおよびEcoR Iの認識切断配列をそれぞれ付加したポリヌクレオチドを化学合成した。pET32aプラスミドのマルチクローニングサイト中の対応する制限酵素の切断部位に、これらの合成ポリヌクレオチドを挿入した。これら2種類のプラスミドを用いて大腸菌を形質転換することにより、それぞれのペプチドのN末端側にチオレドキシンおよびヘキサヒスチジン(His6)配列を融合した組換えタンパク質を発現させた。チオレドキシン融合ヒトα-シヌクレイン、およびそのC末端にPI-Rank1(1-12)アミノ酸配列(MARPSRLRHWWR:配列番号9)を付加したチオレドキシン融合ヒトα-シヌクレイン-PI-Rank1(1-12)付加タンパク質を、大量発現させるために、OrigamiTM 2(DE3) Competent Cells(Novagen)に形質導入した。一般的なプロトコルに従って形質転換した後、LB培地(100μg/ml アンピシリンを含む)で培養してコロニーを単離した。コロニーをLB液体培地(100μg/ml アンピシリン)4 mlに接種し、OD600値が0.6~0.9になるまで培養して、イソプロピル-β-チオガラクトピラノシドを1 mMになるように添加、更に2時間振とう培養した。培養液を50 ml遠沈管に移し、4,400 rpm、10分で遠心して、菌体を集めた。
9-1. Expression of recombinant proteins Polynucleotides were chemically synthesized by adding the recognition and cleavage sequences of the restriction enzymes Hind III and EcoR I to the DNA sequence encoding the human α-synuclein (amino acid sequence 1-140) polypeptide and the human α-synuclein (amino acid sequence 1-140) polypeptide with the amino acid sequence of PI-Rank1 (1-12) (MARPSRLRHWWR: SEQ ID NO: 9) added to its C-terminus. These synthetic polynucleotides were inserted into the corresponding restriction enzyme cleavage sites in the multicloning site of the pET32a plasmid. By transforming E. coli with these two types of plasmids, recombinant proteins in which thioredoxin and hexahistidine (His 6 ) sequences were fused to the N-terminus of each peptide were expressed. Thioredoxin-fused human α-synuclein and thioredoxin-fused human α-synuclein-PI-Rank1(1-12) protein with the PI-Rank1(1-12) amino acid sequence (MARPSRLRHWWR: SEQ ID NO: 9) added to its C-terminus were transduced into Origami TM 2(DE3) Competent Cells (Novagen) for mass expression. After transformation according to a general protocol, colonies were isolated by culturing in LB medium (containing 100 μg/ml ampicillin). The colonies were inoculated into 4 ml of LB liquid medium (100 μg/ml ampicillin) and cultured until the OD600 value reached 0.6-0.9, isopropyl-β-thiogalactopyranoside was added to 1 mM, and the cells were further cultured with shaking for 2 hours. The culture was transferred to a 50 ml centrifuge tube and centrifuged at 4,400 rpm for 10 minutes to collect the cells.

9-2.組換えタンパク質の精製
凍結大腸菌ペレット1gに対して緩衝液(100 mMリン酸pH8.0緩衝液、300 mM NaCl、0.2 mg/ml リゾチーム、0.2 mg/ml ベンズアミジン、0.5 mM フェニルメタンスルホニルフロリド)5 mlを加え、超音波処理を30秒、10回、氷上で行った後、-80℃で凍結融解した。さらに15,000 rpm、30分、4℃で遠心した。その上清を試料として、次に述べる通りにNi-NTAアガロースを用いて精製した。
9-2. Purification of recombinant protein 5 ml of buffer (100 mM phosphate pH 8.0 buffer, 300 mM NaCl, 0.2 mg/ml lysozyme, 0.2 mg/ml benzamidine, 0.5 mM phenylmethanesulfonyl fluoride) was added to 1 g of frozen E. coli pellet, and the pellet was sonicated 10 times for 30 seconds on ice, then frozen and thawed at -80°C. The pellet was then centrifuged at 15,000 rpm for 30 minutes at 4°C. The supernatant was used as a sample and purified using Ni-NTA agarose as described below.

ベッド体積200μlのNi-NTA アガロース(キアゲン)をクロマトグラフィー用カラム(0.8×4 cm)に入れ、10 mMイミダゾールを上記の緩衝液に加えた平衡化緩衝液200μlを加え、洗浄および平衡化した。上記の大腸菌破砕液500μl加え、ローテーターで60分、4℃で転倒混和した。素通り画分を回収し、10mMイミダゾール 500 μlで2回洗浄、40mMイミダゾール500μlで6回溶出した。この溶出液に含まれる組換えタンパク質を精製サンプルとして、次の実験に用いた。 A bed volume of 200 μl of Ni-NTA agarose (Qiagen) was placed in a chromatography column (0.8 × 4 cm), and 200 μl of equilibration buffer containing 10 mM imidazole added to the above buffer was added for washing and equilibration. 500 μl of the above E. coli lysate was added, and the column was mixed by inversion on a rotator for 60 minutes at 4°C. The flow-through fraction was collected, washed twice with 500 μl of 10 mM imidazole, and eluted six times with 500 μl of 40 mM imidazole. The recombinant protein contained in this eluate was used as a purified sample in the next experiment.

9-3.精製組換えタンパク質の分解実験
ヒト精製20Sプロテアソーム(Enzo Life Sciences, Inc 、1 pmol相当、1 μg)と上記の精製チオレドキシン融合ヒトα-シヌクレイン(4 pmol相当、0.15 μg)、またはそのC末端にPI-Rank1(1-12)アミノ酸配列を付加したチオレドキシン融合ヒトα-シヌクレイン-PI-Rank1(1-12)付加体(50 pmol相当、1.8μg)を20mM HEPES(pH7.5)緩衝液10μL中で、37℃で一定時間反応させた。等量の2×SDS緩衝液と混合して反応を停止させた。98℃で3分加熱し、SDS-PAGE電気泳動で分析した。また、比較検討として、市販の精製ヒトα-シヌクレイン組換えタンパク質(コスモ・バイオ株式会社、50pmol相当、0.73μg)を用いて同様の実験を行った。
9-3. Degradation experiment of purified recombinant protein Human purified 20S proteasome (Enzo Life Sciences, Inc., 1 pmol equivalent, 1 μg) was reacted with the above-mentioned purified thioredoxin-fused human α-synuclein (4 pmol equivalent, 0.15 μg), or its thioredoxin-fused human α-synuclein-PI-Rank1(1-12) adduct (50 pmol equivalent, 1.8 μg) with the PI-Rank1(1-12) amino acid sequence added to its C-terminus in 10 μL of 20 mM HEPES (pH 7.5) buffer at 37°C for a certain period of time. The reaction was stopped by mixing with an equal amount of 2×SDS buffer. The mixture was heated at 98°C for 3 minutes and analyzed by SDS-PAGE electrophoresis. For comparison, a similar experiment was performed using commercially available purified human α-synuclein recombinant protein (Cosmo Bio Co., Ltd., 50 pmol equivalent, 0.73 μg).

9-4.結果 精製チオレドキシン融合ヒトα-シヌクレイン組換えタンパク質(図中、「αSYN (Trx fusion)」で表す)、またはそのC末端にPI-Rank1(1-12)アミノ酸配列を付加した精製チオレドキシン融合ヒトα-シヌクレイン-PI-Rank1(1-12)付加体(図中、「αSYN+Rank1 (Trx fusion)」で表す)に、それぞれヒト20Sプロテアソームを加えた場合の経時的変化をSDS-PAGEで観察した。その結果を図13(A)に示す。図13(A)において、“M”は分子量マーカーを示す。“-”はヒト精製20Sプロテアソームを添加していない陰性コントロールを示す。“1h”または“4h”はヒト精製20Sプロテアソームを添加してからの反応時間(時間)を示す。また、図13(B)に図13(A)のタンパク質バンドの濃度を画像解析して得られた定量結果を示す。それぞれの精製組換えタンパク質は、35kDaの分子量バンドとして観察された。20~30 kDa付近の複数のバンドはヒト20Sプロテアソームに由来する。ヒト20Sプロテアソームの添加により、精製チオレドキシン融合ヒトα-シヌクレイン組換えタンパク質は徐々に分解され、1時間で28%程度、4時間で72%程度分解された。これに対して、C末端にPI-Rank1(1-12)アミノ酸配列を付加したチオレドキシン融合ヒトα-シヌクレイン-PI-Rank1(1-12)付加体は、1時間で23%程度、4時間で31.5%程度しか分解されなかった。 9-4. Results The time course of changes in the concentration of purified thioredoxin-fused human α-synuclein recombinant protein (represented as "αSYN (Trx fusion)" in the figure) or purified thioredoxin-fused human α-synuclein-PI-Rank1(1-12) adduct (represented as "αSYN+Rank1 (Trx fusion)" in the figure), in which the PI-Rank1(1-12) amino acid sequence has been added to its C-terminus, was observed by SDS-PAGE. The results are shown in Figure 13(A). In Figure 13(A), "M" indicates the molecular weight marker. "-" indicates the negative control to which no human purified 20S proteasome was added. "1h" or "4h" indicates the reaction time (hours) after the addition of human purified 20S proteasome. Figure 13(B) shows the quantitative results obtained by image analysis of the concentration of the protein bands in Figure 13(A). Each purified recombinant protein was observed as a 35 kDa molecular weight band. Multiple bands around 20-30 kDa were derived from human 20S proteasomes. Upon addition of human 20S proteasomes, the purified thioredoxin-fused human α-synuclein recombinant protein was gradually degraded, with approximately 28% degraded in 1 hour and approximately 72% degraded in 4 hours. In contrast, the thioredoxin-fused human α-synuclein-PI-Rank1(1-12) adduct, which had the PI-Rank1(1-12) amino acid sequence added to the C-terminus, was only degraded by approximately 23% in 1 hour and approximately 31.5% in 4 hours.

さらにチオレドキシン融合ヒトα-シヌクレイン-PI-Rank1(1-12)付加体(図中、「αSYN+Rank1 (Trx fusion)」で表す)と、タグ等の付加配列を含まない野生型のヒトα-シヌクレインのリコンビナントポリペプチド(図中、「αSYN recombinant」で表す)の20Sプロテアソームによる分解率を比較した。その結果を図14(A)に示す。図14(A)において、“M”は分子量マーカーを示す。“-”はヒト精製20Sプロテアソームを添加していない陰性コントロールを示す。“1h”または“4h”はヒト精製20Sプロテアソームを添加してからの反応時間(時間)を示す。また、図14(B)に図14(A)のタンパク質バンドの濃度を画像解析して得られた定量結果を示す。PI-Rank1配列を持たない天然型α-シヌクレイは、15kDaにタンパク質バンドが観察された。ヒトα-シヌクレインのリコンビナントポリペプチドは、4時間で64%程度が分解されているのに対して、C末端にPI-Rank1(1-12)アミノ酸配列を付加したチオレドキシン融合ヒトα-シヌクレイン-PI-Rank1(1-12)付加体は、4時間で34%程度しか分解されなかった。 Furthermore, the degradation rates of thioredoxin-fused human α-synuclein-PI-Rank1(1-12) adduct (represented as "αSYN+Rank1 (Trx fusion)" in the figure) and wild-type human α-synuclein recombinant polypeptide without additional sequences such as tags (represented as "αSYN recombinant" in the figure) by the 20S proteasome were compared. The results are shown in Figure 14(A). In Figure 14(A), "M" indicates the molecular weight marker. "-" indicates the negative control without the addition of human purified 20S proteasome. "1h" or "4h" indicates the reaction time (hours) after the addition of human purified 20S proteasome. Figure 14(B) shows the quantitative results obtained by image analysis of the concentration of the protein bands in Figure 14(A). A protein band was observed at 15 kDa for wild-type α-synuclein without the PI-Rank1 sequence. The recombinant human α-synuclein polypeptide was degraded by about 64% in 4 hours, whereas the thioredoxin-fused human α-synuclein-PI-Rank1(1-12) adduct, which had the PI-Rank1(1-12) amino acid sequence added to the C-terminus, was degraded by only about 34% in 4 hours.

以上の結果から、プロテアソーム阻害ペプチド配列を標的ポリペプチドに付加することで、標的ペプチドの分解反応がプロテアソーム阻害ペプチドに依存して抑制されることが示された。 These results show that adding a proteasome inhibitor peptide sequence to a target polypeptide inhibits the degradation of the target peptide in a proteasome inhibitor peptide-dependent manner.

Claims (9)

配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号12、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号20、配列番号23、配列番号24、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、又は配列番号33で表される配列を含む、プロテアソーム20Sコアのタンパク質分解酵素活性を阻害する作用を有するペプチド。 A peptide having the effect of inhibiting the proteolytic enzyme activity of the proteasome 20S core, comprising a sequence represented by SEQ ID NO:8, SEQ ID NO:9, SEQ ID NO:10, SEQ ID NO:12, SEQ ID NO:14, SEQ ID NO:15, SEQ ID NO:16, SEQ ID NO:17, SEQ ID NO:18, SEQ ID NO:19, SEQ ID NO:20, SEQ ID NO:23, SEQ ID NO:24, SEQ ID NO:25, SEQ ID NO:26, SEQ ID NO:27, SEQ ID NO:28, SEQ ID NO:29, SEQ ID NO:30, SEQ ID NO:31, SEQ ID NO:32, or SEQ ID NO:33 . 請求項1に記載のペプチドをコードする塩基配列を含む、ポリヌクレオチド。 A polynucleotide comprising a base sequence encoding the peptide of claim 1 . 請求項に記載のポリヌクレオチドを発現可能に含む、ベクター。 A vector comprising the polynucleotide of claim 2 in an expressible manner. 請求項1に記載のペプチド、請求項に記載のポリヌクレオチド、または請求項に記載のベクターを含む組成物。 A composition comprising the peptide of claim 1 , the polynucleotide of claim 2 , or the vector of claim 3 . 組成物が医薬組成物である、請求項に記載の組成物。 The composition of claim 4 , wherein the composition is a pharmaceutical composition. 医薬組成物が、悪性腫瘍の予防及び/又は治療に使用される、請求項に記載の組成物。 The composition according to claim 5 , wherein the pharmaceutical composition is used for the prevention and/or treatment of malignant tumors. 標的ペプチドに、請求項1に記載のペプチドを結合させることを含む、
標的ペプチドをプロテアソーム20Sコアによる分解から保護する方法。
The method comprises binding the peptide of claim 1 to a target peptide.
A method for protecting a target peptide from degradation by the proteasome 20S core.
配列番号15で表される配列を含む、細胞傷害活性を有するペプチド。A peptide having cytotoxic activity comprising the sequence represented by SEQ ID NO:15. さらに塩基性ペプチドをN末端、又はC末端に付加した請求項1又は8に記載のペプチド。The peptide according to claim 1 or 8, further comprising a basic peptide attached to the N-terminus or C-terminus.
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