CN110198951A - 结合肽 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及以高特异性和亲和力结合目标化合物的肽,所述目标化合物包括其他肽。
Description
技术领域
本发明涉及以高特异性和亲和力结合目标化合物(包括其他肽)的肽以及包含非天然存在的氨基酸的肽的领域。
背景技术
抗体被应用于涉及生物分子识别的各种方法。它们具有高度特异性,并且用于诊断中且用作治疗剂。可以通过用抗原免疫生成抗体,并且免疫***显示优先生成针对抗原上某些位点即所谓的表位的抗体。抗体的结合常数在10-10-10-5M的范围内,并且以10-7M为中心。抗体的缺点是它们作为对抗原的多克隆反应而获得,并且通常需要生成单克隆抗体的冗长过程。蛋白质的表达是繁琐的,并且经常需要多年的大规模生产优化。对于治疗性抗体,这些抗体往往本身是免疫原,因此还需要进行“人源化”,包括通常仅在非常特异性的人或哺乳动物细胞系中获得的适当糖基化,然后它们才能用于治疗。
发明内容
本发明提供了新一类的肽,其能以高特异性和亲和力结合目标化合物。在本文中这种肽类被称为β体。
与常规抗体相比,β体具有若干巨大优势。因此,可以生成β体,其结合已知结构的任何蛋白质表面。这意味着可以合成地获得多种β体,这些β体以不同的方式选择性地识别相同的蛋白质。优化的β体的结合表面积容易覆盖与抗体相同的表面积,并且测量的结合常数与抗体的结合常数具有相同数量级。此外,β体可以被直接设计成与蛋白质上的特定感兴趣位置例如酶的活性位点、蛋白质之间相互作用的位点或结合口袋发生相互作用。因此,β体可用作中和抗体的替代物。由于本发明的β体通常很小,因此它们一般不太可能具有免疫原性,并且与抗体相反,它们可以直接用作治疗剂。
已经描述了β-发夹。例如,US 2012321697、US 2012309934和WO10047515描述了包含β发夹区域和用于目标结合的单独区域的双齿肽。目标结合区域具有随机结构,并且不是β-发夹的一部分。
本发明提供了肽,其能以高特异性和亲和力结合自身或目标化合物。所述肽一般包含通常利用以下原理设计的β-发夹和/或β-片层:
·β-发夹或β-片层具有由氨基酸侧链构成的一个表面(表面1),所述氨基酸侧链促成β-发夹或β-片层结构;
·β-发夹或β-片层具有由氨基酸侧链构成的第二表面(表面2),所述氨基酸侧链与目标化合物特异性地相互作用。
通常,构成表面1的氨基酸和构成表面2的氨基酸位于构成β-发夹或β-片层的β-链内的交替位置。
因此,本发明的肽包含处于β-发夹或β-片层形式的非常稳定的3维结构。构成表面2的氨基酸可以被设计成通过利用计算机辅助建模或通过筛选肽文库来结合任何有用的目标化合物。
本发明被限定在所附权利要求中。例如,本发明提供了化合物,其中被称为“β体”,其中所述β体是化合物,其包含通过一个或多个β-转角肽序列连接的至少两个β-链肽序列或由其组成,其中所述β-链肽序列以交替的正向和反向β-链肽序列的反平行排列进行组织,其中
每个正向β-链肽序列单独地具有以下序列
Xr(ZX)m
并且每个反向β-链肽序列单独地具有以下序列
(XZ)nXr
其中
每个Z单独地是Thr、极性β-支链氨基酸、促进β-链结构的非蛋白原性α-支链氨基酸、或链桥接氨基酸,除了每个β-链序列中最多两个Z可以是非上述氨基酸之一的氨基酸;
每个X单独地是任何氨基酸、β-氨基酸或γ-氨基酸;并且
每个m和n单独地是3至12范围内的整数;并且
每个r是0至5范围内的整数;并且
每个β-转角肽序列单独地具有以下序列
Xq1BUXq2
其中
每个X单独地是任何氨基酸;
每个U单独地是式的氨基酸,其中Ra和Rb单独地选自-H和C1-6-烷基,其中Ra和Rb可以连接以形成环状结构;
B选自Pro、取代的Pro和哌啶酸;并且
每个q单独地是0至5范围内的整数,其中q1-q2是-4、-2、0、2或4。
本发明进一步提供了
·根据本发明鉴定β体的方法,
·使用本发明的β体检测目标化合物的存在的方法,
·使用本发明的β体诊断临床病症的方法,
·用于在治疗临床病症的方法中使用的β体
·β体的同二聚体和异二聚体
·包含与缀合部分共价连接的β体的化合物。
附图说明
图1.图A示出与两种β体即配体3和配体4结合的IL-2的模型。图B、图C和图D示出与配体3连接的PEGA珠粒,其与配体4(图B)(无信号)或配体4和IL2(图C和图D)(阳性信号)一起孵育。
图2.图A示出EGFP融合蛋白模型,其含有histag-EGFP-间隔区-与固定于PEGA树脂珠粒的六肽HRMVRG结合的KTGTQNLTGPGRTHTQTATEG(SEQ ID NO:3)。图B和图C示出在EGFP融合蛋白的存在下(图B)或在EGFP的存在下(图C)与HRMVRG连接的PEGA珠粒。图D示出在如实施例5中所述制备的上述EGFP融合蛋白的纯化过程中获得的样品的SDS-PAGE分析。1)表达EGFP融合蛋白的细胞的细胞裂解物,2)流经溶液,3)用Milli-Q水洗涤,4)用PBS缓冲液洗脱,5)蛋白质标准物,6)表达EGFP的细胞的细胞裂解物,7)流经溶液。EGFP融合蛋白的预期大小表示为“GFP-发夹”,并且EGFP的预期大小表示为“GFP”。
图3.图A示出与两种β体即配体1和配体2结合的IL-1的模型。图B和图C示出与配体1连接的PEGA珠粒,其与配体2(图B)(无信号)或配体2和IL1(图C)(阳性信号)一起孵育。将配体1和2混合并孵育4h(t=0时的图像)。添加IL-1(50nM)并孵育20min(t=20时的图像)。
图4.图A示出与两种β体即配体5和配体6结合的IL-6的模型。图B、图C和图D示出与配体5连接的PEGA珠粒,其与配体6(图B和图C)(无信号)或配体6和IL6(图D)(阳性信号)一起孵育。将配体5和6混合并孵育4h(t=0时的图像)。添加Il6(20nM)并孵育20min(t=20时的图像)。在成像之前用pbs缓冲液洗涤珠粒。
图5.β体的示意图,其包含经由β-转角彼此连接的两个β-片层和/或β-发夹。
每个β-片层和/或β-发夹表征为:
·由氨基酸侧链构成的一个平面(平面1),所述氨基酸侧链促成β-发夹或β-片层结构(结构位点);
·由氨基酸侧链构成的第二平面(平面2),所述氨基酸侧链与目标化合物(识别位点)特异性地相互作用。
在所示的β体中,构成表面1的氨基酸和构成表面2的氨基酸位于构成β-发夹或β-片层的β-链内的交替位置。图A示出识别残基处于向外取向的β体;图B示出识别残基处于向内取向的β体。
图6.来自大肠杆菌(A)未处理的和(B)稀释的裂解物中结合GFP的β体。
图7.(A-1)两个珠粒的明场图像,一个具有针对eGFP的经共价连接的β体,并且另一个具有针对白细胞介素1(IL1)的经共价连接的β体,二者均与eGFP分子一起孵育。(A-2)相同但在荧光显微镜下记录的图像,其示出β体选择性地与eGFP结合。(B-1)两个珠粒的明场图像,一个具有针对eGFP的经共价连接的β体,并且另一个具有针对IL1的经共价连接的β体,并且二者均与IL1分子一起孵育。(B-2)相同但在荧光显微镜下记录的图像,其示出β体选择性地与IL1结合。
图8.将用NHAc修饰的珠粒与β体1-F*(A)或2-F*(B)一起孵育。将用β体1修饰的珠粒与β体1-F*(C)或2-F*(D)一起孵育。将用β体2修饰的珠粒与β体1-F*(E)或2-F*(F)一起孵育。
定义
术语“烷基”是指通过去除一个-H而衍生自烷烃的取代基。
本文所用的术语“氨基酸”是α-氨基酸、β-氨基酸和γ-氨基酸。优选地,氨基酸是具有以下通用结构I的化合物:其中R表示氨基酸侧链。R可以是-H,在这种情况下,氨基酸是甘氨酸。除甘氨酸外,氨基酸具有通用结构II:其中R1和R2可以是-H或取代基。氨基酸的α-碳原子和β-碳原子分别表示为Cα和Cβ。氨基酸可以通过肽键彼此结合以形成具有以下通用结构III的多肽:其中n是整数,并且*表示与下一个氨基酸残基的附接点。氨基酸可以是标准氨基酸,但也包括上述通用结构的其他氨基酸。氨基酸可以是D-立体异构体(在本文中称为D-氨基酸)或可以是L-立体异构体(在本文中称为L-氨基酸)。氨基酸也可以是环状氨基酸,如脯氨酸、哌啶酸或其衍生物。
术语“氨基酸残基”是指多肽内的氨基酸单体。氨基酸残基优选具有通用结构IV:其中R表示氨基酸侧链。当氨基酸残基不是Gly时,则氨基酸残基具有通用结构V:其中*表示与相邻氨基酸残基的附接点。在大多数N末端氨基酸残基中,与N连接的*表示的位置是-H,而在大多数C末端氨基酸残基中,与C=O连接的*表示的位置是-OH或-NH2。
如本文所用的术语“芳基”是指通过从环中的C去除一个-H而衍生自芳烃的取代基。与本发明一起使用的有用芳基的例子包括苯基、萘基、蒽基、菲基、芘基或其取代形式,包括取代基如-F、-Cl、-Br、-I、-OH、-OMe、NH2、-CF3、-COOH、-OPO3H2或-CH2-PO3H2。
术语“β-支链氨基酸”是指其中β-碳原子是支链的氨基酸。因此,在β-支链氨基酸中,β-碳原子与α-碳和至少2个不是-H的另外的原子直接共价结合。
如本文所用的术语“β-氨基酸”是指这样的氨基酸,其具有与标准氨基酸中的β碳而不是α碳键合的氨基基团。
如本文所用的术语“可检测的标记”是指可以检测到的任何标记。可检测的标记可以例如选自放射性标记、生物素、荧光标记、发光标记和有色标记。
如本文所用的术语“γ-氨基酸”是指这样的氨基酸,其具有与标准氨基酸中的γ-碳而不是α碳键合的氨基基团。
如本文所用的术语“Kd”是指解离常数。因此,Kd可以用作β体与其目标化合物之间的结合亲和力的量度。可以使用以下方程式计算Kd:
其中[A]表示目标化合物的浓度,[B]表示游离β体的浓度,并且[AB]表示平衡时复合物的浓度。
如本文所用的术语“向内β体”是指这样的β体,其中在以下“氨基酸Z”部分中所定义的Z氨基酸残基例如苏氨酸紧接在β-2型-转角之前和之后。
如本文所用的术语“向外β体”是指这样的β体,其中识别残基如在以下“氨基酸X”部分中所定义的X氨基酸残基紧接在β-2型-转角之前和之后。
如本文所用的术语“多肽”是指通过肽键连接的氨基酸残基的序列。一般而言,多肽包含至少4个氨基酸残基。
术语“标准氨基酸”是指由标准遗传密码编码的20种氨基酸。本文使用标准IUPAC命名法提及氨基酸。标准氨基酸都是L-氨基酸。
如本文所用的术语“链桥接氨基酸”是指位于相对链上的两个氨基酸,它们能够在没有链排列的扰动的情况下跨越两条链形成共价化学键或氢键。共价链桥接包括二硫键和通过铜催化的叠氮化物-炔烃环加成(CuAAC)-点击反应形成的***。
β体
本发明涉及如下化合物,所述化合物包含通过一个或多个β-转角肽序列连接的至少两个β-链肽序列或由其组成,其中所述β-链肽序列能以交替的正向和反向β-链肽序列的反平行排列进行组织。此类化合物在本文中也可称为“β体”(“beta-bodies”或“β-bodies”)。
每个正向β-链肽序列可以单独地具有以下通用序列I:
Xr(ZX)m
并且可以是下文“正向β-链肽序列”部分中更详细描述的任何肽序列。在β体包含多于一个正向β-链序列的本发明的实施方案中,应理解即使正向β-链肽序列具有相同的通用序列,β体内的每个正向β-链也可以具有不同的特定序列。
每个反向β-链肽序列可以单独地具有以下通用序列II:
(XZ)nXr
并且可以是下文“反向β-链肽序列”部分中更详细描述的任何肽序列。在β体包含多于一个反向β-链序列的本发明的实施方案中,应理解即使反向β-链肽序列具有相同的通用序列,β体内的每个反向β-链也可以具有不同的特定序列。
表示为Z的氨基酸可以是以下“氨基酸Z”部分中描述的任何氨基酸,而氨基酸X可以是下文“氨基酸X”部分中描述的任何氨基酸。每个β-链肽序列包含多个氨基酸Z和X。应理解,β-链序列内的Z可以是相同的、部分相同的或不同的氨基酸。类似地,β-链序列内的X可以是相同的、部分相同的或不同的氨基酸。
因此,术语(XZ)n表示两种类型的氨基酸的重复序列,但不一定是相同的两个氨基酸的重复序列。一般而言,氨基酸Z确保β-链结构,并且还提供在水中的溶解性。因此,通常,β体是水溶性的,因此可用作如下所述的诊断剂或治疗剂。一般而言,β-链的所有氨基酸Z的侧链将指向大致相同的方向,从而参与β体的第一表面。通常,β体的所有氨基酸Z的所有侧链将指向大致相同的方向,从而形成β体的第一表面。这可以确保β体的3维结构例如β-发夹或β-片层的稳定性。图5中提供了β体的示意性例子,其中氨基酸Z的侧链示出为球。
类似地,一般而言,β-链的所有氨基酸X的侧链将指向大致相同的方向,从而参与β体的第二表面。优选地,氨基酸Z的侧链将指向与氨基酸X的侧链不同的方向。通常,β体的所有氨基酸X的所有侧链将指向大致相同的方向,从而形成β体的第二表面。β体的第二表面通常提供β体的结合特异性。图5中提供了β体的示意性例子,其中氨基酸X的侧链以多种多边形示出。
一般而言,β体的所有氨基酸X的所有侧链将指向大致相同的方向,从而形成β体的表面。这可以确保β体的3维结构例如β-发夹或β-片层的稳定性。
β-链肽序列通过β-转角序列连接。通常,β-转角序列在肽中引入弯曲,导致附接至β-转角的两条β-链以反平行排列与彼此接近的方式定位。β-转角可以使两条相对链中的骨架酰胺之间能够氢键合。
每个β-转角序列可以单独地具有以下通用序列III:
XqBUXq
并且可以是下文“反向β-转角肽序列”部分中更详细描述的任何β-转角肽序列。在β体包含多于一个β-转角序列的本发明的实施方案中,应理解即使β-转角肽序列具有相同的通用序列,但β体内的每个β-转角可以具有不同的特定序列。
本发明的β体的肽序列通常组织为交替的正向β-链肽序列和反向β-链肽序列,其中任何两个β-链肽序列被β-转角肽序列隔开。
每种β体可以包含多个β-链肽序列。鉴于β体必须包含至少两个β-链序列(通常是正向β-链肽序列和反向β-链肽序列),那么原则上β-链肽序列的数目没有上限,其中β-链肽序列可以经由β-转角彼此连接。然而,优选β体的β-链肽序列可以形成β-发夹或β-片层。当β体仅包含两个β-链肽序列时,则它们通常形成β-发夹,而在包含多于两个β-链肽序列的β体中,β-链肽序列优选形成β-片层。
在一个实施方案中,β体可以包含通过β-转角肽序列连接的在2至10个范围内的β-链肽序列。所述β链序列优选是通过β-转角肽序列连接的正向和反向β链肽序列。
在一个实施方案中,β体可以包含通过β-转角肽序列连接的在2至8个范围内如在2至6个范围内的β-链肽序列。所述β链序列优选是通过β-转角肽序列连接的正向和反向β链肽序列。
在一个实施方案中,β体可以包含通过β-转角肽序列连接的在2至4个范围内的β-链肽序列。所述β链序列优选是通过β-转角肽序列连接的正向和反向β链肽序列。
在一个实施方案中,β体可以包含以下结构或由以下结构组成:
正向β-链序列-
β-转角肽序列-
反向β-链序列,
其中所述正向β-链序列和所述反向β-链序列被排列为反平行β-链。
在一个实施方案中,β体可以包含以下结构或由以下结构组成:
正向β-链序列-
β-转角肽序列-
反向β-链序列-
β-转角肽序列-
正向β链序列,
其中正向β-链序列和反向β-链序列被排列为反平行β-链。
在一个实施方案中,β体可以包含以下结构或由以下结构组成:
正向β-链序列-
β-转角肽序列-
反向β-链序列-
β-转角肽序列-
正向β-链序列-
β-转角肽序列-
反向β-链序列。
其中正向β-链序列和反向β-链序列被排列为反平行β-链。
在一个实施方案中,β体可以是包含具有通用序列XIX的多肽或由其组成的化合物:
Xr(ZX)mXqPGXq(XZ)nXr,
其中
每个X可以单独地是任何氨基酸,例如下文“氨基酸X”部分中所述的任何氨基酸,并且每个r单独地是在0至5范围内、优选在0至3范围内的整数,例如每个r是0并且其中Z是如下文“氨基酸Z”部分中所述,优选除了最多2个、优选最多1个之外的所有Z都是Thr,并且其中每个q是如下文“β-转角肽序列”部分中更详细描述的在0至3范围内的整数。
在一个实施方案中,β体可以是包含具有通用序列XVI的多肽或由其组成的化合物:
Xr(ZX)mPG(XZ)nXr,
其中
每个X可以单独地是任何氨基酸,例如下文“氨基酸X”部分中所述的任何氨基酸,并且每个r单独地是在0至5范围内、优选在0至3范围内的整数,例如每个r是0并且其中Z是如下文“氨基酸Z”部分中所述,优选除了最多2个、优选最多1个之外的所有Z都是Thr。
在一个实施方案中,β体可以是包含具有通用序列XX的多肽或由其组成的化合物:
Xr(TX)mXqPGXq(XT)nXr,
其中
每个X可以单独地是任何氨基酸,例如下文“氨基酸X”部分中所述的任何氨基酸,并且每个r单独地是在0至5范围内、优选在0至3范围内的整数,例如每个r是0,并且其中每个q是如下文“β-转角肽序列”部分中更详细描述的在0至3范围内的整数。
在一个实施方案中,β体可以是包含具有通用序列IV的多肽或由其组成的化合物:
Xr(TX)mPG(XT)nXr,
其中
每个X可以单独地是任何氨基酸,例如下文“氨基酸X”部分中所述的任何氨基酸,并且每个r单独地是在0至5范围内、优选在0至3范围内的整数,例如每个r是0。
在一个实施方案中,β体可以是包含具有通用序列XXI的多肽或由其组成的化合物:
Xr(ZX)mXqPGXq(XZ)nXXqPGXqX(ZX)mXr
其中
每个X可以单独地是任何氨基酸,例如下文“氨基酸X”部分中所述的任何氨基酸,并且每个r单独地是在0至5范围内、优选在0至3范围内的整数,例如每个r是0并且其中Z是如下文“氨基酸Z”部分中所述,优选除了最多3个、优选最多2个、优选最多1个之外的所有Z都是Thr,并且其中每个q是如下文“β-转角肽序列”部分中更详细描述的在0至3范围内的整数。
在一个实施方案中,β体可以是包含具有通用序列XVII的多肽或由其组成的化合物:
Xr(ZX)mPG(XZ)nXPGX(ZX)mXr
其中
每个X可以单独地是任何氨基酸,例如下文“氨基酸X”部分中所述的任何氨基酸,并且每个r单独地是在0至5范围内、优选在0至3范围内的整数,例如每个r是0并且其中Z是如下文“氨基酸Z”部分中所述,优选除了最多3个、优选最多2个、优选最多1个之外的所有Z都是Thr。
在一个实施方案中,β体可以是包含具有通用序列XXII的多肽或由其组成的化合物:
Xr(TX)mXqPGXq(XT)nXXqPGXqX(TX)mXr
其中
每个X可以单独地是任何氨基酸,例如下文“氨基酸X”部分中所述的任何氨基酸,并且每个r单独地是在0至5范围内、优选在0至3范围内的整数,例如每个r是0,并且其中每个q是如下文“β-转角肽序列”部分中更详细描述的在0至3范围内的整数。
在一个实施方案中,β体可以是包含具有通用序列V的多肽或由其组成的化合物:
Xr(TX)mPG(XT)nXPGX(TX)mXr
其中
每个X可以单独地是任何氨基酸,例如下文“氨基酸X”中所述的任何氨基酸,并且每个r单独地是在0至5范围内、优选在0至3范围内的整数,例如每个r是0。
在一个实施方案中,β体可以是包含具有通用序列XXIII的多肽或由其组成的化合物:
Xr(ZX)mXqPGXq(XZ)nXXqPGXqX(ZX)mXqPGXq(XZ)nXr
其中
每个X可以单独地是任何氨基酸,例如下文“氨基酸X”部分中所述的任何氨基酸,并且每个r单独地是在0至5范围内、优选在0至3范围内的整数,例如每个r是0并且其中Z是如下文“氨基酸Z”部分中所述,优选除了最多4个,例如最多3个、优选最多2个、优选最多1个之外的所有Z都是Thr,并且其中每个q是如下文“β-转角肽序列”部分中更详细描述的在0至3范围内的整数。
在一个实施方案中,β体可以是包含具有通用序列XVIII的多肽或由其组成的化合物:
Xr(ZX)mPG(XZ)nXPGX(ZX)mPG(XZ)nXr
其中
每个X可以单独地是任何氨基酸,例如下文“氨基酸X”部分中所述的任何氨基酸,并且每个r单独地是在0至5范围内、优选在0至3范围内的整数,例如每个r是0并且其中Z是如下文“氨基酸Z”部分中所述,优选除了最多4个,例如最多3个、优选最多2个、优选最多1个之外的所有Z都是Thr。
在一个实施方案中,β体可以是包含具有通用序列XXIV的多肽或由其组成的化合物:
Xr(TX)mXqPGXq(XT)nXXqPGXqX(TX)mXqPGXq(XT)nXr
其中
每个X可以单独地是任何氨基酸,例如下文“氨基酸X”部分中所述的任何氨基酸,并且每个r单独地是在0至5范围内、优选在0至3范围内的整数,例如每个r是0,并且其中每个q是如下文“β-转角肽序列”部分中更详细描述的在0至3范围内的整数。
在一个实施方案中,β体可以是包含具有通用序列VI的多肽或由其组成的化合物:
Xr(TX)mPG(XT)nXPGX(TX)mPG(XT)nXr
其中
每个X可以单独地是任何氨基酸,例如下文“氨基酸X”中所述的任何氨基酸,并且每个r单独地是在0至5范围内、优选在0至3范围内的整数,例如每个r是0。
如本文别处所述,可以使用IUPAC单字母代码或3字母代码命名氨基酸。因此,关于通用序列IV、V和VI的T和P分别是苏氨酸和脯氨酸。所述苏氨酸和脯氨酸可以处于D或L构型。如本文别处所述,优选单个β-链内的所有氨基酸具有相同的D或L构型。
关于通用序列I、IV、V、VI、XVI、XVII、XVIII、XIX、XX、XXI、XXII、XXIII或XXIV,m可以单独地是任何整数,通常为至少2的整数,优选至少3的整数,例如在3至12范围内的整数,如在3至7范围内的整数,例如在3至5范围内的整数。应理解,在涉及包含若干正向β-链肽序列或若干(TX)m序列的β体的本发明的实施方案中,m可以是关于每个正向β-链肽序列和每个(TX)m序列的相同或不同的整数。在一个实施方案中,优选一种β体内的所有m在彼此的+/-2的范围内。例如,一种β体内的所有m可以在彼此的+/-1的范围内,或者它们可以是相同的。
关于通用序列II、IV、V、VI、XVI、XVII、XVIII、XIX、XX、XXI、XXII、XXIII或XXIV,n可以单独地是任何整数,通常为至少2的整数,优选至少3的整数,例如在3至12范围内的整数,如在3至7范围内的整数,例如在3至5范围内的整数。应理解,在涉及包含若干反向β-链肽序列或若干(XT)n序列的β体的本发明的实施方案中,n可以是关于每个反向β-链肽序列和每个(XT)n序列的相同或不同的整数。在一个实施方案中,优选一种β体内的所有n在彼此的+/-2的范围内。例如,一种β体内的所有n可以在彼此的+/-1的范围内,或者它们可以是相同的。
在一个实施方案中,一种β体内的所有m和n可以在彼此的+/-2的范围内。例如,一种β体内的所有m和n可以在彼此的+/-1的范围内,或者它们可以是相同的。
与常规抗体相比,本发明的β体通常是小分子。它们通常由在10至100个范围内的氨基酸,如在15至50个范围内的氨基酸,例如在15至25个范围内的氨基酸组成。在一个实施方案中,本公开文本的β体包含选自SEQ ID NO:1至SEQ ID NO:61的序列或由其组成。
应理解,根据本发明的β体也可以是环状的。因此,β体的大多数N末端氨基酸可以与β体的大多数C末端氨基酸共价连接。换言之,β体可以是环状肽。鉴于本文提供的序列以线性形式提供,应理解具有这些序列的肽也可以是环状的。因此,例如,β体可以是包含通用序列I、IV、V、VI、XVI、XVII或XVIII中的任何一个或由其组成的环状肽。
在优选的实施方案中,然而β体是线性的,例如包含通用序列I、IV、V、VI、XVI、XVII或XVIII中的任何一个或由其组成的线性肽。
在一个实施方案中,β体是向内β体,其中在以下“氨基酸Z”部分中所定义的Z氨基酸残基例如苏氨酸紧接在β-2型-转角之前和之后。
在一个实施方案中,β体是向外β体,其中识别残基如在以下“氨基酸X”部分中所定义的X氨基酸残基紧接在β-2型-转角之前和之后。
正向β-链肽序列
本发明涉及包含正向β-链肽序列的化合物。正向β-链肽序列通常具有以下通用序列I:
(ZX)m
关于具有通用序列I的正向β-链肽序列,每个Z可以单独地是下文“氨基酸Z”部分中描述的任何氨基酸。因此,通常每个Z可以单独地选自极性β-支链氨基酸和链桥接氨基酸。鉴于氨基酸Z通常可以促成β体的3维结构,可以接受的是,每个正向β-链肽序列内的至多一个Z可以是任何氨基酸。因此,每个正向β-链序列内最多一个Z可以是非β-支链或链桥接氨基酸的氨基酸。应理解,正向β-链肽序列内的Z可以是相同的、部分相同的或不同的氨基酸。
在本发明的一个优选的实施方案中,β体内的至少一个例如所有正向β链序列可以具有以下通用序列VII:
(TX)m
其中T是苏氨酸。
关于具有通用序列I和VII的正向β-链肽序列,每个X可以单独地是任何氨基酸,例如下文“氨基酸X”部分中描述的任何氨基酸。应理解,正向β-链肽序列内的每个X可以全部是相同的、部分相同的或不同的氨基酸。
关于具有通用序列I和VII的正向β-链肽序列,m可以是任何整数,通常为至少2的整数,优选至少3的整数,例如在3至12范围内的整数,如在3至7范围内的整数,例如在3至5范围内的整数。
通用序列I和VII的氨基酸Z、X和T可以具有D或L构型。优选一个β-链肽序列内的所有氨基酸都具有相同的D或L构型。因此,在本发明的一些实施方案中,通用序列I的所有氨基酸Z和X具有D-构型。在本发明的一些实施方案中,通用序列I的所有氨基酸Z和X具有L-构型。因此,在本发明的一些实施方案中,通用序列VII的所有氨基酸T和X具有D-构型。在本发明的一些实施方案中,通用序列VII的所有氨基酸T和X具有L-构型。
在一些实施方案中,β体的正向β-链肽序列可以与相同β体的反向β-链肽序列共价连接并形成环状β体。
在一些实施方案中,β体的正向β-链肽序列和反向β-链肽序列二者均可以包含非蛋白原性氨基酸残基,并且β体是环状形式。
反向β-链肽序列
本发明涉及包含反向β-链肽序列的化合物。反向β-链肽序列通常具有以下通用序列II:
(XZ)nXr
关于具有通用序列II的反向β-链肽序列,每个Z可以单独地是下文“氨基酸Z”部分中描述的任何氨基酸。因此,通常每个Z可以单独地选自极性β-支链氨基酸和链桥接氨基酸。鉴于氨基酸Z通常可以促成β体的3维结构,可以接受的是,每个反向β-链肽序列内的至多一个Z可以是任何氨基酸。因此,每个反向β-链序列内最多一个Z可以是非β-支链或链桥接氨基酸的氨基酸。应理解,反向β-链肽序列内的Z可以是相同的、部分相同的或不同的氨基酸。
在本发明的一个优选的实施方案中,β体内的至少一个例如所有反向β链序列可以具有以下通用序列VIII:
(XT)n
其中T是苏氨酸。
在本发明的另一个优选的实施方案中,β体内的至少一个例如所有反向β链序列可以具有以下通用序列IX:
(XT)nXr
其中T是苏氨酸。
关于具有通用序列II、VIII和IX的反向β-链肽序列,每个X可以单独地是任何氨基酸,例如下文“氨基酸X”部分中描述的任何氨基酸。应理解,反向β-链肽序列内的X可以是相同的、部分相同的或不同的氨基酸。
关于具有通用序列II、VIII和IX的反向β-链肽序列,n可以是任何整数,通常为至少2的整数,优选至少3的整数,例如在3至12范围内的整数,如在3至7范围内的整数,例如在3至5范围内的整数。
关于具有通用序列II和IX的反向β-链肽序列,r可以是任何整数,通常为至多3的整数,例如在0至3范围内的整数。因此,r可以例如是0或1。
通用序列II、VIII和IX的氨基酸Z、X和T可以具有D或L构型。优选一个反向β-链肽序列内的所有氨基酸都具有相同的D或L构型。因此,在本发明的一些实施方案中,通用序列II的所有氨基酸Z和X具有D-构型。在本发明的一些实施方案中,通用序列II的所有氨基酸Z和X具有L-构型。因此,在本发明的一些实施方案中,通用序列VIII或IX的所有氨基酸T和X具有D-构型。在本发明的一些实施方案中,通用序列VIII或IX的所有氨基酸T和X具有L-构型。
β-转角肽序列
本发明涉及包含β-转角肽序列的化合物。β-转角肽序列通常具有以下通用序列III:
Xq1BUXq2。
在本发明的一些实施方案中,B是脯氨酸。因此,β体内的至少一个例如所有β-转角肽序列可以具有以下通用序列X:
Xq1PUXq2。
在本发明的一些实施方案中,U是甘氨酸。因此,β体内的至少一个例如所有β-转角肽序列可以具有以下通用序列XI:
Xq1BGXq2。
在本发明的一些实施方案中,β体内的至少一个例如所有β-转角肽序列可以具有以下通用序列XII:
Xq1PGXq2。
关于具有通用序列III和X的β-转角肽序列,U可以是下文“氨基酸U”部分中描述的任何氨基酸U。
关于具有通用序列III和XI的β-转角肽序列,B可以例如选自脯氨酸、取代的脯氨酸和哌啶酸。取代的脯氨酸可以例如是被选自-OH、-NH2、-O-R、-NH-R、-NR2、卤素和C1-3-烷基的取代基取代的脯氨酸,其中R是烷基、酰基或肽。在一个实施方案中,B可以选自Pro、羟基脯氨酸(Hyp)、4-氨基-Pro和哌啶酸。
优选选择q1和q2以确保正向β-链的氨基酸Z与反向β-链的Z相对地定位,使得氨基酸Z的侧链位于β体的相同表面的相对位置上。这可以通过确保q1与q2之间的关系如下:q1-q2=-4、-2、0、2或4来获得。如本文使用的术语“q1-q2”是指“q1减去q2”。
关于具有通用序列III、X、XI和XII的β-转角肽序列,每个q1和q2可以单独地是整数,优选为最多5的整数,例如在0至5范围内的整数,如在0至3范围内的整数。q1与q2之间的关系优选如下:q1-q2=-4、-2、0、2或4,并且优选q1-q2=0。因此,q1和q2二者可以例如均为0或二者可以均为1。应理解,β体内的q1和q2可以是相同或不同的整数。
在一个实施方案中,β体内的至少一个例如所有β-转角肽序列可以具有以下通用序列XIII:
XPGX。
在一个实施方案中,β体内的至少一个例如所有β-转角肽序列可以具有以下通用序列XIV:
PGX。
在一个实施方案中,β体内的至少一个例如所有β-转角肽序列可以具有以下通用序列XV:
XPG。
关于通用序列III、X、XI、XII、XIII、XIV和XV的β-转角肽序列,每个X可以单独地是任何氨基酸,例如下文“氨基酸X”部分中描述的任何氨基酸。
在一个实施方案中,β体内的至少一个例如所有β-转角肽序列可以具有以下序列:
PG
如本文别处所述,可以使用IUPAC单字母代码命名氨基酸。因此,P和G分别是脯氨酸和甘氨酸。
通用序列III、X、XI、XII、XIII、XIV和XV的氨基酸X、B、U、P和G可以具有D或L构型。
氨基酸X
本发明涉及包含含有一个或多个氨基酸X的肽序列的化合物。
氨基酸X可以是任何氨基酸、β-氨基酸或γ-氨基酸,如以下通用结构I的任何化合物:当氨基酸X是肽序列的一部分时,氨基酸经由肽键与相邻氨基酸连接。
在一个实施方案中,氨基酸X可以是蛋白原性氨基酸,即掺入蛋白质中的任何氨基酸。
在一个实施方案中,氨基酸X可以是蛋白原性氨基酸的对映体D-形式,即对应于掺入蛋白质中的L-氨基酸的任何D-氨基酸。优选地,给定的β体仅包含D-形式或L-形式的氨基酸。然而,β体可以包含全部为L-形式或全部为D-形式的氨基酸,其中1至3个氨基酸可以具有相对的构型,即L-β体可以含有1至3个D-氨基酸,反之亦然。
在一个实施方案中、一个或多个氨基酸X,例如所有氨基酸X可以选自甘氨酸、丙氨酸、α-氨基-正丁酸、戊氨酸、缬氨酸、正亮氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、别异亮氨酸、叔亮氨酸、α-氨基-正庚酸、脯氨酸、哌啶酸、α,β-二氨基丙酸、α,γ-二氨基丁酸、鸟氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、丝氨酸、苏氨酸、别苏氨酸、甲硫氨酸、同型半胱氨酸、高丝氨酸、β-丙氨酸、β-氨基正丁酸、β-氨基异丁酸、γ-氨基丁酸、α-氨基异丁酸、异缬氨酸、肌氨酸、N-乙基甘氨酸、N-丙基甘氨酸、N-异丙基甘氨酸、N-甲基丙氨酸、N-乙基丙氨酸、N-甲基β-丙氨酸、N-乙基β-丙氨酸、异丝氨酸、α-羟基-γ-氨基丁酸、炔丙基甘氨酸和4-叠氮基-2-氨基丁酸。
为了改善β-片层完整性,可以优选每种β体包含最多2个例如最多一个β-或γ-氨基酸。优选地,所述β-或γ-氨基酸位于β-转角中或β体的末端。
优选地,氨基酸X不是N烷基化的。通常,位于β-链中的氨基酸X的氮原子可能参与链间氢键。
在一个实施方案中,一个或多个氨基酸X可以选自取代的甘氨酸的组。取代的甘氨酸残基优选具有通式-NH-CHR-CO-,其中R可以选自线性C1-C20-烷基、支链C1-C20-烷基基团、芳基和取代的烷基。所述支链C1-C20-烷基基团可以优选选自iPr、iBu、tBu、sBu、戊-2-基,戊-3-基和2,2-二甲基丙基。所述取代的烷基可优选地是被一个或多个取代基取代的C1-20-烷基。例如,取代的烷基可以选自苄基、烯丙基、炔丙基、芳基-烷基、羟烷基、氨基烷基、巯基烷基烷基氨基烷基、二烷基氨基烷基、烷氧基烷基、烷基硫代烷基、磺酰基烷基。取代的烷基还可以选自苄基、C1-C20-烯丙基、炔丙基、芳基-C1-C20-烷基、C1-C20-羟烷基、C1-C20-氨基烷基、C1-C20-巯基-烷基、C1-C20-烷基氨基烷基、C1-C20-二烷基氨基烷基、C1-C20-烷氧基烷基、C1-C20-烷基硫代烷基、磺酰基-C1-C20-烷基。取代的烷基基团也可以被带电基团如磷酸酯、磺酸酯、硫酸酯、羧酸酯、铵和胍基基团取代。
在一个实施方案中,一个或多个氨基酸X可以选自双取代的甘氨酸的组。双取代的甘氨酸残基优选具有通式-NH-CR1R2-CO-,其中R1和R2单独地选自线性C1-C20-烷基、支链C1-C20-烷基和芳基。所述支链烷基可以特别地选自iPr、iBu和tBu。
在一个实施方案中,在给定β体内的在1至4个范围内的氨基酸X可以选自β-和γ-氨基酸的组,例如与上述氨基酸类似的β-和γ-氨基酸。
在一个实施方案中,一个或多个氨基酸X可以选自蛋白原性氨基酸和非蛋白原性氨基酸,其中非蛋白原性氨基酸选自由以下组成的氨基酸组:α-氨基-正丁酸、正缬氨酸、正亮氨酸、别异亮氨酸、叔亮氨酸、α-氨基-正庚酸、α,β-二氨基丙酸、α,γ-二氨基丁酸、鸟氨酸、别苏氨酸、同型半胱氨酸、高丝氨酸、α-氨基异丁酸、异缬氨酸、肌氨酸、高苯丙氨酸、炔丙基甘氨酸、4-叠氮基-2-氨基丁酸和任何蛋白原性氨基酸的D-形式。上述非蛋白原性氨基酸可以处于D-形式或L-形式。
蛋白原性氨基酸可以特别地是选自丙氨酸、半胱氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、苯丙氨酸、甘氨酸、组氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸、天冬酰胺、吡咯赖氨酸、脯氨酸、谷氨酰胺、精氨酸、丝氨酸、苏氨酸、硒代半胱氨酸、缬氨酸、色氨酸和酪氨酸的氨基酸。
在一个实施方案中,一个或多个氨基酸X例如所有氨基酸X可选自标准氨基酸的组。因此,在一个实施方案中,β体的至少70%,如至少80%(例如至少90%),如所有X是标准氨基酸。
氨基酸X通常可以具有L或D-构型。在一个实施方案中,一个β-链肽序列内的所有氨基酸X都具有D-构型。在一个实施方案中,一个β-链序列内的所有氨基酸X都处于L-构型。因此,在一个实施方案中,氨基酸X可以是对应于任何标准氨基酸的氨基酸,但处于D构型。因此,在一个实施方案中,β体的至少70%,如至少80%(例如至少90%),如所有X对应于标准氨基酸,但处于D-构型。
在一个实施方案中,优选β体内的所有氨基酸处于D-构型或L-构型。因此,在一个实施方案中,β体内所有β-链序列的所有氨基酸X和所有氨基酸Z都处于D-构型。在另一个实施方案中,β体的所有β-链肽序列内的所有氨基酸X和Z都具有L-构型。
氨基酸Z
本发明涉及包含含有多个氨基酸Z的肽序列的化合物。
氨基酸Z优选地是氨基酸,其可以促成β体的3维结构。特别地,每个氨基酸Z可以单独地选自Thr、极性β-支链氨基酸、促进β-链结构的非促蛋白原性α-支链氨基酸、和链桥接氨基酸。
此外,在每个β-链内最多两个氨基酸Z的例如最多一个氨基酸Z可以是任何氨基酸。因此,在每个β-链内至多两个氨基酸Z例如至多一个氨基酸Z可以是这样的氨基酸,其不是Thr、极性β-支链氨基酸和链桥接氨基酸。
因此,在一个实施方案中,一个或多个氨基酸Z是β-支链氨基酸。因此,一个或多个氨基酸Z可以选自异亮氨酸、苏氨酸、别苏氨酸、别异亮氨酸、缬氨酸、2-氨基异丁酸、2-氨基-3,3-二甲基丁酸、炔丙基甘氨酸和4-叠氮基-2-氨基丁酸。
在一个实施方案中,一个或多个氨基酸Z是促进β-链结构的非蛋白原性α-支链氨基酸,如选自α-氨基异丁酸、二乙基甘氨酸、二丙基甘氨酸、二苯基甘氨酸、1-氨基环丁烷-1-甲酸、1-氨基环戊烷-1-甲酸、1-氨基环己烷-1-甲酸、1-氨基环庚烷-1-甲酸、炔丙基甘氨酸和4-叠氮基-2-氨基丁酸的氨基酸。
在一个实施方案中,一个或多个氨基酸Z是链桥接氨基酸。因此,一个或多个氨基酸Z可以选自半胱氨酸、天冬酰胺、苏氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、β-氨基丙氨酸、γ-氨基-α-氨基丁酸、鸟氨酸、赖氨酸、被炔烃取代的氨基酸、被叠氮化物取代的氨基酸和适于通过还原胺化桥接的氨基酸。被炔烃或叠氮化物取代的氨基酸优选地是这样的氨基酸,其可用于点击化学,例如炔丙基甘氨酸、β-叠氮基丙氨酸、γ-叠氮基-α-氨基丁酸或4-叠氮基-2-氨基丁酸。适于通过还原胺化桥接的氨基酸包括氨基酸醛,例如由例如2-烯丙基-甘氨酸或2-高烯丙基-甘氨酸通过二羟基化/氧化生成的醛。
在一个实施方案中,一个或多个氨基酸Z可以用任何线性C1-C20-烷基、支链C1-C20-烷基或用取代的烷基基团进行N-烷基化。所述取代的烷基可以是例如取代的C1-C20-烷基,如苄基、烯丙基、炔丙基、叠氮基烷基、氨基烷基、巯基烷基或卤代烷基,其中上述任何一种优选地是取代的C1-20-烷基。所述支链C1-C20-烷基可以是例如是iPr、iBu或tBu。
在优选的实施方案中,氨基酸Z中的至少一些是苏氨酸。因此,每个β-链肽序列中至少70%,如至少80%,优选至少90%,如至少95%的氨基酸Z可以是苏氨酸。还优选β体内至少70%,如至少80%,优选至少90%,如至少95%的氨基酸Z可以是苏氨酸。
在一个实施方案中,β体内的所有氨基酸Z都是苏氨酸。
氨基酸Z可以处于L-或D-构型。因此,在一个实施方案中,一个β-链肽序列内的所有氨基酸Z具有D-构型。在另一个实施方案中,一个β-链序列内的所有氨基酸Z处于L-构型。
因此,在一个实施方案中,β体内的至少一些例如所有氨基酸Z是L-苏氨酸。在另一个实施方案中,β体内的至少一些例如所有氨基酸Z是D-苏氨酸。
氨基酸U
本发明涉及包含含有氨基酸U的肽序列的化合物。
氨基酸U通常是相对小的氨基酸,当其紧挨着脯氨酸定位时可有助于形成β-转角。特别地,每个氨基酸U可以独立地是通用结构VI的氨基酸:其中Ra和Rb单独地选自-H和C1-6-烷基,其中Ra和Rb可以连接形成环状结构。如果Ra不同于Rb,则氨基酸U可以具有S或L构型。
在一个实施方案中,氨基酸U是甘氨酸。氨基酸U可以具有S或R构型。氨基酸U可以例如是D-甘氨酸或L-甘氨酸。
制备β体的方法
根据本发明的β体包含多个连接的肽序列或由多个连接的肽序列组成。因此,β体包含多肽或甚至由多肽组成。
因此,可以通过用于产生多肽的标准方法制备β体。
在一个实施方案中,本发明的β体通过标准化学肽合成例如通过固相肽合成(SPPS)制备。
通常,此类方法涉及使用附接至接头的固体支持体,在所述固体支持物上可以构建肽链。在合成过程中,β体将保持共价附接至固体支持物,然后可以在合成完成后任选地从固体支持物裂解。因此,接头可以是可裂解的接头。
SPPS通常包括使与固体支持物缔合的肽的游离N末端胺与N保护的氨基酸反应若干循环。对循环进行排序,使得可以控制氨基酸的序列。SPPS通常以C末端到N末端的方式进行。因此,所述方法可以包括以下步骤:
i.提供附接至包含游离氨基基团的接头的固体支持物
ii.以N保护的氨基酸的形式提供β体多肽序列的第一个氨基酸,
iii.使所述游离氨基基团与所述氨基酸反应从而形成肽键
iv.将连接的氨基酸的氨基基团去保护,从而制备游离氨基基团
v.洗去游离反应物
vi.以N保护的氨基酸的形式提供β体多肽序列的下一个氨基酸
vii.使游离氨基基团与所述氨基酸反应从而形成肽键
viii.重复步骤iv至vii直至产生完整的多肽
ix.任选地裂解接头。
N保护的氨基酸可以例如被Fmoc或Boc保护。SPPS可以手动地或借助自动化合成器进行。
固体支持物可以是任何有用的固体支持物,例如选择的固体支持物可以选自聚苯乙烯树脂、聚酰胺树脂、PEG混合聚苯乙烯树脂和PEG基树脂。特别地,固体支持物可以是树脂珠粒的形式,例如PEGA珠粒。这些珠粒可以用微粒编码,并且可以是例如Meldal和Christensen,2010中描述的任何树脂珠粒。
可能需要通过点击形成***或二硫键的环化来增加β-结构稳定性和选择性。例如,对于铜(I)催化的叠氮化物炔烃环加成(CuACC)可以用L-炔丙基甘氨酸(Pra)和L-4-叠氮基-2-氨基丁酸(Abu(N3))残基替代两个相对的苏氨酸残基,或者对于二硫化物形成可以用两个半胱氨酸残基替代两个相对的苏氨酸残基。可以有益地选择靠近β体的开口端的两个苏氨酸残基以形成环状结构。可以测试若干苏氨酸对以鉴定对拟合的β体结构影响最小的对。可替代地,环化可以在上述简并β体的阶段实现。还可以评估向β体添加延长探针的可能性。可能有益的是,添加延长探针以连接β体与如“缀合部分”部分中所述的另外的部分以及探针、肽或固体支持物。例如,用残基如甘氨酸、丙氨酸和/或丝氨酸延长β体可以有益于β体的功能。用残基如精氨酸和/或赖氨酸延长β体可以有益于改善β体的溶解性。
在β体与缀合部分连接的本发明的实施方案中,β体可以如上所述合成并配备了含有合适的点击配偶体的额外氨基酸构建块,并且在纯化时所述额外氨基酸构建块可以是连接至适当的配偶体以供点击反应的部分。所述部分可以是(编码的)生物相容性树脂或另一个表面。点击配偶体可以例如是四嗪、醛、氨氧基基团、叠氮化物或炔烃。
可替代地,可以使用涉及编码β体的多肽的核酸的重组方法制备β体。此类方法在本领域中也是公知的,并且可能涉及以下步骤:
·提供包含编码β体的多肽的异源核酸的宿主细胞
·将所述宿主细胞在允许宿主细胞生长的条件下孵育
·任选地从宿主细胞纯化β体
β体也可以在体外例如通过涉及以下步骤的方法来制备:
·提供编码β体的多肽的核酸
·提供能够转录和翻译所述核酸的试剂
·将所述核酸与所述试剂一起孵育。
鉴定β体的方法
如本文所述,本发明涉及β体,其能够特异性地结合目标化合物。鉴于β体的氨基酸Z、B和U实现稳定的β体3维结构,例如以β-发夹或β-片层的形式,氨基酸X可以是任何氨基酸并且确定了β体的特异性。因此,选择氨基酸X以使β体与目标化合物之间能够特异性地结合。目标化合物可以是任何化合物,例如另一种β体、肽、寡糖或蛋白质。
有若干种鉴定结合感兴趣的目标化合物的β体的方法。在目标化合物是蛋白质的本发明的实施方案中,目标化合物可以称为“感兴趣的蛋白质”或POI。
鉴定β体的方法
如本文所述,本发明涉及β体,其能够特异性地结合目标化合物。鉴于β体的氨基酸Z、B和U实现稳定的β体3维结构,例如以β-发夹或β-片层的形式,氨基酸X可以是任何氨基酸并且确定了β体的特异性。因此,选择氨基酸X以使β体与目标化合物之间能够特异性地结合。目标化合物可以是任何化合物,例如另一种β体、肽、寡糖或蛋白质。
有若干种鉴定结合感兴趣的目标化合物的β体的方法。在目标化合物是蛋白质的本发明的实施方案中,目标化合物可以称为“感兴趣的蛋白质”或POI。
如果已知目标化合物的3维结构,则所述方法可以是用于鉴定结构上拟合目标化合物上的位点的β体的基于计算机的方法。例如,可以通过X射线晶体学或NMR确定目标化合物的结构,或者它可以例如在公共数据库如PDB(http://www.rcsb.org/pdb/home/ home.do)或PSILO(http://www.chemcomp.com/PSILO-Protein_Structure_Database_System.htm)中是公开可获得的。
因此,鉴定β体(其中所述β体能够结合目标化合物)的方法可以包括以下步骤
a.在计算机中提供目标化合物的空间结构表示的原子坐标;
b.提供所述空间结构,其中静电VDW表面表示表面拓扑和电荷分布;
c.在计算机中生成根据本发明的多种β体的空间结构表示;
d.在所述计算机中选择与目标化合物的空间结构的至少一部分拟合的β体;
e.提供具有静电VDW表面表示的所述选择的β体的空间结构表示;
f.在所述计算机中利用分子动力学计算来选择具有表面拓扑和电荷之间相互作用二者的最佳互补性的β体
从而鉴定出能够结合所述目标化合物的β体。
所述方法可以借助于任何有用的软件进行,例如使用来自Chemical ComputingGroup的Molecular Operating Environment(例如MOE-ver.2015.10)。用于进行所述方法的软件的另一个例子是RosettaTM。步骤a通常包括将关于目标化合物结构的信息例如以PDB文件的形式加载至计算机。一旦空间结构表示是可用的,就可以通过以下方式对其进行修改:例如通过添加氢原子和/或通过研究结构和纠正任何缺失的部分(例如,如果可能的话,通过同源建模或通过限制动力学)。优选地,建模不会扰乱从结构正确获得的截面。
所述方法的步骤b和c可以如下进行。
一旦空间结构表示是可用的,模型就可以固定在空间中并且在计算机中配备有分子静电表面。
可以使用随机的β体文库来制备β体的空间结构。然而,也可以通过制备参考β体的空间结构来制备β体的空间结构。参考β体可以是任何β体,例如上文“β体”部分中描述的任何β体。例如,它可以是根据该部分中描述的任何通用序列IV、V或VI的β体。为简单起见,参考β体的所有氨基酸X可以设定为相同的氨基酸,并且优选地是缺乏区别很大的化学特征的氨基酸,例如Ala。因此,参考β体可以是一般序列(TX)mPG(XT)n的β体,其中X最初可以是丙氨酸,并且其中高达30%的苏氨酸可以随机地被其他β-支链或链桥接氨基酸替代。
找到了参考β体与目标化合物之间的最佳拟合。这可以手动地和/或通过计算机辅助手段通过在目标化合物的表面上移动和/或旋转参考β体的空间结构表示来进行,以鉴定对于与氨基酸侧链的相互作用所希望的例如在总体形状拟合以及凹槽、凹面和补丁的存在方面有最佳相互作用的位点。
为了进一步改善对目标化合物的亲和力,简并的向内β体(其中苏氨酸紧接在β-2型-转角之前和之后)或向外β体(其中识别残基紧接在β-2型-转角之前和之后)可以被分别选择并导入MOE中以用于裂缝(例如活性位点)或表面识别,其中向内β体和向外β体二者均可以包含D-和/或L-氨基酸或由其组成。
在将目标化合物保持在固定位置中的同时,β体可以有益地浸泡在一滴水中(计算机模拟),它可以在剩余的计算过程中保持在其中,并且很快(0.1fs到10fs)达到273K的温度以使整体结构拟合表面的形状。
可以选择参考β体的最有希望的位置,例如,可以选择1至10个最有希望的位置。确定对于β体的每个氨基酸X的最佳氨基酸X,以获得每个侧链进入选择的结合侧的最佳拟合。在拓扑和静电势两方面优化表面接触。因此,如果参考β体的所有氨基酸X都是丙氨酸,则确定了丙氨酸侧链的最佳替代。最可能改善接触的残基替代通常使用与骨架的N或CO成180°的α-β键的扭转角来进行。仅在极少数情况下或使用β-支链残基时,选择使用60°,-60°。替代后进行50ps MD计算,以评价亲和力或拟合是否得到改善。
在此过程中,可以通过退火使用分子动力学进行多轮拟合。通常,在1至20轮的范围内如在1至10轮的范围内进行以找到最佳拟合。在每一轮中可以评估相互作用,并鉴定可显示良好接触和静电势匹配但可防止其他残基到达蛋白质表面的残基。使用分子动力学通过退火的拟合可以在任何有用的温度下通常在450-300K范围内的温度下进行,持续0.1fs至10ns范围内的时间。可以用8-10层添加的水层进行拟合,并且可以进行拟合以考虑氨基酸侧链取向、H-键网络、疏水性相互作用、电荷之间相互作用的累加效应。
一旦设计了有用的β体的粗略模型,就可以从固定中释放与β体直接接触的目标化合物的残基。因此,当目标化合物是蛋白质时,POI中与β体直接接触的氨基酸可以从固定中释放,而POI结构的其余部分可以保持固定。可以进行氨基酸X的另外的交换以改善相互作用。
一旦已经设计了有用的β体,可以通过分子动力学通过在450-300K范围内的温度下退火持续1-2ns范围内的时间来测试相互作用。选择在这些条件下与目标化合物显示稳定相互作用的β体。
所述方法还可以包括优化β体的步骤。优化可以例如包括通过用另一个氨基酸例如Ala替代每个氨基酸(例如每个氨基酸X)来扫描β体,从而获得一组潜在优化的β体。优化还可以通过用若干其他的氨基酸替代一个氨基酸例如氨基酸X来扫描β体,从而获得一组潜在优化的β体。然后可以测试潜在优化的β体的改善的性质,例如具有较低的退火温度。可以使用如上所述的计算机模型进行这种测试,或者可以在实验室中进行测试。
在不存在目标晶体结构的情况下,测试β体可以合成为文库或在具有识别残基的变异的噬菌体展示文库中表达,然后针对目标蛋白质或其他生物表面进行筛选。可以有利地使用一珠粒一化合物(one-bead one-compound)合成文库,例如通过***混合方法生成的那些文库,其中保持了结构转角残基和苏氨酸。噬菌体展示文库能以通常的方式针对目标蛋白质进行淘选,以生成通过DNA测序破译的高亲和力配体。
一旦已经设计有用的β体,就可以如上文“制备β体的方法”部分中所述来产生它并进行测试。因此,用于鉴定的方法可以进一步包括以下步骤
d.提供步骤c中鉴定的空间结构的β体。
e.提供目标化合物
f.确定所述β体是否能够结合所述目标化合物
g.选择能够结合所述目标化合物的β体。
也可以通过从推定的β体文库中选择来鉴定β体。因此,用于鉴定能够结合目标化合物的β体的方法可以包括以下步骤
·提供目标化合物
·提供包含多个测试β体例如上文“β体”部分中描述的任何β体的文库
·确定所述测试β体是否能够结合所述目标化合物
·选择能够结合所述目标化合物的β体。
从而鉴定出能够结合所述目标化合物的β体。
为了便于处理文库,可以将β体固定在固体支持物上。所述固体支持物可以是任何有用的固体支持物,包括例如聚苯乙烯树脂、聚酰胺树脂、PEG混合聚苯乙烯树脂或PEG基树脂。在一个实施方案中,测试β体以某种方式与固体支持物连接,所述方式使得每种类型的β体在空间上与其他类型的β体分离。例如,β体可以固定在固体支持物上的离散点、单独的孔或容器中或树脂珠粒上。
在一个实施方案中,β体固定在树脂珠粒例如树脂珠粒上,可用于β体在珠粒上的合成。因此,树脂珠粒可以是包含聚乙二醇的树脂如PEGA(聚乙二醇丙烯酰胺共聚物;Meldal M.,1992,Tetrahedron Lett.,33:3077-80)、POEPOP(聚氧乙烯-聚氧丙烯;Renil等人,1996,Tetrahedron Lett.,37:6185-88)或SPOCC(超渗透有机组合化学;Rademann等人,1999,J.Am.Chem.Soc.,121:5459-66)。这些树脂以不同的孔径可用。
在本发明的一个实施方案中,树脂珠粒选自和包含聚乙二醇(PEG)的树脂珠粒。例如,包含聚乙二醇的树脂珠粒可以选自聚乙二醇丙烯酰胺共聚物(PEGA)或聚氧乙烯-聚氧丙烯(POEPOP)、超渗透有机组合化学(SPOCC)、POEPS和
所述文库可以是一种珠粒一种β体文库,其中每种珠粒仅与相同序列的β体连接。可以根据Christensen等人,2003,Lam等人,1976或Lam等人,1991中概述的原理制备一珠粒一化合物文库。简而言之,可以通过***/混合方法来制备短文库,包括以下步骤:
1.提供若干树脂珠粒池
2.将一个氨基酸附接至每个树脂珠粒池的树脂珠粒上,例如通过如上文“制备β体的方法”部分中所述的SPPS,其中不同的氨基酸可以附接至不同池的树脂珠粒
3.混合所述池,从而获得单一池
4.***所述池以获取新池
5.重复步骤2至4。
可以将文库与标记的目标化合物一起孵育,并且可以测定文库珠粒的荧光强度并将其用于选择具有所需特征的β体。这些可以从树脂中释放并且例如通过MS-MS测序解码,或者有利地通过微粒矩阵解码进行解码,这在修饰的和/或非蛋白原性氨基酸残基以及环状肽的情况下是有益的。可以重新合成鉴定的活性β体,并且可以测量结合以确认结构活性关系。
在本发明的一个实施方案中,鉴定β体的方法包括以下步骤:
·提供与可检测标记连接的目标化合物
·提供例如如上所述制备的一种珠粒一种β体文库,
·将所述目标化合物与所述文库一起孵育,
·鉴定与可检测标记缔合的珠粒,
·确定与所述鉴定的珠粒连接的β体的结构。
β体结合目标化合物
如上所述,本发明的β体优选能够以高亲和力和/或特异性结合目标化合物。
因此,β体可能能够以最多10-6M或更小,如10-7M或更小,如10-8M或更小,例如10-9M或更小,如10-10M或甚至10-11M或甚至更小的Kd结合其目标化合物。
一旦β体结合目标化合物例如已经鉴定出的蛋白质,可以通过用其他类似的氨基酸取代所述β体中的氨基酸X、Z、B或U实验式地改善对所述β体的亲和力。这可以通过并行或集中的组合合成来实现,例如在列的阵列中或通过表面上的点合成。
在本公开文本的一个实施方案中,β体包含选自SEQ ID NO:1至SEQ ID NO:61的氨基酸序列或由其组成。
在本公开文本的一个实施方案中,β体包含选自SEQ ID NO:1至SEQ ID NO:3的氨基酸序列或由其组成,并结合绿色荧光蛋白(GFP)。
在本公开文本的一个实施方案中,β体包含选自SEQ ID NO:5至SEQ ID NO:13的氨基酸序列或由其组成,并结合白细胞介素1(IL1)。
在本公开文本的一个实施方案中,β体包含选自SEQ ID NO:14和SEQ ID NO:15的氨基酸序列或由其组成,并结合白细胞介素2(IL2)。
在本公开文本的一个实施方案中,β体包含选自SEQ ID NO:16至SEQ ID NO:19的氨基酸序列或由其组成,并结合白细胞介素6(IL6)。
在本公开文本的一个实施方案中,β体包含选自SEQ ID NO:20和SEQ ID NO:21的氨基酸序列或由其组成,并结合白细胞介素10(IL10)。
在本公开文本的一个实施方案中,β体包含选自SEQ ID NO:22和SEQ ID NO:23的氨基酸序列或由其组成,并结合白细胞介素12(IL12)。
在本公开文本的一个实施方案中,β体包含选自SEQ ID NO:24和SEQ ID NO:25的氨基酸序列或由其组成,并结合白细胞介素18(IL18)。
在本公开文本的一个实施方案中,β体包含选自SEQ ID NO:26至SEQ ID NO:27的氨基酸序列或由其组成,并结合肿瘤坏死因子α(TNFα)。
在本公开文本的一个实施方案中,β体包含选自SEQ ID NO:28至SEQ ID NO:29的氨基酸序列或由其组成,并且结合来自艰难梭菌(Clostridium difficile)的毒素A。
在本公开文本的一个实施方案中,β体包含氨基酸序列SEQ ID NO:30或由其组成,并结合肉毒杆菌毒素(BTX)。
在本公开文本的一个实施方案中,β体包含氨基酸序列SEQ ID NO:31或由其组成,并结合蓖麻毒素。
在本公开文本的一个实施方案中,β体包含选自SEQ ID NO:32至SEQ ID NO:45的氨基酸序列或由其组成,并结合桥尾蛋白。
在本公开文本的一个实施方案中,β体包含选自SEQ ID NO:32和SEQ ID NO:33的氨基酸序列或由其组成,并在桥尾蛋白的蛋白质之间的界面处结合。
在本公开文本的一个实施方案中,β体包含选自SEQ ID NO:34、SEQ ID NO:41、SEQID NO:42和SEQ ID NO:43的氨基酸序列或由其组成,并结合桥尾蛋白的肽结合位点。
在本公开文本的一个实施方案中,β体包含选自SEQ ID NO:35和SEQ ID NO:36的氨基酸序列或由其组成,并在桥尾蛋白的游离位点处结合。
在本公开文本的一个实施方案中,β体包含选自SEQ ID NO:37至SEQ ID NO:40的氨基酸序列或由其组成,并结合桥尾蛋白的钼结合位点。
在本公开文本的一个实施方案中,β体包含选自SEQ ID NO:46和SEQ ID NO:47的氨基酸序列或由其组成,并结合枯草杆菌蛋白酶。
在本公开文本的一个实施方案中,β体包含选自SEQ ID NO:48至SEQ ID NO:52的氨基酸序列或由其组成,并结合木瓜蛋白酶。
检测方法
在一个实施方案中,本发明涉及用于检测样品中目标化合物的存在的方法,所述方法包括以下步骤:
a.提供样品
b.提供β体,例如上文“β体”部分中描述的任何β体,其中所述β体能够结合所述目标化合物
c.将所述样品与所述β体一起孵育
d.检测与所述样品结合的β体
β体可以固定在固体支持物例如上文“鉴定β体”部分中描述的任何固体支持物上。
在一个实施方案中,本发明涉及用于检测样品中目标化合物的存在的方法,所述方法包括
a.提供样品
b.提供至少两种不同的β体,例如上文“β体”部分中描述的任何β体,其中所述β体均能够结合所述目标化合物
c.将所述样品与所述β体一起孵育
d.检测与所述样品结合的β体
优选地,所述β体能够结合所述目标化合物上的不同位点。所述β体中的一种可以固定在固体支持物上,而另一种β体可以与可检测的标记连接。检测与所述样品结合的β体的步骤可涉及检测与固体支持物缔合的可检测标记。
在一个实施方案中,本发明涉及用于检测样品中多种目标化合物的存在的方法,所述方法包括对多种目标化合物中的每一种进行上述方法。
识别每种目标化合物的β体中的一种可以固定在单独的固体支持物上,并且识别每种目标化合物的另一种β体可以与不同的可检测标记连接。
用于多种目标化合物中的每一种的方法可以按任意顺序来顺序地、部分顺序地进行,或者它们可以同时进行。
因此,本发明的b-体可用于例如多路化诊断。固定化β体可以作为目标化合物或POI的诱捕配偶体直接用于夹心测定中。
在本公开文本的一个实施方案中,目标化合物是绿色荧光蛋白(GFP),并且它被包含选自SEQ ID NO:1至SEQ ID NO:3的氨基酸序列或由其组成的β体识别。
在本公开文本的一个实施方案中,目标化合物是白细胞介素1(IL1),并且它被包含选自SEQ ID NO:5至SEQ ID NO:13的氨基酸序列或由其组成的β体识别。
在本公开文本的一个实施方案中,目标化合物是白细胞介素2(IL2),并且它被包含选自SEQ ID NO:14和SEQ ID NO:15的氨基酸序列或由其组成的β体识别。
在本公开文本的一个实施方案中,目标化合物是白细胞介素6(IL6),并且它被包含选自SEQ ID NO:16至SEQ ID NO:19的氨基酸序列或由其组成的β体识别。
在本公开文本的一个实施方案中,目标化合物是白细胞介素10(IL10),并且它被包含选自SEQ ID NO:20和SEQ ID NO:21的氨基酸序列或由其组成的β体识别。
在本公开文本的一个实施方案中,目标化合物是白细胞介素12(IL12),并且它被包含选自SEQ ID NO:22和SEQ ID NO:23的氨基酸序列或由其组成的β体识别。
在本公开文本的一个实施方案中,目标化合物是白细胞介素18(IL18),并且它被包含选自SEQ ID NO:24和SEQ ID NO:25的氨基酸序列或由其组成的β体识别。
在本公开文本的一个实施方案中,目标化合物是肿瘤坏死因子α(TNFα),并且它被包含选自SEQ ID NO:26和SEQ ID NO:27的氨基酸序列或由其组成的β体识别。
在本公开文本的一个实施方案中,目标化合物是来自艰难梭菌的毒素A,并且它被包含选自SEQ ID NO:28和SEQ ID NO:29的氨基酸序列或由其组成的β体识别。
在本公开文本的一个实施方案中,目标化合物是肉毒杆菌毒素(BTX),并且它被氨基酸序列SEQ ID NO:30的β体识别。
在本公开文本的一个实施方案中,目标化合物是蓖麻毒素,并且它被氨基酸序列SEQ ID NO:31的β体识别。
在本公开文本的一个实施方案中,目标化合物是桥尾蛋白,它被包含选自SEQ IDNO:32至SEQ ID NO:45的氨基酸序列或由其组成的β体识别。
在本公开文本的一个实施方案中,目标化合物是枯草杆菌蛋白酶,并且它被包含选自SEQ ID NO:46和SEQ ID NO:47的氨基酸序列或由其组成的β体识别。
在本公开文本的一个实施方案中,目标化合物是木瓜蛋白酶,并且它被包含选自SEQ ID NO:38至SEQ ID NO:52的氨基酸序列或由其组成的β体识别。
诊断方法
在一个实施方案中,本发明涉及用于诊断临床病症的方法,其中所述临床病症与一种或多种目标化合物的存在或不存在有关。此类方法可以包括以下步骤
a.提供来自具有获得所述临床病症风险的个体的样品
b.进行“检测方法”部分中描述的检测一种或多种目标化合物的方法
c.其中所述一种或多种目标化合物的存在或不存在指示患有所述临床病症的所述个体。
在一个实施方案中,本发明涉及使用固定在表面上、多孔材料上或凝胶基质中的若干不同β体进行的多路化诊断的方法。所述材料可以例如全部是平面孔或珠粒的形式。
治疗方法
在一个实施方案中,本发明涉及用于治疗临床病症的方法的β体,其中所述临床病症的特征在于目标化合物的表达,并且其中所述β体能够结合所述目标化合物。β体可以是上文“β体”部分中描述的任何β体。
目标化合物可以是多肽或蛋白质。目标化合物也可以是多糖、寡糖、多肽或一种或多种蛋白质。因此,β体可以例如桥接复合物中的两种蛋白质。
在一个实施方案中,β体可以被设计成抑制蛋白质之间相互作用,从而抑制通过所述相互作用介导的生物学功能。例如,本公开文本的β体可以抑制白细胞介素例如IL1、IL2、IL6、IL10、IL12或IL18的生物学功能。本公开文本的β体也可以抑制TNFα的生物学功能。本公开文本的β体也可以抑制桥尾蛋白、枯草杆菌蛋白酶或木瓜蛋白酶的生物学功能。因此,β体可用于治疗特征在于增加或不良的任何上述功能的临床病症,特别是免疫疾病的方法中。
在一个实施方案中,β体用于中和毒液的毒性作用的方法中。例如,毒液可以来自艰难梭菌的毒素A、蓖麻毒素或肉毒杆菌毒素(BTX)。其他毒液也可以通过本公开文本的β体靶向。
在一个实施方案中,β体用于调节免疫应答的方法中。
在一个实施方案中,β体用于调节癌细胞的细胞凋亡的方法中。因此,β体可用于治疗癌症的方法中。
在一个实施方案中,β体用于调节激素之间受体反应的方法中。
β体的二聚体
本发明还提供了β体的二聚体,其可以是上文“β体”部分中描述的任何β体。所述二聚体可以包含第一β体和第二β体,其中第一β体和第二β体能够彼此结合。
在一个实施方案中,二聚体是包含第一β体和第二β体的异二聚体,其中所述第一β体不同于第二β体,并且其中所述第一β体和第二β体能够彼此结合。
在一个实施方案中,第一β体的至少2个氨基酸X带正电荷,并且第二β体的大约相同数量的氨基酸X带负电荷。
在一个实施方案中,第一β体的至少2个氨基酸X是疏水性氨基酸残基,并且第二β体的大约相同数目的氨基酸X是疏水性氨基酸残基。
在一个实施方案中,二聚体是包含两种相同β体的同二聚体,其中所述β体能够与其自身结合。
在一个实施方案中,所述β体的至少70%、优选至少90%的氨基酸X是芳香族或疏水性氨基酸。
在一个实施方案中,所述β体的至少70%、优选至少90%的氨基酸X是酪氨酸残基。
在一个实施方案中,本发明涉及二聚体,其包含与第一β体共价连接的第一部分和与第二β体连接的第二部分,其中第一β体和第二β体能够彼此结合。因此,所述二聚体的第一β体和第二β体可以是以上该部分中描述的任何二聚体。
在一个实施方案中,所述第一和/或第二部分是一种或多种蛋白质。
在一个实施方案中,第一和/或第二部分是下文“缀合部分”部分中描述的任何缀合部分。
在一个实施方案中,所述第一部分和第二部分是彼此不同的。
在一个实施方案中,所述第一β体和所述第二β体具有选自SEQ ID NO:56、SEQ IDNO:57、SEQ ID NO:58、SEQ ID NO:59、SEQ ID NO:60的序列。
缀合部分
本发明还涉及β体,例如上文β体部分中描述的任何β体,其中所述β体与缀合部分共价连接。
缀合部分可以是任何部分,例如它可以选自可检测标记(如放射性标记)、抗体的抗原、生物素、荧光标记、发光标记或有色标记。
缀合部分还可以选自生物活性化合物,如碳水化合物、多肽、蛋白质、细胞毒性化合物、酶抑制剂、酶底物、膜结合分子或受体配体。
项目
1.一种“β体”,其中所述β体是化合物,其包含通过一个或多个β-转角肽序列连接的至少两个β-链肽序列或由其组成,其中所述β-链肽序列以交替的正向和反向β-链肽序列的反平行排列进行组织,其中
每个正向β-链肽序列单独地具有以下序列
Xr(ZX)m
并且每个反向β-链肽序列单独地具有以下序列
(XZ)nXr
其中
每个Z单独地是Thr、极性β-支链氨基酸、促进β-链结构的非蛋白原性α-支链氨基酸、或链桥接氨基酸,除了每个β-链序列中最多两个Z可以是非上述氨基酸之一的氨基酸;
每个X单独地是任何氨基酸、β-氨基酸或γ-氨基酸;并且
每个m和n单独地是3至12范围内的整数;并且
每个r是0至5范围内的整数;并且
每个β-转角肽序列单独地具有以下序列
Xq1BUXq2
其中
每个X单独地是任何氨基酸;
每个U单独地是式的氨基酸,其中Ra和Rb单独地选自-H和C1-6-烷基,其中Ra和Rb可以连接以形成环状结构;
B选自Pro、取代的Pro和哌啶酸;
每个q单独地是0至5范围内的整数,其中q1-q2是-4、-2、0、2或4;并且
其中所述β体是线性的或环状的。
2.根据项目1的β体,其中所述β体是线性的。
3.根据前述项目中任一项的β体,其中所述化合物包含通过β-转角肽序列连接的在2至10个范围内的β-链肽序列。
4.根据前述项目中任一项的β体,其中所述化合物包含通过β-转角肽序列连接的在2至4个范围内的β-链肽序列。
5.根据前述项目中任一项的β体,其中所述化合物具有以下结构:
正向β-链序列-
β-转角肽序列-
反向β-链序列,
其中所述正向β-链序列和所述反向β-链序列被排列为反平行β-链。
6.根据项目1至4中任一项的β体,其中所述化合物包含由以下结构组成的多肽:
正向β-链序列-
β-转角肽序列-
反向β-链序列-
β-转角肽序列-
正向β-链序列
其中正向β-链序列和反向β-链序列被排列为反平行β-链。
7.根据项目1至4中任一项的β体,其中所述化合物包含由以下结构组成的多肽:
正向β-链序列-
β-转角肽序列-
反向β-链序列-
β-转角肽序列-
正向β-链序列-
β-转角肽序列-
正向β-链序列。
8.根据前述项目中任一项的β体,其中每个β-链肽序列内的至少70%的Z是Thr。
9.根据前述项目中任一项的β体,其中每个β-链肽序列内的至少90%的Z是Thr。
10.根据前述项目中任一项的β体,其中至少一个正向β-链序列具有以下序列
Xr(TX)m
其中
T是Thr;
每个X单独地是任何氨基酸;并且
每个m单独地是3至12范围内的整数;并且
r是0至5范围内的整数。
11.根据前述项目中任一项的β体,其中至少一个反向β-链序列具有以下序列
(XT)nXr
其中
每个X单独地是任何氨基酸;并且
每个n单独地是3至12范围内的整数;并且
r是0至5范围内的整数。
12.根据前述项目中任一项的β体,其中至少一个β-转角肽序列具有以下序列
XqPGXq
其中
每个X单独地是任何氨基酸;并且
每个q单独地是0至3范围内的整数。
13.根据前述项目中任一项的β体,其中一个或多个q是0至1范围内的一个或多个整数。
14.根据前述项目中任一项的β体,其中在每个β-转角内q1-q2为0。
15.根据前述项目中任一项的β体,其中q1和q2单独地是0至3范围内的整数。
16.根据前述项目中任一项的β体,其中至少一个或所有β-转角肽序列具有以下序列中的一个
XPGX;或
PGX;或
PG
其中
每个X单独地是任何氨基酸。
17.根据项目1的β体,其中所述化合物包含具有通用结构的多肽
(TX)mXqPGXq(XT)n,
其中
每个X单独地是任何氨基酸、β-氨基酸或γ-氨基酸;
m和n单独地是3至12范围内的整数;并且q单独地是0至3范围内的整数。
18.根据项目1的β体,其中所述化合物包含具有通用结构的多肽
(TX)mPG(XT)n,
其中
每个X单独地是任何氨基酸、β-氨基酸或γ-氨基酸;并且
m和n单独地是3至12范围内的整数。
19.根据项目1的β体,其中所述化合物包含具有通用结构的多肽
(TX)mPG(XT)nXPGX(TX)m
其中
每个X单独地是任何氨基酸、β-氨基酸或γ-氨基酸;并且
每个m和n单独地是3至12范围内的整数。
20.根据项目1的β体,其中所述化合物包含具有通用结构的多肽
(TX)mPG(XT)nXPGX(TX)mPG(XT)n
其中
每个X单独地是任何氨基酸、β-氨基酸或γ-氨基酸;并且
每个m和n单独地是3至12范围内的整数。
21.根据项目1的β体,其中所述化合物包含具有通用序列XIX的多肽:
Xr(ZX)mXqPGXq(XZ)nXr,
其中
每个X单独地是任何氨基酸、β-氨基酸或γ-氨基酸;并且
每个r单独地是0至5范围内的整数;并且
每个m和n单独地是3至12范围内的整数;并且
每个Z单独地是Thr、极性β-支链氨基酸、促进β-链结构的非蛋白原性α-支链氨基酸、或链桥接氨基酸,优选条件是除了最多2个之外的所有Z都是Thr;
并且每个q单独地是0至3范围内的整数。
22.根据项目1的β体,其中所述化合物包含具有通用序列XVI的多肽:
Xr(ZX)mPG(XZ)nXr,
其中
每个X单独地是任何氨基酸、β-氨基酸或γ-氨基酸;并且
每个r单独地是0至5范围内的整数;并且
每个m和n单独地是3至12范围内的整数;并且
每个Z单独地是Thr、极性β-支链氨基酸、促进β-链结构的非蛋白原性α-支链氨基酸、或链桥接氨基酸,优选条件是除了最多2个之外的所有Z都是Thr。
23.根据项目1的β体,其中所述化合物包含具有通用序列XXI的多肽:
Xr(ZX)mXqPGXq(XZ)nXXqPGXqX(ZX)mXr
其中
每个X单独地是任何氨基酸、β-氨基酸或γ-氨基酸;并且
每个r单独地是0至5范围内的整数;并且
每个m和n单独地是3至12范围内的整数;并且
每个Z单独地是Thr、极性β-支链氨基酸、促进β-链结构的非蛋白原性α-支链氨基酸、或链桥接氨基酸,优选条件是除了最多2个之外的所有Z都是Thr;并且
并且每个q单独地是0至3范围内的整数。
24.根据项目1的β体,其中所述化合物包含具有通用序列XVII的多肽:
Xr(ZX)mPG(XZ)nXPGX(ZX)mXr
其中
每个X单独地是任何氨基酸、β-氨基酸或γ-氨基酸;并且
每个r单独地是0至5范围内的整数;并且
每个m和n单独地是3至12范围内的整数;并且
每个Z单独地是Thr、极性β-支链氨基酸、促进β-链结构的非蛋白原性α-支链氨基酸、或链桥接氨基酸,优选条件是除了最多2个之外的所有Z都是Thr。
25.根据项目1的β体,其中所述化合物包含具有通用序列XXIII的多肽:
Xr(ZX)mXqPGXq(XZ)nXXqPGXqX(ZX)mXqPGXq(XZ)nXr
其中
每个X单独地是任何氨基酸、β-氨基酸或γ-氨基酸;并且
每个r单独地是0至5范围内的整数;并且
每个m和n单独地是3至12范围内的整数;并且
每个Z单独地是Thr、极性β-支链氨基酸、促进β-链结构的非蛋白原性α-支链氨基酸、或链桥接氨基酸,优选条件是除了最多2个之外的所有Z都是Thr;并且
并且每个q单独地是0至3范围内的整数。
26.根据项目1的β体,其中所述化合物包含具有通用序列XVIII的多肽:
Xr(ZX)mPG(XZ)nXPGX(ZX)mPG(XZ)nXr
其中
每个X单独地是任何氨基酸、β-氨基酸或γ-氨基酸;并且
每个r单独地是0至5范围内的整数;并且
每个m和n单独地是3至12范围内的整数;并且
每个Z单独地是Thr、极性β-支链氨基酸、促进β-链结构的非蛋白原性α-支链氨基酸、或链桥接氨基酸,优选条件是除了最多2个之外的所有Z都是Thr。
27.根据前述项目中任一项的β体,其中一个或多个m是3至7范围内的整数。
28.根据前述项目中任一项的β体,其中一个或多个n是3至5范围内的整数。
29.根据前述项目中任一项的β体,其中一个或多个优选所有氨基酸X具有通用结构
30.根据前述项目中任一项的β体,其中一个或多个氨基酸X选自式-NH-CHR-CO的取代的甘氨酸的组,其中R可以选自线性C1-C20-烷基、支链C1-C20-烷基、芳基和取代的烷基。
31.根据前述项目中任一项的β体,其中一个或多个氨基酸X选自式-NH-CR1R2-CO-的双取代的甘氨酸的组,其中R1和R2单独地选自线性C1-C20-烷基、支链C1-C20-烷基、芳基和取代的烷基。
32.根据前述项目中任一项的β体,其中一个或多个,优选所有氨基酸X选自蛋白原性氨基酸和非蛋白原性氨基酸,其中所述非蛋白原性氨基酸选自α-氨基-正丁酸、正缬氨酸、正亮氨酸、别异亮氨酸、叔亮氨酸、α-氨基-正庚酸、α,β-二氨基丙酸、α,γ-二氨基丁酸、鸟氨酸、别苏氨酸、同型半胱氨酸、高丝氨酸、α-氨基异丁酸、异缬氨酸、肌氨酸、高苯丙氨酸、炔丙基甘氨酸和4-叠氮基-2-氨基丁酸。
33.根据前述项目中任一项的β体,其中所述β体的至少一些氨基酸残基是L-氨基酸。
34.根据前述项目中任一项的β体,其中所述β体的所有氨基酸残基都是L-氨基酸。
35.根据前述项目中任一项的β体,其中所述β体的所有氨基酸残基都是D-氨基酸。
36.根据前述项目中任一项的β体,其中至少70%,如至少80%,例如至少90%,如所有X是标准氨基酸。
37.根据前述项目中任一项的β体,其中最多一个氨基Z,如没有一个氨基酸Z不是Thr、极性β-支链氨基酸、促进β-链结构的非蛋白原性α-支链氨基酸、或链桥接氨基酸。
38.根据前述项目中任一个的β体,其中一个或多个氨基酸Z是选自以下项的β-支链氨基酸:异亮氨酸、苏氨酸、别苏氨酸、别异亮氨酸、缬氨酸、2-氨基异丁酸、2-氨基-3,3-二甲基丁酸、炔丙基甘氨酸和4-叠氮基-2-氨基丁酸。
39.根据前述项目中任一项的β体,其中一个或多个氨基酸Z是选自以下项的非蛋白原性α-支链氨基:α-氨基异丁酸、二乙基甘氨酸、二丙基甘氨酸、二苯基甘氨酸、1-氨基环丁烷-1-甲酸、1-氨基环戊烷-1-甲酸、1-氨基环己烷-1-甲酸和1-氨基环庚烷-1-甲酸。
40.根据前述项目中任一项的β体,其中一个或多个氨基酸Z是选自以下项的链桥接氨基酸:半胱氨酸、天冬酰胺、苏氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、β-氨基丙氨酸、γ-氨基-α-氨基丁酸、鸟氨酸、赖氨酸、炔丙基甘氨酸、4-叠氮基-2-氨基丁酸、被炔烃取代的氨基酸、被叠氮化物取代的氨基酸以及适于通过还原胺化桥接的氨基酸。
41.根据前述项目中任一项的β体,其中每个r单独地是0至3范围内的整数,优选每个r为0。
42.根据前述项目中任一项的β体,其中所述化合物能够以最多10-6M,例如10-7M或更小,如10-8M或更小,如10-9M或更小,例如10-10M或更小,或甚至10-11M或甚至更小的Kd结合目标化合物。
43.根据前述项目中任一项的β体,其中所述β体包含选自SEQ ID NO:1至SEQ IDNO:61的氨基酸序列或由其组成。
44.根据项目1至38中任一项的β体,其中所述β体包含选自SEQ ID NO:1至SEQ IDNO:3的氨基酸序列或由其组成,并且其中所述目标化合物是绿色荧光蛋白(GFP)。
45.根据项目1至42中任一项的β体,其中所述β体包含选自SEQ ID NO:5至SEQ IDNO:13的氨基酸序列或由其组成,并且其中所述目标化合物是白细胞介素1(IL1)。
46.根据项目1至42中任一项的β体,其中所述β体包含选自SEQ ID NO:14和SEQ IDNO:15的氨基酸序列或由其组成,并且其中所述目标化合物是白细胞介素2(IL2)。
47.根据项目1至42中任一项的β体,其中所述β体包含选自SEQ ID NO:16至SEQ IDNO:19的氨基酸序列或由其组成,并且其中所述目标化合物是白细胞介素6(IL6)。
48.根据项目1至42中任一项的β体,其中所述β体包含选自SEQ ID NO:20和SEQ IDNO:21的氨基酸序列或由其组成,并且其中所述目标化合物是白细胞介素10(IL10)。
49.根据项目1至42中任一项的β体,其中所述β体包含选自SEQ ID NO:22和SEQ IDNO:23的氨基酸序列或由其组成,并且其中所述目标化合物是白细胞介素12(IL12)。
50.根据项目1至42中任一项的β体,其中所述β体包含选自SEQ ID NO:24和SEQ IDNO:25的氨基酸序列或由其组成,并且其中所述目标化合物是白细胞介素18(IL18)。
51.根据项目1至42中任一项的β体,其中所述β体包含选自SEQ ID NO:26至SEQ IDNO:27的氨基酸序列或由其组成,并且其中所述目标化合物是肿瘤坏死因子α(TNFα)。
52.根据项目1至42中任一项的β体,其中所述β体包含选自SEQ ID NO:28至SEQ IDNO:29的氨基酸序列或由其组成,并且其中所述目标化合物是来自艰难梭菌的毒素A。
53.根据项目1至42中任一项的β体,其中所述β体包含氨基酸序列SEQ ID NO:30或由其组成,并且其中所述目标化合物是肉毒杆菌毒素(BTX)。
54.根据项目1至42中任一项的β体,其中所述β体包含氨基酸序列SEQ ID NO:31或由其组成,并且其中所述目标化合物是蓖麻毒素。
55.根据项目1至42中任一项的β体,其中所述β体包含选自SEQ ID NO:32至SEQ IDNO:46的氨基酸序列或由其组成,并且其中所述目标化合物是桥尾蛋白。
56.根据项目1至42中任一项的β体,其中所述β体包含选自SEQ ID NO:47和SEQ IDNO:48的氨基酸序列或由其组成,并且其中所述目标化合物是枯草杆菌蛋白酶。
57.根据项目1至42中任一项的β体,其中所述β体包含选自SEQ ID NO:49至SEQ IDNO:54的氨基酸序列或由其组成,并且其中所述目标化合物是木瓜蛋白酶。
58.根据前述项目中任一项的鉴定β体的方法,其中所述β体能够结合目标化合物,所述方法包括以下步骤:
a.在计算机中提供所述目标化合物的空间结构表示;
b.在所述计算机中生成根据前述权利要求中任一项的多种β体的空间结构表示;
c.在所述计算机中选择与所述目标化合物的空间结构的至少一部分拟合的β体
从而鉴定出能够结合所述目标化合物的β体。
59.根据项目58的方法,其中所述选择的β体在450至200K范围内的温度下稳定地与目标化合物结合,持续在1ps至10s范围内的时间。
60.根据项目58至57中任一项的方法,其中所述方法进一步包括以下步骤
h.提供步骤c中鉴定的空间结构的β体。
i.提供目标化合物
j.确定所述β体是否能够结合所述目标化合物
k.选择能够结合所述目标化合物的β体。
61.一种用于鉴定根据项目1至57中任一项的β体的方法,其中所述β体能够结合目标化合物,所述方法包括以下步骤:
i.提供目标化合物
ii.提供包含根据项目1至57中任一项的多个测试β体的文库
iii.确定所述测试β体是否能够结合所述目标化合物
iv.选择最能够结合所述目标化合物的β体
从而鉴定出能够结合所述目标化合物的β体。
62.根据项目61的方法,其中所述文库包含固定在固体支持物上的β体。
63.根据项目61至62中任一项的方法,其中所述文库是一珠粒一化合物文库,其中每种珠粒与相同序列的β体连接。
64.根据项目61至63中任一项的方法,其中所述方法包括以下步骤
·提供与可检测标记连接的目标化合物
·提供所述一珠粒一化合物文库,
·将所述目标化合物与所述文库一起孵育,
·鉴定与可检测标记缔合的珠粒,
·确定与所述鉴定的珠粒连接的β体的结构。
65.一种用于检测样品中目标化合物的存在的方法,所述方法包括
a.提供样品
b.提供根据项目1至57中任一项的β体,其中所述β体能够结合所述目标化合物
c.将所述样品与所述β体一起孵育
d.检测与所述样品结合的β体
66.根据项目65的方法,其中所述β体固定在固体支持物上。
67.一种用于检测样品中目标化合物的存在的方法,所述方法包括
a.提供样品
b.提供根据项目1至57中任一项的至少两种不同的β体,其中所述β体均能够结合所述目标化合物
c.将所述样品与所述β体一起孵育
d.检测与所述样品结合的β体
68.根据项目67的方法,其中所述β体中的一种固定在固体支持物上,而另一种β体与可检测标记连接。
69.根据项目64的方法,其中检测与所述样品结合的β体的步骤涉及检测与固体支持物缔合的可检测标记。
70.一种用于检测样品中多种目标化合物的存在的方法,所述方法包括对所述多种目标化合物中的每一种进行根据项目65至69中任一项的方法。
71.根据项目70的方法,其中识别每种目标化合物的一种β体固定在单独的固体支持物上,并且识别每种目标化合物的另一种β体与不同的可检测标记连接。
72.根据项目71的方法,其中对于所述多种目标化合物中的每一种的根据项目65至69中任一项的方法同时进行。
73.一种用于检测β体与目标化合物之间相互作用的方法,所述方法包括将多种β体以微阵列形式固定在固体表面上,并使所述微阵列与连接至可检测标记的一种或多种目标化合物接触,从而检测与目标化合物的相互作用。
74.一种用于中和毒液的毒性作用的方法,所述方法包括
a.提供包含毒液的样品
b.提供根据项目1至57中任一项的β体,其中所述β体能够结合所述毒素
c.将所述样品与所述β体一起孵育。
75.一种用于治疗临床病症的方法,其中所述临床病症与毒液的存在有关,所述方法包括以下步骤:
a.提供来自被所述临床病症累及或怀疑被所述临床病症累及的个体
b.进行根据项目74的中和毒素的方法。
76.一种用于诊断临床病症的方法,其中所述临床病症与一种或多种目标化合物的存在或不存在有关,所述方法包括以下步骤
a.提供来自具有获得所述临床病症风险的个体的样品
b.进行根据项目65至72中任一项的检测所述一种或多种目标化合物的方法
c.其中所述一种或多种目标化合物的存在或不存在指示患有所述临床病症的所述个体。
77.根据项目1至57中任一项的β体,其用于治疗临床病症的方法中,其中所述临床病症的特征在于目标化合物的表达,并且其中所述β体能够结合所述目标化合物。
78.根据项目77的β体或根据项目58至71中任一项的方法,其中所述目标化合物是多肽。
79.包含根据项目1至57中任一项的第一β体和第二β体的异二聚体,其中所述第一β体不同于第二β体,并且其中所述第一β体和第二β体能够彼此结合。
80.根据项目79的异二聚体,其中第一β体的至少2个X带正电荷,并且所述第二β体的大约相同量的X带负电荷。
81.根据项目79至80中任一项的异二聚体,其中第一β体的至少2个X是疏水性氨基酸残基,并且第二β体的大约相同量的X是疏水性氨基酸残基。
82.一种包含两种相同β体的同型二聚体,其中所述每种β体是根据项目1至57中任一项,其中所述β体能够与其自身结合。
83.根据项目82的同二聚体,其中所述β体的至少70%、优选至少90%的X是芳香族或疏水性残基。
84.根据项目82至83中任一项的同二聚体,其中所述β体的至少70%、优选至少90%的X是酪氨酸残基。
85.一种包含与第一β体共价连接的第一部分和与第二β体连接的第二部分的二聚体,其中所述第一β体和所述第二β体是根据项目1至57中任一项的β体,并且其中所述第一β体和第二β体能够彼此结合。
86.根据项目85的二聚物,其中所述第一和所述第二β体能够形成根据项目79至81中任一项的异二聚体。
87.根据项目86的二聚体,其中所述第一和所述第二β体能够形成根据项目82至84中任一项的同二聚体。
88.根据项目85至87中任一项的二聚体,其中所述第一和/或所述第二部分是一种或多种蛋白质。
89.根据项目85至88中任一项的二聚体,其中所述第一部分和所述第二部分是彼此不同的。
90.一种或多种β体的用途,其中每种β体是根据项目1至57中任一项,其用于亲和色谱方法中或用作蛋白质的融合配偶体。
91.一种包含根据项目1至57中任一项的β体的化合物,其中所述β体与缀合部分共价连接。
92.根据项目91的化合物,其中所述缀合部分选自可检测标记(如放射性标记)、抗体的抗原、生物素、荧光标记、发光标记或有色标记。
93.根据项目91的化合物,其中所述缀合部分选自生物活性化合物,如多肽、蛋白质、细胞毒性化合物、酶抑制剂、酶底物、膜结合分子或受体配体。
94.根据项目91的化合物,其中所述缀合部分是多肽。
95.根据项目1至57中任一项的β体,根据项目79至89中任一项的异二聚体、同二聚体或二聚体或根据项目91至94中任一项的化合物,其中所述β体被设计成抑制蛋白质之间相互作用,从而抑制通过所述相互作用介导的生物学功能。
96.根据项目1至57中任一项的β体,根据项目79至89中任一项的异二聚体、同二聚体或二聚体或根据项目91至94中任一项的化合物,其中所述β体用于中和毒液的毒性作用的方法中。
97.根据项目1至57中任一项的β体,根据项目79至89中任一项的异二聚体、同二聚体或二聚体或根据项目91至94中任一项的化合物,其中所述β体用于调节免疫应答的方法中。
98.根据项目1至57中任一项的β体,根据项目79至89中任一项的异二聚体、同二聚体或二聚体或根据项目91至94中任一项的化合物,其中所述β体用于调节激素之间受体反应的方法中。
实施例
实施例1
设计针对已知蛋白质结构的β体。
特异性地结合已知蛋白质结构的β体的设计始于在例如PDB(http:// www.rcsb.org/pdb/home/home.do)中搜索感兴趣的蛋白质(POI)。以PDB文件的形式获得蛋白质结构。所有建模均使用来自Chemical Computing Group的Molecular OperatingEnvironment(MOE-2015.10版和力场ETH10或ETH12)进行。加载PDB文件,添加氢原子,并且例如通过同源建模或通过限制动力学(如果可能的话)彻底地研究结构并校正任何缺失的部分。该模型固定在空间中,并配备有分子静电表面。
构建结构(TX)mPG(XT)n的双链β体的空间结构,其中PG构成2型β-转角,侧翼为两个富含苏氨酸的β-链,并且其中X最初是丙氨酸。当需要与POI进行分子相互作用时,高达30%的苏氨酸可以被其他β-支链或链桥接氨基酸随机替代,但通常在蛋白质结合期间链的苏氨酸侧面向溶剂。转角区域也可以被修饰以构成在蛋白质晶体结构中天然存在的β-转角中发现的其他序列或者具有已知诱导β-转角的非天然氨基酸序列的其他序列。
在POI的整个表面上手动地移动富含初始T/A的β体的空间结构并旋转,以鉴定对于与氨基酸侧链相互作用所希望的在总体形状拟合以及凹槽、凹面和补丁的存在方面有最佳相互作用的位点。选择一至三个最有希望的取向的富含T/A的β体用于丙氨酸侧链替代以使每个侧链最佳地拟合至选择的结合侧。在此过程中,通过采用8-10层添加的水层退火(450-300K,步骤0.5fs)使用分子动力学进行多轮拟合,以考虑氨基酸侧链取向、H-键网络、疏水性相互作用、电荷之间相互作用的累加效应。当获得粗略模型时,POI中与β体直接接触的氨基酸从固定中释放,而POI结构的其余部分保持固定。进行了相互作用的改进和侧链的最终调整。在整个优化之后,分别评价POI与β体上两个表面的静电相互作用,以最终获得表面上阳性与阴性补丁和疏水性与疏水性补丁的最大重叠。最重要的是,β体侧链的大小(分子空间)应该允许POI与β体之间的表面的最大不间断重叠,从而提供最佳地排除水分子的蛋白质-β体相互作用互补性。在300K下持续1-2ns的动力学计算过程中,首先使最终的β体-POI-水复合物松弛(大部分POI仍然固定)。
β体的预定的3维结构对于获得的亲和力非常重要。因此,去除POI并将β体浸没在受壁约束的水滴中。分子动力学在300K下持续1-2ns以获得β体的结构稳定性和完整性。如果其由于某种原因不稳定,则程序从上面的任何地方开始循环,直到可以获得结构稳定性,给出足够的稳定性。在该过程中,在β体的苏氨酸侧使用任一约束对,如可点击的酸-炔氨基酸或二硫键通常是有意义的。即使以不太理想的表面拟合为代价,在相互作用中在疏水性补丁处使用β-支链异亮氨酸或缬氨酸也是有帮助的。
表1.设计的β体的列表。测试与目标化合物的结合并实现结合的那些β体用(T)标记。
实施例2
夹心测定
β体可以用于夹心测定,其中两种不同的β体在不同位点结合相同的POI。
对于采用POI的两种β体的夹心测定,重复实施例1中描述的程序用于以上用T/A-β体鉴定的POI上的第二或第三最佳位点,同时确保在两种β体之间将不会发生不需要的特异性相互作用。这是通过确保在水滴中所述对在300K下限制的(维持β体骨架结构)分子动力学过程中两种分子中的表面错配进行的。
实施例3
夹心测定
对于夹心测定,如实施例1和2中所述鉴定的β体通过基于标准Fmoc的固相肽合成在生物相容性PEGA珠粒(例如PEGA1900,其具有允许最大70kDa的蛋白质渗透的孔隙)上合成。PEGA珠粒可从Sigma Aldrich获得。
在夹心测定的实施例中,白细胞介素(IL1、IL2、IL6、IL10、IL12、IL18和TNFα)的晶体结构经历实施例1和2中所述的程序。
IL1模型
对于IL1,如实施例1和2中所述鉴定与IL1的相对侧结合的两种β体,并如下通过固相合成:
A:配体1:(SEQ ID NO:5)ETDTYTETYPGYTSTWTITD---珠粒(合成,去保护并使用,同时仍附接至PEGA1900树脂。从使用的羟甲基苯甲酰胺(HMBA)接头释放一小部分并通过HRMS表征)
B:配体2:罗丹明X---(SEQ ID NO:7)TKTDRVTEPGRTMTFTGT-OH(在HMBA-PEGA800上合成,通过用0.1M NaOH处理释放,通过制备型HPLC纯化,冻干并通过HRMS表征)。
与配体1和配体2结合的IL-1的模型示出在图3A中。
为了证明夹心结合测定,将上述肽A的四种珠粒添加至含有100nM肽B的微量滴定孔中的50μL Milli-Q水中。使用ROX过滤器立方体用ICX73荧光显微镜(Olympus)对孔进行成像。没有检测到背景上的荧光积累(参见图3B)。这表明两种β体之间没有特异性结合相互作用。向其中添加白细胞介素1(50nM)的溶液,并在短时间后观察到珠粒中显著的ROX荧光的积累,这表明IL1与A结合并将B募集到珠粒上。孵育20min后的荧光示出在图3C中。荧光的强度是IL1浓度和相互作用的亲和力的量度。
IL2-模型
对于IL2,如实施例1和2中所述鉴定与IL2的相对侧结合的两种β体,并如下合成:
C:配体3:NTVTNTMTRPGVTETVTQTD(SEQ ID NO:15)通过直接在PEGA1900树脂珠粒上的固相合成来合成。配体经由羟甲基苯甲酰胺(HMBA)接头附接至珠粒。合成配体,将其去保护并使用,同时仍附接至PEGA1900树脂。从使用的羟甲基苯甲酰胺(HMBA)接头释放一小部分并通过HRMS表征
D:配体4:与荧光团罗丹明X连接的TRTLTYTEPGITQTKTEA(SEQ ID NO:14)。(将配体4在HMBA-PEGA800珠粒上合成,并通过用0.1M NaOH处理释放,通过制备型HPLC纯化,冻干并通过HRMS表征。
与配体3和配体4结合的IL-2的模型示出在图1A中。
夹心结合测定如下进行:将具有如上所述制备的配体C的四种珠粒添加至含有100nM肽D的微量滴定孔中的50μL MilliQ水中。使用ROX过滤器立方体用ICX73荧光显微镜(Olympus)对孔进行成像。没有检测到背景上的荧光积累(参见图1B)。这表明两种β体之间没有特异性结合相互作用。
向其中添加白细胞介素2(50nM)的溶液,并在短时间后观察到珠粒中显著的ROX荧光的积累,这表明IL2与C结合并将D募集到珠粒上。荧光的强度是IL2浓度和相互作用的亲和力的量度。孵育3min后得到的结果示出在图1C中,并且孵育20min后得到的结果示出在图1D中。
IL6-模型
对于IL6,如实施例1和2中所述鉴定与IL6的相对侧结合的两种β体,并如下合成:
E:配体5:与PEGA1900-珠粒连接的HTWTDTLTRPGYTVTHTLTL(SEQ ID NO:17)通过直接在PEGA1900树脂珠粒上固相合成来合成。配体经由羟甲基苯甲酰胺(HMBA)接头附接至珠粒。合成配体,将其去保护并使用,同时仍附接至PEGA1900树脂。从使用的羟甲基苯甲酰胺(HMBA)接头释放一小部分并通过HRMS表征
F:配体6:与荧光团罗丹明X连接的TMTDTDTYPGFTDTLTHA(SEQ ID NO:16)。(将配体6在HMBA-PEGA800珠粒上合成,并通过用0.1M NaOH处理释放,通过制备型HPLC纯化,冻干并通过HRMS表征。
与配体5和配体6结合的IL-6的模型示出在图4A中。
夹心结合测定如下进行:将具有如上所述制备的配体E的两种珠粒包含在分开的孔中,并将其添加至含有100nM肽F的微量滴定孔中的50μL MilliQ水中。将混合物孵育数小时。
向所述孔的一个中添加白细胞介素6(20nM)的溶液,并在短时间后,在具有白细胞介素6的孔中观察到珠粒中显著的ROX荧光的积累,且在另一个孔中没有观察到这种积累,这表明IL6与E结合并将F募集至珠粒,而在没有白细胞介素6的情况下不会发生这种情况。用PBS洗涤珠粒两次以改善信噪比。
使用ROX过滤器立方体用ICX73荧光显微镜(Olympus)对孔进行成像。在没有IL6的孔中可以检测到在背景上没有荧光积累(参见图4B和增强的图像4C),而在IL6的存在下观察到强荧光。这表明在两种β体之间没有特异性结合相互作用,而荧光的强度是IL6浓度和相互作用的亲和力的量度。与20nM IL6一起孵育20min后得到的结果呈现在图4D中。
实施例4
从β体的分子文库中选择β体。
通过组合方法选择用于分子相互作用的结合配偶体是用于鉴定针对特定相互作用的高亲和力分子的非常有效的技术。具有较大蛋白质结构的点和位点突变的噬菌体展示文库已广泛用于发现与POI结合的蛋白质。然而,这些是仅通过蛋白质表达可获得的较大分子。本发明可以使用组合合成和筛选β体的固相一珠粒一化合物(OBOC)文库来鉴定对POI具有高亲和力的化合物。
通过基本上如Christensen等人,2003所述的***-混合法在HMBA-PEGA1900树脂上合成K(TX)4PG(XT)4EG的文库,并将其用95%TFA去保护。将POI溶解在pH 7.5的磷酸盐缓冲液中,使用AMC-(CH2)3-CO-OSu(4当量,30min)用氨基甲基香豆素标记,并通过FPLC纯化。HRMS表明POI含有1个AMC基团。将蛋白质以100nM浓度溶解,并将所述文库与10倍稀释(10nM)的该溶液一起孵育2h。使用GFP过滤器立方体在ICX73荧光显微镜下检查文库。使用微量注射器将具有强AMC-荧光的珠粒收集在单独的Eppendorph管中。洗涤珠粒并添加5%三乙胺水溶液。孵育过夜后,将上清液转移至另一个eppendorph管中,并用70%乙腈/水洗涤珠粒。使用speedvacc将合并的溶液浓缩至干两次,并将残余物溶解在50%乙腈/水中。将产物在具有α-氰基-4-羟基肉桂酸基质的MALDI板上点样,并通过MSMS测序在BrukerSolarix ICR-仪器上进行分析,从而提供强结合β体序列,如KTQTYNGTGPGRTGTVTYTEG(SEQID NO:55)、KTYTYNYTGPGRTSTATLTEG(SEQ ID NO:56)和KTGTQNLTGPGRTHTQTATEG(SEQ IDNO:3)。未确定POI上的相互作用位点。
实施例5
该实施例示出了如何鉴定识别线性肽的β体。如以上实施例4中所述,通过组合合成制备根据本发明的21.000.000种β体的***-混合文库。这在没有荧光的100μm珠粒上进行。以类似的方式制备470.000种六肽的第二***-混合文库,不同之处在于该文库在具有附接至一些官能团的荧光标记的较大的400μm珠粒上制备。将两种文库混合,并收集一种大荧光珠粒和一种小无荧光珠粒成对的彼此粘附的珠粒对,并且通过MSMS鉴定这两种肽。肽的再合成和珠粒结合测定显示对相互作用的高特异性和10-8–10-6M的结合常数Kd。
使用β体-肽对(KTGTQNLTGPGRTHTQTATEG(SEQ ID NO:3)和HRMVRG(SEQ ID NO:45))制备EGFP融合蛋白,其含有:histag-EGFP-间隔区-KTGTQNLTGPGRTHTQTATEG(SEQ IDNO:3)。与连接至珠粒的六肽结合的该融合蛋白的模型示出在图2A中。EGFP是增强型绿色荧光蛋白的缩写。
融合蛋白以及EGFP在大肠杆菌中过表达,并使用附接有六肽配偶体HRMVRG(SEQID NO:4)的PEGA固体支持物从细胞裂解物纯化。EGFP-β体融合蛋白与(SEQ ID NO:5)HRMVRG-PEGA1900结合,如通过与珠粒相关的绿色荧光所证明(参见图2B),而EGFP不与之结合(参见图2C)。
为了纯化,将融合蛋白在大肠杆菌中过表达,并将细胞裂解。将细胞裂解物离心,并使上清液通过含有(SEQ ID NO:5)HRMVRG-PEGA1900的亲和柱。将柱用水洗涤,并将蛋白质用pH 6的PBS缓冲液洗脱。将纯化的EGFP-融合蛋白用PBS洗脱,并根据FPLC和MS纯化。
图2D示出纯化过程中获得的各种级分的SDS-PAGE分析。柱4示出洗脱液,而柱1示出粗提取物。融合蛋白的预期大小表示为“GFP-发夹”,而EGFP的预期大小表示为“GFP”。
EGFP的亲和纯化
EGFP在大肠杆菌中表达;将细胞离心并裂解。将未处理(EGFP 150μM)和稀释(EGFP500nM)的裂解物与β体珠粒(β体SEQ ID NO:1;TETKTVTITRPKMTWTFTHTVTG)一起孵育。
图6示出未处理(A)和稀释(B)的裂解物中的EGFP-β体融合复合物。
该实施例示出了β体可如何用于亲和纯化。
实施例6
选择性测定:GFP相对于IL1
将GFP(60nM)与不同的β体珠粒同时孵育,第一种β体珠粒对GFP是特异性的(β体SEQ ID NO:1;TETKTVTITRPKMTWTFTHTVTG)且第二种β体珠粒对IL1是特异性的(β体SEQ IDNO:5)。
图7A示出仅对GFP有特异性的β体珠粒经历结合。
用IL1重复相同的实验。将ROX-IL1(100nM)与不同的β体珠粒同时孵育,第一种β体珠粒对GFP是特异性的(β体SEQ ID NO:1)且第二种β体珠粒对IL1是特异性的(β体SEQ IDNO:5;ETDTYTETYPGYTSTWTITD)。
图7B示出仅对IL1有特异性的β体珠粒经历结合。
实施例7
β体抑制桥尾蛋白
桥尾蛋白是93kDa多功能蛋白,其由3个结构域组成:N末端G结构域、C末端E结构域以及连接T末端与末端结构域的非结构化接头结构域。在细胞中,桥尾蛋白显现形成至少3个亚基的寡聚体。已经设计了几种靶向不同桥尾蛋白位点的β体。
特别地:
a)靶向蛋白质之间界面的两种β体:
Pra-KTKTWTMTGPGGEKTRTLTA-Abu(N3)-G-OH(SEQ ID NO:32)和
Pra-WTNTGTYTIPGVTVTMTETV-Abu(N3)-E(SEQ ID NO:33);
b)靶向肽结合位点的β体:
Pra-TVTGTLYPGTLLGFET-Abu(N3)(SEQ ID NO:34);
TTVTGTLYPGTLLGFETT(SEQ ID NO:41);
CTVTGTLYPGTLLGFETC(SEQ ID NO:42);
TTVTGTLYPGTLLGAATT(SEQ ID NO:43);和
((N3)-TVTGTLYPGTLLGFET-Pra(SEQ ID NO:44);
c)靶向钼结合位点的四个β体:
PraTWTLTHTPGTMEITET-Abu(N3)-OH,倒转,(SEQ ID NO:39),
PraTW(6-NH2)TLTHTPGTMEITET-Abu(N3)-OH,倒转,(SEQ ID NO:40),
Pra-YTYTDTTPGVTRTLTWG-Abu(N3)-OH,正常,(SEQ ID NO:38),和
KTW-Pra-LTITPGTMEI-Abu(N3)-DTV,最佳化非b-hp,(SEQ ID NO:37);
d)游离位点:
HTLTKTITQTWPGKTYTITWTFTW(SEQ ID NO:36)和
Ac-VTWTDTLTFTLPGVTWTITMTITE(SEQ ID NO:35)。
以下β体TTVTGTLYPGTLLGFETT(SEQ ID NO:41)经由丙氨酸扫描进行优化。测试所得的9个β体对桥尾蛋白的甘氨酸受体结合位点(肽结合位点)的亲和力。可以改善原始肽的亲和力,并且发现优化的β体具有以下序列CTVTGTLYPGTLLGFETC(SEQ ID NO:42)和TTVTGTLYPGTLLGAATT(SEQ ID NO:43)。
将β体TTVTGTLYPGTLLGFETT(SEQ ID NO:41)进一步修饰为环状形式:
Abu(N3)-TVTGTLYPGTLLGFET-Pra(SEQ ID NO:44)和Pra-TVTGTLYPGTLLGFET-Abu(N3)(SEQ ID NO:34);
它对桥尾蛋白(肽结合位点)的甘氨酸受体结合位点的亲和力没有变化。
实施例7
异二聚体
可以将β体设计成形成异二聚体的倾向高于形成同二聚体。
设计了以下两种β体:
(1)TYTYTYPGLTRTHT(SEQ ID NO:57)
(2)TTYTYPGDTFTI(SEQ ID NO:58)
(3)TFTFTFPGLTRTHT(SEQ ID NO:59)
(4)TDTRTYTYTVPGRTRTRTWTET(SEQ ID NO:60)和
(5)DTITYTYTGPGRTDTETNTEG(SEQ ID NO:61)。
将荧光探针附接至(1)、(2)和(3)。然后将荧光β体与以下物质一起孵育:
-用NHAc修饰的珠粒;或
-用(1)修饰的珠粒;或
-用(2)修饰的珠粒。
图8示出(1)和(2)可以最佳地结合分别用(2)和(1)修饰的珠粒(异二聚体)(图8D和图8E)。它们还可以与分别用(1)和(2)修饰的高亲和力珠粒结合(同二聚体)(图8C和图8F)。(3)是(2)的修饰形式,酪氨酸残基(Y)被苯丙氨酸残基取代。这种取代导致结合降低7倍,从珠粒-(2)-荧光-(1)的7*10-7的Kd到珠粒-(2)-荧光-(3)的5*10-6的Kd。荧光β体与非特异性NHAc修饰的珠粒的结合很小(图8A和图8B)。
实施例8
β体也可用于中和毒素。为了证明这一点,结合来自艰难梭菌的毒素A、肉毒杆菌毒素和蓖麻毒素的β体是根据以下设计的:
-来自2G7CA:wEHTHTeTNPGNTYTST(SEQ ID NO:29)的艰难梭菌;
-来自结构4JRA.pdb:E-Abu(N3)FTMEQTWTGPGSTKTFTFTH-Pra-G(SEQ ID NO:30)的肉毒杆菌毒素;
-来自结构4Z9K.pdb:LTFTFTVTPGTFTWTGTKPGETYTFTRTE(SEQ ID NO:31)的蓖麻毒素。
靶向来自艰难梭菌的毒素A的β体结合碳水化合物位点,在该碳水化合物位点它取代四糖并导致毒素A的中和。
该实施例示出了β体可如何用于中和毒素。
实施例9
β体也可用于抑制蛋白酶。
选择枯草杆菌蛋白酶和木瓜蛋白酶作为测试蛋白酶,用于使用指向中心的向内(识别)残基和向外取向的β体二者的抑制。
将以下向内取向的β体设计用于来自结构1NDQ.pdb,D-氨基酸的枯草杆菌蛋白酶:
tltmtwtythtpGtitwtytdtttG-OH;SEQ ID NO:47;和
abu(N3)-ltmtwtythtpGtitwtytdtt-pra-G-OH;SEQ ID NO:48;
图YY示出β体-活性位点相互作用的两侧。在裂缝底部拟合非常好。
将以下向内取向的β体设计用于来自结构9PAP.pdb的木瓜蛋白酶。
向内取向的β体给出了在木瓜蛋白酶的结合位点中对两种高台的非常好的拟合,并且应强烈地相互作用。所有D-氨基酸肽:
abu(N3)-qtmtGtltwtpGtqtntltwtf-pra-G(SEQ ID NO:51);和
tqtmtGtltwtpGtqtntltwtftG(SEQ ID NO:50)。
除了上述向内取向的结构外,还设计了用于木瓜蛋白酶的以下向外取向的β体,其包含D-氨基酸(包括4-叠氮基-2-氨基丁酸和炔丙基甘氨酸):
abu(N3)-wtftlpqGtmtn-pra-G;SEQ ID NO:52,靶向高台1;和
abu(N3)-wtvtvtfpGitmtttf-pra-OH;SEQ ID NO:54,靶向高台2。
etltwtgtvtvtfpGitmtttEtmtftf-OH;SEQ ID NO:53,这是上述两种肽的组合,但包含L-Glu,并且靶向两个高台。
使用高浓度的β体,使得蛋白水解活性平衡并实现抑制。如果浓度不够高,则蛋白酶可以裂解β体并使之失活。
参考文献
Christensen,C.,Bruun C., Foged,N.,&Meldal,M.(2003).Solid Phase Combinatorial Library of 1,3-Azole Containing Peptides for theDiscovery of Matrix Metallo Proteinase Inhibitors.QSAR&Combinatorial Science,22(7),754-766.
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序列表
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<120> 结合肽
<130> P4317PC00
<160> 61
<170> PatentIn 3.5版
<210> 1
<211> 23
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(23)
<223> GFP
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20
<210> 2
<211> 23
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 尚未归类的特征
<222> (1)..(1)
<223> x=L-炔丙基甘氨酸
<220>
<221> 尚未归类的特征
<222> (22)..(22)
<223> x=L-4-叠氮基-2-氨基丁酸
<220>
<221> 尚未归类的特征
<222> (23)..(23)
<223> G-OH
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1 5 10 15
Phe Thr His Thr Val Xaa Gly
20
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<211> 21
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(21)
<223> GFP
<400> 3
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20
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<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
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<223> 肽
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1 5
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<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
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<220>
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<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
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<211> 18
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
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<223> 肽
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<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
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<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
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20
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<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(21)
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20
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<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
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<223> 肽
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Thr Trp Thr Glu Thr Tyr Thr Trp Thr Glu Pro Gly Asp Thr Gln Thr
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<211> 18
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(18)
<223> 肽
<400> 12
Thr Trp Thr Lys Thr Gly Thr Ala Pro Gly Leu Thr Val Arg Tyr Thr
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<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(18)
<223> 肽
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Asp Asp
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<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
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<223> 肽
<400> 14
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<220>
<223> 设计的肽
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<213> 人工序列
<220>
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<213> 人工序列
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Thr Leu Thr Leu
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<211> 20
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(20)
<223> X2=L-炔丙基甘氨酸 X19=L-4-叠氮基-2-氨基丁酸
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Gly Xaa Ser Thr Trp Thr Met Thr Asn Pro Gly Trp Thr Lys Thr His
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Thr Leu Xaa Gly
20
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<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
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Thr His Thr Leu Xaa Leu Gly
20
<210> 20
<211> 20
<212> PRT
<213> 人工序列
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<223> 设计的肽
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Ala Thr Asn Thr Leu Thr Met Thr Trp Pro Gly Arg Thr Asn Thr Asp
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Thr Phe Thr Trp
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<211> 18
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
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Thr Lys Thr Arg Thr Tyr Thr Ile Pro Gly Glu Arg Tyr Thr Asp Thr
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<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
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<223> 肽
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Thr Leu Thr Phe Thr Ala Thr Arg Pro Gly Leu Thr Lys Thr Ile Thr
1 5 10 15
Ile Thr Leu
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<211> 19
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(19)
<223> 肽
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Asp Thr Val Thr Lys Thr Phe Thr Trp Pro Gly Ala Lys Leu Thr Phe
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Thr His Thr Ile
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<212> PRT
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<223> 设计的肽
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<221> 肽
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Arg Leu Thr Trp Thr Met Thr Ile Pro Gly Leu Thr Leu Thr Leu Thr
1 5 10 15
Asp Thr
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<211> 18
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<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(18)
<223> 肽
<400> 26
Thr Trp Thr Leu Thr Trp Thr Lys Pro Gly Gln Glu Gln Thr Met Thr
1 5 10 15
His Ala
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<211> 20
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(20)
<223> 肽
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Tyr Thr Leu Thr Asp Thr Glu Thr Tyr Pro Gly His Thr Arg Thr Ala
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Thr Gln Thr Glu
20
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<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
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<222> (1)..(17)
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Trp Glu His Thr His Thr Glu Thr Ser Pro Gly Asn Thr Gln Thr Ser
1 5 10 15
Thr
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<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(17)
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Trp Glu His Thr His Thr Glu Thr Ser Pro Gly Asn Thr Tyr Thr Ser
1 5 10 15
Thr
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<211> 24
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(24)
<223> X2=L-4-叠氮基-2-氨基丁酸;X23=L-炔丙基甘氨酸
<400> 30
Glu Xaa Phe Thr Met Glu Gln Thr Trp Thr Gly Pro Gly Ser Thr Lys
1 5 10 15
Thr Phe Thr Phe Thr His Xaa Gly
20
<210> 31
<211> 29
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(29)
<223> 肽
<400> 31
Leu Thr Phe Thr Phe Thr Val Thr Pro Gly Thr Phe Thr Trp Thr Gly
1 5 10 15
Thr Lys Pro Gly Glu Thr Tyr Thr Phe Thr Arg Thr Glu
20 25
<210> 32
<211> 23
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(23)
<223> X1= L-炔丙基甘氨酸;X22= L-4-叠氮基-2-氨基丁酸;
G23=G-OH
<400> 32
Xaa Lys Thr Lys Thr Trp Thr Met Thr Gly Pro Gly Gly Glu Lys Thr
1 5 10 15
Arg Thr Leu Thr Ala Xaa Gly
20
<210> 33
<211> 24
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(24)
<223> X1=L-炔丙基甘氨酸;X23=L-4-叠氮基-2-氨基丁酸
<400> 33
Xaa Trp Thr Asn Thr Gly Thr Tyr Thr Ile Pro Gly Val Thr Val Thr
1 5 10 15
Met Thr Glu Thr Val Ala Xaa Glu
20
<210> 34
<211> 18
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(18)
<223> X1= L-炔丙基甘氨酸;X18=L-4-叠氮基-2-氨基丁酸
<400> 34
Xaa Thr Val Thr Gly Thr Leu Tyr Pro Gly Thr Leu Leu Gly Phe Glu
1 5 10 15
Thr Xaa
<210> 35
<211> 24
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(24)
<223> V1= Ac-V (酰化)
<400> 35
Val Thr Trp Thr Asp Thr Leu Thr Phe Thr Leu Pro Gly Val Thr Trp
1 5 10 15
Thr Ile Thr Met Thr Ile Thr Glu
20
<210> 36
<211> 24
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(24)
<223> 肽
<400> 36
His Thr Leu Thr Lys Thr Ile Thr Gln Thr Trp Pro Gly Lys Thr Tyr
1 5 10 15
Thr Ile Thr Trp Thr Phe Thr Trp
20
<210> 37
<211> 18
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(18)
<223> X4=L-炔丙基甘氨酸;X15=L-4-叠氮基-2-氨基丁酸
<400> 37
Lys Thr Trp Xaa Leu Thr Ile Thr Pro Gly Thr Met Glu Ile Xaa Asp
1 5 10 15
Thr Val
<210> 38
<211> 19
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(19)
<223> X1= L-炔丙基甘氨酸;X19=L-4-叠氮基-2-氨基丁酸 ,
羟基化
<400> 38
Xaa Tyr Thr Tyr Thr Asp Thr Thr Pro Gly Val Thr Arg Thr Leu Thr
1 5 10 15
Trp Gly Xaa
<210> 39
<211> 18
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(18)
<223> X1=L-炔丙基甘氨酸;X18=L-4-叠氮基-2-氨基丁酸 ,
羟基化
<400> 39
Xaa Thr Trp Thr Leu Thr His Thr Pro Gly Thr Met Glu Ile Thr Glu
1 5 10 15
Thr Xaa
<210> 40
<211> 18
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(18)
<223> X3=6-NH2;X18=L-4-叠氮基-2-氨基丁酸 , 羟基化
<400> 40
Thr Trp Xaa Thr Leu Thr His Thr Pro Gly Thr Met Glu Ile Thr Glu
1 5 10 15
Thr Xaa
<210> 41
<211> 18
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(18)
<223> 肽
<400> 41
Thr Thr Val Thr Gly Thr Leu Tyr Pro Gly Thr Leu Leu Gly Phe Glu
1 5 10 15
Thr Thr
<210> 42
<211> 18
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(18)
<223> 肽
<400> 42
Cys Thr Val Thr Gly Thr Leu Tyr Pro Gly Thr Leu Leu Gly Phe Glu
1 5 10 15
Thr Cys
<210> 43
<211> 18
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(18)
<223> 肽
<400> 43
Thr Thr Val Thr Gly Thr Leu Tyr Pro Gly Thr Leu Leu Gly Ala Ala
1 5 10 15
Thr Thr
<210> 44
<211> 18
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(18)
<223> X1= L-4-叠氮基-2-氨基丁酸;X18= L-炔丙基甘氨酸
<400> 44
Xaa Thr Val Thr Gly Thr Leu Tyr Pro Gly Thr Leu Leu Gly Phe Glu
1 5 10 15
Thr Xaa
<210> 45
<211> 23
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(23)
<223> 肽
<400> 45
Thr Ile Thr Lys Thr Ala Arg Tyr Thr Met Pro Gly Lys Thr Leu Thr
1 5 10 15
Lys Thr Gly Thr Leu Thr Gly
20
<210> 46
<211> 23
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(23)
<223> X1= L-炔丙基甘氨酸;X22=L-4-叠氮基-2-氨基丁酸
<400> 46
Xaa Ile Thr Lys Thr Ala Arg Tyr Thr Met Pro Gly Lys Thr Leu Thr
1 5 10 15
Lys Thr Gly Thr Leu Xaa Gly
20
<210> 47
<211> 25
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(25)
<223> 残基1-12 D-氨基酸残基;残基14-24 D-氨基酸
残基;G25=G-OH
<400> 47
Thr Leu Thr Met Thr Trp Thr Tyr Thr His Thr Pro Gly Thr Ile Thr
1 5 10 15
Trp Thr Tyr Thr Asp Thr Thr Thr Gly
20 25
<210> 48
<211> 25
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(25)
<223> 残基1-12 D-氨基酸残基;残基14-24 D-氨基酸
残基;G25=G-OH;X1= D-炔丙基甘氨酸;X24=
D-3-叠氮基-2-氨基丁酸;G25=G-OH
<400> 48
Xaa Leu Thr Met Thr Trp Thr Tyr Thr His Thr Pro Gly Thr Ile Thr
1 5 10 15
Trp Thr Tyr Thr Asp Thr Thr Xaa Gly
20 25
<210> 49
<211> 23
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(23)
<223> X4= D-3-叠氮基-2-氨基丁酸;X21= D-炔丙基甘氨酸
<400> 49
Ile His Val Xaa Val Thr Thr Arg Thr Met Pro Gly His Pro Ile Ala
1 5 10 15
Gly Ala Asp Ala Xaa Thr Gly
20
<210> 50
<211> 25
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(25)
<223> 所有D-氨基酸残基(除了甘氨酸残基)
<400> 50
Thr Gln Thr Met Thr Gly Thr Leu Thr Trp Thr Pro Gly Thr Gln Thr
1 5 10 15
Asn Thr Leu Thr Trp Thr Phe Thr Gly
20 25
<210> 51
<211> 25
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(25)
<223> 所有D-氨基酸残基(除了甘氨酸残基)。X1=
D-4-叠氮基-2-氨基丁酸;X24= D-炔丙基甘氨酸
<400> 51
Xaa Gln Thr Met Thr Gly Thr Leu Thr Trp Thr Pro Gly Thr Gln Thr
1 5 10 15
Asn Thr Leu Thr Trp Thr Phe Xaa Gly
20 25
<210> 52
<211> 15
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(15)
<223> 所有D-氨基酸残基(除了甘氨酸残基)。
X1=D-4-叠氮基-2-氨基丁酸;X14= D-炔丙基甘氨酸
<400> 52
Xaa Trp Thr Phe Thr Leu Pro Gln Gly Thr Met Thr Asn Xaa Gly
1 5 10 15
<210> 53
<211> 28
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(28)
<223> 所有D-氨基酸残基(除了甘氨酸残基)。 F28=F-OH
<400> 53
Glu Thr Leu Thr Trp Thr Gly Thr Val Thr Val Thr Phe Pro Gly Ile
1 5 10 15
Thr Met Thr Thr Thr Glu Thr Met Thr Phe Thr Phe
20 25
<210> 54
<211> 18
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(18)
<223> 所有D-氨基酸残基(除了甘氨酸残基)。X1=
D-4-叠氮基-2-氨基丁酸;X18= D-炔丙基甘氨酸,
羟基化
<400> 54
Xaa Trp Thr Val Thr Val Thr Phe Pro Gly Ile Thr Met Thr Thr Thr
1 5 10 15
Phe Xaa
<210> 55
<211> 21
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(21)
<223> 肽
<400> 55
Lys Thr Gln Thr Tyr Asn Gly Thr Gly Pro Gly Arg Thr Gly Thr Val
1 5 10 15
Thr Tyr Thr Glu Gly
20
<210> 56
<211> 21
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(21)
<223> 肽
<400> 56
Lys Thr Tyr Thr Tyr Asn Tyr Thr Gly Pro Gly Arg Thr Ser Thr Ala
1 5 10 15
Thr Leu Thr Glu Gly
20
<210> 57
<211> 14
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(14)
<223> 肽
<400> 57
Thr Tyr Thr Tyr Thr Tyr Pro Gly Leu Thr Arg Thr His Thr
1 5 10
<210> 58
<211> 12
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(12)
<223> 肽
<400> 58
Thr Thr Tyr Thr Tyr Pro Gly Asp Thr Phe Thr Ile
1 5 10
<210> 59
<211> 14
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(14)
<223> 肽
<400> 59
Thr Phe Thr Phe Thr Phe Pro Gly Leu Thr Arg Thr His Thr
1 5 10
<210> 60
<211> 22
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(22)
<223> 肽
<400> 60
Thr Asp Thr Arg Thr Tyr Thr Tyr Thr Val Pro Gly Arg Thr Arg Thr
1 5 10 15
Arg Thr Trp Thr Glu Thr
20
<210> 61
<211> 21
<212> PRT
<213> 人工序列
<220>
<223> 设计的肽
<220>
<221> 肽
<222> (1)..(21)
<223> 肽
<400> 61
Asp Thr Ile Thr Tyr Thr Tyr Thr Gly Pro Gly Arg Thr Asp Thr Glu
1 5 10 15
Thr Asn Thr Glu Gly
20
Claims (15)
1.一种“β体”,其中所述β体是化合物,其包含通过一个或多个β-转角肽序列连接的至少两个β-链肽序列或由其组成,其中所述β-链肽序列以交替的正向和反向β-链肽序列的反平行排列进行组织,其中
每个正向β-链肽序列单独地具有以下序列
Xr(ZX)m
并且每个反向β-链肽序列单独地具有以下序列
(XZ)nXr
其中
每个Z单独地是Thr、极性β-支链氨基酸、促进β-链结构的非蛋白原性α-支链氨基酸、或链桥接氨基酸,除了每个β-链序列中最多两个Z可以是非上述氨基酸之一的氨基酸;
每个X单独地是任何氨基酸、β-氨基酸或γ-氨基酸;并且
每个m和n单独地是3至12范围内的整数;并且
每个r是0至5范围内的整数;并且
每个β-转角肽序列单独地具有以下序列
Xq1BUXq2
其中
每个X单独地是任何氨基酸;
每个U单独地是式的氨基酸,其中Ra和Rb单独地选自-H和C1-6-烷基,其中Ra和Rb可以连接以形成环状结构;
B选自Pro、取代的Pro和哌啶酸;
每个q单独地是0至5范围内的整数,其中q1-q2是-4、-2、0、2或4;并且
其中所述β体是线性的或环状的。
2.根据权利要求1的β体,其中所述化合物包含通过β-转角肽序列连接的在2至10个范围内的β-链肽序列。
3.根据前述权利要求中任一项的β体,其中所述化合物具有以下结构:
正向β-链序列-
β-转角肽序列-
反向β-链序列,
其中所述正向β-链序列和所述反向β-链序列被排列为反平行β-链。
4.根据前述权利要求中任一项的β体,其中每个β-链肽序列内至少70%的Z是Thr。
5.根据前述权利要求中任一项的β体,其中至少一个正向β-链序列具有以下序列
Xr(TX)m
其中
T是Thr;
每个X单独地是任何氨基酸;并且
每个m单独地是3至12范围内的整数;并且
r是0至5范围内的整数。
6.根据前述权利要求中任一项的β体,其中至少一个反向β-链序列具有以下序列
(XT)nXr
其中
每个X单独地是任何氨基酸;并且
每个n单独地是3至12范围内的整数;并且
r是0至5范围内的整数。
7.根据前述权利要求中任一项的β体,其中至少一个β-转角肽序列具有以下序列
XqPGXq
其中
每个X单独地是任何氨基酸、β-氨基酸或γ-氨基酸;并且
每个q单独地是0至3范围内的整数。
8.根据前述权利要求中任一项的β体,其中所述β体的所有氨基酸残基都是L-氨基酸。
9.根据前述权利要求中任一项的β体,其中所述β体的所有氨基酸残基都是D-氨基酸。
10.根据前述权利要求中任一项的β体,其中所述化合物能够以最多10-6M,例如10-7M或更小,如10-8M或更小,如10-9M或更小,例如10-10M或更小,或甚至10-11M或甚至更小的Kd结合目标化合物。
11.根据前述权利要求中任一项的β体,其中所述β体包含选自SEQ ID NO:1至SEQ IDNO:61的氨基酸序列或由其组成。
12.一种用于鉴定根据前述权利要求中任一项的β体的方法,其中所述β体能够结合目标化合物,所述方法包括以下步骤
a在计算机中提供所述目标化合物的空间结构表示;
b在所述计算机中生成根据前述权利要求中任一项的多种β体的空间结构表示;
c在所述计算机中选择与所述目标化合物的空间结构的至少一部分拟合的β体
从而鉴定出能够结合所述目标化合物的β体。
13.一种用于检测样品中目标化合物的存在的方法,所述方法包括
a提供样品
b提供根据权利要求1至35中任一项的β体,其中所述β体能够结合所述目标化合物
c将所述样品与所述β体一起孵育
d检测与所述样品结合的β体
14.一种二聚体,其包含第一和第二根据权利要求1至35中任一项的β体,其中所述第一β体与所述第二β体是不同的,或所述第一β体和所述第二β体是相同的,并且其中所述第一β体和所述第二β体能够彼此结合。
15.一种包含根据权利要求1至34中任一项的β体的化合物,其中所述β体与缀合部分共价连接。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190903 |
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