【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、インターフェロンをミミックするペプチドであるＳｙｒ６の溶液に関し、また、この溶液を用いて核磁気共鳴（ＮＭＲ）による立体構造解析の手法により得られたＳｙｒ６の立体構造モチーフおよび３次元構造座標に関する。
また、本発明は該立体構造を有するペプチドに関する。
【０００２】
更に本発明は、Ｓｙｒ６の立体構造モチーフまたは３次元構造座標を用いて、Ｓｙｒ６と同等若しくは優れた生物活性のあるＳｙｒ６の作動薬あるいは拮抗薬である、化合物の同定、検索、評価または設計に関する。
更に本発明は、Ｓｙｒ６の立体構造モチーフまたは３次元構造座標を用いて、インターフェロン（ＩＦＮ）および／またはＩＦＮ受容体と結合し、ＩＦＮのＩＦＮ受容体への正常な結合を阻害してＩＦＮの作用を減じさせる拮抗薬あるいはＩＦＮ様活性を示す作動薬である、化合物の同定、検索、評価または設計に関する。
【０００３】
【従来の技術】
動物細胞の増殖と分化は、種々の細胞間シグナル伝達分子により制御されている。このシグナル伝達を担う蛋白質性分子には、いわゆる増殖因子、リンホカイン、モノカイン、ＩＦＮ、ケモカイン、造血因子、神経栄養因子等と呼ばれる蛋白質群が含まれる。
【０００４】
サイトカインとは、極微量で細胞表面の特異的な受容体を介して生物的な活性を示すこれら蛋白質因子の総称である。サイトカインは多様な生理活性を示す。サイトカインの生理活性としては、例えばＩＦＮの抗ウイルス活性や抗腫瘍活性、顆粒球コロニー刺激因子（Ｇ−ＣＳＦ）の顆粒球コロニーの形成、エリスロポエチン（ＥＰＯ）の赤血球の産生、トロンボポエチン（ＴＰＯ）の巨核球の増殖等を挙げることができ、その生理活性を利用して、これらのサイトカインの多くは実際の疾患治療に用いられている。これらのサイトカインは高分子の蛋白質であるため、その生産は、サイトカインを産生する細胞を大量に培養したり、サイトカインを産生するように遺伝子組換えを行った細胞、あるいは微生物を大量に培養することにより行われている。更に、単一分子種のサイトカインを得るためには、細胞の培養上清、あるいは細胞や微生物の破砕液から目的とするサイトカインを精製するという煩雑な操作が必要である。しかし、このようにして得られた医薬品は蛋白製剤のため、経口による投与を行うことができず、静脈内、筋肉あるいは皮下に注射することで投与されている。一般的には、患者は自分自身でこのような注射をすることはできないため、蛋白性のサイトカインは医師などの医療従事者によって投与される必要があり、注射以外のより簡便な投与方法、例えば経口投与可能なサイトカイン活性を持つ低分子作動薬が望まれている。その試みとしては、例えば、分子量の小さなペプチドでサイトカイン活性をミミックする方法が挙げられる。低分子ペプチドなら化学合成で調製することができ、安定性も優れている。このような例としては、ファージペプチドライブラリー法を用いてＥＰＯ（Ｗｒｉｇｈｔｏｎ，Ｎ．Ｃ．ら，Ｓｃｉｅｎｃｅ，２７３：４５８−４６３（１９９６））やＴＰＯ（Ｃｗｉｒｌａ，Ｓ．Ｅ．ら，Ｓｃｉｅｎｃｅ，２７６：１６９６−１６９９（１９９７）、Ｋｉｍｕｒａ，Ｔ．ら，Ｊ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．，１２２：１０４６−１０５１（１９９７））をミミックする低分子ペプチドに関する報告がある。
【０００５】
ＩＦＮは、その抗原性の違いから主に、ＩＦＮ−α、ＩＦＮ−βおよびＩＦＮ−γの３種が存在し、更にＩＦＮ−αについては２０種を越える亜種の存在が確認されている。この３種のＩＦＮは、受容体への結合様式から、Ｉ型ＩＦＮとＩＩ型ＩＦＮに分類され、Ｉ型ＩＦＮには、ＩＦＮ−αおよびＩＦＮ−βが、ＩＩ型ＩＦＮにはＩＦＮ−γが含まれる。ＩＦＮ−αおよびＩＦＮ−βは、ともに同じ受容体に結合すると考えられている。Ｉ型ＩＦＮ受容体の一次構造は明らかになっているものの、その高次構造は明らかにされていない。一方、ヒトＩＦＮ−βの３次元構造座標は既に明らかにされている（Ｋａｒｐｕｓａｓ，Ｍ．ら，Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．ＵＳＡ，９４：１１８１３−１１８１８（１９９７）；プロテイン・データ・バンクの登録番号：１ａｕ１）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ヒトＩＦＮ−βの３次元構造座標が開示されても、ＩＦＮ−βが１６６アミノ酸残基からなる高分子蛋白であるために、この立体構造から非ペプチド性の低分子化合物を直接デザインすることは容易なことではなく、未だにＩＦＮ−βの論理的な低分子化の理解は得られていない。このため、ＩＦＮの低分子作動薬や拮抗薬を設計することは、これまで不可能であった。
【０００７】
そこで、本発明者らは、本目的のためにＩＦＮ−β活性をミミックするペプチドの取得を試みた。その結果、ＩＦＮ−β活性をミミックする１５アミノ酸残基のペプチド（Ｓｙｒ６）の取得に成功した（特願平１１−０３６９９０、国際出願ＰＣＴ／ＪＰ００／０９２７８）。このペプチドは分子量がヒトＩＦＮ−βの１／１０以下であるため、このペプチドの立体構造が解明されれば、天然のＩＦＮ−βから得られる構造座標を用いるより、より容易にＩＦＮ−β活性を、更には同じ受容体に結合するＩＦＮ−α活性を有する低分子化合物のデザインが可能であると考え、Ｓｙｒ６の３次元構造座標の解明を試みた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記のような問題点を解決するためにＳｙｒ６の溶液を作製し、Ｓｙｒ６の立体構造モチーフおよび３次元構造座標を初めて明らかにした。ＩＦＮの低分子化の設計は該立体構造モチーフおよび該３次元構造座標によって詳細が初めて明らかにできる。本発明者らが明らかにした立体構造モチーフおよび３次元構造座標で表される立体構造が、ＩＦＮの機能と関連した立体構造であり、これらの立体構造を模倣し、または改変することでインターフェロン受容体の作動薬や拮抗薬を同定、検索、評価または設計することが可能になる。
【０００９】
すなわち、本発明は以下の（１）〜（５３）の事項に関する。
（１）配列番号１で示されるアミノ酸配列を有するペプチドの立体構造モチーフであって、該アミノ酸配列中少なくとも第４番目のＡｌａ、第６番目のＴｒｐ、第１０番目のＰｈｅおよび第１１番目のＡｓｐによって形成されるインターフェロン受容体と相互作用する部位を規定する立体構造モチーフ。
（２）配列番号１で示されるアミノ酸配列を有するペプチドの立体構造モチーフであって、該アミノ酸配列中少なくとも第４番目のＡｌａ、第６番目のＴｒｐ、第１０番目のＰｈｅおよび第１１番目のＡｓｐならびにその近傍のアミノ酸残基によって形成されるインターフェロン受容体と相互作用する部位を規定する立体構造モチーフ。
（３）配列番号１で示されるアミノ酸配列を有するペプチドの立体構造モチーフであって、表１〜表１２のいずれか１つの表で表される３次元構造座標で示され、インターフェロン受容体と相互作用する立体構造モチーフ。
（４）配列番号１で示されるアミノ酸配列を有するペプチドの立体構造モチーフであって、表１〜表１２のいずれか１つの表で表される３次元構造座標との構造座標ホモロジーＲＭＳＤが３．０Å以下である３次元構造座標で示され、インターフェロン受容体と相互作用する立体構造モチーフ。
（５）配列番号１で示されるアミノ酸配列を有するペプチドの立体構造モチーフであって、表１〜表１２のいずれか１つの表で表される３次元構造座標との構造座標ホモロジーＲＭＳＤが１．０Å以下である３次元構造座標で示され、インターフェロン受容体と相互作用する立体構造モチーフ。
（６）（１）〜（５）のいずれか記載の立体構造モチーフの一部の立体構造モチーフであって、インターフェロン受容体と相互作用する立体構造モチーフ。
（７）配列番号１で示されるアミノ酸配列を有し、インターフェロン受容体と相互作用するペプチドの３次元構造座標であって、表１〜表１２のいずれか１つの表で表される３次元構造座標。
（８）配列番号１で示されるアミノ酸配列を有し、インターフェロン受容体と相互作用するペプチドの３次元構造座標であって、表１〜表１２のいずれか１つの表で表される３次元構造座標との構造座標ホモロジーＲＭＳＤが３．０Å以下である３次元構造座標。
（９）配列番号１で示されるアミノ酸配列を有し、インターフェロン受容体と相互作用するペプチドの３次元構造座標であって、表１〜表１２のいずれか１つの表で表される３次元構造座標との構造座標ホモロジーＲＭＳＤが１．０Å以下である３次元構造座標。
（１０）（７）〜（９）のいずれか記載の３次元構造座標の全部または一部を格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
（１１）インターフェロン受容体と相互作用するぺプチドまたはその断片であって、表１〜表１２のいずれか１つの表で表される３次元構造座標で示される立体構造を有するペプチドまたはその断片。
（１２）インターフェロン受容体と相互作用するぺプチドまたはその断片であって、表１〜表１２のいずれか１つの表で表される３次元構造座標との構造座標ホモロジーＲＭＳＤが３．０Å以下である立体構造を有するペプチドまたはその断片。
（１３）インターフェロン受容体と相互作用するぺプチドまたはその断片であって、表１〜表１２のいずれか１つの表で表される３次元構造座標との構造座標ホモロジーＲＭＳＤが１．０Å以下である立体構造を有するペプチドまたはその断片。
（１４）配列番号１で示されるアミノ酸配列を有し、インターフェロン受容体と相互作用するペプチドであって、該アミノ酸配列中少なくとも第４番目のＡｌａ、第６番目のＴｒｐ、第１０番目のＰｈｅおよび第１１番目のＡｓｐによって形成されるインターフェロン受容体と相互作用する部位を有するペプチド。
（１５）配列番号１で示されるアミノ酸配列を有し、インターフェロン受容体と相互作用するペプチドであって、該アミノ酸配列中少なくとも第４番目のＡｌａ、第６番目のＴｒｐ、第１０番目のＰｈｅおよび第１１番目のＡｓｐならびにその近傍のアミノ酸によって形成されるインターフェロン受容体と相互作用する部位を有するペプチド。
（１６）ＮＭＲ解析用の、（１１）〜（１５）のいずれか記載のペプチドまたはその断片の溶液。
（１７）（１１）〜（１５）のいずれか記載のペプチドまたはその断片ならびに重ジメチルスルフォキシドを含むＮＭＲ解析用のペプチド溶液。
（１８）（１６）または（１７）記載のペプチド溶液を用いて核磁気共鳴法によりペプチドの立体構造を決定する方法。
（１９）配列番号１に示されるアミノ酸配列を有するペプチドの変異体であって、インターフェロン受容体と相互作用する変異体の立体構造を決定するための方法であって、（７）〜（９）のいずれか記載の３次元構造座標の全部もしくは一部にもとづいて決定する方法。
（２０）配列番号１に示されるアミノ酸配列を有するペプチドの変異体であって、インターフェロン受容体と相互作用する変異体の立体構造を決定するための方法であって、（７）〜（９）のいずれか記載の３次元構造座標の全部もしくは一部にもとづいて分子置換法、ホモロジーモデルまたは核磁気共鳴解析のいずれかの方法を用いる（１７）記載の変異体の立体構造を決定する方法。
（２１）（１９）または（２０）記載の方法により決定された、配列番号１に示されるアミノ酸配列を有するペプチドの変異体の３次元構造座標。
（２２）（１９）または（２０）記載の方法により決定された、配列番号１に示されるアミノ酸配列を有するペプチドの変異体の３次元構造座標により規定される立体構造モチーフ。
（２３）Ｓｙｒ６の変異体を同定、検索、評価または設計するための、（７）〜（９）のいずれか記載の３次元構造座標の全部もしくは一部または該３次元構造座標の全部または一部を格納したコンピュータ記録媒体の使用。
（２４）インターフェロンの作動薬または拮抗薬を同定、検索、評価または設計するための、（７）〜（９）のいずれか記載の３次元構造座標の全部もしくは一部または該３次元構造座標の全部または一部を格納したコンピュータ記録媒体の使用。
（２５）配列番号１に示すアミノ酸配列のアミノ酸の１個または複数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入または化学的に修飾され、インターフェロン受容体と相互作用するＳｙｒ６の変異体を、（７）〜（９）のいずれか記載の３次元構造座標の全部もしくは一部にもとづいて同定、検索、評価または設計する方法であって、（７）〜（９）のいずれか記載の３次元構造座標と該変異体の３次元構造座標を比較する工程を含むことを特徴とする方法。
（２６）配列番号１に示すアミノ酸配列のアミノ酸の１個または複数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入または化学的に修飾され、 インターフェロン受容体と相互作用するＳｙｒ６の変異体を、Ｓｙｒ６のＮＭＲ解析用溶液を調製する工程、該溶液のＮＭＲ解析によりＳｙｒ６の３次元構造座標を決定する工程、および決定した３次元構造座標の全部もしくは一部にもとづいて同定、検索、評価または設計する方法であって、（７）〜（９）のいずれか記載の３次元構造座標と該変異体の３次元構造座標を比較する工程を含むことを特徴とする方法。
（２７）Ｓｙｒ６の変異体が、インターフェロン受容体の作動薬として作用する（２５）または（２６）記載の方法。
（２８）Ｓｙｒ６の変異体が、インターフェロン受容体の拮抗薬として作用する（２５）または（２６）記載の方法。
（２９）インターフェロンが、Ｉ型インターフェロンである（２７）または（２８）記載の方法。
（３０）インターフェロンが、インターフェロン−βである（２７）または（２８）記載の方法。
（３１）変異体が第４番目のＡｌａ、第６番目のＴｒｐ、第１０番目のＰｈｅおよび第１１番目のＡｓｐの少なくとも１つのアミノ酸が置換、欠失、または化学的に修飾された変異体である（２５）〜（３０）のいずれか記載の方法。
（３２）変異体が第４番目のＡｌａ、第６番目のＴｒｐ、第１０番目のＰｈｅおよび第１１番目のＡｓｐならびにその近傍の少なくとも１つのアミノ酸が置換、欠失、または化学的に修飾された変異体である（２５）〜（３０）のいずれか記載の方法。
（３３）（７）〜（９）のいずれか記載の３次元構造座標の全部もしくは一部にもとづいて、Ｓｙｒ６と同等または優れた生物学的活性を有する非ペプチド物質を同定、検索、評価または設計する方法であって、（７）〜（９）のいずれか記載の３次元構造座標と該非ペプチド物質の３次元構造座標を比較する工程を含むことを特徴とする方法。
（３４）（７）〜（９）のいずれか記載の３次元構造座標の全部もしくは一部にもとづいて、インターフェロンの受容体の作動薬を同定、検索、評価または設計する方法であって、（７）〜（９）のいずれか記載の３次元構造座標とインターフェロンの受容体の作動薬の候補物質の３次元構造座標を比較する工程を含むことを特徴とする方法。
（３５）３次元構造座標が、（７）〜（９）のいずれか記載の３次元構造座標のうち、少なくとも第４番目のＡｌａ、第６番目のＴｒｐ、第１０番目のＰｈｅおよび第１１番目のＡｓｐで規定される構造座標である（３４）記載の方法。
（３６）３次元構造座標が、（７）〜（９）のいずれか１項記載の３次元構造座標のうち、少なくとも第４番目のＡｌａ、第６番目のＴｒｐ、第１０番目のＰｈｅおよび第１１番目のＡｓｐならびにその近傍のアミノ酸で規定される構造座標である（３４）記載の方法。
（３７）（７）〜（９）のいずれか記載の３次元構造座標の全部もしくは一部にもとづいて、インターフェロンの受容体の拮抗薬を同定、検索、評価または設計する方法であって、（７）〜（９）のいずれか記載の３次元構造座標とインターフェロンの受容体の拮抗薬の候補物質の３次元構造座標を比較する工程を含むことを特徴とする方法。
（３８）３次元構造座標が、（７）〜（９）のいずれか記載の３次元構造座標のうち、少なくとも第４番目のＡｌａ、第６番目のＴｒｐ、第１０番目のＰｈｅおよび第１１番目のＡｓｐで規定される構造座標である（３７）記載の方法。
（３９）３次元構造座標が、（７）〜（９）のいずれか記載の３次元構造座標のうち、少なくとも第４番目のＡｌａ、第６番目のＴｒｐ、第１０番目のＰｈｅおよび第１１番目のＡｓｐならびにその近傍のアミノ酸で規定される構造座標である（３７）記載の方法。
（４０）インターフェロン受容体の拮抗薬が、インターフェロンに結合し、かつインターフェロンのインターフェロン受容体への結合を阻害する（３７）〜（３９）のいずれか記載の方法。
（４１） インターフェロン受容体の拮抗薬が、インターフェロン受容体に結合し、かつインターフェロンのインターフェロン受容体への結合を阻害する（３７）〜（３９）のいずれか記載の方法。
（４２）インターフェロン受容体の拮抗薬が、インターフェロンとインターフェロン受容体の複合体に結合し、かつインターフェロンのインターフェロン受容体への正常な結合を阻害する（３７）〜（３９）のいずれか記載の方法。
（４３）インターフェロンの受容体の作動薬が非ペプチドである（３４）〜（３６）のいずれか記載の方法。
（４４）インターフェロンの受容体の拮抗薬が非ペプチドである（３７）〜（４２）のいずれか記載の方法。
（４５）インターフェロンがＩ型インターフェロンである（３４）〜（４４）のいずれか１項の方法。
（４６）インターフェロンがインターフェロンβである（３４）〜（４４）のいずれか記載の方法。
（４７）（３４）〜（３６）のいずれか記載の方法により得ることができるインターフェロン受容体の作動薬。
（４８）インターフェロンの受容体の作動薬が天然の化合物である（４７）記載の化合物。
（４９）インターフェロンの受容体の作動薬が合成化合物である（４７）記載の化合物。
（５０）インターフェロンがＩ型インターフェロンである（４８）または（４９）のいずれか記載の方法。
（５１）インターフェロンがインターフェロンβである（４８）または（４９）のいずれか記載の方法。
（５２）分子置換の手法を用いた結晶構造解析または核磁気共鳴解析における、（７）〜（９）のいずれか記載の３次元構造座標の全部もしくは一部または該３次元構造座標の全部または一部を格納したコンピュータ記録媒体の使用。
（５３）（７）〜（９）のいずれか記載の３次元構造座標の全部もしくは一部にもとづいて、分子置換の手法を用いて、インターフェロンまたはインターフェロン受容体と相互作用し得る物質の結晶構造解析または核磁気共鳴解析を行い、該物質の３次元立体構造を解析する方法。
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本明細書において、アミノ酸、ペプチドは下記に示すＩＵＰＡＣ−ＩＵＢ生化学命名委員会（ＣＢＮ）で採用された略号を用いて表される。また、特に明示しない限りペプチドのアミノ酸残基の配列は、左端から右端にかけてＮ末端からＣ末端となるように、またＮ末端が１番になるように表される。
【００１１】
ＡまたはＡｌａ：アラニン残基、ＤまたはＡｓｐ：アスパラギン酸残基、
ＥまたはＧｌｕ：グルタミン酸残基、ＦまたはＰｈｅ：フェニルアラニン残基、ＧまたはＧｌｙ：グリシン残基、ＨまたはＨｉｓ：ヒスチジン残基、ＩまたはＩｌｅ：イソロイシン残基、ＫまたはＬｙｓ：リジン残基、ＬまたはＬｅｕ：ロイシン残基、ＭまたはＭｅｔ：メチオニン残基、ＮまたはＡｓｎ：アスパラギン残基、ＰまたはＰｒｏ：プロリン残基、ＱまたはＧｌｎ：グルタミン残基、ＲまたはＡｒｇ：アルギニン残基、ＳまたはＳｅｒ：セリン残基、ＴまたはＴｈｒ：スレオニン残基、ＶまたはＶａｌ：バリン残基、ＷまたはＴｒｐ：トリプトファン残基、ＹまたはＴｙｒ：チロシン残基、ＣまたはＣｙｓ：システイン残基。
【００１２】
１．Ｓｙｒ６の調製
配列番号１で示されるアミノ酸配列を有する本発明のペプチド（Ｓｙｒ６）は、公知の化学合成法により合成することができる。
得られたＳｙｒ６のインターフェロン活性は、例えば、９６穴マイクロプレートに固相化したインターフェロン受容体とインターフェロンβを結合させ、さらに西洋ワサビペルオキシダーゼ標識した抗ＩＦＮ−β抗体を反応させてインターフェロン受容体とインターフェロンβとの結合を測定する Ｓｏｌｉｄ−ｐｈａｓｅ ｌｉｇａｎｄ ｂｉｎｄｉｎｇ ａｓｓａｙにおいて、Ｓｙｒ６を添加してＳｙｒ６のインターフェロン受容体とインターフェロンβとの結合への阻害を測定することにより（Ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅ ｂｉｎｄｉｎｇ ａｓｓａｙ）確認することができる。
【００１３】
また、得られたＳｙｒ６のインターフェロン活性、すなわち抗ウイルス活性は、ヒト羊膜細胞であるＦＬ細胞とシンドビス（ｓｉｎｄｂｉｓ）ウイルスを用いたバイオアッセイ法（Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ， Ｊ．Ａ．， Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｙ， ７８， ３８１−３８７ （１９８１））により測定することができる。
これらの検討によりＳｙｒ６の生物学的活性が、インターフェロン活性であることが確認できる。
得られたＳｙｒ６の２次構造は、円偏光二色性（Ｃｉｒｃｕｌａｒ ｄｉｃｈｒｏｉｓｍ， ＣＤ）測定を行い、Ｃｈｅｎ等の方法（Ｃｈｅｎ， Ｙ．Ｈ．， ｅｔ ａｌ．， Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， １１， ４１２０−４１３１ （１９７２））にしたがって解析することができる。
【００１４】
２．Ｓｙｒ６のＮＭＲ解析用溶液の調製
ペプチド溶液の３次元構造を明らかにする手法として、最も一般的に行われているのは、ＮＭＲの手法である。即ち、ペプチドを溶液とし、その溶液を磁場中に置き、水素核の共鳴周波数に相当するラジオ波をあて、得られたＮＭＲ信号をもとに、該ペプチドの３次元構造を明らかにしていくものである（Ｗｕｅｔｈｒｉｃｈ，Ｋ．，ＮＭＲ ｏｆ Ｐｒｏｔｅｉｎｓ ａｎｄ Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ，第１−１９９頁（１９８６），Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ）。
【００１５】
ＮＭＲ用の溶液には高純度に精製されたペプチドが必要である。また、立体構造を保持した溶液条件が必要である。その条件として、溶媒、蛋白質濃度、塩濃度、水素イオン濃度（ｐＨ）、添加剤の種類、温度などの物理的および化学的な因子が関与している。このようにＮＭＲ解析に適したペプチド溶液を得るには、それぞれのペプチドにおいて、高純度のペプチドを得ることと、溶液化における様々な因子を最適化する検討が必要になる。
【００１６】
本発明のＳｙｒ６は、以下のようにして合成、精製される。
まず、Ｓｙｒ６は、当業者において一般的に行われているペプチド合成法にて合成することができる。例えば、Ｆｍｏｃ固相合成法にて合成できる（Ｆｍｏｃ：９−Ｆｌｕｏｒｅｎｙｌｍｅｔｈｏｘｙｃａｒｂｏｎｙｌ）。合成したペプチドはさらに逆相クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー等の公知のペプチド精製法により精製することができる。例えば、上述のＦｍｏｃ固相合成法にて合成したＳｙｒ６ペプチドを保護ペプチド樹脂から切り離し、逆相液体クロマトグラフによって精製することができる。
次いで、Ｓｙｒ６の溶液を調製する。溶液の調製に当たっては、溶媒、蛋白質濃度、塩濃度、水素イオン濃度（ｐＨ）、添加剤の種類、温度等の物理的および化学的な因子の決定が必要である。
【００１７】
Ｓｙｒ６の溶液においては、ＮＭＲにより立体構造を解析するため、立体構造を保持した条件で溶液化することが必須である。例えば、最初に円二色性スペクトルを測定し、立体構造の情報を得る。これによって、立体構造の保持が観測され、さらにＮＭＲスペクトル上の化学シフトとの対応づけから、他の溶液条件においてもＮＭＲスペクトルから立体構造の保持が観測できる。これは特に、円二色性スペクトル測定が困難な溶媒においても実施できる方法である。例えば、重ジメチルスルフォキシド中の３．０〜３．５ｍｇ／ｍｌのペプチド溶液を調製することにより、立体構造が保持されたＳｙｒ６の溶液が得られ、これをＮＭＲ測定に供することにより、Ｓｙｒ６の立体構造を得ることができる。
ただし、当事者において、同一のペプチドが、異なる条件でも溶液化し得ることは周知の事実であるので、本発明は、これらの条件に限定されるものではなく、実質的に本発明と同一の立体構造を与えるＳｙｒ６は、本発明の範囲である。
【００１８】
ここで、本明細書において、「ペプチドの立体構造」とは、あるアミノ酸配列を有するペプチドがある条件下で折りたたまれて形成される、ある条件およびそのアミノ酸配列によって規定されるペプチドの３次元構造のことをいう。ペプチドの立体構造は、例えば、Ｘ線結晶構造解析または核磁気共鳴（ＮＭＲ）によって決定され、３次元構造座標により記述され得る。「３次元構造座標」とは、タンパク質、ペプチド、核酸、有機化合物などの分子の３次元構造を記述する座標であって、各原子の空間的な位置関係を示す値で表すことができる。例えば、デカルト座標系などで記述し得る。「立体構造モチーフ」とは、タンパク質、ペプチド、核酸等の立体構造上の特徴的な部分をいい、アミノ酸等の分子の構成部分の相対的な位置関係の様式を表している。立体構造モチーフは、一定の機能を有している。
【００１９】
本発明のＳｙｒ６の配列番号１のアミノ酸配列中少なくとも第４番目のＡｌａ、第６番目のＴｒｐ、第１０番目のＰｈｅおよび第１１番目のＡｓｐによってインターフェロン受容体と相互作用する部位が形成される。従って、少なくとも第４番目のＡｌａ、第６番目のＴｒｐ、第１０番目のＰｈｅおよび第１１番目のＡｓｐによって特徴づけられる立体構造モチーフおよび３次元構造座標も本発明の範囲である。これら４つのアミノ酸で形成される相互作用部位を規定する立体構造モチーフ並びにこれら４つのアミノ酸の近傍に位置するアミノ酸によって特徴づけられる立体構造モチーフおよび３次元構造座標も本発明の範囲である。また、これら４つのアミノ酸が規定する立体構造を有するペプチドならびにこれら４つのアミノ酸およびこれら４つのアミノ酸の近傍に位置するアミノ酸が規定する立体構造を有するペプチドも本発明の範囲である。ここで、第４番目のＡｌａ、第６番目のＴｒｐ、第１０番目のＰｈｅおよび第１１番目のＡｓｐの近傍に位置するアミノ酸とは、立体構造上これら４つのアミノ酸の近くに位置するアミノ酸を指し、例えば、２番目のＶａｌ、１３番目のＡｓｐ等が挙げられる。
また、本発明の立体構造モチーフまたは本発明の３次元構造で規定される立体構造を有するペプチドの部分、すなわち断片もインターフェロンに結合し、作動薬または拮抗薬として作用し得る限り本発明の範囲である。
【００２０】
３．Ｓｙｒ６の立体構造モチーフおよび構造座標の解析
このようにして得たＳｙｒ６溶液の構造を当業者に知られたＮＭＲによる立体構造解析技術および構造計算法を用いて解析する。ＮＭＲ解析は、ＮＯＥＳＹ、ＣＯＳＹ、ＴＯＣＳＹ等の２次元ＮＭＲにより行うことができる。また、ＮＭＲ解析で得られたデータをシミュレーテッド・アニーリング（ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ａｎｎｅａｌｉｎｇ）等の構造計算法により精密化し、立体構造を得ることができる。これらの手法により、本発明である、Ｓｙｒ６の立体構造モチーフ（立体構造上の相対的位置関係の様式）および３次元構造座標（各原子の空間的な位置関係を示す値）が初めて得られる。得られた立体構造モチーフを図１に、また構造座標を、当業者において一般的に用いられている蛋白質の３次元の構造座標の表記方法であるＰＤＢフォーマットに従って示したものを表１〜１２に示す。
【００２１】
【表１】
表１．Ｓｙｒ６の溶液から得られた３次元構造座標（その１）
【００２２】
【表２】
表２．Ｓｙｒ６の溶液から得られた３次元構造座標（その２）
【００２３】
【表３】
表３．Ｓｙｒ６の溶液から得られた３次元構造座標（その３）
【００２４】
【表４】
表４．Ｓｙｒ６の溶液から得られた３次元構造座標（その４）
【００２５】
【表５】
表５．Ｓｙｒ６の溶液から得られた３次元構造座標（その５）
【００２６】
【表６】
表６．Ｓｙｒ６の溶液から得られた３次元構造座標（その６）
【００２７】
【表７】
表７．Ｓｙｒ６の溶液から得られた３次元構造座標（その７）
【００２８】
【表８】
表８．Ｓｙｒ６の溶液から得られた３次元構造座標（その８）
【００２９】
【表９】
表９．Ｓｙｒ６の溶液から得られた３次元構造座標（その９）
【００３０】
【表１０】
表１０．Ｓｙｒ６の溶液から得られた３次元構造座標（その１０）
【００３１】
【表１１】
表１１．Ｓｙｒ６の溶液から得られた３次元構造座標（その１１）
【００３２】
【表１２】
表１２．Ｓｙｒ６の溶液から得られたＳｙｒ６の平均構造を表す３次元構造座標
【００３３】
表１〜１２はＮＭＲによる立体構造解析および構造計算法を用いて得られた同一の立体構造モチーフを有する１１通りの座標（表１〜１１）とそれらの平均構造の座標（表１２）を記述している。１列目がＭＯＤＥＬである行から始まって、１列目がＥＮＤＭＤＬである行までが１つのＳＹＲの立体座標を表現している。１列目がＭＯＤＥＬである行の２列目は立体座標の通番を示しており、２列目がＡＶＥＲＡＧＥとある行以降の座標は平均構造の座標であることを示している。平均構造の座標中において、Ｎ末端１残基とＣ末端２残基の原子座標は１１通りの立体座標間の差異が大きいため省略した。表中の各行の１列目のＡＴＯＭはこの行が原子座標の行であることを示し、２列目は、その原子の順番を、３列目はアミノ酸残基における原子の区別を、４列目はアミノ酸残基を、５列目は分子の種類を（同一の種類は一本のポリペプチド鎖であることを示す）、６列目は配列番号３に対応したアミノ酸の番号を、７、８、９列目はその原子の座標（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の順番でÅ単位）を、１０列目は、その原子の占有率（本発明においてはすべて１．００）を、１１列目はその原子の温度因子（本発明においては、便宜上の値で０．００としているが、特に意味のある数字ではない）を示している。最終行は、この表の終わりの行であることを示している。本表は当業者にとって一般的に用いられている表記法であるプロテイン・データ・バンクの形式に従って記述した。
【００３４】
なお、表１〜１２に示した構造座標は、平均構造の重心を３次元空間における原点として表記している。本発明の構造座標をコンピューターによる計算に用いる場合などにおいて、各原子の相対的な配置を変化させずに、３次元空間内で並進、回転、対称などの数学的な移動操作を施した結果として得られる新たな構造座標も本発明の範囲である。
【００３５】
尚、３次元構造座標の決定において、どの程度構造を精密化するかは任意であるため、最終的に得られる３次元構造座標もまた任意に選択され得る。そのため、本明細書においては、３次元構造座標の差異を表す指標として、構造座標ホモロジーＲＭＳＤ（ｒｏｏｔ−ｍｅａｎ−ｓｑｕａｒｅ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ／ｄｉｓｔａｎｃｅ／ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ）を用いる。
「ＲＭＳＤ」とは、任意の２分子の３次元構造の類似性を表す最小自乗偏差の値をいい、ペプチドのＲＭＳＤは、例えば、ペプチドの主鎖構造を構成する原子群（Ｃα原子のみ、あるいはＮ、Ｃα、Ｃ、Ｏ原子）の３次元構造座標について求め得る。異なるアミノ酸配列を有するペプチド間において、ペプチド構造トポロジーが類似している場合、ＲＭＳＤは概ね３．０Å以内に収まることが多い。また、同一アミノ酸配列を有するペプチドにおいても、空間群、格子定数などが異なる結晶から得られた３次元構造座標間のＲＭＳＤは、主鎖構造を構成する原子群から求めた場合、０．１〜１．０Åの範囲を取り得る。
【００３６】
本発明のＳｙｒ６またはその変異体の３次元構造座標においては、ペプチドの主鎖構造（Ｃα原子のみ、および／またはＮ、Ｃα、Ｃ、Ｏ原子）から求めたＲＭＳＤが３．０Å以下、好ましくは１．０Å以下、特に好ましくは０．５Å以下であるＳｙｒ６またはその変異体の３次元構造座標も本発明の範囲である。
上の立体構造モチーフおよび構造座標は、Ｓｙｒ６について得られたものである。
上で得た構造座標を用いてＳｙｒ６の変異体、作動薬、拮抗薬を同定、検索、評価または設計することができる。
【００３７】
ここで、本明細書においてＳｙｒ６の「変異体」とは、Ｓｙｒ６の配列番号１で示されるアミノ酸配列のアミノ酸が少なくとも１つ以上置換、付加、若しくは欠失、または修飾されたアミノ酸配列を有し、かつＳｙｒ６の活性を有する改変されたペプチドをいう。「Ｓｙｒ６の生物学的活性」とは、インターフェロンの有する活性をいう。インターフェロンは、インターフェロン受容体に結合し、抗ウイルス作用等の作用を発揮する。また、「インターフェロンの作動薬」および「インターフェロン受容体の作動薬」とは、インターフェロン受容体に結合しＳｙｒ６の作用と同じまたは類似の作用を発揮するペプチドまたは非ペプチド物質をいう。さらに、「インターフェロン受容体の拮抗薬」とは、インターフェロン、Ｓｙｒ６、Ｓｙｒ６の作動薬等のインターフェロン受容体への結合に拮抗的に働くペプチドまたは非ペプチド物質をいう。「インターフェロン受容体との相互作用」とは、インターフェロン受容体に結合し、抗ウイルス活性等の種々の作用を発揮することをいう。「同定」とは、ある候補物質が、Ｓｙｒ６の変異体、作動薬または拮抗薬であるか否かを決定することをいい、「検索」とは多数の物質の中からＳｙｒ６の変異体、作動薬または拮抗薬を選択することをいい、「評価」とは、ある物質がＳｙｒ６の変異体、作動薬または拮抗薬としての作用を有しているか否かの評価をいう。さらに、「設計」とは、Ｓｙｒ６のアミノ酸配列および立体構造を解析することによって、各アミノ酸がどのような特性を担うかを予測し、所望の特性の改変（例えば、元のＳｙｒ６よりも生物活性が高い、生物的な安定性が高い、熱力学的な安定性などの物理的特性に優れているなど）をもたらすために適切なアミノ酸の変異または修飾を算出することをいう。
【００３８】
４．構造座標を使用してのＳｙｒ６変異体の設計および作製
本発明によるＳｙｒ６の溶液から得られる構造座標を、分子の３次元構造座標を表現するコンピューター・プログラムが動作するコンピューターまたはそのコンピューターの記憶媒体に入力することで、Ｓｙｒ６の３次元的な構造様式を詳細に表現することが可能になる。
【００３９】
コンピューターの記憶媒体としては、Ｓｙｒ６の溶液から得られる構造座標をコンピューターの該プログラム上に導くことができるものであれば特に限定されるものではない。例えば、メモリと呼ばれる電気的な一時記憶媒体でも、フロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープなどの半永久的な記憶媒体でも良い。
【００４０】
また、本発明によるＳｙｒ６の溶液から得られる構造座標を、分子の３次元構造座標を表現するコンピューター・プログラムが動作するコンピューターまたはその記憶媒体に入力して、視覚的検討および／またはエネルギー計算をすることで、元のＳｙｒ６よりも生物活性が高い、生物的な安定性が高い、熱力学的な安定性などの物理的特性に優れているなどの性質を持つＳｙｒ６の作動薬としての活性を持つ変異体、またはＩＦＮ受容体に対する結合活性を有するが本来のＩＦＮの生物活性を抑制するような、ＩＦＮ受容体拮抗薬としての活性を持つ変異体を得るための、３次元空間における論理的設計が初めて可能になる。
【００４１】
ペプチド分子の３次元構造座標を表現するコンピューター・プログラムは多数市販されているが、これらプログラムは、一般に、分子の３次元構造座標の入力手段、該座標のコンピューター画面への視覚的表現、表現された分子内における各原子間の距離や結合角などを測定する手段、該座標の追加修正を行う手段などを提供する。
【００４２】
更に、分子の座標を元に分子の構造エネルギーを計算する手段、水分子などの溶媒分子を考慮して自由エネルギーを計算する手段を提供することができるように作成されたプログラムを用いることも可能である。モレキュラーシミュレーション社から市販されているコンピューター・プログラムであるＩｎｓｉｇｈｔ ＩＩやＴＲＩＰＯＳ社から市販されているＳＹＢＹＬは、該目的に好適なプログラムの例であるが、本発明はこれらのプログラムに限定されるものではない。
また、該プログラムは、通常シリコングラフィクス社やサンマイクロシステムズ社などから供給されているワークステーションと呼ばれるコンピューターに導入されて使用されるが、これらに限定されるものではない。
【００４３】
当業者は、該目的に適当なプログラムが作動するように調整されているコンピューターを用いて、本発明であるＳｙｒ６の構造座標を、該コンピューターまたはその記憶媒体に導入することまたはＳｙｒ６の構造座標を再現するように分子模型を組み立てることによって、初めてＳｙｒ６の立体構造様式を３次元空間での各原子の配置まで表現された状態で理解することができ、これによって、前述のような作動薬としての活性を持つ変異体、または拮抗薬としての活性を持つ変異体を得るために、３次元的で論理的にＳｙｒ６変異体を設計することが初めて可能になるのである。
【００４４】
代表的なＳｙｒ６の変異体の設計方法の一つは、コンピューターまたはその記憶媒体に本発明によるＳｙｒ６の３次元構造座標を入力し、適当なプログラムを用いてコンピューター画面上にペプチドの３次元構造を表示させ、視覚的な検討によって行う方法である。
【００４５】
まずＳｙｒ６について、特に、ＩＦＮと類似またはＩＦＮ受容体と相互作用しているアミノ酸残基およびその近傍領域にあるアミノ酸残基をコンピューターの画面上に表示させる。そして、Ｓｙｒ６側のアミノ酸残基において、１個または複数個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入などの変異、または化学的な修飾をコンピューター上で行い、その結果生じる類似点または相互作用の変化をコンピューターの画面上で観察する。この際、コンピューターの画面上に蛋白質の３次元構造を表記する場合において、シリコングラフィクス社から供給されているクリスタル・アイ（Ｃｒｙｓｔａｌ Ｅｙｅｓ）眼鏡を用いた３次元の表記を用いたり、当業者において頻繁に用いられる立体視（Ｓｔｅｒｅｏ ｖｉｅｗ）と呼ばれる右目と左目の視野に相当する２種の画面を同時に表記する方法を用いることで、３次元空間の理解が得られる易くなるが、必ずしも３次元空間の表記を用いなくても視覚的な検討は可能である。また、アミノ酸残基の置換、欠失、挿入などの変異、または化学的な修飾によって変化する局部的な構造座標は、化学結合の正当性を保つように各原子の空間的な位置を決定することで得られる。この際、コンピューターに適当なコンフォーメーションの候補群を表示させ、これらから選択してもよいし、エネルギー状態が低くなるような構造をコンピューターに計算させてもよい。そして、その中からＩＦＮと類似点を増すような、また、ＩＦＮ受容体との間に、より好ましい結合が生じるようなＳｙｒ６の変異または化学修飾を見いだしていく。
すなわち、作動薬としての活性を持つＳｙｒ６変異体を設計するには、図１に示した構造を保持したまま、分子内相互作用上において立体構造がより強く安定化するように変異を導入する。または、構造座標において分子表面上のアミノ酸側鎖を変化させる。
【００４６】
分子内相互作用には、共有結合の相互作用と非共有結合性の相互作用に大別される。前者の共有結合の相互作用の代表的なものとしてはシステイン残基などの側鎖間に形成されるジスルフィド結合やグルタミン酸、アスパラギン酸残基などの側鎖やＣ末端のカルボン酸とリジン残基などの側鎖やＮ末端のアミノ基間の脱水縮合の結果生じたアミド結合などがある。図１に示した構造を保持したまま、新たに共有結合の相互作用を生じる変異を導入できるかどうかは、コンピューター画面上で原子間の距離、角度、２面角を測定したり、視覚的に判断して変異体を設計することができる。また、変異体のポテンシャルエネルギーもしくは自由エネルギー変化を算出して、安定な変異体を設計することもできる。 一方で、非共有結合の相互作用は、静電相互作用、疎水性相互作用、ファンデルワールス相互作用、水素結合などがあり、これらを総合的に考慮して最終的な変異体の設計を行うことができる。例えば、Ｓｙｒ６もしくはその変異体のグルタミン酸、アスパラギン酸といった側鎖部分に負の電荷を持つアミノ酸残基の側鎖近傍には、近接するＳｙｒ６もしくはその変異体のアミノ酸残基においてリジン、アルギニン、ヒスチジンといった正の電荷を持つアミノ酸残基の側鎖が配置されるように、また、リジン、アルギニン、ヒスチジンといった側鎖部分に正の電荷を持つアミノ酸残基の側鎖近傍には、近接するアミノ酸残基においてグルタミン酸、アスパラギン酸といった負の電荷を持つアミノ酸残基の側鎖が配置されるように変異させる。また、アラニン、ロイシン、イソロイシン、バリン、プロリン、フェニルアラニン、トリプトファンおよびメチオニンといった側鎖部分が疎水性の高いアミノ酸残基が主に集まって相互作用している部分においては、その中にセリン、スレオニン、チロシン、アスパラギン、グルタミンといった親水性のアミノ酸残基やアスパラギン酸、グルタミン酸、リジン、アルギニン、ヒスチジンといった荷電しているアミノ酸残基が存在している箇所を見つけだし、該アミノ酸残基を疎水性のアミノ酸残基で置き換え、疎水性相互作用が強まるようにする。また、水素結合をする主鎖部分やセリン、チロシンなどのアミノ酸残基の側鎖部分には、新たな水素結合ができるように、対応するアミノ酸残基を変異させる。以上の変異においては、アミノ酸残基の側鎖や主鎖部分において、ファンデルワールス相互作用ができるだけ大きく、しかも各原子間で立体的な障害が生じないように注意する必要がある。更には、変異により新たな空隙部分ができないように、また既に空隙部分が存在する領域においては、その空隙部分をできるだけ充填するような変異を考慮することも必要である。このように、静電相互作用、疎水性相互作用、ファンデルワールス相互作用、水素結合などやその他の因子を、相互作用エネルギーとして算出したり、コンピューター画面上で視覚的に総合的に考慮することによって、最終的な変異体の設計を行うことができる。
【００４７】
この際、Ｓｙｒ６のインターフェロンと相互作用する部位を形成する第４番目のＡｌａ、第６番目のＴｒｐ、第１０番目のＰｈｅおよび第１１番目のＡｓｐの少なくとも１つのアミノ酸を欠失させ、他のアミノ酸で置換し、または化学的に修飾すれば、Ｓｙｒ６の活性に影響を与えるような変異を導入し得る。さらに、第４番目のＡｌａ、第６番目のＴｒｐ、第１０番目のＰｈｅおよび第１１番目のＡｓｐによって形成される相互作用部位の近傍のアミノ酸を欠失させ、他のアミノ酸で置換し、または化学的に修飾してもよいし、また、第４番目のＡｌａ、第６番目のＴｒｐ、第１０番目のＰｈｅおよび第１１番目のＡｓｐによって形成される部位の近傍に新たなアミノ酸を挿入してもよい。
また、拮抗薬としての活性を持つＳｙｒ６変異体を設計することも、作動薬の設計と同様に行うことができる。
作動薬としての活性を持つＳｙｒ６変異体の場合と同様に、共有結合および非共有結合の相互作用を考慮して、変異体の設計を行うことができる。
【００４８】
以上のように、今まで３次元構造上の理論的な支持がない状態で試行錯誤で行われていた低分子変異体の作製を、本発明の構造座標の使用により、３次元空間内の理論的な解析に基づいて行うことが可能になる。
上記設計手法においてＳｙｒ６の構造座標は、通常、３次元空間内に固定されて使用されるが、必ずしも固定される必要はなく、３次元空間の中で、並進や回転を行ったり、更に、それぞれのアミノ酸残基において、化学的な共有結合を切断されない範囲で移動させて、Ｓｙｒ６変異体のエネルギーを計算させることができる。このような３次元空間の中での計算において、並進、回転や移動に伴い変化した構造座標は本発明の範囲である。
【００４９】
本発明により設計された変異体について、インターフェロン受容体への結合能、あるいは抗ウイルス活性等のインターフェロン活性を解析することにより変異体がＳｙｒ６受容体の作動薬としての作用または拮抗薬としての作用を有しているかどうか決定することができる。
【００５０】
本発明により設計された変異体は、多くの方法によって調製され得る。代表的なものは化学合成である。例えば本発明を元にして、変異させることでより生物活性が上がると同定された部位において、このような調製方法は当業者においては一般的に行われている。
【００５１】
また、蛋白質のアミノ酸残基を化学的に修飾することも当業者においては一般的に行われており（例えば、Ｈｉｒｓ，Ｃ．Ｈ．Ｗ．およびＴｉｍａｓｈｅｆｆ，Ｓ，Ｎ．，ｅｄｓ，Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｙ，４７巻，第４０７−４９８頁（１９７７），Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ．）、これらの方法によりＳｙｒ６の任意のアミノ酸を化学的に修飾し、Ｓｙｒ６の変異体、作動薬または拮抗薬を得ることができる。
【００５２】
５．Ｓｙｒ６の構造座標を使用してのＩＦＮ受容体作動薬の設計および作製
本発明が提供するＳｙｒ６の構造座標の全てまたは一部を、分子の３次元構造座標を表現するコンピューター・プログラムが動作するコンピューターまたはそのコンピューターの記憶媒体に入力することで、Ｓｙｒ６の３次元空間での配置と実質的に同一の配置を与え、Ｓｙｒ６と同等またはより優れた生物活性を持つ化合物を同定、検索、評価または設計することが可能になる。当業者において、このような化合物を作動薬（アゴニスト）と総称する。化合物は、天然物化合物、合成化合物のいずれでもよく、高分子化合物、低分子化合物のいずれでもよい。さらに、化合物は非ペプチド物質であってもよい。
【００５３】
作動薬の設計を行う際に用いられるコンピューターは、例えばシリコングラフィックス社によって供給されているワークステーションＯＣＴＡＮＥなどが好適であるが、これに限定されるものではなく、適当なプログラムが動作するように調整されているコンピューターであればよい。また、コンピューターの記憶媒体にも特に制限はない。設計に用いるプログラムは、例えばモレキュラーシミュレーション社から市販されているコンピューター・プログラムＩｎｓｉｇｈｔ ＩＩやＴＲＩＰＯＳ社から市販されているコンピューター・プログラムＳＹＢＹＬを用いることで達成できる。
特に、該目的のために特別に作成されたＩｎｓｉｇｈｔ ＩＩのモジュールであるＬｕｄｉやＳＹＢＹＬのモジュールであるＬｅａｐＦｒｏｇやＵＮＩＴＹやＦｌｅｘＸやＤＯＣＫといったプログラムを単独または組み合わせて用いることで、より容易に同定、検索、評価または設計することができる。更には、特開平６−３０９３８５号公報や特開平７−１３３２３３号公報に示されているような手法によっても、本発明によるＳｙｒ６の構造座標を用いることで、初めて作動薬の設計が行える。ただし、本発明はこれらのプログラムや手法に限定されるものではない。
【００５４】
作動薬の設計には、概念的に２つの段階がある。最初の段階は、当業者においてリード化合物と称される薬物設計の出発点となる化合物を見つけだす段階である。次の段階は、そのリード化合物から出発してより活性が優れる、体内動態が優れる、毒性や副作用の少ないなど、医薬品としてより優れた性質を持つ化合物を見いだすリード化合物の最適化の過程である。
【００５５】
本発明が提供するＳｙｒ６の構造座標を用いてリード化合物を見つけだす段階は、例えば複数の化合物の構造が入力してあるコンピューター中のデータベースを利用して、データベース中の化合物とＳｙｒ６の３次元構造上の類似性を逐次、視覚的方法またはコンピュータープログラムを使用して選別する方法、またはデータベースを利用することなくＳｙｒ６の３次元構造におけるＳｙｒ６の官能基の立体配置と全部または一部の官能基の立体配置が一致するような化合物を視覚的方法またはコンピュータプログラムを使用して設計する方法などによって達成される。低分子化合物の場合には、そのコンフォーメーションは比較的自由に変化されうるし、各コンフォメーションの３次元構造座標を計算で導くことも比較的短時間で可能であるので、３次元構造座標のデータベースでなくてもよい。この場合は、低分子化合物の化学的な共有結合情報をデータベースに入力する。
具体的には、データベースを利用する方法では、まずコンピューターの画面上にＳｙｒ６分子を、本発明である構造座標に従って表示する。この際、コンピューターの画面上に前述のようなクリスタル・アイを用いるなどの３次元表記をしてもよいが、必ずしも３次元表記を用いなくても視覚的な検討は可能である。次に、コンピューター上で化学的類似性を考慮しながら、データベース中にある化合物とＳｙｒ６との重ね合わせを試み、Ｓｙｒ６が有する全てまたは一部の官能基と同じまたはＩＦＮ受容体結合時に同等の役割を果たす同等の官能基を有しているかどうか、官能基を有していればその官能基間の相対的な配置が、Ｓｙｒ６相対的な配置と同様になるかどうかを逐次評価していく。この際、重ね合わせには視覚的方法またはＩｎｓｉｇｈｔ ＩＩやＳＹＢＹＬ等のコンピュータープログラムを用いることができる。また、ＣＡＴＡＬＹＳＴやＵＮＩＴＹなどの専用プログラムを利用することもできる。
【００５６】
Ｓｙｒ６の官能基とは、例えばアスパラギン酸残基側鎖のカルボン酸、アルギニン残基側鎖のグアニジウム基、トリプトファン残基側鎖のインドール環、ペプチド主鎖のアミド基、ロイシン残基側鎖のイソブチル基などである。Ｓｙｒ６とデータベース中の化合物を重ね合わせるには、互いに全く同じ官能基または同等の水素結合、静電相互作用、疎水性相互作用などの分子間非共有結合性の相互作用を提供する官能基同士を重ね合わせの対象とする。
【００５７】
また、直接官能基間を重ね合わせるのではなく、Ｓｙｒ６の構造座標を利用して算出することが可能な静電場、疎水性場などのＳｙｒ６が形成する場とデータベース中にある化合物の場の類似性を評価し、低分子化合物を選別する方法も利用することができる。場の類似性の評価にはＣａｒｂｏ ＩＮＤＥＸやＨｏｄｇｋｉｎ ＩＮＤＥＸといった指標を用いることができる。これら指標の算出には、Ｏｘｆｏｒｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｇｒｏｕｐ社のＡｓｐなどの専用プログラムを利用することができる。
【００５８】
第二の方法は、データベースを利用しない方法でＳｙｒ６の３次元構造におけるＳｙｒ６の官能基の立体配置と全部または一部の官能基の立体配置が一致するような化合物を視覚的方法またはコンピュータプログラムを使用して新規に設計する方法である。この方法は、視覚的にコンピューター上に表示した Ｓｙｒ６の３次元構造とコンピューターグラフィック上で確認しながらそれぞれの官能基が重なりあうように、新規に化合物を組み立てることによって達成できる。また、ＬＵＤＩ、ＣＬＩＸ、ＣＡＶＥＡＴ、ＬｅａｐＦｒｏｇ等の分子設計支援プログラムを用いて、より容易に設計できる。具体的には、まずＳｙｒ６の一つの官能基の位置とできるだけ一致するように適切な官能基を有した原子団を配置し、さらにその原子団と共有結合した別の原子団をＳｙｒ６の別の官能基の位置とできるだけ一致するように配置する。この操作を順次行うことにより、Ｓｙｒ６の官能基の全部または一部と同じ立体的位置を有した新規な化合物を設計することができる。
また、視覚的検討と、プログラムを使用した検討は厳密に区別されるものではなく、それぞれの手法を適宜に組み合わせて用いることも有用である。
【００５９】
次の段階である、本発明が提供するＳｙｒ６の構造座標を用いてリード化合物の最適化を行う手法は、あらかじめＩＦＮ受容体結合するリード化合物が上記の方法で、または別途に実験的に見いだされている場合に、そのリード化合物を更に優れた分子、例えば作動薬として更に生物活性の高い化合物や、医薬品として経口投与を考えた場合に有利な構造を有する分子などへ最適化する目的で用いられる。リード化合物を実験的に見いだす手法としては、例えば当業者においてコンビナトリアル・ライブラリーとして知られている一連の化合物の中から選別されてもよいし、微生物などの培養液中から選別されてもよい。更には、後述する拮抗薬の設計において見いだされた化合物でもよい。要するに、リード化合物とＳｙｒ６の官能基の立体配置の類似性比較することによって初めて、リード化合物とＳｙｒ６との相違点を見いだし、その部位に最適な官能基を有する化合物を新たに設計することが可能となり、より最適化された化合物が設計できる。
【００６０】
リード化合物とＳｙｒ６の官能基の立体配置の類似性比較することはコンピューターによる視覚的検討や分子間の重ね合わせプログラムによってリード化合物とＳｙｒ６の官能基の立体配置の類似性を理解してもよい。
コンピューターによる視覚的検討の場合は、まず、リード化合物の３次元構造座標と本発明が提供するＳｙｒ６の構造座標を、分子の３次元構造座標を表現するコンピューター・プログラムが動作するコンピューターまたはそのコンピューターの記憶媒体に入力して、コンピューター画面上でリード化合物とＳｙｒ６を表示する。この際、コンピューターの画面上に前述のようなクリスタル・アイを用いるなどの３次元表記をしてもよいが、必ずしも３次元表記を用いなくても視覚的な検討は可能である。そして、リード化合物とＳｙｒ６の官能基がよりうまく重なるように、若しくは重なりを保持させたまま、より体内動態の優れた化合物へと改変することが、論理的な化合物の設計である。
【００６１】
コンピューターによる重ね合わせ計算による方法では、プログラムＣＡＴＡＬＹＳＴやＵＮＩＴＹやＤＩＳＣＯを利用できる。これらのプログラムでは、様々なリード化合物の立体構造を発生させその中からまたはリード化合物の立体構造を最も良く重なりあうように最適化することにより、Ｓｙｒ６の官能基の立体配置と最も良く重なりあうリード化合物の立体構造を見い出すことができる。
また、視覚的検討と、プログラムを使用した方法を適宜に組み合わせて用いてもよい。
【００６２】
以上の手法において用いられるＳｙｒ６の構造座標は、本発明の明細書中に示した表１〜１２のいずれかのの構造座標でも、更にはこれらを元にして計算により作成した変異体の構造座標でもよい。医薬品として設計する場合においては、最も活性の高い変異体の構造座標を用いる方がより望ましい。また、用いられるＳｙｒ６の構造座標は、全ての部分の座標を用いる必要はない。
以上の手法において設計された作動薬については、その化合物に応じて、一般的に用いられている化学合成の手法を用いることで得ることができる。
【００６３】
６．Ｓｙｒ６の構造座標を使用してのＩＦＮ受容体の拮抗薬の設計および作製
本発明が提供するＳｙｒ６の構造座標の全てまたは一部を、分子の３次元構造座標を表現するコンピューター・プログラムが動作するコンピューターまたはそのコンピューターの記憶媒体に入力することで、ＩＦＮ受容体と結合しＩＦＮの生物活性を阻害する化合物を同定、検索、評価または設計することが初めて可能になる。当業者において、このような化合物を拮抗薬（アンタゴニスト）と総称する。化合物は、天然物化合物、合成化合物のいずれでもよく、高分子化合物、低分子化合物のいずれでもよい。
【００６４】
拮抗薬の設計を行う際に用いられるコンピューターは作動薬の場合と同様に、適当なプログラムが動作するように調整されているコンピューターであれば特に制限はない。また、コンピューターの記憶媒体にも特に制限はない。設計に用いるプログラムは、例えばモレキュラーシミュレーション社から市販されているコンピューター・プログラムＩｎｓｉｇｈｔ ＩＩやＴＲＩＰＯＳ社から市販されているコンピューター・プログラムＳＹＢＹＬを用いることで達成できる。特に、該目的のために特別に作成されたＩｎｓｉｇｈｔ ＩＩのモジュールであるＬｕｄｉやＳＹＢＹＬのモジュールであるＬｅａｐＦｒｏｇやＵＮＩＴＹやＦｌｅｘＸやＤＯＣＫといったプログラムを単独または組み合わせて用いることで、より容易に同定、検索、評価または設計することができる。更には、特開平６−３０９３８５号公報や特開平７−１３３２３３号公報に示されているような手法によっても、本発明によるＳｙｒ６の構造座標を用いることで、初めて拮抗薬の設計が行える。ただし、本発明は、これらのプログラムや手法に限定されるものではない。
拮抗薬の設計には、作動薬の場合と同様に概念的に２つの段階がある。最初の段階は、リード化合物を見つけだすものであり、次の段階はリード化合物の最適化の過程である。
【００６５】
本発明が提供するＳｙｒ６の構造座標を用いて、拮抗薬のリード化合物を見つけだす段階は、例えば複数の化合物の構造が入力してあるコンピューター中のデータベースを利用して、データベース中の化合物とＳｙｒ６の３次元構造上の類似性を逐次、視覚的方法またはコンピュータープログラムを使用して選別する方法、またはデータベースを利用することなくＳｙｒ６の３次元構造におけるＳｙｒ６の官能基の立体配置と全部または一部の官能基の立体配置が一致するような化合物を視覚的方法またはコンピュータプログラムを使用して設計する方法などによって達成される。化合物の構造のデータベースは、３次元構造座標が決定され入力されていることが望ましいが、低分子化合物の場合は、そのコンフォーメーションは比較的自由に変化されうるし、各コンフォメーションの３次元構造座標を計算で導くことも比較的短時間で可能であるので、３次元構造座標のデータベースでなくてもよい。この場合は、低分子化合物の化学的な共有結合情報をデータベースに入力する。
【００６６】
具体的には、データベースを利用する方法では、まずコンピューターの画面上にＳｙｒ６分子を、本発明である構造座標に従って表示する。この際、コンピューターの画面上に前述のようなクリスタル・アイを用いるなどの３次元表記をしてもよいが、必ずしも３次元表記を用いなくても視覚的な検討は可能である。次に、コンピューター上で化学的類似性を考慮しながら、データベース中にある化合物とＳｙｒ６との重ね合わせを試み、Ｓｙｒ６が有する全てまたは一部の官能基と同じまたはＩＦＮ受容体結合時に同等の役割を果たす同等の官能基を有しているかどうか、官能基を有していればその官能基間の相対的な配置が、Ｓｙｒ６相対的な配置と同様になるかどうかを逐次評価していく。この際、重ね合わせには視覚的方法またはＩｎｓｉｇｈｔ ＩＩやＳＹＢＹＬ等のコンピュータープログラムを用いることができる。また、ＣＡＴＡＬＹＳＴやＵＮＩＴＹなどの専用プログラムを利用することもできる。
【００６７】
Ｓｙｒ６の官能基とは、例えばアスパラギン酸残基側鎖のカルボン酸、アルギニン残基側鎖のグアニジウム基、トリプトファン残基側鎖のインドール環、ペプチド主鎖のアミド基、ロイシン残基側鎖のイソブチル基などである。Ｓｙｒ６とデータベース中の化合物を重ね合わせるには、互いに全く同じ官能基または同等の水素結合、静電相互作用、疎水性相互作用などの分子間非共有結合性の相互作用を提供する官能基同士を重ね合わせの対象とする。
【００６８】
また、直接官能基間を重ね合わせるのではなく、Ｓｙｒ６の構造座標を利用して算出することが可能な静電場、疎水性場などのＳｙｒ６が形成する場とデータベース中にある化合物の場の類似性を評価し、低分子化合物を選別する方法も利用することができる。場の類似性の評価にはＣａｒｂｏ ＩＮＤＥＸやＨｏｄｇｋｉｎ ＩＮＤＥＸといった指標を用いることができる。これら指標の算出には、Ｏｘｆｏｒｄ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｇｒｏｕｐ社のＡｓｐなどの専用プログラムを利用することができる。
【００６９】
第二の方法は、データベースを利用しない方法でＳｙｒ６の３次元構造におけるＳｙｒ６の官能基の立体配置と全部または一部の官能基の立体配置が一致するような化合物を視覚的方法またはコンピュータプログラムを使用して新規に設計する方法である。この方法は、視覚的にコンピューター上に表示した Ｓｙｒ６の３次元構造とコンピューターグラフィック上で確認しながらそれぞれの官能基が重なりあうように、新規に化合物を組み立てることによって達成できる。また、ＬＵＤＩ、ＣＬＩＸ、ＣＡＶＥＡＴ、ＬｅａｐＦｒｏｇ等の分子設計支援プログラムを用いて、より容易に設計できる。具体的には、まずＳｙｒ６の一つの官能基の位置とできるだけ一致するように適切な官能基を有した原子団を配置し、さらにその原子団と共有結合した別の原子団をＳｙｒ６の別の官能基の位置とできるだけ一致するように配置する。この操作を順次行うことにより、Ｓｙｒ６の官能基の全部または一部と同じ立体的位置を有した新規な化合物を設計することができる。
また、視覚的検討と、プログラムを使用した検討は厳密に区別されるものではなく、それぞれの手法を適宜に組み合わせて用いることも有用である。
【００７０】
次の段階である、本発明が提供するＳｙｒ６の構造座標を用いてリード化合物の最適化を行う手法は、あらかじめＩＦＮ受容体結合するリード化合物が上記の方法で、または別途に実験的に見いだされている場合に、そのリード化合物を更に優れた分子、例えば拮抗薬として更に生物活性の高い化合物や、医薬品として経口投与を考えた場合に有利な構造を有する分子などへ最適化する目的で用いられる。リード化合物を実験的に見いだす手法としては、例えば当業者においてコンビナトリアル・ライブラリーとして知られている一連の化合物の中から選別されてもよいし、微生物などの培養液中から選別されてもよい。更には、前述した作動薬の設計において見いだされた化合物でもよい。要するに、リード化合物とＳｙｒ６の官能基の立体配置の類似性比較することによって初めて、リード化合物とＳｙｒ６との相違点を見いだし、その部位に最適な官能基を有する化合物を新たに設計することが可能となり、より最適化された化合物が設計できる。
【００７１】
リード化合物とＳｙｒ６の官能基の立体配置の類似性比較することはコンピューターによる視覚的検討や分子間の重ね合わせプログラムによってリード化合物とＳｙｒ６の官能基の立体配置の類似性を理解してもよい。
コンピューターによる視覚的検討の場合は、まず、リード化合物の３次元構造座標と本発明が提供するＳｙｒ６の構造座標を、分子の３次元構造座標を表現するコンピューター・プログラムが動作するコンピューターまたはそのコンピューターの記憶媒体に入力して、コンピューター画面上でリード化合物とＳｙｒ６を表示する。この際、コンピューターの画面上に前述のようなクリスタル・アイを用いるなどの３次元表記をしてもよいが、必ずしも３次元表記を用いなくても視覚的な検討は可能である。そして、リード化合物とＳｙｒ６の官能基がよりうまく重なるように、若しくは重なりを保持させたまま、より体内動態の優れた化合物へと改変することが、論理的な化合物の設計である。
【００７２】
コンピューターによる重ね合わせ計算による方法では、プログラムＣＡＴＡＬＹＳＴやＵＮＩＴＹやＤＩＳＣＯを利用できる。これらのプログラムでは、様々なリード化合物の立体構造を発生させその中からまたはリード化合物の立体構造を最も良く重なりあうように最適化することにより、Ｓｙｒ６の官能基の立体配置と最も良く重なりあうリード化合物の立体構造を見い出すことができる。
また、視覚的検討と、プログラムを使用した方法を適宜に組み合わせて用いてもよい。
【００７３】
以上の手法において用いられるＳｙｒ６の構造座標は、本発明の明細書中に示した表１〜１２のいずれかの構造座標でも、更にはこれらを元にして計算により作成した変異体の構造座標でもよい。医薬品として設計する場合においては、最も活性の高い変異体の構造座標を用いる方がより望ましい。また、用いられるＳｙｒ６の構造座標は、全ての部分の座標を用いる必要はない。
以上の手法において設計された拮抗薬については、その化合物に応じて、一般的に用いられている化学合成の手法を用いることで得ることができる。
【００７４】
７．構造座標を使用しての分子置換法によるＸ線結晶構造解析および構造座標を使用してのＮＭＲ解析
本発明による、表１〜１２に示した、Ｓｙｒ６の３次元構造座標は、Ｓｙｒ６の全部または一部を含んでいる結晶、またはＩＦＮ若しくはＩＦＮ受容体と有意な相同性を持つアミノ酸配列を持つ他の蛋白質から得られた結晶などのＸ線結晶構造解析において使用されうる。すなわち、当業者においてＸ線結晶構造解析の手法の一つとして一般的に用いられている分子置換法（例えば、Ｂｌｕｎｄｅｌｌ，Ｔ．Ｌ．およびＪｏｈｎｓｏｎ，Ｌ．Ｎ．，ＰＲＯＴＥＩＮ ＣＲＹＳＴＡＬＬＯＧＲＡＰＨＹ，第４４３−４６４頁（１９７６），Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ， Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ．）において、本発明によるＳｙｒ６の３次元構造座標の全てまたはその一部を使用することで、構造座標が未知の上記のような蛋白質の結晶においても、その構造座標を決定する際に、重原子同型置換法を用いることなく、はるかに迅速にその結晶のＸ線回折像より得られる構造因子からその構造座標を決定しうる。
【００７５】
この分子置換法によって、表１〜表１２に示したＳｙｒ６の３次元構造座標を参照して、Ｓｙｒ６変異体の３次元構造座標を得ることができる。分子置換法により得られる３次元構造座標は、元のＳｙｒ６とほぼ同一の立体構造モチーフを有するが、非同型の異なった結晶として析出する。
分子置換法を行う際には、分子置換法に用いるプログラムが動作するように調整されているコンピューターを用いる。該プログラムは、例えばＸ−ＰＬＯＲ（モレキュラーシミュレーション社より市販）やＡＭＯＲＥ（ＣＣＰ４（Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｐｒｏｊｅｃｔ，Ｎｕｍｂｅｒ４．Ａｃｔａ Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒ． Ｄ５０， ６７０−６７３（１９９４））のプログラム群の１つ）などがあるが、その他のプログラムを用いても良い。
【００７６】
本発明のＳｙｒ６の３次元構造座標を用いて分子置換法を適用するべき結晶としては、ＩＦＮとＩＦＮ受容体の全部または一部を含んでいる結晶、またはＩＦＮあるいはＩＦＮ受容体と有意な相同性を持つアミノ酸配列を持つ他の蛋白質から得られた結晶以外にも、ＩＦＮ受容体と結合する化合物（例えば作動薬や拮抗薬）とＩＦＮ受容体との複合体、Ｓｙｒ６と結合する化合物（例えば拮抗薬）とＳｙｒ６との複合体、Ｓｙｒ６とアミノ酸残基において有意な相同性を持つペプチドを含むもの、Ｓｙｒ６の変異体およびそれを含むもの、ＩＦＮ受容体の変異体およびそれを含むものなどから得られた結晶、また更にそれらの複合体から得られた結晶においても適応しうる。有意な相同性とは、一般に、アミノ酸配列において２０％以上、好ましくは３０％以上一致している場合をさす。分子置換法の適用については、実際に目的の結晶のＸ線回折像から計算された構造因子に分子置換法を適用し、有意な解が得られることにより、判断されうる。
すなわち、上記以外の未知物質の結晶においても、本発明による表１〜１２のいずれかに示したＳｙｒ６の３次元構造座標の全部または一部を用いて分子置換法により構造解析する事は、有意な解が得られる場合においては本発明の範囲である。
【００７７】
なお、同様なことはＮＭＲ解析においても当てはまる。本発明による構造モチーフまたは表１〜１２のいずれかに示したＳｙｒ６の３次元構造座標の全部または一部を用いてＮＭＲにより未知物質を構造解析する事は、有意な解が得られる場合においては本発明の範囲である。この構造解析により、Ｓｙｒ６の変異体の３次元構造座標を得ることができる。
【００７８】
さらに、ホモロジーモデリング（Ｂｌｕｎｄｅｌｌ， Ｔ．Ｌ．， ｅｔ ａｌ． Ｎａｔｕｒｅ， ３２６， ３４７−３５２； Ｓａｎｄｅｒ， Ｃ． ｅｔ ａｌ．， Ｐｒｏｔｅｉｎｓ， ９， ５６−６８）により、Ｓｙｒ６の変異体の３次元構造座標を得ることができる。すなわち、２つのアミノ酸配列の間に有意なホモロジーがある場合には、両者の立体構造も類似しているので、Ｓｙｒ６のアミノ酸配列と相同性の高いアミノ酸配列を有するペプチド、タンパク質を検索し、Ｓｙｒ６の立体構造を基に該相同性の高いペプチド、タンパク質の立体構造を解析し、Ｓｙｒ６の変異体、作動薬または拮抗薬の立体構造モデルを得ることができる。
【００７９】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、何らこれに限定されるものではない。本発明の範囲は、実施例に示す特定の実施形態よりも、発明の詳細な説明の項目中で記述した内容により、請求の範囲が定義されるべきものである。
【００８０】
〔実施例１〕
Ｓｙｒ６の調製
Ｓｙｒ６は、Ｆｍｏｃ固相合成法により配列番号１に示すアミノ酸配列に従って作製した。
該試料を移動相に０．１％トリフルオロ酢酸／水／アセトニトリル溶液を用いた、逆相クロマトグラフィー（イナートシル ＯＤＳ（ジーエルサイエンス）、島津製作所）によって分画し、高純度に精製されたＳｙｒ６を得た。
【００８１】
〔実施例２〕
Ｓｙｒ６の抗ウイルス活性
Ｓｙｒ６の抗ウイルス活性を、ヒト羊膜細胞であるＦＬ細胞とシンドビス（ｓｉｎｄｂｉｓ）ウイルスを用いたバイオアッセイ法で調べた（Ａｒｍｓｔｒｏｎｇ， Ｊ．Ａ．， Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｙ， ７８， ３８１−３８７ （１９８１））。９６穴マイクロタイタープレート（岩城硝子社製）のウェルに、ＦＬ細胞を３．５×１０５細胞植えて、２４時間培養した。その後、Ｓｙｒ６を図２および図３に示した濃度（０．９μＭ〜１２０μＭ）で加えて２４時間培養した。コントロールとしては、インターフェロンβ（フエロン、東レ社製）を０．２Ｕ／ｍｌから２５Ｕ／ｍｌ加えて２４時間培養した。その後、シンドビスウイルスまたは水泡性口内炎（ｖｅｓｉｃｕｌａｒ ｓｔｏｎａｔｉｔｉｓ）ウイルスを各ウェルに加えて１５時間培養した。培養液を捨てて、プレートはホルマリンを含むクリスタルバイオレット液に１５分ほど浸し、生存している細胞を固定染色した。その結果、Ｓｙｒ６は３０μＭの濃度から抗ウイルス活性を示した（図２および図３）。Ｓｙｒ６は逆相ＨＰＬＣで精製する際に、２つのピークが検出されたので、それぞれＳｙｒ６Ａ、６Ｂとして測定した。Ｓｙｒ６ＡとＳｙｒ６Ｂに活性の違いは認められなかった。
【００８２】
さらに、Ｓｙｒ６の抗ウイルス活性が、内因性のインターフェロン産生を誘導することによって得られている可能性を否定するために、各種インターフェロン中和抗体存在下での抗ウイルス活性を検討した。９６穴マイクロタイタープレート（岩城硝子社製）のウェルに、ＦＬ細胞を３．５×１０５細胞植えて、２４時間培養した。その後、Ｓｙｒ６を図２および図３に示した濃度（０．９μＭ〜１２０μＭ）で加えて２４時間培養した。この時、インターフェロンαに対する中和抗体ＭＩＦ−１（Ｈａｙａｓｈｉｂａｒａ ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ， Ｉｎｃ． 製）を１．２μ／ウェル、インターフェンβに対する中和抗体ＹＳＢ−１（Ｓｕｇｉ， Ｍ ｅｔ ａｌ．， Ｈｙｂｒｉｄｏｍａ， ６， ３１３−３２０ （１９８７））を１５．８μ／ウェル、インターフェロンγに対する中和抗体（Ｇｅｎｚｙｍｅ Ｒ＆Ｄ ｓｙｓｔｅｍ 社製）を１μｇ／ウェル加えて培養した。その後、シンドビスウイルスを各ウェルに加えて１５時間培養した。この時も前記と同じ条件で各種中和抗体を加え培養した。培養液を捨てて、プレートはホルマリンを含むクリスタルバイオレット液に１５分ほど浸し、生存している細胞を固定染色した。その結果を図４に示す。Ｓｙｒ６の抗ウイルス活性は、各種インターフェロン中和抗体存在下でも全く影響を受けなかった。従って、Ｓｙｒ６の抗ウイルス活性が、内因性のインターフェロン産生を誘導することによって得られているという可能性は否定された。
【００８３】
〔実施例３〕
可溶性インターフェロン受容体を用いたＳｏｌｉｄ−ｐｈａｓｅ ｌｉｇａｎｄ ｂｉｎｄｉｎｇ ａｓｓａｙの構築
２×１０６個のヒトＦＬ細胞より、Ｉｓｏｇｅｎ（日本ジーン社製）を用いて、トータルＲＮＡを抽出した。１μｇのＴｏｔａｌ ＲＮＡと、ＡＲ１センスプライマー（配列番号２）、ＡＲ１アンチセンスプライマー（配列番号３）、ＡＲ２センスプライマー（配列番号４）およびＡＲ２アンチセンスプライマー（配列番号５）を用いたＰＣＲ法で、インターフェロン受容体ＡＲ１、ＡＲ２の細胞外領域の遺伝子を単離した。
【００８４】
ＡＲ１はアミノ酸残基１から４３５番目（Ｕｚｅ， Ｇ． ｅｔ ａｌ．， Ｃｅｌｌ， ６０， ２２５−２３４ （１９９０））、ＡＲ２はアミノ酸残基１から２４３番目（Ｄｏｍａｎｓｋｉ， Ｐ． ｅｔ ａｌ．， Ｊ．Ｂｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．， ２７０， ２１６０６０２１６１１ （１９９５）までの細胞外領域をコードするようにデザインされている。得られたＰＣＲ断片は、ヒトＩｇＧ１Ｆｃ領域との融合蛋白を発現するためのベクターＨｕＩｇＧ１／ＳＲαのＥｃｏＲＩ、ＢａｍＨＩサイトに連結した。構築した発現ベクターは、ＤＥＡＥ−Ｄｅｘｔｒａｎ法を用いてＣＯＳ−１細胞に共形質転換して、一過性に蛋白発現を行った。培養液中に産生される可溶性インターフェロン受容体は、Ｐｒｏｔｅｉｎ Ａ Ｓｅｐｈａｒｏｓｅ ＣＬ−４Ｂカラム（Ａｍｅｒｓｈａｍ Ｐｈａｒｍａｃｉａ Ｂｉｏｔｅｃｈ社製）を用いて精製した。９６穴マイクロタイタープレート（ヌンク社製）に、精製した可溶性インターフェロン受容体を１μｇ／ｍｌ、１００μｇ／ウェルで４℃、一晩反応させ固相化した。１％ＢＳＡと０．０５％Ｔｗｅｅｎ２０を含むＰＢＳ（−）でブロッキングした後、ヒトインターフェロンβを２５ｐＭから１ｎＭとなるように加えて、室温で振とう２時間反応させた。０．０５％Ｔｗｅｅｎ２０を含むＰＢＳ（−）で４回洗浄した後、西洋ワサビペルオキシダーゼ標識の抗インターフェロンβ抗体ＹＳＢ−１（Ｙａｍａｚａｋｉ， Ｓ． ｅｔ ａｌ．， Ｊ． Ｉｍｍｕｎｏａｓａｙ， １０， ５７−７３ （１９８９））を５０μｌ加えて、室温で１時間反応させた。０．０５％Ｔｗｅｅｎ２０を含むＰＢＳ（−）で４回洗浄した後、ＴＭＢ基質（ＤＡＫＯ社製）を１００μｌ／ウェル加えて室温で２分反応させて発色を行い、４５０ｎｍの吸光度を測定した。この系において、ヒトインターフェロンβと可溶性インターフェロン受容体との結合が濃度依存的に観察された（図５）。ヒトインターフェロンβは、コントロールであるヒトＩｇＧ１には結合せず、更に、この系にヒトインターフェロンβを加えない場合にはシグナルは検出されなかった。また、０．５ｎＭのヒトインターフェロンβを加えた場合に得られるシグナルは、２７ｎＭの可溶性インターフェロン受容体を加えることにより完全に消失した。以上より、本Ｓｏｌｉｄ−ｐｈａｓｅ ｌｉｇａｎｄ ｂｉｎｄｉｎｇ ａｓｓａｙは、特異的なリガンド−受容体結合の検出系であることを確認した。この系では、２５ｐＭのヒトインターフェロンβ（２２ｐｇ、約４．４Ｕ）が検出可能であった。このＳｏｌｉｄ−ｐｈａｓｅ ｌｉｇａｎｄ ｂｉｎｄｉｎｇ ａｓｓａｙ系を用いて、Ｓｙｒ６がヒトインターフェロンβと可溶性インターフェロン受容体との結合を阻害することができるかを調べた。その結果、Ｓｙｒ６を２５μＭから１００μＭ加えたときに濃度依存的に結合を阻害した（図６）。この結果は、Ｓｙｒ６がヒトインターフェロンβをミミックしており、インターフェロン受容体を介して抗ウイルス活性を発現していることを示唆している。
【００８５】
〔実施例４〕
Ｓｙｒ６の溶液の調製
Ｓｙｒ６の溶液は、以下に示す手法を用いて得た。実施例１で高純度に精製されたＳｙｒ６を、まず緩衝液（ＰＢＳ（−））中で濃度を０．１〜０．５ｍｇ／ｍｌに調製し、円二色性スペクトルを測定し、立体構造を形成していることを確認した。同じ溶液の一次元ＮＭＲを測定し、立体構造形成に特徴的なシグナルを得た。次に高濃度溶液にするため、Ｓｙｒ６を重ジメチルスルフォキシド中で濃度を３．０〜３．５ｍｇ／ｍｌに調製し、一次元ＮＭＲによって立体構造の保持を確認した。
【００８６】
〔実施例５〕
Ｓｙｒ６の立体構造解析
実施例２で得られた溶液を磁場中に置いて、２０℃でプロトンＮＭＲデータをプロトン−プロトン二次元ＮＭＲ法（ＮＯＥＳＹ、ＣＯＳＹ、ＴＯＣＳＹ）を用いて収集した。ＮＭＲは６００ＭＨｚ装置（ＵＮＩＴＹ ＩＮＯＶＡ６００、Ｖａｒｉａｎ）および５００ＭＨｚ装置（ＵＮＩＴＹ ｐｌｕｓ５００、Ｖａｒｉａｎ）を使用した。得られたＮＭＲスペクトルから、各水素原子核のＮＭＲシグナルを帰属した。すなわち、二次元ＮＭＲスペクトル上の各シグナルがペプチドのどの水素原子核に由来するかを決定した。帰属の方法は、まず１５個の各アミノ酸残基毎にシグナルを、ＣＯＳＹおよびＴＯＣＳＹスペクトルから分類し、次にＮＯＥＳＹスペクトルから配列番号を帰属していく。この操作を何回も繰返し、矛盾のない帰属を完成させた。この帰属を基に、二次元ＮＭＲスペクトル（ＮＯＥＳＹスペクトル）から水素原子核間の距離を見積り、互いに約５Å以内の空間距離にある水素原子核の組合せ（ペアー）を同定した（ＮＯＥデータと以下称する）。
【００８７】
次に、ＥＭＢＯＳＳという一連のプログラム群を用いて、以下の解析を行った。ＮＯＥデータを最大に満足する立体構造と、最小のポテンシャルエネルギーを得る立体構造を４次元のシミュレーテッド・アニーリング（Ｓｉｍｕｌａｔｅｄ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）法を利用して算出した。
まず、Ｓｙｒ６のアミノ酸配列を入力し、乱数を使用し１０００種類の異なったＳｙｒ６の立体座標を発生させた。それぞれの立体座標を対象に、入力したＮＯＥデータで指定した水素原子核の組合せ間の空間距離が５Å以内となるよう、原子間に距離束縛条件を課して、構造エネルギー最適化計算を５００サイクル、引き続き４次元シミュレーテッド・アニーリング計算を１２０００ステップ、最後に構造エネルギー最適化計算を３０００サイクル行った。４次元シミュレーテッド・アニーリング計算においては、前半の６０００ステップは温度３００Ｋで、後半の６０００ステップは段階的に温度を低下させ、最終的に１０Ｋになるように設定し、計算を行った。計算された１０００個のＳｙｒ６の３次元座標から水素原子核間距離がＮＯＥデータを満足し、しかも構造エネルギーが低い座標を選出した。
【００８８】
〔実施例６〕
Ｓｙｒ６構造座標の再精密化
実施例３で得られたＳｙｒ６の複合体の構造座標を更に精密化した。得られた構造座標およびエネルギーを用いたＮＯＥデータの再検討と上述の再検討したＮＯＥデータを入力とした４次元のシミュレーテッド・アニーリングを繰り返し、Ｓｙｒ６の構造座標を再精密化した。最終的に再精密化した１１個の立体座標が得られた。
得られた構造座標については当業者にとって一般的に用いられている表記法であるプロテイン・データ・バンクの形式に従って平均構造および１１個の構造座標を表１〜１２に示した。
【００８９】
【発明の効果】
本発明のインターフェロンをミミックするペプチドであるＳｙｒ６の立体構造モチーフは、インターフェロン受容体の作動薬、拮抗薬として作用し得る立体構造モチーフであり、該立体構造モチーフを規定する３次元構造座標を用いて、新たなインターフェロン受容体の作動薬または拮抗薬として作用し得るＳｙｒ６の変異体、および化合物を同定、検索、評価および設計することが可能である。
【００９０】
【配列表】
【００９１】
【配列表フリーテキスト】
配列番号１〜５：合成
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｓｙｒ６の構造について主鎖をリボンで、側鎖原子をボールアンドスティックで示した。Ｎ末端１残基とＣ末端２残基を除いて示した。
【図２】Ｓｙｒ６の抗ウイルス活性測定結果を示す。
【図３】Ｓｙｒ６の抗ウイルス活性測定結果を示す。
【図４】Ｓｙｒ６の各種インターフェロン中和抗体存在下での抗ウイルス活性測定の結果を示す。
【図５】可溶性インターフェロン受容体を用いたＳｏｌｉｄ−ｐｈａｓｅ ｌｉｇａｎｄ ｂｉｎｄｉｎｇ ａｓｓａｙの結果を示す。
【図６】Ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅ ｂｉｎｄｉｎｇ ａｓｓａｙ を用いたＳｙｒ６の可溶性インターフェロン受容体への結合解析結果を示す。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a solution of Syr6, which is a peptide that mimics interferon, and to a three-dimensional structure coordinate and three-dimensional structure coordinates of Syr6 obtained by a three-dimensional structure analysis technique using nuclear magnetic resonance (NMR) using this solution. .
Moreover, this invention relates to the peptide which has this three-dimensional structure.
[0002]
Furthermore, the present invention relates to the identification, search, evaluation or design of compounds that are agonists or antagonists of Syr6 having the same or superior biological activity as Syr6 using the three-dimensional structure motif or three-dimensional structure coordinates of Syr6.
Furthermore, the present invention uses the three-dimensional structural coordinates or three-dimensional structural coordinates of Syr6 to bind to interferon (IFN) and / or IFN receptor, and inhibit the normal binding of IFN to IFN receptor. The present invention relates to the identification, search, evaluation, or design of compounds that are antagonists that reduce selenium or agonists that exhibit IFN-like activity.
[0003]
[Prior art]
The proliferation and differentiation of animal cells are controlled by various intercellular signaling molecules. Proteinaceous molecules responsible for this signal transduction include protein groups called so-called growth factors, lymphokines, monokines, IFNs, chemokines, hematopoietic factors, neurotrophic factors, and the like.
[0004]
Cytokines are a collective term for these protein factors that show biological activity through specific receptors on the cell surface in trace amounts. Cytokines exhibit a variety of physiological activities. Examples of the physiological activity of cytokine include antiviral activity and antitumor activity of IFN, formation of granulocyte colony of granulocyte colony stimulating factor (G-CSF), production of erythropoietin (EPO) erythrocytes, megakaryocyte of thrombopoietin (TPO) The proliferation of spheres can be mentioned, and many of these cytokines are used for actual disease treatment by utilizing their physiological activities. Since these cytokines are high molecular weight proteins, they are produced by culturing large numbers of cells that produce cytokines, cells that have been genetically modified to produce cytokines, or large amounts of microorganisms. It is done by. Furthermore, in order to obtain a single molecular species of cytokine, a complicated operation of purifying the target cytokine from a cell culture supernatant or a cell or microorganism disruption solution is required. However, since the pharmaceutical product thus obtained cannot be administered orally because it is a protein preparation, it is administered by intravenous, intramuscular or subcutaneous injection. In general, since patients cannot make such injections themselves, proteinaceous cytokines need to be administered by medical personnel such as doctors, and more convenient administration methods other than injection, such as Small molecule agonists having cytokine activity that can be administered orally are desired. The attempt includes, for example, a method of mimicking cytokine activity with a peptide having a small molecular weight. A low molecular weight peptide can be prepared by chemical synthesis and has excellent stability. As such an example, EPO (Wrightton, NC, et al., Science, 273: 458-463 (1996)) and TPO (Cwirla, SE, et al., Science, 276) are used using the phage peptide library method. : 1696-1699 (1997), Kimura, T. et al., J. Biochem., 122: 1046-1051 (1997)).
[0005]
IFN-α, IFN-β, and IFN-γ mainly exist from the difference in antigenicity of IFN, and more than 20 subtypes have been confirmed for IFN-α. These three types of IFNs are classified into type I IFN and type II IFN based on the receptor binding mode. Type I IFN includes IFN-α and IFN-β, and type II IFN includes IFN-γ. included. Both IFN-α and IFN-β are thought to bind to the same receptor. Although the primary structure of the type I IFN receptor has been elucidated, its higher order structure has not been elucidated. On the other hand, the three-dimensional structural coordinates of human IFN-β have already been clarified (Karpusas, M. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 94: 11813-11818 (1997); Registration number: 1au1).
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, even if the three-dimensional structure coordinates of human IFN-β are disclosed, since IFN-β is a high molecular protein consisting of 166 amino acid residues, a low-molecular compound that is not a peptide is directly designed from this three-dimensional structure. This is not easy, and an understanding of the logical reduction in molecular weight of IFN-β has not yet been obtained. For this reason, it has been impossible to design small molecule agonists and antagonists of IFN.
[0007]
Therefore, the present inventors tried to obtain a peptide that mimics IFN-β activity for this purpose. As a result, a 15 amino acid residue peptide (Syr6) that mimics IFN-β activity was successfully obtained (Japanese Patent Application No. 11-036990, international application PCT / JP00 / 09278). Since this peptide has a molecular weight of 1/10 or less of that of human IFN-β, if the three-dimensional structure of this peptide is elucidated, IFN-β activity is more easily performed than using the structure coordinates obtained from natural IFN-β. Furthermore, we thought that it was possible to design a low molecular weight compound having IFN-α activity that binds to the same receptor, and tried to elucidate the three-dimensional structural coordinates of Syr6.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present inventors made a solution of Syr6, and for the first time revealed the three-dimensional structure motif and three-dimensional structure coordinates of Syr6. The details of the design of low molecular weight IFN can be revealed for the first time by the three-dimensional structural motif and the three-dimensional structural coordinates. The three-dimensional structure represented by the three-dimensional structure coordinates and the three-dimensional structure coordinates revealed by the present inventors is a three-dimensional structure related to the function of IFN, and mimics or modifies these three-dimensional structures to accept interferon. It will be possible to identify, search, evaluate or design body agonists and antagonists.
[0009]
That is, the present invention relates to the following items (1) to (53).
(1) A three-dimensional structure motif of a peptide having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, wherein at least the fourth Ala, the sixth Trp, the tenth Phe and the eleventh Asp in the amino acid sequence A conformational motif that defines the site that interacts with the interferon receptor formed by.
(2) A three-dimensional structure motif of a peptide having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, wherein at least the fourth Ala, the sixth Trp, the tenth Phe and the eleventh Asp in the amino acid sequence And a three-dimensional motif that defines a site that interacts with the interferon receptor formed by amino acid residues in the vicinity.
(3) A three-dimensional structure motif of a peptide having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, which is represented by the three-dimensional structural coordinates represented by any one of Tables 1 to 12, and interacts with the interferon receptor. Acting 3D structure motif.
(4) A three-dimensional structure motif of a peptide having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, wherein the structure coordinate homology RMSD with the three-dimensional structure coordinate represented by any one of Tables 1 to 12 is 3. A three-dimensional structural motif that interacts with the interferon receptor, as shown by three-dimensional structural coordinates that are 0 or less.
(5) A three-dimensional structure motif of a peptide having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, wherein the structure coordinate homology RMSD with the three-dimensional structure coordinate represented by any one of Tables 1 to 12 is 1. A three-dimensional structural motif that interacts with the interferon receptor, as shown by three-dimensional structural coordinates that are 0 or less.
(6) A three-dimensional structure motif that is a part of the three-dimensional structure motif according to any one of (1) to (5) and that interacts with an interferon receptor.
(7) The three-dimensional structure coordinates of the peptide having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 and interacting with the interferon receptor, represented by any one of Tables 1 to 12 Coordinate.
(8) The three-dimensional structure coordinates of the peptide having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 and interacting with the interferon receptor, represented by any one of Tables 1 to 12 Three-dimensional structural coordinates whose structural coordinate homology RMSD with coordinates is 3.0 mm or less.
(9) Three-dimensional structure coordinates of a peptide having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 and interacting with an interferon receptor, represented by any one of Tables 1 to 12 Three-dimensional structural coordinates whose structural coordinate homology RMSD with coordinates is 1.0 mm or less.
(10) A computer-readable recording medium storing all or part of the three-dimensional structure coordinates according to any one of (7) to (9).
(11) A peptide or a fragment thereof that interacts with an interferon receptor and having a three-dimensional structure represented by three-dimensional structural coordinates represented by any one of Tables 1 to 12.
(12) A peptide interacting with an interferon receptor or a fragment thereof, wherein the structure coordinate homology RMSD with the three-dimensional structure coordinate represented by any one of Tables 1 to 12 is 3.0 Å or less. A peptide having a certain three-dimensional structure or a fragment thereof.
(13) A peptide interacting with an interferon receptor or a fragment thereof, wherein the structure coordinate homology RMSD with the three-dimensional structure coordinate represented by any one of Tables 1 to 12 is 1.0 Å or less. A peptide having a certain three-dimensional structure or a fragment thereof.
(14) A peptide having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 and interacting with an interferon receptor, wherein at least the fourth Ala, the sixth Trp, the tenth Phe and A peptide having a site that interacts with an interferon receptor formed by the 11th Asp.
(15) A peptide having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 and interacting with an interferon receptor, wherein at least the fourth Ala, the sixth Trp, the tenth Phe and the amino acid sequence A peptide having a site that interacts with an interferon receptor formed by the 11th Asp and amino acids in the vicinity thereof.
(16) A solution of the peptide or fragment thereof according to any one of (11) to (15) for NMR analysis.
(17) A peptide solution for NMR analysis comprising the peptide according to any one of (11) to (15) or a fragment thereof and heavy dimethyl sulfoxide.
(18) A method for determining the three-dimensional structure of a peptide by nuclear magnetic resonance using the peptide solution according to (16) or (17).
(19) A method for determining a three-dimensional structure of a mutant of a peptide having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 that interacts with an interferon receptor, (7) to (9) The method of determining based on all or one part of the three-dimensional structure coordinate of any one of these.
(20) A method for determining a three-dimensional structure of a variant having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 and interacting with an interferon receptor, (7) to (9) (17) The method for determining the three-dimensional structure of a mutant according to (17), wherein any one of a molecular replacement method, a homology model, or a nuclear magnetic resonance analysis is used based on all or part of the three-dimensional structural coordinates described in any of
(21) Three-dimensional structural coordinates of a variant of a peptide having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, determined by the method described in (19) or (20).
(22) A three-dimensional structure motif defined by the three-dimensional structural coordinates of a variant of a peptide having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1, determined by the method according to (19) or (20).
(23) All or part of the three-dimensional structure coordinates according to any one of (7) to (9) or all or one of the three-dimensional structure coordinates for identifying, searching, evaluating or designing a mutant of Syr6 Use of computer recording media that stores parts.
(24) All or part of the three-dimensional structural coordinates according to any one of (7) to (9) or the three-dimensional structural coordinates for identifying, searching, evaluating or designing an agonist or antagonist of interferon Use of computer recording media that contains all or part of it.
(25) A mutant of Syr6 in which one or more amino acids of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 are substituted, deleted, inserted or chemically modified, and interacts with an interferon receptor, (7) A method for identifying, searching, evaluating or designing based on all or part of the three-dimensional structural coordinates described in any one of (9) to (9), wherein the three-dimensional structural coordinates described in any one of (7) to (9) And comparing the three-dimensional structural coordinates of the mutant.
(26) A mutant of Syr6 in which one or more amino acids of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 are substituted, deleted, inserted, or chemically modified, and interacts with the interferon receptor. A step of preparing a solution for analysis, a step of determining the three-dimensional structure coordinates of Syr6 by NMR analysis of the solution, and a method of identifying, searching, evaluating or designing based on all or part of the determined three-dimensional structure coordinates A method comprising comparing the three-dimensional structure coordinates according to any one of (7) to (9) with the three-dimensional structure coordinates of the mutant.
(27) The method according to (25) or (26), wherein the Syr6 mutant acts as an agonist of an interferon receptor.
(28) The method according to (25) or (26), wherein the mutant of Syr6 acts as an antagonist of an interferon receptor.
(29) The method according to (27) or (28), wherein the interferon is type I interferon.
(30) The method according to (27) or (28), wherein the interferon is interferon-β.
(31) The mutant is a mutant in which at least one amino acid of the fourth Ala, the sixth Trp, the tenth Phe and the eleventh Asp is substituted, deleted, or chemically modified The method according to any one of (25) to (30).
(32) In the mutant, the fourth Ala, the sixth Trp, the tenth Phe and the eleventh Asp and at least one amino acid nearby thereof are substituted, deleted, or chemically modified. The method according to any one of (25) to (30), which is a mutant.
(33) Based on all or part of the three-dimensional structural coordinates described in any one of (7) to (9), a non-peptide substance having a biological activity equivalent to or superior to Syr6 is identified, searched, evaluated, or A method for designing, comprising the step of comparing the three-dimensional structure coordinates according to any one of (7) to (9) with the three-dimensional structure coordinates of the non-peptide substance.
(34) A method for identifying, searching, evaluating or designing an agonist of an interferon receptor based on all or part of the three-dimensional structural coordinates described in any of (7) to (9), A method comprising comparing the three-dimensional structure coordinates according to any one of 7) to (9) and the three-dimensional structure coordinates of a candidate substance of an agonist for an interferon receptor.
(35) The three-dimensional structure coordinates are at least the fourth Ala, the sixth Trp, the tenth Phe, and the eleventh among the three-dimensional structure coordinates described in any one of (7) to (9) The method according to (34), wherein the structure coordinates are defined by Asp.
(36) Among the three-dimensional structure coordinates described in any one of (7) to (9), the three-dimensional structure coordinates are at least the fourth Ala, the sixth Trp, the tenth Phe, and the The method according to (34), which is a structural coordinate defined by the 11th Asp and amino acids in the vicinity thereof.
(37) A method for identifying, searching, evaluating or designing an antagonist of an interferon receptor based on all or part of the three-dimensional structural coordinates described in any of (7) to (9), A method comprising comparing the three-dimensional structure coordinates according to any one of 7) to (9) with the three-dimensional structure coordinates of a candidate substance of an antagonist of an interferon receptor.
(38) The three-dimensional structure coordinates are at least the fourth Ala, the sixth Trp, the tenth Phe, and the eleventh among the three-dimensional structure coordinates described in any one of (7) to (9) The method according to (37), which is a structural coordinate defined by Asp.
(39) The three-dimensional structure coordinates are at least the fourth Ala, the sixth Trp, the tenth Phe, and the eleventh among the three-dimensional structure coordinates described in any one of (7) to (9) The method according to (37), wherein the structure coordinates are defined by Asp and a nearby amino acid.
(40) The method according to any one of (37) to (39), wherein the interferon receptor antagonist binds to interferon and inhibits binding of interferon to the interferon receptor.
(41) The method according to any one of (37) to (39), wherein the antagonist of the interferon receptor binds to the interferon receptor and inhibits the binding of interferon to the interferon receptor.
(42) The method according to any of (37) to (39), wherein the antagonist of interferon receptor binds to a complex of interferon and interferon receptor and inhibits normal binding of interferon to interferon receptor. .
(43) The method according to any one of (34) to (36), wherein the agonist for interferon receptor is a non-peptide.
(44) The method according to any one of (37) to (42), wherein the antagonist of the interferon receptor is a non-peptide.
(45) The method according to any one of (34) to (44), wherein the interferon is type I interferon.
(46) The method according to any one of (34) to (44), wherein the interferon is interferon β.
(47) An agonist of an interferon receptor obtainable by the method according to any one of (34) to (36).
(48) The compound according to (47), wherein the agonist of the receptor for interferon is a natural compound.
(49) The compound according to (47), wherein the agonist for the receptor for interferon is a synthetic compound.
(50) The method according to any one of (48) and (49), wherein the interferon is type I interferon.
(51) The method according to any one of (48) and (49), wherein the interferon is interferon β.
(52) All or part of the three-dimensional structure coordinates according to any one of (7) to (9) or all of the three-dimensional structure coordinates in crystal structure analysis or nuclear magnetic resonance analysis using a molecular replacement technique, or Use of computer storage media that contains a portion.
(53) Crystal structure of a substance capable of interacting with interferon or an interferon receptor using a molecular replacement technique based on all or part of the three-dimensional structure coordinates described in any one of (7) to (9) A method of analyzing the three-dimensional structure of the substance by performing analysis or nuclear magnetic resonance analysis.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present specification, amino acids and peptides are represented by abbreviations adopted by the IUPAC-IUB Biochemical Nomenclature Committee (CBN) shown below. Unless otherwise specified, the sequence of amino acid residues of the peptide is expressed from the N-terminal to the C-terminal from the left end to the right end and so that the N-terminal is number 1.
[0011]
A or Ala: alanine residue, D or Asp: aspartic acid residue,
E or Glu: glutamic acid residue, F or Phe: phenylalanine residue, G or Gly: glycine residue, H or His: histidine residue, I or Ile: isoleucine residue, K or Lys: lysine residue, L or Leu: leucine residue, M or Met: methionine residue, N or Asn: asparagine residue, P or Pro: proline residue, Q or Gln: glutamine residue, R or Arg: arginine residue, S or Ser: Serine residue, T or Thr: threonine residue, V or Val: valine residue, W or Trp: tryptophan residue, Y or Tyr: tyrosine residue, C or Cys: cysteine residue.
[0012]
1. Preparation of Syr6
The peptide of the present invention (Syr6) having the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 can be synthesized by a known chemical synthesis method.
The obtained interferon activity of Syr6 is obtained by, for example, binding the interferon receptor and interferon β immobilized on a 96-well microplate, and further reacting anti-IFN-β antibody labeled with horseradish peroxidase to react with the interferon receptor and interferon. It can be confirmed by adding Syr6 and measuring inhibition of binding of Syr6 to the interferon receptor and interferon β in the solid-phase binding binding assay for measuring the binding to β (Competitive binding assay).
[0013]
In addition, the interferon activity of Syr6 obtained, that is, the antiviral activity, was measured using a bioassay method (Armstrong, JA, Methods in Enzymology, FL cells that are human amniotic cells and Sindbis virus). 78 , 381-387 (1981)).
From these studies, it can be confirmed that the biological activity of Syr6 is interferon activity.
The secondary structure of Syr6 thus obtained was subjected to circular dichroism (CD) measurement, and the method of Chen et al. (Chen, YH, et al., Biochemistry, 11 , 4120-4131 (1972)).
[0014]
2. Preparation of Syr6 NMR analysis solution
The most commonly used technique for clarifying the three-dimensional structure of a peptide solution is an NMR technique. That is, a peptide is used as a solution, the solution is placed in a magnetic field, a radio wave corresponding to the resonance frequency of a hydrogen nucleus is applied, and the three-dimensional structure of the peptide is clarified based on the obtained NMR signal. (Wuerich, K., NMR of Proteins and Nucleic Acids, pages 1-199 (1986), John Wiley & Sons).
[0015]
The NMR solution requires a highly purified peptide. Moreover, the solution conditions which hold | maintained the three-dimensional structure are required. The conditions include physical and chemical factors such as solvent, protein concentration, salt concentration, hydrogen ion concentration (pH), additive type, and temperature. In order to obtain a peptide solution suitable for NMR analysis in this way, it is necessary to obtain a highly pure peptide for each peptide and to optimize various factors in solution.
[0016]
Syr6 of the present invention is synthesized and purified as follows.
First, Syr6 can be synthesized by peptide synthesis methods generally performed by those skilled in the art. For example, it can be synthesized by the Fmoc solid phase synthesis method (Fmoc: 9-Fluorenylmethoxycarbon). The synthesized peptide can be further purified by known peptide purification methods such as reverse phase chromatography, ion exchange chromatography, affinity chromatography and the like. For example, the Syr6 peptide synthesized by the Fmoc solid phase synthesis method described above can be separated from the protected peptide resin and purified by reverse phase liquid chromatography.
Next, a solution of Syr6 is prepared. In preparing the solution, it is necessary to determine physical and chemical factors such as a solvent, a protein concentration, a salt concentration, a hydrogen ion concentration (pH), a kind of an additive, and a temperature.
[0017]
In the solution of Syr6, in order to analyze the three-dimensional structure by NMR, it is essential to make it into a solution under the condition that the three-dimensional structure is maintained. For example, first, a circular dichroism spectrum is measured to obtain information on a three-dimensional structure. Thereby, the retention of the three-dimensional structure is observed, and further, the correspondence of the chemical shift on the NMR spectrum allows the observation of the three-dimensional structure from the NMR spectrum under other solution conditions. This is a method that can be carried out even in a solvent in which circular dichroism spectrum measurement is difficult. For example, by preparing a 3.0-3.5 mg / ml peptide solution in deuterated dimethyl sulfoxide, a solution of Syr6 having a retained steric structure is obtained, which is subjected to NMR measurement, thereby providing Syr6 The three-dimensional structure can be obtained.
However, since it is a well-known fact that the same peptide can be dissolved in different conditions by those skilled in the art, the present invention is not limited to these conditions, and substantially the same conformation as the present invention. Syr6 that gives is within the scope of the present invention.
[0018]
Here, in this specification, the “three-dimensional structure of a peptide” refers to a three-dimensional structure of a peptide defined by a certain condition and its amino acid sequence formed by folding a peptide having a certain amino acid sequence under a certain condition. I mean. The three-dimensional structure of the peptide is determined, for example, by X-ray crystal structure analysis or nuclear magnetic resonance (NMR) and can be described by three-dimensional structural coordinates. “Three-dimensional structure coordinates” are coordinates that describe the three-dimensional structure of a molecule such as a protein, peptide, nucleic acid, or organic compound, and can be represented by a value that indicates the spatial positional relationship of each atom. For example, it can be described in a Cartesian coordinate system. The “three-dimensional structure motif” refers to a characteristic part of a three-dimensional structure such as a protein, peptide, or nucleic acid, and represents a relative positional relationship between constituent parts of a molecule such as an amino acid. The three-dimensional structure motif has a certain function.
[0019]
A site that interacts with the interferon receptor is formed by at least the 4th Ala, 6th Trp, 10th Phe and 11th Asp in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 of Syr6 of the present invention. Accordingly, the three-dimensional structure motif and the three-dimensional structure coordinates characterized by at least the fourth Ala, the sixth Trp, the tenth Phe and the eleventh Asp are also within the scope of the present invention. Three-dimensional structural motifs defining interaction sites formed by these four amino acids, and three-dimensional structural motifs and three-dimensional structural coordinates characterized by amino acids located in the vicinity of these four amino acids are also within the scope of the present invention. In addition, peptides having a three-dimensional structure defined by these four amino acids and peptides having a three-dimensional structure defined by these four amino acids and amino acids located in the vicinity of these four amino acids are also within the scope of the present invention. Here, the amino acid located in the vicinity of the 4th Ala, 6th Trp, 10th Phe and 11th Asp refers to an amino acid located near these 4 amino acids in terms of the three-dimensional structure. For example, 2nd Val, 13th Asp, etc. are mentioned.
In addition, within the scope of the present invention, a portion of a peptide having a three-dimensional structure defined by the three-dimensional structure of the present invention or a peptide having a three-dimensional structure of the present invention, ie, a fragment can also bind to interferon and act as an agonist or antagonist. is there.
[0020]
3. Analysis of three-dimensional structure motif and structure coordinates of Syr6
The structure of the Syr6 solution thus obtained is analyzed using a three-dimensional structure analysis technique by NMR and a structure calculation method known to those skilled in the art. NMR analysis can be performed by two-dimensional NMR such as NOESY, COSY, and TOCSY. Further, the data obtained by NMR analysis can be refined by a structural calculation method such as simulated annealing to obtain a three-dimensional structure. By these methods, the three-dimensional structure motif of Syr6 (the mode of relative positional relationship on the three-dimensional structure) and the three-dimensional structure coordinates (value indicating the spatial positional relationship of each atom) according to the present invention are obtained for the first time. The obtained three-dimensional structure motif is shown in FIG. 1, and the structure coordinates are shown in Tables 1 to 12 according to the PDB format which is a notation method of three-dimensional structure coordinates of proteins generally used by those skilled in the art. Show.
[0021]
[Table 1]
Table 1. Three-dimensional structural coordinates obtained from Syr6 solution (Part 1)
[0022]
[Table 2]
Table 2. Three-dimensional structural coordinates obtained from Syr6 solution (Part 2)
[0023]
[Table 3]
Table 3. Three-dimensional structural coordinates obtained from Syr6 solution (Part 3)
[0024]
[Table 4]
Table 4. Three-dimensional structural coordinates obtained from Syr6 solution (Part 4)
[0025]
[Table 5]
Table 5. Three-dimensional structural coordinates obtained from Syr6 solution (Part 5)
[0026]
[Table 6]
Table 6. Three-dimensional structural coordinates obtained from Syr6 solution (Part 6)
[0027]
[Table 7]
Table 7. Three-dimensional structural coordinates obtained from a solution of Syr6 (part 7)
[0028]
[Table 8]
Table 8. Three-dimensional structural coordinates obtained from Syr6 solution (Part 8)
[0029]
[Table 9]
Table 9. Three-dimensional structural coordinates obtained from a solution of Syr6 (part 9)
[0030]
[Table 10]
Table 10. Three-dimensional structural coordinates obtained from a solution of Syr6 (part 10)
[0031]
[Table 11]
Table 11. Three-dimensional structure coordinates obtained from Syr6 solution (Part 11)
[0032]
[Table 12]
Table 12. Three-dimensional structure coordinates representing the average structure of Syr6 obtained from Syr6 solution
[0033]
Tables 1 to 12 describe 11 kinds of coordinates (Tables 1 to 11) having the same 3D structure motif obtained by using a 3D structure analysis and structure calculation method by NMR and coordinates of their average structures (Table 12). is doing. Starting from a row where the first column is MODEL, up to a row where the first column is ENDMDL represents one SYR solid coordinate. The second column of the row in which the first column is MODEL indicates the serial coordinate serial number, and the coordinates after the row in which the second column is AVERAGE indicate the coordinates of the average structure. In the coordinates of the average structure, the atomic coordinates of the N-terminal 1 residue and the C-terminal 2 residue are omitted because there are large differences between the 11 types of solid coordinates. The ATOM in the first column of each row in the table indicates that this row is a row of atomic coordinates, the second column indicates the order of the atoms, the third column indicates the distinction of atoms in amino acid residues, and the fourth column. The fifth column is the amino acid residue, the fifth column is the type of molecule (the same type indicates a single polypeptide chain), the sixth column is the amino acid number corresponding to SEQ ID NO: 3, The 8th and 9th columns are the coordinates of the atoms (in units of x in the order of the x-axis, y-axis, and z-axis), and the 10th column is the occupancy of the atoms (all 1.00 in the present invention), The eleventh column shows the temperature factor of the atom (in the present invention, a value for convenience is set to 0.00, but it is not a particularly meaningful number). The last line indicates the last line of this table. This table is described according to the format of the protein data bank, which is a notation commonly used by those skilled in the art.
[0034]
The structure coordinates shown in Tables 1 to 12 express the center of gravity of the average structure as the origin in the three-dimensional space. As a result of performing mathematical movement operations such as translation, rotation, and symmetry in a three-dimensional space without changing the relative arrangement of each atom, such as when the structural coordinates of the present invention are used for calculation by a computer. New structural coordinates obtained are also within the scope of the present invention.
[0035]
Note that, in determining the three-dimensional structure coordinates, it is arbitrary how much the structure is refined, so that the finally obtained three-dimensional structure coordinates can also be arbitrarily selected. Therefore, in this specification, the structure coordinate homology RMSD (root-mean-square division / distance / displacement) is used as an index representing the difference in the three-dimensional structure coordinates.
“RMSD” refers to the value of least square deviation representing the similarity of the three-dimensional structure of any two molecules, and the RMSD of a peptide is, for example, a group of atoms (Cα atom only or N, Cα, C, O atoms) can be obtained. When peptides having different amino acid sequences have similar peptide structure topologies, the RMSD is often within approximately 3.0 mm. Further, even in a peptide having the same amino acid sequence, the RMSD between three-dimensional structural coordinates obtained from crystals having different space groups, lattice constants, etc. is 0.1 to 0.1 when determined from atomic groups constituting the main chain structure. The range of 1.0 mm can be taken.
[0036]
In the three-dimensional structure coordinates of Syr6 or a variant thereof of the present invention, the RMSD determined from the main chain structure of the peptide (only Cα atoms and / or N, Cα, C, O atoms) is 3.0 Å or less, preferably The three-dimensional structural coordinates of Syr6 or its variant that are 1.0 Å or less, particularly preferably 0.5 Å or less, are also within the scope of the present invention.
The above conformational motif and structural coordinates were obtained for Syr6.
The structural coordinates obtained above can be used to identify, search, evaluate or design mutants, agonists, and antagonists of Syr6.
[0037]
As used herein, the “variant” of Syr6 has an amino acid sequence in which at least one amino acid of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 1 of Syr6 is substituted, added, deleted, or modified. And a modified peptide having Syr6 activity. “Biological activity of Syr6” refers to the activity of interferon. Interferon binds to an interferon receptor and exhibits actions such as antiviral action. The term “interferon agonist” and “interferon receptor agonist” refer to a peptide or non-peptide substance that binds to an interferon receptor and exerts the same or similar action as that of Syr6. Further, the term “interferon receptor antagonist” refers to a peptide or non-peptide substance that acts antagonistically to binding to an interferon receptor such as interferon, Syr6, and an agonist of Syr6. “Interaction with interferon receptor” means binding to the interferon receptor and exerting various actions such as antiviral activity. “Identification” refers to determining whether a candidate substance is a Syr6 mutant, agonist or antagonist, and “search” refers to a Syr6 mutant, agonist among many substances. “Evaluation” refers to evaluation of whether or not a certain substance has an action as a mutant, agonist or antagonist of Syr6. Furthermore, “design” means predicting what characteristics each amino acid will bear by analyzing the amino acid sequence and three-dimensional structure of Syr6, and modifying desired characteristics (for example, biological activity more than the original Syr6) High amino acid, high biological stability, excellent physical properties such as thermodynamic stability, etc.) to calculate an appropriate amino acid mutation or modification.
[0038]
4). Design and construction of Syr6 mutants using structural coordinates
By inputting the structure coordinates obtained from the Syr6 solution according to the present invention into a computer on which a computer program that expresses the three-dimensional structure coordinates of the molecule operates or a storage medium of the computer, the three-dimensional structure of Syr6 can be changed. It becomes possible to express in detail.
[0039]
The computer storage medium is not particularly limited as long as the structure coordinates obtained from the Syr6 solution can be derived on the computer program. For example, it may be an electrical temporary storage medium called a memory, or a semi-permanent storage medium such as a floppy disk, hard disk, optical disk, magneto-optical disk, or magnetic tape.
[0040]
In addition, the structural coordinates obtained from the Syr6 solution according to the present invention are input to a computer or a storage medium in which a computer program that expresses the three-dimensional structural coordinates of the molecule is operated, for visual examination and / or energy calculation. Therefore, it has activity as an agonist of Syr6 having properties such as higher biological activity than the original Syr6, high biological stability, and excellent physical properties such as thermodynamic stability. There is a logical design in a three-dimensional space to obtain a mutant or a mutant having an activity as an IFN receptor antagonist that has binding activity to the IFN receptor but suppresses the biological activity of the original IFN. It becomes possible for the first time.
[0041]
Many computer programs for representing the three-dimensional structure coordinates of peptide molecules are commercially available, but these programs are generally expressed by means for inputting the three-dimensional structure coordinates of the molecule and visually expressing the coordinates on a computer screen. There are provided means for measuring the distance between each atom in each molecule, the bond angle, etc., and means for performing additional correction of the coordinates.
[0042]
It is also possible to use a program created to provide a means to calculate the structural energy of molecules based on molecular coordinates and a means to calculate free energy in consideration of solvent molecules such as water molecules. It is. Insight II, which is a computer program commercially available from Molecular Simulation, and SYBYL, which is commercially available from TRIPOS, are examples of programs suitable for this purpose, but the present invention is not limited to these programs. Absent.
The program is installed and used in a computer called a workstation, which is usually supplied from Silicon Graphics, Sun Microsystems, or the like, but is not limited thereto.
[0043]
A person skilled in the art introduces the structural coordinates of Syr6 of the present invention into the computer or its storage medium using a computer that is adjusted so that a program suitable for the purpose operates, or obtains the structural coordinates of Syr6. By assembling the molecular model to reproduce, it is possible to understand for the first time the three-dimensional structure of Syr6 is expressed up to the arrangement of each atom in three-dimensional space. For the first time, it becomes possible to design a three-dimensional and logically Syr6 mutant in order to obtain a mutant having activity or a mutant having activity as an antagonist.
[0044]
One of the typical methods for designing a mutant of Syr6 is to input the three-dimensional structure coordinates of Syr6 according to the present invention to a computer or a storage medium thereof, and to display the three-dimensional structure of the peptide on the computer screen using an appropriate program. This is a method of displaying and visual inspection.
[0045]
First, regarding Syr6, in particular, amino acid residues similar to or interacting with IFN receptor and amino acid residues in the vicinity thereof are displayed on the computer screen. Then, mutations such as substitution, deletion, insertion, or chemical modification of one or a plurality of amino acid residues on the Syr6 side amino acid residue or chemical modification are performed on a computer, and the resulting similarities or interactions Observe the changes on the computer screen. At this time, when a three-dimensional structure of a protein is described on a computer screen, a three-dimensional notation using Crystal Eyes glasses supplied by Silicon Graphics, Inc. is used. It is easy to obtain an understanding of the three-dimensional space by using the method of simultaneously displaying two types of screens corresponding to the visual field of the right eye and the left eye, called stereo view, which is used for the 3D space. Visual examination is possible without using notation. In addition, local structural coordinates that change due to amino acid residue substitutions, deletions, insertions, and other mutations, or chemical modifications, determine the spatial position of each atom so that chemical bonds are valid. Can be obtained. At this time, a suitable group of conformation candidates may be displayed on the computer and selected from these, or the computer may calculate a structure that lowers the energy state. Then, among them, Syr6 mutations or chemical modifications that increase the similarity with IFN and that cause more favorable binding to the IFN receptor will be found.
That is, in order to design a Syr6 mutant having activity as an agonist, mutation is introduced so that the three-dimensional structure is more strongly stabilized in the intramolecular interaction while maintaining the structure shown in FIG. Alternatively, the amino acid side chain on the molecular surface is changed in the structure coordinates.
[0046]
Intramolecular interactions are broadly divided into covalent interactions and non-covalent interactions. Typical examples of the former covalent bond interaction include disulfide bonds formed between side chains such as cysteine residues, side chains such as glutamic acid and aspartic acid residues, and C-terminal carboxylic acid and lysine residues. There are amide bonds formed as a result of dehydration condensation between the side chain and the amino group at the N-terminal. Whether or not mutations that cause new covalent interactions can be introduced while retaining the structure shown in FIG. 1 is measured on the computer screen by measuring the distance, angle, and dihedral angle between atoms. Judgments can be made to design mutants. In addition, a stable mutant can be designed by calculating the potential energy or free energy change of the mutant. On the other hand, non-covalent interactions include electrostatic interactions, hydrophobic interactions, van der Waals interactions, hydrogen bonds, and so on. be able to. For example, in the vicinity of the side chain of an amino acid residue having a negative charge in the side chain moiety such as glutamic acid or aspartic acid of Syr6 or its mutant, lysine, arginine, histidine, etc. in the adjacent amino acid residue of Syr6 or its mutant In the vicinity of the side chain of the amino acid residue having a positive charge in the side chain portion such as lysine, arginine, histidine, etc. In Fig. 1, the amino acid residues having negative charges such as glutamic acid and aspartic acid are mutated so that the side chain is arranged. In addition, amino acid residues with high hydrophobicity in side chains such as alanine, leucine, isoleucine, valine, proline, phenylalanine, tryptophan, and methionine mainly interact with amino acid residues that are highly hydrophobic, such as serine, threonine, Find out where there are hydrophilic amino acid residues such as tyrosine, asparagine, and glutamine, and charged amino acid residues such as aspartic acid, glutamic acid, lysine, arginine, and histidine. Replace with groups to increase hydrophobic interaction. In addition, the corresponding amino acid residue is mutated so that a new hydrogen bond can be formed in the side chain portion of amino acid residues such as serine and tyrosine, which are hydrogen-bonded. In the above mutations, care must be taken so that the van der Waals interaction is as large as possible in the side chain and main chain portion of the amino acid residue, and steric hindrance does not occur between the atoms. Furthermore, it is also necessary to consider a mutation that fills the void portion as much as possible in a region where the void portion already exists so that a new void portion cannot be formed by the mutation. In this way, electrostatic interaction, hydrophobic interaction, van der Waals interaction, hydrogen bonding, and other factors can be calculated as interaction energy or comprehensively considered on the computer screen. Thus, the final mutant design can be performed.
[0047]
At this time, at least one amino acid of the 4th Ala, 6th Trp, 10th Phe and 11th Asp that forms a site that interacts with the interferon of Syr6 is deleted, and the other amino acids Can be introduced, or chemically modified to introduce mutations that affect the activity of Syr6. Furthermore, the amino acid near the interaction site formed by the 4th Ala, 6th Trp, 10th Phe and 11th Asp is deleted and replaced with another amino acid, or Or a new amino acid may be inserted near the site formed by the 4th Ala, 6th Trp, 10th Phe and 11th Asp. Good.
In addition, designing a Syr6 mutant having activity as an antagonist can be performed in the same manner as designing an agonist.
As in the case of Syr6 mutants having activity as agonists, mutants can be designed in consideration of covalent and non-covalent interactions.
[0048]
As described above, the production of a low-molecular variant, which has been carried out by trial and error in the absence of theoretical support on the three-dimensional structure until now, uses the structure coordinates of the present invention to generate a theory in the three-dimensional space. It becomes possible to carry out based on a typical analysis.
In the design method described above, the structural coordinates of Syr6 are usually fixed and used in a three-dimensional space, but are not necessarily fixed, and translation and rotation are performed in the three-dimensional space. In this amino acid residue, the chemical covalent bond can be moved within a range that is not broken, and the energy of the Syr6 mutant can be calculated. In the calculation in such a three-dimensional space, the structural coordinates changed with translation, rotation and movement are within the scope of the present invention.
[0049]
The mutant designed according to the present invention is analyzed for its ability to bind to the interferon receptor or interferon activity such as antiviral activity, so that the mutant acts as an agonist or antagonist of the Syr6 receptor. You can determine whether you have.
[0050]
Variants designed according to the present invention can be prepared by a number of methods. A typical one is chemical synthesis. For example, based on the present invention, such a preparation method is generally carried out by those skilled in the art at a site identified as having increased biological activity by mutation.
[0051]
In addition, chemical modification of amino acid residues of proteins is also generally performed by those skilled in the art (for example, Hirs, CHW and Timasheff, S, N., eds, Methods in Enzymology). 47, 407-498 (1977), Academic Press, New York), and chemically modifying any amino acid of Syr6 by these methods to obtain a mutant, agonist or antagonist of Syr6 Can do.
[0052]
5. Design and production of IFN receptor agonists using the structural coordinates of Syr6
By inputting all or part of the structural coordinates of Syr6 provided by the present invention into a computer on which a computer program that expresses the three-dimensional structural coordinates of a molecule operates or a storage medium of the computer, the Syr6 in the three-dimensional space of Syr6 This makes it possible to identify, search, evaluate or design a compound having a biological activity equivalent to or better than Syr6. Those skilled in the art collectively refer to such compounds as agonists (agonists). The compound may be a natural product compound or a synthetic compound, and may be either a high molecular compound or a low molecular compound. Furthermore, the compound may be a non-peptide substance.
[0053]
The computer used for designing the agonist is preferably a workstation OCTANE supplied by Silicon Graphics, for example. However, the computer is not limited to this, so that an appropriate program operates. Any computer that is calibrated. There is no particular limitation on the storage medium of the computer. The program used for the design can be achieved by using, for example, the computer program “Insight II” commercially available from Molecular Simulation or the computer program “SYBYL” commercially available from TRIPOS.
In particular, it is easier to identify, search, and use programs such as Ludi, SYBYL modules LeapFrog, UNITY, FlexX, and DOCK that are specially created for this purpose, such as Ludi and SYBYL. Can be evaluated or designed. Furthermore, an agonist can be designed for the first time by using the structural coordinates of Syr6 according to the present invention also by a technique as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 6-309385 and 7-133233. However, the present invention is not limited to these programs and methods.
[0054]
There are two conceptual stages in the design of an agonist. The first step is to find a compound that is a starting point for drug design, referred to as lead compounds in the art. The next step is the process of optimizing the lead compounds to find compounds with better properties as pharmaceuticals, such as better activity starting from the lead compounds, better pharmacokinetics, less toxicity and side effects.
[0055]
The step of finding a lead compound using the structural coordinates of Syr6 provided by the present invention is performed on the three-dimensional structure of the compound in the database and Syr6 using, for example, a database in a computer in which the structures of a plurality of compounds are input. Of the Syr6 functional group in the three-dimensional structure of Syr6 without using a database, or a method for selecting similarities sequentially, using a visual method or a computer program, or the stereochemistry of all or part of the functional groups This is accomplished, for example, by a visual method or a method of designing a computer program using a computer program. In the case of a low molecular weight compound, its conformation can be changed relatively freely, and it is possible to derive the 3D structural coordinates of each conformation in a relatively short time, so a database of 3D structural coordinates. It does not have to be. In this case, chemical covalent bond information of the low molecular weight compound is input to the database.
Specifically, in a method using a database, first, a Syr6 molecule is displayed on a computer screen according to the structure coordinates of the present invention. At this time, three-dimensional notation such as using the crystal eye as described above may be used on the computer screen, but visual examination is not necessarily required without using the three-dimensional notation. Next, superimposing Syr6 with a compound in the database while considering chemical similarity on a computer, all or some functional groups possessed by Syr6 are the same or equivalent when binding to IFN receptor. It is sequentially evaluated whether or not it has an equivalent functional group that fulfills the above, and if it has a functional group, the relative arrangement between the functional groups is the same as the relative arrangement of Syr6. At this time, a visual method or a computer program such as Insight II or SYBYL can be used for superposition. A dedicated program such as CATALYST or UNITY can also be used.
[0056]
The functional group of Syr6 is, for example, carboxylic acid of aspartic acid residue side chain, guanidinium group of arginine residue side chain, indole ring of tryptophan residue side chain, amide group of peptide main chain, isobutyl of leucine residue side chain Group. In order to superimpose Syr6 and the compounds in the database, functional groups that provide non-covalent interactions between molecules such as the same functional groups or equivalent hydrogen bonds, electrostatic interactions, and hydrophobic interactions with each other. The target of superposition.
[0057]
In addition, similarities between the fields formed by Syr6 such as electrostatic fields and hydrophobic fields that can be calculated using the structural coordinates of Syr6, and the fields of compounds in the database, instead of directly overlapping functional groups. A method for evaluating the properties and selecting low molecular weight compounds can also be used. An index such as Carbo INDEX or Hodgkin INDEX can be used for evaluating the similarity of the field. For calculation of these indices, a dedicated program such as Asp of Oxford Molecular Group can be used.
[0058]
In the second method, a visual method or a computer program is used for a compound in which the configuration of the functional group of Syr6 in the three-dimensional structure of Syr6 matches the configuration of all or part of the functional group in a method that does not use a database. It is a method of using and designing newly. This method can be achieved by assembling a new compound so that the functional groups overlap each other while visually confirming the three-dimensional structure of Syr6 displayed on the computer and the computer graphic. Moreover, it can design more easily using molecular design support programs, such as LUDI, CLIX, CAVEEAT, and LeapFrog. Specifically, first, an atomic group having an appropriate functional group is arranged so as to coincide with the position of one functional group of Syr6 as much as possible, and another atomic group covalently bonded to the atomic group is further changed to another group of Syr6. Arrange it so that it matches the position of the functional group as much as possible. By sequentially performing this operation, a novel compound having the same steric position as all or part of the functional group of Syr6 can be designed.
Further, visual examination and examination using a program are not strictly distinguished, and it is also useful to use a combination of each method as appropriate.
[0059]
In the next step, the method of optimizing the lead compound using the structural coordinates of Syr6 provided by the present invention, the lead compound that binds to the IFN receptor is previously found by the above method or separately experimentally. The lead compound is used for the purpose of optimizing the lead compound to a more excellent molecule, for example, a compound having a higher biological activity as an agonist, or a molecule having a structure advantageous for oral administration as a pharmaceutical. . As a method for experimentally finding the lead compound, for example, it may be selected from a series of compounds known to those skilled in the art as a combinatorial library, or may be selected from a culture solution such as a microorganism. Furthermore, the compound discovered in the design of the antagonist mentioned later may be sufficient. In short, it is possible to find out the difference between the lead compound and Syr6 for the first time by comparing the similarity of the configuration of the lead compound and the functional group of Syr6, and to design a new compound having the optimal functional group at that site. Thus, a more optimized compound can be designed.
[0060]
Comparing the similarity of the configuration of the functional group of the lead compound and Syr6 may be understood by comparing the configuration of the functional group of the lead compound and Syr6 by visual examination using a computer or a superposition program between molecules.
In the case of a visual examination by a computer, first, a computer on which a computer program that expresses a three-dimensional structure coordinate of a molecule or a computer program that expresses the three-dimensional structure coordinates of a lead compound and the Syr6 structure coordinates provided by the present invention is used. It inputs into a storage medium and a lead compound and Syr6 are displayed on a computer screen. At this time, three-dimensional notation such as using the crystal eye as described above may be used on the computer screen, but visual examination is not necessarily required without using the three-dimensional notation. Then, the logical compound design is to modify the lead compound and the functional group of Syr6 into a compound with better pharmacokinetics while maintaining better overlap or maintaining the overlap.
[0061]
In the method based on the overlay calculation by the computer, the programs CATALYST, UNITY, and DISCO can be used. In these programs, the lead that best overlaps the configuration of the functional group of Syr6 by generating the three-dimensional structure of various lead compounds and optimizing the three-dimensional structure of the lead compound to best overlap. The three-dimensional structure of the compound can be found.
Moreover, you may use combining visual examination and the method using a program suitably.
[0062]
The structural coordinates of Syr6 used in the above method are the structural coordinates of any one of Tables 1 to 12 shown in the specification of the present invention, and further, the structural coordinates of a mutant prepared by calculation based on these structural coordinates. But you can. When designing as a pharmaceutical product, it is more desirable to use the structure coordinates of the most active mutant. Further, it is not necessary to use the coordinates of all parts as the structure coordinates of Syr6 used.
The agonist designed in the above method can be obtained by using a commonly used chemical synthesis method according to the compound.
[0063]
6). Design and creation of IFN receptor antagonists using the structural coordinates of Syr6
By binding all or part of the structural coordinates of Syr6 provided by the present invention to a computer on which a computer program that expresses the three-dimensional structural coordinates of a molecule operates or a storage medium of the computer, it binds to the IFN receptor. For the first time, it becomes possible to identify, search, evaluate or design compounds that inhibit the biological activity of IFN. Those skilled in the art collectively refer to such compounds as antagonists (antagonists). The compound may be a natural product compound or a synthetic compound, and may be either a high molecular compound or a low molecular compound.
[0064]
The computer used for designing the antagonist is not particularly limited as long as it is a computer that is adjusted so that an appropriate program operates, as in the case of an agonist. There is no particular limitation on the storage medium of the computer. The program used for the design can be achieved by using, for example, the computer program “Insight II” commercially available from Molecular Simulation or the computer program “SYBYL” commercially available from TRIPOS. In particular, it is easier to identify, search, and use programs such as Ludi, SYBYL modules LeapFrog, UNITY, FlexX, and DOCK that are specially created for this purpose, such as Ludi and SYBYL. Can be evaluated or designed. Furthermore, antagonists can be designed for the first time by using the structural coordinates of Syr6 according to the present invention, even by a technique as disclosed in JP-A-6-309385 and JP-A-7-133233. However, the present invention is not limited to these programs and methods.
Antagonist design is conceptually divided into two stages, as is an agonist. The first stage is to find the lead compound, and the second stage is the process of optimizing the lead compound.
[0065]
Using the structural coordinates of Syr6 provided by the present invention, the step of finding an antagonist lead compound is performed by using, for example, a database in a computer in which the structures of a plurality of compounds are input, and the Syr6 compound. A method for selecting similarities in the three-dimensional structure sequentially, using a visual method or a computer program, or the configuration of the functional group of Syr6 and all or a part of it in the three-dimensional structure of Syr6 without using a database. It is achieved by a visual method or a method using a computer program to design a compound having the same functional group configuration. It is desirable that the three-dimensional structure coordinates are determined and entered in the compound structure database. However, in the case of a low-molecular compound, the conformation can be changed relatively freely, and the three-dimensional structure coordinates of each conformation. Can be calculated in a relatively short time, so it is not necessary to use a three-dimensional structural coordinate database. In this case, chemical covalent bond information of the low molecular weight compound is input to the database.
[0066]
Specifically, in a method using a database, first, a Syr6 molecule is displayed on a computer screen according to the structure coordinates of the present invention. At this time, three-dimensional notation such as using the crystal eye as described above may be used on the computer screen, but visual examination is not necessarily required without using the three-dimensional notation. Next, superimposing Syr6 with a compound in the database while considering chemical similarity on a computer, all or some functional groups possessed by Syr6 are the same or equivalent when binding to IFN receptor. It is sequentially evaluated whether or not it has an equivalent functional group that fulfills the above, and if it has a functional group, the relative arrangement between the functional groups is the same as the relative arrangement of Syr6. At this time, a visual method or a computer program such as Insight II or SYBYL can be used for superposition. A dedicated program such as CATALYST or UNITY can also be used.
[0067]
The functional group of Syr6 is, for example, carboxylic acid of aspartic acid residue side chain, guanidinium group of arginine residue side chain, indole ring of tryptophan residue side chain, amide group of peptide main chain, isobutyl of leucine residue side chain Group. In order to superimpose Syr6 and the compounds in the database, functional groups that provide non-covalent interactions between molecules such as the same functional groups or equivalent hydrogen bonds, electrostatic interactions, and hydrophobic interactions with each other. The target of superposition.
[0068]
In addition, similarities between the fields formed by Syr6 such as electrostatic fields and hydrophobic fields that can be calculated using the structural coordinates of Syr6, and the fields of compounds in the database, instead of directly overlapping functional groups. A method for evaluating the properties and selecting low molecular weight compounds can also be used. An index such as Carbo INDEX or Hodgkin INDEX can be used for evaluating the similarity of the field. For calculation of these indices, a dedicated program such as Asp of Oxford Molecular Group can be used.
[0069]
In the second method, a visual method or a computer program is used for a compound in which the configuration of the functional group of Syr6 in the three-dimensional structure of Syr6 matches the configuration of all or part of the functional group in a method that does not use a database. It is a method of using and designing newly. This method can be achieved by assembling a new compound so that the functional groups overlap each other while visually confirming the three-dimensional structure of Syr6 displayed on the computer and the computer graphic. Moreover, it can design more easily using molecular design support programs, such as LUDI, CLIX, CAVEEAT, and LeapFrog. Specifically, first, an atomic group having an appropriate functional group is arranged so as to coincide with the position of one functional group of Syr6 as much as possible, and another atomic group covalently bonded to the atomic group is further changed to another group of Syr6. Arrange it so that it matches the position of the functional group as much as possible. By sequentially performing this operation, a novel compound having the same steric position as all or part of the functional group of Syr6 can be designed.
Further, visual examination and examination using a program are not strictly distinguished, and it is also useful to use a combination of each method as appropriate.
[0070]
In the next step, the method of optimizing the lead compound using the structural coordinates of Syr6 provided by the present invention, the lead compound that binds to the IFN receptor is previously found by the above method or separately experimentally. The lead compound is used for the purpose of optimizing the lead compound to a more excellent molecule, for example, a compound having higher biological activity as an antagonist, or a molecule having a structure advantageous when considered for oral administration as a pharmaceutical. . As a method for experimentally finding a lead compound, for example, it may be selected from a series of compounds known to those skilled in the art as a combinatorial library, or may be selected from a culture solution such as a microorganism. Further, it may be a compound found in the above-mentioned agonist design. In short, it is possible to find out the difference between the lead compound and Syr6 for the first time by comparing the similarity of the configuration of the lead compound and the functional group of Syr6, and to design a new compound having the optimal functional group at that site. Thus, a more optimized compound can be designed.
[0071]
Comparing the similarity of the configuration of the functional group of the lead compound and Syr6 may be understood by comparing the configuration of the functional group of the lead compound and Syr6 by visual examination using a computer or a superposition program between molecules.
In the case of a visual examination by a computer, first, a computer on which a computer program that expresses a three-dimensional structure coordinate of a molecule or a computer program that expresses the three-dimensional structure coordinates of a lead compound and the Syr6 structure coordinates provided by the present invention is used. It inputs into a storage medium and a lead compound and Syr6 are displayed on a computer screen. At this time, three-dimensional notation such as using the crystal eye as described above may be used on the computer screen, but visual examination is not necessarily required without using the three-dimensional notation. Then, the logical compound design is to modify the lead compound and the functional group of Syr6 into a compound with better pharmacokinetics while maintaining better overlap or maintaining the overlap.
[0072]
In the method based on the overlay calculation by the computer, the programs CATALYST, UNITY, and DISCO can be used. In these programs, the lead that best overlaps the configuration of the functional group of Syr6 by generating the three-dimensional structure of various lead compounds and optimizing the three-dimensional structure of the lead compound to best overlap. The three-dimensional structure of the compound can be found.
Moreover, you may use combining visual examination and the method using a program suitably.
[0073]
The structural coordinates of Syr6 used in the above method may be any of the structural coordinates in Tables 1 to 12 shown in the specification of the present invention, and also the structural coordinates of a mutant created by calculation based on these structural coordinates. Good. When designing as a pharmaceutical product, it is more desirable to use the structure coordinates of the most active mutant. Further, it is not necessary to use the coordinates of all parts as the structure coordinates of Syr6 used.
The antagonist designed in the above method can be obtained by using a commonly used chemical synthesis method depending on the compound.
[0074]
7. X-ray crystal structure analysis by molecular replacement using structure coordinates and NMR analysis using structure coordinates
According to the present invention, the three-dimensional structural coordinates of Syr6 shown in Tables 1 to 12 are crystals containing all or part of Syr6, or other amino acid sequences having significant homology with IFN or IFN receptor. It can be used in X-ray crystal structure analysis such as a crystal obtained from the above protein. That is, a molecular replacement method (for example, Blundell, TL and Johnson, LN, PROTEIN CRYSTALLOGRAPY, 443-464, which is commonly used as one of X-ray crystal structure analysis methods by those skilled in the art). (1976), Academic Press, New York.) By using all or part of the three-dimensional structure coordinates of Syr6 according to the present invention, even in the protein crystals as described above, whose structure coordinates are unknown, In determining the structure coordinates, the structure coordinates can be determined from the structure factor obtained from the X-ray diffraction image of the crystal much more quickly without using the heavy atom isomorphous substitution method.
[0075]
By this molecular replacement method, the three-dimensional structure coordinates of the Syr6 mutant can be obtained with reference to the three-dimensional structure coordinates of Syr6 shown in Tables 1 to 12. The three-dimensional structure coordinates obtained by the molecular replacement method have the same three-dimensional structure motif as the original Syr6, but precipitate as non-isomorphic different crystals.
When performing the molecular replacement method, a computer that is adjusted so that the program used for the molecular replacement method operates is used. Examples of the program include X-PLOR (commercially available from Molecular Simulation) and AMORE (CCP4 (Collaborative Computational Project, Number 4. Acta Crystallogr. D50, 670-673 (1994))). Other programs may be used.
[0076]
The crystals to which the molecular replacement method should be applied using the three-dimensional structure coordinates of Syr6 of the present invention include crystals containing all or part of IFN and IFN receptor, or significant homology with IFN or IFN receptor. In addition to crystals obtained from other proteins having an amino acid sequence having an amino acid sequence, compounds that bind to IFN receptors (for example, agonists or antagonists) and IFN receptors, compounds that bind to Syr6 (for example, antagonists) Drugs) and Syr6 complex, those containing peptides having significant homology with Syr6 in amino acid residues, Syr6 variants and those containing them, IFN receptor variants and those containing them It can also be applied to crystals obtained, or even crystals obtained from their complexes. Significant homology generally refers to the case where the amino acid sequence matches 20% or more, preferably 30% or more. The application of the molecular replacement method can be judged by applying the molecular replacement method to the structure factor actually calculated from the X-ray diffraction image of the target crystal and obtaining a significant solution.
That is, even in the case of crystals of unknown substances other than those described above, it is significant to analyze the structure by the molecular replacement method using all or part of the three-dimensional structural coordinates of Syr6 shown in any of Tables 1 to 12 according to the present invention. In the case where a simple solution is obtained, it is within the scope of the present invention.
[0077]
The same applies to NMR analysis. Structural analysis of unknown substances by NMR using the structural motif according to the present invention or all or part of the three-dimensional structural coordinates of Syr6 shown in any of Tables 1 to 12 is possible when a significant solution is obtained. It is the scope of the present invention. By this structural analysis, the three-dimensional structural coordinates of the Syr6 mutant can be obtained.
[0078]
Furthermore, the three-dimensional structural coordinates of the mutant of Syr6 by homology modeling (Blundell, TL, et al. Nature, 326, 347-352; Sander, C. et al., Proteins, 9, 56-68). Can be obtained. That is, when there is a significant homology between two amino acid sequences, the three-dimensional structures of both are similar, so peptides and proteins having amino acid sequences having high homology with the amino acid sequence of Syr6 are searched, and Syr6 Based on the three-dimensional structure, the three-dimensional structure of the highly homologous peptide or protein can be analyzed to obtain a three-dimensional model of a Syr6 mutant, agonist or antagonist.
[0079]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited to this at all. The scope of the present invention should be defined by the contents described in the detailed description of the invention rather than the specific embodiments shown in the Examples.
[0080]
[Example 1]
Preparation of Syr6
Syr6 was prepared according to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 by the Fmoc solid phase synthesis method.
The sample was fractionated by reverse phase chromatography (Inertosyl ODS (GL Science), Shimadzu Corp.) using 0.1% trifluoroacetic acid / water / acetonitrile solution as the mobile phase, and purified Syr6 was purified to high purity. Obtained.
[0081]
[Example 2]
Antiviral activity of Syr6
The antiviral activity of Syr6 was examined by a bioassay method using FL cells which are human amniotic cells and Sindbis virus (Armstrong, JA, Methods in Enzymology, 78 , 381-387 (1981)). In the wells of a 96-well microtiter plate (Iwaki Glass Co., Ltd.), FL cells were placed at 3.5 × 10 5 Cells were planted and cultured for 24 hours. Thereafter, Syr6 was added at the concentration (0.9 μM to 120 μM) shown in FIGS. 2 and 3 and cultured for 24 hours. As a control, 0.2 U / ml to 25 U / ml of interferon β (ferron, manufactured by Toray Industries, Inc.) was added and cultured for 24 hours. Sindbis virus or vesicular stomatitis virus was then added to each well and incubated for 15 hours. The culture solution was discarded, and the plate was immersed in crystal violet solution containing formalin for about 15 minutes, and the living cells were fixed and stained. As a result, Syr6 showed antiviral activity from a concentration of 30 μM (FIGS. 2 and 3). When Syr6 was purified by reverse phase HPLC, two peaks were detected, and thus Syr6 was measured as Syr6A and 6B, respectively. No difference in activity was observed between Syr6A and Syr6B.
[0082]
Furthermore, in order to deny the possibility that the antiviral activity of Syr6 was obtained by inducing endogenous interferon production, the antiviral activity in the presence of various interferon neutralizing antibodies was examined. In the wells of a 96-well microtiter plate (Iwaki Glass Co., Ltd.), FL cells were placed at 3.5 × 10 5 Cells were planted and cultured for 24 hours. Thereafter, Syr6 was added at the concentration (0.9 μM to 120 μM) shown in FIGS. 2 and 3 and cultured for 24 hours. At this time, neutralizing antibody MIF-1 against interferon α (manufactured by Hayashibara biochemical laboratories, Inc.) was 1.2 μ / well, and neutralizing antibody YSB-1 against interfen β (Sugi, M et al., Hybridoma, 6 , 313-320 (1987)) was added at 15.8 μ / well and neutralizing antibody against interferon γ (Genzyme R & D system) was added at 1 μg / well and cultured. Thereafter, Sindbis virus was added to each well and cultured for 15 hours. At this time, various neutralizing antibodies were added and cultured under the same conditions as described above. The culture solution was discarded, and the plate was immersed in crystal violet solution containing formalin for about 15 minutes, and the living cells were fixed and stained. The result is shown in FIG. The antiviral activity of Syr6 was not affected at all even in the presence of various interferon neutralizing antibodies. Therefore, the possibility that the antiviral activity of Syr6 was obtained by inducing endogenous interferon production was denied.
[0083]
Example 3
Construction of Solid-phase ligand binding assay using soluble interferon receptor
2 × 10 6 Total RNA was extracted from individual human FL cells using Isogen (Nippon Gene). PCR method using 1 μg of total RNA, AR1 sense primer (SEQ ID NO: 2), AR1 antisense primer (SEQ ID NO: 3), AR2 sense primer (SEQ ID NO: 4) and AR2 antisense primer (SEQ ID NO: 5), The gene of the extracellular region of interferon receptors AR1 and AR2 was isolated.
[0084]
AR1 is amino acid residues 1 to 435 (Uze, G. et al., Cell, 60 , 225-234 (1990)), AR2 is amino acid residue 1 to position 243 (Domanski, P. et al., J. Biol. Chem.,). 270 , 2160621611 (1995), designed to encode the extracellular region. The obtained PCR fragment was ligated to the EcoRI and BamHI sites of the vector HuIgG1 / SRα for expressing a fusion protein with the human IgG1 Fc region. The constructed expression vector was co-transformed into COS-1 cells using the DEAE-Dextran method, and protein expression was performed transiently. The soluble interferon receptor produced in the culture solution was purified using a Protein A Sepharose CL-4B column (manufactured by Amersham Pharmacia Biotech). The purified soluble interferon receptor was reacted at 1 μg / ml and 100 μg / well at 4 ° C. overnight on a 96-well microtiter plate (manufactured by NUNK) for immobilization. After blocking with PBS (−) containing 1% BSA and 0.05% Tween 20, human interferon β was added to 25 pM to 1 nM and reacted at room temperature for 2 hours with shaking. After washing 4 times with PBS (−) containing 0.05% Tween 20, horseradish peroxidase-labeled anti-interferon β antibody YSB-1 (Yamazaki, S. et al., J. Immunoassay, 10 , 57-73 (1989)) was added and reacted at room temperature for 1 hour. After washing 4 times with PBS (−) containing 0.05% Tween 20, 100 μl / well of TMB substrate (manufactured by DAKO) was added and reacted at room temperature for 2 minutes to develop color, and the absorbance at 450 nm was measured. In this system, the binding between human interferon β and soluble interferon receptor was observed in a concentration-dependent manner (FIG. 5). Human interferon β did not bind to control human IgG1, and no signal was detected when human interferon β was not added to this system. Further, the signal obtained when 0.5 nM human interferon β was added completely disappeared by adding 27 nM soluble interferon receptor. From the above, it was confirmed that the present solid-phase binding binding assay is a specific ligand-receptor binding detection system. In this system, 25 pM human interferon β (22 pg, approximately 4.4 U) was detectable. Using this Solid-phase ligand binding assay system, it was examined whether Syr6 can inhibit the binding between human interferon β and soluble interferon receptor. As a result, binding was inhibited in a concentration-dependent manner when Syr6 was added from 25 μM to 100 μM (FIG. 6). This result suggests that Syr6 mimics human interferon β and expresses antiviral activity via the interferon receptor.
[0085]
Example 4
Preparation of Syr6 solution
A solution of Syr6 was obtained using the following method. Syr6 purified to a high purity in Example 1 was first prepared in a buffer solution (PBS (−)) to a concentration of 0.1 to 0.5 mg / ml, a circular dichroism spectrum was measured, and a three-dimensional structure Was confirmed to form. One-dimensional NMR of the same solution was measured, and a signal characteristic of three-dimensional structure formation was obtained. Next, in order to obtain a high-concentration solution, Syr6 was prepared in heavy dimethyl sulfoxide to a concentration of 3.0 to 3.5 mg / ml, and the retention of the three-dimensional structure was confirmed by one-dimensional NMR.
[0086]
Example 5
Three-dimensional structure analysis of Syr6
The solution obtained in Example 2 was placed in a magnetic field, and proton NMR data was collected at 20 ° C. using proton-proton two-dimensional NMR method (NOESY, COSY, TOCSY). For NMR, a 600 MHz apparatus (UNITY INOVA 600, Varian) and a 500 MHz apparatus (UNITY plus 500, Varian) were used. From the NMR spectrum obtained, the NMR signal of each hydrogen nucleus was assigned. That is, it was determined which hydrogen nucleus of the peptide each signal on the two-dimensional NMR spectrum was derived from. In the method of assignment, first, signals are classified for each of 15 amino acid residues from COSY and TOCSY spectra, and then SEQ ID NOs are assigned from NOESY spectra. This operation was repeated many times to complete the consistent assignment. Based on this assignment, the distance between hydrogen nuclei was estimated from a two-dimensional NMR spectrum (NOESY spectrum), and combinations (pairs) of hydrogen nuclei that were within a spatial distance of about 5 mm from each other were identified (hereinafter referred to as NOE data).
[0087]
Next, the following analysis was performed using a series of programs called EMBOSS. A three-dimensional structure that satisfies the NOE data to the maximum and a three-dimensional structure that obtains the minimum potential energy were calculated using a four-dimensional simulated annealing method.
First, the amino acid sequence of Syr6 was input, and 1000 types of three-dimensional coordinates of Syr6 were generated using random numbers. For each three-dimensional coordinate, 500 cycles of structural energy optimization calculations are imposed with distance constraint conditions between atoms so that the spatial distance between the combinations of hydrogen nuclei specified by the input NOE data is within 5 km. Subsequently, the 4D simulated annealing calculation was performed for 12000 steps, and finally the structural energy optimization calculation was performed for 3000 cycles. In the four-dimensional simulated annealing calculation, the first 6000 steps were performed at a temperature of 300K, and the latter 6000 steps were performed by gradually decreasing the temperature and finally setting the temperature to 10K. From the calculated three-dimensional coordinates of 1000 Syr6, the distance between the hydrogen nuclei satisfying the NOE data and having a low structural energy was selected.
[0088]
Example 6
Refining of Syr6 structure coordinates
The structural coordinates of the Syr6 complex obtained in Example 3 were further refined. Reexamination of the NOE data using the obtained structural coordinates and energy and the four-dimensional simulated annealing using the above-examined NOE data as an input were repeated to refine the structural coordinates of Syr6. Finally, elaborated eleven solid coordinates were obtained.
Regarding the obtained structure coordinates, the average structure and 11 structure coordinates are shown in Tables 1 to 12 according to the format of the protein data bank, which is a notation commonly used by those skilled in the art.
[0089]
【The invention's effect】
The three-dimensional structure motif of Syr6, which is a peptide that mimics the interferon of the present invention, is a three-dimensional structure motif that can act as an agonist or antagonist of the interferon receptor, and using the three-dimensional structure coordinates that define the three-dimensional structure motif It is possible to identify, search, evaluate and design Syr6 variants and compounds that can act as agonists or antagonists of new interferon receptors.
[0090]
[Sequence Listing]
[0091]
[Sequence Listing Free Text]
Sequence number 1-5: Synthesis
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows the structure of Syr6 with the main chain indicated by a ribbon and the side chain atoms indicated by a ball and stick. The figure is shown excluding one N-terminal residue and two C-terminal residues.
FIG. 2 shows measurement results of antiviral activity of Syr6.
FIG. 3 shows the results of measuring the antiviral activity of Syr6.
FIG. 4 shows the results of antiviral activity measurement in the presence of various interferon neutralizing antibodies of Syr6.
FIG. 5 shows the results of Solid-phase ligand binding assay using a soluble interferon receptor.
FIG. 6 shows the results of analysis of binding of Syr6 to soluble interferon receptor using Competitive binding assay.
