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JP2014156409A - Production method of n-type glycoprotein - Google Patents

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JP2014156409A JP2013026997A JP2013026997A JP2014156409A JP 2014156409 A JP2014156409 A JP 2014156409A JP 2013026997 A JP2013026997 A JP 2013026997A JP 2013026997 A JP2013026997 A JP 2013026997A JP 2014156409 A JP2014156409 A JP 2014156409A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple and precise production method of N-type glycoprotein useful as a test drug in life science study or as a medicine.SOLUTION: N-type glycoprotein (P+A) can be produced in that a ligand compound (L) is modified with a tertiary amine, mixed with a protein (P) and interacted with a modified ligand compound (L') to obtain a protein (L'+P), with which a 1,3,5-triazine compound (T) is reacted to form a complex (P+L'+T), followed by further reaction with a sugar amine (A), or in that a ligand compound (L) is modified with a tertiary amine to prepare a modified ligand compound (L'), and a 1,3,5-triazine compound (T) is reacted therewith to synthesize a dehydration condensation agent (L'+T), which is interacted with a protein (P) to form a complex (P+L'+T), followed by further reaction with a sugar amine (A).

Description

本発明は、均一な任意のN型糖鎖をタンパク質に位置選択的に導入するN型糖タンパク質の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing an N-type glycoprotein, in which a uniform arbitrary N-type sugar chain is regioselectively introduced into a protein.

真核生物由来のタンパク質(酵素、抗体、ホルモンなど)は生命科学研究、医薬品などに多く使われている。これらのタンパク質は糖鎖が付加されることで機能を発現しているものが多い。   Proteins derived from eukaryotes (enzymes, antibodies, hormones, etc.) are widely used in life science research and pharmaceuticals. Many of these proteins express their functions by adding sugar chains.

タンパク質のアミノ酸残基に結合する糖鎖としては、その結合様式により、O型糖鎖(セリン・トレオニン結合型)及びN型糖鎖(アスパラギン結合型)の二種類がある。これらの糖鎖は、タンパク質と結合することにより該タンパク質の品質管理、免疫・受容体認識、炎症、癌転移等の幅広い生命現象において様々な役割を果たしている。
特に、アスパラギン(N)結合型糖鎖は多糖からなる複雑な構造をしており、そのバリエーションも多いため、特定の糖鎖を有する均一なN型糖タンパク質を効率的に合成する技術が必要となっている。
As sugar chains that bind to amino acid residues of proteins, there are two types of sugar chains, O-type sugar chains (serine / threonine-linked type) and N-type sugar chains (asparagine-linked type), depending on the binding mode. These sugar chains play various roles in a wide range of life phenomena such as quality control of the protein, immunity / receptor recognition, inflammation, and cancer metastasis by binding to the protein.
In particular, asparagine (N) -linked sugar chains have a complex structure consisting of polysaccharides, and there are many variations thereof, so a technique for efficiently synthesizing uniform N-type glycoproteins having specific sugar chains is required. It has become.

一般に、タンパク質の大量調製は遺伝子組み換え大腸菌の培養が汎用されているが、原核生物である大腸菌はタンパク質に糖鎖を導入する機構を持たないため、この方法では糖タンパク質を合成することはできない。
それ故、これまでは真核細胞培養(例えば、ヒトのサイトカインや抗体など薬となるタンパク質の遺伝子をおもにチャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞に組み込むこと等)により生産されてきた。しかし、真核細胞培養による製造方法では、高コストであり、また糖鎖構造が不均一でかつヒト由来のそれとは微妙に異なる糖タンパク質しか得ることができず、ヒト体内においてしばしば抗原性を有し、十分な薬理効果を示さない等の問題があり、任意の機能を有する均一な糖鎖を導入する技術が望まれている。
In general, culture of genetically modified E. coli is widely used for large-scale protein preparation. However, since E. coli, a prokaryote, does not have a mechanism for introducing a sugar chain into a protein, glycoproteins cannot be synthesized by this method.
Therefore, so far, it has been produced by eukaryotic cell culture (for example, incorporating a gene for a protein serving as a drug such as human cytokine or antibody into a Chinese hamster ovary (CHO) cell). However, the production method using eukaryotic cell culture is expensive, can only obtain glycoproteins with a heterogeneous sugar chain structure and slightly different from that of human origin, and often has antigenicity in the human body. However, there is a problem that it does not show a sufficient pharmacological effect, and a technique for introducing a uniform sugar chain having an arbitrary function is desired.

最近、有機合成化学的手法を用いた完全に均一な糖鎖構造を有する糖タンパク質の製造方法が報告された。当該方法は、タンパク質のN末端側の任意の場所にヒト型糖鎖を導入した短い部分ペプチドを化学合成し、チオニルエステル付加を行う一方で、末端がシステイン残基となるように残りのC末端側のペプチドを組換え大腸菌で発現させ、両ペプチド鎖をネイティブケミカルライゲーションで連結するというものである(非特許文献1)。しかし、この方法では、システイン残基よりN末端側の比較的短いペプチド鎖に糖鎖を有するタンパク質にしか適用できないという問題がある。   Recently, a method for producing a glycoprotein having a completely uniform sugar chain structure using an organic synthetic chemistry method has been reported. In this method, a short partial peptide having a human-type sugar chain introduced at an arbitrary position on the N-terminal side of a protein is chemically synthesized, and thionyl ester addition is performed, while the remaining C-terminal is set so that the terminal is a cysteine residue. The peptide on the side is expressed in recombinant E. coli, and both peptide chains are linked by native chemical ligation (Non-patent Document 1). However, this method has a problem that it can be applied only to a protein having a sugar chain in a relatively short peptide chain on the N-terminal side of the cysteine residue.

一方、N−アセチルグルコサミン(GlcNAc)が導入されたN型糖タンパク質を足掛かりにN型糖鎖を付与することにより、完全に均一な糖鎖構造を有するN型糖タンパク質を製造する方法論が知られている。当該方法は、付与したい糖鎖の還元末端をGlcNAc−オキサゾリンに変換し、Endo−M−N175Qと称される糸状菌Mucor hiemalis由来のエンドグルコシダーゼM(Endo−M)の変異体糖転移酵素を作用させ、GlcNAcが導入されたN型糖タンパク質のGlcNAcの4位に対して糖鎖を付与するというものである(非特許文献2)。しかし、原料であるGlcNAcが導入されたN型糖タンパク質は、天然由来のN型糖タンパク質をエンドグルコシダーゼH(Endo−H)で消化させるか、側鎖カルボキシ基がGlcNAcアミンとアミド結合したアスパラギン酸を用いたペプチド合成により調製する必要があり、糖鎖を有しないタンパク質に直接N型糖鎖を導入することはできなかった。   On the other hand, a method for producing an N-type glycoprotein having a completely uniform sugar chain structure by adding an N-type sugar chain based on an N-type glycoprotein introduced with N-acetylglucosamine (GlcNAc) is known. ing. In this method, the reducing end of the sugar chain to be imparted is converted to GlcNAc-oxazoline, and a mutant glycosyltransferase of endoglucosidase M (Endo-M) derived from the filamentous fungus Mucor hiemalis called Endo-M-N175Q is used. In other words, a sugar chain is added to the 4-position of GlcNAc of the N-type glycoprotein into which GlcNAc has been introduced (Non-patent Document 2). However, the N-type glycoprotein introduced with GlcNAc as a raw material can be obtained by digesting naturally-occurring N-type glycoprotein with endoglucosidase H (Endo-H), or aspartic acid in which the side chain carboxy group is amide-linked with GlcNAc amine. N-type sugar chains could not be directly introduced into proteins having no sugar chain.

また、タンパク質のシステイン残基の側鎖チオール基やリジン残基のアミノ基に選択的に糖鎖を導入する方法が多く報告されている(非特許文献3)。しかし、その結合様式は天然のものとは大きく違うことから、目的の機能を発揮するとは限らず、また、このような非天然の構造は生体に投与した際、抗原となり得ると考えられることから、医薬品への応用には問題がある。
このような背景から、天然型のN型糖鎖をタンパク質に直接導入できる技術が強く望まれている。
In addition, many methods have been reported in which sugar chains are selectively introduced into the side chain thiol group of a cysteine residue or the amino group of a lysine residue of a protein (Non-patent Document 3). However, since its binding mode is very different from that of natural ones, it does not always exert its intended function, and such a non-natural structure is considered to be an antigen when administered to a living body. There are problems with its application to pharmaceuticals.
From such a background, a technique capable of directly introducing a natural N-type sugar chain into a protein is strongly desired.

一方、本発明者らは、最近、リガンドを有する三級アミンと1,3,5−トリアジン化合物と標識化合物を標的高分子(タンパク質等)と混合して反応させることで、標的高分子に標識化合物を導入するアフィニティーラベル化法を見出した(特許文献1)。当該アフィニティーラベル化法は、標識化合物として標識部位を分子構造中に含むアミン化合物を使用して、標的高分子のリガンド結合部位近傍のカルボキシ基とアミド結合を形成することにより標識化合物を導入するものである。しかし、当該アフィニティーラベル化法に使用し得るアミン化合物は、標識性の官能基を有する特定のアミンに限定されており、標識部位を有さないアミンや多官能性の糖アミン(アミノ基を有する糖鎖等)については何ら開示されていなかった。   On the other hand, the present inventors recently labeled a target polymer by mixing a tertiary amine having a ligand, a 1,3,5-triazine compound, and a labeled compound with a target polymer (protein etc.) and reacting them. An affinity labeling method for introducing a compound was found (Patent Document 1). The affinity labeling method uses an amine compound containing a labeling site in the molecular structure as a labeling compound, and introduces the labeling compound by forming an amide bond with a carboxy group near the ligand binding site of the target polymer. It is. However, the amine compounds that can be used in the affinity labeling method are limited to specific amines having a labeling functional group, such as amines having no labeling site and polyfunctional sugar amines (having amino groups). There was no disclosure of sugar chains and the like.

特開2009−175139号公報JP 2009-175139 A

Hirano, K. et al.,Angew.Chem.Int.Ed.48,9557(2009).Hirano, K. et al. et al. , Angew. Chem. Int. Ed. 48, 9557 (2009). M.Umekawa et al.,Biochimica et Biophysica Acta,2010,1800,1203M.M. Umekawa et al. Biochimica et Biophysica Acta, 2010, 1800, 1203 Gamblin,D.P. et al.,Chem.Rev.109,131−163(2009)Gamblin, D.M. P. et al. , Chem. Rev. 109, 131-163 (2009)

本発明は、真核細胞培養による従来の製造方法によっては得ることが困難であった任意の均一なN型糖鎖構造がタンパク質に位置選択的に導入されたN型糖タンパク質を安価に製造する方法を提供することを課題とする。   The present invention inexpensively produces an N-type glycoprotein in which any uniform N-type sugar chain structure, which has been difficult to obtain by a conventional production method using eukaryotic cell culture, is introduced into a protein in a position-selective manner. It is an object to provide a method.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、糖アミン化合物(A)とタンパク質(P)の側鎖カルボキシ基が、リガンド化合物(L)を介したアミド結合形成反応により結合したN型糖タンパク質(P+A)を合成できることを見出し、本発明を完成した。   As a result of intensive studies in order to solve the above problems, the present inventors have found that the side chain carboxy group of the sugar amine compound (A) and the protein (P) is amide bond-forming reaction via the ligand compound (L). It was found that the N-type glycoprotein (P + A) bound by can be synthesized, and the present invention was completed.

本発明は、すなわち以下を含む。
[1]以下の工程を含むN型糖タンパク質の製造方法:
1)リガンド化合物(L)を第3級アミンで修飾し、修飾リガンド化合物(L’)を調製する工程;
2)前記修飾リガンド化合物(L’)と、タンパク質(P)とを混合する工程;
3)前記修飾リガンド化合物(L’)と相互作用したタンパク質(L’+P)に、1,3,5−トリアジン化合物(T)を反応させ、複合体(P+L’+T)を合成する工程;
4)さらに糖アミン化合物(A)を反応させ、N型糖タンパク質(P+A)を合成する工程。
ここで、タンパク質(P)は、側鎖及び/又はC末端にカルボキシ基を有している化合物であり、
リガンド化合物(L)は、タンパク質(P)と相互作用しうる化合物である。
[2]以下の工程を含むN型糖タンパク質の製造方法:
1)リガンド化合物(L)を第3級アミンで修飾し、修飾リガンド化合物(L’)を調製する工程;
2’)前記修飾リガンド化合物(L’)と1,3,5−トリアジン化合物(T)を反応させ、脱水縮合剤(L’+T)を合成する工程;
3’)前項2’)の脱水縮合剤(L’+T)とタンパク質(P)とを混合し、複合体(P+L’+T)を合成する工程;
4)さらに糖アミン化合物(A)を反応させ、N型糖タンパク質(P+A)を合成する工程。
ここで、タンパク質(P)は、側鎖及び/又はC末端にカルボキシ基を有している化合物であり、
リガンド化合物(L)は、タンパク質(P)と相互作用しうる化合物である。
[3]1,3,5−トリアジン化合物(T)が、下記式(I):
The present invention includes the following.
[1] A method for producing an N-type glycoprotein comprising the following steps:
1) a step of modifying a ligand compound (L) with a tertiary amine to prepare a modified ligand compound (L ′);
2) A step of mixing the modified ligand compound (L ′) and the protein (P);
3) A step of reacting the protein (L ′ + P) interacting with the modified ligand compound (L ′) with a 1,3,5-triazine compound (T) to synthesize a complex (P + L ′ + T);
4) A step of further reacting the sugar amine compound (A) to synthesize an N-type glycoprotein (P + A).
Here, protein (P) is a compound having a carboxy group in the side chain and / or C-terminus,
The ligand compound (L) is a compound that can interact with the protein (P).
[2] A method for producing an N-type glycoprotein comprising the following steps:
1) a step of modifying a ligand compound (L) with a tertiary amine to prepare a modified ligand compound (L ′);
2 ′) reacting the modified ligand compound (L ′) with the 1,3,5-triazine compound (T) to synthesize a dehydrating condensing agent (L ′ + T);
3 ′) the step of mixing the dehydrating condensing agent (L ′ + T) and the protein (P) of the above 2 ′) to synthesize a complex (P + L ′ + T);
4) A step of further reacting the sugar amine compound (A) to synthesize an N-type glycoprotein (P + A).
Here, protein (P) is a compound having a carboxy group in the side chain and / or C-terminus,
The ligand compound (L) is a compound that can interact with the protein (P).
[3] The 1,3,5-triazine compound (T) is represented by the following formula (I):

[式中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、スルホ基、ホスホ基、−R−R(ここで、Rは、−(C2mQ)であり、Qは、OまたはNR13であり、Rは、水素原子、アルキル基、スルホ基、ホスホ基、又はアミノ基、アンモニオ基、スルホ基若しくはホスホ基を有するアルキル基であり、R13は、アルキル基、又はアミノ基、アンモニオ基、スルホ基若しくはホスホ基を有するアルキル基であり、mは1〜30の整数であり、nは1〜120の整数である。)及び、アミノ基、アンモニオ基、スルホ基若しくはホスホ基を有するアルキル基からなる群より選ばれる置換基であり、Xは、塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子、置換基を有していてもよいアルキルスルホニルオキシ基、置換基を有していてもよいアリールスルホニルオキシ基、又はN−メチルモルホリニウム基である。]で表される化合物である、上記[1]または[2]記載の方法。
[4]1,3,5−トリアジン化合物(T)が、2−クロロ−4,6−ジメトキシ−1,3,5−トリアジンである、上記[1]または[2]記載の方法。
[5]リガンド化合物(L)が、ビオチン、ワルファリン、フェニトイン、フェニルブタゾン、ブコローム、アセチルサリチル酸、ケトプロフェン、フルルビプロフェン、N−アセチル−L−トリプトファン、ナプロキセン、フェノプロフェン、ジクロフェナクナトリウム、ジアゼパム、ジギトキシン、インドメタシン、イブプロフェン、ヘキサメトニウム、デカメトニウム、及びPhos−tag(登録商標)から選ばれる構造を含む、上記[1]〜[4]のいずれか1つに記載の方法。
[6]第3級アミンが、下記式(II):
[Wherein, R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, a hydroxyalkyl group, a sulfo group, a phospho group, —R 3 —R 4 (where R 3 represents — (C m H 2m Q) n , Q is O or NR 13 , R 4 is a hydrogen atom, an alkyl group, a sulfo group, a phospho group, or an alkyl group having an amino group, an ammonio group, a sulfo group, or a phospho group R 13 is an alkyl group or an alkyl group having an amino group, an ammonio group, a sulfo group, or a phospho group, m is an integer of 1 to 30, and n is an integer of 1 to 120.) And a substituent selected from the group consisting of an amino group, an ammonio group, a sulfo group, or an alkyl group having a phospho group, and X has a chlorine atom, a fluorine atom, a bromine atom, an iodine atom, and a substituent. Also There alkylsulfonyloxy group, an optionally substituted aryl sulfonyloxy group, or an N- methyl morpholinium group. ] The method of the said [1] or [2] description which is a compound represented by this.
[4] The method according to [1] or [2] above, wherein the 1,3,5-triazine compound (T) is 2-chloro-4,6-dimethoxy-1,3,5-triazine.
[5] The ligand compound (L) is biotin, warfarin, phenytoin, phenylbutazone, bucolome, acetylsalicylic acid, ketoprofen, flurbiprofen, N-acetyl-L-tryptophan, naproxen, fenoprofen, diclofenac sodium, diazepam , Digitoxin, indomethacin, ibuprofen, hexamethonium, decamethonium, and a structure selected from any one of the above [1] to [4], comprising a structure selected from Phos-tag (registered trademark).
[6] The tertiary amine is represented by the following formula (II):

[式中、R、R及びRのうち1つ又は2つは、リガンド化合物(L)に対して結合を形成しうる官能基を含む置換基であり、残りのR、R及びRは、それぞれ独立してアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アリールアルキル基、−CHCOOR、又はCHCONR10(ここで、R、R、及びR10はそれぞれ独立して水素原子、又はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アリールアルキル基、又は−(C2yO)14であり、R14は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、又はアリールアルキル基であり、yは1〜30の整数であり、zは1〜120の整数である)である]、または下記式(III): [Wherein, one or two of R 5 , R 6 and R 7 are substituents containing a functional group capable of forming a bond to the ligand compound (L), and the remaining R 5 , R 6 And R 7 are each independently an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an arylalkyl group, —CH 2 COOR 8 , or CH 2 CONR 9 R 10 (where R 8 , R 9 , and R 10 is each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an arylalkyl group, or — (C y H 2y O) z R 14 , and R 14 is a hydrogen atom, an alkyl group , An alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, or an arylalkyl group, y is an integer of 1 to 30, and z is an integer of 1 to 120], or the following formula (III):

[式中、R11は、リガンド化合物(L)に対して結合を形成しうる官能基を含む置換基であり、R15はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、又はアリールアルキル基である。]で表される化合物である、上記[1]〜[5]のいずれか1つに記載の方法。
[7]糖アミン化合物(A)が、
N−アセチルグルコサミンアミン、N−アセチルガラクトサミンアミン、N−アセチルマンノサミンアミン、アロースアミン、タロースアミン、グロースアミン、グルコースアミン、アルトロースアミン、マンノースアミン、ガラクトースアミン、グルクロン酸アミン、ガラクツロン酸アミン、デオキシリボースアミン、フコースアミン、ラムノースアミン、イドースアミン、リボースアミン、リキソースアミン、キシロースアミン、アラビノースアミン、エリトロースアミン、トレオースアミン、セドヘプツロースアミン、コリオースアミン、プシコースアミン、フルクトースアミン、ソルボースアミン、タガトースアミン、リブロースアミン、キシルロースアミン、エリトルロースアミン、及びシアル酸アミンから選ばれるアノマー位にアミンが結合した単糖アミン;および
前記単糖アミンに対応する単糖から構成される糖鎖であって、還元末端のアノマー位にアミンが結合している糖鎖アミン;
前記単糖アミン又は糖鎖アミンの水酸基、アミノ基、及びカルボキシ基の少なくとも1つが、アシル化、エステル化、硫酸エステル化、及び/又はリン酸エステル化で修飾された糖アミン;及び
グルコサミン、マンノサミン、ガラクトサミン、及びシアル酸から選ばれるアミノ基を有する糖
からなる群より選択される化合物である、上記[1]〜[6]のいずれか1つに記載の方法。
[8]タンパク質(P)が、アビジン、ストレプトアビジン、ヒト血清アルブミン、シクロオキシゲナーゼ−1、ニコチン性アセチルコリン受容体、カゼイン、α−酸性糖タンパク又はリン酸化タンパク質である、上記[1]〜[7]のいずれか1つに記載の方法。
[9]単糖アミンまたは糖鎖アミンが導入されたN型糖ストレプトアビジン。
[10]ストレプトアビジンのN末端から51番目のグルタミン酸残基の側鎖カルボキシ基に単糖アミンまたは糖鎖アミンが導入された、上記[9]記載のN型糖ストレプトアビジン。
[11]単糖アミンがN−アセチルグルコサミンアミンである、上記[9]または[10]記載のN型糖ストレプトアビジン。
[12]糖鎖アミンがラクトースアミンである、上記[9]または[10]記載のN型糖ストレプトアビジン。
[Wherein R 11 is a substituent containing a functional group capable of forming a bond to the ligand compound (L), and R 15 is an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, or an arylalkyl group. is there. ] The method as described in any one of said [1]-[5] which is a compound represented by.
[7] The sugar amine compound (A) is
N-acetylglucosamineamine, N-acetylgalactosamineamine, N-acetylmannosamineamine, alloseamine, taloseamine, growthamine, glucoseamine, altroseamine, mannoseamine, galactoseamine, glucuronic acidamine, galacturonic acidamine, deoxy Riboseamine, fucoseamine, rhamnoseamine, idoseamine, riboseamine, lyxoseamine, xyloseamine, arabinoseamine, erythroseamine, threoseamine, cedoheptuloseamine, coriooseamine, psicoseamine, fructoseamine, sorboseamine In an anomeric position selected from tagatose amine, ribulose amine, xylulose amine, erythrulose amine, and sialic acid amine Monosaccharide amine Min is bound; and the a sugar chain composed monosaccharide corresponding to the monosaccharide amine, sugar amine anomer of reducing terminal is linked amines;
A sugar amine in which at least one of a hydroxyl group, an amino group, and a carboxy group of the monosaccharide amine or sugar chain amine is modified by acylation, esterification, sulfate esterification, and / or phosphate esterification; and glucosamine, mannosamine , A method according to any one of [1] to [6] above, which is a compound selected from the group consisting of sugars having an amino group selected from galactosamine and sialic acid.
[8] The above [1] to [7], wherein the protein (P) is avidin, streptavidin, human serum albumin, cyclooxygenase-1, nicotinic acetylcholine receptor, casein, α 1 -acid glycoprotein or phosphorylated protein. ] The method as described in any one of.
[9] N-type sugar streptavidin introduced with a monosaccharide amine or a sugar chain amine.
[10] The N-type sugar streptavidin according to [9] above, wherein a monosaccharide amine or a sugar chain amine is introduced into the side chain carboxy group of the 51st glutamic acid residue from the N-terminus of streptavidin.
[11] The N-type sugar streptavidin according to [9] or [10] above, wherein the monosaccharide amine is N-acetylglucosamine amine.
[12] The N-type sugar streptavidin according to the above [9] or [10], wherein the sugar chain amine is lactose amine.

本発明は、有機合成化学的手法であるため、任意の均一な構造を有するN型糖鎖をタンパク質のアミノ酸残基(側鎖カルボキシ基)に効率よく導入することができる。そのため本発明によれば、天然には存在しない(非天然型の)機能性糖鎖の結合したN型糖タンパク質を含む様々なアスパラギンまたはグルタミン結合型糖タンパク質の簡便かつ精密な合成法を提供することができる。また、糖アミン(糖鎖)を導入したいアスパラギン酸残基またはグルタミン酸残基の近傍に結合するリガンドがあれば、リガンド化合物の設計により、原理的には任意の場所に位置選択的にN型糖鎖を導入することができる。さらに、遺伝子組み換え技術により任意のアミノ酸残基をアスパラギン酸残基またはグルタミン酸残基へと変換したタンパク質は大腸菌培養により大量生産することができるので、本発明の方法と組み合わせれば、任意のN型糖タンパク質を低コストで大量生産する方法を提供することができる。これにより、抗体医薬品、エリスロポエチン等の現在臨床で使われている様々な機能を有するN型糖タンパク質性医薬品の大幅な製造コスト削減が可能となり得るという利点を有する。   Since the present invention is an organic synthetic chemistry method, an N-type sugar chain having an arbitrary uniform structure can be efficiently introduced into an amino acid residue (side chain carboxy group) of a protein. Therefore, according to the present invention, a simple and precise method for synthesizing various asparagine or glutamine-linked glycoproteins including N-type glycoproteins to which non-naturally occurring (non-natural) functional sugar chains are bound is provided. be able to. In addition, if there is a ligand that binds in the vicinity of an aspartic acid residue or glutamic acid residue to which a sugar amine (sugar chain) is to be introduced, the N-type sugar can be selected in any position in principle by design of the ligand compound. Chains can be introduced. Furthermore, since a protein in which any amino acid residue is converted into an aspartic acid residue or a glutamic acid residue by genetic recombination technology can be mass-produced by E. coli culture, any N type can be combined with the method of the present invention. A method for mass-producing glycoproteins at low cost can be provided. This has the advantage that the production cost of N-type glycoprotein drugs having various functions currently used in clinical practice such as antibody drugs and erythropoietin can be greatly reduced.

さらには、グルタミン結合型糖タンパク質は細胞培養などでは合成できないため、本発明の方法によりグルタミン結合型糖タンパク質の合成が初めて可能になった。
天然のN型糖鎖はアスパラギン−X−セリン/トレオニン(Xはプロリン以外の任意のアミノ酸)というペプチド鎖領域のアスパラギンにのみ導入されるが、本発明の方法ではそのような制限はないために、任意のアスパラギン酸及び/又はグルタミン酸にN型糖鎖を導入することができる。
培養や酵素を用いた方法では、導入できる糖鎖の構造は制限されると考えられるが、それに対して本発明の方法では、糖にアミノ基が結合していれば任意の糖鎖が導入できるため、酵素や生体を用いた従来法では合成不可能な糖タンパク質も合成可能となる。
例えば、(1)違う種の生物の糖鎖や糖脂質などの糖鎖は、構造の違いにより、機能や体内動態が大きく変わることからドラッグデリバリーシステムなどにも応用可能であり、(2)アルキン・アジド、蛍光物質、放射性同位体など、機能性官能基がついた糖鎖は、ケミカルバイオロジーや体内イメージングなどにも応用可能(例:光感応性基などによる、糖鎖ターゲットタンパク質(未知のレクチン)の探索)である。
このように、本発明の方法により、機能性ネオ糖タンパク質の創成も期待できる。
Furthermore, since glutamine-linked glycoproteins cannot be synthesized by cell culture or the like, synthesis of glutamine-linked glycoproteins has become possible for the first time by the method of the present invention.
The natural N-type sugar chain is introduced only into asparagine in the peptide chain region of asparagine-X-serine / threonine (X is any amino acid other than proline), but there is no such limitation in the method of the present invention. An N-type sugar chain can be introduced into any aspartic acid and / or glutamic acid.
In the method using culture or an enzyme, the structure of the sugar chain that can be introduced is considered to be limited. On the other hand, in the method of the present invention, any sugar chain can be introduced if an amino group is bonded to the sugar. Therefore, glycoproteins that cannot be synthesized by conventional methods using enzymes or living organisms can be synthesized.
For example, (1) sugar chains such as sugar chains and glycolipids of different species of organisms can be applied to drug delivery systems and the like because their functions and pharmacokinetics vary greatly depending on the structure. (2) Alkynes -Sugar chains with functional functional groups such as azides, fluorescent substances, and radioisotopes can be applied to chemical biology and in-vivo imaging (eg, sugar chain target proteins (unknown Search for lectins).
Thus, creation of functional neoglycoprotein can also be expected by the method of the present invention.

本発明のN型糖タンパク質の製造方法の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the manufacturing method of N type glycoprotein of this invention. 本発明のN型糖タンパク質の製造方法の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the manufacturing method of N type glycoprotein of this invention. 本発明のN型糖タンパク質の製造方法の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the manufacturing method of N type glycoprotein of this invention. SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動によるストレプトアジピンへのラクトースアミンの導入の検出を示す図である。(実施例2)It is a figure which shows the detection of the introduction | transduction of the lactose amine to streptadipine by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. (Example 2) SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動によるストレプトアジピンへのN−アセチルグルコサミンアミン(GlcNAcアミン)の導入の検出を示す図である。(実施例3)It is a figure which shows the detection of introduction | transduction of N-acetylglucosamine amine (GlcNAc amine) to streptadipine by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. (Example 3)

以下、本発明のN型糖タンパク質の製造方法について説明する。
本明細書において、N型糖導入の対象となるタンパク質を(P)、タンパク質に導入される糖アミン化合物を(A)と表示するものとする。
また、本発明のリガンド化合物は、タンパク質(P)と相互作用しうる化合物をいい、(L)と表示し、リガンド化合物(L)が第3級アミンで修飾された修飾リガンド化合物を(L’)と表示するものとする。
さらに、縮合剤として用いられる1,3,5−トリアジン化合物は、(T)と表示するものとする。
上記(P)、(A)、(L)、(L’)及び(T)から選ばれる2以上が反応して、共有結合、水素結合、イオン結合、ファンデルワールス結合、配位結合等、又はこれらの2以上の組合せにより結合した化合物は「+」で繋げて表示するものとする。例えば、タンパク質(P)に糖アミン化合物(A)が導入されたN型糖タンパク質は、(P+A)と表示される。
Hereinafter, the method for producing the N-type glycoprotein of the present invention will be described.
In the present specification, a protein that is an object of N-type sugar introduction is indicated as (P), and a sugar amine compound introduced into the protein is indicated as (A).
The ligand compound of the present invention refers to a compound capable of interacting with the protein (P), which is denoted as (L), and a modified ligand compound in which the ligand compound (L) is modified with a tertiary amine (L ′ ).
Furthermore, the 1,3,5-triazine compound used as a condensing agent shall be denoted as (T).
Two or more selected from the above (P), (A), (L), (L ′) and (T) react to form a covalent bond, a hydrogen bond, an ionic bond, a van der Waals bond, a coordination bond, etc. Alternatively, a compound bonded by a combination of two or more of these is connected by “+” and displayed. For example, an N-type glycoprotein in which the sugar amine compound (A) is introduced into the protein (P) is displayed as (P + A).

本発明において、N型糖導入の対象となるタンパク質(P)は、アスパラギン酸残基やグルタミン酸残基のようなカルボキシ基を有する酸性アミノ酸側鎖、及び/又はC末端カルボキシ基を有するものであれば特に限定されない。糖鎖を含有しないタンパク質が好ましいが、糖鎖を含有するタンパク質であってもさらに糖鎖を導入するためのカルボキシ基を有するものであれば、本発明に使用することができる。
具体的には、タンパク質(P)に相互作用するリガンド化合物(L)の存在が知られているものが好ましく、例えば、アビジン、ストレプトアビジン、血清アルブミン、シクロオキシゲナーゼ−1、ニコチン性アセチルコリン受容体、カゼイン、α1−酸性糖タンパク、リン酸化タンパク質等が挙げられるが、これら以外であっても相互作用するリガンド化合物が知られているものであれば、限定されることなく使用することができる。さらには、相互作用するリガンド化合物が本願出願時に見つかっていないタンパク質であっても、その後に公知または新規のリガンド化合物が見つかったものであれば、本発明のタンパク質(P)に使用可能である。
In the present invention, the protein (P) to which N-type sugar is introduced has an acidic amino acid side chain having a carboxy group such as an aspartic acid residue or a glutamic acid residue, and / or a C-terminal carboxy group. If it does not specifically limit. A protein that does not contain a sugar chain is preferred, but even a protein containing a sugar chain can be used in the present invention as long as it has a carboxy group for introducing a sugar chain.
Specifically, those known to have a ligand compound (L) that interacts with the protein (P) are preferable. For example, avidin, streptavidin, serum albumin, cyclooxygenase-1, nicotinic acetylcholine receptor, casein , Α1-acid glycoprotein, phosphorylated protein, and the like can be used, and any other ligand compounds that interact can be used without limitation. Furthermore, even if the interacting ligand compound is a protein not found at the time of filing of the present application, it can be used for the protein (P) of the present invention as long as a known or novel ligand compound is found thereafter.

本発明において、N型糖タンパク質を製造する過程で必要とする「リガンド化合物(L)」とは、タンパク質(P)と相互作用しうる物質であればよく、特に限定されない。
タンパク質(P)とリガンド化合物(L)の相互作用とは、タンパク質(P)の任意の箇所にリガンド化合物(L)が、水素結合、イオン結合、ファンデルワールス結合、配位結合等、又はこれらの2以上の組合せ等による任意のアフィニティーにより可逆的に結合することを意味し、タンパク質(P)にリガンド化合物(L)が結合する箇所の近傍に側鎖及び/又はC末端のカルボキシ基が存在している態様が好ましい。
また、一つのタンパク質(P)に2種以上のリガンド化合物(L)が存在していてもよく、それぞれのリガンド化合物(L)はタンパク質(P)の異なる箇所に結合してもよい。その場合、リガンド化合物(L)を選択することにより、タンパク質(P)の異なるカルボキシ基に位置選択的にN型糖鎖を導入することが可能となる。
具体的には、タンパク質(P)が血清アルブミンの場合には、ワルファリン、フェニトイン、フェニルブタゾン、ブコローム、アセチルサリチル酸、イブプロフェン、ケトプロフェン、フルルビプロフェン、N−アセチル−L−トリプトファン、ナプロキセン、フェノプロフェン、ジクロフェナクナトリウム、ジアゼパム、及びジギトキシンより選択されるいずれかの薬剤又はその誘導体;アビジン、ストレプトアビジンの場合には、ビオチンまたはその誘導体;シクロオキシゲナーゼ−1の場合には、インドメタシン、イブプロフェンまたはその誘導体;ニコチン性アセチルコリン受容体の場合には、ヘキサメトニウム、デカメトニウム、アセチルコリンまたはその誘導体、カゼイン、リン酸化タンパク質の場合は、Phos−tag(登録商標)またはその誘導体等が挙げられる。
In the present invention, the “ligand compound (L)” required in the process of producing the N-type glycoprotein is not particularly limited as long as it is a substance that can interact with the protein (P).
The interaction between the protein (P) and the ligand compound (L) means that the ligand compound (L) is bonded to any position of the protein (P), such as a hydrogen bond, an ionic bond, a van der Waals bond, or a coordinate bond. Means reversible binding with an arbitrary affinity such as a combination of two or more of the above, and there is a side chain and / or a C-terminal carboxy group in the vicinity of the site where the ligand compound (L) binds to the protein (P) The aspect which is doing is preferable.
Moreover, two or more types of ligand compounds (L) may exist in one protein (P), and each ligand compound (L) may bind to a different part of the protein (P). In that case, by selecting the ligand compound (L), it is possible to introduce N-type sugar chains regioselectively into different carboxy groups of the protein (P).
Specifically, when the protein (P) is serum albumin, warfarin, phenytoin, phenylbutazone, bucolome, acetylsalicylic acid, ibuprofen, ketoprofen, flurbiprofen, N-acetyl-L-tryptophan, naproxen, pheno Any drug selected from prophen, diclofenac sodium, diazepam, and digitoxin or a derivative thereof; biotin or a derivative thereof in the case of avidin or streptavidin; indomethacin, ibuprofen or a derivative thereof in the case of cyclooxygenase-1 In the case of nicotinic acetylcholine receptors, hexamethonium, decamethonium, acetylcholine or derivatives thereof, in the case of casein and phosphorylated proteins, Phos-tag R) or derivatives thereof.

特に、血清アルブミンに対しては、3つの結合site(site1〜3)が知られており、例えば、血清アルブミンのsite1には、ワルファリン、フェニトイン、フェニルブタゾン、ブコローム、アセチルサリチル酸、site2にはイブプロフェン、ケトプロフェン、フルルビプロフェン、N−アセチル−L−トリプトファン、ナプロキセン、フェノプロフェン、ジクロフェナクナトリウム、ジアゼパム、site3にはジギトキシンなどが結合することが知られており、それぞれリガンド化合物を選択することにより、位置選択的に糖鎖を導入することができる。   In particular, for serum albumin, three binding sites (sites 1 to 3) are known. For example, site 1 of serum albumin is warfarin, phenytoin, phenylbutazone, bucolome, acetylsalicylic acid, and site 2 is ibuprofen. , Ketoprofen, flurbiprofen, N-acetyl-L-tryptophan, naproxen, fenoprofen, diclofenac sodium, diazepam, and site3 are known to bind digitoxin, etc. A sugar chain can be introduced in a regioselective manner.

本発明においてタンパク質(P)に導入される「糖アミン化合物(A)」は、その構造中に少なくとも1つのアミノ基を有する糖であれば特に限定されず、単糖でも多糖であってもよく、D体であってもL体であってもよい。
糖アミン化合物(A)の起源、由来によって特に限定されることなく、天然から得られるもの、遺伝子工学的に動物細胞、植物細胞、微生物などにより合成したもの、酵素的に製造されたもの、醗酵により製造されたもの、あるいは人工的に化学合成されたものなどが包含されてよい。
例えば、N−アセチルグルコサミンアミン、N−アセチルガラクトサミンアミン、N−アセチルマンノサミンアミン、アロースアミン、タロースアミン、グロースアミン、グルコースアミン、アルトロースアミン、マンノースアミン、ガラクトースアミン、グルクロン酸アミン、ガラクツロン酸アミン、デオキシリボースアミン、フコースアミン、ラムノースアミン、イドースアミン、リボースアミン、リキソースアミン、キシロースアミン、アラビノースアミン、エリトロースアミン、トレオースアミン、セドヘプツロースアミン、コリオースアミン、プシコースアミン、フルクトースアミン、ソルボースアミン、タガトースアミン、リブロースアミン、キシルロースアミン、エリトルロースアミン、シアル酸アミン等の単糖アミン類;
これら単糖アミンに対応する単糖から構成される糖鎖であって、還元末端のアノマー位にアミンが結合している糖鎖アミン(糖鎖長の上限は特に限定されず、所望の機能が期待できるものを特に制限されることなく使用でき、例えば、2〜30個の単糖からなる糖鎖アミンから適宜選択できる。例えば、スクロースアミン、ラクツロースアミン、ラクトースアミン、N−アセチルラクトースアミン、マルトースアミン、イソマルトースアミン、トレハロースアミン、セロビオースアミン、メリビオースアミン等の二糖アミン類;ニゲロトリオースアミン、マルトトリオースアミン、メレジトースアミン、マルトトリウロースアミン、ラフィノースアミン、ケストースアミン等の三糖アミン;ニストースアミン、ニゲロテトラオースアミン、スタキオースアミン等の四糖アミン;通常2〜30個の単糖から構成されるもの、代表的には、2〜20個の単糖から構成されるオリゴ糖アミンであって、グルコース、ガラクトース、マンノース、グルコサミン、N−アセチルグルコサミン、フルクトースなどから選ばれる2〜30個の単糖から構成されるホモオリゴ糖アミンまたはヘテロオリゴ糖アミン(例えば、マルトオリゴ糖アミン、イソマルトオリゴ糖アミン、ラクトオリゴ糖アミン、ラクトサミンオリゴ糖アミン、N−アセチルラクトサミンオリゴ糖アミン、セロオリゴ糖アミン、メリビオオリゴ糖アミン、N−アセチルキトトリオースアミン、N−アセチルキトテトラオースアミン、N−アセチルキトペンタオースアミンなど);例えば、下記式
The “sugar amine compound (A)” introduced into the protein (P) in the present invention is not particularly limited as long as it is a sugar having at least one amino group in its structure, and may be a monosaccharide or a polysaccharide. , D-form or L-form.
Without being particularly limited by the origin and origin of the sugar amine compound (A), those obtained from nature, those genetically engineered by animal cells, plant cells, microorganisms, etc., those produced enzymatically, fermentation Those manufactured by the above, or artificially chemically synthesized may be included.
For example, N-acetylglucosamine amine, N-acetylgalactosamine amine, N-acetylmannosamine amine, allose amine, talose amine, growth amine, glucose amine, altrose amine, mannose amine, galactose amine, glucuronic acid amine, galacturonic acid amine , Deoxyriboseamine, fucoseamine, rhamnoseamine, idoseamine, riboseamine, lyxoseamine, xyloseamine, arabinoseamine, erythroseamine, threoseamine, cedheptuloseamine, coriousamine, psicoseamine, fructoseamine, Monosaccharide amines such as sorbose amine, tagatose amine, ribulose amine, xylulose amine, erythrulose amine, sialic acid amine;
A sugar chain composed of monosaccharides corresponding to these monosaccharide amines, wherein the amine is bonded to the anomeric position of the reducing end (the upper limit of the sugar chain length is not particularly limited, and the desired function is What can be expected can be used without any particular limitation, and can be appropriately selected from, for example, sugar chain amines composed of 2 to 30 monosaccharides, such as sucrose amine, lactulose amine, lactose amine, N-acetyl lactose amine, maltose Disaccharide amines such as amine, isomaltoseamine, trehaloseamine, cellobioseamine, melibioseamine; nigerotrioseamine, maltotrioseamine, melezitoseamine, maltotriuroseamine, raffinoseamine, kestoseamine, etc. Trisaccharide amine; nistosamine, nigerotetraoseamine, Tetrasaccharide amines such as chiose amines; usually composed of 2 to 30 monosaccharides, typically oligosaccharide amines composed of 2 to 20 monosaccharides, which are glucose, galactose, mannose, Homo-oligosaccharide amine or hetero-oligosaccharide amine composed of 2 to 30 monosaccharides selected from glucosamine, N-acetylglucosamine, fructose and the like (for example, maltooligosaccharide amine, isomaltooligosaccharide amine, lactoligosaccharide amine, lactosamine oligosaccharide) Amine, N-acetyllactosamine oligosaccharide amine, cellooligosaccharide amine, merbiooligosaccharide amine, N-acetylchitotrioseamine, N-acetylchitotetraoseamine, N-acetylchitopentaoseamine, etc.);

で表されるシアリルグリカンアミン類等の機能性糖鎖等が挙げられる。)
前記単糖アミン又は糖鎖アミンの水酸基、アミノ基、及びカルボキシ基の少なくとも1つが、アシル化(例えば、アセチル化、ベンゾイル化等)、エステル化(メチルエステル化、エチルエステル化、ベンジルエステル化等)、硫酸エステル化、及び/又はリン酸エステル化で修飾された糖アミン;
前記単糖アミン又は糖鎖アミンに機能性官能基(例えば、アルキン、アジド、ケトン、アルデヒドなどの生体直交性のある官能基、DBD−EDやカスケードブルーといった蛍光物質、ジアジリンやベンゾフェノンのような光感応性官能基、糖鎖を構成するいずれかの原子に同位体(H、18O、15N、14C、11C、123I、201Tl、67Gaなど))を導入した糖アミン;
グルコサミン、マンノサミン、ガラクトサミン、シアル酸などのアミノ基を有する糖;
前記単糖アミン又は糖鎖アミンに対応する糖の任意の水酸基をアミノ基に変換した糖(この場合、アノマー位にアミンが結合していなくてもよい。)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
糖アミン化合物(A)は、個々のタンパク質(P)に1種ずつ特異的に導入してもよいし、タンパク質(P)のリガンド結合部位が2以上存在する場合には、複数の異なるものを導入してもよい。
And functional sugar chains such as sialylglycanamines represented by the formula: )
At least one of the hydroxyl group, amino group, and carboxy group of the monosaccharide amine or sugar chain amine is acylated (eg, acetylated, benzoylated), esterified (methyl esterified, ethyl esterified, benzyl esterified, etc.) ), Sugar ester modified by sulfate esterification and / or phosphate esterification;
Functional functional groups (for example, functional groups having bioorthogonal properties such as alkynes, azides, ketones, and aldehydes), fluorescent materials such as DBD-ED and cascade blue, and light such as diazirine and benzophenone. A sugar group in which an isotope ( 3 H, 18 O, 15 N, 14 C, 11 C, 123 I, 201 Tl, 67 Ga, etc.) is introduced into any atom constituting a sensitive functional group or sugar chain;
Sugars having amino groups such as glucosamine, mannosamine, galactosamine, sialic acid;
Examples include, but are not limited to, sugars obtained by converting any hydroxyl group of a sugar corresponding to the monosaccharide amine or sugar chain amine to an amino group (in this case, the amine may not be bonded to the anomeric position). Is not to be done.
The sugar amine compound (A) may be specifically introduced one by one into each protein (P), or when there are two or more ligand binding sites of the protein (P), a plurality of different ones are used. It may be introduced.

N型糖タンパク質(P+A)の製造方法
本発明のN型糖タンパク質(P+A)は、所謂モジュール型アフィニティーラベル化法(MoAL法:図1及び2参照)に準じた方法により製造することができる(特開2009−175139号公報参照)。
すなわち、本発明のN型糖タンパク質(P+A)は、以下の1)〜4)の工程を含む方法により製造することができる(図1及び2参照)。
1)リガンド化合物(L)を第3級アミンで修飾し、修飾リガンド化合物(L’)を調製する工程;
2)前記修飾リガンド化合物(L’)と、タンパク質(P)とを混合する工程;
3)前記修飾リガンド化合物(L’)と相互作用したタンパク質(L’+P)に、1,3,5−トリアジン化合物(T)を反応させ、複合体(P+L’+T)を合成する工程;
4)さらに糖アミン化合物(A)を反応させ、N型糖タンパク質(P+A)を合成する工程。
Production method of N-type glycoprotein (P + A) The N-type glycoprotein (P + A) of the present invention can be produced by a method according to a so-called modular affinity labeling method (MoAL method: see FIGS. 1 and 2). JP 2009-175139 A).
That is, the N-type glycoprotein (P + A) of the present invention can be produced by a method including the following steps 1) to 4) (see FIGS. 1 and 2).
1) a step of modifying a ligand compound (L) with a tertiary amine to prepare a modified ligand compound (L ′);
2) A step of mixing the modified ligand compound (L ′) and the protein (P);
3) A step of reacting the protein (L ′ + P) interacting with the modified ligand compound (L ′) with a 1,3,5-triazine compound (T) to synthesize a complex (P + L ′ + T);
4) A step of further reacting the sugar amine compound (A) to synthesize an N-type glycoprotein (P + A).

あるいは、以下の1)、2’)、3’)及び4)の工程を含む方法によって標識化高分子化合物(P+A)を製造することもできる。
1)リガンド化合物(L)を第3級アミンで修飾し、修飾リガンド化合物(L’)を調製する工程;
2’)前記修飾リガンド化合物(L’)と1,3,5−トリアジン化合物(T)を反応させ、脱水縮合剤(L’+T)を合成する工程;
3’)前項2’)の脱水縮合剤(L’+T)とタンパク質(P)とを混合し、複合体(P+L’+T)を合成する工程;
4)さらに糖アミン化合物(A)を反応させ、N型糖タンパク質(P+A)を合成する工程。
Alternatively, the labeled polymer compound (P + A) can also be produced by a method including the following steps 1), 2 ′), 3 ′) and 4).
1) a step of modifying a ligand compound (L) with a tertiary amine to prepare a modified ligand compound (L ′);
2 ′) reacting the modified ligand compound (L ′) with the 1,3,5-triazine compound (T) to synthesize a dehydrating condensing agent (L ′ + T);
3 ′) the step of mixing the dehydrating condensing agent (L ′ + T) and the protein (P) of the above 2 ′) to synthesize a complex (P + L ′ + T);
4) A step of further reacting the sugar amine compound (A) to synthesize an N-type glycoprotein (P + A).

修飾リガンド化合物(L’)が、タンパク質(P)と相互作用したタンパク質(L’+P)(図2中の(b))に1,3,5−トリアジン化合物(T)を反応させると、修飾リガンド化合物(L’)中の第3級アミンが1,3,5−トリアジン化合物(T)と反応し脱水縮合剤が形成され(図2中の(c))、次いで、タンパク質(P)のリガンド化合物(L)の結合部位の近傍に存在するカルボキシ基と反応することで、タンパク質(L’+P)と1,3,5−トリアジン化合物(T)の複合体(P+L’+T)に導くことができる(図2中の(d))。複合体(P+L’+T)において、カルボキシ基は1,3,5−トリアジン化合物(T)により活性化されており、糖アミン化合物(A)と反応させることにより、タンパク質(P)のリガンド化合物(L)の結合部位の近傍に存在するカルボキシ基に選択的に糖アミン化合物(A)を導入することができる(図2中の(e))。
また、工程2’)及び3’)のように、修飾リガンド化合物(L’)と1,3,5−トリアジン化合物(T)を反応されてまず脱水縮合剤(L’+T)を合成した後に、タンパク質(P)とを混合することにより複合体(P+L’+T)を合成することもできる。
When the modified ligand compound (L ′) reacts with the protein (L ′ + P) ((b) in FIG. 2) interacting with the protein (P), the 1,3,5-triazine compound (T) is modified. The tertiary amine in the ligand compound (L ′) reacts with the 1,3,5-triazine compound (T) to form a dehydrating condensing agent ((c) in FIG. 2), and then the protein (P) Lead to a complex (P + L ′ + T) of protein (L ′ + P) and 1,3,5-triazine compound (T) by reacting with a carboxy group present in the vicinity of the binding site of the ligand compound (L). ((D) in FIG. 2). In the complex (P + L ′ + T), the carboxy group is activated by the 1,3,5-triazine compound (T). By reacting with the sugar amine compound (A), the ligand compound (P) The sugar amine compound (A) can be selectively introduced into the carboxy group present in the vicinity of the binding site of L) ((e) in FIG. 2).
In addition, as in steps 2 ′) and 3 ′), after the modified ligand compound (L ′) and the 1,3,5-triazine compound (T) are reacted, the dehydrating condensing agent (L ′ + T) is first synthesized. A complex (P + L ′ + T) can also be synthesized by mixing protein (P).

本発明の方法において、タンパク質(P)は修飾リガンド化合物(L’)と相互作用するかぎり、二次及び/又は三次構造を有する態様であっても、熱などにより変性され二次及び/又は三次構造が破壊されたものであってもよい。
例えば、カゼイン、リン酸化タンパク質に対するPhos−tag(登録商標)の結合は、リン酸エステルへのアフィニティーを利用しており、タンパク質が三次元構造を有していても変性していても関係なく、相互作用すると考えられる。この場合、タンパク質が三次元構造を有していれば結合部位と空間的に近いカルボキシ基に糖鎖が導入され、変性していれば(完全にペプチド鎖が伸びきっていれば)タンパク質の一次構造的に近いカルボキシ基に糖鎖が導入すると考えられる(図3参照)。すなわち、いったんタンパク質を変性させた後に、一次構造上近いカルボキシ基に選択的に糖鎖を導入し、次いで、再折り畳み(リフォールディング)し、糖タンパク質を合成することが可能であり、糖鎖導入位置のデザインの幅が大きく広がる。
In the method of the present invention, as long as the protein (P) interacts with the modified ligand compound (L ′), even if the protein (P) has a secondary and / or tertiary structure, it is denatured by heat or the like and is secondary and / or tertiary. The structure may be destroyed.
For example, the binding of Phos-tag (registered trademark) to casein and phosphorylated protein utilizes affinity for a phosphate ester, regardless of whether the protein has a three-dimensional structure or is denatured. It is thought to interact. In this case, if the protein has a three-dimensional structure, a sugar chain is introduced into a carboxy group that is spatially close to the binding site, and if it is denatured (if the peptide chain is fully extended), the primary protein It is considered that a sugar chain is introduced into a structurally close carboxy group (see FIG. 3). In other words, once a protein is denatured, a sugar chain can be selectively introduced into a carboxy group close to the primary structure and then refolded to synthesize a glycoprotein. The width of the position design is greatly expanded.

上記各工程は、適当な溶媒中で行うことができる。溶媒としては水又は適切なpHに設定された緩衝液が挙げられる。修飾リガンド化合物(L’)や1,3,5−トリアジン化合物(T)、又は脱水縮合剤(L’+T)及び糖アミン化合物(A)を溶かすために、少量のメタノール、エタノールあるいはアセトニトリル、アセトンなどの水と混和する溶媒を用いてもよいが、タンパク質(P)が変性しない溶媒であることが必要である。有機溶媒を用いる場合であっても、5%(容量パーセント)未満の濃度が好適である。   Each said process can be performed in a suitable solvent. Examples of the solvent include water or a buffer set to an appropriate pH. In order to dissolve the modified ligand compound (L ′), 1,3,5-triazine compound (T), dehydrating condensing agent (L ′ + T) and sugar amine compound (A), a small amount of methanol, ethanol or acetonitrile, acetone A solvent miscible with water may be used, but it is necessary that the solvent does not denature protein (P). Even when using an organic solvent, a concentration of less than 5% (volume percent) is preferred.

本発明において、「1,3,5−トリアジン化合物(T)」は、1,3,5−トリアジン環を基本骨格とする化合物であり、好ましくは、以下の式(I)で表される化合物である。1,3,5−トリアジン化合物(T)は、水溶性であることが好ましいが、両親媒性や脂溶性であってもよい。   In the present invention, the “1,3,5-triazine compound (T)” is a compound having a 1,3,5-triazine ring as a basic skeleton, preferably a compound represented by the following formula (I) It is. The 1,3,5-triazine compound (T) is preferably water-soluble, but may be amphiphilic or fat-soluble.

[式中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、スルホ基、ホスホ基、−R−R(ここで、Rは、−(C2mQ)であり、Qは、OまたはNR13であり、Rは、水素原子、アルキル基、スルホ基、ホスホ基、又はアミノ基、アンモニオ基、スルホ基若しくはホスホ基を有するアルキル基であり、R13は、アルキル基、又はアミノ基、アンモニオ基、スルホ基若しくはホスホ基を有するアルキル基であり、mは1〜30の整数であり、nは1〜120の整数である。)及び、アミノ基、アンモニオ基、スルホ基若しくはホスホ基を有するアルキル基からなる群より選ばれる置換基であり、Xは、塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子、置換基を有していてもよいアルキルスルホニルオキシ基、置換基を有していてもよいアリールスルホニルオキシ基、又はN−メチルモルホリニウム(NMM)基である。] [Wherein, R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, a hydroxyalkyl group, a sulfo group, a phospho group, —R 3 —R 4 (where R 3 represents — (C m H 2m Q) n , Q is O or NR 13 , R 4 is a hydrogen atom, an alkyl group, a sulfo group, a phospho group, or an alkyl group having an amino group, an ammonio group, a sulfo group, or a phospho group R 13 is an alkyl group or an alkyl group having an amino group, an ammonio group, a sulfo group, or a phospho group, m is an integer of 1 to 30, and n is an integer of 1 to 120.) And a substituent selected from the group consisting of an amino group, an ammonio group, a sulfo group, or an alkyl group having a phospho group, and X has a chlorine atom, a fluorine atom, a bromine atom, an iodine atom, and a substituent. Also There alkylsulfonyloxy group, an optionally substituted aryl sulfonyloxy group, or an N- methylmorpholinium (NMM) group. ]

上記において、アルキル基は、炭素数1〜30とすることができ、より好適には1〜20であり、特に好適には1〜6であり、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、tert−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、2−ヘキシル基、3−ヘキシル基等が挙げられる。   In the above, the alkyl group can have 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 20 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 6 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, and an n-propyl group. , Isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, tert-pentyl group, neopentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, 2-hexyl group , 3-hexyl group and the like.

アリール基は、芳香族性を有する基で、炭化水素だけで構成されていても、酸素や窒素や硫黄のようなヘテロ原子を含んでいてもよく、環のサイズは5員環でも6員環でも、7員環でもそれ以外の大きさでもよい。また、いくつかの環が縮環していてもよい。例えば、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、ピリジル基、イミダゾリル基等が挙げられる。   The aryl group is an aromatic group and may be composed of hydrocarbons alone or may contain heteroatoms such as oxygen, nitrogen and sulfur, and the ring size may be a 5-membered or 6-membered ring. However, it may be a 7-membered ring or other sizes. Some rings may be condensed. For example, a phenyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, pyridyl group, imidazolyl group and the like can be mentioned.

アミノ基、アンモニオ基、スルホ基及びホスホ基は、置換基を有していてもよく、置換基としては、上記アルキル基、アリール基等が挙げられる。アミノ基、アンモニオ基、及びホスホ基において、置換基が2以上ある場合は、当該置換基は、同一であっても異なっていてもよい。   The amino group, ammonio group, sulfo group and phospho group may have a substituent, and examples of the substituent include the above alkyl group and aryl group. In the amino group, ammonio group, and phospho group, when there are two or more substituents, the substituents may be the same or different.

「置換基を有していてもよいアルキルスルホニルオキシ基」の置換基としては、ハロゲン原子(塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子)が挙げられる。置換基数は1〜5、好ましくは1〜3であり、置換基が2以上ある場合は、当該置換基は、同一であっても異なっていてもよい。   Examples of the substituent of the “optionally substituted alkylsulfonyloxy group” include a halogen atom (chlorine atom, fluorine atom, bromine atom, iodine atom). The number of substituents is 1 to 5, preferably 1 to 3. When there are two or more substituents, the substituents may be the same or different.

「置換基を有していてもよいアリールスルホニルオキシ基」の置換基としては、アルキル基、ハロゲン原子(塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、ハロアルキル基等が挙げられる。置換基数は1〜5、好ましくは1〜3であり、置換基が2以上ある場合は、当該置換基は、同一であっても異なっていてもよい。   Examples of the substituent of the “arylsulfonyloxy group which may have a substituent” include an alkyl group, a halogen atom (a chlorine atom, a fluorine atom, a bromine atom, an iodine atom), a haloalkyl group, and the like. The number of substituents is 1 to 5, preferably 1 to 3. When there are two or more substituents, the substituents may be the same or different.

好ましくは、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、メチル基、エチル基、炭素数2〜5のヒドロキシアルキル基、−(CHCHO)12(ここで、nは1〜120の整数であり、そしてR12は、水素原子、メチル基、エチル基、プロピル基、スルホ基、ホスホ基又はアミノ基、アンモニオ基、スルホ基、若しくはホスホ基等を有するアルキル基である)、−(CHCHNR13’H(ここで、nは1〜120の整数であり、そしてR13’は、炭素数が2〜5のアルキル基、N,N−ジアルキルアミノアルキル基、又は−CHCH(CHである)、−CHCHSO 、−CHCH(CHであり、Xは塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子、トリフルオロメタンスルホニルオキシ基、置換基を有していてもよいアリールスルホニルオキシ基、又はNMM基である。
1,3,5−トリアジン化合物として具体的には、2−クロロ−4,6−ジメトキシ−1,3,5−トリアジン(CDMT)、第4級アンモニウム塩である4−(4,6−ジメトキシ−1,3,5−トリアジン−2−イル)−4−メチルモルホリニウムクロリド(DMT−MM)が挙げられ、最も好ましくはCDMTである。
Preferably, R 1 and R 2 each independently represent a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a hydroxyalkyl group having 2 to 5 carbon atoms, — (CH 2 CH 2 O) n R 12 (where n Is an integer of 1 to 120, and R 12 is a hydrogen atom, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a sulfo group, a phospho group or an alkyl group having an amino group, an ammonio group, a sulfo group, or a phospho group. And — (CH 2 CH 2 NR 13 ′ ) n H (where n is an integer of 1 to 120, and R 13 ′ is an alkyl group having 2 to 5 carbon atoms, N, N-dialkyl) An aminoalkyl group, or —CH 2 CH 2 N + (CH 3 ) 3 ), —CH 2 CH 2 SO 3 , —CH 2 CH 2 N + (CH 3 ) 3 , X is a chlorine atom, Fluorine atom, bromine atom, iodine Child, trifluoromethanesulfonyloxy group, an optionally substituted aryl sulfonyloxy group, or a NMM group.
Specific examples of the 1,3,5-triazine compound include 2-chloro-4,6-dimethoxy-1,3,5-triazine (CDMT) and 4- (4,6-dimethoxy which is a quaternary ammonium salt. -1,3,5-triazin-2-yl) -4-methylmorpholinium chloride (DMT-MM), most preferably CDMT.

1,3,5−トリアジン化合物(T)は、自体公知の方法により合成することができ、例えば国際公開第2000/053544号パンフレット、国際公開第2005/075442号パンフレット等に記載の方法により合成することができる。得られた1,3,5−トリアジン化合物(T)は、当業者が通常用いる手段によって、分離・精製することができる。例えば、反応終了後、反応液に有機溶媒を加え、得られた1,3,5−トリアジン化合物(T)を有機層に抽出したり、自体公知のクロマトグラフィーなどの分画法により精製することができる。   The 1,3,5-triazine compound (T) can be synthesized by a method known per se, for example, by the method described in International Publication No. 2000/053544 pamphlet, International Publication No. 2005/074442 pamphlet or the like. be able to. The obtained 1,3,5-triazine compound (T) can be separated and purified by means usually used by those skilled in the art. For example, after completion of the reaction, an organic solvent is added to the reaction solution, and the resulting 1,3,5-triazine compound (T) is extracted into an organic layer or purified by a fractionation method such as chromatography known per se. Can do.

本発明において、「第3級アミン」はリガンド化合物(L)を修飾し、修飾リガンド化合物(L’)を調製するために用いられる。第3級アミンの構造は、リガンド化合物(L)と結合を形成するための官能基を有するものであればよく特に限定されない。修飾は、該リガンド化合物(L)の分子構造の適切な部位に共有結合を介して第3級アミンを導入することによって行うことができる。   In the present invention, the “tertiary amine” is used to modify the ligand compound (L) and prepare the modified ligand compound (L ′). The structure of the tertiary amine is not particularly limited as long as it has a functional group for forming a bond with the ligand compound (L). The modification can be performed by introducing a tertiary amine via a covalent bond at an appropriate site in the molecular structure of the ligand compound (L).

第3級アミンの具体例としては、以下の式(II)で示される化合物が挙げられる。   Specific examples of the tertiary amine include compounds represented by the following formula (II).

式中、R、R及びRのうち1つ又は2つは、タンパク質(P)と相互作用しうるリガンド化合物(L)に対して結合を形成し、これを修飾することが可能な官能基を含む置換基であり、リガンド化合物(L)はその官能基を介して第3級アミンと直接結合していてもよいし、アルキル基やエチレングリコール等からなる適当な長さのリンカーと呼ばれる鎖を挟んでいてもよい。前記官能基を介してリガンド化合物(L)と第3級アミンとの間に形成される結合として、例えば、炭素鎖、エステル結合、チオエステル結合、アミド結合、チオアミド結合、エーテル結合、チオエーテル結合、芳香環、カルバミン酸エステル結合、ウレア結合、リン酸エステル結合、リン酸アミド結合、スルホンエステル結合、スルホンアミド結合などが挙げられる。従ってこれらの結合を形成するための前記官能基として、水酸基、カルボキシ基、アミノ基、カルボニル基、ハロゲン原子、メルカプト基、スルホ基等の含硫官能基、アジド基、アルキニル基、アルケニル基、アリール基、ホスフィン基、ホスホ基等の含リン官能基、酸性度の高い炭素−水素結合などが挙げられる。これら官能基は、アルキル基、アリール基、又はこれらの2以上から構成される基を介して第3級アミンの窒素原子に結合することができる。
そして、残りのR、R及びRは、それぞれ独立してアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アリールアルキル基、−CHCOOR、CHCONR10(ここで、R、R、及びR10はそれぞれ独立して水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アリールアルキル基、又は−(C2yO)14であり、R14は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、又はアリールアルキル基であり、yは1〜30の整数であり、zは1〜120の整数である)である。
Wherein one or two of R 5 , R 6 and R 7 can form a bond to the ligand compound (L) that can interact with the protein (P) and modify it It is a substituent containing a functional group, and the ligand compound (L) may be directly bonded to a tertiary amine via the functional group, or a linker having an appropriate length composed of an alkyl group, ethylene glycol, or the like. You may put a chain called. Examples of the bond formed between the ligand compound (L) and the tertiary amine via the functional group include, for example, carbon chain, ester bond, thioester bond, amide bond, thioamide bond, ether bond, thioether bond, aromatic Examples thereof include a ring, a carbamate bond, a urea bond, a phosphate ester bond, a phosphate amide bond, a sulfone ester bond, and a sulfonamide bond. Therefore, as the functional groups for forming these bonds, sulfur-containing functional groups such as hydroxyl groups, carboxy groups, amino groups, carbonyl groups, halogen atoms, mercapto groups, sulfo groups, azido groups, alkynyl groups, alkenyl groups, aryls Group, a phosphorus-containing functional group such as a phosphine group and a phospho group, and a carbon-hydrogen bond having high acidity. These functional groups can be bonded to the nitrogen atom of the tertiary amine via an alkyl group, an aryl group, or a group composed of two or more thereof.
The remaining R 5 , R 6 and R 7 are each independently an alkyl group, alkenyl group, alkynyl group, aryl group, arylalkyl group, —CH 2 COOR 8 , CH 2 CONR 9 R 10 (where, R 8 , R 9 , and R 10 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an arylalkyl group, or — (C y H 2y O) z R 14 , and R 14 Is a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, or an arylalkyl group, y is an integer of 1 to 30, and z is an integer of 1 to 120).

ここで、アルキル基は、炭素数1〜30とすることができ、より好適には1〜20であり、特に好適には1〜6であり、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、イソペンチル基、tert−ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキシル基、イソヘキシル基、2−ヘキシル基、3−ヘキシル基等が挙げられる。   Here, the alkyl group can have 1 to 30 carbon atoms, more preferably 1 to 20, and particularly preferably 1 to 6, for example, a methyl group, an ethyl group, or an n-propyl group. , Isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, tert-pentyl group, neopentyl group, n-hexyl group, isohexyl group, 2-hexyl group , 3-hexyl group and the like.

アルケニル基は、炭素2〜30とすることができ、より好適には2〜20であり、特に好適には2〜6であり、例えば、ビニル基、アリル基、イソプロペニル基、1−ブテニル基、2−ブテニル基、2−メチル−2−プロペニル基、1−メチル−2−プロペニル基、2−メチル−1−プロペニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等が挙げられる。   The alkenyl group can have 2 to 30 carbons, more preferably 2 to 20 and particularly preferably 2 to 6, for example, vinyl group, allyl group, isopropenyl group, 1-butenyl group. 2-butenyl group, 2-methyl-2-propenyl group, 1-methyl-2-propenyl group, 2-methyl-1-propenyl group, pentenyl group, hexenyl group and the like.

アルキニル基は、炭素2〜30とすることができ、より好適には2〜20であり、特に好適には2〜6であり、例えば、エチニル基、1−プロピニル基、2−プロピニル基、1−ブチニル基、2−ブチニル基、3−ブチニル基、3−メチル−1−プロピニル基、2−メチル−3−プロピニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基等が挙げられる。   The alkynyl group can have 2 to 30 carbons, more preferably 2 to 20 and particularly preferably 2 to 6, for example, ethynyl group, 1-propynyl group, 2-propynyl group, 1 -Butynyl group, 2-butynyl group, 3-butynyl group, 3-methyl-1-propynyl group, 2-methyl-3-propynyl group, pentynyl group, hexynyl group and the like can be mentioned.

アルキル基、アルケニル基、及びアルキニル基は、ハロゲン原子(塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、酸素官能基(例、ヒドロキシ基)、窒素官能基(例、ニトロ基、アミノ基)等で置換されていても良い。置換基数は1〜5、好ましくは1〜3であり、置換基が2以上ある場合は、当該置換基は、同一であっても異なっていてもよい。   Alkyl, alkenyl, and alkynyl groups are halogen atoms (chlorine, fluorine, bromine, iodine), oxygen functional groups (eg, hydroxy groups), nitrogen functional groups (eg, nitro groups, amino groups), etc. It may be replaced with. The number of substituents is 1 to 5, preferably 1 to 3. When there are two or more substituents, the substituents may be the same or different.

アリール基は、芳香族性を有する基で、フェニル基のように炭化水素だけで構成されていても、酸素や窒素や硫黄のようなヘテロ原子を含んでいてもよく、環のサイズは5員環でも6員環でも、7員環でもそれ以外の大きさでもよい。また、いくつかの環が縮環していてもよい。例えば、フェニル基、1−ナフチル基、2−ナフチル基、ピリジル基、イミダゾリル基等が挙げられる。アリール基は、アルキル基、ハロゲン原子(塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子)、ハロアルキル基等で置換されていてもよい。置換基数は1〜5、好ましくは1〜3であり、置換基が2以上ある場合は、当該置換基は、同一であっても異なっていてもよい。   The aryl group is an aromatic group, and may be composed of only a hydrocarbon such as a phenyl group, or may contain a heteroatom such as oxygen, nitrogen or sulfur, and the ring size is five-membered. It may be a ring, a 6-membered ring, a 7-membered ring, or any other size. Some rings may be condensed. For example, a phenyl group, 1-naphthyl group, 2-naphthyl group, pyridyl group, imidazolyl group and the like can be mentioned. The aryl group may be substituted with an alkyl group, a halogen atom (a chlorine atom, a fluorine atom, a bromine atom, an iodine atom), a haloalkyl group, or the like. The number of substituents is 1 to 5, preferably 1 to 3. When there are two or more substituents, the substituents may be the same or different.

第3級アミンの別の例としてまた、式(III)に示すように塩基性の低いモルホリン環を有する化合物が挙げられる。ここでR11はリガンド化合物(L)と結合を形成し、これを修飾するための官能基を含む置換基であり、R15はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、又はアリールアルキル基である。
リガンド化合物(L)と結合を形成しうる官能基を含む置換基、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、及びアリールアルキル基は、前記式(II)における説明と同義である。
Another example of the tertiary amine is a compound having a morpholine ring having a low basicity as shown in the formula (III). Here, R 11 is a substituent including a functional group for forming a bond with the ligand compound (L) and modifying the bond, and R 15 is an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, or an arylalkyl group. It is.
The substituent, the alkyl group, the alkenyl group, the alkynyl group, the aryl group, and the arylalkyl group containing a functional group that can form a bond with the ligand compound (L) are as defined in the formula (II).

以下、本発明のN型糖タンパク質(P+A)の製造方法における、各工程について詳述する。上記において、各工程の前後に、更に必要な処理工程を設けてもよい。また、工程3)及び4)または工程3’)及び4)は、必要に応じて順序を逆にしても良いし、同時に行ってもよい。   Hereinafter, each process in the manufacturing method of N type glycoprotein (P + A) of this invention is explained in full detail. In the above, further necessary processing steps may be provided before and after each step. Further, the steps 3) and 4) or the steps 3 ') and 4) may be reversed in order as necessary, or may be performed simultaneously.

1)リガンド化合物(L)を第3級アミンで修飾し、修飾リガンド化合物(L’)を調製する工程
リガンド化合物(L)の第3級アミンによる修飾は、化学構造により導入部位、導入方法が適宜決定される。
例えば、炭素鎖、エステル結合、チオエステル結合、アミド結合、チオアミド結合、エーテル結合、チオエーテル結合、芳香環、カルバミン酸エステル結合、ウレア結合、リン酸エステル結合、リン酸アミド結合、スルホンエステル結合、スルホンアミド結合等を形成する方法は、例えば、実験化学講座(第5版、2007年、日本化学会編集、丸善株式会社)の14巻(有機化合物の合成IIアルコール・アミン)、15巻(有機化合物の合成IIIアルデヒド・ケトン・キノン)、16巻(有機化合物の合成IVカルボン酸・アミノ酸・ペプチド)、18巻(有機化合物の合成VI金属を用いる有機合成)等に記載されているこれらの結合を形成する方法に準じて行うことができる。
1以上のリンカーを介してリガンド化合物(L)と第3級アミンを結合する場合は、リガンド化合物(L)及び/又は第3級アミンをまずリンカーと上記結合形成方法により結合させた後に、同様の結合形成方法を繰り返すことによって行ってもよい。
1) Step of modifying a ligand compound (L) with a tertiary amine to prepare a modified ligand compound (L ′) The modification of the ligand compound (L) with a tertiary amine involves the introduction site and introduction method depending on the chemical structure. It is determined appropriately.
For example, carbon chain, ester bond, thioester bond, amide bond, thioamide bond, ether bond, thioether bond, aromatic ring, carbamate ester bond, urea bond, phosphate ester bond, phosphate amide bond, sulfone ester bond, sulfonamide Examples of methods for forming bonds include, for example, Experimental Chemistry Course (5th edition, 2007, edited by The Chemical Society of Japan, Maruzen Co., Ltd.) Volume 14 (Synthesis of Organic Compounds II Alcohol / Amine), Volume 15 (Organic Compounds) Synthetic III aldehydes / ketones / quinones), Volume 16 (Synthesis of organic compounds IV Carboxylic acid / Amino acid / peptide), Volume 18 (Synthesis of organic compounds VI Organic synthesis using metals) It can be performed according to the method to do.
When the ligand compound (L) and the tertiary amine are bound via one or more linkers, the ligand compound (L) and / or the tertiary amine is first bound to the linker by the above-described bond formation method, and then the same. This may be performed by repeating the bond forming method.

2)タンパク質(P)及び修飾リガンド化合物(L’)を混合する工程
本発明において、タンパク質(P)と修飾リガンド化合物(L’)を混合する工程は、タンパク質(P)を含む水溶液に修飾リガンド化合物(L’)を混ぜ、両化合物が結合又は結合解離の平衡状態になるまでの間、攪拌、放置、インキュベーションなどにより一定時間おき、相互作用させることによる。水溶液の溶媒、タンパク質(P)と修飾リガンド化合物(L’)の濃度の割合、本工程の温度、及び時間は、各々の化合物について適宜決定することができる。
2) Step of mixing protein (P) and modified ligand compound (L ′) In the present invention, the step of mixing protein (P) and modified ligand compound (L ′) comprises modifying ligand in an aqueous solution containing protein (P). By mixing the compound (L ′) and allowing the both compounds to be in an equilibrium state of binding or dissociation, they are allowed to interact for a certain period of time by stirring, leaving, or incubation. The solvent of the aqueous solution, the concentration ratio of the protein (P) and the modified ligand compound (L ′), the temperature and time of this step can be appropriately determined for each compound.

3)修飾リガンド化合物(L’)と相互作用したタンパク質(L’+P)に、1,3,5−トリアジン化合物(T)を反応させ、複合体(P+L’+T)を合成する工程
本発明において、1,3,5−トリアジン化合物(T)を上記2)でタンパク質(P)と修飾リガンド化合物(L’)の相互作用により得られるタンパク質(L’+P)に反応させる工程により、1,3,5−トリアジン化合物(T)が該修飾リガンド化合物(L’)中の第3級アミンに結合して脱水縮合剤となる。タンパク質(P)上のカルボキシ基がこの1,3,5−トリアジン化合物の近傍に存在することでトリアジン環を攻撃し、トリアジンが第3級アミンからカルボキシ基へ移る。その結果、カルボキシ基が活性エステル(アシルオキシトリアジン又はトリアジニルエステルという。)の形で活性化され、最後に後述する4)の工程で、糖アミン化合物(A)のアミノ基がこの活性エステルを攻撃し、カルボキシ基とアミド結合により結合する(図1および2参照)。
3) Step of reacting 1,3,5-triazine compound (T) with protein (L ′ + P) interacting with modified ligand compound (L ′) to synthesize complex (P + L ′ + T) 1,3,5-triazine compound (T) is reacted with protein (L ′ + P) obtained by the interaction of protein (P) and modified ligand compound (L ′) in 2) above, , 5-Triazine compound (T) binds to the tertiary amine in the modified ligand compound (L ′) to form a dehydrating condensing agent. The presence of the carboxy group on the protein (P) in the vicinity of the 1,3,5-triazine compound attacks the triazine ring, and the triazine moves from the tertiary amine to the carboxy group. As a result, the carboxy group is activated in the form of an active ester (referred to as acyloxytriazine or triazinyl ester). Finally, in the step 4) described later, the amino group of the sugar amine compound (A) attacks this active ester. And carboxy group and amide bond (see FIGS. 1 and 2).

1,3,5−トリアジン化合物(T)は、タンパク質(P)と修飾リガンド化合物(L’)を相互作用させた後に加えることができ、複合体(P+L’+T)を合成することができる。   The 1,3,5-triazine compound (T) can be added after allowing the protein (P) and the modified ligand compound (L ′) to interact to synthesize a complex (P + L ′ + T).

上記3)の工程は、得られた水溶液に1,3,5−トリアジン化合物(T)水溶液又は1,3,5−トリアジン化合物を含むメタノールなど有機溶媒の溶液を加えることによることができる。トリアジン化合物の濃度、本工程の反応温度、及び反応時間は、適宜決定することができる。   The step 3) can be performed by adding a solution of an organic solvent such as an aqueous solution of 1,3,5-triazine compound (T) or 1,3,5-triazine compound to the obtained aqueous solution. The concentration of the triazine compound, the reaction temperature in this step, and the reaction time can be appropriately determined.

2’)修飾リガンド化合物(L’)と1,3,5−トリアジン化合物(T)を反応させ、脱水縮合剤(L’+T)を合成する工程、及び
3’)脱水縮合剤(L’+T)とタンパク質(P)とを混合し、複合体(P+L’+T)を合成する工程
修飾リガンド化合物(L’)に1,3,5−トリアジン化合物(T)を反応させて脱水縮合剤(L’+T)を合成した後に、タンパク質(P)と相互作用させ、複合体(P+L’+T)を合成することもできる。
工程2’)及び3’)はそれぞれ、前記3)及び2)と同様に行うことができる。
2 ′) a step of reacting the modified ligand compound (L ′) with the 1,3,5-triazine compound (T) to synthesize a dehydrating condensing agent (L ′ + T), and 3 ′) a dehydrating condensing agent (L ′ + T). ) And protein (P) to synthesize a complex (P + L ′ + T) The modified ligand compound (L ′) is reacted with the 1,3,5-triazine compound (T) to form a dehydrating condensing agent (L After synthesizing '+ T), the complex (P + L' + T) can also be synthesized by interacting with protein (P).
Steps 2 ′) and 3 ′) can be carried out in the same manner as 3) and 2), respectively.

4)糖アミン化合物(A)を反応させる工程。
本発明において、糖アミン化合物(A)を反応させる工程は、上記3)又は3’)の工程により得られた水溶液に、前記糖アミン化合物(A)の水溶液を加えることにより行うことができる。糖アミン化合物(A)の濃度、本工程の反応温度、及び反応時間は、適宜決定することができる。本工程は、必要に応じて上記3)又は3’)の工程の後に行ってもよいし、3)又は3’)の工程と本工程を同時に行ってもよい。
反応終了後、反応溶液に含まれる修飾リガンド化合物(L’)、未反応の1,3,5−トリアジン化合物(T)や糖アミン化合物(A)、さらに反応に伴って1,3,5−トリアジン化合物(T)から生じる化合物、その他の副生成物等、低分子化合物は、透析、限外ろ過、超遠心、ゲルろ過クロマトグラフィー等の精製過程を繰り返すことによって、N型糖タンパク質(P+A)から分離除去することができる。
4) A step of reacting the sugar amine compound (A).
In the present invention, the step of reacting the sugar amine compound (A) can be performed by adding the aqueous solution of the sugar amine compound (A) to the aqueous solution obtained by the step 3) or 3 ′). The concentration of the sugar amine compound (A), the reaction temperature in this step, and the reaction time can be appropriately determined. This step may be performed after the step 3) or 3 ′) as necessary, or the step 3) or 3 ′) and this step may be performed simultaneously.
After completion of the reaction, the modified ligand compound (L ′), unreacted 1,3,5-triazine compound (T) and sugar amine compound (A) contained in the reaction solution, and 1,3,5- Low molecular weight compounds such as compounds derived from the triazine compound (T) and other by-products can be purified by repeating purification processes such as dialysis, ultrafiltration, ultracentrifugation, and gel filtration chromatography. Can be separated and removed.

前記タンパク質(P)は、上記修飾リガンド化合物(L’)が相互作用した場合に、修飾リガンド化合物(L’)上の第3級アミンと1,3,5−トリアジン化合物(T)から生じる脱水縮合剤を用いて、タンパク質(P)上のカルボキシ基、及び糖アミン化合物(A)上のアミノ基を、脱水縮合反応させることで、タンパク質(P)上のカルボキシ基と糖アミン化合物(A)が結合し、N型糖タンパク質(P+A)が製造される。   The protein (P) is dehydrated from the tertiary amine on the modified ligand compound (L ′) and the 1,3,5-triazine compound (T) when the modified ligand compound (L ′) interacts. Using a condensing agent, a carboxy group on the protein (P) and an amino group on the sugar amine compound (A) are subjected to a dehydration condensation reaction, so that the carboxy group on the protein (P) and the sugar amine compound (A) Are bound to produce N-type glycoprotein (P + A).

本発明において、N型糖タンパク質(P+A)の検出方法は特に限定されないが、例えば、N型糖タンパク質(P+A)を自体公知の手段、例えば、ゲルろ過、SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS−PAGE)などの方法により分析し、得られた各画分を導入された糖鎖に結合する標識化レクチン(例えば、Horseradish Peroxidase(HRP)標識化レクチン)と作用させた後に化学発光で測定することにより、検出することができる。   In the present invention, the method for detecting N-type glycoprotein (P + A) is not particularly limited. For example, N-type glycoprotein (P + A) can be detected by means known per se, such as gel filtration, SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS- Analysis by a method such as PAGE), and measuring each obtained fraction by chemiluminescence after reacting with a labeled lectin (for example, Horseradish Peroxidase (HRP) labeled lectin) that binds to the introduced sugar chain Can be detected.

本発明の方法により、所望のN型糖鎖全体を直接導入することができるが、糖アミン化合物(A)がN−アセチルグルコサミン(GlcNAc)である場合は、導入されたGlcNAcを糖受容体(アクセプター)とし、還元末端がオキサゾリンに変換されたGlcNAcである糖鎖を糖供与体(ドナー)として糖転移反応を行うことにより所望のN型糖タンパク質に導くこともできる(例えば、非特許文献2:M.Umekawa et al.,Biochimica et Biophysica Acta,2010,1800,1203を参照)。
例えば、下記反応スキームに示すように、まず、本発明の方法によりタンパク質(P)の任意のアスパラギン酸残基の側鎖カルボキシ基にGlcNAcを導入して糖受容体を得、次いで、還元末端がオキサゾリンに変換されたGlcNAcである糖鎖(以下、単に糖供与体という)と、糖転移酵素を作用させると、タンパク質(P)に導入したGlcNAcの4位水酸基に対して糖供与体の糖鎖を付与できる。
Although the entire desired N-type sugar chain can be directly introduced by the method of the present invention, when the sugar amine compound (A) is N-acetylglucosamine (GlcNAc), the introduced GlcNAc is converted into a sugar receptor ( Acceptor), and a sugar chain of GlcNAc whose reducing end is converted to oxazoline is used as a sugar donor (donor) to conduct a transglycosylation reaction, thereby leading to a desired N-type glycoprotein (for example, Non-Patent Document 2). : M. Umekawa et al., Biochimica et Biophysica Acta, 2010, 1800, 1203).
For example, as shown in the following reaction scheme, first, GlcNAc is introduced into the side chain carboxy group of any aspartic acid residue of protein (P) by the method of the present invention to obtain a sugar acceptor, and then the reducing end is When a sugar chain (hereinafter simply referred to as a sugar donor) converted to oxazoline and a glycosyltransferase are allowed to act, the sugar chain of the sugar donor with respect to the 4-position hydroxyl group of GlcNAc introduced into the protein (P) Can be granted.

糖供与体として用いられる還元末端がオキサゾリンに変換されたGlcNAcである糖鎖は、自体公知の方法、例えば、国際公開第2008/111526号パンフレットや非特許文献2の記載に準じて調製することができる。
また、オキサゾリンに変換される糖供与体の還元末端は、2位にアセトアミド基を有するものであればGlcNAc以外でもよく、例えば、還元末端がオキサゾリンに変換されたN−アセチルガラクトサミン又はN−アセチルマンノサミン等である糖鎖も使用することができる。
The sugar chain that is GlcNAc in which the reducing end used as a sugar donor is converted to oxazoline can be prepared according to a method known per se, for example, as described in International Publication No. 2008/111526 and Non-Patent Document 2. it can.
Further, the reducing end of the sugar donor to be converted into oxazoline may be other than GlcNAc as long as it has an acetamide group at the 2-position. For example, N-acetylgalactosamine or N-acetylmann having the reducing end converted to oxazoline. A sugar chain such as nosamine can also be used.

糖転移酵素としては、ヒトを含めた動物、植物、微生物から得られたもの、遺伝子工学的手法で産生されたリコンビナント酵素、変異型酵素などが包含される。糖転移酵素としては、例えば、キチナーゼ、変異型キチナーゼ、エンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼなどのエンドグリコシダーゼ、ヒアルロニダーゼ、コンドロイチナーゼなどが挙げられる。
キチナーゼ及び変異型キチナーゼとしては、Bacillus属菌由来のキチナーゼが包含され、S.Shoda et al.,Helvetica Chemic Acta,Vol.85,pp.3919−3936(2002)に開示されているものが挙げられ、例えば、Bacillus circulans WL−12由来のキチナーゼA1及びその変異型キチナーゼ、すなわち、E204Q,D202N,D200N,Y279F,D280N,W433Fなどが挙げられる。
エンドグリコシダーゼとしては、エンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼが挙げられ、例えば、Mucor hiemalis由来のエンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼM(Endo−M)(Yamamoto,K. et al.,Biochem.Biophys.Res.Commun.,203,pp.244−252(1994);非特許文献2記載の変異体酵素Endo−M−N175Q)、Arthrobacter protophormiae由来のエンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼA(Endo−A)(Takegawa,K. et al.,Biochem.Int.,24,pp.849−855(1991))などが包含される。
ヒアルロニダーゼとしては、哺乳動物由来のもの、例えば、高等動物の睾丸、精液、皮膚、脾臓から得られたもの、ヒル、ハチ毒液、蛇毒から得られたもの、肺炎球菌、連鎖球菌、ブドウ球菌、ガス壊疽菌などの微生物から得られたものであってもよく、代表的には、牛精巣ヒアルロニダーゼ、羊精巣ヒアルロニダーゼなどが挙げられる。
コンドロイチナーゼとしては、例えば、Flavobacterium heparinum由来のもの、Proteus vulgaris由来のもの、Arthrobacter aurescens由来のものなどが挙げられ、コンドロイチナーゼABC(Proteus vulgaris)、コンドロイチナーゼACII Arthro(Arthrobacter aurescens)、コンドロイチナーゼB(Flavobacterium heparinum)(生化学工業社製)などの市販品を使用できる。
糖転移酵素は、単独で用いることもできるし、また必要に応じて二種又はそれ以上の多種類を適当な割合で混合して用いてもよい。また、糖転移酵素は、そのままか、或いは樹脂等に固定化した形で使用することもできる。
糖転移酵素としては、Endo−Mが好ましく、Endo−M−N175Qがより好ましい。
Examples of glycosyltransferases include those obtained from animals including humans, plants, microorganisms, recombinant enzymes produced by genetic engineering techniques, mutant enzymes, and the like. Examples of the glycosyltransferase include chitinase, mutant chitinase, endoglycosidase such as endo-β-N-acetylglucosaminidase, hyaluronidase, chondroitinase, and the like.
Chitinases and mutant chitinases include those derived from Bacillus sp. Shoda et al. , Helvetica Chemical Acta, Vol. 85, pp. 3919-3936 (2002), for example, Bacillus circulans WL-12-derived chitinase A1 and mutant chitinases thereof, that is, E204Q, D202N, D200N, Y279F, D280N, W433F, etc. .
Examples of endoglycosidase include endo-β-N-acetylglucosaminidase, for example, endo-β-N-acetylglucosaminidase M (Endo-M) derived from Mucor hiemalis (Yamamoto, K. et al., Biochem. Biophys. Commun., 203, pp. 244-252 (1994); non-patent document 2 mutant enzyme Endo-M-N175Q), endo-β-N-acetylglucosaminidase A (Endo-A) derived from Arthrobacter protophormiae (Takegawa, K. et al., Biochem. Int., 24, pp. 849-855 (1991)).
Hyaluronidase is derived from mammals, for example, testis, semen, skin, spleen from higher animals, leeches, bee venom, snake venom, pneumococci, streptococci, staphylococci, gas It may be obtained from microorganisms such as gangrene, and representative examples include bovine testicular hyaluronidase and sheep testicular hyaluronidase.
Examples of the chondroitinase include those derived from Flavobacterium heparinum, those derived from Proteus vulgaris, those derived from Arthrobacter aurescens, and the like, such as chondroitinase ABC (Proteus vulgaris), chondroitinase ACII Arthro (Arthrobacter aurescens), Commercial products such as itinase B (Flavobacterium heparinum) (manufactured by Seikagaku Corporation) can be used.
Glycosyltransferases can be used alone, or if necessary, two or more types can be mixed and used at an appropriate ratio. The glycosyltransferase can be used as it is or in a form immobilized on a resin or the like.
As the glycosyltransferase, Endo-M is preferable, and Endo-M-N175Q is more preferable.

糖転移反応は、糖供与体と糖受容体に糖転移酵素を作用させることにより行うことができる。例えば、基質である糖供与体及び糖受容体の水溶液に、酵素を含有する緩衝液または水溶液を混合することで反応を開始することができる。反応は、通常、水中、或いは水と水混和性の有機溶媒(例えば、エタノール、メタノール、ジオキサン、ジメチルスルホキシド等)との混合系、さらには、水に実質的に不溶性ないし難溶解性の有機溶媒(例えば、ヘキサン、ヘプタン、トルエン、塩化メチレン等)と水との液体二相系で行うことができるが、一般的には水性系で行うことが好ましい。   The glycosyltransferase reaction can be performed by allowing glycosyltransferase to act on a sugar donor and a sugar acceptor. For example, the reaction can be initiated by mixing a buffer solution or an aqueous solution containing an enzyme with an aqueous solution of a sugar donor and a sugar acceptor that are substrates. The reaction is usually carried out in water or a mixed system of water and a water-miscible organic solvent (for example, ethanol, methanol, dioxane, dimethyl sulfoxide, etc.), or an organic solvent that is substantially insoluble or hardly soluble in water. Although it can be carried out in a liquid two-phase system (for example, hexane, heptane, toluene, methylene chloride, etc.) and water, it is generally preferably carried out in an aqueous system.

反応条件は、使用する基質及び酵素により反応を損なわない範囲で適宜決定することができる。例えば、基質である糖供与体並びに糖受容体の濃度は、好ましくは0.001〜20%、より好ましくは0.01〜10%である。反応液のpHは、好ましくは5〜13、より好ましくは6〜10であり、反応温度は好ましくは10〜50℃、より好ましくは20〜40℃である。pHを安定させるために緩衝液(例えば、リン酸塩緩衝液、クエン酸塩緩衝液、Tris緩衝液など)を使用することもできる。さらに、pHを調節するために、酸、塩基を使用して調節することもできる。また、反応時間は、1分間〜200時間、好ましくは20分間〜150時間であるが、それぞれの酵素濃度や使用する糖供与体並びに糖受容体により適宜決められる。
例えば、キチナーゼA1及びその変異型キチナーゼ、Endo−A、Endo−Mなどでは、その酵素が安定であるpHを採用でき、例えば、pH約4〜7、望ましくはpH5.5〜6であり、温度は、例えば、50℃以下の温度、好ましくは37℃付近で反応を行えば良い。
また、糖転移反応は、固定化酵素をカラムに充填し、基質の水溶液を連続的に流すバイオリアクターの形態で行ってもよい。
The reaction conditions can be appropriately determined as long as the reaction is not impaired by the substrate and enzyme used. For example, the concentration of the sugar donor as a substrate and the sugar acceptor is preferably 0.001 to 20%, more preferably 0.01 to 10%. The pH of the reaction solution is preferably 5 to 13, more preferably 6 to 10, and the reaction temperature is preferably 10 to 50 ° C, more preferably 20 to 40 ° C. Buffers (eg, phosphate buffer, citrate buffer, Tris buffer, etc.) can also be used to stabilize the pH. Furthermore, in order to adjust pH, it can also adjust using an acid and a base. The reaction time is 1 minute to 200 hours, preferably 20 minutes to 150 hours, and is appropriately determined depending on the enzyme concentration, the sugar donor used and the sugar acceptor.
For example, in chitinase A1 and its mutant chitinase, Endo-A, Endo-M, etc., a pH at which the enzyme is stable can be adopted, for example, pH is about 4-7, preferably pH 5.5-6, For example, the reaction may be performed at a temperature of 50 ° C. or lower, preferably around 37 ° C.
Alternatively, the glycosyltransferase reaction may be performed in the form of a bioreactor in which an immobilized enzyme is packed in a column and an aqueous solution of the substrate is continuously flowed.

天然のN型糖タンパク質の糖鎖はすべて、GlcNAcがアスパラギン側鎖に直接結合した下記式で表される基本構造を有しており、この構造からさらに多くの糖が結合して様々な機能を発現している。   All of the sugar chains of natural N-type glycoproteins have a basic structure represented by the following formula in which GlcNAc is directly bonded to the side chain of asparagine. From this structure, more sugars bind and have various functions. It is expressed.

本発明の方法により、GlcNAcをタンパク質の任意のアスパラギン酸残基の側鎖カルボキシ基に導入できることから、上記糖転移反応と組み合わせることにより上記基本構造を有するN型糖鎖全体をタンパク質に導入する方法が確立できたといえる。
さらに、本発明の方法により、GlcNAcをタンパク質の任意のグルタミン酸残基の側鎖カルボキシ基にも導入できることから、上記基本構造を有する非天然型のN型糖鎖タンパク質も製造可能と考えられる。
Since GlcNAc can be introduced into the side chain carboxy group of any aspartic acid residue of a protein by the method of the present invention, a method for introducing an entire N-type sugar chain having the above basic structure into a protein by combining with the above-mentioned glycosyl transfer reaction Can be said to be established.
Furthermore, since GlcNAc can be introduced into the side chain carboxy group of any glutamic acid residue of the protein by the method of the present invention, it is considered that an unnatural N-type glycoprotein having the above basic structure can also be produced.

さらに、本発明の方法により、様々な機能及び有用性を有する新規なタンパク質を合成することができる。
例えば、ストレプトアビジンは、ビオチン誘導体に特異的に結合する生化学用研究ツールとして用いられるタンパク質であるが、水溶性が低いという問題がある。本発明の方法により糖鎖が導入されたストレプトアビジンは、水溶性が増大し、取扱いが容易になるという利点を有すると考えられる。
Furthermore, novel proteins having various functions and utilities can be synthesized by the method of the present invention.
For example, streptavidin is a protein used as a biochemical research tool that specifically binds to a biotin derivative, but has a problem of low water solubility. It is considered that streptavidin into which a sugar chain has been introduced by the method of the present invention has an advantage that water solubility increases and handling becomes easy.

以下に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。   The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)修飾リガンド化合物の合成
リガンド化合物(L)の第3級アミンの修飾について、具体的に例示して説明する。ここで、タンパク質(P)はストレプトアビジン、リガンド化合物はビオチン、第3級アミンはN−メチルモルホリンである。
Example 1 Synthesis of Modified Ligand Compound The modification of the tertiary amine of the ligand compound (L) will be specifically illustrated and described. Here, the protein (P) is streptavidin, the ligand compound is biotin, and the tertiary amine is N-methylmorpholine.

以下の方法により、化合物1を出発原料として、6−アミノ−N−[2−(4−メチルモルホリン−2−イル)エチル]ヘキサン酸アミド トリフルオロ酢酸塩(化合物7)を合成した。次に、化合物7と化合物8を脱水縮合して修飾リガンド化合物を合成した(化合物9)。   According to the following method, 6-amino-N- [2- (4-methylmorpholin-2-yl) ethyl] hexanoic acid amide trifluoroacetate (Compound 7) was synthesized using Compound 1 as a starting material. Next, compound 7 and compound 8 were subjected to dehydration condensation to synthesize a modified ligand compound (compound 9).

1)化合物2の合成
化合物2として、以下の方法により、(4−メチルモルホリン−2−イル)メチル パラトルエンスルホネートを合成した。
1) Synthesis of Compound 2 As compound 2, (4-methylmorpholin-2-yl) methyl paratoluenesulfonate was synthesized by the following method.

文献既知の化合物1(Briks,R.S. et al.,J.Org.Chem.52,5247−5254)(2.24g,17.2mmol)を塩化メチレン(50mL)に溶かし、0℃に冷やした後、パラトルエンスルホニルクロリド(3.60g,18.9mmol)、トリエチルアミン(3.6mL,25.8mmol)を加えた。氷浴を取り除いて一晩撹拌した後、反応混合物を塩化メチレンで抽出し、有機層を飽和炭酸ナトリウム(NaCO)、次いで飽和食塩水の順で洗浄した。硫酸ナトリウムで乾燥後濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(AcOEt:MeOH=80:20)により精製し、化合物2を得た(3.4g,収率70%)。
1H NMR (CDCl3): δ 7.79 (d, J=8Hz, 2H), 7.75 (d, J=8Hz, 2H), 4.03 (dd, J=10, 6Hz, 1H), 3.97 (dd, J=10, 5 Hz, 1H), 3.82 (ddd,J=11, 3, 2Hz, 1H), 3.72 (m, 1H), 3.59 (dt, J=11, 3 Hz, 1H), 2.68 (dt, J=11, 2Hz, 1H), 2.58 (dq, J=12, 4, 2Hz, 1H), 2.45 (s, 3H), 2.26 (s, 3H), 2.08 (dt, J=11, 3Hz,1H), 1.86 (dd, J=11, 10Hz, 1H)
LRMS (ESI): 286 (M+H)+
Compound 1 (Briks, RS et al., J. Org. Chem. 52, 5247-5254) (2.24 g, 17.2 mmol) known in the literature is dissolved in methylene chloride (50 mL) and cooled to 0 ° C. After that, paratoluenesulfonyl chloride (3.60 g, 18.9 mmol) and triethylamine (3.6 mL, 25.8 mmol) were added. After removing the ice bath and stirring overnight, the reaction mixture was extracted with methylene chloride, and the organic layer was washed with saturated sodium carbonate (Na 2 CO 3 ) and then with saturated brine. After drying over sodium sulfate, the mixture was concentrated and purified by silica gel column chromatography (AcOEt: MeOH = 80: 20) to obtain Compound 2 (3.4 g, yield 70%).
1 H NMR (CDCl 3 ): δ 7.79 (d, J = 8Hz, 2H), 7.75 (d, J = 8Hz, 2H), 4.03 (dd, J = 10, 6Hz, 1H), 3.97 (dd, J = 10, 5 Hz, 1H), 3.82 (ddd, J = 11, 3, 2Hz, 1H), 3.72 (m, 1H), 3.59 (dt, J = 11, 3 Hz, 1H), 2.68 (dt, J = 11, 2Hz, 1H), 2.58 (dq, J = 12, 4, 2Hz, 1H), 2.45 (s, 3H), 2.26 (s, 3H), 2.08 (dt, J = 11, 3Hz, 1H), 1.86 (dd, J = 11, 10Hz, 1H)
LRMS (ESI): 286 (M + H) +

2)化合物3の合成
化合物3として、以下の方法により、(4−メチルモルホリン−2−イル)アセトニトリルを合成した。
2) Synthesis of Compound 3 As compound 3, (4-methylmorpholin-2-yl) acetonitrile was synthesized by the following method.

化合物2(3.4g,12.0mmol)をジメチルスルホキシド(6mL)に溶かし、シアン化カリウム(1.57g,24.1mmol)を加え、120℃で4時間反応させた。反応混合物に水(6mL)を加え、AcOEt:EtOH=9:1で抽出し、濃縮した。シリカゲルカラムクロマトグラフィー(CHCl:MeOH=95:5+トリエチルアミン1%)により精製し、化合物3を得た(952mg,収率56%)。
1H NMR (CDCl3): δ 4.22 (dd, J=7.2, 14.5Hz, 1H), 3.90 (ddd, J=11.5, 3.5, 1.8Hz, 1H), 3.80 (m, 1H), 3.69 (td, J=11.5, 2.8Hz, 1H), 2.81 (m, 1H), 2.64 (ddd, J=11.5, 3.8, 1.8Hz, 1H), 2.55 (d, J=6.0Hz, 2H), 2.31 (s, 3H), 2.16 (td, J=11.5, 3.8Hz, 1H), 1.97 (dd, J=10.0, 11.5Hz, 3H)
LRMS (ESI): 141 (M+H)+
Compound 2 (3.4 g, 12.0 mmol) was dissolved in dimethyl sulfoxide (6 mL), potassium cyanide (1.57 g, 24.1 mmol) was added, and the mixture was reacted at 120 ° C. for 4 hours. Water (6 mL) was added to the reaction mixture, and the mixture was extracted with AcOEt: EtOH = 9: 1 and concentrated. Purification by silica gel column chromatography (CHCl 3 : MeOH = 95: 5 + triethylamine 1%) gave Compound 3 (952 mg, yield 56%).
1 H NMR (CDCl 3 ): δ 4.22 (dd, J = 7.2, 14.5Hz, 1H), 3.90 (ddd, J = 11.5, 3.5, 1.8Hz, 1H), 3.80 (m, 1H), 3.69 (td, J = 11.5, 2.8Hz, 1H), 2.81 (m, 1H), 2.64 (ddd, J = 11.5, 3.8, 1.8Hz, 1H), 2.55 (d, J = 6.0Hz, 2H), 2.31 (s, 3H ), 2.16 (td, J = 11.5, 3.8Hz, 1H), 1.97 (dd, J = 10.0, 11.5Hz, 3H)
LRMS (ESI): 141 (M + H) +

3)化合物4の合成
化合物4として、以下の方法により、2−(4−メチルモルホリン−2−イル)エチルアミンを合成した。
3) Synthesis of Compound 4 As compound 4, 2- (4-methylmorpholin-2-yl) ethylamine was synthesized by the following method.

水素化リチウムアルミニウム(81.2mg,2.14mmol)のジエチルエーテル懸濁液(3mL)に、化合物3(100mg,0.71mmol)のジエチルエーテル溶液(1mL)を0℃で滴下した。30分後、ジエチルエーテル(8mL)を加えた後に、水(81.2μL)、15%水酸化ナトリウム水溶液(81.2μL)、水(162.4μL)を順次加えた。生じた固体をセライト濾過で除去し、濃縮した。得られた化合物4(66.2mg)は精製することなく、次の反応に用いた。   To a diethyl ether suspension (3 mL) of lithium aluminum hydride (81.2 mg, 2.14 mmol), a diethyl ether solution (1 mL) of compound 3 (100 mg, 0.71 mmol) was added dropwise at 0 ° C. After 30 minutes, diethyl ether (8 mL) was added, and then water (81.2 μL), 15% aqueous sodium hydroxide solution (81.2 μL), and water (162.4 μL) were sequentially added. The resulting solid was removed by celite filtration and concentrated. The obtained compound 4 (66.2 mg) was used in the next reaction without purification.

4)化合物6の合成
化合物6として、以下の方法により、tert−ブチル 6−[2−(4−メチルモルホリン−2−イル)エチルアミノ]−6−オキソヘキシル]カルバメートを合成した。
4) Synthesis of Compound 6 As compound 6, tert-butyl 6- [2- (4-methylmorpholin-2-yl) ethylamino] -6-oxohexyl] carbamate was synthesized by the following method.

化合物4(50mg,0.35mmol)、及び化合物5(74.6mg,0.35mmol)のメタノール(1.5mL)溶液に、4−(4,6−ジメトキシ−1,3,5−トリアジン−2−イル)−4−メチルモルホリニウムクロリド(DMT−MM:115mg,0.42mmol)を加え、室温で一時間撹拌した。溶媒のメタノールを一部減圧留去した後、クロロホルムを加え、1M水酸化ナトリウム水溶液、飽和食塩水の順で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥後濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(CHCl:MeOH=95:5+トリエチルアミン1%)により精製し、化合物6を得た(87.5mg,収率71%)。
1H NMR (CDCl3): δ 6.24 (s, 1H), 4.77 (s, 1H), 3.88 (dd, J=12.0, 3.0Hz, 1H), 3.66 (td, J=11.5, 1.8Hz, 1H), 3.59 (m, 1H), 3.50 (m, 1H), 3.26 (m, 1H), 3.11 (dd, J=14.0, 7.2Hz, 2H), 2.68 (t, J=11.5Hz, 2H), 2.28 (s, 3H), 2.16 (t, J=7.2Hz, 2H), 2.10 (td, J=11.5, 3.0Hz,1H), 1.85 (t, J=11.5Hz, 1H), 1.73-1.57 (m, 4H), 1.56-1.40 (m, 2H), 1.44 (s, 9H), 1.40-1.25 (m, 2H)
LRMS (ESI): 358 (M+H)+
To a solution of compound 4 (50 mg, 0.35 mmol) and compound 5 (74.6 mg, 0.35 mmol) in methanol (1.5 mL) was added 4- (4,6-dimethoxy-1,3,5-triazine-2. -Il) -4-methylmorpholinium chloride (DMT-MM: 115 mg, 0.42 mmol) was added, and the mixture was stirred at room temperature for 1 hour. A portion of the solvent methanol was distilled off under reduced pressure, chloroform was added, the mixture was washed with 1M aqueous sodium hydroxide solution and saturated brine in that order, dried over sodium sulfate and concentrated. Silica gel column chromatography (CHCl 3 : MeOH = 95 : 5 + triethylamine 1%) to obtain Compound 6 (87.5 mg, yield 71%).
1 H NMR (CDCl 3 ): δ 6.24 (s, 1H), 4.77 (s, 1H), 3.88 (dd, J = 12.0, 3.0Hz, 1H), 3.66 (td, J = 11.5, 1.8Hz, 1H) , 3.59 (m, 1H), 3.50 (m, 1H), 3.26 (m, 1H), 3.11 (dd, J = 14.0, 7.2Hz, 2H), 2.68 (t, J = 11.5Hz, 2H), 2.28 ( s, 3H), 2.16 (t, J = 7.2Hz, 2H), 2.10 (td, J = 11.5, 3.0Hz, 1H), 1.85 (t, J = 11.5Hz, 1H), 1.73-1.57 (m, 4H ), 1.56-1.40 (m, 2H), 1.44 (s, 9H), 1.40-1.25 (m, 2H)
LRMS (ESI): 358 (M + H) +

5)化合物7の合成
化合物7として、以下の方法により、6−アミノ−N−[2−(4−メチルモルホリン−2−イル)エチル]ヘキサン酸アミド トリフルオロ酢酸塩を合成した。
5) Synthesis of Compound 7 As compound 7, 6-amino-N- [2- (4-methylmorpholin-2-yl) ethyl] hexanoic acid trifluoroacetate was synthesized by the following method.

化合物6(87mg,0.24mmol)を塩化メチレン(1mL)に溶かし、トリフルオロ酢酸(181μL)を0℃で加え、室温に戻した後、3時間反応させた。濃縮し、得られた化合物7は精製することなく、次の反応に用いた。   Compound 6 (87 mg, 0.24 mmol) was dissolved in methylene chloride (1 mL), trifluoroacetic acid (181 μL) was added at 0 ° C., the temperature was returned to room temperature, and the mixture was reacted for 3 hours. The compound 7 obtained after concentration was used for the next reaction without purification.

6)化合物7および化合物8のアミド化による修飾リガンド化合物の合成(化合物9) 6) Synthesis of modified ligand compound by amidation of compound 7 and compound 8 (compound 9)

化合物7と文献既知の化合物8(特開2009−175139号公報、87mg,0.24mmol)のメタノール(1mL)溶液に、水酸化ナトリウム(9.7mg,0.24mmol)を水(0.4mL)に溶かして加え、続いて4−(4,6−ジメトキシ−1,3,5−トリアジン−2−イル)−4−メチルモルホリニウムクロリド(DMT−MM:115mg,0.42mmol)を加え、室温で一晩撹拌した。溶媒のメタノールを一部減圧留去した後、クロロホルムを加え、1M水酸化ナトリウム水溶液、飽和食塩水の順で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥後濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィー(CHCl:MeOH=95:5+トリエチルアミン1%)により精製し、化合物9を得た(88mg,収率61%)。
1H NMR (CD3OD): δ 4.49 (dd, J=7.5, 4.0Hz, 1H), 4.30 (dd, J=7.5, 4.0Hz, 1H), 3.86 (dd, J=11.5, 3.0Hz, 1H), 3.61 (td, J=11.5, 2.0Hz, 1H), 3.29-3.10 (m, 7H), 2.92 (dd, J=12.5, 5.0Hz, 1H), 2.76 (m, 2H), 2.70 (d, J=12.5Hz, 1H), 2.32 (s, 3H), 2.25-2.10 (m, 7H), 1.90 (t, J=11.0Hz, 1H), 1.80-1.20 (m, 20H)
LRMS (ESI): 598 (M+H)+
To a solution of compound 7 and compound 8 known in the literature (JP 2009-175139 A, 87 mg, 0.24 mmol) in methanol (1 mL), sodium hydroxide (9.7 mg, 0.24 mmol) is added to water (0.4 mL). And then added 4- (4,6-dimethoxy-1,3,5-triazin-2-yl) -4-methylmorpholinium chloride (DMT-MM: 115 mg, 0.42 mmol), Stir overnight at room temperature. A portion of the solvent methanol was distilled off under reduced pressure, chloroform was added, the mixture was washed with 1M aqueous sodium hydroxide solution and saturated brine in that order, dried over sodium sulfate and concentrated. Silica gel column chromatography (CHCl 3 : MeOH = 95 : 5 + triethylamine 1%) to obtain Compound 9 (88 mg, 61% yield).
1 H NMR (CD 3 OD): δ 4.49 (dd, J = 7.5, 4.0Hz, 1H), 4.30 (dd, J = 7.5, 4.0Hz, 1H), 3.86 (dd, J = 11.5, 3.0Hz, 1H ), 3.61 (td, J = 11.5, 2.0Hz, 1H), 3.29-3.10 (m, 7H), 2.92 (dd, J = 12.5, 5.0Hz, 1H), 2.76 (m, 2H), 2.70 (d, J = 12.5Hz, 1H), 2.32 (s, 3H), 2.25-2.10 (m, 7H), 1.90 (t, J = 11.0Hz, 1H), 1.80-1.20 (m, 20H)
LRMS (ESI): 598 (M + H) +

(実施例2)ストレプトアビジンへのラクトースアミンの導入
糖鎖を持たないタンパク質であるストレプトアビジンを用いた。
(Example 2) Introduction of lactose amine into streptavidin Streptavidin, a protein having no sugar chain, was used.

(糖鎖導入反応)
ストレプトアビジン水溶液(5μL,55μM)に実施例1で得られたビオチン誘導体のリン酸緩衝液(2μL,800μM)を加えて30分間静置させた。この溶液にリン酸ナトリウム緩衝液(11μL,50mM,pH8.0,NaCl:150mM)、CDMTの5%メタノール含有リン酸緩衝液(6μL,10mM)、ラクトースアミンのリン酸緩衝液(6μL,10mM)を加え、静置させて、室温で8時間反応させた(最終濃度はストレプトアビジン:10μM、ビオチン誘導体:40μM、CDMT:2mM、ラクトースアミン:2mM)。反応終了後、ジメチルエチレンジアミン溶液(4.5μL,500mM)を加えて反応を停止させた。
上記反応系に、阻害剤としてビオチン(3μL,20mM)を加えた系;ビオチン誘導体の代わりにN−メチルモルホリン(2μL,800mM)を加えた系;ビオチン誘導体を加えずにストレプトアビジンとラクトースアミンを混合した系を実施した。
(Glycosylation reaction)
The phosphate buffer solution (2 μL, 800 μM) of the biotin derivative obtained in Example 1 was added to the aqueous streptavidin solution (5 μL, 55 μM) and allowed to stand for 30 minutes. Sodium phosphate buffer (11 μL, 50 mM, pH 8.0, NaCl: 150 mM), CDMT 5% methanol-containing phosphate buffer (6 μL, 10 mM), lactose amine phosphate buffer (6 μL, 10 mM) And allowed to stand at room temperature for 8 hours (final concentrations were streptavidin: 10 μM, biotin derivative: 40 μM, CDMT: 2 mM, lactose amine: 2 mM). After completion of the reaction, a dimethylethylenediamine solution (4.5 μL, 500 mM) was added to stop the reaction.
A system in which biotin (3 μL, 20 mM) is added as an inhibitor to the above reaction system; a system in which N-methylmorpholine (2 μL, 800 mM) is added in place of the biotin derivative; streptavidin and lactoseamine are added without the biotin derivative. A mixed system was performed.

(解析)
上記各反応溶液をSDS−PAGE(18%分離ゲル)で泳動した後に、PVDF膜に転写し、5%BSA/TBS−T(0.5%tween)に3時間浸してブロッキングし、ガラクトースを認識するHRP標識化レクチン(PNA−HRP)の10万倍希釈溶液を用いてブロッティングし、化学発光により、ストレプトアビジンに導入されたラクトースの検出を行った。結果を図4に示す。
(analysis)
Each reaction solution was run on SDS-PAGE (18% separation gel), then transferred to a PVDF membrane, soaked in 5% BSA / TBS-T (0.5% tween) for 3 hours and blocked to recognize galactose Blotting was performed using a 100,000-fold diluted solution of HRP-labeled lectin (PNA-HRP), and lactose introduced into streptavidin was detected by chemiluminescence. The results are shown in FIG.

Lane1より、ストレプトアビジンにラクトースアミンが導入されたことが確認できた。また、Lane2より、ストレプトアビジンへのビオチン誘導体(修飾リガンド)の結合を阻害することにより、ストレプトアビジンへのラクトースアミンの導入が阻害されることが分かった。Lane3及び4より、ビオチン誘導体(修飾リガンド)が存在しない場合には、ラクトースアミンの導入が阻害されることが分かった。以上の結果より、ラクトースアミンの導入は、ビオチン誘導体(修飾リガンド)とストレプトアビジンの結合を介した反応であることが確認された。   From Lane 1, it was confirmed that lactoseamine was introduced into streptavidin. In addition, it was found from Lane 2 that the introduction of lactoseamine into streptavidin is inhibited by inhibiting the binding of the biotin derivative (modified ligand) to streptavidin. From Lanes 3 and 4, it was found that when no biotin derivative (modified ligand) was present, introduction of lactoseamine was inhibited. From the above results, it was confirmed that the introduction of lactoseamine was a reaction through the binding of biotin derivative (modified ligand) and streptavidin.

MoAL法ではストレプトアビジンの51番目のグルタミン酸にアミド化が進行することが分かっている(中西修一、博士論文、金沢大学)。したがって、ラクトースアミンは、ストレプトアビジンの51番目のグルタミン酸の側鎖カルボキシ基に導入されたと考えられる。グルタミン結合型糖タンパク質は、細胞培養などでは合成できないため、本発明により、初めて合成可能になったと言える。
また、N型糖鎖はアスパラギン−X−セリン/トレオニン(Xはプロリン以外の任意のアミノ酸)というペプチド鎖領域のアスパラギンにのみ導入されるが、本発明の手法ではそのような制限はないために、任意のアスパラギン酸・グルタミン酸にN型糖鎖を導入することができる。
さらには、天然のN型糖鎖にラクトースアミンが結合したものは存在しないが、実施例2により非天然型のN型糖鎖をタンパク質の任意のカルボキシ基に導入可能であることが立証された。このように、本発明の方法は酵素を用いていないため、導入できる糖鎖の構造は制限されず、糖にアミノ基が結合していれば任意の糖鎖が導入できるため、酵素や生体を用いた従来法では合成不可能な糖タンパク質も合成可能となる。
In the MoAL method, it is known that amidation proceeds to the 51st glutamic acid of streptavidin (Shuichi Nakanishi, doctoral dissertation, Kanazawa University). Therefore, it is considered that lactoseamine was introduced into the side chain carboxy group of the 51st glutamic acid of streptavidin. Since glutamine-linked glycoprotein cannot be synthesized by cell culture or the like, it can be said that the present invention can be synthesized for the first time.
Further, the N-type sugar chain is introduced only into asparagine in the peptide chain region of asparagine-X-serine / threonine (X is an arbitrary amino acid other than proline), but there is no such limitation in the method of the present invention. An N-type sugar chain can be introduced into any aspartic acid / glutamic acid.
Furthermore, although there is no natural N-type sugar chain having lactose amine bound thereto, Example 2 proved that a non-natural N-type sugar chain can be introduced into any carboxy group of a protein. . Thus, since the method of the present invention does not use an enzyme, the structure of the sugar chain that can be introduced is not limited, and any sugar chain can be introduced if an amino group is bonded to the sugar. Glycoproteins that cannot be synthesized by the conventional method used can also be synthesized.

(実施例3)ストレプトアビジンへのN−アセチルグルコサミンアミン(GlcNAcアミン)の導入
(糖鎖導入反応)
ストレプトアビジン水溶液(5μL,55μM)に実施例1で得られたビオチン誘導体のリン酸緩衝液(2μL,800μM)を加えて30分間静置させた。この溶液にリン酸ナトリウム緩衝液(11μL,50mM,pH8.0,NaCl:150mM)、CDMTの5%メタノール含有リン酸緩衝液(6μL,10mM)、N−アセチルグルコサミンアミン(GlcNAcアミン)のリン酸緩衝液(6μL,10mM)を加え、静置させて、室温で8時間反応させた(最終濃度はストレプトアビジン:10μM、ビオチン誘導体:40μM、CDMT:2mM、GlcNAcアミン:2mM)。反応終了後、ジメチルエチレンジアミン溶液(4.5μL,500mM)を加えて反応を停止させた。
上記反応系に、阻害剤としてビオチン(3μL,20mM)を加えた系;ビオチン誘導体の代わりにN−メチルモルホリン(2μL,800mM)を加えた系;ビオチン誘導体を加えずにストレプトアビジンとGlcNAcアミンを混合した系を実施した。
(Example 3) Introduction of N-acetylglucosamine amine (GlcNAc amine) into streptavidin (sugar chain introduction reaction)
The phosphate buffer solution (2 μL, 800 μM) of the biotin derivative obtained in Example 1 was added to the aqueous streptavidin solution (5 μL, 55 μM) and allowed to stand for 30 minutes. Sodium phosphate buffer (11 μL, 50 mM, pH 8.0, NaCl: 150 mM), CDMT 5% methanol-containing phosphate buffer (6 μL, 10 mM), N-acetylglucosamine amine (GlcNAc amine) phosphate Buffer solution (6 μL, 10 mM) was added, allowed to stand, and allowed to react at room temperature for 8 hours (final concentrations were streptavidin: 10 μM, biotin derivative: 40 μM, CDMT: 2 mM, GlcNAc amine: 2 mM). After completion of the reaction, a dimethylethylenediamine solution (4.5 μL, 500 mM) was added to stop the reaction.
A system in which biotin (3 μL, 20 mM) was added as an inhibitor to the above reaction system; a system in which N-methylmorpholine (2 μL, 800 mM) was added in place of the biotin derivative; streptavidin and GlcNAc amine were added without the biotin derivative A mixed system was performed.

(解析)
上記各反応溶液をSDS−PAGE(18%分離ゲル)で泳動した後に、PVDF膜に転写し、5%BSA/TBS−T(0.5%tween)に3時間浸してブロッキングし、GlcNAcを認識するHRP標識化レクチン(WGA−HRP)の10万倍希釈溶液を用いてブロッティングし、化学発光により、ストレプトアビジンに導入されたGlcNAcの検出を行った。結果を図5に示す。
(analysis)
Each of the above reaction solutions was run on SDS-PAGE (18% separation gel), transferred to a PVDF membrane, blocked by immersion in 5% BSA / TBS-T (0.5% tween) for 3 hours, and GlcNAc was recognized. Blotting was performed using a 100,000-fold diluted solution of HRP-labeled lectin (WGA-HRP), and GlcNAc introduced into streptavidin was detected by chemiluminescence. The results are shown in FIG.

Lane1より、ストレプトアビジンにGlcNAcアミンが導入されたことが確認できた。また、Lane2より、ストレプトアビジンへのビオチン誘導体(修飾リガンド)の結合を阻害することにより、ストレプトアビジンへのGlcNAcアミンの導入が阻害されることが分かった。Lane3及び4より、ビオチン誘導体(修飾リガンド)が存在しない場合には、GlcNAcアミンの導入が阻害されることが分かった。以上の結果より、GlcNAcアミンの導入は、ビオチン誘導体(修飾リガンド)とストレプトアビジンの結合を介した反応であることが確認された。   From Lane 1, it was confirmed that GlcNAc amine was introduced into streptavidin. Moreover, it was found from Lane 2 that the introduction of GlcNAc amine into streptavidin is inhibited by inhibiting the binding of a biotin derivative (modified ligand) to streptavidin. From Lanes 3 and 4, it was found that the introduction of GlcNAc amine is inhibited when no biotin derivative (modified ligand) is present. From the above results, it was confirmed that the introduction of GlcNAc amine was a reaction through the binding of a biotin derivative (modified ligand) and streptavidin.

実施例3より、本発明の方法により、タンパク質の特定の側鎖カルボキシ基にGlcNAcアミンを導入できることが明らかとなった。本発明の方法により得られるGlcNAcアミンを導入されたタンパク質を原料に用いて、糖転移反応により所望の糖鎖を付与することにより、N型糖鎖の基本骨格を有するタンパク質を合成する方法が確立できたといえる。   From Example 3, it was clarified that the GlcNAc amine can be introduced into a specific side chain carboxy group of the protein by the method of the present invention. A method for synthesizing a protein having a basic skeleton of an N-type sugar chain by providing a desired sugar chain by a glycosyl transfer reaction using a protein into which GlcNAc amine obtained by the method of the present invention is introduced as a raw material is established. It can be said that it was made.

また、実施例2及び3により合成された糖鎖が導入されたストレプトアビジンは、糖鎖を有していないストレプトアビジンよりも水溶性が向上していると考えられ、取扱いが容易な新規な生化学用研究ツールが提供できた。   In addition, streptavidin into which sugar chains synthesized in Examples 2 and 3 are introduced is considered to have improved water solubility compared to streptavidin having no sugar chain, and thus a novel We were able to provide chemical research tools.

本発明により、真核細胞培養による従来の製造方法によっては得ることが困難であった任意の均一なN型糖鎖構造がタンパク質に位置選択的に導入されたN型糖タンパク質を安価に製造する方法が提供される。本発明の方法により、培養や酵素を用いた方法では合成できない新規なN型糖タンパク質が合成できるようになった。   INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, an N-type glycoprotein in which an arbitrary uniform N-type sugar chain structure that has been difficult to obtain by a conventional production method using eukaryotic cell culture is selectively introduced into a protein is produced at low cost. A method is provided. The method of the present invention has made it possible to synthesize a novel N-type glycoprotein that cannot be synthesized by a method using culture or an enzyme.

Claims (12)

以下の工程を含むN型糖タンパク質の製造方法:
1)リガンド化合物(L)を第3級アミンで修飾し、修飾リガンド化合物(L’)を調製する工程;
2)前記修飾リガンド化合物(L’)と、タンパク質(P)とを混合する工程;
3)前記修飾リガンド化合物(L’)と相互作用したタンパク質(L’+P)に、1,3,5−トリアジン化合物(T)を反応させ、複合体(P+L’+T)を合成する工程;
4)さらに糖アミン化合物(A)を反応させ、N型糖タンパク質(P+A)を合成する工程。
ここで、タンパク質(P)は、側鎖及び/又はC末端にカルボキシ基を有している化合物であり、
リガンド化合物(L)は、タンパク質(P)と相互作用しうる化合物である。
A method for producing an N-type glycoprotein comprising the following steps:
1) a step of modifying a ligand compound (L) with a tertiary amine to prepare a modified ligand compound (L ′);
2) A step of mixing the modified ligand compound (L ′) and the protein (P);
3) A step of reacting the protein (L ′ + P) interacting with the modified ligand compound (L ′) with a 1,3,5-triazine compound (T) to synthesize a complex (P + L ′ + T);
4) A step of further reacting the sugar amine compound (A) to synthesize an N-type glycoprotein (P + A).
Here, protein (P) is a compound having a carboxy group in the side chain and / or C-terminus,
The ligand compound (L) is a compound that can interact with the protein (P).
以下の工程を含むN型糖タンパク質の製造方法:
1)リガンド化合物(L)を第3級アミンで修飾し、修飾リガンド化合物(L’)を調製する工程;
2’)前記修飾リガンド化合物(L’)と1,3,5−トリアジン化合物(T)を反応させ、脱水縮合剤(L’+T)を合成する工程;
3’)前項2’)の脱水縮合剤(L’+T)とタンパク質(P)とを混合し、複合体(P+L’+T)を合成する工程;
4)さらに糖アミン化合物(A)を反応させ、N型糖タンパク質(P+A)を合成する工程。
ここで、タンパク質(P)は、側鎖及び/又はC末端にカルボキシ基を有している化合物であり、
リガンド化合物(L)は、タンパク質(P)と相互作用しうる化合物である。
A method for producing an N-type glycoprotein comprising the following steps:
1) a step of modifying a ligand compound (L) with a tertiary amine to prepare a modified ligand compound (L ′);
2 ′) reacting the modified ligand compound (L ′) with the 1,3,5-triazine compound (T) to synthesize a dehydrating condensing agent (L ′ + T);
3 ′) the step of mixing the dehydrating condensing agent (L ′ + T) and the protein (P) of the above 2 ′) to synthesize a complex (P + L ′ + T);
4) A step of further reacting the sugar amine compound (A) to synthesize an N-type glycoprotein (P + A).
Here, protein (P) is a compound having a carboxy group in the side chain and / or C-terminus,
The ligand compound (L) is a compound that can interact with the protein (P).
1,3,5−トリアジン化合物(T)が、下記式(I):
[式中、R及びRは、それぞれ独立して、水素原子、アルキル基、ヒドロキシアルキル基、スルホ基、ホスホ基、−R−R(ここで、Rは、−(C2mQ)であり、Qは、OまたはNR13であり、Rは、水素原子、アルキル基、スルホ基、ホスホ基、又はアミノ基、アンモニオ基、スルホ基若しくはホスホ基を有するアルキル基であり、R13は、アルキル基、又はアミノ基、アンモニオ基、スルホ基若しくはホスホ基を有するアルキル基であり、mは1〜30の整数であり、nは1〜120の整数である。)及び、アミノ基、アンモニオ基、スルホ基若しくはホスホ基を有するアルキル基からなる群より選ばれる置換基であり、Xは、塩素原子、フッ素原子、臭素原子、ヨウ素原子、置換基を有していてもよいアルキルスルホニルオキシ基、置換基を有していてもよいアリールスルホニルオキシ基、又はN−メチルモルホリニウム基である。]で表される化合物である、請求項1または2記載の方法。
The 1,3,5-triazine compound (T) is represented by the following formula (I):
[Wherein, R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, a hydroxyalkyl group, a sulfo group, a phospho group, —R 3 —R 4 (where R 3 represents — (C m H 2m Q) n , Q is O or NR 13 , R 4 is a hydrogen atom, an alkyl group, a sulfo group, a phospho group, or an alkyl group having an amino group, an ammonio group, a sulfo group, or a phospho group R 13 is an alkyl group or an alkyl group having an amino group, an ammonio group, a sulfo group, or a phospho group, m is an integer of 1 to 30, and n is an integer of 1 to 120.) And a substituent selected from the group consisting of an amino group, an ammonio group, a sulfo group, or an alkyl group having a phospho group, and X has a chlorine atom, a fluorine atom, a bromine atom, an iodine atom, and a substituent. Also There alkylsulfonyloxy group, an optionally substituted aryl sulfonyloxy group, or an N- methyl morpholinium group. The method of Claim 1 or 2 which is a compound represented by this.
1,3,5−トリアジン化合物(T)が、2−クロロ−4,6−ジメトキシ−1,3,5−トリアジンである、請求項1または2記載の方法。   The method according to claim 1 or 2, wherein the 1,3,5-triazine compound (T) is 2-chloro-4,6-dimethoxy-1,3,5-triazine. リガンド化合物(L)が、ビオチン、ワルファリン、フェニトイン、フェニルブタゾン、ブコローム、アセチルサリチル酸、ケトプロフェン、フルルビプロフェン、N−アセチル−L−トリプトファン、ナプロキセン、フェノプロフェン、ジクロフェナクナトリウム、ジアゼパム、ジギトキシン、インドメタシン、イブプロフェン、ヘキサメトニウム、デカメトニウム、及びPhos−tag(登録商標)から選ばれる構造を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。   The ligand compound (L) is biotin, warfarin, phenytoin, phenylbutazone, bucolome, acetylsalicylic acid, ketoprofen, flurbiprofen, N-acetyl-L-tryptophan, naproxen, fenoprofen, diclofenac sodium, diazepam, digitoxin, The method according to any one of claims 1 to 4, comprising a structure selected from indomethacin, ibuprofen, hexamethonium, decamethonium, and Phos-tag (R). 第3級アミンが、下記式(II):
[式中、R、R及びRのうち1つ又は2つは、リガンド化合物(L)に対して結合を形成しうる官能基を含む置換基であり、残りのR、R及びRは、それぞれ独立してアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アリールアルキル基、−CHCOOR、又はCHCONR10(ここで、R、R、及びR10はそれぞれ独立して水素原子、又はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、アリールアルキル基、又は−(C2yO)14であり、R14は、水素原子、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、又はアリールアルキル基であり、yは1〜30の整数であり、zは1〜120の整数である)である]、または下記式(III):
[式中、R11は、リガンド化合物(L)に対して結合を形成しうる官能基を含む置換基であり、R15はアルキル基、アルケニル基、アルキニル基、アリール基、又はアリールアルキル基である。]で表される化合物である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
A tertiary amine is represented by the following formula (II):
[Wherein, one or two of R 5 , R 6 and R 7 are substituents containing a functional group capable of forming a bond to the ligand compound (L), and the remaining R 5 , R 6 And R 7 are each independently an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an arylalkyl group, —CH 2 COOR 8 , or CH 2 CONR 9 R 10 (where R 8 , R 9 , and R 10 is each independently a hydrogen atom, an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, an arylalkyl group, or — (C y H 2y O) z R 14 , and R 14 is a hydrogen atom, an alkyl group , An alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, or an arylalkyl group, y is an integer of 1 to 30, and z is an integer of 1 to 120], or the following formula (III):
[Wherein R 11 is a substituent containing a functional group capable of forming a bond to the ligand compound (L), and R 15 is an alkyl group, an alkenyl group, an alkynyl group, an aryl group, or an arylalkyl group. is there. The method of any one of Claims 1-5 which is a compound represented by this.
糖アミン化合物(A)が、
N−アセチルグルコサミンアミン、N−アセチルガラクトサミンアミン、N−アセチルマンノサミンアミン、アロースアミン、タロースアミン、グロースアミン、グルコースアミン、アルトロースアミン、マンノースアミン、ガラクトースアミン、グルクロン酸アミン、ガラクツロン酸アミン、デオキシリボースアミン、フコースアミン、ラムノースアミン、イドースアミン、リボースアミン、リキソースアミン、キシロースアミン、アラビノースアミン、エリトロースアミン、トレオースアミン、セドヘプツロースアミン、コリオースアミン、プシコースアミン、フルクトースアミン、ソルボースアミン、タガトースアミン、リブロースアミン、キシルロースアミン、エリトルロースアミン、及びシアル酸アミンから選ばれるアノマー位にアミンが結合した単糖アミン;および
前記単糖アミンに対応する単糖から構成される糖鎖であって、還元末端のアノマー位にアミンが結合している糖鎖アミン;
前記単糖アミン又は糖鎖アミンの水酸基、アミノ基、及びカルボキシ基の少なくとも1つが、アシル化、エステル化、硫酸エステル化、及び/又はリン酸エステル化で修飾された糖アミン;及び
グルコサミン、マンノサミン、ガラクトサミン、及びシアル酸から選ばれるアミノ基を有する糖
からなる群より選択される化合物である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
The sugar amine compound (A) is
N-acetylglucosamineamine, N-acetylgalactosamineamine, N-acetylmannosamineamine, alloseamine, taloseamine, growthamine, glucoseamine, altroseamine, mannoseamine, galactoseamine, glucuronic acidamine, galacturonic acidamine, deoxy Riboseamine, fucoseamine, rhamnoseamine, idoseamine, riboseamine, lyxoseamine, xyloseamine, arabinoseamine, erythroseamine, threoseamine, cedoheptuloseamine, coriooseamine, psicoseamine, fructoseamine, sorboseamine In an anomeric position selected from tagatose amine, ribulose amine, xylulose amine, erythrulose amine, and sialic acid amine Monosaccharide amine Min is bound; and the a sugar chain composed monosaccharide corresponding to the monosaccharide amine, sugar amine anomer of reducing terminal is linked amines;
A sugar amine in which at least one of a hydroxyl group, an amino group, and a carboxy group of the monosaccharide amine or sugar chain amine is modified by acylation, esterification, sulfate esterification, and / or phosphate esterification; and glucosamine, mannosamine The method of any one of Claims 1-6 which is a compound selected from the group which consists of saccharide | sugar which has an amino group chosen from galactosamine and sialic acid.
タンパク質(P)が、アビジン、ストレプトアビジン、ヒト血清アルブミン、シクロオキシゲナーゼ−1、ニコチン性アセチルコリン受容体、カゼイン、α−酸性糖タンパク又はリン酸化タンパク質である、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。 The protein (P) is avidin, streptavidin, human serum albumin, cyclooxygenase-1, nicotinic acetylcholine receptor, casein, α 1 -acid glycoprotein, or phosphorylated protein. The method described in 1. 単糖アミンまたは糖鎖アミンが導入されたN型糖ストレプトアビジン。   N-type sugar streptavidin into which a monosaccharide amine or a sugar chain amine has been introduced. ストレプトアビジンのN末端から51番目のグルタミン酸残基の側鎖カルボキシ基に単糖アミンまたは糖鎖アミンが導入された、請求項9記載のN型糖ストレプトアビジン。   The N-type sugar streptavidin according to claim 9, wherein a monosaccharide amine or a sugar chain amine is introduced into the side chain carboxy group of the 51st glutamic acid residue from the N-terminus of streptavidin. 単糖アミンがN−アセチルグルコサミンアミンである、請求項9または10記載のN型糖ストレプトアビジン。   The N-type sugar streptavidin according to claim 9 or 10, wherein the monosaccharide amine is N-acetylglucosamine amine. 糖鎖アミンがラクトースアミンである、請求項9または10記載のN型糖ストレプトアビジン。   The N-type sugar streptavidin according to claim 9 or 10, wherein the sugar chain amine is lactose amine.
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