DE4308410A1 - Process for the synthesis and selection of sequences composed of covalently linked building blocks - Google Patents
Process for the synthesis and selection of sequences composed of covalently linked building blocksInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synthese und Selektionierung von Se quenzen aus kovalent verbundenen Bausteinen zur Bestimmung von Sequen zen; weiterhin Verfahren zur Herstellung von Sequenzen, die unter Verwendung des Synthese- und Selektionierungsverfahrens erhalten wurden, und Peptide, deren Struktur unter Verwendung des Synthese- und Selektionierungsverfah rens bestimmt wurden.The invention relates to a method for the synthesis and selection of Se sequences from covalently linked building blocks for the determination of sequences Zen; continue to use methods for producing sequences of the synthesis and selection process, and peptides, their structure using the synthesis and selection process rens were determined.
Die Entwicklung und Erforschung von neuen Medikamenten, die von Organi schen Chemikern in traditioneller Methode vorgenommen wird, basiert auf der Synthese einer großen Anzahl von Substanzen. Die bisher bekannten Selek tionierungsverfahren sind arbeitsaufwendig und weisen pro Zeiteinheit nur eine begrenzte Vielfalt an Substanzen auf. Mehr und mehr gewinnt die theoreti sche Substanzgestaltung an Bedeutung, bei der mit Computermodellen Struktu ren von Molekülen ermittelt werden. Jedoch ist diese Methode noch nicht ausreichend ausgereift, so daß klassische Selektionierungs-Verfahren noch immer von großem Wert sind.The development and research of new drugs by Organi chemists using traditional methods is based on the Synthesis of a large number of substances. The previously known Selek tionation processes are labor-intensive and have only one per time unit limited variety of substances. The theory wins more and more The importance of chemical substance design, when structuring with computer models molecules. However, this method is not yet sufficiently mature, so that classic selection procedures still are always of great value.
Unterschiedliche Ansätze sind gemacht worden, Substanzen herzustellen und zu selektionieren.Different approaches have been taken to manufacture substances and to select.
Ein wesentlicher Durchbruch bei diesem Verfahren wurde durch eine Peptid- Bank (peptide library) auf Phagen-Oberflächen erzielt (J. SCOTT and G.P. SMITH, (1990) Science 249: 386). Die im Selektionierungs-Verfahren positi ven Phagen werden bezüglich ihrer DNA analysiert, wodurch die auf der Ober fläche exprimierte Aminosäure-Struktur ermittelt wird. Nachteilig ist, daß die Phagen in Wirtszellen vermehrt werden müssen und daß die Selektionierungs verfahren geeignet sein müssen, die Peptide an der Zelloberfläche zu erken nen. Das zu selektionierende Peptid ist auf den Zellen ein Peptid neben sehr vielen anderen exprimierten Proteinen. Diese Selektionierung hat dadurch eine systembedingte Unsicherheit. Weiterhin können lediglich die zwanzig natürli chen Aminosäuren bei dem Verfahren zur Herstellung und Selektionierung der gewünschten Sequenzen verwendet werden.A major breakthrough in this process was the peptide Bank (peptide library) achieved on phage surfaces (J. SCOTT and G.P. SMITH, (1990) Science 249: 386). The positi in the selection process Ven phages are analyzed for their DNA, which means that those on the upper Area expressed amino acid structure is determined. The disadvantage is that the Phages in host cells must be propagated and that the selection must be suitable to detect the peptides on the cell surface nen. The peptide to be selected is a peptide on the cells as well many other expressed proteins. This selection has one systemic uncertainty. Furthermore, only the twenty natural Chen amino acids in the process for the production and selection of desired sequences can be used.
Bei einem weiteren bekannten Verfahren werden kugelförmige Trägermateria lien verwendet, auf denen die Peptide synthetisiert werden. (K.S. LAM et al. (1991) Nature 354: 82). Je zwanzig Ansätze werden gefahren, ein Ansatz pro Aminosäure. Nach jedem Syntheseschritt werden die Kugeln gemischt und erneut in zwanzig Reaktionsgefäße aufgeteilt. Bei der Selektionierung werden die positiven Kugeln ermittelt und die Sequenz der darauf befindlichen Peptide bestimmt. Nachteil dieser Methode ist die umständliche Handhabung nach der Synthese. Die Selektionierung von positiven Kugeln ist erschwert, eine Sequenzanalyse ist notwendig. Das bei einer Kugel vorliegende Material ist mengenmäßig sehr gering.In another known method, spherical carrier materials are used Used on which the peptides are synthesized. (K.S. LAM et al. (1991) Nature 354: 82). Twenty approaches are made, one approach per Amino acid. After each synthesis step, the balls are mixed and again divided into twenty reaction vessels. When selecting the positive spheres are determined and the sequence of the peptides on them certainly. The disadvantage of this method is the cumbersome handling of synthesis. The selection of positive spheres is difficult, one Sequence analysis is necessary. The material present in a sphere is very low in quantity.
Eine Variante des zuvor beschriebenen Verfahrens wird in der Publikation HOUGHTEN et al. (1991) Natur 354: 84 dargestellt. Dabei wird eine kom binatorische Bibliothek angelegt. So werden zum Beispiel zwei Positionen in der Aminosäure-Sequenz festgelegt. Bei dem restlichen Koppeln weiterer Bausteine sind diese Ansätze getrennt voneinander zu halten. Zwar besitzen diese Ansätze definierte Bausteine in bestimmten Positionen und auch ist dieser Baustein bekannt, jedoch erfordert diese Methode eine Vielzahl an parallel zu behandelnden Reaktionsgefäßen. Es wird bei jeder Reaktion lediglich eine bestimmte Aminosäure gekoppelt. Cystein wird nicht als Baustein für die Er stellung der Sequenzen verwendet.A variant of the previously described method is described in the publication HOUGHTEN et al. (1991) Natur 354: 84. A com binatory library. For example, two positions in the amino acid sequence. The rest of the pairing These approaches must be kept separate from each other. Although own these approaches defined building blocks in certain positions and this is also Block known, however, this method requires a large number of parallel to treating reaction vessels. It only becomes one with each reaction certain amino acid coupled. Cysteine is not used as a building block for Er position of the sequences used.
Eine weitere Methode besteht darin, daß auf einem festen planaren Träger Baustein-Kopplungsstellen angeordnet sind, die mit Hilfe von Lichtenergie zur Reaktion mit einem weiteren Baustein angeregt werden kann. Die Licht energie kann aus einem Laser stammen, der gezielt Punkte anstrahlt. Eben so ist eine Verwendung von Lochblenden möglich, die ebenfalls das gezielte Belichten von einzelnen Punkten erlauben. (P.A. FODOR et al. (1991) Science 251: 767) Nachteilig an dieser Methode ist, daß ein hoher techni scher Aufwand erforderlich ist. So muß ein Laser oder ein Gerät zur gezielten Belichtung von einigen definierten Reaktionsorten vorhanden sein. Auch sind die Reaktionsmechanismen beschränkt, da unbedingt eine Photoreaktion bei dieser Methode angewendet werden muß.Another method is that on a solid planar support Block coupling points are arranged, which with the help of light energy Reaction can be stimulated with another building block. The light energy can come from a laser that illuminates specific points. Exactly it is possible to use pinholes, which are also targeted Allow exposure of individual points. (P.A. FODOR et al. (1991) Science 251: 767) A disadvantage of this method is that a high techni effort is required. So a laser or device must be targeted Exposure of some defined reaction sites may be present. Also are the reaction mechanisms are limited because a photoreaction is essential this method must be applied.
Weiterhin ist bekannt Peptide auf einem Trägermaterial, so zum Beispiel Zellu lose, zu synthetisieren. Dadurch hat jedes Peptid einen definierten Platz auf dem Trägermaterial. (R. FRANK and R. DÖRING (1988) Tetrahedron 44: 6031) Aufgrund des anschließenden Selektionierungsverfahrens kann das bindende Molekül einer bestimmten Aminosäure-Sequenz zugeordnet werden. Der Nachteil dieser Methode besteht darin, daß lediglich definierte Sequenzen synthetisiert werden können.Furthermore, peptides on a carrier material are known, for example Zellu loose, to synthesize. As a result, each peptide has a defined place the carrier material. (R. FRANK and R. DÖRING (1988) Tetrahedron 44: 6031) Due to the subsequent selection process, this can binding molecule can be assigned to a specific amino acid sequence. The disadvantage of this method is that only defined sequences can be synthesized.
Ist erst einmal die gesuchte Sequenz ermittelt, ist die Synthese von Peptiden einfach zu bewerkstelligen. Eine Zusammenfassung dieser Techniken kann bei J.M. STEWART and J.D. YOUNG, San Francisco, 1969, and J. MEIERHO- FER, Hormonal Proteins and Peptides, Vol. 2 p. 46 Academic Press (New York), 1973 für Festphasen-Methode und E. SCHRODER and K. LUBKE, The Peptides, Vol. 1, Academic Press (New York) 1965 für die Flüssigphasen-Me thode nachgelesen werden. Die Schritte der Synthese sind in der Publikation EP 0 097 031 beschrieben. Die allgemeinen Verfahrensschritte aus der euro päischen Publikation lassen sich analog auf die Synthese nahezu aller Peptid- Verbindungen übertragen.Once the sequence sought has been determined, the synthesis of peptides is easy to do. A summary of these techniques can be found at J.M. STEWART and J.D. YOUNG, San Francisco, 1969, and J. MEIERHO- FER, Hormonal Proteins and Peptides, vol. 2 p. 46 Academic Press (New York), 1973 for solid phase method and E. SCHRODER and K. LUBKE, The Peptides, Vol. 1, Academic Press (New York) 1965 for the liquid phase me method can be read. The steps of the synthesis are in the publication EP 0 097 031. The general procedural steps from the euro publication can be analogously applied to the synthesis of almost all peptide Transfer connections.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzubieten, mit dem gezielt Se quenzen herzustellen und zu selektionieren sind, wobei die Sequenzen be stimmte gewünschte Eigenschaften besitzen sollen, wobei die gewünschten Ei genschaften aus der spezifischen Erkennung von vorgegebenen Molekülen, zum Beispiel Rezeptormolekülen, besteht. Die nach diesem Verfahren erhal tenen Sequenzen sollen dann als Vorlage für Moleküle (pharmakologische Leitstrukturen) verwendet werden, die nach klassisch-chemischer Art hergestellt werden. It is an object of the invention to offer a method with which Se sequences are to be produced and selected, the sequences being agreed to have desired properties, the desired egg properties from the specific recognition of predetermined molecules, for example receptor molecules. The obtained after this procedure sequences should then serve as a template for molecules (pharmacological Lead structures) are used, which are manufactured in the classic chemical way become.
Die Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zur Synthese und Selektionie
rung von funktionell bestimmten Sequenzen aus kovalent verbundenen Bau
steinen,
die unterschiedliche Reaktionskinetiken bei der Synthese besitzen und
die vor der Synthese reagible Bausteine sind,
mit Hilfe von einer Festphasen-Synthese,
wobei auf oder im Trägermaterial Auf
tragungsorte mit Baustein-Kopplungsstellen vorgegeben sind,
wobei die Sequenz
wenigstens einen bestimmten Baustein an einer bestimmten Posi
tion der Sequenz besitzt
und
wenigstens einen variablen Baustein, der nach dem Zufallsprinzip
aus einem Gemisch ausgewählt wird, an einer ebenfalls bestimm
ten Position der Sequenz besitzt,
wobei das Verfahren aus folgenden Schritten besteht:The invention is achieved by a process for the synthesis and selection of functionally determined sequences from covalently linked building blocks,
which have different reaction kinetics in the synthesis and which are reactive building blocks before the synthesis,
with the help of a solid phase synthesis,
where on or in the carrier material on locations with building block coupling points are specified,
being the sequence
has at least one certain building block at a certain position in the sequence and
has at least one variable building block, which is randomly selected from a mixture, at a likewise determined position in the sequence,
the process consists of the following steps:
- (i) fortlaufendes Synthetisieren der Sequenz, je eine eigene Vorgehensweise für die Synthese der bestimmten Bausteine und der variablen Bausteine vorweisend,(i) continuously synthesizing the sequence, each have their own procedure for the synthesis of the specific building blocks and showing the variable building blocks,
-
(aa) wobei,
wenn ein bestimmter Baustein an einer bestimmten Position synthetisiert werden soll,(aa) where,
if a certain building block is to be synthesized at a certain position,
der reagible, bestimmte Baustein an wenigstens einem definierten Auftragungs
ort auf oder in dem Trägermaterial hinzugegeben wird,
dabei sind die bestimmten Bausteine im Überschuß gegenüber
den Baustein-Kopplungsstellen,
undthe reactive, specific building block is added at at least one defined application location on or in the carrier material,
the certain modules are in excess compared to the module coupling points, and
-
(bb) wobei,
wenn ein variabler Baustein an einer bestimmten Position der Sequenz synthetisiert werden soll,(bb) where,
if a variable building block is to be synthesized at a specific position in the sequence,
ein Gemisch aus reagiblen, variablen Bausteinen an allen Auftragungsorten auf
oder in dem Trägermaterial hinzugegeben wird,
dabei sind die variablen Bausteine in ihrer Summe gegenüber den
Baustein-Kopplungsstellen höchstens im 4-fachen Überschuß, und
dabei werden nach der Kopplungsreaktion weitere Bausteine
hinzugegeben,a mixture of reactive, variable building blocks is added at all application locations on or in the carrier material,
The sum of the variable building blocks is at most a fourfold excess compared to the building block coupling points, and further building blocks are added after the coupling reaction,
- (ii) Selektion der gewünschten Sequenzen mit Hilfe von Bindungstests oder spezifischen Reaktionen, wobei die funktionell bestimmten Sequenzen gegebe nenfalls durch Indikatoren dargestellt werden.(ii) selection of the desired sequences with the aid of binding tests or specific reactions, giving the functionally determined sequences otherwise represented by indicators.
Bei dem Gemisch sind die variablen Bausteine in ihrer Summe gegenüber den Baustein-Kopplungsstellen höchstens in einem 2-facher Überschuß, mehr be vorzugt höchstens in einem 1,5-facher Überschuß, noch mehr bevorzugt höch stens in einem 1,2-facher Überschuß und und am meisten bevorzugt höchstens in einem 0,94-facher Überschuß.In the case of the mixture, the total of the variable building blocks is greater than that Block coupling points at most in a 2-fold excess, more be preferably at most in a 1.5-fold excess, more preferably at most at least in a 1.2-fold excess, and most preferably at most in a 0.94-fold excess.
Einer der Vorteile dieses erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß in sehr kurzer Zeit Strukturen von zum Beispiel Peptid-Liganden ermittelt werden können, die spezifisch an zum Beispiel die extrazellulären Domänen von Re zeptoren binden können. Mit Hilfe dieses Zufallsprinzips liegen alle theore tisch denkbaren Strukturen während der schrittweisen Selektionierung vor. Sie können aufgrund des Verfahrensprotokolls für jede Baustein-Kopplungsstel le ermittelt werden.One of the advantages of this method according to the invention is that in structures of peptide ligands, for example, can be determined in a very short time that are specific to, for example, the extracellular domains of Re can bind receptors. With the help of this random principle, all theories lie conceivable structures during the step-by-step selection. You can use the process protocol for each block coupling point le can be determined.
Lediglich durch die Bestimmung, welche Bausteine in der Sequenzabfolge zu erst bestimmt und welche variabel sind, lassen sich die Ergebnisse unter schiedlich beeinflussen. Ansonsten zeichnet sich das Verfahren gerade da durch aus, daß die zu erhaltenden Peptide trotz Zufallsverfahrens bei den nicht bestimmten Bausteinen durch voneinander getrennte Verfahrensansätze nach arbeitbar sind.Simply by determining which building blocks in the sequence order First determine and which are variable, the results can be found under affect differently. Otherwise, the process stands out by from that the peptides to be obtained despite the random process in the certain building blocks by separate process approaches are workable.
Ermöglicht wurde diese Erfindung durch Reaktionsbedingungen, die bei der Synthese der variablen Bausteine vorliegt. Es ist üblich, das Gemisch der neu zu synthetisierenden Bausteine in seiner Summe im molaren Überschuß ge genüber den Baustein-Kopplungsstellen anzubieten, da sonst nicht alle Se quenzketten zur Reaktion gelangen. Eine nicht um einen weiteren Baustein verlängerte Sequenz führt dazu, daß Defekte in der Sequenz entstehen.This invention has been made possible by reaction conditions which occur in the Synthesis of the variable building blocks is available. It is common to mix the new to be synthesized building blocks in total in molar excess ge compared to the module coupling points, otherwise not all Se quenz chains react. One is not another building block extended sequence leads to defects in the sequence.
Weiterhin ist ein molarer Überschuß an zu koppelnder Aminosäure (Acylierungsreagenz) notwendig, da die Kopplungskinetik der einzelnen Ami nosäuren unterschiedlich ist, sich aber die Kopplungsausbeute für einen be stimmten Kopplungsschritt und eine bestimmte Aminosäure nie voraussagen läßt. Ein deutlicher molarer Überschuß umgeht dieses Problem. Bei den Peptid-Chemikern sind zwei bei achtfache Überschüsse Routine. Üblich ist ein vierfacher Überschuß. Hierbei handelt es sich um den Überschuß bei der Kopplung einer bestimmten Aminosäure. Das Angebot von Gemischen ist bisher nicht erwähnt worden. Durch die Kopplung eines komplexen Ami nosäure-Gemisches im molaren Unterschuß kann das Problem der unter schiedlichen Kinetik für einzelne Aminosäuren umgangen werden. Da diese im Verhältnis zur Amin-Komponente im Unterschuß vorliegen, müssen alle Ami nosäuren im wesentlich an quantitative abreagieren. Durch mindestens eine weitere Kopplung im gleichen molaren Verhältnis wird die Amin-Komponente am Träger dann vollständig umgesetzt. Somit besteht in den Fachkreisen das Vorurteil, daß Reaktionen ohne Überschuß der neuen zu koppelnden Bausteine nicht erfolgreich ablaufen können.Furthermore, there is a molar excess of the amino acid to be coupled (Acylation reagent) necessary because the coupling kinetics of the individual Ami no acids is different, but the coupling yield for one be agreed coupling step and never predict a particular amino acid leaves. A clear molar excess circumvents this problem. Both Peptide chemists are two routine routine with eight-fold excesses. A is common fourfold surplus. This is the excess of Coupling a specific amino acid. The offer of mixtures is has not been mentioned so far. By coupling a complex Ami nosic acid mixture in molar deficit can solve the problem of under different kinetics for individual amino acids can be avoided. Since this in In relation to the amine component in the deficit, all Ami react essentially to quantitative acids. By at least one further coupling in the same molar ratio becomes the amine component then fully implemented on the carrier. So there is in the specialist circles Prejudice that reactions without excess of the new building blocks to be coupled cannot run successfully.
Entgegen der vorherrschenden Vorurteile werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die variablen Bausteine nicht im deutlichen Überschuß, bevorzugt höchstens äquimolar angeboten. Hierdurch werden fast alle variablen Bau steine äquimolar mit der Sequenz reagieren. Zwar werden die einzelnen Bausteine aufgrund ihrer unterschiedlichen Kinetik zu unterschiedlichen Zeiten zu 99% reagiert haben, jedoch reagieren praktisch alle aktivierten Aminosäuren.Contrary to the prevailing prejudices in the inventive Process the variable building blocks not in significant excess, preferred offered at most equimolar. This will make almost all variable construction stones react equimolar with the sequence. The individual Building blocks due to their different kinetics at different times reacted 99%, but practically all activated amino acids react.
Bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, bei dem die variablen Bau steine in ihrer Summe gegenüber den Baustein-Kopplungsstellen höchstens äquimolar sind. Wenn der Fachmann höhere Konzentrationen verwendet, wird er dennoch Resultate erhalten, die jedoch nicht mehr der statistischen Verteilung entsprechen. Eine Verschlechterung des Verfahrens wird dann in Kauf genommen. Dieses Verfahren arbeitet bezüglich der statistischen Vertei lung dann am besten, wenn die Summe aller angebotenen variablen Bausteine höchstens äquimolar ist. Wird der äquimolare Bereich deutlich unterschritten, werden nur einige der Synthese-Ketten mit den variablen Bausteinen gekoppelt, andere bleiben ohne Reaktionspartner.A method according to the invention is preferred in which the variable construction stones in their total compared to the module coupling points at most are equimolar. If the expert uses higher concentrations, he will still get results, but no longer statistical Distribution. A deterioration in the process is then in Taken purchase. This method works on the statistical distribution It is best if the sum of all the variable modules offered is at most equimolar. If the equimolar range is clearly undershot, only some of the synthesis chains are coupled with the variable building blocks, others remain without a reaction partner.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Sequenz drei bestimmte Bausteine an je einer bestimmten Posi tion der Sequenz besitzt, indem bei der Synthese drei bestimmte Bausteine an je einer bestimmten Position synthetisiert werden. Die Affinität von Bindungs molekülen steigt etwa exponentiell zur Anzahl der definierten Bausteine an. Drei definierte Bausteine erlauben eine bessere Vorselektion der Gesamt sequenz als die Verwendung von lediglich zwei definierten Bausteinen. Drei definierte Bausteine lassen sich auch auf einem im wesentlichen planaren Trä germaterial noch problemlos auftragen. Wenn zum Beispiel Peptidsequenzen erstellt werden sollen, so ergeben sich dann 8000 Baustein-Kopplungsstellen, die noch auf einem Zelluloseträger gut handhabbar sind. Die Verwendung von drei definierten Bausteinen stellt bei Peptiden einen sinnvollen Kompromiß zwischen der hohen Anzahl an Baustein-Kopplungsstellen und Bindungskapazi tät der Peptide dar.There is a preferred embodiment of the method according to the invention in that the sequence has three specific building blocks at a specific position tion of the sequence has three specific building blocks in the synthesis can be synthesized in a specific position. The affinity of attachment molecules increase exponentially to the number of defined building blocks. Three defined modules allow a better pre-selection of the whole sequence as the use of only two defined building blocks. Three Defined building blocks can also be on an essentially planar support Apply the germ material without any problems. If for example peptide sequences should be created, then there are 8000 block coupling points, that are still easy to handle on a cellulose carrier. The use of three defined building blocks is a sensible compromise for peptides between the high number of building block coupling sites and binding capacities the peptides.
Auch kann die Sequenz vier oder fünf bestimmte Bausteine an je einer bestimmten Position der Sequenz besitzen, indem bei der Synthese entsprechend vier oder fünf bestimmte Bausteine an je einer bestimmten Position synthetisiert werden.The sequence can also have four or five specific building blocks on one each possess specific position of the sequence by in the synthesis corresponding to four or five specific building blocks on a specific one Position to be synthesized.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die Sequenz verzweigt oder unverzweigt ist. Natürliche Sequen zen von Aminosäuren sind unverzweigt. Derartige lineare Moleküle sind somit sehr gut geeignet, an andere Strukturen anzulagern und Konformations änderungen zu bewirken. Jedoch ist das erfindungsgemäße Verfahren auf die lineare Synthese nicht beschränkt, Verzweigungen sind leicht möglich. Entsprechende Schutzgruppen sind dabei anzuwenden. Die verzweigten Moleküle haben den Vorteil, daß sie auch flächige Areale abdecken können. Hierdurch öffnet sich ein weiteres Anwendungsfeld des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ebenfalls sind zyklische Ausführungen möglich, die die Konfor mationsstabilität des Moleküls erhöhen.Another embodiment of the method according to the invention exists in that the sequence is branched or unbranched. Natural sequences zen of amino acids are unbranched. Such linear molecules are therefore very well suited to attach to other structures and conformation to effect changes. However, the inventive method is up linear synthesis is not restricted, branching is easily possible. Appropriate protective groups are to be used. The branched Molecules have the advantage that they can also cover flat areas. This opens up a further field of application of the invention Procedure. Cyclic versions are also possible, which conform mation stability of the molecule increase.
Vorteilhaft ist es, wenn die Bausteine D- oder L-Aminosäuren und/oder deren Derivate sind. Neben den zwanzig L-Aminosäuren existiert eine große Zahl an Aminosäure-Derivaten, die zum Beispiel in dem Katalog der Firma BACHEM, Bubendorf, Basellandschaft, Schweiz, beschrieben sind. Derartige Peptide, die veränderte Aminosäuren enthalten, legen häufig eine anders geartete Pharmakokinetik an den Tag. Sie verhalten sich im Organismus anders als die Peptide, die ausschließlich aus natürlichen Aminosäuren bestehen. Sie sind gegenüber Proteasen stabiler, sie durchdringen teilweise die Zellmembra nen schlechter, wodurch das als Medikament genutzte synthetische Peptid für die Einwirkung im extrazellulären Bereich geeigneter als eine Sequenz aus L- Aminosäuren ist.It is advantageous if the building blocks D- or L-amino acids and / or their Are derivatives. In addition to the twenty L-amino acids, there is a large number of amino acid derivatives, which are listed, for example, in the BACHEM catalog, Bubendorf, Basellandschaft, Switzerland. Such peptides, which contain modified amino acids often place a different type Pharmacokinetics to the day. They behave differently in the organism the peptides, which consist exclusively of natural amino acids. they are more stable to proteases, they partially penetrate the cell membrane worse, which makes the synthetic peptide used as a drug for the action in the extracellular region is more suitable than a sequence from L- Is amino acids.
Als Trägermaterial können verschiedene Substanzen dienen, besonders geeig net ist das Trägermaterial aus Zellulose. Es hat den Vorteil, daß ein für die Synthese brauchbarerer Träger vorliegt, auf den leicht die Bausteine und deren Gemische aufgetragen werden können. Die ebene Fläche und die hohe Saugfähigkeit erleichtern die Handhabung.Various substances can serve as carrier material, particularly suitable net is the carrier material made of cellulose. It has the advantage that one for the Synthesis of more usable supports is available, on which the building blocks and their easily Mixtures can be applied. The flat surface and the high one Absorption makes handling easier.
Weiter eignet sich als Trägermaterial Polystyren Kügelchen, an denen die Fest phasensynthese der Peptidbank (peptide library) mittels Simultansynthese durch Aminosäure-Gemische ebenfalls durchgeführt werden kann. Die Simul tansynthese von Einzelkomponenten (zum Beispiel bei einem Hexapeptid mit der Sequenz X1·X2·B3·X4·B5·X6 [X = Aminosäure mit zufälliger Vertei lung; B = bestimmte Aminosäure]) der Peptidbank (peptide library) kann beson ders gut an einem multiplen Peptidsynthese-Automaten (zum Beispiel der Firma Abimed AMS 422) durchgeführt werden. 48 Ansätze sind zum Beispiel mit ei nem zuvor genannten Gerät simultan zu synthetisieren. Mit Hilfe dieser Me thode können größere Mengen an freien Peptiden gewonnen werden, die zum Beispiel für Zelltests eingesetzt werden können.Also suitable as a carrier material is polystyrene beads, on which the solid-phase synthesis of the peptide library (peptide library) can also be carried out by means of simultaneous synthesis using amino acid mixtures. The simultaneous synthesis of individual components (for example in the case of a hexapeptide with the sequence X 1 * X 2 * B 3 * X 4 * B 5 * X 6 [X = amino acid with random distribution; B = specific amino acid]) of the peptide bank (peptides library) can be carried out particularly well on a multiple peptide synthesis machine (for example from Abimed AMS 422). For example, 48 approaches can be synthesized simultaneously using a previously mentioned device. With the help of this method, larger amounts of free peptides can be obtained, which can be used for cell tests, for example.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Baustein- Kopplungsstellen β-Alaninreste sind, die mit dem Trägermaterial kovalent ver bunden sind. β-Alanin ist dabei über eine Esterbindung an das Zellulosema terial gekoppelt. Eine definierte Anzahl von Baustein-Kopplungsstellen ist er forderlich, um zu wissen, welche Mengen an Bausteinen bei jedem Synthese schritt angeboten werden müssen. Weiterhin ist es möglich an den Kopp lungsstellen, die Sequenzen von dem Träger zu lösen.Another embodiment of the invention consists in that the building block Coupling sites are β-alanine residues that ver covalently ver with the carrier material are bound. β-alanine is bound to the cellulose via an ester bond material coupled. It is a defined number of module coupling points required to know what amounts of building blocks in each synthesis step must be offered. It is also possible to the Kopp to loosen the sequences from the support.
Als weitere Baustein-Kopplungsstellen eignen sich Glycin, andere Aminosäure- Karbonsäuren (außer β-Alanin), Polyethylenglykol (RAPP et al. in Peptides 1988; Ed. G. JUNG, E. BAYER, Walter deGRUYTER, Berlin 1989, Seiten 199 - 201) und sämtliche Linkergruppen für die Peptidsynthese, die kommerziell er hältlich sind und von denen sich nach der Synthese sogar das Peptid wieder abspalten läßt (vgl. Katalog von NOVABIOCHEM 93). Glycine, other amino acid Carboxylic acids (except β-alanine), polyethylene glycol (RAPP et al. In Peptides 1988; Ed. G. JUNG, E. BAYER, Walter deGRUYTER, Berlin 1989, pages 199 - 201) and all linker groups for peptide synthesis, which he commercially are available and of which even the peptide is recovered after synthesis can be split off (see catalog of NOVABIOCHEM 93).
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann das Gemisch aus natürli chen Aminosäuren, die im wesentlichen in gleichen molaren Anteilen vorliegen, bestehen.In a further embodiment of the invention, the mixture of natural Chen amino acids, which are present in essentially the same molar proportions, consist.
Weiterhin kann das Gemisch aus den D-Konfigurationen der natürlichen Ami nosäuren, die im wesentlichen in gleichen molaren Anteilen vorliegen, beste hen. Ebenfalls kann es sich bei den Bausteinen um Aminosäure-Derivate handeln. Solche Derivate sind zum Beispiel in dem Katalog der Firma BACHEM, Bubendorf, Basellandschaft, Schweiz aufgelistet.Furthermore, the mixture of the D configurations of the natural Ami best acids that are present in essentially the same molar proportions hen. The building blocks can also be amino acid derivatives act. Such derivatives are, for example, in the BACHEM catalog, Bubendorf, Basel-Landschaft, Switzerland listed.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Bausteine Zuckerbausteine sind. Zuckerbausteine sind ausführlich in der Literatur be schrieben. (zum Beispiel RÖMPPS, Chemie-Lexikon, ed. NEUMÜLLER, O.-A. (1983) 8. Auflage, Seiten 2147 bis 2152) Es ist bekannt, daß die verschiedenen Zuckerbausteine unterschiedliche Reaktionskinetiken besitzen. (vgl.: PAULSEN, H. (1990) Angew Chem 102: 851; KUNZ, H. (1987) Angew Chem 99: 297; PLEWE, M. et al. (1992) Carbohydr Res 235: 151; und OGAWA, T. et al. (1984) Pur Appl Chem 56: 779) Dadurch liegt auch hier ein vergleich bares Problem wie bei den Aminosäure-Sequenzen vor. Beide Systeme wei sen jedoch einige Unterschiede auf. Aufgrund der hohen funktionellen Dichte ist den Sacchariden ein höherer Informationsgehalt als den Aminosäuren ge geben. Im Gegensatz zur Peptidchemie sind die Verknüpfungsmöglichkeiten der Zucker äußerst komplex. Zwei Monosaccharide lassen sich theoretisch zu elf Disacchariden verbinden.Another embodiment of the invention is that the building blocks Sugar building blocks are. Sugar building blocks are extensively in the literature wrote. (for example RÖMPPS, chemistry lexicon, ed. NEUMÜLLER, O.-A. (1983) 8th edition, pages 2147 to 2152) It is known that the various Sugar building blocks have different reaction kinetics. (see.: PAULSEN, H. (1990) Angew Chem 102: 851; KUNZ, H. (1987) Angew Chem 99: 297; PLEWE, M. et al. (1992) Carbohydr Res 235: 151; and OGAWA, T. et al. (1984) Pur Appl Chem 56: 779) This also makes a comparison problem as with the amino acid sequences. Both systems white but note some differences. Because of the high functional density the saccharides have a higher information content than the amino acids give. In contrast to peptide chemistry, the linkage possibilities are the sugar extremely complex. Theoretically, two monosaccharides can be used combine eleven disaccharides.
Besonders bevorzugt ist ein erfindungsgemäßes Verfahren, bei dem die Bau steine eine zyklische Pentose oder Hexose oder deren Derivate sind. Typi sche Pentosen sind in dem Standardwerk RÖMPPS beschrieben.A method according to the invention is particularly preferred in which the construction stones are a cyclic pentose or hexose or their derivatives. Typi pentoses are described in the standard work RÖMPPS.
Biologisch relevante Monosacharide sind zum Beispiel Glucose, Galactose, Mannose, N-Acetylglucosamin, N-Acetylgalactosamin oder N-Acetylneuramin säure.Biologically relevant monosaccharides are, for example, glucose, galactose, Mannose, N-acetylglucosamine, N-acetylgalactosamine or N-acetylneuramine acid.
Das Syntheseverfahren der bestimmten Bausteine ist dann effektiv, wenn die bestimmten Bausteine wenigstens in einem dreifachen Überschuß vorliegen. Gute Resultate sind in einer Spanne zu erwarten, die sich von dem dreifachen bis zum achtfachen Überschuß erstreckt. The synthesis process of the specific building blocks is effective when the certain building blocks are at least in a triple excess. Good results can be expected in a range of three times extends up to eight times the excess.
Nach der Reaktion der variablen Bausteine sind einige Baustein-Kopplungsstel len nicht mit einem variablen Baustein besetzt. Um jedoch gleiche Molekül längen zu erzielen, werden nach Reaktion der variablen Bausteine die weiteren Bausteine wenigstens in einem zweifachen Überschuß hinzugegeben.After the reaction of the variable blocks, there are some block coupling points len are not occupied by a variable module. But same molecule to achieve lengths, after the reaction of the variable building blocks, the others Blocks at least added in a two-fold excess.
Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß nach der Synthese der Se quenzen auf bekannte und bewährte Indikatorverfahren zurückgegriffen werden kann, um festzustellen, welche Sequenzen die zu selektionierenden Eigen schaften besitzen.The advantage of the process according to the invention is that after the synthesis of the Se known and proven indicator methods can to determine which sequences the Eigen to be selected own properties.
Vorteilhaft ist es, wenn der Bindungstest in einem Anhaften markierter Testsub stanzen und Sichtbarmachung der Markierung besteht.It is advantageous if the binding test is in a sticky labeled test sub punching and visualization of the marking.
Bewährte und daher bevorzugte Verfahren bestehen darin, daß die Markierung aus radioaktivem Material oder aus Biotin oder aus kovalent verbundenen En zymen besteht. Weitere Methoden bestehen in der Messung der Fluoreszenz oder der Lumineszens.Proven and therefore preferred methods are that the marking from radioactive material or from biotin or from covalently linked ene Zymen exists. Another method is to measure fluorescence or the luminescence.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfaßt bei der Erfassung von Bindungsmo lekülen im speziellen auch die Moleküle, die eine Funktion auslösen. Dieses geschieht dadurch, daß die Reaktion durch zum Beispiel allosterische En zyme gemessen wird. Die Peptid-Banken (peptide library) können ebenfalls genutzt werden, um die Substratspezifität von Proteasen auszutesten oder mögliche Inhibitoren zu finden. Für die Substratspezifität müßten die Peptide z. B. fluoreszenzmarkiert werden. Dann müssen die einzelnen Baustein- Kopplungsstellen ausgeschnitten werden, mit Protease behandelt werden und die Freisetzung von Fragmenten photometrisch vermessen werden. Inhibitoren können dadurch gefunden werden, daß bestimmte Sequenzen, an die die Protease bindet, die aber die Protease nicht spalten kann, an den entsprechen den Baustein-Kopplungsstellen identifiziert werden können.The method according to the invention includes the detection of binding mo in particular, also read the molecules that trigger a function. This happens that the reaction by, for example, allosteric En zyme is measured. The peptide library (peptide library) can also be used to test the substrate specificity of proteases or to find possible inhibitors. For the substrate specificity, the peptides would have to e.g. B. be fluorescent labeled. Then the individual building blocks Coupling sites are cut out, treated with protease and the release of fragments can be measured photometrically. Inhibitors can be found in that certain sequences to which the Protease binds to, but cannot cleave the protease the module coupling points can be identified.
Ebenso ist es möglich, auch die Reaktion eines Zellsystems zu messen. Hierunter fallen auch alle Bindungen an Rezeptoren. So lassen sich eine Vielzahl von Rezeptoren bezüglich ihrer Bindungsfähigkeit zu den synthetisierten Liganden austesten.It is also possible to measure the response of a cell system. This also includes all bindings to receptors. So one can Variety of receptors with regard to their binding ability to the Test the synthesized ligand.
Neben den Rezeptoren sind auch Metallatome für das Selektionierungs-Verfah ren geeignet, so zum Beispiel Technetium, Gadolinium, Nickel und Kalzium. In addition to the receptors, there are also metal atoms for the selection process suitable, such as technetium, gadolinium, nickel and calcium.
Technetium komplexierende Peptide können als zum Beispiel Tumordiagnosti ka eingesetzt werden. Nickel komplexierende Sequenzen können als Werk zeug für die Proteinreinigung über Nickelsäulen eingesetzt werden. Organisch chemische Moleküle sollten ebenfalls von Peptiden gebunden werden können. Pepetide, die Übergangsanaloga bestimmter organisch chemischer Reaktionen binden, können möglicherweise die Vorstufen neuartiger Katalysatoren bilden.Technetium complexing peptides can be used, for example, to diagnose tumors ka can be used. Nickel complexing sequences can work as be used for protein purification over nickel columns. Organic chemical molecules should also be able to be bound by peptides. Pepetide, the transition analogues of certain organic chemical reactions bind, may possibly form the precursors of novel catalysts.
Auch komplexere Interaktionen sind zu messen, wobei die Reaktion aus einer Zell-Zell-Wechselwirkung bestehen kann.Even more complex interactions have to be measured, the reaction from one Cell-cell interaction can exist.
Neben dem erfindungsgemäßen Verfahren werden auch Sequenzen bean sprucht, nämlich unverzweigte oder verzweigte Peptide aus D- oder L-Ami nosäuren und/oder Aminosäure-Derivaten, welches Peptid eine Struktur besitzt, die unter Verwendung der zuvor genannten erfindungsgemäßen Synthese- und Selektionierungsverfahren erhalten wurde. Wenn mit Hilfe des erfindungsge mäßen Verfahrens eine Sequenz ermittelt worden ist, so ist es für den Fach mann ein leichtes, aufgrund dieser Sequenz zum Beispiel das Peptid synthe tisch herstellen zu können. Die Technik der Peptidsynthese ist zuvor schon ausführlich beschrieben worden. Die Erfindung liefert somit eine technische Lehre, die den Weg zur Sequenz offenbart. Die so ermittelte Sequenz kann dann auf Grund des Standardwissens des Fachmanns präparativ hergestellt werden. Mit Hilfe dieser Lehre sind Sequenzen aufzufinden, die gewünschte spezifische Funktionen besitzen.In addition to the method according to the invention, sequences are also used speaks, namely unbranched or branched peptides from D- or L-Ami noacids and / or amino acid derivatives, which peptide has a structure, those using the aforementioned synthesis and Selection procedure was obtained. If using the fiction According to the procedure, a sequence has been determined, so it is for the subject a light one, due to this sequence for example the peptide synthe to be able to produce a table. The technique of peptide synthesis is already before have been described in detail. The invention thus provides a technical Teaching that reveals the way to sequence. The sequence determined in this way can then prepared on the basis of the standard knowledge of the person skilled in the art become. With the help of this teaching, sequences can be found, the desired one have specific functions.
Die Erfindung umfaßt weiterhin ein Verfahren zur Peptidsynthese von unver zweigten oder verzweigten Peptiden aus D- oder L-Aminosäuren und/oder Ami nosäure-Derivaten, wobei die Sequenz synthetisiert wird, die die Peptid-Struktur besitzt, die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Synthese- und Selektio nierungsverfahren erhalten wurde.The invention further comprises a method for peptide synthesis of un branched or branched peptides from D- or L-amino acids and / or Ami nosacid derivatives, the sequence being synthesized that the peptide structure has that using the synthesis and selection according to the invention nation process was obtained.
BAUSTEINE: Die Bausteine sind chemische Verbindungen, die zur Kettenbildung oder Verzweigung geeignet sind.BUILDING BLOCKS: The building blocks are chemical compounds that form chains or branching are suitable.
Vorzugsweise gehören die Bausteine zu einer Gruppe von chemischen Sub stanzen, so zum Beispiel zu den Aminosäuren und deren Derivaten. Die Ami nosäuren und deren Derivate können zur Gruppe der L- oder D-Aminosäuren gehören. Innerhalb einer Sequenz sind auch Mischformen möglich. Derivate von Aminosäuren zeichnen sich dadurch aus, daß die Seitenketten substituiert sind. Auch Sequenzketten über Seitenketten sind möglich, z. B. y-Glutamin.The building blocks preferably belong to a group of chemical sub punch, for example to the amino acids and their derivatives. The Ami noacids and their derivatives can belong to the group of L- or D-amino acids belong. Mixed forms are also possible within a sequence. Derivatives of amino acids are characterized in that the side chains are substituted are. Sequence chains over side chains are also possible, e.g. B. y-glutamine.
Alle reaktiven Seitenketten können für die Synthese von verzweigten Peptid banken (peptide library) verwendet werden, wie zum Beispiel Lysin. Über die Umsetzung von Karbonsäuren wie Glutaminsäure und Asparaginsäure können Aminogruppen umgesetzt werden, so zum Beispiel Argingin mit Dionen.All reactive side chains can be used for the synthesis of branched peptide banks (peptide library) can be used, such as lysine. About the Implementation of carboxylic acids such as glutamic acid and aspartic acid can Amino groups are implemented, such as argingine with dions.
Die Sequenzen können Verzweigungen aufweisen, wobei über eine funktionelle Gruppe die Verzweigung mit dem Hauptstrang der Sequenz verbunden ist. Bedeutsam ist, daß die Bausteine in wenigstens einem Reaktionsmedium alle löslich und reagibel sind.The sequences can have branches, with a functional one Group the branch is connected to the main strand of the sequence. It is important that the building blocks in at least one reaction medium are soluble and reactive.
Ebenfalls sind Zucker oder Zuckerderivate als Bausteine denkbar.Sugar or sugar derivatives are also conceivable as building blocks.
REAGIBLER BAUSTEIN: Ein Baustein, der eine aktivierte funktionelle Gruppe be sitzt, mit der er an schon vorhandenen Bausteinen oder Baustein-Kopplungsstel len binden kann. Weiterhin muß er solche Schutzgruppen besitzen, die eine Reaktion der gewünschten funktionellen Gruppen erlaubt, jedoch die nicht ge wünschten abschirmt.REAGIBLE BLOCK: A brick that is an activated functional group with whom he sits on existing modules or module coupling points len can bind. Furthermore, he must have such protective groups that one Reaction of the desired functional groups allowed, but not the ge wished shields.
FESTPHASEN-SYNTHESE: Die Festphasen-Synthese ist ausführlich beschrieben in Solid Phase Synthesis, E. ATHERTON and R.C. SHEPPARD (1989) IRL Press, ISBN 1-85221-133-4 und Amino Acid and Peptide Syntheses, J. JONES, Oxford Science Publication (1992) ISBN 0-19-855668-3.SOLID PHASE SYNTHESIS: Solid phase synthesis is described in detail in Solid Phase Synthesis, E. ATHERTON and R.C. SHEPPARD (1989) IRL Press, ISBN 1-85221-133-4 and Amino Acid and Peptide Syntheses, J. JONES, Oxford Science Publication (1992) ISBN 0-19-855668-3.
TRÄGERMATERIALIEN: Verschiedenste Trägermaterialen sind in der Standardliteratur beschrieben. Besonders geeignet sind bei diesem Verfahren alle im wesentlichen planaren Träger, die ein einfaches Auftragen der reagiblen Bausteine ermöglicht. Zellulose eignet sich besonders gut. Hierbei haben sich Materialien von WHATMAN, Typ: Whatman Papier 540 (gehärtete Zellulose) als sehr brauchbar herausgestellt.CARRIER MATERIALS: Various carrier materials are in the Standard literature described. Are particularly suitable in this process all essentially planar carriers that are easy to apply to the reactive Blocks enabled. Cellulose is particularly suitable. Have here WHATMAN materials, type: Whatman paper 540 (hardened Cellulose) was found to be very useful.
AUFTRAGUNGSORTE: Um den Versuch sinnvoll zu gestalten, ist die ein- oder zweidimensionale oder auch gegebenenfalls dreidimensionale Festlegung von Stellen auf oder in dem Trägermaterial erforderlich, um zu vermeiden, daß die Bausteine an den entsprechenden Auftragungsorten sich unkontrolliert mit den Bausteinen anderer Auftragungsorte vermischen können.LOCATION: To make the experiment meaningful, the one or two-dimensional or possibly three-dimensional definition of Places on or in the carrier material required to avoid that the Building blocks at the corresponding application locations become uncontrolled with the Can mix blocks of other application locations.
BAUSTEIN-KOPPLUNGSSTELLEN: Nicht alle Träger sind geeignet, die gewünsch ten Bausteine koppeln zu können. Weiterhin dürfen die Bausteine nach dem zweiten Synthesezyklus nicht mehr an dem Trägermaterial binden können. Daher ist es sinnvoll, auf oder in dem Trägermaterial sogenannte Anker-Mole küle zu befestigen. Hierzu eignet bei Zellulose zum Beispiel β-Alanin.MODULE COUPLING POINTS: Not all carriers are suitable, the desired ones to be able to couple th building blocks. Furthermore, the building blocks after the second synthesis cycle can no longer bind to the support material. It is therefore useful to have so-called anchor moles on or in the carrier material to fix the cooler. In cellulose, for example, β-alanine is suitable for this.
Es werden Fmoc-geschützte Aminosäuren der Firma Novabiochem, Cambridge Research Biochemicals und der Firma BACHEM verwendet. Die Aminosäuren liegen teils schon aktiviert als PfP- oder Dhbt-Ester vor, teils werden sie in vitro mit TBTU oder DIC/NMI aktiviert. Die Aktivester der Aminosäuren werden als Lösung in NMP bei -20°C mit Ausnahme des Aktivesters von Arginin aufbe wahrt, der immer neu hergestellt werden muß.There are Fmoc-protected amino acids from Novabiochem, Cambridge Research Biochemicals and the company BACHEM used. The amino acids some are already activated as PfP or Dhbt esters, some are in vitro activated with TBTU or DIC / NMI. The active esters of the amino acids are called Solution in NMP at -20 ° C with the exception of the arginine active ester maintains that always has to be manufactured again.
Es wird gehärtete Zellulose (Whatman 540) verwendet.Hardened cellulose (Whatman 540) is used.
Das 125l-markierte TNFα hat eine spezifische Aktivität von etwa 650 Ci/mmol und wird von der Firma Amersham bezogen.The 125 l-labeled TNFα has a specific activity of about 650 Ci / mmol and is obtained from the Amersham company.
Die Zellulose-Membran wird chemisch modifiziert, um an der Baustein-Kopp lungsstelle die nachfolgende Peptidsynthese zu ermöglichen und das an schließende Selektionierungs-Verfahren zu erleichtern. Dabei wird zwischen dem Trägermaterial und der zu synthetisierenden Peptidsequenz ein Abstands halter (Spacer) eingefügt. Dieser Abstandshalter dient dazu, die freie Zu gänglichkeit der immobilisierten Peptide zu gewährleisten. In einem ersten Schritt wird die gesamte Membran mit einer β-Alanin-Lösung inkubiert, so daß sich über eine Veresterung mit den OH-Gruppen der Zellulose eine gleich mäßige Verteilung von β-Alanin ergibt. The cellulose membrane is chemically modified to link to the building block to enable the subsequent peptide synthesis and that to facilitate closing selection procedures. It is between a distance between the carrier material and the peptide sequence to be synthesized Holder (spacer) inserted. This spacer is used to free the To ensure the mobility of the immobilized peptides. In a first Step, the entire membrane is incubated with a β-alanine solution so that an esterification with the OH groups of cellulose is the same moderate distribution of β-alanine results.
Das Verfahren setzt sich aus den folgenden Schritten zusammen:The process consists of the following steps:
- - Aktivieren von 0,2 mol/l Fmoc-β-Alanin mit 0,24 mol/l DIC und 0,4 mol/l NMI (in DMF) und 3 Stunden Inkubieren mit der Zellulose- Membran,- Activation of 0.2 mol / l Fmoc-β-alanine with 0.24 mol / l DIC and 0.4 mol / l NMI (in DMF) and 3 hours incubation with the cellulose Membrane,
- - dreimal Waschen mit DMF,- washing three times with DMF,
- - Abspalten der Fmoc-Schutzgruppe des veresterten β-Alanins durch Inkubation mit 20% Piperidin in DMF für 20 Minuten,- Cleavage of the Fmoc protective group of the esterified β-alanine by incubation with 20% piperidine in DMF for 20 minutes,
- - fünfmal Waschen mit DMF,- washing five times with DMF,
- - zweimal Waschen mit Methanol und- Wash twice with methanol and
- - Trocknen.- Dry.
In einem zweiten Schritt wird ein zweites β-Alanin auf definierte Punkte der Membran aufgetropft, so daß dort ein zweites β-Alanin gekoppelt wird. Die Punkte werden vorher mit einem Bleistift auf der Rückseite der Membran mar kiert. Alle restlichen Aminofunktionen der Membran werden durch Acetylierung blockiert und Fmoc wird wieder mit Piperidin abgespalten. Die freien Amino gruppen werden nun durch Färben mit BPB sichtbar gemacht und erscheinen als blaue unterscheidbare Flecken.In a second step, a second β-alanine is added to defined points on the Dripped onto the membrane so that a second β-alanine is coupled there. The Points are marked beforehand with a pencil on the back of the membrane kiert. All remaining amino functions of the membrane are by acetylation blocked and Fmoc is split off again with piperidine. The free amino Groups are now made visible and appear by dyeing with BPB as blue distinguishable spots.
Dieses Verfahren hat folgende Schritte:This procedure has the following steps:
- - pro Fleck 0,5 µl Fmoc β-Alanin (0,3 mol/l), TBTU (0,3 mol/l 1 : 1 in NMP,- 0.5 µl Fmoc β-alanine (0.3 mol / l), TBTU (0.3 mol / l 1: 1 in NMP,
- - zweimal Inkubieren mit 2% Acetanhydrid in DMF für 3 Minuten,incubate twice with 2% acetic anhydride in DMF for 3 minutes,
- - einmal Inkubieren in 2% Acetanhydrid plus 1% Disopropylethyla min in DMF für 30 Minuten,- Incubate once in 2% acetic anhydride plus 1% disopropylethyla min in DMF for 30 minutes,
- - dreimal Waschen mit DMF,- washing three times with DMF,
- - Inkubieren in 20% Piperidin in DMF für 15 Minuten,Incubate in 20% piperidine in DMF for 15 minutes,
- - fünfmal Waschen mit DMF,- washing five times with DMF,
- - Färben mit 0,01% BPB in DMF für fünf Minuten und- Staining with 0.01% BPB in DMF for five minutes and
- - Trocknen- Dry
Um beim Koppeln mit dem Aminosäure-Gemisch einen statistischen Einbau al ler Aminosäuren zu erreichen, wird mindestens zweimal, üblicherweise dreimal im Verhältnis 0,8 zu 1 (Summe aller Aminosäuren im Gemisch zu Baustein- Kopplungsstellen des einzelnen Spots) gekoppelt. Daher muß zunächst die Anzahl freier Aminofunktionen pro "Spot" ermittelt werden. Dazu wird eine definierte Fläche der zweifach mit β-Alanin gekoppelten Membran ausgeschnitten und mit 0,05% BPB in DMF sättigend gefärbt. Nach dreimaligem Waschen mit Methanol und Trocknen des Membranstückes wird dieses mit 20% Piperidin in DMF wieder entfärbt und die farbige Lösung im Photometer bei 605 nm gemessen. Unter der Annahme, daß ein BPB-Molekül pro NH2-Gruppe gebunden wird und mit dem Extinktionskoeffitienten ε = 95.000 mol-1·|·1 cm-1 kann mit Hilfe des Lambert-Beerschen Gesetzes die Anzahl freier Aminofunktionen pro "Spot" ermittelt werden. Im allgemeinen ergibt sich ein Wert von etwa 60 nmol Aminofunktionen pro "Spot" (Reaktionspartner pro Baustein-Kopplungsstellen).In order to achieve a statistical incorporation of all amino acids when coupling with the amino acid mixture, coupling is carried out at least twice, usually three times in a ratio of 0.8 to 1 (sum of all amino acids in the mixture to building block coupling points of the individual spot). Therefore, the number of free amino functions per "spot" must first be determined. For this purpose, a defined area of the membrane coupled twice with β-alanine is cut out and saturated with 0.05% BPB in DMF. After washing three times with methanol and drying the membrane piece, it is decolorized again with 20% piperidine in DMF and the colored solution is measured in a photometer at 605 nm. Assuming that a BPB molecule is bound per NH 2 group and with the extinction coefficient ε = 95,000 mol -1 · | · 1 cm -1 , the number of free amino functions per “spot” can be determined using the Lambert-Beer law will. In general, there is a value of about 60 nmol amino functions per "spot" (reactants per module coupling sites).
An den Positionen 1, 2, 4 und 6 des zu synthetisierenden Hexapeptides (Syntheserichtung vom Karboxyl- zum Amino-Rest) wird ein äquimolares Ami nosäure-Gemisch aus allen Aminosäuren außer Tryptophan, Methionin und Cystein im Verhältnis 0,8 zu 1 eingesetzt (Summe aller Aminosäuren im Ge misch zu Baustein-Kopplungsstellen am jeweiligen "Spot"). Bei der oben ge nannten Funktionalität der Membran von etwa 60 nmol Baustein-Kopplungsstel len pro "Spot" ist die Konzentration der Aminosäurelösung 50 nmol/l. Um eine vollständige Acylierung zu gewährleisten, muß mindestens zweimal gekoppelt werden.At positions 1, 2, 4 and 6 of the hexapeptide to be synthesized (Direction of synthesis from carboxyl to amino radical) becomes an equimolar amino mixture of all amino acids except tryptophan, methionine and Cysteine used in a ratio of 0.8 to 1 (sum of all amino acids in Ge mix to block coupling points at the respective "spot"). In the above ge called functionality of the membrane of about 60 nmol building block coupling len per "spot" is the concentration of the amino acid solution 50 nmol / l. To one To ensure complete acylation must be coupled at least twice become.
An den Positionen 3 und 5 (Syntheserichtung wie zuvor) wird die zur Erstellung einer kombinatorischen Peptidbank (peptide library) jeweils notwendige defi nierte Aminosäure in einer Konzentration 0,3 mol/l mindestens zweimal nacheinander gekoppelt, um eine vollständige Acetylierung zu gewährleisten.At positions 3 and 5 (direction of synthesis as before) is used for creation a combinatorial peptide library (peptide library) necessary defi nated amino acid in a concentration of 0.3 mol / l at least twice sequentially coupled to ensure complete acetylation.
Zwischen den einzelnen Kopplungen wird die Fmoc-Schutzgruppe mit Piperidin abgespalten.Between the individual couplings the Fmoc protecting group with piperidine cleaved.
Das Verfahren umfaßt folgende Schritte:The process comprises the following steps:
- - Auftropfen von 1 µl Aminosäure oder Aminosäure-Gemisch auf jeden "Spot",- Drop 1 µl of amino acid or amino acid mixture on every "spot",
- - Reaktion über 15 Minuten,Reaction over 15 minutes,
- - Wiederholen: einmal bei definierten Aminosäuren und zweimal bei dem Gemisch,- Repeat: once for defined amino acids and twice with the mixture,
- - dreimal Waschen mit DMF, Inkubieren mit 20% Piperidin in DMF über 15 Minuten, - washing three times with DMF, Incubate with 20% piperidine in DMF for 15 minutes,
- - fünfmal Waschen mit DMF,- washing five times with DMF,
- - zweimal Waschen mit Methanol und- Wash twice with methanol and
- - Trocknen und- drying and
- - für den nächsten Baustein analog die nächsten Kopplungen durchführen.- for the next block Perform the next pairings in the same way.
Sind alle Kopplungen durchgeführt, wird nach Abspaltung der letzten Fmoc- Schutzgruppe der N-Terminus acetyliert, um die Peptide vor Proteaseabbau zu schützen. Danach werden die Seitenschutzgruppen abgespalten.If all couplings have been made, after splitting off the last Fmoc Protecting group of the N-terminus acetylated to protect the peptides from protease degradation protect. Then the side protection groups are split off.
Dabei liegen folgende Verfahrensschritte vor:The following process steps are available:
- - zweimal Inkubieren mit 2% Acetanhydrid in DMF für fünf Minuten,incubate twice with 2% acetic anhydride in DMF for five minutes,
- - dreimal Waschen mit DMF,- washing three times with DMF,
- - zweimal Waschen mit Methanol,- washing twice with methanol,
- - Trocknen,- Dry,
- - Inkubieren mit 50% TFA, 3% Triisobytylsilan, 2% Wasser, 1% Phenol in DCM für drei Stunden,- Incubate with 50% TFA, 3% triisobytylsilane, 2% water, 1% Phenol in DCM for three hours,
- - viermal Waschen mit DCM,- washing four times with DCM,
- - dreimal Waschen mit DMF,- washing three times with DMF,
- - zweimal Waschen mit Methanol und- Wash twice with methanol and
- - Trocknen.- Dry.
Vor einer Inkubation mit TNF werden die freien Bindungsstellen auf der Mem bran durch eine einstündige Inkubation mit 1% BSA, 0,05% Tween80 (Detergenz) in PBS bei Raumtemperatur blockiert.Before incubation with TNF, the free binding sites on the mem bran by 1 hour incubation with 1% BSA, 0.05% Tween80 (Detergent) blocked in PBS at room temperature.
Die Membran wird fünf Stunden bei Raumtemperatur mit 20 µCi TNFα in 40 ml 1% BSA, 0,05% Tween80 in PBS inkubiert. Nach fünfmaligem Waschen mit PBS wird die getrocknete Membran einem Röntgenfilm ausgesetzt, oder es wird eine beschichtete Platte eines Phosphoimagers belichtet. The membrane is five hours at room temperature with 20 uCi TNFα in 40 ml 1% BSA, 0.05% Tween80 incubated in PBS. After washing five times with PBS, the dried membrane is exposed to an X-ray film, or it becomes exposed a coated plate of a phosphoimager.
Aus dem ersten Synthese- und Selektionierungsverfahren wird unter anderem als gut bindende SequenzAmong other things, the first synthesis and selection process becomes as a well binding sequence
NH2-X1·X2·F3·X4·F5·X6-COOHNH 2 -X 1 · X 2 · F 3 · X 4 · F 5 · X 6 -COOH
ermittelt. Dabei steht X für eine der natürlichen, nach dem Zufallsprinzip ge koppelten Aminosäuren außer Cystein. F steht gemäß dem internationalem Code für Phenylalanin. Der Index gibt die Position in der Sequenzfolge des Hexapeptides an, wobei die Zählweise mit dem N-Terminus beginnt.determined. X stands for one of the natural, randomly ge coupled amino acids other than cysteine. F stands according to the international Code for phenylalanine. The index gives the position in the sequence of the Hexapeptides, where the counting begins with the N-terminus.
Beim zweiten Syntheseschritt wird die Position 4 der Sequenz mit einer definierten Aminosäure besetzt. Es ergeben sich dadurch 20 bezüglich der Position 4 unterschiedliche Ansätze. Das zuvor erwähnte Selektionierungsverfahren wird ebenfalls hier angewendet.In the second synthesis step, position 4 of the sequence is marked with a defined amino acid occupied. This results in 20 with respect to Position 4 different approaches. The aforementioned Selection procedure is also used here.
Es wird als bestbindende SequenzIt is called the best binding sequence
NH2-X1·X2·F3·R4·F5·X6-COOHNH 2 -X 1 · X 2 · F · 3 R 4 · F 5 · X 6 -COOH
gefunden.found.
Die dritte Synthese verläuft wie unter 3.2 beschrieben, jedoch wird in diesem Fall die Position 6 mit einer definierten Aminosäure besetzt.The third synthesis proceeds as described under 3.2, however in this case position 6 is occupied by a defined amino acid.
Es wird als bestbindende SequenzIt is called the best binding sequence
NH2-X1·X2·F3·R4·F5·R6-COOHNH 2 -X 1 · X 2 · F · 3 R 4 · F · 5 R 6 -COOH
gefunden. found.
BPB Bromphenolblau
BSA Rinderserumalbumin (bovine serum albumine)
DCM Dichlormethan
DIC Diisopropyicarbodiimid
Dhbt 3-Hydroxy-2,3-dihydro-4-oxo-bezotriazin
DMF Dimethylformamid
Fmoc 9-Fluorenylmethoxycarbonyl
NMI N-Methylimidazol
PBS Phosphatgepuffertes Salz (phosphate buffered saline)
PfP Pentafluorphenyl
TFA Trifluoressigsäure
TNFα Tumor-Nekrose-Faktor α
BPB bromophenol blue
BSA bovine serum albumin (bovine serum albumine)
DCM dichloromethane
DIC diisopropyicarbodiimide
Dhbt 3-hydroxy-2,3-dihydro-4-oxo-bezotriazine
DMF dimethylformamide
Fmoc 9-fluorenylmethoxycarbonyl
NMI N-methylimidazole
PBS phosphate buffered saline
PfP pentafluorophenyl
TFA trifluoroacetic acid
TNFα tumor necrosis factor α
SEQ.ID.NO: 1
Art der Sequenz: Aminosäure-Sequenz
Sequenzlänge: 6 Aminosäuren
Art des Moleküls: synthetisches PepetidSEQ.ID.NO: 1
Sequence type: amino acid sequence
Sequence length: 6 amino acids
Type of molecule: synthetic pepeptide
Xaa·Xaa·Phe·Xaa·Phe·XaaXaaXaaPheXaaPheXaa
SEQ.ID.NO: 2
Art der Sequenz: Aminosäure-Sequenz
Sequenzlänge: 6 Aminosäuren
Art des Moleküls: synthetisches PepetidSEQ.ID.NO: 2
Sequence type: amino acid sequence
Sequence length: 6 amino acids
Type of molecule: synthetic pepeptide
Xaa·Xaa·Phe·Arg·Phe·XaaXaaXaaPheArgPheXaa
SEQ.ID.NO: 3
Art der Sequenz: Aminosäure-Sequenz
Sequenzlänge: 6 Aminosäuren
Art des Moleküls: synthetisches PepetidSEQ.ID.NO: 3
Sequence type: amino acid sequence
Sequence length: 6 amino acids
Type of molecule: synthetic pepeptide
Xaa·Xaa·Phe·Arg·Phe·ArgXaaXaaPheArgPheArg
SEQ.ID.NO: 1
Sequence Type: Aminoacid Sequence
Sequence length: 6 Aminoacids
Molecule Type: Synthetically manufactured PepetideSEQ.ID.NO: 1
Sequence Type: Aminoacid Sequence
Sequence length: 6 aminoacids
Molecule Type: Synthetically manufactured pepetide
Xaa·Xaa·Phe·Xaa·Phe·XaaXaaXaaPheXaaPheXaa
SEQ.ID.NO: 2
Sequence Type: Aminoacid Sequence
Sequence length: 6 Aminoacids
Molecule Type: Synthetically manufactured PepetideSEQ.ID.NO: 2
Sequence Type: Aminoacid Sequence
Sequence length: 6 aminoacids
Molecule Type: Synthetically manufactured pepetide
Xaa·Xaa·Phe·Arg·Phe·XaaXaaXaaPheArgPheXaa
SEQ. ID. NO: 3
Sequence Type: Aminoacid Sequence
Sequence length: 6 Aminoacids
Molecule Type: Synthetically manufactured PepetideSEQ. ID. NO: 3
Sequence Type: Aminoacid Sequence
Sequence length: 6 aminoacids
Molecule Type: Synthetically manufactured pepetide
Xaa·Xaa·Phe·Arg·Phe·ArgXaaXaaPheArgPheArg
Claims (23)
die unterschiedliche Reaktionskinetiken bei der Synthese besitzen und die vor der Synthese reagible Bausteine sind,
mit Hilfe von einer Festphasen-Synthese,
wobei auf oder im Trägermaterial Auf tragungsorte mit Baustein-Kopplungsstellen vorgegeben sind,
wobei die Sequenz
wenigstens einen bestimmten Baustein an einer bestimmten Posi tion der Sequenz besitzt und
wenigstens einen variablen Baustein, der nach dem Zufallsprinzip aus einem Gemisch ausgewählt wird, an einer ebenfalls bestimm ten Position der Sequenz besitzt,
wobei das Verfahren aus folgenden Schritten besteht:
- (i) fortlaufendes Synthetisieren der Sequenz, je eine eigene Vorgehensweisen für die Synthese der bestimmten Bausteine und der variablen Bausteine vorweisend,
- (aa) wobei,
wenn ein bestimmter Baustein an einer bestimmten Position synthetisiert werden soll,
which have different reaction kinetics in the synthesis and which are reactive building blocks before the synthesis,
with the help of a solid phase synthesis,
where on or in the carrier material on locations with building block coupling points are specified,
being the sequence
has at least one certain building block at a certain position in the sequence and
has at least one variable building block, which is randomly selected from a mixture, at a likewise determined position in the sequence,
the process consists of the following steps:
- (i) continuous synthesis of the sequence, each with its own procedure for the synthesis of the specific building blocks and the variable building blocks,
- (aa) where,
if a certain building block is to be synthesized at a certain position,
dabei sind die bestimmten Bausteine im Überschuß gegenüber den Baustein-Kopplungsstellen, und
- (bb) wobei,
wenn ein variabler Baustein an einer bestimmten Position der Sequenz synthetisiert werden soll,
the certain modules are in excess compared to the module coupling points, and
- (bb) where,
if a variable building block is to be synthesized at a specific position in the sequence,
dabei sind die variablen Bausteine in ihrer Summe gegenüber den Baustein-Kopplungsstellen höchstens im 4-fachen Überschuß, und dabei werden nach der Kopplungsreaktion weitere Bausteine hinzugegeben,
- (ii) Selektion der gewünschten Sequenzen mit Hilfe von Bindungstests oder spezifischen Reaktionen, wobei die funktionell bestimmten Sequenzen gegebenenfalls durch Indikatoren dargestellt werden.
The sum of the variable building blocks is at most a fourfold excess compared to the building block coupling points, and further building blocks are added after the coupling reaction,
- (ii) Selection of the desired sequences with the aid of binding tests or specific reactions, the functionally determined sequences optionally being represented by indicators.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19934308410 DE4308410A1 (en) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | Process for the synthesis and selection of sequences composed of covalently linked building blocks |
| PCT/DE1994/000281 WO1994020521A1 (en) | 1993-03-12 | 1994-03-09 | Process for synthesizing and selecting sequences of covalently bound components |
| AU62815/94A AU6281594A (en) | 1993-03-12 | 1994-03-09 | Process for synthesizing and selecting sequences of covalently bound components |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DE19934308410 DE4308410A1 (en) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | Process for the synthesis and selection of sequences composed of covalently linked building blocks |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4308410A1 true DE4308410A1 (en) | 1994-09-15 |
Family
ID=6482981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19934308410 Withdrawn DE4308410A1 (en) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | Process for the synthesis and selection of sequences composed of covalently linked building blocks |
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4308410A1 (en) |
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| US7888412B2 (en) | 2004-03-26 | 2011-02-15 | Board Of Trustees Of The University Of Alabama | Polymer dissolution and blend formation in ionic liquids |
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