JP2010119382A - Method for fluorescently labeling protein - Google Patents
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Abstract
【課題】生体内分子を標識できる、タンパク質の蛍光標識方法の提供。
【解決手段】標識対象タンパク質と変異型βラクタマーゼとの融合タンパク質を得ること、および該融合タンパク質と下記式(I)で表わされる化合物とを接触させることにより、対象タンパク質を蛍光標識することを含む、タンパク質の蛍光標識方法。
前記式(I)中、Xは、蛍光性基であり、Yは、消光性基であり、L1は、Xのためのリンカーであり、L2は、Yのためのリンカーであり、R1は、H、低級アルキルカルボニルオキシで置換された低級アルキレン基または低級アルキル基である。
【選択図】なしPROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fluorescent labeling method for proteins capable of labeling in vivo molecules.
The method includes obtaining a fusion protein of a target protein to be labeled and a mutant β-lactamase, and contacting the target protein with a compound represented by the following formula (I) to fluorescently label the target protein: Protein fluorescent labeling method.
In the formula (I), X is a fluorescent group, Y is a quenching group, L 1 is a linker for X, L 2 is a linker for Y, R 1 is H, a lower alkylene group or a lower alkyl group substituted with lower alkylcarbonyloxy.
[Selection figure] None
Description
本発明は、タンパク質を蛍光標識する方法に関する。 The present invention relates to a method for fluorescently labeling proteins.
近年、生物が生きた状態において、生物内のタンパク質などの生体分子の機能を観察するバイオイメージングが注目されている。この生体分子機能の観察は、生体分子を蛍光で標識し、生物内におけるその生体分子の局在や動きを可視化することにより汎用的に行われている。生体分子を蛍光で標識する方法としては、遺伝子工学的手法を用いて、蛍光タンパク質を目的とする生体分子(タンパク質)の末端に共発現させる方法が一般的である。この蛍光タンパク質は、分子サイズが大きく、また、組織透過性の高い近赤外光蛍光の観測が困難であるなどの不都合がある。そのため、蛍光タンパク質より分子サイズが小さく、かつ、蛍光特性に優れた有機小分子に注目が集まっている。有機小分子を目的タンパク質にラベルする技術として、HaloTag(登録商標)(プロメガ株式会社)(例えば非特許文献1参照)およびSNAP−tag(登録商標)(例えば非特許文献2参照)を用いたラベル化キットが商品化されている。これらのラベル化法は、酵素反応を利用して目的とする生体分子を蛍光で標識する。そのため、有機小分子を目的とする生体分子にラベル化する際の特異性は非常に高いが、生体分子に結合していない有機小分子由来の蛍光が、バックグラウンドシグナルとして観測されてしまう。このバックグラウンドシグナルを小さくするため、目的とする生体分子を有機小分子で蛍光標識した後、洗浄して、未反応の有機小分子を除去する必要がある。しかしながら、細胞内や生体内に存在する生体分子を洗浄するのは、一般的に困難であり、洗浄できない場合も多い。従って、細胞内や生体内での生体分子の機能を観察するには、上述のラベル化法は汎用的とはいえない。また、有機小分子と目的とする生体分子とを結びつける特定配列のペプチドを用いて、生体分子を蛍光で標識する方法も開発されているが、この方法は、ペプチドと有機小分子との特異性が低いという問題がある。 In recent years, bioimaging for observing the functions of biomolecules such as proteins in living organisms in the state of living organisms has attracted attention. The observation of the biomolecule function is generally performed by labeling the biomolecule with fluorescence and visualizing the localization and movement of the biomolecule in the organism. As a method for labeling a biomolecule with fluorescence, a method in which a fluorescent protein is co-expressed at the end of a target biomolecule (protein) using a genetic engineering technique is generally used. This fluorescent protein has disadvantages such as large molecular size and difficulty in observation of near-infrared fluorescence with high tissue permeability. For this reason, attention has been focused on small organic molecules having a smaller molecular size than fluorescent proteins and excellent fluorescence characteristics. Labeling using HaloTag (registered trademark) (Promega Corporation) (see, for example, Non-Patent Document 1) and SNAP-tag (registered trademark) (for example, see Non-Patent Document 2) as a technique for labeling a small organic molecule to a target protein The kit has been commercialized. In these labeling methods, a target biomolecule is labeled with fluorescence using an enzyme reaction. Therefore, the specificity when labeling a small organic molecule to a target biomolecule is very high, but fluorescence derived from the small organic molecule that is not bound to the biomolecule is observed as a background signal. In order to reduce this background signal, it is necessary to remove the unreacted organic small molecules by fluorescently labeling the target biomolecules with organic small molecules and then washing them. However, it is generally difficult to clean biomolecules present in cells or in vivo, and in many cases cannot be cleaned. Therefore, the above-described labeling method is not versatile for observing the function of biomolecules in cells or in vivo. In addition, a method of labeling a biomolecule with fluorescence using a peptide having a specific sequence that links an organic small molecule with a target biomolecule has also been developed. There is a problem that is low.
そこで、本発明は、細胞内や生体内における生体分子(タンパク質)を蛍光で標識するために使用できる、タンパク質を蛍光標識する方法の提供を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for fluorescently labeling proteins, which can be used to label biomolecules (proteins) in cells or in vivo with fluorescence.
本発明は、タンパク質を蛍光標識する方法であって、標識対象タンパク質と変異型βラクタマーゼとの融合タンパク質を得ること、および前記融合タンパク質と下記式(I)で表わされる化合物またはその塩とを反応させることにより、前記対象タンパク質を蛍光標識することを含み、前記変異型βラクタマーゼは、前記式(I)で表わされる化合物のβ−ラクタム環を開環させ、その結果、前記式(I)で表わされる化合物のYを遊離させ、かつ、前記化合物のβラクタム環が開環した部分と共有結合可能なタンパク質である(以下、「第1の蛍光標識する方法」と呼ぶことがある)。 The present invention is a method of fluorescently labeling a protein, obtaining a fusion protein of a protein to be labeled and a mutant β-lactamase, and reacting the fusion protein with a compound represented by the following formula (I) or a salt thereof The mutated β-lactamase opens the β-lactam ring of the compound represented by the formula (I), and as a result, the formula (I) It is a protein that liberates Y of the represented compound and can be covalently bonded to the portion of the compound opened by the β-lactam ring (hereinafter sometimes referred to as “first fluorescent labeling method”).
前記式(I)中、Xは、蛍光性基であり、
Yは、消光性基であり、
L1は、Xのためのリンカーであり、
L2は、Yのためのリンカーであり、
R1は、H、低級アルキルカルボニルオキシで置換された低級アルキレン基または低級アルキル基である。
In the formula (I), X is a fluorescent group,
Y is a quenching group,
L 1 is a linker for X
L 2 is a linker for Y;
R 1 is H, a lower alkylene group or a lower alkyl group substituted with lower alkylcarbonyloxy.
本発明のタンパク質を蛍光標識する方法は、目的とするタンパク質を標識した場合にのみ、強い蛍光を示す。そのため、タンパク質を標識していない有機小分子を除去しなくとも、蛍光のバックグラウンドを最小限に抑えることができる。従って、精度の高い蛍光観察を行うことが可能である。また、未反応の有機小分子を除去する必要がないので、生体内での生体分子を観察する際に適する。 The method of fluorescently labeling the protein of the present invention exhibits strong fluorescence only when the target protein is labeled. Therefore, the fluorescence background can be minimized without removing organic small molecules that are not labeled with proteins. Therefore, it is possible to perform fluorescence observation with high accuracy. Further, since it is not necessary to remove unreacted organic small molecules, it is suitable for observing biomolecules in vivo.
βラクタマーゼのひとつ、TEM−1は、下記スキーム1に示すような反応を経て、ペニシリンなどのβラクタム系抗生物質を加水分解することが知られている。
One of the β-lactamases, TEM-1, is known to hydrolyze β-lactam antibiotics such as penicillin through a reaction as shown in
前記スキーム1に示すように、TEM−1は、その70位Serがラクタム環へ求核攻撃してアシル−酵素複合体を形成する。次いで、その複合体が加水分解され、βラクタム環の加水分解が生じる。加水分解においては、TEM−1の166位Gluにより促進されることが知られている。そして、この166位Gluを他のアミノ酸に変更した変異型βラクタマーゼは、アシル−酵素複合体の加水分解速度が大きく低下することが知られていた。例えば、166位GluをAsnに変更した変異型βラクタマーゼの場合、下記スキーム2に示すように、アシル−酵素中間体の加水分解が起こらない。そのため、このような変異型βラクタマーゼは、基質であるβラクタム環に不可逆的に結合する。
As shown in
本発明は、変異型βラクタマーゼとして例えば、この166位Gluを他のアミノ酸に変更した変異型βラクタマーゼと、式(I)で表わされる化合物(以下、「式(I)の化合物」と呼ぶ)またはその塩を用いることを特徴の一つとする。変異型βラクタマーゼとしては、天然型βラクタマーゼのアミノ酸の変異部位は限定されず、前記式(I)で表わされる化合物のβ−ラクタム環を開環させ、その結果、前記式(I)で表わされる化合物のYを遊離させ、かつ、前記化合物のβラクタム環が開環した部分と共有結合可能なタンパク質であればよい。なお、式(I)の化合物は、蛍光性基であるXと、消光性基であるYを、分子内構造に有する。そのため、式(I)の化合物は、蛍光性基を有するにもかかわらず、蛍光強度が極めて低い。 In the present invention, for example, a mutant β-lactamase obtained by changing the 166th Glu to another amino acid and a compound represented by the formula (I) (hereinafter referred to as “compound of the formula (I)”) Another feature is to use a salt thereof. As the mutant β-lactamase, the amino acid mutation site of the natural β-lactamase is not limited, and the β-lactam ring of the compound represented by the formula (I) is opened, and as a result, the mutant β-lactamase is represented by the formula (I). Any protein can be used as long as it releases Y of the compound and can be covalently bonded to the portion of the compound having the β-lactam ring opened. The compound of formula (I) has X as a fluorescent group and Y as a quenching group in the intramolecular structure. Therefore, the compound of formula (I) has a very low fluorescence intensity despite having a fluorescent group.
本発明の第1の蛍光標識する方法においては、例えばこの変異型βラクタマーゼと標識対象タンパク質とを融合させた融合タンパク質を、式(I)の化合物と反応させる。そうすると、融合タンパク質の変異型βラクタマーゼは式(I)の化合物のβラクタム環を求核攻撃し、βラクタム環を開環させる(例えば、スキーム3参照)。生じたアシル−酵素中間体におけるビニル基を通じて電子移動が生じ、その結果、式(I)の化合物からYを遊離させる。なお、生じたアシル−酵素中間体は加水分解を受けることができず、すなわち、変異型βラクタマーゼと式(I)の化合物の開環した部分は共有結合したままである。この変異型βラクタマーゼと式(I)の化合物の複合体は、消光剤であるYを含まないため、式(I)の化合物に含まれている蛍光性Xが蛍光を発する。そうすると、変異型βラクタマーゼを介して標識対象タンパク質と結合した式(I)の化合物は、強い蛍光を発し、変異型βラクタマーゼを介して標識対象タンパク質と結合していない式(I)の化合物は蛍光強度が極めて低い。すなわち、式(I)の化合物は標識対象タンパク質と結合していないときには蛍光を発しないので、バックグラウンドシグナルが低い。その結果、式(I)の化合物で標識対象タンパク質(生体分子)を標識した後、洗浄しなくとも、バックグラウンドシグナルに邪魔されることなく、正確に標識対象タンパク質を検出することが可能なのである。 In the first fluorescent labeling method of the present invention, for example, a fusion protein obtained by fusing this mutant β-lactamase and a protein to be labeled is reacted with a compound of the formula (I). Then, the mutant β-lactamase of the fusion protein nucleophilically attacks the β-lactam ring of the compound of formula (I) to open the β-lactam ring (see, for example, Scheme 3). Electron transfer occurs through the vinyl group in the resulting acyl-enzyme intermediate, thereby liberating Y from the compound of formula (I). It should be noted that the resulting acyl-enzyme intermediate cannot be hydrolyzed, ie, the mutated β-lactamase and the ring-opened portion of the compound of formula (I) remain covalently bonded. Since the complex of the mutant β-lactamase and the compound of the formula (I) does not contain Y as a quencher, the fluorescent X contained in the compound of the formula (I) emits fluorescence. Then, the compound of the formula (I) bound to the labeling target protein via the mutant β-lactamase emits strong fluorescence, and the compound of the formula (I) not bound to the labeling target protein via the mutant β-lactamase is The fluorescence intensity is extremely low. That is, since the compound of formula (I) does not emit fluorescence when not bound to the protein to be labeled, the background signal is low. As a result, the protein to be labeled (biomolecule) is labeled with the compound of formula (I) and can be accurately detected without being disturbed by the background signal without washing. .
変異型βラクタマーゼをコードするポリヌクレオチドとしては、例えば、配列表の配列番号5〜8のいずれかの塩基配列、配列表の配列番号5〜8のいずれかの塩基配列の1〜数個の塩基が欠失、置換、又は付加された塩基配列であって、前記融合タンパク質において前記式(I)の化合物またはその塩のβ−ラクタム環を開環させ、その結果、前記化合物のYを遊離させ、かつ、前記化合物のβラクタム環が開環した部分と共有結合可能なアミノ酸配列をコードする塩基配列、及び、配列表の配列番号5〜8のいずれかの塩基配列と70%以上の相同性を有する塩基配列であって、前記融合タンパク質において前記式(I)の化合物またはその塩のβ−ラクタム環を開環させ、その結果、前記化合物のYを遊離させ、かつ、前記化合物のβラクタム環が開環した部分と共有結合可能なアミノ酸配列をコードする塩基配列、からなる群から選択される塩基配列が挙げられる。例えば、配列番号5の塩基配列は、166位グルタミン酸をアスパラギンに変更した変異型TEM−1の塩基配列である(Adachiら、The Journal of Biochemistry, 1991, 266, 3186-3191参照)。 Examples of the polynucleotide encoding the mutant β-lactamase include, for example, any one of the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 5 to 8 in the sequence listing, 1 to several bases of any of the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 5 to 8 in the sequence listing Wherein the β-lactam ring of the compound of the formula (I) or a salt thereof is opened in the fusion protein, and as a result, Y of the compound is liberated. And a nucleotide sequence that encodes an amino acid sequence that can be covalently bonded to the portion of the compound having the β-lactam ring opened, and a nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOS: 5 to 8 in the sequence listing has a homology of 70% or more. Wherein the β-lactam ring of the compound of formula (I) or a salt thereof is opened in the fusion protein, so that Y of the compound is liberated, and the β-lactam of the compound is Examples thereof include a base sequence selected from the group consisting of a base sequence encoding an amino acid sequence that can be covalently bonded to a portion where a tom ring is opened. For example, the base sequence of SEQ ID NO: 5 is a base sequence of mutant TEM-1 in which glutamic acid at position 166 is changed to asparagine (see Adachi et al., The Journal of Biochemistry, 1991, 266, 3186-3191).
融合タンパク質を発現可能なプラスミド若しくはベクターを得るには、標識対象タンパク質をコードするポリヌクレオチド、変異型βラクタマーゼをコードするポリヌクレオチド等を用い、通常の方法に従い、そのようなプラスミド若しくはベクターを調製することができる。本発明において、ベクターは、ポリヌクレオチド、好ましくは、融合タンパク質をコードするポリヌクレオチドを細胞内に導入するためのポリヌクレオチドをいい、プラスミドを含むものをいう。なお、ベクターは、プラスミドベクターであってもよく、ウイルスベクターであってもよい。融合タンパク質を発現可能とする配列は、当業者であれば、導入する細胞の種類に応じて適宜選択しうる。プラスミド及びベクターは、融合タンパク質の発現を調節する配列(例えば、発現誘導プロモーターや制御配列)を含んでもよい。 In order to obtain a plasmid or vector capable of expressing a fusion protein, such a plasmid or vector is prepared according to a conventional method using a polynucleotide encoding a protein to be labeled, a polynucleotide encoding a mutant β-lactamase, or the like. be able to. In the present invention, a vector refers to a polynucleotide for introducing a polynucleotide, preferably a polynucleotide encoding a fusion protein, into a cell, and includes a plasmid. The vector may be a plasmid vector or a viral vector. Those skilled in the art can appropriately select a sequence capable of expressing the fusion protein according to the type of cell to be introduced. Plasmids and vectors may contain sequences that regulate the expression of the fusion protein (eg, expression-inducible promoters and control sequences).
細胞内で融合タンパク質を発現させるには、融合タンパク質をコードするポリヌクレオチドまたは、融合タンパク質を発現可能なプラスミド若しくはベクターを用いて、通常の方法に従って行うことができる。 Expression of the fusion protein in the cell can be performed according to a usual method using a polynucleotide encoding the fusion protein or a plasmid or vector capable of expressing the fusion protein.
発現した融合タンパク質を単離するには、通常の方法に従って行うことができる。 Isolation of the expressed fusion protein can be performed according to conventional methods.
標識対象タンパク質および変異型βラクタマーゼの融合タンパク質は、融合タンパク質をコードするポリヌクレオチドを得ること、融合タンパク質を発現可能なプラスミド若しくはベクターを得ること、細胞内で融合タンパク質を発現させること、又は、発現した融合タンパク質を単離することの1以上の工程を含む方法、または全ての工程を含む方法により得ることができる。すなわち、融合タンパク質を得ることは、該タンパク質を単離することのみならず、細胞内や生体内で発現させることを含む。 The fusion protein of the protein to be labeled and the mutant β-lactamase can be obtained by obtaining a polynucleotide encoding the fusion protein, obtaining a plasmid or vector capable of expressing the fusion protein, expressing the fusion protein in the cell, or expressing the fusion protein. Can be obtained by a method comprising one or more steps of isolating the fusion protein, or a method comprising all steps. That is, obtaining a fusion protein includes not only isolating the protein but also expressing it in cells or in vivo.
本発明の第1の蛍光標識する方法において用いられる式(I)の化合物は、前記のように、Xが、蛍光性基であり、Yが、消光性基であり、L1が、Xのためのリンカーであり、L2が、Yのためのリンカーであり、R1が、H、低級アルキルカルボニルオキシで置換された低級アルキレン基または低級アルキル基である。 As described above, the compound of the formula (I) used in the first fluorescent labeling method of the present invention is such that X is a fluorescent group, Y is a quenching group, and L 1 is X. L 2 is a linker for Y, and R 1 is H, a lower alkylene group or a lower alkyl group substituted with lower alkylcarbonyloxy.
本発明の化合物において、蛍光性基とは、可視光線、紫外線、X線等が照射され、そのエネルギーを吸収することにより電子が励起し、それが基底状態に戻る際に余分なエネルギーを電磁波として放出する性質を有する基を意味する。具体的には、蛍光性基とは、クマリン色素、キサンテン色素、シアニン色素、アクリジン、イソインドール、ダンシル色素、アミノフタル酸ヒドラジド、アミノフタルイミド、アミノナフタルイミド、アミノベンゾフラン、アミノキノリン、ジシアノヒドロキノン等から誘導される基あるいは発光性希土類錯体が挙げられ、クマリン色素、キサンテン色素から誘導される基および発光性希土類錯体が好ましい。 In the compound of the present invention, the fluorescent group is irradiated with visible light, ultraviolet light, X-rays, etc., and when the energy is absorbed, electrons are excited, and extra energy is converted into electromagnetic waves when it returns to the ground state. It means a group having a releasing property. Specifically, the fluorescent group is derived from a coumarin dye, xanthene dye, cyanine dye, acridine, isoindole, dansyl dye, aminophthalic acid hydrazide, aminophthalimide, aminonaphthalimide, aminobenzofuran, aminoquinoline, dicyanohydroquinone, etc. Or a group derived from a coumarin dye or xanthene dye and a light-emitting rare earth complex are preferred.
前記発光性希土類錯体としては、例えば、以下の式(ii)および(xi)〜式(xxviii)で表わされる基と、希土類イオンとの錯体が挙げられる。前記希土類イオンとしては、Tb3+、Eu3+、Dy3+、Sm3+などが挙げられる。 Examples of the light-emitting rare earth complex include complexes of groups represented by the following formulas (ii) and (xi) to formula (xxviii) with rare earth ions. Examples of the rare earth ions include Tb 3+ , Eu 3+ , Dy 3+ and Sm 3+ .
式(I)の化合物において、蛍光性を低下させる消光性基とは、蛍光共鳴エネルギー移動(FRET)、光誘起電子移動、常磁性の項間交差の増強、デクスター交換カップリングおよび暗色複合体の形成などの励起子カップリングを含むメカニズムにより、蛍光性基の蛍光を消す基である。具体的には、消光性基とは、 In the compounds of formula (I), quenching groups that reduce fluorescence are fluorescence resonance energy transfer (FRET), photoinduced electron transfer, enhanced paramagnetic intersystem crossing, Dexter exchange coupling and dark complex It is a group that extinguishes fluorescence of a fluorescent group by a mechanism including exciton coupling such as formation. Specifically, the quenching group is
ジメチルアミノアゾベンゼン、テトラメチルローダミン、QSYクエンチャー色素(Invitrogen社製)等が挙げられ、ジメチルアミノアゾベンゼンが好ましい。 Examples thereof include dimethylaminoazobenzene, tetramethylrhodamine, QSY quencher dye (manufactured by Invitrogen), and dimethylaminoazobenzene is preferred.
本発明の化合物において、XのためのリンカーL1とは、式(I)の化合物もしくは式(III)の化合物のセファロスポリン骨格とXとを結びつけるための基または式(II)の化合物のペニシリン骨格とXとを結び付けるための基である。具体的には、L1は、−(CH2)n1CONR2(CH2)n2−、−(CH2)n1NR2CO(CH2)n2−、−(CH2)n1NR3CONR2(CH2)n2−、−(CH2)n1NR3CSNR2(CH2)n2−、−(CH2)n1CONR3(CH2)n3CONR2(CH2)n2−,−(CH2)n1CONR3(CH2)n3(CHR4)n4CONR2(CH2)n2−、−(CH2)n1−、−(CH2)n1S(CH2)n2−、−(CH2)n1O(CH2)n2−、−(CH2)n1NR2(CH2)n2−、−(CH2)n1CO2(CH2)n2−等が挙げられ、−(CH2)n1CONR3(CH2)n3CONR2(CH2)n2−が好ましい。前記式中、n1、n2、n3、n4はそれぞれ、0または1〜5の整数であり、R2、R3およびR4は、それぞれ、水素原子、低級アルキル基またはフェニル基である。このXのためのリンカーとは、本発明のタンパク質を蛍光標識する方法における条件下で、切断されないリンカーであれば、その構造は限定されない。
In the compound of the present invention, the linker L 1 for X is a group for connecting the cephalosporin skeleton of the compound of the formula (I) or the compound of the formula (III) and X or the compound of the formula (II). This is a group for linking the penicillin skeleton and X. Specifically, L 1 is, - (CH 2) n1 CONR 2 (CH 2) n2 -, - (CH 2)
式(I)の化合物において、YのためのリンカーL2とは、式(I)の化合物のセファロスポリン骨格とYとを結びつけるための基である。さらに、Yのためのリンカーとは、式(I)の化合物のβラクタム環が、変異型βラクタマーゼにより開環され、生じたアシル−酵素中間体におけるビニル基を通じて電子移動が生じ、その結果、Yを遊離させるようなリンカーが好ましい。具体的には、L2は、−CH2O(CH2)n1−、−CH2S(CH2)n1−、−CH2NR2(CH2)n1−、−CH2N+R2 2(CH2)n1−、−CH2OCONR2(CH2)n1−、−CH2OCO(CH2)n1−、−CH2CSNR2(CH2)n1−、−CH2SCSO(CH2)n1−、−CH=CH−、
In the compound of formula (I), the linker L 2 for Y is a group for connecting Y to the cephalosporin skeleton of the compound of formula (I). Furthermore, the linker for Y is the β-lactam ring of the compound of formula (I) opened by the mutant β-lactamase, resulting in electron transfer through the vinyl group in the resulting acyl-enzyme intermediate, A linker that liberates Y is preferred. Specifically, L 2 is, -CH 2 O (CH 2) n1 -, - CH 2 S (CH 2) n1 -, -
等が挙げられ、 Etc.
が好ましい。前記式中、n1、n2はそれぞれ、0または1〜5の整数であり、R2は、水素原子または低級アルキル基である。 Is preferred. In the formula, n1, n2 are each an integer of 0 or 1 to 5, R 2 is a hydrogen atom or a lower alkyl group.
本発明の化合物において、セファロスポリン骨格、ペニシリン骨格、X、Y、L1およびL2は、1か所以上の不斉中心を有することもあり、それゆえ、式(I)の化合物、式(II)の化合物、式(III)の化合物はラセミ体または純粋な立体異性体として存在してもよい。さらに、X、Y、L1および/またはL2にアルケニル基を含有する場合、シス又はトランス異性体として存在しうる。いずれの場合にも、本発明はそれらの混合物及び各異性体を共に包含するものである。 In the compounds of the present invention, the cephalosporin skeleton, penicillin skeleton, X, Y, L 1 and L 2 may have one or more asymmetric centers, and therefore the compounds of formula (I) Compounds of formula (II), compounds of formula (III) may exist as racemates or pure stereoisomers. Further, when an alkenyl group is contained in X, Y, L 1 and / or L 2 , it can exist as a cis or trans isomer. In any case, the present invention includes both mixtures and isomers.
ただし、式(I)の化合物において、セファロスポリン骨格は、変異型βラクタマーゼに対して特異性が高まるため、下式に示す立体を有するのが好ましい。 However, in the compound of the formula (I), the cephalosporin skeleton preferably has a steric form represented by the following formula because the specificity to the mutant β-lactamase increases.
前記式中、L1、L2およびR1は、式(I)の化合物において定義したとおりである。 In the above formula, L 1 , L 2 and R 1 are as defined in the compound of formula (I).
本発明の化合物において、低級アルキル基とは、炭素数1〜6のものが挙げられる。具体的には、低級アルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル基、i−ペンチル基、sec−ペンチル基、t−ペンチル基、2−メチルブチル基、n−ヘキシル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基、1−エチルブチル基、2−エチルブチル基、1,1−ジメチルブチル基、2,2−ジメチルブチル基、3,3−ジメチルブチル基、および1−エチル−1−メチルプロピル基などの直鎖状または分岐状のアルキル基を挙げることができ、好適には炭素数1〜3のものが挙げられる。 In the compound of the present invention, examples of the lower alkyl group include those having 1 to 6 carbon atoms. Specifically, as the lower alkyl group, methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group, n-pentyl Group, i-pentyl group, sec-pentyl group, t-pentyl group, 2-methylbutyl group, n-hexyl group, 1-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl group, 4-methylpentyl group 1-ethylbutyl group, 2-ethylbutyl group, 1,1-dimethylbutyl group, 2,2-dimethylbutyl group, 3,3-dimethylbutyl group, and 1-ethyl-1-methylpropyl group Or a branched alkyl group can be mentioned, A C1-C3 thing is mentioned suitably.
本発明の化合物において、低級アルキレン基とは、炭素数1〜6のものが挙げられる。具体的には、低級アルキル基としては、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基などの直鎖状または分岐状のアルキル基を挙げることができ、好適には炭素数1〜3のものが挙げられる。 In the compounds of the present invention, examples of the lower alkylene group include those having 1 to 6 carbon atoms. Specifically, examples of the lower alkyl group include linear or branched alkyl groups such as a methylene group, an ethylene group, a propylene group, a butylene group, a pentylene group, and a hexylene group. 1-3 are mentioned.
本発明の化合物において、低級アルキルカルボニルオキシで置換された低級アルキレン基とは、例えば、t−ブトキシメチル、アセトキシメチル等が挙げられ、中でもアセトキシメチルが好ましい。 In the compound of the present invention, examples of the lower alkylene group substituted with lower alkylcarbonyloxy include t-butoxymethyl, acetoxymethyl and the like, and among them, acetoxymethyl is preferable.
本発明において、式(I)の化合物の塩、式(II)の化合物の塩および式(III)の化合物の塩は、酸または塩基との塩であってもよい。そのような塩としては、例えばナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属塩、カルシウム、マグネシウムなどのアルカリ土類金属塩、アンモニウム塩などの無機塩基との塩、及びトリエチルアミン、ピリジン、ピコリン、エタノールアミン、トリエタノールアミン、ジシクロヘキシルアミン、N,N’−ジベンジルエチレンアミンなどの有機アミン塩、及び塩酸、臭化水素酸、硫酸、リン酸などの無機酸塩、及びギ酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、マレイン酸、酒石酸などの有機カルボン酸塩、及びメタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸などのスルホン酸付加塩、及びアルギニン、アスパラギン酸、グルタミン酸などの塩基性又は酸性アミノ酸といった塩基との塩又は酸付加塩が挙げられる。 In the present invention, the salt of the compound of formula (I), the salt of the compound of formula (II) and the salt of the compound of formula (III) may be a salt with an acid or a base. Examples of such salts include alkali metal salts such as sodium and potassium, alkaline earth metal salts such as calcium and magnesium, salts with inorganic bases such as ammonium salts, and triethylamine, pyridine, picoline, ethanolamine, and triethanol. Organic amine salts such as amine, dicyclohexylamine, N, N′-dibenzylethyleneamine, and inorganic acid salts such as hydrochloric acid, hydrobromic acid, sulfuric acid, phosphoric acid, and formic acid, acetic acid, trifluoroacetic acid, maleic acid, Salts or acids with organic carboxylates such as tartaric acid, and sulfonic acid addition salts such as methanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, and basic or acidic amino acids such as arginine, aspartic acid and glutamic acid Addition salts are mentioned.
本発明において、式(I)の化合物、式(II)の化合物および式(III)の化合物は、溶媒和物の形をとることもありうるが、これも本発明の範囲に含まれる。溶媒和物としては、好ましくは、水和物及びエタノール和物が挙げられる。 In the present invention, the compound of formula (I), the compound of formula (II) and the compound of formula (III) may take the form of solvates, which are also included in the scope of the present invention. Preferred solvates include hydrates and ethanol solvates.
本発明の蛍光標識する方法において用いられる式(I)の化合物、式(II)の化合物および式(III)の化合物は、従来技術における公知文献を参考に自家製造してもよいし、市販で入手してもよい。 The compound of formula (I), the compound of formula (II) and the compound of formula (III) used in the fluorescent labeling method of the present invention may be made in-house with reference to known literatures in the prior art or commercially available. You may obtain it.
本発明の蛍光標識する方法において用いられる、標識対象タンパク質と変異型βラクタマーゼとの融合タンパク質を得ることは、例えば、融合タンパク質をコードするポリヌクレオチドを得ること、融合タンパク質を発現可能なプラスミド若しくはベクターを得ること、細胞内で融合タンパク質を発現させること、又は、発現した融合タンパク質を単離することを含んでもよい。融合タンパク質をコードするポリヌクレオチドは、標識対象タンパク質をコードするポリヌクレオチド、変異型βラクタマーゼをコードするポリヌクレオチド等を用い、通常の方法に従い、融合タンパク質を発現可能なプラスミド若しくはベクターを調製することができる。 Obtaining a fusion protein of a protein to be labeled and a mutant β-lactamase used in the fluorescent labeling method of the present invention includes, for example, obtaining a polynucleotide encoding the fusion protein, and a plasmid or vector capable of expressing the fusion protein. Obtaining expression of the fusion protein in the cell, or isolating the expressed fusion protein. The polynucleotide encoding the fusion protein may be a polynucleotide encoding the protein to be labeled, a polynucleotide encoding the mutant β-lactamase, etc., and a plasmid or vector capable of expressing the fusion protein may be prepared according to a conventional method. it can.
本発明の第1の蛍光標識する方法において、前記融合タンパク質と、式(I)の化合物とを反応させる工程は、融合タンパク質を発現する細胞内や生体内で行ってもよく、単離した融合タンパク質を用いてin vitroで行ってもよい。標識をin vitroで行う場合、例えば、緩衝液中(pH6.8〜7.4)で20〜37℃の温度で行ってもよい。 In the first fluorescent labeling method of the present invention, the step of reacting the fusion protein with the compound of formula (I) may be carried out in a cell or in a living body expressing the fusion protein. You may carry out in vitro using protein. When labeling is performed in vitro, for example, it may be performed in a buffer solution (pH 6.8 to 7.4) at a temperature of 20 to 37 ° C.
本発明のタンパク質を蛍光標識する方法(第1の蛍光標識する方法)において、融合タンパク質における変異型βラクタマーゼのアミノ酸配列は、
(i)配列表の配列番号1〜4のいずれかのアミノ酸配列、
(ii)配列表の配列番号1〜4のいずれかのアミノ酸配列の1〜数個のアミノ酸が欠失、置換、又は付加されたアミノ酸配列であって、前記融合タンパク質において上記式(I)で表わされる記化合物のβ−ラクタム環を開環させ、その結果、前記化合物のYを遊離させ、かつ、前記化合物のβラクタム環が開環した部分と共有結合可能なアミノ酸配列、及び、
(iii)配列表の配列番号1〜4のいずれかのアミノ酸配列と70%以上の相同性を有するアミノ酸配列であって、前記融合タンパク質において上記式(I)で表わされる化合物のβ−ラクタム環を開環させ、その結果、前記化合物のYを遊離させ、かつ、前記化合物のβラクタム環が開環した部分と共有結合可能なアミノ酸配列、からなる群から選択されるアミノ酸配列であるのが好ましい。
In the method of fluorescently labeling the protein of the present invention (first fluorescent labeling method), the amino acid sequence of the mutant β-lactamase in the fusion protein is:
(I) the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 1 to 4 in the sequence listing,
(Ii) an amino acid sequence in which one to several amino acids of the amino acid sequences of SEQ ID NOs: 1 to 4 in the sequence listing are deleted, substituted, or added, and in the fusion protein, An amino acid sequence capable of opening the β-lactam ring of the compound represented, thereby liberating Y of the compound and covalently binding to the moiety of the β-lactam ring of the compound, and
(Iii) an amino acid sequence having 70% or more homology with any one of SEQ ID NOs: 1 to 4 in the Sequence Listing, wherein the β-lactam ring of the compound represented by the above formula (I) in the fusion protein Is an amino acid sequence selected from the group consisting of an amino acid sequence that liberates Y of the compound and as a result is capable of covalently binding to a portion where the β-lactam ring of the compound is opened. preferable.
本発明は、また、前記式(I)で表わされる化合物またはその塩を含む本発明の第1の蛍光標識する方法に用いるための組成物である。 The present invention is also a composition for use in the first fluorescent labeling method of the present invention comprising the compound represented by the formula (I) or a salt thereof.
前記式(I)中、Xは、蛍光性基であり、
Yは、消光性基であり、
L1は、Xのためのリンカーであり、
L2は、Yのためのリンカーであり、
R1は、H、低級アルキルカルボニルオキシで置換された低級アルキレン基または低級アルキル基である。
In the formula (I), X is a fluorescent group,
Y is a quenching group,
L 1 is a linker for X
L 2 is a linker for Y;
R 1 is H, a lower alkylene group or a lower alkyl group substituted with lower alkylcarbonyloxy.
本発明は、また、本発明の第1の蛍光標識する方法に用いるためのプラスミドまたはベクターであって、
前記プラスミドまたはベクターは、標識対象タンパク質と変異型βラクタマーゼとの融合タンパク質をコードするポリヌクレオチドをクローニングするため又は前記融合タンパク質を発現させるためのプラスミド又はベクターであり、
前記プラスミド又はベクターは、
配列表の配列番号5〜8のいずれかの塩基配列
配列表の配列番号5〜8のいずれかの塩基配列の1〜数個の塩基が欠失、置換、又は付加された塩基配列であって、前記融合タンパク質において前記式(I)で表わされる化合物またはその塩のβ−ラクタム環を開環させ、その結果、前記化合物のYを遊離させ、かつ、前記化合物またはその塩のβラクタム環が開環した部分と共有結合可能なアミノ酸配列をコードする塩基配列、及び、
配列表の配列番号5〜8のいずれかの塩基配列と70%以上の相同性を有する塩基配列であって、前記融合タンパク質において前記式(I)で表わされる化合物またはその塩のβ−ラクタム環を開環させ、その結果、前記化合物のYを遊離させ、かつ、前記化合物またはその塩のβラクタム環が開環した部分と共有結合可能なアミノ酸配列をコードする塩基配列、からなる群から選択される塩基配列を含む。
The present invention also provides a plasmid or vector for use in the first fluorescent labeling method of the present invention,
The plasmid or vector is a plasmid or vector for cloning a polynucleotide encoding a fusion protein of a protein to be labeled and a mutant β-lactamase or for expressing the fusion protein,
The plasmid or vector is
A nucleotide sequence in which one to several bases of the nucleotide sequence of any one of SEQ ID Nos. 5 to 8 in the sequence listing are deleted, substituted, or added. Opening the β-lactam ring of the compound represented by the formula (I) or a salt thereof in the fusion protein, thereby liberating Y of the compound, and the β-lactam ring of the compound or a salt thereof A base sequence encoding an amino acid sequence that can be covalently bonded to the opened ring; and
A base sequence having 70% or more homology with any one of SEQ ID NOs: 5 to 8 in the Sequence Listing, wherein the compound represented by the formula (I) or a salt thereof in the fusion protein is a β-lactam ring Selected from the group consisting of: a base sequence encoding an amino acid sequence capable of liberating Y of the compound and, as a result, liberating Y of the compound and capable of covalently binding to a portion where the β-lactam ring of the compound or a salt thereof is opened The base sequence to be included.
また、本発明は、前記式(I)で表わされる化合物またはその塩を含む本発明の方法に用いるための組成物と、本発明の方法に用いるためのプラスミドまたはベクターとを含むタンパク質の蛍光標識方法用キットである。 The present invention also provides a fluorescent label for a protein comprising a composition for use in the method of the present invention comprising the compound represented by the formula (I) or a salt thereof, and a plasmid or vector for use in the method of the present invention. Method kit.
本発明のタンパク質の蛍光標識方法用キットは、さらに、前記プラスミド又はベクターを導入するための宿主細胞、キットの取り扱い説明書を含むのが好ましい。 The kit for fluorescent labeling method of a protein of the present invention preferably further includes a host cell for introducing the plasmid or vector and an instruction manual for the kit.
本発明の第1の蛍光標識する方法において、前記式(I)中、Xが発光性希土類錯体である場合、蛍光標識された対象タンパク質を時間分解蛍光測定方法により検出するのが好ましい。このような式(I)の化合物は、Xが発光性希土類錯体であるため、発光する蛍光が長寿命である。そうすると、生体内で自家蛍光として観測される寿命が短い蛍光(リボフラビンやNADHなど内在性蛍光物質に由来する蛍光)を排除し、対象タンパク質を高いS/N比で高感度に検出することができる。 In the first fluorescent labeling method of the present invention, when X in the formula (I) is a luminescent rare earth complex, it is preferable to detect the fluorescently labeled target protein by a time-resolved fluorescence measurement method. In such a compound of formula (I), since X is a luminescent rare earth complex, the emitted fluorescence has a long lifetime. Then, fluorescence with a short lifetime (fluorescence derived from endogenous fluorescent substances such as riboflavin and NADH) observed as autofluorescence in a living body can be eliminated, and the target protein can be detected with high sensitivity at a high S / N ratio. .
本発明の第1の蛍光標識する方法、組成物、およびキットにおいて、Xがクマリンから誘導される下記式(i)に示す基: In the first fluorescent labeling method, composition and kit of the present invention, a group represented by the following formula (i) wherein X is derived from coumarin:
であり、Yが And Y is
であり、L1が−(CH2)n1CONR3(CH2)n3CONR2(CH2)n2−であり、L2が、 L 1 is — (CH 2 ) n1 CONR 3 (CH 2 ) n3 CONR 2 (CH 2 ) n2 —, and L 2 is
または−CH=CH−である式(I)の化合物が好ましく、
以下の式で表わされる化合物CCDがさらに好ましい。
Or a compound of formula (I) wherein -CH = CH- is preferred,
A compound CCD represented by the following formula is more preferred.
また、本発明は、一般式(I’)で表わされる化合物(以下、「式(I’)の化合物」と呼ぶ)またはその塩である。 The present invention also relates to a compound represented by the general formula (I ′) (hereinafter referred to as “compound of formula (I ′)”) or a salt thereof.
前記式(I)中、Xは、蛍光性基、好ましくはクマリン色素、キサンテン色素から誘導される基であり、
Yは、消光性基、好ましくはジメチルアミノアゾベンゼンであり、
L1は、Xのためのリンカー、好ましくは−(CH2)n1CONR3(CH2)n3CONR2(CH2)n2−であり、
L2’は、
In the formula (I), X is a group derived from a fluorescent group, preferably a coumarin dye or a xanthene dye,
Y is a quenching group, preferably dimethylaminoazobenzene,
L 1 is a linker for X, preferably — (CH 2 ) n1 CONR 3 (CH 2 ) n3 CONR 2 (CH 2 ) n2 —
L 2 '
(前記式中、n1、n2はそれぞれ、0または1〜5の整数であり、
R2は、水素原子または低級アルキル基である)
または−CH=CH−
で表わされる、Yのためのリンカー、好ましくは
(In the above formula, n1 and n2 are each 0 or an integer of 1 to 5,
R 2 is a hydrogen atom or a lower alkyl group)
Or -CH = CH-
A linker for Y, preferably represented by
であり、
R1は、Hまたは低級アルキル基である。
And
R 1 is H or a lower alkyl group.
式(I’)の化合物は、下記式で表わされる保護基で保護されたセファロスポリン誘導体を出発原料とし、従来技術における公知文献および化合物CCDの製造方法を参考にすることにより、製造することができる。 The compound of the formula (I ′) is produced by using a cephalosporin derivative protected with a protecting group represented by the following formula as a starting material and referring to known literature in the prior art and a method for producing a compound CCD. Can do.
前記式中、ProおよびPro’は、それぞれ、保護基を意味し、Halは、ハロゲン原子を意味する。 In the above formula, Pro and Pro 'each represent a protecting group, and Hal represents a halogen atom.
また、本発明は、タンパク質を蛍光標識する方法であって、
標識対象タンパク質と変異型βラクタマーゼとの融合タンパク質を得ること、および前記融合タンパク質と下記式(II)で表わされる化合物もしくは下記式(III)で表わされる化合物またはその塩とを反応させることにより、前記対象タンパク質を蛍光標識することを含み、前記変異型βラクタマーゼは、前記式(II)で表わされる化合物もしくは下記式(III)で表わされる化合物またはその塩のβ−ラクタム環を開環させ、かつ、前記化合物またはその塩のβラクタム環が開環した部分と共有結合可能なタンパク質である、タンパク質の蛍光標識方法である(以下、「第2の蛍光標識する方法」と呼ぶことがある)。
The present invention also provides a method for fluorescently labeling a protein,
By obtaining a fusion protein of a protein to be labeled and a mutant β-lactamase, and reacting the fusion protein with a compound represented by the following formula (II) or a compound represented by the following formula (III) or a salt thereof, Including fluorescently labeling the target protein, wherein the mutant β-lactamase opens the β-lactam ring of the compound represented by the formula (II), the compound represented by the following formula (III), or a salt thereof, In addition, it is a protein fluorescent labeling method that is a protein that can be covalently bonded to a portion of the compound or a salt thereof opened by a β-lactam ring (hereinafter, sometimes referred to as “second fluorescent labeling method”). .
前記式(II)および式(III)中、
Xは、蛍光性基であり、
L1は、Xのためのリンカーであり、
R1は、H、低級アルキルカルボニルオキシで置換された低級アルキレン基または低級アルキル基であり、
R4は、Hまたは低級アルキルである。
In the formula (II) and formula (III),
X is a fluorescent group,
L 1 is a linker for X
R 1 is H, a lower alkylene group or a lower alkyl group substituted with lower alkylcarbonyloxy,
R 4 is H or lower alkyl.
前記のように、前記融合タンパク質と下記式(II)の化合物もしくは下記式(III)の化合物またはその塩とを反応させると、融合タンパク質の変異型β−ラクタマーゼは、式(II)の化合物または式(III)の化合物のβラクタム環を求核攻撃し、βラクタム環を開環させる。開環後、βラクタム間と式(II)の化合物または式(III)の化合物との付加体は加水分解されないため、変異型β−ラクタマーゼは式(II)の化合物または式(III)の化合物で蛍光標識されることになる。この方法によれば、変異型β−ラクタマーゼを選択的に蛍光標識できるという利点がある。β−ラクタマーゼは細菌酵素であり、哺乳類動物細胞中には存在しない。そのため、この方法によれば、哺乳類動物細胞中の内在性タンパク質をラベル化する恐れは無いという利点がある。 As described above, when the fusion protein is reacted with a compound of the following formula (II) or a compound of the following formula (III) or a salt thereof, the mutant β-lactamase of the fusion protein becomes a compound of the formula (II) or Nucleophilic attack on the β-lactam ring of the compound of formula (III) opens the β-lactam ring. Since the adduct between β-lactam and the compound of formula (II) or the compound of formula (III) is not hydrolyzed after ring opening, the mutant β-lactamase is a compound of formula (II) or a compound of formula (III) Will be fluorescently labeled. This method has the advantage that the mutant β-lactamase can be selectively fluorescently labeled. β-lactamase is a bacterial enzyme and is not present in mammalian cells. Therefore, this method has the advantage that there is no fear of labeling endogenous proteins in mammalian cells.
前記第2の蛍光標識する方法において用いられる式(II)の化合物および式(III)の化合物は、前記のようにXが、蛍光性基であり、L1が、Xのためのリンカーであり、R1が、H、低級アルキルカルボニルオキシで置換された低級アルキレン基または低級アルキル基であり、R4が、Hまたは低級アルキルである。前記蛍光性基、Xのためのリンカー、低級アルキルカルボニルオキシで置換された低級アルキレン基および低級アルキル基については、式(I)の化合物について前記したとおりである。 In the compound of the formula (II) and the compound of the formula (III) used in the second fluorescent labeling method, X is a fluorescent group and L 1 is a linker for X as described above. , R 1 is H, a lower alkylene group or a lower alkyl group substituted with lower alkylcarbonyloxy, and R 4 is H or a lower alkyl. The fluorescent group, the linker for X, the lower alkylene group substituted with lower alkylcarbonyloxy, and the lower alkyl group are as described above for the compound of formula (I).
本発明の第2の蛍光標識する方法において用いられる、標識対象タンパク質と変異型βラクタマーゼとの融合タンパク質を得ることは、例えば、融合タンパク質をコードするポリヌクレオチドを得ること、融合タンパク質を発現可能なプラスミド若しくはベクターを得ること、細胞内で融合タンパク質を発現させること、又は、発現した融合タンパク質を単離することを含んでもよい。融合タンパク質をコードするポリヌクレオチドは、標識対象タンパク質をコードするポリヌクレオチド、変異型βラクタマーゼをコードするポリヌクレオチド等を用い、通常の方法に従い、融合タンパク質を発現可能なプラスミド若しくはベクターを調製することができる。 Obtaining a fusion protein of a protein to be labeled and a mutant β-lactamase used in the second fluorescent labeling method of the present invention includes, for example, obtaining a polynucleotide encoding the fusion protein and capable of expressing the fusion protein. It may include obtaining a plasmid or vector, expressing the fusion protein in a cell, or isolating the expressed fusion protein. The polynucleotide encoding the fusion protein may be a polynucleotide encoding the protein to be labeled, a polynucleotide encoding the mutant β-lactamase, etc., and a plasmid or vector capable of expressing the fusion protein may be prepared according to a conventional method. it can.
本発明の第2の蛍光標識する方法において、前記融合タンパク質と、式(II)の化合物または式(III)の化合物とを反応させる工程は、融合タンパク質を発現する細胞内や生体内で行ってもよく、単離した融合タンパク質を用いてin vitroで行ってもよい。標識をin vitroで行う場合、例えば、緩衝液中(pH6.8〜7.4)で20〜37℃の温度で行ってもよい。 In the second fluorescent labeling method of the present invention, the step of reacting the fusion protein with the compound of the formula (II) or the compound of the formula (III) is carried out in a cell or in vivo expressing the fusion protein. Alternatively, it may be performed in vitro using the isolated fusion protein. When labeling is performed in vitro, for example, it may be performed in a buffer solution (pH 6.8 to 7.4) at a temperature of 20 to 37 ° C.
本発明の第2の蛍光標識する方法において、前記融合タンパク質における前記変異型βラクタマーゼのアミノ酸配列は、
(i)配列表の配列番号1〜4のいずれかのアミノ酸配列、
(ii)配列表の配列番号1〜4のいずれかのアミノ酸配列の1〜数個のアミノ酸が欠失、置換、又は付加されたアミノ酸配列であって、前記融合タンパク質において上記式(II)で表わされる化合物もしくは式(III)で表わされる化合物またはその塩のβ−ラクタム環を開環させ、その結果、前記化合物またはその塩のYを遊離させ、かつ、前記化合物またはその塩のβラクタム環が開環した部分と共有結合可能なアミノ酸配列、及び、
(iii)配列表の配列番号1〜4のいずれかのアミノ酸配列と70%以上の相同性を有するアミノ酸配列であって、前記融合タンパク質において上記式(II)で表わされる化合物もしくは式(III)で表わされる化合物またはその塩のβ−ラクタム環を開環させ、その結果、前記化合物またはその塩のYを遊離させ、かつ、前記化合物またはその塩のβラクタム環が開環した部分と共有結合可能なアミノ酸配列、からなる群から選択されるアミノ酸配列であるのが好ましい。
In the second fluorescent labeling method of the present invention, the amino acid sequence of the mutant β-lactamase in the fusion protein is:
(I) the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 1 to 4 in the sequence listing,
(Ii) an amino acid sequence obtained by deleting, substituting, or adding one to several amino acids of any one of SEQ ID NOs: 1 to 4 in the sequence listing, wherein the fusion protein is represented by the above formula (II) Opening the β-lactam ring of the compound represented by formula (III) or a salt thereof, thereby liberating Y of the compound or salt thereof, and the β-lactam ring of the compound or salt thereof An amino acid sequence that can be covalently bonded to the ring-opened portion, and
(Iii) an amino acid sequence having 70% or more homology with any one of SEQ ID NOs: 1 to 4 in the Sequence Listing, wherein the compound represented by the above formula (II) or the formula (III) in the fusion protein The β-lactam ring of the compound represented by the formula (1) or a salt thereof, thereby opening Y of the compound or the salt thereof, and covalently bonding to the portion where the β-lactam ring of the compound or the salt thereof is opened An amino acid sequence selected from the group consisting of possible amino acid sequences is preferred.
本発明の第2の蛍光標識する方法は、変異型β−ラクタマーゼを利用する。β−ラクタマーゼは細菌酵素であり、哺乳類細胞中には存在しないため、内在性タンパク質をラベル化することは無い。従って、本発明のタンパク質を蛍光標識する方法は、内在性タンパク質ではなく対象タンパク質を選択的にラベル化することができる。 The second fluorescent labeling method of the present invention utilizes mutant β-lactamase. Since β-lactamase is a bacterial enzyme and does not exist in mammalian cells, it does not label endogenous proteins. Therefore, the method of fluorescently labeling the protein of the present invention can selectively label the target protein instead of the endogenous protein.
本発明の第2の蛍光標識する方法において、前記式(II)および式(III)中、Xが発光性希土類錯体である場合、蛍光標識された対象タンパク質を時間分解蛍光測定方法により検出することが可能である。このような式(II)の化合物または式(III)の化合物は、Xが発光性希土類錯体であるため、発光する蛍光が長寿命である。そうすると、生体内で自家蛍光として観測される寿命が短い蛍光(リボフラビンやNADHなど内在性蛍光物質に由来する蛍光)を排除し、対象タンパク質を高いS/N比で高感度に検出することができる。 In the second fluorescent labeling method of the present invention, when X is a luminescent rare earth complex in the formulas (II) and (III), the fluorescently labeled target protein is detected by a time-resolved fluorescence measurement method. Is possible. In such a compound of formula (II) or a compound of formula (III), since X is a luminescent rare earth complex, the emitted fluorescence has a long lifetime. Then, fluorescence with a short lifetime (fluorescence derived from endogenous fluorescent substances such as riboflavin and NADH) observed as autofluorescence in a living body can be eliminated, and the target protein can be detected with high sensitivity at a high S / N ratio. .
本発明は、また、前記式(II)で表わされる化合物もしくは下記式(III)で表わされる化合物またはその塩を含む本発明の方法に用いるための組成物である。 The present invention is also a composition for use in the method of the present invention comprising the compound represented by the formula (II), the compound represented by the following formula (III) or a salt thereof.
前記式(II)および式(III)中、
Xは、蛍光性基であり、
L1は、Xのためのリンカーであり、
R1は、H、低級アルキルカルボニルオキシで置換された低級アルキレン基または低級アルキル基であり、
R4は、Hまたは低級アルキルである。
In the formula (II) and formula (III),
X is a fluorescent group,
L 1 is a linker for X
R 1 is H, a lower alkylene group or a lower alkyl group substituted with lower alkylcarbonyloxy,
R 4 is H or lower alkyl.
本発明は、または、本発明の第2の蛍光標識する方法に用いるためのプラスミドまたはベクターであって、
前記プラスミドまたはベクターは、標識対象タンパク質と変異型βラクタマーゼとの融合タンパク質をコードするポリヌクレオチドをクローニングするため又は前記融合タンパク質を発現させるためのプラスミド又はベクターであり、
前記プラスミド又はベクターは、
配列表の配列番号5〜8のいずれかの塩基配列
配列表の配列番号5〜8のいずれかの塩基配列の1〜数個の塩基が欠失、置換、又は付加された塩基配列であって、前記融合タンパク質において式(II)で表わされる化合物もしくは式(III)で表わされる化合物またはその塩のβ−ラクタム環を開環させ、その結果、前記化合物のYを遊離させ、かつ、前記化合物またはその塩のβラクタム環が開環した部分と共有結合可能なアミノ酸配列をコードする塩基配列、及び、
配列表の配列番号5〜8のいずれかの塩基配列と70%以上の相同性を有する塩基配列であって、前記融合タンパク質において式(II)で表わされる化合物もしくは式(III)で表わされる化合物またはその塩のβ−ラクタム環を開環させ、その結果、前記化合物のYを遊離させ、かつ、前記化合物またはその塩のβラクタム環が開環した部分と共有結合可能なアミノ酸配列をコードする塩基配列、からなる群から選択される塩基配列を含む。
The present invention is a plasmid or vector for use in the second fluorescent labeling method of the present invention,
The plasmid or vector is a plasmid or vector for cloning a polynucleotide encoding a fusion protein of a protein to be labeled and a mutant β-lactamase or for expressing the fusion protein,
The plasmid or vector is
A nucleotide sequence in which one to several bases of the nucleotide sequence of any one of SEQ ID Nos. 5 to 8 in the sequence listing are deleted, substituted, or added. Opening the β-lactam ring of the compound represented by formula (II) or the compound represented by formula (III) or a salt thereof in the fusion protein, thereby liberating Y of the compound, and the compound Or a base sequence that encodes an amino acid sequence that can be covalently bonded to a portion of the salt whose β-lactam ring is opened, and
A compound represented by the formula (II) or a compound represented by the formula (III) in the fusion protein, the nucleotide sequence having 70% or more homology with any one of the
また、本発明は、前記式(II)で表わされる化合物もしくは下記式(III)で表わされる化合物またはその塩を含む本発明の方法に用いるための組成物と、本発明の方法に用いるためのプラスミドまたはベクターとを含むタンパク質の蛍光標識方法用キットである。 The present invention also provides a composition for use in the method of the present invention comprising the compound represented by the formula (II), the compound represented by the following formula (III) or a salt thereof, and the method for use in the method of the present invention. A kit for fluorescent labeling of proteins comprising a plasmid or a vector.
本発明のタンパク質の蛍光標識方法用キットは、さらに、前記プラスミド又はベクターを導入するための宿主細胞、キットの取り扱い説明書を含むのが好ましい。 The kit for fluorescent labeling method of a protein of the present invention preferably further includes a host cell for introducing the plasmid or vector and an instruction manual for the kit.
本発明の第2の蛍光標識する方法、組成物、およびキットにおいて、一般式(II)で表わされる化合物としては、Xが下記式(i)に示す基または式(ii)に示す基と希土類イオンとの錯体: In the second fluorescent labeling method, composition and kit of the present invention, as the compound represented by the general formula (II), X represents a group represented by the following formula (i) or a group represented by the formula (ii) and a rare earth Complex with ions:
であり、L1が−(CH2)n1CONR3(CH2)n3CONR2(CH2)n2−または−(CH2)n1CONR3(CH2)n3(CHR4)n4CONR2(CH2)n2−(前記式中、n1、n2、n3、n4はそれぞれ、0または1〜5の整数であり、R2、R3およびR4は、それぞれ、水素原子、低級アルキル基またはフェニル基である。)
であり、R1はHである化合物が好ましく、下記化合物CAおよび下記化合物csDAmに希土類イオンが錯体を形成した化合物がより好ましい。
And L 1 is — (CH 2 ) n1 CONR 3 (CH 2 ) n3 CONR 2 (CH 2 ) n2 — or — (CH 2 ) n1 CONR 3 (CH 2 ) n3 (CHR 4 ) n4 CONR 2 (CH 2) n2 - (in the formula, n1, n2, n3, n4 each is an integer of 0 or 1 to 5, R 2, R 3 and R 4 are each a hydrogen atom, a lower alkyl group or a phenyl group .)
And a compound in which R 1 is H, and a compound in which a rare earth ion forms a complex with the following compound CA and the following compound csDAm is more preferable.
また、本発明は、一般式(II’)で表わされる化合物またはその塩である。 The present invention also relates to a compound represented by the general formula (II ') or a salt thereof.
前記式(II’)中、
X’は、発光性希土類錯体であり、
L1は、Xのためのリンカーであり、
R1は、H、低級アルキルカルボニルオキシで置換された低級アルキレン基または低級アルキル基である。
In the formula (II ′),
X ′ is a luminescent rare earth complex,
L 1 is a linker for X
R 1 is H, a lower alkylene group or a lower alkyl group substituted with lower alkylcarbonyloxy.
一般式(II’)で表わされる化合物としては、Xが下記式(ii)に示す基と希土類イオンとの錯体: Examples of the compound represented by the general formula (II ′) include a complex of a group represented by the following formula (ii) and a rare earth ion:
であり、L1が−(CH2)n1CONR3(CH2)n3CONR2(CH2)n2−または−(CH2)n1CONR3(CH2)n3(CHR4)n4CONR2(CH2)n2−(前記式中、n1、n2、n3、n4はそれぞれ、0または1〜5の整数であり、R2、R3およびR4は、それぞれ、水素原子、低級アルキル基またはフェニル基である。)
であり、R1はHである化合物が好ましく、下記化合物csDAmに希土類イオンが錯体を形成した化合物がより好ましい。
And L 1 is — (CH 2 ) n1 CONR 3 (CH 2 ) n3 CONR 2 (CH 2 ) n2 — or — (CH 2 ) n1 CONR 3 (CH 2 ) n3 (CHR 4 ) n4 CONR 2 (CH 2) n2 - (in the formula, n1, n2, n3, n4 each is an integer of 0 or 1 to 5, R 2, R 3 and R 4 are each a hydrogen atom, a lower alkyl group or a phenyl group .)
And a compound in which R 1 is H is preferable, and a compound in which a rare earth ion forms a complex with the following compound csDAm is more preferable.
式(II)および式(II’)の化合物は、下記式で表わされる保護基で保護されたペニシリン誘導体を出発原料とし、従来技術における公知文献および化合物CAの製造方法を参考にすることにより、製造することができる。 The compounds of the formula (II) and the formula (II ′) are obtained from a penicillin derivative protected with a protecting group represented by the following formula as a starting material, and by referring to known literature in the prior art and a method for producing the compound CA, Can be manufactured.
前記式中、L1は、Xのためのリンカーであり、
R1は、H、低級アルキルカルボニルオキシで置換された低級アルキレン基または低級アルキル基である。
Wherein L 1 is a linker for X;
R 1 is H, a lower alkylene group or a lower alkyl group substituted with lower alkylcarbonyloxy.
[実施例]
本明細書の記載において、以下の略語を使用する。
DMSO:ジメチルスルホキシド
HOBt:1−ヒドロキシベンゾトリアゾール
DMF:ジメチルホルムアミド
WSCD:水溶性カルボジイミド:1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド
Ar:アルゴン
TEA:トリエチルアミン
BOC:t−ブトキシオキシカルボニル
[化合物および機器]
化合物は、入手できる最も高いグレードのものであり、東京化成工業株式会社、和光純薬工業株式会社、およびシグマ−アルドリッチジャパン株式会社から購入して、さらなる精製を行わずに用いた。7−アミノ−3−クロロメチル−3−セフェム−4−カルボン酸 p−メトキシベンジル エステル 塩酸塩(ACLE・HCl)は、大塚化学株式会社から購入した。制限エンドヌクレアーゼおよびPrimeSTAR(登録商標)HS DNA ポリメラーゼは、タカラバイオ株式会社から購入した。カナマイシンおよび無機塩は、和光純薬工業株式会社またはナカライテスク株式会社から購入した。プラスミドDNAは、QIAprep Spin Miniprep kit(商品名)(株式会社キアゲン)を用いて単離した。
[Example]
The following abbreviations are used in the description of the present specification.
DMSO: dimethyl sulfoxide HOBt: 1-hydroxybenzotriazole DMF: dimethylformamide WSCD: water-soluble carbodiimide: 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide Ar: argon TEA: triethylamine BOC: t-butoxyoxycarbonyl [compound And equipment]
The compounds were of the highest grade available and were purchased from Tokyo Chemical Industry Co., Ltd., Wako Pure Chemical Industries, Ltd., and Sigma-Aldrich Japan Co., Ltd. and used without further purification. 7-amino-3-chloromethyl-3-cephem-4-carboxylic acid p-methoxybenzyl ester hydrochloride (ACLE.HCl) was purchased from Otsuka Chemical Co., Ltd. Restriction endonuclease and PrimeSTAR® HS DNA polymerase were purchased from Takara Bio Inc. Kanamycin and inorganic salts were purchased from Wako Pure Chemical Industries or Nacalai Tesque. Plasmid DNA was isolated using QIAprep Spin Miniprep kit (trade name) (Qiagen Co., Ltd.).
XL10-Gold(ストラタジーン社)を特定部位の突然変異誘発実験の中間ホストとして用いた。E. coli BL21(DE3)(ノバジェン社)を標的遺伝子発現のホストとして用いた。ルリア−ベルターニ(Luria-Bertani)(LB)培地またはTerrific Broth (TB)を全ての菌株用成長培地として用いた。Bacto Agar (和光純薬工業株式会社)を固体培地の調製用に1.5%までの濃度で用いた。 XL10-Gold (Stratagene) was used as an intermediate host for site-directed mutagenesis experiments. E. coli BL21 (DE3) (Novagen) was used as a host for target gene expression. Luria-Bertani (LB) medium or Terrific Broth (TB) was used as the growth medium for all strains. Bacto Agar (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) was used for the preparation of solid media at concentrations up to 1.5%.
NMRスペクトルは、1H用には400MHzで、13NMR用には100.4MHzで、テトラメチルシランを内部標準として用い、JEOL JNM−AL400装置で測定した。質量スペクトル(FAB)は、JEOL JMS−700で測定した。ESI−TOF MSは、Waters LCT-Premier XE(日本ウォーターズ株式会社)で測定した。MALDI-TOF MSは、Applied Biosystems Voyager RP(アプライドバイオシステムズジャパン株式会社)で測定した。UV−可視吸収スペクトルは、紫外可視分光光度計UV1650PCスペクトロメーター(株式会社島津製作所)を用いて測定した。蛍光スペクトルは、日立分光蛍光光度計F−4500を用いて測定した。スリット幅は励起および放射の両方について2.5nmであった。光電子増倍管電圧は700Vであった。全てのプローブは蛍光測定前に(生化学用グレード、和光純薬工業株式会社)に溶解させた。シリカゲルカラムクロマトグラフィーは、BW−300(富士シリシア化学株式会社)を用いて行った。 NMR spectra were measured at 400 MHz for 1 H and 100.4 MHz for 13 NMR using a JEOL JNM-AL400 apparatus using tetramethylsilane as an internal standard. Mass spectrum (FAB) was measured by JEOL JMS-700. ESI-TOF MS was measured with Waters LCT-Premier XE (Nihon Waters Co., Ltd.). MALDI-TOF MS was measured with Applied Biosystems Voyager RP (Applied Biosystems Japan Co., Ltd.). The UV-visible absorption spectrum was measured using an ultraviolet-visible spectrophotometer UV1650PC spectrometer (Shimadzu Corporation). The fluorescence spectrum was measured using a Hitachi spectrofluorometer F-4500. The slit width was 2.5 nm for both excitation and emission. The photomultiplier tube voltage was 700V. All probes were dissolved in (Biochemical grade, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) before fluorescence measurement. Silica gel column chromatography was performed using BW-300 (Fuji Silysia Chemical Ltd.).
[参考例:化合物CAの合成]
(1)化合物(11)の合成
[Reference Example: Synthesis of Compound CA]
(1) Synthesis of compound (11)
2,4−ジヒドロキシベンズアルデヒド(3.0g,22mmol)およびジエチルマロネート(4.2g,26mmol)を無水EtOH(30mL)に溶解させ、ついでピペリジン(370mg,4.3mmol)を添加した。反応混合物を12時間還流加熱し、ついで氷浴中で冷却した。析出物を集め、冷EtOHで洗浄して化合物(11)を得た(2.5g,収率49%)。 2,4-Dihydroxybenzaldehyde (3.0 g, 22 mmol) and diethyl malonate (4.2 g, 26 mmol) were dissolved in absolute EtOH (30 mL), and then piperidine (370 mg, 4.3 mmol) was added. The reaction mixture was heated at reflux for 12 hours and then cooled in an ice bath. The precipitate was collected and washed with cold EtOH to obtain compound (11) (2.5 g, yield 49%).
1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 1.29 (t, J = 6.9 Hz, 3H), 4.28 (q, J = 6.9 Hz, 2H), 6.69 (d, J = 1.8 Hz, 1H), 6.85 (dd, J = 1.8, 8.7 Hz), 7.74 (d, J = 8.7 Hz. 1H), 8.67 (s, 1H), 11.1 (brs, 1H);
13C NMR (100 MHz, DMSO-d6) δ 15.2, 61.9, 102.9, 111.5, 113.1, 115.1, 133.1, 150.4, 157.5, 158.1, 164.0, 165.2;
HRMS (ESI+) m/z: 257.0406 (計算値[M+H]+: 257.0426)。
1 H NMR (400 MHz, DMSO-d 6 ) δ 1.29 (t, J = 6.9 Hz, 3H), 4.28 (q, J = 6.9 Hz, 2H), 6.69 (d, J = 1.8 Hz, 1H), 6.85 (dd, J = 1.8, 8.7 Hz), 7.74 (d, J = 8.7 Hz. 1H), 8.67 (s, 1H), 11.1 (brs, 1H);
13 C NMR (100 MHz, DMSO-d 6 ) δ 15.2, 61.9, 102.9, 111.5, 113.1, 115.1, 133.1, 150.4, 157.5, 158.1, 164.0, 165.2;
HRMS (ESI +) m / z: 257.0406 (calculated [M + H] +: 257.0426).
(2)化合物(12)の合成 (2) Synthesis of compound (12)
化合物(11)(0.39g,1.6mmol)を2N NaOH水溶液(5mL)に溶解させ、室温で12時間攪拌した。その混合物を2N HCl水溶液で酸性にした。ついで析出物を集め、水で洗浄して化合物(12)を得た(0.29g,収率87%)。 Compound (11) (0.39 g, 1.6 mmol) was dissolved in 2N NaOH aqueous solution (5 mL) and stirred at room temperature for 12 hours. The mixture was acidified with 2N aqueous HCl. The precipitate was then collected and washed with water to give compound (12) (0.29 g, yield 87%).
1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 6.74 (d, J = 2.1 Hz, 1H), 6.84 (dd, J = 2.1, 8.7 Hz, 1H), 7.74 (d, J = 8.7 Hz, 1H), 8.68 (s, 1H), 11.1 (brs, 1H), 12.8 (brs, 1H);
13C NMR (100 MHz, DMSO-d6) δ 102.4, 111.7, 113.6, 115.1, 133.1, 150.5, 158.1, 158.6, 165.0, 165.3;
HRMS (ESI+) m/z: 206.0215 (計算値[M+H]+: 206.0220)。
1 H NMR (400 MHz, DMSO-d 6 ) δ 6.74 (d, J = 2.1 Hz, 1H), 6.84 (dd, J = 2.1, 8.7 Hz, 1H), 7.74 (d, J = 8.7 Hz, 1H) , 8.68 (s, 1H), 11.1 (brs, 1H), 12.8 (brs, 1H);
13 C NMR (100 MHz, DMSO-d 6 ) δ 102.4, 111.7, 113.6, 115.1, 133.1, 150.5, 158.1, 158.6, 165.0, 165.3;
HRMS (ESI +) m / z: 206.0215 (calculated [M + H] +: 206.0220).
(3)化合物(13)の合成 (3) Synthesis of compound (13)
化合物(12)(0.25g,1.2mmol)およびN−ヒドロキシスクシンイミド(0.21g,1.8mmol)をDMF(5mL)に溶解させ、ついでWSCD・HCl(0.35g,1.8mmol)を0℃で添加した。その混合物を0℃で3時間Ar雰囲気下で攪拌した。反応混合物を酢酸エチルで希釈し、10%クエン酸水溶液、水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。蒸発させて化合物(13)を得た(0.24g,収率66%)。 Compound (12) (0.25 g, 1.2 mmol) and N-hydroxysuccinimide (0.21 g, 1.8 mmol) were dissolved in DMF (5 mL), and then WSCD · HCl (0.35 g, 1.8 mmol) was added. Added at 0 ° C. The mixture was stirred at 0 ° C. for 3 hours under Ar atmosphere. The reaction mixture was diluted with ethyl acetate, washed with 10% aqueous citric acid solution and water, and dried over sodium sulfate. Evaporation gave compound (13) (0.24 g, 66% yield).
1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 2.91 (s, 4H), 6.77 (d, J = 1.8 Hz, 1H), 6.89 (dd, J = 1.8, 8.7 Hz, 1H), 7.87 (d, J = 8.7 Hz, 1H), 9.00 (s, 1H), 11.4 (brs, 1H);
13C NMR (100 MHz, DMSO-d6) δ 102.4, 111.7, 113.6, 115.1, 133.1, 150.5, 158.1, 158.6, 165.0, 165.3;
HRMS (ESI+) m/z: 326.0263 (計算値[M+H]+: 326.0277)。
1 H NMR (400 MHz, DMSO-d 6 ) δ 2.91 (s, 4H), 6.77 (d, J = 1.8 Hz, 1H), 6.89 (dd, J = 1.8, 8.7 Hz, 1H), 7.87 (d, J = 8.7 Hz, 1H), 9.00 (s, 1H), 11.4 (brs, 1H);
13 C NMR (100 MHz, DMSO-d 6 ) δ 102.4, 111.7, 113.6, 115.1, 133.1, 150.5, 158.1, 158.6, 165.0, 165.3;
HRMS (ESI +) m / z: 326.0263 (calculated value [M + H] +: 326.0277).
(4)化合物CAの合成 (4) Synthesis of compound CA
アンピシリン(0.35g,0.99mmol)をDMF(20mL)に溶解させ、ついでジイソプロピルエチルアミン(DIEA)(1滴)および化合物(13)(0.20g,0.66mmol)をそこへ0℃で添加した。その混合物を10時間攪拌した。ついで10%クエン酸水溶液を添加し、その混合物を酢酸エチルで抽出した。有機相を10%クエン酸水溶液および水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させた。蒸発させて、化合物CA(クマリニルアンピシリン)を得た(0.31g,収率88%)。 Ampicillin (0.35 g, 0.99 mmol) was dissolved in DMF (20 mL) and then diisopropylethylamine (DIEA) (1 drop) and compound (13) (0.20 g, 0.66 mmol) were added thereto at 0 ° C. did. The mixture was stirred for 10 hours. Then 10% aqueous citric acid solution was added and the mixture was extracted with ethyl acetate. The organic phase was washed with 10% aqueous citric acid solution and water and dried over sodium sulfate. Evaporation gave compound CA (coumalinyl ampicillin) (0.31 g, 88% yield).
1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ1.41 (s, 3H), 1.55 (s, 3H), 4.21 (s, 1H), 5.40 (d, J = 4.0 Hz, 1H), 5.56 (dd, J = 3.0 Hz, 7.7 Hz, 1H), 5.92 (d, J = 7.6 Hz, 1H), 6.83 (s, 1H), 6.88 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 7.35 (m, 7H), 7.83 (d, J = 8.43 Hz, 2H), 9.38 (d, J = 7.6 Hz, 2H), 9.62 (d, J = 7.6 Hz, 2H), 11.1 (s, 1H), 13.4 (brs, 1H). 1 H NMR (400 MHz, DMSO-d 6 ) δ1.41 (s, 3H), 1.55 (s, 3H), 4.21 (s, 1H), 5.40 (d, J = 4.0 Hz, 1H), 5.56 (dd , J = 3.0 Hz, 7.7 Hz, 1H), 5.92 (d, J = 7.6 Hz, 1H), 6.83 (s, 1H), 6.88 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 7.35 (m, 7H), 7.83 (d, J = 8.43 Hz, 2H), 9.38 (d, J = 7.6 Hz, 2H), 9.62 (d, J = 7.6 Hz, 2H), 11.1 (s, 1H), 13.4 (brs, 1H).
化合物CCDの合成
(1)化合物(1)の合成
Synthesis of Compound CCD (1) Synthesis of Compound (1)
7−アミノ−3−クロロメチル−3−セフェム−4−カルボン酸p−メトキシベンジルエステル塩酸塩(ACLE・HCl)(1.0g,2.5mmol)、BOC−グリシン(480mg、2.7mmol)およびHOBt一水和物(760mg,4.9mmol)を、DMF(5mL)に溶解させ、その後トリエチルアミン(250mg,2.5mmol)およびWSCD・HCl(570mg,3.0mmol)を0℃で添加した。その混合物を0℃で6時間Ar雰囲気下で攪拌した。反応混合物を酢酸エチルで希釈し、飽和NaHCO3水溶液、10%クエン酸水溶液および水で洗浄し、その後、硫酸ナトリウムで乾燥した。蒸発させた後、残渣をヘキサン/酢酸エチル(1:1)で溶出してシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、化合物(1)を得た(1.25g,収率96%)。 7-amino-3-chloromethyl-3-cephem-4-carboxylic acid p-methoxybenzyl ester hydrochloride (ACLE.HCl) (1.0 g, 2.5 mmol), BOC-glycine (480 mg, 2.7 mmol) and HOBt monohydrate (760 mg, 4.9 mmol) was dissolved in DMF (5 mL) followed by the addition of triethylamine (250 mg, 2.5 mmol) and WSCD.HCl (570 mg, 3.0 mmol) at 0 ° C. The mixture was stirred at 0 ° C. for 6 hours under Ar atmosphere. The reaction mixture was diluted with ethyl acetate and washed with saturated aqueous NaHCO 3 , 10% aqueous citric acid and water, then dried over sodium sulfate. After evaporation, the residue was purified by silica gel column chromatography eluting with hexane / ethyl acetate (1: 1) to give compound (1) (1.25 g, yield 96%).
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 1.46 (s, 9H), 3.48 (d, J = 18.4 Hz, 1H), 3.65 (d, J = 18.4 Hz, 1H), 3.81 (s, 3H), 3.83 (m, 2H), 4.43 (d, J = 12.0 Hz, 1H), 4.54 (d, J = 12.0 Hz, 1H), 4.97 (d, J = 5.2 Hz, 1H), 5.23 (s, 2H), 5.84 (dd, J = 5.2 Hz, 8.8 Hz, 1H), 6.89 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 7.34 (d, J = 8.8 Hz, 2H);
13C NMR (100 MHz, DMSO-d6) δ 27.1, 28.2, 43.2, 44.1, 55.2, 57.5, 58.9, 68.2, 80.5, 113.9, 125.5, 126.2, 126.6, 130.6, 156.0, 159.9, 161.1, 164.6, 170.2, 171.2;
HRMS (FAB+) m/z: 526.1426 (計算値[M+H]+: 526.1415)。
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 1.46 (s, 9H), 3.48 (d, J = 18.4 Hz, 1H), 3.65 (d, J = 18.4 Hz, 1H), 3.81 (s, 3H), 3.83 (m, 2H), 4.43 (d, J = 12.0 Hz, 1H), 4.54 (d, J = 12.0 Hz, 1H), 4.97 (d, J = 5.2 Hz, 1H), 5.23 (s, 2H), 5.84 (dd, J = 5.2 Hz, 8.8 Hz, 1H), 6.89 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 7.34 (d, J = 8.8 Hz, 2H);
13 C NMR (100 MHz, DMSO-d 6 ) δ 27.1, 28.2, 43.2, 44.1, 55.2, 57.5, 58.9, 68.2, 80.5, 113.9, 125.5, 126.2, 126.6, 130.6, 156.0, 159.9, 161.1, 164.6, 170.2 , 171.2;
HRMS (FAB +) m / z: 526.1426 (calculated [M + H] +: 526.1415).
(2)化合物(2)の合成 (2) Synthesis of compound (2)
化合物(1)(560mg,1.1mmol)およびヨウ化ナトリウム(1.6g,11mmol)のアセトン中混合物を、室温で1時間攪拌した。反応混合物を減圧下に濃縮し、酢酸エチルで希釈した。有機相を水で洗浄し、その後硫酸ナトリウムで乾燥した。得られたヨウ素誘導体(淡オレンジ色の非晶質)を精製なしに次の反応に用いた。ヨウ素誘導体(400mg,0.65mmol)をDMFに溶解させ、次いでNaHCO3(80mg,0.95mmol)を添加した。そこへ、p−アミノチオフェノール(120mg,0.95mmol)のDMF溶液を滴下して加えた。得られた混合物を室温でAr雰囲気下、5時間攪拌した。その混合物を酢酸エチルで希釈し、飽和NaHCO3水溶液、10%クエン酸水溶液および水で洗浄し、その後硫酸ナトリウムで乾燥した。蒸発させた後、残渣をヘキサン/酢酸エチル(1:1)で溶出してシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、化合物(2)を得た(260mg,収率54%(2工程))。 A mixture of compound (1) (560 mg, 1.1 mmol) and sodium iodide (1.6 g, 11 mmol) in acetone was stirred at room temperature for 1 hour. The reaction mixture was concentrated under reduced pressure and diluted with ethyl acetate. The organic phase was washed with water and then dried over sodium sulfate. The obtained iodine derivative (light orange amorphous) was used in the next reaction without purification. Iodine derivative (400 mg, 0.65 mmol) was dissolved in DMF and then NaHCO 3 (80 mg, 0.95 mmol) was added. A DMF solution of p-aminothiophenol (120 mg, 0.95 mmol) was added dropwise thereto. The resulting mixture was stirred at room temperature under Ar atmosphere for 5 hours. The mixture was diluted with ethyl acetate and washed with saturated aqueous NaHCO 3 , 10% aqueous citric acid and water, then dried over sodium sulfate. After evaporation, the residue was purified by silica gel column chromatography eluting with hexane / ethyl acetate (1: 1) to give compound (2) (260 mg, yield 54% (2 steps)).
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ1.46 (s, 9H), 3.33 (d, J = 18.0 Hz, 1H), 3.59 (d, J = 13.6 Hz, 1H), 3.67 (d, J = 18.0 Hz, 1H), 3.75 (brs, 2H), 3.81 (s, 3H), 3.84 (m, 2H), 4.17 (d, J = 13.6 Hz, 1H), 4.87 (d, J = 4.9 Hz, 1H), 4.98 (d, J = 11.7 Hz, 1H),5.07 (d, J = 11.7 Hz, 1H), 5.17 (brs, 1H), 5.84 (dd, J = 4.9 Hz, 8.8 Hz, 1H), 6.53 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 6.89 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 7.04 (d, J = 8.8 Hz, 1H), 7.15 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 7.30 (d, J = 8.8 Hz, 2H);
13C NMR (100 MHz, DMSO-d6) δ 28.3, 28.6, 39.2, 44.3, 55.3, 57.5, 58.7, 67.6, 80.6, 113.9, 115.5, 120.6, 124.0, 127.0, 130.6, 130.7, 136.0, 147.1, 156.0, 159.8, 161.4, 164.4, 170.0;
HRMS (FAB+) m/z: 615.1940 (計算値[M+H]+: 615.1947)。
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ1.46 (s, 9H), 3.33 (d, J = 18.0 Hz, 1H), 3.59 (d, J = 13.6 Hz, 1H), 3.67 (d, J = 18.0 Hz, 1H), 3.75 (brs, 2H), 3.81 (s, 3H), 3.84 (m, 2H), 4.17 (d, J = 13.6 Hz, 1H), 4.87 (d, J = 4.9 Hz, 1H), 4.98 (d, J = 11.7 Hz, 1H), 5.07 (d, J = 11.7 Hz, 1H), 5.17 (brs, 1H), 5.84 (dd, J = 4.9 Hz, 8.8 Hz, 1H), 6.53 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 6.89 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 7.04 (d, J = 8.8 Hz, 1H), 7.15 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 7.30 (d, J = 8.8 Hz, 2H);
13 C NMR (100 MHz, DMSO-d 6 ) δ 28.3, 28.6, 39.2, 44.3, 55.3, 57.5, 58.7, 67.6, 80.6, 113.9, 115.5, 120.6, 124.0, 127.0, 130.6, 130.7, 136.0, 147.1, 156.0 , 159.8, 161.4, 164.4, 170.0;
HRMS (FAB +) m / z: 615.1940 (calculated [M + H] +: 615.1947).
(3)化合物(3)の合成 (3) Synthesis of compound (3)
化合物(2)(270mg,0.44mmol)および4−ジメチルアミノアゾベンゼン−4’−カルボン酸(130mg,0.48mmol)を、ピリジン(5mL)に溶解させ、ついでPOCl3(74mg,0.48mmol)を−20℃で5分間にわたって滴下して加えた。その混合物を−20℃で20分間、Ar雰囲気下で攪拌した。反応混合物を酢酸エチルで希釈し、飽和NaHCO3水溶液、10%クエン酸水溶液および水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。蒸発させた後、残渣をMeOH/CH2Cl2(0%→1%)で溶出してシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、化合物(3)を得た(76mg,収率20%)。 Compound (2) (270 mg, 0.44 mmol) and 4-dimethylaminoazobenzene-4′-carboxylic acid (130 mg, 0.48 mmol) were dissolved in pyridine (5 mL) and then POCl 3 (74 mg, 0.48 mmol). Was added dropwise at −20 ° C. over 5 minutes. The mixture was stirred at −20 ° C. for 20 minutes under Ar atmosphere. The reaction mixture was diluted with ethyl acetate, washed with saturated aqueous NaHCO 3 , 10% aqueous citric acid and water and dried over sodium sulfate. After evaporation, the residue was purified by silica gel column chromatography eluting with MeOH / CH 2 Cl 2 (0% → 1%) to give compound (3) (76 mg, 20% yield).
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 1.45 (s, 9H), 3.11 (s, 6H), 3.40 (d, J = 18.0 Hz, 1H ), 3.63 (d, J = 18.0 Hz, 1H), 3.80 (m, 3H), 4.15 (d, J = 13.3 Hz, 1H), 4.86 (d, J = 4.8 Hz, 1H), 5.04 (d, J = 11.8 Hz, 1H), 5.08 (d, J = 11.8 Hz, 1H), 5.24 (brs, 1H), 5.71 (dd, J = 4.8 Hz, 9.0 Hz, 1H), 6.76 (d, J = 9.2 Hz, 2H), 6.82 (d, J = 8.6 Hz, 2H), 7.09 (d, J = 9.0 Hz, 1H), 7.28 (d, J = 8.6 Hz, 2H), 7.34 (d, J = 8.6 Hz, 2H), 7.54 (d, J = 8.6 Hz, 2H), 7.92 (m, 6H), 8.03 (brs, 1H);
13C NMR (100 MHz, DMSO-d6) δ 28.3, 28.3, 38.0, 40.3, 44.3, 55.2, 57.5, 58.8, 67.7, 80.6, 111.5, 113.9, 120.6, 122.4, 124.4, 125.5, 126.9, 128.1, 128.4, 129.4, 130.6, 134.3, 134.4, 138.1, 143.6, 152.9, 155.4, 156.0, 159.8, 161.4, 164.3, 165.2, 170.0;
HRMS (FAB+) m/z: 866.3000 (計算値[M+H]+: 866.3006)。
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ) δ 1.45 (s, 9H), 3.11 (s, 6H), 3.40 (d, J = 18.0 Hz, 1H), 3.63 (d, J = 18.0 Hz, 1H), 3.80 (m, 3H), 4.15 (d, J = 13.3 Hz, 1H), 4.86 (d, J = 4.8 Hz, 1H), 5.04 (d, J = 11.8 Hz, 1H), 5.08 (d, J = 11.8 Hz , 1H), 5.24 (brs, 1H), 5.71 (dd, J = 4.8 Hz, 9.0 Hz, 1H), 6.76 (d, J = 9.2 Hz, 2H), 6.82 (d, J = 8.6 Hz, 2H), 7.09 (d, J = 9.0 Hz, 1H), 7.28 (d, J = 8.6 Hz, 2H), 7.34 (d, J = 8.6 Hz, 2H), 7.54 (d, J = 8.6 Hz, 2H), 7.92 ( m, 6H), 8.03 (brs, 1H);
13 C NMR (100 MHz, DMSO-d 6 ) δ 28.3, 28.3, 38.0, 40.3, 44.3, 55.2, 57.5, 58.8, 67.7, 80.6, 111.5, 113.9, 120.6, 122.4, 124.4, 125.5, 126.9, 128.1, 128.4 , 129.4, 130.6, 134.3, 134.4, 138.1, 143.6, 152.9, 155.4, 156.0, 159.8, 161.4, 164.3, 165.2, 170.0;
HRMS (FAB +) m / z: 866.3000 (calculated [M + H] +: 866.3006).
(4)化合物(4)の合成 (4) Synthesis of compound (4)
化合物(3)(40mg,46μmol)を無水CH2Cl2(4mL)に溶解させ、チオアニソール(800μL)とトリフルオロ酢酸(TFA)(2.4mL)を0℃で添加した。その混合物を0℃で4時間攪拌し、ついで、冷ジエチルエーテル(15mL)へ加えた。析出物を集め、ジエチルエーテルで洗浄して化合物(4)(トリフルオロ酢酸塩)を得た(36mg,定量的)。 Compound (3) (40 mg, 46 μmol) was dissolved in anhydrous CH 2 Cl 2 (4 mL), and thioanisole (800 μL) and trifluoroacetic acid (TFA) (2.4 mL) were added at 0 ° C. The mixture was stirred at 0 ° C. for 4 hours and then added to cold diethyl ether (15 mL). The precipitate was collected and washed with diethyl ether to obtain compound (4) (trifluoroacetate salt) (36 mg, quantitative).
1H NMR (400 MHz, CD3OD) δ3.12 (s, 6H), 3.55 (d, J = 17.6 Hz, 1H), 3.76 (m, 3H), 3.93 (d, J = 13.6 Hz, 1H), 4.33 (d, J = 13.6 Hz, 1H), 5.06 (d, J = 4.9 Hz, 1H), 5.72 (d, J = 4.9 Hz, 1H), 6.85 (d, J = 9.3 Hz, 2H), 7.45 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 7.70 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 7.88 (t, J = 9.3 Hz, 4H), 8.04 (d, J = 9.3 Hz, 2H);
13C NMR (100 MHz, DMF-d7) δ 28.4, 35.8, 40.2, 41.6, 58.4, 59.9, 112.3, 121.3, 121.4, 122.4, 125.9, 126.0, 129.5, 129.7, 132.2, 133.1, 135.9, 140.0, 143.9, 154.0, 155.5, 162.9, 163.8, 165.0, 165.8, 167.9;
HRMS (FAB+) m/z: 646.1915 (計算値[M+H]+: 646.1906)。
1 H NMR (400 MHz, CD 3 OD) δ3.12 (s, 6H), 3.55 (d, J = 17.6 Hz, 1H), 3.76 (m, 3H), 3.93 (d, J = 13.6 Hz, 1H) , 4.33 (d, J = 13.6 Hz, 1H), 5.06 (d, J = 4.9 Hz, 1H), 5.72 (d, J = 4.9 Hz, 1H), 6.85 (d, J = 9.3 Hz, 2H), 7.45 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 7.70 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 7.88 (t, J = 9.3 Hz, 4H), 8.04 (d, J = 9.3 Hz, 2H);
13 C NMR (100 MHz, DMF-d 7 ) δ 28.4, 35.8, 40.2, 41.6, 58.4, 59.9, 112.3, 121.3, 121.4, 122.4, 125.9, 126.0, 129.5, 129.7, 132.2, 133.1, 135.9, 140.0, 143.9 , 154.0, 155.5, 162.9, 163.8, 165.0, 165.8, 167.9;
HRMS (FAB +) m / z: 646.1915 (calculated [M + H] +: 646.1906).
(5)化合物CCDの合成 (5) Synthesis of compound CCD
化合物(4)(10mg,13μmol)をDMF(500μL)に溶解させ、その後、トリエチルアミン(TEA)(1滴)および化合物(13)(4.4mg,15μmol)を室温で添加した。その混合物を1時間攪拌し、ついで溶媒を蒸発させ、100mMのギ酸アンモニウム水溶液(15mL)を添加した。析出物を集め、100mMギ酸アンモニウム水溶液と水で洗浄して、化合物CCDを得た(10mg,収率91%)。 Compound (4) (10 mg, 13 μmol) was dissolved in DMF (500 μL), and then triethylamine (TEA) (1 drop) and compound (13) (4.4 mg, 15 μmol) were added at room temperature. The mixture was stirred for 1 hour, then the solvent was evaporated and 100 mM aqueous ammonium formate (15 mL) was added. The precipitate was collected and washed with a 100 mM aqueous ammonium formate solution and water to obtain a compound CCD (10 mg, yield 91%).
1H NMR (400 MHz, DMF-d7) δ 3.13 (s, 6H), 3.61 (d, J = 18.1 Hz, 1H), 3.83 (d, J = 18.1 Hz, 1H), 4.02 (d, J = 13.2 Hz, 1H), 4.27 (d, J = 3.9 Hz, 2H), 4.34 (d, J = 13.2 Hz, 1H), 5.20 (d, J = 4.9 Hz, 1H), 5.83 (dd, J = 4.9 Hz, 8.8 Hz, 1H), 6.87 (d, J = 2.0 Hz, 1H), 6.91 (d, J = 9.3 Hz, 2H), 6.97 (dd, J = 2.4 Hz, 8.8 Hz, 1H), 7.47 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 7.90 (m, 7H), 8.20 (d, J = 6.8 Hz, 2H), 8.84 (s, 1H), 9.01 (d, J = 8.8 Hz, 1H), 9.18 (t, J = 5.4 Hz, 1H), 10.5 (s, 1H), 11.5 (brs, 1H);
13C NMR (100 MHz, DMSO-d6) δ 27.3, 36.9, 39.8, 42.3, 57.7, 58.8, 101.8, 111.0, 111.6, 113.1, 114.4, 120.8, 121.6, 125.2, 128.9, 129.0 (two carbons), 129.6, 131.6, 132.1, 134.9, 138.4, 142.7, 148.3, 152.9, 154.3, 156.4, 160.9, 161.6, 163.0, 163.9, 164.2, 164.9, 169.2;
HRMS (FAB+) m/z: 834.2010 (計算値[M+H]+: 834.2016).
[プラスミドと点変異]
Omp-A WT(野生株)TEM-1ベクターS1(Thomas, V. L.; Golemi-Kotra, D.; Kim, C.; Vakulenko, S. B.; Mobashery, S.; Shoichet, B. K. Biochemistry. 2005, 44, 9330−9338参照)は、S. Mobashery 教授(Georgia Institute of Technology)から提供を受けた。Omp-A WT TEM-1における点変異は、QuikChange(登録商標) Site-Directed Mutagenesis Kit (Stratagene)を用い、製造者のプロコールに従い、配列番号9および10の変異原性プライマーを用いることで目的プラスミドpET−24a(+)−E166N TEM−1を得た。得られたpET−24a(+)−E166N TEM−1(TEM−1の166位のGluをAsnに置き換えた)を含む点変異二本鎖プラスミドDNAの配列決定は、Sequenase DNA sequencing kit (BigDye Terminator version 3.1; Applied Biosystems)と、製造者のプロトコールによるオーダーメードの内部プライマーを用いて行った。
1 H NMR (400 MHz, DMF-d 7 ) δ 3.13 (s, 6H), 3.61 (d, J = 18.1 Hz, 1H), 3.83 (d, J = 18.1 Hz, 1H), 4.02 (d, J = 13.2 Hz, 1H), 4.27 (d, J = 3.9 Hz, 2H), 4.34 (d, J = 13.2 Hz, 1H), 5.20 (d, J = 4.9 Hz, 1H), 5.83 (dd, J = 4.9 Hz , 8.8 Hz, 1H), 6.87 (d, J = 2.0 Hz, 1H), 6.91 (d, J = 9.3 Hz, 2H), 6.97 (dd, J = 2.4 Hz, 8.8 Hz, 1H), 7.47 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 7.90 (m, 7H), 8.20 (d, J = 6.8 Hz, 2H), 8.84 (s, 1H), 9.01 (d, J = 8.8 Hz, 1H), 9.18 (t, J = 5.4 Hz, 1H), 10.5 (s, 1H), 11.5 (brs, 1H);
13 C NMR (100 MHz, DMSO-d 6 ) δ 27.3, 36.9, 39.8, 42.3, 57.7, 58.8, 101.8, 111.0, 111.6, 113.1, 114.4, 120.8, 121.6, 125.2, 128.9, 129.0 (two carbons), 129.6 , 131.6, 132.1, 134.9, 138.4, 142.7, 148.3, 152.9, 154.3, 156.4, 160.9, 161.6, 163.0, 163.9, 164.2, 164.9, 169.2;
HRMS (FAB +) m / z: 834.2010 (calculated [M + H] +: 834.2016).
[Plasmid and point mutation]
Omp-A WT (wild type) TEM-1 vector S1 (Thomas, VL; Golemi-Kotra, D .; Kim, C .; Vakulenko, SB; Mobashery, S .; Shoichet, BK Biochemistry. 2005, 44, 9330− 9338) was provided by Professor S. Mobashery (Georgia Institute of Technology). Point mutation in Omp-A WT TEM-1 is achieved by using QuikChange (registered trademark) Site-Directed Mutagenesis Kit (Stratagene) and using mutagenic primers of SEQ ID NOs: 9 and 10 according to the manufacturer's protocol. Plasmid pET-24a (+)-E166N TEM-1 was obtained. Sequenase DNA sequencing kit (BigDye Terminator) was used for sequencing of the point mutation double-stranded plasmid DNA containing the obtained pET-24a (+)-E166N TEM-1 (Glu at position 166 of TEM-1 was replaced with Asn). version 3.1; Applied Biosystems) and custom internal primers according to the manufacturer's protocol.
[変異型TEM−1 βラクタマーゼの精製]
20μg/mLのカナマイシンを追加したLB培地中の大腸菌E. coli BL21(DE3)において、E166N TEM−1を含む点変異二本鎖プラスミドを一晩、培養した。酵素精製のため、その培養物を、20μg/mLのカナマイシン、500mMのソルビトールおよび2.5mMのベタインを追加したTerrific Broth で100倍に希釈した。600nmで培養物の光学濃度が0.6に達するまで、37℃で振とう(260〜280rpm)して4〜5時間インキュベーションした後、イソプロピル-β-D-チオガラクトピラノシド(IPTG)を最終濃度0.4mMまで添加し、その培養物を25℃で一晩攪拌した。細胞を遠心分離によりペレット化し、酵素を含む上澄み液をVivaspin(膜分子量カットオフ, 10,000; Vivascience)により濃縮して、10mMのTris−HCl緩衝液(pH 7.0)に置き換えた。濃縮したタンパク質を同じ緩衝液で平衡にしたDEAEセファデックスカラムにロードした。酵素をグラジェント溶出液(10〜100mMのTris−HCl 緩衝液)を用いて変異型TEM−1 βラクタマーゼを溶出させた。
[Purification of mutant TEM-1 β-lactamase]
Escherichia coli E. coli in LB medium supplemented with 20 μg / mL kanamycin. In E. coli BL21 (DE3), a point mutation double-stranded plasmid containing E166N TEM-1 was cultured overnight. For enzyme purification, the culture was diluted 100-fold with Terrific Broth supplemented with 20 μg / mL kanamycin, 500 mM sorbitol and 2.5 mM betaine. After incubation for 4-5 hours with shaking (260-280 rpm) at 37 ° C. until the optical density of the culture reached 0.6 at 600 nm, isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) was added. A final concentration of 0.4 mM was added and the culture was stirred at 25 ° C. overnight. Cells were pelleted by centrifugation and the supernatant containing the enzyme was concentrated by Vivaspin (membrane molecular weight cut-off, 10,000; Vivascience) and replaced with 10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.0). The concentrated protein was loaded onto a DEAE Sephadex column equilibrated with the same buffer. The enzyme was eluted with a gradient TEM-1 β-lactamase using a gradient eluent (10-100 mM Tris-HCl buffer).
[タンパク質ラベルのSDS−PAGEによる検出]
WT(野生株)TEM−1 βラクタマーゼまたはE166N TEM−1 βラクタマーゼ(20μM)を25℃で、10mMのTris−HCl緩衝液(pH7.0)中の化合物CA(30μM)溶液または化合物CCD(30μM)溶液に添加した。30分後、蛍光ラベル化されたタンパク質と蛍光ラベル化されていないタンパク質を、SDS gel loading buffer (1%SDS、20%グリセロール、10%メルカプトエタノール、pH6.8)中に溶解させ、SDS−PAGEにより分離した。電気泳動の後、ゲルの蛍光画像を、UVランプにより365nmの蛍光下、デジタルカメラで撮影した。蛍光画像を撮影した後、ゲルをCoomassie Brilliant Blueで染色し、その後、染色したゲル画像を撮影した。得られた結果を、図1および図2に示す。図1(a)は、E166NTEM−1をCAでラベル化した場合の蛍光画像(i)とゲル染色画像(ii)を、図1(b)はE166NTEM−1をCCDでラベル化した場合の蛍光画像(i)とゲル染色画像(ii)を示す。また、化合物CA(30μM)または化合物CCD(30μM)のみを、SDS gel loading buffer (1%SDS、20%グリセロール、10%メルカプトエタノール、pH6.8)中に溶解させ、SDS−PAGEにより分離した。電気泳動の後、ゲルの蛍光画像を、UVランプにより365nmの蛍光下、デジタルカメラで撮影した。得られた蛍光画像は、化合物CAについては図1(a)(iii)に、化合物CCDについては図1(b)(iii)に示す。
[Detection of protein label by SDS-PAGE]
WT (wild type) TEM-1 β-lactamase or E166N TEM-1 β-lactamase (20 μM) at 25 ° C. in a compound CA (30 μM) solution or compound CCD (30 μM) in 10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.0). ) Added to the solution. After 30 minutes, the fluorescently labeled protein and the non-fluorescently labeled protein were dissolved in SDS gel loading buffer (1% SDS, 20% glycerol, 10% mercaptoethanol, pH 6.8), and SDS-PAGE. Separated by. After electrophoresis, a fluorescent image of the gel was taken with a digital camera under a fluorescence of 365 nm with a UV lamp. After taking a fluorescent image, the gel was stained with Coomassie Brilliant Blue, and then the stained gel image was taken. The obtained results are shown in FIG. 1 and FIG. Fig. 1 (a) shows the fluorescence image (i) and gel-stained image (ii) when E166NTEM-1 is labeled with CA, and Fig. 1 (b) shows the fluorescence when E166NTEM-1 is labeled with CCD. An image (i) and a gel-stained image (ii) are shown. Further, only compound CA (30 μM) or compound CCD (30 μM) was dissolved in SDS gel loading buffer (1% SDS, 20% glycerol, 10% mercaptoethanol, pH 6.8) and separated by SDS-PAGE. After electrophoresis, a fluorescent image of the gel was taken with a digital camera under a fluorescence of 365 nm with a UV lamp. The obtained fluorescence images are shown in FIG. 1 (a) (iii) for the compound CA and in FIG. 1 (b) (iii) for the compound CCD.
また、図2(a)は、WTTEM−1にCAを加えた場合の蛍光画像(左)とゲル染色画像(右)を、図2(b)は、WTTEM−1にCCDを加えた場合の蛍光画像(左)とゲル染色画像(右)を示す。 2 (a) shows the fluorescence image (left) and gel-stained image (right) when CA is added to WTTEM-1, and FIG. 2 (b) shows the case where CCD is added to WTTEM-1. A fluorescence image (left) and a gel-stained image (right) are shown.
図1に示すように、化合物CCDが存在する場合または化合物CAが存在する場合、E166NTEM−1がラベル化されていることが確認できた。また、E166NTEM−1を化合物CAでラベル化した場合、ラベル化タンパク質由来のバンド以外に、未反応プローブと緩衝液中で自動的に加水分解を受けたプローブ由来のバンドが確認できた。一方、E166NTEM−1を化合物CCDでラベル化した場合、ラベル化タンパク質以外の蛍光は殆ど確認できなかった。従って、CCDによるE166NTEM−1のラベル化はCAと比較して、未反応プローブなどのバックグラウンドが非常に小さいことが確認できた
図2に示すように、WTTEM−1に化合物CAとCCDを反応させた場合、両化合物ともWTTEM−1によって加水分解を受けることが確認できた。
As shown in FIG. 1, it was confirmed that E166NTEM-1 was labeled when compound CCD was present or when compound CA was present. In addition, when E166NTEM-1 was labeled with Compound CA, in addition to the labeled protein-derived band, a band derived from the probe that was automatically hydrolyzed in the unreacted probe and buffer solution could be confirmed. On the other hand, when E166NTEM-1 was labeled with the compound CCD, almost no fluorescence other than the labeled protein could be confirmed. Therefore, it was confirmed that the labeling of E166NTEM-1 with CCD was very small in background such as unreacted probe as compared with CA. As shown in FIG. 2, compound CA and CCD were reacted with WTTEM-1. It was confirmed that both compounds were hydrolyzed by WTTEM-1.
[蛍光分光]
蛍光プローブを全てジメチルスルホキシド(DMSO)中に溶解させて10mMストック溶液を調製した。プローブの相対的蛍光量子収率は、100 mM HEPES 緩衝液(pH7.4)中のサンプルの修正蛍光スペクトル下面積と、100 mMのH2SO4水溶液中キニン2硫酸塩の修正蛍光スペクトル下面積(文献Dawson, R. W.; Windsor, W. M. J. Phys. Chem. 1968, 72, 3251−3260によれば、量子収率は0.55である。)とから、推定した。得られた結果を表1に示す。
[Fluorescence spectroscopy]
All fluorescent probes were dissolved in dimethyl sulfoxide (DMSO) to prepare a 10 mM stock solution. The relative fluorescence quantum yield of the probe is the area under the corrected fluorescence spectrum of the sample in 100 mM HEPES buffer (pH 7.4) and the area under the corrected fluorescence spectrum of quinine disulfate in 100 mM H 2 SO 4 aqueous solution. (According to the document Dawson, RW; Windsor, WMJ Phys. Chem. 1968, 72, 3251-3260, the quantum yield is 0.55). The obtained results are shown in Table 1.
[酵素アッセイ]
WT(野生株)およびE166N TEM−1の酵素アッセイを100mMのHEPES緩衝液(pH7.4)中で室温で行った。精製酵素の溶液(15μM、5μL)をHEPES緩衝液中のプローブ(1μM、500μL)に添加した。サンプルを410nmで励起させ、450nmでの蛍光強度を測定した。WT(野生株)について得られた450nmでの発光スペクトルを図3(a)に、410nmでの励起スペクトルを図3(b)に示す。E166N TEM−1について得られた450nmでの発光スペクトルを図4(a)に、410nmでの励起スペクトルを図4(b)に示す。
[Enzyme assay]
Enzymatic assays of WT (wild type) and E166N TEM-1 were performed in 100 mM HEPES buffer (pH 7.4) at room temperature. The purified enzyme solution (15 μM, 5 μL) was added to the probe (1 μM, 500 μL) in HEPES buffer. The sample was excited at 410 nm and the fluorescence intensity at 450 nm was measured. The emission spectrum at 450 nm obtained for WT (wild strain) is shown in FIG. 3 (a), and the excitation spectrum at 410nm is shown in FIG. 3 (b). The emission spectrum at 450 nm obtained for E166N TEM-1 is shown in FIG. 4 (a), and the excitation spectrum at 410nm is shown in FIG. 4 (b).
図3に示すように、WT(野生株)βラクタマーゼと化合物CCDを反応させると、蛍光強度が時間と共に増強していた。一方、図4に示すように、E166N TEM−1βラクタマーゼと化合物CCDを反応させると、蛍光強度が時間と共に増強するが、WT(野生株)βラクタマーゼとの場合と比較して、増強の程度はかなり緩やかであった。従って、E166N TEM−1βラクタマーゼが、化合物CCDにより共有結合的に標識されているのに対し、WT(野生株)βラクタマーゼは、触媒的に加水分解反応が進行しているために、大きく蛍光が増強していることが確認できた。 As shown in FIG. 3, when WT (wild type) β-lactamase and compound CCD were reacted, the fluorescence intensity increased with time. On the other hand, as shown in FIG. 4, when E166N TEM-1β lactamase is reacted with compound CCD, the fluorescence intensity increases with time. However, the degree of enhancement is higher than that of WT (wild type) β-lactamase. It was quite gradual. Therefore, E166N TEM-1β-lactamase is covalently labeled with compound CCD, whereas WT (wild-type) β-lactamase has a large fluorescence due to its catalytic hydrolysis. It was confirmed that it increased.
[MALDI−TOF MS分析]
CCDストック溶液(10mM、0.2μL)を、10 mM Tris−HCl緩衝液(pH7.0)中のE166N TEM−1溶液(15μM、19.8μL)に25℃で添加した。16時間後、未反応の化合物CCDをセファデックスG-50 quick spin column (DNA-グレード; GE Healthcare)を用いて除去した。その後、MS用サンプルを、α−シアノ−4−ヒドロキシケイ皮酸をマトリックスとして調製した。得られた結果を表2に示す。
[MALDI-TOF MS analysis]
CCD stock solution (10 mM, 0.2 μL) was added at 25 ° C. to E166N TEM-1 solution (15 μM, 19.8 μL) in 10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.0). After 16 hours, unreacted compound CCD was removed using Sephadex G-50 quick spin column (DNA-grade; GE Healthcare). Thereafter, a sample for MS was prepared using α-cyano-4-hydroxycinnamic acid as a matrix. The obtained results are shown in Table 2.
表2に示すように、E166N TEM−1βラクタマーゼ自体の分子量および化合物CCDにより蛍光標識されたE166N TEM−1の分子量が確認できた。従って、これらの物質の構造が確認できた。 As shown in Table 2, the molecular weight of E166N TEM-1β lactamase itself and the molecular weight of E166N TEM-1 fluorescently labeled with the compound CCD were confirmed. Therefore, the structure of these substances could be confirmed.
[融合タンパク質MBP−E166N TEM−1の発現および精製]
MBPのDNA断片はpMAL−c2(New England Biolabs)からPCRにより増幅した後、NdeIとNheIによって制限酵素処理した。MBPDNA断片を同様の制限処理を施したpET−21b(+)とライゲーションさせることでプラスミドpET−21b(+)−MBPを得た。次にpET−24a(+)−E166N TEM−1からE166N TEM−1塩基配列をPCRによって増幅し、EcoRI、HindIIIによって制限酵素処理した。そして同様にEcoRI、HindIIIによって制限酵素処理を施したpET−21b(+)−MBPとライゲーションさせることで、目的プラスミドpET−21b(+)−MBP−E166N TEM−1を得た。pET−21b(+)−MBP−E166N TEM−1は、100μg/mLのアンピシリンを追加したLB培地中のE. coli BL21(DE3)中で、成長細胞培地(OD600=0.6〜1.0)へIPTG(100μM)添加した後、25℃で20時間発現させた。細胞を遠心分離により収穫し、カラム緩衝液(20mMのTris−HCl、200mMのNaCl、1mMのEDTA、pH7.4)中で再懸濁させ、超音波で溶解させた。溶解液をアミロース樹脂カラム(New England Biolabs)に載せ、融合タンパク質を溶出緩衝液(20mMのTris−HCl、200mMのNaCl、1mMのEDTA、10mMのマルトース、pH7.4)を用いて溶出させた。得られたMBP−E166NTEM−1(10μM)に哺乳類細胞破砕液とCCD(30μM)を加え25℃で、10mMのTris−HCl緩衝液(pH7.0)中で反応させた。45分後、蛍光ラベル化されたタンパク質と蛍光ラベル化されていないタンパク質を、SDS gel loading buffer (1%SDS、20%グリセロール、10%メルカプトエタノール、pH6.8)中に溶解させ、SDS−PAGEにより分離した。電気泳動の後、ゲルの蛍光画像を、UVランプにより365nmの蛍光下、デジタルカメラで撮影した。蛍光画像を撮影した後、ゲルをCoomassie Brilliant Blueで染色し、その後、染色したゲル画像を撮影した。得られた結果を、図5に示す。図5は、MBP−E166NTEM−1を哺乳類細胞破砕液中CCDでラベル化した場合の蛍光画像(左)とゲル染色画像(右)を示す。
[Expression and Purification of Fusion Protein MBP-E166N TEM-1]
The DNA fragment of MBP was amplified by PCR from pMAL-c2 (New England Biolabs) and then treated with restriction enzymes with NdeI and NheI. Plasmid pET-21b (+)-MBP was obtained by ligating the MBP DNA fragment with pET-21b (+) subjected to the same restriction treatment. Next, pET-24a (+)-E166N TEM-1 to E166N TEM-1 nucleotide sequence was amplified by PCR and subjected to restriction enzyme treatment with EcoRI and HindIII. Similarly, the target plasmid pET-21b (+)-MBP-E166N TEM-1 was obtained by ligation with pET-21b (+)-MBP treated with restriction enzymes with EcoRI and HindIII. pET-21b (+)-MBP-E166N TEM-1 was obtained from E. coli in LB medium supplemented with 100 μg / mL ampicillin. After adding IPTG (100 μM) to growth cell culture medium (OD 600 = 0.6 to 1.0) in E. coli BL21 (DE3), expression was performed at 25 ° C. for 20 hours. Cells were harvested by centrifugation, resuspended in column buffer (20 mM Tris-HCl, 200 mM NaCl, 1 mM EDTA, pH 7.4) and lysed by sonication. The lysate was loaded onto an amylose resin column (New England Biolabs) and the fusion protein was eluted using elution buffer (20 mM Tris-HCl, 200 mM NaCl, 1 mM EDTA, 10 mM maltose, pH 7.4). Mammalian cell disruption solution and CCD (30 μM) were added to the obtained MBP-E166NTEM-1 (10 μM) and reacted at 25 ° C. in 10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.0). After 45 minutes, the fluorescently labeled protein and the non-fluorescently labeled protein were dissolved in SDS gel loading buffer (1% SDS, 20% glycerol, 10% mercaptoethanol, pH 6.8), and SDS-PAGE. Separated by. After electrophoresis, a fluorescent image of the gel was taken with a digital camera under a fluorescence of 365 nm with a UV lamp. After taking a fluorescent image, the gel was stained with Coomassie Brilliant Blue, and then the stained gel image was taken. The obtained results are shown in FIG. FIG. 5 shows a fluorescence image (left) and a gel-stained image (right) when MBP-E166NTEM-1 is labeled with a CCD in a mammalian cell disruption solution.
図5に示すように、融合タンパク質MBP−E166N TEM−1に哺乳類細胞破砕液を加え、CCDでラベル化を行ったところ、CCDは融合タンパク質のみを選択的にラベル化した。この結果からE166NTEM−1は他のタンパク質と融合しても、その機能を保っていること、また夾雑タンパク質と非特異的に反応しないことが確認できた。 As shown in FIG. 5, when a mammalian cell disruption solution was added to the fusion protein MBP-E166N TEM-1 and labeled with a CCD, the CCD selectively labeled only the fusion protein. From these results, it was confirmed that even when E166NTEM-1 was fused with other proteins, its function was maintained and it did not react non-specifically with contaminating proteins.
[化合物CAによる融合タンパク質MBP−E166N TEM−1のラベル化]
前記のようにして得られたMBP−E166N TEM−1(10μM)に化合物CA(30μM)を加え25℃で、10mMのTris−HCl緩衝液(pH7.0)中で反応させた。45分後、蛍光ラベル化されたタンパク質と蛍光ラベル化されていないタンパク質を、SDS gel loading buffer (1%SDS、20%グリセロール、10%メルカプトエタノール、pH6.8)中に溶解させ、SDS−PAGEにより分離した。電気泳動の後、UVランプにより365nmの励起光照射下、ゲルの蛍光画像をデジタルカメラで撮影した。蛍光画像撮影後、ゲルをCoomassie Brilliant Blueで染色し、染色したゲル画像をデジタルカメラで撮影した。得られた結果を、図6に示す。図6は、MBP-E166N TEM−1を化合物CAでラベル化した場合の蛍光画像(左)、ゲル染色画像(右)を示す。
[Labeling of Fusion Protein MBP-E166N TEM-1 by Compound CA]
Compound CA (30 μM) was added to MBP-E166N TEM-1 (10 μM) obtained as described above and reacted at 25 ° C. in 10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.0). After 45 minutes, the fluorescently labeled protein and the non-fluorescently labeled protein were dissolved in SDS gel loading buffer (1% SDS, 20% glycerol, 10% mercaptoethanol, pH 6.8), and SDS-PAGE. Separated by. After electrophoresis, a fluorescence image of the gel was taken with a digital camera under irradiation of excitation light of 365 nm with a UV lamp. After fluorescent image capturing, the gel was stained with Coomassie Brilliant Blue, and the stained gel image was captured with a digital camera. The obtained result is shown in FIG. FIG. 6 shows a fluorescence image (left) and a gel-stained image (right) when MBP-E166N TEM-1 is labeled with compound CA.
図6に示すように、化合物CAは変異型βラクタマーゼを選択的に蛍光標識できることが確認できた。 As shown in FIG. 6, it was confirmed that Compound CA can selectively fluorescently label mutant β-lactamase.
[化合物csDAmの合成]
(1)7−アミノ−4−メチルキノリン−2(1H)−オン(化合物cs124)の合成
[Synthesis of Compound csDAm]
(1) Synthesis of 7-amino-4-methylquinolin-2 (1H) -one (compound cs124)
1,3−フェニレンジアミン(3.22g、29.8mmol)およびエチルアセトアセテート(3.8mL,30.1mmol)を48時間130℃で還流加熱した。その混合物は徐々に固化した。エタノール(5mL)をその混合物に添加して粉砕し、ろ過して粗生成物を得た。メタノールを用いてその粗生成物を結晶化し、標題化合物を得た(2.52g、14.5mmol、収率48.5%、黄色針状結晶。 1,3-phenylenediamine (3.22 g, 29.8 mmol) and ethyl acetoacetate (3.8 mL, 30.1 mmol) were heated to reflux at 130 ° C. for 48 hours. The mixture gradually solidified. Ethanol (5 mL) was added to the mixture, ground and filtered to give the crude product. The crude product was crystallized with methanol to give the title compound (2.52 g, 14.5 mmol, yield 48.5%, yellow needles.
1H NMR (400 MHz, DMSO-d6): δ11.1 (s, 1H, 1), 7.33 (d, J = 8.3 Hz, 1H, 4), 6.44 (dd, J = 8.3 Hz, 2.0 Hz, 1H, 5), 6.36 (d, J = 2.0 Hz, 1H, 7), 5.93 (s, 1H, 2), 5.71 (s, 2H, 6, 2.27 (s, 3H, 3);
MS (ESI+) 計算値 C10H11N2O 175.08, 測定値175.08。
1 H NMR (400 MHz, DMSO-d 6 ): δ11.1 (s, 1H, 1), 7.33 (d, J = 8.3 Hz, 1H, 4), 6.44 (dd, J = 8.3 Hz, 2.0 Hz, 1H, 5), 6.36 (d, J = 2.0 Hz, 1H, 7), 5.93 (s, 1H, 2), 5.71 (s, 2H, 6, 2.27 (s, 3H, 3);
MS (ESI + ) Calculated C 10 H 11 N 2 O 175.08, Measured 175.08.
(2)化合物(csDAm)の合成 (2) Synthesis of compound (csDAm)
DTPA二無水物(1.04g、2.91mmol)およびトリエチルアミン(TEA、275mL)をDMF(275mL)中に溶解させ、そこへ、TEA(2mL)、化合物cs124(0.572g、3.29mmol)およびアンピシリン(Ampicillin、1.09g、3.13mmol)のDMF(50ml)溶液を滴下して加えた。その混合物から減圧下に溶媒を除去した。得られた生成物を逆相HPLCにより以下のようにして精製した:Inertsil(登録商標)ODS−3カラム(10×250mm)に溶液を載せ、330nmの波長で検出して、0.1% ギ酸を含有する15〜30%アセトニトリル/H2O勾配溶液を4.726mL/分の流速で30分で溶出した。生成物は、29.5分に溶出した。 DTPA dianhydride (1.04 g, 2.91 mmol) and triethylamine (TEA, 275 mL) were dissolved in DMF (275 mL) to which TEA (2 mL), compound cs124 (0.572 g, 3.29 mmol) and A solution of ampicillin (Ampicillin, 1.09 g, 3.13 mmol) in DMF (50 ml) was added dropwise. The solvent was removed from the mixture under reduced pressure. The resulting product was purified by reverse phase HPLC as follows: The solution was loaded onto an Inertsil® ODS-3 column (10 × 250 mm), detected at a wavelength of 330 nm, and 0.1% formic acid. A 15-30% acetonitrile / H 2 O gradient solution containing was eluted at a flow rate of 4.726 mL / min in 30 minutes. The product eluted at 29.5 minutes.
1H NMR (400 MHz, CDCl3): δ 7.79 (s, 1H, 5), 7.66 (d, J = 8.8 Hz, 1H, 3), 7.50 (d, J = 8.8 Hz, 1H, 4), 7.24~7.34 (m, 6H, 1,16,1718,19,20), 5.48 (s, 1H, 15), 5.46 (d, J = 3.6 Hz, 1H, 22) 5.36 (dd, J = 1.2 Hz, 3.8 Hz, 1H, 21), 4.28 (s, 1H, 25), 3.06~3.73 (m, 28H, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14), 2.42 (s, 3H, 2), 1.47 (s, 3H, 23), 1.39 (s, 3H, 24 );
MS (ESI+) 計算値C40H49N8O13S 881.31, 測定値 881.32,
計算値 C40H50N8O13S 441.16, 測定値 441.16。
1 H NMR (400 MHz, CDCl 3 ): δ 7.79 (s, 1H, 5), 7.66 (d, J = 8.8 Hz, 1H, 3), 7.50 (d, J = 8.8 Hz, 1H, 4), 7.24 ~ 7.34 (m, 6H, 1,16,1718,19,20), 5.48 (s, 1H, 15), 5.46 (d, J = 3.6 Hz, 1H, 22) 5.36 (dd, J = 1.2 Hz, 3.8 Hz, 1H, 21), 4.28 (s, 1H, 25), 3.06 to 3.73 (m, 28H, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14), 2.42 (s, 3H, 2 ), 1.47 (s, 3H, 23), 1.39 (s, 3H, 24);
MS (ESI +) Calculated C 40 H 49 N 8 O 13 S 881.31, Measured 881.32,
Calculated C 40 H 50 N 8 O 13 S 441.16, measured 441.16.
[化合物csDAmへ希土類イオンを配位させた化合物の製造と蛍光測定]
希土類イオンの配位は0.1M HEPES緩衝液(pH7.4)中で化合物csDAmとLn(NO3)3・6H2O(Ln=Tb,Eu)がそれぞれ最終濃度が10μMになるよう調整し、25℃で1時間ボルテックスした。測定にはボルテックス後、プローブの最終濃度が1μMになるよう希釈したものを用いた。LnがTb3+の場合に得られた吸収スペクトルを図7(a)に、LnがEu3+の場合に得られた吸収スペクトルを図7(b)に示す。図7(a)の拡大図を図7(c)に、図7(b)の拡大図を図7(d)に示す。図7(a)〜図7(d)に示すように、吸収スペクトルの330nm付近に化合物cs124の吸収が確認できる。従って、化合物csDAmへ希土類イオンが配位した化合物の生成が確認できた。
[Production and fluorescence measurement of compound in which rare earth ions are coordinated to compound csDAm]
The coordination of rare earth ions is adjusted in 0.1M HEPES buffer (pH 7.4) so that the final concentration of each compound csDAm and Ln (NO 3 ) 3 .6H 2 O (Ln = Tb, Eu) is 10 μM. And vortexed at 25 ° C. for 1 hour. The measurement was performed after vortexing and diluted to a final probe concentration of 1 μM. FIG. 7A shows an absorption spectrum obtained when Ln is Tb 3+ , and FIG. 7B shows an absorption spectrum obtained when Ln is Eu 3+ . An enlarged view of FIG. 7A is shown in FIG. 7C, and an enlarged view of FIG. 7B is shown in FIG. 7D. As shown in FIGS. 7A to 7D, the absorption of the compound cs124 can be confirmed around 330 nm in the absorption spectrum. Therefore, the production | generation of the compound which the rare earth ion coordinated to compound csDAm has been confirmed.
また、LnがTb3+の場合に得られた励起スペクトルを図8(a)に、LnがEu3+の場合に得られた励起スペクトルを図8(b)に示す。図8(a)においてλEmは546nm、図8(b)においてλEmは615nmである。図8(a)に示すように、図7の吸収スペクトルと同様、330nm付近に極大値を有し、この吸収により化合物cs124により希土類イオンが励起されていることが確認できた。また、図8(b)に示すように、図7の吸収スペクトルと同様、321nm付近に極大値を有し、この吸収により化合物cs124により希土類イオンが励起されていることが確認できた。 FIG. 8A shows an excitation spectrum obtained when Ln is Tb 3+ , and FIG. 8B shows an excitation spectrum obtained when Ln is Eu 3+ . In FIG. 8A, λ Em is 546 nm, and in FIG. 8B, λ Em is 615 nm. As shown in FIG. 8A, similarly to the absorption spectrum of FIG. 7, it has a maximum value near 330 nm, and it was confirmed that rare earth ions were excited by the compound cs124 by this absorption. Further, as shown in FIG. 8B, similarly to the absorption spectrum of FIG. 7, it has a maximum value near 321 nm, and it was confirmed that the rare earth ions were excited by the compound cs124 by this absorption.
[時間分解蛍光スペクトル]
0.1M HEPES緩衝液(pH7.4)中で化合物csDAmとLn(NO3)3・6H2O(Ln=Tb,Eu)がそれぞれ最終濃度が10μMになるよう調整し、25℃で1時間ボルテックスした。測定にはボルテックス後、プローブの最終濃度が1μMになるよう希釈したものを用いた。サンプルを330nmで励起したときの、定常状態蛍光測定による蛍光スペクトルを図9(a)に、時間分解蛍光測定による蛍光スペクトルを図9(b)に示す。その際、Delay timeは60μs、Gate timeは2msで測定した。図9(a)に示すように、340〜450nm付近に化合物cs124由来のピークが、500〜620nm付近にテルビウムイオン由来のシャープなピークが確認できた。また、図9(b)に示すように、350〜450nm付近の化合物cs124由来のピークは消失し、希土類イオンであるテルビウムイオン由来のピークのみが観測されることが確認できた。なお、500〜620nm付近にテルビウムイオン由来のシャープなピークは、340〜450nm付近に化合物cs124由来のピークと比較して強度が著しく強い。これは、化合物cs124からユーロピウムへのエネルギー移動および発光効率が高いことに由来すると考えられる。
[Time-resolved fluorescence spectrum]
The compound csDAm and Ln (NO 3 ) 3 .6H 2 O (Ln = Tb, Eu) were each adjusted to a final concentration of 10 μM in 0.1 M HEPES buffer (pH 7.4), and then at 25 ° C. for 1 hour. Vortexed. The measurement was performed after vortexing and diluted to a final probe concentration of 1 μM. When the sample is excited at 330 nm, the fluorescence spectrum by the steady state fluorescence measurement is shown in FIG. 9A, and the fluorescence spectrum by the time-resolved fluorescence measurement is shown in FIG. 9B. At that time, the delay time was measured at 60 μs and the gate time was measured at 2 ms. As shown in FIG. 9A, a peak derived from the compound cs124 was observed in the vicinity of 340 to 450 nm, and a sharp peak derived from the terbium ion was observed in the vicinity of 500 to 620 nm. Moreover, as shown in FIG.9 (b), the peak derived from compound cs124 of 350-450 nm vicinity disappeared, and it has confirmed that only the peak derived from the terbium ion which is rare earth ions was observed. A sharp peak derived from terbium ions around 500 to 620 nm is significantly stronger than a peak derived from compound cs124 around 340 to 450 nm. This is considered to originate from the high energy transfer and luminous efficiency from the compound cs124 to europium.
また、Tb(NO3)3・6H2Oの代わりにEu(NO3)3・6H2Oを用いて、321nmで励起させて同様に蛍光スペクトルを測定した。定常状態蛍光測定による蛍光スペクトルを図10(a)に、時間分解蛍光測定による蛍光スペクトルを図10(b)に示す。その際、Delay timeは60μs、Gate timeは2msで測定した。図10(a)に示すように、340〜450nm付近に化合物cs124由来のピークが、500〜620nm付近にユーロピウムイオン由来のシャープなピークが確認できた。また、図10(b)に示すように、350〜450nm付近の化合物cs124由来のピークは消失し、希土類イオンであるユーロピウムイオン由来のピークのみが観測されることが確認できた。 Further, by using Tb (NO 3) 3 · 6H 2 O in place of Eu (NO 3) 3 · 6H 2 O, the fluorescence spectrum was measured in the same manner by exciting at 321 nm. FIG. 10A shows a fluorescence spectrum obtained by steady-state fluorescence measurement, and FIG. 10B shows a fluorescence spectrum obtained by time-resolved fluorescence measurement. At that time, the delay time was measured at 60 μs and the gate time was measured at 2 ms. As shown in FIG. 10A, a peak derived from the compound cs124 was observed in the vicinity of 340 to 450 nm, and a sharp peak derived from the europium ion was observed in the vicinity of 500 to 620 nm. Moreover, as shown in FIG.10 (b), it has confirmed that the peak derived from the compound cs124 of 350-450 nm vicinity disappeared, and only the peak derived from the europium ion which is rare earth ions was observed.
[蛍光寿命]
化合物csDAm(1mM、20μL)およびTb(NO3)3・6H2O(1mM、20μL)をそれぞれの最終濃度が0.5mMになるよう調整し、25℃で1時間ボルテックスした。測定にはボルテックス後、プローブの最終濃度が1μMになるよう希釈したものを用いた。サンプルを330nmで励起し、546nmでの蛍光寿命を測定した。その結果を図11(a)に示す。また、Tb(NO3)3・6H2Oの代わりにEu(NO3)3・6H2Oを用いて、321nmで励起し、615nmでの蛍光寿命を測定した。その結果を図11(b)に示す。図11(a)からLnがTbの場合の蛍光寿命が1.46ms、図11(b)からLnがEuの場合の蛍光寿命が0.587msであることが確認できた。すなわち、LnがTbまたはEuの場合、msオーダーの長い蛍光寿命を有することが確認できた。
[Fluorescence lifetime]
Compounds csDAm (1 mM, 20 μL) and Tb (NO 3 ) 3 .6H 2 O (1 mM, 20 μL) were adjusted to a final concentration of 0.5 mM and vortexed at 25 ° C. for 1 hour. The measurement was performed after vortexing and diluted to a final probe concentration of 1 μM. Samples were excited at 330 nm and the fluorescence lifetime at 546 nm was measured. The result is shown in FIG. Further, Eu (NO 3 ) 3 .6H 2 O was used instead of Tb (NO 3 ) 3 .6H 2 O, excitation was performed at 321 nm, and the fluorescence lifetime at 615 nm was measured. The result is shown in FIG. From FIG. 11A, it was confirmed that the fluorescence lifetime when Ln is Tb was 1.46 ms, and from FIG. 11B, the fluorescence lifetime when Ln was Eu was 0.587 ms. That is, it was confirmed that when Ln is Tb or Eu, it has a long fluorescence lifetime on the order of ms.
[タンパク質ラベルのSDS−PAGEによる検出]
WT(野生株)TEM−1 βラクタマーゼまたはE166N TEM−1 βラクタマーゼ、化合物csDAmおよびLn(NO3)3・6H2Oの最終濃度が、それぞれ27.5μM、55.0μMおよび18.3μMとなるように、10mMのTris−HCl緩衝液(pH7.0)中のWT(野生株)TEM−1 βラクタマーゼまたはE166N TEM−1 βラクタマーゼを25℃で、10mMのTris−HCl緩衝液(pH7.0)中の化合物csDAm溶液および10mMのTris−HCl緩衝液(pH7.0)中のLn(NO3)3・6H2O溶液に添加して反応溶液を作製した。反応溶液を25℃で60分間インキュベーションし、次いで、SDS gel loading buffer (1%SDS、20%グリセロール、10%メルカプトエタノール、pH6.8)中に溶解させ、SDS−PAGEにより分離した。電気泳動の後、ゲルの蛍光画像を、UVランプにより365nmの蛍光下、デジタルカメラで撮影した。蛍光画像を撮影した後、ゲルをCoomassie Brilliant Blueで染色し、その後、染色したゲル画像を撮影した。得られた結果を、図12および図13に示す。図12は、E166NTEM−1をLnで配位された化合物csDAmでラベル化した場合の蛍光画像(左の4レーン)とゲル染色画像(右の4レーン)を、図13はWT(野生株)TEM−1をLnで配位された化合物csDAmでラベル化した場合の蛍光画像(左の2レーン)とゲル染色画像(右の2レーン)を示す。
[Detection of protein label by SDS-PAGE]
The final concentrations of WT (wild-type) TEM-1 β-lactamase or E166N TEM-1 β-lactamase, compounds csDAm and Ln (NO 3 ) 3 .6H 2 O are 27.5 μM, 55.0 μM and 18.3 μM, respectively. Thus, WT (wild type) TEM-1 β-lactamase or E166N TEM-1 β-lactamase in 10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.0) was treated with 10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.0) at 25 ° C. ) And the Ln (NO 3 ) 3 .6H 2 O solution in 10 mM Tris-HCl buffer (pH 7.0) to prepare a reaction solution. The reaction solution was incubated at 25 ° C. for 60 minutes, then dissolved in SDS gel loading buffer (1% SDS, 20% glycerol, 10% mercaptoethanol, pH 6.8) and separated by SDS-PAGE. After electrophoresis, a fluorescent image of the gel was taken with a digital camera under a fluorescence of 365 nm with a UV lamp. After taking a fluorescent image, the gel was stained with Coomassie Brilliant Blue, and then the stained gel image was taken. The obtained results are shown in FIG. 12 and FIG. FIG. 12 shows fluorescence images (left 4 lanes) and gel-stained images (right 4 lanes) when E166NTEM-1 is labeled with the compound csDAm coordinated with Ln, and FIG. 13 shows WT (wild strain). A fluorescence image (left two lanes) and a gel-stained image (right two lanes) when TEM-1 is labeled with a compound csDAm coordinated with Ln are shown.
図12における各レーン中のサンプルは以下の表3に示すように成分を混合して作製した。 Samples in each lane in FIG. 12 were prepared by mixing the components as shown in Table 3 below.
図13における各レーン中のサンプルは以下の表4に示すように成分を混合して作製した。 Samples in each lane in FIG. 13 were prepared by mixing the components as shown in Table 4 below.
図12に示すように、タグタンパク質となるβ−ラクタマーゼの分子量である29kDa付近に、レーン1ではTbイオン由来の緑色、レーン2ではEuイオン由来の赤色の蛍光が確認できた。このことから、Lnが配位した化合物csDAmがβ−ラクタマーゼにラベル化していることが確認できた。また、レーン1および2においては、15kDa付近にも緑色の蛍光が見られるが、これは遊離のTbが配位した化合物[csDAm−Tb]の蛍光であると考えられる。なお、Euが配位した化合物[csDAm−Eu]は蛍光強度がTbが配位した化合物[csDAm−Tb]に比べて弱いため、遊離のEuで配位した化合物[csDAm−Eu]由来の蛍光は見られない。
As shown in FIG. 12, in the vicinity of 29 kDa, which is the molecular weight of β-lactamase serving as the tag protein, green fluorescence derived from Tb ions in
図13に示すように、WTのβ-ラクタマーゼにはTbが配位した化合物[csDAm−Tb]およびEuが配位した化合物[csDAm−Eu]のいずれによってもラベル化されていないことが確認できた。 As shown in FIG. 13, it can be confirmed that the β-lactamase of WT is not labeled with any of the compound [csDAm-Tb] coordinated with Tb and the compound [csDAm-Eu] coordinated with Eu. It was.
本発明のタンパク質を蛍光標識する方法は、細胞イメージング等に適用できる。 The method of fluorescently labeling the protein of the present invention can be applied to cell imaging and the like.
配列番号1 E166N TEM−1のアミノ酸配列
配列番号2 E166A TEM−1のアミノ酸配列
配列番号3 E166D TEM−1のアミノ酸配列
配列番号4 E166Q TEM−1のアミノ酸配列
配列番号5 E166D TEM−1のアミノ酸配列をコードする塩基配列
配列番号6 E166A TEM−1のアミノ酸配列をコードする塩基配列
配列番号7 E166D TEM−1のアミノ酸配列をコードする塩基配列
配列番号8 E166Q TEM−1のアミノ酸配列をコードする塩基配列
配列番号9 変異原性プライマー
配列番号10 変異原性プライマー
SEQ ID NO: 1 E166N TEM-1 amino acid sequence SEQ ID NO: 2 E166A TEM-1 amino acid sequence SEQ ID NO: 3 E166D TEM-1 amino acid sequence SEQ ID NO: 4 E166Q TEM-1 amino acid sequence SEQ ID NO: 5 E166D TEM-1 amino acid sequence SEQ ID NO: 6 E166A Base sequence encoding amino acid sequence of TEM-1 SEQ ID NO: 7 E166D Base sequence encoding amino acid sequence of TEM-1 SEQ ID NO: 8 E166Q Base sequence encoding amino acid sequence of TEM-1 SEQ ID NO: 9 mutagenic primer SEQ ID NO: 10 mutagenic primer
Claims (14)
標識対象タンパク質と変異型βラクタマーゼとの融合タンパク質を得ること、および前記融合タンパク質と下記式(I)で表わされる化合物またはその塩とを反応させることにより、前記対象タンパク質を蛍光標識することを含み、
前記変異型βラクタマーゼは、前記式(I)で表わされる化合物またはその塩のβ−ラクタム環を開環させ、その結果、前記式(I)で表わされる化合物またはその塩のYを遊離させ、かつ、前記化合物またはその塩のβラクタム環が開環した部分と共有結合可能なタンパク質である、タンパク質の蛍光標識方法。
Yは、消光性基であり、
L1は、Xのためのリンカーであり、
L2は、Yのためのリンカーであり、
R1は、H、低級アルキルカルボニルオキシで置換された低級アルキレン基または低級アルキル基である。 A method for fluorescently labeling proteins,
Obtaining a fusion protein of the target protein to be labeled and a mutant β-lactamase, and reacting the fusion protein with a compound represented by the following formula (I) or a salt thereof to fluorescently label the target protein: ,
The mutant β-lactamase opens the β-lactam ring of the compound represented by the formula (I) or a salt thereof, and as a result, liberates Y of the compound represented by the formula (I) or a salt thereof, And the fluorescent labeling method of protein which is a protein which can be covalently bonded with the part which the beta lactam ring of the said compound or its salt opened.
Y is a quenching group,
L 1 is a linker for X
L 2 is a linker for Y;
R 1 is H, a lower alkylene group or a lower alkyl group substituted with lower alkylcarbonyloxy.
配列表の配列番号1〜4のいずれかのアミノ酸配列、
配列表の配列番号1〜4のいずれかのアミノ酸配列の1〜数個のアミノ酸が欠失、置換、又は付加されたアミノ酸配列であって、前記融合タンパク質において上記式(I)で表わされる化合物またはその塩のβ−ラクタム環を開環させ、その結果、前記化合物またはその塩のYを遊離させ、かつ、前記化合物またはその塩のβラクタム環が開環した部分と共有結合可能なアミノ酸配列、及び、
配列表の配列番号1〜4のいずれかのアミノ酸配列と70%以上の相同性を有するアミノ酸配列であって、前記融合タンパク質において上記式(I)で表わされる化合物またはその塩のβ−ラクタム環を開環させ、その結果、前記化合物またはその塩のYを遊離させ、かつ、前記化合物またはその塩のβラクタム環が開環した部分と共有結合可能なアミノ酸配列、からなる群から選択されるアミノ酸配列である、請求項1記載のタンパク質の蛍光標識方法。
The amino acid sequence of the mutant β-lactamase in the fusion protein is
The amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 1 to 4 in the Sequence Listing,
A compound represented by the above formula (I) in the fusion protein, wherein one to several amino acids of the amino acid sequences of SEQ ID NOs: 1 to 4 in the sequence listing are deleted, substituted, or added. Or an amino acid sequence capable of opening a β-lactam ring of a salt thereof, thereby releasing Y of the compound or a salt thereof, and covalently binding to a portion where the β-lactam ring of the compound or a salt thereof is opened ,as well as,
A β-lactam ring of a compound represented by the above formula (I) or a salt thereof in the fusion protein, the amino acid sequence having 70% or more homology with any one of SEQ ID NOs: 1-4 in the sequence listing Selected from the group consisting of an amino acid sequence capable of liberating Y of the compound or a salt thereof and capable of covalently bonding to a portion where the β-lactam ring of the compound or a salt thereof is opened. The method for fluorescent labeling a protein according to claim 1, which is an amino acid sequence.
Obtaining the fusion protein includes obtaining a polynucleotide encoding the fusion protein, obtaining a plasmid or vector capable of expressing the fusion protein, expressing the fusion protein in a cell, or expressing the fusion protein. The method for fluorescent labeling a protein according to claim 1 or 2, comprising isolating the fusion protein.
Yは、消光性基であり、
L1は、Xのためのリンカーであり、
L2は、Yのためのリンカーであり、
R1は、H、低級アルキルカルボニルオキシで置換された低級アルキレン基または低級アルキル基である。
The composition for using in the method in any one of Claims 1-3 containing the compound or its salt represented by the said formula (I).
Y is a quenching group,
L 1 is a linker for X
L 2 is a linker for Y;
R 1 is H, a lower alkylene group or a lower alkyl group substituted with lower alkylcarbonyloxy.
前記プラスミドまたはベクターは、標識対象タンパク質と変異型βラクタマーゼとの融合タンパク質をコードするポリヌクレオチドをクローニングするため又は前記融合タンパク質を発現させるためのプラスミド又はベクターであり、
前記プラスミド又はベクターは、
配列表の配列番号5〜8のいずれかの塩基配列
配列表の配列番号5〜8のいずれかの塩基配列の1〜数個の塩基が欠失、置換、又は付加された塩基配列であって、前記融合タンパク質において式(I)で表わされる化合物またはその塩のβ−ラクタム環を開環させ、その結果、前記化合物のYを遊離させ、かつ、前記化合物またはその塩のβラクタム環が開環した部分と共有結合可能なアミノ酸配列をコードする塩基配列、及び、
配列表の配列番号5〜8のいずれかの塩基配列と70%以上の相同性を有する塩基配列であって、前記融合タンパク質において式(I)で表わされる化合物またはその塩のβ−ラクタム環を開環させ、その結果、前記化合物のYを遊離させ、かつ、前記化合物またはその塩のβラクタム環が開環した部分と共有結合可能なアミノ酸配列をコードする塩基配列、からなる群から選択される塩基配列を含むプラスミドまたはベクター。
Yは、消光性基であり、
L1は、Xのためのリンカーであり、
L2は、Yのためのリンカーであり、
R1は、H、低級アルキルカルボニルオキシで置換された低級アルキレン基または低級アルキル基である。
A plasmid or vector for use in the method of any one of claims 1-3,
The plasmid or vector is a plasmid or vector for cloning a polynucleotide encoding a fusion protein of a protein to be labeled and a mutant β-lactamase or for expressing the fusion protein,
The plasmid or vector is
A nucleotide sequence in which one to several bases of the nucleotide sequence of any one of SEQ ID Nos. 5 to 8 in the sequence listing are deleted, substituted, or added. Opening the β-lactam ring of the compound represented by formula (I) or a salt thereof in the fusion protein, thereby releasing Y of the compound and opening the β-lactam ring of the compound or salt thereof. A base sequence encoding an amino acid sequence that can be covalently bonded to the ring portion; and
A base sequence having 70% or more homology with any one of SEQ ID NOs: 5 to 8 in the Sequence Listing, wherein the β-lactam ring of the compound represented by formula (I) or a salt thereof in the fusion protein Selected from the group consisting of a nucleotide sequence that encodes an amino acid sequence that can be ring-opened, thereby liberating Y of the compound and covalently binding to a portion of the compound or salt thereof that is open at the β-lactam ring. A plasmid or vector containing the nucleotide sequence.
Y is a quenching group,
L 1 is a linker for X
L 2 is a linker for Y;
R 1 is H, a lower alkylene group or a lower alkyl group substituted with lower alkylcarbonyloxy.
A kit for a method for fluorescent labeling of a protein comprising the composition according to claim 4 and the plasmid or vector according to claim 5.
Yは、消光性基であり、
L1は、Xのためのリンカーであり、
L2’は、
で表わされる、Yのためのリンカーであり、
R1は、H、低級アルキルカルボニルオキシで置換された低級アルキレン基または低級アルキル基である。
A compound represented by the general formula (I ′) or a salt thereof.
Y is a quenching group,
L 1 is a linker for X
L 2 '
A linker for Y represented by:
R 1 is H, a lower alkylene group or a lower alkyl group substituted with lower alkylcarbonyloxy.
標識対象タンパク質と変異型βラクタマーゼとの融合タンパク質を得ること、および前記融合タンパク質と下記式(II)で表わされる化合物もしくは下記式(III)で表わされる化合物またはその塩とを反応させることにより、前記対象タンパク質を蛍光標識することを含み、
前記変異型βラクタマーゼは、前記式(II)で表わされる化合物もしくは下記式(III)で表わされる化合物またはその塩のβ−ラクタム環を開環させ、かつ、前記化合物またはその塩のβラクタム環が開環した部分と共有結合可能なタンパク質である、タンパク質の蛍光標識方法。
Xは、蛍光性基であり、
L1は、Xのためのリンカーであり、
R1は、H、低級アルキルカルボニルオキシで置換された低級アルキレン基または低級アルキル基であり、
R4は、Hまたは低級アルキルである。 A method for fluorescently labeling proteins,
By obtaining a fusion protein of a protein to be labeled and a mutant β-lactamase, and reacting the fusion protein with a compound represented by the following formula (II) or a compound represented by the following formula (III) or a salt thereof, Including fluorescently labeling the protein of interest,
The mutant β-lactamase opens the β-lactam ring of the compound represented by the formula (II) or the compound represented by the following formula (III) or a salt thereof, and the β-lactam ring of the compound or a salt thereof. A method for fluorescently labeling proteins, wherein is a protein that can be covalently bound to a ring-opened moiety.
X is a fluorescent group,
L 1 is a linker for X
R 1 is H, a lower alkylene group or a lower alkyl group substituted with lower alkylcarbonyloxy,
R 4 is H or lower alkyl.
配列表の配列番号1〜4のいずれかのアミノ酸配列、
配列表の配列番号1〜4のいずれかのアミノ酸配列の1〜数個のアミノ酸が欠失、置換、又は付加されたアミノ酸配列であって、前記融合タンパク質において上記式(II)で表わされる化合物もしくは式(III)で表わされる化合物またはその塩のβ−ラクタム環を開環させ、その結果、前記化合物またはその塩のYを遊離させ、かつ、前記化合物またはその塩のβラクタム環が開環した部分と共有結合可能なアミノ酸配列、及び、
配列表の配列番号1〜4のいずれかのアミノ酸配列と70%以上の相同性を有するアミノ酸配列であって、前記融合タンパク質において上記式(II)で表わされる化合物もしくは式(III)で表わされる化合物またはその塩のβ−ラクタム環を開環させ、その結果、前記化合物またはその塩のYを遊離させ、かつ、前記化合物またはその塩のβラクタム環が開環した部分と共有結合可能なアミノ酸配列、からなる群から選択されるアミノ酸配列である、請求項8記載のタンパク質の蛍光標識方法。 The amino acid sequence of the mutant β-lactamase in the fusion protein is
The amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 1 to 4 in the Sequence Listing,
A compound represented by the above formula (II) in the fusion protein, wherein one to several amino acids of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 to 4 in the sequence listing are deleted, substituted, or added. Alternatively, the β-lactam ring of the compound represented by formula (III) or a salt thereof is opened, and as a result, Y of the compound or the salt thereof is liberated, and the β-lactam ring of the compound or the salt thereof is opened. An amino acid sequence that can be covalently bound to the moiety, and
An amino acid sequence having 70% or more homology with any one of the amino acid sequences of SEQ ID NOs: 1 to 4 in the sequence listing, represented by the compound represented by the above formula (II) or the formula (III) in the fusion protein An amino acid capable of opening a β-lactam ring of a compound or a salt thereof, thereby liberating Y of the compound or a salt thereof, and covalently binding to a portion where the β-lactam ring of the compound or a salt thereof is opened The protein fluorescent labeling method according to claim 8, wherein the protein is an amino acid sequence selected from the group consisting of:
Xは、蛍光性基であり、
L1は、Xのためのリンカーであり、
R1は、H、低級アルキルカルボニルオキシで置換された低級アルキレン基または低級アルキル基であり、
R4は、Hまたは低級アルキルである。 A composition for use in the method according to any one of claims 8 to 10, comprising the compound represented by the formula (II), the compound represented by the following formula (III), or a salt thereof.
X is a fluorescent group,
L 1 is a linker for X
R 1 is H, a lower alkylene group or a lower alkyl group substituted with lower alkylcarbonyloxy,
R 4 is H or lower alkyl.
前記プラスミドまたはベクターは、標識対象タンパク質と変異型βラクタマーゼとの融合タンパク質をコードするポリヌクレオチドをクローニングするため又は前記融合タンパク質を発現させるためのプラスミド又はベクターであり、
前記プラスミド又はベクターは、
配列表の配列番号5〜8のいずれかの塩基配列
配列表の配列番号5〜8のいずれかの塩基配列の1〜数個の塩基が欠失、置換、又は付加された塩基配列であって、前記融合タンパク質において式(II)で表わされる化合物もしくは式(III)で表わされる化合物またはその塩のβ−ラクタム環を開環させ、その結果、前記化合物のYを遊離させ、かつ、前記化合物またはその塩のβラクタム環が開環した部分と共有結合可能なアミノ酸配列をコードする塩基配列、及び、
配列表の配列番号5〜8のいずれかの塩基配列と70%以上の相同性を有する塩基配列であって、前記融合タンパク質において式(II)で表わされる化合物もしくは式(III)で表わされる化合物またはその塩のβ−ラクタム環を開環させ、その結果、前記化合物のYを遊離させ、かつ、前記化合物またはその塩のβラクタム環が開環した部分と共有結合可能なアミノ酸配列をコードする塩基配列、からなる群から選択される塩基配列を含むプラスミドまたはベクター。
Xは、蛍光性基であり、
L1は、Xのためのリンカーであり、
R1は、H、低級アルキルカルボニルオキシで置換された低級アルキレン基または低級アルキル基であり、
R4は、Hまたは低級アルキルである。 A plasmid or vector for use in the method of any of claims 8-10,
The plasmid or vector is a plasmid or vector for cloning a polynucleotide encoding a fusion protein of a protein to be labeled and a mutant β-lactamase or for expressing the fusion protein,
The plasmid or vector is
A nucleotide sequence in which one to several bases of the nucleotide sequence of any one of SEQ ID Nos. 5 to 8 in the sequence listing are deleted, substituted, or added. Opening the β-lactam ring of the compound represented by formula (II) or the compound represented by formula (III) or a salt thereof in the fusion protein, thereby liberating Y of the compound, and the compound Or a base sequence that encodes an amino acid sequence that can be covalently bonded to a portion of the salt whose β-lactam ring is opened, and
A compound represented by the formula (II) or a compound represented by the formula (III) in the fusion protein, the nucleotide sequence having 70% or more homology with any one of the sequence numbers 5 to 8 in the sequence listing Alternatively, it encodes an amino acid sequence that opens the β-lactam ring of a salt thereof, thereby liberating Y of the compound and that can be covalently bonded to the opened portion of the β-lactam ring of the compound or a salt thereof. A plasmid or vector comprising a base sequence selected from the group consisting of a base sequence.
X is a fluorescent group,
L 1 is a linker for X
R 1 is H, a lower alkylene group or a lower alkyl group substituted with lower alkylcarbonyloxy,
R 4 is H or lower alkyl.
X’は、発光性希土類錯体であり、
L1は、Xのためのリンカーであり、
R1は、H、低級アルキルカルボニルオキシで置換された低級アルキレン基または低級アルキル基である。 A compound represented by the general formula (II ′) or a salt thereof.
X ′ is a luminescent rare earth complex,
L 1 is a linker for X
R 1 is H, a lower alkylene group or a lower alkyl group substituted with lower alkylcarbonyloxy.
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2009
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