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ペプチドビーズの研究

ペプチド・タンパク質を中心とした生体機能と分子認識の応用研究

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forders ペプチドビーズのアミノ酸配列解析技術資料

ペプチドビーズの研究

ペプチドビーズの研究は創業者が1990年代から行ってきた課題の一つである。ライブラリーの構築は分子認識の研究の実用化へ向けた重要なテーマの一つである。
また、ドラッグデリバリのための「ペプチドビークル」という形で特定細胞認識素子の探索、細胞透過、核移行、バイオコンジュゲート作製等に関し、アカデミックな「透過メカニズム」よりもむしろ「特異的な細胞内への導入に関する実用性」を念頭に置き、プロダクション(大量も含めて)に焦点を当てた研究を進めてきた。
また、ペプチドビーズの認識能を出発点にプロテオームにおけるマーカー探索も行った。ペプチド固定化ビースを用いるバイオアフィニティ精製に関する特許第2513412は1996年に成立した。
総説も含め、ペプチド固定化ビーズの内、直鎖ペプチドライブラリーの固定化ビーズはいくつか論文がある。
直鎖ではどうしてもアフィニティが弱い事が判明した。試行錯誤の結局、非天然アミノ酸を5種追加、ジスルフィドで環状化、しかも、分子内での環状化にD-Cysを使ったことでデコンボルーションも含めて最適化したものが環状ペプチド固定化ビーズである。

  • ペプチド誘導体でタンパク質をミメティックする
  • 固定化による迅速・省エネ・高効率化、コスト削減
  • ペプチド誘導体固定化ライブラリーとバイオコンジュゲートによる高効率探索・検出・診断識別・探索・創薬等に応用

Peptide beads_1

ハイペップ研究所コアテクノロジーと研究開発の背景

  • タンパク質相互作用の利用でペプチドを用いる
  • タンパク質はペプチドでミメティック(まね)できる
  • ペプチド:設計できる(構造を造る)、化学合成できる、多様性を生み出せる。検定法が確立されている
  • ペプチド科学はハイペップ研究所の創業者のエキスパタイズ

目的にあったデザイン

  1. 高効率ペプチド誘導体の合成と精製技術並びに検定技術
  2. 生体の分子認識に関する構造活性解析(タンパク質解析技術)
  3. ライブラリー構築技術、分子設計技術、大量合成プロセス開発

ペプチド関連物質のライブラリー(システマチックな構造類縁体)

  • 直鎖ペプチド群、環状ペプチド群(天然/非天然アミノ酸)、ゲル状の樹脂上に固定化
  • タンパク質のオーバーラップペプチド群(例)ウィルス核外タンパク質
  • アレイ用デザインペプチド=次世代バイオチップ
  • 2次構造を取る蛍光標識ペプチドライブラリー(ヘリックス、シート、ループ)糖ペプチドライブラリー・脂質ペプチドライブラリー→ Biodetection用

環状ペプチド固定化ライブラリー

OPOB/OBOPは1種のペプチドが1粒のビーズに固定化されている。OBOC/OCOB は最近拡張された表現で1粒のビーズに1種のコンパウンド(化合物:ペプチドではない)が固定化されているものを称する。
いずれも1990年代からコンビケムの一翼を担ってきた手法である。がん治療関連の研究が多い。

当該手法のキーは以下の3点いずれも多くのノウハウが有る

  1. スクリーニングをどうしたか?相互作用は何に注目したか?
  2. 標識と構造解読をどうやったか?(decomvolution)
  3. 見いだしたモノをどう構造最適化したか?これからするか?

環状ペプチドライブラリーのデザイン

X : Cysを除く19種の天然アミノ酸と5種の非天然アミノ酸

Peptide beads_2


混合分配繰返合成法(Sprit & Combine法)一粒のレジン上に一種のペプチド:
高純度①各アミノ酸導入はカイザーテストで確認 ②分子内環状化の確認(エルマン定量)

Peptide beads_3

    ★ ゲル様レジンの使用=水系アッセイが可能
    ★ C末端アミド
    ★ Dシステインを使用(耐内在酵素性)
    ★ Cys残基を除いた
    ★ 非天然アミノ酸 5種を選定した
    ★ 分子内環状にした(残存SH無し)
    ★ 6個連結ペプチドサイズ
    ★ 配列解析軒原法(下記)

肺がんのマーカー探索
Binding proteins purified by affinity columns

Peptide beads_4

ペプチドビーズに関する記載のある、書き下ろし日本語総説(軒原)
軒原清史、化学と生物、学会出版センター、 39, 56-62, 2001. コンビナトリアルケミストリーの最近の進歩:ライブラリー
の検定のためのコンビナトリアル分析(ハイフン入りテクノロジー)
軒原清史、化学と生物、学会出版センター、 34, 670-675, 1996. コンビナトリアルケミストリーとペプチドライブラリー(2)
軒原清史、化学と生物、学会出版センター、34, 610-615, 1996. コンビナトリアルケミストリーとペプチドライブラリー(1)
Kit Lam(1粒に1ペプチドを固定化する手法のパイオニア)の論文
Lam K.S., Salmon S.E., Hersh E.M., (1991) One-bead, one-peptide: a new type of synthetic peptide library for
identifying ligand binding activity. Nature 354: 82–84.
Lebl, M.; Krchnak, V.; Sepetov, N. F.; Nikolaev, V.; Stierandova, A.; Safar, P.; Seligmana, B.; Thorpe, D.; Felder,
S.; Lake, D. F.; Lam, K. S.; Salmon, S. E. In Innovation and Perspectives in Solid Phase Synthesis; Epton, R.,
Ed.; Mayflower Worldwide: Birmingham, 1994; pp 233–238.(固相合成法シリーズ、製本は2年ごとに出版された。ハ
イペップ研究所で販売、バックナンバー有)
D. H. Lau, L. Guo, R. Liu, A. Song, C. Shao & K.S. Lam, Biotechnology Letters 24: 497–500, 2002. Identifying
peptide ligands for cell surface receptors using cell-growth-on-bead assay and one-bead one-compound
combinatorial library

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