本发明专利技术公开了非天然氨基酸和包括至少一个非天然氨基酸的多肽，以及制备所述非天然氨基酸和多肽的方法。所述非天然氨基酸本身或作为多肽的一部分可包括多种可能的官能团，但通常具有至少一个杂环、醛醇基、二羰基和/或二胺基。本发明专利技术还进一步公开了经翻译后修饰的非天然氨基酸多肽、实现所述修饰的方法以及纯化所述多肽的方法。所述经修饰非天然氨基酸多肽通常包括至少一个杂环、醛醇基、二羰基和/或二胺基。进一步公开了使用所述非天然氨基酸多肽和经修饰非天然氨基酸多肽的方法，包括治疗、诊断和其它生物技术用途。
【技术实现步骤摘要】
本文描述制备、纯化、表征和使用非天然氨基酸、非天然氨基酸多肽和经修饰非天然氨基酸多肽的化合物、组合物、技术和策略。
技术介绍
将非基因编码的氨基酸(即，“非天然氨基酸”)并入蛋白质中的能力允许引入可提供天然存在的官能团(诸如赖氨酸的ε-NH2、半胱氨酸的巯基-SH、组氨酸的亚氨基等)的有价值替代物的化学官能团。已知某些化学官能团对20种常见的基因编码的氨基酸中所见的官能团呈惰性，但完全且有效地与可并入于非天然氨基酸上的官能团反应以形成稳定键。多种方法现可用于选择性引入未见于蛋白质中、对20种常见的基因编码的氨基酸中所见的所有官能团呈化学惰性并且可用于与包含某些官能团的试剂有效且选择性地反应以形成稳定共价键的化学官能团。
技术实现思路
本文描述制备、纯化、表征和使用非天然氨基酸、非天然氨基酸多肽和经修饰非天然氨基酸多肽的方法、组合物、技术和策略。一方面为使非天然氨基酸和/或非天然氨基酸多肽衍生化的方法、组合物、技术和策略。在一个实施例中，所述方法、组合物、技术和策略涉及化学衍生化；在其它实施例中，涉及生物衍生化；在其它实施例中，涉及物理衍生化；在其它实施例中，涉及衍生化的组合。在其它或额外实施例中，所述衍生化具区域选择性。在其它或额外实施例中，所述衍生化具区域特异性。在其它或额外实施例中，所述衍生化在含有非天然氨基酸的试剂与衍生化试剂中为化学计量或近化学计量。在其它或额外实施例中，所述衍生化在环境温度下是快速的。在其它或额外实施例中，所述衍生化是在水溶液中发生。在其它或额外实施例中，所述衍生化是在介于约2与约10之间的pH值下发生。在其它或额外实施例中，所述衍生化是在介于约3与约8之间的pH值下发生。在其它或额 外实施例中，所述衍生化是在介于约2与约9之间的pH值下发生。在其它或额外实施例中，所述衍生化是在介于约4与约9之间的pH值下发生。在其它或额外实施例中，所述衍生化是在约4的pH值下发生。在另一实施例中，所述衍生化是在约8的pH值下发生。在其它或额外实施例中，所述衍生化在含有非天然氨基酸的试剂与衍生化试剂中为化学计量、近化学计量或类化学计量。在其它或额外实施例中，提供将所需基团化学计量、近化学计量或类化学计量并入非天然氨基酸多肽上的方法。在其它或额外实施例中，提供允许将所需基团化学计量、近化学计量或类化学计量并入非天然氨基酸多肽上的策略、反应混合物、合成条件。 一方面为基于二羰基的反应性使肽和蛋白质化学衍生化的非天然氨基酸，所述二羰基包括含有至少一个酮基和/或至少一个醛基和/或至少一个酯基和/或至少一个羧酸和/或至少一个硫酯基的基团，且其中所述二羰基可为I，2- 二羰基、I，3- 二羰基或I，4- 二羰基。其它或额外方面为基于二胺基的反应性使肽和蛋白质化学衍生化的非天然氨基酸，所述二胺基包括肼基、脒基、亚胺基、1，I-二胺基、1，2-二胺基、1，3-二胺基和1，4-二胺基。在其它或额外实施例中，将至少一个上述非天然氨基酸并入多肽中，亦即，所述实施例为非天然氨基酸多肽。在其它或额外实施例中，在非天然氨基酸的侧链上使其官能化，以致其与衍生化分子反应产生键，包括基于杂环(包括含氮杂环)的键和/或基于醛醇的键。其它或额外实施例为可与衍生化分子反应以产生含有键的非天然氨基酸多肽的非天然氨基酸多肽，所述键包括基于杂环(包括含氮杂环)的键和/或基于醛醇的键。在其它或额外实施例中，非天然氨基酸选自具有二羰基和/或二胺侧链的氨基酸。在其它或额外实施例中，非天然氨基酸包含经遮蔽侧链，其包括经遮蔽二胺基和/或经遮蔽二羰基。在其它或额外实施例中，非天然氨基酸包含选自以下各物的基团酮-胺(即，含有酮与胺的基团)、酮-炔(即，含有酮与炔的基团)和烯-二酮(即，含有二羰基与烯烃的基团)。在其它或额外实施例中，非天然氨基酸包含二羰基侧链，其中所述羰基选自酮、醛、羧酸或酯(包括硫酯)。另一实施例为含有在用适当的官能化试剂处理后能够形成杂环(包括含氮杂环)的官能团的非天然氨基酸。在另一实施例中，非天然氨基酸的结构类似于天然氨基酸，但含有上述官能团中的一个。在另一实施例中，非天然氨基酸类似于苯丙氨酸或酪氨酸(芳香族氨基酸)；而在另一实施例中，非天然氨基酸类似于丙氨酸和亮氨酸(疏水性氨基酸)。在一个实施例中，非天然氨基酸具有与天然氨基酸截然不同的特性。在一个实施例中，所述截然不同的特性为侧链的化学反应性，在另一实施例中，此截然不同的化学反应性允许即使在多肽中的天然存在的氨基酸单元的侧链不进行反应的情况下，作为同一多肽的单元的非天然氨基酸的侧链也进行上述反应。在另一实施例中，非天然氨基酸的侧链具有与天然存在的氨基酸的侧链正交的化学性质。在另一实施例中，非天然氨基酸的侧链包含含亲电基团部分；在另一实施例中，非天然氨基酸的侧链上的含亲电基团部分可进行亲核攻击以产生杂环衍生化蛋白质，包括含氮杂环衍生化蛋白质。在此段落的任一上述实施例中，非天然氨基酸可作为单独分子存在或者可并入任何长度的多肽中；如果为后者，那么多肽可另外并有天然存在的氨基酸或非天然氨基酸。另一方面为经二胺取代的分子，其用于制备基于杂环(包括含氮杂环)键的衍生化非天然氨基酸多肽，其中所述二胺基选自肼、脒、亚胺、I，I- 二胺、I，2- 二胺、I，3- 二胺和1，4_ 二胺基团。另一实施例为经二胺取代的分子，其用于经由在衍生化分子与含二羰基的非天然氨基酸多肽之间形成杂环(包括含氮杂环)键来使含二羰基的非天然氨基酸多肽衍生化。在其它实施例中，上述含二羰基的非天然氨基酸多肽为含二酮的非天然氨基酸多肽。在其它或额外实施例中，含二羰基的非天然氨基酸包含所述羰基选自酮、醛、羧酸或酯(包括硫酯)的侧链。在其它或额外实施例中，经二胺取代的分子包含选自所需官能团的基团。在其它或额外实施例中，经二胺取代的分子为经二胺取代的聚乙二醇(PEG)分子。在另一实施例中，非天然氨基酸的侧链具有与天然存在的氨基酸正交的化学性质，其使得非天然氨基酸能够与经二胺取代的分子选择性反应。在另一实施例中，非天然氨基酸的侧链包含与含二胺分子选择性反应的含亲电基团部分；在另一实施例中，非天然氨基酸侧链上的含亲电基团部分可进行亲核攻击以产生杂环衍生化蛋白质，包括含氮杂环衍生化蛋白质。与此段落中所述的实施例相关的另一方面为经修饰非天然氨基酸多肽，其是由衍生化分子与非天然氨基酸多肽反应得到。其它实施例包括已经修饰的非天然氨基酸多肽的任何其它修饰。另一方面为基于杂环(包括含氮杂环)键制备衍生化非天然氨基酸多肽的经二羰基取代的分子。另一实施例为经二羰基取代的分子，其用于经由形成杂环(包括含氮杂环基)使含二胺的非天然氨基酸多肽衍生 化。另一实施例为可在介于约4与约8之间的pH值范围内与含二胺的非天然氨基酸多肽形成所述杂环(包括含氮杂环基)的经二羰基取代的分子。另一实施例为经二羰基取代的分子，其用于经由在衍生化分子与含二胺的非天然氨基酸多肽之间形成杂环(包括含氮杂环)键来使含二胺的非天然氨基酸多肽衍生化。在另一实施例中，经二羰基取代的分子为经二酮取代的分子，在其它方面中为经酮醛取代的分子，在其它方面中为经酮酸取代的分子，在其它方面中为经酮酯取代的分子，包括经酮硫酯取代的分子。在其它实施例中，经二羰基取代的分子包含选自所需官能团的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
2005.12.30 US 60/755,338;2005.12.30 U...
【专利技术属性】
技术研发人员：苗振伟，刘俊杰，
申请(专利权)人：AMBRX公司，
类型：发明
国别省市：
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