用于修飾非天然氨基酸和非天然氨基酸多肽的促進劑的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請是申請?zhí)枮?200680041547.X"，發(fā)明名稱為"用于修飾非天然氨基酸和非 天然氨基酸多肽的促進劑"的發(fā)明專利申請的分案申請。
[0002] 相關申請案
[0003] 本申請案主張2005年11月8日申請的名稱為"Accelerantsforthe modificationofnon-naturalaminoacidsandnon-naturalaminoacid polypeptides"的美國臨時申請案第60/734, 589號的權利。
技術領域
[0004] 本發(fā)明涉及用于修飾含有羰基部分的分子（包括非天然氨基酸和含有非天然氨 基酸的試劑）的促進劑。
【背景技術】
[0005] 將非遺傳性編碼氨基酸（即，"非天然氨基酸"）并入蛋白質中的能力允許引入化 學官能團，其可提供天然存在官能團（例如賴氨酸的e-NH2、半胱氨酸的巰基-SH、組氨酸 的亞氨基等）的有價值替代物。已知某些化學官能團對可見于20種常見遺傳性編碼氨基 酸中的官能團呈惰性，但與可并入到非天然氨基酸上的官能團清潔且有效地反應以形成穩(wěn) 定鍵聯。
[0006] 如今可用方法來選擇性地引入未見于蛋白質中的化學官能團，其對可見于20種 常見遺傳性編碼氨基酸中的所有官能團呈化學惰性且其可用于與包括某些官能團的試劑 有效且選擇性地反應以形成穩(wěn)定共價鍵。

【發(fā)明內容】

[0007] 本文中描述包含用于含羥胺化合物與含羰基化合物反應的促進劑的方法、組合 物、技術和策略。所述促進劑適用于合成含肟化合物。在一些實施例中，促進劑與含羰基化 合物形成鍵，且同樣，這些新穎化合物與含羥胺化合物反應性更強。本文中描述可調節(jié)含羥 胺化合物與含羰基化合物的反應的化合物。本文中也描述可降低含羥胺化合物與含羰基化 合物的反應的活化障壁的化合物。本文中也描述當包括于包含含羥胺化合物和含羰基化合 物的反應中時增大含肟化合物形成速率的化合物。含羥胺化合物、含羰基化合物和含肟化 合物可包括非天然氨基酸、非天然氨基酸多肽和經修飾非天然氨基酸多肽。含羰基化合物 包括包含芳香族酮部分的化合物。包含芳香族酮部分的這些化合物包括氨基酸和多肽。僅 舉例來說，對乙?；奖彼峄騪AcF為包含芳香族酮部分的氨基酸。
[0008] -個方面為加快含羥胺化合物與含羰基化合物形成含肟化合物的反應速率的化 合物（在本文中稱作促進劑）。在一個實施例中，含羥胺化合物為非天然氨基酸、非天然氨 基酸多肽或經修飾非天然氨基酸多肽，且含羰基化合物包含所需官能團。在另一個實施例 中，所得含肟化合物包含前述所需基團（即所需官能團）中的一種。一個相關方面為這些 化合物用于加快非天然氨基酸、非天然氨基酸多肽或經修飾非天然氨基酸多肽上的含羥胺 部分與包含所需基團（即所需官能團）的含羰基化合物形成包含所需基團的含肟非天然氨 基酸、非天然氨基酸多肽或經修飾非天然氨基酸多肽的反應速率的用途。另一個相關方面 為含有促進劑、含羥胺非天然氨基酸、非天然氨基酸多肽或經修飾非天然氨基酸多肽和包 含所需基團的含羰基化合物的反應混合物。另一個相關方面為包含所需基團的含肟非天然 氨基酸、非天然氨基酸多肽或經修飾非天然氨基酸多肽，其中這些含肟化合物是在存在促 進劑的情況下由含羥胺非天然氨基酸、非天然氨基酸多肽或經修飾非天然氨基酸多肽與包 含所需基團的含羰基化合物反應形成。在一個實施例中，羰基不為醛。在另一個實施例中， 羰基為芳香族酮。
[0009] 在另一個實施例中，含羰基化合物為非天然氨基酸、非天然氨基酸多肽或經修飾 非天然氨基酸多肽，且含羥胺化合物包含所需官能團。在另一個實施例中，含肟化合物包含 前述基團中的一種。一個相關方面為這些化合物用于加快非天然氨基酸、非天然氨基酸多 肽或經修飾非天然氨基酸多肽上的含羰基部分與包含所需基團的含羥胺化合物形成包含 所需基團的含肟非天然氨基酸、非天然氨基酸多肽或經修飾非天然氨基酸多肽的反應速率 的用途。另一個相關方面為含有促進劑、含羰基非天然氨基酸、非天然氨基酸多肽或經修飾 非天然氨基酸多肽和包含所需基團的含羥胺化合物的反應混合物。另一個相關方面為包含 所需基團的含肟非天然氨基酸、非天然氨基酸多肽或經修飾非天然氨基酸多肽，其中這些 含肟化合物是在存在促進劑的情況下由含羰基非天然氨基酸、非天然氨基酸多肽或經修飾 非天然氨基酸多肽與包含所需基團的含羥胺化合物反應形成。在一個實施例中，羰基不為 醛。在另一個實施例中，羰基為芳香族酮。
[0010] 另一個方面為通過選擇至少一種適當促進劑來最優(yōu)化含羰基化合物與含羥胺化 合物形成含肟化合物的反應的方法。在一個實施例中，此最優(yōu)化包含比較在存在不同促進 劑、不同摩爾比率的促進劑或前述組合的情況下含肟化合物的產率。在另一個實施例中，通 過色譜法來監(jiān)控含肟化合物的產率。在另一個實施例中，此最優(yōu)化包含比較在存在不同促 進劑、不同摩爾比率的促進劑或前述組合的情況下所產生的副產物的量。在另一個實施例 中，通過色譜法來監(jiān)控副產物的量。在其它實施例中，此最優(yōu)化包括改變其它反應條件（僅 舉例來說，包括pH值和溫度）。在一個實施例中，羰基不為醛。在另一個實施例中，羰基為 芳香族酮。
[0011] 一個方面為基于肟鍵的非天然氨基酸，其中所述肟鍵是在存在本文中所述的促進 劑的情況下形成。在其它或額外實施例中，將非天然氨基酸并入多肽中，也就是說，這些實 施例為非天然氨基酸多肽。在其它或額外實施例中，非天然氨基酸在其側鏈上經官能化以 使得其與衍生分子反應產生在存在本文中所述的促進劑的情況下形成的肟鍵。在其它或額 外實施例中為非天然氨基酸多肽，其可與在存在本文中所述的促進劑的情況下（但在不存 在本文中所述的促進劑的情況下此反應效率可更低）形成的衍生分子反應，產生含肟非天 然氨基酸多肽。在其它或額外實施例中，非天然氨基酸選自具有羰基、二羰基或羥胺側鏈的 氨基酸。在其它或額外實施例中，非天然氨基酸包含羰基或二羰基側鏈，其中羰基或二羰基 選自酮或醛。在另一個實施例中為含有在存在本文中所述的促進劑的情況下（但在不存在 本文中所述的促進劑的情況下此反應效率可更低）用適當官能化共反應物處理后能夠形 成肟的官能團的非天然氨基酸。在另一個或又一實施例中，非天然氨基酸在結構上與天然 氨基酸類似，但含有前述官能團中的一種。在另一或又一實施例中，非天然氨基酸與苯丙氨 酸或酪氨酸（芳香族氨基酸）類似；而在另一個實施例中，非天然氨基酸與丙氨酸和亮氨酸 (疏水性氨基酸）類似。在一個實施例中，非天然氨基酸具有與天然氨基酸的性質不同的性 質。在一個實施例中，這些不同性質為側鏈的化學反應性，在另一個實施例中，此不同化學 反應性允許非天然氨基酸的側鏈經歷反應而成為多肽的單元，但同一多肽中天然存在氨基 酸單元的側鏈不經歷前述反應。在另一個實施例中，非天然氨基酸的側鏈具有與天然存在 氨基酸的側鏈正交的化學。在另一個實施例中，非天然氨基酸的側鏈包含含親電子試劑部 分；在另一個實施例中，非天然氨基酸的側鏈上的含親電子試劑部分可在存在本文中所述 的促進劑的情況下（但在不存在本文中所述的促進劑的情況下此反應效率可更低）經歷親 核進攻而產生肟衍生蛋白。在此段落中的任何前述實施例中，非天然氨基酸可以單獨分子 形式存在或可并入任何長度的多肽中；如果為后者，那么多肽可進一步合并天然存在或非 天然氨基酸。在一個實施例中，羰基不為醛。在另一個實施例中，羰基為芳香族酮。
[0012] 另一個方面為在存在本文中所述的促進劑的情況下（但在不存在本文中所述的 促進劑的情況下此反應效率可更低）用于產生基于肟鍵的衍生非天然氨基酸多肽的羥胺 取代分子。在另一個實施例中為用于通過在存在本文中所述的促進劑的情況下（但在不存 在本文中所述的促進劑的情況下此反應效率可更低）在衍生分子與含羰基或二羰基的非 天然氨基酸多肽之間形成肟鍵而衍生含羰基或二羰基的非天然氨基酸多肽的羥胺取代分 子。在其它實施例中，前述含羰基或二羰基的非天然氨基酸多肽為含酮基非天然氨基酸多 肽。在其它或額外實施例中，含羰基或二羰基的非天然氨基酸包含選自酮或醛的側鏈。在 其它或額外實施例中，羥胺取代分子包含所需官能團。在其它或額外實施例中，羥胺取代分 子為羥胺取代聚乙二醇（PEG)分子。在另一個實施例中，非天然氨基酸的側鏈具有與天然 存在氨基酸的側鏈正交的化學，其允許非天然氨基酸在存在本文中所述的促進劑的情況下 (但在不存在本文中所述的促進劑的情況下此反應效率可更低）與羥胺取代分子選擇性反 應。在另一個實施例中，非天然氨基酸的側鏈包含含親電子試劑部分，其在存在本文中所述 的促進劑的情況下（但在不存在本文中所述的促進劑的情況下此反應效率可更低）與含羥 胺分子選擇性反應；在另一個實施例中，非天然氨基酸的側鏈上的含親電子試劑部分可在 存在本文中所述的促進劑的情況下（但在不存在本文中所述的促進劑的情況下此反應效 率可更低）經歷親核進攻以產生肟衍生蛋白質。與此段落中所述的實施例相關的另一個方 面為在存在本文中所述的促進劑的情況下（但在不存在本文中所述的促進劑的情況下此 反應效率可更低）由衍生分子與非天然氨基酸多肽反應產生的經修飾非天然氨基酸多肽。 其它