用于修飾非天然氨基酸和非天然氨基酸多肽的促進(jìn)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(jìn)劑"的發(fā)明專利申請的分案申請。
[0002] 相關(guān)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(shí)申請案第60/734, 589號的權(quán)利。
技術(shù)領(lǐng)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(jìn)劑。
【背景技術(shù)】
[0005] 將非遺傳性編碼氨基酸（即，"非天然氨基酸"）并入蛋白質(zhì)中的能力允許引入化 學(xué)官能團(tuán)，其可提供天然存在官能團(tuán)（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(jià)值替代物。已知某些化學(xué)官能團(tuán)對可見于20種常見遺傳性編碼氨基 酸中的官能團(tuán)呈惰性，但與可并入到非天然氨基酸上的官能團(tuán)清潔且有效地反應(yīng)以形成穩(wěn) 定鍵聯(lián)。
[0006] 如今可用方法來選擇性地引入未見于蛋白質(zhì)中的化學(xué)官能團(tuán)，其對可見于20種 常見遺傳性編碼氨基酸中的所有官能團(tuán)呈化學(xué)惰性且其可用于與包括某些官能團(tuán)的試劑 有效且選擇性地反應(yīng)以形成穩(wěn)定共價(jià)鍵。

【發(fā)明內(nèi)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(yīng)的促進(jìn)劑的方法、組合 物、技術(shù)和策略。所述促進(jìn)劑適用于合成含肟化合物。在一些實(shí)施例中，促進(jìn)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(yīng)性更強(qiáng)。本文中描述可調(diào)節(jié)含羥 胺化合物與含羰基化合物的反應(yīng)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(yīng)的活化障壁的化合物。本文中也描述當(dāng)包括于包含含羥胺化合物和含羰基化合 物的反應(yīng)中時(shí)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(jīng)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(gè)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(yīng)速率的化 合物（在本文中稱作促進(jìn)劑）。在一個(gè)實(shí)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(jīng)修飾非天然氨基酸多肽，且含羰基化合物包含所需官能團(tuán)。在另一個(gè)實(shí)施例 中，所得含肟化合物包含前述所需基團(tuán)（即所需官能團(tuán)）中的一種。一個(gè)相關(guān)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(jīng)修飾非天然氨基酸多肽上的含羥胺 部分與包含所需基團(tuán)（即所需官能團(tuán)）的含羰基化合物形成包含所需基團(tuán)的含肟非天然氨 基酸、非天然氨基酸多肽或經(jīng)修飾非天然氨基酸多肽的反應(yīng)速率的用途。另一個(gè)相關(guān)方面 為含有促進(jìn)劑、含羥胺非天然氨基酸、非天然氨基酸多肽或經(jīng)修飾非天然氨基酸多肽和包 含所需基團(tuán)的含羰基化合物的反應(yīng)混合物。另一個(gè)相關(guān)方面為包含所需基團(tuán)的含肟非天然 氨基酸、非天然氨基酸多肽或經(jīng)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(jìn)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(jīng)修飾非天然氨基酸多肽與包 含所需基團(tuán)的含羰基化合物反應(yīng)形成。在一個(gè)實(shí)施例中，羰基不為醛。在另一個(gè)實(shí)施例中， 羰基為芳香族酮。
[0009] 在另一個(gè)實(shí)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(jīng)修飾 非天然氨基酸多肽，且含羥胺化合物包含所需官能團(tuán)。在另一個(gè)實(shí)施例中，含肟化合物包含 前述基團(tuán)中的一種。一個(gè)相關(guān)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(jīng)修飾非天然氨基酸多肽上的含羰基部分與包含所需基團(tuán)的含羥胺化合物形成包含 所需基團(tuán)的含肟非天然氨基酸、非天然氨基酸多肽或經(jīng)修飾非天然氨基酸多肽的反應(yīng)速率 的用途。另一個(gè)相關(guān)方面為含有促進(jìn)劑、含羰基非天然氨基酸、非天然氨基酸多肽或經(jīng)修飾 非天然氨基酸多肽和包含所需基團(tuán)的含羥胺化合物的反應(yīng)混合物。另一個(gè)相關(guān)方面為包含 所需基團(tuán)的含肟非天然氨基酸、非天然氨基酸多肽或經(jīng)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(jìn)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(jīng)修飾 非天然氨基酸多肽與包含所需基團(tuán)的含羥胺化合物反應(yīng)形成。在一個(gè)實(shí)施例中，羰基不為 醛。在另一個(gè)實(shí)施例中，羰基為芳香族酮。
[0010] 另一個(gè)方面為通過選擇至少一種適當(dāng)促進(jìn)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(yīng)的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，此最優(yōu)化包含比較在存在不同促進(jìn) 劑、不同摩爾比率的促進(jìn)劑或前述組合的情況下含肟化合物的產(chǎn)率。在另一個(gè)實(shí)施例中，通 過色譜法來監(jiān)控含肟化合物的產(chǎn)率。在另一個(gè)實(shí)施例中，此最優(yōu)化包含比較在存在不同促 進(jìn)劑、不同摩爾比率的促進(jìn)劑或前述組合的情況下所產(chǎn)生的副產(chǎn)物的量。在另一個(gè)實(shí)施例 中，通過色譜法來監(jiān)控副產(chǎn)物的量。在其它實(shí)施例中，此最優(yōu)化包括改變其它反應(yīng)條件（僅 舉例來說，包括pH值和溫度）。在一個(gè)實(shí)施例中，羰基不為醛。在另一個(gè)實(shí)施例中，羰基為 芳香族酮。
[0011] 一個(gè)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(jìn) 劑的情況下形成。在其它或額外實(shí)施例中，將非天然氨基酸并入多肽中，也就是說，這些實(shí) 施例為非天然氨基酸多肽。在其它或額外實(shí)施例中，非天然氨基酸在其側(cè)鏈上經(jīng)官能化以 使得其與衍生分子反應(yīng)產(chǎn)生在存在本文中所述的促進(jìn)劑的情況下形成的肟鍵。在其它或額 外實(shí)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(jìn)劑的情況下（但在不存 在本文中所述的促進(jìn)劑的情況下此反應(yīng)效率可更低）形成的衍生分子反應(yīng)，產(chǎn)生含肟非天 然氨基酸多肽。在其它或額外實(shí)施例中，非天然氨基酸選自具有羰基、二羰基或羥胺側(cè)鏈的 氨基酸。在其它或額外實(shí)施例中，非天然氨基酸包含羰基或二羰基側(cè)鏈，其中羰基或二羰基 選自酮或醛。在另一個(gè)實(shí)施例中為含有在存在本文中所述的促進(jìn)劑的情況下（但在不存在 本文中所述的促進(jìn)劑的情況下此反應(yīng)效率可更低）用適當(dāng)官能化共反應(yīng)物處理后能夠形 成肟的官能團(tuán)的非天然氨基酸。在另一個(gè)或又一實(shí)施例中，非天然氨基酸在結(jié)構(gòu)上與天然 氨基酸類似，但含有前述官能團(tuán)中的一種。在另一或又一實(shí)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(gè)實(shí)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(gè)實(shí)施例中，非天然氨基酸具有與天然氨基酸的性質(zhì)不同的性 質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施例中，這些不同性質(zhì)為側(cè)鏈的化學(xué)反應(yīng)性，在另一個(gè)實(shí)施例中，此不同化學(xué) 反應(yīng)性允許非天然氨基酸的側(cè)鏈經(jīng)歷反應(yīng)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(cè)鏈不經(jīng)歷前述反應(yīng)。在另一個(gè)實(shí)施例中，非天然氨基酸的側(cè)鏈具有與天然存在 氨基酸的側(cè)鏈正交的化學(xué)。在另一個(gè)實(shí)施例中，非天然氨基酸的側(cè)鏈包含含親電子試劑部 分；在另一個(gè)實(shí)施例中，非天然氨基酸的側(cè)鏈上的含親電子試劑部分可在存在本文中所述 的促進(jìn)劑的情況下（但在不存在本文中所述的促進(jìn)劑的情況下此反應(yīng)效率可更低）經(jīng)歷親 核進(jìn)攻而產(chǎn)生肟衍生蛋白。在此段落中的任何前述實(shí)施例中，非天然氨基酸可以單獨(dú)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(jìn)一步合并天然存在或非 天然氨基酸。在一個(gè)實(shí)施例中，羰基不為醛。在另一個(gè)實(shí)施例中，羰基為芳香族酮。
[0012] 另一個(gè)方面為在存在本文中所述的促進(jìn)劑的情況下（但在不存在本文中所述的 促進(jìn)劑的情況下此反應(yīng)效率可更低）用于產(chǎn)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(gè)實(shí)施例中為用于通過在存在本文中所述的促進(jìn)劑的情況下（但在不存 在本文中所述的促進(jìn)劑的情況下此反應(yīng)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(shí)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(shí)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(cè)鏈。在 其它或額外實(shí)施例中，羥胺取代分子包含所需官能團(tuán)。在其它或額外實(shí)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(gè)實(shí)施例中，非天然氨基酸的側(cè)鏈具有與天然 存在氨基酸的側(cè)鏈正交的化學(xué)，其允許非天然氨基酸在存在本文中所述的促進(jìn)劑的情況下 (但在不存在本文中所述的促進(jìn)劑的情況下此反應(yīng)效率可更低）與羥胺取代分子選擇性反 應(yīng)。在另一個(gè)實(shí)施例中，非天然氨基酸的側(cè)鏈包含含親電子試劑部分，其在存在本文中所述 的促進(jìn)劑的情況下（但在不存在本文中所述的促進(jìn)劑的情況下此反應(yīng)效率可更低）與含羥 胺分子選擇性反應(yīng)；在另一個(gè)實(shí)施例中，非天然氨基酸的側(cè)鏈上的含親電子試劑部分可在 存在本文中所述的促進(jìn)劑的情況下（但在不存在本文中所述的促進(jìn)劑的情況下此反應(yīng)效 率可更低）經(jīng)歷親核進(jìn)攻以產(chǎn)生肟衍生蛋白質(zhì)。與此段落中所述的實(shí)施例相關(guān)的另一個(gè)方 面為在存在本文中所述的促進(jìn)劑的情況下（但在不存在本文中所述的促進(jìn)劑的情況下此 反應(yīng)效率可更低）由衍生分子與非天然氨基酸多肽反應(yīng)產(chǎn)生的經(jīng)修飾非天然氨基酸多肽。 其它