用于修饰非天然氨基酸和非天然氨基酸多肽的促进剂的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请是申请号为"200680041547.X"，发明名称为"用于修饰非天然氨基酸和非 天然氨基酸多肽的促进剂"的发明专利申请的分案申请。
[0002] 相关申请案
[0003] 本申请案主张2005年11月8日申请的名称为"Accelerantsforthe modificationofnon-naturalaminoacidsandnon-naturalaminoacid polypeptides"的美国临时申请案第60/734, 589号的权利。
技术领域
[0004] 本发明涉及用于修饰含有羰基部分的分子（包括非天然氨基酸和含有非天然氨 基酸的试剂）的促进剂。
【背景技术】
[0005] 将非遗传性编码氨基酸（即，"非天然氨基酸"）并入蛋白质中的能力允许引入化 学官能团，其可提供天然存在官能团（例如赖氨酸的e-NH2、半胱氨酸的巯基-SH、组氨酸 的亚氨基等）的有价值替代物。已知某些化学官能团对可见于20种常见遗传性编码氨基 酸中的官能团呈惰性，但与可并入到非天然氨基酸上的官能团清洁且有效地反应以形成稳 定键联。
[0006] 如今可用方法来选择性地引入未见于蛋白质中的化学官能团，其对可见于20种 常见遗传性编码氨基酸中的所有官能团呈化学惰性且其可用于与包括某些官能团的试剂 有效且选择性地反应以形成稳定共价键。
【发明内容】
[0007] 本文中描述包含用于含羟胺化合物与含羰基化合物反应的促进剂的方法、组合 物、技术和策略。所述促进剂适用于合成含肟化合物。在一些实施例中，促进剂与含羰基化 合物形成键，且同样，这些新颖化合物与含羟胺化合物反应性更强。本文中描述可调节含羟 胺化合物与含羰基化合物的反应的化合物。本文中也描述可降低含羟胺化合物与含羰基化 合物的反应的活化障壁的化合物。本文中也描述当包括于包含含羟胺化合物和含羰基化合 物的反应中时增大含肟化合物形成速率的化合物。含羟胺化合物、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经修饰非天然氨基酸多肽。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这些化合物包括氨基酸和多肽。仅 举例来说，对乙酰基苯丙氨酸或pAcF为包含芳香族酮部分的氨基酸。
[0008] -个方面为加快含羟胺化合物与含羰基化合物形成含肟化合物的反应速率的化 合物（在本文中称作促进剂）。在一个实施例中，含羟胺化合物为非天然氨基酸、非天然氨 基酸多肽或经修饰非天然氨基酸多肽，且含羰基化合物包含所需官能团。在另一个实施例 中，所得含肟化合物包含前述所需基团（即所需官能团）中的一种。一个相关方面为这些 化合物用于加快非天然氨基酸、非天然氨基酸多肽或经修饰非天然氨基酸多肽上的含羟胺 部分与包含所需基团（即所需官能团）的含羰基化合物形成包含所需基团的含肟非天然氨 基酸、非天然氨基酸多肽或经修饰非天然氨基酸多肽的反应速率的用途。另一个相关方面 为含有促进剂、含羟胺非天然氨基酸、非天然氨基酸多肽或经修饰非天然氨基酸多肽和包 含所需基团的含羰基化合物的反应混合物。另一个相关方面为包含所需基团的含肟非天然 氨基酸、非天然氨基酸多肽或经修饰非天然氨基酸多肽，其中这些含肟化合物是在存在促 进剂的情况下由含羟胺非天然氨基酸、非天然氨基酸多肽或经修饰非天然氨基酸多肽与包 含所需基团的含羰基化合物反应形成。在一个实施例中，羰基不为醛。在另一个实施例中， 羰基为芳香族酮。
[0009] 在另一个实施例中，含羰基化合物为非天然氨基酸、非天然氨基酸多肽或经修饰 非天然氨基酸多肽，且含羟胺化合物包含所需官能团。在另一个实施例中，含肟化合物包含 前述基团中的一种。一个相关方面为这些化合物用于加快非天然氨基酸、非天然氨基酸多 肽或经修饰非天然氨基酸多肽上的含羰基部分与包含所需基团的含羟胺化合物形成包含 所需基团的含肟非天然氨基酸、非天然氨基酸多肽或经修饰非天然氨基酸多肽的反应速率 的用途。另一个相关方面为含有促进剂、含羰基非天然氨基酸、非天然氨基酸多肽或经修饰 非天然氨基酸多肽和包含所需基团的含羟胺化合物的反应混合物。另一个相关方面为包含 所需基团的含肟非天然氨基酸、非天然氨基酸多肽或经修饰非天然氨基酸多肽，其中这些 含肟化合物是在存在促进剂的情况下由含羰基非天然氨基酸、非天然氨基酸多肽或经修饰 非天然氨基酸多肽与包含所需基团的含羟胺化合物反应形成。在一个实施例中，羰基不为 醛。在另一个实施例中，羰基为芳香族酮。
[0010] 另一个方面为通过选择至少一种适当促进剂来最优化含羰基化合物与含羟胺化 合物形成含肟化合物的反应的方法。在一个实施例中，此最优化包含比较在存在不同促进 剂、不同摩尔比率的促进剂或前述组合的情况下含肟化合物的产率。在另一个实施例中，通 过色谱法来监控含肟化合物的产率。在另一个实施例中，此最优化包含比较在存在不同促 进剂、不同摩尔比率的促进剂或前述组合的情况下所产生的副产物的量。在另一个实施例 中，通过色谱法来监控副产物的量。在其它实施例中，此最优化包括改变其它反应条件（仅 举例来说，包括pH值和温度）。在一个实施例中，羰基不为醛。在另一个实施例中，羰基为 芳香族酮。
[0011] 一个方面为基于肟键的非天然氨基酸，其中所述肟键是在存在本文中所述的促进 剂的情况下形成。在其它或额外实施例中，将非天然氨基酸并入多肽中，也就是说，这些实 施例为非天然氨基酸多肽。在其它或额外实施例中，非天然氨基酸在其侧链上经官能化以 使得其与衍生分子反应产生在存在本文中所述的促进剂的情况下形成的肟键。在其它或额 外实施例中为非天然氨基酸多肽，其可与在存在本文中所述的促进剂的情况下（但在不存 在本文中所述的促进剂的情况下此反应效率可更低）形成的衍生分子反应，产生含肟非天 然氨基酸多肽。在其它或额外实施例中，非天然氨基酸选自具有羰基、二羰基或羟胺侧链的 氨基酸。在其它或额外实施例中，非天然氨基酸包含羰基或二羰基侧链，其中羰基或二羰基 选自酮或醛。在另一个实施例中为含有在存在本文中所述的促进剂的情况下（但在不存在 本文中所述的促进剂的情况下此反应效率可更低）用适当官能化共反应物处理后能够形 成肟的官能团的非天然氨基酸。在另一个或又一实施例中，非天然氨基酸在结构上与天然 氨基酸类似，但含有前述官能团中的一种。在另一或又一实施例中，非天然氨基酸与苯丙氨 酸或酪氨酸（芳香族氨基酸）类似；而在另一个实施例中，非天然氨基酸与丙氨酸和亮氨酸 (疏水性氨基酸）类似。在一个实施例中，非天然氨基酸具有与天然氨基酸的性质不同的性 质。在一个实施例中，这些不同性质为侧链的化学反应性，在另一个实施例中，此不同化学 反应性允许非天然氨基酸的侧链经历反应而成为多肽的单元，但同一多肽中天然存在氨基 酸单元的侧链不经历前述反应。在另一个实施例中，非天然氨基酸的侧链具有与天然存在 氨基酸的侧链正交的化学。在另一个实施例中，非天然氨基酸的侧链包含含亲电子试剂部 分；在另一个实施例中，非天然氨基酸的侧链上的含亲电子试剂部分可在存在本文中所述 的促进剂的情况下（但在不存在本文中所述的促进剂的情况下此反应效率可更低）经历亲 核进攻而产生肟衍生蛋白。在此段落中的任何前述实施例中，非天然氨基酸可以单独分子 形式存在或可并入任何长度的多肽中；如果为后者，那么多肽可进一步合并天然存在或非 天然氨基酸。在一个实施例中，羰基不为醛。在另一个实施例中，羰基为芳香族酮。
[0012] 另一个方面为在存在本文中所述的促进剂的情况下（但在不存在本文中所述的 促进剂的情况下此反应效率可更低）用于产生基于肟键的衍生非天然氨基酸多肽的羟胺 取代分子。在另一个实施例中为用于通过在存在本文中所述的促进剂的情况下（但在不存 在本文中所述的促进剂的情况下此反应效率可更低）在衍生分子与含羰基或二羰基的非 天然氨基酸多肽之间形成肟键而衍生含羰基或二羰基的非天然氨基酸多肽的羟胺取代分 子。在其它实施例中，前述含羰基或二羰基的非天然氨基酸多肽为含酮基非天然氨基酸多 肽。在其它或额外实施例中，含羰基或二羰基的非天然氨基酸包含选自酮或醛的侧链。在 其它或额外实施例中，羟胺取代分子包含所需官能团。在其它或额外实施例中，羟胺取代分 子为羟胺取代聚乙二醇（PEG)分子。在另一个实施例中，非天然氨基酸的侧链具有与天然 存在氨基酸的侧链正交的化学，其允许非天然氨基酸在存在本文中所述的促进剂的情况下 (但在不存在本文中所述的促进剂的情况下此反应效率可更低）与羟胺取代分子选择性反 应。在另一个实施例中，非天然氨基酸的侧链包含含亲电子试剂部分，其在存在本文中所述 的促进剂的情况下（但在不存在本文中所述的促进剂的情况下此反应效率可更低）与含羟 胺分子选择性反应；在另一个实施例中，非天然氨基酸的侧链上的含亲电子试剂部分可在 存在本文中所述的促进剂的情况下（但在不存在本文中所述的促进剂的情况下此反应效 率可更低）经历亲核进攻以产生肟衍生蛋白质。与此段落中所述的实施例相关的另一个方 面为在存在本文中所述的促进剂的情况下（但在不存在本文中所述的促进剂的情况下此 反应效率可更低）由衍生分子与非天然氨基酸多肽反应产生的经修饰非天然氨基酸多肽。 其它