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新型抗微生物肽及其应用.pdf

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  • 文档编号:1214161
  • 上传时间:2018-04-06
  • 格式:PDF
  • 页数:67
  • 大小:2.61MB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN200780005149.7

    申请日:

    2007.02.12

    公开号:

    CN101384613A

    公开日:

    2009.03.11

    当前法律状态:

    终止

    有效性:

    无权

    法律详情:

    专利权的视为放弃IPC(主分类):C07K 7/06放弃生效日:20090311|||实质审查的生效|||公开

    IPC分类号:

    C07K7/06; A61K38/08; A61K38/10; A61K38/36; A61P31/04; A61P31/12; A61P33/00; C07K7/08; C07K14/745

    主分类号:

    C07K7/06

    申请人:

    德玛根股份公司

    发明人:

    A·施米特兴; M·马尔姆斯滕; B·瓦尔泽

    地址:

    瑞典隆德

    优先权:

    2006.2.10 SE 0600307-3; 2006.2.10 US 60/772,378

    专利代理机构:

    中国国际贸易促进委员会专利商标事务所

    代理人:

    罗菊华

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    内容摘要

    本发明涉及一种至少包含氨基酸序列X1 X2 X3 X4 X5 X6 W X8 X9 X10的分子或其类似物,其中X4,6,9是任意的氨基酸残基,X1是I、L或V,X2不是C,X3是A、E、Q、R或Y,X5不是R,X8是I或L,X10不是H,并且其中所述分子具有大约10到大约100氨基酸残基的长度。本发明还涉及包含所述分子的组合物,以及使用本发明的分子和/或组合物来和微生物战斗的用途,其中所述微生物是例如细菌、病毒、真菌(包括酵母)和寄生虫。

    权利要求书

    1.  一种至少包含如下氨基酸序列的分子或其类似物
    X1 X2 X3 X4 X5 X6 W X8 X9 X10
    其中
    X4,6,9是任意的氨基酸残基
    X1是I、L或V
    X2不是C
    X3是A、E、Q、R或Y
    X5不是R
    X8是I或L
    X10不是H,
    并且其中所述分子具有从大约10到大约100个氨基酸残基的长度。

    2.
      根据权利要求1的分子,其中所述分子至少包含氨基酸序列
    X1 X2 X3 X4 X5 X6 W X8 X9 X10 X11 X12 X13
    其中
    X4,6,9,11是任意的氨基酸残基
    X1是I、L或V
    X2不是C
    X3是A、E、Q、R或Y
    X5不是R
    X8是I或L
    X10不是H,
    X12是I、M或T
    X13是D、K、Q或R
    并且其中所述肽具有从大约20到大约100个氨基酸残基的长度。

    3.
      根据权利要求2的分子,其中所述分子至少包含氨基酸序列
    X1 X2 X3 X4 X5 X6 W X8 X9 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17
    其中
    X4,6,9,11,14,15是任意的氨基酸残基
    X1是I、L或V
    X2不是C
    X3是A、E、Q、R或Y
    X5不是R
    X8是I或L
    X10不是H,
    X12是I、M或T
    X13是D、K、Q或R
    X16是G或D
    X17是E、L、G、R或K
    并且其中所述肽具有从大约20到大约100个氨基酸残基的长度。

    4.
      根据权利要求1的分子,其中所述分子包含示于SEQ ID NO:2中的氨基酸序列或者,其中所述分子和示于SEQ ID NO:2中的氨基酸序列不同,不同之处为选自V1L、V1I、F2K、F2T、I8L、Q9R和Q9K的至少一个氨基酸残基被置换。

    5.
      根据权利要求1的分子,其中所述分子和示于SEQ ID NO:2中的氨基酸序列不同,不同之处为选自V1L、F2K、I8L、Q9R和Q9K的至少一个氨基酸残基被置换。

    6.
      根据权利要求2的分子,其中所述分子包含示于SEQ ID NO:1中的氨基酸序列或者,其中所述分子和示于SEQ ID NO:1中的氨基酸序列不同,不同之处为选自V1L、V1I、F2K、F2T、I8L、Q9R、Q9K、I12T、D13K、D13R、Q14L、Q14I、E17K和E17R的至少一个氨基酸残基被置换,并且任选地其中E17被删除。

    7.
      根据权利要求6的分子,其中所述分子和示于SEQ ID NO:1中的氨基酸序列不同,不同之处为选自V1L、F2K、I8L、Q9R、Q9K、I12T、D13K、D13R、E17K和E17R的至少一个氨基酸残基被置换,并且任选地其中E17被删除。

    8.
      根据权利要求6的分子,其中所述分子其中分子包含示于SEQ IDNO:3-49的氨基酸序列。

    9.
      根据权利要求1和4-5的分子,其中所述分子具有从大约10到大约50个氨基酸残基的长度。

    10.
      根据权利要求1和4-5的分子,其中所述分子具有从大约10到大约35个氨基酸残基的长度。

    11.
      根据权利要求1和4-5的分子,其中所述分子具有10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28.29、30、31、32、33、34或35个氨基酸残基的长度。

    12.
      根据权利要求2-3和6-8的分子,其中所述分子具有从大约17到大约50个氨基酸残基的长度。

    13.
      根据权利要求2-3和6-8的分子,其中所述分子具有从大约17到大约35个氨基酸残基的长度。

    14.
      根据权利要求2-3和6-8的分子,其中所述分子具有17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28.29、30、31、32、33、34或35个氨基酸残基的长度。

    15.
      根据前面的任意权利要求的分子,其中所述分子被酰胺化、酯化、酰化、乙酰化、聚乙二醇化或烷化所修饰。

    16.
      根据前面的任意权利要求的分子,其中所述分子被从1、2、3、4、5或6个氨基酸残基的置换所修饰。

    17.
      包含至少一种根据前面的任一权利要求的分子的组合物。

    18.
      根据权利要求17的组合物,包含2到4种根据权利要求1到16中的任意权利要求的分子。

    19.
      根据权利要求17或18的组合物,包含药物可接受的缓冲液、稀释剂、载体、佐剂或赋形剂。

    20.
      根据权利要求17到19中任一权利要求的组合物,包含一种或多种抗生素和/或防腐剂和/或抗炎剂。

    21.
      包含根据权利要求1到16的分子或者根据权利要求17到20的组合物的产品,其中所述产品选自绷带、膏剂、缝线、肥皂、卫生棉条、尿布、洗发水、牙膏、湿巾、抗痘化合物、防晒霜、纺织品、粘性物、创伤敷料、清洁液或埋植物。

    22.
      根据权利要求1到16中任一项的分子在制备药物中的用途。

    23.
      根据权利要求1到16中任一项的分子或者根据权利要求17到20的组合物的用途,其用于制备用于减少和/或清除微生物,来治疗或防止微生物感染的抗微生物组合物。

    24.
      根据权利要求23的的用途,其中所述微生物感染是细菌感染和/或真菌感染。

    25.
      根据权利要求23到24中的任意权利要求的用途,其中所述抗微生物组合物是局部组合物。

    26.
      根据权利要求25的用途,其中所述的治疗的微生物感染选自特应性皮炎、脓疱性皮炎、慢性皮肤溃疡、感染的急性创伤和烧伤创面、粉刺、外耳炎、真菌感染、肺炎、脂溢性皮炎、念珠菌性擦烂、念珠菌阴道炎、口咽念珠菌病、眼部感染和鼻感染。

    27.
      根据权利要求25的用途,其中所述的抗微生物组合物是用于在烧伤创面中、在手术后或皮肤创伤后防止微生物感染。

    28.
      减少和/或清除微生物来治疗和/或防止疾病和/或紊乱的方法,包括向哺乳动物给予治疗有效量的根据权利要求1到16的分子或者根据权利要求17到20的药物组合物或者根据权利要求21的产品。

    说明书

    新型抗微生物肽及其应用
    技术领域
    本发明涉及一种至少包含氨基酸序列X1 X2 X3 X4 X5 X6 W X8 X9 X10的分子或其类似物,其中X4,6,9是任意的氨基酸残基,X1是I、L或V,X2不是C,X3是A、E、Q、R或Y,X5不是R,X8是I或L,X10不是H,并且其中所述分子具有大约10到大约100氨基酸残基的长度。本发明还涉及包含所述分子的组合物,以及使用本发明的分子和/或组合物来和微生物战斗的用途,所述微生物是例如细菌、病毒、真菌(包括酵母)和寄生虫。
    技术背景
    哺乳动物(例如人类)的免疫系统成功战胜了一些感染。但是,在一些情况下,细菌、真菌或病毒并不总是被清除的,它们可能引起局部的或全身的急性感染。在围产期、灼伤或加强医疗病房中和在免疫减弱个体中这是一个被严重忧虑的问题。在其它情况下,在上皮表面的持续性细菌存留有可能引起或加重慢性疾病。在人类中,其例子为慢性皮肤溃疡、特应性皮炎和其它类型的湿疹、粉刺或泌尿生殖器感染。例如,目前已经有大量证据表明革兰氏阳性细菌金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)的定殖或感染是特应性皮炎的触发或恶化因子。在所有特应性皮炎患者中大约90%是金黄色葡萄球菌的定殖或感染,而只有5%的健康个体隐匿有该细菌。该细菌产生的超抗原刺激角蛋白细胞和T-淋巴细胞,并触发炎症过程。炎症导致皮肤屏障功能受损。
    可以利用多种药物治疗有症状的感染。还可以通过例如疫苗来战胜一些疾病。但是,疫苗不总是最好的治疗选择,并且对于某些特定的微生物没有可用的疫苗。当没有可用的防护时,就寻找疾病的治疗方法。通常通过使用抗生素试剂来进行治疗,它杀伤微生物。但是,最近几年一些微生物变得对抗生素试剂有抗性。最有可能的是,在不久的将来抗性问题将越发严重。此外,一些个体对抗生素试剂出现了过敏,因此降低了有效应用某些抗生素试剂的可能性。
    多种有机体的上皮表面持续暴露于细菌中。在最近几年里发现基于抗细菌肽的天然免疫系统在易受感染的生物界面中最初的细菌清除中扮演重要的角色(Lehrer,R.I.,and Ganz,T.(1999)Curr OpinImmunol 11:23-27,Boman,H.G.(2000)Immunol.Rev.173,5-16)。该分子通过渗入细菌的膜来杀死它们,因此缺乏特异性的、分子的微生物靶点使抗性发展最小化。
    在本领域已知一些和此处描述的肽不相关的分子和蛋白质。
    US 6,503,881公开了一种用作分子的阳离子肽,是indolicidin类似物。该阳离子肽来自于不同的物种,包括动物和植物。
    US 5,912,230公开了抗真菌和抗细菌的基于富组蛋白的肽。所述肽基于天然产生的人富组蛋白的氨基酸序列的确定部分,和治疗真菌和细菌感染的方法。
    US 5,717,064公开了甲基化的富含赖氨酸的溶解肽。所述溶解肽是胰蛋白酶消化抗性的,并且是非天然的。所述溶解肽适合体内给药。
    US 5,646,014公开了一种分子。该肽分离自蚕血淋巴的抗微生物部分。所述肽表现出优秀的针对数种细菌菌株的抗微生物活性,例如大肠杆菌(Escherichia coli)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)和蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus)。
    WO2004016653公开了一种基于天青杀素(azurocidin)的20-44序列的肽。这种肽含有一个由二硫键交联的环结构。
    US 6495516以及相关专利公开了基于杀菌的55kDa的蛋白质杀菌/渗透性增强蛋白质(BPI)的肽。所述肽显示出抗微生物效果以及LPS-中和能力。
    WO 01/81578公开了数个编码G-偶联蛋白质-受体相关多肽的序列,用于多种疾病。
    目前,已知700多种不同的肽序列(www.bbcm.univ.trieste.it/~tossi/search.htm),包括蛾血素、防御素马加宁(magainins)和cathelicidin。
    虽然现在已有相对大量的可用分子,但是对新的改进的分子的需求仍然持续增加,这些分子能用于和微生物、对抗生素试剂和/或其它抗微生物试剂有抗性或耐受性的微生物战斗。更重要的是,需要新的分子,所述分子在被引入到哺乳动物例如人类中时是不会引起过敏的。细菌在进化中遇到内源产生的分子后未诱导出显著的抗性。
    发明概述
    根据第一个实施方案,本发明涉及至少包含氨基酸序列X1 X2 X3 X4X5 X6 W X8 X9 X10的分子,其中X4,6,9是任意的氨基酸残基,X1是I、L或V,X2不是C,X3是A、E、Q、R或Y,X5不是R,X8是I或L,X10不是H,并且其中所述分子具有大约10到大约100氨基酸残基或其类似物的长度。
    根据第二个实施方案,本发明涉及至少包含一种如上面定义的分子的组合物。
    根据第三个实施方案,本发明涉及包含所述分子和/或所述组合物的产品。
    根据第四个实施方案,本发明涉及所述分子在药物中的用途。
    根据第五个实施方案,本发明涉及所述分子或者所述的组合物的用途,其用于制备减少和/或清除微生物来治疗或预防微生物感染的抗微生物组合物。
    最后,本发明涉及通过使用如上面定义的分子或组合物或如上面定义的产品来减少和/或清除微生物来治疗或预防疾病和/或紊乱(包括微生物感染)的方法,包括给予哺乳动物治疗有效量的、包含本发明的一种或多种分子的药物组合物。
    通过提供这种分子,因为如下事实:所述分子来自于内源蛋白质和/或肽的多肽序列,所以对所述分子的过敏反应的危险有可能降低了。通过使用短肽,和更长的肽和蛋白质相比,肽的稳定性增强了,并且降低了生产成本,因此本发明有可能在经济上具有优势。此外,和较长肽不同,可以使用本领域已知的合成方法容易地制备短肽,例如固相合成。和容易变性的较长多肽不同,短肽更加稳定。因为这个事实,使用这种短肽制备药物组合物在保存活性方面对所述药物组合物中其它组分的限制更少。
    本发明的肽提供了有助于有效预防、减少或清除微生物的组合物。因此增加了战胜对目前的抗生素试剂有抗性或耐受性的微生物的可能性。此外,对可购买到的抗生素试剂过敏的哺乳动物可以被治疗并且该分子对接受治疗的哺乳动物没有毒性。通过提供来自于内源的、改良的蛋白质的药物组合物,哺乳动物对这些特定肽产生过敏的可能性被降低或甚至消除。这使该药物组合物能够用于数种应用,其中所述药物组合物作为药剂或作为添加剂和哺乳动物接触来预防感染。
    此外,使用短肽可以增强生物利用度。而且,使用结构不同的、对革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌或真菌具有特异性或较好的作用的肽能够特异性的以多种微生物为靶点,因此使抗性产生和生态学问题降到最小。通过使用补肽(和已经存在于哺乳动物中的肽互补),新型抗生素造成的增加生态学压力危险被进一步降低了。最后,这些成分还可以增强内源分子的效果。
    因此本发明涉及具有改进特性的分子及其解决多种确定的问题,其中部分问题在申请被提及。
    此外本发明的分子在哺乳动物中的生理环境下是稳定的,即,是有活性的并且不降解或者不会被蛋白酶降解。在微生物引起的感染中,哺乳动物和微生物中的多种系统被激活,例如不同的蛋白酶。一个例子是中性白细胞弹性蛋白酶。此外,当本发明的分子被溶解于生理盐中时(来模拟人类环境),所述分子仍将对不同微生物有活性,例如革兰氏阴性细菌,例如绿脓杆菌(P.aeruginosa)。
    此外,(抗微生物)肽的选择性细胞裂解活性是让人感兴趣的一个特性,因为对于多数已知的(抗微生物)肽,和裂解微生物所需浓度相比,真核细胞裂解在更高浓度下发生。因此当考虑到某些临床适应症时,在特定情况下,利用例如溶血潜力来检测表明肽具有低水平的哺乳动物细胞膜活性是一个有趣的事情。适应症的例子是(但不限于)结膜炎、角膜炎、中耳炎等。另一方面,对于其它一些适应症,有趣的是肽初始某种水平的哺乳动物膜靶向活性(这意味着具有更高程度的溶血)来触发例如伤口愈合活性、免疫防御机制、血管生成的启动(血管发生)、防止血管生成(抗血管发生)等。因此高度的膜活性(利用例如溶血来检测)可以使肽在所选择的适应症中具有治疗潜力,即,肽具有令人感兴趣的高活性以及低活性依赖于肽将用于哪里。在生理环境中可以阻断或减弱溶血,所述生理环境例如人血浆或创伤液体。因此,通过在体外改变肽的毒性,产生一系列的模板用于假定的体内治疗应用。
    本发明的分子增加了抗微生物试剂的清单,有助于在所有种类的应用中所进行的选择来预防、减少或清除微生物,所述应用包括但不限于侵入或感染哺乳动物(例如人类)的那些。
    附图简要说明
    图1显示了鉴定的70种人蛋白酶,并互相比较氨基酸序列。符合描述的搜索基序的部分序列用方框标明。
    图2显示了含有二硫键键合环羧端α螺旋的氨基端的进一步的大约55个残基的67种人蛋白酶,它们也表现出抗微生物活性。
    图3a-e凝血因子的肽的抗菌活性。用RDA中的细菌清除区带对肽的抑制效果进行可视化,并在Y轴中指征(以mm)。
    图4a来自于凝结蛋白的肽的溶血效果。为了比较,包括了人抗微生物肽LL-37。
    图5在10mM Tris、pH 7.4、37℃中的二油酰磷脂酰胆碱(dioleoylphosphatidylcholine)/胆固醇脂质体CF渗漏。在t=0,加入1μM肽,利用荧光光谱监测渗漏。图中显示了分别的运行情况,但是在所有情况下三倍的标准差为±5%或±5%以下。
    本发明详述
    定义
    在本申请和本发明的上下文中应用下述定义:
    术语“核苷酸序列”意指两个或两个以上核苷酸的序列。所述核苷酸可以是基因组DNA、cDNA、RNA、半合成或合成来源或其混合物。术语包括DNA或RNA的单链和双链形式。
    术语“抗微生物组合物”意指任何含有根据本发明的本发明的肽的组合物,例如可用于和攻击哺乳动物的微生物战斗的药物组合物,以及包含一种或多种附加抗微生物试剂(例如抗生素和其它试剂)的组合物。
    术语“置换”意指一个氨基酸残基被另一种氨基酸残基所取代。例如,F2K的意思是在SEQ ID NO:2中2号位置的苯丙氨酸氨基酸残基被取代了,即,被赖氨酸所取代。
    术语“其类似物”意指SEQ ID NO:1的多肽的部分或整个是基于非蛋白质氨基酸残基的,例如氨基异丁酸(Aib)、正缬氨酸γ-氨基丁酸(Abu)或鸟氨酸。可以在http://www.hort.purdue.edu/rhodcv/hort640c/polyam/po00008.htm中找到其它非蛋白质氨基酸的例子。
    术语“去除”意指至少一个氨基酸残基被去除了,即,从多肽中释放出来,不被另一种氨基酸残基所取代。
    术语“序列一致性”表示的是等长的两个氨基酸序列或两个核苷酸序列之间的同源程度的定量量度。如果待比较的序列不是等长的,必须排列它们来给出最可能的符合,允许插入间隔(gap)或者(任选地)在多肽或核苷酸序列的末端进行截断。可以用来计算序列的一致性,其中Ndif是排列后两个序列中不相同残基的总数,其中Nref是序列中一个序列的残基数量。因此,DNA序列AGTCAGTC和序列AATCAATC(Ndif=2并且Nref=8)具有75%的序列一致性。间隔被计算为特定残基的不一致,即,DNA序列AGTGTC和DNA序列AGTCAGTC(Ndif=2并且Nrep=8)具有75%的序列一致性。对于本发明的涉及氨基酸序列的所有实施方案,一个或多个序列之间的序列一致性百分比还可以基于使用clustalW软件(http:/www.ebi.ac.uk/clustalW/index.html)的、使用缺省设置进行的联配(alignment)。
    术语“分子”意指预防、抑制、减少或破坏微生物的肽。可以通过任何方法测定抗微生物活性,例如在实施例3中的方法。术语“分子”还意指带有或不带有修饰(例如置换)、化学修饰(酯化)的肽。
    术语“两性的”意指亲水和疏水氨基酸残基沿着α螺旋结构、β片层、线性、环形或其它二级构象的相对表面的分布,以及沿着肽的一级结构的相对末端的分布,这导致分子的一面或一端主要是带有电荷的,并且是亲水的,而分子的另一面或另一端主要是疏水的。肽的两性程度可以测定,例如,通过多种基于万维网的算法标绘氨基酸残基的序列,例如,在http://us.expasy.org/cgi-bin/protscale.pl或http://www.mbio.ncsu.edu/BioEdit/bioedit.html中找到的那些。可以利用螺旋轮图(helical wheel diaGrams)来可视化疏水残基的分布。可以在www.expasy.com中找到二级结构预测算法,例如GORIV和AGADIR。
    术语“阳离子的”意指一种在大约2到大约12的pH范围内具有净正电荷的分子,例如在大约4到大约10的pH范围内。
    术语“微生物”意指任意的活的微生物。微生物的例子是细菌、真菌、病毒、寄生虫和酵母。
    术语“抗微生物试剂”意指任意的防止、抑制或破坏微生物生命的试剂。可以在The Sanford Guide to Antimicrobial Therapy(第32版,Antimicrobial Therapy,Inc,US)中找到抗微生物试剂的例子。
    在本上下文中,氨基酸名称和原子名称按照Protein DataBank(PDB)(www.pdb.org)的定义来使用,它是基于IUPAC命名法的(IUPACNomenclature and Symbolism for Amino Acids and Peptides(残基名称,原子名称等),Eur J Biochem.,138,9-37(1984)以及它们在Eur J Biochem.,152,1(1985)中的校正。术语“氨基酸”意指来自于丙氨酸(Ala或A)、半胱氨酸(Cys或C)、天门冬氨酸(Asp或D)、谷氨酸(Glu或E)、苯丙氨酸(Phe或F)、甘氨酸(Gly或G)、组氨酸(His或H)、异亮氨酸(Ile或I)、赖氨酸(Lys或K)、亮氨酸(Leu或L)、蛋氨酸(Met或M)、天(门)冬酰胺(Asn或N)、脯氨酸(Pro或P)、谷氨酰胺(Gln或Q)、精氨酸(Arg或R)、serine(Ser或S)、苏氨酸(Thr或T)、缬氨酸(Val或V)、色氨酸(Trp或W)和酪氨酸(Tyr或Y)的氨基酸或其衍生物。
    描述
    分子
    本发明涉及具有抗微生物活性的和具有来自于一种或多种凝结蛋白的氨基酸序列的肽。凝结因子凝血酶(因子II)、因子VII、因子IX、因子X、因子XI、因子XII、蛋白质C和血浆激肽释放酶属于源于胰蛋白酶样丝氨酸蛋白酶超家族的肽酶S1家族。它们由轻链和重链的异二聚体组成,通过二硫键交联。重链含有肽酶S1结构域,其折叠为两个结构域,每个都排列为6股反向平行β桶。这些蛋白质的羧基端都以α螺旋结束(数据未显示)。已经发现来自于蛋白质这种α螺旋羧端部分的肽具有抗菌活性。此外,来自于暴露的二硫键键合环的肽,羧端α螺旋的氨基端的进一步的大约55个残基,也显示了抗菌活性。肽酶的这些区域的蛋白质序列是高度保守的(图1和2)。
    本发明涉及至少包含如下氨基酸序列的新本发明的分子或其类似物
    X1 X2 X3 X4 X5 X6 W X8 X9 X10
    其中
    X4,6,9是任意的氨基酸残基
    X1是I、L或V
    X2不是C
    X3是A、E、Q、R或Y
    X5不是R
    X8是I或L
    X10不是H,
    并且其中所述分子具有从大约10到大约100个氨基酸残基的长度,例如包含示于SEQ ID NO:2中的氨基酸序列或者,其中所述分子和示于SEQ ID NO:2中的氨基酸序列不同,不同之处为选自V1L、V1I、F2K、F2T、I8L、Q9R和Q9K的至少一个氨基酸残基被置换。术语“类似物”在上面进行了定义。含有这种基序的肽具有对结构、电荷、双亲性和疏水性有精密相互作用的氨基酸组成,因此该肽具有抗菌活性。特别的,抗微生物能力和在细胞膜模拟环境中α螺旋构象的可诱导能力相关,而不是原有的螺旋稳定性。一个例子是和示于SEQ ID NO:2中的氨基酸序列不同的分子,不同之处为选自V1L、F2K、I8L、Q9R和Q9K的至少一个氨基酸残基被置换。该分子例如可以是来自于内源多肽C-端部分的肽,例如在从C-端末端的4到24氨基酸残基终结。
    新本发明的分子可用于和微生物战斗,例如细菌,病毒,真菌,包括酵母,和寄生虫,并且解决上面限定的问题。该分子可以具有从大约10到大约50个氨基酸残基的长度,例如10到大约35个氨基酸残基。例子为长度为10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28.29,30,31,32,33,34或35个氨基酸残基。在α螺旋中的转角需要3.6个氨基酸残基,因此含有10个或者更多个氨基酸残基的肽能够形成至少3个α螺旋的转角,为抗菌肽产生必要的骨架。
    本发明还涉及至少包含氨基酸序列X1 X2 X3 X4 X5 X6 W X8 X9 X10 X11X12 X13的分子,
    其中
    X4,6,9,11是任意的氨基酸残基
    X1是I、L或V
    X2不是C
    X3是A、E、Q、R或Y
    X5不是R
    X8是I或L
    X10不是H,
    X12是I、M或T
    X13是D、K、Q或R
    并且其中所述肽具有从大约20到大约100个氨基酸残基的长度,或者至少包含氨基酸序列X1 X2 X3 X4 X5 X6 W X8 X9 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17的分子
    其中
    X4,6,9,11,14,15是任意的氨基酸残基
    X1是I、L或V
    X2不是C
    X3是A、E、Q、R或Y
    X5不是R
    X8是I或L
    X10不是H,
    X12是I、M或T
    X13是D、K、Q或R
    X16是G或D
    X17是E、L、G、R或K
    并且其中所述肽具有从大约20到大约100个氨基酸残基的长度。
    相应的,本发明涉及包含示于SEQ ID NO:1的氨基酸序列的分子或者,所述分子和示于SEQ ID NO:1的氨基酸序列不同,其不同之处在于选自V1L、V1I、F2K、F2T、I8L、Q9R、Q9K、I12T、D13K、D13R、Q14L、Q141、E17K和E17R的至少一个氨基酸残基被置换并且任选地其中E17被删除,例如和示于SEQ ID NO:1的氨基酸序列不同的分子,其不同之处在于选自V1L、F2K、I8L、Q9R、Q9K、I12T、D13K、D13R、E17K和E17R的至少一个氨基酸残基被置换并且任选地其中E17被删除。分子的例子在SEQ ID NO:3-49中。
    根据第二个方面,所述分子可以具有大约17到大约50个氨基酸残基的长度,例如从大约17到大约35个氨基酸残基的长度。例子为17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34或35个氨基酸残基的长度。
    此外该肽中的一个或多个氨基酸残基可以被置换,例如从2-21氨基酸残基。例如1、2、3、4、5、6、7、8、9,10、11、12、13、14、15、16、17、18、19个氨基酸残基可以被去除和/或被置换。
    该肽可以来自于内源人肽,或者是合成的或半合成的。
    只要本发明的肽的抗微生物活性和稳定性得到保留,一个或多个氨基酸残基可以被去除和/或置换。
    该分子可以扩展一个或多个氨基酸残基,例如1-100个氨基酸残基,10-50个氨基酸残基,5-50个氨基酸残基或6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30个氨基酸残基。这种增加的氨基酸可以复制临近来自于非抗微生物蛋白质的分子的序列的序列。增加的数量依赖于要和哪种微生物战斗包括,肽的稳定性、毒性、等待治疗的哺乳动物或肽将存在于那种产品中以及所述分子基于哪种肽结构。向肽中增加的氨基酸残基的数量还依赖于生产的选择,例如,表达载体和表达宿主和制备药物组合物的选择。只要不干扰肽的抗微生物效果,可以在所述分子的N-或C-末端部分或者在两个部分都进行延伸。所述分子还可以是融合蛋白,其中所述分子被融合到另一个肽上。
    此外,所述分子可以被操作连接到另一个已知的分子或其它物质上,例如其它肽、脂、蛋白质、低聚糖、多糖、其它有机化合物或无机物。例如所述分子可以偶联到保护所述分子在哺乳动物中在其抑制、预防或破坏微生物的生命之前不被降解的分子上。
    相应的可以在C-末端部分通过酰胺化或酯化以及在N-末端部分通过酰化、乙酰化、聚乙二醇化、烷化等等来修饰所述分子。
    可以从天然产生的来源(例如从人细胞)、cDNA、基因组克隆、化学合成来获得所述分子,或者通过重组DNA技术作为从细胞来源的表达产物来获得。
    可以通过标准化学方法合成所述分子,包括通过自动程序进行合成。总体上,用HATU(N-[DIMETHYLAMINO-1H-1.2.3.-TRIAZOLO[4,5-B]PYRIDIN-1-YLMETHYLELE]-N-METHYLMETHANAMINIUMHEXAFLUOROPHOS-PHATE N-OXIDE)作为偶联试剂或其它偶联试剂例如HOAt-1-HYDROXY-7-AZABENZOTRIAZOLE根据标准固相Fmoc保护策略合成肽类似物。用含有合适清除剂的三氟乙酸将肽从固相树脂上切下来,还去保护了侧链功能基团。使用制备型反向色谱进一步纯化粗肽。可以使用其它的纯化方法,例如分配色谱、凝胶过滤、凝胶电泳或离子交换色谱。可以采用本领域已知的其它的合成技术,例如tBoc保护策略,或使用不同的偶联试剂或类似的,来制备同等的肽。
    可选择的,可以通过重组生成来合成肽(参见,例如,美国专利U.S.Pat.No.5,593,866)。多种宿主系统适合生产肽类似物,包括细菌,例如大肠杆菌、酵母(例如酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)或毕赤酵母(pichia))、昆虫(例如Sf9)和哺乳动物细胞(例如CHO或COS-7)。对于每种宿主可以使用多种表达载体,并且本发明不限于它们中任何一种,只要载体和宿主能够生成所述分子。可以在例如Sambrook等人(Molecular Cloning.:A LaboratoryManual,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,N.Y.,1987)和Ausubel等人(Current Protocols in MolecularBiology,Greene Publishing Co.,1995)中找到大肠杆菌中的载体和克隆与表达过程。
    最终,可以从血浆、血液、多种组织等中纯化出肽。肽可以是内源的,或从纯化的蛋白质中经酶或化学消化后产生。例如,可以利用胰蛋白酶消化蛋白质,并大规模的分离所得到的抗细菌肽。
    编码所述分子的DNA序列被引入到对宿主合适的表达载体中。在优选的实施方案中,基因被克隆到载体中来创建融合蛋白。为了方便肽序列的分离,使用容易遭受化学切割(例如,CNBr)或酶切割(例如,V8蛋白酶,胰蛋白酶)的氨基酸来桥接肽和融合伴体。对于在大肠杆菌中表达,融合伴体优选为引导表达向包涵体形式进行的普通的细胞内蛋白质。在这种情况下,切割释放最终产物后不需要肽的重新变性。在本本发明中,包含融合伴体和肽基因的DNA盒可以被插入到表达载体中。优选的,表达载体是含有可诱导的或组成型的启动子的质粒,所述启动子促进插入的DNA序列在宿主中有效转录。
    可以通过常规转化技术例如钙介导技术、电穿孔或其它本领域技术人员所熟知的方法将表达载体引入到宿主中。
    编码所述分子的序列可以是来自于天然来源的(例如哺乳动物细胞)、已经存在的cDNA或基因组克隆或合成的。可以使用的一个方法是借助于PCR来扩增所述分子,使用来自于抗微生物DNA模板5′和3′末端的并且典型的引入根据载体克隆位点选择的限制性位点的扩增引物。如果必要,可以将翻译起始和终止密码子设计到引物序列中。只要密码子的选择顾及到最终治疗的哺乳动物,编码所述分子的序列可以是密码子优化的,来促进在特定宿主中的表达。因此,例如,如果所述分子在细菌中表达,对密码子进行对于细菌的优化。
    表达载体可以含有启动子序列,来促进引入的分子的表达。如果必要,还可以包括调控序列,例如一个或多个增强子、核糖体结合位点、转录终止信号序列、分泌信号序列、复制起始区、选择标记等等。调控序列可被互相连接来进行转录和后续的翻译。如果所述分子在细菌中表达,调控序列是被设计为在细菌中使用的那些,并且是本领域技术人员所熟知的。合适的启动子(例如组成型的和诱导型的启动子)有广泛的选择,包括来自于T5、T7、T3、SP6噬菌体的启动子,和trp、lpp、lac操纵子。
    如果含有所述分子的载体将在细菌中表达,起始区的例子可以是引起高拷贝数量的那些或引起低拷贝数量的那些,例如fl-ori和colElori。
    优选的,质粒至少包含一个在宿主中有功能的可选择标记,它使转化的细胞被鉴别出来和/或选择性生长。对于细菌宿主,合适的选择标记基因包括氨卡青霉素抗性基因、氯霉素抗性基因、四环素抗性基因、卡那霉素抗性基因和其它本领域已知的。
    用于在细菌中表达的质粒的例子包括pET表达载体pET3a、pET11a、pET12a-c和pET15b(购自Novagen公司,Madison,Wis.)。低拷贝载体(例如,pPD100)可用于有效的超量生产对大肠杆菌宿主有毒的肽(Dersch等人,FEMS Micr obiol.Lett.123:19,1994)。
    合适的宿主的例子是细菌、酵母、昆虫和哺乳动物细胞。但是,经常使用细菌,例如大肠杆菌。
    通过常规的分离技术例如亲和、大小排阻或离子交换色谱,HPLC等等来分离表达的分子。可以在A Biologist′s Guide to Principlesand Techniques of Practical Biochemistry(eds.Wilson和Golding,Edward Arnold,伦敦)或者在Current Protocols in MolecularBiology(John Wiley & Sons,Inc)中找到不同的纯化技术。
    相应的,所述分子可以结合多种革兰氏阴性细菌的脂多糖并且使其失活,因此充当脂多糖诱导的炎症的抑制剂。所述分子还可以调节真核细胞的生长。
    此外,本发明涉及包含所述分子的组合物或包含上述分子的药物组合物和药物可接受的缓冲液、稀释剂、载体、佐剂或赋形剂。增加的化合物可以被包含在组合物中,例如其它分子。在WO 2005/061535和WO 2005/001737中公开了其它分子的例子。其它例子包括,螯合剂例如EDTA、EGTA或谷光苷肽。可以以本领域已知的方式制备足够的储存稳定的并适合对人和动物给药的药物组合物。药物组合物可以被冻干,例如,通过冷冻干燥、喷雾干燥或喷雾冷却。
    “药物可接受的”表示一种不降低活性成分(即,所述分子)的生物活性效果的非毒性物质。这种药物可接受的缓冲液、载体或辅料本领域所熟知的(参见Remington的Pharmaceutical Sciences,第18版,A.R Gennaro,Ed.,Mack出版公司(1990)和handbook ofPharmaceutica lExcipients,第3版,A.Kibbe,Ed.,Pharmaceutical Press(2000))。
    术语“缓冲液”意指一种含有酸-碱混合物的水溶液,其目的是稳定pH。缓冲液的例子是Trizma、Bicine、Tricine、MOPS、MOPSO、MOBS、Tris、Hepes、HEPBS、MES、磷酸盐、碳酸盐、醋酸盐、柠檬酸盐、羟乙酸盐、乳酸盐、硼酸盐、ACES、ADA、酒石酸盐、AMP、AMPD、AMPSO、BES、CABS、甲次砷酸盐、CHES、DIPSO、EPPS、氨基乙醇、甘氨酸、HEPPSO、咪唑、咪唑乳酸、PIPES、SSC、SSPE、POPSO、TAPS、TABS、TAPSO和TES。
    术语“稀释剂”意指一种具有稀释药物制剂中的肽的目的的水溶液或非水溶液。稀释剂可以是盐水、水、聚乙二醇、丙二醇、乙醇或油(例如红花油、玉米油、花生油、棉花子油或芝麻油)中的一种或多种。
    术语“佐剂”意指加入到剂型中来增强肽的生物效果的任意化合物。佐剂可以是带有不同阴离子的锌、铜或银盐中的一种或多种,所述阴离子例如,但不限于氟化物、氯化物、溴化物、碘化物、tiocyanate、亚硫酸盐、氢氧化物、磷酸盐、碳酸盐、乳酸盐、羟乙酸盐、柠檬酸盐、硼酸盐、酒石酸盐和不同酰基组成的醋酸盐。
    赋形剂可以是碳水化合物、聚合物、脂和矿物质中的一种或多种。碳水化合物的例子包括乳糖、蔗糖、甘露醇和环糊精,加入到组合物中,例如,来促进冻干。聚合物的例子是淀粉、纤维素醚、纤维素、纤维素羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、藻(朊)酸盐、鹿角菜胶、透明质酸及其衍生物、聚丙烯酸、聚磺酸盐(polysulphonate)、聚二乙醇/聚氧化乙烯、聚氧化乙烯/聚氧化丙烯共聚物、不同水解度的聚乙烯醇/聚乙烯乙酸酯、和聚乙烯吡咯烷酮,全都具有不同的分子量,被加入到组合物中,例如,用于粘(滞)性控制,用于实现生物粘附,或者用于保护脂不被化学和蛋白水解的降解。脂的例子为脂肪酸、磷脂、甘油单酯、甘油二酯和甘油三酯、神经酰胺、神经鞘脂和糖脂,都具有不同的酰基链长度和饱和度,蛋卵磷脂、黄豆卵磷脂、氢化蛋和黄豆卵磷脂,因为和聚合物相似的原因被加入到组合物中。矿物质的例子为滑石粉、氧化镁、氧化锌和氧化钛,加入到组合物中来获得益处,例如降低液体蓄积作用或改进颜色特性。
    本发明的组分还可以包含一种或多种单糖或二糖,例如木糖醇、山梨(糖)醇、甘露醇、拉克替醇、异麦芽酮糖醇(isomalt)、麦芽糖醇或木糖苷,和/或单酰基甘油,例如甘油-桂酸酯。载体的特性依赖于给药途径。一种给药途径是局部给药。例如,对于局部给药,优选的载体是包含活性肽的乳化的乳剂,但是可以使用其它常见的载体例如某种矿脂/基于无机物的和基于植物的软膏,以及聚合物凝胶、液晶相和微乳剂。
    组合物可以包含一种或多种分子,例如在药物组合物中有1、2、3或4种不同的分子。在一个实施方案中,本发明涉及一种可被用于抑制、预防或破坏细菌(革兰氏阳性和阴性细菌,例如粪肠球菌(Enterococcus faecalis)、大肠杆菌(Eschericia coli)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、奇异变形杆菌(Proteusmirabilis)、肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)、酿脓链球菌(Streptococcus pyogenes)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)、大芬戈尔德菌(Finegoldia magna))、病毒、寄生虫、真菌和酵母(例如白色念珠菌(Candida albicans)和念珠菌属(Candida parapsilosi)以及马拉色霉菌(Malassezia species))的抗微生物组合物。通过结合使用不同分子可以增强效果并且/或者(降低)微生物产生针对抗微生物试剂的抗性和/或耐受性的可能性。但是,由于管控过程(regulatory process)的原因,在多数情况下一种分子/肽是更合适的。
    该组合物还可以被用于防止/减少由一种或多种不同的微生物的混合物引起的紊乱或疾病。例如:下同的细菌和混合物,不同的病毒等或病毒、细菌、真菌的酵母和原生质等的混合物。
    所述分子/肽作为盐可以成为和无机酸的加合物,所述无机酸例如盐酸、硫酸、硝酸、氢溴酸、磷酸、高氯酸、硫氰酸、硼酸等等,或者和有机酸,例如甲酸、乙酸、卤乙酸、丙酸、羟基乙酸、柠檬酸、酒石酸、琥珀酸、葡萄糖酸、乳酸、丙二酸、反式丁烯二酸、邻氨基苯甲酸、苯甲酸、桂皮酸、对甲苯磺酸、萘磺酸、对氨基苯磺酸等等。可以加入无机盐例如单价盐、钾或二价锌、镁、铜、钙及其对应的阴离子,来增加抗微生物组合物的生物活性。
    本发明的药物组合物还可以以脂质体的形式,其中除了其它的药物可接受载体以外肽还和两性试剂结合,例如以微胶粒、不溶单层和液晶聚集形式存在的脂类。用于脂质体剂型的合适的脂类包括,但不限于,甘油单酯、甘油二酯、硫脂、卵磷脂、磷脂、皂苷、胆酸等等。这种脂质体剂型的制备可参见例如US 4,235,871。
    本发明的药物组合物还可以以生物可分解微球体形式存在。在微球体生产中脂肪族多酯(例如聚(乳酸)(PLA)、聚(羟基乙酸)(PGA)、PLA和PGA的共聚物(PLGA)或者聚(羧基乙酸内酯)(PCL)和聚酐)已经被广泛用作生物可降解聚合物。这种微球体的制备可在US5,851,451和EP0213303中找到。
    本发明的药物组合物还可以以聚合物凝胶的形式存在,其中使用聚合物例如淀粉、纤维素醚、纤维素羧甲基纤维素、羟丙甲基纤维素、羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素、藻酸盐、鹿角菜胶、透明质酸及其衍生物、聚丙烯酸、聚磺酸盐、聚乙基乙二醇/聚氧化乙烯、聚环氧乙烷/聚氧化丙烯共聚物、聚乙烯醇/不同水解度的聚乙烯乙酸酯和聚乙烯吡咯烷酮来增稠含有肽的溶液。
    本发明的药物组合物可以含有一种或多种芳香油,例如萜类、倍半萜类(sesquiterpenes)和法尼醇。
    此外,所述分子可被溶解于盐水、水、聚乙二醇、丙二醇、乙醇或油(例如红花油、玉米油、花生油、棉花子油或芝麻油)、黄蓍胶、和/或多种缓冲液中。
    该药物组合物还可以包括离子和用于增强分子作用的确定的pH。
    该药物组合物可接受常规的药物操作,例如灭菌并且/或者可以含有常规佐剂,例如防腐剂、稳定剂、湿润剂、乳化剂、缓冲剂、填料等等,例如,如此处其它地方所述。
    根据本发明该药物组合物可局部或系统给药。给药途径包括局部的、眼睛的、鼻的、肺的、口腔的、肠胃外的(静脉内的、皮下的和肌内的,等等)、耳、口服、阴道的、灌注(例如泌尿道等等)和直肠的。还可能从埋植剂给药。合适的抗微生物剂形为,例如颗粒剂、粉剂、片剂、包衣片、(微)胶囊、栓剂、糖浆剂、阴道栓剂(vagitories)、乳状剂、微乳剂(定义为含有水、油和表面活性剂的、光学上各向同性的、热力学稳定的系统)、液晶相(定义为具有长程有序但是短距离无序(例子包括薄层、六棱和立方相,水或油连续)特征的系统)或其分散对应物、凝胶、软膏、分散相、悬液、乳膏剂、喷雾剂、含漱液、气雾剂、微滴(droplets)或以安瓿形式的注射液以及活性化合物缓释制剂,在其制剂中按上述惯例使用辅药、稀释剂或载体。还可以在绷带、硬膏剂或在缝线等中提供所述药物组合物。
    以药物有效剂量给予患者所述药物组合物。“药物有效剂量”的意思是足以产生针对给药病情的所需效果的剂量。确切的剂量根据,化合物的活性、给药方式、疾病本质和严重度、患者的年龄和体重而需要不同的剂量。可以以个体剂量单位形式或者以一些较小剂量单位进行单次给药并且还可以以再分的剂量以特定的周期多次给药。
    可以单独给药本发明的药物组合物,或者和其它治疗试剂联合给药,例如抗生素、抗炎药或防腐剂例如抗细菌剂、抗真菌剂、抗病毒剂和抗寄生虫剂。例子为青霉素类(penicillins)、头孢菌素类(cephalosporins)、碳头孢烯类(carbacephems)、头霉素类(cephamycins)、卡巴配能类(carbapenems)、单菌胺类(monobactams)、氨基糖苷类(aminoglycosides)、糖肽类亚精胺(glycopeptides)、喹诺酮类(quinolones)、精胺(spermine.)四环素类(tetracyclines)、大环内酯类(macrolides)、和荧光喹诺酮类(fluoroquinolones)。防腐剂包括碘、银、精胺、精脒、铜、氯己定(clorhexidine)、聚盐酸己双胍(polyhexanide)和其它双胍类、聚氨基葡糖、乙酸和过氧化氢。可以将这些试剂掺合作为相同药物组合物的部分或单独给药。所述药物组合物还可以含有抗炎药物例如甾类和巨内酰胺衍生物。
    本本发明关注人和其它哺乳动物其中例如马、狗、猫、牛、猪、骆驼。因此所述方法可应用于人体治疗和兽医应用。可以利用成熟的感染标志确定适合这种治疗的对象,例如发烧、脉搏(puls)、有机培养等。可以用所述分子治疗的感染包括被或者由于微生物引起的感染。微生物的例子包括细菌(例如,革兰氏阳性、革兰氏阴性)、真菌(例如,酵母和霉菌)、寄生虫(例如,原生动物、线虫、绦虫和吸虫)、病毒和朊病毒。这些类型中的特殊的有机体是被人所熟知的(参见例如,Davis等人,微生物学,3.sup.rd edition,Harper & Row,1980)。感染包括,但不限于,慢性皮肤溃疡、感染的急性创口和烧伤创、感染的皮肤湿疹、小脓疱疹、特应性皮炎、粉刺、外耳炎、阴道感染、脂溢性皮炎、口腔感染和牙周炎、念珠菌性擦烂、结膜炎和其它眼部感染,和肺炎。
    相应的,所述药物组合物可用于烧伤创面、手术后和在皮肤创伤后的预防疗法。所述药物组合物还可以被包含于溶液中,用于和人体接触的外部材料的储存和处理,所述外部材料例如隐形眼镜、矫形外科埋植物和导管。
    此外,所述药物组合物可用于治疗特应性皮炎、小脓疱疹、慢性皮肤溃疡、感染的急性创口和烧伤创面、粉刺、外耳炎、真菌感染、肺炎、脂溢性皮炎、念珠菌性擦烂、念珠菌阴道炎、口咽念珠菌病、眼部感染(细菌性结膜炎)、和鼻感染(包括甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌携带(MRSA carriage))。
    所述药物组合物还可用于清洗液中,例如镜片消毒剂和储存溶液或者用于防止尿管使用中或中央静脉导管使用中的细菌感染。
    此外,所述抗微生物组合物可用在硬膏剂、粘着剂、缝线中或者和创伤敷料混合来防止手术后感染。
    所述分子还可用于聚合物、纺织品等中来产生抗菌表面或化妆品中,并且在个人护理产品(肥皂、洗发水、牙膏、湿巾、抗痘、防晒霜、卫生棉条、尿布等)中可以添加该药物组合物。
    本发明还涉及上面定义的分子和药物组合物在药物中的用途。
    本发明还涉及上面定义的分子或如上面定义的组合物的用途,其用于制备用于减少和/或清除微生物来治疗或防止微生物感染的抗微生物组合物。
    最后,本发明涉及使用上面定义的药物组合物治疗哺乳动物的方法,例如患有微生物感染或者患有过敏症的哺乳动物,包括向患者给予治疗有效量的、上面定义的药物组合物。
    实施例
    序列定义
    为了找到描述的抗菌肽的类似物,确定了特定区域的序列模式。使用ScanProsite搜索工具(http://www.expasy.org/tools/scanprosite/)对Swiss-Prot蛋白质数据库(http://www.expasy.org/sprot/)中的人蛋白质进行了搜索。
    ScanProsite工具能够扫描蛋白质序列(UniProt Knowledgebase(Swiss-Prot/TrEMBL)或PDB或使用者提供的),寻找储存于PROSITE数据库中的模式、谱(profiles)和规则(基序,motifs)的存在,或者搜索蛋白质数据库寻找特定基序的命中(hit)。
    根据下面语法构建保守区域的模式:
    在PROSITE数据库中使用的模式语法:
    1.使用氨基酸的标准IUPAC单字母编码。
    2.在任意氨基酸都可被接受的位置使用符号′x′。
    3.对于给定位置,在方括号′[]′之间通过列出的可接受氨基酸的清单来指征不确定性。例如:[ALT]代表Ala或Leu或Thr。
    4.还通过在给定位置在一对大括号′{}′之间列出不可接受的氨基酸来指征不确定性。例如,{AM}代表除了Ala和Met以外的任意氨基酸。
    5.在模式中每个元素之间都用′-′隔开。
    6.可以通过在元素后面带有数值或者,如果它是一个缺口(′x′),通过圆括号之间的数字范围,来指征模式的元素的重复。
    例子:
    x(3)对应于x-x-x
    x(2,4)对应于x-x或x-x-x或x-x-x-x
    A(3)对应于A-A-A。
    备注:你只能对′x′使用范围,即,A(2,4)不是一种有效的模式元素。
    7.当一个模式被限制在序列的N-或C-末端,该模式或者以′<′符号起始,或者以′>′符号结束。在某些罕见的情况下(例如,PS00267或PS00539),对于C-末端元素′>′还可以发生在方括号内。′F-[GSTV]-P-R-L-[G>]′的意思是或者考虑′F-[GSTV]-P-R-L-G′或者考虑′F-[GSTV]-P-R-L>′。
    实施例1
    来自于人蛋白酶的抗微生物肽的肽结构的鉴定
    鉴定了70种人蛋白酶,并互相比较其氨基酸序列(见图1)。
    所有这些蛋白的羧基端都以一个α螺旋结束,已经显示其具有抗微生物活性。
    从α螺旋中得到了下面的共同氨基酸序列基序。
    X(2)-[PFY]-X(2)-[AFY]-[AITV]-X-[ILV]-X(5)-W-[IL]-X(3,32)>
    限制比较来单独覆盖如下确定的8种人凝结因子,得到一个下面的共同氨基酸序列基序
    {DS}-X-[PFY]-G-[FIV]-Y-T-X-V-{C}-[AEQRY]-X-{R}-X-W-[IL]-X-{H}-
    X(4,24)>
    sp|P00740|FA9_HUMAN    GkYIkSRVnkEktklt...................
    sp|P00742|FA10_HUMAN   GkYIkTALkdRsmktrglpkakshapevitssplk
    sp|P03951|FA11_HUMAN   ErPVnVEVd1Ektqav...................
    sp|P08709|FA7_HUMAN    GhFVrSQIeLqKlmrseprpgvllrapfp.......
    sp|P00748|FA12_HUMAN   NkPVdAYLarEhtvs....................
    sp|P00734|THRB_HUMAN   GkYFhFR1KkqKvidqfge.................
    sp|P03952|KLKB1_HUMAN  EqPVkAEMdlEktqssdgkaqmqspa.........
    sp|P04070|PROC_HUMAN   HnYVkSRLdhGhirdkeapqkswap..........
    表1.在窄基序下发现的属于肽酶S1家族的8种人凝血因子的羧端抗微生物序列。
    上面确定的肽还含有二硫键键合环,羧端α螺旋的氨基端的进一步的大约55个残基,也表现出抗微生物活性(图2)。
    对所有二硫键键合环进行的比较揭示了下面的共同氨基酸序列基序:
    C-{P}-X(2)-{I}-X(6,16)-M-[FILMV]-C-[AV]-G
    还确定了另一种表现抗微生物活性的肽。肽示于SEQ ID NO:9中,并且得自于人蛋白C抑制剂(PCI)。该肽对应于PCI的283-302氨基酸残基。
    实施例2:抗微生物肽
    利用Innovagen AB(Ideon,SE-22370,Lund,瑞典)合成肽。通过质谱分析来确证这些肽的纯度(>95%)和分子量(MALDL.TOFVoyager)(见表2)。
    表2:在实验中使用的抗微生物肽。
    根据Uni-ProtKB/Swiss-Prot entry(http://www.expasy.org/sDrot/)中未加工的前体的名称和编号。
     

    1蛋白质序列命名FA11_HUMAN aa 545-560CQKRYRGHKITHKMICCQK16                    THRB_HUMAN aa 606-622                 VFRLKKWIQKVIDQFGEVFR17/SEQ IDNO:1       THRB_HUMAN aa 454-471NWRENLDRDIALMKLKKPNWR18FA9_HUMAN aa 439-461GKYGIYTKVSRYVNWIKEKTKLTGKY23IPSP_HUMAN aa 283-302SEKTLRKWLKMFKKRQLELYSEK20THRB_HUMANaa 598-622GKYGFYTHVFRLKKWIQKVIDQFGEGKY25FA11_HUMANaa 603-625ERPGVYTNVVEYVDWILEKTQAVERP23KLKB1HUMANaa 606-630EQPGVYTKVAEYMDWILEKTQSSDGEQP25THRB_HUMANaa 605-622HVFRLKKWIQKVIDQFGEHVF18FA11_HUMANaa 610-625NVVEYVDWILEKTQAVNVV16KLKB1HUMAN aa 613-630KVAEYMDWILEKTQSSDGKVA18FA9_HUMANaa 446-461KVSRYVNWIKEKTKLTKVS16THRB_HUMAN aa 536-550CKDSTRIRITDNMFCCKD15LHGF_HUMAN aa 701-725NRPGIFVRVAYYAKWIHKIILTYKVNRP25HGF_HUMAN aa 708-725RVAYYAKWIHKIILTYKVRVA18FAL39_HUMAN aa 134-170LLGDFFRKSKEKIGKEFKRIVQRIKDFLRNLVPRTESLL-37

    在实施例3-6中包括了抗微生物肽LL-37用作比较。LL-37具有广谱的针对多种革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌、真菌、和病毒病原体的抗微生物活性(Niyonsaba,F.和Ogawa,H.,2005,J.Derm.Sci.,40,157-168.)。它来自于人的阳离子的18kDa抗菌蛋白质(hCAP18),属于cathelicidin家族。利用弹性蛋白酶和蛋白水解酶3的切割释放成熟的抗菌肽LL-37(Sφrensen O.E.等人2001,Blood 97,3951-3959)。
    除了在上表中提到的肽以外,对来自于THRB HUMAN(VSWGEGCDRDGKYGFYTHVFRLKKWIQKVIDQFGE,SEQ ID NO:49)的含有35个氨基酸残基的更大的肽进行了检测并发现它具有和其它一样的抗微生物效果。
    根据下面展示的结果,选择VFR17作进一步的研究。根据VFR17的序列,如上所述合成了46种新肽(SEQ ID NO:3-48)。计算机评价好像表明SEQ ID NO:1的头10个氨基酸(VFRLKKWIQK,SEQ ID NO:2)对于活性是重要的。这些肽示于表2A中。按如下所述测定了它们的抗菌和溶血效果并进行了显示。
    表2A


    微生物
    从朗顿医学院的细菌室(Department of Bacteriology,LundUniversity Hospital)获得微生物大肠杆菌ATCC25922、绿脓假单胞菌ATCC27853、金黄色酿脓葡萄球菌ATCC29213、枯草芽孢杆菌ATCC6633细菌菌株和真菌菌株白色念珠菌ATCC90028。
    实施例3
    辐射状扩散检测
    基本上按以前所述(Lehrer,R.I.,Rosenman,M.,Harwig,S.S.,Jackson,R.& Eisenhauer,P.(1991),Ultrasensitive assaysfor endogenous antimicrobial polypeptides,J Immunol Methods.137,167-73)进行辐射状扩散检测(RDA)。结果示于图3a-e。
    简而言之,细菌(大肠杆菌、绿脓假单胞菌、金黄色酿脓葡萄球菌、枯草芽孢杆菌)或真菌(白色念珠菌)在10ml全强度(full-strength)(3%w/v)胰蛋白酶解酪蛋白黄豆液体培养基(TSB)(Becton-Dickinson,Cockeysville,MD)中生长到对数中期。用10mMTris,pH 7.4清洗微生物一次。将4 x 106细菌cfu或者1 x 105真菌cfu加入到5ml的下层琼脂糖凝胶中,其包含0.03%(w/v)TSB,1%(w/v)低电渗型(low-electroendoosmosistype,Low-EEO)琼脂糖(Sigma,St Louise MO)和终浓度0.02%(v/v)的Tween 20(Sigma)。将下层倒入到85mm培养皿中。在琼脂糖凝固后,穿取4mm-直径的孔,并向每孔中加入6μl检测样品。将板培养于37℃中3小时,使肽扩散。随后用5ml融化的覆盖层(dH2O中含有6%TSB和1%Low-EEO琼脂糖)覆盖下层凝胶。在37℃(对于细菌)和28℃(对于白色念珠菌)中孵育18-24小时后通过每个孔周围的亮区来观察肽的抗微生物活性。
    实施例4
    溶血检测
    在800g离心EDTA-血10分钟,随后去除血浆和血沉棕黄层。清洗红细胞3次,并重悬于5%PBS中,pH 7.4。随后在存在肽(3-60μM)的情况下在37℃下在翻滚旋转(end-over-end rotation)中孵育1小时。以2% Triton X-100(Sigma-Aldrich)作为阳性对照。随后在800g离心样品10分钟。在λ540nm检测血色素释放的吸光度,并在曲线中表达为TritonX-100诱导的溶血的%(图4)。
    实施例5
    脂质体制备和渗漏检测
    通过将甘油-3-磷脂酰胆碱(dioleoylphosphatidylcholine)(Avanti Polar Lipids,Alabaster,AL)(60mol%)和胆固醇(Sigma,St Louis,MO)(40mol%),或者将甘油-3-磷脂酰胆碱(30mol%)、二油酰磷脂酸(dioleoylphosphatidic acid,Avanti Polar Lipids,Alabaster,AL)(30mol%)和胆固醇(40mol%)溶解在氯仿中,并随后通过真空过夜蒸发去除溶剂来制备干脂膜。随后,一起加入含有10mM Tris,pH7.4的、带有或不带有添加的150mM NaCl的缓冲溶液和0.1M羧基二乙酸萤光素(CF)(Sigma,St Louis,MO)。水合后,液体混合物经过8次冻融循环,包括在液氮中冷冻并加热到60℃。通过装备在LipoFast微挤压机(Avestin,Ottawa,加拿大)上的聚碳酸酯滤器(孔大小100nm)进行多重挤压,产生了直径大约为130nm的单室脂质体(用cryo-TEM发现;结果未显示)。随后通过后续的两个Sephadex G-50柱和相应的Tris缓冲液作为洗脱剂,滤过去除未处理的羧基二乙酸萤光素。挤压和滤过都在22℃下进行。在脂质体渗漏检测中,使用了人们熟知的CF自猝灭。因此,100mM CF是自猝灭的,记录到的带有陷入的CF的脂质体的荧光强度是低的。当从脂质体中渗漏时,释放出的CF是解猝灭的,因此是发荧光的。通过监测520nm发出的荧光来测定脂质体分散相的CF释放(在10mM Tris中10mM的脂,pH 7.4)。在实验结束时加入0.8mM Triton X100(Sigma,St Louis,MO)来破裂脂质体,因此引起CF的100%的释放和解猝灭,以此来获得完全渗漏量度。使用SPEX-fluorolog 1650 0.22-m双光谱仪(SPEXIndustries,Edison,NJ)进行脂质体渗漏检测(见表3,图5)。
    表3
     PC-NaClPC+NaCIPA-NaClPA+NaClCQK1664±314±418±515±2VFR1796±318±2109±719±6NVR184±10±12±10±1GKY2386±719±186±430±5SEK2098±217±564±216±1

     AKL2242±81±162±12±1YIG2349±1210±225±138±3LL-37100±1073±7100±1057±6

    实施例6
    CD-光谱
    在Jasco J-810分光旋光计(Jasco,U.K.)中检测溶液中的肽的CD谱。检测在37℃、10mm石英杯并搅拌中进行,并且肽浓度为10μM。在200-250nm范围内监测100μM的脂浓度下脂质体对肽的二级结构的影响。在研究条件下观测到的仅有的肽构象是α螺旋和无规则卷曲。根据Xa=(A-Ac)/(Aa-Ac)(1)计算以α螺旋构象存在的肽部分Xα,其中A是记录到的225nm的CD信号,Aα和Ac分别是100%α螺旋和100%无规则卷曲的对照肽在225nm的CD信号。分别在0.1M NaOH和0.1M HCl中从0.133mM(单体浓度)聚左旋赖氨酸获得100%α螺旋和100%无规则卷曲对照。为了补偿测量间的仪器差异,减去背景值(在250nm检测,在此处没有肽信号)。并校正总体容液的信号(见表4)。
    表4在缓冲液中和在脂质体分散相中,获自凝血连锁的蛋白的肽的螺旋含量(%,在10mM Tris,pH 7.4)。包括抗微生物肽LL-37在内用于比较。
     缓冲液PCPACQK1610±210±28±2VFR1710±211±238±4GKY237±221±229±2SEK2014±234±438±4AKL2212±212±310±3YIG2312±29±26±3LL-3760±10100±10100±10

    实施例7
    如上所述对表2A(SEQ ID NO:3-48)中的肽进行评价。数据示于表2A。
    实施例8
    向2种不同的乳剂中以有效/g乳剂加入示于表2A中的具有SEQ IDNO:3-10的肽。
    乳剂1;1g乳剂含有:丙三醇200mg、氢化菜籽油、胆固醇、单硬脂酸甘油酯、聚乙二醇、十八醇十六醇混合物、二甲硅油、液状石蜡、硬石蜡、凡士林、对羟苯甲酸丙酯和对羟基苯甲酸甲酯和纯化的水。
    乳剂2;1g乳剂含有:丙二醇200mg、乳酸45mg、十八醇十六醇混合物、makrogol 25 cetostearylether、液状石蜡、白凡士林、无水柠檬酸、无水柠檬酸钠、防腐剂(对羟基苯甲酸甲酯E 218)和纯化的水。
    乳剂应用于和患有局部皮炎相似的病症的哺乳动物并发现具有疗效。
    实施例9
    和实施例8中的相同的肽被溶解于水中并喷射到膏剂上。膏剂是风干的。
    序列表
    <110>Dermagen AB
    <120>新型抗微生物肽及其应用
    <130>P58560006
    <160>49
    <170>PatentIn version 3.4
    <210>1
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>1

    <210>2
    <211>10
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>2

    <210>3
    <211>19
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>3

    <210>4
    <211>19
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>4

    <210>5
    <211>19
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>5

    <210>6
    <211>19
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>6

    <210>7
    <211>16
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>7

    <210>8
    <211>16
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>8

    <210>9
    <211>16
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>9

    <210>10
    <211>16
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>10

    <210>11
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>11

    <210>12
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>12

    <210>13
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>13


    <210>14
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>14

    <210>15
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>15

    <210>16
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>16

    <210>17
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>17

    <210>18
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>18

    <210>19
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>19

    <210>20
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>20

    <210>21
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>21

    <210>22
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>22

    <210>23
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>23

    <210>24
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>24

    <210>25
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>25

    <210>26
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>26

    <210>27
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>27

    <210>28
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>28

    <210>29
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>29

    <210>30
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>30


    <210>31
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>31

    <210>32
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>32

    <210>33
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>33

    <210>34
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>34

    <210>35
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>35


    <210>36
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>36

    <210>37
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>37

    <210>38
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>38

    <210>39
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>39

    <210>40
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>40

    <210>41
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>41

    <210>42
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>42

    <210>43
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>43

    <210>44
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>44

    <210>45
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>45

    <210>46
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>46

    <210>47
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>47

    <210>48
    <211>17
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>48

    <210>49
    <211>35
    <212>PRT
    <213>人工序列
    <220>
    <223>合成的肽
    <400>49

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