コラーゲンハイブリダイゼーションペプチド

コラーゲンハイブリダイゼーションペプチド（CHP）は、通常6〜10個のGly-Xaa-Yaaアミノ酸トリプレットの繰り返し単位を持つ合成ペプチド配列であり、天然コラーゲンの特徴的な配列を模倣しています。^{[1] [2] CHPペプチドは通常、XaaおよびYaa位置に}プロリンとヒドロキシプロリンの含有量が高く、コラーゲンのユニークな三重らせん構造を形成する強い傾向があります。^{[1] [3]}一本鎖（モノマー）状態では、ペプチドはコラーゲン鎖とハイブリダイズした三重らせんを形成することにより、組織内の変性コラーゲン鎖を認識することができます。^{[2]これは、} PCR中にプライマーが溶融したDNA鎖に結合するのと同様に、三重らせん鎖の組み立てと鎖間水素結合を介して発生します。^[4]この結合はコラーゲン上の特定の配列やエピトープに依存しないため、CHPはさまざまな種類の変性コラーゲン鎖をターゲットにすることができます。^{[5] [6]}

コラーゲンは細胞外マトリックス（ECM）の主成分です。 ^[7]コラーゲンスーパーファミリーは28種類のコラーゲンで構成されています。^[7]これらのコラーゲンの機能と階層構造は異なる場合がありますが、すべて三重らせんと呼ばれる定義的な構造的特徴を共有しています。^[1]三重らせんとは、3つの左巻きのポリプロリンII型（PPII）らせんが集まって右巻きの超らせんモチーフを形成するものです。^{[1] [8]} コラーゲン模倣ペプチド（CMP）またはコラーゲン様ペプチド（CLP）として知られる短い合成ペプチドは、コラーゲン三重らせんの3D構造、その折り畳み速度、および小さな三重らせんモデルとしての熱安定性を解明する上で重要な役割を果たしてきました。^{[3] [9] [10] [11]} CMP、CLP、CHPはアミノ酸配列の点では非常に類似していますが、CMPまたはCLPが融点以上に加熱された場合にのみ、解離した一本鎖の状態で存在し、CHPとみなすことができます。^[2]

一本鎖CHPは、他の標的化メカニズムとは異なる方法で変性コラーゲン鎖およびゼラチンに結合します。つまり、例えばモノクローナル抗体（mAbs）に見られる特定のエピトープ結合とは対照的に、折り畳みと鎖の組み立てのための独自の構造モチーフ（コラーゲン三重らせん）を特異的に認識します。 ^[12]独自の標的化メカニズムにより、CHPは変性コラーゲン鎖に対して高い結合特異性を持ちますが、完全な（三重らせん）コラーゲンに対する親和性はほとんどありません。^[13] CHPは、熱、^[13]化学的、^[14]機械的、^[15]または酵素的プロセスによって変性したコラーゲン鎖、^[13]だけでなく、複数のコラーゲンタイプ（例えば、Col I、II、IV）を幅広く標的とすることができます。^{[5] [6]}研究では、CHPとその蛍光体コンジュゲートは血清との接触に対して優れた安定性を持つことも示されています。^[16]

コラーゲンの代謝回転の制御は、胚発生、臓器の形態形成、組織の維持と修復に極めて重要です。^[17]しかし、コラーゲンの恒常性の変化は、多くの疾患や病態に関連しています。コラーゲンの過度の分解は、がんの転移、皮膚の老化、関節炎、骨粗鬆症に関連している可能性があります。^[17] CHPは、三重らせん形成を介して分解および折り畳まれていないコラーゲン鎖に結合する能力に基づいて、リモデリング中の組織を標的とすることができます。標的部位として、CHPは、さまざまな疾患の組織病理学、診断、および薬物送達に大きな可能性を提供します。

疾患状態におけるコラーゲンの変性を評価する方法のほとんどは、マトリックスメタロプロテアーゼ（MMP）活性の検出や、尿、血清、または滑液中のコラーゲンペプチド断片の定量など、間接的なものである。^{[18] [19] [20]コラーゲンを直接標的とする従来の方法を使用する場合、研究者は、}ファージディスプレイによって選択されたコラーゲン結合ペプチド、^[21] 、コラーゲン結合タンパク質から誘導されたコラーゲン結合ペプチド、^[22]、またはコラーゲンに対して産生された抗体に頼らざるを得ない。残念ながら、これらの化合物は、構造化されておらず、明確な3Dエピトープを示さない変性コラーゲンを標的とすることができない。さらに、特定の分解コラーゲン断片を区別すると報告されている抗体は、1つまたは少数のコラーゲンタイプしか認識できない。^{[2] [23]}対照的に、CHPは、原理的には、すべてのタイプの変性コラーゲンに結合できる。^{[4] [5] [6]}

蛍光体またはビオチン標識CHPは、免疫蛍光法や免疫組織化学法でコラーゲンの分解や変性を検出するための染色剤として使用されています。^{[5] CHPは、}凍結組織切片、ホルマリン固定パラフィン包埋（FFPE）切片^[5] 、および新鮮組織^[14]を染色できます。 ^{[15] CHPは、複数の種の組織標本や、}心筋梗塞、関節炎、腎炎、線維症などのさまざまな疾患に適用できます。^[5]

CHPは近赤外蛍光体で標識して生体内蛍光イメージングを行うこともできる。[ 13 ^{] [24]}

CHPは、 SDS-PAGEゲル中の様々なタイプのコラーゲンバンドを可視化するために使用できます。^[6]コラーゲンは、ゲルにロードする前にSDSの存在下で加熱することにより変性します。ゲルを蛍光標識したCHPで染色すると、CHP-コラーゲンハイブリダイゼーションによってコラーゲンバンドが可視化されます。^[6]

コラーゲンは、腱、靭帯、骨などの体内の荷重支持組織に機械的強度を提供します。これらの組織に力が加わると、コラーゲンの三重らせんが損傷してほどけますが、CHPはそのような結合組織の機械的損傷を分子レベルで検出することを可能にします。^{[15] [25]}