JP2002542791A - Synthetic genes for expressing active retroviral proteins in eukaryotes - Google Patents

Synthetic genes for expressing active retroviral proteins in eukaryotes

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JP2002542791A JP2000614410A JP2000614410A JP2002542791A JP 2002542791 A JP2002542791 A JP 2002542791A JP 2000614410 A JP2000614410 A JP 2000614410A JP 2000614410 A JP2000614410 A JP 2000614410A JP 2002542791 A JP2002542791 A JP 2002542791A
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Abstract

(57)【要約】 この発明は、野生型遺伝子に比べて改善されたコドン使用頻度を有する、真核細胞におけるレトロウィルスタンパク質の高レベル発現のための合成遺伝子または遺伝子の領域であって、発現された該レトロウィルスタンパク質は真核細胞中で酵素活性を有することを特徴とする。加えてこの発明は、哺乳動物またはその他の真核細胞において通常発現されるレトロウィルス酵素またはレトロウィルス酵素の一部をコードする合成遺伝子または遺伝子の領域であって、その酵素をコードする野生型遺伝子における少なくとも1つの好ましくないコドンが同じアミノ酸をコードする好ましいコドンによって置換されていることを特徴とする。レトロウィルスタンパク質はプロテアーゼ、逆転写酵素、インテグラーゼタンパク質、またはそのポリタンパク質gag−pol前駆体であってもよい。実施例の1つにおいて、酵素活性を有するレトロウィルスタンパク質はレンチウィルスタンパク質である。別の実施例において、酵素活性を有するタンパク質はpol酵素である。より好ましい実施例において、酵素活性を有するタンパク質はレンチウィルスインテグラーゼである。さらに好ましい実施例において、その酵素はHIV酵素である。より好ましい実施例において、酵素活性を有するタンパク質はHIVインテグラーゼである。この発明はまた、プロモータのないレポータ遺伝子を用いた細胞内インテグラーゼの検出方法を含む。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a synthetic gene or region of a gene for high level expression of retroviral proteins in eukaryotic cells having improved codon usage as compared to a wild-type gene, comprising: The retroviral protein obtained is characterized by having enzymatic activity in eukaryotic cells. In addition, the invention relates to a synthetic gene or region of a gene encoding a retroviral enzyme or a portion of a retroviral enzyme normally expressed in a mammal or other eukaryotic cell, wherein the wild-type gene encodes the enzyme. Is replaced by a preferred codon encoding the same amino acid. The retroviral protein may be a protease, reverse transcriptase, integrase protein, or its polyprotein gag-pol precursor. In one embodiment, the retroviral protein having enzymatic activity is a lentiviral protein. In another embodiment, the protein having enzymatic activity is a pol enzyme. In a more preferred embodiment, the protein having enzymatic activity is a lentiviral integrase. In a further preferred embodiment, the enzyme is an HIV enzyme. In a more preferred embodiment, the protein having enzymatic activity is HIV integrase. The invention also includes a method for detecting intracellular integrase using a reporter gene without a promoter.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 この発明は、真核細胞、特に哺乳動物細胞においてレトロウイルスタンパク質
を発現させるための合成遺伝子の設計と、合成遺伝子と、その遺伝子を含む発現
ベクターと、その遺伝子を安定に保持する真核細胞と、検出方法とに関する。
The present invention relates to the design of a synthetic gene for expressing a retroviral protein in a eukaryotic cell, particularly a mammalian cell, a synthetic gene, an expression vector containing the gene, and a gene for stably retaining the gene. It relates to a nuclear cell and a detection method.

【0002】[0002]

【技術背景】[Technical background]

レトロウイルスは二倍体のプラス鎖RNAウイルスであり、組込まれたDNA
中間体を通じて複製する。レトロウイルスは典型的に、ウイルスゲノムを有する
タンパク質被包性のコアを囲むタンパク質含有脂質エンベロープを含む。感染し
た細胞内で、レトロウイルスゲノムはレトロウイルス粒子の一部であるウイルス
にコードされた逆転写酵素によって二本鎖DNAに逆転写される。この粒子はイ
ンテグラーゼなどの他の酵素も含む。インテグラーゼはウイルスにコードされる
酵素で、ウイルスのDNAコピーを宿主細胞の染色体に挿入するレトロウイルス
組込みと呼ばれるプロセスを起こす。(概説のためにはブラウン(1997年)
の「レトロウイルス」(コールド・スプリング・ハーバー・ラボラトリー・プレ
ス、USA)pp.161−203を参照)。AIDSの原因となる病原体のヒ
ト免疫不全症ウイルスタイプ1(HIV−1)の複製サイクルにおいて、組込み
は必須のステップである(ラフェミナ(LaFemina)ら(1992), J. Virol. 66:
7414-7419)。ヒトの対応物の存在は知られていないため、組込みは新たな抗ウ
イルス標的の可能性があるとして多くの注目を集めている。しかし、インテグラ
ーゼ阻害剤の開発は、関連する細胞組込みアッセイがないという問題を有する。
すなわち、インテグラーゼ活性は典型的に人工オリゴヌクレオチドに基づく試験
管反応を用いて評価される。したがって、細胞内組込みアッセイを提供すること
が必要とされている。
Retroviruses are diploid positive-strand RNA viruses that contain integrated DNA
Replicate through intermediates. Retroviruses typically include a protein-containing lipid envelope surrounding a protein-encapsulating core with the viral genome. In infected cells, the retroviral genome is reverse transcribed into double-stranded DNA by a reverse transcriptase encoded by the virus that is part of the retroviral particle. The particles also contain other enzymes such as integrase. Integrase is a virus-encoded enzyme that causes a process called retroviral integration that inserts a viral DNA copy into the host cell chromosome. (For an overview, Brown (1997)
"Retrovirus" (Cold Spring Harbor Laboratory Press, USA) pp. 161-203). Integration is an essential step in the replication cycle of the human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1), the causative agent of AIDS (LaFemina et al. (1992), J. Virol. 66:
7414-7419). Since the existence of the human counterpart is unknown, integration has received much attention as a potential new antiviral target. However, the development of integrase inhibitors has the problem that there is no relevant cell integration assay.
That is, integrase activity is typically assessed using a test tube reaction based on artificial oligonucleotides. Therefore, there is a need to provide an intracellular integration assay.

【0003】 野生型レトロウイルスゲノムは、gag、polおよびenv遺伝子として公
知の少なくとも3つの遺伝子を含む。gag遺伝子は内部コア構造タンパク質を
コードし、pol遺伝子はプロテアーゼ、逆転写酵素およびインテグラーゼなど
の特定の酵素をコードし、env遺伝子はレトロウイルスのエンベロープ糖タン
パク質をコードする。異なるレトロウイルスのインテグラーゼは30kDaから
46kDaの大きさのばらつきがあり、これはpol遺伝子の3′末端によって
コードされ、gag−polポリタンパク質前駆体からタンパク質分解プロセシ
ングによって放出される。インテグラーゼのアミノ末端ドメインはジンクフィン
ガー(HHCC)によって特徴付けられ、これはすべてのレトロウイルスにおい
て普遍的に保存されており、in vivo組込みのために必須である。この特定のド
メインは、触媒作用に関与する必須のDD35Eモチーフとともに最もよく保存
された領域である。この部分はin vitroで分解反応を触媒できる。カルボキシ末
端ドメインはDNA結合ドメインと呼ばれ、最も低い配列保存を示す。このフラ
グメントは3′末端プロセシングおよび組込みのために必要とされる。活性の酵
素は多量体として存在し、そこで活性ドメインは不活性ドメインをトランス相補
できると考えられている。
[0003] The wild-type retroviral genome contains at least three genes known as the gag, pol and env genes. The gag gene encodes an internal core structural protein, the pol gene encodes a specific enzyme such as protease, reverse transcriptase and integrase, and the env gene encodes a retroviral envelope glycoprotein. Different retroviral integrases vary in size from 30 kDa to 46 kDa, which are encoded by the 3 'end of the pol gene and released from the gag-pol polyprotein precursor by proteolytic processing. The amino-terminal domain of integrase is characterized by a zinc finger (HHCC), which is universally conserved in all retroviruses and essential for in vivo integration. This particular domain is the region best conserved with the essential DD35E motif involved in catalysis. This moiety can catalyze the degradation reaction in vitro. The carboxy-terminal domain is called the DNA binding domain and shows the lowest sequence conservation. This fragment is required for 3 'end processing and integration. The active enzyme exists as a multimer, where the active domain is believed to be capable of transcomplementing the inactive domain.

【0004】 過去に、COS細胞におけるトリ肉腫白血病ウイルス(ASLV)インテグラ
ーゼの一過性発現が得られた(モリス−バシオス(Morris-Vasios)ら(1988),
J. Virol. 62:349-353)。ラウス肉腫ウイルス(RSV)のインテグラーゼを
安定に発現するマウス細胞系も報告されている(マム(Mumm)ら(1992), Viro
logy 189:500-510)。発現レベルは明記されていないが、比較的低かったよう
である。HIV−1のインテグラーゼ(IN)は、大腸菌(E. coli)(シャー
マンおよびファイフ(Fyfe)(1990),Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87, 5119-5
123)、バキュロウイルスを用いた昆虫細胞(ブッシュマンら(1991),Science
294:1555-1558)、およびサッカロミセスセレビシエ(コーモント(Caumont)
ら(1996), Curr. Genet. 29:503-510)において発現された。酵母において、
インテグラーゼ発現はDNA修復が不完全な細胞中で有害であることが明らかに
なった。哺乳動物細胞におけるHIV−1インテグラーゼの高レベル発現は未だ
に実現しにくく、その理由の大部分は、一般的にHIV−1のgagおよびpo
lタンパク質の発現がRev依存性であるためである(カレン(Cullen)(1992
),Microb. Rev. 56:375-395)。哺乳動物細胞においては、HIV−INまた
はβ−ガラクトシダーゼもしくはGFPに融合させたHIV−INのRev依存
性の発現が過去に報告されている(ファウストら(1995), Biochem. Mol. Biol
. Int. 36:745-758;クコルジ(Kukolj)ら(1997), J. Virol. 71:843-847
;プリュイメルスら,(1999),Virology 258:327-332)。しかし、一過性トラ
ンスフェクションの後においても発現レベルは常に低かった。Rev不在下では
、mRNA中のシス作用性リプレッサー配列(CRS)とも呼ばれる複数の阻害
または不安定性配列(INS)がタンパク質発現を妨げる。可能性のあるメカニ
ズムには、核残留またはmRNAの不安定性が含まれる。CRSを含むmRNA
は核内にトラッピングされ、発現の阻害は少なくとも部分的にはmRNAのサイ
トゾルへの転移が少ないためであることが観察された(ミカエリアンら(1996)
, J. Mol. Biol. 257:246-264;ボルグら(1997), Virology 236:95-103)。
RNAプロセシング機構の要素がCRSを含むmRNAの核トラッピングに関与
し得る。さらに、mRNAの不安定性に寄与するHIV−1ゲノムのいくつかの
領域はAU含有量が高いという証拠がある。それらはmRNAの不安定性に寄与
する細胞因子に対する結合部位を表わしているのかもしれない(シュナイダーら
(1997), J. Virol. 71:4892-4903)。別の仮説に従うと、阻害配列を含むm
RNAはRevなしでは効率的に翻訳されない。観察される阻害のメカニズムが
何であれ、その阻害が特定のレベルのmRNAによって引き起こされ、いくつか
のAUリッチな領域によるものであることは明らかである。HIV複製サイクル
においては、RevがRev応答配列(RRE)と相互作用することによって制
御される態様で阻害が軽減される(シュワルツら(1992), J. Virol. 66:150-
159)。この観点から、gag−pol転写産物に対するコード機能を保存しな
がらいくつかのINSを変異させることによってウイルス粒子の効率的なRev
非依存性発現が得られたことは驚くに値しない(シュナイダーら(1997), J. V
irol. 71:4892-4903)。HIV gp120のmRNAの場合には、mRNA
の不安定性ではなく非効率的なコドン使用頻度による翻訳能の低さが低レベルタ
ンパク質発現の原因であることが証明されている(ハースら,1996;シュナイダ
ーら(1997), J. Virol. 71:4892-4903)。
[0004] In the past, transient expression of avian sarcoma leukemia virus (ASLV) integrase in COS cells has been obtained (Morris-Vasios et al. (1988),
J. Virol. 62: 349-353). A mouse cell line that stably expresses Rous sarcoma virus (RSV) integrase has also been reported (Mumm et al. (1992), Viro
logy 189: 500-510). Expression levels are not specified, but appear to be relatively low. HIV-1 integrase (IN) is available from E. coli (Sherman and Fyfe (1990), Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87, 5119-5).
123), insect cells using baculovirus (Bushman et al. (1991), Science
294: 1555-1558), and Saccharomyces cerevisiae (Caumont)
(1996), Curr. Genet. 29: 503-510). In yeast,
Integrase expression has been shown to be detrimental in cells with incomplete DNA repair. High level expression of HIV-1 integrase in mammalian cells is still elusive, largely because of the HIV-1 gag and po
l expression is Rev dependent (Cullen (1992)
), Microb. Rev. 56: 375-395). In mammalian cells, Rev-dependent expression of HIV-IN or HIV-IN fused to β-galactosidase or GFP has been previously reported (Faust et al. (1995), Biochem. Mol. Biol.
Int. 36: 745-758; Kukolj et al. (1997), J. Virol. 71: 843-847.
Pruimmers et al., (1999), Virology 258: 327-332). However, expression levels were always low, even after transient transfection. In the absence of Rev, multiple inhibitory or unstable sequences (INS), also called cis-acting repressor sequences (CRS), in mRNA prevent protein expression. Possible mechanisms include nuclear retention or mRNA instability. MRNA containing CRS
Was trapped in the nucleus, and it was observed that the inhibition of expression was due, at least in part, to low translocation of mRNA to the cytosol (Mikaelian et al. (1996)).
, J. Mol. Biol. 257: 246-264; Borg et al. (1997), Virology 236: 95-103).
Elements of the RNA processing machinery may be involved in nuclear trapping of mRNA, including CRS. In addition, there is evidence that some regions of the HIV-1 genome that contribute to mRNA instability have high AU content. They may represent binding sites for cellular factors that contribute to mRNA instability (Schneider et al. (1997), J. Virol. 71: 4892-4903). According to another hypothesis, m
RNA is not translated efficiently without Rev. Whatever the mechanism of inhibition observed, it is clear that the inhibition is caused by specific levels of mRNA and is due to some AU-rich regions. In the HIV replication cycle, inhibition is reduced in a manner controlled by the interaction of Rev with the Rev response element (RRE) (Schwartz et al. (1992), J. Virol. 66: 150-).
159). From this perspective, efficient Rev of virus particles can be achieved by mutating some INS while preserving the coding function for gag-pol transcripts.
It is not surprising that independent expression was obtained (Schneider et al. (1997), J. V.
irol. 71: 4892-4903). In the case of HIV gp120 mRNA, the mRNA
It has been shown that low translational ability due to inefficient codon usage, but not instability, is responsible for low level protein expression (Haas et al., 1996; Schneider et al. (1997), J. Virol. 71 : 4892-4903).

【0005】 US5,811,270号(グランドジェネット(Grandgenett))に記載さ
れる協調組込みの分析の試験管法においては、まずウイルスインテグラーゼ酵素
が供与体DNA分子とともにインキュベートされ、その後標的DNA分子ととも
にインキュベートされる。協調組込み生成物の分析のために、供与体DNAは少
なくとも1つの一意の制限酵素切断部位を有する。この記載される方法は、HI
V−1またはHIV−2インテグラーゼ阻害剤のスクリーニングなどのインテグ
ラーゼの研究、ならびにヒト以外のトランスジェニック動物の生成および遺伝子
転移のために有用だといわれている。用いられるインテグラーゼはウイルス粒子
から精製され、その活性は細胞内ではなく試験管中で分析される。
In the test tube method of cooperative integration analysis described in US Pat. No. 5,811,270 (Grandgenett), a viral integrase enzyme is first incubated with a donor DNA molecule and then a target DNA molecule. Incubated with For analysis of cooperative integration products, the donor DNA has at least one unique restriction enzyme cleavage site. The method described is based on HI
It is said to be useful for integrase studies, such as screening for V-1 or HIV-2 integrase inhibitors, and for the generation of non-human transgenic animals and gene transfer. The integrase used is purified from the virus particles and its activity is analyzed in vitro rather than in cells.

【0006】 US5,795,737号、WO96/09378号、WO97/11086
号、およびWO98/12207号はすべて哺乳動物細胞中で通常発現されるタ
ンパク質をコードする合成遺伝子を生成する方法を記載しており、この方法によ
って合成遺伝子は哺乳動物細胞中でコードされたタンパク質を過剰発現すること
が報告されている。この公知の合成遺伝子は、遺伝子コードの重複を用いること
により、好ましくないコドンまたはあまり好ましくないコドンを同じアミノ酸を
コードする好ましいコドンによって置換することによって構築される。エンベロ
ープ糖タンパク質をコードする合成env遺伝子の例が示されているが、宿主細
胞中で酵素活性を有するタンパク質の発現については考察されていない。タンパ
ク質の酵素活性を維持しながらそれを過剰発現させるための合成遺伝子を設計す
る方法を公知の教示から導くことはできない。細胞内での酵素活性を示せない(
レトロウイルス)タンパク質を発現させ得る多数の因子が存在する。発現される
酵素は多くの理由によって不完全になるおそれがあり、そのうち酵素の細胞内で
の阻害および同時に別のウイルスタンパク質が存在することの必要性などはわず
かである。さらに、ある酵素を過剰発現できるかどうかは明らかではなく、たと
えば溶解性の低さまたは細胞毒性などのいくつかの制限的な要素が存在するおそ
れがある。一方では酵素活性を検出するためにレトロウイルス酵素の高レベル発
現が必要とされ、他方ではその高すぎるレベルのためにタンパク質の沈殿または
細胞毒性がもたらされるおそれがある。あらゆるレトロウイルス酵素が細胞中で
活性であるためには適切な細胞内濃度が必要とされる。失敗した場合には、好ま
しくないコドンを特定の割合、たとえば90%、80%、70%...まで置換す
ることが提案されるが、どのコドンを置換すべきかをいかに選択するかという正
確な教示はない。特に、ある特定のヌクレオチド対の頻度が高レベルの遺伝子発
現に関連することは示されていない。(envにおける)RRE不安定性のメカ
ニズムが、gagおよびpolにおけるmRNAの不安定性の問題と同じである
か、またはそれに関連していることさえ決定的ではない。実はそのメカニズムは
異なるという証拠がある。したがって、env遺伝子のRev非依存的発現に基
づいてgagおよびpol遺伝子の不安定性の問題を直せるかどうかは予測でき
ない。
US Pat. No. 5,795,737, WO 96/09378, WO 97/11086
And WO 98/12207 all describe a method for producing a synthetic gene that encodes a protein normally expressed in mammalian cells, whereby the synthetic gene replaces the protein encoded in mammalian cells. Overexpression has been reported. This known synthetic gene is constructed by using the duplication of the genetic code to replace an unfavorable or less preferred codon with a preferred codon encoding the same amino acid. Although an example of a synthetic env gene encoding an envelope glycoprotein is shown, the expression of a protein having enzymatic activity in a host cell is not discussed. Methods for designing a synthetic gene to overexpress a protein while preserving the enzymatic activity of the protein cannot be derived from known teachings. Inability to show enzyme activity in cells (
There are a number of factors that can cause expression of the (retroviral) protein. The expressed enzyme can be defective for a number of reasons, including the need for inhibition of the enzyme in cells and the need for the simultaneous presence of another viral protein. In addition, it is not clear whether certain enzymes can be overexpressed, and there may be some limiting factors such as poor solubility or cytotoxicity. On the one hand, high levels of expression of the retroviral enzyme are required to detect enzymatic activity, and on the other hand, too high a level can lead to protein precipitation or cytotoxicity. Appropriate intracellular concentrations are required for all retroviral enzymes to be active in cells. If unsuccessful, it is proposed to replace the undesired codons by a certain percentage, for example 90%, 80%, 70% ..., but the exact choice of how to choose which codons to replace is suggested. No teaching. In particular, it has not been shown that the frequency of a particular nucleotide pair is associated with high levels of gene expression. It is not critical that the mechanism of RRE instability (in env) is the same as, or even related to, the problem of mRNA instability in gag and pol. In fact, there is evidence that the mechanism is different. Therefore, it is not possible to predict whether the problem of instability of the gag and pol genes can be corrected based on the Rev-independent expression of the env gene.

【0007】 この発明の目的は、真核細胞、特に哺乳動物細胞における酵素活性を有するレ
トロウイルスタンパク質、特にHIV−1インテグラーゼに対する有効な発現シ
ステムを開発することである。
It is an object of the present invention to develop an effective expression system for retroviral proteins having enzymatic activity in eukaryotic cells, especially mammalian cells, especially for HIV-1 integrase.

【0008】 この発明のさらなる目的は、レトロウイルス酵素阻害剤に対するより効率的な
検出方法を提供することである。
[0008] It is a further object of the present invention to provide a more efficient detection method for retroviral enzyme inhibitors.

【0009】 この発明のさらなる目的は、酵素活性を有するレトロウイルスタンパク質をコ
ードする遺伝子の構築のための設計方法を提供することである。
It is a further object of the present invention to provide a design method for the construction of a gene encoding a retroviral protein having enzymatic activity.

【0010】 この発明のさらなる目的は、遺伝子がコードする酵素活性を有するタンパク質
を細胞中で発現させるために標的細胞に遺伝子を運び得る発現ベクターを提供す
ることである。
[0010] A further object of the present invention is to provide an expression vector capable of carrying a gene to a target cell in order to express in a cell a protein having an enzymatic activity encoded by the gene.

【0011】[0011]

【発明の概要】Summary of the Invention

この発明は、野生型遺伝子に比べて改善されたコドン使用頻度を有する、真核
細胞におけるレトロウイルスタンパク質の高レベル発現のための合成遺伝子また
は遺伝子の領域であって、発現されたレトロウイルスタンパク質は真核細胞中で
酵素活性を有することを特徴とする。加えてこの発明は、哺乳動物またはその他
の真核細胞において通常発現されるレトロウイルス酵素またはレトロウイルス酵
素の一部をコードする合成遺伝子または遺伝子の領域であって、その酵素をコー
ドする野生型遺伝子における少なくとも1つの好ましくないコドンが同じアミノ
酸をコードする好ましいコドンによって置換されていることを特徴とする。「改
善されたコドン使用頻度を有する遺伝子の領域」とは、遺伝子の転写されたmR
NAにおいて通常不安定性配列(INS)またはシス作用性リプレッサ配列(C
RS)を生成する遺伝子の部分においてのみコドンを変更することが十分であり
得ることを意味する。
The present invention is a synthetic gene or region of a gene for high level expression of a retroviral protein in eukaryotic cells having improved codon usage compared to a wild-type gene, wherein the expressed retroviral protein is It is characterized by having enzymatic activity in eukaryotic cells. In addition, the invention relates to a synthetic gene or region of a gene that encodes a retroviral enzyme or a portion of a retroviral enzyme that is normally expressed in mammals or other eukaryotic cells, wherein the wild-type gene encodes the enzyme. Is replaced by a preferred codon encoding the same amino acid. "A region of a gene having improved codon usage" refers to the transcribed mR of a gene.
In NA, the normally unstable sequence (INS) or cis-acting repressor sequence (C
(RS) means that it may be sufficient to change the codon only in the part of the gene that produces it.

【0012】 「哺乳動物または真核細胞において通常発現されるレトロウイルスタンパク質
または酵素」とは、疾患条件下で哺乳動物または真核細胞中で発現されるタンパ
ク質または酵素を意味する。これらは感染後に哺乳動物または真核細胞中で発現
される、(レンチウイルスを含む)レトロウイルスによってコードされる遺伝子
である。
“Retroviral protein or enzyme normally expressed in a mammal or eukaryotic cell” means a protein or enzyme that is expressed in a mammal or eukaryotic cell under disease conditions. These are genes encoded by retroviruses (including lentiviruses) that are expressed in mammals or eukaryotic cells after infection.

【0013】 好ましい実施例において、合成遺伝子は哺乳動物または真核細胞培養システム
において、「自然の」(または「天然の」)遺伝子によって発現されるレベルの
少なくとも200%のレベルのレトロウイルス酵素を発現できる。
In a preferred embodiment, the synthetic gene expresses a retroviral enzyme in a mammalian or eukaryotic cell culture system at a level of at least 200% of the level expressed by the "native" (or "native") gene. it can.

【0014】 レトロウイルスタンパク質はプロテアーゼ、逆転写酵素、インテグラーゼタン
パク質、またはそのポリタンパク質gag−pol前駆体であってもよい。実施
例の1つにおいて、酵素活性を有するレトロウイルスタンパク質はレンチウイル
スタンパク質である。別の実施例において、酵素活性を有するタンパク質はpo
l酵素である。より好ましい実施例においては、酵素活性を有するタンパク質は
レンチウイルスインテグラーゼである。さらに好ましい実施例においては、その
酵素はHIV酵素である。より好ましい実施例においては、酵素活性を有するタ
ンパク質はHIVインテグラーゼである。酵素活性は少なくとも組込み機能を含
み、すなわち宿主細胞DNA、好ましくは宿主細胞の染色体へのDNAフラグメ
ントの組込みの促進または刺激を含む。ここでのインテグラーゼは単独で、すな
わちいかなるレトロウイルス成分にも依存せずに単一の成分として発現される。
[0014] The retroviral protein may be a protease, reverse transcriptase, integrase protein, or its polyprotein gag-pol precursor. In one embodiment, the retroviral protein having enzymatic activity is a lentiviral protein. In another embodiment, the protein having enzymatic activity is po
l enzyme. In a more preferred embodiment, the protein having enzymatic activity is a lentivirus integrase. In a further preferred embodiment, the enzyme is an HIV enzyme. In a more preferred embodiment, the protein having enzymatic activity is HIV integrase. The enzymatic activity includes at least the integration function, ie, the promotion or stimulation of the integration of the DNA fragment into the host cell DNA, preferably into the chromosome of the host cell. The integrase here is expressed alone, ie as a single component independent of any retroviral components.

【0015】 「レトロウイルス成分」とは、Tat、Rev、Nef、Vpu、Vif、V
prなど、レトロウイルス、特定的にはレンチウイルス、より特定的にはHIV
−1の調節および補助タンパク質を意味する。
“Retroviral components” include Tat, Rev, Nef, Vpu, Vif, V
pr etc., retroviruses, specifically lentiviruses, more particularly HIV
-1 means regulatory and accessory proteins.

【0016】 この発明はまた、合成遺伝子または遺伝子の領域を含む真核生物発現ベクター
であることを特徴とする。この発現ベクターは構成的または誘導性または組織特
異的プロモータを含むことが好ましい。あらゆる好適な、たとえば確立されたト
ランスフェクション手順による真核細胞へのベクターのトランスフェクションの
後、真核生物発現ベクターからの発現は一過性であってもよい。ベクターはプラ
スミド、哺乳動物または昆虫ウイルスなど、あらゆる好適なベクターであっても
よい。発現ベクターを安定に保持する真核細胞系において、発現は永続的であっ
てもよい。発現ベクターは、遺伝子導入のためのレトロウイルス粒子を生成する
ためのパッケージング構造に含まれていてもよい。レトロウイルス粒子はレンチ
ウイルス粒子であってもよい。
The present invention is also characterized in that the vector is a eukaryotic expression vector containing a synthetic gene or a gene region. Preferably, the expression vector contains a constitutive or inducible or tissue specific promoter. After transfection of the vector into eukaryotic cells by any suitable, e.g., established transfection procedure, expression from eukaryotic expression vectors may be transient. The vector may be any suitable vector, such as a plasmid, a mammalian or insect virus. In eukaryotic cell lines that stably maintain the expression vector, expression may be permanent. The expression vector may be included in a packaging structure for generating retroviral particles for gene transfer. The retroviral particles may be lentiviral particles.

【0017】 この発明の別の局面は、合成遺伝子または遺伝子の領域を保持する真核細胞系
であることを特徴とする。この細胞系は、構成的、誘導性または組織特異的プロ
モータを用いてレトロウイルスの酵素活性を有するタンパク質を発現することが
好ましい。発現されるレトロウイルスタンパク質は、たとえば酵素欠損ウイルス
の相補性によって、またはインテグラーゼの場合には別のDNA分子、好ましく
は細胞の染色体へのDNA分子の挿入の刺激または促進によって測定可能な酵素
活性を示す。
Another aspect of the invention features a eukaryotic cell line that carries a synthetic gene or region of a gene. The cell line preferably uses a constitutive, inducible or tissue-specific promoter to express the protein having retroviral enzymatic activity. The expressed retroviral protein is an enzymatic activity which can be measured, for example, by complementation of an enzyme-deficient virus or, in the case of an integrase, by stimulating or facilitating the insertion of the DNA molecule into another chromosome, preferably the chromosome of the cell. Is shown.

【0018】 またこの発明は、合成遺伝子または遺伝子の領域を保持するヒト以外のトラン
スジェニック動物を含む。この遺伝子または遺伝子の領域の発現は、誘導性プロ
モータを用いて、または代替的には所望の組織において組織特異的プロモータを
用いて、あらゆるときに誘導されてもよい。
The invention also includes non-human transgenic animals that carry a synthetic gene or gene region. Expression of the gene or region of the gene may be induced at any time using an inducible promoter, or alternatively, using a tissue-specific promoter in the desired tissue.

【0019】 この発明はまた、酵素活性を有するレトロウイルスタンパク質またはこうした
タンパク質の一部をコードする合成遺伝子または遺伝子の領域を調製するための
方法を特徴とする。この方法は好ましいコドン使用頻度を識別して用いるだけで
はなく、同時に、およびさらには主に、発現中のmRNAの安定性を増加させる
ことを目的とする。この方法は、標的細胞において容易におよび/または高濃度
で自然に発現されるタンパク質をコードする標的真核細胞の遺伝子全体の組から
の遺伝子の小群を識別するステップを含む。この小群は10個以下の遺伝子、よ
り典型的には5個以下の遺伝子を含んでもよい。これらの識別された遺伝子のコ
ドン配列から、好ましいコドン使用頻度および好ましいヌクレオチド関係または
ヌクレオチド対頻度が識別される。好ましいコドン使用頻度とは、遺伝子の選択
群における好ましいコドンの高使用頻度に基づいて、特定のアミノ酸に対してそ
のアミノ酸をコードするための特定のコドンを好ましいコドンとして選択するこ
とを意味する。好ましいコドン関係とは、標的真核細胞の遺伝子において一般的
にみられるさまざまなヌクレオチドの割合およびヌクレオチド同士の組合せを意
味する。特定的なヌクレオチド関係の1つはGC含有量またはGCヌクレオチド
対頻度である。好ましいコドン使用頻度を用いて、酵素をコードする自然の遺伝
子における好ましくないコドンを識別し、1つまたはそれ以上の好ましくないコ
ドンを、置換されるコドンと同じアミノ酸をコードする好ましいコドンによって
置換する。この置換を偏らせることによって好ましいヌクレオチド関係またはヌ
クレオチド対頻度が得られ、その結果好ましいコドン使用頻度のみの使用に比べ
てさらによく最適化された、真核生物における発現のための条件が得られる。こ
の置換は乱数発生器を用いて各位置における同じアミノ酸をコードする代替的な
コドンからのランダムな選択に基づいて行なわれてもよく、好ましいコドン使用
頻度に基づいて代替的なコドンの選択を偏らせることによって好ましいヌクレオ
チド関係またはヌクレオチド対頻度を得てもよい。加えて、全体のヌクレオチド
関係またはヌクレオチド対頻度を好ましいものに近づけておきながら、たとえば
GC含有量およびコドン使用頻度を好ましいものに近づけておきながら、潜在的
スプライシング部位を除去し、CpGメチル化部位の数を減少させて合成遺伝子
配列を編集してもよい。GC含有量は標的細胞における好ましい使用頻度に近づ
けておく必要があり、それはたとえば哺乳動物細胞においては約60%である。
好ましいGC含有量の範囲は、ヒト細胞における遺伝子発現に対しては53%か
ら63%、より好ましくは55%から61%である。効率的な翻訳開始を与える
ためにコザックコンセンサス配列(ANNATGG)が加えられてもよい。
The invention also features a method for preparing a retroviral protein having enzymatic activity or a synthetic gene or region of a gene encoding a portion of such a protein. This method aims not only to identify and use the preferred codon usage but also to increase the stability of the mRNA during expression, at the same time and even predominantly. The method includes the step of identifying a subgroup of genes from the entire set of genes of the target eukaryotic cell that encodes a protein that is readily and / or highly expressed in the target cell. This subgroup may contain up to 10 genes, more typically up to 5 genes. From the codon sequences of these identified genes, preferred codon usage and preferred nucleotide relationships or nucleotide pair frequencies are identified. Preferred codon usage means that, for a particular amino acid, a particular codon for encoding that amino acid is selected as a preferred codon based on the high usage of the preferred codon in a selected group of genes. Preferred codon relationships refer to the proportions and combinations of various nucleotides commonly found in genes of the target eukaryotic cell. One particular nucleotide relationship is GC content or GC nucleotide versus frequency. Preferred codon usage is used to identify undesired codons in the natural gene encoding the enzyme, and one or more undesired codons are replaced by a preferred codon encoding the same amino acid as the codon being replaced. By biasing this substitution, a favorable nucleotide relationship or nucleotide pair frequency is obtained, resulting in better optimized conditions for expression in eukaryotes compared to the use of only preferred codon usage. This substitution may be made based on random selection from alternative codons encoding the same amino acid at each position using a random number generator, biasing alternative codon selection based on preferred codon usage. The desired nucleotide relationship or nucleotide pair frequency. In addition, potential splicing sites are removed and CpG methylation sites are removed while keeping the overall nucleotide relationship or nucleotide pair frequency close to the preferred one, for example, while keeping GC content and codon usage close to the preferred one. The synthetic gene sequences may be edited in reduced numbers. The GC content should be close to the preferred frequency of use in target cells, for example about 60% in mammalian cells.
The preferred range of GC content is 53% to 63%, more preferably 55% to 61% for gene expression in human cells. A Kozak consensus sequence (ANNATGG) may be added to provide for efficient translation initiation.

【0020】 すべての好ましくないコドンを好ましいコドンに置換する必要はない。好まし
くないコドンを部分的に好ましいコドンに置換するだけでも発現の増加を達成し
得る。いくつかの状況下では、中間レベルの発現を得るために好ましくないコド
ンの一部のみを好ましいコドンに置換することが望ましいかもしれない。
It is not necessary to replace every undesired codon with a preferred codon. Increased expression can be achieved by simply substituting unfavorable codons with partially preferred codons. Under some circumstances, it may be desirable to replace only some of the undesirable codons with preferred codons to obtain intermediate levels of expression.

【0021】 「合成遺伝子」とは、自然に生じるコドンの一部を別のコドンによって置換し
た、自然に生じるタンパク質をコードするヌクレオチド配列を意味する。たとえ
ば、好ましくないコドンは同じアミノ酸をコードする好ましいコドンによって置
換される。しかし、コドンを置換して合成遺伝子を作成することにより、たとえ
ば哺乳動物細胞(特にヒト細胞)などの真核細胞における(真核生物、哺乳動物
、原核生物またはウイルス由来の)多様な遺伝子の発現が、自然に生じる遺伝子
の発現に比べて増加し得る。したがってこの発明は、ここに記載するコドン置換
法による、あらゆるソースからの遺伝子の真核細胞特に哺乳動物細胞における発
現の改善を含む。
“Synthetic gene” refers to a nucleotide sequence that encodes a naturally occurring protein in which some of the naturally occurring codons have been replaced by other codons. For example, unfavorable codons are replaced by preferred codons encoding the same amino acid. However, by substituting codons to create synthetic genes, expression of diverse genes (from eukaryotes, mammals, prokaryotes or viruses) in eukaryotic cells such as, for example, mammalian cells (especially human cells) May be increased relative to the expression of the naturally occurring gene. Accordingly, the invention includes improving the expression of genes from any source in eukaryotic cells, particularly mammalian cells, by the codon substitution methods described herein.

【0022】 「ベクター」とは、DNAのフラグメントをその中に挿入またはクローニング
可能な、たとえばプラスミドまたは哺乳動物もしくは昆虫ウイルス由来のDNA
分子を意味する。ベクターは1つまたはそれ以上の一意の制限酵素切断部位を含
み、定められた宿主または媒介組織において自律的に複製できることによってク
ローニングされた配列を再生できてもよい。よって「発現ベクター」とは、タン
パク質の合成を指示できるあらゆる自律的要素を意味する。このようなDNA発
現ベクターは哺乳動物のプラスミドおよびウイルスを含む。
A “vector” is a plasmid or DNA derived from a mammalian or insect virus, into which a fragment of DNA can be inserted or cloned, for example.
Means a molecule. Vectors may contain one or more unique restriction sites and may be capable of autonomous replication in a defined host or mediator cell to regenerate the cloned sequence. Thus, "expression vector" means any autonomous element that can direct the synthesis of a protein. Such DNA expression vectors include mammalian plasmids and viruses.

【0023】 レトロウイルスの「パッケージング構造」または「パッケージングベクター」
とは、ゲノムRNAの欠けたウイルス粒子を生成するために必要なタンパク質を
コードするよう構成された、プラスミドベースまたはウイルスベースのベクター
または構造を意味する。一般的にこれはgag、polおよびenv遺伝子産物
を与えることを意味する。目的のレンチウイルスパッケージング構造はgagま
たはpolタンパク質のコーディング配列に対する変更を含む(すなわち合成遺
伝子)ことによってレンチウイルスタンパク質の発現を増しかつ安全性を高める
。バイオセーフティの理由から、パッケージング機能はしばしば2つのゲノムに
分割され、その一方がgagおよびpol遺伝子を発現し、他方がenv遺伝子
産物を発現する。この発明に従ったパッケージング構造においては、Rev遺伝
子産物などの遺伝子発現の調節因子はもはや必要とされない。これらのパッケー
ジング構造のバイオセーフティの増加は、これらの合成遺伝子とそれらの野生型
対応物との(相同)組換えに対する危険性の低下に基づいている。
“Packaging Structure” or “Packaging Vector” of Retrovirus
By means a plasmid-based or virus-based vector or structure that is configured to encode the proteins necessary to produce a virus particle lacking genomic RNA. Generally this means providing the gag, pol and env gene products. The lentiviral packaging structures of interest include changes to the coding sequence of the gag or pol proteins (ie, synthetic genes) to increase lentiviral protein expression and increase safety. For biosafety reasons, the packaging function is often split into two genomes, one expressing the gag and pol genes and the other expressing the env gene product. In the packaging structure according to the invention, regulators of gene expression, such as the Rev gene product, are no longer required. The increased biosafety of these packaging structures is based on a reduced risk for (homologous) recombination of these synthetic genes with their wild-type counterparts.

【0024】 この発明はさらに、タンパク質の所望の部分をコードする遺伝子の合成部分で
あることを特徴とする。こうした合成遺伝子フラグメントは、タンパク質の一部
のみをコードすることを除いてはこの発明の合成遺伝子と類似のものである。こ
の遺伝子の部分は何らかの酵素活性を有する酵素の一部をコードし、たとえばそ
れは触媒活性を有してもよく、たとえばその合成遺伝子は酵素の触媒コアをコー
ドしてもよく、たとえばそれは逆転写酵素の一部であってもよい。
The present invention is further characterized in that it is a synthetic part of a gene encoding a desired part of the protein. Such synthetic gene fragments are similar to the synthetic genes of the present invention except that they encode only a portion of the protein. This portion of the gene encodes a portion of an enzyme having some enzymatic activity, for example, it may have catalytic activity, for example, the synthetic gene may encode the catalytic core of the enzyme, for example, it may be a reverse transcriptase May be a part of.

【0025】 この発明はまた、プロモータのないレポータ遺伝子を用いた細胞内インテグラ
ーゼに対する検出方法を含む。レポータ遺伝子はルシフェラーゼ、GFPまたは
抗生物質選択マーカ(たとえばネオマイシン耐性など)であってもよい。このレ
ポータ遺伝子構造は、この発明に従ったインテグラーゼなどのレトロウイルス酵
素、たとえば発現ベクターのトランスフェクション後の安定な細胞系または一過
性のモードにおける合成遺伝子から発現されるインテグラーゼなどのレトロウイ
ルス酵素の基質として用いられてもよい。
The present invention also includes a method for detecting intracellular integrase using a reporter gene without a promoter. The reporter gene may be luciferase, GFP or an antibiotic selection marker (eg, neomycin resistance, etc.). This reporter gene structure may be used for retroviral enzymes such as integrases according to the invention, such as integrases expressed from synthetic genes in stable cell lines or in transient mode after transfection of an expression vector. It may be used as a substrate for an enzyme.

【0026】 この発明は、哺乳動物細胞においてヒト免疫不全症ウイルスタイプ1(HIV
−1)のインテグラーゼなどのレトロウイルス酵素、特にレンチウイルス酵素、
またはレトロウイルス酵素の一部を効率的に発現させるための合成遺伝子ならび
にそれを設計および構成する方法を提供してもよい。この合成遺伝子は、野生型
インテグラーゼ遺伝子のGC含有量を40%から59%に増加させることによっ
てmRNAの不安定性を回避する。真核生物発現ベクターにクローニングされた
合成遺伝子は、さまざまな哺乳動物細胞系においてHIV−1インテグラーゼの
効率的な発現を提供する。このタンパク質のアミノ末端は第1のメチオニル残基
を除去した後の配列から予想されるとおりのものであった。組換タンパク質の核
局在性は蛍光顕微鏡検査によって証明された。HIV−1インテグラーゼを安定
に発現する293T細胞系が得られた。インテグラーゼの機能性はトランス相補
実験によって証明された。インテグラーゼ遺伝子中に不活性化D64V変異を有
するレンチウイルスベクター粒子が得られ、これは合成遺伝子から発現されるイ
ンテグラーゼを有する産生細胞系において相補されるときに293T細胞を安定
に形質導入できた。インテグラーゼを安定に発現する細胞系に欠損ウイルス粒子
を感染させるとき、インテグラーゼ機能の相補性が観察された。IRESの後に
HIV LTR末端に隣接してレポータ遺伝子を含む直鎖状のプロモータのない
DNA基質によってトランスフェクションすると、インテグラーゼを発現する細
胞において再現性よくより高いレポータ信号が得られた。トランスフェクション
された細胞の継代培養においてレポータ遺伝子活性の増加は安定であったため、
インテグラーゼは細胞の染色体への直鎖状DNA基質の挿入を行なったと結論付
けることができる。D64V変異を含む変異合成遺伝子から発現されたインテグ
ラーゼによるレポータ信号の増加率はかなり低くなったため、この酵素の酵素活
性が必要であることが示された。この発明に従った確立された細胞組込みシステ
ムは、組込みにおける宿主とウイルス因子との相互作用の研究、特異的なHIV
組込み阻害剤の開発、および遺伝子転移システムの設計を促進する。
[0026] The present invention provides human immunodeficiency virus type 1 (HIV) in mammalian cells.
-1) retroviral enzymes such as integrase, especially lentiviral enzymes,
Alternatively, a synthetic gene for efficiently expressing a part of a retroviral enzyme and a method for designing and constructing the same may be provided. This synthetic gene avoids mRNA instability by increasing the GC content of the wild-type integrase gene from 40% to 59%. Synthetic genes cloned into eukaryotic expression vectors provide for efficient expression of HIV-1 integrase in various mammalian cell lines. The amino terminus of this protein was as expected from the sequence after removal of the first methionyl residue. Nuclear localization of the recombinant protein was demonstrated by fluorescence microscopy. A 293T cell line stably expressing HIV-1 integrase was obtained. Integrase functionality was demonstrated by transcomplementation experiments. Lentiviral vector particles with an inactivating D64V mutation in the integrase gene were obtained, which were able to stably transduce 293T cells when complemented in a production cell line with an integrase expressed from the synthetic gene. . When infecting cell lines that stably express integrase with defective viral particles, complementation of integrase function was observed. Transfection following the IRES with a linear promoterless DNA substrate containing the reporter gene adjacent to the HIV LTR terminus resulted in reproducibly higher reporter signals in cells expressing integrase. The increase in reporter gene activity was stable in subcultures of transfected cells,
It can be concluded that the integrase performed the insertion of the linear DNA substrate into the chromosome of the cell. The rate of increase in the reporter signal by the integrase expressed from the mutant synthetic gene containing the D64V mutation was significantly reduced, indicating that the enzyme activity of this enzyme was required. The established cell integration system according to the invention is useful for studying the interaction of host and viral factors during integration, for specific HIV
Facilitate the development of integration inhibitors and the design of gene transfer systems.

【0027】 この発明、その利点および実施例について、添付の図面を参照しながら説明す
る。
The present invention, its advantages and embodiments will be described with reference to the accompanying drawings.

【0028】[0028]

【例示的な実施例の説明】Description of an exemplary embodiment

この発明について、主に哺乳動物細胞においてHIVインテグラーゼを過剰発
現させるための合成遺伝子を参照しながら説明するが、この発明はそれに制限さ
れるものではなく、請求項によってのみ制限される。
The present invention will be described mainly with reference to synthetic genes for overexpressing HIV integrase in mammalian cells, but the present invention is not limited thereto but only by the claims.

【0029】 改善したコドン使用頻度を有する合成遺伝子を設計することによって原核生物
における真核生物遺伝子の発現を最適化できることは以前から公知であった。コ
ドン使用頻度を改善することによって真核細胞における真核生物遺伝子の発現を
増加させるという概念は、示されてはいたがあまり確立されていない。バクテリ
アから一般的な規則はほとんど適用されないことが公知である(マクライズ(Ma
krides)F.(1996), Microb. Rev 60:512-538)。
It has long been known that the expression of eukaryotic genes in prokaryotes can be optimized by designing synthetic genes with improved codon usage. The concept of increasing eukaryotic gene expression in eukaryotic cells by improving codon usage has been demonstrated, but is poorly established. It is known from bacteria that general rules are rarely applied (Macrise (Ma
krides) F. (1996), Microb. Rev 60: 512-538).

【0030】 インテグラーゼなどのレトロウイルス酵素は通常、感染サイクルにおいて宿主
細胞の細胞質中で可溶性タンパク質として機能しない。インテグラーゼは組込み
前の複合体と呼ばれる大きくて不明確な核タンパク質複合体の一部であり、そこ
には逆転写酵素、ヌクレオカプシド、マトリックスタンパク質、ウイルスDNA
およびその他の因子も含まれる。インテグラーゼが標的細胞の細胞質においてそ
れだけで酵素活性を有することは明らかでなく、たとえば活性を阻害する細胞因
子またはこの環境において欠けているウイルス因子が存在するかもしれない。さ
らに、このように発現されたインテグラーゼが人工DNA基質(後述のDIPR
を参照)と相互作用することは明らかでない。この発明の1つの局面は、組込み
前の複合体を解体して簡単なインテグラーゼ−直鎖状DNAの相互作用を得るこ
とである。この発明の1つの実施例は、真核細胞におけるレトロウイルス酵素、
特にレンチウイルス酵素、特にインテグラーゼ単独の酵素活性を検出および使用
するための方法である。
[0030] Retroviral enzymes such as integrase usually do not function as soluble proteins in the host cell cytoplasm during the infection cycle. Integrase is part of a large, undefined nucleoprotein complex called the pre-integration complex, which contains reverse transcriptase, nucleocapsids, matrix proteins, and viral DNA.
And other factors. It is not clear that integrase has enzymatic activity alone in the cytoplasm of the target cell; for example, there may be cellular factors that inhibit activity or viral factors that are lacking in this environment. Further, the integrase thus expressed is used as an artificial DNA substrate (DIPR described later).
It is not clear that it interacts with One aspect of the invention is to disassemble the pre-integration complex to obtain a simple integrase-linear DNA interaction. One embodiment of the invention is a retroviral enzyme in eukaryotic cells,
In particular, a method for detecting and using the enzymatic activity of lentiviral enzymes, especially integrase alone.

【0031】 最初に、IN−RREによってトランスフェクションされた細胞におけるRe
vの共発現がINの発現レベルを増加させるだろうという推論に基づいて、HI
V−1 INおよびIN−RREをコードする真核生物発現ベクターが構築され
た。しかし、これらの発現ベクターによって一過的にトランスフェクションされ
たヒト細胞においては、免疫蛍光顕微鏡検査またはウェスタンブロッティング(
図1)のいずれによってもINの発現はほとんどまたは全く検出されなかった。
代替的なアプローチは、インテグラーゼ遺伝子の後にサルレトロウイルスタイプ
1の構成的輸送配列(CTE)を導入するステップを含んだ。再び、ブロッティ
ングの露出時間を延長した際に発現を少しだけ検出でき、その発現量は10x1
6個のトランスフェクションされた細胞当りわずか40ngであった。緑色蛍
光タンパク質(GFP)に対するC末端融合体(GFP−IN)の構築によって
、哺乳動物細胞において発現された野生型HIV−1インテグラーゼのより明白
な発現が得られた(プリュイメルスら(1999), Virology 258:327-332)。R
evの不在下でβ−ガラクトシダーゼとのC末端融合タンパク質としてインテグ
ラーゼを発現させたクコルジら(1997)(J. Virol. 71:843-847)に従うと、
Revの共発現は必要とされなかった。IN遺伝子中のINSのタンパク質発現
レベルにおける影響は、GFP−IN構造の発現レベルが親GFPに比べて5倍
減少したことによって例示された(プリュイメルスら(1999), Virology 258:
327-332)。この発明は、内在性mRNAの安定性が増加したHIV−1インテ
グラーゼに対する合成遺伝子に基づいている。このような合成遺伝子を用いるこ
とによって、高発現レベルと同時に相補試験によって示され得るような酵素的イ
ンテグラーゼ活性が得られる。
First, Re in cells transfected with IN-RRE
v based on the inference that co-expression of v will increase the level of expression of IN
Eukaryotic expression vectors encoding V-1 IN and IN-RRE have been constructed. However, in human cells transiently transfected with these expression vectors, immunofluorescence microscopy or Western blotting (
Little or no expression of IN was detected by any of FIG. 1).
An alternative approach involved introducing a simian retrovirus type 1 constitutive trafficking sequence (CTE) after the integrase gene. Again, when the exposure time of blotting was extended, expression could be detected only slightly, and the expression amount was 10 × 1
0 was six transfected cells per just 40 ng. Construction of a C-terminal fusion (GFP-IN) to green fluorescent protein (GFP) resulted in more pronounced expression of wild-type HIV-1 integrase expressed in mammalian cells (Pluimels et al. (1999), Virology 258: 327-332). R
According to Cucordi et al. (1997) (J. Virol. 71: 843-847) expressing integrase as a C-terminal fusion protein with β-galactosidase in the absence of ev,
Rev co-expression was not required. The effect of INS in the IN gene on protein expression levels was exemplified by a 5-fold decrease in the expression level of the GFP-IN structure compared to the parental GFP (Pruimels et al. (1999), Virology 258:
327-332). The present invention is based on a synthetic gene for HIV-1 integrase with increased stability of endogenous mRNA. The use of such synthetic genes results in high expression levels as well as enzymatic integrase activity as can be demonstrated by complementation tests.

【0032】 この発明に従うと、GC含有量を増加させたインテグラーゼ遺伝子を合成する
ことにより、さまざまな哺乳動物細胞系においてHIV−1 INの高レベル発
現が得られる。この酵素はHIV−1−由来のベクター粒子によって保持される
欠損インテグラーゼを相補し、かつLTRフラグメントに隣接してレポータ遺伝
子をコードする直鎖状DNA基質にトランスに作用することが示された。
According to the present invention, high level expression of HIV-1 IN is obtained in various mammalian cell lines by synthesizing integrase genes with increased GC content. This enzyme was shown to complement the defective integrase carried by the HIV-1-derived vector particles and act trans to a linear DNA substrate encoding a reporter gene adjacent to the LTR fragment.

【0033】 合成インテグラーゼ遺伝子の設計および構築 原核生物におけるコドン使用頻度は真核生物のそれとはかなり異なるという知
識に基づいて、バクテリアにおける真核生物遺伝子の発現を最適化するために過
去に合成遺伝子が構築されてきた。(レンチウイルスの)HIV遺伝子は真核細
胞における高レベル発現のために最適ではない。これはmRNAの不安定性を回
避するためにHIVが用いるメカニズム、すなわちRevに関係する。複製サイ
クルにおいて初期mRNA転写産物はスプライシングされ、その結果Tatおよ
びRevなどの調節タンパク質が発現される。このサイクルの後期になってよう
やくRevの蓄積およびRev−RRE相互作用がスプライシングを阻害し、A
Tリッチな不安定性配列を抑制することによって、構造タンパク質および酵素タ
ンパク質をコードするスプライシングされない転写産物が生じる。この発明に従
った合成遺伝子は哺乳動物細胞におけるタンパク質発現を明らかに増加させ、こ
れは細胞中での酵素の機能性を検出するための必要条件であるが、HIVを複製
するという状況において、GC含有量の増加した遺伝子の存在は遺伝子発現の調
節のメカニズムを妨げ、ウイルスの複製に有害となる可能性がある。
Design and Construction of Synthetic Integrase Genes Based on the knowledge that codon usage in prokaryotes is significantly different from that of eukaryotes, synthetic genes have been previously used to optimize the expression of eukaryotic genes in bacteria. Has been built. The HIV gene (of the lentivirus) is not optimal for high level expression in eukaryotic cells. This is related to the mechanism used by HIV to avoid mRNA instability, namely Rev. In the replication cycle, the early mRNA transcript is spliced, resulting in the expression of regulatory proteins such as Tat and Rev. Only late in this cycle does Rev accumulation and Rev-RRE interaction inhibit splicing,
Suppression of T-rich labile sequences results in unspliced transcripts encoding structural and enzymatic proteins. Synthetic genes according to the invention clearly increase protein expression in mammalian cells, a necessary condition for detecting the functionality of the enzyme in cells, but in the context of replicating HIV, GC The presence of genes with increased content interferes with the mechanism of regulation of gene expression and can be detrimental to viral replication.

【0034】 この発明の実施例の1つに従うと、哺乳動物細胞におけるより最適化されたよ
り効率的な発現のために合成ウイルス遺伝子が設計される。HIV−1インテグ
ラーゼ遺伝子のGC含有量は40%であるのに対し、高発現されるヒト遺伝子の
GC含有量は平均55−61%である。したがってGC含有量は、この発明に従
った好ましいヌクレオチド関係またはヌクレオチド対頻度の1つの局面である。
遺伝コードが縮重する性質を用い、合成遺伝子における好ましいコドン使用頻度
を選択することによって、HIVインテグラーゼをコードする合成遺伝子のGC
コード含有量をアミノ酸配列を変えることなく最大66%まで増加させることが
できる。しかしこの発明に従うと、このことは好ましくない。最初に、この発明
に従って、たとえばヒトβ−グロビン、α−、γ−アクチンおよびEF2遺伝子
など、良好に/強く発現するヒトゲノム全体の遺伝子の小群に見られる好ましい
三量体(コドン)を優先させて、代替的なコドンの選択を偏らせた(好ましいコ
ドン使用頻度を定める方法)。加えて、この偏りは好ましいヌクレオチド関係ま
たはヌクレオチド対頻度に近づけるように、すなわちGC含有量が53%から6
3%、より好ましくは55−61%の範囲内になるようにした。実際には66%
よりも59%のGC含有量が達成された。真核生物発現のためのレトロウイルス
遺伝子を再設計するためのその他の規則は以下のとおりである。(i)潜在的ス
プライシング部位の除去、(ii)CpGメチル化部位の数の減少、(iii)哺乳
動物mRNAの5′および3′非翻訳領域(UTR)の導入(ヒトβ−グロビン
の場合)、(iv)効率的な翻訳開始のための余分なN末端ペプチド(以下の例に
おけるMet−Gly)の付加。その結果、さまざまな哺乳動物細胞系における
合成遺伝子からの発現レベルは自然のインテグラーゼ遺伝子からの発現レベルよ
りも少なくとも25倍高くなった。酵母(Pichia pastoris)においても効率的
な発現が得られた(データは示さず)。
According to one embodiment of the invention, synthetic viral genes are designed for more optimized and more efficient expression in mammalian cells. The GC content of the HIV-1 integrase gene is 40%, whereas the GC content of highly expressed human genes averages 55-61%. Thus, GC content is one aspect of the preferred nucleotide relationship or nucleotide pair frequency according to the present invention.
By using the degenerate nature of the genetic code and selecting the preferred codon usage in the synthetic gene, the GC of the synthetic gene encoding HIV integrase
The code content can be increased up to 66% without changing the amino acid sequence. However, according to the invention, this is not preferred. First, according to the invention, preference is given to the preferred trimers (codons) found in a small group of well / strongly expressing human genome genes, for example the human β-globin, α-, γ-actin and EF2 genes. Biased alternative codon selection (method of determining preferred codon usage). In addition, this bias should be close to the preferred nucleotide relationship or nucleotide pair frequency, ie, if the GC content is between 53% and 6%.
3%, more preferably 55-61%. 66% actually
A GC content of more than 59% was achieved. Other rules for redesigning retroviral genes for eukaryotic expression are as follows. (I) removal of potential splicing sites, (ii) reduced number of CpG methylation sites, (iii) introduction of 5 'and 3' untranslated regions (UTRs) of mammalian mRNA (in the case of human β-globin) (Iv) addition of an extra N-terminal peptide (Met-Gly in the examples below) for efficient translation initiation. As a result, expression levels from synthetic genes in various mammalian cell lines were at least 25 times higher than expression levels from the native integrase gene. Efficient expression was also obtained in yeast (Pichia pastoris) (data not shown).

【0035】 この発明の実施例の1つに従うと、ヒト細胞系におけるHIV−1インテグラ
ーゼの高レベル発現を達成するために、ヌクレオチドコドン使用頻度を構成的に
高発現されるヒト遺伝子のコドン使用頻度(「好ましいコドン使用頻度」)に適
合させながらHIV−1のpNL4−3クローンからのINのアミノ酸配列を維
持することによって遺伝子が提供される。人工INリーディングフレームの第1
のバージョンは、乱数発生器を用いる各位置における代替的なコドンのランダム
な選択に基づいており、ヒトのβ−グロビン、α−、γ−アクチンおよびEF2
遺伝子に見出される好ましい三量体を優先して偏らせた。次にDNA配列を実質
的に編集して潜在的スプライシング部位を除去し、CpGメチル化部位の数を減
少させたが、全体のGC含有量およびコドン使用頻度は最適なもの(「好ましい
ヌクレオチド関係」または「ヌクレオチド対頻度」)に近づけたまま保った。合
成遺伝子の最後のバージョン(図2またはSEQ ID NO:1)は、β−グ
ロビンmRNAからの5′および3′非翻訳領域のフラグメントを含む。この遺
伝子はN末端Met−Glyジペプチドが付加された野生型HIV−1インテグ
ラーゼをコードする。この余分なグリシンコドンは効率的な翻訳開始のために必
要とされるコザックのコンセンサス配列(ANNATGG)を完成させる。合成
遺伝子における全体のGC含有量は、野生型における40%に対して59%であ
る。この遺伝子は段階的クローニングによって、各々約150bpの長さの6つ
の合成DNAフラグメントから構築された。図2またはSEQ ID NO:1
に示される遺伝子のさまざまな相同体はこの発明の範囲内に含まれることが理解
されるべきである。この発明に従った乱数偏向手順を再適用することによって代
替的な配列が生じ、それらはすべて同じタンパク質をコードし、またすべてが類
似の好ましいヌクレオチド関係またはヌクレオチド対頻度を有する。こうした合
成遺伝子相同体はすべてこの発明の範囲内に含まれる。
According to one embodiment of the present invention, to achieve high level expression of HIV-1 integrase in a human cell line, the codon usage of a human gene that is constitutively overexpressed in nucleotide codon usage Genes are provided by maintaining the amino acid sequence of IN from the HIV-1 pNL4-3 clone while adapting to frequency ("preferred codon usage"). The first of artificial IN reading frame
Version is based on the random selection of alternative codons at each position using a random number generator, human β-globin, α-, γ-actin and EF2
Preferred trimers found in the gene were preferentially biased. The DNA sequence was then substantially edited to remove potential splicing sites and reduce the number of CpG methylation sites, but with optimal overall GC content and codon usage ("favorable nucleotide relationships"). Or "nucleotide versus frequency"). The last version of the synthetic gene (Figure 2 or SEQ ID NO: 1) contains fragments of the 5 'and 3' untranslated regions from β-globin mRNA. This gene encodes a wild-type HIV-1 integrase to which an N-terminal Met-Gly dipeptide has been added. This extra glycine codon completes the Kozak consensus sequence (ANNATGG) required for efficient translation initiation. The overall GC content in the synthetic gene is 59% compared to 40% in the wild type. This gene was constructed by stepwise cloning from six synthetic DNA fragments, each approximately 150 bp in length. FIG. 2 or SEQ ID NO: 1
It should be understood that various homologues of the genes set forth in the above are included within the scope of this invention. By reapplying the random number biasing procedure according to the present invention, alternative sequences result, which all encode the same protein and all have similar favorable nucleotide relationships or nucleotide pair frequencies. All such synthetic gene homologs are included within the scope of the present invention.

【0036】 合成遺伝子は前述のものに対する変更を含み、合成遺伝子の以下の変更および
改善はこの発明の範囲内に含まれる。たとえばリーダペプチドを置換して翻訳効
率および潜在的ミリストイル化に影響を与えてもよい(たとえば、Met−Al
a修正形が構築された)。5′および3′−UTRを他の哺乳動物mRNAから
のUTRで置換することにより転写産物の安定性を最適化してもよい。オープン
リーディングフレーム中の突然変異もこの発明の範囲内に含まれ、ここでは標準
的なインテグラーゼ配列(たとえばHHCCおよびDD35E)は変更されない
ままであることが好ましい。たとえばF185K/F185H変異を導入するこ
とによってより可溶性のバージョンを作ることができる。その他の変異によって
真核細胞における酵素の触媒活性の増加または変更を誘導してもよい。たとえば
この発明は、インテグラーゼの酵素活性を大幅に減少させることが公知であるD
64V変異を有する修正形合成遺伝子を含む。他のタンパク質のドメインの遺伝
情報が加えられたインテグラーゼの合成遺伝子もこの発明の範囲内に含まれる。
これらのドメインは、DNA結合における配列特異性などの付加的な特性を酵素
に加えることが好ましい。インテグラーゼをコードする遺伝子に特異性を与える
方法の例がWO96/37626号およびUS5,811,270号に記載され
ているが、これらはこの発明の特定的な革新的局面を記載するものではない。
[0036] Synthetic genes include modifications to those described above, and the following modifications and improvements of synthetic genes are included within the scope of this invention. For example, a leader peptide may be substituted to affect translation efficiency and potential myristoylation (eg, Met-Al
a modified version has been constructed). Transcript stability may be optimized by replacing the 5 'and 3'-UTRs with UTRs from other mammalian mRNAs. Mutations in the open reading frame are also included within the scope of the invention, where it is preferred that the standard integrase sequences (eg, HHCC and DD35E) remain unchanged. For example, a more soluble version can be made by introducing the F185K / F185H mutation. Other mutations may induce an increase or alteration of the catalytic activity of the enzyme in eukaryotic cells. For example, this invention is known to significantly reduce the enzymatic activity of integrase D
Includes a modified synthetic gene with a 64V mutation. Synthetic genes of integrase to which genetic information of domains of other proteins are added are also included in the scope of the present invention.
These domains preferably add additional properties to the enzyme, such as sequence specificity in DNA binding. Examples of methods for conferring specificity on a gene encoding integrase are described in WO 96/37626 and US Pat. No. 5,811,270, but they do not describe specific innovative aspects of the invention. .

【0037】 HIV−1インテグラーゼに対する合成遺伝子は、野生型インテグラーゼ遺伝
子における不安定性配列(INS)によって誘導される遺伝子発現の阻害を回避
するように設計された。このアプローチは一般的にレトロウィルスインテグラー
ゼに適用できる。特に前述の設計方法は、真核生物における効率的な発現のため
に、酵素活性を有するタンパク質をコードするあらゆるレトロウィルスのウィル
ス遺伝子の再設計に用いられてもよい。特にこの発明に従った合成遺伝子の設計
方法は、酵素活性を有するタンパク質、特にレンチウィルスインテグラーゼおよ
び一般的なpolタンパク質をコードするレトロウィルス遺伝子の真核生物での
発現を増やす。この発明のこの特定のアプローチは、envのような翻訳能の低
さではなくINS配列の存在によるmRNAの不安定性が問題となるgag遺伝
子を再設計するためにも適用できる。INSの影響を抑制するRevの役割はH
IV−1の場合においてのみよく研究されているが、他のレンチウィルスもすべ
てRevと類似のタンパク質をコードすることが公知である。同様に、ヒトT白
血病ウィルスおよびウシ白血病ウィルス(HTLVおよびBLV)もRevをコ
ードする。メーソン−ファイザーサルウィルスおよびサルレトロウィルス−1(
SRV−1)などの単純なレトロウィルスは、スプライシングされないmRNA
を核から搬出する構成的輸送配列(CTE)を含む。CTEはRREと相互作用
するRevを機能的に置換できることが示されている。実際にこの発明の方法を
使って、SRV−1の下流のCTEを有する野生型インテグラーゼ遺伝子からの
低レベルの一過性発現が得られた。この発明に従った合成遺伝子の設計はRev
の共発現および構造におけるRREまたはCTEの存在をまったく必要としない
ため、このアプローチは一般的なレトロウィルス酵素および特にインテグラーゼ
の発現を改善できる。
The synthetic gene for HIV-1 integrase was designed to avoid the instability sequence (INS) -induced inhibition of gene expression in the wild-type integrase gene. This approach is generally applicable to retroviral integrase. In particular, the above-described design methods may be used for redesign of any retroviral viral gene encoding a protein with enzymatic activity for efficient expression in eukaryotes. In particular, the method of designing a synthetic gene according to the invention increases the expression in eukaryotes of retroviral genes encoding proteins having enzymatic activity, especially lentiviral integrase and common pol proteins. This particular approach of the present invention can also be applied to redesign gag genes where mRNA instability due to the presence of the INS sequence is a concern rather than low translational capacity as in env. Rev plays a role in suppressing the effects of INS
Although well studied only in the case of IV-1, all other lentiviruses are known to encode proteins similar to Rev. Similarly, human T and bovine leukemia viruses (HTLV and BLV) also encode Rev. Mason-Pfizer simian virus and simian retrovirus-1 (
Simple retroviruses, such as SRV-1), have unspliced mRNA
From the nucleus. It has been shown that CTE can functionally replace Rev that interacts with RRE. Indeed, using the method of the present invention, low levels of transient expression from a wild-type integrase gene having a CTE downstream of SRV-1 were obtained. The design of a synthetic gene according to the invention is described in Rev.
This approach can improve the expression of common retroviral enzymes, and especially integrase, since there is no need for the presence of RRE or CTE in the co-expression and structure of E. coli.

【0038】 哺乳動物の発現ベクターの作成には、さまざまな真核生物発現プラスミドを用
い得る。発現は構成的プロモータ(たとえばhCMVおよびRSV)または誘導
性プロモータの制御下にあってもよい。(商業的に入手可能な)誘導性発現シス
テムの例は、エクジソン誘導性およびテトラサイクリン誘導性(Tet−オフお
よびTet−オン)発現システムである。特定の組織における発現を制限する組
織特異的プロモータも考えられる。その例は、確立されたニューロン特異的プロ
モータThy−1およびエノラーゼである。インテグラーゼを安定に発現する細
胞系が得られたが、誘導性プロモータは細胞毒性を制限し得る。合成遺伝子を保
持するヒト以外のトランスジェニック動物においては、誘導性プロモータを用い
て所望のときに発現を誘導しても、または組織特異的プロモータを用いて所望の
組織において発現を誘導してもよい。
A variety of eukaryotic expression plasmids can be used to create a mammalian expression vector. Expression may be under the control of a constitutive promoter (eg, hCMV and RSV) or an inducible promoter. Examples of (commercially available) inducible expression systems are the ecdysone- and tetracycline-inducible (Tet-off and Tet-on) expression systems. Tissue-specific promoters that limit expression in specific tissues are also contemplated. Examples are the established neuron-specific promoters Thy-1 and enolase. Although a cell line stably expressing integrase was obtained, inducible promoters may limit cytotoxicity. In transgenic non-human animals carrying a synthetic gene, expression may be induced when desired using an inducible promoter, or expression may be induced in a desired tissue using a tissue-specific promoter. .

【0039】 293TおよびHeLa細胞におけるHIV−1インテグラーゼの一過性およ
び安定発現 インテグラーゼに対する合成遺伝子(INS)を、発現ベクターpCEP4お
よびpBK−RSV中の、それぞれヒトサイトメガロウィルス(hCMV)およ
びラウス肉腫ウィルス(RSV)プロモータの制御下にクローニングした。29
3TおよびHeLa細胞系の両方においてINの一過性発現および安定発現が得
られ、それらは免疫ブロッティング(図1、図3)および間接免疫蛍光(データ
は示さず)によって確認された。トランスフェクションされた293T細胞にお
いて、hCMVプロモータからの発現レベルは10x106個の細胞当り10−
20μgのINとなり、これは融合されていない野生型HIV−1インテグラー
ゼ遺伝子を含む発現ベクターによって得られる量よりも少なくとも25倍高い。
[0039] The synthetic gene for transient and stable expression integrase of HIV-1 integrase in 293T and HeLa cells (IN S), in the expression vector pCEP4 and pBK-RSV, respectively human cytomegalovirus (hCMV) and Cloned under the control of the Rous sarcoma virus (RSV) promoter. 29
Transient and stable expression of IN was obtained in both 3T and HeLa cell lines, which were confirmed by immunoblotting (FIGS. 1, 3) and indirect immunofluorescence (data not shown). In transfected 293T cells, the expression level from the hCMV promoter was 10 −10 per 10 × 10 6 cells.
20 μg of IN, which is at least 25 times higher than that obtained with an expression vector containing the unfused wild-type HIV-1 integrase gene.

【0040】 エピソーム発現ベクターpCEP−INSによって293T細胞をトランスフ
ェクションし、ハイグロマイシンBによって選択して得られた安定な細胞系を2
93T−INSと名付けた。間接免疫蛍光染色により、選択した細胞の80−9
0%が検出可能なレベルのインテグラーゼを生成することが示された。定量的免
疫ブロッティングによって評価された発現レベルは、10x106個の細胞当り
約0.5μgのインテグラーゼであった。293T−INSの細胞生育速度の減
少(親293T細胞系に比べて30−50%)は、哺乳動物細胞におけるインテ
グラーゼの細胞毒性を示唆する。
[0040] 293T cells by episomal expression vector pCEP-IN S transfected, stable cell lines obtained by selecting the hygromycin B 2
It was named 93T-IN S. By indirect immunofluorescence staining, 80-9 of the selected cells
0% was shown to produce detectable levels of integrase. The expression level assessed by quantitative immunoblotting was approximately 0.5 μg integrase per 10 × 10 6 cells. Decrease in cell growth rate of the 293T-IN S (30-50% compared to parental 293T cell line) suggests cytotoxicity of integrase in mammalian cells.

【0041】 HeLa細胞において、インテグラーゼは核内にのみ見出された。293T細
胞においては、一過性トランスフェクションにより典型的にはINの不規則な顆
粒状の細胞質分布が得られ、これは恐らくはタンパク質の沈殿によるものである
。INの安定発現に対して選択された293T細胞系においては、INの核局在
性は明らかであった。有糸分裂の中期および後期ステップにおいて、INは染色
体と安定に結合したままだった。
In HeLa cells, integrase was found only in the nucleus. In 293T cells, transient transfection typically results in an irregular granular cytoplasmic distribution of IN, probably due to protein precipitation. In the 293T cell line selected for stable expression of IN, the nuclear localization of IN was evident. In the middle and late steps of mitosis, IN remained stably associated with the chromosome.

【0042】 一過的にトランスフェクションされた293T細胞から精製されたインテグラ
ーゼの固相N末端配列決定により、次のアミノ末端が明らかになった:Gly-Phe-
Leu-Asp-Gly-Ile-Asp-Lys。これは合成遺伝子から予測される配列であり、開始
メチオニンは翻訳後に除去される。
Solid phase N-terminal sequencing of integrase purified from transiently transfected 293T cells revealed the following amino termini: Gly-Phe-
Leu-Asp-Gly-Ile-Asp-Lys. This is the sequence predicted from the synthetic gene, where the starting methionine is removed after translation.

【0043】 INSの機能性 IN欠損ベクター粒子の相補 哺乳動物細胞において合成遺伝子から発現されたインテグラーゼが酵素活性を
有するかどうかを実証するために、INがインテグラーゼ欠損HIV由来のレン
チウィルスベクターを相補する能力を試験した。HIV−1由来のレンチウィル
スベクターはナルディーニ(Naldini)らおよびズファレイ(Zufferey)らによ
って開発された(ナルディーニら(1996), Science 272: 263-267; ズファレイら
(1997), Nature Biotechnol. 15: 871-875)。ウィルスのgagおよびpolタ
ンパク質をコードするパッケージングプラスミドと、水疱性口内炎ウィルスのエ
ンベロープをコードするプラスミドと、2つの末端反復配列(LTR)に隣接す
るレポータ遺伝子をコードするプラスミドとで293T細胞をトランスフェクシ
ョンすることにより、シュードタイプのレンチウィルスベクター粒子を生成した
。env以外のすべてのHIV遺伝子を含む第1世代パッケージングプラスミド
pCMVΔR8.2と、転移ベクターpHR′−CMVLacZとを用いて野生
型ベクター(WTベクター)を生成した。pCMVΔR8.2IN(D64V)
(ナルディーニら(1996), Science 272: 263-267)を用いてインテグラーゼ欠損
ウィルス粒子(D64Vベクター)を生成した。インテグラーゼ遺伝子のD64
V変異は、感染のその他のステップに影響することなくインテグラーゼ活性をな
くすことが公知である(レアヴィット(Leavitt)ら(1993), J. Biol. Chem. 26
8: 2113-2119; レアヴィットら(1996), J. Virol. 70: 721-728)。293T細
胞におけるD64Vベクターの形質導入力価はWTベクターの力価よりも20倍
低かった(表1)。このことは以前に報告された結果(ナルディーニ ら(1996),
Science 272: 263-267)とよく一致する。D64V形質導入後のβ−ガラクト
シダーゼ発現は細胞の継代培養によって大幅に減少する(表1)ため、D64V
形質導入後に観察される「バックグラウンド」発現のほとんどは組み入れられな
かった円形のウィルスDNAからの転写によるものである。しかしいくつかの形
質導入実験においては1個または2個のガラクトシダーゼ陽性コロニーが観察さ
れた。D64Vウィルスの残余形質導入活性は以前に観察されている(ガウル(
Gaur)およびレアヴィット(1998), J. Virol. 72: 4678-4685)。この組込みは
ウィルスインテグラーゼに依存しない可能性がある。
Functionality of IN S Complementation of IN-Deficient Vector Particles To demonstrate whether integrase expressed from synthetic genes in mammalian cells has enzymatic activity, a lentiviral vector derived from an HIV in which IN is integrase-deficient Were tested for their ability to complement. HIV-1 derived lentiviral vectors have been developed by Naldini et al. And Zufferey et al. (Nardini et al. (1996), Science 272: 263-267; Zuffale et al.).
(1997), Nature Biotechnol. 15: 871-875). 293T cells are transfected with a packaging plasmid encoding the viral gag and pol proteins, a plasmid encoding the vesicular stomatitis virus envelope, and a plasmid encoding the reporter gene flanked by two terminal repeats (LTR). As a result, pseudo-type lentiviral vector particles were generated. A wild type vector (WT vector) was generated using the first generation packaging plasmid pCMVΔR8.2 containing all HIV genes except env and the transfer vector pHR'-CMVLacZ. pCMVΔR8.2IN (D64V)
(Nardini et al. (1996), Science 272: 263-267) were used to generate integrase-deficient virus particles (D64V vector). D64 of the integrase gene
The V mutation is known to abolish integrase activity without affecting other steps of infection (Leavitt et al. (1993), J. Biol. Chem. 26
8: 2113-2119; Rarevit et al. (1996), J. Virol. 70: 721-728). The transduction titer of the D64V vector in 293T cells was 20-fold lower than that of the WT vector (Table 1). This has been previously reported (Nardini et al. (1996),
Science 272: 263-267). Since β-galactosidase expression after D64V transduction is significantly reduced by cell subculture (Table 1), D64V
Most of the "background" expression observed after transduction is due to transcription from unincorporated circular viral DNA. However, in some transduction experiments, one or two galactosidase positive colonies were observed. The residual transduction activity of the D64V virus has been previously observed (Gaul (
Gaur) and Rarevit (1998), J. Virol. 72: 4678-4685). This integration may not be dependent on viral integrase.

【0044】 合成遺伝子を含む発現ベクターpCEP−INSを含む産生細胞の4重一過性
トランスフェクションの後、相補されたベクター(C IN)を生成した。C
INによって形質導入活性は最大30%に回復した(表1)。形質導入された細
胞の複数回の継代培養後にも同じ割合のガラクトシダーゼ陽性コロニーが数えら
れたため、相補は安定な組込みによるものであった。IN欠損ウィルスのトラン
ス相補の原理は、以前にVPR−IN融合体発現構造を用いて示された(フレッ
チャ−ら(1997), EMBO J. 16: 5123-5138)。INの触媒ドメイン変異の形質導
入活性はVPR−INによるトランス相補によって最大20%に回復した。しか
しVPRの不在下では、野生型インテグラーゼに対する発現構造は0.04%の
相補効率しか達成しなかった(フレッチャ−ら(1997), EMBO J. 16: 5123-5138
)。VPR不在下のこの発明に従った合成遺伝子は、それより750倍顕著な相
補活性を得る。
[0044] After the quadruple transient transfection of producer cells containing the expression vector pCEP-IN S containing the synthetic gene, to produce a complemented vector (C IN). C
IN restored the transduction activity to a maximum of 30% (Table 1). Complementation was due to stable integration since the same proportion of galactosidase positive colonies were counted after multiple subcultures of the transduced cells. The principle of transcomplementation of the IN-deficient virus was previously demonstrated using the VPR-IN fusion expression construct (Fletcher et al. (1997), EMBO J. 16: 5123-5138). The transduction activity of the IN catalytic domain mutation was restored to a maximum of 20% by transcomplementation with VPR-IN. However, in the absence of VPR, the expression construct for wild-type integrase achieved only 0.04% complementation efficiency (Fletcher et al. (1997), EMBO J. 16: 5123-5138).
). The synthetic gene according to the invention in the absence of VPR obtains a complementation activity which is 750 times more pronounced.

【0045】 さらに、標的細胞において合成遺伝子から発現されるインテグラーゼのトラン
ス相補活性に対する証拠が得られた(表1)。IN発現293T細胞のIN欠損
ウィルス粒子による形質導入は、親293T細胞に比べて高い形質導入効率を示
した。形質導入した細胞の継代培養後、その差はより明白になった。これは受容
器細胞に存在するインテグラーゼと入来するベクターの組込み前の複合体との触
媒相互作用を示す。野生型および相補されたベクターに対しても増加した形質導
入効率が得られた。このことは、ウィルス粒子中に存在する活性インテグラーゼ
の量が用量制限的であるか、または標的細胞に存在するインテグラーゼが阻害的
な宿主因子を無効にしていることを示唆するかもしれない。
In addition, evidence was obtained for the transcomplementing activity of integrase expressed from synthetic genes in target cells (Table 1). Transduction of IN-expressing 293T cells with IN-deficient virus particles showed higher transduction efficiency than parental 293T cells. After subculturing the transduced cells, the differences became more apparent. This indicates a catalytic interaction between the integrase present in the recipient cell and the complex before integration of the incoming vector. Increased transduction efficiencies were also obtained for wild-type and complemented vectors. This may suggest that the amount of active integrase present in the virion is dose-limiting, or that the integrase present in the target cell is overriding inhibitory host factors.

【0046】 プロモータのないレポータ遺伝子を用いたインテグラーゼ活性の検出(DIP
R) 染色体におけるHIVの組込みは厳密な配列特異性を示さないが、組込み部位
に対する弱いコンセンサスが見出された(カートー(Carteau)ら(1998), J. Vi
rol. 72, 4005-4014)。レトロウィルスの組込みは活性転写ユニットに近い、ま
たはその中にある開いたクロマチンにおいて好まれることが、正式には証明され
ていないが一般的に受入れられている(ロードヴォールド(Rohdewohld)ら(198
7), J. Virol. 61: 336-343; シャーディンら(1990), J. Virol. 64, 907-912;
ヴィジャヤ(Vijaya)ら(1986), J. Virol.60: 683-692; カートーら(1998), J.
Virol.72, 4005-4014)。細胞培養液中のインテグラーゼ活性を測定するための
、プロモータのないレポータ基質の設計はこの発見に基づいている(図4A−C
)。この発明の実施例に従うと、染色体の活性に転写される領域内に挿入される
と、組込まれたプロモータのないレポータ遺伝子のリードスルー転写が起こる方
法が提案される。設計された構造は、インテグラーゼ認識部位を与えるHIV
LTRの200bpの末端フラグメントに隣接する直鎖状DNAフラグメントで
ある。マーカ遺伝子はたとえばルシフェラーゼをコードしてもよい。ルシフェラ
ーゼのオープンリーディングフレームの前にIRES(内部リボソームエントリ
部位)が存在することにより、mRNA転写産物のキャップ非依存的翻訳が起こ
る(図4A)。
Detection of Integrase Activity Using Reporter Gene without Promoter (DIP
R) HIV integration in the chromosome does not show strict sequence specificity, but a weak consensus for the integration site was found (Carteau et al. (1998), J. Vi.
rol. 72, 4005-4014). It is not officially proven, but generally accepted, that retroviral integration is preferred in open chromatin near or within the active transcription unit (Rohdewohld et al. (198
7), J. Virol. 61: 336-343; Shardin et al. (1990), J. Virol. 64, 907-912;
Vijaya et al. (1986), J. Virol. 60: 683-692; Cartou et al. (1998), J.
Virol. 72, 4005-4014). The design of a promoterless reporter substrate to measure integrase activity in cell culture is based on this finding (FIGS. 4A-C).
). According to an embodiment of the present invention, there is proposed a method wherein, when inserted into a region transcribed to chromosomal activity, read-through transcription of a reporter gene without an integrated promoter occurs. The designed structure is an HIV that provides an integrase recognition site
Linear DNA fragment adjacent to the 200 bp terminal fragment of the LTR. The marker gene may encode, for example, luciferase. The presence of an IRES (internal ribosome entry site) before the luciferase open reading frame results in cap-independent translation of the mRNA transcript (FIG. 4A).

【0047】 このDIPR基質によってトランスフェクションした後(図4B、C)、29
3T−INS細胞において測定されたルシフェラーゼ活性は常に親293T細胞
よりも4から10倍高かった(表2)。DIPRアッセイにおいて、D64V変
異インテグラーゼの活性は野生型インテグラーゼに比べて減少していた(データ
は示さず)。これらの結果は、細胞内で発現された(この発明に従った合成遺伝
子によって発現された)インテグラーゼの活性を示す(図4C)。Alu−PC
Rを用いた合成遺伝子からインテグラーゼを一過的に発現する293T細胞にお
ける組込まれた直鎖状DNA分子の配列決定から、組込体の10%における3′
GTジヌクレオチドの特徴的な除去が示された。インテグラーゼを発現しない対
照細胞においては、どのDNA挿入物もこの特徴を示さなかった。
After transfection with this DIPR substrate (FIGS. 4B, C), 29
3T-IN S measured luciferase activity in cells was always 4 to 10-fold higher than the parent 293T cells (Table 2). In the DIPR assay, the activity of the D64V mutant integrase was reduced compared to the wild-type integrase (data not shown). These results show the activity of the integrase expressed in the cell (expressed by the synthetic gene according to the invention) (FIG. 4C). Alu-PC
Sequencing of the integrated linear DNA molecule in 293T cells transiently expressing integrase from synthetic genes using R revealed that 3 'in 10% of the integrants.
Characteristic removal of GT dinucleotide was shown. In control cells that do not express integrase, none of the DNA inserts exhibited this feature.

【0048】 適用 この発明の実施例は、合成遺伝子の生成に基づいた、たとえばHIV−1イン
テグラーゼなどのレトロウィルス酵素に対する効率的な真核生物発現ベクターの
構築を含む。あらゆる確立されたトランスフェクション手順による真核細胞への
プラスミドのトランスフェクションの後、真核生物発現ベクターからの発現は一
過性であってもよい。発現ベクターを安定に保持する細胞系においては、発現は
永続的であってもよい。この発明およびその適用の重要な局面は、発現された酵
素活性を有するレトロウィルスタンパク質の機能性であり、これは酵素活性を有
さないレトロウィルスタンパク質の単なる高レベル発現とは対照的である。
Applications Examples of the invention include the construction of efficient eukaryotic expression vectors for retroviral enzymes, such as HIV-1 integrase, based on the production of synthetic genes. After transfection of the plasmid into eukaryotic cells by any established transfection procedure, expression from eukaryotic expression vectors may be transient. In cell lines that stably maintain the expression vector, expression may be permanent. An important aspect of the invention and its application is the functionality of the expressed retroviral protein with enzymatic activity, in contrast to the mere high-level expression of retroviral proteins without enzymatic activity.

【0049】 インテグラーゼ阻害剤の評価のための細胞内インテグラーゼ試験 この発明の実施例は、いわゆるミニHIVと呼ばれるHIV LTRのフラグ
メントに隣接するDNA基質によってトランスフェクションされた細胞における
インテグラーゼ活性を評価するためのアッセイを含む。両方のアッセイにおいて
データはINの酵素活性を示す。
Intracellular Integrase Test for the Evaluation of Integrase Inhibitors This embodiment of the invention evaluates integrase activity in cells transfected with a DNA substrate flanked by a fragment of the HIV LTR, so-called mini HIV. Assays to perform The data in both assays indicate the enzymatic activity of IN.

【0050】 DIAS(抗生物質選択によるインテグラーゼ活性の検出)試験においては、
ミニHIVのDNA中に細胞毒性薬剤に対する耐性遺伝子が存在する。トランス
フェクションされた細胞にINが存在することにより、染色体への耐性遺伝子の
安定な挿入が促進される。細胞毒性薬剤に対して耐性のコロニーの残数を、異種
DNAによってトランスフェクションした細胞と比較することによってスコアリ
ングを行なった。
In the DIAS (detection of integrase activity by antibiotic selection) test,
There is a resistance gene for cytotoxic drugs in the DNA of mini HIV. The presence of IN in transfected cells facilitates stable insertion of the resistance gene into the chromosome. Scoring was performed by comparing the remaining number of colonies resistant to the cytotoxic drug with cells transfected with the heterologous DNA.

【0051】 DIPR(プロモータのないレポータ遺伝子を用いたインテグラーゼ活性の検
出)においては、ミニHIVの内部リボソームエントリ部位(IRES)の下流
にプロモータを有さないレポータ遺伝子(ルシフェラーゼ)が存在する(図4A
)。トランスフェクションされた細胞にINが存在することにより(図4B)、
細胞のプロモータのすぐ近くにおける宿主染色体へのレポータ構造の安定な挿入
が促進される(図4C)。プロモータのないマーカ遺伝子から発現されるたとえ
ばルシフェラーゼなどの酵素活性を測定することによってスコアリングを行なう
。後者のアッセイはマイクロタイタプレート形式での細胞培養液におけるインテ
グラーゼ阻害剤の評価に非常に適しており、高スループットスクリーニングに適
合可能である。可能性のあるインテグラーゼ阻害剤によって、プロモータのない
マーカ遺伝子からの検出可能な信号のレベルがなくなったり、または顕著に減少
したりし得る。
In DIPR (detection of integrase activity using a reporter gene without a promoter), a reporter gene without a promoter (luciferase) exists downstream of the internal ribosome entry site (IRES) of mini HIV (FIG. 4A
). Due to the presence of IN in the transfected cells (FIG. 4B),
Stable insertion of the reporter structure into the host chromosome in close proximity to the promoter of the cell is facilitated (FIG. 4C). Scoring is performed by measuring the activity of an enzyme, such as luciferase, expressed from a marker gene without a promoter. The latter assay is very suitable for evaluating integrase inhibitors in cell culture in microtiter plate format and is adaptable for high-throughput screening. Potential integrase inhibitors can eliminate or significantly reduce the level of detectable signal from a promoterless marker gene.

【0052】 この発明に従ったこうしたアッセイは、合成または天然化合物の大きなライブ
ラリからの試験阻害化合物のスクリーニングを含む。合成化合物ライブラリは、
たとえばメイブリッジ・ケミカル・カンパニー(トレビレット、コーンウォール
、UK)、コムジェネクス(Comgenex)(プリンストン、NJ)、ブランドン・
アソシエーツ(メリマック、NH)およびマイクロソース(ニューミルフォード
、CT)などから商業的に入手可能である。希少な化学物質ライブラリはアルド
リッチ・ケミカル・カンパニー(ミルウォーキー、WI)から入手可能である。
代替的には、バクテリア、菌類、植物および動物抽出物の形の天然化合物のライ
ブラリは、たとえば新化学物質(New Chemical Entities)、パン研究所、ボー
ゼル、WAまたはマイコサーチ(MycoSearch)(NC)、キロン(Chiron)など
から入手可能であり、また容易に製造可能である。植物抽出物はベルギーのゲン
ト大学からも得られる。加えて、天然および合成して作成されたライブラリおよ
び化合物は従来の化学的、物理的、および生物的手段によって容易に変更される
[0052] Such assays according to the present invention include screening for test inhibitory compounds from a large library of synthetic or natural compounds. Synthetic compound libraries
For example, Maybridge Chemical Company (Trevillette, Cornwall, UK), Comgenex (Princeton, NJ), Brandon
Commercially available from Associates (Merrimack, NH) and Microsource (New Milford, CT). A rare chemical library is available from Aldrich Chemical Company (Milwaukee, WI).
Alternatively, a library of natural compounds in the form of bacterial, fungal, plant and animal extracts is available, for example, from New Chemical Entities, Bread Institute, Bozel, WA or MycoSearch (NC), It is available from Chiron and the like, and can be easily manufactured. Plant extracts are also available from the University of Ghent, Belgium. In addition, natural and synthetically produced libraries and compounds are readily modified by conventional chemical, physical, and biological means.

【0053】 非ウィルス性細胞遺伝子伝達のための手段 合成遺伝子からインテグラーゼを発現する細胞系は、LTRフラグメントに隣
接する外来DNAを組込みやすい性質を有する。したがってこれらの細胞系はよ
り形質導入しやすい。この発明の実施例は、高度に形質導入しやすい(親細胞に
比べて少なくとも200%の)真核細胞系(または細胞培養システム)の生成で
ある。この発明の実施例はまた、プラスミドからの一過性発現によって、または
合成遺伝子を遺伝子転移したES細胞におけるレトロウィルスインテグラーゼの
発現誘導の後に、ES細胞における(非)相同組替えの効率を増加させるための
、トランスジェニック技術における適用を含む。この発明に従った合成遺伝子は
あらゆるトランスフェクション剤または方法(たとえばエレクトロポレーション
またはリポフェクションなど)によって細胞に入れられてもよく、その結果染色
体にDNAを安定に組込んでもよい。
Means for Non-Viral Cellular Gene Transfer Cell lines that express integrase from synthetic genes have the property of incorporating foreign DNA adjacent to the LTR fragment. Therefore, these cell lines are easier to transduce. An example of this invention is the generation of a highly transducible (at least 200% relative to the parent cell) eukaryotic cell line (or cell culture system). Embodiments of the invention also increase the efficiency of (non) homologous recombination in ES cells by transient expression from a plasmid or after induction of retroviral integrase expression in ES cells transfected with a synthetic gene. Applications in transgenic technology. The synthetic gene according to the present invention may be introduced into the cell by any transfection agent or method (eg, electroporation or lipofection), resulting in stable integration of the DNA into the chromosome.

【0054】 レトロウィルス(レンチウィルス)ベクターパッケージング構造 相補実験から、産生細胞において合成遺伝子から発現されるインテグラーゼは
パッケージングプラスミドによってコードされるインテグラーゼ欠損レンチウィ
ルスのウィルス粒子を相補でき、したがってパッケージング構造によって発現さ
れるタンパク質の代わりができることが明らかである。したがってレンチウィル
スのgag−pol遺伝子に対する1つまたはそれ以上の合成遺伝子に基づく発
現ベクターにおいて、合成遺伝子はパッケージング構造中の自然の遺伝子の代わ
りができ、その結果Rev非依存性の高レベルタンパク質発現が得られる。この
発明は、HTLV−1の場合にはRexなどのRev相同体にタンパク質発現が
依存する、非レンチウィルス複合レトロウィルスに基づくパッケージング構造を
含む。非分裂細胞を形質導入できるレンチウィルスベクター自体は当該技術分野
において公知である(ナルディーニら(1996), Science 272: 263-267, ズファレ
イら(1997), Nature Biotechnol. 15: 871-875を参照)。一般的にベクターはプ
ラスミドベースまたはウィルスベースであり、核酸の組込み、選択、および宿主
細胞における核酸の転移のために必須の配列を保持するように構成される。対象
となるgag、polおよびenv遺伝子は当該技術分野において公知である。
簡単にいうと、第1のベクターがウィルスgagおよびウィルスpolをコード
する核酸を与えてもよく、第2のベクターがパッケージング細胞を生成するため
のウィルスenv遺伝子産物をコードする核酸を与えてもよい。パッケージング
細胞または細胞系は感染性のビリオンを生成するために必要なタンパク質をトラ
ンスに供給し、それ自身は内在性のウィルスゲノム核酸をパッケージングできな
い(ワタナベおよびテミン(1983), Molec. Cell Biol. 3(12): 2241-2249; マンら(1983), Cell 33:153-159; エンブレトソ
ンおよびテミン(1987), J. Virol. 61(9): 2675-2683)。こうしたパッケージン
グ細胞に異種遺伝子を与えるベクターである転移ベクターを導入することにより
、目的の外来遺伝子を有する感染性の粒子を放出する産生細胞が得られる。トラ
ンスフェクションまたは感染の方法は当業者によって周知である。パッケージン
グ細胞または細胞系にパッケージングベクターおよび転移ベクターを同時トラン
スフェクションした後、組替えベクターを培養液から回収し、当業者に用いられ
る標準的な方法によって力価を測定する。
Retroviral (Lentiviral) Vector Packaging Structure From complementation experiments, integrase expressed from synthetic genes in producer cells can complement integrase-deficient lentiviral viral particles encoded by the packaging plasmid, and thus It is clear that proteins expressed by the staging structure can be substituted. Thus, in expression vectors based on one or more synthetic genes for the lentiviral gag-pol gene, the synthetic gene can replace the native gene in the packaging structure, resulting in Rev-independent high level protein expression. Is obtained. The invention includes a non-lentivirus complex retrovirus-based packaging structure in which protein expression is dependent on a Rev homolog such as Rex in the case of HTLV-1. Lentiviral vectors themselves capable of transducing non-dividing cells are known in the art (see Nardini et al. (1996), Science 272: 263-267, Zuffale et al. (1997), Nature Biotechnol. 15: 871-875). . Generally, vectors are plasmid-based or virus-based and are configured to retain sequences essential for nucleic acid integration, selection, and transfer of the nucleic acid in a host cell. The gag, pol and env genes of interest are known in the art.
Briefly, a first vector may provide a nucleic acid encoding a viral gag and a viral pol, and a second vector may provide a nucleic acid encoding a viral env gene product for generating a packaging cell. Good. The packaging cell or cell line supplies the proteins needed to produce infectious virions in trans and cannot itself package the endogenous viral genomic nucleic acid (Watanabe and Temin (1983), Molec. Cell Biol). 3 (12): 2241-2249; Mann et al. (1983), Cell 33: 153-159; Embretson and Temin (1987), J. Virol. 61 (9): 2675-2683). By introducing a transfer vector that is a vector that gives a heterologous gene to such a packaging cell, a producer cell that releases infectious particles having the foreign gene of interest can be obtained. Transfection or infection methods are well known by those skilled in the art. After co-transfection of the packaging vector or transfer vector into the packaging cells or cell lines, the recombinant vector is recovered from the culture and titered by standard methods used by those skilled in the art.

【0055】 転移ベクターによって保持される外来または異種遺伝子は転写可能なあらゆる
目的核酸であってもよいが、治療的な利益を有する、または遺伝子治療に対する
興味が持たれるポリペプチドをコードする核酸であることが好ましい。(第2の
)パッケージングベクター中のenv遺伝子はレトロウィルスを含むあらゆるウ
ィルスに由来していてもよく、またヒトおよびその他の種の細胞の形質導入を可
能にする両栄養性であることが好ましく、非内在性調節配列の制御下にあること
が好ましい。ベクターは、envタンパク質を特定の細胞型の特定の受容体に対
する抗体またはリガンドとつなぐことによって、標的特異的にされてもよい(細
胞ターゲッテング)。
The foreign or heterologous gene carried by the transfer vector can be any transcribable nucleic acid of interest, but is a nucleic acid that encodes a polypeptide that has therapeutic benefit or is of interest for gene therapy. Is preferred. The env gene in the (second) packaging vector may be derived from any virus, including retroviruses, and is preferably amphoteric to allow transduction of human and other species of cells. , Preferably under the control of non-endogenous regulatory sequences. Vectors may be made target-specific by linking the env protein with an antibody or ligand for a particular receptor of a particular cell type (cell targeting).

【0056】 gag−pol合成遺伝子の設計は、これらの野生型遺伝子に関連するmRN
Aの不安定性を回避するための方法に基づく。活性HIV−1インテグラーゼの
高レベルおよびRev非依存的真核生物発現のための発現構造を生成するために
我々が用いる方法が優先的に用いられる。自然のgag−pol遺伝子をそれぞ
れこの発明の合成遺伝子によって置換する、この発明のベクターのさらなる構築
は、当該技術分野においてよく理解されている標準的なライゲーションおよび制
限酵素技術を用いる(マニアティスら, モレキュラー・クローニンング: ラボラ
トリー・マニュアル, コールド・スプリング・ハーバー・ラボラトリー, N.Y.,
1982を参照)。
The design of the gag-pol synthetic gene is based on the mRN associated with these wild-type genes.
Based on a method to avoid instability of A. The method we use to generate expression structures for high levels of active HIV-1 integrase and for Rev-independent eukaryotic expression will be used preferentially. Further construction of the vectors of the present invention, each replacing the native gag-pol gene with a synthetic gene of the present invention, uses standard ligation and restriction enzyme techniques that are well understood in the art (Maniatis et al., Molecular Cloning: Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, NY,
1982).

【0057】 バイオセーフティは、組替え複製コンピテントレトロウィルス(RCR)が生
じる危険性をできる限り減少させるための方策を必要とする。パッケージング機
能を2つのゲノムに分割し、その一方がgagおよびpol遺伝子を発現し、他
方がenv遺伝子産物を発現することは、RCRが生じる可能性を最小化するこ
とを助ける。そのアプローチは2つのゲノムの同時パッケージングおよびその後
の転移のおそれを最小化するだけでなく、パッケージング細胞に3つのレトロウ
ィルスゲノムが存在することによる組替えによるRCR生成の頻度を大幅に減少
させる。あらゆる可能な組替えが機能しないようするため、突然変異(ダノスお
よびムリガン(Mulligan)(1988), Proc Natl. Acad. Sci 85: 6460-6464)また
は欠失(ボッセルマン(Bosselman)ら(1987), Molec. Cell Biol. 7(5):1797-1
806; マルコヴィッツ(Markowitz)ら(1988), 62(4):1120-1124)を所望でない
遺伝子産物内に構成してもよい。両方のパッケージング構造の3′LTRを欠失
させることで、機能的組替え体が形成する可能性をさらに減少させる。US5,
994,136号は、転写メカニズムを通じてウィルス発現を行なう調節タンパ
ク質をコードするtat遺伝子を機能的に欠失させることにより、複製コンピテ
ントレンチウィルスの生成の可能性をさらに低くしたレンチウィルスベクターの
生成を記載する。gag遺伝子の一部など、レンチウィルスの自然の遺伝情報を
なおも含む転移ベクターと、合成パッケージング遺伝子との間の組替えの可能性
が大幅に減少するため、レンチウィルスベクターのバイオセーフティがさらに改
善される。自然の遺伝子に比べて3番目の位置のヌクレオチドの置換によって誘
導されるようなDNA配列のミスマッチは、広範囲の種において相同組替えに対
するかなりの障壁を提供するようである。したがって混入または内在性HIVウ
ィルス粒子が組替えを通じて自然のインテグラーゼ遺伝子を合成遺伝子と交換す
ることもないと考えられる。
Biosafety requires measures to reduce as much as possible the risk of producing recombinant replication competent retrovirus (RCR). Dividing the packaging function into two genomes, one expressing the gag and pol genes and the other expressing the env gene product, helps to minimize the potential for RCR. The approach not only minimizes the risk of simultaneous packaging and subsequent transfer of the two genomes, but also greatly reduces the frequency of RCR generation by recombination due to the presence of the three retroviral genomes in the packaging cells. Mutations (Danos and Mulligan (1988), Proc Natl. Acad. Sci 85: 6460-6464) or deletions (Bosselman et al. (1987), Molec . Cell Biol. 7 (5): 1797-1
806; Markowitz et al. (1988), 62 (4): 1120-1124) may be incorporated into undesired gene products. Deletion of the 3 'LTR of both packaging structures further reduces the potential for functional recombinants to form. US5
No. 994,136 describes the generation of a lentiviral vector which further reduces the likelihood of generating replication competent trench virus by functionally deleting the tat gene, which encodes a regulatory protein that drives viral expression through a transcription mechanism. I do. Biosafety of lentiviral vectors is further improved because the possibility of recombination between a transfer vector that still contains the natural genetic information of the lentivirus, such as part of the gag gene, and a synthetic packaging gene is greatly reduced Is done. DNA sequence mismatches, such as those induced by substitution of a nucleotide at the third position relative to the native gene, appear to provide a significant barrier to homologous recombination in a wide range of species. Thus, contaminated or endogenous HIV virions would not exchange the natural integrase gene for synthetic genes through recombination.

【0058】 実験手順 DNA構造 インテグラーゼ発現プラスミドの構築 HIV−1クローンHXB2由来のINのオープンリーディングフレームを、
PfuDNAポリメラーゼ(ストラタジーン、ケンブリッジ、UK)を用いてプ
ライマー5′−CCCCCAAGCTTGCCAGCCATGTTTTTAGA
TGGAATAGATAAGGおよび5′−CCCGCTCGAGCTTTCC
TTGAAATATACATATGGTGによってPCR増幅し、pCEP4(
インビトロジェン、リーク、オランダ)にサブクローニングしてpCEP−IN
を得た。DNA配列決定により変異がないことを確認した。HIV−1クローン
HXB2のRRE配列を、プライマー5′−TTCCGCTCGAGTAGCA
CCCACCAAGGCAAAGAGおよび5′−TCGCGGATCCAAG
GCACAGCAGTGGTGCAAATGを用いてPCR増幅した。このPC
RフラグメントをpCEP−IN中のインテグラーゼ遺伝子の下流にセンス方向
にサブクローニングし、pCEP−IN−RREを生成した。CTE配列(プラ
スミドpS12から得た;タベルノら, 1996, J. Virol. 70:5998-6011)をpC
EP4中に正しい方向にクローニングし、その後CTEの上流にインテグラーゼ
遺伝子を挿入した。その結果プラスミドpCEP−IN−CTEが得られた。p
GFP−INの構築は、プリュイメルスら(1999),(Virology 258:327-33
2)によって説明されている。Rev発現プラスミドpEF321−cREVは
、サンドス・フォーシュングス・インスティテュート(Sandoz Forschungs Inst
itut)(ウィーン、オーストリア)から提供された。PCR増幅およびプラスミ
ド構築は、標準的なライゲーションおよび制限酵素技術などの標準的な技術なら
びに当該技術分野においてよく理解された条件を用いた(マニアティスら, モレ
キュラー・クローニンング: ラボラトリー・マニュアル, コールド・スプリング
・ハーバー・ラボラトリー, N.Y., 1982を参照)。
Experimental Procedure DNA Structure Construction of Integrase Expression Plasmid The IN open reading frame from HIV-1 clone HXB2 was
Primer 5'-CCCCCAAGCTTGCCAGCCATGTTTTAGA using Pfu DNA polymerase (Stratagene, Cambridge, UK)
TGGAATAGATAAGG and 5'-CCCGTCTC GAG CTTTCC
PCR amplified by TTGAAATACATATATGGGTG, pCEP4 (
(Invitrogen, Leak, The Netherlands) and subcloned into pCEP-IN
I got DNA sequencing confirmed no mutations. The RRE sequence of the HIV-1 clone HXB2 was compared with the primer 5'-TTCCGCTC GAG TAGCA.
CCCCAAGGGCAAAA GAG and 5'-TCGCGGATCCAAAG
PCR amplification was performed using GCACAGCAGTGGTGCAAATG. This PC
The R fragment was subcloned in the sense direction downstream of the integrase gene in pCEP-IN to generate pCEP-IN-RRE. The CTE sequence (obtained from plasmid pS12; Taverno et al., 1996, J. Virol. 70: 5998-6011) was converted to pC
It was cloned in the correct orientation in EP4, after which the integrase gene was inserted upstream of the CTE. As a result, plasmid pCEP-IN-CTE was obtained. p
The construction of GFP-IN has been described by Prymels et al. (1999), (Virology 258: 327-33.
Described by 2). The Rev expression plasmid pEF321-cREV was purchased from the Sandoz Forschungs Inst.
Itut) (Vienna, Austria). PCR amplification and plasmid construction used standard techniques, such as standard ligation and restriction enzyme techniques, and conditions well understood in the art (Maniatis et al., Molecular Cloning: Laboratory Manual, Cold. See Spring Harbor Laboratory, NY, 1982).

【0059】 合成遺伝子の組立て 制限酵素切断部位NheI、PstI、BamHI、NaeI、NarI(図
2に示す)によって合成遺伝子の配列を各々約150bpの長さの6つのフラグ
メントに分割し、それらは配列1−149、144−306、301−456、
451−623、618−776、771−930に対応する(図2)。各フラ
グメントは、シーケナーゼ(Sequenase)(アマシャム−ファルマシア、バッキ
ンガムシア、UK)を用いて2つの部分的に相補するオリグヌクレオチド(85
−95ntの長さ、PAGE精製および5′リン酸化、ギブコBRLライフ・テ
クノロジーズ、メレルベケ(Merelbeke)、ベルギーにより合成)をアニーリン
グおよび伸長することによって別個に構築した。各フラグメントをベクターpB
luescriptKS(+)(ストラタジーン、ラホーヤ、CA)のEcoR
V部位にクローニングした。得られたクローンに見出された配列の誤りは、Pyro
coccus furiosus(Pfu)ポリメラーゼによるストラタジーン・クイック・チ
ェンジ手順(フラグメント451−623における塩基置換のため)、またはP
CR(フラグメント1−149の末端領域の欠失のため)を用いて修復した。W
O98/12207号に記載される方法と類似のフラグメントの段階的組立てに
よって、全930bpの配列を構築した。各ステップにおけるクローニングベク
ター(pBluescriptKSまたはSK)の選択は、INをコードするD
NAの毒性によって決まった。最後にIN遺伝子の2つの半体(1−451およ
び452−930)をともにライゲーションし、pBluescriptKS(
+)にクローニングして、pINSを得た。
Assembly of the Synthetic Gene The sequence of the synthetic gene was divided into six fragments each of about 150 bp in length by restriction sites NheI, PstI, BamHI, NaeI, NarI (shown in FIG. 2), -149, 144-306, 301-456,
451-623, 618-776, and 771-930 (FIG. 2). Each fragment was composed of two partially complementary oligo nucleotides (85) using Sequenase (Amersham-Pharmacia, Buckinghamshire, UK).
-95 nt long, PAGE purification and 5 'phosphorylation, synthesized by Gibco BRL Life Technologies, synthesized by Merelbeke, Belgium) by annealing and extension. Each fragment is transferred to the vector pB
EcoRs of luscriptKS (+) (Stratagene, La Jolla, CA)
Cloned at the V site. Sequence errors found in the resulting clones were
stratagene quick change procedure with coccus furiosus (Pfu) polymerase (for base substitutions in fragments 451-623), or P
Repair was performed using CR (for deletion of the terminal region of fragment 1-149). W
A total 930 bp sequence was constructed by stepwise assembly of fragments similar to the method described in O98 / 12207. Selection of the cloning vector (pBluescript KS or SK) at each step depends on the D
Determined by the toxicity of NA. Finally, the two halves of the IN gene (1-451 and 452-930) were ligated together and pBluescriptKS (
+) Was cloned into to obtain a pIN S.

【0060】 INSに対する哺乳動物発現ベクターの構築 プラスミドpINSをEcoRIによって切断し、T4DNAポリメラーゼで
処理した後、XhoIにより制限酵素処理した。INS遺伝子を有する1kbの
フラグメントをpCEP4(インビトロジェン、リーク、オランダ)のPvuI
IおよびXhoI部位の間にクローニングして、pCMV−InSを得た。pC
EP4はエピソームの哺乳動物発現ベクターで、ヒトサイトメガロウィルス(h
CMV)の直前エンハンサ/プロモータを含む。エプスタインバーウィルス複製
起点(oriP)および核抗原(EBNA−1遺伝子によってコードされる)に
より、ヒト、霊長類およびイヌ細胞における染色体外複製が可能である。ハイグ
ロマイシン耐性遺伝子が存在するため、ハイグロマイシンB(ギブコBRL)に
よって安定に形質導入されたクローンを選択できる。同じ1kbのフラグメント
をpBK−RSV発現ベクター(ストラタジーン)のNheIおよびXhoI部
位の間にもクローニングし(ベクターDNAのNheI粘着末端はT4DNAポ
リメラーゼを用いて埋めた)、pRSV−INSを得た。このベクターにおいて
、INS遺伝子の発現はラウス肉腫ウィルス(RSV)のプロモータによって行
なわれる。ネオマイシン耐性遺伝子が存在するため、ジェネティシン(G418
)(ギブコBRL)によって安定に形質導入されたクローンを選択できる。
[0060] Construction Plasmid pIN S mammalian expression vectors for IN S was cleaved by EcoRI, then treated with T4DNA polymerase, and restriction enzyme treated with XhoI. The 1 kb fragment containing the IN S gene was cloned into the PvuI of pCEP4 (Invitrogen, Leak, The Netherlands).
And cloned between the I and XhoI sites to obtain pCMV-In S. pC
EP4 is an episomal mammalian expression vector that expresses human cytomegalovirus (h
CMV) immediately before. The Epstein-Barr virus origin of replication (oriP) and nuclear antigen (encoded by the EBNA-1 gene) allow extrachromosomal replication in human, primate and dog cells. Due to the presence of the hygromycin resistance gene, clones stably transduced with hygromycin B (Gibco BRL) can be selected. Fragment pBK-RSV expression vector of the same 1kb also cloned between the NheI and XhoI sites of (Stratagene) (NheI sticky ends of the vector DNA were filled using T4DNA polymerase) to give pRSV-IN S. In this vector, the expression of the IN S gene is driven by the Rous sarcoma virus (RSV) promoter. Geneticin (G418) due to the presence of the neomycin resistance gene
) (Gibco BRL) to select for clones stably transduced.

【0061】 DIPRアッセイのための基質の構築 DIPRアッセイのためのDNA基質は、ScaIによるpLTR−IRES
−Lucの直鎖化によって得られた。このプラスミドは以下の態様で構築された
。最初に、HXB2のHIV−1LTRの末端のU3およびU5領域を含むpU
3U5(ツェレパノフら(1999), Nucleic Acids Research 27:2202-2210)の3
50bpのKpnI/EcoRIフラグメントを、pUC19のKpnIおよび
EcoRI部位の間にクローニングし、pUC−LTRを得た。次いで、pUC
−LTRをScaIによって部分分解し、Tn5トランスポゾンからのカナマイ
シン耐性遺伝子を含むフラグメントを挿入することによって、pUC19のアン
ピシリン耐性遺伝子の中にあるScaI部位を破壊し、pUC−LTR−kan
を得た。最後に、IRES−ルシフェラーゼ遺伝子カセットを有するpBIR(
マルチネス−サラス(Martinez-Salas)ら(1993), J. Virol. 67, 3748-3755)
のBamHI/PstIフラグメントをT4DNAポリメラーゼ(ギブコBRL
)によって平滑化し、pUC−LTR−kanのSmaI部位にクローニングす
ることによって、7.5kbのpLTR−IRES−Lucを得た。
Construction of Substrates for DIPR Assays DNA substrates for DIPR assays are pLTR-IRES with ScaI
-Obtained by linearization of Luc. This plasmid was constructed in the following manner. First, the pU containing the U3 and U5 regions at the end of the HIV-1 LTR of HXB2
3U5 (Zelepanov et al. (1999), Nucleic Acids Research 27: 2202-2210)
The 50 bp KpnI / EcoRI fragment was cloned between the KpnI and EcoRI sites of pUC19, resulting in pUC-LTR. Then, pUC
-The LTR was partially digested with ScaI and the ScaI site in the ampicillin resistance gene of pUC19 was disrupted by inserting a fragment containing the kanamycin resistance gene from the Tn5 transposon, resulting in pUC-LTR-kan
I got Finally, pBIR (with the IRES-luciferase gene cassette)
Martinez-Salas et al. (1993), J. Virol. 67, 3748-3755.
Of the BamHI / PstI fragment of T4 DNA polymerase (Gibco BRL)
) And cloned into the SmaI site of pUC-LTR-kan to obtain 7.5 kb of pLTR-IRES-Luc.

【0062】 細胞培養 HeLaおよび293細胞は、アメリカン・タイプ・カルチャー・コレクショ
ンから得られた。HeLaおよび293細胞を、ダルベッコ変法イーグル培地(
DMEM)(ギブコBRL)に10%のFCSと、0.12%(v/w)の重炭
酸ナトリウム(ギブコBRL)と、2mMのグルタミン(ギブコBRL)と、2
0μg/mlのゲンタマイシン(ギブコBRL)とを追加した培地で、37℃に
て5%CO2加湿大気中で培養した。293T細胞(フランス、エヴリーのO.
ダノス博士より入手)はSV40ラージT抗原を発現し、DMEM(ギブコBR
L)およびグルタマックス(glutamax)に10%のウシ胎児血清と、45U/m
lのペニシリンG(セルバ(Serva)、ハイデルベルク、ドイツ)と、45μg
/mlの硫酸ストレプトマイシン(シグマアルドリッチ、ボーネン、ベルギー)
とを追加したものにて培養した。
Cell Culture HeLa and 293 cells were obtained from the American Type Culture Collection. HeLa and 293 cells were transformed with Dulbecco's modified Eagle's medium (
DMEM) (Gibco BRL) with 10% FCS, 0.12% (v / w) sodium bicarbonate (Gibco BRL), 2 mM glutamine (Gibco BRL), 2%
The cells were cultured in a medium supplemented with 0 μg / ml gentamicin (Gibco BRL) at 37 ° C. in a humidified atmosphere of 5% CO 2 . 293T cells (O. V., France)
(Obtained from Dr. Danos) expresses the SV40 large T antigen and expresses DMEM (Gibco BR)
L) and glutamax with 10% fetal bovine serum, 45 U / m
1 g of penicillin G (Serva, Heidelberg, Germany) and 45 μg
/ Ml streptomycin sulfate (Sigma-Aldrich, Bohnen, Belgium)
And was added.

【0063】 293および293T細胞を、ポリエチレンイミン(PEI)(アブダラ(Ab
dallah)ら(1997), Hum. Gene Therapy 7:1947-1954)を用いてトランスフェク
ションした。ポリエチレンイミンMw〜25.000はシグマアルドリッチ(ボ
ーネン、ベルギー)より得た。細胞はDMEMにグルコース、グルタマックスお
よび10%のウシ胎児血清(FCS)(ギブコBRL)を加えたものにおいて、
50−70%集密するように培養した。トランスフェクションの3時間前に培地
を1%のFCSを含む培地に交換した。DNAおよびPEIの混合物を培地の最
小体積において細胞に加えた。翌日、培地を25mMのHEPESを含むDME
Mに交換した。この態様で、有効に得られた形質転換は50−80%であった。
HeLa細胞はエレクトロポレーションによって慣例的にトランスフェクション
した。まず80%集密した細胞をトリプシン処理し、低速遠心分離によって沈殿
させた。次いで細胞を生育培地中に、2x106細胞/mlの密度になるよう再
懸濁した。この溶液の0.5mlを4mmキュベット(ユーロジェンテック(Eu
rogentec)、スラン、ベルギー)にアリコートし、細胞懸濁液に20μgのDN
Aを加えた。電気パルス(10μF、250V)の後、細胞を室温にて10分間
休止させてから生育培地に希釈した。
[0063] 293 and 293T cells were transformed with polyethyleneimine (PEI) (Abdallah (Ab
dallah) et al. (1997), Hum. Gene Therapy 7: 1947-1954). Polyethyleneimine Mw-25,000 was obtained from Sigma-Aldrich (Bonen, Belgium). Cells were prepared in DMEM plus glucose, glutamax and 10% fetal calf serum (FCS) (Gibco BRL)
Cultures were grown to 50-70% confluence. The medium was changed to a medium containing 1% FCS three hours before transfection. A mixture of DNA and PEI was added to the cells in a minimum volume of medium. The next day, the medium was changed to DME containing 25 mM HEPES.
M was replaced. In this manner, the effective transformation obtained was 50-80%.
HeLa cells were routinely transfected by electroporation. First, cells that were 80% confluent were trypsinized and precipitated by low speed centrifugation. The cells were then resuspended in growth medium to a density of 2 × 10 6 cells / ml. 0.5 ml of this solution is placed in a 4 mm cuvette (Eurogen Tech (Eu
rogentec), Slane, Belgium) and add 20 μg of DN to the cell suspension.
A was added. After an electrical pulse (10 μF, 250 V), the cells were rested at room temperature for 10 minutes before dilution into growth medium.

【0064】 INS遺伝子を発現する安定な細胞系を確立するために、pRSV−INSまた
はpCMV−INSでトランスフェクションした細胞を、それぞれ500μg/
mlのジェネティシン(G418)または200μg/mlのハイグロマイシン
B(どちらもギブコBRLより)の存在下で培養した。INの発現は、ウエスタ
ンブロッティングおよび/または間接免疫蛍光によって評価した。
[0064] IN S gene in order to establish stable cell lines expressing, pRSV-IN S or pCMV-IN cells transfected with S, respectively 500 [mu] g /
Cultures were performed in the presence of ml Geneticin (G418) or 200 μg / ml Hygromycin B (both from Gibco BRL). IN expression was assessed by Western blotting and / or indirect immunofluorescence.

【0065】 ウエスタンブロッティングおよび免疫蛍光 ウエスタンブロッティングおよび間接免疫蛍光のために、組替えHis標識H
IV−1INに対するウサギポリクローナル抗体を生成し、確立された手順(オ
ースベル(Ausubel)ら(1987), 分子生物学の最新プロトコル(Current protoco
ls in molecular biology), ジョン・ワイリー・アンド・サンズ, ニューヨー
ク)に従って、1HiTrap rProteinAカラム(ファルマシアバイ
オテク、ウプサラ、スウェーデン)を用いて精製した。ウエスタンブロッティン
グは、PVDF膜(バイオラッド)、ECL+化学ルミネセンス検出システム(
アマシャム−ファルマシア)、およびHRP複合ヤギ抗ウサギ抗体(バイオラッ
ド)を用いて行なった。用いた希釈は一次抗体に対して1:30000、二次抗
体に対して1:20000であった。検出限界は組替えインテグラーゼ0.1−
0.5ngであった。総タンパク質濃度は、1%SDS/1mM PMSF(シ
グマ)で溶解した細胞に対して、BCAプロテインアッセイ(ピアス、イリノイ
、USA)を用いて定めた。ウエスタンブロッティング分析に対しては、総タン
パク質量10μgを評価した。
Western Blotting and Immunofluorescence For Western blotting and indirect immunofluorescence, recombinant His-tagged H
Rabbit polyclonal antibodies to IV-1IN were raised and established procedures (Ausubel et al. (1987), the latest protocol in molecular biology (Current protoco
Purification was carried out using a 1HiTrap rProtein A column (Pharmacia Biotech, Uppsala, Sweden) according to ls in molecular biology), John Wiley and Sons, New York. Western blotting uses PVDF membrane (Bio-Rad), ECL + chemiluminescence detection system (
Amersham-Pharmacia) and HRP-conjugated goat anti-rabbit antibody (Bio-Rad). The dilution used was 1: 30,000 for the primary antibody and 1: 20,000 for the secondary antibody. Detection limit is recombinant integrase 0.1-
0.5 ng. Total protein concentration was determined on cells lysed with 1% SDS / 1 mM PMSF (Sigma) using the BCA protein assay (Pierce, Illinois, USA). For Western blot analysis, a total protein amount of 10 μg was evaluated.

【0066】 間接免疫蛍光顕微鏡検査によってin situのIN発現を検出するために
、細胞をガラススライドの上(HeLa細胞)またはパーマノックス(permanox)チ
ャンバスライド(ギブコBRL)の中(293T細胞)で培養した。24−48
時間後、リン酸緩衝食塩水(PBS)に1mMのMg2+および0.5mMのCa 2+ を追加したもの(PBS+)で細胞を洗浄し、100%メタノール中で固定し
、PBS+中の10%ウシ胎児血清(FCS)でブロッキングした。抗体とのイ
ンキュベーションは、ブロッキング溶液中で37℃にて行なった。一次抗体(ウ
サギ抗IN)は1:20から1:80に希釈した。二次抗体のFITC複合ブタ
抗ウサギ抗体(ダコ、グロストラップ、デンマーク)は1:40に希釈した。核
染色は、メタノール中の1μg/mlの4′,6−ジアミジノ−2−フェニルイ
ンドール(DAPI)(シグマ)によって行なった。蛍光顕微鏡検査は、ライツ
顕微鏡(ヴェツラー、ドイツ)によって、フィルタブロックI2(FITC)ま
たはA(DAPI)を用いて行なった。
To detect in situ IN expression by indirect immunofluorescence microscopy
Cells can be placed on glass slides (HeLa cells) or permanox cells.
The cells were cultured in a chamber slide (Gibco BRL) (293T cells). 24-48
After time, 1 mM Mg was added to phosphate buffered saline (PBS).2+And 0.5 mM Ca 2+ Wash cells with PBS +, fix in 100% methanol
Blocked with 10% fetal calf serum (FCS) in PBS +. Antibody A
Incubation was performed at 37 ° C. in blocking solution. Primary antibody (C
Heron anti-IN) was diluted from 1:20 to 1:80. FITC-conjugated pig of secondary antibody
Anti-rabbit antibody (Dako, Glostrup, Denmark) was diluted 1:40. Nuclear
Staining was performed at 1 μg / ml of 4 ′, 6-diamidino-2-phenylethyl in methanol.
And Ndol (DAPI) (Sigma). Fluorescence microscopy, rights
With a microscope (Wetzlar, Germany), filter block I2 (FITC) or
Or A (DAPI).

【0067】 プロモータのないレポータ遺伝子を用いたインテグラーゼ活性の検出(DIP
R) トランスフェクションの24時間前に、293Tおよび293T−INS細胞
を6ウェルプレートに106細胞/ウェルの密度で接種した。PEIを用いてウ
ェル当り5μgのDNAをトランスフェクションした。トランスフェクションの
48時間後、5x105個の細胞を溶解し、ルシフェラーゼアッセイシステムTM
(プロメガ・ベネルクス、ライデン、オランダ)およびルミカウントTM(パッカ
ード、メリデン、CT)を用いてルシフェラーゼ活性を定めた。溶解物のタンパ
ク質濃度はブラッドフォード法(バイオラッドプロテインアッセイ、バイオラッ
ド、ハーキュリーズ、CA)を用いて定めた。ルミネセンス値をタンパク質濃度
で割ることにより、ルシフェラーゼの比活性を算出した。
Detection of Integrase Activity Using Reporter Gene without Promoter (DIP
24 hours before R) transfection were seeded at a density of 10 6 cells / well 293T and 293T-IN S cells in 6-well plates. 5 μg of DNA was transfected per well using PEI. 48 hours after transfection, 5 × 10 5 cells were lysed and luciferase assay systemTM
Luciferase activity was determined using (Promega Benelux, Leiden, The Netherlands) and LumiCount (Packard, Meriden, CT). Lysate protein concentration was determined using the Bradford method (Bio-Rad protein assay, Bio-Rad, Hercules, CA). The specific activity of luciferase was calculated by dividing the luminescence value by the protein concentration.

【0068】 レンチウィルスベクター レンチウィルスベクターの生成 水疱性口中炎ウィルス(VSV)のエンベロープによってシュードタイプにさ
れたHIV−1由来のベクター粒子は、293T細胞を、ウィルスgagおよび
polタンパク質をコードするパッケージングプラスミド(pCMVΔR8.2
)と、水疱性口中炎ウィルスのエンベロープをコードするプラスミド(pMDG
)と、2つの末端反復配列(LTR)に隣接するレポータ遺伝子をコードするプ
ラスミド(pHR′−CMVLacZ)とでトランスフェクションすることによ
って生成した。env以外のすべてのHIV遺伝子を含む第1世代のパッケージ
ングプラスミドと、転移ベクターとはO.ダノス博士(ジェネトン、フランス)
のご好意により頂いた。10cmディッシュの293T細胞のトランスフェクシ
ョンのために、3つのプラスミドの混合物700μlを150mMのNaCl中
に作った(20μgのベクタープラスミド、10μgのパッケージング構造、お
よび5μgのエンベローププラスミド)。このDNA溶液に、700μlのPE
I溶液(150mMのNaCl中に110μlの10mMストック溶液)をゆっ
くり加えた。室温で15分置いた後、1%のFCSを加えたDMEM培地中の2
93T細胞に、このDNA−PEI複合体を1滴ずつ加えた。1晩インキュベー
トした後、培地を10%のFCSを含む培地と交換した。トランスフェクション
後2日から5日の間に上清を回収した。スインギングバケツロータ(SW27ベ
ックマン、パロアルト、CA)中で25,000rpmで2時間、4℃にて超遠
心することによりベクター粒子を沈殿させた。ペレットをPBSに再懸濁して1
00倍の濃度を得た。異なるウィルスストックはp24抗原濃度(HIV−1
p24コアプロファイルELISA、デュポン、ドライアイヒ、ドイツ)に基づ
いて標準化し、相補アッセイに用いた。
Lentiviral Vector Generation of Lentiviral Vector HIV-1 derived vector particles, pseudotyped by the vesicular stomatitis virus (VSV) envelope, package 293T cells into viral gag and pol proteins Plasmid (pCMVΔR8.2
) And a plasmid encoding the vesicular stomatitis virus envelope (pMDG
) And a plasmid encoding a reporter gene flanked by two terminal repeats (LTR) (pHR'-CMVLacZ). First generation packaging plasmids containing all HIV genes except env and transfer vectors are described in O.D. Dr. Danos (Geneton, France)
Thanks to For transfection of 293T cells in a 10 cm dish, 700 μl of a mixture of the three plasmids was made in 150 mM NaCl (20 μg vector plasmid, 10 μg packaging structure, and 5 μg envelope plasmid). 700 μl of PE was added to this DNA solution.
Solution I (110 μl of a 10 mM stock solution in 150 mM NaCl) was added slowly. After 15 minutes at room temperature, 2% in DMEM medium with 1% FCS was added.
This DNA-PEI complex was added dropwise to 93T cells. After overnight incubation, the medium was replaced with a medium containing 10% FCS. Supernatants were collected between 2 and 5 days after transfection. Vector particles were precipitated by ultracentrifugation at 25,000 rpm for 2 hours at 4 ° C. in a swinging bucket rotor (SW27 Beckman, Palo Alto, Calif.). Resuspend the pellet in PBS and add 1
A concentration of 00 times was obtained. The different virus stocks have different p24 antigen concentrations (HIV-1
p24 core profile ELISA, Dupont, Dreieich, Germany) and used for complementation assays.

【0069】 相補実験 インテグラーゼ欠損ウィルス粒子は、パッケージングプラスミド(ナルディー
ニら(1996), Science 272: 263-267)としてD.トロノ博士(ジュネーブ、スイ
ス)より得られたpCMVΔR8.2IN(D64V)を用いて生成した。相補
されたベクターは、4重一過性トランスフェクションの後に293T細胞におい
てpCEP−INSからインテグラーゼを発現させることにより生成した。ベク
ター調製はp24抗原カウントに対して標準化した。ベクターを2μg/mlの
ポリブレンの存在下で標的細胞に加え、1晩放置した。ベクターを除去した後、
細胞をさらに36時間インキュベートした。細胞をPBSで洗浄し、PBS中の
0.75%ホルムアルデヒド/0.05%グルタルアルデヒドで固定し、要時調
製したX−gal基質(PBS中に5mMのフェロシアン化カリウム、5mMの
フェリシアン化カリウム、2mMのMgCl2、および100μg/mlの5−
ブロモ−4−クロロ−3−インドリル−β−D−ガラクトピラノシド(x−ga
l)(バイオテック・トレード・アンド・サービス・Gmbh、St. Leon-Rot、ドイ
ツ))によって37℃にて1晩染色した。各形質導入実験は96ウェルプレート
において重複させて行なった。形質導入効率は、感染の48時間後にウェルの1
つにおける青い細胞の数を数えることによって定め、重複したウェルの細胞を1
:2に分けた。サンプルの半分はウェル中に残し、集密させて染色した(継代1
)のに対し、他方の半分は48ウェルプレート中で培養した。集密すると、これ
らの細胞を再び1:2に分けた。最後に細胞を24ウェルプレートに入れて集密
するまで培養した(継代3、希釈1:8)。染色後、安定な形質導入の効率を青
いコロニーを数えることによって測定した。
Complementation Experiment Integrase-deficient virus particles were obtained as packaging plasmids (Nardini et al. (1996), Science 272: 263-267). Produced using pCMVΔR8.2IN (D64V) obtained from Dr. Trono (Geneva, Switzerland). Complemented vector was produced by expressing the integrase from pCEP-IN S in 293T cells after 4-fold transient transfection. Vector preparation was normalized to p24 antigen count. The vector was added to target cells in the presence of 2 μg / ml polybrene and left overnight. After removing the vector,
The cells were incubated for a further 36 hours. The cells are washed with PBS, fixed with 0.75% formaldehyde / 0.05% glutaraldehyde in PBS, and prepared as needed with X-gal substrate (5 mM potassium ferrocyanide, 5 mM potassium ferricyanide, 2 mM MgCl 2 and 100 μg / ml of 5-
Bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-galactopyranoside (x-ga
l) (Biotech Trade and Service GmbH, St. Leon-Rot, Germany)) at 37 ° C. overnight. Each transduction experiment was performed in duplicate in a 96-well plate. The transduction efficiency was 1 hour after infection 48 hours after infection.
Cells by counting the number of blue cells in one well
: Divided into two. Half of the sample was left in the wells, confluent and stained (passage 1
) Whereas the other half was cultured in a 48 well plate. Upon confluence, the cells were again split 1: 2. Finally, the cells were cultured in a 24-well plate until confluence (passage 3, dilution 1: 8). After staining, the efficiency of stable transduction was determined by counting blue colonies.

【0070】 表Table

【0071】[0071]

【表1】 [Table 1]

【0072】[0072]

【表2】 [Table 2]

【0073】[0073]

【配列表】 [Sequence list]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 異なる発現戦略を用いた、293T細胞におけるHIV−1 I
Nの一過性発現のウエスタンブロッティング分析を示す図である。293T細胞
をさまざまな発現ベクターによって一過的にトランスフェクションした。トラン
スフェクションの48時間後、1%のSDS、1mMのPMSFを用いて細胞抽
出物を作成した。総タンパク質量10μgを表わす細胞抽出物をPAGEによっ
て分離し、PVDF膜にブロッティングした。HIV−1インテグラーゼに対す
るポリクローナル抗体およびECL+検出システムを用いて検出を行なった。レ
ーン1は、2.5ngの組替えおよび精製His標識HIV−1インテグラーゼ
(HT−IN)を含む。その他のレーンは、等量の以下のプラスミドをトランス
フェクションした後の抽出物を含む。レーン2、pCEP4;レーン3、pCE
P−IN;レーン4、pCEP−IN−CTE;レーン5、pCEP−IN−R
RE+pEF−cREV;レーン6、pCMV−INS
FIG. 1. HIV-1 I in 293T cells using different expression strategies.
FIG. 4 shows a Western blot analysis of transient expression of N. 293T cells were transiently transfected with various expression vectors. 48 hours after transfection, cell extracts were made using 1% SDS, 1 mM PMSF. Cell extracts representing 10 μg total protein were separated by PAGE and blotted onto PVDF membrane. Detection was performed using a polyclonal antibody against HIV-1 integrase and the ECL + detection system. Lane 1 contains 2.5 ng of recombinant and purified His-tagged HIV-1 integrase (HT-IN). The other lanes contain extracts after transfection with equal amounts of the following plasmids: Lane 2, pCEP4; Lane 3, pCE
P-IN; Lane 4, pCEP-IN-CTE; Lane 5, pCEP-IN-R
RE + pEF-cREV; lane 6, pCMV-IN S.

【図2】 合成遺伝子の配列および構造を示す図である。(A)pNL4−
3のHIV−1インテグラーゼをコードする合成DNAの配列を示す。アミノ酸
配列を1文字コードで示す。構築に用いた制限酵素切断部位を四角で囲んで示す
。翻訳開始部位を下線で示す。(B)合成遺伝子の構造を概略的に示す図である
。以下の領域を示す。β−グロビンmRNA由来の5′および3′非翻訳領域(
UTR)、Met−Glyジペプチド、およびインテグラーゼのオープンリーデ
ィングフレーム(ORF)。インテグラーゼタンパク質の次の3つのドメインを
示す。すなわち、ジンクフィンガーモチーフ(HHCC)、触媒コア、およびD
NA結合ドメイン。
FIG. 2 shows the sequence and structure of a synthetic gene. (A) pNL4-
3 shows the sequence of a synthetic DNA encoding HIV-1 integrase No. 3. The amino acid sequence is indicated by one letter code. Restriction enzyme cleavage sites used in the construction are indicated by boxes. The translation start site is underlined. (B) Schematic diagram showing the structure of a synthetic gene. The following areas are shown. 5 'and 3' untranslated regions from β-globin mRNA (
UTR), Met-Gly dipeptide, and integrase open reading frame (ORF). The following three domains of the integrase protein are shown. A zinc finger motif (HHCC), a catalytic core, and a D
NA binding domain.

【図3】 合成遺伝子からHIV−1 INを安定に発現する293T由来
の細胞系のウエスタンブロッティング分析を示す図である。293T細胞をpC
MV−INSでトランスフェクションし、安定な細胞系をハイグロマイシンBで
選択した。細胞抽出物(総タンパク質量10μg)をPAGEによって分離し、
PVDF膜にブロッティングした。HIV−1インテグラーゼに対するポリクロ
ーナル抗体およびECL+検出システムを用いて検出を行なった。レーン1、2
.5ngの組替えHis標識HIV−1インテグラーゼ;レーン2、293T細
胞の抽出物;レーン3、INを安定に発現する293T細胞(293T−INS
)の抽出物。
FIG. 3 shows a Western blot analysis of a 293T-derived cell line stably expressing HIV-1 IN from a synthetic gene. 293T cells to pC
Transfected with MV-IN S, stable cell lines were selected with hygromycin B. Cell extracts (10 μg total protein) were separated by PAGE,
Blotted on PVDF membrane. Detection was performed using a polyclonal antibody against HIV-1 integrase and the ECL + detection system. Lanes 1, 2
. Extracts lane 2,293T cell;; 5 ng of recombinant His-tagged HIV-1 integrase lane 3, IN stably expressing 293T cells (293T-IN S
) Extract.

【図4】 プロモータのないレポータ構造を用いたインテグラーゼ活性の検
出(DIPR)を示す図である。図4A−Cは、プロモータのないレポータ遺伝
子を用いたインテグラーゼ活性の検出方法を概略的に示す図である。
FIG. 4 shows detection of integrase activity (DIPR) using a reporter structure without a promoter. 4A to 4C schematically show a method for detecting integrase activity using a reporter gene without a promoter.

【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書[Procedural Amendment] Submission of translation of Article 34 Amendment

【提出日】平成13年8月9日(2001.8.9)[Submission date] August 9, 2001 (2001.8.9)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正の内容】[Contents of correction]

【特許請求の範囲】[Claims]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI ,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID, IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K Z,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MA ,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ, PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,S K,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG ,US,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 ドュ・クラーク,エリック ベルギー、べー−3360 ロベンジョエル、 パルクラーン、9 (72)発明者 ツェレパノフ,ペーター ベルギー、べー−3000 ルーベン、ブリュ ッセルシュトラート、128 (72)発明者 プリュイメルス,ビム ベルギー、べー−3001 へベルリー、ナー ンセステーンベーク、282 Fターム(参考) 4B024 AA01 AA11 AA20 BA07 CA01 DA02 EA02 FA10 GA11 HA17 4B063 QA01 QA18 QQ02 QQ21 QR72 QS05 QX01 4B065 AA90X AA97X AA97Y AB01 AC14 BA02 CA24 CA27 CA44 CA46 【要約の続き】 ラーゼである。さらに好ましい実施例において、その酵 素はHIV酵素である。より好ましい実施例において、 酵素活性を有するタンパク質はHIVインテグラーゼで ある。この発明はまた、プロモータのないレポータ遺伝 子を用いた細胞内インテグラーゼの検出方法を含む。──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID , IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72 Inventor Du Clark, Eric Belgium, Be-3360 Robbenjoel, Parkrahn, 9 (72) Inventor Zerepanov, Peter Belgium, Be-3000 Leuven, Brusselsstrat, 128 (72) Inventor Pruymels, BIM Belgium, Be-3001 Berly, Nance Steenbake, 282 F term (reference) 4B024 AA01 AA11 AA20 BA07 CA01 DA02 EA02 FA10 GA11 HA17 4B063 QA01 QA18 QQ02 QQ21 QR72 QS05 QX01 4B065 AA90X AA97X AA97 AB 4 CA27 CA44 CA46 [Continued from summary] It is a lase. In a further preferred embodiment, the enzyme is an HIV enzyme. In a more preferred embodiment, the protein having enzymatic activity is HIV integrase. The invention also includes a method for detecting intracellular integrase using a reporter gene without a promoter.

Claims (29)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プロモータのないレポータ遺伝子を用いた細胞内インテグラ
ーゼ活性の検出方法。
1. A method for detecting intracellular integrase activity using a reporter gene without a promoter.
【請求項2】 レポータ遺伝子はルシフェラーゼ、GFPまたは抗生物質選
択マーカであってもよい、請求項1に記載の検出方法。
2. The detection method according to claim 1, wherein the reporter gene may be luciferase, GFP or an antibiotic selection marker.
【請求項3】 レポータ遺伝子構造はレポータ遺伝子から生成され、前記構
造は請求項17から26のいずれかに記載の合成遺伝子から発現される酵素活性
を有するレトロウィルスタンパク質の基質として用いられる、請求項1または2
に記載の検出方法。
3. The reporter gene structure is generated from a reporter gene, and the structure is used as a substrate of a retroviral protein having an enzymatic activity expressed from the synthetic gene according to any one of claims 17 to 26. 1 or 2
The detection method described in 1.
【請求項4】 合成gagまたはpol遺伝子に基づくレンチウィルスまた
は複合レトロウィルスベクターに対するパッケージング構造。
4. A packaging structure for a lentiviral or complex retroviral vector based on a synthetic gag or pol gene.
【請求項5】 合成遺伝子は請求項17から26のいずれかに記載の合成遺
伝子である、請求項4に記載のパッケージング構造。
5. The packaging structure according to claim 4, wherein the synthetic gene is the synthetic gene according to any one of claims 17 to 26.
【請求項6】 請求項27から29のいずれかに記載の発現ベクターを用い
た真核細胞のトランスフェクション法。
6. A method for transfecting a eukaryotic cell using the expression vector according to claim 27.
【請求項7】 請求項17から26のいずれかに記載の合成遺伝子または遺
伝子の領域を保持する真核細胞系。
7. A eukaryotic cell line carrying the synthetic gene or gene region according to any of claims 17 to 26.
【請求項8】 レトロウィルスの酵素活性を有するタンパク質が構成的、誘
導性または組織特異的プロモータを用いて発現される、請求項7に記載の真核細
胞系。
8. The eukaryotic cell line according to claim 7, wherein the protein having retroviral enzymatic activity is expressed using a constitutive, inducible or tissue-specific promoter.
【請求項9】 前記発現は安定である、請求項7または8に記載の真核細胞
系。
9. The eukaryotic cell line according to claim 7, wherein the expression is stable.
【請求項10】 請求項17から26のいずれかに記載の合成遺伝子または
遺伝子の領域を保持する、ヒト以外のトランスジェニック動物。
10. A non-human transgenic animal carrying the synthetic gene or the gene region according to any one of claims 17 to 26.
【請求項11】 合成遺伝子または遺伝子の領域の発現は誘導性プロモータ
または組織特異的プロモータによって誘導される、請求項10に記載のトランス
ジェニック動物。
11. The transgenic animal of claim 10, wherein expression of the synthetic gene or region of the gene is induced by an inducible promoter or a tissue-specific promoter.
【請求項12】 前記動物は哺乳動物である、請求項10または11に記載
のトランスジェニック動物。
12. The transgenic animal according to claim 10, wherein the animal is a mammal.
【請求項13】 標的真核細胞において酵素活性を有するレトロウィルスタ
ンパク質またはこうしたタンパク質の一部をコードする合成遺伝子または遺伝子
の領域を調製する方法であって、 1) 標的細胞において容易におよび/または高濃度で自然に発現されるタン
パク質をコードする標的真核細胞の遺伝子全体の組からの遺伝子の群を識別する
ステップと、 2) 前記識別された遺伝子のコドン配列を定め、前記配列から好ましいコド
ン使用頻度および好ましいヌクレオチド対頻度を定めるステップと、 3) 前記好ましいコドン使用頻度を用いて、酵素活性を有するタンパク質を
コードする自然の遺伝子における好ましくないコドンを識別するステップと、 4) 1つまたはそれ以上の好ましくないコドンを、置換されるコドンと同じ
アミノ酸をコードする1つまたはそれ以上の好ましいコドンによって置換し、前
記置換を偏らせて好ましいヌクレオチド対頻度を得るステップとを含む、方法。
13. A method for preparing a retroviral protein having enzymatic activity in a target eukaryotic cell or a synthetic gene or a region of a gene encoding a portion of such a protein, comprising: 1) easily and / or in a target cell; Identifying a group of genes from the entire set of genes of the target eukaryotic cell that encodes a protein that is naturally expressed at a high concentration; 2) defining a codon sequence for the identified gene and a preferred codon from the sequence Determining the frequency of use and preferred frequency of nucleotide pairs; 3) using the preferred frequency of codon usage to identify unwanted codons in natural genes encoding proteins having enzymatic activity; 4) one or more of the following: Replace these undesired codons with the same amino acids as the codons to be replaced. Substituted with one or more preferred codon encoding the acid, and obtaining a preferred nucleotide pair frequency to bias the substitution method.
【請求項14】 前記置換するステップは、乱数発生器を用いて各位置にお
ける同じアミノ酸をコードする代替的なコドンからのランダムな選択に基づいて
行なわれ、好ましいコドン使用頻度に基づいて代替的なコドンの選択を偏らせる
ことによって好ましいヌクレオチド対頻度を得る、請求項13に記載の方法。
14. The step of substituting is performed based on a random selection from alternative codons encoding the same amino acid at each position using a random number generator, and based on preferred codon usage. 14. The method of claim 13, wherein the preferred nucleotide pair frequency is obtained by biasing codon selection.
【請求項15】 請求項17から26のいずれかに記載の合成遺伝子または
遺伝子の領域を発現する真核細胞における遺伝子導入方法。
A method for introducing a gene into a eukaryotic cell expressing the synthetic gene or the gene region according to any one of claims 17 to 26.
【請求項16】 合成遺伝子は一過的に発現されるか、または前記細胞中に
安定に組込まれる、請求項15に記載の方法。
16. The method of claim 15, wherein the synthetic gene is transiently expressed or is stably integrated into said cell.
【請求項17】 真核細胞中でレトロウィルスgagまたはpolタンパク
質を発現させるための、合成レトロウィルスgagもしくはpol遺伝子または
レトロウィルスgagもしくはpol遺伝子の領域であって、発現されるレトロ
ウィルスタンパク質の発現レベルは、真核細胞中で発現されるレトロウィルスタ
ンパク質の野生型機能の検出可能な活性を与えるレベルである、合成遺伝子また
は遺伝子の領域。
17. Expression of a retrovirus gag or pol gene or a region of a retrovirus gag or pol gene for expressing a retrovirus gag or pol protein in a eukaryotic cell, wherein the expressed retrovirus protein is expressed. A level is a level of a synthetic gene or region of a gene that is a level that confers a detectable activity on the wild-type function of a retroviral protein expressed in a eukaryotic cell.
【請求項18】 レトロウィルス遺伝子は真核細胞に適用した場合には好ま
しくないコドンを有し、好ましくないコドンの数は、真核細胞に関して好ましく
ないコドンのすべてを好ましいコドンによって置換することによってGCヌクレ
オチド対の含有量が65%以上になるものであり、合成遺伝子のGCヌクレオチ
ド対の含有量は53%から63%、より好ましくは55%から61%であり、発
現されるレトロウィルスタンパク質は、真核細胞中で発現されるレトロウィルス
タンパク質の検出可能な酵素活性を与えるレベルで発現される、請求項17に記
載の合成遺伝子。
18. The retroviral gene has undesired codons when applied to eukaryotic cells and the number of undesired codons is increased by replacing all of the undesired codons with eukaryotic cells by the preferred codons. The content of nucleotide pairs is 65% or more, the content of GC nucleotide pairs of the synthetic gene is 53% to 63%, more preferably 55% to 61%, and the retrovirus protein expressed is 18. The synthetic gene according to claim 17, wherein the gene is expressed at a level that confers detectable enzymatic activity of a retroviral protein expressed in a eukaryotic cell.
【請求項19】 gagまたはpolタンパク質の発現はレトロウィルス調
節タンパク質に依存しない、請求項17または18に記載の合成遺伝子。
19. The synthetic gene according to claim 17, wherein expression of the gag or pol protein is independent of a retrovirus regulatory protein.
【請求項20】 レトロウィルスタンパク質はレンチウィルスgagまたは
polタンパク質である、請求項17から19のいずれかに記載の合成遺伝子。
20. The synthetic gene according to claim 17, wherein the retrovirus protein is a lentivirus gag or pol protein.
【請求項21】 レンチウィルスタンパク質はHIVgagまたはpolタ
ンパク質である、請求項20に記載の合成遺伝子。
21. The synthetic gene according to claim 20, wherein the lentiviral protein is an HIV gag or pol protein.
【請求項22】 酵素機能の検出可能な活性は、宿主細胞DNA、好ましく
は宿主細胞の染色体へのDNAフラグメントの組込みの少なくとも促進または刺
激を含む、請求項18から21のいずれかに記載の合成遺伝子。
22. A synthesis according to any of claims 18 to 21, wherein the detectable activity of the enzyme function comprises at least promoting or stimulating the integration of the DNA fragment into the host cell DNA, preferably into the chromosome of the host cell. gene.
【請求項23】 レトロウィルスタンパク質はプロテアーゼ、逆転写酵素、
インテグラーゼタンパク質、またはそのポリタンパク質gag−pol前駆体で
ある、請求項17から22のいずれかに記載の合成遺伝子。
23. The retroviral protein is a protease, a reverse transcriptase,
The synthetic gene according to any one of claims 17 to 22, which is an integrase protein or its polyprotein gag-pol precursor.
【請求項24】 前記真核細胞は哺乳動物細胞である、請求項17から23
のいずれかに記載の合成遺伝子。
24. The eukaryotic cell is a mammalian cell.
The synthetic gene according to any one of the above.
【請求項25】 前記タンパク質の発現は、真核細胞における野生型遺伝子
による発現の少なくとも200%のレベルである、請求項17から24のいずれ
かに記載の合成遺伝子。
25. The synthetic gene according to any of claims 17 to 24, wherein the expression of the protein is at least 200% of the expression by a wild-type gene in eukaryotic cells.
【請求項26】 図2Aの配列、またはGC含有量が53%から63%、好
ましくは55%から61%であるその相同体を含む、請求項17から25のいず
れかに記載の合成遺伝子。
26. The synthetic gene according to any of claims 17 to 25, comprising the sequence of Fig. 2A, or a homolog thereof having a GC content of 53% to 63%, preferably 55% to 61%.
【請求項27】 請求項17から26のいずれかに記載の合成遺伝子または
遺伝子の領域を含む真核生物発現ベクター。
27. A eukaryotic expression vector comprising the synthetic gene or the gene region according to any of claims 17 to 26.
【請求項28】 構成的または誘導性または組織特異的プロモータをさらに
含む、請求項27に記載の発現ベクター。
28. The expression vector of claim 27, further comprising a constitutive or inducible or tissue specific promoter.
【請求項29】 プラスミド、哺乳動物または昆虫ウィルスを含む、請求項
27または28に記載の発現ベクター。
29. The expression vector according to claim 27 or 28, comprising a plasmid, a mammalian or insect virus.
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