ES2240108T3 - Promotor del gen de la miostatina y metodo que puede inhibir la activacion de dicho promotor. - Google Patents

Promotor del gen de la miostatina y metodo que puede inhibir la activacion de dicho promotor.

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ES2240108T3
ES2240108T3 ES00941296T ES00941296T ES2240108T3 ES 2240108 T3 ES2240108 T3 ES 2240108T3 ES 00941296 T ES00941296 T ES 00941296T ES 00941296 T ES00941296 T ES 00941296T ES 2240108 T3 ES2240108 T3 ES 2240108T3
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Abstract

La presente invención abarca una secuencia de ácido nucleico aislada representada por la Figura 2 (ID SEC Nº: 1). Adicionalmente, la presente invención abarca un vector constando de la secuencia de ácido nucleico descrita arriba y de una secuencia de ácido nucleico que codifica una molécula informadora. La secuencia de ácido nucleico que codifica la molécula informadora está operativamente unida a la secuencia de ácido nucleico representada por la Figura 2. La molécula informadora se puede seleccionar del grupo que se compone de, por ejemplo, luciferasa, - galactosidasa y cloranfenicol acetiltransferasa (CAT). Preferentemente, la molécula informadora es luciferasa.

Description

Promotor del gen de la miostatina y método que puede inhibir la activación de dicho promotor.
Antecedentes de la invención Campo técnico
La invención en cuestión se refiere a un promotor que regula la expresión del gen de la miostatina, así como a métodos para identificar una composición que inhiba la activación de este promotor, En particular, los inhibidores del promotor evitan la expresión del gen miostatina y, de este modo, previenen el debilitamiento muscular.
Información anterior
La miostatina, o factor 8 de crecimiento y diferenciación (GDF-8), pertenece a la superfamilia del factor-\beta de crecimiento transformador (TGF-\beta) [McPherron y col., Nature 387: 83-90 (1997)]. El gen de la miostatina humana ha sido clonado [Nestor y col., Proc. Natl. Acad. Sci. 95: 14.938-43 (1998)], y se ha informado que la inmunorreactividad de la miostatina es detectable en el músculo esquelético humano, en ambas fibras tipo 1 y tipo 2. Con respecto a la función, la miostatina puede jugar un papel al regular negativamente el crecimiento y desarrollo del músculo esquelético (Nestor y col., arriba).
La primera evidencia de que la miostatina puede jugar un papel clave al regular negativamente el desarrollo muscular vino de un estudio con ratones knock-out para miostatina [McPherron y col., Nature 387: 83-90 (1997)]. En los ratones deficientes en miostatina, los animales eran más bien normales excepto que eran significativamente más grandes que los ratones salvajes y tenían un gran y extenso aumento en masa muscular esquelética. Además, también se determinó que dos razas de ganado vacuno, caracterizadas por su masa muscular aumentada, tienen mutaciones en la secuencia codificadora para miostatina [McPherron y col., Proc. Natl. Acad. Sci. 94: 12.457-61 (1997)]. Adicionalmente, se debería observar que las concentraciones en suero e intramusculares de miostatina inmunorreactiva están incrementadas en los hombres infectados por VIH con debilitamiento muscular comparados con hombres sanos, e inversamente correlacionadas con el índice de masa magra. Estos datos soportan la hipótesis de que la miostatina es un regulador negativo del crecimiento muscular esquelético en hombres adultos, y contribuye al debilitamiento muscular en hombres infectados por VIH (Nestor y col., arriba).
En vista de los descubrimientos anteriores, existe la necesidad de regular, de alguna manera, la expresión de miostatina, particularmente en individuos que experimenten un debilitamiento muscular a consecuencia de una condición o estado de enfermedad tal como, por ejemplo, envejecimiento, Síndrome de Deficiencia Autoinmune (SIDA), esclerosis múltiple, y cáncer. La presente invención proporciona métodos y composiciones que se pueden utilizar para ayudar a individuos con tales estados de debilitamiento muscular, y proporciona además una nueva percepción en la regulación de la expresión del gen de la miostatina.
Todas las patentes U.S. y publicaciones mencionadas aquí están incorporadas, por este medio, por referencia en su totalidad.
Sumario de la invención
La presente invención abarca una secuencia de ácido nucleico aislada representada por la Figura 2 (ID SEC Nº: 1).
Adicionalmente, la presente invención abarca un vector constando de la secuencia de ácido nucleico descrita arriba y de una secuencia de ácido nucleico que codifica una molécula informadora. La secuencia de ácido nucleico que codifica la molécula informadora está operativamente unida a la secuencia de ácido nucleico representada por la Figura 2. La molécula informadora se puede seleccionar del grupo que se compone de, por ejemplo, luciferasa, \beta-galactosidasa y cloranfenicol acetiltransferasa (CAT). Preferentemente, la molécula informadora es luciferasa.
La presente invención también incluye una célula huésped constando del vector anteriormente descrito.
Además, la presente invención incluye también un método para identificar una composición que inhiba la activación del promotor de la miostatina. Este método comprende las etapas de: a) construir un vector que conste de una secuencia de ácido nucleico, representada por la Figura 2 (ID SEC Nº: 1), y de una secuencia de ácido nucleico que codifica una molécula informadora, la secuencia de ácido nucleico que codifica la molécula informadora estando operativamente unida a la secuencia de ácido nucleico que codifica la secuencia representada por la Figura 2; b) introducir el vector en una célula huésped, durante un tiempo y bajo condiciones apropiadas, para la expresión de miostatina; c) exponer la célula huésped a una composición que puede inhibir la activación del promotor de la miostatina, y a un sustrato específico para la molécula informadora; y d) medir la señal generada mediante reacción de la molécula informadora y el sustrato, comparándola con la producida mediante una célula huésped de control, una señal más pequeña por la célula huésped de c) indicando que la composición inhibirá la activación del promotor de la
miostatina.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 representa una ilustración conceptual del gen de la miostatina humana. El gen de la miostatina humana contiene tres exones y dos intrones, los cuales codifican 1'1 kb de ADNc de miostatina. Cuando una genoteca humana de cromosomas artificiales derivados de P1 (PAC) fue escrutada utilizando una sonda de 740 pb que codifica los exones 1 y 2 de la miostatina humana, se identificó un clon positivo con una inserción de 120 kb. Después de digerir el clon con EcoRI, se aislaron dos subclones genómicos humanos. Uno de los subclones, el clon C11, contenía 0'37 kb de exón 1, 1'53 kb de intrón 1, y una secuencia de 3'4 kb conteniendo la región del promotor de la miostatina humana.
La Figura 2 representa la secuencia de ácido nucleico de la región del promotor de la miostatina humana. Las supuestas regiones de unión de los factores de transcripción están identificadas y subrayadas.
La Figura 3 representa la detección de ARNm de miostatina mediante RT-PCR de muestras de ARN de músculo esquelético humano, células de rabdomiosarcoma, y células de músculo liso de próstata, utilizando cebadores específicos para miostatina humana, y para G3PDH utilizando cebadores específicos para G3PDH. Se observó el gen amplificado (1'1 kb) de la miostatina en ambas células de músculo esquelético (banda 1) y células de rabdomiosarcoma humanas (banda 2), pero no en las células de músculo liso de próstata (banda 3). Se observó el gen amplificado de la G3PDH (0'9 kb) en el músculo esquelético (banda 4), células de rabdomiosarcoma (banda 5), y células de músculo liso de próstata (banda 6).
La Figura 4 representa las construcciones informadoras de luciferasa. La región del promotor de la miostatina humana de 3'4 kb fue clonada en los sitios XhoI y HindIII de un vector pGL3-Enhancer informador de luciferasa (Promega, Madison, WI), el cual contenía un gen informador de la luciferasa y un elemento potenciador de SV40 para aumentar el nivel de transcripción.
La Figura 5 representa los resultados de un ensayo de luciferasa para la región del promotor de la miostatina humana en células de músculo esquelético y células de rabdomiosarcoma humanas.
Descripción detallada de la invención
Como se advirtió antes, la invención en cuestión tiene que ver con la identificación y aislamiento de un promotor que está implicado en activar o regular la expresión del gen de la miostatina. La miostatina regula negativamente el crecimiento y desarrollo del músculo esquelético.
En particular, la invención en cuestión se refiere a métodos que se pueden utilizar para identificar compuestos que inhiban las actividades del promotor de la miostatina. La región del promotor de la miostatina, o secuencia de ácido nucleico que regula la expresión de miostatina, está unida al gen informador de la luciferasa. De este modo, si uno es capaz de identificar compuestos que inhiban la actividad de la región del promotor de la miostatina, para prevenir la expresión de luciferasa, entonces uno puede evitar que funcione la región del promotor, evitando de ese modo la expresión de miostatina.
La identificación de compuestos que inhiban la actividad del promotor de miostatina y la producción de luciferasa puede ser llevada a cabo mediante el empleo de ensayos de escrutinio de fármacos. Inicialmente, se crea un vector que conste de una secuencia de ADN aislada que codifica la región del promotor de miostatina, la cual está unida al gen informador de la luciferasa. El vector puede ser, por ejemplo, un plásmido, un bacteriófago o un cósmido. Después se introduce el vector en células huésped, bajo tiempo y condiciones apropiadas para la activación del promotor de la miostatina. Las células huésped pueden ser células procariotas o eucariotas. Preferentemente, se utilizan células eucariotas, por ejemplo, líneas celulares con linaje muscular. Los ejemplos incluyen células de músculo esquelético humanas, células de rabdomiosarcoma humanas, y células L6 o L8 de rata. Después, las células huésped son expuestas a la composición de ensayo pensada para bloquear la activación del promotor de miostatina y la expresión del gen de la luciferasa. Las células son también expuestas a un sustrato para luciferasa. Entonces, se mide la cantidad de señales o luz emitida a partir de la reacción luciferasa-sustrato. Si la cantidad de señales producidas por las células huésped, expuestas a la composición en cuestión, es inferior a la producida por las células de control (esto es, células que no han sido expuestas a la composición), entonces la composición ha inhibido la actividad del promotor de miostatina, y será útil para inhibir la expresión del gen de la miostatina. Si la cantidad de señales producidas por las células tratadas es igual a la producida por las células de control, la composición no ha inhibido la actividad del promotor de miostatina, y no evitará la expresión del gen de la miostatina.
Una vez que hayan sido identificadas las composiciones que inhiben la actividad del promotor de miostatina, tales composiciones pueden ser administradas a pacientes que tengan cualquier tipo de estado que implique debilitamiento muscular, por ejemplo, Síndrome de Inmunodeficiencia Adquirida (SIDA), cáncer, esclerosis múltiple, y envejecimiento. La composición farmacéutica puede constar de una cantidad terapéuticamente eficaz del inhibidor, y de un soporte apropiado fisiológicamente admisible (por ejemplo, agua, agua o salino tamponados). La dosificación, forma (por ejemplo, suspensión, comprimido, cápsula, etc.), y ruta de administración de la composición farmacéutica (por ejemplo, oral, tópica, intravenosa, subcutánea, etc.) pueden ser fácilmente determinadas por un médico general, y pueden depender de factores tales como, por ejemplo, la edad, peso, situación inmune, y salud general del
paciente.
Se debería observar que las anteriores composiciones farmacéuticas pueden ser utilizadas para aplicaciones veterinarias (por ejemplo, para prevenir el debilitamiento muscular en animales que envejecen o enfermos) o para aplicaciones agrícolas (por ejemplo, para aumentar la producción de carne en ganadería, puesto que los animales sin miostatina exhiben una masa muscular mucho más grande. Por ejemplo, la composición terapéutica que inhiba la actividad del promotor de miostatina puede ser administrada a mamíferos tales como, por ejemplo, caballos, vacas, ovejas, cabras, gatos, perros y cerdos.
La presente invención puede ser ilustrada mediante el empleo de los siguientes ejemplos no limitantes:
Ejemplo I Identificación de la Secuencia Nucleotídica que Codifica el Promotor de la Miostatina Humana y potenciales Regiones de Unión para Factores de Transcripción
1. Clonación de ADNc de miostatina humana. Se amplificó ADNc de miostatina humana de la genoteca de ADNc 5'-Plus de músculo esquelético humano (Clontech, Palo Alto, CA) mediante PCR utilizando cebadores específicos, 5'- ATG CAA AAA CTG CAA CTC TGT GTT T -3' y 5'- TCA TGA GCA CCC ACA GCG GTC -3'. Los productos PCR fueron clonados en el vector eucariota pCR3.1 por TA-cloning (Invitrogen, Carlsbad, CA). La inserción fue confirmada mediante secuenciación del ADN.
2. Clonación de la región del promotor de miostatina humana. El fragmento EcoRI y HindIII (740 pb) de ADNc de miostatina humana (Figura 1), que incluye los exones 1 y 2 del gen de la miostatina humana, fue enviado a GenomeSystems Inc. (St. Louis, MO) como sonda para escrutar la genoteca humana de cromosomas artificiales derivados de P1 (PAC). Se identificó y confirmó un clon positivo, con una inserción de 120 kb, mediante southern blot genómico utilizando la misma sonda. La inserción de 120 kb fue digerida con enzima de restricción EcoRI, y subclonado en el plásmido pZero (Invitrogen, Carlsbad, CA). Se identificaron dos subclones positivos con una inserción de 5-7 kb (Figura 1). Los resultados de la secuenciación indican que el clon 10 contiene el exón 2 y parte de los intrones 1 y 2. El clon 11 (5'3 kb) contiene el exón 1, parte del intrón 1, y una región 5' no traducida de 3'4 kb, la supuesta región del promotor de miostatina. Se examinó el programa MatInspector V2.2 (Gesellschaft fur Biotechnologische Forschung mbH, Braunschweig, Alemania) para identificar potenciales regiones de unión para factores de transcripción (Figura 2). El MatInspector es un software que permite la rápida exploración de los datos de la secuencia para motivos de consenso. El MatInspector utiliza la similitud de núcleo, la similitud de matriz y el vector Ci, creado por MatInd, para calcular el índice de similitud. Los potenciales sitios de unión para factores de transcripción fueron seleccionados cuando la similitud de núcleo y la similitud de matriz alcanzaron el 0'95. Los detalles del programa están ilustrados en Quandt y col., Nucleic Acids Research 23: 4.878-4.884, 1995.
3. Identificación de células de músculo esquelético humanas u otras líneas celulares de linaje muscular que expresen miostatina. Se aisló ARN total de células de músculo esquelético y células de rabdomiosarcoma humanas utilizando reactivo Trizol (Life Technologies, Gaithersburg, MD), y se utilizó como plantillas para transcripción inversa. El gen de la miostatina fue amplificado mediante PCR, utilizando cebadores específicos para miostatina humana, 5'- ATG CAA AAA CTG CAA CTC TGT GTT T - 3' y 5'- TCA TGA GCA CCC ACA GCG GTC -3'. También se ensayó ARN total de células de músculo esquelético de próstata humanas. Para ensayar la integridad del ARN total, se utilizaron cebadores para el gen endógeno de G3PDH. Los productos PCR fueron analizados en un gel de azarosa al 1% (Figura 3). Los productos PCR de 1'1 kb, siendo 1'1 kb el tamaño correcto para la miostatina, indicaron que ambas células de músculo esquelético y células de rabdomiosarcoma humanas expresan miostatina.
Ejemplo II Ensayo de Luciferasa
Se ideó el ensayo del gen informador de la luciferasa para el análisis cuantitativo de la expresión del gen mamífero. La región codificadora para luciferasa de luciérnaga (Photinus pyralis) fue unida a la región 5' no traducida de 3'4 kb (5'-UTR) del gen de la miostatina humana. La construcción fue transfectada transitoriamente en células de músculo esquelético humanas o células de rabdomiosarcoma humanas y, después de 48 horas, se midió la actividad de la luciferasa. Para ensayar la actividad de la luciferasa, se añadieron luciferina y Mg^{2+}-ATP a los extractos celulares, y se supervisó la producción. La actividad de la luciferasa aumenta si la región 5'-UTR de 3'4 kb tiene actividad promotora. Por lo tanto, la actividad de la luciferasa puede ser utilizada como un indicador (informador) de la función de la región del promotor corriente arriba.
La región 5' no traducida de 3'4 kb de la miostatina humana fue clonada en los sitios XhoI y HindIII del vector pGL3-Enhancer (Promega, Madison, WI), unido al gen informador de la luciferasa (Figura 4). La construcción fue transfectada transitoriamente en células de músculo esquelético humanas o en células de rabdomiosarcoma humanas, utilizando reactivos Superfect (Qiagen Inc., Santa Clarita, CA). Otro gen informador, tal como el gen de la \beta-galactosidasa o el gen de la luciferasa de renilla, fue co-transfectado como control para la eficacia de transfección. Las células fueron lisadas en tampón de lisis después de 48 horas, y se ensayaron los extractos celulares para actividad de la luciferasa y \beta-gal utilizando un equipo de detección [por ejemplo, LucLite (Packard, Meriden, CT), Equipo de detección II luminiscente para \beta-galactosidasa (Clontech, Palo Alto, CA), o los sistemas duales de ensayo del reportero luciferasa (Promega, Madison, WI)]. Se utilizó el vector parental pGL3-Enhancer como control negativo, y se utilizó el vector pGL3-Control con promotor SV40 como control positivo para la actividad de la luciferasa. La actividad de luciferasa fue contada en un detector de luz luminiscente tal como un contador MicroBeta o un luminómetro (EG & G Life Sciences-Wallac, Turku, Finlandia), y el resultado fue normalizado mediante la eficacia de transfección. Había un incremento de actividad de la luciferasa de unas 5 veces para la construcción del promotor de miostatina humana, en comparación con su vector parental, en células de músculo esquelético humanas (Figura 5A). En células de rabdomiosarcoma humanas, el incremento de actividad de la luciferasa fue de aproximadamente 7 veces (Figura 5B). Como se esperaba, la actividad de la luciferasa no aumentó en células de músculo liso de próstata (Figura 5A), las cuales no expresan miostatina.
En vista de los resultados anteriores, la construcción informadora de luciferasa, conteniendo la región del promotor de la miostatina humana de 3'4 kb, puede ser estable o transitoriamente transfectada en líneas celulares mamíferas tales como células de músculo esquelético o células de rabdomiosarcoma humanas transformadas con SV-40, u otras, para escrutinio de alto rendimiento. La actividad de la luciferasa se puede utilizar como indicador para seleccionar compuestos que inhiban la expresión del gen de la miostatina.

Claims (6)

1. Una secuencia de ácido nucleico aislada, representada por la ID SEC Nº: 1.
2. Un vector que consta de dicha secuencia de ácido nucleico de la Reivindicación 1 y de una secuencia de ácido nucleico que codifica una molécula informadora, dicha secuencia de ácido nucleico que codifica dicha molécula informadora estando operativamente unida a dicha secuencia de ácido nucleico de la Reivindicación 1.
3. El vector de la Reivindicación 2, en donde dicha molécula informadora es seleccionada del grupo que se compone de luciferasa, beta-galactosidasa y cloranfenicol acetiltransferasa (CAT).
4. El vector de la Reivindicación 3, en donde dicha molécula informadora es luciferasa.
5. Una célula huésped constando de dicho vector de la Reivindicación 3.
6. Un método para identificar una composición que inhiba la activación del promotor de la miostatina, comprendiendo las etapas de:
a) construir un vector que conste de una secuencia de ácido nucleico, representada por la ID SEC Nº: 1, y de una secuencia de ácido nucleico que codifica una molécula informadora, dicha secuencia de ácido nucleico que codifica dicha molécula informadora estando operativamente unida a dicha secuencia de ácido nucleico representada por la ID SEC Nº: 1;
b) introducir dicho vector en una célula huésped, durante un tiempo y bajo condiciones apropiadas, para la expresión de miostatina;
c) exponer dicha célula huésped a una composición que pueda inhibir la activación del promotor de la miostatina, y a un sustrato específico para dicha molécula informadora; y
d) medir la señal generada mediante reacción de dicha molécula informadora y dicho sustrato, en comparación a la producida mediante una célula huésped de control, una señal más pequeña por dicha célula huésped de c) indicando que dicha composición inhibirá la activación del promotor de la miostatina.
ES00941296T 1999-06-10 2000-06-09 Promotor del gen de la miostatina y metodo que puede inhibir la activacion de dicho promotor. Expired - Lifetime ES2240108T3 (es)

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