ES2305273T3 - Fragmentos del receptor huerfano relacionado con el acido retinoico (ror) que comprenden el dominio de union al ligando (lbd), la estructura cristalina del lbd de ror-beta y sus aplicaciones. - Google Patents

Fragmentos del receptor huerfano relacionado con el acido retinoico (ror) que comprenden el dominio de union al ligando (lbd), la estructura cristalina del lbd de ror-beta y sus aplicaciones. Download PDF

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ES2305273T3 ES02754563T ES02754563T ES2305273T3 ES 2305273 T3 ES2305273 T3 ES 2305273T3 ES 02754563 T ES02754563 T ES 02754563T ES 02754563 T ES02754563 T ES 02754563T ES 2305273 T3 ES2305273 T3 ES 2305273T3
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Jean-Paul Renaud
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Abstract

Polipéptidos del receptor huérfano relacionado con ácido retinoico (ROR) en mamíferos, caracterizados porque son fragmentos de RORbeta, alfa o gamma de rata, ser humano o ratón, delimitados en su extremo N-terminal por el aminoácido situado en una de las posiciones 201 a 209 de las secuencias de ROR representadas en la figura 3, y en su extremo Cterminal por el aminoácido situado en una de las posiciones 451 ó 452, de las secuencias de ROR representadas en la figura 3.

Description

Fragmentos del receptor huérfano relacionado con el ácido retinoico (ROR) que comprenden el dominio de unión al ligando (LBD), la estructura cristalina del LBD de ROR-\beta y sus aplicaciones.
Campo de la invención
Un aspecto de esta invención consiste en obtener la estructura cristalina de receptores huérfanos mediante la utilización de un sistema de expresión heterólogo, que no sólo producirá una alta cantidad de la proteína deseada, sino que también proporcionará un seudoligando. La presencia de esta molécula fortuita es importante para estabilizar una conformación de agonista activa mediante la adición de manera concomitante de un péptido coactivador. Estos dos elementos eluden cualquier otra conformación alternativa no activa.
Este procedimiento se ilustra mediante cristales del dominio de unión a ligando del receptor huérfano relacionado con ácido retinoico específico de cerebro (ROR\beta-LBD) en complejo con un péptido coactivador y un ligando de ácido graso fortuito. Esta invención se refiere asimismo a procedimientos de utilización de una secuencia de ADN o construcciones derivadas para producir proteínas con el fin de, o bien averiguar el ligando fisiológico o bien seleccionar análogos sintéticos. Esta invención también se refiere a procedimientos para diseñar y seleccionar ligandos que se unen a ROR\beta y a procedimientos de utilización de tales ligandos. También se refiere a la utilización de secuencias de ADN de ROR\beta o secuencias derivadas de la misma con el fin de identificar otras proteínas que interaccionan con ROR\beta. Obviamente, el objetivo de esta invención también es la utilización de la estructura de proteínas o complejos de proteínas similares u homólogos, particularmente todas estas reivindicaciones se aplican a los dos isotipos ROR\beta y \gamma.
Antecedentes de la invención
El receptor huérfano relacionado con ácido retinoico huérfano \beta (ROR\beta), también denominado receptor Z retinoide \beta (RZR\beta) (NR1F2) pertenece a la superfamilia de receptores nucleares (NR) y se expresa en zonas del sistema nervioso central. La actividad dependiente de ligando de los receptores nucleares hace de ellos dianas obvias para el diseño de fármacos en muchas áreas terapéuticas. Sin embargo, en el caso de los receptores huérfanos, se desconoce el ligando y ni siquiera se ha demostrado la existencia de un ligando. Nunca se ha demostrado que ROR\beta se una al ácido retinoico. ROR\beta regula genes cuyos productos desempeñan un papel en el contexto de la integración de la entrada sensorial así como en el contexto del reloj biológico. Se observó un fenotipo de comportamiento de ratones ROR\beta-/- y parece que es similar al fenotipo descrito hace > 40 años para una mutación espontánea en ratón denominada vacillans (Sirlin, 1956). Estos ratones muestran un modo de andar similar al de un pato, incapacidad masculina transitoria para reproducirse sexualmente y una retina gravemente desorganizada que adolece de degeneración tras el parto.
Otros dos receptores nucleares estrechamente relacionados son ROR\alpha y ROR\gamma. ROR\alpha presenta un 61% de identidad y un 74% de similitud con ROR\beta. ROR\alpha se expresa de manera bastante ubicua (Becker-André et al., 1993) y se ha demostrado que desempeña papeles importantes en el desarrollo del cerebelo y en la respuesta inmunitaria (Matysiak-Scholze y Nehls, 1997; Koibuchi y Chin., 1998). Se encontró que los ratones Staggerer portan una deleción dentro del gen de ROR\alpha que evita la traducción del dominio de unión a ligando. Presentan una grave ataxia cerebelar relacionada con un defecto en el desarrollo de las células de Purkinje. También están afectadas ciertas funciones del sistema inmunitario (Hamilton et al., 1996).
También están afectadas ciertas funciones del sistema inmunitario (Hamilton et al., 1996). ROR\alpha también se expresa constitutivamente durante la miogénesis (Lau et al., 1999).
La expresión de ROR\gamma se encuentra principalmente en el músculo esquelético (Hirose et al., 1994) y está inducida en el estadio medio de diferenciación de los adipocitos (Kurebayashi S., y Hirose T, 1998).
Al igual que con los otros miembros de la familia de receptores nucleares, ROR\beta tiene varios dominios funcionales que incluyen un dominio de unión a ADN (DBD), y un dominio de unión a ligando (LBD) de 250 residuos que contiene el sitio de unión al ligando y es responsable del cambio en la función de unión al ligando.
Sería ventajoso concebir procedimientos y composiciones para reducir el tiempo requerido para descubrir ligandos para el ROR\beta, sintetizar tales compuestos y administrar tales compuestos a organismos para modular los procesos fisiológicos regulados por el receptor ROR\beta o cualquiera de sus isotipos \alpha o \beta.
Hasta ahora no se ha informado de la existencia de cristales de ningún receptor huérfano en la conformación de unión al agonista. Recientemente se ha publicado la estructura de USP, el ortólogo de insecto de RXR. Aunque los RXR se unen a 9c-RA, USP no se une a este ligando y todavía debe considerase como un receptor huérfano. Se ha propuesto que las hormonas juveniles son ligandos naturales de USP pero esta cuestión todavía es controvertida. No obstante, la estructura del LBD de USP está en una conformación de tipo antagonista. Se informa de que ya se ha descubierto la primera estructura cristalina del dominio de unión a ligando de receptor huérfano (ROR\beta-LBD) en la conformación unida al agonista, que representa la forma activa tras la transcripción del receptor nuclear.
Sumario de la invención
En la presente memoria pueden mencionarse los polipéptidos derivados del receptor huérfano relacionado con ácido retinoico (ROR) en mamíferos, caracterizados porque comprenden por lo menos la secuencia de aminoácidos delimitada en su extremo N-terminal por el primer aminoácido de la hélice H1, y en su extremo C-terminal por el último aminoácido de la hélice H12.
También pueden mencionarse en la presente memoria los polipéptidos derivados del receptor huérfano relacionado con ácido retinoico (ROR) en mamíferos, caracterizados porque están delimitados en su extremo N-terminal por un aminoácido situado entre las posiciones 1 a 209 del ROR\beta, \alpha o \gamma de rata, ser humano o ratón, tal como se representa en la figura 3, o por un aminoácido situado en posiciones correspondientes en el receptor nuclear ROR de otros subtipos distintos a \alpha, \beta y \gamma, y/o de otros mamíferos, y en su extremo C-terminal por un aminoácido situado entre las posiciones 450 a 452 del ROR\beta, \alpha o \gamma de rata, ser humano o ratón, tal como se representa en la figura 3, o por un aminoácido situado en posiciones correspondientes en el receptor nuclear ROR de otros subtipos distintos a \alpha, \beta y \gamma, y/o de otros mamíferos.
Algunos polipéptidos derivados del receptor huérfano relacionado con ácido retinoico (ROR) en mamíferos se caracterizan porque están delimitados en su extremo N-terminal por un aminoácido situado entre las posiciones 1 a 209 del receptor nuclear ROR\beta de ser humano o rata, tal como se representa en la figura 3, o por un aminoácido situado en posiciones correspondientes en el receptor nuclear ROR de otros subtipos, tal como ROR\alpha y ROR\gamma, tal como se representa en la figura 3, y/o de otros mamíferos, y en su extremo C-terminal por un aminoácido situado entre las posiciones 450 a 452 del receptor nuclear ROR\beta de ser humano o rata, tal como se representa en la figura 3, o por un aminoácido situado en posiciones correspondientes en el receptor nuclear ROR de otros subtipos, tal como ROR\alpha y ROR\gamma, y/o de otros mamíferos.
Otros polipéptidos derivados del receptor huérfano relacionado con ácido retinoico (ROR) en mamíferos se caracterizan porque están delimitados en su extremo N-terminal por la metionina en la posición 209 del receptor nuclear ROR\beta de ser humano o rata, tal como se representa en la figura 3, o por la metionina u otro aminoácido tal como leucina situado en una posición correspondiente en el receptor nuclear ROR de otros subtipos, tal como ROR\alpha y ROR\gamma, y/o de otros mamíferos, y en su extremo C-terminal por la fenilalanina en la posición 450 del receptor nuclear ROR\beta de ser humano o rata, tal como se representa en la figura 3, o por la fenilalanina u otro aminoácido situado en una posición correspondiente en el receptor nuclear ROR de otros subtipos, tal como ROR\alpha y ROR\gamma, y/o de otros
mamíferos.
Ventajosamente, los polipéptidos tal como se definió anteriormente se caracterizan porque por lo menos los aproximadamente 100 a 200 primeros aminoácidos de la parte N-terminal de la secuencia de dicho receptor están delecionados.
Los polipéptidos definidos anteriormente se caracterizan más particularmente porque son polipéptidos derivados del receptor nuclear ROR, en el que se mantienen las propiedades de unión del dominio de unión a ligando, o LBD, de dicho receptor.
Los polipéptidos particulares derivados del receptor nuclear ROR\beta, de mamíferos, tal como de ser humano o rata, comprenden un polipéptido tal como se definió anteriormente, tal como los polipéptidos delimitados por los aminoácidos situados en las posiciones 201 a 459 de la secuencias de ROR\beta de rata o ser humano representadas en la figura 3, caracterizándose dichos polipéptidos porque por lo menos una de la cisteína en la posición 454 o en la posición 458 de la secuencia de aminoácidos de dicho receptor nuclear ROR\beta, tal como se representa en la figura 3, está delecionada o sustituida por otro aminoácido, natural o no, tal como alanina o serina.
Los polipéptidos tal como se definieron anteriormente se caracterizan más particularmente porque:
-
\vtcortauna la secuencia N-terminal delimitada por los aminoácidos en la posición 1 a 200 del receptor, está delecionada,
-
\vtcortauna y la secuencia C-terminal que comienza a partir de aminoácido en la posición 450 del receptor nuclear ROR\beta de ser humano o rata representada en la figura 3, o a partir del aminoácido situado en una posición correspondiente en el receptor nuclear ROR de otros subtipos, tal como ROR\alpha y ROR\gamma, tal como se representa en la figura 3, y/o de otros mamíferos, y más preferentemente a partir del aminoácido en la posición 451, 452 ó 453, está delecionada.
La invención se refiere a polipéptidos del receptor huérfano relacionado con ácido retinoico (ROR) en mamíferos caracterizados porque son fragmentos de ROR\beta, \alpha o \gamma de rata, ser humano o ratón, delimitados en su extremo N-terminal por el aminoácido situado en una de las posiciones 201 a 209 de las secuencias de ROR representadas en la figura 3, y en su extremo C-terminal por el aminoácido situado en una de las posiciones 451 ó 452, de las secuencias de ROR representadas en la figura 3.
\newpage
La invención se refiere más particularmente a polipéptidos tal como se definieron anteriormente, seleccionados de entre:
-
\vtcortauna el fragmento delimitado por los aminoácidos situados en las posiciones 209 a 452 de:
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\beta de rata SEC ID nº: 2,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\beta de ser humano SEC ID nº: 3,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\gamma de ser humano SEC ID nº: 4,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\gamma de ratón SEC ID nº: 5,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\alpha de ser humano SEC ID nº: 6,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\alpha de ratón SEC ID nº: 7,
-
\vtcortauna el fragmento delimitado por los aminoácidos situados en las posiciones 208 a 452 de:
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\beta de rata SEC ID nº: 8,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\beta de ser humano SEC ID nº: 9,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\gamma de ser humano SEC ID nº: 10,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\gamma de ratón SEC ID nº: 11,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\alpha de ser humano SEC ID nº: 12,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\alpha de ratón SEC ID nº: 13
-
\vtcortauna el fragmento delimitado por los aminoácidos situados en las posiciones 208 a 451 de:
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\beta de rata SEC ID nº: 14,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\beta de ser humano SEC ID nº: 15,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\gamma de ser humano SEC ID nº: 16,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\gamma de ratón SEC ID nº: 17,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\alpha de ser humano SEC ID nº: 18,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\alpha de ratón SEC ID nº:19,
-
\vtcortauna el fragmento delimitado por los aminoácidos situados en las posiciones 209 a 451 de:
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\beta de rata SEC ID nº: 20,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\beta de ser humano SEC ID nº: 21,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\gamma de ser humano SEC ID nº: 22,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\gamma de ratón SEC ID nº: 23,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\alpha de ser humano SEC ID nº: 24,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\alpha de ratón SEC ID nº: 25,
-
\vtcortauna el fragmento delimitado por los aminoácidos situados en las posiciones 201 a 451 de:
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\beta de rata SEC ID nº: 26,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\beta de ser humano SEC ID nº: 27,
\newpage
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\gamma de ser humano SEC ID nº: 28,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\gamma de ratón SEC ID nº: 29,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\alpha de ser humano SEC ID nº: 30,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\alpha de ratón SEC ID nº: 31,
-
\vtcortauna el fragmento delimitado por los aminoácidos situados en las posiciones 201 a 452 de:
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\beta de rata SEC ID nº: 32,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\beta de ser humano SEC ID nº: 33,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\gamma de ser humano SEC ID nº: 34,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\gamma de ratón SEC ID nº: 35,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\alpha de ser humano SEC ID nº: 36,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\alpha de ratón SEC ID nº: 37.
Los polipéptidos tal como se definieron anteriormente según la invención, se caracterizan más particularmente por las características siguientes:
-
\vtcortauna tienen las propiedades de unión a un ligando y de transactivación del LBD del receptor ROR,
-
\vtcortauna son solubles en disolventes acuosos,
-
\vtcortauna son cristalizables en disolventes acuosos, especialmente mediante al procedimiento de difusión de vapor en gota pendiente, más particularmente a aproximadamente 4ºC.
La invención también se refiere a complejos moleculares que comprenden un polipéptido tal como se definió anteriormente, estando dicho polipéptido en asociación con:
-
\vtcortauna un ligando de ROR-LBD que es un agonista, tal como el ácido esteárico, o un antagonista del ROR-LBD, tal como el ácido retinoico,
-
\vtcortauna y/o con un copéptido que tiene una secuencia de aproximadamente 15-20 aminoácidos y que comprende el motivo coactivador LXXLL o un motivo correpresor (I/L)XX(V/I)I o LXX(H/I)IXXX(I/L) en el que X representa cualquier aminoácido, natural o no, tal como los copéptidos escogidos entre fragmentos de coactivadores de la transcripción, especialmente los de la familia p160, y más particularmente entre fragmentos de los coactivadores SRC1, tal como el fragmento 686-700 de SRC1, o entre fragmentos de correpresores de la transcripción.
La invención también se refiere a una secuencia de nucleótidos que codifica para un polipéptido tal como se definió anteriormente.
La invención también se refiere a una secuencia de nucleótidos tal como se definió anteriormente, asociada a los elementos necesarios para la transcripción de esta secuencia, particularmente un promotor y un terminador de la transcripción.
La invención también se refiere a un vector, particularmente un plásmido, que comprende una secuencia de nucleótidos tal como se definió anteriormente.
La invención también se refiere a células huésped, tales como E. coli, transformadas con un vector tal como se definió anteriormente.
La invención también se refiere a un procedimiento para obtener un polipéptido, o un complejo molecular, tal como se definió anteriormente, caracterizado porque comprende:
-
\vtcortauna una etapa que consiste en transformar células huésped con una secuencia de nucleótidos tal como se definió anteriormente, utilizando un vector tal como se definió anteriormente,
-
\vtcortauna una etapa que consiste en cultivar la célula huésped transformada tal como se definió anteriormente así obtenida, en un medio de cultivo apropiado,
\newpage
-
\vtcortauna y la recuperación, y si es necesario, la purificación del polipéptido recombinante o el complejo molecular obtenidos.
La invención también se refiere a un cristal que comprende un polipéptido según, o un complejo molecular, tal como se definió anteriormente.
Ventajosamente, un cristal tal como se definió anteriormente, se caracteriza porque difracta a una resolución de por lo menos 3 angstrom y tiene una estabilidad de cristal dentro del 5% de sus dimensiones de la célula unitaria.
El cristal preferido tal como se definió anteriormente, es de manera que el ROR-LBD tiene las siguientes dimensiones de la célula unitaria en angstroms: a = 52,302 \ring{A}, b = 58,490 \ring{A} y c = 106,036 \ring{A}, \alpha = \beta = \chi = 90º, y un grupo de espacio ortorrómbico P212121.
La invención también se refiere a un cristal tal como se definió anteriormente, tal como se obtiene llevando a cabo un procedimiento mencionado anteriormente, y que comprende una etapa de cristalización en disolventes acuosos de los polipéptidos, o los complejos moleculares, tal como se definió anteriormente, especialmente a 4ºC mediante el procedimiento de difusión de vapor en gota pendiente.
La invención también se refiere a la utilización de los polipéptidos, o de los complejos moleculares, o de los cristales, tal como se definió anteriormente, para llevar a cabo:
-
\vtcortauna un procedimiento para la selección de un ligando de ROR-LBD que es un agonista, o un antagonista de dicho receptor, o para la selección de ligandos que alteran la estructura del receptor y que tienen un efecto sobre el reclutamiento de cofactores (coactivadores y correpresores) y por tanto, sobre la regulación génica,
-
\vtcortauna o un procedimiento para el análisis de la estructura tridimensional de los complejos formados con dichos polipéptidos, complejos moleculares o cristales y un compuesto particular.
La invención se refiere más particularmente a la utilización mencionada anteriormente, para la selección de compuestos que actúan como agonistas o antagonistas de ROR, siendo útiles dichos compuestos en el marco del tratamiento de patologías relacionadas con el sistema nervioso central, la organización retiniana, la integración de la señal sensorial, la motricidad y la esterilidad.
La invención también se refiere a un procedimiento para la selección de un ligando de ROR-LBD que es un agonista, o un antagonista de dicho receptor, comprendiendo dicho procedimiento las etapas siguientes:
-
\vtcortauna poner en contacto un polipéptido, o un complejo molecular, o un cristal según, tal como se definió anteriormente, unido ventajosamente a un soporte sólido, con el compuesto particular susceptible de ser un ligando de ROR-LBD, preferentemente uno de dicho polipéptido, o complejo molecular, o cristal, o ligando sometido a prueba, que está marcado, tal como con un marcador fluorescente, radiactivo o enzimático,
-
\vtcortauna detectar la posible asociación entre dicho polipéptido, o complejo molecular, o cristal, y el ligando sometido a prueba, mediante la medición del marcador utilizado, especialmente tras aclarar el soporte utilizado en la etapa anterior, o mediante espectrometría de masas en condiciones no desnaturalizantes.
La invención también se refiere a un procedimiento para el análisis de la estructura tridimensional de los complejos formados con un polipéptido, o un complejo molecular, o un cristal, tal como se definió anteriormente, y a un compuesto particular susceptible de ser un ligando de ROR-LBD, comprendiendo dicho procedimiento las etapas siguientes:
-
\vtcortauna poner en contacto dicho polipéptido, o complejo molecular, o cristal, con dicho compuesto particular,
-
\vtcortauna cristalizar el complejo formado entre dicho polipéptido, o complejo molecular, o cristal, y el ligando sometido a prueba, especialmente con el procedimiento de difusión de vapor y el análisis tridimensional de dicho complejo, especialmente con el procedimiento de reemplazo molecular,
-
\vtcortauna o realizar el análisis tridimensional de dicho complejo en estado soluble, mediante la utilización de un procedimiento apropiado tal como RMN.
La presente invención proporciona cristales de un ROR\beta-LBD unido a un ligando y a un péptido coactivador, es decir, un complejo ROR\beta-LBD/ligando/péptido. El ligando es el ácido esteárico.
El cristal difracta a una resolución de 1,9 \ring{A}. El cristal de ROR\beta-LBD tiene preferentemente por lo menos 243 aminoácidos y comprende preferentemente la secuencia de aminoácidos de 208 a 451 del ROR\beta de rata. La presente invención también proporciona las coordenadas estructurales del complejo ROR\beta-LBD/ligando/péptido. Las coordenadas completas se representan en la tabla A.
Las coordenadas completas de los cristales de un ROR\beta-LBD unido a un ligando y a un péptido coactivador, es decir, un complejo ROR\beta-LBD/ligando/péptido, en el que el ligando es el ácido retinoico se representan en la tabla B.
La presente invención también proporciona un procedimiento para determinar por lo menos una parte de la estructura tridimensional de moléculas o complejos moleculares que contienen por lo menos algunas características estructuralmente similares al ROR\beta-LBD. Se prefiere que estas moléculas o complejos moleculares comprendan por lo menos una parte del sitio de unión al ligando definido por las coordenadas estructurales de los aminoácidos de ROR\beta-LBD, Q228, Y229, L234, W259, Q261, C262, A263, Q265, I266, H268, A269, L299, V303, L304, R306, M307, R309, A310, V318, L319, F320, E321, M329, F330, L333, L338, 1339, A342, F343, V419, C420, H423 y Y446 según la tabla A o un mutante u homólogo del mismo.
La presente invención también proporciona un ordenador que comprende una forma legible en el ordenador para las coordenadas contenidas en la tabla A.
La presente invención proporciona además un sitio de unión en ROR\beta-LBD para un ligando agonista o antagonista de ROR\beta-LBD, así como procedimientos para diseñar o seleccionar agonistas, antagonistas y/o un modulador selectivo del receptor ROR\beta (SRORM) de ROR utilizando la información sobre las estructuras cristalinas dada a conocer en la presente memoria.
La presente invención también proporciona un procedimiento con el fin de cristalizar receptores huérfanos, que permite la determinación del hueco de unión a ligando, importante para el descubrimiento de agonistas y antagonistas.
Breve descripción de los dibujos
Figura 1 - Estearato
Figura 2 - Secuencias de nucleótidos y polipéptidos del LBD de ROR\beta de rata.
Figura 3 - Secuencia del LBD de ROR\beta de rata tal como se clonó, con los elementos estructurales secundarios recuadrados (hélices \alpha) o señalados con una flecha (hebras \beta). También se facilitan las secuencias del LBD de ROR\beta de ser humano, del LBD de ROR\alpha de ratón, del LBD de ROR\alpha de ser humano, del LBD de ROR\gamma de ratón y del LBD de ROR\gamma de ser humano.
Para comparación se facilita la secuencia alineada del LBD de RAR\gamma de ser humano, que se utilizó con el fin de resolver la estructura cristalográfica. Los residuos implicados en la unión al estearato en el caso de ROR\beta en el ácido trans-retinoico en el caso de la unión a RAR\gamma están en negrita. Los residuos dentro de un punto de corte de 4 \ring{A} están rodeados por un círculo.
Figura 4 - Dibujo a estilo de cintas del LBD de ROR\beta y el péptido coactivador. El estearato de ligando se muestra como una figura de bolas y varillas.
Figura 5 - Diferencia (2Fo-Fc) de densidad eléctrica (1\sigma).
Figura 6: Detalle de la red de puentes de hidrógeno formada con el grupo carboxilato de ATRA.
Figura 7: Superposición de estearato y ATRA en el hueco del LBD de ROR\beta.
Figura 8: Ensayos de unión y transactivación para el ácido todo-trans retinoico.
Descripción detallada de la invención
Se ha determinado la primera estructura cristalina del dominio de unión a ligando de ROR\beta (ROR\beta-LBD) para una resolución de 1,9 \ring{A}. Se hicieron crecer cristales de ROR\beta-LBD de rata en disoluciones de cristalización que contenían Tris HCl 0,1 M pH = 8,0 y PEG 6000 al 15%. Los patrones de difracción de rayos X de los cristales tienen la simetría y las ausencias sistemáticas del grupo de espacio ortorrómbico P212121 con dimensiones de la célula unitaria a = 52,302 \ring{A}, b = 58,490 \ring{A} y c = 106,036 \ring{A} y una molécula por unidad asimétrica (volumen de Mathews = 2,57 \ring{A}^{3}Da^{-1}). Se determinó la estructura mediante el procedimiento de reemplazo molecular utilizando la estructura del ácido retinoico (RAR\gamma-LBD) como el modelo de búsqueda.
El complejo de ROR\beta-LBD con el estearato y el péptido coactivador muestra el modo de unión del ligando al receptor huérfano en la conformación del agonista.
A lo largo de la presente solicitud se utilizan las siguientes abreviaturas:
A = Ala = Alanina
V = Val = Valina
L = Leu = Leucina
I = Ile = Isoleucina
P = Pro = Prolina
F = Phe = Fenilalanina
W = Trp = Triptófano
M = Met = Metionina
G = Gly = Glicina
S = Ser = Serina
T = Thr = Treonina
C = Cys = Cisteína
Y = Tyr = Tirosina
N = Asn = Asparagina
Q = Gln = Glutamina
D = Asp = Ácido aspártico
E = Glu = Ácido glutámico
K = Lys = Lisina
R = Arg = Arginina
H = His = Histidina
"Tipo de átomo" se refiere al elemento cuyas coordenadas se han determinado. Los elementos se definen por la primera letra de la columna.
"X, Y, Z" definen cristalográficamente la posición atómica determinada por cada átomo.
"B" es un factor térmico que mide el movimiento del átomo alrededor de su centro atómico.
"Occ" es un factor de ocupación que se refiere a la fracción de las moléculas en la que cada átomo ocupa la posición especificada por las coordenadas. Un valor de "1" indica que cada átomo tiene la misma conformación, es decir, la misma posición, en todas las moléculas del cristal.
Las definiciones adicionales se explican en la memoria descriptiva cuando es necesario.
El receptor ROR\beta descrito en la presente memoria pretende incluir cualquier polipéptido que tenga la actividad del ROR\beta que se produce naturalmente. El ROR\beta y ROR\beta-LBD contemplados en la presente memoria incluyen todas las formas de vertebrados y mamíferos tales como rata, ratón, cerdo, cabra, caballo, cobaya, conejo, mono, orangután y ser humano. Tales términos incluyen polipéptidos que difieren de las formas que se producen naturalmente de ROR\beta y ROR\beta-LBD porque tienen deleciones, sustituciones y adiciones de aminoácidos, pero que conservan la actividad de ROR\beta y ROR\beta-LBD, respectivamente. La estructura cristalina de la invención contiene preferentemente por lo menos el 25%, más preferentemente por lo menos el 50%, más preferentemente por lo menos el 75%, más preferentemente por lo menos el 90%, más preferentemente por lo menos el 95%, más preferentemente por lo menos el 99% y más preferentemente todas las coordenadas enumeradas en la tabla A. El cristal del ROR\beta-LBD/ROR\beta-LBD-ligando/ROR\beta-LBD-ligando-péptido de la invención preferentemente tiene las siguientes dimensiones de la célula unitaria en angstroms: a = 52,302 \ring{A}, b = 58,490 \ring{A} y c = 106,036 \ring{A} y un grupo de espacio ortorrómbico P212121.
Esto incluye tanto agonistas o activadores como antagonista o inhibidores de ROR\beta-LBD.
Los péptidos a los que se hace referencia en la presente memoria (por ejemplo, ROR\beta, ROR\beta-LBD, y similares) pueden producirse mediante cualquier procedimiento bien conocido, incluyendo el procedimiento sintético, tal como síntesis en fase sólida, fase líquida y combinación de fase sólida/líquida; procedimientos de ADN recombinante, incluyendo clonación de ADNc, combinados opcionalmente con mutagénesis dirigida al sitio; y/o purificación de los productos naturales, combinada opcionalmente con procedimientos de escisión enzimática para producir fragmentos de proteínas que se producen naturalmente.
Ventajosamente, las composiciones cristalizables proporcionadas por esta invención pueden someterse a cristalografía de rayos X. Por tanto, esta invención también proporciona la estructura tridimensional del complejo ROR\beta-LBD/ligando de ROR\beta-LBD/péptido, particularmente el complejo de ROR\beta-LBD de rata con ácido esteárico.
La estructura tridimensional del complejo ROR\beta-LBD/ligando de esta invención se define mediante un conjunto de coordenadas estructurales tal como se muestra en la tabla A. La expresión "coordenadas estructurales" se refiere a coordenadas cartesianas derivadas de ecuaciones matemáticas relacionadas con los patrones obtenidos en la difracción de un haz monocromático de rayos X por los átomos (centros de dispersión) de un complejo ROR\beta/estearato/péptido en forma cristalina. Los datos de difracción se utilizan para calcular un mapa de densidad de electrones de la unidad de repetición del cristal. Los mapas de densidad de electrones se utilizan entonces para establecer las posiciones de los átomos individuales del complejo.
Los expertos en la materia apreciarán que un conjunto de coordenadas estructurales para un receptor o receptor/ligando, o complejo receptor/ligando/péptido o una parte de los mismos, es un conjunto relativo de puntos que definen una forma en tres dimensiones. Por tanto, es posible que un conjunto completamente diferente de coordenadas pueda definir una forma similar o idéntica. Además, ligeras variaciones en las coordenadas individuales tendrán poco efecto en la forma global.
Las variaciones en las coordenadas dadas a conocer anteriormente pueden generarse debido a las manipulaciones matemáticas de las coordenadas estructurales. Por ejemplo, las coordenadas estructurales mostradas en la tabla A podrían manipularse mediante permutaciones cristalográficas de las coordenadas estructurales, fraccionalización de las coordenadas estructurales; adiciones o sustracciones de números enteros a los conjuntos de las coordenadas estructurales, inversión de las coordenadas estructurales o cualquier combinación de los anteriores.
Alternativamente, las modificaciones en la estructura cristalina debidas a mutaciones, adiciones, sustituciones y/o deleciones de aminoácidos, u otros cambios en cualquiera de los componentes que constituyen el cristal también podrían representar variaciones en las coordenadas estructurales. Si tales variaciones están dentro de un error estándar aceptable en comparación con las coordenadas originales, se considera que la forma tridimensional resultante es igual.
Por tanto, son necesarios diversos análisis computacionales para determinar si una molécula o complejo molecular o una parte de los mismos es suficientemente similar a todo o parte del receptor ROR\beta/estearato descrito anteriormente como para considerarse igual. Tales análisis pueden llevarse a cabo en aplicaciones de software actuales, tales como la aplicación de Molecular Similarity de Quanta (Molecular Simulations Inc., San Diego, CA) versión 4.1, y tal como se describe en la guía de usuario adjunta.
La aplicación de Molecular Similarity permite comparaciones entre estructuras diferentes, conformaciones diferentes de la misma estructura y partes diferentes de la misma estructura. El procedimiento utilizado en Molecular Similarity para comparar estructuras se divide en cuatro etapas: 1) cargar las estructuras que van a compararse; 2) definir las equivalencias atómicas en estas estructuras; 3) realizar una operación de ajuste; y 4) analizar los resultados.
Cada estructura se identifica por un nombre. Una estructura se identifica como el objetivo (es decir, la estructura fija); todas las estructuras restantes son estructuras de trabajo (es decir, estructuras móviles). Dado que la equivalencia atómica dentro de QUANTA está definida por la entrada del usuario, para el fin de esta invención se definirán los átomos equivalentes como átomos de la estructura principal de la proteína (N, C\alpha, C y O) para todos los residuos conservados entre las dos estructuras que se están comparando. También se considerarán únicamente las operaciones de ajuste rígido.
Cuando se utiliza un procedimiento de ajuste rígido, la estructura de trabajo se traslada y se gira para obtener un ajuste óptimo con la estructura objetivo. La operación de ajuste utiliza un algoritmo que calcula el traslado y la rotación óptimos que deben aplicarse para la estructura móvil, tal como la diferencia de la media cuadrática del ajuste con respecto a los pares especificados del átomo equivalente es un mínimo absoluto. QUANTA notifica este número, dado en angstroms.
En el contexto de la presente invención, cualquier molécula o complejo molecular que tenga una desviación cuadrática media de los átomos de la estructura principal residuales conservados (N, C\alpha, C, O) inferior a 1,5 \ring{A} cuando se superponen a los átomos de la estructura principal relevantes descritos por las coordenadas estructurales enumeradas en la tabla A se considera idéntico. Más preferentemente, la desviación cuadrática media es inferior a 1 \ring{A}. En una forma de realización preferida de la presente invención, la molécula o el complejo molecular comprende por lo menos una parte del sitio de unión a ligando definido por las coordenadas estructurales de los aminoácidos de ROR\beta-LBD, Q228, Y229, L234, W259, Q261, C262, A263, Q265, I266, H268, A269, L299, V303, L304, R306, M307, R309, A310, V318, L319, F320, E321, M329, F330, L333, L338, I339, A342, F343, V419, C420, H423 y Y446 según la tabla A, o un mutante u homólogo de dicha molécula o complejo molecular. En el contexto de la presente invención, por "por lo menos una parte de él" se quiere decir todo o cualquier parte del sitio de unión a ligando definido por estas coordenadas estructurales. Se prefieren más las moléculas o los complejos moleculares que comprenden todo o cualquier parte del sitio de unión a ligando definido por las coordenadas estructurales de los aminoácidos de ROR\beta-LBD, Q228, Y229, L234, W259, Q261, C262, A263, Q265, 1266, H268, A269, L299, V303, L304, R306, M307, R309, A310, V318, L319, F320, E321, M329, F330, L333, L338,I339, A342, F343, V419, C420, H423 y Y446 según la tabla A, o un mutante u homólogo de dicha molécula o complejo molecular. Por mutante u homólogo de la molécula o complejo molecular se quiere decir una molécula o un complejo molecular que tiene un hueco de unión que tiene una desviación cuadrática media con respecto a los átomos de la estructura principal de dichos aminoácidos de ROR\beta-LBD no superior a 1,5 angstroms.
La expresión "desviación cuadrática media" significa la raíz cuadrada de la media aritmética de los cuadrados de las desviaciones con respecto a la media. Es una forma para expresar la desviación o la variación con respecto a una tendencia u objeto. Para los fines de esta invención, la "desviación cuadrática media" define la variación en la estructura principal de una proteína o un complejo de proteínas con respecto a la parte relevante de la estructura principal de la parte de ROR\beta del complejo tal como se define por las coordenadas estructurales descritas en la presente memoria. Una vez que se han determinado las coordenadas estructurales de un cristal de proteína, son útiles para resolver las estructuras de otros cristales o para modelar mediante homología otras proteínas, particularmente los dos isotipos ROR\alpha y \gamma.
Por tanto, según la presente invención, las coordenadas estructurales de un complejo ROR\beta/estearato/péptido, y en particular un complejo y partes del mismo se almacenan en un medio de almacenamiento legible por máquina. Dichos datos pueden utilizarse para una variedad de fines, tales como el descubrimiento de fármacos y el análisis cristalográfico por rayos X o cristal de proteína.
En consecuencia, en una forma de realización de esta invención se proporciona un medio de almacenamiento de datos legibles por máquina que comprende un material de almacenamiento de datos codificado con las coordenadas estructurales mostradas en la tabla A.
Por primera vez, la presente invención permite la utilización de técnicas de diseño de fármacos racionales o basadas en la estructura para diseñar, seleccionar y sintetizar entidades químicas, incluyendo compuestos inhibidores y estimuladores que pueden unirse a ROR\beta-LBD, o a cualquier parte del mismo.
Una técnica de diseño de fármacos particularmente útil posibilitada por esta invención es el diseño de fármacos iterativo. El diseño de fármacos iterativo es un procedimiento para optimizar asociaciones entre una proteína y un compuesto mediante la determinación y la evaluación de las estructuras tridimensionales de conjuntos sucesivos de complejos de proteína/compuesto.
Los expertos en la materia aperciarán que la asociación de ligandos o sustratos naturales con los huecos de unión de sus receptores o enzimas correspondientes es la base de muchos mecanismos biológicos de acción. La expresión "hueco de unión" tal como se utiliza en la presente memoria, se refiere a una región de una molécula o complejo molecular que, como resultado de su forma se asocia favorablemente con otra entidad o compuesto químico. De manera similar, muchos fármacos ejercen sus efectos biológicos a través de la asociación con los huecos de unión de receptores y enzimas. Tales asociaciones pueden producirse con todo o cualquier parte de los huecos de unión. Una comprensión de tales asociaciones ayudarán a conducir al diseño de fármacos que tiene asociaciones más favorables con su receptor diana, y por tanto, efectos biológicos mejorados. Por tanto, esta información es valiosa en el diseño de ligandos o inhibidores potenciales de receptores, tales como inhibidores de ROR\beta.
La expresión "en asociación con" se refiere a un estado de proximidad entre entidades o compuestos químicos, o partes de los mismos. La asociación puede ser no covalente, en la que la yuxtaposición está favorecida energéticamente mediante puentes de hidrógeno o interacciones de van der Waals o electrostáticas, o puede ser covalente.
En el diseño de fármacos iterativo, se obtienen cristales de una serie de complejos de proteína/compuesto y luego se resuelven las estructuras tridimensionales de cada complejo. Un enfoque de este tipo facilita la comprensión de la asociación entre las proteínas y los compuestos de cada complejo. Esto se lleva a cabo seleccionando compuestos con actividad inhibidora, obteniendo cristales de este nuevo complejo de proteína/compuesto, resolviendo la estructura tridimensional del complejo y comparando las asociaciones entre el nuevo complejo de proteína/compuesto y los complejos de proteína/compuesto resueltos anteriormente. Mediante la observación de cómo los cambios en el compuesto afectaban a las asociaciones de proteína/compuesto, pueden optimizarse estas asociaciones.
En algunos casos, el diseño de fármacos iterativo se lleva a cabo formando sucesivos complejos de proteína/com-
puesto y luego cristalizando cada nuevo complejo. Alternativamente, un cristal de proteína preformado se sumerge en presencia de un inhibidor, formando así un complejo de proteína/compuesto y obviando la necesidad de cristalizar cada complejo individual de proteína/compuesto.
Tal como se utiliza en la presente memoria, el término "sumergido" se refiere a un procedimiento en el que el cristal se transfiere a una disolución que contiene el compuesto de interés.
Las coordenadas estructurales mostradas en la tabla A también pueden utilizarse para ayudar a obtener información estructural sobre otra molécula o complejo molecular cristalizados. Esto puede lograrse mediante cualquiera de varias técnica bien conocidas, incluyendo el reemplazo molecular.
Las coordenadas estructurales mostradas en la tabla A también pueden utilizarse para determinar por lo menos una parte de la estructura tridimensional de moléculas o complejos moleculares que contienen por lo menos algunas características estructuralmente similares a ROR\beta. En particular, puede obtenerse información estructural sobre otra molécula o complejo molecular cristalizados. Esto puede lograrse mediante cualquiera de varias técnicas bien conocidas, incluyendo el reemplazo molecular.
Por tanto, en otra realización esta invención proporciona un procedimiento de utilizar el reemplazo molecular para obtener información estructural sobre una molécula o complejo molecular cristalizados cuya estructura se desconoce, que comprende las etapas de:
a)
generar un patrón de difracción de rayos X a partir de dicha molécula o complejo molecular crista- lizados,
b)
aplicar por lo menos una parte de las coordenadas estructurales mostradas en la tabla A al patrón de difracción de rayos X para generar un mapa de densidad de electrones tridimensional de la molécula o complejo molecular cuya estructura se desconoce; y
c)
utilizar todas o una parte de las coordenadas estructurales mostradas en la tabla A para generar modelos de homología de ROR\beta-LBD o cualquier otro dominio de unión a ligando de receptor hormonal o huérfano nuclear.
Mediante la utilización del reemplazo molecular, todas o parte de las coordenadas estructurales del complejo ROR\beta-LBD/ROR\beta-LBD-ligando/ROR\beta-LBD-ligando-péptido proporcionado por esta invención o del complejo molecular cuya estructura se desconoce más rápida y eficazmente que intentando determinar tal información
ab initio.
El reemplazo molecular proporciona una estimación precisa de las fases de una estructura desconocida. Las fases son factores en ecuaciones utilizadas para resolver estructuras cristalinas que no pueden determinarse directamente. La obtención de valores precisos para las fases, mediante procedimientos distintos al reemplazo molecular, es un procedimiento que lleva mucho tiempo que implica ciclos iterativos de aproximaciones y perfeccionamientos y dificulta enormemente la solución de las estructuras cristalinas. Sin embargo, cuando se ha resuelto la estructura cristalina de una proteína que contiene por lo menos una parte homóloga, las fases de la estructura conocida proporcionan una estimación satisfactoria de las fases para la estructura desconocida.
Por tanto, este procedimiento supone generar un modelo preliminar de una molécula o complejo molecular cuyas coordenadas estructurales se desconocen, mediante la orientación y colocación de la parte relevante del complejo ROR\beta-LBD/ligando de ROR\beta-LBD según la tabla A dentro de la célula unitaria del cristal de la molécula o complejo molecular desconocidos de manera que se explique mejor el patrón de difracción de rayos X observado del cristal de la molécula o complejo molecular cuya estructura se desconoce. Las fases pueden calcularse entonces a partir de este modelo y combinarse con las amplitudes del patrón de difracción de rayos X observado para generar un mapa de densidad de electrones la estructura cuyas coordenadas se desconocen. A su vez, esto puede someterse a cualquier técnica de perfeccionamiento de estructura y de construcción de modelo bien conocida para proporcionar una estructura precisa de la molécula o complejo molecular cristalizados desconocidos [E. Lattman, "Use of the Rotation and Translation Functions", en Meth. Enzymol., 115, págs. 55-77 (1985); M. G. Rossmann, ed., "The Molecular Replacement Method", Int. Sci. Rev. Set., No 13, Gordon & Breach, Nueva York (1972)].
Mediante este procedimiento puede resolverse la estructura de cualquier parte de cualquier molécula o complejo molecular cristalizados que es suficientemente homóloga a cualquier parte del complejo ROR\beta-LBD/ligando de ROR\beta-LBD.
Las coordenadas estructurales también son particularmente útiles para resolver la estructura de cristales de ROR\beta-LBD/ligando de ROR\beta-LBD o ROR\beta-LBD-ligando-péptido que forman cocomplejos con una variedad de entidades químicas. Este enfoque permite la determinación de los sitios óptimos para la interacción entre entidades químicas, incluyendo la interacción de inhibidores candidatos de ROR\beta con el complejo. Por ejemplo, los datos de la difracción de rayos X de alta resolución recogidos de cristales expuestos a diferentes tipos de disolvente permiten la determinación de dónde reside cada tipo de molécula de disolvente. Pueden diseñarse entonces moléculas pequeñas que se unen fuertemente a estos sitios, y sintetizarse y someterse a prueba para determinar su actividad de inhibición de
ROR\beta.
Todos los complejos a los que se ha hecho referencia anteriormente pueden estudiarse utilizando técnicas de difracción de rayos X bien conocidas y pueden perfeccionarse frente datos de rayos X de resolución de 1,5-3 \ring{A} hasta un valor de R de aproximadamente 0,20 o inferior utilizando software informático, tal como X-PLOR [Yale University, 1992, distribuido por Molecular Simulations, Inc.; véanse, por ejemplo, Blundell & Johnson, citado anteriormente; Meth. Enzymol., vol. 114 & 115, H. W. Wyckoff et al., eds., Academic Press (1985)]. Esta información puede utilizarse por tanto para optimizar agonistas/antagonistas de ROR\beta conocidos y, lo que es más importante, para diseñar agonistas/antagonistas de ROR\beta nuevos.
En consecuencia, la presente invención también se refiere a un sitio de unión en un ligando agonista o antagonista de ROR\beta-LBD en el que una parte de ligando de ROR\beta-LBD está en contacto de van der Waals o en contacto de puentes de hidrógeno con por lo menos uno de los residuos siguientes: Q228, Y229, L234, W259, Q261, C262, A263, Q265, I266, H268, A269, L299, V303, L304, R306, M307, R309, A310, V318, L319, F320, E321, M329, F330, L333, L338, I339, A342, F343, V419, C420, H423 y Y446 de ROR\beta-LBD. Para los fines de esta invención, mediante el sitio de unión de ROR\beta-LBD también se pretende incluir mutantes u homólogos del mismo. En una forma de realización preferida, los mutantes u homólogos tienen por lo menos un 25% de identidad, más preferentemente un 50% de identidad, más preferentemente un 75% de identidad y lo más preferentemente un 95% de identidad con los residuos Q228, Y229, L234, W259, Q261, C262, A263, Q265, I266, H268, A269, L299, V303, L304, R306, M307, R309, A310, V318, L319, F320, E321, M329, F330, L333, L338, 1339, A342, F343, V419, C420, H423 y Y446 de los sitios de unión de ROR\beta-LBD.
La presente invención también se refiere a un medio de almacenamiento de datos legibles por máquina, que comprende un material de almacenamiento de datos codificado con datos legibles por máquina, en el que los datos se definen mediante las coordenadas estructurales de un ROR\beta-LBD/ligando de ROR\beta-LBD según la tabla A o un homólogo de dicho complejo, en el que dicho homólogo comprende átomos de estructura principal átomo que tienen una desviación cuadrática media con respecto a los átomos de la estructura principal del complejo no superior a 3,0 \ring{A}. Preferentemente, el medio de almacenamiento de datos legibles por máquina, según la invención, es en el que dicha molécula o complejo molecular se definen por el conjunto de coordenadas estructurales para ROR\beta-LBD/ligando de ROR\beta-LBD según la tabla A, o un homólogo de dicha molécula o complejo molecular, teniendo homólogo una desviación cuadrática media con respecto a los átomos de la estructura principal de dichos aminoácidos no superior a 2,0 \ring{A}. En una forma de realización preferida el medio de almacenamiento de datos legibles por máquina comprende un medio de almacenamiento de datos que comprende un material de almacenamiento de datos codificado con un primer conjunto de datos legibles por máquina que comprende una transformada de Fourier de por lo menos una parte de las coordenadas estructurales para un ROR\beta-LBD/ligando de ROR\beta-LBD/ROR\beta-LBD-ligando-péptido según la tabla A; que, cuando se combinan con un segundo conjunto de datos legibles por máquina que comprende un patrón de difracción de rayos X de una molécula o complejo molecular de estructura desconocida, utilizando una máquina programada con instrucciones para utilizar dicho primer conjunto de datos y dicho segundo conjunto de datos, puede determinar por lo menos una parte de las coordenadas estructurales correspondientes al segundo conjunto de datos legibles por máquina, dicho primer conjunto de datos y dicho segundo conjunto de datos.
La presente invención también proporciona procedimientos computacionales utilizando modelos tridimensionales del receptor ROR\beta que se basan en los cristales del complejo ROR\beta-LBD/ligando de ROR\beta-LBD. Generalmente, el procedimiento computacional de diseño de un ligando de ROR\beta determina que el aminoácido o los aminoácidos de ROR\beta-LBD interacciona(n) con un resto químico (por lo menos uno) del ligando utilizando un modelo tridimensional de un proteína cristalizada que comprende ROR\beta-LBD con un ligando unido, y seleccionando una modificación química (por lo menos una) del resto químico para producir un segundo resto químico con una estructura que o bien disminuye o bien aumenta una interacción entre el aminoácido que interacciona y el segundo resto químico en comparación con la interacción entre el aminoácido que interacciona y el resto químico correspondiente en la hormona natural.
Los procedimientos computacionales de la presente invención son para el diseño de ligandos sintéticos de ROR\beta utilizando tal información estructural de cristal y tridimensional para generar ligandos sintéticos que modulan los cambios conformacionales de ROR\beta-LBD. Estos procedimientos computacionales son particularmente útiles en el diseño de un antagonista o un agonista parcial del ROR\beta, en el que el antagonista o el agonista parcial tiene un resto extendido que evita uno cualquiera de varios acontecimientos moleculares inducidos por ligando que alteran la influencia del receptor en la regulación de la expresión génica, tal como evitar la coordinación normal del dominio de activación observada para un ligando que se produce naturalmente u otros ligandos que imitan al ligando que se produce naturalmente, tal como un agonista. Tal como se describe en la presente memoria, los ligandos sintéticos del receptor ROR\beta serán útiles en la modulación de la actividad de ROR\beta en una variedad de estados médicos. Se sabe que ROR\beta comprende diversos dominios tal como sigue:
1)
un dominio amino-terminal variable;
2)
un dominio de unión a ADN (DBD) altamente conservado; y
3)
un dominio de unión a ligando (LBD) carboxilo terminpor lo menos conservado.
Esta modularidad permite que diferentes dominios de cada proteína lleven a cabo por separado diferentes funciones, aunque los dominios pueden influir entre sí. La función separada de un dominio normalmente se conserva cuando se aísla un dominio particular del resto de la proteína. Utilizando técnicas de química de proteínas convencionales a veces puede separarse un dominio modular de la proteína original. Utilizando técnicas de biología molecular convencionales normalmente puede expresarse por separado cada dominio con su función original intacta o pueden construirse quimeras de dos receptores nucleares diferentes, en las que las quimeras conservan las propiedades de los dominios funcionales individuales de los receptores nucleares respectivos a partir de los cuales se generan las quimeras.
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Dominio amino-terminal
El dominio amino-terminal es el menos conservado de los tres dominios. Este dominio está implicado en la activación de la transcripción y en algunos casos su singularidad puede dictar la unión selectiva receptor-ADN y la activación de genes diana mediante isoformas de receptores específicas. Este dominio puede desempeñar interacciones sinérgicas y antagonistas con los dominios del LBD. Por ejemplo, estudios con receptores mutados y/o delecionados muestran la cooperación positiva de los dominios amino y carboxilo-terminales.
En algunos casos, la deleción de cualquiera de estos dominios suprimirá las funciones de activación de la transcripción del receptor.
Dominio de unión al ADN
El DBD es el dominio más conservado. El DBD contiene dos hélices \alpha orientadas perpendicularmente que se extienden desde la base de los dedos de cinc primero y segundo. Los dos dedos de cinc funcionan conjuntamente con residuos distintos a dedos de cinc para dirigir a los receptores nucleares hacia sitios diana específicos en el ADN y para alinear el homodímero de receptor con superficies de contacto de heterodímero. Diversos aminoácidos en DBD influyen en la separación entre dos mitades del sitio para la unión de dímero de receptor.
Dominio de unión a ligando
El LBD es el segundo dominio más altamente conservado. Aunque la integridad de varios subdominios diferentes de LBD es importante para la unión del ligando, las moléculas truncadas que sólo contienen el LBD conservan la actividad normal de unión a ligando. Esto dominio también participa en otras funciones, incluyendo la dimerización, la translocación nuclear y la activación de la transcripción. Lo que es más importante, este dominio se une al ligando y experimenta cambios conformacionales inducidos por el ligando tal como se detalla en la presente memoria.
Tal como se describe en la presente memoria, el LBD de ROR\beta puede expresarse, cristalizarse, determinarse su estructura tridimensional con un ligando unido (o bien usando los datos del cristal para el mismo receptor o bien un receptor diferente o una combinación de los mismos), y utilizarse procedimientos computacionales para diseñar ligandos para su LBD, particularmente ligandos que contienen un resto de extensión que coordina el dominio de activación de ROR\beta.
Una vez que se sintetiza un ligando diseñado computacionalmente (CDL), puede someterse a prueba utilizando ensayos para establecer su actividad como agonista, agonista parcial o antagonista, y su afinidad, tal como se describe en la presente memoria. Tras tales pruebas, los CDL pueden perfeccionarse adicionalmente generando cristales de LBD con un CDL unido al LBD. La estructura del CDL puede perfeccionarse adicionalmente entonces utilizando los procedimientos de modificación química descritos en la presente memoria para los modelos tridimensionales para mejorar la actividad o la afinidad del CDL y obtener una segunda generación de CDL con propiedades mejoradas, tales como las de un super-agonista o antagonista.
Normalmente se purifica ROR\beta-LBD hasta la homogeneidad para la cristalización. La pureza de ROR\beta-LBD se mide con SDS-PAGE y espectrometría de masas. El ROR\beta purificado para su cristalización debe ser puro en por lo menos el 7,5% o puro en el 97,5%, preferentemente puro en por lo menos el 99,0% o puro en el 99,0%, más preferentemente puro en por lo menos el 99,5% o puro en el 99,5%.
Inicialmente, puede obtenerse la purificación del receptor mediante técnicas convencionales, tales como cromatografía de afinidad y cromatografía de filtración en el.
Para lograr una purificación superior para obtener cristales mejorados de ROR\beta, será deseable realizar una purificación mediante cambio de ligando del receptor nuclear utilizando una columna que separa el receptor según la carga, tal como una columna de interacción hidrófoba o de intercambio iónico, y después unir el receptor eluido con un ligando, especialmente un agonista. El ligando induce un cambio en la carga de superficie del receptor tal que cuando vuelve a someterse a cromatografía en la misma columna, el receptor eluye entonces en la posición del receptor unido al ligando y se extrae de la columna original en la que se ha utilizado el receptor sin el ligando unido. Normalmente se usan concentraciones saturantes de ligando en la columna y la proteína puede preincubarse con el ligando antes de hacerse pasar sobre la columna.
Algunos procedimientos desarrollados implican la obtención mediante ingeniería genética de una "cola" tal como con histidina situada al final de la proteína, tal como en el extremo amino terminal, y luego la utilización de una columna de quelación con cobalto para la purificación, Chaga, G., Biotech. Appl. Biochem. 29: 13811-13814 (1991) incorporado como referencia.
Para determinar la estructura tridimensional de un ROR\beta-LBD, es deseable cocristalizar el LBD con un ligando de LBD correspondiente.
Se equilibra ROR\beta-LBD purificado normalmente a una concentración saturante de ligando a una temperatura que preserva la integridad de la proteína. La equilibración del ligando puede establecerse entre 2 y 37ºC, aunque el receptor tiende a ser más estable en el intervalo de 2-20ºC.
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Sin embargo, si se desconoce el ligando es posible cocristalizar el ROR\beta-LBD con un ligando fortuito que procede del sistema de expresión heterólogo es decir Escherichia coli y añadiendo concomitantemente un péptido
coactivador.
Preferentemente se preparan cristales con los procedimientos de gota pendiente. Es deseable un control de temperatura regulado para mejorar la estabilidad y la calidad de los cristales. Generalmente se utilizan temperaturas de entre 4 y 25ºC y a menudo es preferible someter a prueba la cristalización a lo largo de un intervalo de temperaturas. Es preferible utilizar temperaturas de cristalización de desde 18ºC hasta 25ºC, más preferentemente de 20 a 23ºC y lo más preferentemente de 22ºC.
Los ligandos que interaccionan con ROR\beta pueden actuar como agonistas, antagonistas y agonistas parciales basándose en qué cambios conformacionales inducidos por ligando tienen lugar.
Los agonistas inducen cambios en receptores que los sitúan en una conformación activa que les permite influir en la transcripción, ya sea positiva o negativamente. Puede haber varios cambios diferentes inducidos por ligando en la conformación del receptor.
Los antagonistas se unen a los receptores, pero no logran inducir cambios conformacionales que conducen a la forma transcripcionalmente activa del receptor o a conformaciones fisiológicamente relevantes. La unión de un antagonista también puede bloquear la unión y por tanto las acciones de un agonista.
Los agonistas parciales se unen a los receptores e inducen sólo parte de los cambios en los receptores que se inducen por los agonistas. Las diferencias pueden ser cualitativas o cuantitativas. Por tanto, un agonista parcial puede inducir algunos de los cambios de conformación inducidos por agonistas, pero no otros, o puede inducir sólo ciertos cambios en un grado limitado.
Tal como se describe en la presente memoria, el receptor sin ligando está en una configuración que o bien es inactiva, tiene algo de actividad o bien tiene actividad represora. La unión de ligandos agonistas induce cambios conformacionales en el receptor de tal manera que el receptor se vuelve más activo, o bien para estimular o bien para reprimir la expresión de los genes. Los receptores también pueden tener acciones no genómicas, algunos de los tipos conocidos de cambios y/o las secuencias de los mismos se enumeran en la presente memoria.
La unión al ligando por el receptor es un proceso dinámico, que regula la función del receptor induciendo una conformación alterada.
La estructura tridimensional del receptor ROR\beta unido al ligando ayudará enormemente al desarrollo de nuevos ligandos sintéticos de ROR\beta. Además, ROR\beta está en general bien adaptado a los procedimientos modernos incluyendo el esclarecimiento de la estructura tridimensional y química combinatoria tal como los dados a conocer en el documento EP 335 628, la patente US nº 5.463.564, que se incorporan a la presente memoria como referencia. Los programas informáticos que utilizan datos cristalográficos para poner en práctica la presente invención permitirán el diseño racional de ligandos para ROR\beta.
Pueden utilizarse programas tales como RASMOL con las coordenadas atómicas de cristales generados poniendo en práctica la invención o pueden utilizarse para poner en práctica la invención generando modelos tridimensionales y/o determinando las estructuras implicadas en la unión al ligando. Programas informáticos tales como INSIGHT y GRASP permiten una manipulación adicional y la capacidad para introducir nuevas estructuras. Además, pueden idearse ensayos de bioactividad y de unión de alto rendimiento utilizando ensayos de transcripción de genes indicadores modernos y proteína recombinante purificada descritos en la presente memoria y conocidos en la materia con el fin de perfeccionar la actividad de un CDL.
Generalmente, el procedimiento computacional de diseño de un ligando sintético de ROR\beta comprende dos etapas:
1)
determinar qué aminoácido o aminoácidos de ROR\beta-LBD interacciona(n) con un primer resto químico (por lo menos uno) del ligando utilizando un modelo tridimensional de una proteína cristalizada que comprende un ROR\beta-LBD con un ligando unido; y
2)
seleccionar una modificación química (por lo menos una) del primer resto químico para producir un segundo resto químico con una estructura para o bien aumentar o bien disminuir una interacción entre el aminoácido que interacciona y el segundo resto químico en comparación con la interacción entre el aminoácido que interacciona y el primer resto químico.
Preferentemente se lleva a cabo el procedimiento en el que dicho modelo tridimensional se genera comparando derivados de ligandos isomorfos para producir una determinación de fases mejorada. También se prefiere en el que dicha selección utiliza dicho primer resto químico que interacciona con por lo menos uno de los aminoácidos que interaccionan Q228, Y229, L234, W259, Q261, C262, A263, Q265, I266, H268, A269, L299, V303, L304, R306, M307, R309, A310, V318, L319, F320, E321, M329, F330, L333, L338,1339, A342, F343, V419, C420, H423 o Y446.
Tal como se muestra en la presente memoria, los aminoácidos que interaccionan forman contactos con el ligando y el centro de los átomos de los aminoácidos que interaccionan está habitualmente a de 2 a 4 angstroms de distancia del centro de los átomos del ligando. Generalmente estas distancias se determinan por ordenador tal como se trata en la presente memoria y en Mc Ree 1993, sin embargo, las distancias pueden determinarse manualmente una vez realizado el modelo tridimensional. Véase también Renaud et al., Nature 378, 681-689 (1995) para figuras estereoquímicas de modelos tridimensionales.
Más comúnmente, los átomos del ligando y los átomos de aminoácidos que interaccionan están separados en de 3 a 4 angstroms. La invención puede ponerse en práctica repitiendo la etapa 1 y 2 para perfeccionar el ajuste del ligando al LBD y para determinar un ligando mejor, tal como un agonista. El modelo tridimensional de ROR\beta puede representarse en dos dimensiones para determinar qué aminoácidos entran en contacto con el ligando y para seleccionar una posición en el ligando para la modificación química y el cambio de la interacción con un aminoácido particular en comparación con la de antes de la modificación química. La modificación química puede realizarse utilizando un ordenador, utilizando manualmente una representación bidimensional del modelo tridimensional o sintetizando químicamente el ligando. El ligando también puede interaccionar con aminoácidos distantes tras al modificación química del ligando para crear un nuevo ligando. Los aminoácidos distantes no entran generalmente en contacto con el ligando antes de la modificación química. Una modificación química puede cambiar la estructura del ligando para preparar un nuevo ligando que interacciona con un aminoácido distante habitualmente por lo menos a 4,5 angstroms de distancia del ligando, preferentemente en el que dicho primer resto químico está a de 6 a 12 angstroms de distancia de un aminoácido distante. A menudo los aminoácidos distantes no recubrirán la superficie de la actividad de unión para el ligando, están demasiado alejados del ligando para ser parte de un hueco o cavidad de unión. La interacción entre un aminoácido de LBD y un átomo de un ligando LBD puede realizarse mediante cualquier fuerza o atracción descrita en la naturaleza. Habitualmente la interacción entre el átomo del aminoácido y el ligando será el resultado de una interacción de puentes de hidrógeno, interacción de carga, interacción hidrófoba, interacción de van der Waals o interacción de dipolos. En el caso de la interacción hidrófoba se reconoce que no es una interacción en sí misma entre el aminoácido y el ligando, sino más bien el resultado habitual, en parte, de la repulsión de agua u otro grupo hidrófilo de una superficie hidrófoba. Puede medirse la reducción o potenciación de la interacción del LBD y un ligando calculando o sometiendo a prueba energías de unión, computacionalmente o utilizando procedimientos termodinámicos o cinéticos tal como se conocen en la materia.
Las modificaciones químicas a menudo potenciarán o reducirán las interacciones de un átomo de un aminoácido de aminoácido del LBD y un átomo de un ligando del LBD. El impedimento estérico será un medio común de cambio de la interacción de la actividad de LBD con el dominio de activación.
La presente invención también proporciona procedimientos para identificar compuestos que modulan la actividad de ROR\beta. Pueden utilizarse diversos procedimientos o combinaciones de los mismos para identificar estos compuestos. Por ejemplo, pueden modelarse compuestos de prueba que se ajusten espacialmente en el ROR\beta-LBD tal como se define mediante coordenadas estructurales según la tabla A, o utilizando un modelo estructural tridimensional de ROR\beta-LBD, ROR\beta-LBD mutante u homólogo de ROR\beta-LBD o parte de los mismos. Las coordenadas estructurales del sitio de unión a ligando, en particular aminoácidos los Q228, Y229, L234, W259, Q261, C262, A263, Q265, 1266, H268, A269, L299, V303, L304, R306, M307, R309, A310, V318, L319, F320, E321, M329, F330, L333, L338, 1339, A342, F343, V419, C420, H423 o Y446 también pueden utilizarse para identificar características estructurales y químicas. Las características estructurales o químicas identificadas pueden emplearse entonces para diseñar o seleccionar compuestos como moduladores potenciales de ROR\beta. Se pretende que las características estructurales y químicas incluyan, pero no se limiten a, interacciones de van der Waals, interacciones de puentes de hidrógeno, interacción de carga, interacción de enlaces hidrófobos, interacción de carga, interacción hidrófoba e interacción de dipolos. Alternativamente, o además, puede emplearse el modelo estructural tridimensional o el sitio de unión a ligando para diseñar o seleccionar compuestos como moduladores potenciales de ROR\beta. Después pueden sintetizarse compuestos identificados como moduladores potenciales de ROR\beta y seleccionarse en un ensayos caracterizado por la unión de un compuesto de prueba a ROR\beta-LBD. Ejemplos de ensayos útiles en la selección de moduladores potenciales de ROR incluyen, pero no se limitan a, selección in silico, ensayos in vitro y ensayos de alto rendimiento. Finalmente, estos procedimientos también pueden implicar modificar o reemplazar uno o más aminoácidos de ROR\beta-LBD tales como Q228, Y229, L234, W259, Q261, C262, A263, Q265, I266, H268, A269, L299, V303, L304, R306, M307, R309, A310, V318, L319, F320, E321, M329, F330, L333, L338, I339, A342, F343, V419, C420, H423 o Y446 de ROR\beta-LBD según la tabla A.
Un procedimiento preferido de la invención puede describirse como un procedimiento computacional de diseño de un antagonista de ROR a partir de un agonista del receptor ROR que comprende:
1)
determinar una estructura de un dominio de reconocimiento molecular de dicho agonista utilizando un modelo tridimensional de una proteína cristalizada que comprende un ROR-LBD, y
2)
seleccionar por lo menos una modificación química de dicho agonista que proporciona una estructura de ligando que se extiende más allá de un sitio de unión para dicho agonista y en la dirección de por lo menos un dominio de proteína importante en la función biológica de ROR\beta.
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Otro procedimiento preferido de la invención puede describirse como un procedimiento computacional de diseño de un modulador selectivo del receptor ROR\beta tal como un superagonista o antagonista del receptor ROR que comprende:
1)
determinar por lo menos un aminoácido que interacciona de un ROR\beta-LBD que interacciona con por lo menos un primer resto químico de dicho ligando utilizando un modelo tridimensional de una proteína cristalizada que comprende ROR\beta-LBD con un ligando unido, y
2)
seleccionar por lo menos una modificación química de dicho primer resto químico para producir un segundo resto químico con una estructura para reducir o potenciar una interacción entre dicho aminoácido que interacciona y dicho segundo resto químico en comparación con dicha interacción entre dicho aminoácido que interacciona y dicho primer resto químico.
Sin embargo, tal como apreciarán los expertos en la materia tras esta exposición, pueden utilizarse otros procedimientos de diseño basados en la estructura. Se han dado a conocer varios procedimientos computacionales de diseño basados en la estructura en la materia.
Por ejemplo, existen varios sistemas de modelización informáticos disponibles en los que puede introducirse la secuencia de la ROR\beta-LBD y la estructura de ROR\beta-LBD (es decir, coordenadas atómicas de ROR\beta-LBD y/o las coordenadas atómicas del sitio de unión a ligando, el enlace y los ángulos de dihedro, y las distancias entre átomos en el sitio activo tal como se proporcionan en la tabla A). Entonces este sistema informático genera los detalles estructurales del sitio en el que un modulador potencial de ROR\beta se une de manera que pueden determinarse detalles estructurales complementarios de los moduladores potenciales. El diseño en estos sistemas de modelización se basa generalmente en que el compuesto puede asociarse física y estructuralmente con ROR\beta-LBD. Además, el compuesto debe poder asumir una conformación que le permite asociarse con ROR\beta-LBD. Algunos sistemas de modelización estiman el efecto inhibidor o de unión potencial de un modulador potencial de ROR antes de la síntesis y pruebas reales.
Son asimismo bien conocidos los procedimientos para seleccionar entidades químicas o fragmentos para determinar su capacidad para asociarse con ROR\beta-LBD. A menudo estos procedimientos comienzan mediante inspección visual del sitio activo en la pantalla del ordenador. Entonces se sitúan los fragmentos o las entidades químicas seleccionadas con el ROR\beta-LBD. Se logra el acoplamiento utilizando software tal como QUANTA y SYBYL, seguido por minimización de la energía y dinámica molecular con campos de fuerza mecánica molecular convencionales tales como CHARMM y AMBER. Ejemplos de programas informáticos que pueden ayudar en la selección de fragmento químico o entidades químicas útiles en la presente invención incluyen, pero no se limitan a, GRID (Goodford, P. J.J. Med. Chem. 1985 28: 849-857), AUTODOCK (Goodsell, D.S. y Olsen, A.J. Proteins, Structure, Functions, and Genetics 1990 8: 195-202), y DOCK (Kunts et al. J. Mol. Biol. 1982 161:269-288).
Tras la selección de fragmentos o entidades químicas preferidas, puede visualizarse su relación entre sí y con ROR\beta-LBD y después montarse en un modulador de potencial único. Programas útiles para montar las entidades químicas individuales incluyen, pero no se limitan a, CAVEAT (Bartlett et al. Molecular Recognition in Chemical and Biological Problems Special Publication, Royal Chem. Soc. 78, 00. 182-196 (1989) y sistemas de bases de datos en 3D (Martin, Y.C. J. Med.Chem. 1992 35:2145-2154).
Alternativamente, pueden diseñarse compuestos de cero utilizando o bien un sitio activo vacío o bien opcionalmente incluyendo alguna parte de un inhibidor conocido. Procedimientos de este tipo de diseño incluyen, pero no se limitan a, LUDI (Bohm H-J, J. Comp. Aid. Molec. Design 1992 6:61-78) y LeapFrog (Tripos Associates, St. Louis MO).
La presente invención también se refiere a un modulador de ROR\beta selectivo para ROR\beta-LBD (SRORM), en particular un agonista o antagonista, identificado mediante un procedimiento computacional de la invención. La presente invención se refiere además a un método para tratar una enfermedad relacionada con ROR que comprende administrar una cantidad eficaz de un antagonista identificado mediante un procedimiento computacional de la invención.
La presente invención también se refiere a un método para tratar una enfermedad relacionada con ROR que comprende administrar una cantidad eficaz de un agonista identificado mediante un procedimiento computacional de la invención.
Los compuestos identificados como agonistas, antagonistas o SRORM mediante los procedimientos dados a conocer en la presente memoria que son activos cuando se administran por vía oral pueden formularse como líquidos, por ejemplo jarabes, suspensiones o emulsiones, comprimidos, cápsulas o pastillas para chupar. Una composición líquida consistirá generalmente en una suspensión o disolución del compuesto en un(os) vehículo(s) líquido(s) adecuado(s), por ejemplo, etanol, glicerina, sorbitol, disolvente no acuoso tal como polietilenglicol, aceites o agua, con un agente de suspensión, conservante, tensioactivo, agente humectante, aromatizante o agente colorante.
Alternativamente, una formulación líquida puede prepararse a partir de un polvo reconstituible. Por ejemplo, puede reconstituirse un polvo que contiene principio activo, agente de suspensión, sacarosa y un edulcorante con agua para formar una suspensión; puede prepararse un jarabe a partir de un polvo que contiene principio activo, sacarosa y un edulcorante. Puede prepararse una composición en forma de un comprimido a partir de un polvo que contiene principio activo, sacarosa y un edulcorante. Puede prepararse una composición en forma de un comprimido utilizando cualquier vehículo(s) farmacéutico(s) adecuado(s) utilizado(s) de manera rutinaria para preparar composiciones sólidas. Ejemplos de tales vehículos incluyen estearato de magnesio, almidón, lactosa, sacarosa, celulosa microcristalina, aglutinantes, por ejemplo polivinilpirrolidona. El comprimido también puede dotarse de un recubrimiento con película de color, o incluirse el color como parte del/de los vehículo(s). Además, puede formularse principio activo en una forma farmacéutica de liberación controlada tal como un comprimido que comprende una matriz hidrófila o hidrófoba. Puede prepararse una composición en forma de una cápsula utilizando procedimientos de encapsulación rutinarios, por ejemplo mediante incorporación de principio activo y excipientes en una cápsula de gelatina dura. Alternativamente, puede prepararse una matriz semisólida de principio activo y polietilenglicol de alto peso molecular y llenarse en una cápsula de gelatina dura; o puede prepararse una disolución de principio activo en polietilenglicol o una suspensión en aceite comestible, por ejemplo parafina líquida o aceite de coco fraccionado y llenarse en una cápsula de gelatina blanda. Los compuestos identificados mediante los procedimientos descritos en la presente memoria que son activos cuando se administran por vía parenteral pueden formularse para su administración intramuscular o intravenosa. Una composición típica para la administración intramuscular consistirá en una suspensión o disolución de principio activo en un aceite, por ejemplo aceite de cacahuete o aceite de sésamo. Una composición típica para la administración intravenosa consistirá en una disolución acuosa isotónica estéril que contiene, por ejemplo principio activo, dextrosa, cloruro de sodio, un codisolvente, por ejemplo polietilenglicol y, opcionalmente, un agente quelante, por ejemplo, metabisulfito de sodio.
Alternativamente, puede liofilizarse la disolución y después reconstituirse con un disolvente adecuado justo antes de la administración. Los compuestos identificados que son activos con la administración rectal pueden formularse como supositorios. Una formulación de supositorio típica consistirá generalmente en principio activo con un agente aglutinante y/o lubricante tal como una gelatina o manteca de cacao u otra grasa o cera sintética o vegetal con bajo punto de fusión. Los compuestos identificados que son activos con la administración tópica pueden formularse como composiciones transdérmicas. Tales composiciones incluyen, por ejemplo, un refuerzo, depósito de principio activo, una membrana de control, recubrimiento y adhesivo de contacto. La dosis diaria típica de un varía según las necesidades individuales, el estado que va a tratarse y la vía de administración. Las dosis adecuadas están en el intervalo general de 0,001 a 10 mg/kg de peso corporal del destinatario al día.
Los ejemplos siguientes se proporcionan a título ilustrativo y no limitativo de la invención.
Ejemplos Clonación, expresión y purificación del dominio de unión a ligando de ROR\beta
Se construyó un ADNc para la expresión del dominio de unión a ligando del ROR\beta-LBD de rata (ROR\beta-LBD) utilizando el vector pet15b (Novagen) para incluir una cola de polihistidina N-terminal y un sitio de escisión de trombina. Se hicieron crecer células E. coli BL21 (DE3) en LBM a 37ºC hasta una DO de 0,6 y se indujeron con IPTG 0,8 mM. Se mantuvo la incubación a 16ºC durante la noche. Se recogieron las células y se almacenaron a -20ºC. Se aisló un total de 6-9 mg de ROR\beta-LBD recombinante de un aglomerado celular de 6 gramos tras sonicación y cromatografía sobre una resina quelada con cobalto. ROR\beta-LBD con la cola de polihistidina con aproximadamente el 90% de pureza eluyó en un gradiente de imidazol de 0 a 1 M. Se realizó la filtración en gel con un Superdex S- 200 Hiload 16:60 de Pharmacia. Se concentró rROR\beta-LBD con la cola de polihistidina con más del 95% de pureza y homogeneidad tal como se comprobó mediante SDS-PAGE hasta 5,8 mg/ml en Tris HCl 20 mM, pH = 8,5, DTT 5 mM, Chaps 2 mM y NaCl 100 mM.
Cristalización
Se cristalizó el complejo ROR\beta-LBD-estearato a 22ºC mediante difusión en fase de vapor en el modo de gota pendiente. En los ensayos de cristalización, se utilizó la proteína sin purificación adicional y se cocristalizó con un exceso de 3 molar de secuencia coactivadora de péptido que interacciona con NR SRC-1^{686-700} (RHKILHRLLQEGSPS). La adición del péptido fue crucial para obtener los cristales. En el ensayo inicial para obtener condiciones de cristalización, se realizó una detección de cristalización de matriz poco densa con una detección propia. Para cada ensayo de cristalización, se preparó una gota de 4 \mul mezclando 2 \mul de proteína purificada (5,8 mg/ml) con un volumen igual de disolución de reserva. La disolución de reserva contenía 500 \mul de la disolución de precipitación. Un cristal que medía 110 x 60 x 30 mm a 22ºC en PEG 6000 al 15% y Tris HCl 100 mM a pH = 8,0 creció en el plazo de aproximadamente 2 semanas. Se utilizó este cristal en una primera serie de recogida de datos (tal como se describe a continuación).
Recogida de datos y reducción
Se crioprotegieron los cristales mediante la equilibración en PEG 6000 al 15% a pH 8,0 que contenía glicerol al 15% y luego se congelaron rápidamente en etano líquido a temperatura de nitrógeno líquido. Se recogieron los datos de difracción por rayos X a temperatura de nitrógeno líquido a partir de un único cristal congelado en la línea de haz ID 14-3 en el ESRF Grenoble, Francia. Los cristales difractaron rayos X hasta un límite de resolución de 1,9 \ring{A}. Se integraron todos los datos y se trazaron a escala utilizando DENZO y SCALEPACK (Otwinowski y Minor, 1997). El conjunto de datos entre 30 y 3,4 \ring{A} muestra una completitud de resolución del 88,9% con un Rsym (I) de 2,5. La completitud en alta resolución (entre 3,4 y 1,9) fue del 99,8% con un Rsym (I) de 3,3. Los parámetros de la célula unitaria fueron a = 52,302 \ring{A}, b = 58,490 \ring{A} y c = 106,036 \ring{A}, a = b = c = 90º. El cristal estaba compuesto por un monómero por unidad asimétrica, presentaba un contenido en disolvente del 52%, y una molécula por unidad asimétrica (volumen de Mathews = 2,57 \ring{A}^{3} Da^{-1}). El factor B estimado mediante diagrama de Wilson es 29. La inspección de ausencias asimétricas a lo largo de cada eje indicó que el grupo de espacio era ortorrómbico P212121.
TABLA 1 Recogida de datos y procesamiento
1
En la recogida de datos, los valores de la última cuba se presentan entre paréntesis.
Determinación de la estructura (reemplazo molecular)
Se resolvió la estructura del complejo mediante reemplazo molecular utilizando el programa AmoRe (Navaza, 1994) y el RAR\gammaholo-LBD (número de registro del Protein Data Bank, 21bd) como un modelo de búsqueda. La primera solución presentaba un coeficiente de correlación de 27,8 (la siguiente solución más alta 26,2) y un factor R de 52,7 tras perfeccionamiento de cuerpo rígido AMoRe. Se pudo encontrar también una solución con RAR anta como un modelo de búsqueda según los siguientes valores: coeficiente de correlación de 21,4 (la siguiente solución más alta 19,8) y un factor R de 55,9.
TABLA 2 Estadísticas de reemplazo molecular
200
Perfeccionamiento de la estructura
Se utilizó el modelo de construcción automático Arp/wARP (Perrakis A. et al., 1999) combinado con perfeccionamiento de estructura iterativa y permitió obtener 3 cadenas construidas que corresponden a 243 residuos y un índice de conectividad de 0,98. Los mapas de densidad de electrones calculados 3Fo-2Fc dieron Rcrist= 0,2703 y Rlibre = 0,2644. Se construyó un modelo parcial del monómero utilizando el programa de gráfico O (Jones et al., 1991) y se sometió a series alternas de perfeccionamiento de cuerpo rígido con X-PLOR (Brünger, 1996) y construcción manual. Las etapas finales, utilizando ciclos de perfeccionamiento posicional, reconstrucción manual, el procedimiento de enfriamiento lento con torsión del programa X-PLOR, y el perfeccionamiento del factor B isotrópico individual dio Rcrist = 0,2238 y Rlibre = 0,2494. El modelo final perfeccionado a 1,9 \ring{A}, comprende 244 residuos, un ligando, un péptido de 10 residuos de aminoácidos y 146 moléculas de agua. Según Procheck (Laskowski et al., 1993) el 93,2% de todos los residuos en el modelo estás en regiones de Ramachandran de ángulos de torsión de cadena principal más favorecidas, el 5,9% en regiones permitidas adicionales, el 0,4% en regiones permitidas generosamente y el 0,4% están en regiones no permitidas. Estos últimos porcentajes corresponden a dos residuos (D403 y E404) que se sitúan en el bucle 9-10, que no presenta una densidad bien definida.
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TABLA 3 Parámetros de perfeccionamiento final
3
Descripción de la molécula
Se completa la estructura de ROR\beta-LBD desde los residuos 208 hasta 451.
El análisis de la estructura con el programa Procheck mostró sólo excepciones menores a la geometría permitida. En la estructura, los primeros siete residuos de la cadena (201-207) no se observan en el mapa de densidad de electrones y probablemente están desordenados. Esto deja sólo un residuo antes del residuo inicial de la primera \alpha-hélice (H1) en la estructura tipo natural. En el extremo C-terminal, sólo el ultimo residuo (452) no se muestra en el mapa de densidad de electrones. El bucle entre las hélices H9 y H10 (residuos N399 y E405) no está bien definido.
Plegado y empaquetado
Tal como se esperaba, el ROR\beta-LBD tiene la misma estructura tridimensional global que las de los LDB de receptores de hormonas nucleares. Se pliega la molécula en una "intercalación helicoidal" que consiste en 10 hélices \alpha. Hay dos fragmentos pequeños de cadena beta, que forman una lámina beta corta situada en el núcleo de la molécula entre las hélices 5 y 6 próximas al sitio de unión a ligando. Se pliega la hélice 12 hacia el núcleo de dominio de unión a ligando. Su último giro entra en contacto próximo a H4, H11 y el péptido coactivador. Una superficie de interacción que comprende los residuos de la región H3-H4 y H12 permite que se una el péptido coactivador. Se observa la siguiente secuencia del péptido en la estructura del cristal: HKILHRLLQE. El motivo LXXLL denominado también caja NR se incluye en una hélice \alpha anfipática que interacciona con una hendidura hidrófoba en la superficie del LBD. En particular, las cadenas laterales de Leu 693 y Leu 694 forman parte de un grupo hidrófobo compuesto también por Val 274 (H3), Ile 292 (H4) y Leu 295 (H4).
El \gamma carboxilato de E448 (H12) forma puentes de hidrógeno con las amidas de la estructura principal de Leu 697 y Leu 698, los residuos del giro en N-terminal de la hélice peptídica. Ya se ha descrito esta interacción de ocupación en N (Nolte et al., 1998, Shiau et al., 1998). Se conoce este residuo de glutamato altamente conservado por ser importante para la transactivación. Otro puente de hidrógeno requiere Gin 288 (H4) OE2 con NE2 de His 695. La cadena lateral de Glu 700 forma un puente de hidrógeno mediado por agua al carbonilo del residuo Arg 696.
Unión de estearato
El volumen del hueco de unión a ligando es 758 \ring{A}^{3}, que es próximo al de VDR (660 \ring{A}3) (Rochel et al., 2000). Se encontró un ligando fortuito, el ácido esteárico, en el hueco de unión a ligando, que se caracterizó previamente por espectrometría de masas. Por tanto, parece que el ácido esteárico endógeno de E. coli se copurificó y se cocristalizó con el ROR\beta-LBD expresado de manera heteróloga. Se oculta el ácido graso (FA) en un hueco predominantemente hidrófobo formado por los residuos situados en H3 (Gin 265, Ile 266, Ala269), H5 (Leu 300, Val 303, Leu 97), el bucle H5-H6 (Phe 113), H6 (Phe 320) y H7 (Leu 131, Val 338). La mayoría de estos residuos realizan interacciones de van der Waals con la cadena alifática del FA (figura 3a). La cavidad contiene también 11 moléculas de agua ordenadas. Un átomo de oxígeno del grupo carboxilato forma un puente de hidrógeno con NE2 de Gln 265. Este residuo varía entre ROR\alpha y \beta. El otro átomo de oxígeno del grupo carboxilato forma un puente de hidrógeno con dos moléculas de agua ordenadas. Estas dos moléculas forman parte de una red de puentes de hidrógeno, que conecta el carboxilato a otros residuos conservados entre ROR\alpha y \beta del LBD concretamente Gln 228 y Arg 306. El estearato adopta una conformación en forma de U tras la unión.
TABLA 4 Contactos del estearato (3,5 \ring{A})
4
Cristalización y determinación de la estructura del complejo ROR\beta-LBD/ATRA (ácido todo-trans retinoico)
Tal como se mencionó anteriormente, el constructo ROR\beta-LBD en el que se han eliminado las dos cisteínas expuestas a disolvente C-terminales mediante truncamiento de un segmento C-terminal de 7 residuos ha demostrado ser una herramienta valiosa para conseguir otras estructuras de cristal de ROR\beta-LBD en complejo con otros ligandos. Esto se ilustra a continuación con la descripción de la cristalización y la determinación de la estructura del complejo ROR\beta-LBD/ATRA (ácido todo-trans retinoico). Esta nueva estructura revela otro modo de unión para el ligando y sugiere que retinoides naturales y sintéticos son ligando candidatos para ROR\beta. Por tanto puede someterse a prueba esta familia de compuestos para determinar su unión al ROR\beta-LBD, por ejemplo mediante espectrometría de masas, y puede intentarse la cristalización en los casos positivos. A partir de las estructuras obtenidas, pueden diseñarse, sintetizarse, someterse a prueba in vivo, in vitro, así como para determinar su cristalización, ligandos con alta afinidad. Incluso sin la estructura del cristal de otros complejos, puede lograrse la filtración para la selección de ligandos y/o diseño de mejores ligandos a través de estudios de acoplamiento in computo.
Cristalización del complejo ROR\beta-LBD/ATRA
Se cristalizó el complejo ROR\beta-LBD/ATRA mediante difusión en fase de vapor en gota pendiente. Se cocristalizó la proteína (el ROR\beta-LBD que contiene ácido esteárico, purificado tal como anteriormente) con un exceso de ATRA y un exceso de SRC-1 (residuos 686-700) en condiciones similares a las del complejo ROR\beta-LBD/STE (ácido esteárico). Se preparó una gota de 4 \mul mezclando 2 \mul de proteína purificada (5,8 mg/ml) con un volumen igual de disolución de reserva. La disolución de reserva (500 \mul) contenía PEG 6000 al 18% y Tris HCl 100 mM pH = 8,0. Un cristal que medía 300 x 160 x 100 \mum creció en el plazo de 2 semanas a 22ºC.
Recogida de datos
Se crioprotegieron los cristales con una película de aceite de parafina viscoso y luego se congelaron rápidamente en etano líquido a temperatura de nitrógeno líquido. Se recogieron los datos de difracción por rayos X a temperatura de nitrógeno líquido a partir de un único cristal congelado en la línea de haz BM14-CRG en el ESRF Grenoble, Francia. Los cristales difractaron rayos X hasta un límite de resolución de 2,1 \ring{A}. Se integraron todos los datos y se trazaron a escala utilizando DENZO y SCALEPACK (tabla 5). El conjunto de datos entre 20,0 y 2,1 \ring{A} muestra completitud del 100% con un Rsym (I) del 4,5%. La completitud en la cuba de resolución más alta (2,17-2,10 \ring{A}) fue el 100% con un Rsym (I) del 17,5%. Los parámetros de la célula unitaria fueron a = 52,199 \ring{A}, b = 58,125 \ring{A} y c = 106,039 \ring{A}, a = b = c = 90º. El cristal contiene un monómero por unidad asimétrica y un contenido en disolvente del 52%, y una molécula por unidad asimétrica. El factor B estimado mediante diagrama de Wilson es 32. La inspección de ausencias asimétricas a lo largo de cada eje indicó que el grupo de espacio era P212121.
Determinación de la estructura y perfeccionamiento
Se resolvió la estructura del complejo mediante reemplazo molecular utilizando el complejo ROR\beta-LBD/STE como modelo de partida. Se construyó el ácido todo-trans retinoico utilizando Quanta (MSI). El modelo final (Rcrist = 0,2180 y Rlibre =0,2549), perfeccionado a 2,1 \ring{A} (tabla 5), comprende 244 residuos del ROR\beta-LBD, 10 residuos del péptido, un ligando y 139 moléculas de agua. Según Procheck, el 91,2% de todos los residuos en el modelo estás en las regiones Ramachandran de ángulos de torsión de cadena principal más favorables, el 5,9% en regiones permitidas adicionales, el 2,1% en regiones permitidas generosamente y el 0,0% en regiones no permitidas.
Unión de ATRA (ácido todo-trans retinoico)
En la tabla 6 se enumeran los contactos proteína-ligando en 3,5 \ring{A}. La presente estructura revela el sitio de unión para el grupo carboxilato de ATRA, que está unido por hidrógeno a Arg 306 y Arg 309 a través de una molécula de agua en cada caso (figura 6). El modo de unión es diferente del estearato (figura 7), que está unido por hidrógeno a Gln 265 directamente y a Gln 228 a través de una molécula de agua. Por otro lado, el estearato hace más contactos de Van der Waals con residuos de hueco gracias a su cadena flexible que toma una forma de U probablemente con el fin de maximizar el número de tales contactos. ATRA es más rígido, permitiendo menos contactos de Van der Waals. Por tanto, parece haber un equilibrio delicado entre la unión del ligando mediante contactos de Van der Waals y puentes de hidrógenos al ROR\beta-LBD.
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TABLA 5 Recogida de datos y estadísticas de perfeccionamiento
5
TABLA 6 Contactos ROR\beta-LBD/ATRA (ácido todo-trans retinoico) en 3,5 \ring{A}
6
Cultivo celular y experimentos de transfección transitoria
Se cultivaron HT22 en medio de Eagle modificado por Dulbecco (DMEM). Se suplementó el medio con suero bovino fetal sin lípidos al 5%, penicilina, estreptomicina y glutamina. Se llevaron a cabo ensayos de transfección transitoria en placas de 24 pocillos (0,5 x 10^{5} células por pocillo) mediante lipofección (Roche Molecular Biochemicals) N-[1-(2,3-dioleoiloxi)propil]-N,N,N-trimetilamoniometilsulfato (DOTAP) según el protocolo del fabricante. Se sometió a ensayo la actividad de luciferasa tal como se recomienda por el fabricante (Promega) en un luminómetro de microplacas (EG & G Berthold). Se normalizaron las unidades luminosas relativas según (Muller et al., 2002) y se determinó la concentración de proteína utilizando el ensayo de colorante de Bradford (Bio-Rad). Se repitieron todos los experimentos por lo menos cinco veces.
Ligandos. Los ligandos adquiridos incluyen los siguientes: ácido todo-trans-[20-metil-3H]-retinoico (65 Ci/mmol) (NEN); ácido todo-trans retinoico (Sigma)
Plásmidos recombinantes. Plásmidos indicadores. G5E1BTataLuc
Vectores de expresión. CMX-Gal, CMX-Gal-ROR\beta201-459, pGEX-ROR\beta201-459 descritos en (Greiner et al., 1996)
Ensayos de unión a ligando. Se realizaron los ensayos de proximidad por centelleo con ROR\beta-LBD expresado en bacterias purificado (Stehlin et al 2001) (250 ng por pocillo) y ácido todo-trans-[20-metil-3H]-retinoico (60 Ci/mMol, NEN) en placas de 96 pocillos rápidas NiNTA (NEN) en un volumen total de 100 \mul. Tampón de unión: HEPES 40 mM pH 7,6, KCl 40 mM, CHAPS al 0,2%, 0,1 mg/ml de BSA. Se llevó a cabo la unión durante 1 hora a 4ºC en 100 \mul de tampón de unión. Se diluyó el radioligando en tampón de unión hasta una concentración final de 5 nM. Se diluyeron en serie los ligandos competitivos no marcados en tampón de unión y se añadieron a concentraciones finales que oscilaban desde 1 nM hasta 10 \muM. Se agitaron las placas a 25ºC durante 2 horas. Luego se midió la radiactividad con un Packard Topcount a 2 min por pocillo. Se sometieron a ensayo todas las concentraciones por triplicado y se calcularon los promedios de los resultados. Los valores de pocillo en ausencia de competidor representaron el 100% de unión. Los experimentos de unión por saturación utilizaron las concentraciones de ligando indicadas en la figura. Se determinó la unión no específica incluyendo ácido retinoico no marcado a 10^{-4} M y se restó de la unión total. Se realizaron los análisis de regresión no lineal para las curvas de competición, unión por saturación y análisis de Scratchard para determinar Kd utilizando GRAPHPAD PRISM.
Greiner, E. F., Kirfel, J., Greschik, H., Dorflinger, U., Becker, P., Mercep, A., y Schule, R. (1996). Functional analysis of retinoid Z receptor beta, a brain-specific nuclear orphan receptor. Proc Natl Acad Sci USA 93, 10105-10110. Muller, J. M., Metzger, E., Greschik, H., Bosserhoff, A. K., Mercep, L., Buettner, R., y Schule, R. (2002). The transcriptional coactivator FHL2 transmits Rho signals from the cell membrane into the nucleus. Embo J 21, 736-748.
TABLA A
7
8
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TABLA B Coordenadas cristalográficas de RORbeta LBD/ácido retinoico/complejo de péptido SRC1
43
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45
46
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78
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<130> IOB 01 CNR RORB
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<140>
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<141>
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<160> 37
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<170> PatentIn Ver. 2.1
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<210> 1
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<211> 732
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<212> ADN
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<213> Secuencia artificial
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<220>
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<223> Descripción de la Secuencia Artificial: Secuencia de nucleótidos que codifica un fragmento de ROR\beta de rata
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<220>
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<221> CDS
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<213> Secuencia artificial
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<223> Descripción de la Secuencia Artificial: Secuencia de nucleótidos que codifica un fragmento de ROR\beta de rata
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<223> Descripción de la Secuencia Artificial: fragmento de ROR\gamma de ratón
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<223> Descripción de la Secuencia Artificial: Secuencia de nucleótidos que codifica un fragmento de ROR\beta de rata
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<223> Descripción de la Secuencia Artificial: fragmento de ROR\alpha de ratón
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<400> 18
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110
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<210> 19
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<211> 244
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<212> PRT
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<213> Secuencia Artificial
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<220>
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<223> Descripción de la Secuencia Artificial: fragmento de ROR\alpha de ratón
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<400> 19
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111
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<210> 20
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<211> 243
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<212> PRT
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<213> Secuencia Artificial
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<223> Descripción de la Secuencia Artificial: Secuencia de nucleótidos que codifica un fragmento de ROR\beta de rata
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<400> 20
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112
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<210> 21
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<211> 243
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<212> PRT
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<213> Secuencia Artificial
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<220>
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<223> Descripción de la Secuencia Artificial: fragmento de ROR\beta humano
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<400> 21
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113
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<210> 22
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<211> 241
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<212> PRT
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<213> Secuencia Artificial
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<220>
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<223> Descripción de la Secuencia Artificial: fragmento de ROR\gamma humano
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1130
114
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<210> 23
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<211> 241
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<212> PRT
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<213> Secuencia Artificial
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<223> Descripción de la Secuencia Artificial: fragmento de ROR\gamma de ratón
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<400> 23
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115
116
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<210> 24
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<211> 243
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<212> PRT
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<213> Secuencia Artificial
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<223> Descripción de la Secuencia Artificial: fragmento de ROR\alpha humano
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117
118
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<210> 25
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<211> 243
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<212> PRT
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<213> Secuencia Artificial
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<220>
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<223> Descripción de la Secuencia Artificial: fragmento de ROR\alpha de ratón
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119
120
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<210> 26
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 251
\vskip0.400000\baselineskip
<212> PRT
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<213> Secuencia Artificial
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<223> Descripción de la Secuencia Artificial: Secuencia de nucleótidos que codifica un fragmento de ROR\beta de rata
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<400> 26
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121
122
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<210> 27
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<211> 251
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<212> PRT
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<213> Secuencia Artificial
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<220>
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<223> Descripción de la Secuencia Artificial: fragmento de ROR\alpha\beta humano
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip0.400000\baselineskip
<400> 27
\vskip1.000000\baselineskip
123
124
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<210> 28
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 249
\vskip0.400000\baselineskip
<212> PRT
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<213> Secuencia Artificial
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<220>
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<223> Descripción de la Secuencia Artificial: fragmento de ROR\gamma humano
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<400> 28
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125
126
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<210> 29
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 249
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<212> PRT
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<213> Secuencia Artificial
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<223> Descripción de la Secuencia Artificial: fragmento de ROR\gamma de ratón
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<400> 29
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127
128
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<210> 30
\vskip0.400000\baselineskip
<211> 251
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<212> PRT
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<213> Secuencia Artificial
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<220>
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<223> Descripción de la Secuencia Artificial: fragmento de ROR\alpha humano
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<400> 30
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129
130
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<210> 31
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<211> 251
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<212> PRT
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<213> Secuencia Artificial
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<220>
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<223> Descripción de la Secuencia Artificial: fragmento de ROR\alpha de ratón
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<400> 31
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131
132
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<210> 32
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<211> 252
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<212> PRT
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<213> Secuencia Artificial
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<223> Descripción de la Secuencia Artificial: Secuencia de nucleótidos que codifica un fragmento de ROR\beta de rata
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<400> 32
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1320
133
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<210> 33
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<211> 252
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<212> PRT
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<213> Secuencia Artificial
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<223> Descripción de la Secuencia Artificial: fragmento de ROR\beta humano
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134
135
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<210> 34
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<211> 250
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<212> PRT
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<213> Secuencia Artificial
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<220>
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<223> Descripción de la Secuencia Artificial: fragmento de ROR\gamma humano
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136
137
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<210> 35
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<213> Secuencia Artificial
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<223> Descripción de la Secuencia Artificial: fragmento de ROR\gamma de ratón
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138
139
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<223> Descripción de la Secuencia Artificial: fragmento de ROR\alpha humano
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140
141
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<210> 37
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<213> Secuencia Artificial
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<223> Descripción de la Secuencia Artificial: fragmento de ROR\alpha de ratón
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<400> 37
\vskip1.000000\baselineskip
142
143

Claims (17)

1. Polipéptidos del receptor huérfano relacionado con ácido retinoico (ROR) en mamíferos, caracterizados porque son fragmentos de ROR\beta, \alpha o \gamma de rata, ser humano o ratón, delimitados en su extremo N-terminal por el aminoácido situado en una de las posiciones 201 a 209 de las secuencias de ROR representadas en la figura 3, y en su extremo C-terminal por el aminoácido situado en una de las posiciones 451 ó 452, de las secuencias de ROR representadas en la figura 3.
2. Polipéptidos según la reivindicación 1, seleccionados de entre:
-
\vtcortauna el fragmento delimitado por los aminoácidos situados en las posiciones 209 a 452 de:
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\beta de rata SEC ID nº: 2,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\beta de ser humano SEC ID nº: 3,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\gamma de ser humano SEC ID nº: 4,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\gamma de ratón SEC ID nº: 5,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\alpha de ser humano SEC ID nº: 6,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\alpha de ratón SEC ID nº: 7,
-
\vtcortauna el fragmento delimitado por los aminoácidos situados en las posiciones 208 a 452 de:
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\beta de rata SEC ID nº: 8,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\beta de ser humano SEC ID nº: 9,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\gamma de ser humano SEC ID nº: 10,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\gamma de ratón SEC ID nº: 11,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\alpha de ser humano SEC ID nº: 12,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\alpha de ratón SEC ID nº: 13,
-
\vtcortauna el fragmento delimitado por los aminoácidos situados en las posiciones 208 a 451 de:
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\beta de rata SEC ID nº: 14,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\beta de ser humano SEC ID nº: 15,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\gamma de ser humano SEC ID nº: 16,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\gamma de ratón SEC ID nº: 17,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\alpha de ser humano SEC ID nº: 18,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\alpha de ratón SEC ID nº: 19,
-
\vtcortauna el fragmento delimitado por los aminoácidos situados en las posiciones 209 a 451 de:
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\beta de rata SEC ID nº: 20,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\beta de ser humano SEC ID nº: 21,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\gamma de ser humano SEC ID nº: 22,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\gamma de ratón SEC ID nº: 23,
\newpage
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\alpha de ser humano SEC ID nº: 24,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\alpha de ratón SEC ID nº: 25,
-
\vtcortauna el fragmento delimitado por los aminoácidos situados en las posiciones 201 a 451 de:
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\beta de rata SEC ID nº: 26,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\beta de ser humano SEC ID nº: 27,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\gamma de ser humano SEC ID nº: 28,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\gamma de ratón SEC ID nº: 29,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\alpha de ser humano SEC ID nº: 30,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\alpha de ratón SEC ID nº: 31,
-
\vtcortauna el fragmento delimitado por los aminoácidos situados en las posiciones 201 a 452 de:
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\beta de rata SEC ID nº: 32,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\beta de ser humano SEC ID nº: 33,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\gamma de ser humano SEC ID nº: 34,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\gamma de ratón SEC ID nº: 35,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\alpha de ser humano SEC ID nº: 36,
\bullet
\vtcortauna la secuencia del ROR\alpha de ratón SEC ID nº: 37.
3. Polipéptidos según la reivindicación 1 ó 2, caracterizados porque presentan las características siguientes:
-
\vtcortauna presentan las propiedades de unión a un ligando y de transactivación del LBD del receptor ROR,
-
\vtcortauna son solubles en los disolventes acuosos,
-
\vtcortauna son cristalizables en disolventes acuosos, especialmente mediante al procedimiento de difusión de vapor en gota pendiente, más particularmente a aproximadamente 4ºC.
4. Complejos moleculares que comprenden un polipéptido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, estando dicho polipéptido en asociación con:
-
\vtcortauna un ligando de ROR-LBD que es un agonista, tal como el ácido esteárico, o un antagonista del ROR-LBD, tal como el ácido retinoico,
-
\vtcortauna y/o con un copéptido que presenta una secuencia de aproximadamente 15-20 aminoácidos y que comprende el motivo coactivador LXXLL o un motivo correpresor (I/L)XX(V/I)I o LXX(H/I)IXXX(I/L) en el que X representa cualquier aminoácido, natural o no, tales como los copéptidos seleccionados de entre fragmentos de coactivadores de la transcripción, especialmente los de la familia p160, y más particularmente de entre fragmentos de los coactivadores SRC1, tal como el fragmento 686-700 de SRC1, o de entre fragmentos de correpresores de la transcripción.
5. Secuencia de nucleótidos que codifica para un polipéptido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3.
6. Secuencia de nucleótidos según la reivindicación 5, asociada a los elementos necesarios para la transcripción de esta secuencia, particularmente un promotor y un terminador de la transcripción.
7. Vector, particularmente un plásmido, que comprende una secuencia de nucleótidos según la reivindicación 5 ó 6.
8. Células huésped, tales como E. coli, transformadas con un vector según la reivindicación 7.
9. Procedimiento para obtener un polipéptido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, o un complejo molecular según la reivindicación 4, caracterizado porque comprende:
-
\vtcortauna una etapa que consiste en transformar células huésped con una secuencia de nucleótidos según la reivindicación 5 ó 6, utilizando un vector según la reivindicación 7,
-
\vtcortauna una etapa que consiste en cultivar la célula huésped transformada según la reivindicación 8 así obtenida, en un medio de cultivo apropiado,
-
\vtcortauna y la recuperación, y si es necesario, la purificación del polipéptido recombinante o el complejo molecular obtenidos.
10. Cristal que comprende un polipéptido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, o un complejo molecular según la reivindicación 4.
11. Cristal según la reivindicación 10, caracterizado porque dicho cristal difracta a una resolución de por lo menos 3 angstroms y presenta una estabilidad de cristal dentro del 5% de sus dimensiones de la célula unitaria.
12. Cristal según la reivindicación 10 u 11, en el que el ROR-LBD tiene las dimensiones de la célula unitaria siguientes en angstroms: a = 52,302 \ring{A}, b = 58,490 \ring{A} y c = 106,036 \ring{A}, \alpha = \beta = \chi = 90º, y un grupo de espacio ortorrómbico P212121.
13. Cristal según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, tal como se obtiene llevando a cabo un procedimiento según la reivindicación 9, y que comprende una etapa de cristalización en disolventes acuosos de los polipéptidos cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, o los complejos moleculares según la reivindicación 4, especialmente a 4ºC mediante el procedimiento de difusión de vapor en gota pendiente.
14. Utilización de los polipéptidos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, o de los complejos moleculares según la reivindicación 4, o de los cristales según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, para llevar a cabo:
-
\vtcortauna un procedimiento para el cribado de un ligando de ROR-LBD que es un agonista, o un antagonista de dicho receptor, o para el cribado de ligandos que alteran la estructura del receptor y que tienen un efecto sobre el reclutamiento de cofactores (coactivadores y correpresores) y por tanto, sobre la regulación génica,
-
\vtcortauna o un procedimiento para el análisis de la estructura tridimensional de los complejos formados con dichos polipéptidos, complejos moleculares o cristales y un compuesto particular.
15. Utilización según la reivindicación 14, para el cribado de compuestos que actúan como agonistas o antagonistas de ROR, resultando útiles dichos compuestos en el marco del tratamiento de patologías relacionadas con el sistema nervioso central, la organización retiniana, la integración de la señal sensorial, la motricidad y la esterilidad.
16. Procedimiento para el cribado de un ligando de ROR-LBD que es un agonista, o un antagonista de dicho receptor, comprendiendo dicho procedimiento las etapas siguientes:
-
\vtcortauna poner en contacto un polipéptido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, o un complejo molecular según la reivindicación 4, o un cristal según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, unido ventajosamente a un soporte sólido, con el compuesto particular susceptible de ser un ligando de ROR-LBD, preferentemente uno de dicho polipéptido, o complejo molecular, o cristal, o ligando sometido a prueba, que está marcado, tal como con un marcador fluorescente, radiactivo o enzimático,
-
\vtcortauna detectar la posible asociación entre dicho polipéptido, o complejo molecular, o cristal, y el ligando sometido a prueba, mediante la medición del marcador utilizado, especialmente tras aclarar el soporte utilizado en la etapa anterior, o mediante espectrometría de masas en condiciones no desnaturalizantes.
17. Procedimiento para el análisis de la estructura tridimensional de los complejos formados con un polipéptido según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, o un complejo molecular según la reivindicación 4, o un cristal según cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, y un compuesto particular susceptible de ser un ligando de ROR-LBD, comprendiendo dicho procedimiento las etapas siguientes:
-
\vtcortauna poner en contacto dicho polipéptido, o complejo molecular, o cristal, con dicho compuesto particular,
-
\vtcortauna cristalizar el complejo formado entre dicho polipéptido, o complejo molecular, o cristal, y el ligando sometido a prueba, especialmente con el procedimiento de difusión de vapor y el análisis tridimensional de dicho complejo, especialmente con el procedimiento de reemplazo molecular,
-
\vtcortauna o realizar el análisis tridimensional de dicho complejo en estado soluble, mediante la utilización de un procedimiento apropiado tal como RMN.
ES02754563T 2001-05-07 2002-05-07 Fragmentos del receptor huerfano relacionado con el acido retinoico (ror) que comprenden el dominio de union al ligando (lbd), la estructura cristalina del lbd de ror-beta y sus aplicaciones. Expired - Lifetime ES2305273T3 (es)

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EP01401175 2001-05-07
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