ES2312997T3 - Complejo de chaperonina-proteina diana,procedimiento de produccion del mismo,procedimiento de estabilizacion de roteina diana, procedimientode analisis de estructura de proteina diana, preparacion de liberacionprolongada y procedimeinto de anticuerpo contra la proteina diana. - Google Patents

Complejo de chaperonina-proteina diana,procedimiento de produccion del mismo,procedimiento de estabilizacion de roteina diana, procedimientode analisis de estructura de proteina diana, preparacion de liberacionprolongada y procedimeinto de anticuerpo contra la proteina diana. Download PDF

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Akira Sekisui Chemical Co. Ltd. Ideno
Jun-ichi Sekisui Chemical Co. Ltd. Hata
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Masahiro Sekisui Chemical Co. Ltd. Furutani
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Abstract

Complejo de chaperonina-proteína diana, que comprende: una proteína de fusión que comprende una subunidad de chaperonina y una etiqueta de afinidad unida a la subunidad de chaperonina mediante un enlace peptídico; y una proteína diana para la que la etiqueta de afinidad presenta una afinidad específica, en el que la proteína diana está unida a la etiqueta de afinidad mediante la afinidad específica, formando así una estructura de anillo de chaperonina constituida por una pluralidad de subunidades de chaperonina y en el que la proteína diana está alojada en la estructura de anillo de chaperonina de la proteína de fusión.

Description

Complejo de chaperonina-proteína diana, procedimiento de producción del mismo, procedimiento de estabilización de la proteína diana, procedimiento de inmovilización de la proteína diana, procedimiento de análisis de la estructura de la proteína diana, preparación de liberación prolongada y procedimiento de producción de un anticuerpo contra la proteína diana.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un complejo de chaperonina-proteína diana y a un procedimiento de producción del mismo, y a un procedimiento de estabilización de la proteína diana, a un procedimiento de inmovilización de la proteína diana, a un procedimiento de análisis de la estructura de la proteína diana, a una formulación de liberación prolongada y a un procedimiento de producción de un anticuerpo contra la proteína diana. Más específicamente, se refiere a un complejo de chaperonina-proteína diana en el que una proteína diana está unida a una chaperonina mediante una etiqueta de afinidad y a un procedimiento de producción del mismo, y a un procedimiento de estabilización de la proteína diana, a un procedimiento de inmovilización de la proteína diana, a un procedimiento de análisis de la estructura de la proteína diana, a una formulación de liberación prolongada y a un procedimiento de producción de un anticuerpo contra la proteína diana, utilizando cada uno el complejo de chaperonina-proteína diana.
Antecedentes de la técnica
Se ha completado un análisis de la secuencia completa del genoma de varios organismos incluyendo seres humanos, ratón y levadura, y se considera que una tendencia de investigación en biotecnología está evolucionando desde un análisis génico hacia una investigación comprensiva de las proteínas. Como consecuencia de dicha investigación, cabe esperar que el descubrimiento de proteínas que se relacionan con enfermedades y la resolución de la interacción entre las proteínas in vivo conduzca a un desarrollo de un nuevo fármaco. Recientemente, se han desarrollado y utilizando ampliamente herramientas de investigación tales como un procedimiento de dos híbridos para la detección de la interacción entre las proteínas y los chips de proteína para la detección de la expresión proteica. Hasta ahora, aunque los chips de ADN se han utilizado para identificar genes relacionados con enfermedades, la traducción génica no siempre se ha correlacionado bien con la expresión proteica. De este modo, una herramienta de investigación que utiliza proteínas como muestra que incluye chips de proteína atrae la atención como nuevo procedimiento
alternativo.
Las proteínas deben manipularse con precaución para protegerlas de su desnaturalización. Uno de los factores importantes por los cuales las proteínas se caracterizan es su estructura de orden superior. Sin embargo, los cambios en el medio externo tales como el calor o el pH rompen la estructura de orden superior de las proteínas con la consecuencia de la reducción de una actividad de la proteína. Los problemas para la aplicación industrial de las proteínas son cómo mantener su estructura de orden superior y evitar su desnaturalización. Por ejemplo, en el caso de la aplicación de proteínas inmovilizadas en un portador o soporte de poliestireno o similar, debe apreciarse que no presentar una estructura de orden superior de las proteínas cambió debido a la interacción hidrófoba implicada con inmovilización del portador o similar. La inmovilización de las proteínas en un portador presenta otro problema de modo que una zona activa de las proteínas está frente al portador, lo que da como resultado prevenir su actividad del funcionamiento propiamente. Por consiguiente, se ha deseado también un procedimiento de control para la inmovilización de las proteínas o un portador que mantenga su orientación.
Por otra parte, un determinado tipo de proteínas atrae la atención en la aplicación como sonda para identificar un nuevo fármaco. Más específicamente, algunas proteínas en las células se unen específicamente a diferentes tipos de sustancias fisiológicamente activas, relacionándose de este modo a una transmisión de su acción. Un agonista y un antagonista que actúan contra ellos pueden ser sustancias experimentales para un nuevo fármaco destinadas a controlar la transmisión de la acción, de modo que la identificación de las proteínas y sus estereoestructuras suscitan considerable interés. Aunque existen el procedimiento RMN y el análisis cristalográfico por rayos X para analizar las estereoestructuras de las proteínas, generalmente es difícil para el procedimiento RMN analizar las proteínas con peso molecular de 50 kDa y superior. Como para el otro procedimiento, el análisis cristalográfico de rayos X, no hay limitación por encima del peso molecular de las proteínas, pero este procedimiento necesita consideración de varias condiciones para la cristalización en cada proteína, resultando que es limitante de velocidad para el análisis de alta resolución, lo que se ve con recelo. En las proteínas, como se ha mencionado anteriormente, su estructura terciaria y estructura cuaternaria son muy importantes para la determinación de su naturaleza y calidad.
Recientemente, se ha reparado en que una mejora de una tecnología de producción recombinante de proteínas permite que se produzcan proteínas fisiológicamente activas tales como las citocinas y las proteasas en gran cantidad para aplicar como un nuevo fármaco. Sin embargo, muchas de estas proteínas son descompuestas por las proteasas, dando como resultado un tiempo de residencia sumamente breve in vivo. Se considera que la mayoría de las proteínas descompuestas como se acaba de describir incluyen una proteína constituida por un dominio funcional de las proteínas fisiológicamente activas o una proteína con diferentes estructuras de las naturales, dando como resultado que son vulnerables a la destrucción por la proteasa. Dicho esfuerzo como implantación de proteínas fisiológicamente activas con polímeros solubles en agua se realiza para alargar el tiempo de residencia in vivo, pero los problemas que implica un proceso incómodo y complicado permanecen, de modo que se ha requerido un procedimiento más sencillo.
Un fármaco de anticuerpo ha atraído también la atención como uno de los fármacos de proteínas. Con el fin de obtener un anticuerpo que se puede convertir en un fármaco, es necesario inmunizar un animal con un antígeno que provoque una enfermedad, para recuperar los anticuerpos, sus genes e hibridomas y para evaluarlos y mejorarlos. Sin embargo, en el caso de que el antígeno sea fácil de descomponerse en la sangre de los animales inoculados, es imposible provocar una respuesta inmunitaria suficiente y no puede obtenerse un anticuerpo diana.
Tal como se describe, las proteínas tienen potencial ilimitado, pero un procedimiento mediante el que las proteínas se manipulan y controlan más fácilmente y de manera más eficaz se ha deseado generalmente.
El documento WO 99/42121 da a conocer un procedimiento de purificación de proteínas segregables del choque térmico que comprende una etiqueta con afinidad.
Kirschner Marc et al., Plant Journal, vol. 24, n° 3, noviembre 2000 (2000-11), páginas 397-411, da a conocer las proteínas vegetales del choque térmico de la familia hsp20 de la chaperona fusionadas a etiquetas de afinidad.
El documento WO 97/06821 da a conocer composiciones inmunógenas que comprenden por lo menos una proteína del choque térmico y uno o más antígenos diana híbridos que tienen un dominio de unión de la proteína del choque térmico.
El documento WO 01/79259 da a conocer un complejo que comprende una proteína del choque térmico y uno o más epítopos fusionados por enlace covalente a una molécula de ligadura (denominada "jabalina") con afinidad para dicha proteína del choque térmico.
Por lo tanto un objetivo de la presente invención consiste en el contexto de los problemas e inconvenientes mencionados anteriormente en proporcionar un complejo de chaperonina-proteína diana mediante el cual la proteína diana se manipula más fácilmente y un procedimiento para producir la misma, y un procedimiento de estabilización de la proteína diana, un procedimiento de inmovilización de la proteína diana, un procedimiento de análisis de la estructura de la proteína diana, una formulación de liberación prolongada y un procedimiento de producción de un anticuerpo contra la proteína diana, utilizando cada uno el complejo de chaperonina-proteína diana.
Exposición de la invención
La presente invención propuesta para conseguir el objetivo descrito anteriormente consiste en alojar y mantener una proteína diana mediante una etiqueta de afinidad en una estructura cuaternaria de una proteína chaperonina (denominada también proteína del choque térmico de 60 kDa o termosoma).
Más específicamente, un aspecto de la presente invención se refiere a:
(1)
Un complejo de chaperonina-proteína diana que incluye una proteína de fusión que incluye una subunidad de chaperonina y una etiqueta de afinidad unida a la subunidad de chaperonina mediante un enlace peptidico y una proteína diana para la que la etiqueta de afinidad presenta una afinidad específica, en el que la proteína diana está unida a la etiqueta de afinidad mediante la afinidad específica, formando de este modo una estructura de anillo de chaperonina constituida por una variedad de subunidades de chaperonina y en el que la proteína diana está adaptada en la estructura de anillo de chaperonina de la proteína de fusión;
(2)
El complejo de chaperonina-proteína diana descrito en (1) en el que la proteína de fusión incluye una subunidad de chaperonina, y en el que la etiqueta de afinidad está unida mediante el enlace peptídico del terminal N y/o el terminal C de la subunidad de chaperonina;
(3)
El complejo de chaperonina-proteína diana descrito en (1) en el que la proteína de fusión incluye un enlace de la subunidad de chaperonina compuesto de 2 a 20 subunidades de chaperonina unidas en serie entre sí y en el que la etiqueta de afinidad está unida a por lo menos una zona seleccionada de un grupo constituido por el terminal N del enlace de la subunidad de chaperonina, el terminal C del enlace de la subunidad de chaperonina y un punto de enlace de las subunidades de chaperonina;
(4)
El complejo de chaperonina-proteína diana descrito en (1), (2) o (3) en el que la relación del número de unidades de chaperonina al número de etiqueta de afinidad está comprendido en el intervalo entre 1:2 a 9:1;
(5)
El complejo de chaperonina-proteína diana descrito en (3) o (4) que está provisto de una secuencia que debe escindirse por una proteína específica del sitio entre las subunidades del enlace de la subunidad de chaperonina;
(6)
Complejo de chaperonina-proteína diana descrito en uno de los apartados (1) a (5) que tiene dos anillos de chaperonina asociados por enlace no covalente en el plano del anillo entre sí con el fin de formar una estructura de anillo de chaperonina de dos capas; y
(7)
Complejo de chaperonina-proteína diana descrito en (6) que presenta dos anillos de chaperonina asociados por enlace no covalente en el plano del anillo entre sí o al lado entre sí para formar una estructura de anillo de chaperonina fibrosa.
Otro aspecto de la presente invención se refiere a:
(8)
El complejo de chaperonina-proteína diana descrito en uno de los apartados (1) a (7) en el que el ser vivo del que procede la chaperonina se selecciona de entre un grupo constituido por bacterias, arqueas y eucariotas;
(9)
Complejo de chaperonina-proteína diana descrito en uno de los apartados (1) a (8) en el que la etiqueta de afinidad es la seleccionada de entre un grupo constituido por un anticuerpo, estreptavidina, proteína A, proteína G, proteína L, péptido S, proteína S y un fragmento parcial de los mismos;
(10)
Complejo de chaperonina-proteína diana descrito en uno de los apartados (1) a (9) en el que la proteína diana es un polipéptido que incluye un fragmento de seis o más restos de aminoácido e incluye una etiqueta acompañante con afinidad específica para la etiqueta de afinidad;
(11)
Complejo de chaperonina-proteína diana descrito en uno de los apartados (1) a (10) en el que la proteína diana se selecciona de entre un grupo constituido por una cadena pesada de un anticuerpo, una cadena ligera de un anticuerpo, y un polipéptido que incluye un fragmento de 6 o más restos de aminoácido del mismo e incluye una etiqueta acompañante con afinidad específica para la etiqueta de afinidad;
(12)
Complejo de chaperonina-proteína diana descrito en uno de los apartados (1) a (10) en el que la proteína diana incluye una seleccionada de un grupo constituido por un antígeno vírico, un receptor siete transmembranario, una citocina, una proteína cinasa, una fosfoproteína fosfatasa y un fragmento parcial de los mismos;
(13)
Procedimiento de producción del complejo de chaperonina-proteína diana descrito en uno de los apartados (1) a (12) incluyendo el procedimiento las etapas de mezclado de la proteína de fusión compuesta de la subunidad de chaperonina y la etiqueta de afinidad con la proteína diana que incluye la etiqueta acompañante con afinidad para la etiqueta de afinidad, y unir la proteína de fusión a la proteína diana mediante una afinidad específica entre la etiqueta de afinidad y la etiqueta acompañante;
(14)
Procedimiento de producción del complejo de chaperonina-proteína diana descrito en uno de los apartados (1) a (12) en el que la etiqueta acompañante con afinidad específica para la etiqueta de afinidad es un polipéptido, y el procedimiento que incluye una etapa de transcripción y traducción en el mismo hospedador tanto de un gen que contiene un gen que codifica la subunidad de chaperonina como un gen que codifica la etiqueta de afinidad y un gen que contiene un gen que codifica la proteína diana y un gen que codifica la etiqueta acompañante, uniendo de este modo la proteína diana a la proteína de fusión de la chaperonina;
(15)
Procedimiento de producción del complejo de chaperonina-proteína diana descrito en uno de los apartados (1) a (12) en el que la etiqueta acompañante con afinidad específica para la etiqueta de afinidad es un polipéptido, y el procedimiento que incluye una etapa de transcripción y traducción en los mismos tres genes del hospedador constituidos por un gen que contiene un gen que codifica la subunidad de chaperonina y un gen que codifica la etiqueta de afinidad, un gen que contiene un gen que codifica la proteína diana y un gen que codifica la etiqueta acompañante, y un gen que codifica la subunidad de chaperonina o su enlace, uniendo de este modo la proteína diana, la proteína de fusión de la chaperonina y la subunidad de chaperonina o su enlace; y
(16)
Procedimiento descrito en los apartados (14) o (15) en el que el complejo proteico se produce en un hospedador seleccionado de entre un grupo constituido por bacterias, levaduras, células animales, células vegetales, células de insectos, animales, vegetales e insectos.
Todavía otro aspecto de la presente invención se refiere a:
(17)
Procedimiento descrito en los apartados (14) o (15) en el que el complejo proteico se produce en un sistema de traducción exento de células;
(18)
Procedimiento de estabilización de la proteína diana, incluyendo el procedimiento una etapa de unión de la proteína diana mediante la etiqueta de afinidad a la proteína de fusión incluida en el complejo de chaperonina-proteína diana descrito en uno de los apartados (1) a (9) para que la proteína diana se aloje en la estructura de anillo de chaperonina;
(19)
Procedimiento de inmovilización de la proteína diana, incluyendo el procedimiento las etapas de inmovilización en un portador para la inmovilización de la proteína de fusión incluida en el complejo de chaperonina-proteína diana descrito en uno de los apartados (1) a (9) y la unión de la proteína diana mediante la etiqueta de afinidad a la proteína de fusión para que la proteína diana se aloje en el anillo de chaperonina.
(20)
Procedimiento de análisis de la estructura de la proteína diana, incluyendo el procedimiento las etapas de cristalización de un complejo proteico obtenido adaptando la proteína diana unida mediante la etiqueta de afinidad a la proteína de fusión incluida en el complejo de chaperonina-proteína diana descrito en uno de los apartados (1) a (9) y obtener información sobre la estructura tridimensional de la proteína diana de una imagen por difracción de rayos X obtenida irradiando un cristal obtenido por cristalización;
(21)
Formulación de liberación lenta para una proteína fisiológicamente activa o un fármaco de bajo peso molecular en la que la proteína fisiológicamente activa o el fármaco de bajo peso molecular se aloja en la proteína de fusión incluida en el complejo de chaperonina-proteína diana descrito en uno de los apartados (1) a (9) mediante la etiqueta acompañante para la etiqueta de afinidad;
(22)
Formulación de liberación lenta descrita en el apartado (21) en la que la chaperonina procede de un ser humano; y
(23)
Procedimiento de producción de un anticuerpo contra una proteína de antígeno diana, incluyendo el procedimiento las etapas de unión de la proteína del antígeno diana a la proteína de fusión incluida en el complejo de chaperonina-proteína diana descrito en uno de los apartados (1) a (9) e inmunizar un animal con éste como inmunógeno.
El complejo de chaperonina-proteína diana en la invención realiza más fácilmente la estabilización de la proteína diana, la inmovilización de la proteína diana en un portador, un análisis estructural de la proteína diana, la formulación de la proteína diana de liberación lenta y la producción de un anticuerpo contra la proteína diana.
Según el procedimiento de estabilización de la proteína diana en la invención, la proteína diana se estabiliza más fácilmente.
Según el procedimiento de inmovilización de la proteína diana en la invención, la proteína diana está ordenada, mostrando de este modo una característica de la proteína diana de manera más eficaz.
Según el procedimiento de análisis de la estructura de la proteína diana en la invención, el análisis por rayos X se realiza con suficiente facilidad para prescindir de consideración de una condición de cristalización dependiendo de la natural de la proteína diana.
Según la formulación de liberación lenta en la invención, la proteína diana no se descompone rápidamente en la sangre para ejercer la eficacia del fármaco en una zona específica afectada.
Según el procedimiento de producción de un anticuerpo en la invención, la proteína diana no se descompone rápidamente en la sangre del animal inmunizado para producir la respuesta inmunitaria de manera más eficaz.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una ilustración esquemática de la estereoestructura de la chaperonina de Escherichia coli (GroEL);
La figura 2A es una ilustración esquemática que presenta un estado en el que dos proteínas de fusión compuesta cada una por un enlace de 4 veces una subunidad de chaperonina y una etiqueta de afinidad forman una estructura de anillo;
la figura 2B es una ilustración esquemática de una proteína de fusión compuesta por un enlace de 4 veces una subunidad de chaperonina y una etiqueta de afinidad;
la figura 3A es un esquema conceptual que presenta un estado en el que un enlace de chaperonina está inmovilizado en un portador;
la figura 3B es un esquema conceptual que presenta un estado en el que la proteína de fusión chaperonina-etiqueta de afinidad está inmovilizada en un portador;
la figura 3C es un esquema conceptual que presenta un estado en el que la proteína diana está inmovilizada en un portador mediante una proteína de fusión chaperonina-etiqueta de afinidad;
la figura 4 es una ilustración que presenta la constitución de una parte principal de un vector de expresión pETD_{2} (TCP\beta)_{8};
la figura 5 es una fotografía de una proteína de fusión compuesta por una chaperonina arqueal que tiene ocho subunidades y una proteína A bajo un microscopio electrónico de transmisión;
la figura 6 es una fotografía de un complejo de chaperonina-anticuerpo monoclonal obtenido por actuación de un anticuerpo monoclonal en una proteína de fusión compuesta de una chaperonina arqueal que presenta ocho subunidades y una proteína A bajo un microscopio electrónico de transmisión;
la figura 7 es una fotografía de un complejo de chaperonina-GFP obtenido por actuación de una etiqueta GFP-S en una proteína de fusión compuesta de una chaperonina arqueal que tiene ocho subunidades y una proteína A bajo un microscopio electrónico de transmisión;
la figura 8A es un gráfico para comparar una actividad del anticuerpo de un anticuerpo monoclonal de ratón inmovilizado en un portador;
la figura 8B es un gráfico para comparar la estabilidad térmica de un anticuerpo monoclonal de ratón inmovilizado.
Descripción de las formas de realización preferidas
Un complejo de chaperonina-proteína diana en la presente invención incluye una proteína de fusión en la que una etiqueta de afinidad está unida a una unidad de chaperonina mediante un enlace peptídico y una proteína diana para la que la etiqueta de afinidad presenta una afinidad específica, en la que la proteína diana está unida a la etiqueta de afinidad por medio de la afinidad específica, formando de este modo una estructura de anillo de chaperonina constituida por muchas subunidades de chaperonina y en la que la proteína diana está adaptada en la estructura de anillo de chaperonina de la proteína de fusión.
Una chaperonina natural, una de las chaperonas moleculares que ayuda al plegamiento de la proteína, tiene una estructura en dos capas formada por dos anillos (anillos de chaperonina), que tienen cada uno siete a nueve subunidades con un peso molecular de aproximadamente 60 kDa, que es una proteína enorme con un peso molecular de 1.000 kDa. La chaperonina se encuentra en todos los seres vivos tales como bacterias, arqueas y eucariotas, y ayuda al plegamiento de la proteína y contribuye a la estabilización de la estructura en presencia o ausencia de una sustancia energética ATP en las células. La chaperonina de Escherichia coli (GroEL), por ejemplo, presenta una cavidad con un diámetro interno de 4,5 nm y una altura de 14,5 nm en cada capa de un anillo de dos capas (véase la figura 1). La cavidad del anillo de chaperonina de una capa tiene un espacio en la que una proteína globular con un peso molecular de 60 kDa está suficientemente adaptada. Es bien conocido que el complejo de chaperonina funciona en los intermedios plegados que se adaptan temporalmente de varias proteínas o proteínas desnaturalizadas en la cavidad, y una vez se forma una estructura plegada de la proteína, el complejo se conjuga con descomposición de ATP para liberar la proteína adaptada de la cavidad.
En la presente invención, se produce una proteína de fusión (denominada en adelante proteína de fusión chaperonina-etiqueta de afinidad o simplemente proteína de fusión de chaperonina) en la que una etiqueta de afinidad del polipéptido está unidad a la subunidad de chaperonina mediante el enlace peptídico para formar la estructura de anillo ensamblando las subunidades de chaperonina. En ese momento, la etiqueta de afinidad unida a la chaperonina se adapta preferentemente en el anillo de chaperonina. La proteína diana necesita incluir una etiqueta acompañante con afinidad específica para la etiqueta de afinidad. La etiqueta acompañante está unida a la etiqueta de afinidad, asegurando de este modo que la proteína diana se adapta en el anillo de chaperonina (en adelante el complejo resultante compuesto por la chaperonina y la proteína diana se denomina complejo de chaperonina-proteína diana o simplemente complejo de chaperonina).
En la presente memoria, la "etiqueta de afinidad" y la "etiqueta acompañante" son expresiones utilizadas para designar dos tipos de sustancias con afinidad específica entre sí tal como una hormona y un receptor, un antígeno y un anticuerpo y una enzima y un sustrato que se utilizan como etiquetas, refiriéndose a una como etiqueta de afinidad y a la otra como etiqueta acompañante. Específicamente, el complejo de chaperonina-proteína diana en la presente invención se aplica a una de las dos etiquetas que ha de unirse a la subunidad de chaperonina para formar la proteína de fusión y la fusionada a la subunidad de chaperonina se denomina etiqueta de afinidad y la otra se denomina etiqueta acompañante. Una afinidad específica entre la etiqueta de afinidad y la etiqueta acompañante está compuesta por una interacción no covalente tal como un enlace de hidrógeno, una interacción hidrófoba y una fuerza intermolecular.
En cuanto a una combinación de la etiqueta de afinidad y la etiqueta acompañante, puede aplicarse cualquier combinación si la combinación tiene afinidad por medio de una interacción específica entre las dos etiquetas. Sin embargo, la etiqueta de afinidad está preferentemente realizada a partir de un polipéptido ya que necesita ser expresada como proteína de fusión con la subunidad de chaperonina.
Una combinación de proteína A o proteína G y la zona Fc de IgG se toma como ejemplo de combinación de la etiqueta de afinidad y la etiqueta acompañante. La proteína A (Bridigo, M. M., J. Basic. Microbiology, 31, 337, 1991) constituida por aproximadamente 470 restos de aminoácidos y procedente de Bacillus sp. o Staphylococcus sp. es bien conocida y con frecuencia se utiliza para la purificación de IgG de antisueros. El dominio de unión a IgG de la proteína G procedente de Staphylococcus aureus constituido por aproximadamente 60 restos de aminoácidos (Saito, A., Protein Eng. 2, 481, 1989). La proteína G constituida por aproximadamente 450 restos de aminoácidos y procedente de Streptococcus sp. (Frahnestock, S. R., J. Bacteriol. 167, 870, 1986) es bien conocida y con frecuencia se utiliza para la purificación de IgG así como la proteína A. Se ha demostrado ya que una zona de unión con IgG está constituida por aproximadamente 50 a 60 aminoácidos (Gronenborn, A. M., Science, 253, 657, 1991).
Otro ejemplo de la combinación de la etiqueta de afinidad y la etiqueta acompañante incluye una combinación de proteína L y las cadenas ligeras \kappa de la inmunoglobulina. La proteína L es una proteína unida específicamente a las cadenas ligeras \kappa de varias clases de inmunoglobulina tales como IgG, IgM, IgA, IgE e IgD y sus subclases sin interferir con su zona de unión al antígeno. La proteína L que es conocida hasta ahora está constituida por aproximadamente 720 restos de aminoácidos y procede de Finegoldia magna (Kastern, W., Infect. Immun. 58, 1217, 1990). Un dominio de unión con la cadena ligera \kappa que está constituido por aproximadamente 80 aminoácidos ha sido ya estudiado con detalle (Wikstron, M., Biochemistry 32, 3381, 1993).
Otro ejemplo incluso de una combinación de la etiqueta de afinidad y la etiqueta acompañante incluye una combinación de la proteína S y del péptido S. Es sabido que la proteína S y el péptido S, los cuales son parte de las ribonucleasas, están unidos entre sí con el fin de presentar actividad de ribonucleasa. Asimismo tienen una gran afinidad específica entre sí, para ser utilizados con frecuencia para la purificación de proteínas. En el péptido S, la etiqueta S constituida por 15 restos de aminoácidos se utiliza para la investigación. La SEC. ID. n°: 3 designa una secuencia de ADN que codifica la proteína S y la SEC. ID. n°: 4 designa una secuencia de ADN que codifica la etiqueta S.
Todavía otro ejemplo de una combinación de la etiqueta de afinidad y la etiqueta acompañante incluye una combinación de un péptido FLAG y un anticuerpo que utiliza el péptido FLAG como epítopo. El péptido FLAG se utiliza con frecuencia para la purificación de las proteínas. Por ejemplo, el péptido FLAG constituido por 11 aminoácidos se fusiona al terminal N de un factor de transcripción de levadura, purificando de este modo una proteína de fusión mediante sus anticuerpos (Witzgall, R., Biochem., 223, 291, 1994). Ejemplos de los péptidos FLAG para aplicación general incluyen un péptido constituido por DYKDDDDK (SEC. ID. n°: 5), un péptido constituido por DYKD (SEC. ID. n°: 6), un péptido constituido por MDFKDDDDK (SEC. ID. n°: 7) y un péptido constituido por MDYKAFDNL (SEC. ID. n°: 8). Estos péptidos presentan respectivamente una afinidad por el anticuerpo monoclonal M1, el anticuerpo monoclonal M5 y el anticuerpo monoclonal M2. Estos anticuerpos están disponibles en un productor de reactivos tal como Sigma.
La etiqueta de afinidad que aporta el complejo de chaperonina-proteína diana en la presente invención puede utilizar no solamente la longitud total de la proteína A, proteína G, proteína L, péptido S, proteína S mencionados anteriormente, y similares, sino también sus fragmentos incluyendo una zona de unión con la etiqueta acompañante. Además, las combinaciones mencionadas anteriormente de la etiqueta de afinidad y de la etiqueta acompañante pueden ser combinaciones complementarias de la misma. Por ejemplo, la zona Fc de IgG como etiqueta de afinidad se expresa como proteína de fusión con la chaperonina, mientras que la proteína A o la proteína G como etiqueta acompañante se expresa como proteína de fusión con la proteína diana. El complejo de chaperonina-proteína diana puede prepararse por medio de la afinidad específica entre la etiqueta de afinidad y la etiqueta acompañante.
La presente invención hace uso no solamente de la afinidad específica entre los péptidos mencionados anteriormente, sino también de una afinidad específica entre el péptido y un compuesto de bajo peso molecular. Se menciona como ejemplo una afinidad entre la estreptavidina y la biotina. Más específicamente, la longitud completa de la estreptavidina o de un fragmento parcial que presenta una actividad de unión a la biotina seleccionada como etiqueta de afinidad está unida a la subunidad de chaperonina mediante un enlace peptídico, con el fin de producir una proteína de fusión chaperonina-etiqueta de afinidad, mientras que la biotina como etiqueta acompañante está unida a la proteína diana. En la presente memoria, la biotina se une fácilmente mediante la utilización de un kit en el mercado. De esta manera, la proteína diana se adapta en el anillo de chaperonina por medio de una afinidad específica entre la biotina y la estreptavidina.
La etiqueta acompañante puede ser parte de la proteína diana o una sustancia diferente de la proteína diana. El ejemplo anterior incluye tal combinación que la etiqueta de afinidad es la proteína A, la proteína diana es IgG y la etiqueta acompañante es la zona Fc de IgG. Este último ejemplo incluye tal combinación que la etiqueta de afinidad es la proteína S, la etiqueta acompañante es el péptido S y la proteína diana está unida al péptido S.
El complejo de chaperonina-proteína diana que aporta la chaperonina en la presente invención puede ser naturalmente una proteína de fusión en la que la etiqueta de afinidad está fusionada a una subunidad de chaperonina, pero también una proteína de fusión que incluye un enlace de la subunidad de chaperonina (por ejemplo, el enlace de la chaperonina) compuesto de 2 a 20 subunidades de chaperonina unidas en serie una a otra, y en la que la etiqueta de afinidad está fusionada mediante un enlace peptídico a por lo menos una zona seleccionada de entre el grupo constituido por el terminal N del enlace de la subunidad de chaperonina, el terminal C del enlace de la subunidad de chaperonina y una zona de unión de las subunidades de chaperonina. Según la estructura de la chaperonina revelada por análisis cristalográfico de rayos X, la estructura es muy flexible tanto con el terminal N como con el terminal C de la chaperonina situados al lado de la cavidad. En particular, por lo menos 20 aminoácidos del terminal C presentan una estructura muy flexible (George, Cell 100, 561, 2000). Consecuentemente, el enlace de la subunidad de chaperonina con el terminal C de una subunidad de chaperonina y el terminal N de la otra subunidad de chaperonina unida mediante un polipéptido que tiene una longitud apropiada forma una estructura de anillo de chaperonina así como subunidades monoméricas.
La relación del número de la chaperonina y el número de la etiqueta de afinidad puede estar comprendida en el intervalo entre 1:2 a 20:1, preferentemente entre 1:2 a 9:1. Si el número es superior a este intervalo, la formación de la estructura del anillo puede resultar difícil. En la presente invención, si la capacidad de una chaperonina a autounirse en una estructura se mantiene, no solamente una chaperonina natural sino también una chaperonina con un mutante aminoácido puede utilizarse también.
El complejo de chaperonina-proteína diana en la presente invención no proporciona solamente un espacio separado del medio externo, sino que funciona también en el plegamiento de la proteína, permitiendo de este modo plegar la proteína normalmente y simultáneamente cabe esperar que estabilice la estructura de la proteína. La reacción de plegamiento de la proteína del complejo de chaperonina con una proteína sustrato como único polipéptido se produce habitualmente en la proporción de 1:1. En consecuencia, en la presente invención, la proteína de fusión se diseña preferentemente de modo que una molécula de la etiqueta de afinidad esté adaptada en el anillo de chaperonina o en el complejo de chaperonina, con el fin de expresar la función de plegamiento de la chaperonina. Sin embargo, dependiendo del peso molecular de la etiqueta, la etiqueta puede plegarse correctamente incluso si se adaptan dos o más moléculas.
La chaperonina que aporta el complejo de chaperonina-proteína diana en la presente invención puede proceder de bacterias, arqueas y eucariotas. Sin embargo, la formación de la estructura de la chaperonina varía dependiendo del ser vivo del que procede la chaperonina. Por ejemplo, el número de subunidades de chaperonina que constituye un anillo de chaperonina es siete en el caso de la chaperonina procedente de bacterias, mientras que el número de ésta es ocho a nueve en el caso de la chaperonina procedente de arqueas, mientras que el número de ésta es ocho en el caso de la chaperonina procedente de eucariotas. En la presente invención, la proporción del número de subunidades de chaperonina al número de etiquetas de afinidad en las proteínas de fusión se selecciona preferentemente dependiendo del origen de la chaperonina utilizada. Específicamente, cuando se utiliza una chaperonina bacteriana una proteína de fusión en la que el número de subunidades de chaperonina: número de etiquetas de afinidad es 7:1 es preferentemente para la formación fácil de una estructura muy ordenada de la chaperonina, y cuando una chaperonina arqueal en la que el número de subunidades que constituye el anillo de chaperonina es ocho, se utiliza, una proteína de fusión en la que el número de subunidades de chaperonina: número de etiquetas de afinidad es 1:1, 2:1, 4:1 ó 8:1 resulta preferido para la fácil formación de una estructura muy ordenada de la chaperonina. Por ejemplo, cuando se expresa una etiqueta de afinidad en una proteína de fusión que utiliza una chaperonina arqueal en la que las subunidades han formado un enlace que tiene ocho subunidades unidas en ésta, una molécula de un enlace de 8 veces la subunidad de chaperonina forma una estructura de anillo y adapta la etiqueta de afinidad en su cavidad. Un ejemplo tomado como chaperonina arqueal y sus subunidades de chaperonina incluye una chaperonina procedente de la cepa KS-1 de Thermococcus sp. (TCP) y una subunidad \beta de chaperonina (TCP\beta) que es un tipo de sus subunidades. En resumen, TCP es un complejo compuesto de ocho TCP\beta. Un enlace de 8 veces la subunidad \beta de chaperonina ((TCP\beta)_{8}) con ocho TCP\beta unidos en serie forma un complejo que presenta una estructura de anillo así como un TCP
natural.
Una proteína de fusión que incluye una subunidad de chaperonina y una etiqueta de afinidad unida a la subunidad de chaperonina se produce en un sistema de expresión hospedador-vector convencional. Por ejemplo, con el fin de preparar una proteína de fusión en la que el número de subunidades de chaperonina: número de etiquetas de afinidad es 2:1, un gen de fusión en el que el gen de la etiqueta de afinidad está unido a dos genes de chaperonina se prepara, y a continuación se transcribe y se traduce. Más específicamente, un gen que codifica una subunidad de chaperonina está unido corriente abajo de un activador, con lo cual un gen que codifica una chaperonina en el que un marco del codón se diseña con el fin de que sea el mismo marco de lectura abierto está dispuesto corriente abajo posterior de éste. En este momento, cuando estos genes de chaperonina se traducen en el mismo marco de lectura abierto, la secuencia de ADN que se convierte en un enlazador polipeptídico apropiado constituido por aproximadamente 10 a 30 aminoácidos está preferentemente dispuesta entre estos genes. También, en una corriente abajo adicional de éstos, se diseña un gen que codifica un enlazador polipeptídico que un marco del codón con el fin de que esté en el mismo marco de lectura abierto y un gen que codifica una etiqueta de afinidad están dispuestos. En dicha disposición, se prepara una proteína de fusión en la que el número de subunidades de chaperonina: número de etiquetas de afinidad es 2:1. Las proteínas de fusión con otras relaciones se preparan de la misma manera, y como se describió anteriormente, la etiqueta de afinidad puede estar dispuesta en cualquier zona selecciona de entre un grupo constituido por el terminal N del enlace de la subunidad de chaperonina, el terminal C del enlace de la subunidad de chaperonina y la zona enlace entre las unidades de chaperonina, y puede además estar dispuesta en dos o más zonas.
Una zona de digestión de una proteína específica del sitio puede estar dispuesta en una zona enlazadora del péptido entre las subunidades de chaperonina o en un sitio de enlace entre la chaperonina y la etiqueta de afinidad. Los ejemplos de proteasas incluyen las proteasas de restricción tal como una trombina, una enterocinasa y un factor X de coagulación sanguínea activado.
La proteína de fusión expresada de la manera mencionada anteriormente forma una estructura de anillo y además forma una estructura de dos capas asociada por enlace no covalente en cada uno de los demás planos del anillo, estando de este modo estabilizada. En el caso de la expresión de fusión de la etiqueta de afinidad y un enlace de cuatro veces la subunidad de chaperonina arqueal, dos moléculas del enlace de 4 veces la subunidad de chaperonina forman una estructura de anillo y adaptan la etiqueta de afinidad en su cavidad. Su ilustración esquemática se presenta en la figura 2. En la figura 2, un círculo blanco indica una subunidad de chaperonina, un círculo negro indica una proteína diana, una línea recta que conecta los círculos blanco o el círculo negro y el círculo blanco indica el enlace peptídico que incluye un enlace por el enlazador peptídico. "CPN" en la figura 2 indica la subunidad de chaperonina. Se da también el caso en el que otras proporciones son adecuadas dependiendo de una forma o de un peso molecular de la proteína diana. Por ejemplo, aun si el número de chaperoninas procedentes de E. coli: número de proteína diana es 3:1, la proteína de fusión puede estar asociada para formar una estructura en anillo constituida por dos o tres moléculas de la proteína de fusión.
Cuando la chaperonina está presente a una concentración elevada no inferior a 1 mg/ml en presencia de Mg-ATP, los anillos de dos capas de chaperonina pueden además estar unidos reversiblemente uno a otro en cada uno de los demás planos del anillo para reunirse en una estructura fibrosa (Trent, J. D., et al., 1997, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94, 5383-5388: Furutani, M. et al., 1998, J. Biol. Chem. 273, 28399-28407). Debido a que la proteína de fusión en la presente invención se expresa a una concentración elevada en el cuerpo vivo, la proteína puede montarse en una estructura fibrosa. Todavía si la proteína de fusión se monta en una estructura fibrosa, la estructura puede disociarse en cada estructura del anillo de dos capas por dilución. Dicha proteína de fusión que se monta en la estructura fibrosa es también un aspecto de la presente invención.
La invención presenta una proteína diana adaptada y mantenida en una estructura en anillo de chaperonina mediante afinidad entre una etiqueta de afinidad y una etiqueta acompañante. La proteína diana utilizada en la presente invención no está particularmente limitada, y ejemplos de la misma incluyen proteínas completas de inmunoglobulinas tales como IgG, IgM, IgA, IgE e IgD o proteínas que incluyen fragmentos de las mismas. Cuando la proteína diana es IgG, se utiliza la proteína A o la proteína G como etiqueta de afinidad a la que se fusiona una chaperonina para dar una proteína de fusión. La zona Fc de IgG tiene una afinidad específica para la proteína A o similar, mediante la que la proteína diana, IgG, se adapta en el anillo de chaperonina. Cuando la proteína diana es Fab o scFv (por ejemplo Fv monocatenario) ambos que son fragmentos parciales de IgG, la proteína L se utiliza como etiqueta de afinidad, mediante la cual la proteína diana está adaptada en el anillo de chaperonina sobre el mismo
principio.
Recientemente, una técnica de banco de fagos para identificar un polipéptido específicamente unido a un antígeno deseado y su gen desplazando una secuencia aleatoria en una proteína estructural del fago ha atraído la atención (Kumagai et al., PROTEIN, NUCLEIC ACID AND ENZYME, 1998, 43, 159-167). Existe dicha técnica similar como cribado de Escherichia coli o un polipéptido unido a un antígeno diana y presentando una secuencia aleatoria de aminoácidos en una proteína flagelar en la Escherichia coli. El polipéptido obtenido a partir de estos procedimientos promete una aplicación industrial como mímico del anticuerpo. En la presente invención, cualquier péptido con actividades fisiológicas tal como capacidad de unión al antígeno es adaptable como proteína diana. La proteína diana es preferentemente un polipéptido constituido de seis o más restos de aminoácidos para mantener una actividad
diana.
Otras proteínas diana que deben adaptarse en el anillo de chaperonina incluyen las proteínas codificadas en un genoma de virus patógenos tales como el virus de la hepatitis B, el virus de la hepatitis C, VIH o el virus de la gripe (proteína de recubrimiento, proteína del núcleo, proteasa, transcriptasa inversa, integrasa y similares), la proteína siete del receptor de transmembrana (receptor acoplado a la proteína G), las proteínas que pertenecen a factores de crecimiento tal como el factor de crecimiento de plaquetas, el factor de crecimiento de células madre hematopoyéticas, el factor de crecimiento de hepatocitos, el factor de crecimiento transformante, el factor trófico de crecimiento de nervios, el factor de crecimiento de fibroblastos y el factor de crecimiento de tipo insulina, y proteínas tales como el factor de la necrosis tumoral, interferón, interleucina, eritropoyetina, el factor estimulante de colonias de granulocitos, el factor estimulante de colonias de macrófagos, albúmina, la hormona de crecimiento humana, proteína cinasa y fosfoproteína fosfatasa. La proteína diana puede ser además cualquiera de los productos génicos relacionados con la enfermedad, procedentes de animales superiores tales como el ser humano y el ratón. Algunas enzimas y proteínas útiles en los procedimientos químicos, tratamiento de alimentos y otras industrias puede ser también la proteína diana que constituye el complejo de chaperonina-proteína diana en la invención.
Como para un procedimiento de producción del complejo de chaperonina-proteína diana en la presente invención, es sólo necesario mezclar in vitro la proteína de fusión de chaperonina con la proteína diana incluyendo la etiqueta acompañante en un tampón bioquímico apropiado. Este forma el complejo de chaperonina-proteína diana mediante la etiqueta de afinidad incluida en la proteína de fusión de chaperonina y la etiqueta acompañante incluida en la proteína diana. Especialmente, resulta preferido que un factor que relaciona la estabilización de la chaperonina tal como el ión magnesio, el ión potasio y el trifosfato de nucleótido incluyendo el ATP se añada en una solución de reacción. Además, la subunidad individual de chaperonina o el enlace de la subunidad de chaperonina que no se fusiona a la etiqueta de afinidad puede añadirse para formar el complejo de chaperonina-proteína diana.
También es posible preparar el complejo de chaperonina-proteína diana in vivo mediante un sistema de expresión hospedador-vector. Más específicamente, la transcripción y traducción (por ejemplo, coexpresión) tanto de un gen que codifica la proteína de fusión de la chaperonina-etiqueta de afinidad como un gen que contiene un gen que codifica la proteína diana y un gen que codifica la etiqueta acompañante en el mismo hospedador une la proteína diana a la etiqueta de afinidad mediante una afinidad específica para la etiqueta acompañante, formando así el complejo de chaperonina-proteína diana en el hospedador. En la presente memoria, el gen que codifica la proteína de fusión chaperonina-etiqueta de afinidad y el gen que codifica la proteína diana puede estar dispuesto bajo el control del mismo activador o puede estar expresado bajo el control de diferentes activadores. Bajo el control de diferentes activadores, ambas unidades de expresión pueden estar dispuestas en el mismo plásmido o en diferentes plásmidos.
En la disposición en los diferentes plásmidos, en el caso de utilizar Escherichia coli, por ejemplo, como hospedador, es sólo necesario introducir una unidad en una corriente abajo de un activador de expresión en un plásmido P15A tal como pACYC184 y la otra unidad en un vector de expresión con una zona de partida de replicación de ADN de colE1 tal como pET. Como los plásmidos de los dos son capaces de coexistencia en el mismo hospedador, ambos genes coexisten en el hospedador solamente obteniendo cada plásmido que tiene un marcador de resistencia al fármaco diferente. Ambos genes se expresan bajo el control de los activadores respectivos. Un plásmido cuya zona de replicación procede de R6K (Kolter, R., Plasmid 1, 157, 1978) puede ser aplicable, ya que es capaz de coexistencia con el plásmido P15A mencionado anteriormente o con el plásmido colE1 en el hospedador.
Como para el otro procedimiento de preparación del complejo de chaperonina-proteína diana in vivo, la expresión simultánea de tres genes que incluyen un gen que codifica solamente una subunidad de chaperonina individual o el enlace de la subunidad de chaperonina así como tanto el gen que codifica la proteína de fusión chaperonina-etiqueta de afinidad como el gen que contiene el gen que codifica la proteína diana y el gen que codifica la etiqueta acompañante descritos anteriormente asocia tres de éstos constituidos por la proteína de fusión chaperonina-etiqueta de afinidad, la subunidad de chaperonina individual o el enlace de la subunidad de chaperonina, y la proteína diana, formando de este modo el complejo de chaperonina-proteína diana en el hospedador. Este procedimiento disminuye el número de subunidades de chaperonina en la proteína de fusión chaperonina-etiqueta de afinidad, con la consecuencia de que el peso molecular de la proteína de fusión chaperonina-etiqueta de afinidad disminuye. De este modo, la proteína de fusión chaperonina-etiqueta de afinidad se expresa más fácilmente, de modo que el complejo de chaperonina-proteína de afinidad se produce más eficazmente.
Tres genes constituidos por el gen que codifica la proteína de fusión chaperonina-etiqueta de afinidad, el gen que codifica el enlace de chaperonina y el gen que codifica la proteína diana pueden estar dispuestos bajo el control del mismo activador o pueden expresarse bajo el control de diferentes activadores. Además, como se describió anteriormente, pueden estar dispuestos en dos o más plásmidos capaces de coexistencia en el mismo hospedador. La preparación de estos plásmidos se diseña fácilmente y se produce por medio de una ingeniería genética normal.
Generalmente, cuando el tamaño de un plásmido de expresión es de 10 kb o más, el número de copias puede disminuir en E. coli y similares, dando como resultado una reducción en la cantidad de la proteína de fusión de chaperonina expresada. Por ejemplo, cuando se produce una proteína de fusión de chaperonina que presenta un enlace de 8 veces la chaperonina, el tamaño de un plásmido de expresión para ésta es de 15 kbp o más. Como contramedida, el mismo gen que expresa la misma proteína de fusión de chaperonina se introduce en dos vectores con diferentes zonas de replicación y diferentes genes resistentes al fármaco y E. coli o similar se transforma con los dos vectores en presencia de los dos fármacos. Por lo tanto, la alta producción de una proteína de fusión de chaperonina se consigue expresando estos genes en el transformante.
Los hospedadores que producen la proteína de fusión de chaperonina o la chaperonina-proteína diana incluyen, pero no se limitan a, bacterias tales como E. coli, otras células procarióticas, levaduras, células de insectos, células de animales, células de plantas, animales, vegetales e insectos. En particular, resultan preferidas las bacterias o las levaduras debido al bajo costo de cultivo, al número reducido de días de cultivo y a las fáciles operaciones de cultivo. Además, la proteína de fusión de chaperonina puede también expresarse como proteína soluble en un sistema de traducción sin células utilizando dicho extracto de bacterias o eucariotas (Spirin, A.S., 1991, Science 11, 2656-2664: Falcone, D. et al., 1991, Mol. Cell. Biol. 11, 2656-2664).
El complejo de chaperonina-proteína diana se purifica, por ejemplo, según el procedimiento siguiente. Una vez que la proteína de fusión de chaperonina y la proteína diana se expresan en el hospedador, se recogen las células y se destruyen para recuperar el sobrenadante. A continuación, la chaperonina-proteína diana se precipita a aproximadamente 40% de saturación de sulfato de amonio. Se recupera la fracción precipitada, se disuelve en un tampón apropiado y se somete a filtración en gel, cromatografía hidrófoba, cromatografía de intercambio iónico y similares para recuperar las fracciones que contienen el complejo de chaperonina-proteína diana, mediante el cual se obtiene la chaperonina-proteína diana purificada.
El complejo de chaperonina-proteína diana obtenido mediante la invención es aplicable a varias utilizaciones. Una de ellas es la estabilización de las proteínas. Generalmente, una proteína resulta afectada por el calor y similares, por lo que su estructura de orden superior se destruye al tener un núcleo hidrófobo alojado en la estructura de orden superior expuesta en la superficie de la proteína. La proteína desnaturalizada a causa de la interacción por el núcleo hidrófobo forma un agregado irreversible, inhibiendo de esta forma la recuperación espontánea de una estructura natural. Mediante la utilización de la chaperonina-proteína diana en la invención, la proteína diana se aloja en el anillo de chaperonina, de modo que una formación de agregado irreversible no se produce aun si la estructura superior se rompe al tener el núcleo hidrófobo expuesto en la superficie de la proteína. Una chaperonina esencialmente tiene una función de asistir al plegamiento de la proteína, con el fin de tener también un efecto inhibidor en la propia desnaturalización de una proteína diana. Si una proteína diana es una enzima que utiliza un compuesto de peso molecular bajo como un sustrato, cuyo compuesto se adapta para pasar entre una cavidad en una chaperonina y el exterior, se asegura la estabilidad de una proteína diana que se adapta en la chaperonina y ejerce completamente la característica innata de una proteína tal como una reacción enzimática.
La chaperonina-proteína diana en la invención es aplicable para inmovilizar la proteína diana en un portador. Generalmente, una chaperonina reconoce una superficie hidrófoba de una proteína desnaturalizada, de modo que una parte superior de un anillo de chaperonina forma un grupo hidrófobo. Por consiguiente, si y cuando la chaperonina es accionada con un soporte de materiales hidrófobos tal como el poliestireno, la parte superior del anillo de chaperonina está unida a la superficie del soporte (figura 3A). Una chaperonina presenta dos anillos dispuestos simétricamente en uno de los dos lados de un plano ecuatorial, con lo que un plano del primer anillo está unido a un soporte con la consecuencia de que una parte superior del segundo anillo se enfrenta en una dirección vertical. Además, la cristalización en dos dimensiones de la chaperonina en el soporte dispone la chaperonina más exactamente en el soporte. De esta manera, todas las chaperoninas que se ponen en contacto con el soporte son controladas en una dirección uniforme, y a continuación se inmovilizan. De la misma manera, incluso si una proteína de fusión chaperonina-etiqueta de afinidad que presenta una etiqueta de afinidad en un anillo está accionada con un soporte, se inmoviliza uniformemente en una dirección vertical en el soporte como el complejo de chaperonina-proteína diana en la invención (figura 3B). La proteína diana incluye una etiqueta acompañante que tiene una afinidad para una etiqueta de afinidad, de modo que la proteína diana está inmovilizada en el soporte mediante la proteína de fusión de chaperonina por medio de la afinidad específica entre las dos etiquetas (figura 3C). Como se acaba de describir, la proteína diana inmovilizada no se desnaturaliza como resultado de un cambio en la estructura de orden superior mediante interacción hidrófoba con un portador en comparación con una proteína directamente inmovilizada para un portador por medios convencionales. Mediante un procedimiento de inmovilización en la presente invención, la etiqueta de afinidad está orientada uniformemente por la chaperonina, de modo que la proteína diana está inmovilizada en orden. De este modo, una zona activa de la proteína diana se enfrenta a una interfase reactiva, ejerciendo de este modo eficazmente una característica de la proteína diana inmovilizada (figura 3-3). El procedimiento de inmovilización en la presente invención presenta una ventaja de la proteína diana que está protegida, siendo resistente a la desnaturalización y asegurando elevada estabilidad debido a una parte de la proteína inmovilizada o la totalidad de la molécula está alojada en el anillo de
chaperonina.
Un análisis cristalográfico por rayos X de una proteína se realiza además utilizando el complejo de chaperonina-proteína diana en la presente invención. La invención está basada en un concepto de una chaperonina como recipiente molecular para el análisis cristalográfico. Con el fin de cristalizar una proteína, se supone originalmente examinar una condición de cristalización debido a la naturaleza de la superficie molecular es diferente dependiendo de cada proteína. Sin embargo, mediante un procedimiento de análisis de una estructura en la presente invención, el análisis comprende un complejo que aloja la totalidad de una proteína diana en una molécula de chaperonina, y mediante el cual una condición para analizar el complejo está controlada por la naturaleza de la superficie molecular de la chaperonina, no por la naturaleza de la proteína diana. Por consiguiente, cualquier proteína, si únicamente está adaptada en la molécula de chaperonina, puede cristalizarse bajo una condición uniforme para cristalizar una chaperonina y someterse a un análisis de rayos X. El cristal obtenido se analiza por medio de rayos X característicos generados en la preparación de un choque electrónico con una radiación de cobre o molibdeno o de un sincrotrón. Se realiza una medición de la intensidad de la difracción por rayos X mediante una película de rayos X o un detector bidimensional tal como una placa de diagnóstico por imagen. Se rota un cristal con los rayos X irradiados para generar un número de líneas de difracción. En el caso de la película para diagnóstico por imagen, se escanea un modelo de difracción registrado que debe digitalizarse. Según el procedimiento de análisis de la estructura en la invención, cualquier proteína se cristaliza en una condición uniforme, con el fin de acelerar un análisis estructural.
Además, puede utilizarse el complejo de chaperonina-proteína diana en la invención para preparar una formulación de liberación lenta de un fármaco proteico. Más específicamente, un complejo de chaperonina-proteína diana en el que la proteína diana es un interferón, un anticuerpo, un factor citotóxico o similares se forma y se adapta en la molécula de chaperonina para proporcionar la formulación. Muchos fármacos proteicos descritos anteriormente tienen tiempos de residencia sumamente cortos in vivo con la consecuencia de que pueden ser descompuestos por proteasas en la sangre antes de la llegada a un área afectada. Mientras tanto, estas proteínas actúan no solamente en el área afectada sino también en tejidos corporales normales, dando como resultado una incidencia mayor de efectos secundarios inesperados. Como en la presente invención, una chaperonina recubre una proteína fisiológicamente activa, protegiendo de este modo la proteína diana de ser descompuesta por proteasas y también protegiendo los tejidos celulares normales de ser accionados. Cuando la formulación de liberación lenta en la invención que circula en la sangre se aproxima a un área específica afectada, las proteasas producidas en el área descomponen la chaperonina y liberan la proteína fisiológicamente activa adaptada en ésta para ejercer la eficacia del fármaco. En el caso que proporciona la presente invención a animales hospedadores, es necesario utilizar una chaperonina procedente de animales para prevenir la reacción inmunitaria. Especialmente, con el fin de proporcionar la invención a seres humanos, resulta preferido utilizar una chaperonina procedente de seres humanos tal como CCT (chaperonina que contiene el polipéptido 1 del complejo t; Kubota, H., Eur. J. Biochem., 230, 3, 1995).
Todavía más, el complejo de chaperonina-proteína diana en la invención se aplica como inmunógeno para producir un anticuerpo contra la proteína diana. Más específicamente, cuando se inocula la proteína a un animal como inmunógeno con el fin de producir un anticuerpo contra una proteína diana, la proteína diana puede descomponerse rápidamente en la sangre del animal inoculado antes que se provoque una respuesta inmunitaria. Sin embargo, utilizando la chaperonina-proteína diana en la invención, la proteína diana se aloja en la chaperonina para mantener un tiempo de residencia in vivo como antígeno. Por consiguiente, se realiza una respuesta inmunitaria contra la proteína diana de manera más eficaz. La utilización de una chaperonina procedente de un ser vivo distinto del animal inoculado promete también un efecto adyuvante. En la presente memoria, con el fin de controlar la velocidad para descomponer el complejo de chaperonina-proteína diana mediante proteasas, una zona de reconocimiento de la proteasa puede disponerse en un punto de unión entre las subunidades de chaperonina o en un punto de unión entre el antígeno diana y la subunidad de chaperonina. Los animales inmunizados con el complejo de chaperonina-proteína diana incluyen ratón, rata, hámster, marmota, conejo, perro, oveja, cabra, caballo, cerdo, pollo y mono.
Tras la inmunización de un animal con el complejo de chaperonina-proteína diana en la invención como inmunógeno, se obtiene un anticuerpo de la manera conocida. Por ejemplo, se obtiene un anticuerpo policlonal a partir de un antisuero de un animal inmunizado. Se obtiene un anticuerpo monoclonal a partir del cultivo de hibridoma en el que el hibridoma que produce un anticuerpo que reconoce una proteína diana se selecciona de las células preparadas por fusión celular de una célula que produce anticuerpos y un mieloma.
Estos procedimientos se llevan a cabo según los procedimientos generalmente conocidos tales como el procedimiento desarrollado de Kohler y Milstein (Kohler, G. y Milstein, C., Nature 256, 459, 1975).
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Ejemplos
En adelante, la presente invención se describe con mayor detalle haciendo referencia a los Ejemplos, pero esta invención no se limita a los Ejemplos.
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Ejemplo 1
Construcción de un vector de expresión para el enlace de la subunidad \beta de chaperonina de la cepa KS-1 de Thermococcus
Con el fin de preparar un ADN bicatenario, se hibridaron un enlazador F1 mostrado en la SEC. ID. n°: 9 y un enlazador R1 mostrado en la SEC. ID. n°: 10 que son secuencias nucleotídicas complementarias. El ADN bicatenario incluye un sitio NcoI, un sitio XhoI, una secuencia nucleotídica que se traduce para convertirse en un sitio de proteasa PreScission, un sitio SpeI, un sitio HpaI, una secuencia nucleotidica que se traduce para convertirse en una etiqueta de histidina y un codón de terminación. El ADN bicatenario se trató con NcoI/XhoI y se ligó a pET21d (Novagen) tratado con antelación con enzimas de restricción. Un plásmido obtenido de este modo se denominó pETD_{2}.
Mientras tanto, un gen de la subunidad \beta de chaperonina (TCP\beta) mostrado en la SEC. ID. n°: 1 se clonó por PCR (reacción en cadena de la polimerasa) utilizando ADN genómico de la cepa KS-1 de Thermococcus como plantilla. El ADN genómico de la cepa KS-1 de Thermococcus se preparó mediante un tratamiento con fenol/cloroformo y un procedimiento de precipitación en etanol utilizando granulados recubiertos procedentes de la suspensión de las cepas (JCM n° 1 11816) adquiridos en RIKEN. Se llevó a cabo la PCR utilizando el ADN genómico como plantilla y el cebador F1 de TCP\beta como se muestra en la SEC. ID. n°: 11 y el cebador R1 de TCP\beta como se muestra en la SEC. ID. n°: 12 como conjunto de cebador, por lo que se amplió un fragmento de ADN que contiene un gen de TCP\beta como se muestra en la SEC. ID. n°: 1. En la presente memoria, una secuencia Bg1II y un sitio BamHI procedente de los cebadores se introdujeron en cada extremo del fragmento de ADN ampliado. Se preparó el pT7(TCP\beta) mediante la introducción del fragmento de ADN ampliado en el vector pT7BlueT por clonación de TA. Como resultado de la determinación de una secuencia nucleotídica del fragmento de ADN introducido en el pT7(TCP\beta), fue la misma que la secuencia nucleotídica mostrada en la SEC. ID. n°: 1. A continuación se trató el pT7(TCP\beta) con las enzimas de restricción Bg1II y BamHI para recuperar un fragmento de ADN que contiene un gen de TCP\beta. Se introdujo el fragmento de ADN en un plásmido pETD_{2} escindido con antelación por BamHI para dar pETD_{2}(TCP\beta)_{1}. En la presente memoria, el fragmento de ADN se unió en una dirección tal que el gen TCP\beta en el fragmento de ADN estaba traducido propiamente como TCP\beta por el activador. Además, el fragmento de ADN que contiene el gen TCP\beta en el que el fragmento fue recuperado por tratamiento con Bg1II/BamHI se introdujo en el pETD_{2}(TCP\beta)_{1} tratado con antelación con BamHI para dar pETD_{2}(TCP\beta)_{2}. En la presente memoria, el TCP\beta está unido en la misma dirección que se acaba de describir anteriormente. De la misma manera, se trató el pETD_{2}(TCP\beta)_{2} con las enzimas de restricción Bg1II y BamHI, de modo que se recuperaron los fragmentos de ADN que contienen cada uno un gen (TCP\beta)_{2}. Se introdujeron los fragmentos de ADN en el pETD_{2}(TCP\beta)_{2} tratado con antelación con BamHI para dar _{2}(TCP\beta)_{4} en el que se unieron cuatro genes de TCP\beta uno a otro en la misma dirección.
También, con el fin de recuperar los fragmentos de ADN que contiene cada uno un gen (TCP\beta)_{4}, se trató el pETD_{2}(TCP\beta)_{4} con las enzimas de restricción Bg1II y BamHI. Se introdujeron los fragmentos de ADN en pETD_{2}(TCP\beta)_{4} tratado con antelación con BamHI para dar el pETD_{2}(TCP\beta)_{8} en el que ocho genes de TCP\beta se unieron uno a otro en la misma dirección. La figura 4 ilustra una estructura del pETD_{2}(TCP\beta)_{8}. Es decir, el pETD_{2}(TCP\beta)_{8} incluye el activador T7, y corriente debajo de éste, una secuencia de unión del ribosoma (RBS), los genes de (TCP\beta)_{8}
en los que ocho genes que codifican a TCP\beta están dispuestos en tándem (representados como (CPN)_{8} en la figura 4), una secuencia de reconocimiento de la proteasa PreScission, un gen 6His que codifica seis restos de histidina, y un codón de terminación. Además, es posible introducir un gen que codifica cualquier etiqueta de afinidad entre el sitio SpeI y el sitio HpaI con el fin de expresar una proteína de fusión compuesta de (TCP\beta)_{8} y la etiqueta de
afinidad.
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Ejemplo 2
Construcción de un sistema de expresión para la proteína de fusión compuesta de un enlace de 8 veces la subunidad \beta y proteína A
Por otra parte, con el fin de clonar un gen de la proteína A como etiqueta de afinidad, el gen de la proteína A representado en la SEC. ID. n°: 2 se clonó por PCR utilizando ADN genómico de Staphylococcus aureus como plantilla. El ADN genómico de Staphylococcus aureus se preparó de manera similar a la del Ejemplo 1 utilizando granulados recubiertos procedentes de la suspensión de las cepas (DSM 20231) adquiridas en DSM en Alemania. El cebador pro-F1 representado en la SEC. ID. n°: 13 y el cebador pro-R1 como se representa en la SEC. ID. n°: 14 se utilizaron como un conjunto cebador para la PCR. En la presente memoria, un sitio SpeI y un sitio HpaI se proporcionaron respectivamente en el cebador pro-F1 y en el cebador pro-R1. Además en el Ejemplo 1, un ADN ampliado se introdujo en el vector pT7BlueT mediante clonación por TA, con el resultado de la confirmación de su secuencia nucleotídica que es la misma que la secuencia nucleotídica mostrada en la SEC. ID. n°: 2. A continuación, un fragmento de ADN que contiene un gen de la proteína A se escindió y se recuperó mediante el tratamiento con SpeI/HpaI. El fragmento de ADN se introdujo en el pETD_{2}(TCP\beta)_{8} tratado con antelación con Spe/HpaI, de modo que un vector de expresión para una proteína de fusión compuesto por un enlace de 8 veces TCP\beta y un protón A, se construyó el pETD_{2}(TCP\beta)_{8}-ptnA.
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Ejemplo 3
Expresión y purificación de una proteína de fusión enlace de 8 veces la subunidad \beta de chaperonina-proteína A
Se introdujo el pETD_{2}(TCP\beta)_{8}-ptnA en la cepa BL21 (DE3) de Escherichia coli para dar un transformante. Con el fin de expresar un enlace (TCP\beta)_{8} de 8 veces la subunidad de chaperonina, se cultivó el transformante a 35°C en medio 2xYT (16 g de Bacto-triptona, 10 g de extracto de levadura y 5 g/l de NaCl) que contiene carbenicilina (100 \mug/ml), en donde IPTG se añadió con el fin de obtener una concentración final de 1 mM en el momento cuando se alcance una D.O.600 de 0,7. Una vez cultivado el transformante durante aproximadamente 16 horas más, se recogieron las células y se destruyeron mediante tratamiento con ultrasonidos para recuperar el sobrenadante con centrifu-
gación.
Se sometió el sobrenadante a una columna de quelación de níquel equilibrada con antelación con una solución A (Tris-HCl 25 mM/NaCl 0,5 M/imidazol 1 mM (pH 7,0)), en la que una proteína de fusión enlace de 8 veces una subunidad \beta de chaperonina-proteína A se eluyó mediante un gradiente lineal utilizando la solución B (Tris-HCl 25 mM/NaCl 0,5 M/imidazol 100 mM (pH 7,0)). Se sometió la fracción eluida a una columna Toyopearl con DEAE (16 mm \times 60 cm) equilibrada con antelación con un tampón HEPES-KOH 25 mM (pH 6,8), en el que se eluyó una proteína de fusión mediante un gradiente lineal utilizando solución B (HEPES-KOH 25 mM/tampón de NaCl 0,5 M (pH 6,8)). En último lugar, la fracción que contiene la proteína de fusión de chaperonina se concentró para someterse a una columna HiLoad 26/60 Superdex 200 pg (26 mm \times 60 cm) equilibrada con antelación con un tampón de fosfato 100 mM (pH 7,0) que contenía NaCl 0,15 M en la que una proteína de fusión enlace de 8 veces la subunidad \beta de chaperonina-proteína A se eluyó mediante el tampón. Como resultado de la observación de la muestra purificada por un procedimiento de filtrado negativo con acetato de uranilo al 0,2% bajo un microscopio electrónico de transmisión, se había formado una estructura de anillo única para una chaperonina (figura 5).
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Ejemplo 4
Preparación de un complejo proteico
Se mezclaron 0,6 mg de la proteína de fusión chaperonina-proteína A purificada en el Ejemplo 3 y 0,2 mg de IgG procedente de ratones en 0,5 ml de solución y se incubaron a 30°C durante 2 horas. Una vez acabada la reacción, como resultado de la observación por un método de filtrado negativo con acetato de uranilo al 0,2% bajo un microscopio electrónico de transmisión, se había formado una estructura de anillo única para una chaperonina y los anticuerpos se habían adaptado en el anillo (figura 6).
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Ejemplo 5
Construcción de un sistema de expresión para una proteína de fusión compuesta por un enlace de 8 veces la subunidad \beta de chaperonina y la etiqueta ZZ
Una zona de la proteína A unida a la zona Fc de IgG se denomina etiqueta ZZ. Se trató de fusionar la etiqueta ZZ como etiqueta de afinidad con el enlace de 8 veces la subunidad \beta de chaperonina. Más específicamente, la PCR que utiliza el vector de fusión A de la proteína 18 pEZZ (Amersham Bioscience) como plantilla y el cebador ZZ-F se presenta en la SEC. ID. n°: 15 y el cebador ZZ-R como se muestra en la SEC. ID. n°: 16 como conjunto de cebador se llevó a cabo, por lo que se amplió un fragmento de ADN que contiene un gen con etiqueta ZZ como se presenta en la SEC. ID. n°: 17. En la presente memoria, el cebador ZZ-F tiene un sitio BamHI y el cebador ZZ-R tiene una secuencia Bg1II. Se recuperó el producto de la PCR mediante la utilización de electroforesis en agarosa y a continuación se digirió con BamHI/Bg1II. Mientras tanto, se introdujo el producto de la digestión en pETD_{2}(TCP\beta)_{8}
tratado con antelación con BamHI, de modo que un vector de expresión para una proteína de fusión compuesto por (TCP\beta)_{8} y la etiqueta ZZ, pETD_{2}(TCP\beta)_{8}-ZZ se construyó.
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Ejemplo 6
Coexpresión de una proteína de fusión chaperonina-proteína S y un GFP-etiqueta S
Con el fin de expresar una proteína de fusión compuesta de (TCP\beta)_{8} y proteína S, un gen con proteína S procedente de bovino como se muestra en la SEC. ID. n°: 3 se clonó por PCR utilizando un banco de ADNc bovino (DupLEX-AcDNALibrary, Origene) como plantilla. El cebador Spro-F1 tal como se presenta en la SEC. ID. n°: 18 y el cebador Spro-R1 como se presenta en la SEC. ID. n°: 19 se utilizaron como conjunto cebador para PCR. En la presente memoria, un sitio SpeI y una secuencia SmaI se proporcionaron respectivamente en el cebador Spro-F1 y en el cebador Spro-R1. Así como en el Ejemplo 1, a continuación el ADN ampliado se introdujo en el vector pT7BlueT por clonación de TA, con la consecuencia de la confirmación de su secuencia nucleotídica que es la misma que una secuencia nucleotídica mostrada en la SEC. ID. n°: 3. A continuación, se digirió el plásmido con SpeI/SmaI, por lo que un fragmento de ADN que contiene un gen con proteína S se recuperó. El fragmento de ADN se introdujo en pETD_{2}(TCP\beta)_{8} tratado con antelación con SpeI/HpaI, de modo que un vector de expresión para una proteína de fusión compuesta de (TCP\beta)_{8} y proteína S, se construyó el pETD_{2}(TCP\beta)_{8}-Sptn.
Mientras tanto, además de lo expuesto anteriormente, en cuanto a la proteína verde fluorescente (GFP) que codifica el ADN, la unidad de expresión GFP que contiene un gen con GFP y un activador T7 corriente arriba del mismo se clonó por PCR utilizando el vector pQBI T7 sgGFp (Funakoshi) como plantilla. El cebador GFP-stagF1 mostrado en la SEC. ID. n°: 20 y el cebador GFP-stagR1 mostrado en la SEC. ID. n°: 21 se utilizaron como conjunto cebador para PCR. En la presente memoria se proporcionaron la secuencia SphI y un sitio XhoI respectivamente corriente arriba del activador T7 del producto de ampliación y corriente abajo del gen GFP. Se purificó un fragmento ampliado de ADN por digestión con SphI/XhoI. A continuación se sintetizaron un oligonucleótido que se convierte en etiqueta S por traducción como se muestra en la SEC. ID. n°: 22 y un oligonucleótido que es su cadena complementaria como se muestra en la SEC. ID. n°: 23. Estos oligonucleótidos se hibridaron para proporcionar un ADN bicatenario. En la presente memoria, el ADN bicatenario presenta un sitio XhoI y una secuencia BamHi en cada extremo. El ADN bicatenario y el producto de digestión con las enzimas de restricción se mezclaron y ligaron de tal manera que se dispusieron en orden del gel GFP-Stag en el ADN plásmido pACYC184 (Wako Pure Chemical Industries) digerido con antelación con SphI/BamHI. Un plásmido de expresión de GFP obtenido de esta manera se denominó pACGFPstag.
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Ejemplo 7
Coexpresión de una proteína de fusión chaperonina-proteína S y una etiqueta GFP-S
Tanto los plásmidos pETD_{2}(TCP\beta)_{8}-Sptn como pACGFPstag obtenidos en el Ejemplo 6 se añadieron a una célula competitiva de la cepa BL21 (DE3) de Escherichia coli para dar un transformante, que se cultivó en un medio de agar-agar que contenía 100 \mug/ml de ampicilina y 100 \mug/ml de cloranfenicol. Una colonia obtenida de este modo se inoculó a 700 ml de medio 2\timesYT que contenía 100 \mug/ml de ampicilina y 100 \mug/ml de cloranfenicol. Después del cultivo rotativo (100 rpm) a 35°C, se añadió IPTG con el fin de obtener una concentración final de 1 mM en el momento en que se alcanzó una D.O. 600 de 0,7, induciendo de este modo una expresión de una proteína de fusión chaperonina-proteína S y una etiqueta GFP-s. Se recogieron las células por centrifugación (10.000 rpm \times 10 minutos), se pusieron en suspensión en 20 ml de tampón HEPES 25 mM (pH 6,8) que contenía EDTA 1 mM y se conservó en frío a -20°C. Una vez mezclada la suspensión celular, se obtuvo la fracción sobrenadante por medio de descomposición por tratamiento con ultrasonidos.
El sobrenadante obtenido se añadió a una butil Toyopearl (Tosoh) equilibrado con antelación con tampón fosfato 50 mM (pH 7,0) que contenía sulfato amónico 1 M, con lo cual una fracción que contenía la proteína de fusión chaperonina-proteína S se recuperó utilizando solución B (tampón fosfato 50 mM (pH 7,0)). A continuación, se sometió la fracción a cromatografía de intercambio aniónico y filtración en gel de la misma manera que en el Ejemplo 3, en donde una fracción en la que la proteína de fusión de chaperonina se eluyó y se recuperó. Se irradió con ultravioleta, la fracción obtenida emitía fluoresceína de GFP. Como resultado de la observación de la fracción obtenida por un procedimiento de filtrado negativo con acetato de uranilo 0,2% bajo un microscopio electrónico de transmisión, se había formado una estructura de anillo única para una chaperonina y se adaptaron los GFP en el anillo (figura 7).
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Ejemplo 8
Inmovilización de IgG en un portador mediante una proteína de fusión chaperonina-proteína A
Se añadieron 50 \mul de la proteína de fusión chaperonina-proteína A (1 mg/ml) obtenida en el Ejemplo 3 a una placa de microvaloración de 96 pocillos, seguido de incubación a 30°C durante 3 horas, con lo que la proteína de fusión se inmovilizó en la placa. Después de lavarse con PBS, se bloqueó la placa con Block Ace (Dainippon Pharmaceutical) al 50% y se lavó otra vez con PBS. Después, se añadieron 50 \mul de anticuerpo anti-HBs monoclonal de ratón de 0,1 mg/ml a la placa, seguido de incubación a 30°C durante 2 horas, con lo que el anticuerpo monoclonal de ratón se inmovilizó mediante la proteína de fusión chaperonina-proteína A. Una vez eliminado el anticuerpo monoclonal de ratón lavando con PBS, se añadieron 100 \mul de PBS, seguido de incubación a 50°C.
Se evaluó la actividad restante del anticuerpo mediante la utilización de ELISA en sándwich. Más específicamente, se añadieron 50 \mul de 100 \mug/ml de HB a la placa en la que se inmovilizó el anticuerpo monoclonal de ratón, y a continuación se hizo un sándwich entre el anticuerpo monoclonal de ratón y el anticuerpo anti-HBs de conejo una vez lavada la placa con PBS. El anticuerpo anti-HBs de conejo unido a éste se detectó mediante la utilización de un anticuerpo IgG anticonejo conjugado con peroxidasa con 2,2'-azido-di (3-etil-benztiazolina-6-sulfonato) como sustrato. Aparte de esto, se evaluó también un experimento para comparar la inmovilización del anticuerpo monoclonal de ratón directamente en una placa sin la proteína de fusión chaperonina-proteína A.
La figura 8A presenta un gráfico para comparar una actividad de anticuerpo inmediatamente después por inmovilización del anticuerpo monoclonal de ratón. La figura 8B presenta un gráfico para comparar la estabilidad térmica del anticuerpo monoclonal de ratón inmovilizado. Como consecuencia de las comparaciones, la IgG inmovilizada mediante la proteína de fusión chaperonina-proteína A tenía una capacidad mayor de unión al anticuerpo que la IgG directamente inmovilizada en el momento inmediatamente después de la inmovilización. Además, la IgG inmovilizada mediante la proteína de fusión chaperonina-proteína A tuvo mayor estabilidad térmica que la IgG inmovilizada directamente.
<110> Sekisui Chemical Co., Ltd.
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<120> COMPLEJO DE CHAPERONINA-PROTEÍNA DIANA, PROCEDIMIENTO DE PRODUCCIÓN DEL MISMO, PROCEDIMIENTO DE ESTABILIZACIÓN DE LA PROTEÍNA DIANA, PROCEDIMIENTO DE INMOVILIZACIÓN DE LA PROTEÍNA DIANA, PROCEDIMIENTO DE ANÁLISIS DE LA ESTRUCTURA DE LA PROTEÍNA DIANA, PREPARACIÓN DE LIBERACIÓN PROLONGADA Y PROCEDIMIENTO DE PRODUCCIÓN DE UN ANTICUERPO CONTRA LA PROTEÍNA DIANA.
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<130> 471-4
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<140> EP 04 730 054.6
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<141> 2004-04-28
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<150> PCT/JP2004/006189
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<151> 2004-04-28
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\vskip0.400000\baselineskip
<150> JP2003-124352
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<151> 2003-04-28
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<160> 23
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<170> PatentIn version 3.1
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<210> 1
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<211> 1641
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<212> ADN
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<213> Thermococcus sp. KS-1
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<400> 1
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\hskip0,4cm
1
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<210> 2
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<211> 1685
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<212> ADN
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<213> Staphylococcus aureus
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<400> 2
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\hskip0,5cm
2
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<210> 3
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<211> 302
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<212> ADN
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<213> Artificial
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<220>
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<223> ADN que codifica la proteína-S
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<400> 3
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\hskip0,2cm
3
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<210> 4
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<211> 45
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<212> ADN
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<213> Artificial
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<220>
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<223> ADN que codifica la etiqueta S
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<400> 4
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\hskip-.1em\dddseqskip
aaagaaaccg ctgctgctaa attcgaacgc cagcacatgg acagc
\hfill
45
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<210> 5
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<211> 8
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<212> PRT
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<213> Artificial
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<220>
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<223> Péptido FLAG
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<400> 5
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4
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<210> 6
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<211> 4
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<212> PRT
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<213> Artificial
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<220>
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<223> Péptido FLAG
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<400> 6
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\hskip0,5cm
5
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<210> 7
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<211> 9
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<212> PRT
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<213> Artificial
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<220>
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<223> Péptido FLAG
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<400> 7
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<210> 8
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<211> 9
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<212> PRT
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<213> Artificial
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<220>
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<223> Péptido FLAG
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<400> 8
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7
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<210> 9
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<211> 96
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<212> ADN
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<213> Artificial
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<220>
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<223> Ligador de oligonucleótido diseñado
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<400> 9
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\hskip0,6cm
8
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<212> ADN
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<213> Artificial
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<220>
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<223> Ligador de oligonucleótido diseñado
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\hskip0,7cm
9
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<213> Artificial
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<220>
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<223> Cebador de oligonucleótido diseñado para PCR
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<400>11
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acagatctat ggcccagct
\hfill
19
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<213> Artificial
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\hfill
21
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tggttaactc agtcgagatc gc
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<212> ADN
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<213> Artificial
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<223> Cebador de oligonucleótido diseñado para PCR
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<212> ADN
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<213> Artificial
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<212> ADN
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<213> Staphylococcus aureus
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10
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<212> ADN
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<213> Artificial
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<223> Cebador de oligonucleótido diseñado para PCR
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<400> 18
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23
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<212> ADN
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<213> Artificial
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tgcccgggaa gtgaaccg
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<210> 20
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<212> ADN
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<213> Artificial
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<223> Cebador de oligonucleótido diseñado para PCR
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acgcatgcta atacgactca c
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<210> 21
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<211> 22
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<212> ADN
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<213> Artificial
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<220>
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<223> Cebador de oligonucleótido diseñado para PCR
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acctcgaggt tgtacagttc at
\hfill
22
\vskip1.000000\baselineskip
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<211> 51
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<212> ADN
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<213> Artificial
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<223> ADN que codifica la etiqueta S (sentido)
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tcgagaaaga aaccgctgct gctaaattcg aacgccagca catggacagc g
\hfill
51
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<210> 23
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<212> ADN
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<213> Artificial
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<220>
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<223> ADN que codifica la etiqueta S (antisentido)
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<400> 23
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\vskip0.400000\baselineskip
\hskip-.1em\dddseqskip
gatccgctgt ccatgtgctg gcgttcgaat ttagcagcag cggtttcttt c
\hfill
51

Claims (25)

1. Complejo de chaperonina-proteína diana, que comprende:
una proteína de fusión que comprende una subunidad de chaperonina y una etiqueta de afinidad unida a la subunidad de chaperonina mediante un enlace peptídico; y
una proteína diana para la que la etiqueta de afinidad presenta una afinidad específica, en el que la proteína diana está unida a la etiqueta de afinidad mediante la afinidad específica, formando así una estructura de anillo de chaperonina constituida por una pluralidad de subunidades de chaperonina y en el que la proteína diana está alojada en la estructura de anillo de chaperonina de la proteína de fusión.
2. Complejo de chaperonina-proteína diana según la reivindicación 1, en el que la proteína de fusión comprende una subunidad de chaperonina, y en el que la etiqueta de afinidad está enlazada mediante el enlace peptídico del terminal N y/o del terminal C de la subunidad de chaperonina.
3. Complejo de chaperonina-proteína diana según la reivindicación 1, en el que la proteína de fusión comprende un enlace de la subunidad de chaperonina compuesto de 2 a 20 subunidades de chaperonina enlazadas en serie entre sí y en el que la etiqueta de afinidad está enlazada a por lo menos un sitio seleccionado de entre un grupo constituido por el terminal N del enlace de la subunidad de chaperonina, el terminal C del enlace de la subunidad de chaperonina y un sitio de enlace de las subunidades de chaperonina.
4. Complejo de chaperonina-proteína diana según la reivindicación 1, 2 ó 3, en el que la relación del número de unidades de chaperonina al número de la etiqueta de afinidad está comprendido en el intervalo de 1:2 a 9:1.
5. Complejo de chaperonina-proteína diana según la reivindicación 3 ó 4, que está provisto de una secuencia que debe ser escindida por una proteína específica del sitio entre las subunidades del enlace de la subunidad de chaperonina.
6. Complejo de chaperonina-proteína diana según una de las reivindicaciones 1 a 5, que presenta dos anillos de chaperonina asociados de manera no covalente en el plano del anillo entre sí con el fin de formar una estructura de anillo de chaperonina de dos capas.
7. Complejo de chaperonina-proteína diana según la reivindicación 6, que presenta dos anillos de chaperonina asociados de manera no covalente en el plano del anillo entre sí o en el lado entre sí para formar una estructura de anillo fibrosa de chaperonina.
8. Complejo de chaperonina-proteína diana según una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el ser vivo del que procede la chaperonina es uno seleccionado de entre un grupo constituido por bacterias, arqueas y eucariotas.
9. Complejo de chaperonina-proteína diana según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la etiqueta de afinidad es una seleccionada de entre un grupo constituido por un anticuerpo, estreptavidina, proteína A, proteína G, proteína L, péptido S, proteína S y un fragmento parcial de los mismos.
10. Complejo de chaperonina-proteína diana según una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la proteína diana es un polipéptido que incluye un fragmento de seis o más restos de aminoácidos, e incluye una etiqueta acompañante que presenta una afinidad específica para la etiqueta de afinidad.
11. Complejo de chaperonina-proteína diana según una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la proteína diana es una seleccionada de entre un grupo constituido por una cadena pesada de un anticuerpo y una cadena ligera de un anticuerpo y un polipéptido que incluye un fragmento de 6 o más de sus restos de aminoácido, e incluye una etiqueta acompañante que presenta afinidad específica para la etiqueta de afinidad.
12. Complejo de chaperonina-proteína diana según una de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la proteína diana incluye una seleccionada de entre un grupo constituido por un antígeno vírico, un receptor siete transmembranario, una citocina, una proteína cinasa, una fosfoproteína fosfatasa, y un fragmento parcial de los mismos.
13. Procedimiento de producción del complejo de chaperonina-proteína diana según una de las reivindicaciones 1 a 12, comprendiendo el procedimiento las etapas que consisten en:
mezclar la proteína de fusión compuesta de la subunidad de chaperonina y la etiqueta de afinidad con la proteína diana que incluye la etiqueta acompañante que presenta una afinidad para la etiqueta de afinidad; y
unir la proteína de fusión a la proteína diana mediante una afinidad específica entre la etiqueta de afinidad y la etiqueta acompañante.
14. Procedimiento de producción del complejo de chaperonina-proteína diana según una de las reivindicaciones 1 a 12, en el que la etiqueta acompañante que presenta una afinidad específica para la etiqueta de afinidad es un polipéptido, y comprendiendo el procedimiento una etapa de transcripción y traducción en el mismo hospedador tanto de un gen que contiene un gen que codifica la subunidad de chaperonina como un gen que codifica la etiqueta de afinidad y un gen que contiene un gen que codifica la proteína diana y un gen que codifica la etiqueta acompañante, uniendo así la proteína diana a la proteína de fusión de la chaperonina.
15. Procedimiento de producción del complejo de chaperonina-proteína diana según una de las reivindicaciones 1 a 12, en el que la etiqueta acompañante que presenta una afinidad específica para la etiqueta de afinidad es un polipéptido, y comprendiendo el procedimiento una etapa de transcripción y traducción en los mismos tres genes del hospedador constituidos por un gen que contiene un gen que codifica la subunidad de chaperonina y un gen que codifica la etiqueta de afinidad, un gen que contiene un gen que codifica la proteína diana y un gen que codifica la etiqueta acompañante, y un gen que codifica la subunidad de chaperonina o su enlace, uniendo así la proteína diana, la proteína de fusión de la chaperonina y la subunidad de chaperonina o su enlace.
16. Procedimiento según la reivindicación 14 ó 15, en el que el complejo proteico se produce en un hospedador seleccionado de entre un grupo constituido por bacterias, levaduras, células animales, células de plantas, células de insectos, animales, plantas, e insectos.
17. Procedimiento según la reivindicación 14 ó 15, en el que el complejo proteico se produce en un sistema de traducción exento de células.
18. Procedimiento de estabilización de la proteína diana, comprendiendo el procedimiento una etapa de unión de la proteína diana mediante la etiqueta de afinidad a la proteína de fusión incluida en el complejo de chaperonina-proteína diana según una de las reivindicaciones 1 a 9 para que la proteína diana sea alojada en la estructura de anillo de chaperonina.
19. Procedimiento de inmovilización de la proteína diana, comprendiendo el procedimiento las etapas que consisten en:
inmovilizar en un portador para la inmovilización de la proteína de fusión incluida en el complejo de chaperonina-proteína diana según una de las reivindicaciones 1 a 9, y
unir la proteína diana mediante la etiqueta de afinidad a la proteína de fusión para que la proteína diana sea alojada en el anillo de chaperonina.
20. Procedimiento de análisis de la estructura de la proteína diana, comprendiendo el procedimiento las etapas que consisten en:
cristalizar un complejo proteico obtenido alojando la proteína diana unida mediante la etiqueta de afinidad a la proteína de fusión incluida en el complejo de chaperonina-proteína diana según una de las reivindicaciones 1 a 9, y
obtener información sobre la estructura tridimensional de la proteína diana de una imagen por difracción de rayos X obtenida irradiando un cristal obtenido por cristalización.
21. Formulación de liberación lenta para una proteína fisiológicamente activa o un fármaco de bajo peso molecular, en la que la proteína fisiológicamente activa o el fármaco de bajo peso molecular están alojados en la proteína de fusión incluida en el complejo de chaperonina-proteína diana según una de las reivindicaciones 1 a 9 mediante la etiqueta acompañante para la etiqueta de afinidad.
22. Formulación de liberación lenta según la reivindicación 21, en la que la chaperonina procede de un humano.
23. Procedimiento de producción de un anticuerpo contra una proteína de antígeno diana, comprendiendo el procedimiento las etapas que consisten en:
unir la proteína del antígeno diana a la proteína de fusión incluida en el complejo de chaperonina-proteína diana según una de las reivindicaciones 1 a 9, e inmunizar un animal con éste como inmunógeno.
24. Complejo de chaperonina-proteína diana según una de las reivindicaciones 1 a 12, para su utilización como inmunógeno destinado a producir un anticuerpo contra la proteína diana.
25. Utilización de un complejo de chaperonina-proteína diana según una de las reivindicaciones 1 a 12, para inmunizar un animal.
ES04730054T 2003-04-28 2004-04-28 Complejo de chaperonina-proteina diana,procedimiento de produccion del mismo,procedimiento de estabilizacion de roteina diana, procedimientode analisis de estructura de proteina diana, preparacion de liberacionprolongada y procedimeinto de anticuerpo contra la proteina diana. Expired - Lifetime ES2312997T3 (es)

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