JP2001292779A - NF−κBを活性化する酵素タンパク質 - Google Patents

NF−κBを活性化する酵素タンパク質

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JP2001292779A
JP2001292779A JP2000110481A JP2000110481A JP2001292779A JP 2001292779 A JP2001292779 A JP 2001292779A JP 2000110481 A JP2000110481 A JP 2000110481A JP 2000110481 A JP2000110481 A JP 2000110481A JP 2001292779 A JP2001292779 A JP 2001292779A
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Makoto Nakanishi
真 中西
Keiichi Nakayama
敬一 中山
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 炎症反応に中心的な役割を果たすNF−κB
シグナル伝達系に関与し新しいタイプの抗炎症薬の開発
やスクリーニングに有用な酵素タンパク質を得る。 【解決手段】 特定のアミノ酸配列から成りNF−κB
を活性化する機能を有することを特徴とするキナーゼ酵
素。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、新規な酵素タンパ
ク質に関し、特に、炎症反応に関与し抗炎症薬の開発や
スクリーニングに有用なキナーゼ酵素に関する。
【0002】
【従来の技術と課題】現在までに多くの抗炎症薬が開発
されてきたが、その多くはプロスタグランジン合成阻害
薬であり、消化器障害という副作用のために、慢性関節
リウマチ等の長期投与を必要とする患者に対しての適応
が限られており、全く異なる作用機序に基づく抗炎症薬
の開発が望まれている。
【0003】炎症反応に中心的な役割を果たす経路とし
てはNF−κBシグナル伝達系がよく知られているが、
その作用機序については不明な点も多い。特に、NF−
κBシグナル伝達系において、IκBキナーゼ(IK
K)によるリン酸化は重要なステップであるが、IKK
を活性化するキナーゼについてはその実体が不明であっ
た。IKKが活性化されてIκBがリン酸化されユビキ
チン化分解されると、転写因子であるNF−κBがIκ
Bから開放され活性化されて炎症が引き起こされる。し
たがって、IKKを活性化するキナーゼの正体を明らか
にすることができれば該キナーゼを阻害してNF−κB
を阻害する物質を探索することにより、全く新しいタイ
プの抗炎症薬の開発に途を開くものと期待されるが、そ
のようなキナーゼは未だ見出されていない。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は、このたびI
KKをリン酸化してNF−κBを活性化することのでき
る新規な酵素タンパク質を見出しそのアミノ酸配列を明
らかにすることに成功した。
【0005】かくして、本発明は、配列番号:1で表わ
されるアミノ酸配列から成りNF−κBを活性化する機
能を有することを特徴とするキナーゼ酵素を提供するも
のである。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明のNF−κB活性化キナー
ゼ酵素(以下、F−κB−Activating Kinaseの頭文
字をとってNAKと略称することがある)は、IKKの
酵素活性成分を構成するIKKαおよびIKKβの共通
配列に基づく縮重プライマーを用いて、リ・フラウメニ
症候群(Li-Fraumeni syndrome)患者の線維芽細胞由来
のRNAを逆転写PCR法によって増幅することによっ
て得られたcDNA(図6〜図8参照)から確認された
ものである。図1および配列表に示されるように、この
NAKは730個のアミノ酸から構成され、その分子量
は84kDaである。
【0007】本発明のNAKは、アミノ酸配列に関し
て、従来から知られたIKKと次のような相関性を有す
る(図1参照)。 (1)NAKは、IKK−i(リポポリサッカライド誘
発性IκBキナーゼ)に対して全体として61%の同一
性を有する。 (2)NAKの酵素活性ドメインは、IKKαまたはI
KKβに対して30%の同一性を有する。 (3)NAKは、IKKαまたはIKKβと同様に、C
端側にロイシンジッパー(LZ)およびヘリックス・ル
ープ・ヘリックス(HLH)モチーフを有する。 (4)IKKαまたはIKKβが活性化ループに2つの
セリンを有する(活性化に際してはこれらがリン酸化さ
れる)のに対して、NAKにはこれらのセリンの1つの
代わりにグルタミン酸(Glu 168)が存在する。
【0008】また、本発明のキナーゼ酵素(NAK)
は、インビボおよびインビトロの実験系から、次のよう
に総括される機能を有することが見出されている。 (1)NAKは、IKK(具体的には、炎症性サイトカ
インによるNF−κBの活性化に必須のサブユニットで
あるIKKβ)をリン酸化して活性化し、IκB(Iκ
BαおよびIκBβ)のリン酸化、ユビキチン化(ユビ
キチン化分解)を誘導する。 (2)この結果、NAKはNF−κBの核移行・転写活
性化を引き起こす。 (3)NAKは、特にPKCε(プロテインキナーゼC
−ε)を介したNF−κBの活性化に関与している。
【0009】このように、本発明のキナーゼ酵素(NA
K)は、炎症の発生に密接な関係があるNF−κBの活
性化に関与しているので、NAKを阻害するような物質
をスクリーニングできれば、該物質は、IκBの分解を
抑制することによって炎症性サイトカインのNF−κB
のシグナルを遮断する強力かつ特異的な抗炎症薬となり
得る。
【0010】
【実施例】実施例1:NAKをコードするcDNAの単
離およびNAKタンパク質の発現 IKKαおよびIKKβのキナーゼドメインの保存モチ
ーフに基づき、縮重プライマー、5'−AT(TCA)AT(TCA)CA
(TC)(CA)GNGA(TC)ATCAAACC−3'および5'−GG(AGT)ATNCC
NA(AG)(TC)TT(TC)TCAAAGAT−3'を設計した。これらのプ
ライマーを用い、MDAH041細胞(Li-Fraumei syn
dromeの患者から得られた線維芽細胞で、自然不死化し
た細胞株。p53‐/‐のみの変異と考えられている)
由来のRNAを逆転写PCRにより増幅することにより
240bpのPCR生成物を得た。5'側の配列の完成は
RACE(5' rapid amplification of cDNA ends)法
によって行い、また、3'側の配列は、ヒト胎児脳cDN
Aライブラリー(Stratagene)をスクリーニングするこ
とによって完成した。このようにして得られたcDNA
の塩基配列から配列番号:1で表されるアミノ酸配列を
決定した。
【0011】上記のcDNAをバキュロウイルスベクタ
ーpVL1393に組み込み、バキュロウイルスDNA
(BaculoGold : Pharmingen製)とともにSf9細胞
(カイコ由来株化細胞)にトランスフェクションし、増
殖させた。48時間後、細胞ライゼートを調製し、発現
したNAKタンパク質をProBond Resin(Invitrogen
製)で精製した。
【0012】実施例2:NAKの機能試験 図3〜図5は、本発明の酵素タンパク質NAKの機能を
調べたインビボ試験の1例を示すものである。図3は、
NF−κBシグナル伝達系に関与する各種の酵素とNA
Kとの反応性を免疫沈降法(Immunoprecipitation :I
P)およびウエスタンブロッティング法(Immunoblotti
ng : IB)で検討した実験結果の1例を示す電気泳動
図である。
【0013】図3の下段に示すNAK、NAK(KM)
(NAKの酵素活性が喪失した変異体)、IKKβ、F
WD1(SCFユビキチンリガーゼのIκBαに対する
特異性成分)、およびIκBαにタグ(Flag, myc)を
付けた発現ベクターで293T細胞をトランスフェクシ
ョンした。具体的には、FuGENE6トランスフェク
ションキット(Boehringer製)を用い、pcDNA3-Flag-NA
K、pCR3-Flag-IKKβ、pcDNA3-Flag-FWD1、またはpcDNA3
-myc-IκBαで、293T細胞を35mmプレート上で
トランスフェクションし、36時間後、該細胞をIPキ
ナーゼバッファー液に溶解した。SDS−PAGEによ
り免疫沈降物を分離した後、phospho-IκBα(ser32)[α
-P-IκBα; NEB 9241S]、ユビキチン(α-Ub)、または
Flagエピトープに特異的な抗体を用いてウエスタンブロ
ッティング(IB)分析を行った。
【0014】図4は、本発明の酵素タンパク質NAKが
NF−κBの核移行を促進することを調べるために行っ
た蛍光抗体法による実験結果を示す蛍光写真である。Fl
ag−NAKでCos7細胞をトランスフェクションし、
抗Flag抗体、抗p−65/RelA抗体およびHoechst
33258で染色した。図中、白い矢印がトランスフェ
クションされた細胞を示す。
【0015】図5は、293T細胞内で本発明のNAK
が各種のNF−κBシグナル伝達系関連物質の共存下で
発現する様子を調べたIB実験の結果を示すものであ
る。Flag−NAKをIKKβ(KM)(酵素活性の喪失
したIKKβ:添加量(μg)を変化させた)、FWD
1およびMyc−IκBαとともに293T細胞をトラ
ンスフェクションした。
【0016】図3から理解されるように、本発明の酵素
タンパク質NAKは、単独でもSer32におけるIκBα
のリン酸化を引き起こす(レーン3参照)が、NAKと
IKKβが共発現されると、この効果が増大する(レー
ン6)。IKKβが過剰発現するとそれ自身のSer32に
おけるリン酸化を起こす(データ示さず)が、IKKβ
単独の発現は充分ではない(図3のレーン4)。
【0017】NAKがFWD1とともに発現されると、
リン酸化されたIκBαにFWD1が結合してそのユビ
キチン化を促進する(図3のレーン7および10)。こ
のことは、図4に示されるように、NAKが過剰発現す
るとRelA(p65)のNF−κBサブユニットの核
移行をもたらしていることからも裏付けられる。しかし
ながら、NAKによるIκBαのリン酸化は、酵素活性
の喪失したIKKβ(KM)が共発現されると阻害さ
れ、その影響はIKKβ(KM)の量に依存している
(図5の電気泳動図の上段参照)。したがって、NAK
はIKKの上流で作用するものと考えられる。
【0018】
【配列表】 SEQUENCE LISTING <110> Japan Science and Technology Corporation <120> NF-κB activating enzyme protein <130> P0145T <160> 1 <210> 1 <211> 730 <212> PRT <213> Homo sapience <400> 1 Met Gln Ser Thr Ser Asn His Leu Trp Leu Leu Ser Asp Ile Leu 5 10 15 Gly Gln Gly Ala Thr Ala Asn Val Phe Arg Gly Arg His Lys Lys 20 25 30 Thr Gly Asp Leu Phe Ala Ile Lys Val Phe Asn Asn Ile Ser Phe 35 40 45 Leu Arg Pro Val Asp Val Gln Met Arg Glu Phe Glu Val Leu Lys 50 55 60 Lys Leu Asn His Lys Asn Ile Val Lys Leu Phe Ala Ile Glu Glu 65 70 75 Glu Thr Thr Thr Arg His Lys Val Leu Ile Met Glu Phe Cys Pro 80 85 90 Cys Gly Ser Leu Tyr Thr Val Leu Glu Glu Pro Ser Asn Ala Tyr 95 100 105 Gly Leu Pro Glu Ser Glu Phe Leu Ile Val Leu Arg Asp Val Val 110 115 120 Gly Gly Met Asn His Leu Arg Glu Asn Gly Ile Val His Arg Asp 125 130 135 Ile Lys Pro Gly Asn Ile Met Arg Val Ile Gly Glu Asp Gly Gln 140 145 150 Ser Val Tyr Lys Leu Thr Asp Phe Gly Ala Ala Arg Glu Leu Glu 155 160 165 Asp Asp Glu Gln Phe Val Ser Leu Tyr Gly Thr Glu Glu Tyr Leu 170 175 180 His Pro Asp Met Tyr Glu Arg Ala Val Leu Arg Lys Asp His Gln 185 190 195 Lys Lys Tyr Gly Ala Thr Val Asp Leu Trp Ser Ile Gly Val Thr 200 205 210 Phe Tyr His Ala Ala Thr Gly Ser Leu Pro Phe Arg Pro Phe Glu 215 220 225 Gly Pro Arg Arg Asn Lys Glu Val Met Tyr Lys Ile Ile Thr Gly 230 235 240 Lys Pro Ser Gly Ala Ile Ser Gly Val Gln Lys Ala Glu Asn Gly 245 250 255 Pro Ile Asp Trp Ser Gly Asp Met Pro Val Ser Cys Ser Leu Ser 260 265 270 Arg Gly Leu Gln Val Leu Leu Thr Pro Val Leu Ala Asn Ile Leu 275 280 285 Glu Ala Asp Gln Glu Lys Cys Trp Gly Phe Asp Gln Phe Phe Ala 290 295 300 Glu Thr Ser Asp Ile Leu His Arg Met Val Ile His Val Phe Ser 305 310 315 Leu Gln Gln MET Thr Ala His Lys Ile Tyr Ile His Ser Tyr Asn 320 325 330 Thr Ala Thr Ile Phe His Glu Leu Val Tyr Lys Gln Thr Lys Ile 335 340 345 Ile Ser Ser Asn Gln Glu Leu Ile Tyr Glu Gly Arg Arg Leu Val 350 355 360 Leu Glu Pro Gly Arg Leu Ala Gln His Phe Pro Lys Thr Thr Glu 365 370 375 Glu Asn Pro Ile Phe Val Val Ser Arg Glu Pro Leu Asn Thr Ile 380 385 390 Gly Leu Ile Tyr Glu Lys Ile Ser Leu Pro Lys Val His Pro Arg 395 400 405 Tyr Asp Leu Asp Gly Asp Ala Ser Met Ala Lys Ala Ile Thr Gly 410 415 420 Val Val Cys Tyr Ala Cys Arg Ile Ala Ser Thr Leu Leu Leu Tyr 425 430 435 Gln Glu Leu Met Arg Lys Gly Ile Arg Trp Leu Ile Glu Leu Ile 440 445 450 Lys Asp Asp Tyr Asn Glu Thr Val His Lys Lys Thr Glu Val Val 455 460 465 Ile Thr Leu Asp Phe Cys Ile Arg Asn Ile Glu Lys Thr Val Lys 470 475 480 Val Tyr Glu Lys Leu Met Lys Ile Asn Leu Glu Ala Ala Glu Leu 485 490 495 Gly Glu Ile Ser Asp Ile His Thr Lys Leu Leu Arg Leu Ser Ser 500 505 510 Ser Gln Gly Thr Ile Glu Thr Ser Leu Gln Asp Ile Asp Ser Arg 515 520 525 Leu Ser Pro Gly Gly Ser Leu Ala Asp Ala Trp Ala His Gln Glu 530 535 540 Gly Thr His Pro Lys Asp Arg Asn Val Glu Lys Leu Gln Val Leu 545 550 555 Leu Asn Cys Met Thr Glu Ile Tyr Tyr Gln Phe Lys Lys Asp Lys 560 565 570 Ala Glu Arg Arg Leu Ala Tyr Asn Glu Glu Gln Ile His Lys Phe 575 580 585 Asp Lys Gln Lys Leu Tyr Tyr His Ala Thr Lys Ala Met Thr His 590 595 600 Phe Thr Asp Glu Cys Val Lys Lys Tyr Glu Ala Phe Leu Asn Lys 605 610 615 Ser Glu Glu Trp Ile Arg Lys Met Leu His Leu Arg Lys Gln Leu 620 625 630 Leu Ser Leu Thr Asn Gln Cys Phe Asp Ile Glu Glu Glu Val Ser 635 640 645 Lys Tyr Gln Glu Tyr Thr Asn Glu Leu Gln Glu Thr Leu Pro Gln 650 655 660 Lys Met Phe Thr Ala Ser Ser Gly Ile Lys His Thr Met Thr Pro 665 670 675 Ile Tyr Pro Ser Ser Asn Thr Leu Val Glu Met Thr Leu Gly Met 680 685 690 Lys Lys Leu Lys Glu Glu Met Glu Gly Val Val Lys Glu Leu Ala 695 700 705 Glu Asn Asn His Ile Leu Glu Arg Phe Gly Ser Leu Thr Met Asp 710 715 720 Gly Gly Leu Arg Asn Val Asp Cys Leu *** 725
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の酵素タンパク質(NAK)のアミノ酸
配列を従来から知られたヒト由来のIKKタンパク質の
アミノ酸配列と対比して示すものである。
【図2】本発明の酵素タンパク質(NAK)のアミノ酸
配列を従来から知られたヒト由来のIKKタンパク質の
アミノ酸配列と対比して示す図1の続きである。図1お
よび図2において、同一または類似のアミノ酸部分は黒
枠で示している。また、HLMは破線で示し、ロイシン
ジッパーは*で示している。
【図3】NF−κBシグナル伝達系に関与する各種の酵
素と本発明の酵素タンパク質との反応性を免疫沈降法
(IP)およびウエスタンブロッティング法(IB)で
検討した実験結果の1例を示す電気泳動図である。
【図4】本発明の酵素タンパク質がNF−κBの核移行
を促進することを調べるために行った蛍光抗体法による
実験結果を示す蛍光写真である。
【図5】293T細胞内で本発明の酵素タンパク質が各
種のNF−κBシグナル伝達系関連物質共存下で発現す
る様子を調べたIB実験の結果を示す電気泳動図であ
る。
【図6】本発明の酵素タンパク質をコードするcDNA
の塩基配列および本発明の酵素タンパク質を構成するア
ミノ酸配列を並べて示す。
【図7】本発明の酵素タンパク質をコードするcDNA
の塩基配列および本発明の酵素タンパク質を構成するア
ミノ酸配列を並べて示す図6の続きである。
【図8】本発明の酵素タンパク質をコードするcDNA
の塩基配列および本発明の酵素タンパク質を構成するア
ミノ酸配列を並べて示す図6および図7の続きである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配列番号:1で表わされるアミノ酸配列
    から成りNF−κBを活性化する機能を有することを特
    徴とするキナーゼ酵素。
JP2000110481A 2000-04-12 2000-04-12 NF−κBを活性化する酵素タンパク質 Pending JP2001292779A (ja)

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