JP2001507943A - Ucp2遺伝子発現の制御因子 - Google Patents

Ucp2遺伝子発現の制御因子

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、新規なUCP2転写プロモーターを含むUCP2遺伝子転写の制御因子に関する。UCP2遺伝子プロモーターは診断と医薬品開発において使用される。特に、レポーターに作用可能に結合したUCP2遺伝子プロモーターを含んでなる形質移入細胞は高処理薬剤スクリーニング系において使用される。

Description

【発明の詳細な説明】 UCP2遺伝子発現の制御因子 緒言発明の分野 この発明の分野はUCP2遺伝子の転写プロモーターとその薬物スクリーニン グにおける用途である。背景 脱共役タンパク質(UCP1)と呼ばれるミトコンドリアタンパク質は体のエ ネルギー利用の調節において重要な役割を担っているものと考えられる。このよ うな調節は体重、食欲、糖代謝、体温、免疫応答等々を含む広範な生理学的制御 をもたらす。機構的には、UCP1は、他の如何なるエネルギー消費過程にも連 関することなく、褐色脂肪組織内のミトコンドリア内膜を通ってのプロトン電気 化学勾配の散逸を可能にする経路を作り出すと考えられている(レビューには、 NicholisとLocke(1984)Physiol Rev64,1-64を参照されたい)。人間、ウシ、ブ タ等々のような大きな成体哺乳動物における体重調節のようなUCP1の生理学 上の役割は、かかる動物には褐色脂肪組織がほとんど無いことから、限られてい るように思われる。 UCP2は、大きな成体哺乳動物に一層広く発現される第2の関連脱共役タン パク質である(例えば、Fleuryら(1997)Nature Genetics 15,269-272及びTartag liaら(1996)WO96/05861を参照されたい)。一般にはエネルギー利用 の調節、そして特には糖尿病と肥満における役割と一致して、UCP2遺伝子は 、脂肪摂食に応答して上方制御され、高インスリン血症と肥満に関連したヒト及 びマウスゲノムの領域に遺伝子座が決定される。従って、この遺伝子の上方制御 因子はこれら疾病の治療用に大きな期待が持たれる。我々は、UCP2遺伝子発 現の制御因子を提供するために、ヒトUCP2遺伝子の内在性プロモーターをク ローン化し、転写制御活性を持つ様々な欠失変異体を同定した。 発明の概要 本発明は、UCP2遺伝子転写プロモーターに関する方法と組成物を提供する 。該組成物は、配列番号1の配列のUCP2プロモーター又は少なくとも50塩 基対長さでシス転写制御活性を有するその欠失変異体を含んでなる遺伝子発現の 組換え制御因子を含む。例示できるそのような欠失変異体には、配列番号1の塩 基411−460、塩基461−510、塩基401−563、塩基319−3 26、塩基98−104、塩基49−56、塩基49−104及び塩基547− 554の少なくとも一つが含まれる。好適な実施態様では、制御因子はGC/S P1、GH−TRE及びPR/GR結合部位の少なくとも一つを含む。更なる実 施態様では、制御因子は5’非翻訳UCP2遺伝子エキソンを含む。しばしば、 制御因子は上記変異体に作用可能に結合したUCP2又は非UCP2コアプロモ ーターを更に含んでいてもよい。 本発明はまた、配列番号1の配列に含まれる今までに新規なUCP2特異的配 列(その補体及び類似体及び例えばRNAにおいて対応する配列を持つその補体 を含む)を持ち、それに対して特異的ハイブリダイゼーションを行うのに十分な (つまり、ゲノムDNAの存在下で配列番号1の配列と特異的にハイブリダイズ する)ハイブリダイゼーションプローブと複製/増幅プライマーを提供する。こ のようなプライマー又はプローブは少なくとも12、好ましくは少なくとも24 より好ましくは少なくとも36の塩基長さである。 本発明はまた、非UCP2遺伝子に作用可能に結合したような制御因子を含む 細胞を含む、開示されたUCP2制御因子を含んでなる細胞とベクターをも提供 する。このような細胞はUCP2プロモーターの活性を調節する薬剤を同定する 開示した方法に使用される。例示するそのような方法では、候補薬剤が存在しな い場合には遺伝子が第1の発現を示す条件下で細胞を候補薬剤に接触させ、遺伝 子の第2の発現の存在を検出し、上記第1と上記第2の発現の差異が、上記薬剤 がUCP2遺伝子プロモーターの活性を調節することを示す。 本発明はまた転写複合体形成アッセイを含む転写制御因子に対する他のアッセ イをも提供する。例示するそのようなアッセイは、開示された制御因子を含むD NAを転写因子及び候補薬剤と、該薬剤が存在しない場合には制御因子と転写因 子が第1の会合を形成する条件下で組合わせ、制御因子と転写因子の第2の会合 の存在を検出し、上記第1と上記第2の会合の差異が、薬剤がUCP2プロモー ターと転写因子の会合を変調することを示す。主題の核酸制御因子には診断にお ける用途を含む様々な他の用途がまた見出される。特に、開示されたプロモータ ー由来のハイブリダイゼーションプローブとPCRプライマはUCP2遺伝子を 含む試料中の遺伝子突然変異を同定するために使用される。 図面の簡単な説明 図1。CaPO4形質移入HeLa細胞におけるUCP2プロモーター作成物に よりもたらされるルシフェラーゼ酵素活性の発現。細胞は形質移入後18時間で 収集され、ルシフェラーゼに対するアッセイがなされた。 発明の詳細な説明 主題の核酸は、合成/非天然配列であり、及び/又は単離される、つまり、天 然の状態では付随している物質の少なくとも幾らかを伴っておらず、この量は、 与えられた画分中に存在する全核酸の好ましくは少なくとも約0.5重量%,よ り好ましくは少なくとも約5重量%を構成し、通常は、天然染色体上に結合して いるもの以外のヌクレオチド(群)に結合した天然配列又は非天然配列を含んで なることを意味する組換え体である。配列番号1のヌクレオチド配列又はそのフ ラグメントを含んでなる核酸は、そのような配列又はフラグメントを、天然染色 体上に結合しているもの以外の配列が直ぐ隣に位置している末端か、天然染色体 上に結合しているもの以外の配列が直ぐに隣に位置しているか末端にある10k b、好ましくは2kbよりも小さい負のフランキング領域が隣に位置している末 端に含んでいる。核酸は通常はRNAもしくはDNAであるが、他の塩基又はヌ クレオチド類似体を含んでなる核酸を使用して安定性を修正する等々もしばしば 好適である。 主題の核酸には、ハイブリダイゼーションプローブ、PCRプライマー、治療 用核酸等々としての使用;UCP2遺伝子及び遺伝子転写物の存在を検出し、更 なるUCP2相同体及び構造類似体をコードする核酸を検出又は増幅するための 使用、遺伝子療法用途及び様々なスクリーニングアッセイを含む広範な応用用途 が見出される。 診断法では、UCP2プロモーター特異的ハイブリダイゼーションプローブが 、臨床及び実験室試料中の野生型及び変異体UCP2対立遺伝子を同定する際に 使用される。変異体対立遺伝子は、高処理臨床診断に対する対立遺伝子特異的オ リゴヌクレオチド(ASO)プローブを産生するために使用される。治療法では 、治療用UCP2核酸が活性なUCP2の細胞発現もしくは細胞内濃度又は利用 能を変調するために使用される。例えば、UCP2核酸は活性なUCP2タンパ ク質の細胞発現もしくは細胞内濃度又は利用能を変調するために使用される。U CP2阻害核酸は典型的には開示された天然UCP2転写物配列の補体、特に非 翻訳エキソン1を含んでなるアンチセンス、一本鎖配列である。与えられたUC P2タンパク質の発現のアンチセンス変調には遺伝子調節配列に作用可能に結合 したアンチセンス核酸を使用してもよい。遺伝子の転写が内因性UCP2コード mRNAに結合可能なアンチセンス転写物を生じるように配向されたプロモータ ー配列を持つUCP2配列を含んでなるベクターを細胞に形質移入する。別法と しては、UCP2タンパク質をコードするゲノムDNAもしくはmRNAに結合 する一本鎖アンチセンス核酸を、標的タンパク質の発現が大幅に減少する濃度で 、宿主中の又は宿主から一時的に単離された標的細胞に投与してもよい。UCP 2発現の増強は、対応する遺伝子産物の機能性発現を増大させるUCP2核酸を 標的細胞型中に導入することにより行われる。このような核酸はUCP2発現ベ クター、内因性対立遺伝子の機能性発現を上方制御するベクター、又は変異体対 立遺伝子の標的修正のための置換ベクターであってもよい。生きた細胞中に核酸 を導入する技術は当該分野において知られており、レトロウィルスベースの形質 移入、ウィルスコートタンパク質−リポソーム性形質移入等々が含まれる。 本発明はUCP2遺伝子形質移入のレベルで活性な薬理学的薬剤又は薬剤用の リード化合物を同定する効率的な方法を提供する。該方法は、リード化合物に対 する化学ライブラリの自動でコスト性能の良い高処理スクリーニングに受け入れ られる。細胞ベースの転写アッセイ、プロモーター−タンパク質結合アッセイ等 々を含む非常に様々な転写制御因子のアッセイ法が提供される。例えば、開示さ れたルシフェラーゼレポーター作成物が細胞ベースアッセイのためのHeLa細 胞のような細胞に形質移入するために使用される。特に、HeLa細胞はマイク ロタイタープレート上に蒔かれ、ルシフェラーゼ発現によりモニターされるUC P2遺伝子プロモーターの転写制御を変調するリード化合物に対する候補薬剤の ライブラリをスクリーニングするために使用される。例としてプロモーター−タ ンパク質結合アッセイを以下に説明する。次の実施例、例示するプロモーター欠 失変異体及びスクリーニングアッセイは例示のために提供するもので、発明を限 定するものではない。 実施例培養されたHeLa細胞の形質移入 : リン酸カルシウム沈殿法により培養HeLa細胞を使用して一過性形質移入を 実施した。5ugのプロモーター−ルシフェラーゼプラスミドDNAを1ugのpM SV発現ベクターか1ugのpMSV−TR発現ベクターの何れかと共に同時形質 移入した。試料を2ugのサケ精子DNAと0.2ugのβ-ガラクトシダーゼ内部標 準発現ベクターと共に共沈させ、ついで6ウェルの組織培養皿において接着He La細胞の上に塗布した。16時間後、リン酸緩衝食塩水で細胞を洗浄し、10 %のウシ胎児血清を補填した新鮮DMEM/F12培地を再供給した。更に24 時間経過後、細胞を収集し、溶解し、ルシフェラーゼ及びβ-ガラクトシダーゼ 酵素活性について製造者(Promega)の推奨に従って検定した。ヒトUCP2ゲノムクローンの単離 : ヒトUCP2遺伝子のプロモーター領域、第1のエキソン及び残りの5'非翻 訳領域を含むゲノムクローンを、hUCP2コード配列由来のPCR増幅プロー ブを使用してバクテリオファージ1ライブラリのハイブリダイゼーションスクリ ーニングにより得た。プライマーU5R(ATCGGATCCGAATGGTGCCCATCACACCGCGGTA )(配列番号2)を使用してRACEPCR増幅から得た5'非翻訳領域配列由来 のPCRプローブを使用する再ハイブリダイゼーションによりクローンを更に確 認した。ゲノムクローンをpBluescriptKSII(ストラタジーン)にサブクロー ン化し、ついでアプライド・バイオシステムズDNAシーケンサーを使用し て配列決定をした。ヒトUCP2エキソンIのDNA配列はESTクローン(1 84239)の最初の100bpと同一であった。プロモーター配列をNCBI サーバーでBLASTサーチにかけたところ、何れの既知の配列に対しても相同 体は見出せなかった。プロモーター配列解析 : マウスUCP2遺伝子の最初の非翻訳エキソンと上流のDNAのDNA配列を 配列番号1に示す。転写開始部位は位置461に位置し、エキソンIは位置56 5まで進む。複数の転写因子結合部位が存在する:GC/SPI部位は位置20 0−209、303−311、370−379、383−392及び395−4 04に見出される。GH/TRE部位は位置319−326に見出され、PR/ GR部位は位置546−554に、IRBP部位は位置49−56に、そしてA GP/EBP部位は位置98−104に見出される。欠失変異体の作成と活性分析 : ヒトUCP2と様々なその欠失変異体の57ワランキング領域のプロモーター 活性は哺乳動物の株化細胞を使用する一過性形質移入アッセイにおいて簡便にス クリーニングされる。例示されるアッセイは、図1のHeLa細胞ベースルシフ ェラーゼレポーターアッセイである。選択されたプロモーター欠失は標的プライ マーを使用するPCRにより増幅される。例証する欠失に対する増幅プライマー 対は次の通りである: 欠失は任意の所望の変更形態で再組換えされうる。例えば内部欠失が、5'及 び3'欠失の双方を増幅し、続いてライゲーションすることにより容易に調製さ れる。別法として、UCP2プロモーター欠失を非UCP2プロモーターエレメ ントと融合させてヘテロハイブリッドプロモーターを形成することができる。内 部欠失とヘテロハイブリッド作成物は次のように実証される: PCR、ついでEcoRI及びMluI消化 PCR、ついでEcoRI及びHindIII トリプルライゲーションA+B+pGL2B PCR、ついでEcoRI及びMluI消化 PCR、ついでEcoRI及びHindIII トリプルライゲーションA+B+pGL2B PCR、ついでEcoRI及びMluI消化 PCRフラグメントをMluI及びHindIIIにより制限酵素消化させ、つ いでpGL−2B又はpGL−2P(Promega)のMluI及びHindIII部位 にサブクローン化した。一過性形質移入をリン酸カルシウム沈殿法により培養H eLa細胞を使用して実施する。40時間後、細胞を収集し、溶解し、ルシフェ ラーゼ活性について検定する。例示的な変異体はある範囲の転写活性を示してい る(図1)。甲状腺ホルモン受容体(TR)−UCP2遺伝子プロモーター結合アッセイに対す るプロトコール: A.試薬: −ニュートラライトアビジン:PBS中に20μg/ml。 −阻害バッファー:PBS中に5%のBSA、0.5%のトウィーン20 ;室温で1時間。 −アッセイバッファー:100mMのKCl、20mMのHEPES、p H7.6、0.25mMのEDTA、1%のグリセロール、0.5%のNP−4 0、50mMのBME、1mg/mlのBSA、プロテアーゼ阻害剤のカクテル 。 − 33 P TRの10xストック:200,000−250,000cpm の標識TR(ベックマンカウンター)が補填された10-6−10-8Mの「非放射 性」TR。スクリーニングの間、4℃のマイクロ冷蔵庫に配置。 −プロテアーゼ阻害剤カクテル(1000X):10mlのPBS中に1 0mgのトリプシン阻害剤(BMB#109894)、10mgのアプロチニン (BMB#236624)、25mgのベンズアミジン(シグマ#B−6506 )、25mgのロイペプチン(BMB#1017128)、10mgのAPMS F(BMB#917575)、及び2mMのNaVo3(シグマ#S−6508 )。 −オリゴヌクレオチドストック:(特異的ビオチン化)。17pmol/ μlのビオチン化オリゴ、TRE部位を含むUCP2遺伝子プロモーター:(ビ オチン)−(配列番号1の塩基301−350)。 B.アッセイプレートの調製: −一晩かけて4℃でウェル当り120μlxの保存N−アビジンでコーテ ィング。 −200μlのPBSで2回洗浄。 −150μlの阻害バッファーで阻害。 −200μlのPBSで2回洗浄。 C.アッセイ: −40μlのアッセイバッファー/ウェルを添加。 −10μlの化合物又は抽出物を添加。 −10μlの33P−TR(20,000−25,000cpm/0.1− 10pmol/ウェル=10-9−10-7M最終濃度)を添加。 −25℃で15分間振とう。 −25℃で更に45分間インキュベート。 −40μlのオリゴ混合物(1ngのss−DNAを伴うアッセイバッフ ァー中に1.0pmol/40u1)を添加。 −室温で1時間インキュベート −200μlのPBSで4回洗浄することにより反応を停止。 −150μlのシンチレーションカクテルを添加。 −トップカウントをカウント。 D.(各プレート上にある)全アッセイ用の対照: a.非特異的結合(オリゴ無添加) b.80%阻害での特異的可溶性オリゴ。 本明細書において引用した刊行物と特許出願の全てを、あたかもそれぞれ個々 の刊行物又は特許出願が出典明示により特に個々に取り込まれることが示されて いるように、出典明示によりここに取り込む。前記の発明を理解を容易にするた めに例証と実施例によりある程度詳細に記載したが、この発明の教示に照らせば 、添付の請求の範囲の精神又は範囲から逸脱しないで、ある変更と修正を行って もよいことは当業者であれば容易に分かるであろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12Q 1/02 C12Q 1/68 A 1/68 C12N 5/00 A (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR, NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,KE,L S,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM,AZ ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM),AL ,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR, BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,DK,E E,ES,FI,GB,GE,GH,GM,GW,HU ,IL,IS,JP,KE,KG,KP,KR,KZ, LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MD,M G,MK,MN,MW,MX,NO,NZ,PL,PT ,RO,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL, TJ,TM,TR,TT,UA,UG,UZ,VN (72)発明者 チェン,ジン−ロン アメリカ合衆国 カリフォルニア 94080, サウス サンフランシスコ,コーポレイト ドライブ 2,トゥラリック インコー ポレイテッド内

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 配列番号1の配列のUCP2プロモーターあるいは少なくとも50塩基対 長さでシス転写制御活性を有するその欠失変異体を含んでなる遺伝子発現の組換 え制御因子。 2. 上記変異体が配列番号1の塩基411−460を含んでなる請求項1に記 載の制御因子。 3. 上記変異体が配列番号1の塩基461−510を含んでなる請求項1に記 載の制御因子。 4. 上記変異体が配列番号1の塩基401−563を含んでなる請求項1に記 載の制御因子。 5. 上記変異体が配列番号1の塩基319−326を含んでなる請求項1に記 載の制御因子。 6. 上記変異体が配列番号1の塩基319−326を含んでなる請求項1に記 載の制御因子。 7. 上記変異体が配列番号1の塩基98−104を含んでなる請求項1に記載 の制御因子。 8. 上記変異体が配列番号1の塩基49−56を含んでなる請求項1に記載の 制御因子。 9. 上記変異体が配列番号1の塩基49−104を含んでなる請求項1に記載 の制御因子。 10. 上記変異体が配列番号1の塩基547−554を含んでなる請求項1に 記載の制御因子。 11. 上記変異体に作用可能に結合した非UCP2コアプロモーターを含んで なる請求項1に記載の制御因子。 12. 複数のGC/SP1結合部位を含んでなる請求項1に記載の制御因子。 13. GH−TRE結合部位を含んでなる請求項1に記載の制御因子。 14. PR/GR結合部位を含んでなる請求項1に記載の制御因子。 15. 5'非翻訳UCP2遺伝子エキソンを含んでなる請求項1に記載の制御 因子。 16. 非UCP2遺伝子に作用可能に結合した請求項1に記載の制御因子を含 んでなる細胞。 17. UCP2プロモーターと転写因子の会合を変調する薬剤を同定する方法 において、該方法が、 請求項1に記載の制御因子、転写因子及び候補薬剤を、上記薬剤が存在しない 場合に上記制御因子と上記転写因子が第1の会合を形成する条件下で組合わせ; 上記制御因子と上記転写因子の第2の会合の存在を検出し; 上記第1及び第2の会合の間の差異が、上記薬剤がUCP2プロモーターと上 記転写因子の会合を変調することを示す方法。 18. UCP2プロモーターの活性を制御する薬剤を同定する方法において、 該方法が、 請求項16に記載の細胞を候補薬剤に、該薬剤が存在しない場合に上記遺伝子 が第1の発現を示す条件下で接触させ; 上記遺伝子の第2の発現の存在を検出し; 上記第1及び第2の発現の間の差異が、上記薬剤がUCP2遺伝子プロモータ ーの活性を制御することを示す方法。 19. 上記遺伝子がレポーターであり、上記検出工程が該レポーターの比色又 は発光シグナルを検出することを含んでなる請求項18に記載の方法。 20. 上記遺伝子が上記遺伝子に対して特異的な核酸へのハイブリダイゼーシ ョンにより検出される請求項18に記載の方法。
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