JP2001508291A - Methods for diagnosis and treatment of pathological conditions caused by insufficient ion transport - Google Patents

Methods for diagnosis and treatment of pathological conditions caused by insufficient ion transport

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JP2001508291A JP53012398A JP53012398A JP2001508291A JP 2001508291 A JP2001508291 A JP 2001508291A JP 53012398 A JP53012398 A JP 53012398A JP 53012398 A JP53012398 A JP 53012398A JP 2001508291 A JP2001508291 A JP 2001508291A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、一部、ヒトサイアザイド感受性Na-Cl共輸送体、TSC;ヒトATP感受性K+チャンネル、ROMK;およびヒトNa−K-2Cl共輸送体、NKCC2の役割の、異常なイオン輸送、特に、バーター症候群、Gitelman症候群、低カリウム血症アルカローシス、高カルシウム尿症を伴う低カリウム血症アルカローシス、腎臓結石、高血圧、骨粗鬆症、および利尿剤誘導性高カリウム血症に対する感受性に関連する病理学的状態を引き起こすことにおける役割の同定に基づく。詳細には、本発明は、TSC、NKCC2、およびROMKタンパク質のいくつかのヒト野生型および変更された改変体のアミノ酸配列、ならびにこれらのイオン輸送の障害の診断に使用され得るこれらの改変体をコードするヌクレオチド配列を提供する。 (57) SUMMARY The present invention provides, in part, the role of the human thiazide-sensitive Na-Cl cotransporter, TSC; the human ATP-sensitive K + channel, ROMK; and the human Na-K-2Cl cotransporter, NKCC2. Abnormal ion transport, especially susceptibility to Bartter syndrome, Gitelman syndrome, hypokalemia alkalosis, hypokalemia alkalosis with hypercalciuria, kidney stones, hypertension, osteoporosis, and diuretic-induced hyperkalemia Based on identifying roles in causing the relevant pathological condition. In particular, the present invention provides the amino acid sequences of several human wild-type and altered variants of the TSC, NKCC2, and ROMK proteins, and their variants that can be used to diagnose disorders of ion transport. Provide the encoding nucleotide sequence.

Description

【発明の詳細な説明】 不充分なイオン輸送によって生じる病理学的状態の診断および処置のための方法 技術分野 本発明は、イオン輸送におけるホモ接合型およびヘテロ接合型遺伝子欠損、特 に、種々の形態のバーター症候群およびGitelman症候群を生じる核酸分子および タンパク質における変化の検出および処置の分野に関する。さらに詳細には、本 発明は、個体がイオン輸送に関連する1つ以上の遺伝子における変異を受けてい るかまたは変異を有しているかどうかを決定するための組成物および方法を提供 する。 背景技術 背景 より高等な真核生物において、適切なイオン性組成物および血管内空間の容量 の維持が、正常な神経筋機能および組織への酸素および栄養分の送達に重要であ る。腎臓は、体液および電気的均衡の長期的設定値の決定、環境への暴露におけ る広範なバリエーションを除くホメオシタシスの維持において顕著な役割を果た す。腎臓機能のこれらの要素における障害は、おそらく、電気的ホメオシタシス における異常性に対する血管内容量の変化に起因する、変化した血圧の範囲にわ たる多数の臨床的な障害に基づく。体液および電気的ホメオシタシスのメンデル の障害の試験は、このプロセスを支配している基本的な機構を詳細に吟味する機 会を提供する。この努力は基本的な生理学への洞察力を提供し、そしてまた、よ り安定なバリエーションが共通して集団において効果を有する標的を同定する( Lifton,R.P.、Proc.Nat.Acad.Sci.U.S.A.92:8545-8551(1995))。 バーター症候群は、塩の浪費を伴う低カリウム血症(hypokalaemic)代謝性の アルカローシスを特徴とする常染色体劣性障害である(バーター,F.C.ら、Am. J.Med.33:811-828(1962))。罹患した患者は、上昇した血漿レニン活性(B atter,F.C.ら、Am.J.Med.33:811-828(1962))、高アルドステロン症(Go odman,A.D.ら、N.Eng.J.Med.281:1435-1439(1969))、変化したプロス タグランジンの代謝(Dunn,M.J.Kid.Int.19:86-102(1981))、上昇した レベルの心房性ナトリウム排泄増加性ペプチド(Imai,M.ら、J.Ped.74:738- 749(1969)、Graham,R.M.ら、Hypertension 8:549-551(1986))、異常な 血小板機能(Rodrigues Pereira,R.ら、Am.J.Med.Gen.15:79-84(1983) )、ならびにアンジオテンシンIIおよびノルエピネフィリンの血管収縮効果に対 する無感受性(Batter,F.C.ら、Am.J.Med.33:811-828(1962);Silverbe rg,A.B.ら、Am.J.Med.64:231-235(1978))を含むさらなる代謝性異常の 多様陣立て(array)を有することが示されている。罹患した患者における疾患の 症状および兆候は、これらの多様な生理学的所見を反映し、そして血管内容量の 枯渇(Bettinelli,A.ら、J.Pediatr.120:38-43(1992))、発作(Iwata,F .ら、Acta Paed.Japonica 35:252-257(1993))、テタニー(Bettinelli,A. ら、J.Pediatr.120:38-43(1992))、筋肉の虚弱(Marco-Franco,J.E.ら、 Clin.Neph.42:33-37(1994))、知覚異常(Zarraga Larrondo,S.ら、Nephr on 62:340-344(1992))、および軟骨石灰化を伴う関節痛(Smilde,TJ.ら、J .of Rheum.21:1515-1519(1994))の兆候を含む。電解質組成物における持 続性の異常は、いくつかの罹患した被験体において妨げられた発育および精神的 な遅延を生じる(Simopoulos,A.P.ら、Nephron 23:130-135(1979))。電解 質ホメオスタシスにおけるこれらの深在性の障害は、罹患した個体において過食 症の誤診および/または利尿剤の乱用を導き得る(Okusa,M.D.およびBia,M.J .Batter Syndrome.Hormone Resistance and Other Endocrine Paradoxes、Coh en,P.およびFoa,P.編231-263(Springer Verlag,New York、1987))。 バーター症候群は、少なくとも2つのサブセット(Gitelman症候群(Gitelman ,H.J.、Graham,J.B.、およびWelt,L.G.、A new familial disorder characte rized by hypokaiaemia and hypomagnesemia、Trans.Assoc.Am.Phys.79:22 1-235(1966))および「true Bartter's Syndrome」(Bettinelli,A.ら、J.P ediatr.120:38-43(1992)))を有する不均一な実態であると考えられている 。Gitelman症候群は、低カルシウム尿症(hypocalciurea)と低マグネシウム血 症との組合わせの低カリウム血症アルカローシスを有する患者の優性なサブセッ ト をいう。一方、真のバーター症候群は、正常なまたは高カルシウム尿症、ならび に代表的には正常なマグネシウムレベルを有する患者をいう。真のバーター患者 は、血管容量の枯渇の兆候を有する初期の年齢(5歳未満)で臨床的に存在する といわれている。一方、Gitelman症候群の患者は代表的には、顕著な血液量減少 を伴わないで、より高齢で存在する(Bettinelli,A.ら、J.Pediatr.120:38- 43(1992))。それにもかかわらず、これらの障害の重複する特徴は、それらの 分類に関して無視できない混同および混乱を生じ、多くの患者が、文献において バーター症候群を有するとして決められたGitelman症候群の特徴を有する(Rudi n,A.ら、Scand.J.Urol.Nephrol.22:35-39(1988))。これらの障害の病 因は断定されないままであり、観察された異常性が一次的であり、そして一次的 な異常性に基づく二次的な結果に対する広範な推測が存在する(Clive,D.M.、A m.J.Kid.Dis.25:813-823(1995))。現在、これらの障害を区別するため の容易な方法は存在しない;区別は、提示される臨床的症状の評価のみに基づい ている。 腎臓の電解質オメオスタシスの生理学の解剖によって、Gitelman症候群および バーター症候群の多数の可能性のある候補遺伝子を同定した;以前の研究は、心 房性ナトリウム排泄増加性ペプチドおよびアンジオテンシンIIレセプター(AT1 )をコードする遺伝子を研究した(Graham,R.M.ら、Hypertension 8:549-551 (1986)、Yoshida,H.ら、Kid.Int.46:1505-1509(1994))。別の魅力的な 候補遺伝子は、遠位尿細管のサイアザイド感受性NaCl共輸送体(サイアザイド感 受性共輸送体、TSC)である。これは、正味の腎臓のナトリウム再吸収の有意な 機能の原因である、このネフロンセグメント中でのナトリウムおよび塩化物の再 吸収の重要な調節因子であると考えられている(Ellison,D.H.、Ann.Int.Med .114:886-894(1991))。この共輸送体は、高血圧の処置に使用される薬剤の 主要なクラスの1つである、サイアザイド利尿剤の標的である。TSCをコードす るcDNAが、ヒラメの浮袋およびラットの腎臓から最近クローニングされている( Gamba,G.ら、Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.90:2749-2753(1993);Gamba ,G.ら、J.Biol.Chem.269:17713-17722(1994))。ラット由来のコードさ れるタンパク質は、1002アミノ酸を含み、そして12個の推定の膜貫通ドメインを 含み、長い細胞内アミノ末端およびカルボキシ末端を有する。Gitelman症候群を 有する患者およびサイアザイド利尿剤を受容している患者のいくつかの特徴にお ける類似は、機能の欠損を生じるTSCにおける変異がGitelman症候群において生 じ得る可能性を提起する。この考察は、Gitelman症候群の候補遺伝子としてのTS Cの試験の動機を与える。 実施例1では、Gitelman症候群が、腎臓の遠位曲尿細管中に配置されるサイア ザイド感受性Na-Cl共輸送タンパク質(TSC)中の機能的変異の欠損によって引き 起こされる、遺伝的にホモの常染色体劣性形質であることを実証する。これらの 患者において見られる優性な臨床的および病理学的異常が、このネフロンセグメ ントからの生じる塩排出によって説明され得る。 Gitelman症候群を有する患者におけるこれらの観察は、バーター症候群がGite lman症候群の対立遺伝子改変体であるか、または異なる遺伝子における変異に起 因するかの疑問を未解決のままにする。バーター患者における塩排出、尿濃度の 減少、およびカルシウム排出の発生は、ヘンレのループの厚いート行脚(thick ascending limb、TAL)中の一次的な腎臓管欠損を示唆する(Gill,J.R.ら、Am .J.Med.65:766-772(1978))。ブメタニド感受性Na-K-2Cl共輸送体(NKCC2 、SLCl2AIとしてもまた知られている)の吸収性改変体が、このネフロンセグメ ントのナトリウムおよび塩化物の再吸収の主要な調節因子である(Greger,R.P hysiol.Rev.65:760-797(1985))。そしてこの共輸送体の機能の欠損は、罹 患した患者において見られる多くの特徴を生じ得る。実際、ループ利尿剤(この 共輸送体の特異的アンタゴニスト)が、バーター症候群を有する患者において見 られる電解質障害に非常に類似の、電解質障害を生じ得る(Greger,R.ら、Klin .Woschenschr.61:1019-1027(1991))。 NKCC2をコードするcDNAが、最近、ラット(Gamba,G.ら、J.Biol.Chem.26 :17713-17722(1994))、ウサギ(Payne,J.A.ら、Proc.Natl.Acad.Sci. (U.S.A.)91:4544-4548(1994))、およびマウス(Igarashi,P.ら、Am.J. Physiol.269:F405-F418(1995))からクローニングされた;この共輸送体の 分泌改変体NKCCl(SLCl2A2としてもまた知られている)もまた、サメ(Xu,J.-C .ら、Proc.Natl.Acad.Sci.(U.S.A.)91:2201-2205(1994))およびヒト (Payne,J.A.ら、J.Biol.Chem.270:17977-17985(1995))からクローニン グされた。このファミリーの全てのメンバーは、12個の推定の膜貫通スパニング (spanning)ドメインを有し、そしてまた、TSCに構造および配列類似性を示す。 バーター症候群を有する家族調査によって、実施例2は、受け継がれた低カリウ ム血症アルカローシスのこの改変体がNKCC2をコードする遺伝子における変異に よって引き起こされることを実証する。この知見は、この疾患の分子的基礎を説 明し、そしてより一般的なヘテロ接合型保有状態の可能性のある臨床的特徴を示 唆する。 実施例1および2では、塩の排出および低血圧を伴う常染色体劣性低カリウム 血症アルカローシスが2つの遺伝子のいずれかにおける変異によって引き起こさ れ得ることを実証する証拠が提示される。腎臓の遠位曲尿細管のサイアザイド感 受性Na-Cl共輸送体をコードするTSCにおける変異(遺伝子座記号SLC12A3、しば しば、NCCTと呼ばれる)は、顕著な低カルシウム尿症および低マグネシウム血症 に関連する塩の排出および低カリウム血症アルカローシスを特徴とする、Gitelm an症候群を生じる(実施例1およびSimon,D.B.ら、Nature Genet.12:24-30 (1996))。ヘンレループの厚い上行脚(TAL)の腎臓のブメタニド感受性Na-K-2C l共輸送体をコードするNKCC2(遺伝子座記号SLC12A1)における変異は、顕著な 低カルシウム血症およびしばしば腎石灰症に関連する塩の排出および低カリウム 血症アルカローシスを特徴とする、バーター症候群を生じる(実施例2およびSi mon,D.B.ら、Nature Genet.13:183-188(1996))。代表的には、バーター患 者は羊水過多症を伴って早まって生まれ、そして新生児期に顕著な脱水症を示す が、Gitelman患者は代表的には、神経筋の兆候および症状を有するより高い年齢 で存在する(Wang,W.ら、Ann.Rev.Physiol.54:81-96(1992))。 その産物がこれらの共輸送体のいずれかの活性を調節する遺伝子における変異 は、類似の臨床的な表現形を導く可能性を有し得る。アピカルATP感受性K+チャ ンネルは、TAL中のNa-K-2Cl共輸送体の1つのこのような調節因子として関与す る(Wang,W.ら、Ann.Rev.Physiol.54:81-96(1992)、Giebisch,G.、Kidn ey Int.48:1004-1009(1995))。TAL中のK+レベルがNa+およびCl-のレベルよ りもはるかに低いので、尿細管のK+利用の可能性は、共輸送体活性に速度限 定的である;尿細管から細胞に進入するK+は、維持された共輸送活性を可能にす るために内腔に「再循環」されなければならない。共輸送活性の調節におけるK+ チャンネルのこの重要な役割は、Na-K-2Cl共輸送活性を実質上回避するカリウム チャンネルアンタゴニストの能力によって実証される(Giebisch,G.、Kidney I nt.48:1004-1009(1995))。 この調節チャンネルの多くの特徴(低いシグナルチャンネルコンダクタンス、 低レベルのATPおよびプロテインキナーゼA(PKA)による活性化、ならびに電圧 およびカルシウムに対する無感受性)を有する内向き調節K+チャンネル(IRK) がクローニングされている(Ho,K.ら、Nature 362:31-38(1993))。このチ ャンネルROMK(遺伝子座記号KCNJ1)は、カリウムチャンネルのIRKファミリーの プロトタイプであり、2つの膜貫通ドメインを含み、そして特徴的なH5孔ドメイ ンに相同なセグメントを含む。このチャンネルはPKAリン酸化部位を含み、これ は、正常なチャンネル活性に必要とされる。同じ第11番染色体遺伝子座によって コードされる複数のROMKイソ型が、別のスプライシングによって生成される(Ya no,H.ら、Mol.Pharmacology 45:854-860(1994));Shuck,M.E.ら、J.Bi ol.Chem.269:24261-24270(1994));これらのイソ型は、腎臓中で、詳細に は、TALの根尖性の細胞膜上、およびさらなる遠位ネフロンセグメント上で発現 されることが示されている(Lee,W.S.ら、Am.J.Physiol.(Renal Fluid Elec trol.Physiol.)268:F1124-31(1995)Boim,M.A.ら、Am.J.Physiol.(Renal Fluid Electrol.Physiol.)268:F1132-40(1995);Hebert,S.C.、Kidney Int.4 8:1010-1016(1995))。このチャンネルは、TAL中でのカリウムのリサイクル 、および遠位ネフロン中での正味の腎カリウム分泌に関係すると考えられている 。 本発明は、いくつかの型のイオン輸送の欠損、特に、バーター症候群およびGi telman症候群を区別および診断するために使用され得る組成物および方法を提供 する。本発明はさらに、これらの障害のヘテロ接合型の保有者を同定するために 使用され得る組成物および方法を提供する。保有者は、たとえ重篤な臨床的症状 を示さなくても、なお、病状を穏やかから中程度を示す。 発明の要旨 本発明は、一部、ヒトサイアザイド感受性Na-Cl共輸送体、TSC;ヒトATP感受 性K+チャンネル、ROMK;およびヒトNa−K-2Cl共輸送体、NKCC2の役割の、異常な イオン輸送、特に、バーター症候群、Gitelman症候群、低カリウム血症アルカロ ーシス、高カルシウム尿症を伴う低カリウム血症アルカローシス、腎臓結石、高 血圧、骨粗鬆症、および利尿剤誘導性低アルカローシスに対する感受性に関連す る病理学的状態における、役割の同定に基づく。詳細には、本発明は、TSC、NKC C2、およびROMKタンパク質のいくつかのヒト野生型および変更された改変体のア ミノ酸配列、これらの改変体をコードするヌクレオチド配列を提供する。これら のタンパク質および核酸分子は、イオン輸送障害を診断することおよびこれらの 病理学を処置するための方法および薬剤を開発することにおいて使用され得る。 図面の簡単な説明 図1.連鎖研究に使用されるGitelman症候群の家系。連鎖研究に使用されるGi telman症候群の家系の関係を示す。Gitelman症候群を有する個体を塗りつぶした 記号で示す;Gitelman症候群を有さない個体を塗りつぶしていない記号で示す; 死亡した個体は記号に斜めの線を入れて示す。遺伝的研究のためにサンプリング しなかった個体は記号の中の点で示す。各家系に固有の家系番号を与え、そして その家系の各個体に、記号の左上に番号をつける。各記号の下に、16番染色体上 の遺伝子座での遺伝子型をそれぞれのマップ順に示す(遺伝子座のマップについ ては図3を参照のこと)。下への順番に、遺伝子座は、D16S419、D16S408、TSC SSCP、D16S494、そしてD16S389である。TSC SSCPは、TSC中で同定された改変体 をいう;種々の改変体に、種々の対立遺伝子番号を与え、そして表1に各改変体 の性質を示す。SSCP対立遺伝子1は、野生型SSCP改変体を示す。Gitelman症候群 と同時に分離する推定のハプロタイプを、四角で囲んで示し、母体および父体の ハプロタイプを斜線のまたは白い囲いによってそれぞれ区別する。 図2.ヒトゲノムTSC遺伝子座の特徴づけ。 A.TSC遺伝子座にわたるコスミドコンティング。細い横線は、コスミドクロ ーンのクローニングしたヒトゲノムDNAを示す;垂線は、制限エンドヌクレアー ゼEcoRIによって切断された部位を示す。独立したクローンを、示されたそれら の重複部分とともに示し、そして転写の5'から3'方向を示す。 B.TSC遺伝子のイントロン−エキソン構成。灰色の囲みは、TSC遺伝子のエキ ソンを示す。遺伝子は、1021アミノ酸のタンパク質をコードする26個のコードエ キソンから構成される。各エキソンの最初のコドンを示す:各エキソンの最初の 塩基のコドン中の位置を、下付き文字で示す(例えば、1672は、エキソン4の最 初の塩基がコドン167中の2番目の塩基であることを示す)。各イントロンの正 確な大きさは未知である。 C.ヒトTSCタンパク質の配列。ヒトTSCタンパク質の配列を一文字コードで示 す。ラットおよびヒラメのTSCの対応する配列をヒトの配列の下に示す;ヒトの 配列と比較して同一であるアミノ酸を点で示し、一方、これらの種のTSCで異な るアミノ酸を示す。疎水性親水性指標プロットから考えられる膜貫通ドメインに 影をつけ、そしてM1からM12まで番号をつける。Gitelman症候群の対立遺伝子上 で変異したアミノ酸を強調し、黒色のバックグラウンド上に白で示す。これらの 改変体に番号をつけ、そして図1、表1、および図5に示される改変体と対応さ せる。 図3.Gitelman症候群および第16番染色体上の遺伝子座の複数点連鎖分析。複 数点連鎖分析を行って、遺伝子座D16S419、D16S408、D16S494、およびS16S389を 含む第16番染色体のセグメントに対するGitelman症候群の連鎖について試験した 。これらの遺伝子座をそれらのマップの順番、センチモルガン単位で示される近 隣の遺伝子座間の距離で示す(Gyapay,G.ら、Nature Genet.7:246-339(1994 );Shen,Y.S.ら、Genomics 22:68-76(1994))。この区間を横切るGitelman 症候群の連鎖についての複数点ロッド値を示し、これによって、D16S408を有す るゼロの組換え画分での9.5のロッド値を明らかにし、そして隣接する遺伝子座D 16S419およびD16S494によって規定される11センチモルガンの区間中の形質遺伝 子座の好ましい位置の1000:1の確率を示す。図の上には、CEPH家系で規定され るTSC遺伝子座の位置について、および疾患家系におけるGitelman遺伝子座の位 置についてのロッド-1支持区間を示し、これによって、それらが重複することを 明らかにする。さらに、TSC中の分子改変体は、ゼロの組換え比でのGitelman症 候群への連鎖を示す(図1を参照のこと)。 図4.Gitelman症候群を有する患者の新規の改変体。Gitelman症候群を有する 患者における改変体をSSCPによって同定し、そして方法に記載されるようなDNA 配列分析に供した。代表的な例を示す。未変性のゲル(パネルA、B、C、E、 F)または変性ゲル(パネルD)上で検出した改変体のオートラジオグラムを、 各パネルの左側に示す;患者を図1のように同定し、そしてGitelman症候群を有 する被験体を星印で示す;矢印は、Gitelman症候群の家系に特異的な改変体を示 す。対応する改変体(上段)および野生型(下段)のDNA配列を各パネルの右側 に示す。変異塩基を星印で示す;パネルDにおいて、改変体において欠失してい る野生型配列中の3つの塩基を括弧で示す。全ての配列を、遺伝子に関してアン チセンス方向で示す。パネルDおよびEを除いて、変異したコドンおよび2つの 隣接するコドンに対応する9塩基を示す。A.改変体は、GIT102中のR209をWに 変化させる改変体;B.改変体はGIT107中のP349をLに変化させる;C.改変体 は、GIT102中のC42lをRに変化させる;D.3つの塩基の欠失によってPS561をコ ードするセンス配列CCTTCAからCCAに変化し、これによってGIT108中のコドン561 を欠失させる;E.センス方向の改変体は、GIT102中のイントロン15で、コンセ ンサス3'スプライシング部位CAGをCATに変化させる。F.改変体は、GIT111中で R955をQに変化させる。 図5.Gitelman症候群の患者におけるTSCおよび変異の模式図。TSCタンパク質 は、細胞質内アミノ末端およびカルボキシ末端を有する、12個の膜貫通ドメイン のタンパク質として示される(Gamba,G.ら、Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.9 0:2749-2753(1993);Gamba,G.ら、J.Biol.Chem.269:17713-17722(1994 ))。Gitelman症候群の患者において同定されたエキソンの変異部位を示す;番 号は、図1、2c、および表1で番号を付けた改変体に対応する。コンセンサス スプライシング部位を変化させる変異は示さない;これらは、表1、3、およ び4に示す。 図6.Bartter症候群の家系。家族関係を示す。罹患した被験体、罹患してい ない被験体、生存しているサンプリングしなかった被験体、および死亡した被験 体を、それぞれ塗りつぶした記号、塗りつぶしていない記号、点を入れた記号、 および斜線を入れた記号で示す。指標となる症例を矢印で示す。NKCC2に密接に 関係する遺伝子座の遺伝子型を示し、そしてそれらの染色体の順番で配置する( 図7cを参照のこと);遺伝子座を、家系BAR152の左側に同定する。各家系のNK CC2中で検出された新規のSSCP改変体に番号をつけ、野生型SSCP改変体を+で示 す。血縁婚姻の罹患した子孫は、NKCC2に関連する全ての遺伝子座についてホモ 接合型であり、そして新規のSSCP改変体についてホモ接合型であることが見出さ れる。 図7.ヒトゲノムNKCC2遺伝子座の特徴づけ。 A.イントロン−エキソン機構。灰色の囲みは、NKCC2タンパク質をコードす る26個のエキソンを示す。各エキソンの最初のコドンを示す;コドンの第2また は第3の塩基で始まるエキソンを、下付き文字2または3でそれぞれ示す。 B.ヒトNKCC2タンパク質の配列(一文字コード)。対応するラットおよびサ メの配列をヒトの配列の下に示す;ヒトの残基と同一であるアミノ酸を点で示し 、一方、これらの種で異なる残基を示す。ハイドロパシープロットから考えられ る膜貫通ドメインに影をつけ、そしてM1からM12まで番号をつけた。 C.ヒトゲノムマップ上でのNKCC2の位置。NKCC2マーカーNKCGT7-3および15q 上の遺伝子座の複数点連関分析を示す。15q遺伝子座を、15qter遺伝子座の右に これらのマップの順番に示す。そしてセンチモルガンで近接する遺伝子座間の推 定の遺伝子距離を示す;マップ上の各位置に対するNKCC2の連関についてのlodス コアをプロットする。lodスコアはD15S132およびD15S209によって隣接される3c Mの間隔にピークを有し、そしてこの間隔中の位置は、任意の別の間隔に対して1 00:1を越えるオッズによって支持される。図8.Bartter症候群の患者におけるNKCC2の新規の改変体。改変体をSSCPによ って同定し、そしてDNA配列分析に供した。代表的なオートラジオグラムの例を 各パネルの上部に示し、野生型(左)および変異対立遺伝子(右)のセンス鎖の 対応するDNA配列を各パネルの下部に示す。図6に示すように患者に番号をつけ 、そしてBartter症候群を有する被験体をアスタリスクで示す。記号n1は、無関 係な正常な被験体を示す。矢印は、Bartter症候群の家系に特異的な改変体を示 す。パネルaおよびbにおいて、配列図の上部の囲みは、1つの塩基の挿入また は欠失の位置を示す。パネルdおよびeにおいて、配列図の上部のアスタリスク で、改変体塩基を示す。A.コドンATG M195中への1つの塩基の挿入によって、 フレームシフト変異を生じる。B.1つの塩基の欠失によって、コドンCGG R302 でフレームシフトを生じる。C.エキソン14の最後の塩基(これはコドン648の 最初の塩基に対応する)がGからAに変異し、D648からN648に変化する。D.コド ン272の最初の塩基におけるGからTへのトランスバージョンによって、V272からF 272に変化する。 図9.腎臓のナトリウム再吸収を変化させる重要な経路および障害。ネフロン の模式図を示す。血漿を、糸球体を示す三日月形構造で濾過し、そして濾液がネ フロンを通過するにつれてナトリウムが再吸収される。ナトリウム再吸収の生理 学的調節因子を示し、そして各経路によって通常再吸収される濾過されたナトリ ウムの割合を示す。ナトリウム再吸収の特定の調節因子における変異によって生 じる障害を示す。ナトリウム再吸収の重要な調節因子は:近位尿細管でのNa+−H+ 交換;厚いヘンレ上行脚の部分中のNa-K-2Cl共輸送;遠位曲尿細管中のNa-Cl共 輸送;遠位のネフロン中の、少なくとも3つの異なるサブユニットから構成され る、上皮のナトリウムチャンネルを介する電気発生性のナトリウム再吸収である 。この最後の経路は、K+およびH+の分泌に間接的に関係する。 図10.Bartter症候群の家系。家族関係を示す。罹患した被験体、罹患してい ない被験体、生存しているサンプリングしなかった被験体、および死亡した被験 体を、それぞれ、塗りつぶした記号、塗りつぶしていない記号、点を入れた記号 、 および斜線を入れた記号で示す。指標となる症例を矢印で示す。NKCC2に密接に 関係する遺伝子座の遺伝子型を示し、そしてそれらの染色体の順番で配置する; これらの5個の遺伝子座は3cMの間隔内で連鎖している;GT7-3は、NKCC23と同 じPACクローン上に存在する。これらの遺伝子型の下に、ROMKで検出した各家系 の新規のSSCP改変体を番号付けする。そしてこれらは、図11の番号付けした改変 体に対応する;野生型SSCPの改変体を+で示す。NKCC2に対する関連は、血縁の 家系BAR159およびBAR161中で除かれていることがわかる。4つ全ての家系におい て、疾患と同時分離する新規のROMK改変体を同定する。 図11.Bartter症候群の患者におけるNKCC2の新規の改変体。改変体はSSCPによ って同定され、そしてDNA配列分析に供された。代表的なオートラジオグラムの 例を各パネルの上部に示し、野生型(左)および変異対立遺伝子(右)のセンス 鎖の対応するDNA配列を各パネルの下部に示す。図10に示すように患者に番号を つけ、そしてBartter症候群を有する被験体をアスタリスクで示す。記号n1は、 無関係な正常な被験体を示す。矢印は、Bartter症候群の家系に特異的な改変体 を示し、図10中のように番号付けする。パネルbおよびcにおいて、配列図の上 部の囲みは、塩基対の挿入または欠失の位置を示す。パネルaおよびdにおいて 、改変体塩基を、配列図の上部のアスタリスクで示す。A.1つの塩基の置換に よって、BAR159中のコドンTAC(Y60)をTAG(Stop60)へ変化させる。;この変 異は罹患した家系メンバーにおいてホモ接合型であるが、罹患していない家系メ ンバーにおいてはそうではない。B.1つの塩基の挿入によって、BAR161中のコ ドン13−14でフレームシフトを生じる。;この変異は、この家系の罹患したメン バーにおいてホモ接合型である。C.コドン313−314にわたる4塩基の欠失は、 フレームシフト変異を生じる;罹患した被験体は、他のROMK対立遺伝子上に別の ミスセンス変異(A195V)を有する(データは示さない)。D.1つの塩基の置 換は、コドンAGC(S200)をAGG(R200)へ変化させる;この置換によって、PKA リン酸化部位を排除する。罹患した被験体は、他のROMK対立遺伝子上にナンセン ス変異(W58Stop)を有する。図12.Bartter症候群を有する患者におけるROMK変異の位置。R0MK2の模式図を 示し、そしてチャンネル孔を含むH5ドメインでの形質膜の2回の貫通として示す (Ho,K.ら、Nature 362:31-38(1993))。Bartter症候群の患者で同定された 変異の位置および結果を同定する。 発明の実施の態様 I.一般的記載 本発明は、一部、異常なイオン輸送に関連する病理学的状態、特に、Bartter 症候群、Gitelman症候群、低カリウム血症アルカローシス、高カルシウム尿症を 伴う低カリウム血症アルカローシス、腎臓結石、高血圧、骨粗鬆症、および利尿 剤誘導性高カリウム血症(hyperkalaemia)に対する感受性におけるヒトサイア ザイド感受性Na-Cl共輸送体、TSC;ヒトATP感受性K+チャネル、ROMK;およびヒ トNa−K-2Cl共輸送体、NKCC2の役割の同定に基づく。詳細には、本発明は、TSC 、NKCC2、およびROMKタンパク質のいくつかのヒト野生型および変化された改変 体のアミノ酸配列、ならびにこれらの改変体をコードするヌクレオチド配列を提 供する。これらのタンパク質および核酸分子は、イオン輸送障害の診断およびこ れらの症状を処置するための方法および薬剤の開発において使用され得る。 II.特定の実施態様 A.TSC、NKCC2、またはROMKタンパク質 本発明の先行技術は、以下を同定している:おそらく、野生型ラットおよび野 生型ヒラメのサイアザイド感受性Na-Cl共輸送体タンパク質(TSC)の1つの対立 遺伝子改変体のアミノ酸配列;おそらく、野生型ヒトATP感受性K+チャネルタン パク質(ROMK)のいくつかの対立遺伝子改変体のアミノ酸配列;ならびにおそら く、野生型ラット、野生型ウサギ、および野生型マウスNa−K-2Cl共輸送体タン パク質(NKCC2)の1つの対立遺伝子改変体のアミノ酸配列。しかし、本発明の 前には、これらのタンパク質のヒトの改変体(相同体)における変化が異常なイ オン輸送によって引き起こされる症状を罹患している生存可能な個体を生じるこ とは同定していなかった;TSCおよびNKCC2タンパク質の、天然に存在するヒトの 野生型改変体は特徴付けられていなかった;TSC、ROMKおよびNKCC2タンパク質の ヒトの変化した改変体は特徴付けられていなかった;そしてTSC、NKCC2、または ROMKタンパク質の野生型または変化した改変体の存在についてサンプルを分析す ることによって同定され得る、Gitelman症候群およびBartter症候群のような異 常なイオン輸送を生じる病理学的状態は示していなかった。本発明は、一部で、 野生型のヒトTSCタンパク質のいくつかの対立遺伝子改変体、野生型ヒトNKCC2タ ンパク質、イオン輸送の不全を生じるヒトTSCタンパク質の変化した改変体、な らびにイオン輸送の不全を生じるヒトNKCC2タンパク質の変化した改変体、イオ ン輸送の不全を生じるヒトROMKタンパク質の変化した改変体のアミン酸配列、な らびに、コードする核酸分子の核酸配列を提供する。 1つの実施態様において、本発明は、ヒトTSC、NKCC2、およびROMKタンパク質 の、以前には知られていない野生型および変化した改変体を産生する能力を、本 明細書中に記載されるクローン化した核酸分子を使用して提供する。 本明細書中で使用される場合、野生型ヒトTSCタンパク質とは、ヒトTSCの野生 型対立遺伝子改変体のアミノ酸配列を有するタンパク質をいう。実施例1におい て、DNA配列決定を、野生型TSCをコードするDNA分子を同定するために無関係の 健常な50個体から単離したDNAについて行った。図2および表3は、ヒトTSCタン パク質のいくつかの野生型対立遺伝子改変体のアミノ酸配列を提供する。本発明 の野生型TSCタンパク質は、本明細書中で特異的に同定され、そして特徴付けら れたタンパク質、および以下に概説される方法に従って過度の実験を行うことな く単離および特徴付けられ得る対立遺伝子改変体を含む。簡便さの目的のために 、本発明の全ての野生型ヒトTSCタンパク質がまとめて、野生型TSCタンパク質ま たは本発明の野生型ヒトTSCタンパク質と呼ばれる。 用語「野生型ヒトTSCタンパク質」は、正常なTSC活性を有する、全ての天然に 存在するヒトTSCタンパク質の対立遺伝子改変体を含む。一般に、TSCタンパク質 の野生型対立遺伝子改変体は、本明細書中に記載される野生型TSCタンパク質の 配列番号 に詳細に提供される配列とはわずかに異なるアミノ酸配列を有し得 る/有する。対立遺伝子改変体は、上記に言及されるものとはわずかに異なるア ミノ酸配列を有するが、本明細書中に記載される野生型TSCタンパク質と等しい レベルでNa、Cl、Ca、およびMgを輸送する能力を有する。代表的には、野生型TS Cタンパク質の対立遺伝子改変体は、本明細書中で記載される野生型TSC配列に由 来する保存的アミノ酸置換を含むか、またはTSCホモログ(ラットまたはヒラメ のホモログのようなヒト以外の生物から単離されたTSCタンパク質)中の対応す る部位によるアミノ酸の置換を含む。図2および表3は、保存されたアミノ酸残 基を示す。 本明細書中で使用される場合、変異したまたは変化したヒトTSCタンパク質と は、ヒトTSCの変異したまたは変化した対立遺伝子改変体のアミノ酸配列を有す るタンパク質をいう。図4、表1、および表4は、ヒトTSCタンパク質のいくつ かの変異したまたは変化した対立遺伝子改変体のアミノ酸配列を提供する。本発 明の変異したまたは変化したTSCタンパク質は、本明細書中で特異的に同定され そして特徴付けられたタンパク質、ならびに以下に概説する方法に従って過度な 実験を行うことなく単離および特徴付けられ得る対立遺伝子改変体を含む。簡便 さの目的のために、本発明の全ての変異したまたは変化したヒトTSCタンパク質 は、まとめて、変異したまたは変化したTSCタンパク質、あるいは本発明の変異 したまたは変化したヒトTSCタンパク質と呼ばれる。 用語「変異したまたは変化したヒトTSCタンパク質」は、正常なTSC活性を有さ ない、ヒトTSCタンパク質の全ての天然に存在する対立遺伝子改変体を含む。一 般に、TSCタンパク質の変異したまたは変化した対立遺伝子改変体は、本明細書 中に記載される野生型TSCタンパク質について配列番号 に詳細に提供される 配列とはわずかに〜根本的に異なるアミノ酸配列を有し得る/有する。変異した または変化した対立遺伝子改変体は、野生型TSCによって輸送される1つ以上の イオンを輸送する能力を欠いているか、または減少した能力をを有する。代表的 には、変異したまたは変化したTSCタンパク質の対立遺伝子改変体は:本明細書 中で記載される野生型配列に由来する非保存的アミノ酸置換、TSCホモログ(ヒ ト以外の生物から単離されたTSCタンパク質)中の対応する部位に見出されるア ミノ酸以外のアミノ酸の置換、フレームシフト変異、停止コドンの挿入、または TSC配列中の1つ以上のアミノ酸の欠失もしくは挿入を含む。 本明細書中で使用される場合、野生型ヒトNKCC2タンパク質とは、ヒトNKCC2の 野生型対立遺伝子改変体のアミノ酸配列を有するタンパク質をいう。実施例2に おいて、DNA配列決定を、野生型NKCC2をコードするDNA分子を同定するために無 関係の健常な50個体から単離したDNAについて行った。図6は、これまでに同定 されたヒトNKCC2タンパク質の野生型対立遺伝子改変体のみのアミノ酸配列を提 供する。イントロン領域中において変化が見出されたが、エキソン領域中では変 化は観察されなかった。本発明の野生型NKCC2タンパク質は、本明細書中で具体 的に同定されそして特徴付けられたタンパク質、および以下に概説される方法に 従って過度の実験を行うことなく単離および特徴付けられ得る対立遺伝子改変体 を含む。簡便さの目的のために、本発明の全ての野生型ヒトNKCC2タンパク質を 総称して、本発明の野生型NKCC2タンパク質または野生型ヒトNKCC2タンパク質と いう。 用語「野生型ヒトNKCC2タンパク質」は、正常なNKCC2活性を有する、ヒトNKCC 2タンパク質の全ての天然に存在する対立遺伝子改変体を含む。一般に、NKCC2タ ンパク質の野生型対立遺伝子改変体は、本明細書中に開示される野生型NKCC2タ ンパク質の配列番号 に詳細に提供される配列とはわずかに異なるアミノ酸配 列を有し得る/有する。対立遺伝子改変体は、上記に言及されるものとはわずか に異なるアミノ酸配列を有するが、本明細書中に記載される野生型NKCCSタンパ ク質と等しいレベルのNa、Cl、K、およびCaを輸送する能力を有する。代表的に は、野生型NKCC2タンパク質の対立遺伝子改変体は、本明細書中で記載される野 生型配列に由来する保存的アミノ酸置換を含むか、またはNKCC2ホモログ(ヒト 以外の生物から単離されたNKCC2タンパク質)中の対応する部位によるアミノ酸 の置換を含む。 本明細書中で使用される場合、変異したまたは変化したヒトNKCC2タンパク質 は、ヒトNKCC2の変異したまたは変化した対立遺伝子改変体のアミノ酸配列を有 するタンパク質をいう。図8および表7は、ヒトNKCC2タンパク質のいくつかの 変異したまたは変化した対立遺伝子改変体のアミノ酸配列を提供する。本発明の 変異したまたは変化したNKCC2タンパク質は、本明細書中で具体的に同定されそ して特徴付けられたタンパク質、ならびに以下に概説する方法に従って過度な実 験を行うことなく単離および特徴付けられ得る対立遺伝子改変体を含む。簡便さ の目的のために、本発明の全ての変異したまたは変化したヒトNKCC2タンパク質 は、まとめて、変異したまたは変化したNKCC2タンパク質、あるいは本発明の変 異したまたは変化したヒトNKCC2タンパク質と呼ばれる。 用語「変異したまたは変化したヒトNKCC2タンパク質」は、正常なNKCC2活性を 有さない、ヒトNKCC2タンパク質の全ての天然に存在する対立遺伝子改変体を含 む。一般に、NKCC2タンパク質の変異したまたは変化した対立遺伝子改変体は、 本明細書中に記載される野生型NKCC2タンパク質について配列番号 に詳細に 提供される配列とはわずかに〜根本的に異なるアミノ酸配列を有し得る/有する 。変異したまたは変化した対立遺伝子改変体は、野生型NKCC2によって輸送され る1つ以上のイオンを輸送できないか、または野生型タンパク質よりも実質的に 低い速度でイオンを輸送する。代表的には、変異したまたは変化したNKCC2タン パク質の対立遺伝子改変体は:本明細書中で記載される野生型配列に由来する非 保存的アミノ酸置換、NKCC2ホモログ(ヒト以外の生物から単離されたNKCC2タン パク質)中の対応する位置に見出されるアミノ酸とは異なるアミノ酸の置換、フ レームシフト変異、停止コドンの挿入、またはNKCC2配列中への1つ以上のアミ ノ酸の欠失もしくは挿入を含む。 本明細書中で使用される場合、野生型ヒトROMKタンパク質とは、ヒトROMKの野 生型対立遺伝子改変体のアミノ酸配列を有するタンパク質をいう。実施例3にお いて、野生型ROMKをコードするDNA分子を同定するために、無関係の健常な50個 体に由来するDNAを配列決定した。同定されたヒトROMKタンパク質の野生型対立 遺伝子改変体のみのアミノ酸配列を に開示する。イントロン領域において変 化が見出された。しかし、これまでに試験した全てのROMKをコードするDNA分子 のエキソン領域中では変化は観察されなかった。本発明の野生型ROMKタンパク質 は、当該分野で具体的に同定され、そして特徴付けられたタンパク質、および以 下に概説される方法に従って過度の実験を行うことなく単離および特徴付けられ 得る対立遺伝子改変体を含む。簡便さの目的のために、本発明の全ての野生型ヒ トROMKタンパク質を総称して、本発明の野生型ROMKタンパク質または野生型ヒト ROMKタンパク質という。 用語「野生型ヒトROMKタンパク質」は、正常なROMK活性を有する、ヒトROMKタ ンパク質の全ての天然に存在する対立遺伝子改変体を含む。一般に、ROMKタンパ ク質の野生型対立遺伝子改変体は、配列番号 に詳細に提供される配列とはわ ずかに異なるアミノ酸配列を有する。対立遺伝子改変体は、上記に言及されるも のとはわずかに異なるアミノ酸配列を有するが、ATP感受性K輸送体となる能力を 有する。代表的には、野生型ROMKタンパク質の対立遺伝子改変体は、本明細書中 で記載される野生型配列に由來する保存的アミノ酸置換を含むか、またはROMKホ モログ(ヒト以外の生物から単離されたROMKタンパク質)中の対応する位置によ るアミノ酸の置換を含む。 本明細書中で使用される場合、変異したまたは変化したヒトROMKタンパク質は 、ヒトROMKの変異したまたは変化した対立遺伝子改変体のアミノ酸配列を有する タンパク質をいう。図11および12、ならびに表10は、ヒトROMKタンパク質のいく つかの変異したまたは変化した対立遺伝子改変体のアミノ酸配列を提供する。本 発明の変異したまたは変化したROMKタンパク質は、本明細書中で特異的に同定さ れそして特徴付けられたタンパク質、ならびに以下に概説する方法に従って過度 な実験を行うことなく単離および特徴付けられ得る対立遺伝子改変体を含む。簡 便さの目的のために、本発明の全ての変異したまたは変化したヒトROMKタンパク 質は、まとめて、変異したまたは変化したROMKタンパク質、あるいは本発明の変 異したまたは変化したヒトROMKタンパク質と呼ばれる。 用語「変異したまたは変化したヒトROMKタンパク質」は、正常なROMK活性を有 さない、ヒトROMKタンパク質の全ての天然に存在する対立遺伝子改変体を含む。 一般に、ROMKタンパク質の変異したまたは変化した対立遺伝子改変体は、本明細 書中に記載される野生型ROMKタンパク質について配列番号 に詳細に提供され る配列とはわずかに異なるアミノ酸配列から根本的に異なるアミノ酸配列を有し 得る/有する。変異したまたは変化した対立遺伝子改変体は、野生型ROMKによっ て輸送される1つ以上のイオンを輸送できない。代表的には、変異したまたは変 化したROMKタンパク質の対立遺伝子改変体は;本明細書中で記載される野生型配 列に由来する非保存的アミノ酸置換、ROMKホモログ(ヒト以外の生物から単離さ れたROMKタンパク質)中の対応する部位に見出されるアミノ酸とは異なるアミノ 酸の置換、フレームシフト変異、停止コドンの挿入、またはROMK配列中の1つ以 上のアミノ酸の欠失もしくは挿入を含む。 本発明のTSC、NKCC2、およびROMKタンパク質(野生型および変異した改変体) は、好ましくは、単離された形態にある。本明細書中で使用される場合、タンパ ク質は物理的、機械的、または化学的方法を使用して、タンパク質に通常関連す る細胞の成分からTSC、NKCC2、またはROMKタンパク質が取り出される場合に、単 離されると言われる。当業者は、単離されたTSC、NKCC2、またはROMKタンパク質 を得るために、標準的な精製方法を容易に使用し得る。単離の性質および程度は 、意図される用途に依存する。 TSC、NKCC2、およびROMKをコードする核酸分子のクローニングによって、本発 明のTSC、NKCC2、およびROMKタンパク質の規定されたフラグメントを作製するこ とが可能となる。以下に議論されるように、本発明のTSC、NKCC2、およびROMKタ ンパク質のフラグメントは、ドメイン特異的抗体の産生、TSC、NKCC2、またはRO MKタンパク質に結合する薬剤を同定すること、およびTSC、NKCC2、もしくはROMK の細胞内または細胞外の結合パートナーを同定することにおいて特に有用である 。 TSC、NKCC2、およびROMKタンパク質のフラグメントは、標準的なペプチド合成 技術および本明細書中で開示されるアミノ酸配列を使用して作製され得る。ある いは、組換え方法を使用して、TSC、NKCC2、およびROMKタンパク質のフラグメン トをコードする核酸分子を作製し得る。図2、5、7および12、ならびに表1、 3、4、7、および10は、本明細書中に記載されるTSC、NKCC2、およびROMKタン パク質の変化した改変体中の、野生型残基から変化したアミノ酸残基を同定する 。これらの残基/変更を含むフラグメントが、変化した改変体特異的抗TSC抗体 、抗NKCC2抗体、または抗ROMK抗体を作製することにおいて特に有用である。 以下に記載されるように、タンパク質のTSC、NKCC2、およびROMKファミリーの メンバーが、以下のために使用され得るが、これらに限定されない:1)TSC、N KCC2、またはROMK活性をブロックするかまたは刺激する薬剤を同定するための標 的、2)TSC、NKCC2、またはROMKタンパク質に結合する結合パートナーを同定お よび単離するための標的またはベイト(bait)、3)TSC、NKCC2、またはROMKタン パク質の活性をブロックするかまたは刺激する薬剤の同定、ならびに4)TSC、N KCC2、またはROMK媒介性の活動または疾患を同定するためのアッセイ標的。 B.抗TSC抗体、抗NKCC2抗体、または抗ROMK抗体 本発明はさらに、本発明のTSC、NKCC2、またはROMKタンパク質の1つ以上に選 択的に結合する抗体を提供する。最も好ましい抗体は、TSC、NKCC2、またはROMK タンパク質の変化した改変体に結合するが、野生型改変体には結合しないか、あ るいは、TSC、NKCC2、またはROMKタンパク質の野生型改変体に結合するが、変化 した改変体には結合しない。特に意図される抗TSC抗体、抗NKCC2抗体、または抗 ROMK抗体は、モノクローナル抗体およびポリクローナル抗体、ならびに抗原結合 ドメインおよび/または1つ以上の相補性決定領域を含むフラグメントを含む。 抗体は、一般的には、単離されたまたは免疫結合した改変体において、TSC、N KCC2、もしくはROMKタンパク質またはフラグメントを使用して適切な哺乳動物宿 主を免疫することによって調製される(Harlow,Antibodies,Cold Spring Harb or Press,NY(1989))。図2、5、7、および12、ならびに表1、3、4、7 、および10は、本明細書中に記載されるTSC、NKCC2、およびROMKタンパク質の種 々の変化した改変体において変異されることが示されている、TSC、NKCC2、およ びROMKタンパク質のいくつかの領域を同定する。これらの残基を含むフラグメン トは、野生型または変異した改変体特異的抗TSC抗体、抗NKCC2抗体、または抗RO MK抗体を作製することにおいて特に適している。 免疫原として使用するためのタンパク質を調製する方法、およびBSA、KLH、ま たは他のキャリアタンパク質のようなキャリアを有するタンパク質の免疫原性結 合体を調製する方法が、当該分野で周知である。いくつかの状況において、例え ば、カルボジイミド試薬を使用する直接的な結合体が使用され得る;他の例にお いて、Pierce Chemical Co.、Rockfold,ILによって提供されるような連結試薬 が有効であり得る。 TSC、NKCC2、またはROMK免疫原の投与は、当該分野で一般的に理解されている ように、適切な期間にわたって注射によって、そして適切なアジュバントを使用 して一般的に行われる。免疫スケジュールの間に、抗体の力価測定が、抗体形成 の適合性を決定するために行われ得る。 この方法で産生されたポリクローナル抗血清が、いくつかの適用に十分であり 得るが、薬学的組成物については、モノクローナル抗体調製物が好ましい。所望 のモノクローナル抗体を分泌する不死化細胞株が、一般的に知られているように 、KohlerおよびMisteinの標準的な方法、またはリンパ球もしくは脾臓細胞の不 死化に影響を与える改変を使用して調製され得る。所望の抗体を分泌する不死化 細胞株が、抗原がTSC、NKCC2、およびROMKのタンパク質またはペプチドフラグメ ントであるイムノアッセイによってスクリーニングされる。所望の抗体を分泌す る適切な不死化細胞培養物が同定される場合、細胞は、インビトロまたは腹水で の産生によってのいずれかで、培養され得る。 次いで、所望のモノクローナル抗体が、培養上清からまたは腹水上清から回収 される。免疫学的に有意な部分を含むモノクローナル抗血清またはポリクローナ ル抗血清のフラグメントが、アンタゴニスト、およびインタクトな抗体として使 用され得る。F(ab')2フラグメントの免疫学的に反応性であるフラグメント(例 えば、Fab、Fab')の使用がしばしば好ましく、治療の状況において特に好まし い。なぜなら、これらのフラグメントは一般的に、完全な免疫グロブリンよりも 免疫原性が低いからである。 抗体またはフラグメントはまた、現行の技術を使用して、組換え手段によって 産生され得る。輸送体の所望の領域に特異的に結合する領域はまた、複数の種起 源の、キメラまたはCDR移植された抗体の状況において産生され得る。 以下に記載されるように、抗TSC抗体、抗NKCC2抗体、または抗ROMK抗体は、TS C、NKCC2、またはROMK活性の調節因子として有用であり、TSC、NKCC2、またはRO MK発現/活性の検出のためのイムノアッセイにおいて有用であり、そしてTSC、N KCC2、およびROMKタンパク質の野生型改変体および変化した改変体の精製のため に有用である。 C.TSC、NKCC2、またはROMKをコードする核酸分子 上記に記載されるように、本発明は、一部、TSC、NKCC2、およびROMKタンパク 質の野生型または変化した改変体をコードする、ヒト由来の核酸分子を単離する ことに基づく。従って、本発明はさらに、本明細書中で規定されるような、本明 細書中で開示されるTSC、NKCC2、およびROMKタンパク質の野生型および変化した 改変体(好ましくは、単離された改変体)をコードする核酸分子を提供する。簡 便性のために、全てのTSC、NKCC2、またはROMKをコードする核酸分子は、TSC、N KCC2、またはROMKをコードする核酸分子、TSC、NKCC2、またはROMK遺伝子、ある いはTSC、NKCC2、またはROMKと呼ばれる。同定された野生型TSCをコードする核 酸分子のヌクレオチド配列が、図2および表3に提供される。同定された変化し たTSCをコードする核酸分子のヌクレオチド配列が、図2および4、ならびに表 1および4に提供される。同定された野生型NKCC2をコードする核酸分子のヌク レオチド配列が、図7に提供される。同定された変化したNKCC2をコードする核 酸分子のヌクレオチド配列が、図8および表7に提供される。同定された変化し たROMKをコードする核酸分子のヌクレオチド配列が、図11および表10に提供され る。 本明細書中で使用される場合、「核酸分子」とは、上記で規定されるようなペ プチドをコードするか、またはこのようなペプチドをコードする核酸配列に相補 的なRNAまたはDNA分子として定義される。特に好ましい核酸分子は、本明細書中 で開示されるヒトcDNA配列に同一のヌクレオチド配列であるかまたは相補的なヌ クレオチド配列を有する。ゲノムDNA、cDNA、mRNA,およびアンチセンス分子、な らびに別の骨格に基づく核酸配列か、または天然の供給源に由来するかもしくは 合成されたかにかかわらず別の塩基を含む核酸が、特に意図される。しかし、こ のような核酸分子は、ヒト以外の生物から単離されたTSC、NKCC2、またはROMKの 非ヒトホモログおよび公知のヒトROMKタンパク質をコードする、任意の先行技術 の核酸分子に対して新規でありそして自明ではないとして、さらに規定される。 本明細書中で使用される場合、核酸分子は、核酸分子が、他のポリペプチドを コードする混入している核酸から実質的に分離されている場合に、「単離された 」と言われる。当業者は、単離されたTSC、NKCC2、またはROMKをコードする核酸 分子を得るために、核酸単離手順を容易に使用し得る。 本発明はさらに、本発明のTSC、NKCC2、またはROMKをコードする核酸分子のフ ラグメントを提供する。本明細書中で使用される場合、TSC、NKCC2、またはROMK をコードする核酸分子のフラグメントは、タンパク質をコードする配列全体の小 さな部分をいう。フラグメントの大きさは、意図される用途によって決定される 。 例えば、フラグメントが、細胞内または細胞外ドメインのようなTSC、NKCC2、ま たはROMKタンパク質の活性部分をコードするように選択される場合、フラグメン トは、TSC、NKCC2、またはROMKタンパク質の機能的な領域をコードするに十分な 長さである必要がある。フラグメントが核酸プローブまたはPCRプライマーとし て使用される場合、フラグメントの長さは、プロービング/プライミングの間に 比較的少数の擬陽性を得るように選択される。図2、7、11ならびに表1〜4、 6、7、9、および10は、選択的なハイブリダイゼーションプローブまたはPCR プライマーとして特に有用な、TSC、NKCC2、およびROMK遺伝子のフラグメントを 同定する。このようなフラグメントは、TSC、NKCC2、およびROMKの野生型または 変化した改変体間で保存されている領域、以前に同定されたTSC、NKCC2、および ROMK遺伝子と共有している相同な領域、ならびにTSC、NKCC2、およびROMK遺伝子 の変化した改変体中で変化した領域を含む。 ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)のためのプローブもしくは特異的プライマーと して使用されるか、またはTSC、NKCC2、およびROMKタンパク質をコードする遺伝 子配列を合成するために使用される、本発明のTSC、NKCC2、またはROMKをコード する核酸分子のフラグメント(例えば、合成オリゴヌクレオチド)は、化学的技 術(例えば、Matteucciらのホスホトリエステル法、J Am Chem Soc(1981)103 :3185-3191)によって、または自動合成法を使用して容易に合成され得る。さ らに、より大きなDNAセグメントが、周知の方法(例えば、TSC、NKCC2、またはR OMK遺伝子の種々のモジュラーセグメントを規定するオリゴヌクレオチドの群の 合成、続いて完全な改変されたTSC、NKCC2、またはROMK遺伝子を構築するための オリゴヌクレオチドの連結)によって容易に調製され得る。 本発明のTSC、NKCC2、またはROMKをコードする核酸分子は、診断およびプロー ブ目的のために検出可能な標識を含むようにさらに改変され得る。上記に記載さ れるように、このようなプローブを用いて、野生型または変化したTSC、NKCC2、 およびROMKタンパク質の他の対立遺伝子改変体をコードする核酸分子を同定し得 る。そして以下に記載されるように、このようなプローブを使用して、異常なイ オン輸送によって引き起こされる病理学的状態を診断するための手段として、TS C、NKCC2、またはROMKタンパク質の変化した改変体の存在を診断し得る。種々の このような標識が当該分野で公知であり、そして本明細書中で記載されるTSC、N KCC2、またはROMKをコードする分子とともに容易に使用され得る。適切な標識と して、ビオチン、放射性標識ヌクレオチド、ビオチンなどが挙げられるが、これ らに限定されない。当業者は、標識されたTSC、NKCC2、またはROMKをコードする 核酸分子を得るために、任意の当該分野で公知の標識を使用し得る。 D.他の野生型および変化した形態のTSC、NKCC2、およびROMKをコードする核 酸分子の単離 上記に記載されるように、イオン輸送に媒介される欠損の病理/重篤度におけ るTSC、NKCC2、およびROMKタンパク質の役割の同定によって、いくつかの野生型 TSC、NKCC2、およびROMKタンパク質の対立遺伝子改変体、ならびに異常なイオン 輸送に関連する病理を付与するTSC、NKCC2、およびROMKタンパク質のいくつかの 変化した改変体の同定が可能になる。これらの観察によって、当業者は、本明細 書中に記載される配列に加えて、TSC、NKCC2、およびROMKタンパク質の他の野生 型および変化した改変体をコードする核酸分子を単離することが可能である。 本質的に、当業者は、細胞から調製した発現ライブラリーをスクリーニングす るための抗体プローブを作製するために、ヒトTSC、NKCC2、およびROMKタンパク 質のアミノ酸配列を容易に使用し得る。代表的には、精製されたタンパク質(以 下に記載される)またはモノクローナル抗体で免疫したウサギのような、哺乳動 物由来のポリクローナル抗血清を使用して、TSC、NKCC2、もしくはROMKタンパク 質の野生型または変化した改変体の適切なコード配列を得るために、正常なまた は罹患した個体から調製したヒトcDNAもしくはゲノム発現ライブラリー(例えば 、λgt11ライブラリー)をプローブし得る。クローニングされたcDNA配列は、融 合タンパク質として発現され得るか、それ自体の制御配列を使用して直接発現さ れ得るか、または酵素の発現に使用される特定の宿主に適切な制御配列を使用す る構築物によって発現され得る。図2、7、および11、ならびに表1〜4、7、 9、および10は、TSC、NKCC2、およびROMKタンパク質のそれぞれの変異した改変 体における変化を含むことが示されている、重要な作動性ドメインを同定する。 このような領域は、プローブ、診断用抗体、および治療用抗体の産生のためのTS C、N KCC2、およびROMKタンパク質の抗原性部分の好ましい供給源である。 あるいは、本明細書中に記載されるTSC、NKCC2、またはROMKをコードする配列 の一部が、正常なイオン輸送を有する個体、または異常なイオン輸送の結果であ る病理学的状態に罹患している個体由来のタンパク質のTSC、NKCC2、またはROMK ファミリーのメンバーをコードするDNAを回収するために、プローブとして合成 され、そして使用され得る。約18〜20個のヌクレオチドを含むオリゴマー(約6 〜7アミノ酸ストレッチをコードする)がストリンジェントな条件または擬陽性 の過度なレベルを排除するために十分にストリンジェンシーな条件下でハイブリ ダイゼーションを得るために、ゲノムDNAまたはcDNAライブラリーをスクリーニ ングするために調製され、そして使用される。この方法を用いて、TSC、NKCC2、 およびROMKをコードする配列の変化したならびに野生型改変体を同定および単離 し得る。 さらに、オリゴヌクレオチドプライマーの対をポリメラーゼ連鎖反応(PCR) における使用のために調製し、TSC、NKCC2、もしくはROMKをコードする核酸分子 、またはそのフラグメントを選択的に増幅/クローニングし得る。このようなPC Rプライマーを使用するためのPCRの変性/アニーリング/伸張サイクルは、当該 分野で周知であり、そして他のTSC、NKCC2、またはROMKをコードする核酸分子を 単離することにおける使用のために容易に適台され得る。図2、7、および11、 ならびに表1〜4、6、7、9、および10は、プローブまたはプライマーとして の使用に特に十分に適しているヒトTSC、NKCC2、およびROMK遺伝子の領域を同定 する。一般に、この好ましいプライマーは、TSC、NKCC2、またはROMKをコードす る核酸分子の1つ以上のエキソンに隣接する。 E.異常なイオン輸送に関連する病理学的状態を同定するための方法 本発明はさらに、Na-K-2Cl共輸送体(NKCC2)、腎臓のサイアザイド感受性Na- Cl共輸送体(TSC)、およびATP感受性カリウムチャンネル(ROMK)の活性なおよ び変化した改変体を発現する細胞および個体を同定するための方法を提供する。 このような方法を用いて、変化したイオン輸送(特に、バーター症候群およびGi telman症候群の種々の改変体)と関連する生物学的および病理学的プロセス、こ のような状態の進行、処置に対するこのような状態の感受性、およびこのような 状態の処置の有効性を診断し得る。本発明の方法は、イオン輸送の不全(特に、 Gitelman症候群およびバーター症候群)のキャリアを同定することにおいて、な らびに、Gitelman症候群とバーター症候群との間を区別することにおいて特に有 用である。詳細には、TSC、NKCC2、およびROMKタンパク質の野生型または変化し た改変体の存在は、TSC、NKCC2、もしくはROMKタンパク質の野生型または変化し た改変体、あるいはこれらのタンパク質の1つ以上をコードする核酸が細胞内で 発現されるか否かを決定することによって同定され得る。変化した改変体の発現 、またはTSC、NKCC2、もしくはROMK発現の正常なレベルからの逸脱が、異常なTS C、NKCC2、またはROMK活性/発現によって媒介される病理学的状態を診断するた め、種々のイオン輸送欠損の間を区別するため、およびイオン輸送欠損のキャリ アを同定するための手段として使用され得る。 種々の免疫学的および分子遺伝学的技術を用いて、TSC、NKCC2、もしくはROMK タンパク質の野生型または変化した改変体が、特定の細胞中で、そして/または タンパク質が発現されるレベルで発現/産生されるか否かを決定し得る。好まし い方法は、TSC、NKCC2、もしくはROMKタンパク質の野生型または変異した形態が 発現されるか否かを同定する。 一般的には、核酸分子を含む抽出物またはタンパク質を含む抽出物が、個体の 細胞から調製される。次いで、抽出物をアッセイし、TSC、NKCC2、もしくはROMK タンパク質、またはTSC、NKCC2、もしくはROMKをコードする核酸分子が細胞内で 産生されるかどうかを決定する。発現されるタンパク質/核酸分子の型、または 発現の程度/レベルは、TSC、NKCC2、またはROMK活性の性質および程度の測定を 提供する。 例えば、核酸分子に基づく診断試験を行うために、適切な核酸分子のサンプル が、従来技術を使用して被験体から得られ、そして調製される。DNAは、例えば 、SDS中でサンプルを単に煮沸することによって調製され得る。最も代表的には 、核酸サンプルについては、血液サンプル、頬内のぬぐい液、毛包調製物、また は鼻吸引液が、核酸分子を提供するための細胞の供給源として使用される。次い で、抽出された核酸を、例えば、標準的な手順に従ってポリメラーゼ連鎖反応( PC R)を使用する増幅に供し、TSC、NKCC2、またはROMKをコードする核酸分子ある いはそのフラグメントを選択的に増幅し得る。次いで、増幅されたフラグメント の大きさ(代表的には、制限エンドヌクレアーゼ消化後)が、ゲル電気泳動を使 用して決定されるか、またはフラグメントのヌクレオチド配列が決定される(例 えば、WeberおよびMay、Am J Hum Genet(1989)44:388-339;Davis,J.ら、Na turc(1994)371:130-136を参照のこと)。次いで、得られたフラグメントまた は配列の大きさが、問題のタンパク質の既知の野生型、推定の野生型、既知の変 化した改変体、および推定の変化した改変体と比較される。この方法を使用して 、TSC、NKCC2、およびROMKタンパク質の野生型または変化した改変体の存在が、 区別され、そして同定され得る。 あるいは、TSC、NKCC2、またはROMKをコードする核酸分子内の1つ以上の単一 塩基対多形の存在または非存在が、従来の方法(手動および自動蛍光DNA配列決 定、選択的ハイブリダイゼーションプローブ、プライマー伸長法(Nikiforov,T .T.ら、Nucl Acids Res(1994)22:4167-4175);オリゴヌクレオチド結合アッ セイ(OLA)(Nickerson,D.A.ら、Proc Natl Acad Sci USA(1990)87:8923-8 927);対立遺伝子特異的PCR法(Rust,S.ら、Nucl Acids Res(1993)6:3623- 3629;RNaseミスマッチ切断、一本鎖コンフォメーション多形(SSCP)(Orita, M.ら、Proc Natl Acad Sci USA 86:2766-2770(1989))、変性勾配ゲル電気泳 動(DGGE)などを含むが、これらに限定されない)によって決定され得る。本発 明の診断方法は、多くの配列バリエーションのうちの1つがサンプル中に存在す るかどうかを同定するために使用されるために開発中であるバイオチップ技術に おける使用に特に充分に適している。当業者は、TSC、NKCC2、またはROMKタンパ ク質の野生型または変化した改変体をコードする核酸分子をサンプルが含むかど うかを決定することにおける使用のための任意の核酸分析法を容易に適合させ得 る。 タンパク質に基づく診断試験を行うために、適切なタンパク質サンプルは、従 来技術を使用して被験体から入手および調製される。タンパク質サンプルは、例 えば、SDSとサンプルの混台、続くタンパク質画分の塩沈殿によって単純に、調 製され得る。代表的には、タンパク質サンプルについては、血液サンプル、口腔 スワブ、鼻吸引液、またはTSC、NKCC2、またはROMKタンパク質を発現する組織由 来の細胞の生検が、タンパク質分子を提供するための細胞の供給源として使用さ れる。次いで、抽出されたタンパク質は、公知の方法を使用して、TSC、NKCC2、 またはROMKタンパク質の野生型または変化した改変体の存在を決定するために分 析され得る。例えば、タンパク質の特定の大きさまたは電荷の改変体は、電場で の移動度を使用して同定され得る。あるいは、野生型または変化した改変体に特 異的な抗体が使用され得る。当業者は、サンプルがTSC、NKCC2、またはROMKタン パク質の野生型または変化した改変体を含むかどうかを決定するように、既知の タンパク質分析法を容易に適合させ得る。 TSC、NKCC2、またはROMKの発現はまた、天然に存在するTSC、NKCC2、またはRO MK遺伝子の発現における増大または減少の結果として生じる障害を同定するため の方法に使用され得る。詳細には、mRNAを検出する核酸プローブが、TSC、NKCC2 、またはROMKタンパク質を発現する細胞または組織を検出するために、およびこ のような発現のレベルを検出するために使用され得る。 上記に提供されるように、サンプル中のTSCタンパク質の変化した改変体のみ の存在(ホモ接合型状態)は、Gitelman症候群の診断である。TSCタンパク質の 変化した改変体は、TSCの野生型改変体をさらに含むサンプル中に存在する場合 (ヘテロ接合型状態)、Gitelman症候群の保有者および活性なTSCをより低いレ ベルで発現する個体の診断である。活性なTSCの減少したレベルは、尿中のカル シウムの減少、骨密度の増大、ならびに関節におけるカルシウム沈着、および利 尿剤によって誘導される低カリウム血症の傾向を導く。TSC発現の上昇したレベ ルは、増量した尿中カルシウム、減少した骨密度、および高血圧および腎臓結石 の傾向についての診断である。サンプル中のNKCC2タンパク質の変化した改変体 のみの存在(ホモ接合型状態)は、バーター症候群のいくつかの改変体の診断で ある。NKCC2タンパク質の変化した改変体は、NKCC2の野生型改変体をさらに含む サンプル中に存在する場合(ヘテロ接合型状態)、バーター症候群の保有者およ び活性のNKCC2をより低いレベルで発現する個体の診断である。減少したNKCC2活 性は、尿中カルシウムの増大、骨質量の減少、そして腎臓結石、骨粗鬆症、およ び利尿剤によって誘導される低カリウム血症の傾向を導く。サンプル中のROMKタ ンパク質の変化した改変体のみの存在(ホモ接合型状態)は、バーター症候群の いくつかの改変体の診断である。ROMKタンパク質の変化した改変体は、ROMKの野 生型改変体をさらに含むサンプル中に存在する場合(ヘテロ接合型状態)、バー ター症候群の保有者および活性なROMKをより低いレベルで発現する個体の診断で ある。減少したROMK活性は、尿中カルシウムの上昇、骨質量の減少、および腎臓 結石、および骨粗鬆症の傾向を導く。 あるいは、TSC、NKCC2、またはROMKの発現はまた、天然に存在するTSC、NKCC2 、またはROMK遺伝子の発現のレベルを上昇または減少させる試薬を同定するため の方法において使用され得る。例えば、TSC、NKCC2、またはROMKタンパク質を発 現する細胞または組織は、TSC、NKCC2、またはROMKの発現に対するその試薬の効 果を決定するために、試験試薬と接触させられ得る。TSC、NKCC2、またはROMKの 発現を活性化させる試薬が、TSC、NKCC2、またはROMK活性のアゴニストとして使 用され得、一方、TSC、NKCC2、またはROMKの発現を低下させる試薬が、TSC、NKC C2、またはROMK活性のアンタゴニストとして使用され得る。 F.TSC、NKCC2、またはROMKをコードする核酸分子を含むrDNA分子 本発明は、本明細書中に記載される、1つ以上の野生型または変化したTSC、N KCC2、またはROMKをコードする配列、あるいは本明細書中に記載される核酸分子 のフラグメントを含む、組換えDNA分子(rDNA)をさらに提供する。本明細書中 で使用される場合、rDNA分子は、インビトロでの分子操作に供されたDNA分子で ある。rDNA分子を生成するための方法は、当該分野で周知であり、例えば、Samb rookら、Molecular Cloning(1989)を参照のこと。好ましいrDNA分子において 、TSC、NKCC2、またはROMKをコードするDNA配列(TSC、NKCC2、またはROMKタン パク質の野生型または変化した改変体をコードする)は、1つ以上の発現制御配 列および/またはベクター配列に作動可能に連結される。最も好ましくは、TSC 、NKCC2、またはROMKをコードする核酸分子は、本明細書中に記載される1つ以 上の新規の変化したまたは野生型の改変体をコードする。 本発明のTSC、NKCC2、またはROMKをコードする配列の1つが作動可能に連結さ れるベクターおよび/または発現制御配列の選択は、当該分野で周知のように、 所望される機能的特性(例えば、タンパク質の発現)および形質転換される宿主 細胞に直接依存する。本発明によって意図されるベクターは、少なくとも、rDNA 分子中に含まれるTSC、NKCC2、またはROMKをコードする配列の複製または宿主の 染色体への挿入および好ましくは発現を指向し得る。 作動可能に連結されたタンパク質コード配列の発現を調節するために使用され る発現制御エレメントは当該分野で公知であり、そして誘導プロモーター、構成 プロモーター、分泌シグナル、エンハンサー、転写ターミネーター、および他の 調節エレメントを含むが、これらに限定されない。好ましくは、容易に制御され る(例えば、宿主細胞の培地中の栄養分に応答する)誘導性プロモーターが使用 される。 1つの実施態様において、TSC、NKCC2、またはROMKをコードする核酸分子を含 むベクターは、原核生物のレプリコン(すなわち、それで形質転換される原核生 物宿主細胞(例えば、細菌宿主細胞)において組換えDNA分子の染色体内での自 律複製および維持を指向する能力を有するDNA配列)を含む。このようなレプリ コンは当該分野で周知である。さらに、原核生物のレプリコンを含むベクターは また、その発現が薬剤耐性のような検出マーカーを付与する遺伝子を含み得る。 代表的な細菌の薬物耐性遺伝子は、アンピシリンまたはテトラサイクリンに対す る耐性を付与する遺伝子である。 原核生物のレプリコンを含むベクターは、細菌の宿主細胞(例えば、E.coli )中でTSC、NKCC2、またはROMKをコードする遺伝子配列の発現(転写および翻訳 )を指向し得る、原核生物プロモーターまたはウイルスプロモーターをさらに含 み得る。プロモーターは、RNAポリメラーゼの結合、そして転写を生じることを 可能にするDNA配列によって形成される発現制御エレメントである。細菌宿主に 適合性であるプロモーター配列は、代表的には、本発明のDNAセグメントの挿入 のために便利な制限部位を含むプラスミドベクター中で提供される。このような ベクタープラスミドの代表的なものは、Biorad Laboratories(Richmond,CA) から入手可能なpUC8、pUC9、pBR322、およびpBR329、Pharmacia(Piscataway)N Jから入手可能なpPLおよびpKK223である。 真核生物細胞と適合性である発現ベクター(好ましくは、脊椎動物細胞と適合 性である発現ベクター)もまた、TSC、NKCC2、またはROMKをコードする配列を含 むrDNA分子の改変体を得るために使用され得る。真核生物細胞発現ベクターは、 当該分野で周知であり、そしていくつかの商業的供給元から入手可能である。代 表的には、このようなベクターは、所望のDNAセグメントの挿入のための便利な 制限部位を含んで提供される。このようなベクターの代表的なものは、PSVLおよ びpKSV-10(Pharmacia)、pBPV-1/pML2d(International Biotechnologies,Inc .)、pTDT1(ATCC、#31255)、本明細書中で記載されるベクターpCDM8などの真 核生物発現ベクターである。 本発明のrDNA分子の構築に使用される真核生物発現ベクターは、真核生物細胞 中で有効である選択マーカー(好ましくは、薬物耐性選択マーカー)をさらに含 み得る。好ましい薬物耐性マーカーは、その発現がネオマイシン耐性を生じる遺 伝子(すなわち、ネオマイシンホスホトランスフエラーゼ(neo)遺伝子)であ る。Southernら、J Mol Anal Genet(1982)1:327-341。あるいは、選択マーカ ーは、別々のプラスミド上に存在し得、そして2つのベクターが宿主細胞の同時 トランスフェクションによって導入され、そして選択マーカーについて適切な薬 物の存在下での培養によって選択される。 G.外因的に供給されたTSC、NKCC2、またはROMKをコードする核酸分子を含む 宿主細胞 本発明は、本発明のヒトの野生型または変化したTSC、NKCC2、またはROMKタン パク質をコードする核酸分子で形質転換された宿主細胞をさらに提供する。宿主 細胞は、原核生物性または真核生物性のいずれかであり得る。TSC、NKCC2、また はROMKタンパク質の発現に有用な真核生物細胞は、その細胞株が細胞培養方法と 適合性であり、そして発現ベクターの増殖およびTSC、NKCC2、またはROMK遺伝子 産物の発現と適合性である限りは、制限されない。好ましい真核生物宿主細胞と して、酵母、昆虫、および哺乳動物細胞(好ましくは、脊椎動物細胞(例えば、 マウス、ラット、サル、またはヒト線維芽細胞株由来の細胞))が挙げられるが これらに限定されず、最も好ましくは、ヒトTSC、NKCC2、またはROMKタンパク質 を天然には発現しない細胞である。 任意の原核生物宿主が、TSC、NKCC2、またはROMKをコードするrDNA分子を発現 するために使用され得る。好ましい原核生物宿主はE.coliである。 本発明のrDNA分子での適切な細胞宿主の形質転換は、周知の方法によって達成 される。方法は代表的には、使用されるベクターの型および使用される宿主系に 依存する。原核生物宿主細胞の形質転換に関して、エレクトロポレーションおよ び塩処理法が、代表的には使用される。例えば、Cohenら、Proc Acad Sci USA( 1972)69:2110;およUaniatisら、Molecular Cloning、A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory,Cold Spring Harbor,NY(1982)を参照のこ と。rDNAを含むベクターでの脊椎動物細胞の形質転換に関しては、エレクトロポ レーション、カチオン性脂質または塩処理法が代表的に使用される。例えば、Gr ahamら、Virol(1973)52:456;Wiglerら、Proc Natl Acad Sci USA(1979)76 :1373-76を参照のこと。 良好に形質転換された細胞(すなわち、本発明のrDNA分子を含む細胞)が、周 知の技術によって同定され得る。例えば、本発明のrDNAの導入によって得られる 細胞は、クローニングされて、単一のコロニーを産生し得る。これらのコロニー に由来する細胞が回収され得、溶解され得、そしてそれらのDNA内容物が、South ern、J Mol Biol(1975)98:503、またはBerentら、Biotech(1985)3:208に よって記載されるような方法を使用して、rDNAの存在について試験され得るか、 または細胞から産生されたタンパク質が免疫学的方法を通じてアッセイされ得る 。 H.rDNA分子を使用するTSC、NKCC2、またはROMKタンパク質の産生 本発明はさらに、ヒト野生型または変化したTSC、NKCC2、またはROMKタンパク 質を産生するための方法を提供し、この方法は、本明細書中に記載されるTSC、N KCC2、またはROMKをコードする核酸分子の1つを使用する。一般的な意味では、 組換えヒト野生型または変化したTSC、NKCC2、またはROMKタンパク質の産生は、 代表的には、以下の工程を包含する。 第1に、TSC、NKCC2、またはROMKタンパク質をコードする核酸分子(例えば、 図2および7に示される核酸分子)が得られる。TSC、NKCC2、またはROMKをコー ドする配列がイントロンによって途切れない場合、任意の宿主中での発現に、ま さに適切である。そうでない場合は、TSC、NKCC2、またはROMKをコードする核酸 分子のスプライシングされた改変体が生成され、そして使用されるか、または、 イントロンを含む核酸分子が、適合性である真核生物発現系において使用され得 る。 次いで、TSC、NKCC2、またはROMKをコードする核酸分子は、好ましくは、TSC 、NKCC2、またはROMKをコードする配列を含む発現ユニットの改変体を得るよう に、上記に記載されるような、適切な制御配列と作動可能な連結で配置される。 発現ユニットは、適切な宿主を形質転換するために使用され、そして形質転換さ れた宿主は、TSC、NKCC2、またはROMKタンパク質の産生を可能にする条件下で培 養される。必要に応じて、TSC、NKCC2、またはROMKタンパク質が培地または細胞 から単離され;タンパク質の回収および精製は、いくつかの不純物が許容され得 るいくつかの例においては不要であり得る。 上記の工程のそれぞれが、種々の方法で行われ得る。例えば、所望のコード配 列が、ゲノムフラグメントから得られ、そして適切な宿主中で直接使用され得る 。広範な宿主中で作動可能である発現ベクターの構築は、レプリコンと制御配列 との適切な組み合わせを使用して達成される。制御配列、発現ベクター、および 形質転換法は、遺伝子を発現させるために使用される宿主細胞の型に依存し、そ してそれらは上記で詳細に議論されている。適切な制限部位が通常では利用可能 でない場合、これらのベクターへの挿入のための切除可能な遺伝子を提供するた めに、コード配列の末端に付加され得る。当業者は、TSC、NKCC2、またはROMKを コードする配列とともに使用してTSC、NKCC2、またはROMKタンパク質を産生する ために、当該分野で公知の任意の宿主/発現系を容易に適合させ得る。発現され たタンパク質を含む脂質小胞の産生を生じる発現系が、特に十分に適している。 このような脂質含有小胞は、TSC、NKCC2、またはROMKタンパク質のアゴニストお よびアンタゴニストを同定するために十分に適している。 I.イオン輸送 上記で提供されるように、TSC、NKCC2、またはROMKタンパク質における変化は 、異常なイオン輸送の結果である病理学的状態を引き起こす。従って、本発明の TS C、NKCC2、およびROMKタンパク質の野生型および変化した改変体は、Na、Ca、Cl 、Mg、および/またはKの細胞外または細胞内濃度を変化させるための方法にお いて使用され得る。一般に、Na、Ca、Cl、Mg、および/またはKの細胞外または 細胞内濃度は、TSC、NKCC2、もしくはROMKタンパク質の発現、またはTSC、NKCC2 、もしくはROMKタンパク質の活性を変化させることによって変化させられ得る。 Na、Ca、Cl、Mg、および/またはKの細胞外または細胞内濃度を変化させるこ とが所望される多数の状況が存在する。異常な細胞外または細胞内のpHは、水分 保持率、上昇した血圧、慢性の呼吸性および代謝性アシドーシス、炎症、精子の 活性化/不活化、水脳瘤(hydroencephaly)、緑内障、大腸炎などを導く。 従って、TSC、NKCC2、またはROMKタンパク質、またはTSC、NKCC2、もしくはRO MK遺伝子の発現は、細胞外または細胞内Na、Ca、Cl、Mg、および/またはK濃度 を変化させるための標的または手段として使用され得る。例えば、TSC、NKCC2、 またはROMK遺伝子は、TSC、NKCC2、またはROMKの発現を増加させるために、細胞 中に導入され、そして発現され得る。これによって、細胞外および細胞内イオン レベルを変化させるための手段および方法が提供される。 不適切な細胞外または細胞内イオン濃度によって特徴付けられる病理学的状態 が存在する。例えば、バーター症候群、Gitelman症候群、低カリウム血症アルカ ローシス、高カルシウム尿症を伴う低カリウム血症アルカローシス、腎臓結石、 高血圧、骨粗鬆症、および利尿剤誘導性高カリウム血症に対する過敏は、全て、 異常な細胞内または細胞外イオン濃度に関連する。従って、TSC、NKCC2、または ROMK活性/発現は、これらの状態を処置する手段として標的化される。TSC、NKC C2、またはROMK活性/発現を調節するための種々の方法が、以下で詳細に議論さ れる。 J.TSC、NKCC2、またはROMKタンパク質に結合する薬剤の同定 本発明の別の実施態様は、本明細書中に記載されるTSC、NKCC2、およびROMKタ ンパク質のアゴニストまたはアンタゴニストである薬剤を同定するための方法を 提供する。詳細には、TSC、NKCC2、またはROMKタンパク質のアゴニストおよびア ンタゴニストは、最初に、本明細書中に記載されるTSC、NKCC2、およびROMKタン パク質の野生型または変化した改変体の1つに結合する薬剤の能力によって同定 され得る。次いで、TSC、NKCC2、またはROMKタンパク質に結合する薬剤は、TSC 、NKCC2、またはROMKを発現する細胞中でのイオン輸送を刺激またはブロックす る能力について試験され得る。 詳細には、TSC、NKCC2、またはROMKタンパク質は、薬剤と混合される。TSC、N KCC2、またはROMKと薬剤との会合が可能である条件下での混合後、混合物は、TS C、NKCC2、またはROMKタンパク質に薬剤が結合したかどうかを決定するために分 析される。アゴニストまたはアンタゴニストは、TSC、NKCC2、またはROMKタンパ ク質に結合し得ると同定される。 上記のアッセイで使用されるTSC、NKCC2、またはROMKタンパク質は、単離され そして完全に特徴づけられたタンパク質であり得、部分的に精製されたタンパク 質であり得、TSC、NKCC2、またはROMKタンパク質を発現するように変化された細 胞であり得るか、あるいはTSC、NKCC2、またはROMKタンパク質を発現するように 変化された細胞の画分のいずれかであり得る。さらに、TSC、NKCC2、またはROMK タンパク質は、完全なTSC、NKCC2、もしくはROMKタンパク質、またはTSC、NKCC2 、またはROMKタンパク質の特定のフラグメントであり得る。TSC、NKCC2、または ROMKタンパク質が、例えば、分子量の移動または細胞性イオン含量における変化 により、薬剤の結合についてアッセイされ得る限りは、本発明のアッセイが使用 され得ることが、当業者に明らかである。 薬剤がTSC、NKCC2、またはROMKタンパク質に結合するかどうかを同定するため に使用される方法は、使用されるTSC、NKCC2、またはROMKタンパク質の性質に主 に基づく。例えば、ゲルシフトアッセイは、薬剤がTSC、NKCC2、またはROMKタン パク質の可溶性フラグメントに結合するかどうかを決定するために使用され得、 一方、パッチクランプ、電位クランプ、イオン感受性マイクロプローブ、または イオン感受性発色団(chromaphore)は、薬剤がTSC、NKCC2、またはROMKタンパ ク質を発現する細胞に結合し、そして発現されたタンパク質の活性に影響を与え るかどうかを決定するために使用され得る。当業者は、特定の薬剤がTSC、NKCC2 、またはROMKタンパク質に結合するかどうかを決定するために、多数の技術を容 易に使用し得る。 一旦結合が実証されると、薬剤は、細胞または卵母細胞発現系、およびTSC、N KCC2、またはROMK活性を検出するアッセイを使用して、TSC、NKCC2、またはROMK タンパク質の野生型または変化した改変体の活性を調節する能力についてさらに 試験され得る。例えば、電位もしくはパッチクランプ、イオン感受性マイクロプ ローブもしくはイオン感受性発色団、ならびにアフリカツメガエル卵母細胞もし くは組換え宿主細胞中での発現は、TSC、NKCC2、またはROMKタンパク質に結合す る薬剤が、TSC、NKCC2、またはROMK活性を作動させる(agonize)かまたはこれと 拮抗し得るかを決定するために使用され得る。 本明細書中で使用される場合、薬剤が、TSC、NKCC2、またはROMK活性を低下さ せる場合、その薬剤はTSC、NKCC2、またはROMK活性をアンタゴナイズするといわ れる。好ましいアンタゴニストは、TSC、NKCC2、またはROMKを選択的にアンタゴ ナイズし、任意の他の細胞性タンパク質(特に、他のイオン輸送タンパク質)に は影響を与えない。さらに、好ましいアンタゴニストは、50%を超えてTSC、NKC C2、またはROMK活性を低下させ、より好ましくは、90%を超えてTSC、NKCC2、ま たはROMK活性を低下させ、最も好ましくは、TSC、NKCC2、またはROMK活性を全て 除去する。 本明細書中で使用される場合、薬剤が、TSC、NKCC2、またはROMK活性を増大さ せる場合、その薬剤はTSC、NKCC2、またはROMK活性をアゴナイズするといわれる 。好ましいアゴニストは、TSC、NKCC2、またはROMKの変更した改変体を選択的に アンタゴナイズし、任意の他の細胞性タンパク質(特に、他のイオン輸送タンパ ク質)には影響を与えない。さらに、好ましいアゴニストは、50%を超えてTSC 、NKCC2、またはROMK活性を増大させ、好ましくは、90%を超えてTSC、NKCC2、 またはROMK活性を増大させ、最も好ましくは、2倍超のレベルのTSC、NKCC2、ま たはROMK活性を増大する。 上記の方法でアッセイされる薬剤は、ランダムに選択されるかまたは合理的に 選択または設計され得る。本明細書中で使用される場合、薬剤がTSC、NKCC2、ま たはROMKのタンパク質の特異的配列を考慮せずにランダムに選択される場合、そ の薬剤は、ランダムに選択されるといわれる。ランダムに選択された薬剤の一例 は、化学ライブラリーまたはペプチドコンビナトリアルライブラリー、あるいは 生物の増殖ブロスの使用である。 本明細書中で使用される場合、薬剤は、薬剤が標的部位の配列および/または 薬剤の作用に関連するその立体配座を考慮するランダムではない基準に基づいて 選択される場合に、合理的に選択または設計されるといわれる。薬剤は、TSC、N KCC2、またはROMKのタンパク質を構成するペプチド配列を利用することによって 合理的に選択され得るかまたは合理的に設計され得る。例えば、合理的に選択さ れたペプチド薬剤は、そのアミノ酸配列がTSC、NKCC2、またはROMKのタンパク質 のフラグメントに同一である、ペプチドであり得る。 本発明の薬剤は、例えば、ペプチド、低分子、およびビタミン誘導体、ならび に炭水化物であり得る。当業者は、本発明の薬剤の構造的な性質には制限されな いことを容易に認識し得る。本発明の薬剤の1つのクラスは、そのアミノ酸配列 がTSC、NKCC2、またはROMKのタンパク質のアミノ酸配列に基づいて選択される、 ペプチド薬剤である。 本発明のペプチド薬剤は、当該分野で公知のような、標準的な固相(または液 相)ペプチド合成方法を使用して調製され得る。さらに、これらのペプチドをコ ードするDNAが、市販されているオリゴヌクレオチド合成機器を使用して合成さ え得、そして標準的な組換え産生系を使用して組換えによって産生され得る。固 相ペプチド合成を使用する産生は、遺伝子によってコードされないアミノ酸を含 ませる場合には、必要となる。 本発明の薬剤の別のクラスは、TSC、NKCC2、またはROMKのタンパク質の重要な 位置と免疫反応性である抗体である。上記のように、抗体は、抗原性領域として 抗体によって標的化されることが意図されるTSC、NKCC2、またはROMKのタンパク 質のそれらの部分を含むペプチドでの適切な哺乳動物被験体の免疫によって得ら れる。重要な領域は、図5、7、および12に特定されているドメインを含む。 K.TSC、NKCC2、またはROMKのタンパク質に結合する薬剤の使用 背景の節に提供されるように、TSC、NKCC2、およびROMKのタンパク質は、細胞 内および細胞外イオン濃度の調節に関係する。TSC、NKCC2、またはROMKのタンパ ク質に結合し、そしてアゴニストまたはアンタゴニストとして作用する薬剤は、 TSC、NKCC2、またはR0MKの機能および活性と関連する生物学的および病理学的プ ロセスを調節するために使用され得る。詳細には、TSC、NKCC2、またはROMKによ って媒介される生物学的または病理学的プロセスは、TSC、NKCC2、またはROMKの タンパク質に結合し、そしてTSC、NKCC2、またはROMK活性のアゴニストまたはア ンタゴニストとして作用する薬剤を被験体に投与することによって調節され得る 。 本明細書中で使用される場合、被験体は、その哺乳動物がTSC、NKCC2、または ROMKによって媒介される病理学的または生物学的プロセスの調節を必要とする限 りは、任意の哺乳動物であり得る。用語「哺乳動物」とは、哺乳動物の綱に属す る個体を意味する。本発明は、ヒト被験体の処置に特に有用である。 本明細書中で使用される場合、TSC、NKCC2、またはROMKによって媒介される生 物学的または病理学的プロセスは、TSC、NKCC2、またはROMKのタンパク質によっ て媒介される広範な種々の細胞性の事象をいう。病理学的プロセスとは、有害な 影響を生じる生物学的プロセスのカテゴリーをいう。例えば、TSC、NKCC2、また はROMKによって媒介される病理学的プロセスは、低カリウム血症アルカローシス 、高カルシウム尿症を伴う低カリウム血症アルカローシス、腎臓結石、高血圧、 骨粗鬆症、および利尿剤誘導性高カリウム血症に対する感受性を含む。これらの 病理学的プロセスは、TSC、NKCC2、またはROMKのタンパク質の活性を低下または 増大させる薬剤を使用して調節され得る。好ましくは、薬剤は、TSC、NKCC2、ま たはROMKのタンパク質の、そうでなければ不活化されているように変更した改変 体を活性化するように作用する。 本明細書中で使用される場合、薬剤は、薬剤がプロセスの程度または重篤度を 低下させる場合、病理学的プロセスを調節するといわれる。例えば、薬剤は、薬 剤が正常な細胞内および細胞外イオン濃度に寄与する場合には、バーター症候群 を調節するといわれる。 L.TSC、NKCC2、またはROMKのタンパク質のアゴニストおよびアンタゴニスト の投与 TSC、NKCC2、またはROMKのタンパク質のアゴニストまたはアンタゴニストが、 非経口的に、皮下、静脈内、筋肉内、腹膜内、経皮、または頬経路を介して投与 され得る。あるいは、または同時に、投与は、経口経路によって行われ得る。投 与される投与量は、レシピエントの年齢、健康状態、および体重、もしあれば同 時に行われる処置の種類、処置の頻度、ならびに所望される効果の性質に依存す る。例えば、異常なイオン輸送(例えば、水分の保持、血圧上昇、慢性の呼吸性 または代謝性アシドーシス、炎症など)によって生じる病理学的状態を処置する ために、TSC、NKCC2、またはROMKの活性を調節する薬剤が、処置される個体に全 身的または局所的に投与される。以下に記載されるように、このような薬剤を投 与するために容易に適合され得る多くの方法が存在する。 本発明はさらに、本明細書中に記載される方法によって同定される、TSC、NKC C2、またはROMKのタンパク質のアンタゴニストまたはアゴニストを含む組成物を 提供する。個々の必要性は変化するが、各成分の有効量の最適な範囲の決定は、 当業者の範囲内である。代表的な投薬量は、0.1〜100μg/kg体重を含む。好まし い投薬量は、0.1〜10μg/kg体重を含む。最も好ましい投薬量は、0.1〜1μg/kg 体重を含む。 薬理学的に活性な薬剤に加えて、本発明の組成物は、作用部位への送達のため に薬学的に使用され得る調製物への活性化合物の加工を容易にする、賦形剤およ び添加物を含む、適切な薬学的に受容可能なキャリアを含み得る。非経口的投与 に適切な処方物は、水溶性改変体中の活性化合物の水溶液(例えば、水溶性の塩 )を含む。さらに、活性化合物の懸濁物、および適切な場合には、油性の注射懸 濁物が投与され得る。適切な親油性溶媒またはビヒクルとしては、脂肪油(例え ば、ゴマ油)または合成脂肪酸エステル(例えば、オレイン酸エチルまたはトリ グリセリド)が挙げられる。水溶性の注射懸濁物は、懸濁物の粘性を増大させる 物質を含み得、そして例えば、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ソルビ トール、および/またはジントラン(dintran)を含む。必要に応じて、懸濁物 はまた、安定剤を含み得る。リポソームもまた、細胞中への送達のための薬剤を カプセル化するために使用され得る。 本発明に従う全身投与のための薬学的処方物は、腸内、非経口的、または局所 投与のために処方され得る。実際、全ての3つの型の処方物が、有効成分の全身 投与を達成するために同時に使用され得る。 経口投与のための適切な処方物は、硬ゼラチンカプセルまたは軟ゼラチンカプ セル、丸剤、錠剤(コーティング錠剤を含む)、エリキシル剤、懸濁剤、シロッ プ剤、吸入剤、およびそれらの制御放出される改変体を含む。 M.組み合わせ治療 TSC、NKCC2、またはROMKの活性を調節する本発明の薬剤は、単独で、または特 定の生物学的もしくは病理学的プロセスを調節する別の薬剤と組み合わせて提供 され得る。例えば、TSC、NKCC2、またはROMK活性を低下させる本発明の薬剤は、 標的のイオン輸送体に影響を与える他の薬剤(例えば、利尿剤)と組合せて投与 され得る。本明細書中で使用される場合、2つの薬剤は、2つの薬剤が同時に投 与されるかまたはこれらの薬剤が同時に作用するような様式で別々に投与される 場合、組合せ投与されるといわれる。 N.動物モデルおよび遺伝子治療 TSC、NKCC2、およびROMKの遺伝子、ならびにTSC、NKCC2、およびROMKのタンパ ク質がまた、種々の状況において遺伝子治療のための標的として作用し得る。例 えば、1つの適用において、TSC、NKCC2、またはROMK欠損非ヒト動物が、TSC、N KCC2、またはROMK遺伝子を不活化するための標準的なノックアウト手順を使用し て作製され得るか、あるいはこのような動物が非生存性である場合は、誘導性の TSC、NKCC2、またはROMKアンチセンス分子が、TSC、NKCC2、またはROMKの活性/ 発現を調節するために使用され得る。あるいは、動物は、TSC、NKCC2、またはRO MKを含むように、あるいは組織特異的様式でTSC、NKCC2、もしくはROMKまたはア ンチセンス分子の発現を指向するアンチセンスTSC、NKCC2、またはROMK発現ユニ ットを含むように、変更され得る。このような使用において、TSC、NKCC2、また はROMKの遺伝子の発現が不活化または活性化によって変更されている非ヒト哺乳 動物(例えば、マウスまたはラット)が、作製される。これは、標的化組換えの ような種々の当該分野で公知の手順を使用して達成され得る。一旦作製されると 、TSC、NKCC2、またはROMK欠損動物、組織特異的様式でTSC、NKCC2、またはROMK を発現する動物、あるいはアンチセンス分子を発現する動物は、1)TSC、NKCC2 、 またはROMKによって媒介される生物学的および病理学的プロセスを同定するため 、2)TSC、NKCC2、またはROMKと相互作用するタンパク質および他の遺伝子を同 定するため、3)TSC、NKCC2、またはROMK欠損を克服するために外因的に提供さ れ得る薬剤を同定するため、ならびに4)活性を増大または低下させるTSC、NKC C2、またはROMK中の変異を同定するための適切なスクリーニングとして提供する ために、使用され得る。 例えば、組織特異的様式でTSC、NKCC2、またはROMKのヒトミニ遺伝子を発現す るトランスジェニックマウスを作製し、そしてTSC、NKCC2、またはROMKを通常は 含まない細胞および組織中でのタンパク質の過剰発現の影響を試験することが可 能である。このストラテジーは、他のタンパク質つまりbcl-2(Veisら、Cell 75 :229(1993))について良好に使用されている。このようなアプローチは、TSC 、NKCC2、またはROMKのタンパク質に容易に適用され得、そして特定の組織の領 域に、TSC、NKCC2、またはROMKの可能性のある有益な効果の課題に取り組むため に使用され得る。 別の実施態様において、遺伝子治療は、TSC、NKCC2、またはROMK媒介性の生物 学的または病理学的プロセスを調節するための手段として使用される。例えば、 処置される被験体に、TSC、NKCC2、またはROMKの発現の調節因子をコードする遺 伝的発現ユニット(例えば、アンチセンスをコードする核酸分子、あるいはTSC 、NKCC2、またはROMKをコードする核酸分子、あるいは機能的なTSC、NKCC2、ま たはROMK発現ユニット)を導入することが所望され得る。このような調節因子は 、構成的に産生され得るか、または細胞もしくは特異的標的細胞内で誘導性であ るかのいずれかであり得る。これによって、TSC、NKCC2、またはROMKの調節因子 の持続的または誘導性の供給、あるいは被験体内でのタンパク質発現が可能であ る。 以下の実施例は、例示のために意図されるが、本発明の局面を制限することは 意図されない。 実施例1 受け継がれた低カルシウム尿症(バーター症候群のGitelman形態) を伴う低カリウム血症アルカローシスはサイアザイド感受性Na−Cl共輸送体中 の変異によって引き起こされる 方法 Gitelman 症候群の家系の募集。11の集められたGitelman症候群の家系が、以前 に報告されている(Iwata,F.ら、Acta Paed.Japonica 35:252-257(1993); Macro-Franco,J.E.ら、Clin.Neph.42:33-37(1994);Zarraga Larrondo,S .ら、Nephron 62:340-344(1992);Smilde,TJ.ら、J.of Rheum.21:1515-1 519(1994);Okusa,M.D.およびBia,M.J.、Bartter's Syndrome、Hormone Res istance and Other Endocrine Paradoxes(Cohen,P.およびFoa,P編)231-263 (Springer Verlag,New York,1987);Gitelman,H.J.、Trans.Assoc.Am.P hys.79:221-235(1966);Cushner,H.M.ら、Amer.J.Kid.Dis.16:495-5 00(1990);Sutton,R.A.L.ら、Miner.Elect.Metab.18:43-51(1992))。 存続している家系(GIT102)を、低カリウム血症の代謝性アルカローシスの評価 のために言及される指標症例を通じて確定した。ゲノムDNAを、Gitelman症候群 の家系のメンバーの静脈血から、標準的な手順によって調製した(Bell,G.ら、 Proc.Natl.Acad.Sci.USA 78:5759-5763(1981))。 ヒトゲノムTSCのクローニングおよび特徴づけ。TSCタンパク質をコードする部 分的なヒトおよびマウスcDNAを、ヒラメ(flounder)(Gamba,Gら、Proc.Natl. Acad.Sci.U.S.A.90:2749-2753(1993))またはラット(Gamba,G.ら、J.B iol.Chem.269:17713-17722(1994))のいずれかのTSCcDNA配列に対応する Amer.J.Physiol.印刷中、1995)またはヒトの腎臓cDNAライブラリーのいずれ かを鋳型として使用して、PCRによって単離した。得られるcDNAセグメントを放 射性標識し(Feinberg,A.P.ら、Anal.Biochem.132:6-13(1983))、そして ハイブリダイゼーションによってヒトのゲノムコスミドライブラリーをスクリー ニングするために使用した;ライブラリーおよびスクリーニング手順は、前述し た(Shimkets,R.A.ら、Cell 79:407-414(1994))。得られたクローンのマッ プを、消化の重複産物、および特異的エキソンまたはcDNAフラグメントへのハイ ブリダイゼーションによって規定した。TSCのエキソンを有するゲノムフラグメ ントを、Sau3AIでの完全なコスミドDNAの消化およびBamHI消化したpBluescript への産物の連結によってサブクローニングした;マウスまたはヒトTSCcDNAにハ イブリダイズする得られたクローンを単離し、そしてABI373装置を使用し、そし て以下の標準的なプロトコルに従ってジデオキシ鎖終結法によるDNA配列分析に 供した。 マーカーの開発、遺伝子型分類、および連鎖解析。コスミドコンティグ(cont ig)のSau3AIサブクローンを、以前に記載されているハイブリダイゼーション( Shimkets,R.A.ら、、Cell 79:407-414(1994))によって(GT)n反復配列につ いてスクリーニングした。このスクリーニングで、クローンphTSCGT-14を同定し た;配列分析によって、(GT)の中断された並びを明らかにした(Clive,D.M. 、Am.J.Kid.Dis.25:813-823(1995));この単純な配列反復に隣接するプ ライマーを設計し、そして無関係な被験体のゲノムDNAに由来する直接的なPCRの ために使用した(プライマーhTSCGT14-A:5'-GTGAGCCACTGCGCTTAGCTG-3';hTS CGT14-B:5'-CTGCTGAGCTCTGGTCTGGAG-3')。 本文に示される遺伝子座についてCEPHおよび疾患の家系の遺伝子型分類を、産 物を反応混合物中への1μCiの[I-32P]dCTPの包含によって標識したことを除い て、以前に記載されるように(Shimkets,R.A.ら、Cell 79:407-414(1994)) 、特異的プライマーを使用するポリメラーゼ連鎖反応によって行った(Gyapay, Gら、Nature Genet.7:246-339(1994)、Shen,Y.S.ら、Genomics 22:68-76 (1994))。全ての遺伝子型を、罹患状態を知らされていない2人の研究員によ って別々に評価した。 連鎖の解析を、LINKAGEプログラムを使用して行った(Lathrop,G.M.ら、Proc .Natl.Acad.Sci.USA 81:3443-3446(1984))。Gitelman症候群を、99%の 浸透率、0.001の散発性の有病率、および200中の1の変異対立遺伝子頻度を有す る常染色体劣性形質として特定した。 SSCP およびDNA配列決定。一本鎖配座の多形性(Orita,M.ら、Proc.Natl.Ac ad.Sci.USA 86:2766-2770(1989))を、以前に記載されている(Shimkets, R.A.ら、Cell 79:407-414(1994))ように鋳型として疾患家族のメンバーまた はCEPHコントロールのゲノムDNAを使用する別々の直接的なPCRのために、27セッ トの特異的プライマー(表2)を使用して行った。増幅された産物を、3つの異 なる非変性条件下、および以前に記載されている(Shimkets,R.A.ら、Cell 79 :407-414(1994))ように変性尿素ゲル下での電気泳動によって、分子の改変 体について分析した。同定された改変体をゲルから溶出し、PCRによって再度増 幅し、そして以前に記載されている(Shimkets,R.A.ら、Cell 79:407-414(19 94))ようにABI373装置を使用して配列決定した。全ての場合において、DNA配 列を、両方のDNA鎖を配列決定することによって確認した。 結果 複合的なGitelman症候群の家系 12個の無関係な家族に由来するGitelman症候群を有する30人の患者を、最初の 研究のために集めた;これらのうちの11個は複合的な家族であり、2人以上の罹 患した被験体を有し、そしてこれらの家族の11個は、以前に報告されている(方 法を参照のこと)。8家族において、サンプルを2人以上の罹患したメンバーか ら得(図1)、そして4家族においては、1人の罹患した被験体をサンプリング した。低カリウム血症の代謝性アルカローシスの診断は、特発性の低カリウム血 症(血清カリウム<3.0meq/l;nl>3.5meq/l)の所見に基づき、併発性病気、高 血圧、および利尿剤治療の非存在下での代謝性のアルカローシス(血清重炭酸> 29meq/l、nl<26meq/l)を伴う。研究した全ての患者は、上昇した血漿レニン活 性を有した。利尿剤の乱用は、尿中の検出可能な利尿剤の非存在によって排除し た。 Gitelman症候群を、Bettinelliの基準(Betinelli,A.ら、J.Pediatr.120: 38-43(1992))に従ってバーター症候群から区別した:これらの家族の全てに おける指標症例は、顕著な低カルシウム尿症(<2mg/kg/日、nl>4mg/kg/日) 、低マグネシ1クム血症(<0.5meq/l、nl 0.8〜1.0meq/l)、および8歳以降の 症状提示を有した。27人の患者は、持続的な筋肉の虚弱、労作での再発性の痙攣 (recurrent cramping with exertion)、手足痙攣、全身のテタニー、および呼 吸停止(compromise)を伴う周期的な麻痺を含む、種々の筋肉の症状をともなっ て症 状を提示した。他の症状発現には、発作、感覚異常、多尿症/多飲症、および軟 骨石灰化を伴う関節痛を含んだ。罹患していない複合的な家族として分類された 被験体は、20歳を超え、臨床的に無症候性であり、そして正常な血清カリウムお よびマグネシウムレベルを有した。全ての診断を、将来を見越して行った。罹患 した被験体は、2人の臨床的に正常な親の子孫であり、疾患が2つの連続してい る世代に存在する家系GIT112をのぞいて、劣性の遺伝子形質と一致した;さらに 、家系GIT102において、疾患は、またいとこにおいて見出されるが、血縁関係に あるこれらの個体においては存在しない(図1)。 ヒトTSCのクローニングおよび特徴づけ。Gitelman症候群の候補遺伝子として のTSCの試験を可能にするために、本発明者らは、マウスまたはヒラメTSC cDNA へのハイブリダイゼーションによってTSCのヒトホモログをコードするゲノムコ スミドクローンを同定した(方法を参照のこと)。5個の得られたクローンを特 徴付けた。それらのマップによって、それらが重複することおよび55kbの単一の コンティグを規定することを明らかにした(図2a)。遺伝子のイントロン−エ キソン構造を決定し、これによって、ヒトTSCタンパク質が26個のエキソンによ ってコードされることを実証した(図2b、2c);全てのイントロン−エキソ ンの境界は、通常の5'GTおよび3'AGコンセンサススプライシング部位を有する。 コードされるヒトタンパク質は、ラットのTSCと89%の同一性、ヒラメのTSCと63 %の同一性を示す(図2c)。ヒトタンパク質は、ラットには存在しない17個の アミノ酸を含む;このさらなるセグメントは、分離したエキソンであるエキソン 20中にコードされる。サザンブロッティングによって、ヒトゲノム中のこのタン パク質をコードする単一の遺伝子の存在を示す(データは示さず)。 この遺伝子座の多形性遺伝子マーカー(TSCGT-1)を、コンティグ中のGTジヌ クレオチド反復配列の同定によって見出した。特異的プライマーを使用する無関 係な被験体のゲノムDNAからのこのセグメントの増幅(方法を参照のこと)によ って、このマーカーが多形性の3つの対立遺伝子を提示し、そして45人の無関係 な白人の被験体において48%のヘテロ接合型を示すことを実証した。このマーカ ーは、クローニングしたコンティグ由来の4つの異なるコスミド上にこの同じマ ーカーを見出すことによって、および続く、疾患の家族におけるこのマーカーを 有するTSC改変体の連鎖解析によって、TSC遺伝子座に関連していることが示され た(データは示さない)。 この遺伝子座の多形性遺伝子マーカー(TSCGT-1)を、コンティグ中のGTジヌ クレオチド反復配列の同定によって見出した。特異的プライマーを使用する無関 係な被験体のゲノムDNAからのこのセグメントの増幅(方法を参照のこと)によ って、このマーカーが多形性であることを示した。このことは、3つの対立遺伝 子を提示し、そして45人の無関係な白人の被験体において48%のヘテロ接合型を 示す。このマーカーは、クローニングしたコンティグ由来の4つの独立したコス ミド上にこの同じマーカーを見出すことによって、および続く、疾患の家族にお けるこのマーカーを用いるTSC改変体の連関分析によって、TSC遺伝子座に連関し ていることが示された(データは示さない)。 このマーカーを使用して、CEPH系統図における連関によって、ヒト遺伝子マッ プ上にTSCを位置付けた。Pairwise分析によって、ヒトの第16番染色体上のマー カーのクラスターに対する連関の強力な証拠を明らかにした。多点(multipoint) 連関分析によって第16番染色体に対する連関を確認した。ピークlodスコアは、D 16S408およびD16S494によって隣接される3cM間隔中10.1であり、そしてこの間 隔中の好ましい位置の比は、次の最も可能性のある間隔にわたって950対1である (図3)。これらの発見によって、ヒトの遺伝子マップ上にTSCを配置し、そし てTSC遺伝子座にまたがる非常に有益な遺伝子マーカーを同定し、これによって 本発明者らは、第16番染色体のこのセグメントとGitelman症候群との連関につい て試験することが可能である。 Gitelman 症候群とTSCとの連関。TSC遺伝子座にまたがる非常に有益なマーカー を、複合的なGitelman症候群の家系において遺伝子型分類した(図1)。連関を 、劣性形質の予め特定したモデルのもとで分析した(方法を参照のこと)。Pair wise連関分析によって、ゼロの組換え画分におけるGitelman症候群と遺伝子座D1 6S408との連関について6.3の最大lodスコアを明らかにした。多点連関分析(図 3)によって、連関の強力な証拠を確認し、これは、ゼロの組換え画分における Gitelman症候群とD16S408との連関について9.5の最大lodスコアを示した(連関 のために30億対1以上の比)。隣接するマーカーは、Gltelman症候群を有する組 換体を実証し(図1および図3)、遺伝子座D16S419およびD16S494によって隣接 される11センチモルガンの間隔に対して、1000:1より大きい比で遺伝子を配置 する。この間隔内で、lod-1支持間隔は、7cMのセグメントに遺伝子を配置する 。これは、TSC遺伝子の位置を含む(図3)。これらの知見は、Gitelman症候群 とTSCを含む第16番染色体のセグメントとの間に組換えがないことを明らかにし 、そしてこのことは研究した全ての家族において形質の遺伝的均一性と常染色体 劣性伝達との両方と一致する。 Gitelman 症候群の患者におけるTSCの変異。TSCとGitelman症候群の完全な連関 の知見は、罹患した被験体におけるこの遺伝子の変異についての研究の動機を与 えた。27対の特異的プライマーを、遺伝子のエキソンおよびイントロン−エキソ ン境界の150〜300塩基対のセグメントを、方法において記載されるように鋳型と して罹患した被験体のゲノムDNAを使用するポリメラーゼ連鎖反応によって増幅 するために使用した;これらのプライマーセットは、遺伝子のコード領域および スプライシング部位をカバーする。改変体を、一本鎖コンフォメーション多形( SSCP)によって同定し、そしてDNA配列分析に供した(図4)。 コードされるタンパク質の構造を変化させると推論された17個の異なる分子改 変体を、26個の変異対立遺伝子上で同定した(表1および4、図4)。一方、コ ントロールの被験体に由来する26個の対立遺伝子上ではこのような改変体は検出 されなかった。3つの改変体が、Gitelman患者において、両方の親に由来する遺 伝形質を有するホモ接合型であることを見出した(表1および4)。これらの改 変体の全ては、複合的な家族において疾患とともに同時分離し(図1)、そして Gitelman症候群対D16S408、TSC改変体およびD16S494の多点連関によって、TSCお よびD16S408の両方についてゼロの組換え画分で、10.6のlodスコアを生じる(デ ータは示さない)。これらの特異的改変体は、無関係な白人のコントロール被験 体に由来する80個の対立遺伝子のいずれでも検出されなかった。 これらの17個の改変体は遺伝子全体に分散されている(図2c、図5)。これ らのうちの13個の改変体がミスセンスであり(表1および4)、そしてこれらの 全てが、正常なヒトおよびヒラメ(図2C)において同一である残基を変化させ 、これらの種は、4億年前に共通の先祖を最後に共有した。非保存的アミノ酸置 換について強力な偏りが存在する(11/13ミスセンス改変体);これらの7個は 、コードされるアミノ酸の変化を変化させ、そして2個はプロリン残基を導入ま たは除去する(表1および4)。2つの他の改変体は、スプライシング部位のコ ンセンサス配列を変化させ、これによって、イントロン15とエキソン16との連結 部でCAG 3'コンセンサススプライシング配列をCATに変え(GIT102中の改変体#5 、表1および4)、そしてエキソン24とイントロン24の連結部でGTをTTに変える (GIT105中の#13)。これらのスプライシング部位改変体はともに、正常なタン パク質をほとんど生じないようである。1つの改変体(GIT108中の#7)は、3塩 基対を欠失しており、これによって、コドン561でセリン残基の欠失を生じる; このセリン残基は、タンパク質の細胞質カルボキシ末端中の潜在的なプロテイン キナーゼCのリン酸化部位である(図2c)。最後に、1つの改変体(GIT112中 の#10)は、成熟前終結コドンを導入しており、これによって、コードされるタ ンパク質から最後の54アミノ酸を欠失させる。 遺伝子のセンス鎖の配列を示す。下線をつけた配列は、イントロン−エキソン連 結部でのコンセンサススプライシング部位を示す;GIT108中の太字の配列は、改 変体中で欠失されているセグメントを示す。改変体#は、図1および5の改変体 番号を指す。プライマー(5'−3')は、以下を除いて全てイントロンの内部である:hTSCex1A -逆方向、およびhTSCex1B-正方向、これらは、エキソン1の内部に位置する;hT SCex26-正方向は、エキソン26の開始部に位置し、そしてhTSCex26-逆方向は正常 な終結コドンに対して遠位に位置する。 各コドンのDNA配列を示す。コードされるタンパク質上の各改変体の配列の帰結 を示す。I1017Iは、ATCからATTの置換が1017位でコードされるイソロイシン残 基を変化させないことを示す。 考察 TSC機能を破壊すると非常に思われ、そしてGitelman症候群の家族に特異的で ある多数の独立した改変体の知見と組合せた、TSCとのGitelman症候群との完全 な連関の知見は、TSCにおける変異が、バーター症候群を有する患者の優性なサ ブセットであるGitelman症候群を引き起こすという証明を構成する。低カリウム 血症アルカローシスおよび正常なまたは高カルシウム尿症を受け継いだ少数の患 者、いわゆる「真のバーター」患者(Bettinelli,A.ら、J.Pediatr.120:38- 43(1992))が、この同じ遺伝子において変異を有するか、または異なる遺伝子 において変異を有するかを証明することが、さらなる研究に必要とされる。 疾患の病因 Gitelman症候群の多様な生理学的特性は全て、TSCにおける変異から生じてい るに違いない。常染色体劣性形質および既知の症候群の生理学から、本発明者ら は、変異体対立遺伝子が遠位曲尿細管中のナトリウムおよび塩化物の不完全な再 吸収を導く、正常なTSC機能の喪失を生じると考える。この喪失は、ナトリウム および塩化物の漏出を生じると予想され、これによって、幾分かの血液量減少お よび代謝性アルカローシスを生じる。減少した血管容量は、レニン−アンギオテ ンシン系を活性化し、これによってレニンおよびアルドステロンのレベルを上昇 させる。上昇したアルドステロンレベルは、血管内容量を防護する努力において 上皮のナトリウムチャンネルを介する電気発生的ナトリウム再吸収の増大を導く 。このチャンネルを介するナトリウム再吸収は、カリウムおよび水素イオンの排 出によって平衡化され、これによって低カリウム血症を生じ、そして代謝性アル カローシスの原因となる。これらは全て、Gitelman症候群に特徴的な特徴である 。このTSC機能における最初の欠損が、どのようにマグネシウムの欠乏および低 カルシウム尿症を生じるかは懸案事項のままであるが、しかし、これらの同じ影 響が、サイアザイド利尿剤(TSCの特異的インヒビター)を服用した患者におい て見られることに注目すべきである;これらの観察は、さらに、TSCの変異が機 能の喪失を生じるという解釈を支持する。重要なことに、これらの後者の異常が 、TSCにおける一次的な喪失の二次的な結果にちがいないことが、現在明らかで ある。 Gitelman 対立遺伝子の罹患率および伝達 いくつかの家族における形質の異常な分離比およびパターンは、Gitelman症候 群の形質の理解を混乱させている。本連関知見は、常染色体劣性形質としての伝 達の遺伝的均質性と一致する。連関知見は、不完全な浸透度を伴う優性形質また はミトコンドリア形質のいずれよりも100,000倍を超えて良好に劣性形質を支持 する。いくつかの家系(例えば、GIT102およびGIT112)の異なる分岐における罹 患した被験体の知見は、ここで、さらなる変異体対立遺伝子を導入する異なる分 岐における配偶者によって分子の見地から説明され得る。例えば、GIT102の3人 の罹患した子孫(被験体12、14、および15)は、改変体R421およびW209について 複合的なヘテロ接合型である(改変体#3および#4、図1、表1および4)。R421 はまた、罹患したまたいとこである家族メンバー11に、それらの共通の先祖から の遺伝によって受け継がれる;この被験体はまた、第3の独立した改変体を受け 継いだ複合的なヘテロ接合型であり、彼女の父親由来のコンセンサススプライシ ング部位改変体(改変体#5;表1および4、図1)が変化している。 家系の異なる分岐に導入された独立した変異体対立遺伝子を見出すことによっ て、変異体対立遺伝子が集団において稀ではないことを示唆する。さらに、血族 結婚がGitelman症候群の家系において顕著ではなく、そして患者の高い割合が複 合的なヘテロ接合型であるという知見は、この概念と一致する。ヒトとヒラメと の間でのこのタンパク質の629アミノ酸の顕著な保存もまた、この概念と一致し ており、このことは、これらの残基の多くが正常なタンパク質機能に必要とされ ることを示唆する。これらの観察は、Gitelman症候群の対立遺伝子を生成する変 異の潜在的な標的サイズが大きいと証明することを示唆する。このことは、集団 中の新規の変異体対立遺伝子の比較的高い割合の導入を与える。これまでのわず かに1つの残基が、独立した変異体対立遺伝子上で1回以上変異されるという知 見は、Gitelmanの変異が大きな標的サイズであるという主張を支持する。この疾 患の真の罹患率は不明であるが、臨床的な特徴に基づく疾患の罹患率の最小の見 積もりは、スウェーデン人およびイタリア人の集団において少なくとも1%のヘ テロ接合型の罹患率を示唆する。変異のスペクトルが一旦規定されると、種々の 集団における変異体対立遺伝子の真の罹患率が、表現型の影響と独立して決定さ れ得る。 Gitelman症候群の劣性形質を考慮すると、今日までに研究されたGitelman家系 におけるヘテロ接合型の親について高い割合の罹患した子孫が目立つ(図1)。 これらの家系において指標症例を除いた後、2人のヘテロ接合型の親の23の子孫 のうち22がGitelman症候群を有する。これは、予想された8人の罹患した被験体 よりもはるかに多い。この罹患した子孫の高い割合は、異常な分離比を有する複 雑な家族の偏りの確認が選好する同定によって確実に得ることができる。別の説 明は、分離のゆがみであり、ヘテロ接合型の親から予想される50%より多い子孫 への、変異体対立遺伝子の伝達を伴う。変異体対立遺伝子の同定を用いて、拡大 された家系におけるGitelman対立遺伝子の分離比が、偏りの確認を使用せずにこ の可能性を直接評価するために決定され得る。ヘテロ接合体における可能性のある関連性 ホモ接合型において比較的重篤な疾患を生じる変異の同定によって、これらの 対立遺伝子がはるかにより一般的なヘテロ接合型状態においてより穏やかな効果 を有し得る可能性を増大させる。当業者は、適度に低下した血圧および/または 利尿剤によって誘導される低カリウム血症の素因を含む、Gitelman症候群におけ るいくつかの可能性のある表現型を推測し得る。高血圧は、増大した腎臓のナト リウム再吸収および食事の塩分の影響に対する血圧の感受性と頻繁に関連する共 通の多因子性形質である。Gitelman変異についてヘテロ接合型である個体は、適 度に低下した腎臓のナトリウム再吸収を有することによって高血圧の発症から防 御され得、これによって、ナトリウム平衡の低下した設定点、減少した血管内容 量、および低い血圧を導く。一般集団における血圧に対するこのような対立遺伝 子の可能性のある影響は、このようなヘテロ接合型の真の罹患率および血圧に対 するそれらの定量的な影響(両方とも知られていない)に依存する。高血圧の病 的な臨床結果は、代表的には生殖年齢後によく生じるので、これらの対立遺伝子 は生殖の適応度を増大させないようである。 低カリウム血症アルカローシスは、多くの未知の原因の利尿剤治療の比較的一 般的な合併症である。変異体TSC対立遺伝子は、遠位のネフロンへのナトリウム および塩化物の送達をさらに増大することによって、この合併症の発症に貢献し 得る。この影響は、フロセミドのようなループ利尿剤を服用した患者において最 も可能性があり、そしてこれらの変異は、結果として、薬理学的治療の特定の合 併症に対して素因化し得る。 Gitelman症候群を引き起こす特異的な変異の同定によって、ヘテロ接合型の保 有者のコホートを同定し、そしてそれらの血圧および薬理学的介入に対する応答 をそれらのホモ接合型野性型子孫または他のコントロールに対して比較すること によるこれらの仮説の検定が可能となる。さらに、薬物治療を複雑にする、説明 できない低カリウム血症または低カリウム血症を有する被験体は、Gltelman変異 体を有することについて候補であり得る。 最後に、Gitelman症候群の分子基準の同定によって、この障害の遺伝的診断が 提供される。初期の発表では、この疾患を有するいくつかの患者は、利尿剤の乱 用者であるかまたは過食症を有すると誤って考えられている。実際、本明細書中 に記載される患者の一人は、ロックされた精神医学病棟に引き渡され、そして彼 女が適切な診断が行われたのは、この環境で2週間の間低カリウム血症が持続し たときのみであった。従って、分子の遺伝的診断を行う能力は、多くの環境にお いて実際的な臨床に有益である。 実施例2バーター症候群(高カルシウム尿症を伴う受け継がれた低カリウムアルカローシ ス)はNa-K-2Cl共輸送体NKCC2における変異によって引き起こされる 方法 バーター症候群の家系。BAR138が以前に報告されている(Di Pietro,A.ら、P ed.Med.Chir.13:279-280(1991))。他の家系を、重篤に罹患した指標症例 の確認によって集めた。ゲノムDNAを、標準的な手順によって、バーター症候群 家系のメンバーの静脈血から調製した(Bell,G.、Karam.J.ら、Proc.Natl.A cad.Sci.(U.S.A.)78:5759-5763(1981))。 ヒトゲノムNKCC2のクローニングおよび特徴づけ。 ウサギ(Payne,J.A.ら、Proc.Natl.Acad.Sci.(U.S.A.)91:4544-4548(1 994))またはラット(Gamba,G.ら、J.Biol.Chem.26:17713-17722(1994) )のいずれかのNKCC2 cDNA配列に対応するオリゴヌクレオチドプライマーを、ヒ トの腎臓cDNAライブラリーを鋳型として使用するPCRを行うために使用した。NKC C2をコードする対応するヒトcDNAの配列を決定した;配列を、両方のDNA鎖から 決定した。ヒトNKCC2 cDNAの5'および3'末端に由来するセグメントを放射性標識 し、そして以前に記載されている(Shimkets,R.A.ら、Cell 79:407-414(1994 ))ようなハイブリダイゼーションによって、ヒトのゲノムPACライブラリー35 をスクリーニングするために使用した。イントロン−エキソン境界を、ゲノムDN Aフラグメントの両方の鎖を配列決定することによって決定した。NKCC2の単一の イントロンおよび近隣のエキソンの一部を有するゲノムフラグメントを、鋳型 としてPACクローンまたはゲノムDNA、および関連する遺伝子TSCの構造に基づく 各エキソン中におそらく存在するプライマーを使用して、長い範囲のPCR(long- range PCR、ExpandTM Long PCR System;Boehringer-Manheim)によって単離し た。DNA配列分析は、ABI373装置を使用して、以下の標準的なプロトコールに従 ってジデオキシ鎖終結法によった。 マーカー開発、遺伝子型、および連関分析。NKCC2PACクローンのSau3AIサブク ローンを、以前に記載されているようなハイブリダイゼーション(Shimkets,R. A.ら、Cell 79:407-414(1994))によって、(GT)n反復配列についてスクリー ニングした。このスクリーニングで、(GT)の並びを含むクローンNKCGT7-3を同 定した(McCredie,D.A.ら、Aust.Paed.J.10:286-295(1974));この単純 な配列の反復に隣接するプライマーを設計し、そして無関係な被験体のゲノムDN AからPCRを行うために使用した(NKCGT7-3F:CACTAGGCTATTGTGTGGCTC;NKCGT7-3 R:GTCTGTCCTCCACACTAG)。 テキストに示される遺伝子座についてCEPHおよび疾患の家系の遺伝子型分類を 、産物を反応混合物中で1μCiの[I-32P]dCTPの包含によって標識したことを除 いて、以前に記載されるように(Shimkets,R.A.ら、Cell 79:407-414(1994) )、特異的プライマー(Gyapay,Gら、Nature Genet.7:246-339(1994))を 使用してポリメラーゼ連鎖反応によって行った。全ての遺伝子型を、罹患状態を 知らされていない2人の研究員によって独立してスコアした。連関分析を、LINK AGEプログラム、Lathrop,G.M.ら、Proc.Natl.Acad.Sci.(U.S.A.)81:3443- 3446(1984))を使用して行った。 SSCP およびDNA配列決定。一本鎖コンフォメーション多形性(Orita,M.ら、Pr oc.Natl.Acad.Sci.USA 86:2766-2770(1989))を使用して、遺伝子中の分 子改変体を探索した。TSCのプライマーは、以前に記載されているとおりであっ た(実施例1およびSimon,D.B.ら、Nature Genet.12:24-30(1996));NKCC 2のエキソンを、遺伝子のゲノム構造に基づいて27セットの特異的プライマー( 表6)を使用してスクリーニングした。プライマーの対を、以前に記載されて いる(Shimkets,R.A.ら、Cell 79:407-414(1994))ように鋳型として疾患の 家族のメンバーまたはCEPHコントロールのゲノムDNAを使用して別々にPCRを行う ために使用した。増幅された産物を、3つの異なる非変性条件下、および以前に 記載されている(Shimkets,R.A.ら、Cell 79:407-414(1994))ように変性尿 素ゲル下での電気泳動によって、分子改変体について分析した。同定した改変体 をゲルから溶出し、PCRによって再度増幅し、そして全ての場合において両方の 鎖に由来するDNAを配列決定した。全てのSSCP遺伝子型を、独立した増幅によっ て確認した。 結果 バーター症候群の家系。バーター症候群を罹患すると診断された少なくとも1 人の被験体を有する4つの家系を研究した。これらの症例の1つは、以前に報告 されている(Di Pietro,Aら、Ped.Med.Chir.13:279-280(1991))。これ らの家族のうちの3家族において、少なくとも1人の罹患した被験体は、血縁結 婚の子孫であることが知られている(図6)。さらに、家系BAR156において、指 標症例の2人の第2のいとこもまた罹患している。指標症例(表5)は、全て、 実証された羊水過多症を有して、2kg未満の体重で早産され、そして顕著な低カ リウム血症および高レニン血症高アルドステロン症に関連する重篤な脱水症を有 する新生児期において示された。全てが顕著な低カルシウム尿症を有し、そして 3つが腎石灰症の超音波検査の証拠を有し;これらの患者はいずれも、低マグネ シウム血症は有さなかった。初期および重篤な提示、高カルシウム尿症、羊水過 多症、および腎石灰症は全て、それらの疾患の原因としてTSCにおける変異を有 することが見出された、Gitelman症候群を有すると以前に分類されている患者と 、これらの患者とを区別する(Simon,D.B.ら、Nature Genet.12:24-30(1996 ))。 TSC の進化。バーター症候群がサイアザイド感受性Na-Cl共輸送体(TSC)にお ける変異に起因するかどうかを決定するために、本発明者らは、血縁の家系にお いて第16染色体上のこの遺伝子座に非常に連鎖したマーカーを遺伝子型分類した 。 バーター症候群がTSC中の変異に起因する場合、本発明者らは、これらの家系に おける罹患した被験体は、この形質遺伝子座(trait locus)および密接に連鎖し た遺伝子座でホモ接合型であると予想した(Lander,E.S.ら、Science 236:156 7-1570(1987))。D16S408は、1%の組換え比でTSCに連鎖している(Simon,D .B.ら、Nature Genet.12:24-30(1996))。このマーカーは、これらの罹患し た被験体の全てにおいてヘテロ接合型であると証明されており;さらなる密接に 連鎖している隣接マーカーの分析によって、これらの被験体は同じハプロタイプ の受け継いだ2つのコピーを有さないことを確認した(データは示さない)。こ れらの知見は、バーター症候群の原因としてのTSC中の変異を支持しない。この 結論は、さらに、一本鎖コンフォメーション多型(SSCP)による分子改変体につ いてのTSCタンパク質をコードする全26個のエキソンのスクリーニングの結果に よって支持される(Orita,M.ら、Proc.Natl.Acad.Sci.(U.S.A.)86:2766-2 770(1989))。コードされるタンパク質を変化させる改変体は、これらの患者 のいずれにおいても検出されなかった(データは示さない)。 ヒトNKCC2の特徴づけ。バーター症候群におけるその潜在的な役割についてNKC C2を研究するために、本発明者らは、ヒトNKCC2遺伝子座を特徴付けた(図7) 。ヒトの腎臓のcDNAライブラリーから単離されたヒトNKCC2 cDNAの優性な改変体 は、1099アミノ酸のタンパク質をコードし、これは、ウサギ(Payne,J.A.ら、P roc.Natl.Acad.Sci.(U.S.A.)91:4544-4548(1994))(95%のアミノ酸同 一性)およびラット(Gamba,G.ら、J.Biol.Chem.26:17713-17722(1994) )(93%の同一性)から特徴付けられたNKCC2 cDNAに対して強力な配列類似性を 示す。さらに、ヒトNKCC2は、サメの直腸腺由来のNKCCl(Xu,J.-C.ら、Proc.N atl.Acad.Sci.(U.S.A.)91:2201-2205(1994))(60%の同一性)およびヒ トTSC(Simon,D.B.ら、Nature Genet.12:24-30(1996))(47%の同一性) に対してアミノ酸配列において考慮すべき類似性を示す。 ヒトゲノムNKCC2遺伝子座を含むプラスミド人工染色体(PAC)(Ioannou,P.A .ら、Nature Genet.6:84-89(1994))クローンを単離し、そしてこれらのう ちの1つ(NKCC2-6A)が、コードエキソンの全てを含むことを見出した。これに よ って、遺伝子のイントロン−エキソン構造の決定を可能にした(方法を参照のこ と)。NKCC2タンパク質は、26個のエキソン中にコードされる(図7a);イン トロンは、120塩基対から15kbまでの長さの範囲であり、そしてコード領域は、 ゲノムDNA中の全80kbにわたる。イントロン−エキソン境界の位置は、エキソン1 9を通じて、TSCにおいて見られるものと非常に類似している(Simon,D.B.ら、N ature Genet.12:24-30(1996))。エキソン4の3つの別の改変体は、他の種 で報告されているように(Igarashi,P.ら、Am.J.Physiol.269:F405-F4l8( 1995))、ゲノムDNA中でコードされる。鋳型として体細胞ハイブリッドのDNAを 使用するPCRを指向するゲノム配列由来のプライマーを使用することによって、N KCC2をヒト第15染色体に配置した(データは示さない)。 (GT)ジヌクレオチド反復配列を、クローニングしたNKCC2遺伝子座で同定し ;この反復が、ゲノムDNAにおいて多型性であり、5つの対立遺伝子および50の 無関係な被験体において42%のヘテロ接合型を有することを証明した。このマー カーを、ヒト遺伝地図上にNKCC2を局在化させるために、CEPH参照家系において 遺伝子型分類した;分析によって、15q15-21での遺伝子座のクラスターへの連鎖 を明らかにした。複数点分析によって、D15S132およびD15S209に隣接する3セン チモルガンの区画への連鎖について、13.3の最大のlodスコアを得た(図7c) ;この間隔における位置に好ましい比は、次に最も可能性のある区画における位 置の100倍より多い可能性があった(図7c)。 バーター家系におけるNKCC2のホモ接合型。本発明者らは、NKCC2中およびそれ に隣接する4つのマーカーについてバーター症候群の家族のメンバーを遺伝子型 分類した。各家族において、血縁結婚の全ての罹患した子孫は、各マーカーの対 立遺伝子についてホモ接合型であった。そしてこれらのハプロタイプは、疾患で 互いに区別され(cosegregated)、これによって、バーター症候群およびNKCC2遺 伝子座の連鎖を支持する強力な証拠を提供する(図6)。さらに、BAR138中の罹 患した被験体は血縁結婚の子孫であるとはわかっていないが、彼女もまた、この セグメント中で試験した全てのマーカーについてホモ接合型であった。バーター症候群におけるNKCC2中の変異。これらの連鎖のデータは、バーター 症候群がNKCC2遺伝子座での変異に寄与することを強力に示唆し、これによって 、これらの患者におけるこの遺伝子座での機能的な変異についての研究を動機付 ける。NKCC2のイントロン内のプライマーを、罹患した被験体のゲノムDNAからPC Rを指向するために使用し、そして産物をSSCPによって分析した。単一の新規の 改変体が各家系において見出され、そしてそれぞれが、疾患の表現型で互いに区 別された(図6、8)。全てのこれらの改変体は、BAR156中の2人の罹患した兄 弟を除いて、罹患した被験体においてホモ接合型である。この家系において、指 標症例は新規の改変体についてホモ接合型である。彼女の罹患した第2のいとこ は、同じ改変体の受け継がれた1つのコピーを、彼女のハプロタイプの部分とと もに有する;これらの被験体は、第2の、そして今までのところ検出されない、 母体が受け継いでいる対立遺伝子上の改変体をおそらく受け継ぐ。これらの改変 体は、バーター症候群を有さない無関係な被験体由来の80個の対立遺伝子の試験 においては観察されなかった。そして、アミノ酸配列を変化させる改変体は、無 関係な罹患していない被験体においては検出されていない。 これらの改変体のDNA配列の分析は、それぞれがコードされるタンパク質を変 化させることを明らかにした(図8)。BAR152中の改変体は、第1の膜貫通ドメ イン中のコドンM195でフレームシフト変異を導入する1塩基対の挿入である。BA R138中の改変体は、第4の膜貫通ドメイン中のコドンR302中に1塩基対の欠失を 示し、このことはまたフレームシフト変異を生じる。これらの変異体の両方は、 正常な機能を有するタンパク質を得ることはほとんどない。 他の2つの改変体は、離れて関連する種由来のNKCCファミリーのメンバー間で 保存されている残基において、非保存的ミスセンス変異を生じる。BAR156におけ る改変体は、第3の膜貫通ドメイン中の残基272でフェニルアラニンをバリンに 置換する。このバリン残基は、ヒト、ウサギ、マウス、およびラット由来のNKCC 2、ならびにサメおよびヒトのNKCC1において保存されている。同様に、BAR165中 の改変体は、12番目の膜貫通ドメインのすぐ近位の、アミノ酸648でアスパラギ ン残基をアスパラギン酸に置換する;このアスパラギン酸残基はまた、NKCCファ ミリーの全てのメンバーにおいて保存されている。K+:血清カリウム(mM、nl 3.5〜5.0mM);HCO3:血清炭酸水素塩(serum bicarb onate)(mM、nl 23〜26mM);UCa/UCr:尿のカルシウム:クレアチニンの比(mM :mM;nl比0.2〜0.4)。 腎石灰症は超音波検査法によって決定した。未熟児:妊娠の36週までに生まれる 。NDは、実施していない。 プライマーは、以下を除いて全てイントロン内に存在する:hNKCC2ex1A-逆方向 およびhNKCC2ex1B-正方向、これらはエキソン1中に存在する;hNKCC2ex26-逆方 向は、正常な終止コドンに対して遠位に存在する。 考察 疾患で区別するNKCC2中の個々の変異の同定は、バーター症候群家系に対する 特性を示し、そして高度に保存された残基におけるフレームシフトまたは非保存 的アミノ酸置換に帰着し、腎臓の吸収性のNa-K-2Cl共輸送体における変異がバー ター症候群を引き起こすことの証明を構成する。この知見は、この疾患の分子の 基礎を確立し、そしてGitelman症候群とのこの障害の遺伝的区別を可能にする。 これらの知見は、腎臓のイオン輸送の受け継がれた疾患のもとになる分子機構の 知識を拡大する。腎臓のナトリウム再吸収を媒介する5つの異なる遺伝子におけ る変異が、現在、4つの異なるメンデルの障害において関係していると考えられ ている(図9)(Shimkets,R.A.ら、Cell 79:407-414(1994);Hansson,J.H .ら、Nature Genet.11:76-82(1995);Chang,S.S.ら、Nature Genet.12:2 48-253(1996);Simon,D.B.ら、Nature Genet.12:24-30(1996))。さらに 、グルココルチコイドで治療可能なアルドステロン症(Lifton,R.P.ら、Nature 355:262-265(1992))を含むミネラルコルチコイドレセプターの活性の増大 を導く変異、および明らかなミネラルコルチコイドの過剰の症候群(Mune,T.ら 、Nature Genet.10:394-399(1995))は、遠位のネフロンの上皮のナトリウ ムチャンネルの活性を増大させることによって作用する。 疾患の病態生理学。バーター症候群の病態生理学の実質的に全ての特徴は、機 能の欠失を導くNa-K-2Cl共輸送体における変異によって説明され得る。この共輸 送体は、ヘンレループの厚い上行脚に配置され、そしてナトリウムの濾過された 量の約30%の再吸収の原因となる(Greger,R.、Physiol.Rev.65:760-797(1 985))(図9);結果として、機能の欠失は、罹患した患者において見られる 脱水の原因となる、顕著な塩の排出および容量の縮小を導く。これによって、レ ニンの分泌およびアルドステロンレベルの上昇が生じ、これによって遠位のネフ ロンのアミロライド感受性の上皮のナトリウムチャンネルを介する電気発生的な ナトリウムの再吸収の増大が生じる。このチャンネルを介するナトリウム再吸収 は、カリウムおよび水素イオンの分泌に間接的に関連し、これによって特徴的な 低カリウム血症アルカローシスを生じる。 濾過されたカルシウムの約25%の再吸収がまた、厚い上行脚において生じる( Sutton,R.A.R.ら、In The Kidney(Brenner,B.M.およびRector,F.C.編)551- 618(Saunders,Philadelphia,1981))。そしてこれは、このネフロンセグメ ント中でのナトリウムの再吸収に関係する。従って、ここでのナトリウムの再吸 収の欠失は、これらの患者において見られる特徴的な低カルシウム尿症および腎 石灰症を生じることが予想される。 尿のプロスタグランジンE2レベルは、バーター症候群を有する患者において上 昇することが報告されている(Seyberth,H.W.ら、Pediatr.Nephrol.1:491-4 97(1987);Gill,J.R.、Jrら、Am.J.Med.61:43-51(1976));高いPGE2 レベルが、ループ利尿剤の投与によって生じられ得る(Dunn,M.J.Kidney Int .18:86-102(1981))。このことは、PGE2レベルにおける二次的な増大を生じ るNa-K-2Cl機能の遺伝的欠失と一致する。 低カリウム血症アルカローシスの分類。受け継がれた低カリウム血症アルカロ ーシスが遺伝的にヘテロ接合型であり、そして少なくとも2つのタンパク質--ヘ ンレループの厚い上行脚のNa-K-2Cl共輸送体(NKCC2)および遠位の曲尿細管のNa- Cl共輸送体(TSC)--をコードする遺伝子における変異に起因することが、現在明 らかである。従って、これらの2つの遺伝子において変異を有する患者の臨床的 および生理学的特徴は容易に区別可能である。低カリウム血症アルカローシスお よび新生児期の提示(presentation)および高カルシウム尿症を有すると確認され た全ての患者は、NKCC2中に変異を有し、一方、低カリウム血症アルカローシス および8歳以降の提示および低カルシウム尿症を有すると確認された全ての患者 は、TSC中に変異を有した(Simon,D.B.ら、Natuire Genet.12:24-30(1996) )。 全ての、正常な血圧または低血圧を有する受け継がれた低カリウム血症アルカ ローシスが、これらの2つの遺伝子のうちの1つにおける変異に起因するかどう か、またはさらなる遺伝的なヘテロ接合型が見出されるかどうかは、不明である 。患者の1つの群は、重篤なマグネシウムの排出、低カリウム血症アルカローシ スおよび腎石灰症を有することが記載されている(Gullner症候群)(Gullner, H.-G.ら、Am.J.Med.71:578-582(1981))。これらの患者における低カリウ ム血症は、マグネシウム置換と関連することが報告されている。これらの患者は 、おそらく、受け継がれた低カリウム血症アルカローシスのスペクトルの、別の 異なるサブセットのようであると見られる。代表的には、新生児期の低カリウム 血症アルカローシスを有する数人の患者における高い尿のプロスタグランジンレ ベルの発見は、高プロスタグランジン尿症が別の症候群(高プロスタグランジン 尿症E症候群)を示すという疑いを導く(Seyberth,H.W.ら、Pediatr.Nephrol .1:491-497(1987))。しかし、この結果は、おそらく、この群の患者が二次 的な表現型として高プロスタグランジン尿症を伴うNKCC2中の変異を有すること を証明する。ここで、2つの異なる遺伝子における変異によって支持される2つ の異なる臨床的な症候群についての証拠は、Gitelman症候群またはバーター症候 群のいずれかを有するとするこれらの患者の分類のための論理的な骨子を支持す る。 逆に、これらの2つの遺伝子における変異から生じる臨床的および生理学的特 徴の範囲もまた、規定されないままである。従って、研究された患者は、極端な 表現型の範囲をさらに提示する。低カリウム血症アルカローシスを有する数人の 患者は、正常な尿のカルシウムを有することが報告されている;これらの患者は 、NKCC2、TSC、または別の遺伝子中に変異を有し得る。結果として、遺伝子型− 表現型の関係のさらなる試験、および特定の変異体対立遺伝子の特異的な表現型 の結果が目的であり、そして変異体の分析および臨床的な特徴に基づく厳しい分 類が可能であるはずである。 疾患の罹患率。NKCC2およびTSCによってコードされるタンパク質は、類似の高 度に保存された配列、構造、および機能に関して密接に関連する。このことから 、当業者は、これらの遺伝子中の変異対立遺伝子の罹患率、および臨床的な疾患 の罹患率が類似することを予想し得る。しかし、低カリウム血症アルカローシス を有する公開された患者を集める本発明者らの実験によって、Gitelman症候群を 有する患者(低カルシウム尿症の提示によって規定される)が、バーター症候群 を有する患者(高カルシウム尿症の提示によって規定される)よりも著しく多い ことが明らかである(Simonら、未公開データ)。より大きな罹患率およびバー ター症候群に関連する罹患率は、生殖適合性を低下させ得、これによってこの集 団に由来する変異体NKCC2対立遺伝子の欠失の増大を生じる。 これらの遺伝子座で新規の変異体対立遺伝子の導入速度にも、差異が存在し得 る。哺乳動物中での単一の塩基置換に最も一般的な部位は、これらのシトシン残 基でのメチル化、および続くチミジンへの脱アミノ化を担っているCpGオリゴヌ クレオチドである(Cooper,D.N.ら、Hum.Genet.83:181-188(1989))。こ れらの2つの遺伝子のコード領域におけるCpGジヌクレオチドの出現率(prevalen ce)において著しい差異が存在する。CpGジヌクレオチドのシトシン残基は、TSC 中の60個のコドンの第1または第2のコドン位置を占有するが、NKCC2中にはこ のような部位はわずか30個である。この差異は、単にアミノ酸配列中の差異に起 因するだけではなく、コドン使用における有意な差異において反映される。例え ば、TSC中の48個のアルギニンコドンのうちの30個がCpGジヌクレオチドを有する が、NKCC2中の43個のアルギニン残基のうちわずか15個がこのようなコドンを利 用する(c2,1 df=6.99、p<0.01)。これらの差異は、NKCC2中のCpGジヌクレ オチドに対するより強力な選択を反映し得、そしてこれらの2つの遺伝子のコー ド領域においてG-C塩基対出現率における大きな差異の一部の原因であり得る(T SC中に59%、NKCC2中に45%)。 ヘテロ接合型における可能性のある関連性。変異体NKCC2対立遺伝子はホモ接 合型である場合に重篤な効果を有するが、これらはまた、より一般的なヘテロ接 合型において検出可能な表現型を有し得る。可能性のある表現型の間で、低下し た血圧が適切な理由であり、厚い上行脚において低下したナトリウムの再吸収に より、ナトリウム平衡の設定点の低下および減少した血管内容量を導く。NKCC2 の阻害による低血圧に対するループ利尿剤の能力は、この可能性を支持する。 ヘテロ接合型における別の可能性のある表現型は、利尿剤誘導性の低カリウム 血症に感受性である。サイアザイド利尿剤は、遠位の曲尿細管においてTSCを阻 害する、一般的に使用される抗高血圧剤である;サイアザイドによって誘導され る低カリウム血症は、比較的に一般的な合併症である。NKCC2変異についてのヘ テロ接合型は、遠位の曲尿細管においてTSCを介する遠位の再吸収の増大によっ て厚い上行脚におけるナトリウムの再吸収の減少を補い得る(Ellison,D.H.An n.Int.Med.114:886-894(1991))(図9)。しかし、サイアザイドによる この後者の共輸送体の阻害は、顕著なカリウムの不足を伴う、遠位のネフロンに おける上皮のナトリウムチャンネルの増大した活性によってのみ補われ得る、顕 著な塩の排出を生じる。従って、ヘテロ接合型のNKCC2変異体は、薬理学的治療 のこの特異的な合併症に対する素因を作り得、そしてこのようなヘテロ接合型の キャリアは、この合併症を発症する患者の有意な画分を構成し得る。 NKCC2変異体についてのホモ接合型は、顕著な尿のカルシウム排出を有し、こ れによって初期および重篤な、腎石灰症および骨の顕著な無機質脱落を導く。NK CC2変異体についてのヘテロ接合型における塩の排出はまた、高カルシウム尿症 を生じ、これによって、腎結石症(腎臓結石)および骨粗鬆症(骨の無機質脱落 )、既知の受け継がれた成分を伴う多因子性の形質に対して潜在的に増大する感 受性を生じ得る。興味深いことに、X連鎖された(X-linked)腎臓の塩化物チャン ネル中の変異が腎結石症の発症を促進することを示しており(Lloyd,S.E.ら、N ature 379:445-449(1996))、腎臓のナトリウムおよび塩化物の取り扱いにお ける一次性の異常が、罹患した被験体の有意な画分における結石の発症の原因と なり得るという見解と一致する。 輸送機能の欠損を引き起こすと考えられているこれらの変異に加えて、この遺 伝子における改変体はまた機能の獲得を導き得、そして高血圧の発症に潜在的に 寄与し得るという可能性がある。比較可能な状況は、機能を獲得する変異が高血 圧障害Liddle症候群を引き起こすアミロライド感受性の上皮のナトリウムチャン ネルについて実証されている(Shimkets,R.A.ら、Cell 79:407-414(1994); Hansson,J.H.ら、Nature Genet.11:76-82(1995))。一方、機能変異の欠失 は、塩排出性疾患である偽低アルドステロン血症I型を生じる(Chang,S.S.ら 、Nature Genet.12:248-253(1996))(図9)。 実施例3 K+ チャンネルROMKにおける変異によって明らかにされる、バーター症候群(低 カリウム尿症を伴う低カリウム血症アルカローシス)の遺伝的ヘテロ接合型 方法 バーター症候群の家系。家系を、罹患した指標症例の確認によって集めた。ゲ ノムDNAを標準的な手順によってバーター症候群家系のメンバーの静脈血から調 製した(Bell,G.ら、Proc.Natl.Acad.Sci.(U.S.A.)78:5759-5763(198 1))。 ヒトゲノムROMKイントロン-エキソン連結部の特徴づけ。ROMKの単一のイント ロンおよび近隣のエキソンの一部を有するゲノムフラグメントを、鋳型としてゲ ノムDNAおよび公開されているデータ(Shuck,M.E.ら、J.Biol.Chem.269:24 261-24270(1994))に基づき各エキソン中のプライマーを使用して、長い範囲 のPCR(long-range PCR)(ExpandTM Long PCR System;Boehringer-Mannheim)によ って単離した。産物のDNA配列分析は、ABI 373A装置を使用して、標準的なプロ トコールに従ってジデオキシ鎖終結法によった。イントロン配列を、イントロン -エキソン境界およびROMKのコード領域を増幅するプライマーを規定するために 使用した(表9);さらなる連結配列は、GENBANKに提出されている。 遺伝子型および連鎖分析。テキストに示される遺伝子座の遺伝子型分類を、以 前に記載されるように(Simon,D.B.ら、Nature Genet.13:183-188(1996)) 、特異的プライマーを使用してポリメラーゼ連鎖反応によって行った。全ての遺 伝子型を、罹患状態を知らされていない2人の研究員によって別々にスコアした 。連鎖の分析を、LINKAGEプログラム、Lathrop,G.M.ら、Proc.Natl.Acad.Sc i. (U.S.A.)81:3443-3446(1984))を使用して行った。これによって、99%の 浸透度および0.1%の表現型模写の出現率で常染色体劣性形質として、バーター 症候群を特定した。 SSCP およびDNA配列決定。一本鎖コンフォメーションの多形性(Orita,M.ら、 Proc.Natl.Acad.Sci.(USA)86:2766-2770(1989))を使用して、遺伝子中 の分子改変体を捜した。NKCC2およびTSCのプライマーは、以前に記載されている とおりである(実施例1および2、ならびにSimon,D.B.ら、Nature Genet.12 :24-30(1996)、Simon,D.B.ら、Nature Genet.12:24-30(1996))。プラ イマーの対を、以前に記載されている(Simon,D.B.ら、Nature Genet.13:183 -188(1996))ように鋳型として疾患の家族のメンバーまたはコントロールのゲ ノムDNAを使用してPCRを指向させるために使用した。全てのプライマー対が、15 0〜300塩基対の間の大きさを有する産物を生成する。増幅された産物を、2つの 異なる非変性条件下、および以前に記載されている(Simon,D.B.ら、Nature Ge net.12:24-30(1996))ように変性尿素ゲル上での電気泳動によって、分子の 改変体について分析した。同定した改変体をゲルから溶出し、PCRによって再度 増幅し、そして全ての場合において両方の鎖に由来するDNAを配列決定した。全 てのSSCP改変体を、別々の増幅によって確認した。 結果 バーター症候群の家系。 本発明者らは、高カルシウム尿症および新生児期における胎位に関連する、塩 の排出および低血圧を伴う低カリウム血症の代謝性のアルカローシスの存在によ って規定されるバーター症候群を有するとは以前には報告されていない9の家系 由来の被験体を調査した(表8)。全ての患者は、顕著に増大した血漿アルドス テロンレベルおよび血漿レニン活性を有した(データは示さない)。これらの患 者の臨床的なおよび生化学的な特徴は、NKCC2において変異を有することが以前 に見出されている患者において見出される特徴とは区別不可能であり、そしてTS C中に変異を有する患者において見出されるものから区別される。NKCC2 の分析 これらの6個の家系における罹患した被験体は、実のいとこ間での結婚の子孫 であることが知られている(表8)。これらの家系において、罹患した被験体が 、同一の疾患変異およびヘテロ接合型の曾祖父母からの遺伝による隣接マーカー についてヘテロ接合型である可能性が高い。従って、遺伝子内および隣接マーカ ーのホモ接合型についての試験は、このような家系における連鎖の試験である( Lander,E.S.ら、Science 236:1567-1570(1987))。従って、本発明者らは、 これらの血縁家系におけるNKCC2を含む3cMの間隔にわたる非常に多形性のマー カーを遺伝子型分類した;これらの遺伝子座は、NKCC2中の変異に起因してバー ター症候群を有する以前に研究された5個の家系においてホモ接合型であること が証明されている。これらの3つの血縁の家系(BAR157、BAR181、BAR182)中の 全ての罹患した被験体が、以前に報告されているように(実施例2、およびSimo n,D.B.ら、Nature Genet.13:183-188(1996))、NKCC2中の変異によって説 明される(データは示さない)これらの家系のいくつかまたは全てにおいて、バ ーター症候群と一致して、NKCC2ハプロタイプについてホモ接合性である。対称 的に、家系BAR159およびBAR161において、NKCC2での子孫によるホモ接合型は排 除される(図10)。さらに、BAR159において、2人の罹患した子孫は、NKCC2ハ プロタイプについて不一致であり、そして罹患していない子孫は罹患した子孫と NKCC2ハプロタイプを共有する;形質遺伝子座の保存的モデル下でのこの家系に おける連鎖の伝統的な分析(方法を参照のこと)によって、-3.4のlodスコアを 有する連鎖を否定する。さらに、いずれの家系の罹患したメンバーにおいても、 TSCに対して密接に連結している遺伝子座についてホモ接合型ではない(データ は示さない)。これらの知見は、バーター症候群の遺伝的不均一性の強力な証拠 を提供し、そしてNKCC2における変異がBAR159およびBAR161において疾患を引き 起こさないことを示す。この結論は、NKCC2をコードする全26個のエキソン(Sim on,D.B.ら、Nature Genet.13:183-188(1996))を、一本鎖コンフォメーシ ョン多形(SSCP)(Orita,M.ら、Proc.Natl.Acad.Scl.(U.S.A.)86:2766-2 770(1989))によってスクリーニングすることによる、これらのファミリーの 罹患した被験体におけるNKCC2中の変異を同定することの失敗によって支持され る(データは示さない)。 ROMK の分析 これらの観察は、NKCC2機能、ROMKの提案されている調節因子における機能的 な変異の欠失が、これらの家族のいくつかにおける疾患を説明し得るという考察 を動機付けた。ROMKをコードする遺伝子がクローニングされており、そしてイン トロン−エキソン機構(organization)が規定されている(Yano,H.ら、Mol.P harmacology 45:845−860(1994);Shuck,M.E.ら、J.Biol.Chem.269:242 61-24270(1994)):アミノ末端で異なり、そしてヒトにおいて372から391アミ ノ酸までの長さで変化する3つの異なるROMKタンパク質を産生するために組合せ を変化させることにおいて使用される、5つのエキソンが存在する(Shuck,M.E .ら、J.Biol.Chem.269:24261-24270(1994))。全てのイソ型は、エキソン5 によってコードされる372アミノ酸の核を共有する;この372アミノ酸のタンパク 質は、イソ型R0MK2に対応する。公開されているイントロン配列のデータを、全 ての5つのエキソンおよびイントロン−エキソン境界の試験を可能にするために 、本明細書中で開示されるさらなるイントロン配列情報で補充した(方法を参照 のこと)。 BAR159およびBAR161の罹患した被験体を、SSCPによってROMK変異体についてス クリーニングした。ホモ接合型のROMK改変体は、両方の家系の罹患した被験体に おいて見出され、そしてこれらの改変体は、疾患と同時に分離した(図10および 11a、b)。これらの改変体は、集団において共通ではなく、従って、これらは、 サウジアラビアを起源とする罹患していない無関係な被験体およびCEPH参照系図 に由来する80個の染色体上では検出されない。ホモ接合型マッピングによってこ れらの改変体が稀であることを特定し、これらの2つの家族におけるROMKおよび バーター症候群の連鎖についてのlodスコアが、3.2であり、これによって連鎖を 支持する。これらの改変体のDNA配列の分析は、BAR159中のホモ接合型改変体( 図11a)がチロシンをコードするTACから、鎖の終結を特定し第1の膜貫通ドメイ ンより前のコードされるタンパク質を短縮するTAGに、コドン60(R0MK2中のコ ドン番号)を変化させることを実証した(図12)。BAR161中のホモ接合型改変体 は、コドン13からコドン14にまたがる6個の連続するT残基の配列中への単一の T-A塩基対の挿入を生じ(図11b)、これによってアミノ酸15から前方のコードさ れるタンパク質を変化させるフレームシフト変異を生じ(図12)、これによって コドン54で成熟前の終結を生じる。これらの知見は、ROMKにおける変異がこれら の2つの家族においてバーター症候群を生じる強力な証拠を提供する。 次いで、7個のさらなるバーター症候群の家系を、ROMK改変体についてスクリ ーニングした。2つの改変体を、NKCC2のスクリーニングにおいては改変体が明 らかではなかった2つの非近交系の家系のそれぞれにおいて見出した。これらの 改変体のいずれも、罹患していない被験体からの80の染色体において見出されな かった。BAR208において、1つの改変体はミスセンス変異を生じ、コドン200で アルギニンをセリンに置換する(図11d、12)このセリンは、K+チャンネルのIRK ファミリーのメンバー間で高度に保存されており、そしてタンパク質の細胞質カ ルボキシ末端中のプロテインキナーゼAリン酸化部位を提示する;この部位は、 PKAによってリン酸化されることが示されており、そして部位特異的変異誘発に よるアラニンの置換が、この部位が正常なK+チャンネル活性に必要とされること を示し、変異体ROMKは、チャンネル活性において約50%の減少を示す(Xu,Z-C. ら、J.Biol.Chem.271:9313-9319(1996))。他のROMK対立遺伝子上に存在 するこの家系における第2の改変体は、コドン58で生じる別の成熟前停止コドン を提示し、これによって第1の膜貫通ドメインの前にコードされるタンパク質を 再度短縮する(図12)。BAR206において、1つの改変体は、コドンT313の最後の 塩基およびコドンK314のすべてにわたる4塩基対の欠失を示し、これによってフ レームシフト変異を生じ、そしてアミノ酸315から前方のコードされるタンパク 質を変化させ、350位での新たな停止コドンで終わる(図11c、12)。この家系に おける第2の改変体は、ROMKの細胞質カルボキシ末端において、アミノ酸195で バリンからアラニンへの置換を生じる(図12);このアラニン残基は、ラットお よびヒトROMKにおいて保存されており、そして無関係な罹患していない被験体に おいては観察されていない。NKCC2改変体が同定されていない1つのさらなる非 近交系家系であるBAR139において、アミノ酸M338でスレオニンをメチオニンに 置換している単一のROMK改変体を同定した(図12);この改変体は、罹患してい ない被験体に由来する80個の染色体上には見られない。現在のところは、この罹 患した被験体における他のROMK対立遺伝子上の変異は同定されていない。 K+:血清カリウム(mM、nl 3.5〜5.0mM);HCO3:血清炭酸水素塩(mM、nl 23〜2 6mM);UCa/UCr:尿のカルシウム:クレアチンの比(mM:mM;nl<0.4)。腎石 灰症は超音波検査法によって決定した。Consang:親族結婚の子孫。 プライマーhROMKex1、hROMKex2、hROMKex3、hROMKex4、およびhROMKex5A-正方向 はイントロン内である。全ての他のプライマーはエキソン5.8中に存在する。 考察 チャンネル構造を劇的に変化させ、そしてバーター症候群と同時分離する独立 したROMK変異体の知見は、ROMK中の変異がバーター症候群を引き起こすことを実 証する。これらの知見は、バーター症候群の遺伝的不均一性を確立し、そしてこ の疾患についての遺伝的試験についての関連性を有する。さらに、これらは、腎 臓のNa-K-2Cl共輸送体活性の調節におけるROMKの役割、および内腔へのTALのK+ の進入細胞の逆のリサイクルによるインビボでの正味の塩の再吸収を強力に支持 する。NKCC2およびROMKにおける変異が、変異がバーター症候群を生じる単独の 遺伝子であるかどうか、またはさらなる遺伝子が同定されるかどうかは、不明な ままである;従って、研究した独立したバーター変異を有する15個の家族の全て (Simon,D.B.ら、Nature Genet.13:183-188(1996)、および本研究)の中で 、NKCC2改変体は10の家族における連鎖によって同定または関与していると示さ れ、そしてROMK変異は、5の家族において同定されている。1つの非近交系家族 のROMKまたはNKCC2のいずれかにおける変異体は、今日までには見出されていな い。このことは、変異体検出の不完全な感度を反映し得るか、あるいは、さらな る遺伝的不均一性によって説明され得るかのいずれかである。この知見は、腎臓 のイオンチャンネルの6つのメンバー、サブユニット、または変異がヒトにおい て血圧に影響を与えることが示されている輸送体をもたらす(Lifton,R.P.、Sc ience 272:676-680(1996);Simon,D.B.ら、Nature Genet.13:183-188(19 96))。 ホモ接合型の未成熟な終結およびコードされるタンパク質における初期のフレ ームシフト変異の知見(図12)は、これらのROMK変異体がカリウムチャンネル活 性の欠失を生じることの非常に強力な証拠を提供する;この示唆は、完全なROMK 活性に必要とされるXenopus卵巣細胞中での発現によって示される、PKAのリン酸 化部位における変異の発見によってさらに支持される(Xu,Z-C.ら、J.Biol.C hem.271:9313-9319(1996))。さらに、最後の58個の正常なアミノ酸を欠失 している遠位のフレームシフト変異は、正常なカリウムチャンネル機能における このカルボキシ末端の不可欠な役割を強力に示唆する。この変異体および2つの さらなるミスセンス改変体(A195VおよびM338T)の機能的な帰結は、発現研究に よって評価され得る;これらは、チャンネル構造および機能への新たな見識を提 供し得る。現在までに同定されている全ての変異は、全ての公知のROMKイソ型に よって共有されるコアペプチドに存在し、結果として全てのイソ型の活性は、こ れらの変異によって影響を受けることが予想される。 罹患した患者において見られる病態生理学は、TALの細胞から腎管へ戻るK+の リサイクルの不能を生じるROMK機能の欠失によって説明され得、これによって、 持続的なNa-K-2Cl共輸送体活性を可能にするには低すぎる内腔中のK+レベルを生 じ、このネフロンセグメントからの塩の排出を生じる。この塩の排出は、レニン -アンギオテンシン系の活性化、増大したアルドステロンレベル、およびK+およ びH+の交換における遠位のネフロンの上皮のナトリウムチャンネルを介する増大 した電気発生性ナトリウム再吸収を生じ、観察される低カリウム血症アルカロー シスの原因となっている。カルシウムの再吸収は、TALにおけるNa+再吸収に関連 し、このセグメント中でのNa+輸送の欠失は、これらの患者の特徴的な低カルシ ウム尿症を導く。 少なくとも1つのさらなる分泌カリウムチャンネルがTAL5中で同定されている が、この結果は、これらの2つのK+チャンネルが機能において豊富ではないこと 、従って、この他のチャンネルはROMK機能の欠失を置換し得ないことを示す。RO MKのイソ型はまた、ネフロン中のさらなる遠位の部位で発現され、そしてこれは 、この同じチャンネルのイソ型が遠位のネフロン中の正味の腎臓のカリウム分泌 に寄与することを提案している(Lee,W.S.ら、Am.J.Physiol.(Renal Fluid Electrol.Physiol.)268:F1124-31(1995)、Boim,M.A.ら、Am.J.Physio l.(Renal Fluid Electrol.Physiol.)268:F1l32-40(1995)、Hebert,S.C. 、Kidney Int.48:1010−1016(1995))。遠位の分泌が正味の腎臓カリウム分 泌の主な決定因子であるので、この分泌カリウムチャンネルの欠失がアルドステ ロンに応答して損なわれたカリウム分泌を生じることが予想される。結果として 、NKCC2変異(および損なわれていない遠位のK+分泌)を有するバーター患者を 、ROMK中に変異を有する患者から、後者の患者におけるより高いカリウムレベル によって区別し得ることが期待され得る。振り返ると、両方の対立遺伝子上で同 定されたROMK変異を有する4人の患者は、より高いK+レベルへの傾向を示す(表 2、およびSimon,D.B.ら、Nature Genet.13:183-188(1996))が、これら は全て、なおよく正常の範囲未満である。この知見は、ROMKイソ型がヒトにおい てインビボで遠位の腎臓のカリウム排出においては不可欠な役割を果たさないこ とを示唆する。さらなる研究は、この問題に取り組むため、およびこれらの2つ の遺伝子中に変異を有する患者の臨床的な特徴が臨床的に区別され得るかどうか を決定するために必要とされる。さらに、ROMKイソ型はまた、脳、脾臓、肺、お よび眼において発現される(Hebert,S.C.、Kidney Int.48:1010-1016(1995 ))が、これらの器官におけるROMK機能に対して不可欠な役割を示唆するこれら の患者における明白な表現型は存在しない。 ROMK機能のホモ接合型欠損が腎臓のナトリウムの取り扱いを変化させるという 知見は、ROMK変異体のヘテロ接合型の保有者がハプロ型不全によるより劇的でな いない表現型を有し得る可能性を喚起させる。これらの潜在的な表現型は、NKCC 2変異体ヘテロ接合型について以前に示唆されているものに類似すると予想され る(Simon,D.B.ら、Nature Genet.13:183-188(1996))。これは、低下した 血圧、ならびに骨粗鬆症および/または腎石灰症に対する素因を含む。ヘテロ接 合型の保有者を同定する能力を用いて、これらの可能性が試験され得る。同様に 、増大した腎臓のナトリウム再吸収が高血圧症の多くの改変体の基礎となるとい う知見は、ROMK中の機能的な変異の獲得が、腎臓のナトリウム再吸収の増大を生 じ、そして上昇した血圧に寄与するかどうかという疑問を生じさせる。正味の腎 臓のナトリウム再吸収の重要な調節因子としてのROMKの同定は、この遺伝子およ びROMK活性の調節因子の改変体がヒトの血圧の決定において役割を果たすかどう かの 決定を動機付ける。当業者は、本明細書中に提供される方法および実施例に従っ て、本明細書中に開示される本発明を容易に実施し得る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Methods for diagnosis and treatment of pathological conditions caused by insufficient ion transport Technical field   The present invention is directed to homozygous and heterozygous gene deficiencies in ion transport, In addition, nucleic acid molecules that cause various forms of Barter's syndrome and Gitelman's syndrome, It relates to the field of detecting and treating changes in proteins. For more details, see the book The invention provides that the individual has a mutation in one or more genes associated with ion transport. Compositions and methods for determining whether or not they have a mutation I do. Background art   background   In higher eukaryotes, the appropriate ionic composition and volume of intravascular space Maintenance is important for normal neuromuscular function and oxygen and nutrient delivery to tissues. You. The kidneys determine long-term settings of fluid and electrical balance, Plays a significant role in maintaining homeostasis except for a wide range of variations You. Impairment in these elements of renal function is probably due to electrical homeostasis Over the range of altered blood pressure due to changes in intravascular volume for abnormalities in Based on numerous clinical disorders. Mendel in body fluids and electrical homeostasis Testing for disability is an opportunity to examine in detail the fundamental mechanisms that govern this process. Provide a meeting. This effort provides insight into basic physiology, and also Identify targets that have more stable variations in common in the population ( Lifton, R.P., Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 92: 8545-8551 (1995)).   Bartter Syndrome is a hypokalaemic metabolic It is an autosomal recessive disorder characterized by alkalosis (Barter, F.C., et al., Am. J. Med. 33: 811-828 (1962)). Affected patients have elevated plasma renin activity (B atter, F.C. et al., Am. J. Med. 33: 811-828 (1962)), hyperaldosteronism (Go odman, A.D., et al. Eng. J. Med. 281: 1435-1439 (1969)), changed pros Taglandin metabolism (Dunn, MJ Kid. Int. 19: 86-102 (1981)) increased Levels of atrial natriuretic peptide (Imai, M. et al., J. Ped. 74: 738- 749 (1969); Graham, R.M. Et al., Hypertension 8: 549-551 (1986)), abnormal Platelet function (Rodrigues Pereira, R. et al., Am. J. Med. Gen. 15: 79-84 (1983)) ) And the vasoconstrictor effects of angiotensin II and norepinephrine Insensitive (Batter, F.C., et al., Am. J. Med. 33: 811-828 (1962); Silverbe rg, A.B. et al., Am. J. Med. 64: 231-235 (1978)) It is shown to have a multi-array. Of the disease in the affected patient Symptoms and signs reflect these diverse physiological findings, and the volume of vascular volume Depletion (Bettinelli, A. et al., J. Pediatr. 120: 38-43 (1992)), seizures (Iwata, F. Et al., Acta Paed. Japonica 35: 252-257 (1993)), Tetany (Bettinelli, A. J. et al. Pediatr. 120: 38-43 (1992)), muscle weakness (Marco-Franco, J.E. et al., Clin. Neph. 42: 33-37 (1994)), paresthesia (Zarraga Larrondo, S. et al., Nephr) on 62: 340-344 (1992)), and arthralgia with cartilage calcification (Smilde, TJ. et al., J. . of Rheum. 21: 1515-1519 (1994)). In the electrolyte composition Persistent abnormalities are impaired development and mental retardation in some affected subjects. (Simopoulos, A.P. et al., Nephron 23: 130-135 (1979)). electrolytic These deep disorders in quality homeostasis are associated with overeating in affected individuals. Misdiagnosis and / or abuse of diuretics (Okusa, M.D. and Bia, M.J. . Batter Syndrome. Hormone Resistance and Other Endocrine Paradoxes, Coh en, P. and Foa, P., 231-263 (Springer Verlag, New York, 1987)).   Bartter syndrome has at least two subsets (Gitelman syndrome (Gitelman syndrome). , H.J., Graham, J.B., and Welt, L.G., A new familial disorder characte rized by hypokaiaemia and hypomagnesemia, Trans. Assoc. Am. Phys. 79:22 1-235 (1966)) and "true Bartter's Syndrome" (Bettinelli, A. et al., J.P. ediatr. 120: 38-43 (1992))) . Gitelman syndrome is hypocalciurea and hypomagnesemia Dominant subset of patients with hypokalemia alkalosis in combination with G Say. On the other hand, true Barter syndrome is normal or hypercalciuria, and Typically refers to patients with normal magnesium levels. True barter patient Is clinically present at an early age (<5 years) with signs of vascular volume depletion It is said that. On the other hand, patients with Gitelman syndrome typically have significant hypovolemia Are present at an older age without B. (Bettinelli, A. et al., J. Pediatr. 120: 38- 43 (1992)). Nevertheless, the overlapping features of these disorders are This caused considerable confusion and confusion regarding classification, and many patients It has the characteristics of Gitelman syndrome, which was determined to have Barter syndrome (Rudi n, A. et al., Scand. J. Urol. Nephrol. 22: 35-39 (1988)). Diseases of these disorders The cause remains undetermined, the observed abnormality is primary, and primary Extensive speculation exists on secondary consequences based on various abnormalities (Clive, D.M., A m. J. Kid. Dis. 25: 813-823 (1995)). Currently to distinguish these obstacles There is no easy way to do this; discrimination is based solely on the evaluation of the clinical symptoms presented ing.   Dissection of the physiology of electrolyte omeostasis in the kidney reveals Gitelman syndrome and A number of potential candidate genes for Bartter's syndrome have been identified; Atrial natriuretic peptide and angiotensin II receptor (AT1 (Graham, R.M., et al., Hypertension 8: 549-551). (1986), Yoshida, H. et al., Kid. Int. 46: 1505-1509 (1994)). Another attractive Candidate genes include thiazide-sensitive NaCl cotransporter (thiazide-sensitive) Passive co-transporter, TSC). This is a significant increase in net renal sodium reabsorption. Sodium and chloride in this nephron segment are responsible for the function It is believed to be an important regulator of absorption (Ellison, D.H., Ann. Int. Med. . 114: 886-894 (1991)). This co-transporter is a drug used to treat hypertension. It is a target for one of the major classes, thiazide diuretics. Code TSC CDNA has recently been cloned from flounder bladder and rat kidney ( Gamba, G. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 90: 2749-2753 (1993); Gamba G. et al. Biol. Chem. 269: 17713-17722 (1994)). Rat-derived code The resulting protein contains 1002 amino acids and contains 12 putative transmembrane domains. And has long intracellular amino and carboxy termini. Gitelman syndrome Some characteristics of patients who have and receive thiazide diuretics The similarity is that a mutation in TSC that results in a loss of function occurs in Gitelman syndrome Raise the possibility of a change. This discussion suggests that TS as a candidate gene for Gitelman syndrome Motivate C exam.   In Example 1, Gitelman's syndrome is a disease in which Sia is placed in the distal convoluted tubule of the kidney. Lack of functional mutations in zide-sensitive Na-Cl cotransport protein (TSC) Demonstrates a genetically homozygous autosomal recessive trait arising. these The dominant clinical and pathological abnormalities seen in patients Can be explained by the resulting salt discharge from the plant.   These observations in patients with Gitelman syndrome suggest that Barter syndrome an allelic variant of lman syndrome or a mutation in a different gene The question of cause is left unresolved. Of salt excretion and urine concentration in barter patients Decreases and the occurrence of calcium excretion are due to the thick Thick limb (thick) suggests primary renal duct defects during ascending limb (TAL) (Gill, JR et al., Am . J. Med. 65: 766-772 (1978)). Bumetanide-sensitive Na-K-2Cl cotransporter (NKCC2 , Also known as SLCl2AI), an absorptive variant of this nephron segme Is a major regulator of sodium and chloride reabsorption of the plant (Greger, R.P. hysiol. Rev. 65: 760-797 (1985)). And the loss of function of this co-transporter It can result in many features found in affected patients. In fact, loop diuretics (this Co-transporter) is found in patients with Bartter syndrome (See Regger, R. et al., Klin). . Woschenschr. 61: 1019-1027 (1991)).   The cDNA encoding NKCC2 has recently been developed in rats (Gamba, G. et al., J. Biol. Chem. 26). : 17713-17722 (1994)), rabbits (Payne, J.A., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (U.S.A.) 91: 4544-4548 (1994)) and mice (Igarashi, P. et al., Am. Physiol. 269: F405-F418 (1995)); The secreted variant NKCCl (also known as SLCl2A2) is also a shark (Xu, J.-C Et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (U.S.A.) 91: 2201-2205 (1994)) and human (Payne, J.A. et al., J. Biol. Chem. 270: 17977-17985 (1995)). Was done. All members of this family have 12 putative transmembrane spannings (spanning) domain and also shows structural and sequence similarity to TSC. According to a family survey with Bartter syndrome, Example 2 shows that inherited low potassium This variant of myeloid alkalosis causes mutations in the gene encoding NKCC2 Demonstrate what is caused by This finding explains the molecular basis of the disease. Clarification and possible clinical features of more common heterozygous harboring status Hinting.   In Examples 1 and 2, autosomal recessive low potassium with excretion of salt and hypotension Alkalosis caused by a mutation in one of the two genes Evidence is provided to demonstrate that this can be done. Thiazide sensation in the distal convoluted tubule of the kidney Mutations in the TSC encoding the receptive Na-Cl cotransporter (locus symbol SLC12A3, Shiba Often called NCCT), with pronounced hypocalciuria and hypomagnesemia Gitelm, characterized by salt excretion and hypokalemia alkalosis associated with An syndrome occurs (Example 1 and Simon, DB et al., Nature Genet. 12: 24-30). (1996)). Bumetanide-sensitive Na-K-2C in the kidney of the thick ascending limb (TAL) of Henle loop l Mutations in NKCC2 (symbol SLC12A1) encoding symporters are prominent Salt excretion and low potassium associated with hypocalcemia and often nephrocalcinosis Produces Barter syndrome, characterized by blood alkalosis (Example 2 and Si mon, D.B. et al., Nature Genet. 13: 183-188 (1996)). Typically, Barter's disease Are born prematurely with polyhydramnios and exhibit significant dehydration during the neonatal period However, Gitelman patients typically have an older age with neuromuscular signs and symptoms (Wang, W. et al., Ann. Rev. Physiol. 54: 81-96 (1992)).   Mutations in genes whose products regulate the activity of either of these symporters May have the potential to lead to a similar clinical phenotype. Apical ATP-sensitive K+Cha Is involved as one such regulator of the Na-K-2Cl cotransporter in TAL (Wang, W. et al., Ann. Rev. Physiol. 54: 81-96 (1992); Giebisch, G., Kidn. ey Int. 48: 1004-1009 (1995)). K in TAL+Level is Na+And Cl-Of the level Is much lower, so the K+Availability is rate-limited to symporter activity Constant; K enters cells from tubules+Enable sustained co-transport activity Must be "recirculated" into the lumen in order to do so. K in regulating symport transport activity+ This important role of the channel is due to potassium escaping virtually Na-K-2Cl cotransport activity Demonstrated by the ability of channel antagonists (Giebisch, G., Kidney I nt. 48: 1004-1009 (1995)).   Many features of this control channel (low signal channel conductance, Activation by low levels of ATP and protein kinase A (PKA) and voltage Regulation K with insensitivity to and calcium)+Channel (IRK) Has been cloned (Ho, K. et al., Nature 362: 31-38 (1993)). This switch Channel ROMK (locus symbol KCNJ1) is a member of the IRK family of potassium channels. Prototype, containing two transmembrane domains, and a characteristic H5 pore domain Contains segments homologous to This channel contains a PKA phosphorylation site Is required for normal channel activity. By the same chromosome 11 locus Multiple encoded ROMK isoforms are generated by alternative splicing (Ya no, H. et al., Mol. Pharmacology 45: 854-860 (1994)); Shuck, M.E. J. et al. Bi ol. Chem. 269: 24261-24270 (1994)); these isoforms are specifically identified in the kidney. Is expressed on the apical cell membrane of TAL and on additional distal nephron segments (Lee, W.S. et al., Am. J. Physiol. (Renal Fluid Elec.) trol. Physiol.) 268: F1124-31 (1995) Boim, M.A. et al., Am. J. Physiol. (Renal  Fluid Electrol. Physiol.) 268: F1132-40 (1995); Hebert, S.C., Kidney Int. 4 8: 1010-1016 (1995)). This channel recycles potassium in TAL And is thought to be involved in net renal potassium secretion in distal nephrons .   The present invention relates to several types of deficiencies in ion transport, in particular Barter syndrome and Gi. Provide compositions and methods that can be used to distinguish and diagnose telman syndrome I do. The present invention is further directed to identifying heterozygous carriers of these disorders. Provided are compositions and methods that can be used. If the carrier has severe clinical symptoms , The condition is still mild to moderate. Summary of the Invention   The present invention relates, in part, to a human thiazide sensitive Na-Cl cotransporter, TSC; Sex K+Channel, ROMK; and the role of the human Na-K-2Cl cotransporter, NKCC2, Ion transport, especially Bartter's syndrome, Gitelman's syndrome, hypokalemia alcalo Cis, hypokalemia alkalosis with hypercalciuria, kidney stones, high Associated with susceptibility to blood pressure, osteoporosis, and diuretic-induced hypoalkalosis Based on identifying roles in different pathological conditions. Specifically, the present invention relates to TSC, NKC C2 and several human wild-type and altered variants of the ROMK protein Provided are amino acid sequences, nucleotide sequences encoding these variants. these Proteins and nucleic acid molecules can diagnose ion transport disorders and It can be used in developing methods and medicaments for treating pathology. BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES   FIG. Family of Gitelman syndrome used for linkage studies. Gi used for linkage studies 1 shows the relationship of a family with telman syndrome. Painted individuals with Gitelman syndrome Indicated by symbols; individuals without Gitelman syndrome are indicated by unfilled symbols; Individuals who died are indicated by a diagonal line in the symbol. Sampling for genetic research Individuals who did not do so are indicated by points in the symbol. Give each family a unique family number, and Each individual in the family is numbered in the upper left corner of the symbol. Below each symbol, on chromosome 16 The genotypes at the loci are shown in the order of each map. See Figure 3). In the descending order, the loci are D16S419, D16S408, TSC SSCP, D16S494, and D16S389. TSC SSCP is a variant identified in TSC The different variants are given different allele numbers and are listed in Table 1 for each variant. Shows the nature of SSCP allele 1 indicates a wild-type SSCP variant. Gitelman syndrome The putative haplotypes that separate at the same time are shown in squares, Haplotypes are distinguished by hatched or white boxes, respectively.   FIG. Characterization of the human genome TSC locus. A. Cosmid conting over the TSC locus.The thin horizontal line is cosmid black Shows the cloned human genomic DNA; the vertical line indicates the restriction endonucleus. This shows the site cleaved by EcoRI. Independent clones, those shown And shows the 5 'to 3' direction of transcription.   B. Intron-exon organization of the TSC gene.The gray box indicates the TSC gene Show Song. The gene consists of 26 coding elements that encode a 1021 amino acid protein. Consists of Kisong. Indicates the first codon of each exon: the first codon of each exon The position in the base codon is indicated by a subscript (for example, 1672 is the exon 4 Indicating that the first base is the second base in codon 167). Positive for each intron The exact size is unknown.   C. Sequence of human TSC protein.Shows the sequence of human TSC protein in one letter code You. The corresponding sequence of rat and flounder TSC is shown below the human sequence; Amino acids that are identical compared to the sequence are indicated by dots, while the TSCs of these species differ. Amino acids. To the transmembrane domain considered from the hydrophobicity index plot Add shadows and number them from M1 to M12. Gitelman syndrome allele The amino acids mutated in are highlighted and shown in white on a black background. these The variants are numbered and correspond to the variants shown in FIG. 1, Table 1, and FIG. Let   FIG. Multipoint linkage analysis of Gitelman syndrome and loci on chromosome 16.Duplicate Perform a several-point linkage analysis to identify loci D16S419, D16S408, D16S494, and S16S389. Tested for linkage of Gitelman syndrome to a segment of chromosome 16 including . The order of these loci in their maps is the nearest Shown as the distance between adjacent loci (Gyapay, G. et al., Nature Genet. 7: 246-339 (1994) Shen, Y.S. et al., Genomics 22: 68-76 (1994)). Gitelman crossing this section Shows multi-point rod values for the linkage of the syndrome, thereby having D16S408 Revealed a rod value of 9.5 in the zero recombinant fraction and the adjacent locus D Trait inheritance in 11 centiMorgan interval defined by 16S419 and D16S494 Shows a 1000: 1 probability of a preferred location for a locus. At the top of the diagram are specified by CEPH ancestry The location of the TSC locus, and the location of the Gitelman locus in disease families. The rod-1 support section for the position, so that they overlap. Reveal. In addition, the molecular variants in TSCs show Gitelman disease at zero recombination ratio Shows linkage to the climatic group (see FIG. 1).   FIG. A novel variant of a patient with Gitelman syndrome.Have Gitelman syndrome Variant in the patient identified by SSCP and DNA as described in the method It was subjected to sequence analysis. A representative example is shown. Native gels (panels A, B, C, E, F) or the autoradiogram of the variant detected on denaturing gel (panel D) Shown to the left of each panel; patients are identified as in FIG. 1 and have Gitelman syndrome Subjects are indicated by an asterisk; arrows indicate variants specific to a family with Gitelman syndrome You. The corresponding modified (upper) and wild-type (lower) DNA sequences are shown on the right side of each panel. Shown in The mutant base is indicated by an asterisk; in panel D, the deletion in the variant The three bases in the wild-type sequence are shown in parentheses. Unlock all sequences with respect to genes It is shown in the sense direction. Except for panels D and E, the mutated codon and two 9 bases corresponding to adjacent codons are indicated.A.Variant is R209 in GIT102 to W Altering variant;B.The variant changes P349 in GIT107 to L;C.Variant Changes C42l in GIT102 to R;D.Coding PS561 by deletion of 3 bases Changes the sense sequence CCTTCA to CCA, which causes codon 561 in GIT108 Is deleted;E. FIG.A variant in the sense direction is intron 15 in GIT102, Change the susceptible 3 'splicing site CAG to CAT.F.The variant is in GIT111 Change R955 to Q.   FIG. Schematic diagram of TSC and mutations in patients with Gitelman syndrome.TSC protein Are 12 transmembrane domains with cytoplasmic amino and carboxy termini (Gamba, G. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 9 0: 2749-2753 (1993); Gamba, G. et al. Biol. Chem. 269: 17713-17722 (1994 )). Identifies exon mutation sites identified in patients with Gitelman syndrome; The numbers correspond to the variants numbered in FIGS. 1, 2c and Table 1. consensus Mutations that alter splicing sites are not shown; these are shown in Tables 1, 3, and And 4 are shown.   FIG. Family with Bartter syndrome. Show family relationships. Affected subject, affected No, surviving unsampled, and dead subjects The body is filled, unfilled, dotted, And the symbols with diagonal lines. Arrows indicate cases that serve as indices. Close to NKCC2 Indicate the genotype of the relevant loci and place them in chromosomal order ( Locus is identified on the left side of pedigree BAR152. NK of each kindred Number new SSCP variants detected in CC2 and indicate wild-type SSCP variants with a + You. Affected offspring of a related marriage are homozygous for all loci associated with NKCC2. Found to be conjugated and homozygous for the new SSCP variant It is.   FIG. Characterization of the human genomic NKCC2 locus. A. Intron-exon mechanism. Gray box encodes NKCC2 protein 26 exons are shown. The first codon of each exon is indicated; the second or Indicates an exon beginning with the third base by subscript 2 or 3, respectively.   B. Human NKCC2 protein sequence (single letter code). Corresponding rat and mouse The human sequence is shown below the human sequence; amino acids that are identical to human residues are indicated by dots. On the other hand, these species show different residues. From the hydropathy plot The transmembrane domains are shaded and numbered from M1 to M12.   C. Location of NKCC2 on human genome map. NKCC2 marker NKCGT7-3 and 15q Figure 2 shows a multiple point association analysis of the above loci. 15q locus to the right of 15qter locus These maps are shown in order. And the centrifugal inference between adjacent loci Show constant gene distance; lod plot of NKCC2 association for each location on the map Plot the core. lod score 3c flanked by D15S132 and D15S209 Has a peak at M intervals, and positions within this interval are 1 Supported by odds above 00: 1.FIG. Novel variants of NKCC2 in patients with Bartter syndrome.Modified by SSCP And subjected to DNA sequence analysis. A typical autoradiogram example Shown at the top of each panel, the sense strands of the wild-type (left) and mutant allele (right) The corresponding DNA sequence is shown at the bottom of each panel. Number the patient as shown in FIG. And subjects with Bartter's syndrome are indicated by an asterisk. Symbol n1 is unrelated The relevant normal subject is indicated. Arrow indicates variant specific to family with Bartter syndrome You. In panels a and b, the box at the top of the sequence diagram shows the insertion or insertion of one base. Indicates the position of the deletion. In panels d and e, the asterisk at the top of the sequence diagram Indicates a variant base.A.By insertion of one base into codon ATG M195, This results in a frameshift mutation.B.Codon CGG R302 by deletion of one base Causes a frame shift.C.The last base of exon 14 (this is codon 648 (Corresponding to the first base) changes from G to A and changes from D648 to N648.D.Kod G to T transversion at the first base of Changes to 272.   FIG. Important pathways and disorders that alter renal sodium reabsorption. nephron FIG. Plasma is filtered through a crescent-shaped structure showing glomeruli, and the filtrate is Sodium is reabsorbed as it passes through the freon. Physiology of sodium reabsorption Filtered nutrients that show biological modulators and are usually reabsorbed by each pathway Shows the percentage of um. Produced by mutations in certain regulators of sodium reabsorption Indicate a hurdle. Key regulators of sodium reabsorption are: Na in the proximal tubule+−H+ Exchange; Na-K-2Cl co-transport in thick ascending limb; Na-Cl co-transport in distal convoluted tubule Transport; composed of at least three different subunits in the distal nephron Is electrogenic sodium reabsorption through epithelial sodium channels . This last path is K+And H+Is indirectly involved in the secretion of   FIG. Family with Bartter syndrome. Show family relationships. Affected subject, affected No, surviving unsampled, and dead subjects Filled, unfilled, and dotted symbols for the body, respectively , And the symbols with diagonal lines. Arrows indicate cases that serve as indices. Close to NKCC2 Indicate the genotype of the relevant loci and arrange them in chromosomal order; These five loci are linked within 3 cM intervals; GT7-3 is the same as NKCC23. On the same PAC clone. Below these genotypes, each family detected by ROMK Number the new SSCP variants of. And these are the numbered modifications of FIG. Corresponding to body; wild-type SSCP variants are indicated by +. The relationship to NKCC2 is related It can be seen that it is excluded in the families BAR159 and BAR161. Smell in all four families To identify novel ROMK variants that co-segregate with disease.   FIG. Novel variants of NKCC2 in patients with Bartter syndrome. Modified by SSCP And subjected to DNA sequence analysis. Typical autoradiogram Examples are shown at the top of each panel, showing the sense of wild-type (left) and mutant alleles (right) The corresponding DNA sequence of the strand is shown at the bottom of each panel. Number the patient as shown in Figure 10. And subjects with Bartter's syndrome are indicated by an asterisk. The symbol n1 is Indicates an unrelated normal subject. Arrows indicate variants specific to Bartter syndrome families And are numbered as in FIG. In panels b and c, above the sequence diagram Boxes indicate the positions of base pair insertions or deletions. In panels a and d , The variant base is indicated by an asterisk at the top of the sequence diagram.A.For substitution of one base Therefore, the codon TAC (Y60) in BAR159 is changed to TAG (Stop60). This strange Differences are homozygous in affected family members, but are unaffected in family members. This is not the case with members.B.By inserting one base, the base in BAR161 A frameshift occurs at don 13-14. This mutation affects the affected member of this family. The bar is homozygous.C.The four base deletion spanning codons 313-314 is: A frameshift mutation occurs; the affected subject has a different on another ROMK allele. Has missense mutation (A195V) (data not shown).D.Place one base The exchange changes the codon AGC (S200) to AGG (R200); Eliminate phosphorylation sites. Affected subjects had Nansen on other ROMK alleles. Mutation (W58Stop).FIG. Location of ROMK mutation in patients with Bartter syndrome. The schematic diagram of R0MK2 And shown as two penetrations of the plasma membrane at the H5 domain containing the channel pore (Ho, K. et al., Nature 362: 31-38 (1993)). Identified in patients with Bartter syndrome Identify the location and outcome of the mutation. Embodiment of the Invention   I. General description   The present invention is directed, in part, to pathological conditions associated with abnormal ion transport, in particular, Bartter. Syndrome, Gitelman syndrome, hypokalemia alkalosis, hypercalciuria Hypokalemia alkalosis, kidney stones, hypertension, osteoporosis, and diuresis Sia in susceptibility to drug-induced hyperkalaemia Zide-sensitive Na-Cl cotransporter, TSC; human ATP-sensitive K+Channel, ROMK; Based on the identification of the role of the Na-K-2Cl cotransporter, NKCC2. In particular, the present invention provides a TSC Human wild-type and altered modifications of NK, NKCC2, and ROMK proteins The amino acid sequence of the human body, and the nucleotide sequence encoding these variants. Offer. These proteins and nucleic acid molecules are useful in diagnosing and It can be used in the development of methods and medicaments for treating these conditions.   II. Specific embodiments   A. TSC, NKCC2, or ROMK protein   The prior art of the present invention has identified: Probably wild-type rats and wild-type One allele of thiazide-sensitive Na-Cl cotransporter protein (TSC) in native flounder Amino acid sequence of gene variant; probably wild-type human ATP-sensitive K+Channel tongue Amino acid sequences of several allelic variants of protein (ROMK); Wild-type rat, wild-type rabbit, and wild-type mouse Na-K-2Cl cotransporter tan Amino acid sequence of one allelic variant of protein (NKCC2). However, the present invention Previously, changes in human variants (homologs) of these proteins were abnormal. This could result in a viable individual suffering from the symptoms caused by transport. Of the TSC and NKCC2 proteins in the naturally occurring human Wild-type variants were not characterized; for TSC, ROMK and NKCC2 proteins The altered human variant has not been characterized; and TSC, NKCC2, or Analyze samples for the presence of wild-type or altered variants of the ROMK protein Such as Gitelman syndrome and Bartter syndrome, which can be identified by No pathological condition leading to normal ion transport was indicated. The invention is, in part, Several allelic variants of wild-type human TSC protein, wild-type human NKCC2 Proteins, altered variants of human TSC protein that cause impaired ion transport, etc. An altered variant of human NKCC2 protein that causes impaired ion transport Amino acid sequence of an altered variant of human ROMK protein that results in defective transport of proteins In addition, the nucleic acid sequence of the encoding nucleic acid molecule is provided.   In one embodiment, the present invention relates to human TSC, NKCC2, and ROMK proteins. Of the ability to produce previously unknown wild-type and altered variants Provided using the cloned nucleic acid molecules described herein.   As used herein, wild-type human TSC protein refers to wild-type human TSC. A protein having the amino acid sequence of a type allelic variant. Example 1 DNA sequencing is not relevant to identify DNA molecules encoding wild-type TSC. The analysis was performed on DNA isolated from 50 healthy individuals. FIG. 2 and Table 3 show human TSC proteins. 1 provides the amino acid sequences of some wild-type allelic variants of protein. The present invention Wild-type TSC proteins have been specifically identified and characterized herein. Do not use undue experimentation in accordance with the Allelic variants that can be isolated and characterized. For the sake of convenience All wild-type human TSC proteins of the present invention are collectively referred to as wild-type TSC proteins. Or the wild-type human TSC protein of the present invention.   The term "wild-type human TSC protein" refers to any naturally occurring human TSC protein that has normal TSC activity. Includes allelic variants of the human TSC protein present. Generally, TSC protein Is a wild-type allelic variant of the wild-type TSC protein described herein. Sequence number May have amino acid sequences that differ slightly from the sequences provided in detail in / Have. Allelic variants are those that differ slightly from those mentioned above. Has a amino acid sequence, but is equivalent to the wild-type TSC protein described herein It has the ability to transport Na, Cl, Ca, and Mg at the level. Typically, wild-type TS Allelic variants of the C protein are derived from the wild-type TSC sequence described herein. Contains conservative amino acid substitutions that occur, or TSC proteins isolated from non-human organisms, such as homologs of Amino acid substitutions at different sites. FIG. 2 and Table 3 show the conserved amino acid residues. Represents a group.   As used herein, mutated or altered human TSC protein Has the amino acid sequence of a mutated or altered allelic variant of human TSC Protein. Figure 4, Table 1 and Table 4 show the number of human TSC proteins. The amino acid sequence of the mutated or altered allelic variant is provided. Departure A light mutated or altered TSC protein has been specifically identified herein. And characterized proteins, as well as excessive according to the methods outlined below Includes allelic variants that can be isolated and characterized without undue experimentation. Simple All the mutated or altered human TSC proteins of the present invention Are collectively a mutated or altered TSC protein, or a mutation of the present invention. Termed altered or altered human TSC protein.   The term “mutated or altered human TSC protein” has normal TSC activity. Not including all naturally occurring allelic variants of the human TSC protein. one Generally, a mutated or altered allelic variant of a TSC protein is described herein. SEQ ID NO: for the wild-type TSC protein described in To be provided in detail May / have a slightly to radically different amino acid sequence from the sequence. Mutated Alternatively, the altered allelic variant is one or more that are transported by wild-type TSC. It lacks or has a reduced ability to transport ions. Typical Allelic variants of a mutated or altered TSC protein include: Non-conservative amino acid substitutions derived from the wild-type sequence described in A TSC protein isolated from an organism other than Substitution of amino acids other than amino acids, frameshift mutation, insertion of a stop codon, or Includes deletion or insertion of one or more amino acids in the TSC sequence.   As used herein, wild-type human NKCC2 protein refers to human NKCC2. Refers to a protein having the amino acid sequence of a wild-type allelic variant. In Example 2 DNA sequencing was used to identify DNA molecules encoding wild-type NKCC2. The analysis was performed on DNA isolated from 50 healthy healthy individuals. Figure 6 shows the identification Amino acid sequence of the wild-type allelic variant of the human NKCC2 protein Offer. Changes were found in the intron region, but changed in the exon region. No formation was observed. The wild-type NKCC2 protein of the present invention is specifically described herein. Identified and characterized proteins, and methods outlined below Thus, allelic variants that can be isolated and characterized without undue experimentation including. For convenience, all wild-type human NKCC2 proteins of the invention Collectively, the wild-type NKCC2 protein of the present invention or the wild-type human NKCC2 protein Say.   The term “wild-type human NKCC2 protein” refers to a human NKCC having normal NKCC2 activity. Includes all naturally occurring allelic variants of the two proteins. Generally, NKCC2 A wild-type allelic variant of a protein is a wild-type NKCC2 tag disclosed herein. SEQ ID NO: Amino acid sequences that differ slightly from those provided in detail in Can have / has columns. Allelic variants may be slightly different from those mentioned above. The wild-type NCCCS protein described herein has a different amino acid sequence It has the ability to transport levels of Na, Cl, K, and Ca equal to the size of the matrix. Typically Indicates that an allelic variant of the wild-type NKCC2 protein Contains conservative amino acid substitutions derived from the native sequence or contains NKCC2 homologues (human Amino acids by corresponding sites in NKCC2 protein isolated from other organisms) Including the substitution of   As used herein, a mutated or altered human NKCC2 protein Has the amino acid sequence of a mutated or altered allelic variant of human NKCC2. Protein. FIG. 8 and Table 7 show some of the human NKCC2 proteins. An amino acid sequence of a mutated or altered allelic variant is provided. Of the present invention A mutated or altered NKCC2 protein has been specifically identified herein. Proteins characterized by excessively high yields, as well as methods outlined below. Allelic variants that can be isolated and characterized without undue experimentation. Simplicity All mutated or altered human NKCC2 proteins of the invention for the purpose of Collectively, the mutated or altered NKCC2 protein, or the altered NKCC2 protein of the present invention. Called a different or altered human NKCC2 protein.   The term “mutated or altered human NKCC2 protein” refers to normal NKCC2 activity. Not including all naturally occurring allelic variants of the human NKCC2 protein No. Generally, a mutated or altered allelic variant of the NKCC2 protein is SEQ ID NOS for wild-type NKCC2 protein described herein In detail Can have / have a slightly to radically different amino acid sequence from the provided sequence . Mutated or altered allelic variants are transported by wild-type NKCC2 Are unable to transport one or more ions or are substantially more Transports ions at low speed. Typically, a mutated or altered NKCC2 protein Allelic variants of protein are: non-derived from the wild-type sequence described herein. Conservative amino acid substitutions, NKCC2 homologs (NKCC2 proteins isolated from non-human organisms) Substitution of an amino acid different from the amino acid found at the corresponding position in A frameshift mutation, insertion of a stop codon, or one or more amino acids in the NKCC2 sequence. Includes no acid deletion or insertion.   As used herein, wild-type human ROMK protein refers to the field of human ROMK. Refers to a protein having the amino acid sequence of a native allelic variant. Example 3 50 unrelated healthy DNA molecules to identify the DNA molecule encoding wild-type ROMK. DNA from the body was sequenced. Wild-type allele of the identified human ROMK protein Amino acid sequence of gene variant only To be disclosed. Changes in the intron region Was found. However, all the ROMK-encoding DNA molecules tested so far No change was observed in the exon region. Wild-type ROMK protein of the present invention Are proteins specifically identified and characterized in the art, and Isolated and characterized without undue experimentation according to the methods outlined below Includes allelic variants obtained. For the purpose of simplicity, all wild-type The wild-type ROMK protein of the present invention or the wild-type human It is called ROMK protein.   The term "wild-type human ROMK protein" refers to a human ROMK protein having normal ROMK activity. Includes all naturally occurring allelic variants of the protein. Generally, ROMK tampa SEQ ID NO: What is the array provided in detail in It has a slightly different amino acid sequence. Allelic variants are also those mentioned above. Has a slightly different amino acid sequence from that of ATP, but has the ability to be an ATP-sensitive K transporter. Have. Typically, allelic variants of the wild-type ROMK protein are described herein. Contains conservative amino acid substitutions resulting from the wild-type sequence described in The corresponding position in the molog (ROMK protein isolated from non-human organisms) Amino acid substitutions.   As used herein, a mutated or altered human ROMK protein is Has the amino acid sequence of a mutated or altered allelic variant of human ROMK Refers to protein. Figures 11 and 12 and Table 10 show the numbers of human ROMK proteins. Provided are the amino acid sequences of some mutated or altered allelic variants. Book The mutated or altered ROMK proteins of the invention have been specifically identified herein. And characterized proteins, as well as excessively according to the methods outlined below Allelic variants that can be isolated and characterized without undue experimentation. Simple For convenience purposes, all mutated or altered human ROMK proteins of the invention The quality is collectively the mutated or altered ROMK protein, or the altered Called a different or altered human ROMK protein.   The term “mutated or altered human ROMK protein” has normal ROMK activity. And all naturally occurring allelic variants of the human ROMK protein. Generally, mutated or altered allelic variants of the ROMK protein are described herein. SEQ ID NO: for the wild-type ROMK protein described in the publication Provided in detail Has a fundamentally different amino acid sequence from a slightly different amino acid sequence Get / have. Mutated or altered allelic variants are identified by wild-type ROMK. One or more ions cannot be transported. Typically, the mutated or unusual The allelic variant of the ROMK protein that has been Non-conservative amino acid substitutions from the ROMK homolog (isolated from non-human organisms) Different from the amino acid found at the corresponding site in Acid substitutions, frameshift mutations, insertion of stop codons, or one or more in the ROMK sequence Includes deletions or insertions of the above amino acids.   TSC, NKCC2 and ROMK proteins of the present invention (wild type and mutated variants) Is preferably in isolated form. Tamper as used herein Is usually associated with proteins using physical, mechanical, or chemical methods. When TSC, NKCC2, or ROMK protein is removed from a cell component It is said to be released. One skilled in the art will recognize that isolated TSC, NKCC2, or ROMK proteins Standard purification methods can easily be used to obtain The nature and extent of isolation , Depending on the intended use.   By cloning nucleic acid molecules encoding TSC, NKCC2, and ROMK, Produce defined fragments of the clear TSC, NKCC2, and ROMK proteins. It becomes possible. As discussed below, the TSC, NKCC2, and ROMK Protein fragments can be used to generate domain-specific antibodies, TSC, NKCC2, or RO. Identify agents that bind to MK proteins, and TSC, NKCC2, or ROMK Particularly useful in identifying intracellular or extracellular binding partners of .   Fragments of TSC, NKCC2, and ROMK proteins are used for standard peptide synthesis It can be made using the techniques and amino acid sequences disclosed herein. is there Alternatively, fragmentation of TSC, NKCC2, and ROMK proteins using recombinant methods Can be made. Figures 2, 5, 7 and 12 and Table 1, 3, 4, 7, and 10 represent the TSC, NKCC2, and ROMK proteins described herein. Identify amino acid residues that are altered from wild-type residues in variants with altered proteins . Fragments containing these residues / alterations may have altered variant-specific anti-TSC antibodies , An anti-NKCC2 antibody, or an anti-ROMK antibody.   As described below, the TSC, NKCC2, and ROMK families of proteins Members may be used for, but not limited to: 1) TSC, N Markers to identify agents that block or stimulate KCC2 or ROMK activity 2) Identify binding partners that bind to TSC, NKCC2, or ROMK proteins And target or bait for isolation; 3) TSC, NKCC2, or ROMK protein Identification of agents that block or stimulate the activity of proteins, and 4) TSC, N Assay target to identify KCC2, or ROMK-mediated activity or disease.   B. Anti-TSC, anti-NKCC2, or anti-ROMK antibody   The invention further provides for the selection of one or more of the TSC, NKCC2, or ROMK proteins of the invention. An antibody that selectively binds is provided. Most preferred antibodies are TSC, NKCC2, or ROMK Binds to the altered variant of the protein but does not bind to the wild-type variant Alternatively, it binds to wild-type variants of TSC, NKCC2, or ROMK Does not bind to the modified variants. Particularly contemplated anti-TSC antibodies, anti-NKCC2 antibodies, or ROMK antibodies include monoclonal and polyclonal antibodies, as well as antigen binding Domains and / or fragments containing one or more complementarity determining regions.   Antibodies are generally used to isolate TSC, N Appropriate mammalian accommodation using KCC2 or ROMK protein or fragment Prepared by immunizing the Lord (Harlow, Antibodies, Cold Spring Harb or Press, NY (1989)). Figures 2, 5, 7, and 12 and Tables 1, 3, 4, 7, , And 10 are species of the TSC, NKCC2, and ROMK proteins described herein. TSC, NKCC2, and TSC have been shown to be mutated in various altered variants. And some regions of the ROMK protein. Fragments containing these residues The anti-TSC antibody, anti-NKCC2 antibody, or anti-RO Particularly suitable for producing MK antibodies.   Methods for preparing proteins for use as immunogens, and BSA, KLH, or Or immunogenic binding of a protein having a carrier, such as another carrier protein. Methods for preparing coalescence are well known in the art. In some situations, for example For example, direct conjugates using carbodiimide reagents can be used; And ligation reagents as provided by Pierce Chemical Co., Rockfold, IL May be effective.   Administration of a TSC, NKCC2, or ROMK immunogen is commonly understood in the art As appropriate, by injection over a suitable period of time, and using the appropriate adjuvant This is generally done. Antibody titration during immunization schedule May be performed to determine the suitability of   The polyclonal antiserum produced in this way is sufficient for some applications However, for pharmaceutical compositions, monoclonal antibody preparations are preferred. Desired An immortalized cell line secreting the monoclonal antibody of , Kohler and Misstein standard methods, or lymphocyte or spleen cell It can be prepared using modifications that affect killing. Immortalization to secrete desired antibodies The cell line is a protein or peptide fragment whose antigens are TSC, NKCC2, and ROMK. Screening by immunoassay. Secretes the desired antibody If a suitable immortalized cell culture is identified, cells can be grown in vitro or ascites. Can be cultured either by production of   The desired monoclonal antibody is then recovered from the culture supernatant or from the ascites supernatant Is done. Monoclonal antiserum or polyclonal containing immunologically significant portions Antisera fragments can be used as antagonists and intact antibodies. Can be used. F (ab ')TwoAn immunologically reactive fragment of the fragment (eg, For example, the use of Fab, Fab ') is often preferred and particularly preferred in therapeutic settings. No. Because these fragments are generally more than intact immunoglobulins This is because the immunogenicity is low.   Antibodies or fragments can also be produced by recombinant means, using current technology. Can be produced. Regions that specifically bind to the desired region of the transporter may also be It can be produced in the context of a source, chimeric or CDR-grafted antibody.   As described below, anti-TSC, anti-NKCC2, or anti-ROMK antibodies Useful as a modulator of C, NKCC2, or ROMK activity; TSC, NKCC2, or RO Useful in immunoassays for detection of MK expression / activity, and TSC, N For purification of wild-type and altered variants of KCC2 and ROMK proteins Useful for   C. Nucleic acid molecule encoding TSC, NKCC2, or ROMK   As described above, the present invention provides, in part, TSC, NKCC2, and ROMK proteins. Isolate a human-derived nucleic acid molecule that encodes a wild-type or altered variant of quality Based on Accordingly, the present invention is further directed to the present invention as defined herein. Wild-type and altered TSC, NKCC2, and ROMK proteins disclosed in the specification A nucleic acid molecule encoding a variant (preferably, an isolated variant) is provided. Simple For convenience, all TSC, NKCC2, or ROMK-encoding nucleic acid molecules are TSC, N A nucleic acid molecule encoding KCC2 or ROMK, the TSC, NKCC2 or ROMK gene, Or TSC, NKCC2, or ROMK. Nucleus encoding the identified wild-type TSC The nucleotide sequence of the acid molecule is provided in FIG. 2 and Table 3. Change identified The nucleotide sequence of the nucleic acid molecule encoding the modified TSC is shown in FIGS. 1 and 4. Nucleic acid molecule encoding the identified wild-type NKCC2 The reotide sequence is provided in FIG. Nucleus encoding altered NKCC2 identified The nucleotide sequence of the acid molecule is provided in FIG. 8 and Table 7. Change identified The nucleotide sequence of the nucleic acid molecule encoding the ROMK is provided in FIG. 11 and Table 10. You.   As used herein, a "nucleic acid molecule" is a paper as defined above. Encodes a peptide or is complementary to a nucleic acid sequence encoding such a peptide Is defined as a typical RNA or DNA molecule. Particularly preferred nucleic acid molecules are described herein. A nucleotide sequence identical to or complementary to the human cDNA sequence disclosed in It has a nucleotide sequence. Genomic DNA, cDNA, mRNA, and antisense molecules, Nucleic acid sequences based on different backbones or derived from natural sources or Nucleic acids containing another base, whether synthesized or not, are specifically contemplated. But this Nucleic acid molecules such as TSC, NKCC2, or ROMK isolated from non-human organisms Any prior art encoding a non-human homolog and a known human ROMK protein Are further defined as novel and non-obvious to nucleic acid molecules of   As used herein, a nucleic acid molecule refers to a nucleic acid molecule that binds another polypeptide. "Isolated" when it is substantially separated from the contaminating nucleic acid it encodes; It is said. One of skill in the art will recognize the isolated nucleic acid encoding TSC, NKCC2, or ROMK Nucleic acid isolation procedures can be readily used to obtain the molecule.   The invention further provides a nucleic acid molecule encoding a TSC, NKCC2, or ROMK of the invention. Provide ragment. As used herein, TSC, NKCC2, or ROMK A fragment of a nucleic acid molecule that encodes Refers to the part. Fragment size is determined by the intended use . For example, if the fragment is a TSC such as the intracellular or extracellular domain, NKCC2, or Or if selected to encode the active portion of the ROMK protein, Is sufficient to encode a functional region of the TSC, NKCC2, or ROMK protein. Must be length. Fragments serve as nucleic acid probes or PCR primers Used when probing, the length of the fragment It is selected to obtain a relatively small number of false positives. 2, 7, 11 and Tables 1-4, 6, 7, 9, and 10 are selective hybridization probes or PCR Fragments of the TSC, NKCC2, and ROMK genes that are particularly useful as primers Identify. Such fragments may be TSC, NKCC2, and ROMK wild-type or Regions conserved among altered variants, previously identified TSCs, NKCC2, and Homologous regions shared with the ROMK gene, as well as the TSC, NKCC2, and ROMK genes Region that has been altered in the altered variant of   Probe or specific primer for polymerase chain reaction (PCR) Genes encoding TSC, NKCC2, and ROMK proteins Code a TSC, NKCC2, or ROMK of the present invention used to synthesize a child sequence Fragments of the nucleic acid molecule (eg, synthetic oligonucleotides) are Techniques (eg, the phosphotriester method of Matteucci et al., J Am Chem Soc (1981) 103 : 3185-3191) or using automated synthesis methods. Sa In addition, larger DNA segments can be prepared by known methods (eg, TSC, NKCC2, or R A group of oligonucleotides that define various modular segments of the OMK gene Synthesis, followed by construction of a fully modified TSC, NKCC2, or ROMK gene (Ligation of oligonucleotides).   The nucleic acid molecules encoding TSC, NKCC2, or ROMK of the present invention can Can be further modified to include a detectable label for the purpose. Listed above As such, using such probes, wild-type or altered TSC, NKCC2, And nucleic acid molecules encoding other allelic variants of the ROMK protein You. And, as described below, using such a probe, TS as a means for diagnosing pathological conditions caused by on-transport The presence of altered variants of the C, NKCC2, or ROMK protein can be diagnosed. Various Such labels are known in the art and are described herein in TSC, N It can easily be used with molecules encoding KCC2, or ROMK. With appropriate signs Biotin, radiolabeled nucleotides, biotin, etc. It is not limited to them. One skilled in the art encodes a labeled TSC, NKCC2, or ROMK Any art-known label may be used to obtain the nucleic acid molecule.   D. Nuclei encoding other wild-type and altered forms of TSC, NKCC2, and ROMK Isolation of acid molecules   As described above, in the pathology / severity of ion transport-mediated defects Identification of the role of TSC, NKCC2, and ROMK proteins Allelic variants of TSC, NKCC2, and ROMK proteins, and unusual ions Some of the TSC, NKCC2, and ROMK proteins confer transport-related pathology The altered variants can be identified. Based on these observations, those skilled in the art will appreciate that In addition to the sequences described in this document, other wild-type TSC, NKCC2, and ROMK proteins It is possible to isolate nucleic acid molecules encoding the type and altered variants.   Essentially, one of skill in the art would screen an expression library prepared from cells. Human TSC, NKCC2, and ROMK proteins to generate antibody probes for Quality amino acid sequences can be readily used. Typically, purified proteins (hereinafter Mammals, such as rabbits immunized with monoclonal antibodies) or TSC, NKCC2, or ROMK protein using polyclonal antisera Normal or altered variants to obtain the appropriate coding sequence. Are human cDNA or genomic expression libraries prepared from affected individuals (eg, , Λgt11 library). The cloned cDNA sequence is Can be expressed as a synthetic protein or directly expressed using its own regulatory sequences. Or use control sequences that are appropriate for the particular host used to express the enzyme. Can be expressed by different constructs. Figures 2, 7, and 11, and Tables 1-4, 7, 9 and 10 are the respective mutated modifications of the TSC, NKCC2 and ROMK proteins Identify key agonist domains that have been shown to involve changes in the body. Such regions may be used as probes, diagnostic antibodies, and TS for the production of therapeutic antibodies. C, N KCC2 is a preferred source of the antigenic portion of the ROMK protein.   Alternatively, a sequence encoding a TSC, NKCC2, or ROMK described herein Some of the individuals have normal ion transport or are the result of abnormal ion transport. TSC, NKCC2, or ROMK of proteins from individuals suffering from different pathological conditions Synthesized as a probe to recover DNA encoding family members And can be used. Oligomers containing about 18-20 nucleotides (about 6 (Encoding ~ 7 amino acid stretch) is a stringent condition or false positive Hybridization under sufficiently stringent conditions to eliminate excessive levels of Screen the genomic DNA or cDNA library to obtain It is prepared and used to make Using this method, TSC, NKCC2, And isolation of altered and wild-type variants of the sequences coding for and ROMK I can do it.   In addition, a pair of oligonucleotide primers is used for polymerase chain reaction (PCR) A nucleic acid molecule encoding TSC, NKCC2, or ROMK prepared for use in , Or fragments thereof, can be selectively amplified / cloned. PC like this The denaturation / annealing / extension cycle of the PCR to use the R primer Nucleic acid molecules that are well known in the art and encode other TSC, NKCC2, or ROMK It can be easily adapted for use in isolating. Figures 2, 7, and 11, And Tables 1-4, 6, 7, 9, and 10 as probes or primers Regions of the human TSC, NKCC2, and ROMK genes that are particularly well suited for use with I do. Generally, this preferred primer encodes TSC, NKCC2, or ROMK. Adjacent to one or more exons of a nucleic acid molecule.   E. FIG. Methods for identifying pathological conditions associated with abnormal ion transport   The present invention further provides a Na-K-2Cl cotransporter (NKCC2), a thiazide-sensitive Na- Activity of Cl cotransporter (TSC) and ATP-sensitive potassium channel (ROMK) And methods for identifying cells and individuals expressing altered variants. Using such methods, altered ion transport (particularly Barter's syndrome and Gi biological and pathological processes associated with various variants of telman syndrome) Progression of such conditions, sensitivity of such conditions to treatment, and such The effectiveness of treatment of the condition may be diagnosed. The method of the present invention can be used to reduce ion transport (especially, Gitelman syndrome and Barter syndrome) In particular, it is particularly useful in distinguishing between Gitelman syndrome and Barter syndrome. It is for. Specifically, wild-type or altered TSC, NKCC2, and ROMK proteins The presence of the altered variant is a wild-type or altered TSC, NKCC2, or ROMK protein. Variants, or nucleic acids encoding one or more of these proteins, It can be identified by determining whether it is expressed. Expression of altered variants Deviation from normal levels of TSC, NKCC2, or ROMK expression is indicative of abnormal TS To diagnose pathological conditions mediated by C, NKCC2, or ROMK activity / expression To distinguish between various ion transport deficiencies and to carry ion transport deficiencies Can be used as a means for identifying   Using various immunological and molecular genetic techniques, TSC, NKCC2, or ROMK A wild-type or altered variant of the protein is found in a particular cell and / or It can be determined whether the protein is expressed / produced at the level at which it is expressed. Preferred A good method is to use wild-type or mutated forms of TSC, NKCC2, or ROMK proteins. Identify if expressed.   Generally, an extract containing nucleic acid molecules or an extract containing proteins is Prepared from cells. The extract is then assayed and TSC, NKCC2, or ROMK A protein or nucleic acid molecule encoding TSC, NKCC2, or ROMK Determine if it is produced. The type of protein / nucleic acid molecule to be expressed, or The extent / level of expression is a measure of the nature and extent of TSC, NKCC2, or ROMK activity. provide.   For example, a sample of nucleic acid molecules suitable for performing diagnostic tests based on nucleic acid molecules Is obtained from the subject and prepared using conventional techniques. DNA is, for example, Can be prepared by simply boiling the sample in SDS. Most typically For nucleic acid samples, blood samples, buccal swabs, hair follicle preparations, Nasal aspirate is used as a source of cells to provide nucleic acid molecules. Next The extracted nucleic acid is then subjected to, for example, the polymerase chain reaction ( PC R) subject to amplification using a nucleic acid molecule encoding TSC, NKCC2, or ROMK Alternatively, the fragment can be selectively amplified. Then the amplified fragment Size (typically after restriction endonuclease digestion) was determined using gel electrophoresis. Or the nucleotide sequence of the fragment is determined (eg, See, for example, Weber and May, Am J Hum Genet (1989) 44: 388-339; Davis, J. et al. Na turc (1994) 371: 130-136). Then, the obtained fragment or Indicates that the size of the sequence is known wild type, And the putatively altered variant. Using this method , TSC, NKCC2, and the presence of wild-type or altered variants of the ROMK protein Can be distinguished and identified.   Alternatively, one or more single nucleotides within a nucleic acid molecule encoding TSC, NKCC2, or ROMK The presence or absence of base pair polymorphism is determined by conventional methods (manual and automated fluorescent DNA sequencing). Method, selective hybridization probe, primer extension method (Nikiforov, T . T. Nucl Acids Res (1994) 22: 4167-4175); Say (OLA) (Nickerson, D. A. Proc Natl Acad Sci USA (1990) 87: 8923-8. 927); allele-specific PCR method (Rust, S .; Et al., Nucl Acids Res (1993) 6: 3623- 3629; RNase mismatch cleavage, single-stranded conformation polymorphism (SSCP) (Orita, M. Proc Natl Acad Sci USA 86: 2766-2770 (1989)), denaturing gradient gel electrophoresis. (DGGE) and the like. Departure The clear diagnostic method is that one of many sequence variations is present in the sample. Biochip technology under development to be used to identify whether Especially well suited for use in Those skilled in the art will recognize that TSC, NKCC2, or ROMK Whether the sample contains nucleic acid molecules encoding wild-type or altered variants of the protein Any nucleic acid analysis method for use in determining You.   To perform a protein-based diagnostic test, an appropriate protein sample is Obtained and prepared from the subject using conventional techniques. Protein samples are examples For example, by simple mixing of the SDS and sample, followed by salt precipitation of the protein fraction, Can be made. Typically, for protein samples, blood samples, oral Swab, nasal aspirate, or tissue expressing TSC, NKCC2, or ROMK protein A native cell biopsy is used as a source of cells to provide protein molecules. It is. The extracted protein is then TSC, NKCC2, Or to determine the presence of wild-type or altered variants of the ROMK protein. Can be analyzed. For example, variants of a particular size or charge of a protein Can be identified using the mobility of Alternatively, specific for wild-type or altered variants Different antibodies can be used. One of skill in the art will recognize that the sample is TSC, NKCC2 or Known to determine whether it contains wild-type or altered variants of Protein analysis methods can be easily adapted.   Expression of TSC, NKCC2, or ROMK also affects naturally occurring TSC, NKCC2, or ROK. To identify disorders resulting from an increase or decrease in MK gene expression Method can be used. Specifically, nucleic acid probes for detecting mRNA are TSC, NKCC2 Or to detect cells or tissues that express the ROMK protein, and Can be used to detect the level of expression.   Only the altered variant of the TSC protein in the sample as provided above The presence of (homozygous state) is a diagnosis of Gitelman syndrome. TSC protein If the altered variant is present in a sample further comprising a wild-type variant of TSC (Heterozygous condition), carriers of Gitelman syndrome and lower levels of active TSC Diagnosis of individuals expressing bells. Reduced levels of active TSC are Decrease in calcium, increase in bone density, and calcium deposition and It leads to a tendency for hypokalemia induced by urine. Levels with increased TSC expression Increased urinary calcium, decreased bone density, and high blood pressure and kidney stones This is a diagnosis of the tendency. Altered variant of NKCC2 protein in sample Is present (homozygous state) in the diagnosis of some variants of Bartter syndrome is there. Altered variants of the NKCC2 protein further include wild-type variants of NKCC2 If present in the sample (heterozygous state), Diagnosis of individuals expressing lower levels of active and active NKCC2. Decreased NKCC2 activity Gender includes increased urinary calcium, decreased bone mass, and kidney stones, osteoporosis, and Leads to a tendency for hypokalemia induced by diuretics. ROMK tag in sample The presence of only the altered protein (homozygous state) is Diagnosis of some variants. The altered variant of ROMK protein is If present in a sample that further contains the biotype variant (heterozygous state), the bar Diagnosis of carriers of Tarr syndrome and individuals expressing lower levels of active ROMK is there. Reduced ROMK activity is associated with increased urinary calcium, decreased bone mass, and increased kidney Calculi, and lead to osteoporosis tendencies.   Alternatively, the expression of TSC, NKCC2, or ROMK is also a naturally occurring TSC, NKCC2 Or to identify reagents that increase or decrease the level of ROMK gene expression Method. For example, release TSC, NKCC2, or ROMK proteins The appearing cells or tissues are affected by the agent's effect on TSC, NKCC2, or ROMK expression. To determine the result, it can be contacted with a test reagent. TSC, NKCC2, or ROMK Reagents that activate expression are used as agonists of TSC, NKCC2, or ROMK activity. Reagents that reduce the expression of TSC, NKCC2, or ROMK may be used It can be used as an antagonist of C2, or ROMK activity.   F. RDNA molecules containing nucleic acid molecules encoding TSC, NKCC2, or ROMK   The present invention relates to one or more wild-type or altered TSC, N described herein. A sequence encoding KCC2, or ROMK, or a nucleic acid molecule described herein Further provided is a recombinant DNA molecule (rDNA) comprising a fragment of In this specification When used in rDNA, rDNA molecules are DNA molecules that have been subjected to in vitro molecular manipulation. is there. Methods for producing rDNA molecules are well known in the art and include, for example, Samb See rook et al., Molecular Cloning (1989). In preferred rDNA molecules DNA sequence encoding TSC, NKCC2, or ROMK (TSC, NKCC2, or ROMK (Encoding a wild-type or altered variant of the protein) may comprise one or more expression control elements. Operably linked to a sequence and / or vector sequence. Most preferably, TSC The nucleic acid molecule encoding NKCC2, NKCC2, or ROMK may comprise one or more of the nucleic acids described herein. Encodes the above novel altered or wild-type variants.   One of the sequences encoding the TSC, NKCC2, or ROMK of the present invention is operably linked. Selection of the vector and / or expression control sequence to be used is, as is well known in the art, Desired functional properties (eg, protein expression) and host to be transformed Depends directly on the cell. The vector contemplated by the present invention is at least rDNA Replication of the sequence encoding TSC, NKCC2, or ROMK contained in the molecule or It may direct insertion into a chromosome and preferably expression.   Used to regulate the expression of an operably linked protein coding sequence Expression control elements are known in the art and include inducible promoters, Promoters, secretion signals, enhancers, transcription terminators, and other Including but not limited to regulatory elements. Preferably easily controlled Use an inducible promoter (eg, responsive to nutrients in the host cell's medium) Is done.   In one embodiment, the nucleic acid molecule comprises a nucleic acid molecule encoding TSC, NKCC2, or ROMK. A vector is a prokaryotic replicon (ie, a prokaryotic vector transformed with it). In a product host cell (eg, a bacterial host cell), the recombinant DNA molecule can DNA sequences capable of directing replication and maintenance). Such a repli Cones are well known in the art. In addition, vectors containing prokaryotic replicons It may also include a gene whose expression confers a detection marker such as drug resistance. Representative bacterial drug resistance genes include ampicillin or tetracycline. It is a gene that confers resistance.   Vectors containing prokaryotic replicons can be used in bacterial host cells (eg, E. coli). coli Expression of gene sequences encoding TSC, NKCC2, or ROMK (transcription and translation) ), Further comprising a prokaryotic or viral promoter. I can see. Promoters are responsible for binding RNA polymerase and causing transcription. An expression control element formed by the enabling DNA sequence. For bacterial hosts A compatible promoter sequence is typically used to insert a DNA segment of the invention. Provided in a plasmid vector containing convenient restriction sites. like this A typical vector plasmid is Biorad Laboratories (Richmond, CA) PUC8, pUC9, pBR322, and pBR329 available from Pharmacia (Piscataway) N PPL and pKK223 available from J.   Expression vectors compatible with eukaryotic cells (preferably compatible with vertebrate cells) Expression vectors) also contain sequences encoding TSC, NKCC2, or ROMK. Can be used to obtain variants of the rDNA molecule. Eukaryotic cell expression vectors are It is well known in the art and is available from several commercial sources. Teens Typically, such vectors are convenient for insertion of the desired DNA segment. Provided with restriction sites. Representative of such vectors are PSVL and PKSV-10 (Pharmacia), pBPV-1 / pML2d (International Biotechnologies, Inc. . ), PTDT1 (ATCC, # 31255), such as the vector pCDM8 described herein. It is a nuclear expression vector.   Eukaryotic expression vectors used in the construction of the rDNA molecules of the present invention are eukaryotic cells. Further includes a selection marker (preferably a drug resistance selection marker) that is effective in I can see. Preferred drug resistance markers are those whose expression results in neomycin resistance. Gene (ie, the neomycin phosphotransferase (neo) gene) You. Southern et al., J Mol Anal Genet (1982) 1: 327-341. Alternatively, select marker Can be on separate plasmids and the two vectors are Drugs introduced by transfection and appropriate for selectable marker Selected by culturing in the presence of an organism.   G. FIG. Contains nucleic acid molecules encoding exogenously supplied TSC, NKCC2, or ROMK Host cells   The present invention relates to a human wild-type or altered TSC, NKCC2, or ROMK protein of the invention. Further provided is a host cell transformed with the nucleic acid molecule encoding the protein. Host Cells can be either prokaryotic or eukaryotic. TSC, NKCC2, and Eukaryotic cells useful for the expression of ROMK proteins are based on cell culture methods. Compatible and propagate the expression vector and TSC, NKCC2, or ROMK gene There is no restriction as long as it is compatible with the expression of the product. With preferred eukaryotic host cells Thus, yeast, insect, and mammalian cells (preferably, vertebrate cells (eg, Cells from mouse, rat, monkey, or human fibroblast cell lines)) Without limitation, most preferably, human TSC, NKCC2, or ROMK protein Are cells that do not naturally express.   Any prokaryotic host expresses rDNA molecules encoding TSC, NKCC2, or ROMK Can be used to Preferred prokaryotic hosts are E. coli. coli.   Transformation of a suitable cell host with an rDNA molecule of the present invention is accomplished by well known methods. Is done. The method will typically depend on the type of vector used and the host system used. Dependent. For transformation of prokaryotic host cells, electroporation and Salt and salt treatment methods are typically used. For example, Cohen et al., Proc Acad Sci USA ( 1972) 69: 2110; and Uaniatis et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, See Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY (1982). When. For transformation of vertebrate cells with vectors containing rDNA, electroporation , Cationic lipid or salt treatment methods are typically used. For example, Gr aham et al., Virol (1973) 52: 456; Wigler et al., Proc Natl Acad Sci USA (1979) 76 : 1373-76.   Well transformed cells (ie, cells containing the rDNA molecules of the present invention) are It can be identified by known techniques. For example, it can be obtained by introducing the rDNA of the present invention. Cells can be cloned to produce a single colony. These colonies Can be harvested, lysed, and their DNA content ern, J Mol Biol (1975) 98: 503, or Berent et al., Biotech (1985) 3: 208. Can be tested for the presence of rDNA using methods as described, Alternatively, proteins produced from cells can be assayed through immunological methods .   H. Production of TSC, NKCC2, or ROMK proteins using rDNA molecules   The invention further provides a human wild-type or altered TSC, NKCC2, or ROMK protein. Provide a method for producing quality, comprising the steps of TSC, N described herein. KCC2, or one of the nucleic acid molecules encoding ROMK, is used. In a general sense, Production of recombinant human wild-type or altered TSC, NKCC2, or ROMK proteins Typically, the method includes the following steps.   First, a nucleic acid molecule encoding a TSC, NKCC2, or ROMK protein (eg, 2 and 7) are obtained. Code TSC, NKCC2, or ROMK If the sequence to be transcribed is not interrupted by introns, it may be useful for expression in any host. That is appropriate. If not, the nucleic acid encoding TSC, NKCC2, or ROMK A spliced variant of the molecule is generated and used, or Nucleic acid molecules containing introns can be used in eukaryotic expression systems that are compatible You.   The nucleic acid molecule encoding TSC, NKCC2, or ROMK is then preferably TSC To obtain a variant of an expression unit comprising a sequence encoding NKCC2, NKCC2, or ROMK In operable connection with a suitable control arrangement, as described above. The expression unit is used to transform a suitable host, and Cultivated under conditions that allow the production of TSC, NKCC2, or ROMK proteins. Nourished. TSC, NKCC2, or ROMK protein is added to the medium or cells as needed. Protein recovery and purification, some impurities may be tolerated In some cases, it may not be necessary.   Each of the above steps can be performed in various ways. For example, the desired code distribution Sequences can be obtained from genomic fragments and used directly in a suitable host . Construction of expression vectors operable in a wide variety of hosts involves the use of replicons and regulatory sequences. And is achieved using the appropriate combination. Control sequences, expression vectors, and Transformation methods will depend on the type of host cell used to express the gene, and may vary. And they are discussed in detail above. Appropriate restriction sites are usually available If not, it is necessary to provide an excisable gene for insertion into these vectors. For example, it can be added to the end of the coding sequence. Those skilled in the art will have a TSC, NKCC2, or ROMK Use with coding sequences to produce TSC, NKCC2, or ROMK proteins To this end, any host / expression system known in the art can be readily adapted. Expressed Expression systems that result in the production of lipid vesicles containing the modified protein are particularly well suited. Such lipid-containing vesicles can be agonists or TSC, NKCC2, or ROMK proteins. And well-suited for identifying antagonists.   I. Ion transport   As provided above, changes in TSC, NKCC2, or ROMK proteins are Cause pathological conditions, which are the result of abnormal ion transport. Therefore, the present invention TS Wild-type and altered variants of C, NKCC2, and ROMK proteins are Na, Ca, Cl For altering the extracellular or intracellular concentrations of, Mg, and / or K Can be used. Generally, Na, Ca, Cl, Mg, and / or K extracellular or The intracellular concentration may be TSC, NKCC2, or ROMK protein expression, or TSC, NKCC2 Alternatively, it can be changed by changing the activity of the ROMK protein.   Alter the extracellular or intracellular concentrations of Na, Ca, Cl, Mg, and / or K There are a number of situations in which Abnormal extracellular or intracellular pH may be Retention, elevated blood pressure, chronic respiratory and metabolic acidosis, inflammation, sperm Activation / inactivation, leading to hydroencephaly, glaucoma, colitis, etc.   Thus, a TSC, NKCC2, or ROMK protein, or a TSC, NKCC2, or RO MK gene expression is determined by extracellular or intracellular Na, Ca, Cl, Mg, and / or K concentrations. Can be used as a target or means for changing For example, TSC, NKCC2, Or the ROMK gene is used to increase the expression of TSC, NKCC2, or ROMK And can be expressed. This allows extracellular and intracellular ions Means and methods for changing the level are provided.   Pathological conditions characterized by inappropriate extracellular or intracellular ion concentrations Exists. For example, Barter syndrome, Gitelman syndrome, hypokalemia Rhosis, hypokalemia alkalosis with hypercalciuria, kidney stones, Hypersensitivity to hypertension, osteoporosis, and diuretic-induced hyperkalemia, It is associated with abnormal intracellular or extracellular ion concentrations. Therefore, TSC, NKCC2, or ROMK activity / expression is targeted as a means of treating these conditions. TSC, NKC Various methods for regulating C2, or ROMK activity / expression, are discussed in detail below. It is.   J. Identification of drugs that bind to TSC, NKCC2, or ROMK proteins   Another embodiment of the present invention is directed to the TSC, NKCC2, and ROMK tags described herein. Methods for identifying agents that are protein agonists or antagonists provide. Specifically, agonists and agonists of TSC, NKCC2, or ROMK proteins Antagonists first began with the TSC, NKCC2, and ROMK tanks described herein. Identified by the ability of the agent to bind to one of the wild-type or altered variants of the protein Can be done. The agent that binds to TSC, NKCC2, or ROMK protein is then Stimulates or blocks ion transport in cells that express NKCC2, NKCC2, or ROMK Ability can be tested.   In particular, a TSC, NKCC2, or ROMK protein is mixed with the drug. TSC, N After mixing under conditions that allow the association of the drug with KCC2 or ROMK, the mixture is TS To determine whether the drug has bound to the C, NKCC2, or ROMK proteins, Is analyzed. An agonist or antagonist may be a TSC, NKCC2, or ROMK protein. Identified as capable of binding to proteins.   The TSC, NKCC2, or ROMK protein used in the above assays was isolated And partially purified proteins, which can be fully characterized proteins Quality that has been altered to express a TSC, NKCC2, or ROMK protein. Vesicles or to express TSC, NKCC2, or ROMK proteins It can be any of the fractions of cells that have been altered. Additionally, TSC, NKCC2, or ROMK Protein can be complete TSC, NKCC2, or ROMK protein, or TSC, NKCC2 Or a particular fragment of the ROMK protein. TSC, NKCC2, or ROMK proteins may, for example, shift in molecular weight or change in cellular ion content As long as it can be assayed for drug binding, It will be apparent to those skilled in the art that   To identify whether a drug binds to TSC, NKCC2, or ROMK protein The method used for priming depends on the nature of the TSC, NKCC2, or ROMK protein used. based on. For example, a gel shift assay may be used to determine whether a drug is a TSC, NKCC2, or ROMK protein. Can be used to determine whether it binds to a soluble fragment of protein Meanwhile, patch clamps, potential clamps, ion-sensitive microprobes, or Ion-sensitive chromophores are drugs whose TSC, NKCC2, or ROMK Binds to cells expressing the protein and affects the activity of the expressed protein Can be used to determine if One skilled in the art will recognize that certain drugs may be TSC, NKCC2 Or a number of techniques to determine whether it binds to the ROMK protein. Easy to use.   Once binding is demonstrated, the drug can be used in cell or oocyte expression systems, and in TSC, N Using an assay to detect KCC2, or ROMK activity, use TSC, NKCC2, or ROMK More about the ability to modulate the activity of wild-type or altered variants of the protein Can be tested. For example, potential or patch clamp, ion sensitive micro Lobe or ion-sensitive chromophore, as well as Xenopus oocytes Or expression in recombinant host cells binds to TSC, NKCC2, or ROMK proteins. Drugs agonize or activate TSC, NKCC2, or ROMK activity It can be used to determine if it can be antagonized.   As used herein, an agent reduces TSC, NKCC2, or ROMK activity. If so, the drug may antagonize TSC, NKCC2, or ROMK activity. It is. Preferred antagonists selectively antagonize TSC, NKCC2, or ROMK Nize and to any other cellular proteins, especially other ion transport proteins Has no effect. In addition, preferred antagonists include TSC, NKC Decreases C2 or ROMK activity, more preferably more than 90% of TSC, NKCC2 or Or reduces ROMK activity, most preferably all TSC, NKCC2, or ROMK activity. Remove.   As used herein, an agent increases TSC, NKCC2, or ROMK activity. If so, the drug is said to agonize TSC, NKCC2, or ROMK activity . Preferred agonists selectively select for altered variants of TSC, NKCC2, or ROMK. Antagonize any other cellular proteins, especially other ion transport proteins Quality is not affected. In addition, preferred agonists have greater than 50% TSC , NKCC2, or ROMK activity, preferably greater than 90% of TSC, NKCC2, Or increases ROMK activity, most preferably more than twice the level of TSC, NKCC2, or Or increase ROMK activity.   Agents assayed in the above manner may be randomly selected or rationally Can be selected or designed. As used herein, a drug may be a TSC, NKCC2, or Or random selection without considering the specific sequence of the ROMK protein, Are said to be randomly selected. An example of a randomly selected drug Is a chemical or peptide combinatorial library, or The use of biological growth broth.   As used herein, an agent refers to the sequence of a target site and / or Based on non-random criteria considering its conformation related to the action of the drug When selected, it is said to be reasonably selected or designed. Drugs are TSC, N By utilizing the peptide sequence that constitutes the protein of KCC2 or ROMK It can be rationally selected or rationally designed. For example, reasonably selected Peptide drugs whose amino acid sequence is TSC, NKCC2, or ROMK May be a peptide that is identical to a fragment of   The agents of the present invention include, for example, peptides, small molecules, and vitamin derivatives, as well as To carbohydrates. One of skill in the art will recognize that the structural properties of the agents of the present invention are not limited. Can be easily recognized. One class of agents of the invention is the amino acid sequence Are selected based on the amino acid sequence of the TSC, NKCC2, or ROMK protein, It is a peptide drug.   The peptide agents of the present invention can be prepared using standard solid phase (or liquid) as known in the art. Phase) can be prepared using peptide synthesis methods. In addition, these peptides DNA to be loaded is synthesized using a commercially available oligonucleotide synthesizer. And can be produced recombinantly using standard recombinant production systems. Solid Production using phase peptide synthesis involves amino acids not encoded by the gene. If you do, you will need it.   Another class of agents of the invention is the important class of TSC, NKCC2, or ROMK proteins. Antibodies that are immunoreactive with the location. As described above, antibodies are used as antigenic regions TSC, NKCC2, or ROMK protein intended to be targeted by the antibody Obtained by immunization of a suitable mammalian subject with a peptide comprising those portions of quality. It is. Key regions include the domains identified in FIGS. 5, 7, and 12.   K. Use drugs that bind to TSC, NKCC2, or ROMK proteins   As provided in the Background section, TSC, NKCC2, and ROMK proteins It is involved in regulating intra- and extracellular ion concentrations. TSC, NKCC2, or ROMK tamper Agents that bind to proteins and act as agonists or antagonists Biological and pathological processes associated with TSC, NKCC2, or R0MK function and activity Can be used to regulate the process. See TSC, NKCC2 or ROMK for details. The biological or pathological process mediated by TSC, NKCC2, or ROMK Binds to a protein and has an agonist or agonist of TSC, NKCC2, or ROMK activity Can be modulated by administering to the subject an agent that acts as an antagonist .   As used herein, a subject is a mammal whose TSC, NKCC2, or Limitations that require modulation of pathological or biological processes mediated by ROMK The mammal can be any mammal. The term "mammal" belongs to the class of mammals Individual. The invention is particularly useful for treating a human subject.   As used herein, TSC, NKCC2, or ROMK-mediated production Physical or pathological processes are dependent on TSC, NKCC2, or ROMK proteins. Refers to a wide variety of cellular events mediated by Pathological processes are harmful Refers to the category of biological process that produces the effect. For example, TSC, NKCC2, and The pathological process mediated by ROMK is hypokalemia alkalosis Hypokalemia alkalosis with hypercalciuria, kidney stones, hypertension, Includes susceptibility to osteoporosis and diuretic-induced hyperkalemia. these Pathological processes reduce the activity of TSC, NKCC2, or ROMK proteins or It can be adjusted using increasing agents. Preferably, the drug is TSC, NKCC2, or Or modified protein of ROMK so that it is otherwise inactivated Acts to activate the body.   As used herein, a drug refers to the extent or severity of a process. If so, it is said to modulate the pathological process. For example, a drug is a drug If the agent contributes to normal intracellular and extracellular ion concentrations, It is said to adjust.   L. Agonists and antagonists of TSC, NKCC2, or ROMK proteins Administration of   TSC, NKCC2, or ROMK protein agonist or antagonist, Parenteral, subcutaneous, intravenous, intramuscular, intraperitoneal, transdermal, or via buccal route Can be done. Alternatively, or concurrently, administration can be by the oral route. Throw The dosage given should be the same for the recipient's age, condition, and weight, if any. Sometimes depending on the type of treatment performed, the frequency of the treatment, and the nature of the effect desired You. For example, abnormal ion transport (eg, water retention, increased blood pressure, chronic respiratory Or pathological conditions caused by metabolic acidosis, inflammation, etc.) Therefore, agents that modulate the activity of TSC, NKCC2, or ROMK will have Administered physically or locally. Inject such drugs as described below. There are many ways that can be easily adapted to provide.   The present invention further provides a TSC, NKC identified by the methods described herein. A composition comprising an antagonist or agonist of C2, or ROMK protein. provide. While individual needs vary, determination of optimal ranges of effective amounts of each component is It is within the purview of those skilled in the art. A typical dosage is 0. Contains 1-100 μg / kg body weight. Preferred The recommended dosage is 0. Contains 1-10 μg / kg body weight. The most preferred dosage is 0. 1-1μg / kg Including weight.   In addition to the pharmacologically active agent, the compositions of the present invention can be used for delivery to the site of action. Excipients and the like, which facilitate the processing of the active compounds into preparations which can be used pharmaceutically. And a suitable pharmaceutically acceptable carrier, including adjuvants and additives. Parenteral administration Suitable formulations include aqueous solutions of the active compounds in water-soluble variants (eg, water-soluble salts). )including. In addition, suspensions of the active compounds and, if appropriate, oily injection suspensions A cloud may be administered. Suitable lipophilic solvents or vehicles include fatty oils (eg, For example, sesame oil) or synthetic fatty acid esters (eg, ethyl oleate or Glyceride). Aqueous injection suspensions increase the viscosity of the suspension Substances, and include, for example, sodium carboxymethylcellulose, sorby Toll, and / or dintran. Suspension, if necessary May also include stabilizers. Liposomes also provide an agent for delivery into cells. Can be used to encapsulate.   Pharmaceutical formulations for systemic administration according to the invention may be enteral, parenteral or topical. It can be formulated for administration. In fact, all three types of formulations contain the whole body of the active ingredient. Can be used simultaneously to achieve administration.   Suitable formulations for oral administration include hard gelatin capsules or soft gelatin capsules. Cells, pills, tablets (including coated tablets), elixirs, suspensions, syrups Preparations, inhalants, and controlled release variants thereof.   M. Combination treatment   Agents of the invention that modulate the activity of TSC, NKCC2, or ROMK, alone or in particular Provided in combination with another agent that modulates certain biological or pathological processes Can be done. For example, an agent of the invention that reduces TSC, NKCC2, or ROMK activity, Administered in combination with other drugs that affect the target ion transporter (eg, diuretics) Can be done. As used herein, two drugs are two drugs administered simultaneously. Or administered separately in such a way that these drugs act simultaneously If so, it is said to be administered in combination.   N. Animal models and gene therapy   TSC, NKCC2, and ROMK genes, and TSC, NKCC2, and ROMK Proteins can also serve as targets for gene therapy in various situations. An example For example, in one application, a TSC, NKCC2, or ROMK deficient non-human animal Use a standard knockout procedure to inactivate the KCC2 or ROMK gene. Or if such animals are non-viable, inducible A TSC, NKCC2, or ROMK antisense molecule binds to TSC, NKCC2, or ROMK It can be used to regulate expression. Alternatively, the animal is a TSC, NKCC2, or RO Include MK or in a tissue-specific manner TSC, NKCC2, or ROMK or Antisense TSC, NKCC2, or ROMK expression units that direct the expression of antisense molecules. May be modified to include In such use, TSC, NKCC2, and Is a non-human mammal whose expression of ROMK is altered by inactivation or activation An animal (eg, a mouse or a rat) is created. This is a targeted recombination Such may be accomplished using a variety of procedures known in the art. Once created , TSC, NKCC2, or ROMK-deficient animals, TSC, NKCC2, or ROMK in a tissue-specific manner Animals that express TNF or antisense molecules are: 1) TSC, NKCC2 , Or to identify biological and pathological processes mediated by ROMK 2) Identify proteins and other genes that interact with TSC, NKCC2, or ROMK. 3) provided exogenously to overcome TSC, NKCC2, or ROMK deficiency And 4) TSC, NKC that increase or decrease activity Serve as an appropriate screen to identify mutations in C2 or ROMK To be used.   For example, expressing the TSC, NKCC2, or ROMK human minigenes in a tissue-specific manner Transgenic mice and produce TSC, NKCC2, or ROMK, usually Allows you to test the effects of protein overexpression in cells and tissues without Noh. This strategy uses another protein, bcl-2 (Veis et al., Cell 75 : 229 (1993)). Such an approach is , NKCC2, or ROMK proteins and can be easily applied to specific tissue regions. To address the potential beneficial effects of TSC, NKCC2, or ROMK Can be used for   In another embodiment, the gene therapy is a TSC, NKCC2, or ROMK-mediated organism. Used as a means to regulate a biological or pathological process. For example, The subject to be treated has a gene encoding a modulator of TSC, NKCC2, or ROMK expression. A transgenic expression unit (eg, a nucleic acid molecule encoding an antisense, or a TSC NKCC2, or a nucleic acid molecule encoding ROMK, or a functional TSC, NKCC2, or Or a ROMK expression unit). Such regulators Can be produced constitutively or are inducible in the cell or specific target cells. Or it can be either. This allows TSC, NKCC2, or ROMK regulators Is capable of sustained or inducible supply of the protein, or protein expression in the subject. You.   The following examples are intended for illustration, but are not to limit aspects of the invention. Not intended.                                 Example 1       Inherited hypocalciuria (Gitelman form of Barter syndrome) Hypokalemia alkalosis is associated with thiazide-sensitive Na-Cl cotransporter Caused by mutations in Method Gitelman Recruitment of family with syndrome. 11 Collected Gitelman Syndromes Earlier (Iwata, F. et al., Acta Paed. Japonica 35: 252-257 (1993); Macro-Franco, J.E. et al., Clin. Neph. 42: 33-37 (1994); Zarraga Larrondo, S Et al., Nephron 62: 340-344 (1992); Smilde, TJ. Et al. of Rheum. 21: 1515-1 519 (1994); Okusa, M.D. and Bia, M.J., Bartter's Syndrome, Hormone Res. istance and Other Endocrine Paradoxes (Cohen, P. and Foa, P) 231-263 (Springer Verlag, New York, 1987); Gitelman, H.J., Trans. Assoc. Am. P hys. 79: 221-235 (1966); Cushner, H.M. Amer. J. Kid. Dis. 16: 495-5 00 (1990); Sutton, R.A.L., et al., Miner. Elect. Metab. 18: 43-51 (1992)). Surviving families (GIT102) were evaluated for metabolic alkalosis in hypokalemia Determined through the index cases mentioned for. Genomic DNA, Gitelman Syndrome Were prepared by standard procedures from venous blood of members of a kindred (Bell, G. et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78: 5759-5763 (1981)).   Cloning and characterization of human genome TSC. Part encoding TSC protein Separate human and mouse cDNAs were obtained from flounder (Gamba, G et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 90: 2749-2753 (1993)) or rat (Gamba, G. et al., J.B. iol. Chem. 269: 17713-17722 (1994)). Amer. J. Physiol. Printing, 1995) or human kidney cDNA library Was used as a template and isolated by PCR. Release the resulting cDNA segment Radiolabeled (Feinberg, A.P. et al., Anal. Biochem. 132: 6-13 (1983)), and Screen human genomic cosmid libraries by hybridization Library and screening procedures were described above. (Shimkets, R.A., et al., Cell 79: 407-414 (1994)). The cloned clone Template to duplicate products of digestion and specific exons or cDNA fragments. Specified by hybridization. Genome fragment with TSC exon Were digested with Sau3AI for complete cosmid DNA and BamHI digested pBluescript. Subcloned by ligation of the product into a mouse or human TSC cDNA. The resulting clones that hybridize are isolated and used on an ABI373 instrument. DNA sequence analysis by dideoxy chain termination according to the following standard protocol: Provided.   Marker development, genotyping, and linkage analysis. Cosmid contig (cont ig) of the Sau3AI subclone with the previously described hybridization ( Shimkets, R.A., et al., Cell 79: 407-414 (1994)). And screened. This screen identified clone phTSCGT-14. Sequence analysis revealed an interrupted sequence of (GT) (Clive, D.M. , Am. J. Kid. Dis. 25: 813-823 (1995)); Design primers and use direct PCR from genomic DNA from unrelated subjects. (Primers hTSCGT14-A: 5'-GTGAGCCACTGCGCTTAGCTG-3 '; hTS CGT14-B: 5'-CTGCTGAGCTCTGGTCTGGAG-3 ').   CEPH and disease pedigree genotyping were performed for the loci shown in the text. 1 μCi of [I-32Except for labeling by inclusion of [P] dCTP As described previously (Shimkets, R.A. et al., Cell 79: 407-414 (1994)). Was performed by the polymerase chain reaction using specific primers (Gyapay, G et al., Nature Genet. 7: 246-339 (1994); Shen, Y.S. et al., Genomics 22: 68-76. (1994)). All genotypes were collected by two researchers of unknown disease status. Were evaluated separately.   Analysis of linkage was performed using the LINKAGE program (Lathrop, G.M., et al., Proc. . Natl. Acad. Sci. USA 81: 3443-3446 (1984)). Gitelman syndrome, 99% Has penetrance, sporadic prevalence of 0.001, and a mutant allele frequency of 1 in 200 As an autosomal recessive trait.   SSCP And DNA sequencing. Single-strand conformation polymorphism (Orita, M. et al., Proc. Natl. Ac ad. Sci. USA 86: 2766-2770 (1989)), which has been previously described (Shimkets, R.A. et al., Cell 79: 407-414 (1994)), 27 sets for separate direct PCR using CEPH control genomic DNA Using specific primers (Table 2). The amplified product is Under non-denaturing conditions and as described previously (Shimkets, R.A. et al., Cell 79 : 407-414 (1994)), modification of molecules by electrophoresis under denaturing urea gel The body was analyzed. The identified variants are eluted from the gel and amplified again by PCR. Width and described previously (Shimkets, R.A. et al., Cell 79: 407-414 (19 94)) and sequenced using the ABI373 instrument as described. In all cases, the DNA The sequence was confirmed by sequencing both DNA strands.   result Family with complex Gitelman syndrome   30 patients with Gitelman syndrome from 12 unrelated families were initially Collected for study; 11 of these were complex families with two or more affected individuals. Patients who have suffered, and 11 of these families have been reported previously ( See law). In 8 families, the sample was taken from two or more affected members. (Figure 1), and sampling of one affected subject in four families did. Diagnosis of metabolic alkalosis of hypokalemia is idiopathic hypokalemia Based on the findings of sickness (serum potassium <3.0meq / l; nl> 3.5meq / l), Blood pressure and metabolic alkalosis in the absence of diuretic treatment (serum bicarbonate> 29meq / l, nl <26meq / l). All patients studied had elevated plasma renin activity. Had the property. Diuretic abuse is eliminated by the absence of detectable diuretics in urine Was.   Gitelman's syndrome was determined by Bettinelli's criteria (Betinelli, A. et al., J. Pediatr. 120: 38-43 (1992)) and distinguished it from Bartter syndrome: in all of these families The index cases in this study are marked hypocalciuria (<2 mg / kg / day, nl> 4 mg / kg / day) , Hypomagnesi-1 cumemia (<0.5meq / l, nl 0.8-1.0meq / l), and Had symptom presentation. 27 patients had persistent muscle weakness, recurrent seizures on exertion (Recurrent cramping with exertion), limb cramps, whole body tetany, and call With various muscle symptoms, including periodic paralysis with compromise Illness The state was presented. Other manifestations include seizures, paresthesias, polyuria / polydipsia, and soft Included joint pain with bone calcification. Classified as unaffected complex family Subjects are over 20 years of age, clinically asymptomatic, and have normal serum potassium and And magnesium levels. All diagnoses were prospective. Suffering Subjects were offspring of two clinically normal parents and had two consecutive diseases. Consistent with recessive genetic traits, except for family GIT112 present in different generations; In family GIT102, the disease is also found in cousins, but in kin It is absent in some of these individuals (FIG. 1).   Cloning and characterization of human TSC. As a candidate gene for Gitelman syndrome To enable testing of TSCs in mice, we used mouse or flounder TSC cDNA. Genomic DNA encoding the human homologue of TSC by hybridization to Smid clones were identified (see methods). Identify the five clones obtained. I charged. With those maps, they overlap and a single 55kb It was revealed that the contig was defined (FIG. 2a). Intron of gene Determine the exon structure, which allows the human TSC protein to consist of 26 exons (Fig. 2b, 2c); all intron-exo The border of the protein has the usual 5'GT and 3'AG consensus splicing sites. The encoded human protein is 89% identical to rat TSC and 63% to flounder TSC. % Identity (FIG. 2c). There are 17 human proteins not found in rats This additional segment comprises an exon that is a separate exon Coded during 20. By Southern blotting, this protein in the human genome Indicates the presence of a single gene encoding the protein (data not shown).   The polymorphic gene marker (TSCGT-1) at this locus was Identified by identification of nucleotide repeats. Insensitive using specific primers Amplification of this segment from the genomic DNA of the subject (see Methods) Thus, this marker presents three alleles of the polymorphism, and 45 unrelated 48% heterozygous in healthy Caucasian subjects. This marker The same marker was placed on four different cosmids from the cloned contig. Markers in disease families, and Linkage analysis of TSC variants that have been shown to be related to the TSC locus (Data not shown).   The polymorphic gene marker (TSCGT-1) at this locus was Identified by identification of nucleotide repeats. Insensitive using specific primers Amplification of this segment from the genomic DNA of the subject (see Methods) Thus, this marker was shown to be polymorphic. This means three alleles Presenting offspring and 48% heterozygous in 45 unrelated Caucasian subjects Show. This marker contains four independent costs from the cloned contig. By finding this same marker on the mid, and subsequently, Analysis of TSC variants using this marker (Data not shown).   Using this marker, human gene maps can be linked by CEPH phylogeny. Placed TSC on the Pairwise analysis shows that markers on human chromosome 16 Revealed strong evidence of linkage to car clusters. Multipoint Linkage analysis confirmed the linkage to chromosome 16. The peak lod score is D 10.1 during the 3 cM interval flanked by 16S408 and D16S494, and Preferred position ratio in the septum is 950 to 1 over the next most probable interval (FIG. 3). With these findings, TSCs can be placed on human genetic maps and To identify highly valuable genetic markers that span the TSC locus, We note the link between this segment of chromosome 16 and Gitelman syndrome. Can be tested.   Gitelman Link between syndrome and TSC. A very informative marker spanning the TSC locus Was genotyped in a complex Gitelman syndrome kindred (FIG. 1). Link , Analyzed under a pre-specified model of recessive trait (see Methods). Pair Gitelman syndrome and locus D1 in zero recombinant fractions by wise linkage analysis Revealed a maximum lod score of 6.3 for association with 6S408. Multipoint association analysis (Figure 3) confirms strong evidence of association, which is in the zero recombinant fraction Gitelman syndrome showed a maximum lod score of 9.5 for association with D16S408 (association For more than 3 billion to 1 ratio). Adjacent markers are pairs with Gltelman syndrome Demonstrates the recombination (Figures 1 and 3) and is flanked by loci D16S419 and D16S494 Genes at a ratio greater than 1000: 1 for the 11 cm Morgan spacing I do. Within this interval, lod-1 support intervals place genes in 7 cM segments . This includes the location of the TSC gene (FIG. 3). These findings suggest Gitelman syndrome Reveals that there is no recombination between and the segment of chromosome 16 containing TSC And this indicates that the genetic homogeneity of the trait and the autosomes in all the families studied Consistent with both recessive transmission.   Gitelman TSC mutations in patients with Syndrome. Complete link between TSC and Gitelman syndrome Findings motivate research into mutations in this gene in affected subjects. I got it. Twenty-seven pairs of specific primers were used for the exon and intron-exo of the gene. The 150-300 base pair segment of the primer boundary is combined with the template as described in the method. Amplified by polymerase chain reaction using genomic DNA from affected subjects These primer sets consist of the coding region of the gene and Covers splicing sites. The variant is converted to a single-chain conformation polymorphism ( SSCP) and subjected to DNA sequence analysis (FIG. 4).   17 different molecular modifications inferred to alter the structure of the encoded protein Variants were identified on the 26 mutant alleles (Tables 1 and 4, FIG. 4). On the other hand, Such variants are detected on 26 alleles from control subjects Was not done. Three variants were found in Gitelman patients from both parents. They were found to be homozygous having the transgene (Tables 1 and 4). These breaks All of the variants co-segregate with disease in a complex family (FIG. 1), and Gitelman syndrome vs. D16S408, a variant of TSC and a multipoint linkage of D16S494, A recombinant fraction of zero for both D16S408 and D16S408 results in a lod score of 10.6 (de Data is not shown). These specific variants were used in unrelated Caucasian control subjects None of the 80 alleles from the body were detected.   These 17 variants are scattered throughout the gene (FIG. 2c, FIG. 5). this Thirteen variants are missense (Tables 1 and 4) and Changes residues that are all identical in normal human and flounder (FIG. 2C) , These species last shared a common ancestor 400 million years ago. Non-conservative amino acid substitution There is a strong bias for exchange (11/13 missense variant); Change the encoded amino acid, and two introduce a proline residue. Or remove (Tables 1 and 4). Two other variants, the splice site Alter the consensus sequence, thereby linking intron 15 to exon 16. Changed the CAG 3 'consensus splicing sequence to CAT (variant # 5 in GIT102) , Tables 1 and 4), and changes GT to TT at the junction of exon 24 and intron 24 (# 13 in GIT105). Both of these splice site variants are normal Apparently little protein is produced. One variant (# 7 in GIT108) has three salts Deletion of a base pair, which results in deletion of a serine residue at codon 561; This serine residue is a potential protein in the cytoplasmic carboxy terminus of the protein. It is the phosphorylation site of kinase C (Fig. 2c). Finally, one variant (in GIT112 # 10) introduces a premature termination codon, which allows the encoded The last 54 amino acids are deleted from the protein. Shows the sequence of the sense strand of the gene. The underlined sequence is the intron-exon sequence The consensus splicing site at the junction is shown; the bold sequence in GIT108 is Indicate the segments deleted in the variant. Variant # is the variant of FIGS. Indicates a number.Primers (5'-3 ') are all inside the intron except for the following: hTSCex1A -Reverse and hTSCex1B-forward, these are located inside exon 1; hT SCex26-forward is located at the beginning of exon 26, and hTSCex26-reverse is normal Is located distal to a large stop codon. The DNA sequence of each codon is shown. Consequences of each variant sequence on the encoded protein Is shown. I1017I is the isoleucine residue in which ATC substitution from ATC is encoded at position 1017. Indicates that the group is not changed. Consideration   Very likely to disrupt TSC function, and are specific to families with Gitelman syndrome Completeness of Gitelman syndrome with TSC, combined with the findings of a number of independent variants The finding of a strong association suggests that mutations in TSC may Constructs a proof that it causes Gitelman syndrome, which is a set. Low potassium Blood alkalosis and a small number of patients with normal or hypercalciuria Patients, so-called "true barter" patients (Bettinelli, A. et al., J. Pediatr. 120: 38- 43 (1992)) have a mutation in this same gene or a different gene Demonstration of a mutation in is required for further studies.   Pathogenesis of the disease   The diverse physiological properties of Gitelman syndrome all result from mutations in TSC Must be. From the physiology of autosomal recessive traits and known syndromes, we Indicates that the mutant allele has incomplete reversion of sodium and chloride in distal convoluted tubules. It is thought to cause a loss of normal TSC function, leading to absorption. This loss is And chloride leakage is expected, resulting in some blood loss and And metabolic alkalosis. Reduced vascular volume is due to renin-angiote Activates the synthin system, thereby increasing renin and aldosterone levels Let it. Elevated aldosterone levels can be seen in efforts to protect intravascular volume Leads to increased electrogenic sodium reabsorption through epithelial sodium channels . Sodium reabsorption through this channel will result in the elimination of potassium and hydrogen ions. And this results in hypokalemia and metabolic Causes calosis. These are all characteristic features of Gitelman syndrome . The first defect in this TSC function is how magnesium deficiency and low Whether or not to cause calciuria remains a concern, but these same shadows Hibiki in patients taking thiazide diuretics (specific inhibitors of TSC) It should be noted that these observations are further attributed to mutations in TSC. Supports the interpretation of loss of performance. Importantly, these latter anomalies It is now clear that there must be a secondary consequence of the primary loss in the TSC. is there.   Gitelman Allele prevalence and transmission   An abnormal segregation ratio and pattern of traits in some families is due to Gitelman syndrome Confusing understanding of group traits. The findings of this association are Consistent with our genetic homogeneity. Linked findings suggest that dominant traits with incomplete penetrance Favors recessive traits more than 100,000-fold better than any of the mitochondrial traits I do. Incidence in different branches of some families (eg, GIT102 and GIT112) The findings of the affected subject now indicate the different fractions at which additional mutant alleles are introduced. It can be explained from a molecular point of view by a spouse in a fork. For example, three people of GIT102 Affected offspring (subjects 12, 14, and 15) were tested for variants R421 and W209 It is a complex heterozygous type (variants # 3 and # 4, FIG. 1, Tables 1 and 4). R421 Also gave family members11 who were affected cousins their common ancestors This subject also has a third independent variant. A consensus splice from her father The modified variant (variant # 5; Tables 1 and 4, FIG. 1) has changed.   Finding independent mutant alleles introduced in different branches of a family Suggest that mutant alleles are not rare in the population. Moreover, relatives Marriage is not prominent in families with Gitelman syndrome, and a high percentage of The finding of a synthetic heterozygosity is consistent with this concept. With human and flounder The striking conservation of this protein's 629 amino acids between This means that many of these residues are required for normal protein function. Suggest that These observations indicate that alleles producing Gitelman syndrome alleles are altered. It suggests that the different potential target sizes prove to be large. This is a collective Gives a relatively high proportion of the new mutant alleles in the introduction. So far It is known that one residue is mutated more than once on an independent mutant allele. The observations support the claim that Gitelman's mutation is a large target size. This disease The true morbidity of the disease is unknown, but a minimal view of the morbidity of the disease based on clinical characteristics The build-up is at least 1% in Swedish and Italian populations. Suggests the prevalence of terrorism. Once the spectrum of the mutation is defined, various The true prevalence of the variant allele in the population is determined independently of phenotypic effects Can be   Given the recessive trait of Gitelman syndrome, Gitelman families studied to date A high proportion of affected offspring is prominent for heterozygous parents in (Fig. 1). After removing index cases in these families, 23 offspring of two heterozygous parents 22 of them have Gitelman syndrome. This is the expected 8 affected subjects Much more than. This high percentage of affected offspring is associated with those with abnormal segregation ratios. Confirmation of a biased family bias can be reliably obtained by a preferred identification. Another theory Ming is a distortion of segregation, with more than 50% of offspring expected from heterozygous parents With the transmission of the mutant allele to Expand using mutant allele identification The segregation ratios of Gitelman alleles in isolated families were determined without bias confirmation. Can be determined to directly assess the likelihood ofPossible relevance in heterozygotes   By identifying mutations that cause relatively severe disease in homozygotes, Moderate effects in heterozygous conditions where alleles are much more common Increase the likelihood of having One skilled in the art will recognize that moderately reduced blood pressure and / or In Gitelman syndrome, including a predisposition to hypokalemia induced by diuretics Some possible phenotypes can be inferred. Hypertension is caused by increased kidney kidney Co-ops frequently associated with blood pressure sensitivity to lium reabsorption and dietary salt effects It is a common multifactorial trait. Individuals who are heterozygous for the Gitelman mutation Prevents the onset of hypertension by having reduced renal sodium reabsorption Which can reduce the set point of sodium balance, reduced vascular content Leads to volume, and low blood pressure. Such alleles for blood pressure in the general population The potential impact of the offspring on the true morbidity and blood pressure of such heterozygotes Depends on their quantitative effects (both unknown). Hypertension disease Clinical outcomes typically occur after reproductive age, so these alleles Does not appear to increase reproductive fitness.   Hypokalemia alkalosis is a relatively one of diuretic treatments of many unknown causes. This is a common complication. Mutant TSC allele has sodium to distal nephron And further increase chloride delivery to contribute to the development of this complication obtain. This effect is greatest in patients taking loop diuretics such as furosemide. And these mutations may result in certain combinations of pharmacological treatments. May predispose to complications.   Identification of specific mutations that cause Gitelman syndrome allows for heterozygous protection. Identify cohorts of individuals and their response to blood pressure and pharmacological intervention To their homozygous wild-type progeny or other controls Can test these hypotheses. Further complicate drug treatment, explain Subjects with incapable hypokalemia or hypokalemia have a Gltelman mutation Can be a candidate for having a body.   Finally, the identification of the molecular basis for Gitelman's syndrome has helped to genetically diagnose the disorder. Provided. Earlier presentations indicated that some patients with this disorder had diuretic disturbances. You are mistakenly considered to be a user or have bulimia. In fact, in this specification One of the patients listed in is handed over to a locked psychiatric ward and She was properly diagnosed because hypokalemia persisted for two weeks in this environment. It was only when Therefore, the ability to make a genetic diagnosis of a molecule is And practical clinical benefit.                                 Example 2Bartter syndrome (inherited low potassium alkalosis with hypercalciuria) Is caused by a mutation in the Na-K-2Cl cotransporter NKCC2 Method Family with Barter syndrome. BAR138 has been previously reported (Di Pietro, A. et al., P. ed. Med. Chir. 13: 279-280 (1991)). Index cases that seriously affected other families Collected by confirmation. Genomic DNA can be converted to Bartter syndrome by standard procedures. Prepared from venous blood of members of the family (Bell, G., Karam. J. et al., Proc. Natl. A. cad. Sci. (U.S.A.) 78: 5759-5763 (1981)).   Cloning and characterization of the human genome NKCC2.   Rabbit (Payne, J.A. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (U.S.A.) 91: 4544-4548 (1 994)) or rats (Gamba, G. et al., J. Biol. Chem. 26: 17713-17722 (1994)). Oligonucleotide primers corresponding to any of the NKCC2 cDNA sequences Was used to perform PCR using the human kidney cDNA library as a template. NKC The corresponding human cDNA encoding C2 was sequenced; the sequence was sequenced from both DNA strands. Were determined. Radiolabeled segments from the 5 'and 3' ends of human NKCC2 cDNA And has been described previously (Shimkets, R.A., et al., Cell 79: 407-414 (1994). )) Hybridization of human PAC library 35 Was used for screening. Connect the intron-exon boundary to the genomic DN Both strands of the A fragment were determined by sequencing. NKCC2 single Genomic fragments with parts of introns and neighboring exons are used as templates Based on the structure of the PAC clone or genomic DNA, and the related gene TSC Using primers that are probably present in each exon, long-range PCR (long- range PCR, ExpandTM Long PCR System; Boehringer-Manheim) Was. DNA sequence analysis was performed using the ABI373 instrument according to the following standard protocol. By the dideoxy chain termination method.   Marker development, genotype, and association analysis. Sau3AI subclone of NKCC2PAC clone Loans are hybridized as previously described (Shimkets, R. et al. A. et al., Cell 79: 407-414 (1994)) screen for (GT) n repeats. I did it. In this screening, clone NKCGT7-3 containing (GT) sequence was identified. (McCredie, D.A., et al., Aust. Paed. J. 10: 286-295 (1974)); Primers flanking unique sequence repeats and genomic DNs of unrelated subjects Used to perform PCR from A (NKCGT7-3F: CACTAGGCTATTGTGTGGCTC; NKCGT7-3 R: GTCTGTCCTCCACACTAG).   Genotyping of CEPH and disease families for loci indicated in the text , The product was added to the reaction mixture at 1 μCi [I-32Except for labeling by inclusion of [P] dCTP And as previously described (Shimkets, R.A. et al., Cell 79: 407-414 (1994)). ), Specific primers (Gyapay, G et al., Nature Genet. 7: 246-339 (1994)). Was performed by polymerase chain reaction. All genotypes, disease status Scores were scored independently by two unknowing researchers. Link analysis, LINK AGE Program, Lathrop, G.M. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (U.S.A.) 81: 3443- 3446 (1984)).   SSCP And DNA sequencing. Single-strand conformation polymorphism (Orita, M. et al., Pr. oc. Natl. Acad. Sci. USA 86: 2766-2770 (1989)). Child variants were sought. The TSC primers were as previously described. (Example 1 and Simon, DB et al., Nature Genet. 12: 24-30 (1996)); Two exons were replaced with 27 sets of specific primers (based on the genomic structure of the gene) Screening was performed using Table 6). Primer pairs as previously described (Shimkets, R.A., et al., Cell 79: 407-414 (1994)). Separate PCR using genomic DNA from family members or CEPH controls Used for. The amplified product was prepared under three different non-denaturing conditions and Denatured urine as described (Shimkets, R.A. et al., Cell 79: 407-414 (1994)). Molecular variants were analyzed by electrophoresis under elementary gel. Variant identified Was eluted from the gel, reamplified by PCR, and in all cases both The DNA from the strand was sequenced. All SSCP genotypes are independently amplified Confirmed.   result Family with Barter syndrome.At least one diagnosed as having Bartter syndrome Four families with human subjects were studied. One of these cases was previously reported (Di Pietro, A et al., Ped. Med. Chir. 13: 279-280 (1991)). this In three of these families, at least one affected subject had related blood. It is known that they are descendants of marriage (Fig. 6). In addition, in family tree BAR156, Two second cousins in the target case are also affected. The index cases (Table 5) are all Premature birth with a body weight of less than 2 kg with demonstrated polyhydramnios and markedly lower Severe dehydration associated with lithemia and hyperreninemia hyperaldosteronism In the neonatal period. All have pronounced hypocalciuria, and Three had evidence of ultrasonography for nephrocalcinosis; none of these patients had low magnetic There was no symptoemia. Early and severe presentation, hypercalciuria, amniotic fluid Multiple cases and nephrocalcinosis all have mutations in TSC as the cause of those diseases. With patients previously classified as having Gitelman syndrome and found to (Simon, DB et al., Nature Genet. 12: 24-30 (1996) )).   TSC Evolution. Bartter Syndrome Causes Thiazide-Sensitive Na-Cl Cotransporter (TSC) To determine if it was due to a mutation in And genotyped a marker highly linked to this locus on chromosome 16. . If Bartter's syndrome is due to a mutation in TSC, we will add these families. Affected subjects in this trait locus and closely linked Were predicted to be homozygous at the gene locus (Lander, E.S., et al., Science 236: 156). 7-1570 (1987)). D16S408 is linked to TSC at a recombination ratio of 1% (Simon, D .B. Et al., Nature Genet. 12: 24-30 (1996)). This marker is Have been shown to be heterozygous in all subjects; Analysis of linked adjacent markers indicates that these subjects have the same haplotype Was confirmed not to have the two inherited copies (data not shown). This These findings do not support mutations in TSC as a cause of Barter syndrome. this The conclusion is further on molecular variants due to single-stranded conformational polymorphisms (SSCPs). Of all 26 exons encoding TSC proteins (Orita, M. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (U.S.A.) 86: 2766-2. 770 (1989)). Variants that alter the encoded protein are Were not detected (data not shown).   Characterization of human NKCC2. NKC on its potential role in Bartter syndrome To study C2, we characterized the human NKCC2 locus (FIG. 7). . Dominant variants of human NKCC2 cDNA isolated from human kidney cDNA library Encodes a 1099 amino acid protein, which is expressed in rabbits (Payne, J.A. et al., P. roc. Natl. Acad. Sci. (U.S.A.) 91: 4544-4548 (1994)) (95% amino acid Gamba, G. et al., J. Biol. Chem. 26: 17713-17722 (1994). ) (93% identity) characterized by strong sequence similarity to NKCC2 cDNA Show. Furthermore, human NKCC2 is derived from NKCC1 from shark rectal gland (Xu, J.-C. et al., Proc. N atl. Acad. Sci. (U.S.A.) 91: 2201-2205 (1994)) (60% identity) and TSC (Simon, D.B. et al., Nature Genet. 12: 24-30 (1996)) (47% identity) Indicates similarities to be considered in the amino acid sequence.   Plasmid artificial chromosome (PAC) containing the human genome NKCC2 locus (Ioannou, P.A. Et al., Nature Genet. 6: 84-89 (1994)). One (NKCC2-6A) was found to contain all of the code exons. to this Yo Thus, it was possible to determine the intron-exon structure of a gene (see Methods. When). The NKCC2 protein is encoded in 26 exons (FIG. 7a); Trons range in length from 120 base pairs to 15 kb, and the coding region It spans all 80 kb in genomic DNA. The location of the intron-exon boundary is exon 1 9 are very similar to those found in the TSC (Simon, D.B. et al., N. ature Genet. 12: 24-30 (1996)). Three other variants of exon 4 are of other species (Igarashi, P. et al., Am. J. Physiol. 269: F405-F4l8 ( 1995)), encoded in genomic DNA. Somatic cell hybrid DNA as template By using primers from the genomic sequence that directs the PCR used, KCC2 was placed on human chromosome 15 (data not shown).   A (GT) dinucleotide repeat was identified at the cloned NKCC2 locus. This repeat is polymorphic in genomic DNA and has 5 alleles and 50 It was demonstrated to have 42% heterozygosity in unrelated subjects. This mer To localize NKCC2 on the human genetic map in a CEPH reference pedigree Genotyped; analysis linked loci to clusters at 15q15-21 Revealed. Multiple point analysis showed that the three centers adjacent to D15S132 and D15S209 The highest lod score of 13.3 was obtained for linkage to the zymorgan compartment (FIG. 7c). The preferred ratio for positions in this interval is the position in the next most probable compartment There was a possibility of more than 100 times the position (FIG. 7c).   Homozygous form of NKCC2 in Barter family.We found that in NKCC2 and in it Genotype members of the Barter syndrome family for four markers adjacent to Classified. In each family, all affected offspring of a related marriage are identified for each marker pair. It was homozygous for the progeny. And these haplotypes are Cosegregated, which results in Barter syndrome and NKCC2 It provides strong evidence to support the linkage of the locus (FIG. 6). In addition, BAR138 The affected subject is not known to be a descendant of a related marriage, but she also All markers tested in the segment were homozygous.Mutations in NKCC2 in Bartter syndrome. The data in these chains is Strongly suggest that the syndrome contributes to mutations at the NKCC2 locus, Motivates research into functional mutations at this locus in these patients I can. The primers in the NKCC2 intron were converted from the genomic DNA of the affected subject to PC Used to point R, and the products were analyzed by SSCP. Single new Variants are found in each kindred, and each is distinct from each other in disease phenotype. (Figures 6 and 8). All these variants are the two affected brothers in BAR156. Except for his younger brother, he is homozygous in the affected subject. In this ancestry, fingers The target case is homozygous for the new variant. Her affected second cousin Puts one inherited copy of the same variant with her haplotype part These subjects have a second, and so far undetected, Probably inherits the variant on the allele that the mother has inherited. These modifications The body tests 80 alleles from unrelated subjects without Bartter syndrome Was not observed. And, there is no variant that changes the amino acid sequence. It has not been detected in the relevant unaffected subject.   Analysis of the DNA sequences of these variants will alter the protein encoded by each. (Fig. 8). The variant in BAR152 is the first transmembrane domain. One base pair insertion to introduce a frameshift mutation at codon M195 in the in. BA The variant in R138 has a one base pair deletion in codon R302 in the fourth transmembrane domain. As shown, this also results in a frameshift mutation. Both of these variants It is rare to obtain proteins with normal functions.   The other two variants are among members of the NKCC family from distantly related species. Non-conservative missense mutations occur in conserved residues. At BAR156 A variant converts phenylalanine to valine at residue 272 in the third transmembrane domain. Replace. This valine residue is used for NKCC from human, rabbit, mouse, and rat. 2, and is conserved in shark and human NKCC1. Similarly, in BAR165 A variant of asparagine at amino acid 648 immediately adjacent to the twelfth transmembrane domain Replace the aspartic acid residue with aspartic acid; this aspartic acid residue also Conserved by all members of Millie.K+: Serum potassium (mM, nl 3.5-5.0 mM); HCOThree: Serum bicarb onate) (mM, nl 23-26 mM); UCa / UCr: urine calcium: creatinine ratio (mM : MM; nl ratio 0.2-0.4). Renal calcification was determined by ultrasonography. Premature babies: born by 36 weeks of pregnancy . ND has not been implemented. All primers are in the intron except for the following: hNKCC2ex1A-reverse And hNKCC2ex1B-forward, these are in exon 1; hNKCC2ex26-reverse The orientation is distal to the normal stop codon. Consideration   Identification of individual mutations in NKCC2 that differentiate by disease has Characterize and frameshift or non-conserved at highly conserved residues Mutations in renal absorbable Na-K-2Cl cotransporter Constitutes evidence of causing Tarr syndrome. This finding is the basis of the molecular Establish a basis and allow genetic differentiation of this disorder from Gitelman syndrome. These findings provide insight into the molecular mechanisms underlying diseases inherited by ion transport in the kidney. Expand your knowledge. Five different genes that mediate sodium reabsorption in the kidney Mutations are now thought to be involved in four different Mendelian disorders (FIG. 9) (Shimkets, R.A., et al., Cell 79: 407-414 (1994); Hansson, J.H. Et al., Nature Genet. 11: 76-82 (1995); Chang, S.S., et al., Nature Genet. 12: 2 48-253 (1996); Simon, D.B., et al., Nature Genet. 12: 24-30 (1996)). further , Aldosteronism Treatable with Glucocorticoids (Lifton, R.P. et al., Nature  355: 262-265 (1992)), including the activity of mineralocorticoid receptors Mutations leading to overt and apparent mineralocorticoid excess syndrome (Mune, T. et al. Nature Genet. 10: 394-399 (1995)), Natrion in the distal nephron epithelium It works by increasing the activity of the microchannel.   Pathophysiology of the disease.Virtually all features of the pathophysiology of Bartter syndrome It can be explained by a mutation in the Na-K-2Cl cotransporter leading to a loss of capacity. This communal The feeder is placed on the thick ascending limb of the Henle loop and filtered of sodium Causes about 30% reabsorption of the amount (Greger, R., Physiol. Rev. 65: 760-797 (1 985)) (FIG. 9); consequently, loss of function is seen in affected patients This leads to significant salt elimination and reduced capacity, which causes dehydration. This allows Secretion of nin and increased levels of aldosterone, which lead to distant nephrogenesis. Ron amiloride-sensitive epithelial sodium channels through epithelial sodium channels Increased sodium reabsorption occurs. Sodium reabsorption through this channel Is indirectly related to the secretion of potassium and hydrogen ions, This produces hypokalemia alkalosis.   About 25% reabsorption of the filtered calcium also occurs in the thick ascending limb ( Sutton, R.A.R., et al., In The Kidney (ed. By Brenner, B.M. and Rector, F.C.) 551- 618 (Saunders, Philadelphia, 1981)). And this is this Nephron Segume Associated with sodium reabsorption in the plant. Therefore, re-absorption of sodium here The loss of yield is characteristic of hypocalciuria and kidney disease seen in these patients. It is expected to cause calcification.   Urine prostaglandin E2 levels are elevated in patients with Barter syndrome (Seyberth, H.W. et al., Pediatr. Nephrol. 1: 491-4). 97 (1987); Gill, J.R., Jr et al., Am. J. Med. 61: 43-51 (1976)); high PGE2 Levels can be produced by administration of loop diuretics (Dunn, MJ Kidney Int. . 18: 86-102 (1981). This results in a secondary increase in PGE2 levels Consistent with a genetic deletion of Na-K-2Cl function.   Classification of hypokalemia alkalosis. Inherited hypokalemia Alcalo Cis is genetically heterozygous and has at least two proteins Thick ascending limb Na-K-2Cl cotransporter (NKCC2) and distal convoluted tubule Na- It is now clear that mutations in the gene encoding Cl cotransporter (TSC) It is easy. Therefore, the clinical status of patients with mutations in these two genes And physiological characteristics are easily distinguishable. Hypokalemia alkalosis And presentation of neonatal period and hypercalciuria All patients with mutations in NKCC2, while hypokalemia alkalosis And all patients confirmed to have presentation and hypocalciuria after age 8 years Had a mutation in TSC (Simon, D.B., et al., Natuire Genet. 12: 24-30 (1996)). ).   All inherited hypokalemia alka with normal or hypotension Whether Rosis is due to a mutation in one of these two genes Or whether additional genetic heterozygotes are found . One group of patients had severe magnesium excretion, hypokalemia alkalosis. (Gullner syndrome) (Gullner, H.-G. et al., Am. J. Med. 71: 578-582 (1981)). Low potassium in these patients Mumemia has been reported to be associated with magnesium replacement. These patients And, perhaps, another of the spectrum of inherited hypokalemia alkalosis Seems like a different subset. Typically, low potassium in neonates Urinary prostaglandin levels in several patients with blood alkalosis Bell's findings suggest that hyperprostaglandinuria is another syndrome (high prostaglandin (Seyberth, H.W. et al., Pediatr. Nephrol). . 1: 491-497 (1987)). However, this result probably indicates that this group of patients A mutation in NKCC2 with hyperprostaglandinuria as a typical phenotype Prove that. Where the two supported by mutations in two different genes Evidence for different clinical syndromes of Gitelman syndrome or Bartter syndrome Support a logical framework for the classification of these patients as having any of the groups You.   Conversely, clinical and physiological features resulting from mutations in these two genes The scope of the signature also remains unspecified. Therefore, the patients studied Further phenotypic ranges are presented. Several people with hypokalemia alkalosis Patients have been reported to have normal urinary calcium; these patients , NKCC2, TSC, or another gene. As a result, genotype- Further testing of phenotypic relationships and specific phenotypes of specific mutant alleles Results, and stringent analysis based on variant analysis and clinical characteristics Kinds should be possible.   Disease morbidity. The proteins encoded by NKCC2 and TSC have similar high Closely related in terms of sequence, structure, and function that are conserved each time. From this The skilled artisan will appreciate the prevalence of mutant alleles in these genes, and the clinical disease Can be expected to be similar. But hypokalemia alkalosis Gitelman syndrome has been demonstrated by our experiments to recruit published patients with Patients (defined by presentation of hypocalciuria) with Bartter syndrome Significantly more than in patients with hypertension (defined by presentation of hypercalciuria) It is clear (Simon et al., Unpublished data). Greater morbidity and bars The morbidity associated with Tarr syndrome can reduce reproductive compatibility, thereby increasing this population. This results in an increased deletion of the mutant NKCC2 allele from the group.   There may also be differences in the rate of introduction of new mutant alleles at these loci. You. The most common sites for single base substitutions in mammals are these cytosine residues. Oligonucleotide Responsible for Methylation at the Group and Subsequent Deamination to Thymidine Nucleotides (Cooper, DN, et al., Hum. Genet. 83: 181-188 (1989)). This The prevalence of CpG dinucleotides in the coding regions of these two genes (prevalen There are significant differences in ce). The cytosine residue of CpG dinucleotide is TSC Occupies the first or second codon position of the 60 codons in There are only 30 such sites. This difference is simply due to differences in the amino acid sequence. As well as significant differences in codon usage. example For example, 30 of the 48 arginine codons in TSC have CpG dinucleotides However, only 15 of the 43 arginine residues in NKCC2 utilize such codons. (C2,1 df = 6.99, p <0.01). These differences are due to the CpG nucleic acid in NKCC2. It may reflect a stronger selection for otide, and code for these two genes. May be responsible for some of the large differences in the occurrence of GC base pairs in the 59% during SC, 45% during NKCC2).   Possible relevance in heterozygotes. Mutant NKCC2 allele is homozygous Although they have severe effects when combined, they also have the more common heterozygous It may have a phenotype that is detectable in the union. Among the possible phenotypes, Blood pressure is an appropriate reason for reduced sodium reabsorption in the thick ascending limb This leads to a lower set point of sodium balance and reduced intravascular volume. NKCC2 The ability of loop diuretics on hypotension due to the inhibition of this supports this possibility.   Another possible phenotype in heterozygotes is diuretic-induced low potassium Susceptible to bloodemia. Thiazide diuretics block TSC in distal convoluted tubules Harmful, commonly used antihypertensive agent; induced by thiazide Hypokalemia is a relatively common complication. About NKCC2 mutation Terozygosity results from increased distal resorption through the TSC in distal convoluted tubules. May compensate for reduced sodium reabsorption in the thicker ascending limb (Ellison, D.H. An n. Int. Med. 114: 886-894 (1991)) (Fig. 9). But by thiazide Inhibition of this latter cotransporter leads to distant nephrons with a marked potassium deficiency. Can be supplemented only by increased activity of epithelial sodium channels in This produces a significant discharge of salt. Therefore, heterozygous NKCC2 mutants are Can predispose to this specific complication of The carrier may make up a significant fraction of the patients who develop this complication.   The homozygous for the NKCC2 mutant has significant urinary calcium excretion This leads to early and severe nephrocalcinosis and significant demineralization of bone. NK Excretion of salt in the heterozygous form for the CC2 mutant is also associated with hypercalciuria Which results in nephrolithiasis (renal stones) and osteoporosis (bone demineralization) ), A potentially increased sensation for multifactorial traits with known inherited components Can cause receptivity. Interestingly, X-linked kidney chloride channels Have been shown to promote the development of nephrolithiasis (Lloyd, SE et al., N. 379: 445-449 (1996)), for the treatment of sodium and chloride in the kidney. Primary abnormalities cause stones to develop in a significant fraction of affected subjects Consistent with the view that it can be.   In addition to these mutations that are thought to cause loss of transport function, Variants in the gene may also lead to gain of function and potentially lead to the development of hypertension There is a possibility that it can contribute. Comparable situations are mutations that gain function are hyperblood Amiloride-sensitive epithelial sodium channels cause barotrauma Liddle syndrome Have been demonstrated (Shimkets, R.A., et al., Cell 79: 407-414 (1994); Hansson, J.H. et al., Nature Genet. 11: 76-82 (1995)). On the other hand, deletion of functional mutation Produces pseudohypoaldosteronemia type I, a salt excretory disease (Chang, S.S. et al. Nature Genet. 12: 248-253 (1996)) (Fig. 9).                                 Example 3  K + Barter syndrome (low) revealed by mutations in channel ROMK Genetically heterozygous for hypokalemia alkalosis with kaluria) Method Family with Barter syndrome. The families were recruited by identification of the affected index cases. Get Nom DNA is prepared from venous blood of members of a family with Barter syndrome by standard procedures. (Bell, G., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. (U.S.A.) 78: 5759-5763 (198 1)).   Characterization of the human genome ROMK intron-exon junction. A single point of ROMK A genomic fragment containing a long and a portion of a neighboring exon is Nom DNA and published data (Shuck, ME et al., J. Biol. Chem. 269: 24). 261-24270 (1994)), using primers in each exon, PCR (long-range PCR) (ExpandTM Long PCR System; Boehringer-Mannheim) Was isolated. DNA sequence analysis of the product was performed using a standard process using the ABI 373A instrument. According to the protocol, dideoxy chain termination was used. Replace intron sequence with intron -To define primers to amplify exon boundaries and ROMK coding region Used (Table 9); additional linking sequences have been submitted to GENBANK.   Genotype and linkage analysis. The genotype classification of the locus indicated in the text As described previously (Simon, D.B. et al., Nature Genet. 13: 183-188 (1996)). Was performed by the polymerase chain reaction using specific primers. All remains Genotypes were scored separately by two researchers who were unaware of the morbidity . Analysis of linkage is described in the LINKAGE program, Lathrop, G.M. et al., Proc. Natl. Acad. Sc i. (U.S.A.) 81: 3443-3446 (1984)). By this, 99% Barter as an autosomal recessive trait with penetrance and 0.1% phenotypic replication The syndrome was identified.   SSCP And DNA sequencing. Polymorphism in single-stranded conformations (Orita, M. et al. Proc. Natl. Acad. Sci. (USA) 86: 2766-2770 (1989)). For molecular variants. NKCC2 and TSC primers have been previously described (Examples 1 and 2, and Simon, D.B. et al., Nature Genet. 12 : 24-30 (1996); Simon, D.B. et al., Nature Genet. 12: 24-30 (1996)). Plastic Immer pairs have been described previously (Simon, D.B. et al., Nature Genet. 13: 183. -188 (1996)) as a template for disease family members or control groups. Nom DNA was used to direct PCR. All primer pairs are 15 It produces products having a size between 0 and 300 base pairs. The amplified product is Different non-denaturing conditions and have been described previously (Simon, D.B. et al., Nature Ge net. 12: 24-30 (1996)), electrophoresis on denaturing urea gels The variants were analyzed. The identified variants are eluted from the gel and Amplified and in all cases DNA from both strands was sequenced. all All SSCP variants were confirmed by separate amplification.   result Family with Barter syndrome.   The present inventors have found that salts associated with hypercalciuria and prenatal position in the neonatal period. Excretion and hypokalemia associated with metabolic alkalosis with hypotension Nine families not previously reported to have Bartter syndrome Subjects from origin were investigated (Table 8). All patients had significantly increased plasma Aldos Had teron levels and plasma renin activity (data not shown). These illnesses Clinical and biochemical characteristics of individuals with previous mutations in NKCC2 Indistinguishable from the features found in patients found in Distinguished from those found in patients with mutations in C.NKCC2 Analysis   Affected subjects in these six kindreds were offspring of a marriage between a real cousin. Is known (Table 8). In these families, affected subjects Inherited markers from the same disease mutation and heterozygous great-grandparents Are likely to be heterozygous. Therefore, intra- and adjacent marker The test for homozygosity of the-is a test of linkage in such a kindred ( Lander, E.S., et al., Science 236: 1567-1570 (1987)). Therefore, we have: Highly polymorphic markers over a 3 cM interval, including NKCC2, in these relatives Car was genotyped; these loci were Homozygous in 5 previously studied families with Tarr syndrome Has been proven. In these three kindred families (BAR157, BAR181, BAR182) All affected subjects were as previously reported (Example 2, and Simo n, D.B. et al., Nature Genet. 13: 183-188 (1996)), based on mutations in NKCC2 In some or all of these families as disclosed (data not shown), Homozygous for the NKCC2 haplotype, consistent with Roter syndrome. Symmetry Homozygous by NKCC2 progeny in BAR159 and BAR161 pedigrees (Figure 10). In addition, at BAR159, the two affected offspring were NKCC2 Progeny inconsistent and unaffected offspring are compared to affected offspring Share the NKCC2 haplotype; in this family under a conservative model of trait loci By a traditional analysis of the chain in (see Methods), a lod score of -3.4 Negative chain with Furthermore, in affected members of any kindred, Loci closely linked to TSC are not homozygous (data Is not shown). These findings provide strong evidence for genetic heterogeneity in Barter syndrome And mutations in NKCC2 cause disease in BAR159 and BAR161 Indicates not to wake up. The conclusion is that all 26 exons encoding NKCC2 (Sim on, D.B. et al., Nature Genet. 13: 183-188 (1996)) for single-stranded conformation Polymorphism (SSCP) (Orita, M. et al., Proc. Natl. Acad. Scl. (U.S.A.) 86: 2766-2. 770 (1989)). Supported by failure to identify mutations in NKCC2 in affected subjects (Data not shown).   ROMK Analysis   These observations indicate that NKCC2 function, a functional That deletions in various mutations may explain disease in some of these families Motivated. The gene encoding ROMK has been cloned and A thron-exon organization has been defined (Yano, H. et al., Mol. P. harmacology 45: 845-860 (1994); Shuck, M.E. J. et al. Biol. Chem. 269: 242 61-24270 (1994)): differs at the amino terminus and in humans from 372 to 391 amino acids. Combine to produce three different ROMK proteins that vary in length up to noic acid There are five exons used in altering (Suck, M.E. Et al., J. Biol. Chem. 269: 24261-24270 (1994)). All isoforms are exon 5 Shares the nucleus of 372 amino acids encoded by; this 372 amino acid protein The quality corresponds to isoform R0MK2. All published intron sequence data To enable testing of all five exons and intron-exon boundaries Supplemented with additional intron sequence information disclosed herein (see methods). Thing).   Subjects with BAR159 and BAR161 were scanned for ROMK variants by SSCP. Cleaned. Homozygous ROMK variants have been shown to affect affected subjects in both families. And these variants segregated simultaneously with the disease (FIGS. 10 and 11a, b). These variants are not common in the population, so they Unaffected unrelated subjects and CEPH reference pedigree from Saudi Arabia Is not detected on 80 chromosomes derived from E. coli. This is achieved by homozygous mapping. We have identified these variants as rare and found that ROMK and The lod score for the Bartter syndrome linkage is 3.2, To support. Analysis of the DNA sequences of these variants was based on the homozygous variant in BAR159 ( Figure 11a) shows the termination of the chain from TAC encoding tyrosine and the first transmembrane domain. In the TAG that shortens the encoded protein before the codon, codon 60 (co (Don number) (Fig. 12). Homozygous variant in BAR161 Is a single into the sequence of six consecutive T residues spanning codon 13 to codon 14. This results in an insertion of the T-A base pair (FIG. 11b), which results in a forward coding from amino acid 15. Resulting in a frameshift mutation that alters the protein (Figure 12) Codon 54 causes premature termination. These findings suggest that mutations in ROMK Provides strong evidence for developing Barter syndrome in two families.   Seven additional Bartter syndrome families were then screened for ROMK variants. Learning. Two variants were identified in screening for NKCC2. Found in each of the two outbred families that were not indifferent. these None of the variants were found on 80 chromosomes from unaffected subjects. won. In BAR208, one variant resulted in a missense mutation and at codon 200 Replace arginine with serine (FIGS. 11d, 12).+Channel IRK It is highly conserved among members of the family, and Presents a protein kinase A phosphorylation site in the ruboxyl terminus; Has been shown to be phosphorylated by PKA and is Replacement of alanine with the normal K+What is required for channel activity Mutant ROMK shows an approximately 50% decrease in channel activity (Xu, Z-C. J. et al. Biol. Chem. 271: 9313-9319 (1996)). Present on other ROMK alleles A second variant in this kindred has another premature stop codon that occurs at codon 58. Which allows the protein encoded before the first transmembrane domain to be Shorten again (Figure 12). In BAR206, one variant is the last of codon T313. It shows a four base pair deletion over all of the bases and codon K314, thereby Causes a frame-shift mutation and encodes the forward encoded protein from amino acid 315 Changes in quality, ending with a new stop codon at position 350 (FIGS. 11c, 12). To this family The second variant in the amino acid 195 at the cytoplasmic carboxy terminus of ROMK This results in a substitution of valine for alanine (FIG. 12); And unrelated unaffected subjects stored in human ROMK Has not been observed. One additional non-NKCC2 variant not identified In the inbred BAR139, threonine is converted to methionine at amino acid M338. A single replacing ROMK variant was identified (FIG. 12); this variant was affected. Not found on 80 chromosomes from unsubjected subjects. At present, this No mutations on other ROMK alleles in affected subjects have been identified. K+: Serum potassium (mM, nl 3.5-5.0 mM); HCOThree: Serum bicarbonate (mM, nl 23-2 UCa / UCr: urine calcium: creatine ratio (mM: mM; nl <0.4). Kidney stone Ash was determined by ultrasonography. Consang: descendants of kinship marriage. Primers hROMKex1, hROMKex2, hROMKex3, hROMKex4, and hROMKex5A-forward Is in the intron. All other primers are in exon 5.8. Consideration   Independence that dramatically changes channel structure and co-segregates with Bartter syndrome The findings of the ROMK mutants found that mutations in ROMK cause Barter syndrome. Testify. These findings establish the genetic heterogeneity of Bartter syndrome, and Has a relevance for genetic testing for the disease. In addition, these Role of ROMK in regulating Na-K-2Cl cotransporter activity in the gut and TAL K into the lumen+ Strongly supports in vivo net salt reabsorption by reverse recycling of invading cells I do. Mutations in NKCC2 and ROMK are the only mutations that cause Barter syndrome It is unknown whether this is a gene or if additional genes will be identified. Remains; therefore, all 15 families with independent barter mutations studied (Simon, D.B. et al., Nature Genet. 13: 183-188 (1996), and this study). Shows that NKCC2 variants are identified or involved by linkage in 10 families And ROMK mutations have been identified in 5 families. One outbred family Mutants in either ROMK or NKCC2 have not been found to date No. This may reflect incomplete sensitivity of mutant detection, or Can be explained by genetic heterogeneity. This finding is Six members, subunits, or mutations of human ion channels are found in humans Results in transporters that have been shown to affect blood pressure (Lifton, R.P., Sc ience 272: 676-680 (1996); Simon, DB et al., Nature Genet. 13: 183-188 (19 96)).   Homozygous immature termination and early flare in the encoded protein The findings of the time shift mutation (Figure 12) suggest that these ROMK mutants Provides very strong evidence that a sex loss occurs; this suggests that complete ROMK PKA phosphate as indicated by expression in Xenopus ovary cells required for activity (Xu, ZC. Et al., J. Biol. C.) hem. 271: 9313-9319 (1996)). In addition, the last 58 normal amino acids have been deleted Distal frameshift mutations in normal potassium channel function Strongly suggesting this essential role of the carboxy terminus. This variant and two The functional consequences of additional missense variants (A195V and M338T) are These can provide new insights into channel structure and function. Can be served. All mutations identified to date have been identified in all known ROMK isoforms. Thus, the activity of all isoforms is present in the shared core peptide, Expected to be affected by these mutations.   The pathophysiology seen in affected patients is the return of K from TAL cells to the renal duct.+of It can be explained by a loss of ROMK function that results in an inability to recycle, Lumen K too low to allow sustained Na-K-2Cl cotransporter activity+Raw level This results in the discharge of salt from this nephron segment. Excretion of this salt -Activation of the angiotensin system, increased aldosterone levels, and K+And And H+Epithelial sodium channel-mediated augmentation of distal nephrons in cell exchange Hypokalemia alkalo observed, causing delayed electrogenic sodium reabsorption Causes cis. Calcium reabsorption is due to Na in TAL+Related to reabsorption And Na in this segment+Loss of transport is characteristic of low calci in these patients. Leads to umuria.   At least one additional secreted potassium channel has been identified in TAL5 But the result is that these two K+Channels are not rich in features This indicates that this other channel cannot replace the loss of ROMK function. RO The MK isoform is also expressed at an additional distal site in the nephron, and this This same channel isoform has a net renal potassium secretion in the distal nephron (Lee, W.S. et al., Am. J. Physiol. (Renal Fluid Electrol. Physiol.) 268: F1124-31 (1995), Boim, M.A., et al., Am. J. Physio l. (Renal Fluid Electrol. Physiol.) 268: F1132-40 (1995), Hebert, S.C. Kidney Int. 48: 1010-1016 (1995)). Distal secretion is net kidney potassium Since this is a major determinant of secretion, deletion of this secreted potassium channel It is expected to produce impaired potassium secretion in response to Ron. as a result NKCC2 mutation (and intact distal K+Secretion) barter patient Higher potassium levels in the latter patients, from patients with mutations in ROMK Can be expected. Looking back, the same on both alleles Four patients with defined ROMK mutations have higher K+Show trends to levels (table 2, and Simon, D.B. et al., Nature Genet. 13: 183-188 (1996)) Are all well below the normal range. This finding suggests that ROMK isoforms Does not play an essential role in distal kidney potassium excretion in vivo And suggest. Further research will address this issue, and these two The Clinical Features of Patients with Mutations in the Gene of the Human Being Differentiated Clinically? Is needed to determine In addition, ROMK isoforms are also found in the brain, spleen, lungs, And expressed in the eye (Hebert, S.C., Kidney Int. 48: 1010-1016 (1995 )) Suggests an essential role for ROMK function in these organs There is no overt phenotype in patients with   Homozygous deficiency in ROMK function alters renal sodium handling Findings indicate that heterozygous carriers of the ROMK mutant are more dramatic due to haplotype deficiency. Raises the possibility of having a different phenotype. These potential phenotypes are Expected to be similar to previously suggested for two mutant heterozygotes (Simon, D.B. et al., Nature Genet. 13: 183-188 (1996)). It has dropped Includes blood pressure, and predisposition to osteoporosis and / or nephrocalcinosis. Hetero contact These possibilities can be tested using the ability to identify carriers of relapses. Likewise Increased renal sodium reabsorption underlies many variants of hypertension The finding is that acquisition of a functional mutation in ROMK results in increased renal sodium reabsorption. Raises the question of whether it contributes to elevated blood pressure. Net kidney The identification of ROMK as a key regulator of sodium reabsorption in the gut is implicated in this gene and A Variant of the Modulators of CD4 and ROMK Activity Play a Role in Determining Human Blood Pressure? Kano Motivate the decision. One skilled in the art will follow the methods and examples provided herein. Thus, the present invention disclosed in the present specification can be easily implemented.

【手続補正書】 【提出日】平成11年8月16日(1999.8.16) 【補正内容】6.1 明細書を次のように補正します。 (1)明細書第7頁下から2行目を 「図2.ヒトゲノムTSC遺伝子座の特徴づけ。」 とあるのを、 「図2.(配列番号1〜配列番号24)ヒトゲノムTSC遺伝子座の特徴づけ。」 に補正します。 (2)明細書第8頁10行〜11行を 「C.ヒトTSCタンパク質の配列。ヒトTSCタンパク質の配列を一文字コードで示 す。ラットおよびヒラメのTSCの対応する配列をヒトの配列の下に示す」 とあるのを、 「C.ヒトTSCタンパク質の配列(配列番号2)。ヒトTSCタンパク質の配列を一 文字コードで示す。ラットおよびヒラメのTSCの対応する配列(配列番号3〜配 列番号24)をヒトの配列の下に示す」 に補正します。 (3)明細書第10頁14行〜19行を 「図7.ヒトゲノムNKCC2遺伝子座の特徴づけA.イントロン−エキソン機構。灰色の囲みは、NKCC2タンパク質をコードす る26個のエキソンを示す。各エキソンの最初のコドンを示す;コドンの第2また は第3の塩基で始まるエキソンを、下付き文字2または3でそれぞれ示す。 B.ヒトNKCC2タンパク質の配列(一文字コード)。対応するラットおよびサ メの配列をヒトの配列の下に示す」 とあるのを、 「図7.(配列番号25〜配列番号50)ヒトゲノムNKCC2遺伝子座の特徴づけA.イントロン−エキソン機構。灰色の囲みは、NKCC2タンパク質をコードす る26個のエキソンを示す。各エキソンの最初のコドンを示す;コドンの第2また は第3の塩基で始まるエキソンを、下付き文字2または3でそれぞれ示す。 B.ヒトNKCC2タンパク質の配列(一文字コード)(配列番号26)。対応する ラットおよびサメの配列(配列番号27〜50)をヒトの配列の下に示す」 に補正します。 (4)明細書第14頁下から3行目を 「配列番号 」 とあるのを、 「配列番号2および表3」 に補正します。 (5)明細書第15頁20行を 「配列番号 」 とあるのを、 「図4ならびに表1および表4」 に補正します。 (6)明細書第16頁15行を 「配列番号 」 とあるのを、 「図7」 に補正します。 (7)明細書第17頁7行を 「配列番号 」 とあるのを、 「図8および表7」 に補正します。 (8)明細書第17頁21行を 「アミノ酸配列を に開示する。」 とあるのを、 「アミノ酸配列をShuckら、J.Biol.Chem.269:24261-24270(1994)に開示する 。」 に補正します。 (9)明細書第18頁2行を 「配列番号 」 とあるのを、 「Shuckら」 に補正します。 (10)明細書第18頁22行を 「配列番号 」 とあるのを、 「図11および図12ならびに表10」 に補正します。 (11)明細書第43頁13行〜14行を 「(プライマーhTSCGT14-A:5'-GTGAGCCACTGCGCTTAGCTG-3';hTSCGT14-B:5'-C TGCTGAGCTCTGGTCTGGAG-3')」 とあるのを、 「(プライマーhTSCGT14-A:5'-GTGAGCCACTGCGCTTAGCTG-3'(配列番号51);h TSCGT14-B:5'-CTGCTGAGCTCTGGTCTGGAG-3'(配列番号52))」 に補正します。 (12)明細書第50頁表2を別紙の通り補正します。 (13)明細書第60頁13行〜14行を 「(NKCGT7-3F:CACTAGGCTATTGTGTGGCTC;NKCGT7-3R:GTCTGTCCTCCACACTAG)」 とあるのを、 「(NKCGT7-3F:CACTAGGCTATTGTGTGGCTC(配列番号107);NKCGT7-3R:GTCTGTCC TCCACACTAG(配列番号108))」 に補正します。 (14)明細書第66頁表6を別紙の通り補正します。 (15)明細書第78頁表9を別紙の通り補正します。 [Procedure amendment] [Submission date] August 16, 1999 (August 16, 1999) [Content of amendment] 6.1 The description will be amended as follows. (1) specification page 7, line 2 from the bottom "Figure 2. Characterization of human genomic TSC locus." Shall be deemed to be replaced with a "Figure 2 (SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 24) of human genomic TSC loci Characterization. " (2) The description of page 8, lines 10 to 11 is " C. Sequence of human TSC protein. The sequence of human TSC protein is shown by one letter code. The corresponding sequence of rat and flounder TSC is shown below the human sequence . "Indicates" means " C. Sequence of human TSC protein (SEQ ID NO: 2) . The sequence of human TSC protein is shown by one letter code. Corresponding sequence of rat and flounder TSC (SEQ ID NO: 3 to SEQ ID NO: 24) Is shown below the human sequence. " (3) The description at page 10, lines 14 to 19, reads " Figure 7. Characterization of the human genomic NKCC2 locus . A. Intron-exon organization . Gray boxes indicate 26 exons encoding the NKCC2 protein. Exons beginning with the second or third base of the codon are indicated by subscripts 2 or 3, respectively, B. Sequence of the human NKCC2 protein (single letter code), corresponding rat and shark Figure 7 (SEQ ID NO: 25 to SEQ ID NO: 50) Characterization of the human genomic NKCC2 locus A. Intron-exon organization.The gray box indicates NKCC2 protein shows a 26 exons encoding indicating the first codon of the exon;.. the second or exon starting with the third base of the codon, respectively subscript 2 or 3 B The sequence of human NKCC2 protein (single letter code) (SEQ ID NO: 26) The corresponding rat and shark sequences (SEQ ID NOs: 27-50) are shown below the human sequence. (4) The third line from the bottom of page 14 of the description is “sequence number Is corrected to “SEQ ID NO: 2 and Table 3”. (5) The description, page 15, line 20 is changed to “SEQ ID NO: Is corrected to "Figure 4 and Tables 1 and 4". (6) In the description, page 16, line 15 Is corrected to “Fig. 7”. (7) In the description, page 17, line 7, "SEQ ID NO: Is corrected to “Fig. 8 and Table 7”. (8) In the description, p. To be disclosed. Is corrected to "The amino acid sequence is disclosed in Shuck et al., J. Biol. Chem. 269: 24261-24270 (1994)." (9) In the description, page 18, line 2, "SEQ ID NO: Is corrected to "Shuck et al." (10) The description, p. Is corrected to “Figure 11 and Figure 12 and Table 10”. (11) The description on page 43, lines 13 to 14 of the specification is “(primer hTSCGT14-A: 5′-GTGAGCCACTGCGCTTAGCTG-3 ′; hTSCGT14-B: 5′-C TGCTGAGCTCTGGTCTGGAG-3 ′)” Primer hTSCGT14-A: 5'-GTGAGCCACTGCGCTTAGCTG-3 '(SEQ ID NO: 51); h TSCGT14-B: 5'-CTGCTGAGCTCTGGTCTGGAG-3' (SEQ ID NO: 52)). (12) Table 2 on page 50 of the specification has been amended as shown in the separate document. (13) The description of page 60, lines 13 to 14 of the specification as “(NKCGT7-3F: CACTAGGCTATTGTGTGGCTC; NKCGT7-3R: GTCTGTCCTCCACACTAG)” is referred to as “(NKCGT7-3F: CACTAGGCTATTGTGTGGCTC (SEQ ID NO: 107); NKCGT7-3R” : GTCTGTCC TCCACACTAG (SEQ ID NO: 108)). (14) Table 6 on page 66 of the description has been amended as shown in the separate document. (15) Table 9 on page 78 of the specification has been amended as shown in the separate document.

───────────────────────────────────────────────────── 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) C12N 1/21 C12N 1/21 5/10 C12P 21/02 C C12P 21/02 C12Q 1/68 A C12Q 1/68 G01N 33/53 D G01N 33/53 C12N 5/00 A ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C12N 1/21 C12N 1/21 5/10 C12P 21/02 C C12P 21/02 C12Q 1/68 A C12Q 1 / 68 G01N 33/53 D G01N 33/53 C12N 5/00 A

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.変化したイオン輸送によって媒介される病理学的状態を付与する変異体の存 在または非存在を決定するための方法であって、ヒトサイアザイド感受性Na-Cl 共輸送体遺伝子、TSC;ヒトATP感受性K+チャンネル遺伝子、ROMK;およびヒトNa −K-2Cl共輸送体遺伝子、NKCC2からなる群より選択されるヒト遺伝子における変 異の存在について核酸サンプルを分析する工程を包含する、方法。 2.前記方法が、バーター症候群、Gitelman症候群、低カリウム血症アルカロー シス、高カルシウム尿症を伴う低カリウム血症アルカローシス、腎臓結石、高血 圧、骨粗鬆症、および利尿剤誘導性高カリウム血症に対する過敏症からなる群よ り選択される病理学的状態の特徴である核酸分子の存在または非存在を決定する ために使用される、請求項1に記載の方法。 3.前記核酸サンプルが、野生型ヒトTSCタンパク質と比較した場合に1つ以上 のアミノ酸について変化しているヒトTSCタンパク質をコードする核酸分子の存 在について分析され、ここで、該TSCタンパク質における変化が、Gitelman症候 群(ホモ接合型変化)またはGitelman症候群の保有者(ヘテロ接合型変化)の診 断物である、請求項1に記載の方法。 4.前記核酸サンプルが、アミノ酸配列が野生型TSC配列からなる群より選択さ れるアミノ酸配列とは1つ以上のアミノ酸について変化しているヒトTSCタンパ ク質をコードする核酸分子の存在について分析される、請求項5に記載の方法。 5.前記核酸サンプルが、変化したTSC配列からなる群より選択されるアミノ酸 配列を有するヒトTSCタンパク質をコードする核酸分子の存在について分析され る、請求項6に記載の方法。 6.前記核酸サンプルが、野生型ROMKタンパク質と比較した場合に1つ以上のア ミノ酸について変化しているヒトROMKタンパク質をコードする核酸分子の存在に ついて分析され、ここで、該ROMKタンパク質における変化が、バーター症候群( ホモ接合型状態)またはバーター症候群の保有者(ヘテロ接合型状態)の診断物 である、請求項1に記載の方法。 7.前記核酸サンプルが、アミノ酸配列が野生型ROMK配列からなる群より選択さ れるアミノ酸配列とは1つ以上のアミノ酸について変化しているヒトROMKタンパ ク質をコードする核酸分子の存在について分析される、請求項6に記載の方法。 8.前記核酸サンプルが、変化したROMK配列からなる群より選択されるアミノ酸 配列を有するヒトROMKタンパク質をコードする核酸分子の存在について分析され る、請求項7に記載の方法。 9.前記核酸サンプルが、野生型NKCC2タンパク質と比較した場合に1つ以上の アミノ酸について変化しているヒトNKCC2タンパク質をコードする核酸分子の存 在について分析され、ここで、該NKCC2タンパク質における変化が、バーター症 候群(ホモ接合型状態)またはバーター症候群の保有者(ヘテロ接合型状態)の 診断物である、請求項1に記載の方法。 10.前記核酸サンプルが、アミノ酸配列が野生型NKCC2配列からなる群より選 択されるアミノ酸配列とは1つ以上のアミノ酸について変化しているヒトNKCC2 タンパク質をコードする核酸分子の存在について分析される、請求項9に記載の 方法。 11.前記核酸サンプルが、変異したNKCC2配列からなる群より選択されるアミ ノ酸配列を有するヒトNKCC2タンパク質をコードする核酸分子の存在について分 析される、請求項10に記載の方法。 12.前記方法が、核酸増幅法および前記TSCをコードする核酸分子の少なくと も1つのエキソンに隣接しそして選択的に増幅するプライマーを使用して、前記 サンプル中の核酸分子を増幅する工程、ならびに該増幅された核酸分子中に変異 が存在するかどうかを同定する工程を包含する、請求項3に記載の方法。 13.前記方法が、核酸増幅法および前記ROMK1をコードする核酸分子の少なく とも1つのエキソンに隣接しそして選択的に増幅するプライマーを使用して、前 記サンプル中の核酸分子を増幅する工程、ならびに該増幅された核酸分子中に変 異が存在するかどうかを同定する工程を包含する、請求項6に記載の方法。 14.前記方法が、核酸増幅法および前記NKCC2をコードする核酸分子の少なく とも1つのエキソンに隣接しそして選択的に増幅するプライマーを使用して、前 記サンプル中の核酸分子を増幅する工程、ならびに該増幅された核酸分子中に変 異が存在するかどうかを同定する工程を包含する、請求項9に記載の方法。 15.変化したイオン輸送を付与する変異したタンパク質の存在または非存在を 決定するための方法であって、ヒトサイアザイド感受性Na-Cl共輸送体タンパク 質、TSC;ヒトATP感受性K+チャンネルタンパク質、ROMK;およびヒトNa−K-2Cl 共輸送体タンパク質、NKCC2からなる群より選択されるタンパク質中の変異の存 在についてタンパク質サンプルを分析する工程を包含する、方法。 16.前記方法が、バーター症候群、Gitelman症候群、低カリウム血症アルカロ ーシス、高カルシウム尿症を伴う低カリウム血症アルカローシス、腎臓結石、高 血圧、骨粗鬆症、および利尿剤誘導性高カリウム血症に対する過敏症からなる群 より選択される病理学的状態の特徴である変異したタンパク質の存在または非存 在を決定するために使用される、請求項15に記載の方法。 17.前記タンパク質サンプルが、野生型ヒトTSCタンパク質と比較した場合に 、1つ以上のアミノ酸について変化しているヒトTSCタンパク質の存在について 分析される、請求項15に記載の方法。 18.前記タンパク質サンプルが、アミノ酸配列が野生型TSC配列とは1つ以上 のアミノ酸について変化しているヒトTSCタンパク質の存在について分析される 、請求項17に記載の方法。 19.前記タンパク質サンプルが、変化したTSC配列からなる群より選択される アミノ酸配列を有するヒトTSCタンパク質の存在について分析される、請求項1 8に記載の方法。 20.前記タンパク質サンプルが、野生型ヒトROMKタンパク質と比較した場合に 、1つ以上のアミノ酸について変化しているヒトROMKタンパク質の存在について 分析される、請求項15に記載の方法。 21.前記タンパク質サンプルが、アミノ酸配列が野生型ROMK配列とは1つ以上 のアミノ酸について変化しているヒトROMKタンパク質の存在について分析される 、請求項20に記載の方法。 22.前記核酸サンプルが、変化したROMK配列からなる群より選択されるアミノ 酸配列を有するヒトROMKタンパク質をコードする核酸分子の存在について分析さ れる、請求項21に記載の方法。 23.前記核酸サンプルが、野生型ヒトNKCC2タンパク質と比較した場合に、1 つ以上のアミノ酸について変化しているヒトNKCC2タンパク質をコードする核酸 分子の存在について分析される、請求項15に記載の方法。 24.前記タンパク質サンプルが、アミノ酸配列が野生型NKCC2配列とは1つ以 上のアミノ酸について変化しているヒトNKCC2タンパク質の存在について分析さ れる、請求項23に記載の方法。 25.前記タンパク質サンプルが、変化したNKCC2配列からなる群より選択され るアミノ酸配列を有するヒトNKCC2タンパク質の存在について分析される、請求 項24に記載の方法。 26.前記変化したTSCタンパク質が、ゲル電気泳動移動度、等電点、および変 異特異的抗体への結合からなる群より選択される方法を使用して分析される、請 求項17に記載の方法。 27.前記変化したROMKタンパク質が、ゲル電気泳動移動度、等電点、および別 の特異的抗体への結合からなる群より選択される方法を使用して分析される、請 求項20に記載の方法。 28.前記変化したNKCC2タンパク質が、ゲル電気泳動移動度、等電点、および 別の特異的抗体への結合からなる群より選択される方法を使用して分析される、 請求項23に記載の方法。 29.変化したヒトTSCタンパク質に結合するが、野生型ヒトTSCタンパク質には 結合しない、抗体。 30.前記抗体が、アミノ酸配列が野生型TSC配列からなる群より選択されるヒ トTSCタンパク質に結合しない、請求項29に記載の抗体。 31.前記抗体が、変化したTSC配列からなる群より選択されるアミノ酸配列を 有する変化したヒトTSCタンパク質に結合する、請求項30に記載の抗体。 32.変化したヒトROMKタンパク質に結合するが、野生型ヒトROMKタンパク質に は結合しない、抗体。 33.前記抗体が、アミノ酸配列が野生型ROMK配列からなる群より選択されるヒ トROMKタンパク質に結合しない、請求項32に記載の抗体。 34.前記抗体が、変化したROMK配列からなる群より選択されるアミノ酸配列を 有する変化したヒトROMKタンパク質に結合する、請求項33に記載の抗体。 35.変化したヒトNKCC2タンパク質に結合するが、野生型ヒトNKCC2タンパク質 には結合しない、抗体。 36.前記抗体が、アミノ酸配列が野生型NKCC2配列からなる群より選択される ヒトNKCC2タンパク質に結合しない、請求項35に記載の抗体。 37.前記抗体が、変化したNKCC2配列からなる群より選択されるアミノ酸配列 を有する変化したヒトNKCC2タンパク質に結合する、請求項36に記載の抗体。 38.野生型TSCタンパク質、変化したTSCタンパク質、野生型NKCC2タンパク質 、変化したNKCC2タンパク質、および変化したROMKタンパク質からなる群より選 択されるヒトタンパク質をコードする、単離された核酸分子。 39.請求項38に記載の核酸分子を含む、ベクター。 40.請求項39に記載の核酸分子を含むように形質転換された、宿主細胞。 41.核酸分子がそれによってコードされるタンパク質を産生するように発現さ れる条件下で、請求項40に記載の宿主を培養する工程を包含する、イオン輸送 タンパク質を産生するための方法。 42.薬剤が請求項41に記載の方法によって産生されるタンパク質に結合する かどうかを決定する工程を包含する、イオン輸送に影響を与える薬剤を同定する 方法。 43.ヒトの野生型TSCタンパク質、ヒトの変化したTSCタンパク質、ヒトの野生 型NKCC2タンパク質、ヒトの変化したNKCC2タンパク質、およびヒトの変化したRO MKタンパク質からなる群より選択されるアミノ酸配列を有する、単離されたタン パク質。[Claims] 1. A method for determining the presence or absence of a mutant that confers a pathological condition mediated by altered ion transport, comprising the human thiazide-sensitive Na-Cl cotransporter gene, TSC; human ATP-sensitive K + Analyzing a nucleic acid sample for the presence of a mutation in a human gene selected from the group consisting of a channel gene, ROMK; and a human Na-K-2Cl cotransporter gene, NKCC2. 2. The method comprises the group consisting of Barter syndrome, Gitelman syndrome, hypokalemia alkalosis, hypokalemia alkalosis with hypercalciuria, kidney stones, hypertension, osteoporosis, and hypersensitivity to diuretic-induced hyperkalemia. 2. The method of claim 1, wherein the method is used to determine the presence or absence of a nucleic acid molecule that is characteristic of a more selected pathological condition. 3. The nucleic acid sample is analyzed for the presence of a nucleic acid molecule encoding a human TSC protein that is altered by one or more amino acids when compared to a wild-type human TSC protein, wherein the alteration in the TSC protein is determined by Gitelman The method according to claim 1, which is a diagnostic substance for a carrier of the syndrome (homozygous change) or Gitelman syndrome (heterozygous change). 4. The nucleic acid sample is analyzed for the presence of a nucleic acid molecule that encodes a human TSC protein, wherein the amino acid sequence is altered in one or more amino acids from an amino acid sequence selected from the group consisting of a wild-type TSC sequence. 5. The method according to 5. 5. 7. The method of claim 6, wherein the nucleic acid sample is analyzed for the presence of a nucleic acid molecule encoding a human TSC protein having an amino acid sequence selected from the group consisting of an altered TSC sequence. 6. The nucleic acid sample is analyzed for the presence of a nucleic acid molecule that encodes a human ROMK protein that is altered by one or more amino acids when compared to a wild-type ROMK protein, wherein the alteration in the ROMK protein is due to Bartter syndrome. The method according to claim 1, which is a diagnostic substance of a (homozygous state) or a Barter syndrome carrier (heterozygous state). 7. The nucleic acid sample is analyzed for the presence of a nucleic acid molecule encoding a human ROMK protein in which the amino acid sequence is altered in one or more amino acids from an amino acid sequence selected from the group consisting of a wild-type ROMK sequence. 7. The method according to 6. 8. The method of claim 7, wherein the nucleic acid sample is analyzed for the presence of a nucleic acid molecule encoding a human ROMK protein having an amino acid sequence selected from the group consisting of an altered ROMK sequence. 9. The nucleic acid sample is analyzed for the presence of a nucleic acid molecule encoding a human NKCC2 protein that is altered by one or more amino acids when compared to a wild-type NKCC2 protein, wherein the alteration in the NKCC2 protein is due to Barter syndrome The method according to claim 1, which is a diagnostic substance of a (homozygous state) or a carrier of Barter's syndrome (heterozygous state). 10. The nucleic acid sample is analyzed for the presence of a nucleic acid molecule encoding a human NKCC2 protein, wherein the amino acid sequence is altered in one or more amino acids from an amino acid sequence selected from the group consisting of a wild-type NKCC2 sequence. 10. The method according to 9. 11. The method of claim 10, wherein the nucleic acid sample is analyzed for the presence of a nucleic acid molecule encoding a human NKCC2 protein having an amino acid sequence selected from the group consisting of a mutated NKCC2 sequence. 12. The method comprising amplifying a nucleic acid molecule in the sample using a nucleic acid amplification method and primers that flank and selectively amplify at least one exon of the nucleic acid molecule encoding the TSC; 4. The method of claim 3, comprising identifying whether a mutation is present in the nucleic acid molecule. 13. The method comprising amplifying a nucleic acid molecule in the sample using a nucleic acid amplification method and primers that flank and selectively amplify at least one exon of the nucleic acid molecule encoding ROMK1; 7. The method of claim 6, comprising identifying whether a mutation is present in the nucleic acid molecule. 14. The method comprises the steps of amplifying a nucleic acid molecule in the sample using a nucleic acid amplification method and primers flanking and selectively amplifying at least one exon of the nucleic acid molecule encoding the NKCC2; 10. The method of claim 9, comprising identifying whether a mutation is present in the nucleic acid molecule. 15. A method for determining the presence or absence of a mutated protein that confers altered ion transport, comprising: a human thiazide-sensitive Na-Cl cotransporter protein, TSC; a human ATP-sensitive K + channel protein, ROMK; Analyzing a protein sample for the presence of a mutation in a protein selected from the group consisting of a Na-K-2Cl cotransporter protein, NKCC2. 16. The method comprises the group consisting of Barter syndrome, Gitelman syndrome, hypokalemia alkalosis, hypokalemia alkalosis with hypercalciuria, kidney stones, hypertension, osteoporosis, and hypersensitivity to diuretic-induced hyperkalemia. 16. The method of claim 15, used to determine the presence or absence of a mutated protein that is characteristic of a more selected pathological condition. 17. 16. The method of claim 15, wherein the protein sample is analyzed for the presence of a human TSC protein that is altered for one or more amino acids when compared to a wild-type human TSC protein. 18. 18. The method of claim 17, wherein the protein sample is analyzed for the presence of a human TSC protein in which the amino acid sequence has changed by one or more amino acids from the wild-type TSC sequence. 19. 19. The method of claim 18, wherein said protein sample is analyzed for the presence of a human TSC protein having an amino acid sequence selected from the group consisting of an altered TSC sequence. 20. 16. The method of claim 15, wherein the protein sample is analyzed for the presence of a human ROMK protein that is altered for one or more amino acids when compared to a wild-type human ROMK protein. 21. 21. The method of claim 20, wherein the protein sample is analyzed for the presence of a human ROMK protein in which the amino acid sequence has changed in one or more amino acids from a wild-type ROMK sequence. 22. 22. The method of claim 21, wherein the nucleic acid sample is analyzed for the presence of a nucleic acid molecule encoding a human ROMK protein having an amino acid sequence selected from the group consisting of an altered ROMK sequence. 23. 16. The method of claim 15, wherein the nucleic acid sample is analyzed for the presence of a nucleic acid molecule encoding a human NKCC2 protein that is altered by one or more amino acids when compared to a wild-type human NKCC2 protein. 24. 24. The method of claim 23, wherein the protein sample is analyzed for the presence of a human NKCC2 protein in which the amino acid sequence has changed by one or more amino acids from the wild-type NKCC2 sequence. 25. 25. The method of claim 24, wherein the protein sample is analyzed for the presence of a human NKCC2 protein having an amino acid sequence selected from the group consisting of an altered NKCC2 sequence. 26. 18. The method of claim 17, wherein the altered TSC protein is analyzed using a method selected from the group consisting of gel electrophoretic mobility, isoelectric point, and binding to a mutation-specific antibody. 27. 21. The method of claim 20, wherein the altered ROMK protein is analyzed using a method selected from the group consisting of gel electrophoretic mobility, isoelectric point, and binding to another specific antibody. 28. 24. The method of claim 23, wherein the altered NKCC2 protein is analyzed using a method selected from the group consisting of gel electrophoretic mobility, isoelectric point, and binding to another specific antibody. 29. An antibody that binds to altered human TSC protein but does not bind to wild-type human TSC protein. 30. 30. The antibody of claim 29, wherein the antibody does not bind to a human TSC protein whose amino acid sequence is selected from the group consisting of a wild-type TSC sequence. 31. 31. The antibody of claim 30, wherein said antibody binds to an altered human TSC protein having an amino acid sequence selected from the group consisting of an altered TSC sequence. 32. An antibody that binds to altered human ROMK protein but does not bind to wild-type human ROMK protein. 33. 33. The antibody of claim 32, wherein said antibody does not bind to a human ROMK protein whose amino acid sequence is selected from the group consisting of a wild-type ROMK sequence. 34. 34. The antibody of claim 33, wherein said antibody binds to an altered human ROMK protein having an amino acid sequence selected from the group consisting of an altered ROMK sequence. 35. An antibody that binds to altered human NKCC2 protein but does not bind to wild-type human NKCC2 protein. 36. 36. The antibody of claim 35, wherein the antibody does not bind to a human NKCC2 protein whose amino acid sequence is selected from the group consisting of a wild-type NKCC2 sequence. 37. 37. The antibody of claim 36, wherein said antibody binds to an altered human NKCC2 protein having an amino acid sequence selected from the group consisting of an altered NKCC2 sequence. 38. An isolated nucleic acid molecule encoding a human protein selected from the group consisting of a wild-type TSC protein, an altered TSC protein, a wild-type NKCC2 protein, an altered NKCC2 protein, and an altered ROMK protein. 39. A vector comprising the nucleic acid molecule of claim 38. 40. A host cell transformed to contain the nucleic acid molecule of claim 39. 41. 41. A method for producing an ion transport protein, comprising culturing the host of claim 40 under conditions wherein the nucleic acid molecule is expressed to produce the protein encoded thereby. 42. 42. A method of identifying an agent that affects ion transport, comprising determining whether the agent binds to a protein produced by the method of claim 41. 43. Having an amino acid sequence selected from the group consisting of a human wild-type TSC protein, a human altered TSC protein, a human wild-type NKCC2 protein, a human altered NKCC2 protein, and a human altered RO MK protein; Protein.
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