JP2001518295A - Methods for selectively controlling membrane protein display and protein secretion in eukaryotic cells - Google Patents

Methods for selectively controlling membrane protein display and protein secretion in eukaryotic cells

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JP2001518295A
JP2001518295A JP2000513945A JP2000513945A JP2001518295A JP 2001518295 A JP2001518295 A JP 2001518295A JP 2000513945 A JP2000513945 A JP 2000513945A JP 2000513945 A JP2000513945 A JP 2000513945A JP 2001518295 A JP2001518295 A JP 2001518295A
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protein
spectrin
transport
golgi apparatus
membrane
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ジョン, エス. モロウ,
プラサド デヴァラヤン,
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エール ユニヴァーシティ
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/435Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
    • C07K14/46Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from vertebrates
    • C07K14/47Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from vertebrates from mammals
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P43/00Drugs for specific purposes, not provided for in groups A61P1/00-A61P41/00

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Abstract

(57)【要約】 小胞体からシス−ゴルジ装置への、およびシス−ゴルジ装置を通ってのタンパク質の細胞内輸送を増加または減少させることによって、選択された必須膜タンパク質の細胞表面膜上の存在を変調し、或いは選択された分泌タンパク質の分泌を変調する方法および関連組成物が開示される。特定のタンパク質の細胞内輸送が、スペクトリン−アンキリン−アダプタータンパク質運搬系(SAATS)によって媒介されるか否かを確認するための関連方法が開示される。候補化合物が、SAATSによって、小胞体からシス−ゴルジ装置までの、選択されたタンパク質の細胞内輸送を阻害するか、または増強するかを決定する関連方法も開示される。開示された薬剤および方法は、免疫レギュレーター、イオン輸送阻害剤、血管モジュレーターおよび癌化学治療剤を含めた、種々の使用に適用できる。   (57) [Summary] Modulate the presence of selected essential membrane proteins on the cell surface membrane by increasing or decreasing the intracellular transport of proteins from the endoplasmic reticulum to and through the cis-Golgi apparatus; or Disclosed are methods of modulating secretion of selected secreted proteins and related compositions. Disclosed are related methods for determining whether the intracellular transport of a particular protein is mediated by the spectrin-ankyrin-adaptor protein transport system (SAATS). Also disclosed are related methods of determining whether a candidate compound inhibits or enhances the intracellular transport of a selected protein from the endoplasmic reticulum to the cis-Golgi apparatus by SAATS. The disclosed agents and methods are applicable to a variety of uses, including immunoregulators, ion transport inhibitors, vascular modulators and cancer chemotherapeutics.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 (関連出願) 本出願は、共に引用によりその全体を本明細書に援用する、1997年5月2
1日出願の仮出願第60/047,352号および1997年7月18日出願の
仮出願第60/053,218号に関する。また、本出願は、ここに引用してそ
の全体を本明細書に援用する米国仮出願第60/060,559号に対して優先
権を主張する。本出願を通じて引用された全ての他の論文、刊行物、特許および
文献は、引用によりその全体を本明細書に援用する。
Related Application This application is hereby incorporated by reference in its entirety, May 2, 1997.
It relates to provisional application 60 / 047,352 filed on 1 day and provisional application 60 / 053,218 filed on July 18, 1997. This application also claims priority to US Provisional Application No. 60 / 060,559, which is incorporated herein by reference in its entirety. All other articles, publications, patents and references cited throughout this application are hereby incorporated by reference in their entirety.

【0002】[0002]

【発明の属する技術分野】TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

本出願は、輸送小胞への必須膜タンパク質または分泌性タンパク質の隔離およ
びかかる小胞体、ゴルジ体、原形質膜および他の膜区画の間のこのような小胞の
運搬を選択的に変調する方法に関する。新しい生物学的現象の発見に基づいた本
発明は、重要な必須膜および分泌性タンパク質を同定するのに使用される方法お
よび組成物、ならびに輸送小胞へのこのようなタンパク質の隔離を阻害する薬剤
を提供する。関連する方法および組成物を使用して、種々の病気関連タンパク質
の分泌および細胞膜ディスプレイを変調することができる。
The present application describes the sequestration of essential membrane or secreted proteins into transport vesicles and selectively modulates the transport of such vesicles between such endoplasmic reticulum, Golgi apparatus, plasma membrane and other membrane compartments About the method. The present invention, based on the discovery of new biological phenomena, inhibits the methods and compositions used to identify important essential membrane and secretory proteins, and the sequestration of such proteins into transport vesicles Provide the drug. Related methods and compositions can be used to modulate secretion and cell membrane display of various disease-related proteins.

【0003】 (連邦政府の支援に対する謝辞) ここに記載する研究および発見は、ナショナル・インスティチューツ・オブ・
ヘルス:NIH P01−DK38979、NIH R01−HL28560、
NIH R01−DK43812、およびNIH R29−DK47072から
の補助金によつて支援された。
[0003] Acknowledgments of Federal Government Support [0003] The research and findings described herein are provided by the National Institutes of
Health: NIH P01-DK38979, NIH R01-HL28560,
Supported by grants from NIH R01-DK43812 and NIH R29-DK47072.

【0004】[0004]

【従来の技術】[Prior art]

全ての真核生物細胞において、必須膜タンパク質および分泌性タンパク質送達
における中枢的かつ共通のプロセスは、それらの合成の部位であるからの小胞体
からゴルジ体装置へのおよびそれを介する、および最後には特異的原形質膜また
は内部膜ドメインへの小胞輸送である。例えば、Molecular Cell
Biology (1990, Scientific American
Books)、第17章、Plasma−Membrane, Secreto
ry, and Lysosome Proteins: Biosynthe
sis and Sortingを参照。それによってこのプロセスが達成され
る一般的メカニズムは、今日、かなり詳細に理解されており、コートされた小胞
出芽、輸送、および融合の複雑な経路を含む(Kreis and Peppe
rkok, 1994; Schmid and Damke, 1995;
Rothman and Wieland, 1996; Schekman
and Orci, 1996; Bannyth and Balch, 1
997に総括されている)。集合的には、これらのプロセスは小胞体における膜
タンパク質の合成および折り畳みを、種々のゴルジ区画を介しての順次の小胞輸
送、および最後は特異的原形質膜またはオルガネラドメインへのそれらの標的化
送達のプロセスに連結する。これらのプロセスを媒介する分子メカニズムは、よ
くは理解されていない。典型的には、出芽する小胞は、平面状膜区画からのこれ
らの押し出しを好都合とするかなり接着性のタンパク質シェルにカプセル化され
る。3つの一般的タイプのコートが今日認識されている。すなわち、クラトリン
/AP、COPI、およびCOPIIである。これらのコートは多くの点で類似し
ている。これらは全てこれらの各小胞の回りに容易に識別できる電子密度層を形
成する;それらは、比較的単純で均一な組成であり、それらはARF様GTP−
結合タンパク質の制御下で小胞上に集合する。
In all eukaryotic cells, a central and common process in the delivery of essential membrane and secretory proteins is from the endoplasmic reticulum to the Golgi apparatus, and finally through the site of their synthesis, and finally Is vesicle transport to specific plasma membrane or inner membrane domains. For example, Molecular Cell
Biology (1990, Scientific American
Books), Chapter 17, Plasma-Membrane, Secreto
ry, and Lysosome Proteins: Biosynthe
See sis and Sorting. The general mechanism by which this process is accomplished is now understood in considerable detail and involves a complex pathway of coated vesicle budding, transport, and fusion (Kreis and Peppe).
rkok, 1994; Schmid and Damke, 1995;
Rothman and Wieland, 1996; Skekman
and Orci, 1996; Bannyth and Balch, 1
997). Collectively, these processes coordinate the synthesis and folding of membrane proteins in the endoplasmic reticulum, sequential vesicle trafficking through various Golgi compartments, and finally their targeting to specific plasma membranes or organelle domains. Linked to the process of chemical delivery. The molecular mechanisms that mediate these processes are not well understood. Typically, budding vesicles are encapsulated in a fairly adherent protein shell that favors their extrusion from planar membrane compartments. Three general types of coats are recognized today. That is, clatrin / AP, COPI, and COPII. These coats are similar in many ways. These all form an easily identifiable electron density layer around each of these vesicles; they are relatively simple and uniform in composition, and they are ARF-like GTP-
Assembles on vesicles under the control of the binding protein.

【0005】 赤血球のスペクチン−アンキリン膜細胞骨格の同族体は、最近、小胞またはゴ
ルジコートタンパク質の第4のクラスについての候補として出現した。免疫学的
、ゲル電気泳動および機能的データは、ゴルジ膜に会合したスペクチンの新規な
イソ形態(βIΣ*およびβIIIと定義する)の存在を強く意味する(Beckら , 1994; 総説については、DevarajanおよびMorrow,
1996; Devarajanら, 1996; Morrowら, 199
7を参照)。スペクチンのこのようなイソ形態は、微小管ベースの小胞輸送に必
要なダイナクチン複合体の成分として同定されている(Holleranら,
1996)。アンキリンのユニークな同族体、Na,K−ATPaeおよび他の
輸送タンパク質を原形質膜のスペクチン骨格に連結するアダプタータンパク質(
総説については、Bennett, 1992; DevarajanおよびM
orrow, 1996; Morrwoら, 1997を参照)もまたゴルジ
と会合して存在する。ゴルジ会合アンキリンは、クローン化され、特徴付けられ
ている新規な小さいアンキリン(AnkG119)(Devarajanら, 19
96)、およびこれまで免疫学的にのみ同定されていたより大きなイソ形態(B
eckら, 1997)を含む。さらなるアンキリンもリソソームのごとき他の
内部膜区画と会合する(Hoockら, 1997)。スペクチンは、それが幾
何学的に正確なコートを形成せず、電子顕微鏡によって可視化するのはより困難
であるという点でコートマータンパク質と異なるが、他のコートタンパク質のよ
うに、ゴルジ膜とのスペクチンの会合は、PtdInsP2−依存的にARFに よって刺激される(Godiら, 1997)。下記で開示されている証拠は、
内在性および分泌性タンパク質の輸送を媒介するにおいて、スペクチン−アンキ
リンおよび他のアダプタータンパク質についての直接的かつ特異的役割を示す。
このスペクチン−アンキリン−アダプター運搬(pectin−nkyri
n−dapter rotein raffucking)/連結系は、
集合的にSAATSという。
[0005] Homologs of the erythrocyte spectin-ankyrin membrane cytoskeleton have recently emerged as candidates for a fourth class of vesicle or Golgi coat proteins. Immunological, gel electrophoresis and functional data strongly suggest the presence of a novel isoform of spectin associated with the Golgi membrane, defined as βIΣ * and βIII (Beck et al., 1994; for review, Devarajan And Morrow,
1996; Devarajan et al., 1996; Morrow et al., 199.
7). Such isoforms of spectin have been identified as components of the dynactin complex required for microtubule-based vesicle trafficking (Holleran et al.,
1996). Adapter proteins that link the unique analogs of ankyrin, Na, K-ATPae and other transport proteins, to the spectin backbone of the plasma membrane (
For a review, see Bennett, 1992; Devarajan and M.
orrow, 1996; see Morrwo et al., 1997) also associated with the Golgi. The Golgi-associated ankyrin is a novel small ankyrin that has been cloned and characterized (Ank G119 ) (Devarajan et al., 19).
96), and the larger isoform (B
Eck et al., 1997). Additional ankyrins also associate with other inner membrane compartments such as lysosomes (Hookock et al., 1997). Spectin differs from coatomer protein in that it does not form a geometrically accurate coat and is more difficult to visualize by electron microscopy, but, like other coat proteins, interacts with the Golgi membrane. meeting Supekuchin is, PtdInsP 2 - Thus is stimulated dependent manner ARF (Godi et al., 1997). The evidence disclosed below:
Figure 2 shows a direct and specific role for spectin-ankyrin and other adapter proteins in mediating the transport of endogenous and secreted proteins.
This Supekuchin - ankyrin - adapter transport (s pectin- a nkyri
n- a dapter p rotein t raffucking) / coupling system,
Collectively called SAATS.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

本発明は、小胞体からシス−ゴルジ装置、またはシス−ゴルジからメディアル
−ゴルジ装置、またはメディアル−ゴルジ装置からトランス−ゴルジ装置、また
はトランス−ゴルジ装置から細胞膜または他の細胞区画への輸送のための輸送小
胞への必須膜タンパク質もしくは分泌性タンパク質の隔離を媒介する隠密な細胞
内プロセッシングおよび運搬系の発見に基づいている。本発明者らは、単離にお
いて、選択された膜タンパク質のディスプレイまたは運搬を特異的に制御する能
力を持つ、薬理学的活性を示すSAATS系の成分内でアダプタータンパク質お
よび機能的に活性な部位を同定する。選択された膜もしくは分泌タンパク質に対
する特異的な輸送阻害薬剤が同定されるのを可能とする一般的方法を提示し、こ
れらの方法の適用のいくつかの例を提示する。
The present invention relates to transport from the endoplasmic reticulum to the cis-Golgi apparatus, or from the cis-Golgi to the medial-Golgi apparatus, or from the medial-Golgi apparatus to the trans-Golgi apparatus, or from the trans-Golgi apparatus to the cell membrane or other cellular compartment. Based on the discovery of covert intracellular processing and transport systems that mediate the sequestration of essential membrane or secretory proteins into transport vesicles. We have discovered that upon isolation, adapter proteins and functionally active sites within pharmacologically active components of the SAATS system with the ability to specifically control the display or transport of selected membrane proteins. Is identified. A general method is provided that allows specific transport inhibitors for selected membrane or secreted proteins to be identified, and some examples of the application of these methods are provided.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

以下の考察は、SAATS系の一般的記載を提示し、この系が一般的クラスの
必須膜タンパク質および分泌性タンパク質につき、ならびに細胞膜ディスプレイ
および分泌に影響させるための特異的タンパク質につき変調することができる方
法を考察する。
The following discussion provides a general description of the SAATS system, which can modulate the general class of essential and secretory proteins, as well as specific proteins to affect cell membrane display and secretion. Consider the method.

【0008】 いずれのクラスの膜タンパク質がこの経路を利用するのかの点の一般性は、十
分に決定されるべきことが残ったままである。しかしながら、本明細書に提示す
るガイダンスがあれば、当業者ならば、いずれのタンパク質がSAATSおよび
同族体の細胞内輸送系に参画するのかの決定方法、ゴルジ装置へのおよびそれを
介してのERからのタンパク質輸送を媒介する小胞骨格タンパク質および会合し
たアダプタータンパク質の同定方法、このような輸送を媒介する小分子および他
の薬剤の同定方法、および治療目的でのこのような薬剤の利用方法を知っている
であろう。
The generality of which class of membrane proteins utilizes this pathway remains to be well determined. However, given the guidance provided herein, one of ordinary skill in the art would know how to determine which proteins participate in the intracellular transport system of SAATS and homologues, the ER to and through the Golgi apparatus. Methods for identifying vesicle skeletal proteins and associated adapter proteins that mediate protein transport from proteins, methods for identifying small molecules and other agents that mediate such transport, and methods of using such agents for therapeutic purposes. You will know.

【0009】 表IA:哺乳動物スペクトリンのまとめ Table IA: Summary of Mammalian Spectrin

【0010】 表IB:スペクチンが関与する相互作用 Table IB: Interactions involving spectin

【0011】 1. BennetおよびBranton,1977; BennetおよびStenbuck,1979b; BennetおよびSte
nbuck,1979a;MorgansおよびKopito,1993.2. NelsonおよびVeshnock,1987;Koob ら,1988;Morrowら,1989;NelsonおよびHammerton,1989. 3. Smithら,1991. 4. Sr
inivasanら,1988; Srinivasanら,1992. 5. LunaおよびHitt,1992. 6. Josephお よびSamanta,1993. 7. LokeshwarおよびBourguignon,1992a; Lockeshwarら,1994
. 8. Bourguignonら,1992. 9. DavisおよびBennet,1993; Davisら,1993. 10. Sm
ithら,1993. 11. Hemmingら,1995. 12. Bourguignonら,1986. 13. Lombardoら,1
994a. 14. Sinardら,1994. 15. Pitcherら,1992; Touharaら,1994. 16. Bourgui
gnonら,1985; LokeshwarおよびBourguignon,1992b. 17. Moldayら,1990. 18. Ci
anciら,1995. 19. Rotin,ら1994. 20. Pollerbergら,1987. 21. Mombersら,1977
; Mombersら,1979; Pradhanら,1991; DiakowskiおよびSikorski,1994. 22. Andr
ewsおよびFox,1992; Lopezら,1992. 23. Rimmら,1995. 24. GardnerおよびBenne
tt,1987; Mischeら,1987. 25. CohenおよびFoley,1980; CohenおよびKorsgren,1
980; CohenおよびFoley,1982; Wolfeら,1982. 26. MangeatおよびBurridge,1984
; LangleyおよびCohen; Frappierら,1987; HerrmannおよびWiche,1987; Frappie
rら,1992. 27. Fachら,1985; RiedererおよびGoodman,1990. 28. Herrmannおよ びWiche,1987. 29. Sikorskiら,1991. 30. Hayesら,1995. 31. BahlerおよびGre
engard,1987; PetrucciおよびMorrow,1987. 32. FowlerおよびBennet,1984; Fow
lerら,1993. 33. SiegelおよびBranton,1985; Husain-Chishitiら,1988. 34. Ma
rfatiaら,1994; Hemmingら,1995; Marfatiaら,1995. 35. GeorgatosおよびMarch
esi,1985: Georgatosら,1985. 36. Hyvonenら,1995; WangおよびShaw,1995.
1. Bennet and Branton, 1977; Bennet and Stenbuck, 1979b; Bennet and Ste
nbuck, 1979a; Morgans and Kopito, 1993. 2. Nelson and Veshnock, 1987; Koob et al., 1988; Morrow et al., 1989; Nelson and Hammerton, 1989. 3. Smith et al., 1991. 4. Sr.
inivasan et al., 1988; Srinivasan et al., 1992. 5. Luna and Hitt, 1992. 6. Joseph and Samanta, 1993. 7. Lokeshwar and Bourguignon, 1992a; Lockeshwar et al., 1994.
8. Bourguignon et al., 1992. 9. Davis and Bennet, 1993; Davis et al., 1993. 10. Sm
ith et al., 1993. 11. Hemming et al., 1995. 12. Bourguignon et al., 1986. 13. Lombardo et al., 1
994a. 14. Sinard et al., 1994. 15. Pitcher et al., 1992; Touhara et al., 1994. 16. Bourgui
gnon et al., 1985; Lokeshwar and Bourguignon, 1992b. 17.Molday et al., 1990. 18. Ci
anci et al., 1995. 19. Rotin, et al. 1994. 20. Pollerberg et al., 1987. 21. Mombers et al., 1977
; Mombers et al., 1979; Pradhan et al., 1991; Diakowski and Sikorski, 1994. 22. Andr
ews and Fox, 1992; Lopez et al., 1992. 23. Rimm et al., 1995. 24. Gardner and Benne
tt, 1987; Mische et al., 1987. 25. Cohen and Foley, 1980; Cohen and Korsgren, 1
980; Cohen and Foley, 1982; Wolfe et al., 1982. 26. Mangeat and Burridge, 1984.
Langley and Cohen; Frappier et al., 1987; Herrmann and Wiche, 1987; Frappie.
Fach et al., 1985; Riederer and Goodman, 1990. 28.Herrmann and Wiche, 1987. 29. Sikorski et al., 1991. 30. Hayes et al., 1995. 31. Bahler and Gre.
engard, 1987; Petrucci and Morrow, 1987. 32. Fowler and Bennet, 1984; Fow
ler et al., 1993. 33. Siegel and Branton, 1985; Husain-Chishiti et al., 1988. 34. Ma.
rfatia et al., 1994; Hemming et al., 1995; Marfatia et al., 1995.35.Georgatos and March
esi, 1985: Georgatos et al., 1985. 36. Hyvonen et al., 1995; Wang and Shaw, 1995.

【0012】 本発明の実施は、このように、一般に、SAATSとERおよびゴルジの認識
されている荷籠もしくは運搬タンパク質との間の特異的相互作用の変調を含む。
また、特異的相互作用を遮断するための標的を同定するために、(しばしば複雑
であって、スペクトリンの同族体+アダプタータンパク質を含む)特定の部位の
解明を記載する。いくつかの場合に、SAATS系はH,K−ATPase、N
a,K−ATPase、CFTRおよび他の輸送分子の間を区別でき、あるいは
種々のクラスのタンパク質に共通な結合ドメインのレベルで変調することができ
る。
[0012] The practice of the present invention thus generally involves the modulation of specific interactions between SAATS and ER and Golgi recognized cargo or transport proteins.
Also described is the elucidation of specific sites (often complex and containing homologs of spectrin + adapter proteins) to identify targets for blocking specific interactions. In some cases, the SAATS system is H, K-ATPase, N
a, It is possible to distinguish between K-ATPase, CFTR and other transport molecules, or to modulate at the level of a binding domain common to various classes of proteins.

【0013】 例えば、ここに開示する手法によってSAATSにおけるCFTR(嚢胞性線
維症の原因である遺伝子産物)についての結合ドメインを同定することは、突然
変異した(しかし機能的な)CFTRの原形質膜への送達を増強することによっ
て、この疾患の臨床的重症度を軽減し得る、可能な輸送増強薬剤の初期分析を可
能とするであろう。図12および22において、CFTRのSAATSのアンキ
リン成分への結合ならびにβIN-5,15構築体による膜へのその増強された送達が
示される。
[0013] For example, identifying the binding domain for CFTR (gene product responsible for cystic fibrosis) in SAATS by the techniques disclosed herein has been demonstrated in the plasma membrane of mutated (but functional) CFTR. Enhanced delivery to the drug will allow for an initial analysis of possible transport-enhancing agents that may reduce the clinical severity of the disease. In Figures 12 and 22, binding of the CFTR to the SAATS ankyrin component and its enhanced delivery to the membrane by the βIN -5,15 construct is shown.

【0014】 研究中である重要な発見は、SAATSに関与するスペクトリン(類)の現実
の遺伝子構造である。いずれかの特異的スペクトリン種の同定に拘束されるつも
りはないが、本発明者らは、βIスペクトリンまたはβIIIスペクトリンのごと きβIスペクトリンの同族体がSAATSプロセスに関与すると信じる。何故な
らば、それらはSAATSのスペクトリンに対する広範な免疫学的および機能的
同様性を有するからであり、また、βIスペクトリンに基づくペプチド(Win
kelmannら, 1990)は下記で議論するごとく機能的に活性だからで
ある。依然としてβIスペクトリンの幾分特徴付けされていない推定スプライス
体である故にβIΣ*と呼ばれる特異的ゴルジ会合スペクトルの議論は本発明者 らの初期の発表に見出される。すなわち、Devarajanら, JCB 1
33:819−830 (1996)およびBeckら (1994)。
[0014] An important finding under investigation is the actual genetic makeup of spectrin (s) involved in SAATS. While not intending to be bound by the identification of any specific spectrin species, we believe that homologues of βI spectrin, such as βI spectrin or βIII spectrin, are involved in the SAATS process. Because they have a broad immunological and functional similarity to SAATS spectrin, peptides based on βI spectrin (Win
Kelmann et al., 1990) are functionally active as discussed below. A discussion of the specific Golgi-association spectrum, referred to as βIΣ * , is still found in our earlier publications, because it is still a somewhat uncharacterized putative splice form of βI spectrin. That is, Devarajan et al., JCB 1
33: 819-830 (1996) and Beck et al. (1994).

【0015】 タンパク質4.1同族体、アドシン同族体、カテニン同族体その他のごときア
ンキリン以外の種々のアダプタータンパク質の関与が考えられる。当業者であれ
ば、SAATSとERおよびゴルジを通って運搬されるタンパク質との相互作用
の変調におけるそれらの関与を決定するために、ここに開示する手法によってこ
のようなアダプタータンパク質の役割を解明することができる。メディアル−ゴ
ルジおよびトランス−ゴルジから原形質膜または他の内部膜−結合区画へのタン
パク質の送達に作用する同様の経路の作用もありそうであるが、ここに開示され
る手法での十分な解明を待つ。
Various adapter proteins other than ankyrin, such as protein 4.1 homolog, adsin homolog, catenin homolog, and the like may be involved. One of skill in the art will elucidate the role of such adapter proteins by the techniques disclosed herein to determine their involvement in modulating the interaction of SAATS with ER and proteins carried through the Golgi. be able to. It is likely that similar pathways that affect the delivery of proteins from the medial-Golgi and trans-Golgi to the plasma membrane or other inner membrane-associated compartment are likely, but will not be sufficient for the techniques disclosed herein. Wait for elucidation.

【0016】 ここに概説される方法は、特異的膜タンパク質が受容体、接着受容体、イオン
チャンネル、またはトランスポーターであれば、その活性を制御するための新規
なアプローチを提供する。ほとんど常法の治療アプローチは所与のタンパク質の
活性を標的化するが、ここに概説するアプローチは、細胞表面または分泌性小胞
においてのタンパク質の出現そのものを標的化する。この戦略は、幾分、アンチ
センスRNAによって、または特異的転写レギュレーターによってのごとき、所
与のタンパク質の合成を特異的に抑制しようと試みるアプローチに概念において
似ている。しかしながら、ここに概説した方法は、基本的には、それらが1)所
与のタンパク質の合成を抑制しようと試みず、正しい細胞または組織区画へのそ
の送達のみを抑制しようと試みる、2)RNAの細胞内発現を要せず、このよう
な課題において固有の障害を軽減する、3)高スループットのイン・ビトロスク
リーニングアッセイに適し、小分子エフェクターによる調節に適すべき点で、基
本的に異なる。このようにして、ここに概説する方法は、他の代表的な薬物開発
戦略を補い、それと相乗的な新規な治療アプローチを提供する。
The methods outlined here provide a novel approach to control the activity of a specific membrane protein if it is a receptor, adhesion receptor, ion channel, or transporter. While most conventional therapeutic approaches target the activity of a given protein, the approaches outlined here target the exact appearance of the protein at the cell surface or at secretory vesicles. This strategy is somewhat similar in concept to approaches that attempt to specifically repress the synthesis of a given protein, such as by antisense RNA or by a specific transcriptional regulator. However, the methods outlined here are essentially that they do not attempt to 1) inhibit the synthesis of a given protein, but only its delivery to the correct cell or tissue compartment, 2) RNA 3) It is fundamentally different in that it does not require intracellular expression and reduces the inherent obstacles in such a task. 3) It should be suitable for high-throughput in vitro screening assay and suitable for regulation by small molecule effector. In this way, the methods outlined herein complement and represent a novel therapeutic approach that is synergistic with other representative drug development strategies.

【0017】 本明細書で使用するに際して、以下の用語は、規定の意味を有する。As used herein, the following terms have defined meanings.

【0018】 a.本明細書で使用する、輸送小胞とは、タンパク質を含有し、1つの膜区画
から他の膜区画への、このようなタンパク質の移動に関与するいかなる小膜結合
構造をも意味する。
A. As used herein, a transport vesicle refers to any small membrane-associated structure that contains a protein and is involved in the transfer of such protein from one membrane compartment to another.

【0019】 b.本明細書で使用する、細胞膜とは、細胞の表面、いわゆる原形質膜を含め
たいかなる細胞区画にも結合する二層構造を含有する脂質およびタンパク質を意
味する。
B. As used herein, cell membrane refers to lipids and proteins that contain a bilayer structure that binds to any cell compartment, including the cell surface, the so-called plasma membrane.

【0020】 c.本明細書で使用する、アダプタータンパク質とは、SAATSのスペクチ
ン骨格への、または運搬タンパク質またはSAATSによる運搬タンパク質キャ
リアー捕獲の特異性を直接的または間接的に決定するいかなる他の多機能タンパ
ク質への直接または間接的な結合を提供するいかなるタンパク質をも意味する。
C. As used herein, an adapter protein is defined as direct to the SAATS spectin scaffold or to the transport protein or any other multifunctional protein that directly or indirectly determines the specificity of capture of the transport protein carrier by SAATS. Or any protein that provides indirect binding.

【0021】 d.本明細書で使用する、ランダムに選択されたといわれるのは、薬剤が小胞
骨格タンパク質および会合アダプタータンパク質の特異的配列を考慮することな
く、ランダムに選択される場合を指す。ランダムに選択された薬剤の例は、化学
的ライブラリーまたはペプチド組合せライブラリー、または生物または植物抽出
物の成長ブロスの使用である。
D. As used herein, randomly selected refers to the case where the agent is randomly selected without considering the specific sequences of the vesicle skeletal protein and the associated adapter protein. Examples of randomly selected agents are the use of chemical or peptide combinatorial libraries, or growth broths of biological or plant extracts.

【0022】 e.本明細書で使用する、合理的に選択された、または合理的に設計されたと
いわれるのは、標的部位の配列および/または薬剤の作用と関連する立体配座を
考慮する非ランダムベースで選択される場合を指す。薬剤は、関連小胞骨格タン
パク質または会合したアダプタータンパク質をなすペプチド配列を利用すること
によって、合理的に選択または合理的に設計することができる。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スペクトリンタンパク質の断
片または関連ドメインと同一であるペプチドであり得る。
E. As used herein, rationally selected or rationally designed is selected on a non-random basis taking into account the sequence of the target site and / or the conformation associated with the action of the drug. Point. Agents can be rationally selected or rationally designed by utilizing the peptide sequences that make up the relevant vesicle backbone protein or associated adapter protein. For example, a rationally selected peptide agent can be a peptide whose amino acid sequence is identical to a fragment or related domain of a spectrin protein.

【0023】 f.本明細書で使用する、さらに指定することなく「細胞」とは、スペクトリ
ンまたは同等タンパク質を発現する初代および形質転換された不死化細胞系を含
む、いかなる真核生物細胞集団をも意味する。Madin Darbyイヌ腎臓
(MDCK)細胞は、特許請求する方法で使用することができる。いくつかの細
胞系を、βIN-5またはβIN-2構築体のような広い活性を有するSAATS阻害
薬剤でトランスフェクトすると、貧弱な細胞生存およびアポトーシスまたは致死
的膨潤の活性化に導き得る。この問題は、しばしば広くない活性のSAATS薬
剤(例えば、より大きい構築体、またはスペクトリン、アンキリン小部分のみが
欠失されるか、またはアダプタータンパク質の1つが、欠失されるかまたは修飾 された構築体)によって回避される。スキャンニング突然変異誘発のこの戦略は
、SAATSの最もひどい破壊体を伴う全体的破壊細胞輸送を最小化し、より頑
丈でない細胞系に対して測定ができるように細胞生存性を改良するであろう。ま
た、この手法は、所与のタンパク質に対するSAATS活性の座をより正確に突
き止める利点を有する。トランスフェクションレベルは貧弱な細胞生存を管理す
るために、修飾または制御することができる。
F. As used herein, without further designation, "cell" means any eukaryotic cell population, including primary and transformed immortalized cell lines that express spectrin or an equivalent protein. Madin Darby canine kidney (MDCK) cells can be used in the claimed method. Transfection of some cell lines with broadly active SAATS inhibitors, such as βIN -5 or βIN -2 constructs, can lead to poor cell survival and activation of apoptosis or lethal swelling. The problem is often that SAATS agents with less extensive activity (eg, larger constructs or only spectrin, a small portion of ankyrin were deleted, or one of the adapter proteins was deleted or modified) Construct). This strategy of scanning mutagenesis will minimize global disrupted cell trafficking with the worst disruptors of SAATS and improve cell viability so that measurements can be made on less robust cell lines. This approach also has the advantage of more accurately locating the SAATS activity for a given protein. Transfection levels can be modified or controlled to manage poor cell survival.

【0024】 もしアポトーシスの誘導がいくつかの広く活性なSAATS構築体で問題とな
れば、細胞ベースアッセイの生存性における改良は、カスパーゼ阻害薬剤または
Fasブロッキング抗体のごとき入手可能なアポトーシス阻害薬剤を細胞媒体に
含ませることによって達成することができる(米国特許第5,632,994号
、第5,656,725号、第5650,491号および第5,635,187
号参照)。また、細胞は、bcl−2の増大したレベルを発現するように設計す
ることができる(米国特許第5,650,491号参照)。
[0024] If induction of apoptosis is a problem with some widely active SAATS constructs, improvements in the viability of cell-based assays may require the use of available apoptosis inhibitors such as caspase inhibitors or Fas blocking antibodies. (US Pat. Nos. 5,632,994, 5,656,725, 5650,491 and 5,635,187).
No.). In addition, cells can be designed to express increased levels of bcl-2 (see US Patent No. 5,650,491).

【0025】 g.本明細書で用いる、「ストリンジェント条件」とは、Sambrookら
(Molecular Cloning:A Laboratory Appr
oach, Cold Spring Harbor Press, NY,
1989)またはAusubelら (Current Protocols
in Molecular Biology, Greene Publish
ing Co., NY, 1995)によって定義されているように、通常に
定義され利用できる条件をいう。
G. As used herein, “stringent conditions” refers to Sambrook et al. (Molecular Cloning: A Laboratory Appr.)
oach, Cold Spring Harbor Press, NY,
1989) or Ausubel et al. (Current Protocols)
in Molecular Biology, Green Publish
ing Co. , NY, 1995) refers to conditions that are normally defined and available.

【0026】 ハイブリダイゼーションは、他の変数以外に、配列同一性(相同性)、配列の
G+C含有量、緩衝液塩含有量、配列の長さおよびデュプレックス融解温度(T
[m])の関数である。例えば、Maniatisら(Molecular C
loning:Cold Spring Habor Laboratory,
Cold Spring Harbor, NY, 1982)を参照。同様
の配列の長さであると、緩衝液塩濃度および温度は、ハイブリダイゼーション手
法によって配列同一性(相同性)を評価するための有用な変数を提供する。例え
ば、少なくとも90パーセントの相同性がある場合、ハイブリダイゼーションは
20×SSCから希釈した6×SCCのごとき緩衝液中にて68℃で、通常は行
われる。Maniatisら参照。最終のサザーンブロット洗浄で利用される緩
衝液塩は低濃度、例えば、0.1×SSC、比較的高温で、例えば、68℃にて
使用することができ、2つの配列はハイブリッドデュプレックスを形成するであ
ろう(ハイブリダイズする)。前記ハイブリダイゼーションおよび洗浄条件の一
緒の使用は、高ストリンジェンシーの条件または高ストリンジェント条件として
規定される。中程度に高いストリンジェンシー条件は、2つの配列が少なくとも
約80パーセント相同性を有するハイブリダイゼーションで利用することができ
る。ここで、ハイブリダイゼーションは、約50〜55℃の温度で6×SSCを
用いて行われる。約1〜3XSSCの最終洗浄塩濃度および約60〜68℃の温
度が使用される。これらのハイブリダイゼーションおよび洗浄条件は、中程度に
高いストリンジェンシー条件を規定する。
Hybridization, apart from other variables, is based on sequence identity (homology), G + C content of the sequence, buffer salt content, sequence length and duplex melting temperature (T
[M]). For example, Maniatis et al. (Molecular C
loning: Cold Spring Habor Laboratory,
Cold Spring Harbor, NY, 1982). Given similar sequence lengths, buffer salt concentration and temperature provide useful variables for assessing sequence identity (homology) by hybridization techniques. For example, if there is at least 90 percent homology, hybridization is usually performed at 68 ° C. in a buffer such as 6 × SCC diluted from 20 × SSC. See Maniatis et al. The buffer salts utilized in the final Southern blot wash can be used at low concentrations, eg, 0.1 × SSC, at relatively high temperatures, eg, 68 ° C., and the two sequences form a hybrid duplex (Hybridize). The combined use of said hybridization and washing conditions is defined as high stringency conditions or high stringency conditions. Moderately high stringency conditions can be used in hybridizations where the two sequences have at least about 80 percent homology. Here, hybridization is performed using 6 × SSC at a temperature of about 50 to 55 ° C. A final wash salt concentration of about 1-3XSSC and a temperature of about 60-68C are used. These hybridization and wash conditions define moderately high stringency conditions.

【0027】 特に、特異的ハイブリダイゼーションとは、高い程度の相補性が、少なくとも
1つの図面の配列よりなる核酸ともう1つの核酸との間に存在する条件をいう。
選択的ハイブリダイゼーションでは、相補性は、一般に、少なくとも約75%、
80%、85%、好ましくは約90から100%、最も好ましくは約95から1
00%であろう。
In particular, specific hybridization refers to conditions in which a high degree of complementarity exists between a nucleic acid consisting of at least one sequence of the figures and another nucleic acid.
In selective hybridization, complementarity is generally at least about 75%,
80%, 85%, preferably about 90 to 100%, most preferably about 95 to 1
00%.

【0028】 I.一般的記載 本発明は、ER、ゴルジ、原形質膜および他の膜区画の間のタンパク質運搬を
媒介する輸送小胞へのそれらの隔離を制御することによって、必須膜タンパク質
および分泌性タンパク質の輸送を選択的に制御する方法に関する。本特許出願は
、多重相互作用によって、スペクトリンの特異的イソ形態およびアンキリンのご
とき種々のアダプタータンパク質が、小胞およびゴルジ膜と会合するという発見
を拡大する(Devarajanら, 1994; Devarajanおよび
Morrow, 1995; DevarajanおよびMorrow, 19
96; Devarajanら, 1996a; Devarajanら, 1
996b;Devarajanら, 1997; Godiら, 1997)。
これらの相互作用は、中間区画を介してERからメディアル−ゴルジへの広いク
ラス(および恐らくは全ての)膜および分泌性タンパク質の輸送に必要である(
Devarajanら, 1996a; Devarajanら, 1997;
Godiら, 1997)。さらに、スペクトリン内または会合したアダプタ
ータンパク質の1つ中の特異的相互作用を修飾することによって、輸送および最
後にはその最終の膜標的への特異的タンパク質の送達速度をかなり変更し、また
は遮断することができる。
I. General Description The present invention relates to the transport of essential and secretory proteins by controlling their sequestration into transport vesicles that mediate protein transport between the ER, Golgi, plasma membrane and other membrane compartments And a method for selectively controlling. The present patent application extends the discovery that, by multiple interactions, specific isoforms of spectrin and various adapter proteins, such as ankyrin, associate with vesicles and the Golgi membrane (Devarajan et al., 1994; Devarajan and Morrow, 1995; Devarajan and Morrow, 19
96; Devarajan et al., 1996a; Devarajan et al., 1
996b; Devarajan et al., 1997; Godi et al., 1997).
These interactions are required for the transport of a broad class (and possibly all) of membrane and secreted proteins from the ER to the medial-Golgi via the intermediate compartment (
Devarajan et al., 1996a; Devarajan et al., 1997;
Godi et al., 1997). In addition, by modifying specific interactions within spectrin or in one of the associated adapter proteins, significantly alter or block the transport and ultimately the rate of delivery of the specific protein to its final membrane target. can do.

【0029】 本発明者らは、輸送を媒介するこの新しく発見されたシステムをスペクトリン
−アンキリン−アダプタータンパク質運搬系(SAATS)と呼ぶ。全ての膜お
よび分泌性タンパク質はこの経路を経て、ERから原形質膜への(または他の膜
区画への)それらの移動の間に選択的かつ順次に異なる輸送小胞に収集されなけ
ればならないので、この系は広い潜在的適用性および一般性を有する。本発明者
らは、ERに由来するタンパク質の大きな多様性は、スペクトリンおよびアンキ
リンおよび他のアダプタータンパク質の多価結合能によって創製された、多くの
弱いが特異的な相互作用を含む組合せプロセスによって、ならびにオリゴマー複
合体における潜在的に非結合性タンパク質と結合性タンパク質との対合によって
、SAATSによって収容されると考える。ERに存在する認識されている荷籠
負荷タンパク質を介する、分泌性タンパク質運搬の制御は、この経路によって媒
介されると本発明者らは考え、ここに、荷籠負荷膜タンパク質は、スペクトリン
/アダプタータンパク質系に結合する。
We refer to this newly discovered system that mediates transport as the spectrin-ankyrin-adaptor protein transport system (SAATS). All membrane and secretory proteins must be selectively and sequentially collected in different transport vesicles during their transfer from the ER to the plasma membrane (or to other membrane compartments) via this pathway As such, this system has wide potential applicability and generality. We believe that the large diversity of ER-derived proteins is due to a combined process involving many weak but specific interactions, created by the multivalent binding capacity of spectrin and ankyrin and other adapter proteins. , As well as by pairing of potentially unbound and binding proteins in the oligomer complex. We believe that the regulation of secretory protein trafficking through the recognized cargo loading proteins present in the ER is mediated by this pathway, where the cargo loading membrane proteins are spectrin / Binds to the adapter protein system.

【0030】 こうして、(他のタンパク質はそうではないが)そのタンパク質の原形質膜(
または他の標的化膜区画)への送達がそうであるように、特異的膜タンパク質の
結合、または荷籠タンパク質の特定の組のSAATSへの結合を選択的に制御す
ることによって、前記特異的タンパク質の輸送小胞への送達は修飾される(遮断
されまたは増強される)ことになる。このSAATS系およびその機能は図1に
示される。
Thus, (but not other proteins) the plasma membrane (
Or other targeted membrane compartments) by selectively controlling the binding of specific membrane proteins, or the binding of a particular set of cargo proteins to SAATS. Delivery of the protein to the transport vesicles will be modified (blocked or enhanced). The SAATS system and its functions are shown in FIG.

【0031】 また、本発明者らは、同様であるが区別されるSAATS系がERおよびゴル
ジの間の、同様にゴルジから原形質膜または他の標的(すなわち、ゴルジ後)へ
のタンパク質輸送を媒介するように作動すると考える。従って、ここに記載され
る方法は、同様に、ゴルジ後の標的化膜送達にも適用される。このようなプロセ
スの例は、シナプス前または後膜につき運命付けられている特異的ニューロン受
容体のスペクトリン連結微小管媒介軸作輸送であろう。
We also believe that a similar but distinct SAATS system is involved in protein transport between the ER and the Golgi, also from the Golgi to the plasma membrane or other target (ie, post-Golgi). Think of it as mediating. Thus, the methods described herein apply equally to targeted membrane delivery after the Golgi. An example of such a process would be spectrin-linked microtubule-mediated axial transport of specific neuronal receptors that are destined for the pre- or postsynaptic membrane.

【0032】 一般に、いくつかの方法が、バイオメディカル分野で知られているが従来は他
の目的で適用された方法および技術を用いて、SAATSへの選択されたタンパ
ク質(または脂質)の結合を制御するのに利用できる。
In general, a number of methods are known for binding bioproteins (or lipids) to SAATS using methods and techniques known in the biomedical arts but conventionally applied for other purposes. Available to control.

【0033】 a)組換えcDNA方法、例えば、MAD1およびβIスペクトリンのアクチ ン結合モチーフを維持するが(Lombardoら, 1994)、(Na,K
−ATPaseに結合する)そのアンキリン結合ドメインを欠失し(Kenne
dyら, 1991)、Na,K−ATPaseの原形質膜への送達を選択的に
遮断する(Devarajanら, 1996a; Devarajanら,
1997)他のスペクトリン関連遺伝子からのβIスペクトリン関連ペプチドお よび同族体の発現の使用。他のタンパク質はSAATS輸送過程に関与するので
、これは、選択された膜および分泌性タンパク質の輸送小胞への隔離および最終
的には原形質膜上でのそれらのディスプレイ、または原形質膜を通じての分泌を
阻害または増強のいずれかを行う修飾されたスペクトリンをコードする遺伝子を
導入するために、これは、SAATS機能の変調に対する遺伝子治療アプローチ
の可能性を開く。
A) Recombinant cDNA methods, such as maintaining the actin binding motif of MAD1 and βI spectrin (Lombardo et al., 1994), but (Na, K
Deletion of its ankyrin binding domain (binding to ATPase) (Kenneth
dy et al., 1991), selectively blocks the delivery of Na, K-ATPase to the plasma membrane (Devarajan et al., 1996a; Devarajan et al., 1991).
1997) Use of expression of βI spectrin-related peptides and homologs from other spectrin-related genes. Since other proteins are involved in the SAATS transport process, this may result in sequestration of selected membranes and secreted proteins into transport vesicles and ultimately their display on the plasma membrane, or through the plasma membrane This opens up the possibility of a gene therapy approach to modulation of SAATS function to introduce a gene encoding a modified spectrin that either inhibits or enhances the secretion of SATS.

【0034】 b)スペクトリンに対するある種のポリクローナルおよびモノクローナル抗体
は、Na,K−ATPase(図18)またはVSV−Gタンパク質の輸送を遮
断する(Harrisら, 1986; Devarajanら, 1996a
; Godiら, 1997)。このような薬剤は、一般的には細胞外で作用す
るので治療目的は限定されているが、本発明者らは、このような薬剤がイン・ビ
トロ輸送アッセイおよび免疫顕微鏡観察で使用される重要なツールであると考え
る。
B) Certain polyclonal and monoclonal antibodies to spectrin block transport of Na, K-ATPase (FIG. 18) or VSV-G protein (Harris et al., 1986; Devarajan et al., 1996a)
Godi et al., 1997). Although such drugs generally have extra-cellular effects and therefore have limited therapeutic goals, the present inventors have identified the importance of such drugs in in vitro transport assays and immunomicroscopy. Think of it as a useful tool.

【0035】 c)ADP−リボシル化因子(ARF)の阻害薬剤は、PtdInsP2依存 性プロセスを介するβIスペクトリンのPHドメインの結合を遮断し、これは、 SAATSが特異的リン脂質の組織化および運搬にも寄与することを意味する。
PtdInsP2リン脂質ディスプレイを、またはARF活性を直接、変調する 薬剤は、このように、あるクラスの治療薬剤についての基礎を形成することがで
きる。このような薬剤の例は、透過性(permeant)GTP−γ−SのごときGT
Pの透過性非加水分解性同族体であろう。
C) Inhibitors of ADP-ribosylation factor (ARF) block the binding of the PH domain of βI spectrin through a PtdInsP 2 -dependent process, which allows SAATS to organize specific phospholipids and It also means that it contributes to transportation.
Agents that directly modulate PtdInsP 2 phospholipid display, or ARF activity, can thus form the basis for a class of therapeutic agents. Examples of such agents include GTs such as permeant GTP-γ-S
It may be a permeable non-hydrolysable homolog of P.

【0036】 d)本発明者らは、選択された必須膜タンパク質および分泌性タンパク質の輸
送も遮断する(図面、Godiら, 1997)βIスペクトリンの特定の機能 ドメイン(Kennedyら, 1991; Lombardoら, 1994
; Weedら, 1996)を表す組換えペプチドを調製した。これらは、小
ペプチドまたはペプチドミメティックス薬物の潜在的活性を証明する。
D) We also block the transport of selected essential membrane and secretory proteins (FIG., Godi et al., 1997) Specific functional domains of βI spectrin (Kennedy et al., 1991; Lombardo et al.) , 1994
Weed et al., 1996) were prepared. These demonstrate the potential activity of small peptide or peptidomimetic drugs.

【0037】 e)原形質膜に存在するスペクトリン骨格(総説については、Morrowら
, 1997を参照)の本発明者らの理解に基づくと、SAATSが関与する相
互作用の多くは、プロテインキナーゼC、Ca++、カルモジュリン、カゼイン
キナーゼ等が関与する経路によって翻訳後調節に付されるようである。従って、
これらの調節経路を変調する薬剤は、特異性は低いが、潜在的なSAATS指向
の治療薬剤の基礎を形成することができる。
E) Based on our understanding of the spectrin scaffold present at the plasma membrane (for a review see Morrow et al., 1997), many of the interactions involving SAATS involve protein kinase C , Ca ++, calmodulin, casein kinase, etc., appear to be subject to post-translational regulation. Therefore,
Agents that modulate these regulatory pathways, although less specific, can form the basis for potential SAATS-directed therapeutic agents.

【0038】 f)本発明者らは、SAATS特異的相互作用の小分子モジュレーターは、治
療薬剤の広く効果的なカテゴリーの基礎を形成するであろうと考える。このよう
な小分子薬剤は、原形質膜または他の部位に対する特異的タンパク質の送達を遮
断または増強のいずれかを行うであろう。本発明者らは、イン・ビトロ結合、表
面プラズモン共鳴、および遺伝的スクリーニング(2−ハイブリッド系)に基づ
く、SAATSおよび他のタンパク質の間の特異的相互作用を検出するいくつか
のイン・ビトロアッセイを開発した。これらのイン・ビトロアッセイの多くは、
高スループットスクリーニングに従い、リード化合物の同定を容易とする。また
、本発明者らは、特異的結合相互作用を媒介する変異体配列と一緒に、ある種の
スペクトリン反復単位の三次元構造を作成するのを可能とする高度なアルゴリズ
ムを開発した(CianciおよびMorrow, 1997; Gallag
herら, 1997; Stabachら, 1997)。本発明者らは、こ
れらの高度な3−Dタンパク質モデルの利用可能性は、合理的な薬物デザインイ
ニシアティブを容易とするであろうと考える。
F) We believe that small molecule modulators of SAATS-specific interactions will form the basis for a broad and effective category of therapeutic agents. Such small molecule agents will either block or enhance the delivery of specific proteins to the plasma membrane or other site. We have developed several in vitro assays to detect specific interactions between SAATS and other proteins based on in vitro binding, surface plasmon resonance, and genetic screening (2-hybrid system). Was developed. Many of these in vitro assays are
Facilitates lead compound identification according to high-throughput screening. We have also developed advanced algorithms that allow the creation of three-dimensional structures of certain spectrin repeat units along with mutant sequences that mediate specific binding interactions (Cianci). And Morrow, 1997; Gallag.
Her et al., 1997; Stabach et al., 1997). We believe that the availability of these advanced 3-D protein models will facilitate rational drug design initiatives.

【0039】 下記で提示する特定の実施例は例示的であるにすぎず、本発明の範囲を限定す
ることを意図しない。
The specific examples presented below are illustrative only and are not intended to limit the scope of the present invention.

【0040】 II.特定の実施の形態 以下の議論は、本発明者らの発明の特定の実施の形態を記載し、(A)ゴルジ
へのまたはゴルジを介するその小胞輸送がSAATSまたは類似の系によって媒
介される必須膜タンパク質および分泌性タンパク質を同定し;(B)いずれの小
胞骨格タンパク質、すなわち、スペクトリンまたは会合したアダプタータンパク
質、すなわち、アンキリンが特異的必須膜タンパク質および分泌性タンパク質の
輸送小胞への隔離を媒介するのに関与するのか確認する;(C)このようなタン
パク質の隔離および/または小胞輸送を変調するペプチドおよび小分子を同定す
る;そして(D)治療および研究目的でこのようなタンパク質の隔離および/ま
たは小胞輸送を変調する薬剤を利用するための手順を提供する。
II. Specific Embodiments The following discussion describes certain embodiments of our invention, in which (A) its vesicle transport to or through the Golgi is mediated by SAATS or similar systems (B) identifying any essential vesicle skeletal proteins, ie, spectrin or associated adapter proteins, ie, ankyrins, into the transport vesicles of the specific essential membrane and secretory proteins; Identify peptides and small molecules that modulate the sequestration and / or vesicle trafficking of such proteins; and (D) identify such peptides for therapeutic and research purposes. Procedures are provided for utilizing agents that modulate protein sequestration and / or vesicle trafficking.

【0041】[0041]

【実施例】【Example】

(実施例1: その小胞輸送がSAATSによって媒介される必須膜タンパク
質および分泌性タンパク質の同定) SAATSの広い阻害薬剤の同定は、一般に、ある特異的必須膜タンパク質も
しくは分泌性タンパク質の培養された細胞系における輸送を破壊する、一連の重
複し、かつ相補的なスペクトリンペプチドの能力を比較することによってアプロ
ーチすることができる。この情報は、標的化タンパク質のSAATS系への潜在
的ソーティングおよびドッキングの原因であるスペクトリン内の最小領域の同定
を可能とする。他の潜在的遮断薬剤もまた下記のようにスペクトリンのこの領域
に結合するアダプタータンパク質の知識から続いてでてくる。以下の工程が好ま
しい。
Example 1: Identification of essential membrane and secretory proteins whose vesicle trafficking is mediated by SAATS The identification of broad inhibitors of SAATS generally involves the cultivation of certain specific essential membrane or secretory proteins. One can approach by comparing the ability of a series of overlapping and complementary spectrin peptides to disrupt transport in cell lines. This information allows the identification of the smallest region within spectrin that is responsible for the potential sorting and docking of targeted proteins into the SAATS system. Other potential blocking agents also follow from the knowledge of adapter proteins that bind to this region of spectrin, as described below. The following steps are preferred.

【0042】 工程A1:評価されるべきであって、表面または分泌された標的タンパク質の
検出を可能とするアッセイがそのために存在し、評価されている膜または分泌性
タンパク質を発現するモデル培養細胞系を選択する。実例は、表面タンパク質の
免疫蛍光検出;フローサイトメトリー;表面標識アッセイ;またはパルスド35
メチオニン標識を用いる輸送アッセイであろう。特異的タンパク質の輸送をモニ
ターするアッセイは、GFP−標識タンパク質および時間差生体蛍光顕微鏡の使
用によっても行うことができる。また、標的化タンパク質の表面ディスプレイま
たは分泌に関連する特定の輸送または電気的活性の検出も考えられる。特定の例
として、培養されたMadin Darbyイヌ腎臓細胞(MDCK)を用いて
、間接的免疫蛍光によってNa,K−ATPaseの表面発現をモニターするこ
とができる(図3ないし10、18を参照)。
Step A1: A model cell line expressing the membrane or secreted protein that is to be evaluated and that allows the detection of surface or secreted target proteins exists for which the membrane or secreted protein being evaluated is present Select Examples are immunofluorescent detection of surface proteins; flow cytometry; surface labeling assay; or pulsed 35 S
This would be a transport assay using a methionine label. Assays to monitor the transport of specific proteins can also be performed by using GFP-labeled proteins and time-lapse biofluorescence microscopy. Also, detection of specific transport or electrical activity associated with surface display or secretion of the targeted protein is contemplated. As a specific example, cultured Madin Darby canine kidney cells (MDCK) can be used to monitor surface expression of Na, K-ATPase by indirect immunofluorescence (see FIGS. 3-10, 18).

【0043】 工程A2:モデル細胞系の標準的トランスフェクション方法を用いて、レトロ
ウイルスベクターまたは他のウイルスベースの感染戦略を用いてトランスフェク
トされた個々のコローン系または一過的にトランスフェクトされた系を調製し、
各々は、強力な真核生物発現ベクターの制御下にある種々の長さのβIΣ*スペク
トリンcDNA構築体の相補的および重複する一連のうちの1つを発現する。一
連の適当なβIΣ*スペクトリン構築体は図2にリストする。例えば、1つの適当
な系として、内因性SAATS系を競合的に置き換えまたは置換するβIN-5スペ
クトリンペプチド(図3、その他参照)を発現する安定なMDCK細胞系がある。
Step A2: Individual colony lines transfected with retroviral vectors or other virus-based infection strategies or transiently transfected using standard transfection methods of model cell lines Prepare the system,
Each expresses one of a complementary and overlapping series of βIΣ * spectrin cDNA constructs of various lengths under the control of a powerful eukaryotic expression vector. A series of suitable βIΣ * spectrin constructs are listed in FIG. For example, one suitable system is a stable MDCK cell line that expresses a βIN -5 spectrin peptide (see FIG. 3, etc.) that competitively replaces or replaces the endogenous SAATS system.

【0044】 本発明のrDNA(組換えDNA)分子での適当な細胞宿主の形質転換は、典
型的には、使用されるベクターのタイプおよび使用される宿主系に依存する、周
知の方法によって達成される。原核生物宿主細胞の形質転換に関しては、エレク
トロポレーションおよび塩処理方法が典型的には使用される。例えば、Cohe
nら, Proc. Acad. Sci. USA (1972)69:21
10;およびManiatisら, Molecular Cloning,
A Laboratory Manual, Cold Spring Har
bor Laboratory, Cold Spring Harbor,
NY (1982)を参照。rDNAを含有するベクターでの脊椎動物細胞の形
質転換方法に関しては、エレクトロポレーション、カチオン性脂質または塩処理
方法が典型的には使用される。例えば、Grahamら, Virol (19
73) 52:456;Wiglerら, Proc. Natl. Acad
. Sci. USA (1979)76:1373−76を参照。
Transformation of a suitable cellular host with an rDNA (recombinant DNA) molecule of the present invention is typically accomplished by well-known methods, depending on the type of vector used and the host system used. Is done. For transformation of prokaryotic host cells, electroporation and salt treatment methods are typically used. For example, Cohe
n et al., Proc. Acad. Sci. USA (1972) 69:21.
10; and Maniatis et al., Molecular Cloning,
A Laboratory Manual, Cold Spring Har
Bor Laboratory, Cold Spring Harbor,
NY (1982). For methods of transforming vertebrate cells with vectors containing rDNA, electroporation, cationic lipid or salt treatment methods are typically used. See, for example, Graham et al., Virol (19
73) 52: 456; Wigler et al., Proc. Natl. Acad
. Sci. USA (1979) 76: 1373-76.

【0045】 首尾よく形質転換された細胞、すなわち、本発明のrDNA分子を含有する細
胞は、周知の手法によって同定することができる。例えば、本発明のrDNAの
導入から得られる細胞をクローン化して単一コロニーを得ることができる。それ
らのコロニーからの細胞を収穫し、溶解させ、それらのDNA含有量を、例えば
、Southern, J. Mol. Biol. (1975)98:50
3、またはBernettら, Biotech (1985)3:208によ
って記載されている方法を用いてrDNA存在につき調べるか、または細胞から
生産されたタンパク質を免疫学的方法を通してアッセイする。もし、例えば、緑
色蛍光タンパク質等のタグを組換えDNAの構築で使用するならば、トランスフ
ェクトされた細胞もまた細胞ソーティングによるこのような分子の蛍光によつて
イン・ビボで検出することができる。
[0045] Successfully transformed cells, ie, cells that contain a rDNA molecule of the present invention, can be identified by well-known techniques. For example, cells obtained from the introduction of the rDNA of the present invention can be cloned to obtain a single colony. Cells from those colonies are harvested, lysed, and their DNA content determined, for example, by Southern, J. et al. Mol. Biol. (1975) 98:50
3, or examined for the presence of rDNA using the method described by Bernett et al., Biotech (1985) 3: 208, or assay the protein produced from cells through immunological methods. If, for example, a tag such as green fluorescent protein is used in the construction of the recombinant DNA, the transfected cells can also be detected in vivo by the fluorescence of such molecules by cell sorting. .

【0046】 工程A3:選択されたタンパク質の表面ディスプレイまたは分泌の破壊につき
(一過性発現が使用されるアッセイ、例えば、図9)所望の構築体を発現する各
クローン系または細胞を評価する。全長βIΣ*スペクトリン(または他の全長ス
ペクトリン)の発現はSAATSを破壊しないであろう。図2に示される切形構
築体または他のスペクトリンおよび他の小胞骨格タンパク質についての同様の構
築体の少なくとも1つの発現は、SAATSを破壊するようにドミナントネガテ
ィブな方法で作用するであろう。異なる構築体の阻害活性の比較は、このような
阻害ペプチドをコードする阻害性ペプチドまたはcDNA構築体の境界を明らか
にするであろう。例えば、βIN-5スペクトリン構築体の発現によるMDCK細胞
におけるNa,K−ATPaseの表面ディスプレイの阻害(図3)。
Step A3: Evaluate each clonal line or cell expressing the desired construct for disruption of surface display or secretion of the selected protein (assays where transient expression is used, eg, FIG. 9). Expression of full-length βIΣ * spectrin (or other full-length spectrin) will not disrupt SAATS. Expression of at least one of the truncated constructs shown in FIG. 2 or similar constructs for other spectrins and other vesicle skeletal proteins will act in a dominant negative manner to disrupt SAATS. . Comparison of the inhibitory activity of different constructs will reveal the boundaries of inhibitory peptide or cDNA constructs encoding such inhibitory peptides. For example, inhibition of surface display of Na, K-ATPase in MDCK cells by expression of βIN -5 spectrin construct (FIG. 3).

【0047】 工程A4:最小阻害性ペプチドの知識は、さらに、βIΣ*スペクトリン構築 体、または阻害性構築体で欠失された特異的領域が阻害性構築体に戻る他のスペ
クトリンから調製した同様の構築体を用いて前記工程A2およびA3を反復する
ことによってさらに洗練することができる。それにより、選択された(標的化)
タンパク質の表面ディスプレイまたは分泌を救済するのに必要な領域を同定する
。このアプローチによって、SAATSに対して標的化されたタンパク質をドッ
キングするのに必要な最小配列を同定することができる。
Step A4: Knowledge of minimal inhibitory peptides was further prepared from βIΣ * spectrin constructs or other spectrins in which specific regions deleted in the inhibitory construct reverted to the inhibitory construct. Further refinement can be achieved by repeating steps A2 and A3 above with similar constructs. Thereby selected (targeted)
Identify the regions required to rescue the surface display or secretion of the protein. This approach allows the identification of the minimum sequence required to dock a protein targeted to SAATS.

【0048】 例えば、βIN-5によって阻害される、MDCK細胞におけるNa,K−AT Paseの表面ディスプレイは、βIスペクトリン反復14および15をβIN- 5 構築体に付着させることによって救済される(図6その他を参照)。これらの 結果は、βIスペクトリン、14〜15反復領域が、SAATSに対するNa,
K−ATPaseの(直接的または間接的に)ドッキング部位であることを示唆
する。
For example, surface display of Na, K-ATPase in MDCK cells, which is inhibited by βI N-5 , is rescued by attaching βI spectrin repeats 14 and 15 to the βI N- 5 construct. (See FIG. 6 and others). These results indicate that βI spectrin, the 14-15 repeat region, has Na,
This indicates that it is a docking site (directly or indirectly) of K-ATPase.

【0049】 工程A5:標的化タンパク質に対するSAATSドッキング部位のさらに細か
い分析は、工程A1〜A4で同定された部位でそれがスペクトリンを直接的に付
着するか否か、あるいは中間アダプタータンパク質が利用されるか否かを決定す
ることによって、得ることができる。ほとんどの場合、これは、イン・ビトロ結
合または共免疫沈殿アッセイ(例えば、図3参照)によって容易に決定すること
ができ、ここに、標的化タンパク質のスペクトリンおよび/または(例えば、ア
ンキリン、タンパク質4.1、アドゥシン、表IB参照)アダプタータンパク質
との相互作用が評価される。このような方法はHarlowら, 1988によ
って例示されるように当該分野で周知である。
Step A5: A more detailed analysis of the SAATS docking site for the targeted protein, whether it directly attaches spectrin at the site identified in steps A1-A4, or utilizes an intermediate adapter protein It can be obtained by deciding whether or not. In most cases, this can be readily determined by in vitro binding or co-immunoprecipitation assays (see, eg, FIG. 3), where the targeting protein spectrin and / or (eg, ankyrin, protein 4.1, Addusin, see Table IB) Interaction with the adapter protein is evaluated. Such methods are well known in the art, as exemplified by Harlow et al., 1988.

【0050】 例えば、Na,K−ATPaseとスペクトリンの14〜15反復単位との相
互作用は、共沈殿によって検出されるように(図3)、そしてアンキリンがスペ
クトリンのこの領域に結合する(Kennedyら, 1991)およびNa,
K−ATPase内の特定の座で(Devarajanら,1994)、Na,
K−ATPaseがアンキリンに結合する(Morrowら, 1989)こと
を示す直接的結合アッセイによって検出されるように、アンキリンG119アダ
プタータンパク質中間体を介する。
For example, the interaction of Na, K-ATPase with 14-15 repeat units of spectrin is detected by co-precipitation (FIG. 3), and ankyrin binds to this region of spectrin ( Kennedy et al., 1991) and Na,
At a specific locus within K-ATPase (Devarajan et al., 1994), Na,
Via an ankyrin G119 adapter protein intermediate as detected by a direct binding assay showing that K-ATPase binds to ankyrin (Morrow et al., 1989).

【0051】 スペクトリンおよび会合したcDNA構築体の調製 原核生物ベクターpGEXを用い、組換えペプチドはグルタチオン−S−トラ
ンスフェラーゼとの融合タンパク質として調製される(SmithおよびJoh
nson, 1998;Kenndyら, 1991)。これらで使用されるス
ペクトリンクローンは、図19に示すごとく、βIIスペクトリン(Huら, 1
992; Changら, 1993; ChangおよびForget, 未
公表)、βIスペクトリン(Winkelmannら, 1988; Wink
elmannら, 1990b; Winradiら, 1993)、およびβ
IIIスペクトリンにつき公表された配列と同一である。一般に、cDNAの所望 のセグメントは、EcoRIおよびpGEM7z(−)からの他の適当な制限酵
素によって切り出され、電気泳動溶出によってアガロースゲルから精製され、適
当なpGEXベクター、通常はpGEX−2Tにサブクローンされる。示された
例において[図2および(Kennedyら, 1991; Kennedyら
, 1994; Lombardoら, 1994b)]、ポリメラーゼチェイ
ン反応を、典型的には、Pfuポリメラーゼおよび選択されたプライマーと組み
合わせて用いて、スペクトリンクローンの領域を増幅して、プラスミドの構築お
よびある場合にはリンカー−挿入突然変異誘発(Sambrookら, 198
9; Kennedyら, 1991)を容易とした。場合によっては、Taq
ポリメラーゼを用いて、TAクローニングキット(Inviteogen)のp
CRIIベクターへのPCR産物のクローニングを容易とした。全てのPCR生成
構築体の有効性は、DNA配列決定によって確認される。一般に、PCRプライ
マーを、BamHI部位の5’およびEcoRI部位の3’側に有するように作
成してpGEX−2Tへの方向性サブクローニングを容易とするのは有用である
が、必要されるものではない。2ないし5個の追加の塩基が各プライマーの末端
に付加され、制限エンドヌクレアーゼに対するそれらの感受性を増強した。スペ
クトリン構造反復の増幅に対するアミノ酸境界は、ショウジョウバエα−スペク
トリンのフェージング(Winogradら, 1991)に基づいて選択され
る。脳および筋肉で見出されるβIスペクトリンのユニークなオルターナティブ
にスプライスされたCOOH−末端領域を表すペプチドは、XmaIでの消化に
よってプラスミドpMSP6AC(Winkelmann, 1990)から調
製される。スペクトリンβIΣIIのオルターナティブにスプライスされたユニー
クなC−末端を含有する、得られた767bp断片をゲル精製し、SmaI部位
においてpGEX−2Tにサブクローンされる。プライマー選択およびプラスミ
ド構築の他の典型的な詳細はKenedyら, 1991;Lombardoら
, 1994bにおけるごとくまとめられている。種々のβIスペクトリンペプ
チドは、存在するヒトβIスペクトリン構築体から前記のように発現される(W
inkelmannら, 1990a; Winkelmannら, 1990
b; Weedら, 1996)。真核生物細胞発現の構築体は、典型的には、
pcDNA3−ベクター(Invitrogen)または適当な真核生物プロモ
ーターを組み込んだ他の匹敵するベクターにおいて調製される。pcDNA3ベ
クターを用いて、安定なMDCK細胞系は、リポフェクショントランスフェクシ
ョン(Weedら, 1996)後にG418での選択によって確立することが
できる。COS細胞等の一過性アッセイによく適したこの系またはいくつかの他
の系において一過的実験を行うこともできる。VSV−Gを用いる研究では、新
しく密集した細胞を、Transwell フィルターにてVSV−Gで60分
間感染させる(100ml、108力価ウイルスPimplikarら, 19
94)。感染細胞を3時間インキュベートし、分析に先立って固定する。
Preparation of spectrin and associated cDNA constructs Using prokaryotic vector pGEX, recombinant peptides are prepared as fusion proteins with glutathione-S-transferase (Smith and Joh).
nson, 1998; Kenndy et al., 1991). As shown in FIG. 19, the spectrin loan used in these is βII spectrin (Hu et al., 1).
992; Chang et al., 1993; Chang and Forget, unpublished), βI spectrin (Winkelmann et al., 1988; Wink).
elmann et al., 1990b; Winradi et al., 1993), and β
Identical to the published sequence for III spectrin. Generally, the desired segment of the cDNA is excised by EcoRI and other appropriate restriction enzymes from pGEM7z (-), purified from an agarose gel by electrophoretic elution, and subcloned into an appropriate pGEX vector, usually pGEX-2T. Is done. In the example shown [FIG. 2 and (Kennedy et al., 1991; Kennedy et al., 1994; Lombardo et al., 1994b)], the polymerase chain reaction is used, typically in combination with Pfu polymerase and selected primers. Amplification of the region of the spectacle lawn allows for plasmid construction and, in some cases, linker-insertion mutagenesis (Sambrook et al., 198
9; Kennedy et al., 1991). In some cases, Taq
Using the polymerase, p of the TA Cloning Kit (Invitrogen)
It facilitated the cloning of the PCR product into the CRII vector. The validity of all PCR-generated constructs is confirmed by DNA sequencing. In general, it is useful, but not required, to create PCR primers 5 'to the BamHI site and 3' to the EcoRI site to facilitate directional subcloning into pGEX-2T. . Two to five additional bases were added to the end of each primer to enhance their sensitivity to restriction endonucleases. Amino acid boundaries for amplification of spectrin structural repeats are selected based on the fading of Drosophila α-spectrin (Winograd et al., 1991). Peptides representing the unique alternatively spliced COOH-terminal region of βI spectrin found in brain and muscle are prepared from plasmid pMSP6AC (Winkelmann, 1990) by digestion with XmaI. The resulting 767 bp fragment, containing the alternatively spliced unique C-terminus of spectrin βI ゲ ル II, is gel purified and subcloned into pGEX-2T at the SmaI site. Other typical details of primer selection and plasmid construction are summarized as in Kenedy et al., 1991; Lombardo et al., 1994b. Various βI spectrin peptides are expressed as described above from existing human βI spectrin constructs (W
Inkelmann et al., 1990a; Winkelmann et al., 1990.
b; Weed et al., 1996). Constructs for eukaryotic cell expression are typically
Prepared in pcDNA3-vector (Invitrogen) or other comparable vector incorporating a suitable eukaryotic promoter. Using the pcDNA3 vector, a stable MDCK cell line can be established by lipofection transfection (Weed et al., 1996) by selection with G418. Transient experiments can also be performed in this or some other system well suited for transient assays such as COS cells. In studies using VSV-G, newly confluent cells were infected with VSV-G for 60 minutes on a Transwell filter (100 ml, 108 titer virus Pimplikar et al., 19).
94). Infected cells are incubated for 3 hours and fixed prior to analysis.

【0052】 タンパク質の発現および精製 組換えタンパク質を大腸菌株HB101、DH5aまたはプロテアーゼ欠損株
CAG−456中で発現させ、前記のように精製する(SmithおよびJoh
nson, 1988; Kennedyら, 1991)。必要であれば、1
M NaBr、10mM Na2HPO4、0.5mM EGTA、0.5mM
EDTA、15mMピロリン酸ナトリウム、1mM NaN3、0.5mM D TT、pH8.0の存在下で、Sephacryl S−200 HRの100
cmカラム上のゲル濾過によってさらに精製した。精製したタンパク質を20m
Mトリス、150mM NaCl、1mM EDTA、1mM NaN3、1m M DTT、0.2mM PMSF、25%グリセロール、pH7.5中に透析
し、−80℃で貯蔵した。ウシ脳スペクトリンは、脱膠脳膜の低イオン強度抽出
、続いてSephacryl−S−500HR(Harrisら, 1985;
Bennett, 1986)によって新鮮な脳膜から調製する。
Protein Expression and Purification The recombinant protein is expressed in E. coli strains HB101, DH5a or protease deficient strain CAG-456 and purified as described above (Smith and Joh).
nson, 1988; Kennedy et al., 1991). 1 if necessary
M NaBr, 10 mM Na 2 HPO 4 , 0.5 mM EGTA, 0.5 mM
In the presence of EDTA, 15 mM sodium pyrophosphate, 1 mM NaN 3 , 0.5 mM DTT, pH 8.0, 100 of Sephacryl S-200 HR
Further purification by gel filtration on a cm column. 20m of purified protein
M Tris, 150mM NaCl, 1mM EDTA, 1mM NaN 3, 1m M DTT, 0.2mM PMSF, 25% glycerol, dialyzed into pH 7.5, and stored at -80 ° C.. Bovine brain spectrin is obtained by low ionic strength extraction of the decolonized brain membrane, followed by Sephacryl-S-500HR (Harris et al., 1985;
Bennett, 1986).

【0053】 抗体および免疫検出手順 8aaFLAGマーカー(IBI Scientific)によって標識され
た構築体エピトープを、Mab M5(IBI Sceintific)で検出
し;βI抗体はMab VIIIC7、Mab VD4、Mab IVC9、およ びMab IVF8(Harrisら, 1986); βIΣ1スペクトリン
の19COOH−末端残基に対するPab C19(V. Marchesiか
らの贈物);およびβIΣ2スペクトリンの領域IIIに対するPab MUSI (Malchiodi−Albediら, 1993)を含むものであった。P
ab 10DはβIIスペクトリン(Devarajanら, 1996)を検出
した。他の抗体はMab β−COP、I.Melman; Pab E−カド
ヘリン、Transduction labs;Mab α−Na,K−ATP
ase、UBI;Mab β−Na,K−ATPase M. Caplan;
Mab VSV−G、J. Rose;およびPabセントラクチン、E. H
olzbaurであった。細胞をカバーガラスまたは培養皿上で増殖させ、PB
Sで3回洗浄し、アセトン中で15分間固定し、ヤギ血清中で30分間ブロック
し、室温にて60分間、PBS+10%ヤギ血清中2%BSA中で一次抗体と共
にインキュベートした。全てのスペクトリンMabを1:100にて使用した;
1:5000のE−カドヘリン;1:200のb−COP、10D、C19。検
出はCY3またはCY2にコンジュゲートした二次抗体を使用した(Vecto
r)。
Antibodies and Immunodetection Procedure 8 aa A construct epitope tagged with a FLAG marker (IBI Scientific) was detected with Mab M5 (IBI Scientific); βI antibodies were Mab VIIIC7, Mab VD4, Mab IVC9, and Mab IVF8. (Harris et al., 1986); including Pab C19 (gift from V. Marchesi) for the 19COOH-terminal residue of βIch1 spectrin; and Pab MUSI (Malchiodi-Albedi et al., 1993) for region III of βIΣ2 spectrin. there were. P
ab 10D detected βII spectrin (Devarajan et al., 1996). Other antibodies are Mab β-COP, I.P. Melman; Pab E-Cadherin, Transduction labs; Mab α-Na, K-ATP
Mab β-Na, K-ATPase M.ase, UBI; Caplan;
Mab VSV-G, J.M. Rose; and Pab Centractin; H
olzbaur. Cells are grown on coverslips or culture dishes and PB
Washed three times with S, fixed in acetone for 15 minutes, blocked in goat serum for 30 minutes, and incubated with primary antibody in PBS + 2% BSA in 10% goat serum for 60 minutes at room temperature. All spectrin Mab were used at 1: 100;
1: 5000 E-cadherin; 1: 200 b-COP, 10D, C19. Detection used a secondary antibody conjugated to CY3 or CY2 (Vecto).
r).

【0054】 免疫沈殿 密集MDCK細胞をPBS洗浄し、IP緩衝液(10mMトリス−HCl、p
H7;150mM NaCl;5mM EDTA;1mM EGTA;2mg/
ml BSA;0.5%デオキシコレート;1%NP−40;0.5mMペファ
ブロック;1mM PMSF;および1mMロイペプチン)中で温和に揺動させ
ることによって4℃にて20分間、溶解した。溶解物(2ml)をデカントし、
10,000×gで1分間遠心し、200mlの50%プロテインASepha
rose (Pharmacia)を含む25mlの非免疫ウサギ血清と共に6
0分間インキュベートすることによって予め清澄化した。残存する上清を200
mlの一次抗体で4゜で4時間処理し、プロテインA Sepharoseによ
ってペレット化し、分析した。
The MDCK cells confluent with immunoprecipitation were washed with PBS, and then washed with an IP buffer (10 mM Tris-HCl, p
H7; 150 mM NaCl; 5 mM EDTA; 1 mM EGTA;
ml BSA; 0.5% deoxycholate; 1% NP-40; 0.5 mM Pefabloc; 1 mM PMSF; and 1 mM leupeptin) at 40C for 20 minutes by gentle rocking. Decant the lysate (2 ml),
Centrifuge at 10,000 xg for 1 minute and 200 ml of 50% protein ASepha.
6 with 25 ml of non-immune rabbit serum containing rose (Pharmacia).
Pre-cleared by incubating for 0 minutes. 200 remaining supernatant
ml of primary antibody at 4 ° for 4 hours, pelleted with Protein A Sepharose and analyzed.

【0055】 (実施例2: SAATS中で沈殿する必須膜タンパク質としてのNa,K−
ATPaseの同定) 野生型MDCK細胞において、ゴルジ・スペクトリンおよびAnkG119はゴル
ジで局所化され、他方、α−Na,K−ATPaseは原形質膜に支配的に分布
され、そこで、それはアンキリンの原形質膜形態を介してαIIβIIIスペクトリ ンに連結されている(Morrwoら, 1989; NelsonおよびHa
mmerton, 1989)(図3)。
Example 2: Na, K- as an essential membrane protein precipitated in SAATS
Identification of ATPase In wild-type MDCK cells, Golgi spectrin and Ank G119 are localized in the Golgi, while α-Na, K-ATPase is predominantly distributed in the plasma membrane where it is the source of ankyrin. It is linked to the αIIβIII spectrum via the plasma membrane morphology (Morwo et al., 1989; Nelson and Ha).
mmerton, 1989) (FIG. 3).

【0056】 ゴルジ・スペクトリン、AnkG119およびα−Na,K−ATPaseの細胞
内分布を測定するために、細胞をカバーグラスまたは培養皿上で増殖させ、PB
Sで3回洗浄し、アセトン中で15分間固定し、ヤギ血清中で30分間ブロック
し、室温にて60分間、PBS+10%ヤギ血清中の2%BSA中の一次抗体と
共にインキュベートした。wtゴルジ・スペクトリンの細胞内分布を、Mab
VIIIC7を用いてモニターした。これは、より短いFLAGタグドβIN-5構築
体(Harrisら, 1985; Devarajanら, 1996; G
odiら, 1997)ではなく全長ゴルジ・スペクトリンと反応する。βI11 -C でトランスフェクトした細胞中のβIΣ*スペクトリンの分布は、βI11-Cと 反応しないMab VD4によってモニターした。抗体「Jasmin」(De
varajanら, 1996)によってAnkG119をモニターし、α−Na,
K−ATPaseをUpstate BiotechnologyからのMab
によってモニターした。検出は間接的免疫蛍光によった。
To determine the subcellular distribution of Golgi spectrin, Ank G119 and α-Na, K-ATPase, cells were grown on coverslips or culture dishes and PB
Washed three times with S, fixed in acetone for 15 minutes, blocked in goat serum for 30 minutes, and incubated with primary antibody in PBS + 2% BSA in 10% goat serum for 60 minutes at room temperature. Subcellular distribution of wt Golgi spectrin was determined by Mab
Monitored using VIIIC7. This is because of the shorter FLAG-tagged βI N-5 construct (Harris et al., 1985; Devarajan et al., 1996; G
odi et al., 1997) but not with full-length Golgi spectrin. The distribution of βIΣ * spectrin in cells transfected with βI 11 -C was monitored by Mab VD4, which did not react with βI 11 -C . Antibody "Jasmin" (De
Ankara G119 was monitored by Varajan et al., 1996), and α-Na,
K-ATPase is a Mab from Upstate Biotechnology
Monitored by Detection was by indirect immunofluorescence.

【0057】 電子顕微鏡観察は、イン・サイチュにて細胞単層を1時間固定することによっ
て行った(Karnovskyの固定薬剤18)。固定された単層を0.1M
Na−カコジレート、pH7.4で洗浄し、0.1Ms−コリジン中の1% O
sO4中で後固定した。グレード化エタノール中での脱水およびプロピレンオキ シドでの洗浄後、試料をEpox−812(Ernest Fullman,
Inc. N.Y.)に包埋した。酢酸ウラニルおよびクエン酸鉛の水溶液で染
色した極薄片を80kVにてZeiss EM−910で観察した。
Electron microscopy was performed by fixing the cell monolayer in situ for 1 hour (Karnovsky's fixative 18). 0.1M fixed monolayer
Na-cacodylate, washed with pH 7.4, 1% O in 0.1 Ms-collidine
and post-fixed in sO 4. After dehydration in graded ethanol and washing with propylene oxide, samples were washed with Epox-812 (Ernest Fullman,
Inc. N. Y. ). Ultrathin sections stained with aqueous solutions of uranyl acetate and lead citrate were observed on a Zeiss EM-910 at 80 kV.

【0058】 図3Aにおいて、間接的−免疫蛍光標識の結果を提示する。(βI11-Cではな
く)βIN-5による内因性ゴルジ・スペクトリン、AnkG119およびα−Na, K−ATPaseの分散に注目されたし。領域IおよびMAD1を含有する全て
の短かくしたスペクトリン構築体は同様の効果を呈し、他方、βIスペクトリン
のこれらの領域を欠く構築体は、βIΣ*スペクトリン、AnkG119またはNa ,K−ATPaseの天然分布を有意には変化させなかった。棒線=10μ
In FIG. 3A, the results of the indirect-immunofluorescent labeling are presented. Note the dispersion of endogenous Golgi spectrin, Ank G119 and α-Na, K-ATPase by βI N-5 (but not βI 11-C ). All shortened spectrin constructs containing region I and MAD1 exhibit similar effects, while constructs lacking these regions of βI spectrin show βIΣ * spectrin, AnkG119 or Na, K- It did not significantly alter the natural distribution of ATPase. Bar = 10μ

【0059】 内因性ゴルジ・スペクトリン−アンキリン、ならびにNa,K−ATPase
の膜アセンブリーの分布は、領域I/MAD1ゴルジ標的化シグナルを含有する
βIスペクトリン構築体によって破壊された(図3A)。このようなペプチドの
存在下で、内因性ゴルジβIΣ*スペクトリンおよびAnkG119は、粗い斑点状 細胞ゾルパッチに分布した(図3Aおよび4A)。より劇的なのは、小胞体に似
たパターンで細胞質全体に広く分布するようになるNa,K−ATPaseの分
布に対するこれらのペプチドの効果であり、細胞表面にて同定可能なタンパク質
は非常に少ない(図3A、4A)。対照細胞と比較してβIN-5発現細胞は膨潤 しており(平均直径29±6.7m対17±3.7m)、恐らくは不十分な原形
質膜Na,K−ATPase(または他の膜タンパク質、下記参照)のためゆっ
くりと増殖する。Na,K−ATPase分布に対するこの効果は、領域I/M
AD1を欠く構築体(例えば、βI11-C、図3A)では明らかではなく、(アン
キリン−Na,K−ATPase結合ドメインを含有するが、PtdInsP2 −依存性ゴルジ結合を欠く)全長βIΣ1スペクトリンを発現する細胞でも明ら
かではない。
[0059] Endogenous Golgi spectrin-ankyrin and Na, K-ATPase
The distribution of the membrane assembly of was disrupted by the βI spectrin construct containing the region I / MAD1 Golgi targeting signal (FIG. 3A). In the presence of such peptides, endogenous Golgi βIΣ * spectrin and Ank G119 were distributed in coarse punctate sol patches (FIGS. 3A and 4A). More dramatic is the effect of these peptides on the distribution of Na, K-ATPase, which becomes widely distributed throughout the cytoplasm in a pattern similar to the endoplasmic reticulum, with very few proteins identifiable at the cell surface ( (FIGS. 3A, 4A). Compared to control cells, βIN -5 expressing cells are swollen (mean diameter 29 ± 6.7 m vs. 17 ± 3.7 m) and probably have insufficient plasma membrane Na, K-ATPase (or other membranes). Grow slowly due to protein (see below). This effect on the Na, K-ATPase distribution is due to the region I / M
Constructs lacking AD1 (eg, βI 11-C , FIG. 3A) are not evident and contain full-length βIΣ1 spectrin (containing ankyrin-Na, K-ATPase binding domain but lacking a PtdInsP 2 -dependent Golgi bond) It is not clear even in cells expressing.

【0060】 Na,K−ATPaseおよびスペクトリンの間の相互作用の平均値を決定す
るために、共免疫沈殿実験を行う。略言すれば、密集MDCK細胞をPBS洗浄
し、IP緩衝液(10mMトリス−HCl、pH7;150mM NaCl;5
mM EDTA;1mM EGTA;2mg/ml BSA;0.5%デオキシ
コレート;1%NP−40;0.5mMペファブロック;1mM PMSF;お
よび1mMロイペプチン)中で温和に揺動させることによって4℃にて20分間
、溶解させた。溶解物(2ml)をデカントし、10,000×gで1分間遠心
し、200mlの50%プロテインASepharose (Pharmaci
a)を含む25mlの非免疫ウサギ血清と共に60分間インキュベートすること
によって予め清澄化した。残存する上清を200mlの一次抗体で4゜で4時間
処理し、プロテインASepharose によってペレット化し、SDS−P
AGE後にウェスタンブロットによって分析し、ECLによって可視化した。共
免疫沈殿実験は、Na,K−ATPaseとスペクトリンの14〜15反復単位
との相互作用は、アンキリンG119アダプタータンパク質中間体を介して起こ
ることを示す(図3b参照)。wt細胞において、βIΣ*スペクトリン、An kG119、セントラクチン、およびNa,K−ATPaseはMab VIIIC7 によって洗剤溶解物から共沈殿する(レーンIP)。(αIIスペクトリンにつき
免疫ブロッティングすることによってここに検出された)可溶性αIIβIIスペク
トリン、原形質膜に圧倒的に見出される形態、もまた洗剤溶解物に存在するが(
レーンlys)、沈殿可能なゴルジ・スペクトリン複合体の一部ではない。プレ
免疫または無関係な抗体での対照実験は、これらの成分のいずれも沈殿させなか
った。同様に、βIN-5トランスフェクト細胞のMab VIIIC7による免疫沈
殿もまたAnkG119およびNa,K−ATPaseとβIΣ*スペクトリンとの 共沈殿を示し、これは、βIN-5構築体によって誘導されたこれらの要素の分散 にも拘わらず、これらの要素は洗剤溶解物中で会合したままであることを示す。
Co-immunoprecipitation experiments are performed to determine the average value of the interaction between Na, K-ATPase and spectrin. Briefly, confluent MDCK cells were washed with PBS and washed with IP buffer (10 mM Tris-HCl, pH 7; 150 mM NaCl; 5
1 mM EGTA; 2 mg / ml BSA; 0.5% deoxycholate; 1% NP-40; 0.5 mM pefablock; 1 mM PMSF; and 1 mM leupeptin) by gentle rocking to 4 ° C. To dissolve for 20 minutes. The lysate (2 ml) was decanted, centrifuged at 10,000 xg for 1 minute, and 200 ml of 50% protein ASepharose (Pharmaci).
Precleared by incubating with 25 ml of non-immune rabbit serum containing a) for 60 minutes. The remaining supernatant was treated with 200 ml of primary antibody at 4 ° for 4 hours, pelleted with protein ASepharose, and SDS-P
After AGE, they were analyzed by Western blot and visualized by ECL. Co-immunoprecipitation experiments show that the interaction of Na, K-ATPase with the 14-15 repeat units of spectrin occurs via an ankyrin G119 adapter protein intermediate (see Figure 3b). In wt cells, Betaaishiguma * spectrin, An k G119, St. Rakuchin, and Na, K-ATPase is coprecipitated from detergent lysates by Mab VIIIC7 (lane IP). Soluble αIIβII spectrin (detected here by immunoblotting for αII spectrin), a form predominantly found in the plasma membrane, is also present in the detergent lysate (
Lane lys), not part of the precipitable Golgi spectrin complex. Control experiments with pre-immune or irrelevant antibodies did not precipitate any of these components. Similarly, immunoprecipitation of βIN -5 transfected cells with Mab VIIIC7 also showed co-precipitation of AnkG119 and Na, K-ATPase with βIΣ * spectrin, which was induced by the βIN -5 construct. Despite the dispersal of these elements, they show that they remain associated in the detergent lysate.

【0061】 図3bによって例示されるごとく、Mab VIIIC7による免疫沈殿は、α −Na,K−ATPaseのフラクションがβIΣ*スペクトリン、AnkG119 およびセントラクチンとの複合体に存在する(図3b)。セントラクチン(AR
P−1)は、ダイナクチン複合体の一部であるアクチン関連タンパク質である。
βIΣ*スペクトリン、AnkG119およびセントラクチンと会合したα−Na, K−ATPaseのこのプールは、原形質膜α−Na,K−ATPaseのプー
ルては区別されるようである。というのは、全てのスペクトリンはこれらの複合
体には存在せず(図3B)、恐らくは原形質膜で未だアセンブリしていないNa
,K−ATPaseを表すからである。
As illustrated by FIG. 3 b, immunoprecipitation with Mab VIIIC7 shows that α-Na, K-ATPase fractions are present in a complex with βIΣ * spectrin, Ank G119 and centlactin (FIG. 3 b). Centracin (AR
P-1) is an actin-related protein that is part of the dynactin complex.
This pool of α-Na, K-ATPase associated with βIΣ * spectrin, Ank G119 and centracin appears to be distinct from the pool of plasma membrane α-Na, K-ATPase. This is because not all spectrin is present in these complexes (FIG. 3B) and probably Na not yet assembled at the plasma membrane.
, K-ATPase.

【0062】 Na,K−ATPaseはβIN-5スペクトリンによるメディアル−ゴルジ移 動に対してERで遮断される。[0062] Na, K-ATPase is blocked by the ER against medial-Golgi movement by βIN -5 spectrin.

【0063】 通常、ERでの合成およびコア糖鎖付加の後、β−Na,K−ATPaseは
メディアル−ゴルジでさらなる糖付加を受け、次いで、α,β−Na,K−AT
Paseホモダイマーとして洗剤不溶性αIIβIIスペクトリンおよびアンキリン
皮質骨格格子にベクトル的に組み込まれる(NelsonおよびVeshnoc
k, 1986; Morrowら, 1989; NelsonおよびHam
merton, 1989; Maysら, 1995)。βIN-5発現細胞に おけるNa,K−ATPaseの分布は、ERからのNa,K−ATPaseの
脱出が遮断されるかも知れないことを示唆する(図4A)。
Usually, after synthesis and core glycosylation at the ER, β-Na, K-ATPase undergoes further glycosylation at the medial-Golgi, followed by α, β-Na, K-AT
Vector-incorporated as detergent homodimers into detergent-insoluble αIIβII spectrin and ankyrin cortical skeletal lattices (Nelson and Veshnoc
k, 1986; Morrow et al., 1989; Nelson and Ham.
merton, 1989; Mays et al., 1995). The distribution of Na, K-ATPase in βIN -5 expressing cells suggests that Na, K-ATPase escape from the ER may be blocked (FIG. 4A).

【0064】 ウェスタンブロッティングは、スペクトリンβIN-5ポリペプチドがβ−Na ,K−ATPaseのゴルジ媒介糖鎖付加を遮断することを確認した(図4b)
。対照MDCK細胞(wt)またはβIN-5構築体でトランスフェクトした細胞 (βIN-5)を、β−Na,K−ATPase特異的抗体(Mab B1−13 )を用い、ウェスタンブロットによって分析した。種々の産物の見掛けのMWを
示す。成熟グリコシル化β−Na,K−ATPaseを表す50kDa(gly
)を超える広いバンド、およびER依存性コアβ−Na,K−ATPaseグリ
コシル化産物を表すβIN-5細胞(コア)における44kDaの強いバンドに注 意されたい。こうして、βIN-5スペクトリンペプチドはβ−Na,K−ATP aseの成熟グリコシル化、メディアル−ゴルジ プロセシングに特徴的なプロ
セスを阻害するが、ERで起こるコアグリコシル化産物の形成には干渉しないよ
うである。この実験では、免疫蛍光で判断して、βIN-5細胞のほぼ半分がβIN -5 構築体を発現する。これはβIN-5細胞系で観察された成熟グリコシル化産物 のほとんどを占めるようである。野生型細胞(*)におけるバンド=106kD
aは、その外見が一定せず、MDCK細胞において還元SDS−PAGE後に通
常観察されるように(Morrowら, 1989)β−Na,K−ATPas
eのα−Na,K−ATPaseまたは他のタンパク質との架橋アダクトを表す
ようである。
Western blotting confirmed that the spectrin βIN -5 polypeptide blocked the Golgi-mediated glycosylation of β-Na, K-ATPase (FIG. 4b).
. Control MDCK cells (wt) or cells transfected with the βIN -5 construct (βIN -5 ) were analyzed by Western blot using a β-Na, K-ATPase specific antibody (Mab B1-13). . The apparent MW of various products is shown. 50 kDa (gly representing mature glycosylated β-Na, K-ATPase
Note the broad band above) and the strong band at 44 kDa in βIN -5 cells (core) representing the ER-dependent core β-Na, K-ATPase glycosylation product. Thus, βIN -5 spectrin peptide inhibits the mature glycosylation of β-Na, K-ATPase, a process characteristic of medial-Golgi processing, but interferes with the formation of core glycosylation products that occur in the ER. Seems not. In this experiment, as judged by immunofluorescence, approximately half of the beta I N-5 cells express beta I N -5 construct. It appears to account for most of the mature glycosylation products observed in the βIN -5 cell line. Band in wild type cells (*) = 106 kD
a, β-Na, K-ATPas, as its appearance is variable and is usually observed in MDCK cells after reduced SDS-PAGE (Morrow et al., 1989).
e appears to represent a cross-linking adduct with α-Na, K-ATPase or other proteins.

【0065】 これらの実験は、輸送阻害の程度を定量的に測定することを求めるものではな
いが、いくつかの別の測定の結果は、βIN-5ペプチドによるβ−Na,K−A TPase輸送阻害の効率はかなり高いことを示す。というのは、検出できるプ
ロセスされたβ−Na,K−ATPaseのレベルは、組換えペプチドを現実に
発現するこれらの培養における細胞のフラクションと逆相関するからである。ま
た、これらの細胞において遮断されたのは、α−Na,K−ATPaseの洗剤
不溶性への転移であり(図4C)、これはNa,K−ATPaseが安定な原形
質膜会合スペクトリン格子に合流しないことを示す。SDS−PAGE後のα−
Na,K−ATPaseについてのウェスタンブロットが示される。F×1(可
溶性画分)は100mM NaCl中の0.5%トリトンX−100によって可
溶化された物質であり;F×2(細胞骨格画分)は、0.5%トリトンX−10
0および250mM NH4SO4(Devarajanら, 1994)によっ
て可溶化された物質である。このコンピテントなアンキリン結合ドメインを含む
が、領域I/MAD1配列を欠くβI11-5ポリペプチドの存在は(比較、図2C
)、洗剤不溶性骨格へのNa,K−ATPaseの組み立てをわずかに衝撃した
に過ぎない。まとめると、これらのデータは、ゴルジ標的化シグナルを含有する
が、アンキリン/Na,K−ATPase結合ドメインを含めた下流配列を欠く
切形βIスペクトリンペプチドがNa,K−ATPaseの両サブユニットのE
Rからメディアル−ゴルジへの輸送を遮断することを示す。
Although these experiments do not require a quantitative measure of the extent of transport inhibition, the results of some other measurements indicate that β-Na, K-A TPase by βIN -5 peptide It shows that the efficiency of transport inhibition is quite high. This is because detectable levels of processed β-Na, K-ATPase are inversely correlated with the fraction of cells in those cultures that actually express the recombinant peptide. Also blocked in these cells was the translocation of α-Na, K-ATPase to detergent insolubility (FIG. 4C), which was associated with a stable plasma membrane associated spectrin lattice in which Na, K-ATPase was stable. Indicates not to join. Α- after SDS-PAGE
A Western blot for Na, K-ATPase is shown. Fx1 (soluble fraction) is material solubilized by 0.5% Triton X-100 in 100 mM NaCl; Fx2 (cytoskeletal fraction) is 0.5% Triton X-10.
0 and 250 mM NH 4 SO 4 (Devarajan et al., 1994). The presence of a βI 11-5 polypeptide containing this competent ankyrin-binding domain but lacking the region I / MAD1 sequence (comparison, FIG. 2C
), Only slightly impacted the assembly of Na, K-ATPase into the detergent-insoluble skeleton. Taken together, these data indicate that a truncated βI spectrin peptide containing the Golgi targeting signal but lacking downstream sequences including the ankyrin / Na, K-ATPase binding domain has both Na and K-ATPase subunits. E
Indicates that transport from R to the medial-Golgi is blocked.

【0066】 SAATSとNa,K−ATPaseとの相互作用はアダプタータンパク質を 介して起こる 前記のように、野生型細胞の、βIスペクトリンに対する抗体との共沈殿は、
スペクトリン、AnkG119、セントラクチンおよびNa,K−ATPaseを含
有する複合体を沈殿させる(図3)。イン・ビトロアッセイを用いる独立した実
験は、α−Na,K−ATPaseがアンキリンに直接的に結合し(Morro
wら, 1989; Devarajanら, 1994)、Na,K−ATP
aseの小さな25残基領域、コドン142ないし166がこの結合活性のほと
んどを占めることを示す(最小アンキリン結合ドメインにつき、この領域をMA
Bと呼ぶ)(図8)(Zhangら, 1997a)。他の実験はアンキリンが
スペクトリンの第15反復単位に結合することを確立した(Kennedyら, 1991)。
The interaction of SAATS with Na, K-ATPase occurs via an adapter protein. As described above, co-precipitation of wild-type cells with antibodies to βI spectrin
Precipitate a complex containing spectrin, AnkG119 , centlactin and Na, K-ATPase (FIG. 3). Independent experiments using an in vitro assay show that α-Na, K-ATPase binds directly to ankyrin (Morro
W et al., 1989; Devarajan et al., 1994), Na, K-ATP.
It shows that a small 25 residue region of ase, codons 142-166, accounts for most of this binding activity (for the minimal ankyrin binding domain, this region is MA
B) (FIG. 8) (Zhang et al., 1997a). Other experiments have established that ankyrin binds to the fifteenth repeat unit of spectrin (Kennedy et al., 1991).

【0067】 アンキリンがNa,K−ATPase輸送においてSAATSに結合する要件
は、従って、i)アンキリン結合ドメインがそうでなければNa,K−ATPa
seのSAATS媒介輸送を遮断するβIN-5ペプチドに戻っているβIN-515 スペクトリン構築体(図2)を担う細胞において、原形質膜へのNa,K−AT
Pase送達の救済によって証明されるごとく、スペクトリンのアンキリン結合
ドメインが輸送に必要であることを示すことによって(図6);およびNa,K
−ATPaseからの特異的アンキリン結合配列の除去がタンパク質をERから
輸送できないようにすることを示すことによって(図9)証明することができる
。アダプタータンパク質へのこの結合の重要性のさらなる証拠は、(この場合は
)α−Na,K−ATPaseとアンキリンとの相互作用を遮断する特異的阻害
ペプチドの発現(またはマイクロインジェクション)によってその輸送を選択的
に阻害することによって得ることもできる(図10、18)。
The requirement that ankyrin binds to SAATS in Na, K-ATPase transport is therefore: i) if the ankyrin binding domain is otherwise Na, K-ATPase
beta it N-5 is returned to beta I N-5 peptide to block the SAATS mediated transport of se, 15 spectrin construct in cells responsible for (FIG. 2), Na to the plasma membrane, K-AT
By demonstrating that the ankyrin-binding domain of spectrin is required for transport, as evidenced by the rescue of Pase delivery (FIG. 6); and Na, K
-Demonstration by showing that removal of the specific ankyrin binding sequence from ATPase renders the protein unable to transport from the ER (Figure 9). Further evidence of the importance of this binding to the adapter protein is that (in this case) its transport by expression (or microinjection) of a specific inhibitory peptide that blocks the interaction of α-Na, K-ATPase with ankyrin. It can also be obtained by selective inhibition (FIGS. 10, 18).

【0068】 図6において、MDCK細胞を前記のようにβIN-5で、またはβIN-5,15で トランスフェクトした。この後者の構築体は、スペクトリンのアンキリン結合ド
メインをβIN-5ペプチドに組み込む。この場合はその表面ディスプレイによっ ておよび二次的には(βIN-5トランスフェクト細胞における原形質膜Na,K −ATPaseの欠乏による細胞膨潤の結果である)細胞サイズの減少によって
測定されるごとく、Na,K−ATPase輸送の完全な回復に注意されたい。
[0068] In FIG. 6, in beta I N-5 MDCK cells as described above, or transfected with beta I N-5,15. This latter construct incorporates the ankyrin-binding domain of spectrin into the βIN -5 peptide. In this case it is measured by its surface display and secondarily by a decrease in cell size (resulting from cell swelling due to lack of plasma membrane Na, K-ATPase in βIN -5 transfected cells). Note the complete recovery of Na, K-ATPase transport.

【0069】 図9において、FLAGエピトープタグがそのNH2末端に付加された野生型
Na,K−ATPaseで、あるいはコドン142ないし166が欠失された同
様にFLAGタグドされた突然変異体Na,K−ATPaseによって、MDC
K細胞を一過的にトランスフェクトした。これらの残基は、図8に確認される最
小アンキリン結合ドメイン(MAB)に対応する。両トランスフェクションにお
いて、細胞をwt β−Na,K−ATPaseで共トランスフェクトして、十
分なβ−Na,K−ATPaseがα−Na,K−ATPaseと対合するよう
に保証した。(頂部)FLAGタグドwt−Na,K−ATPaseは、通常は
原形質膜に送達される。(底部)MABを欠くFLAGタグドNa,K−ATP
aseは、原形質膜で組み立てられず、結局は、リソソーム中での分解に標的化
される。これらの細胞では、これはその輸送が明らかに破壊されるただ1つのタ ンパク質である。
In FIG. 9, a FLAG epitope tag was added at its NH2 terminus to wild-type Na, K-ATPase, or a similarly FLAG-tagged mutant Na, K- deleted with codons 142-166 deleted. By ATPase, MDC
K cells were transiently transfected. These residues correspond to the minimal ankyrin binding domain (MAB) identified in FIG. In both transfections, cells were co-transfected with wt β-Na, K-ATPase to ensure that sufficient β-Na, K-ATPase matched α-Na, K-ATPase. (Top) FLAG-tagged wt-Na, K-ATPase is normally delivered to the plasma membrane. (Bottom) FLAG-tagged Na, K-ATP lacking MAB
ase is not assembled at the plasma membrane and is eventually targeted for degradation in the lysosome. In these cells, this is the only protein whose transport is apparently disrupted.

【0070】 (実施例3:SAATSに参画する必須膜タンパク質としてのVSV−Gの同
定) 水泡性口内炎ウイルスでの感染は、Na,K−ATPaseと同様にCOPII
コート(総説については、SchekmanおよびOrci, 1996参照)
によって専らパッキングされる、原形質膜へのVSV−G輸送は、βIN-5スペ クトリン構築体によって遮断されることを示した(図5E、F)。観察されたV
SV−G染色のパターンは、中間区画に先立っての遮断を示唆する。野生型(B
,D,F,H)およびβIN-5トランスフェクト細胞(A,C,E,G)が示さ れる。VSV−Gタンパク質(E,F)の局所化が一過性感染後に測定された。
E−カドヘリン(C,D)を、Transduction labsからのMa
bで、また135kDa(*)から120kDa(EC)へ前駆体ペプチドが蛋 白分解された(インセット、ウェスタンブロット)程度(トランス−ゴルジ/S
horeおよびNelson, 1991)によってモニターした。βIN-5系 −対−wt細胞におけるE−カドヘリンのプロセッシングの程度または原形質膜
での組み立てのそのレベルの有意な差異はなかった。Na,K−ATPaseお
よびVSV−G輸送(およびwtゴルジ・スペクトリン骨格、図3)の破壊にも
拘わらず、β−COP(A,B)の分布によって、および酢酸ウラニルおよび鉛
染色した電子顕微鏡観察(G,H)(矢印)における正常に見える近接核ゴルジ
構造の存在によって測定してゴルジはかなり無傷のように見える。棒線=(A−
F)において10μ、(G,H)において0.5μ。オリジナルの倍率(G,H
)=63,000×。
Example 3 Identification of VSV-G as an Essential Membrane Protein That Participates in SAATS
Coat (for review, see Skekman and Orci, 1996)
VSV-G transport to the plasma membrane, which is exclusively packed by, was shown to be blocked by the βIN -5 spectrin construct (FIGS. 5E, F). V observed
The pattern of SV-G staining suggests a block prior to the middle compartment. Wild type (B
, D, F, H) and βIN -5 transfected cells (A, C, E, G). Localization of VSV-G protein (E, F) was measured after transient infection.
E-Cadherin (C, D) was prepared from Ma from Transduction labs.
b, the extent to which the precursor peptide was degraded from 135 kDa ( * ) to 120 kDa (EC) (inset, Western blot) (trans-Golgi / S
hole and Nelson, 1991). There was no significant difference in the degree of processing of E-cadherin in the βIN -5 line vs. wt cells or its level of assembly at the plasma membrane. Electron microscope stained by the distribution of β-COP (A, B) and uranyl acetate and lead stained despite disruption of Na, K-ATPase and VSV-G transport (and wt Golgi spectrin skeleton, FIG. 3) The Golgi looks fairly intact, as measured by the presence of a normally visible proximal nuclear Golgi structure in the observations (G, H) (arrows). Bar = (A-
10μ in F) and 0.5μ in (G, H). Original magnification (G, H
) = 63,000 ×.

【0071】 α−Na,K−ATPaseとは異なり、スペクトリンのアンキリン結合ドメ
イン(反復15)の阻害性βIN-5構築体への復帰によりそれが救済できないこ とによって示されるごとく、VSV−Gタンパク質は、そのアダプタータンパク
質としてアンキリンを用いることなくSAATSによって輸送される(図7)。
水泡性口内炎ウイルスで感染されたMDCK細胞を用いて、VSV−Gタンパク
質の運搬をモニターした。新しく密集した細胞をTranswell フィルタ
ー(100ml、108力価ウイルスPompilokarら, 1994)で
60分間感染させる。感染した細胞を3時間インキュベートし、分析に先立って
固定する。ヤギ抗血清での60分間のブロッキングの後に、室温にて60分間、
PBS+10%ヤギ血清中の2%BSA中でMab VSV−G(J. Ros
e)を一次抗体として使用した。(wt細胞においておよび図5において示され
るごとく)Na,K−ATPaseのそれと同様に、このタンパク質の輸送は、
通常は、基底外側膜に対するものである。この輸送は、Na,K−ATPase
のごとく、βIN-5構築体でのSAATS阻害によって遮断される(比較、図6 )。しかしながら、Na,K−ATPaseとは異なり、VSV−G運搬は、構
築体にスペクトリンのアンキリン結合ドメイン(反復14−15)を含めること
によって回復されない。こうして、Na,K−ATPase輸送に影響すること
なくVSV−G輸送を選択的に遮断することが可能である。
Unlike α-Na, K-ATPase, VSV-, as indicated by the inability of the specky ankyrin-binding domain (repeat 15) to be rescued by reversion to the inhibitory βIN -5 construct, is shown. The G protein is transported by SAATS without using ankyrin as its adapter protein (FIG. 7).
MDCK cells infected with vesicular stomatitis virus were used to monitor VSV-G protein transport. The newly confluent cells are infected with a Transwell filter (100 ml, 108 titer virus Pompirokar et al., 1994) for 60 minutes. Infected cells are incubated for 3 hours and fixed prior to analysis. After 60 minutes blocking with goat antiserum, 60 minutes at room temperature,
Mab VSV-G (J. Ross) in 2% BSA in PBS + 10% goat serum
e) was used as the primary antibody. Similar to that of Na, K-ATPase (in wt cells and as shown in FIG. 5), the transport of this protein
Usually to the basolateral membrane. This transport is based on Na, K-ATPase
As shown, it is blocked by SAATS inhibition with the βIN -5 construct (comparison, FIG. 6). However, unlike Na, K-ATPase, VSV-G transport is not restored by including the ankyrin binding domain of spectrin (repeats 14-15) in the construct. In this way, it is possible to selectively block VSV-G transport without affecting Na, K-ATPase transport.

【0072】 (実施例4:E−カドヘリン隔離はβIN-5スペクトリンによつて遮断されな い決定) E−カドヘリン、もう1つのタイプI基底外側標的化膜タンパク質を、SAA
TSとのその相互作用につきアッセイした。野生型(図5D)およびβIN-5ト ランスフェクト細胞(図5C)をE−カドヘリンの分布につきアッセイした。3
0分間のヤギ抗血清でのブロッキングの後、室温にて60分間、PBS+10%
ヤギ血清中の2%BSA中で一次抗体としてTransduction lab
sからのMabでE−カドヘリン(C,D)をモニターし、また135kDa(
*)から120kDa(EC)に前駆体ペプチドが蛋白分解される程度(インセ
ット、ウェスタンブロット)(トランス−ゴルジで生じるプロセス、Shore
およびNelson,1991)によってもモニターした。βIN-5系−対−w t細胞において、E−カドヘリンのプロセッシングの程度および原形質膜におけ
る組み立ての程度に有意な差異はなかった。Na,K−ATPaseおよびVS
V−G輸送(およびwtゴルジ・スペクトリン骨格、図3)の破壊にも拘わらず
、β−COP(A,B)の分布によって、および酢酸ウラニルおよび鉛染色分子
顕微鏡観察(G,H)(矢印)における正常に出現する近接核ゴルジ構造の存在
によって測定されるように、ゴルジは大いに無傷のままに見える。棒線=(A−
F)で10μ、(G,H)で0.5μ。オリジナルの倍率(G,H)=63,0
00×は原形質膜で十分に発現された(図5C、D)。
Example 4: Determination that E-cadherin sequestration is not blocked by βIN -5 spectrin E-cadherin, another type I basolateral targeting membrane protein, was expressed by SAA
It was assayed for its interaction with TS. Wild type (FIG. 5D) and βIN -5 transfected cells (FIG. 5C) were assayed for E-cadherin distribution. Three
After blocking with goat antiserum for 0 minutes, PBS + 10% for 60 minutes at room temperature
Transduction lab as primary antibody in 2% BSA in goat serum
E-cadherin (C, D) was monitored with the Mab from S.
*) Degree of proteolysis of precursor peptide from 120 kDa (EC) (inset, western blot) (process occurring in trans-Golgi, Shore
And Nelson, 1991). There was no significant difference in the degree of processing of E-cadherin and the degree of assembly at the plasma membrane in βIN -5 vs. WT cells. Na, K-ATPase and VS
Despite disruption of VG transport (and wt Golgi spectrin skeleton, FIG. 3), by distribution of β-COP (A, B), and by uranyl acetate and lead staining molecular microscopy (G, H) ( The Golgi appears largely intact, as measured by the presence of a normally appearing proximate Golgi structure in arrow). Bar = (A-
F): 10μ, (G, H): 0.5μ. Original magnification (G, H) = 63,0
00x was well expressed at the plasma membrane (FIGS. 5C, D).

【0073】 前駆体タンパク質を135から120kDaに減少されるトランス−ゴルジ区
画におけるプロテアーゼ切断を含むE−カドヘリンのプロセッシングのウェスタ
ンブロット分析(ShoreおよびNelson, 1991)は、未切断E−
カドヘリンプールの増加を検出できなかった(図5D、インセット)。こうして
、Na,K−ATPaseおよびVSV−Gとは異なり、E−カドヘリンの輸送
はERからゴルジへの転移において遮断されず、これは、SAATSへのその付
着はβIN-5ペプチド内で起こり、あるいはそうでなければ別の経路によって組 み立てられることを示す。
[0073] Western blot analysis of the processing of E-cadherin, including protease cleavage in the trans-Golgi compartment, where the precursor protein is reduced from 135 to 120 kDa (Shore and Nelson, 1991) showed that the uncleaved E-
No increase in cadherin pool could be detected (FIG. 5D, inset). Thus, unlike Na, K-ATPase and VSV-G, the transport of E-cadherin is not blocked in the ER to Golgi transition, and its attachment to SAATS occurs within the βIN -5 peptide, Or indicate that it could be assembled by another route otherwise.

【0074】 (実施例5:内皮細胞でSAATSに参画する必須膜タンパク質としてのα5
、αV、β3およびβIインテグリンの同定) SAATS運搬における種々の必須膜タンパク質の参画を評価する迅速な方法
は、図2に示された種々の構築体または関連構築体でトランスフェクトした細胞
におけるそれらの表面ディスプレイをモニターするためにフローサイトメトリー
を用いることである。このアプローチの例は図13および14に示される。図1
4では、SAATS機能のもう1つの幾分よりひどいブロッカー(βIN-2ペプ チド)を匹敵する結果と共に使用した。
Example 5 α5 as an Essential Membrane Protein That Participates in SAATS in Endothelial Cells
Identification of αV, β3 and βI integrins A rapid method for assessing the involvement of various essential membrane proteins in SAATS delivery is their use in cells transfected with the various constructs shown in FIG. 2 or related constructs. The use of flow cytometry to monitor surface displays. Examples of this approach are shown in FIGS. FIG.
In 4, another somewhat worse blocker of SAATS function (βIN -2 peptide) was used with comparable results.

【0075】 図13では、SV40形質転換ネズミ内皮細胞をβIN-5またはβIN-5,15で トランスフェクトし、フローサイトメトリーによって3つの異なるインテグリン
の表面ディスプレイを測定した。βIN-5ペプチドによるアルファV、ベータ3 およびベータ1インテグリンの遮断に注意されたい。逆に、βIN-5,15ペプチド
はアルファVおよびベータ1インテグリンの表面ディスプレイを顕著に増強する
(ベータ3インテグリンはそうではない)。(遮断とは反対に)この増強された
ディスプレイは、恐らくは、所与の膜タンパク質のSAATSへの結合を増強す
るペプチドまたは薬剤を選択することによって、小胞輸送のSAATS指向荷籠
負荷の効率を増強することによって達成される。
In FIG. 13, SV40 transformed murine endothelial cells were transfected with βIN -5 or βIN -5,15 and surface display of three different integrins was measured by flow cytometry. Note the blockade of alphaV, beta3 and beta1 integrins by the βIN -5 peptide. Conversely, the βIN -5,15 peptide significantly enhances the surface display of alpha V and beta 1 integrins (but not beta 3 integrins). This enhanced display (as opposed to blocking) may increase the efficiency of SAATS-directed loading of vesicle transport, possibly by selecting peptides or agents that enhance the binding of a given membrane protein to SAATS. Achieved by augmentation.

【0076】 図14では、実験は図13に示すごとくに行った。SV40形質転換ネズミ内
皮細胞をβIN-5、βIN-5,15またはβIN-2,15でトランスフェクトし、3つの 異なるインテグリンのディスプレイをフローサイトメトリーによって測定した。
アルファ−VインテグリンもSAATSによって変調されることに注意されたい
。また、この例では、βIN-2,15を用いて、ベータ−I発現を救済したことにも
注意されたい。βIN-5はSAATS運搬のより広く遮断する阻害薬剤であるが (図1参照)、この場合には、ベータ−Iの超通常レベルが、反復14,15を
βIN-5ペプチドに含めることによって達成することができる。
In FIG. 14, the experiment was performed as shown in FIG. SV40-transformed murine endothelial cells were transfected with βIN -5 , βIN -5,15 or βIN -2,15 , and the display of three different integrins was measured by flow cytometry.
Note that alpha-V integrins are also modulated by SAATS. Also note that in this example, βIN -2,15 was used to rescue beta-I expression. Although βI N-5 is a more broadly inhibitor of SAATS transport (see FIG. 1), in this case, the supernormal levels of beta-I include the inclusion of repeats 14,15 in the βI N-5 peptide. Can be achieved by:

【0077】 (実施例6:リンパ球におけるSAATS輸送に参画する他のタンパク質の同
定) ここに概説する方法と組み合わせてフローサイトメトリーを用い、他のタンパ
ク質をSAATSによって変調されるごとく同定することができ、アダプタータ
ンパク質アンキリンによって変調されたものも明らかである。というのは、アン
キリンによって変調されたもののみが阻害性スペクトリン構築体に反復14,1
5を含めることによって救済されるだろうからである。図15においては、PE
CAM(CD31)がリンパ球中で輸送されるアンキリン/SAATSであるこ
とが示される。前記のようにに細胞をトランスフェクトし、PECAM、IgG
スーパーファミリーの細胞間接着分子をフローサイトメトリーによってモニター
した。いずれの構築体についても、βIN-5配列を含ませた結果、輸送が強力に 遮断され、これは、それらのSAATSとの関与を示す。両方の場合、表面ディ
スプレイは、βIN-5,15ペプチドによって救済されまたは引き立てられた。この
効果は、恐らくは、PECAMに対するSAATS結合活性を回復する必要があ
るまでのGFPとCOOH−末端第15反復との相互作用のため、N−末端FL
AGタグド構築体対COOH−末端GFPタグド構築体で幾分顕著であった。
Example 6: Identification of Other Proteins That Participate in SAATS Transport in Lymphocytes Using flow cytometry in combination with the methods outlined here, it is possible to identify other proteins as modulated by SAATS. Yes, and those modulated by the adapter protein ankyrin are also evident. Only those that were modulated by ankyrin were repeated 14,1 in the inhibitory spectrin construct.
5 would be saved. In FIG. 15, PE
CAM (CD31) is shown to be ankyrin / SAATS transported in lymphocytes. Cells are transfected as described above, PECAM, IgG
Superfamily intercellular adhesion molecules were monitored by flow cytometry. For both constructs, the inclusion of the βIN -5 sequence resulted in a strong blockade of transport, indicating their involvement with SAATS. In both cases, the surface display was rescued or complemented by the βIN -5,15 peptide. This effect is likely due to the interaction of GFP with the COOH-terminal 15th repeat until the SAATS binding activity to PECAM needs to be restored, resulting in an N-terminal FL.
AG-tagged versus COOH-terminal GFP-tagged constructs were somewhat prominent.

【0078】 図16において、CD45はその推定アダプターであるアンキリンで調節され
たSAATSであることが示され、他方、TNFR−1はSAATSによって変
調されるが、アンキリンをそのアダプター分子として含まない。この実験におい
て、JurkatT−リンパ球をβI14-15単独を含めた、示した構築体でトラ ンスフェクトした。反復15を欠く構築体による、ならびに(構成的ゴルジ標的
化シグナルを欠く(図2参照))βI14-15ペプチドによる、CD45(記載さ れているアンキリン結合タンパク質)の顕著な下降調節に注意されたい。また、
これらの実験は、TNFR−1ディスプレイがβIN-2またはβIN-5によって(
遮断されるよりもむしろ)上昇調節されることを示し、これは、E−カドヘリン
と同様に、SAATSへの付着がβIN-2内に含有された配列によって直接的に または間接的に媒介されることを示唆する。
In FIG. 16, CD45 is shown to be a SAATS regulated by its putative adapter, ankyrin, while TNFR-1 is modulated by SAATS but does not include ankyrin as its adapter molecule. In this experiment, Jurkat T-lymphocytes were transfected with the indicated constructs, including βI 14-15 alone. Note the marked down-regulation of CD45 (ankyrin binding protein described) by the construct lacking repeat 15 and by the βI 14-15 peptide (lacking the constitutive Golgi targeting signal (see FIG. 2)). I want to. Also,
These experiments show that TNFR-1 display is not affected by βIN -2 or βIN -5 (
(Rather than blocked), indicating that, like E-cadherin, attachment to SAATS is mediated directly or indirectly by sequences contained within βIN -2 . Suggest that

【0079】 図17において、FasおよびFas−LはSAATS依存的であることが示
されるが、Fasのみがアンキリンを利用するらしい。Jurkatリンパ球を
示した構築体でトランスフェクトした。実験は前記のようにに行った。βIN-5 およびβIN-5,15ペプチドによるFasおよびFas−L双方の変化に注意され
たい。
In FIG. 17, Fas and Fas-L are shown to be SAATS-dependent, but only Fas appears to utilize ankyrin. Jurkat lymphocytes were transfected with the indicated constructs. The experiment was performed as described above. Note the changes in both Fas and Fas-L by βIN -5 and βIN -5,15 peptides.

【0080】 (実施例7:単一タンパク質の輸送の選択的阻害) 単一の必須膜タンパク質のSAATSへのドッキングの特異的阻害薬剤を利用
することによって、SAATS機能のより一般的なブロッカーよりもむしろ、大
きな特異性が達成された。例えば、α−Na,K−ATPaseのアンキリン結
合ドロイン配列がNa,K−ATPaseの全ての種にわたって高度に保存され
ているが、いずれの他のタンパク質にも見出されない(Zhangら, 199
7b)。細胞におけるこのペプチド配列単独の発現(図10)は、いずれの他の
公知のタンパク質の輸送も遮断することなくNa,K−ATPaseの輸送を選
択的に遮断する。こうして、SAATSにドッキングするタンパク質の選択的阻
害薬剤の同定によって、大きな特異性が達成することができる。
Example 7: Selective Inhibition of Single Protein Transport By utilizing a specific inhibitor of docking of a single essential membrane protein to SAATS, a more effective blocker of SAATS function than Rather, great specificity has been achieved. For example, the ankyrin-binding droin sequence of α-Na, K-ATPase is highly conserved across all species of Na, K-ATPase, but is not found in any other protein (Zhang et al., 199).
7b). Expression of this peptide sequence alone in cells (FIG. 10) selectively blocks the transport of Na, K-ATPase without blocking the transport of any other known protein. Thus, great specificity can be achieved by the identification of selective inhibitors of proteins that dock to SAATS.

【0081】 図10において、野生型MDCK細胞が、25残基のMABペプチドに連結し
た緑色蛍光タンパク質で一過的にトランスフェクトした。これは、その欠失がN
a,K−ATPaseがERおよび結局は図9で示されるリソソームで保持され
るようにする同一配列である。ほぼ1〜2日間培養した後、細胞を固定し、(抗
−GFP抗体を用い、左側パネル)GFPにつき、またはNa,K−ATPas
eにつき(右側パネル、赤色)染色した。MDCK細胞(wt)におけるGEP
単独の発現はNa,K−ATPase分布または細胞サイズ(これは、Na,K
−ATPase機能に依存する)に影響しなかった。しかしながら、GEPが2
5残基のMABペプチドを担持した場合、SAATSに対する内因性Na,K−
ATPaseの結合が阻害され、その結果、ERに選択的に蓄積され、原形質膜
上のレベルが減少した(2つの例が示される、「MAB」と標識)。また、GF
P−MABを含有する細胞は、予測されたとおり、顕著に膨潤される。他のタン
パク質分布はこれらの細胞で影響されなかった。
In FIG. 10, wild-type MDCK cells were transiently transfected with a green fluorescent protein linked to a 25 residue MAB peptide. This means that the deletion is N
a, K-ATPase is the same sequence that allows the ER and eventually the lysosome to be retained in FIG. After culturing for approximately 1-2 days, cells were fixed and (left panel using anti-GFP antibody) per GFP or Na, K-ATPas.
e (right panel, red). GEP in MDCK cells (wt)
Expression alone is based on Na, K-ATPase distribution or cell size (this is
-Dependent on the ATPase function). However, GEP is 2
When a 5-residue MAB peptide is carried, endogenous Na, K-
ATPase binding was inhibited, resulting in selective accumulation in the ER and reduced levels on the plasma membrane (two examples are shown, labeled "MAB"). Also, GF
Cells containing P-MAB swell significantly, as expected. Other protein distributions were not affected in these cells.

【0082】 図18では、野生型MDCK細胞のクラスターを、(A)GST単独、または
(B)GSTとの組換え融合ペプチドとして生成したβIN-4ペプチドを微量注 入し、次いで、間接的免疫蛍光によってNa,K−ATPaseにつき染色した
。微量注入したGSTは効果がなかったが、(B)の左側の注入細胞におけるN
a,K−ATPase染色強度の喪失に注意されたい。膜への損なわれたNa,
K−ATPase送達の結果は、βIN-5をトランスフェクトした場合に観察さ れる変化と同様に、不十分なNa,K−ATPaseを持つ細胞のより大きなサ
イズでも明らかである。これらの結果は、Na,K−ATPaseの選択的遮断
が外因性小ペプチドによって達成できることを示す。また、種々のモノクローナ
ル抗体を用いて同様の実験を行った。これらの実験において、細胞は密集下であ
り、単離されたクラスター中の全ての細胞を注入した。(C)緩衝液単独の対照
はNa,K−ATPaseの分布に対して効果がない。(D)(SAATSの成
分であるとは考えられない)aIスペクトリンと専ら反応するMab IID2の
マイクロインジェクションもまたNa,K−ATPaseに対して効果がない。
(E)βIスペクトリンと反応する(Harrisら, 1986)Mab V
IIIC7のマイクロインジェクションは、Na,K−ATPase送達のひどい 破壊に導き、細胞内にかなり蓄積され、細胞が膨潤する。この顕微鏡写真におい
て、膜Na,K−ATPaseの喪失はかなりひどく、膜境界は認識できない。
この実験はSAATS活性を遮断するにおけるSAATS特異的モノクローナル
抗体の効果を示す。
In FIG. 18, clusters of wild-type MDCK cells were microinjected with (A) GST alone or (B) βIN -4 peptide generated as a recombinant fusion peptide with GST, followed by indirect Stained for Na, K-ATPase by immunofluorescence. Microinjected GST had no effect, but (B) NST in the injected cells on the left
a, Note the loss of K-ATPase staining intensity. Impaired Na to the membrane,
The results of K-ATPase delivery are evident in the larger size of cells with insufficient Na, K-ATPase, as well as the changes observed when transfecting βIN -5 . These results indicate that selective blockade of Na, K-ATPase can be achieved by exogenous small peptides. Similar experiments were performed using various monoclonal antibodies. In these experiments, cells were in confluence and all cells in the isolated cluster were injected. (C) The buffer alone control has no effect on the distribution of Na, K-ATPase. (D) (not considered to be a component of SAATS) Microinjection of Mab IID2, which reacts exclusively with aI spectrin, also has no effect on Na, K-ATPase.
(E) Reacts with βI spectrin (Harris et al., 1986) Mab V
Microinjection of IIIC7 leads to severe disruption of Na, K-ATPase delivery, accumulating considerably within cells and swelling cells. In this micrograph, the loss of the membrane Na, K-ATPase is quite severe and the membrane boundaries cannot be recognized.
This experiment demonstrates the effect of SAATS-specific monoclonal antibodies in blocking SAATS activity.

【0083】 (実施例8:嚢胞性線維症膜貫通伝導性レギュレーターはSAATS輸送に参
画する) 図12は、異なるアンキリン相互作用によってSAATSに連結したかなりの
医学的興味のあるもう1つの必須膜タンパク質を示す。(A)CFTR(嚢胞性
線維症膜貫通伝導性レギュレーター)およびその密接な相同性TNR(膜貫通−
ヌクレオチド結合性−調節ドメイン(Transmembrane−Nucle
otide binding−Regulatory domain)タンパク
質は密集MDCK細胞の可溶性(F×1)および細胞骨格プール(F×2)に存
在する。これらの細胞が先端表面(レーンA)または基底外側表面(レーンB)
いずれかからで、ビオチンで表面標識されている場合、CFTRおよびTNRは
共に高度に分極され、Na,K−ATPaseとは異なり、これらの分極した上
皮細胞の先端ドメインで圧倒的に発現される。(B)CFTRおよびTNRが先
端タンパク質であるという事実に拘わらず、それらはそれにも拘わらずそれらの
運搬を担うSAATS系の成分に結合する。RIPA緩衝液、またはF×1およ
びF×2で抽出した細胞の全細胞溶解物(L)いずれかを無関係抗体対照(C)
または抗−CFTR抗体(IP)で免疫沈殿させた。次いで、洗浄した免疫沈殿
をSDS−PAGEによって分析し、AnkG119またはANKRいずれかにつき ウェスタンブロッティングによって調べた。Na,K−ATPaseがSAAT
Sに結合するのと正確に同様に、両アンキリンはCFTRと共沈殿する。しかし
ながら、CFTRおよびNa,K−ATPaseはSAATS上の異なる部位で
結合し、それらの選択的変調を可能とする。
Example 8 Cystic Fibrosis Transmembrane Conduction Regulators Participate in SAATS Transport FIG. 12 shows another essential membrane protein of considerable medical interest linked to SAATS by different ankyrin interactions Is shown. (A) CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductivity regulator) and its closely homologous TNR (transmembrane-
Nucleotide binding-regulatory domain (Transmembrane-Nuclee)
The oide binding-Regulatory domain protein is present in the soluble (Fx1) and cytoskeletal pool (Fx2) of confluent MDCK cells. These cells have a tip surface (lane A) or basolateral surface (lane B)
From either, when surface labeled with biotin, both CFTR and TNR are highly polarized and, unlike Na, K-ATPase, are predominantly expressed in the apical domain of these polarized epithelial cells. (B) Despite the fact that CFTR and TNR are tip proteins, they nevertheless bind to components of the SAATS system that are responsible for their transport. Either RIPA buffer or whole cell lysates of cells extracted with Fx1 and Fx2 (L) were used as irrelevant antibody controls (C)
Alternatively, immunoprecipitation was performed with an anti-CFTR antibody (IP). The washed immunoprecipitates were then analyzed by SDS-PAGE and examined by Western blotting for either Ank G119 or ANK R. Na, K-ATPase is SAAT
Just as it binds to S, both ankyrins co-precipitate with CFTR. However, CFTR and Na, K-ATPase bind at different sites on SAATS, allowing their selective modulation.

【0084】 図22は、SAATSによる嚢胞性線維症膜貫通伝導性レギュレーター(CF
TR)の表面ディスプレイの変調を示す。MDCK細胞をβIN-5またはβIN-5 ,15 構築体でトランスフェクトし、次いで、ビオチンで表面標識した。標識した 後、細胞を可溶化し、各培養における全CFTRは抗−CFTR抗体で免疫沈殿
した。次いで、SDS−PAGEによって沈殿を分析し、ニトロセルロースに移
し、アビジン標識によって表面CFTRを検出した。また、ウェスタンブロッテ
ィングによってそれらの細胞抽出物中で全CFTRを測定した(データは示さず
)。全ての細胞系において、細胞中の全CFTRの最小変化があった。しかしな
がら、SAATSブロッカーβIN-5によって誘導されたCFTRの表面ディス プレイの顕著な減少があった;他方、βIN-5,15構築体はCFTRの表面ディス
プレイを顕著に増強した。まとめると、これらの結果は、CFTR運搬における
SAATSの関与を記載し、嚢胞性線維症のごとき障害の制御、または多薬剤耐
性遺伝子産物(MDR)のごとき関連タンパク質の制御に対する可能な治療的ア
プローチを示唆する。
FIG. 22 shows cystic fibrosis transmembrane conductivity regulator (CF) by SAATS.
13 shows the modulation of the surface display of TR). MDCK cells were transfected with beta I N-5 or beta I N-5, 15 construct, then surface labeled with biotin. After labeling, cells were lysed and all CFTR in each culture was immunoprecipitated with anti-CFTR antibody. The precipitate was then analyzed by SDS-PAGE, transferred to nitrocellulose, and surface CFTR was detected by avidin labeling. Also, total CFTR was measured in those cell extracts by Western blotting (data not shown). In all cell lines, there was minimal change in total CFTR in the cells. However, there was a marked decrease in the surface display of CFTR induced by the SAATS blocker βIN -5 ; whereas, the βIN -5,15 construct significantly enhanced the surface display of CFTR. Taken together, these results describe the involvement of SAATS in CFTR delivery and describe a possible therapeutic approach to the control of disorders such as cystic fibrosis, or related proteins such as the multidrug resistance gene product (MDR). Suggest.

【0085】 (実施例9:SAATSによる必須膜タンパク質ディスプレイの選択的増強) ERおよびゴルジから必須膜タンパク質および分泌性タンパク質が出る速度は
、SAATSへのドッキングのそれらの速度および効率によって少なくとも部分
的には動的に調節されているようである。従って、所与のタンパク質の表面ディ
スプレイまたは分泌、ならびにそのブロッキングのアップレギュレートは、SA
ATSの変調によって達成することができる。これは図13ないし16に示され
、そこでは、アダプター複合体としてのアンキリンを利用する分子につき、アン
キリン独立性輸送を犠牲にしてアンキリン依存性輸送を増大させるβIN-5,15
プチドでのそれらの輸送を増加させることによって超正常レベルが達成される(
例えば、βIN-5,15発現でのTNFR−1の降下、図16)。
Example 9 Selective Enhancement of Essential Membrane Protein Display by SAATS The rate of exit of essential membrane and secretory proteins from the ER and Golgi is at least partially due to their rate and efficiency of docking to SAATS. Seems to be dynamically adjusted. Thus, the up-regulation of surface display or secretion of a given protein, as well as its blocking,
This can be achieved by modulation of the ATS. This is shown in FIGS. 13-16, where for molecules utilizing ankyrin as an adapter complex, those with βIN -5,15 peptides that increase ankyrin-dependent transport at the expense of ankyrin-independent transport. Ultranormal levels are achieved by increasing the transport of
For example, TNFR-1 depression in βIN -5,15 expression, FIG. 16).

【0086】 (実施例10:いずれの小胞骨格タンパク質および会合アダプタータンパク質
が輸送小胞への所与の細胞の膜または分泌性タンパク質の隔離を媒介することに
特異的に関与するのかの決定) ここに記載される一般的方法は、真核生物細胞の原形質膜への所与の膜タンパ
ク質またはあるクラスの膜タンパク質の送達は、このようなタンパク質がスペク
トリン/アンキリン/アダプタータンパク質運搬系(SAATS)に結合するの
を改変することによって阻害または増加させることができるという発見に基づい
ている。小胞体中のいわゆる荷物受容体に結合するタンパク質の分泌もまたこの
ような荷物受容体タンパク質のSAATSへの結合を制御することによって制御
することができる。
Example 10: Determining which vesicle backbone proteins and associated adapter proteins are specifically involved in mediating sequestration of membranes or secreted proteins of a given cell into transport vesicles The general method described here is that the delivery of a given membrane protein or a class of membrane proteins to the plasma membrane of a eukaryotic cell can be accomplished by using such a protein in a spectrin / ankyrin / adaptor protein delivery system ( (SAATS) can be inhibited or increased by altering binding. The secretion of proteins that bind to so-called luggage receptors in the endoplasmic reticulum can also be controlled by controlling the binding of such luggage receptor proteins to SAATS.

【0087】 ここに開示するごとく、SAATSは小胞体(ER)に特異的タンパク質を濃
縮し、ERおよびゴルジ区画の間の輸送または拡散を受ける小胞へのそれらの包
含を容易とするように作動する潜在性タンパク質ソーティング装置である。同様
の経路は多くの細胞のゴルジおよび原形質膜の間で活性であるが、制御のこの方
法の最も一般的な使用は、ERないしシスゴルジ移転においてSAATSを遮断
することによって達成される。該方法は、1)後記するごとくSAATS系のい
ずれの成分に所与の必須膜タンパク質が結合するかを同定し、次いで、2)イン
・ビボで標的タンパク質およびSAATSの間の結合相互作用を破壊するであろ
うペプチド、小分子アナログ、抗体、またはアンチセンスオリゴヌクレオチドを
同定することによって行われる。本発明のこの後者の態様は、本明細書の次のセ
クションで議論する。
As disclosed herein, SAATS act to concentrate proteins specific to the endoplasmic reticulum (ER) and facilitate their inclusion in vesicles that undergo transport or diffusion between the ER and the Golgi compartment. Latent protein sorting device. Although a similar pathway is active between the Golgi and the plasma membrane of many cells, the most common use of this method of control is achieved by blocking SAATS in ER or cis Golgi relocation. The method comprises: 1) identifying which component of the SAATS system binds a given essential membrane protein, as described below, and then 2) disrupting the binding interaction between the target protein and SAATS in vivo. This is done by identifying peptides, small molecule analogs, antibodies, or antisense oligonucleotides that will do so. This latter aspect of the invention is discussed in the next section of this specification.

【0088】 従前の努力は、本発明者らが今日SAATSリガンドであることを知っている
もののうち少ない数につき結合部位を同定したに過ぎない(表1B参照)。本発
明者らは、これは、多くの相互作用がSAATS−膜相互作用の制限された環境
で有意義となる低い親和性、複数親和性のみを持つ溶液で起こるであろうという
事実によると考える。具体的には、一旦結合エネルギーに対するエントロピー寄
与が(MAD1またはMAD2を介するごとく)高親和性SAATS−膜結合に
よって収容されると(Lombardoら, 1994)、膜タンパク質および
SAATSの間の他の相互作用は促進されるであろう。このような相互作用を検
出するためのアッセイは、従って、低い親和性であるが特異的な相互作用を検出
するのに感受性でなければならない。
Previous efforts have only identified binding sites for a small number of those we know to be SAATS ligands today (see Table 1B). We believe this is due to the fact that many interactions will occur in solutions with only low affinity, multiple affinities that will be significant in the restricted environment of SAATS-membrane interactions. Specifically, once the entropic contribution to binding energy is accommodated by high affinity SAATS-membrane association (as through MAD1 or MAD2) (Lombardo et al., 1994), other interactions between membrane proteins and SAATS Will be promoted. Assays for detecting such interactions must therefore be sensitive to detecting low affinity but specific interactions.

【0089】 平衡におけるタンパク質間相互作用を測定する標準的技術は、こうして、典型
的には、膜タンパク質およびSAATSにおける多くのリガンド部位の間のバイ
ナリー相互作用を特徴付けることができる潜在的に弱い相互作用(Ka=10-4 ないし10-5)を検出するのによく適している。このようなアッセイの典型的の
ものは、平衡透析;タンパク質の固有の蛍光の変化を結合の関数としてモニター
する蛍光ベースのアッセイ;浸透圧または光散乱に基づくアッセイ;当該分野の
実施者に通常知られているものであろう。加えて、Pharmacia Bio
Core装置で行われているごとき表面プラズモン共鳴もまた、しばしば細胞ま
たは細菌溶解物から調製した未精製溶液においてさえ、SAATS内の特異的マ
クロ分子相互作用を検出するのに適している。検出感受性を増強する他の方法は
、放射活性標識化合物、または標準マイクロタイターまたはブロットオーバーレ
イ技術と組み合わせた増強された化学ルミネセンスのごとき他の感受性検出技術
を使用するものによる。酵母の2−ハイブリッド(two-hybrid assays in ye
ast)またはエピトープディスプレイライブラリスクリーニングのような遺伝子 選択アッセイも使用できる。
The standard techniques for measuring protein-protein interactions at equilibrium are thus typically weak interactions that can characterize binary interactions between membrane proteins and many ligand sites in SAATS (Ka = 10 -4 to 10 -5 ). Typical of such assays are equilibrium dialysis; fluorescence-based assays that monitor the change in the intrinsic fluorescence of the protein as a function of binding; assays based on osmotic pressure or light scatter; commonly known to those skilled in the art. Would have been. In addition, Pharmacia Bio
Surface plasmon resonance, such as that performed on the Core instrument, is also suitable for detecting specific macromolecular interactions within SAATS, often even in crude solutions prepared from cell or bacterial lysates. Other methods of enhancing detection sensitivity are by using radioactively labeled compounds or other sensitive detection techniques such as enhanced chemiluminescence in combination with standard microtiter or blot overlay techniques. Two-hybrid assays in ye
Gene selection assays such as ast) or epitope display library screening can also be used.

【0090】 (実施例11:必須膜タンパク質および分泌性タンパク質の隔離および/また
は小胞輸送を変調するペプチドおよび小分子の同定) 一般に、いくつかのアプローチを用いて、標的タンパク質とSAATSとの間
の相互作用を遮断(または増加)できる薬剤を同定することができる。一般に、
この方法は、A)ペプチド薬剤またはSAATSにおける特定の機能的ドメイン
をコードする発現された組換え遺伝子のような、あるクラスの、または複数クラ
スの膜または分泌性タンパク質を破壊し、内因性SAATS系との競合的阻害に
よって複数クラスの膜タンパク質のドッキングを阻害するSAATS機能の広い
阻害薬剤を同定することによるか、またはB)SAATSへの標的タンパク質の
付着を媒介する結合部位の詳細な知識に基づき決定される阻害薬剤を用いて合理
的であるか、またはSAATS機能のイン・ビトロアッセイ代用アッセイに基づ
きランダムであるか、いずれかでありうる薬物デザイン戦略によりアプローチす
ることができる。後者のアプローチは、イン・ビトロ結合アッセイによって測定
して、SAATSとの相互作用を遮断する化合物を同定することに基づいている
Example 11: Identification of peptides and small molecules that modulate sequestration and / or vesicle trafficking of essential membrane and secretory proteins In general, a number of approaches have been used between the target protein and the SAATS. Can be identified that can block (or increase) the interaction of. In general,
This method comprises the steps of: A) disrupting a class or multiple classes of membrane or secreted proteins, such as a peptide drug or an expressed recombinant gene encoding a particular functional domain in SAATS, By identifying inhibitors with broad SAATS function that inhibit the docking of multiple classes of membrane proteins by competitive inhibition with, or B) based on detailed knowledge of the binding sites that mediate the attachment of target proteins to SAATS Approaches can be made through drug design strategies that can be either rational with inhibitory agents determined or random based on in vitro assay surrogate assays of SAATS function. The latter approach is based on identifying compounds that block interaction with SAATS as measured by an in vitro binding assay.

【0091】 アプローチA)の例は、前記詳細な記載のセクションAで提示した。アプロー
チBを利用する例は、このような薬剤を同定するための一般的プロトコルと一緒
に下記に概説する。
Examples of approach A) have been presented in section A of the detailed description above. Examples utilizing approach B are outlined below, along with a general protocol for identifying such agents.

【0092】 B)合理的薬物デザインに基づく戦略。合理的薬物デザインアプローチを用い
て膜タンパク質Xのディスプレイを遮断または変調するためには、その三次元構
造までのおよびそれを含めた、そのSAATS結合部位の詳細な知識が必要であ
ろう。前記工程A4およびA5の完了は系統的なアプローチの出発点を提供する
B) Strategies based on rational drug design. Blocking or modulating the display of membrane protein X using a rational drug design approach would require detailed knowledge of its SAATS binding site, up to and including its three-dimensional structure. Completion of steps A4 and A5 provides a starting point for a systematic approach.

【0093】 工程B1:成熟した場合に、プロテインXがモノマーであるかまたはホモポリ
マーであるか、あるいはその成熟状態においてそれがもう1つの膜タンパク質と
のヘテロ複合体として存在するかを決定する。もしプロテインXがSAATSに
直接的に結合することが示され、多くの膜タンパク質および全ての分泌性タンパ
ク質がもう1つの膜タンパク質とのそれらの相互作用を介してSAATSに付着
するにすぎなければ、この工程は必要ではないであろう。もしこれが当てはまれ
ば、ヘテロ複合体の形成を妨げるであろう薬剤が同定されなければならないか、
あるいはユニット(すなわち、機能的ヘテロ複合体の全ての成分のディスプレイ
)がそれらのSAATS組み立てを制御することによって制御されるであろうか
ら、複合体は制御されるであろう。プロテインXを発現する培養された細胞の非
イオン性洗剤抽出物からの共免疫沈殿を含めた標準的タンパク質生化学および生
物物理学手法を用いてこれらの決定をなすことができる。
Step B1: When mature, determine whether protein X is a monomer or a homopolymer, or whether it is present in its mature state as a heterocomplex with another membrane protein. If protein X is shown to bind directly to SAATS, and many membrane proteins and all secreted proteins only attach to SAATS through their interaction with another membrane protein, This step would not be necessary. If this were the case, drugs that would prevent heterocomplex formation would have to be identified,
Alternatively, the complex will be controlled because the units (ie, the display of all components of the functional heterocomplex) will be controlled by controlling their SAATS assembly. These determinations can be made using standard protein biochemical and biophysical techniques, including co-immunoprecipitation from non-ionic detergent extracts of cultured cells expressing protein X.

【0094】 例えば、(β−Na,K−ATPaseとは反対に)α−Na,K−ATPa
seのアンキリンへの直接的結合の証明(Morrowら, 1989, De
varanjanら, 1994)は、共沈積、ゲルオーバーレイ結合アッセイ
、および表面プラズモン共鳴を含めた、種々のイン・ビトロおよびイン・ビボ手
法によってなすことができる。これらのアッセイにおいて(例えば、Morro
wら, 1989を参照)、β−Na,K−ATPaseではなくα−Na,K
−ATPaseへのアンキリンの直接的結合を示すことができる。しかしながら
、β−Na,K−ATPaseはアルファサブユニットに化学量論的に結合する
が、両者はSAATSによって十分に輸送され、しかしこの輸送はα−Na,K
−ATPaseのSAATSへの結合に依存する(例えば、β−Na,K−AT
Pase輸送できないことを示す図4を参照)。
For example, α-Na, K-ATPase (as opposed to β-Na, K-ATPase)
Demonstration of direct binding of se to ankyrin (Morrow et al., 1989, De.
varanjan et al., 1994) can be made by a variety of in vitro and in vivo techniques, including coprecipitation, gel overlay binding assays, and surface plasmon resonance. In these assays (eg, Morro
et al., 1989), α-Na, K instead of β-Na, K-ATPase.
-Can demonstrate direct binding of ankyrin to ATPase. However, while β-Na, K-ATPase binds stoichiometrically to the alpha subunit, both are well transported by SAATS, but this transport is due to α-Na, K
-Depends on the binding of ATPase to SAATS (eg, β-Na, K-AT
(See FIG. 4 showing that Pase transport is not possible.)

【0095】 工程B2:それをSAATSに連結させるプロテインX内の特異的結合部位の
決定。多くの通常の方法を用いてこれを達成することができる。通常のものは、
しばしばグルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GST)に連結した融合ペプ
チドとして生成する、一連の組換えペプチドを用いる欠失突然変異誘発の使用で
ある。例えば、Na,K−ATPaseの細胞質ドメインを表すGST−融合ペ
プチドの欠失分析(Devaranjanら, 1994a; Devaran
janら, 1994b)。
Step B2: Determination of a specific binding site within Protein X that links it to SAATS. This can be accomplished using a number of conventional methods. The usual ones are
The use of deletion mutagenesis with a series of recombinant peptides, often produced as fusion peptides linked to glutathione-S-transferase (GST). For example, deletion analysis of a GST-fusion peptide representing the cytoplasmic domain of Na, K-ATPase (Devaranjan et al., 1994a; Devaran
jan et al., 1994b).

【0096】 (工程B3またはB3の代替工程に進む) 工程B3:結合ドメインの3−D構造を分析するための通常の構造決定方法の
使用。プロテインXの完全な構造決定が可能でないならば、結合部位の関連構造
を決定するための有用な方法はキャリアー媒介結晶化であり、ここで、注目する
結合ドメインはGSTとの融合タンパク質として結晶化される(例えば、Lim
ら, 1994参照)。この複合体の構造の引き続いての決定は、鍵となる結合
部位の構造を与える。多次元NMRのような他の構造決定方法は、勿論同様に適
用される。
(Proceed to step B3 or an alternative step to B3) Step B3: Use of a conventional structure determination method to analyze the 3-D structure of the binding domain. If complete structure determination of protein X is not possible, a useful method for determining the relevant structure of the binding site is carrier-mediated crystallization, where the binding domain of interest crystallizes as a fusion protein with GST. (For example, Lim
Et al., 1994). Subsequent determination of the structure of this complex gives the structure of the key binding site. Other methods for determining the structure, such as multidimensional NMR, can of course apply as well.

【0097】 例えば、活性GST−融合ペプチドの結晶化によるα−Na,K−ATPas
eにおける最小アンキリン結合ドメインの決定は、本発明者らが最近示したよう
に有用であろう(Zhangら, 1997b)。図4b、4Cおよび11を参
照。結合ドメインのような構造に基づく薬剤の薬効を証明するために、(図10
および18で示すように)結合ドメイン単独を用いる天然タンパク質のSAAT
S輸送の特異的阻害、ならびに天然タンパク質のそれと匹敵する親和性および化
学量論でもってそのリガンド受容体部位にイン・ビトロで結合する結合ドメイン
の能力を示すのも有用である。
For example, α-Na, K-ATPas by crystallization of active GST-fusion peptide
Determination of the minimal ankyrin binding domain in e will be useful as we have recently shown (Zhang et al., 1997b). See FIGS. 4b, 4C and 11. To demonstrate the efficacy of drugs based on structures such as the binding domain (FIG. 10)
SAAT of the native protein using the binding domain alone)
It is also useful to demonstrate the specific inhibition of S transport and the ability of the binding domain to bind in vitro to its ligand receptor site with affinity and stoichiometry comparable to that of the native protein.

【0098】 工程B4:結合相互作用を阻害するであろう候補小分子およびプロテインXと
そのSAATS結合部位との間のイン・ビトロ相互作用を遮断するそれらの能力
によるそれらの化合物のアッセイをデザインするための前記決定構造の使用。別
法として、もし目標が所与のSAATS相互作用を増加させる小分子を同定して
、(嚢胞性線維症に罹った子供の治療で望ましいであろう(図12B))所与の
タンパク質のディスプレイまたは輸送または分泌を増強させる治療薬剤を同定す
ることであれば、プロテインXおよびSAATSの間のイン・ビトロ相互作用を
増加させる分子が求められるであろう。
Step B4: Design assays for candidate small molecules that will inhibit binding interactions and those compounds with their ability to block the in vitro interaction between Protein X and its SAATS binding site Use of the decision structure for: Alternatively, if the target identifies a small molecule that increases a given SAATS interaction, it may be desirable to treat a child with cystic fibrosis (FIG. 12B) and display a given protein. Or to identify therapeutic agents that enhance transport or secretion, molecules that increase the in vitro interaction between Protein X and SAATS would be needed.

【0099】 工程B3代替:別法として、SAATS機能の代替測定に基づくリード化合物
を同定する経験的アプローチが可能である。全てのまたはほとんどのタンパク質
が、SAATSへの直接的または間接的結合を介してER区画を出るので、注目
する各膜または分泌性タンパク質についての特異的結合部位に基づくイン・ビト
ロアッセイは、SAATS機能の高スループットのイン・ビトロスクリーニング
に対する理想的基礎を提供する。例えば、スペクトリンのAnkG119への、また
はAnkG119のプロテインXへの結合を遮断しまたは減少させる全ての薬剤を同
定することを求める、マイクロタイタープレートにおける高スループットスクリ
ーニングは1つのこのような適当なアッセイであろう。別法として、プロテイン
Xまたはアンキリンまたは他のSAATS成分が不活性基材(例えば、ニトロセ
ルロース、イモビロン、96ウェルタイタープレート、マイクロチップ等)に固
定化され、種々の化合物を、固定化されたタンパク質に対する可溶性タンパク質
の結合を遮断または増強させるそれらの能力に関して比較する同様のアッセイを
調製することができるであろう。このようなアッセイの実施の詳細は当該分野で
周知である。SAATSに適用されるこれらのアッセイの鍵となる特徴は、必須
膜タンパク質、または部分的に精製されたこのようなタンパク質のオリゴマー複
合体の間の直接的バイナリー相互作用を、薬物発見についての適当に標的として
使用することができる。というのは、i)このようなタンパク質は不純な形態で
さえ固定することができ;ii)SAATSの精製されよく特徴付けられた成分
は、このような固定化されたまたは不純なタンパク質に対する結合をモニターす
ることができ;III)バイナリー相互作用の存在は、それ自体が、イン・ビボS AATS活性についてのよく証明された良好な代替である。
Step B3 Alternative: Alternatively, an empirical approach to identifying lead compounds based on alternative measurements of SAATS function is possible. Since all or most proteins exit the ER compartment via direct or indirect binding to SAATS, in vitro assays based on specific binding sites for each membrane or secreted protein of interest will require SAATS function. Provides an ideal basis for high-throughput in vitro screening. For example, high-throughput screening in microtiter plates, seeking to identify all agents that block or reduce the binding of spectrin to Ank G119 , or Ank G119 to protein X, is one such suitable Would be an assay. Alternatively, protein X or ankyrin or other SAATS components are immobilized on an inert substrate (eg, nitrocellulose, immobilon, 96-well titer plate, microchip, etc.) and various compounds are immobilized on the immobilized protein. A similar assay could be prepared that compares for their ability to block or enhance the binding of soluble proteins to E. coli. The details of performing such assays are well known in the art. A key feature of these assays applied to SAATS is that direct binary interactions between essential membrane proteins, or partially purified oligomeric complexes of such proteins, are required for drug discovery. Can be used as a target. I) such proteins can be immobilized even in impure form; ii) the purified and well-characterized components of SAATS are capable of binding to such immobilized or impure proteins. Can be monitored; III) The presence of a binary interaction is itself a well-proven good alternative for in vivo SAATS activity.

【0100】 (実施例12:ゴルジ複合体へのスペクトリン結合の調節に基づく戦略) 本発明者らは、ERから原形質膜への特異的分泌および必須膜タンパク質の輸
送の速度は、当然に、SAATSへの結合の制御によって調製されるであろうと
考える。スペクトリン皮質細胞骨格のいくつかのレベルの翻訳後制御が同定され
ており、本発明者らは、これらのうちいつくかはSAATSを調節するのに活性
であると予測する(Morrowら, 1997)。加えて、SAATSの調節
は、分泌経路で他のコアタマー成分の組み立てを調節し、およびADP−リボシ
ル化因子(ARF)によるゴルジに対するSAATS親和性の変調である(Go
diら, 1997)少なくとも1つの調節経路を保有するようである。
Example 12: Strategy based on the regulation of spectrin binding to the Golgi complex We have determined that the rate of specific secretion and transport of essential membrane proteins from the ER to the plasma membrane is , Would be prepared by controlling binding to SAATS. Several levels of post-translational regulation of the spectrin cortical cytoskeleton have been identified, and we predict that some of these are active in regulating SAATS (Morrow et al., 1997). . In addition, the regulation of SAATS regulates the assembly of other coretamer components in the secretory pathway and is a modulation of SAATS affinity for the Golgi by ADP-ribosylation factor (ARF) (Go
di et al., 1997) appear to possess at least one regulatory pathway.

【0101】 本発明の1つの実施の形態において、SAATSと選択された必須膜または分
泌タンパク質の相互作用を変調するための候補化合物の活性を評価するために、
このような化合物を選択されたタンパク質と混合し、いずれの小胞骨格タンパク
質またはアダプタータンパク質も関連する。これらの成分の会合を可能する条件
下で混合した後、混合物を分析して、該薬剤が選択されたタンパク質のSAAT
S結合パートナーへの結合を阻害したか、または増強したかを決定する。
In one embodiment of the invention, to assess the activity of a candidate compound to modulate the interaction of SAATS with a selected essential membrane or secreted protein,
Such a compound is mixed with the selected protein, and any vesicle scaffold protein or adapter protein is involved. After mixing under conditions that allow the association of these components, the mixture is analyzed and the drug is tested for SAAT of the selected protein.
Determine whether binding to the S binding partner was inhibited or enhanced.

【0102】 こうして、阻害薬剤および増強薬剤はこの相互作用を変調できるものとして確
認される。当業者であれば、特定の薬剤が、このような選択されたタンパク質が
SAATS結合パートナーに結合するのを変調するか否かを判断するための当該
分野で知られた多数の技術を容易に使用することができる。薬剤は、無細胞アッ
セイ系または細胞アッセイ系を用いて結合を変調する能力につきさらにテストす
ることができる。実施例14は、関連活性につきアッセイするのに使用すること
ができる1つのこのような方法を提供する。
Thus, inhibitory and potentiating agents are identified as being able to modulate this interaction. One of skill in the art would readily employ a number of techniques known in the art to determine whether a particular agent modulates the binding of such a selected protein to a SAATS binding partner. can do. The agent can be further tested for its ability to modulate binding using a cell-free or cellular assay system. Example 14 provides one such method that can be used to assay for related activity.

【0103】 本明細書で用いる、薬剤は、該薬剤が選択された必須膜タンパク質または分泌
性タンパク質のそのSAATS結合パートナーへの結合を減少させる場合に、S
AATS結合活性を阻害するという。好ましい阻害薬剤はこのような結合を特異
的に選択的に阻害し、いずれかの他のタンパク質のSAATSへの相互作用に影
響しない。さらに、好ましい阻害薬剤は、50%を超えて、より好ましくは約9
0%を超えてこのような結合を減少させ、最も好ましくは選択されたタンパク質
のSAATSへの全ての結合を実質的になくする。
As used herein, an agent is an agent that reduces binding of a selected essential membrane or secreted protein to its SAATS binding partner,
It is said to inhibit AATS binding activity. Preferred inhibitory agents specifically and selectively inhibit such binding and do not affect the interaction of any other protein with SAATS. Further, preferred inhibitory agents are greater than 50%, more preferably about 9%.
Such binding is reduced by more than 0%, and most preferably substantially eliminates all binding of the selected protein to SAATS.

【0104】 本明細書で用いる、薬剤は、該薬剤が選択された必須膜タンパク質のSAAT
Sへの結合を増加させる場合に、SAATS結合活性を増強するという。好まし
い結合増強薬剤は、約50%を超えて、より好ましくは約90%を超えてSAA
TS結合活性を増加させ、最も好ましくはこのようなタンパク質のSAATSへ
の結合または輸送のレベルを倍増する。
As used herein, an agent is an SAAT of an essential membrane protein from which the agent is selected.
When increasing the binding to S, it is said that SAATS binding activity is enhanced. Preferred binding enhancing agents are those that have greater than about 50%, more preferably greater than about 90%, SAA
It increases TS binding activity and most preferably doubles the level of binding or transport of such proteins to SAATS.

【0105】 好ましい阻害薬剤および増強薬剤は、必須膜タンパク質または分泌性タンパク
質の特定種につき選択的であろう。本発明の薬剤は、例として、ペプチド、小分
子、およびビタミン誘導体、ならびに炭水化物であり得る。当業者であれば、本
発明の薬剤の構造的性質に関して制限がないことを認識するであろう。本発明の
1つのクラスの薬剤は、そのアミノ酸配列が種々のスペクトリン同族体のアミノ
酸配列に基づいて選択される。小ペプチド薬剤はSAATS結合、隔離および輸
送の競合的阻害薬剤として働くことができる。
[0105] Preferred inhibitory and potentiating agents will be selective for a particular species of essential membrane or secreted protein. The agents of the present invention can be, by way of example, peptides, small molecules, and vitamin derivatives, and carbohydrates. One skilled in the art will recognize that there are no limitations as to the structural properties of the agents of the present invention. One class of agents of the invention is selected for its amino acid sequence based on the amino acid sequences of various spectrin analogs. Small peptide drugs can serve as competitive inhibitors of SAATS binding, sequestration and transport.

【0106】 本発明のペプチド薬剤は、当該分野で知られているように、標準的固相(また
は液相)ペプチド合成方法を用いて調製することができる。加えて、これらのペ
プチドをコードするDNAは、商業的に入手できるオリゴヌクレオチド合成装置
を用いて合成でき、標準的な生産系を用いて組換えにより生産することができる
。固相ペプチド合成を用いる生産は、遺伝子でコードされないアミノ酸を含ませ
るべき場合に必要となる。
The peptide agents of the present invention can be prepared using standard solid phase (or liquid phase) peptide synthesis methods, as known in the art. In addition, DNAs encoding these peptides can be synthesized using commercially available oligonucleotide synthesizers and can be produced recombinantly using standard production systems. Production using solid phase peptide synthesis is required when non-gene encoded amino acids are to be included.

【0107】 本発明のもう1つのクラスの薬剤は、例えばスペクトリンのような小胞骨格タ
ンパク質およびアンキリンのような会合したアダプターの重要なエピトープと免
疫反応性である抗体である。抗体は、適当な哺乳動物対象を、抗原性領域、選択
された膜または分泌性に結合する、例えばスペクトリンを含有するペプチドで免
疫化することによって得られる。Na,K−ATPaseの輸送のための重要な
領域は、図3で確認されるドメインまたはVSV−Gの細胞質29残基を含む。
このような薬剤は競合結合実験で用いて、第2世代の阻害薬剤を同定することが
できる。
Another class of agents of the invention are antibodies that are immunoreactive with key epitopes of vesicle skeletal proteins such as spectrin and associated adapters such as ankyrin. Antibodies are obtained by immunizing a suitable mammalian subject with a peptide that binds to an antigenic region, selected membranes or secretes, eg, contains spectrin. Key regions for the transport of Na, K-ATPase include the domain identified in FIG. 3 or the cytoplasmic 29 residues of VSV-G.
Such agents can be used in competitive binding experiments to identify second generation inhibitors.

【0108】 (実施例13:治療目的で必須膜タンパク質および分泌性タンパク質の隔離お
よび/または小胞輸送を変調する薬剤の使用) 本発明者らは、前記方法が広い種々の治療の意味で有用であると考える。例え
ば、以下の表2はいくつかの可能性を示す。
Example 13 Use of Agents that Modulate Sequestration and / or Vesicle Transport of Essential Membrane and Secretory Proteins for Therapeutic Purposes We have found that the method is useful in a wide variety of therapeutic senses. I believe that. For example, Table 2 below shows some possibilities.

【0109】 表2 以下の疾患に対して考えられる治療薬 Table 2 Possible therapeutics for the following diseases

【0110】 [0110]

【0111】 前記手法によって確認される薬剤の投与は、その意図した目的、すなわち、選
択された必須膜タンパク質または分泌タンパク質の輸送を増強しまたは阻害する
こと、およびその化学的性質、すなわち、ペプチドまたは小分子に依存するであ
ろう。例えば、前記のように嚢胞性線維症を治療するには、CFTRに対するS
AATS結合ドメインを同定することは、突然変異体の(しかし機能的な)CF
TRの原形質膜への送達を選択的に増加させる薬剤の同定を可能とするであろう
。適当な薬剤は、最適には、吸入治療によって送達できるであろう(米国特許第
5,669,376号および第5,655,516号)。
The administration of an agent as identified by the above-described techniques may be intended for its intended purpose, ie, to enhance or inhibit the transport of selected essential membrane or secreted proteins, and its chemistry, ie, peptide or Will depend on the small molecule. For example, to treat cystic fibrosis, as described above,
Identifying the AATS-binding domain is a function of the mutant (but functional) CF
It will allow the identification of agents that selectively increase the delivery of TR to the plasma membrane. Suitable agents will optimally be delivered by inhalation therapy (US Pat. Nos. 5,669,376 and 5,655,516).

【0112】 血管レギュレーターとして、適当な薬剤は非経口、皮下、静脈内、筋肉内、腹
腔内、経皮、または頬経路を介して投与することができる。別法として、または
同時に、投与は経口経路によるものであろう。投与量は受容者の年齢、健康およ
び体重、同時処置の種類、もしあれば、処置の頻度、および所望の効果の性質に
依存するであろう。
As vascular regulators, suitable agents can be administered via parenteral, subcutaneous, intravenous, intramuscular, intraperitoneal, transdermal, or buccal routes. Alternatively, or concurrently, administration will be by the oral route. The dosage will depend on the age, health and weight of the recipient, type of concurrent treatment, if any, frequency of treatment, and the nature of the effect desired.

【0113】 下記のように、一旦本明細書に記載された方法によって同定されれば、このよ
うな薬剤を投与するのに容易に適合させることができる多くの方法がある。各成
分の有効量の最適範囲の決定は、治療分野の当業者の技量内のものであり、意図
した使用に基づく。選択された特定の薬剤に加えて、本発明の組成物は、例えば
作用部位への送達のために医薬で使用することができる製剤へ活性化合物の加工
を容易とする賦形剤および補助剤を含む適当な医薬上許容される担体のような、
他の成分を含有することができる。経口投与用の適当な処方は、水溶性変形物、
例えば水溶性塩中の活性化合物の水溶液を含む。加えて、活性化合物の懸濁液、
および適当には、油性注射懸濁液を投与することができる。適当な脂溶性溶媒ま
たはビヒクルは脂肪油、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を含む。水性注射懸濁液は、懸濁液の粘
度を増加させる物質を含有することができ、例えば、ナトリウム カルボキシメ
チルセルロース、ソルビトール、および/またはジントランを包含する。
As described below, once identified by the methods described herein, there are many ways that such agents could be readily adapted for administration. Determination of the optimal range of effective amounts of each component is within the skill of those in the therapeutic arts and is based on the intended use. In addition to the particular agent selected, the compositions of the present invention include excipients and adjuvants that facilitate processing of the active compound into a formulation that can be used in medicine, for example, for delivery to the site of action. Including a suitable pharmaceutically acceptable carrier,
Other components can be included. Suitable formulations for oral administration include water-soluble variants,
For example, aqueous solutions of the active compounds in water-soluble salts. In addition, suspensions of the active compounds,
And suitably, an oily injection suspension can be administered. Suitable lipophilic solvents or vehicles are fatty oils, for example, sesame oil, or synthetic fatty acid esters, for example,
Contains ethyl oleate or triglycerides. Aqueous injection suspensions may contain substances which increase the viscosity of the suspension, including, for example, sodium carboxymethyl cellulose, sorbitol, and / or gintran.

【0114】 所望により、懸濁液は安定化薬剤を含有することもできる。リポソームを用い
て、細胞への送達用の薬剤をカプセル化することもできる。本発明による全身投
与用の医薬製剤は腸、非経口または局所投与用に処方することができる。事実、
全ての3つのタイプの処方を同時に使用して活性成分の全身投与を達成すること
ができる。
If desired, suspensions can also contain stabilizing agents. Liposomes can also be used to encapsulate a drug for delivery to cells. Pharmaceutical formulations for systemic administration according to the present invention may be formulated for enteral, parenteral or topical administration. fact,
All three types of formulations can be used simultaneously to achieve systemic administration of the active ingredient.

【0115】 適当な経口投与用製剤はソフトもしくはハードゼラチンカプセル、丸薬剤、錠
薬剤(被覆錠薬剤を含む)、エリキシル薬剤、懸濁薬剤、シロップ薬剤または吸
入薬剤およびその制御放出変形物を含む。
Suitable formulations for oral administration include soft or hard gelatin capsules, pills, tablets (including coated tablets), elixirs, suspensions, syrups or inhalants and controlled release variants thereof.

【0116】 選択された必須膜タンパク質および分泌タンパク質の隔離および運搬を変調す
る本発明の薬剤は、単独で、あるいはもう1つの適当な薬理活性物と組み合わせ
て提供することができる。例えば、ウイルスエンベロープの付着に関与する種々
の細胞表面受容体の存在を減少させる本発明の薬剤は、他の抗−ウイルス薬剤と
組み合わせて投与することができる。本明細書で用いるごとく、2つの薬剤は、
該2つの薬剤が同時に投与され、あるいは該薬剤が同時に作用するように独立し
て投与される場合に組み合わせて投与されると言われる。
Agents of the invention that modulate the sequestration and transport of selected essential membrane and secreted proteins can be provided alone or in combination with another suitable pharmacologically active agent. For example, an agent of the invention that reduces the presence of various cell surface receptors involved in viral envelope attachment can be administered in combination with other anti-viral agents. As used herein, two agents are:
Said two agents are said to be administered simultaneously or in combination if the agents are administered independently so as to act simultaneously.

【0117】 (実施例14:必須膜タンパク質または分泌タンパク質の結合および輸送の原
因となるスペクトリンまたはアダプタータンパク質ドメイン(類)の同定) 図2に記載するように、βIΣスペクトリンは特異的アダプタータンパク質お
よび/または輸送すべきタンパク質に結合する能力を付与する、または付与する
であろうことが示されてきた一連の機能的ドメインを含有する。同様に、アンキ
リンは、多数の反復(ほとんどのアンキリンに特徴的な13ないし24の反復単
位)を含有し、各アンキリン−反復構造は2つのアルファヘリックスおよびβ−
ヘアピンループよりなる。例えばスペクトリンのような構造タンパク質、および
アンキリンのようなアダプタータンパク質の両方の構造における個々の反復と反
復の数との両方の複雑性は、両分子が多数の区別される必須膜タンパク質または
分泌タンパク質に結合する、能力を変化することを可能にする。
Example 14: Identification of spectrin or adapter protein domain (s) responsible for binding and transport of essential membrane or secreted proteins. As described in FIG. 2, βIΣspectrin is a specific adapter protein. And / or contains a series of functional domains that have been or have been shown to confer the ability to bind to the protein to be transported. Similarly, ankyrins contain a large number of repeats (13 to 24 repeat units characteristic of most ankyrins), each ankyrin-repeat structure comprising two alpha helices and a β-helix.
Consists of a hairpin loop. The complexity of both individual repeats and the number of repeats in the structure of both structural proteins, such as spectrin, and adapter proteins, such as ankyrin, is due to the large number of distinct essential membrane or secretory proteins in which both molecules are distinguished. To change the ability to bind.

【0118】 例として、アンキリンにおいて、多重の反復単位は、ラセン間の相互作用が中
心コア構造を形成する構造を、他方、露出されたβ−ヘアピンターンの先端が推
定タンパク質間相互作用表面を提供する構造を作り出す(図21を参照)。1つ
のシナリオにおいて、α−Na,K−ATPaseのMAB内の7残基ループは
、1以上のこれらのβ−ヘアピンターンの先端によって生じたアンキリン中の特
異的部位と相互作用する。複数の潜在的結合ポケットは、ほとんどのアンキリン
に特徴的な13ないし24反復によって生じるであろうゆえに、特異的かつユニ
ークな結合部位は、恐らくは、他のタンパク質中のアンキリン結合活性の原因で
ある他の短いペプチド配列にも存在するであろう。
By way of example, in ankyrin, multiple repeating units provide a structure in which the interactions between the helices form a central core structure, while the exposed β-hairpin turn tips provide a putative protein-protein interaction surface. (See FIG. 21). In one scenario, a seven-residue loop in the MAB of α-Na, K-ATPase interacts with a specific site in ankyrin created by the tip of one or more of these β-hairpin turns. Because multiple potential binding pockets will be created by the 13 to 24 repeats characteristic of most ankyrins, specific and unique binding sites are likely to be responsible for ankyrin binding activity in other proteins. May also be present in short peptide sequences.

【0119】 スペクトリンまたは必須膜タンパク質または分泌タンパク質に結合してスペク
トリンに直接的に結合するアダプタータンパク質の能力をアッセイして、スペク
トリンドメイン、或いは所与のアダプタータンパク質の、アダプタータンパク質
と必須膜タンパク質もしくは分泌タンパク質間の、または必須膜タンパク質もし
くは分泌タンパク質特異的結合の原因であるドメインの組合せを直接的に同定す
ることができる。同様に、アンキリンのようなアダプタータンパク質に結合する
、所与の必須膜タンパク質もしくは分泌タンパク質の能力をアッセイして、アン
キリンドメインまたは特異的、必須膜タンパク質もしくは分泌タンパク質結合の
原因であるドメインの組合せを同定することができる。従って、結合の原因であ
る特異的ドメインの同定は、SAATSに関与する多くのタンパク質間相互作用
の特異的結合を変調し、または破壊するペプチドベースの分子の開発を可能とす
る。
The ability of an adapter protein to bind spectrin or an essential membrane protein or a secreted protein and bind directly to spectrin is assayed to determine the spectrin domain, or the adapter protein and the essential membrane of a given adapter protein. Domain combinations between proteins or secreted proteins, or responsible for specific membrane protein or secreted protein specific binding, can be identified directly. Similarly, the ability of a given essential membrane or secreted protein to bind to an adapter protein such as ankyrin is assayed to determine the ankyrin domain or combination of domains responsible for specific, essential membrane or secreted protein binding. Can be identified. Thus, the identification of specific domains responsible for binding allows the development of peptide-based molecules that modulate or disrupt the specific binding of many of the protein-protein interactions involved in SAATS.

【0120】 例として、所与の必須膜への特異的結合の原因であるアンキリンドメインの同
一性を判断するためには、アンキリン反復領域の欠失分析を用いて、タンパク質
の一連の断片を生成させる。次いで、前記断片を、注目する必須膜タンパク質に
結合するそれらの能力につき試験する。前記特異的な必須膜タンパク質に結合す
るアンキリン断片の能力を検出する通常入手可能な手段を使用することができる
。例えば、無細胞系を使用し、ここに、結合をアンキリン断片の能力によって検
出し、放射標識、蛍光タグ、またはそれに対して結合が疑われるタンパク質に対
する抗体によって共免疫沈殿させるべき特異的抗体によって検出する。別法とし
て、注目するタンパク質が豊富な予め透過性とした細胞、または膜調製物と共沈
積するアンキリン断片の能力(例えば、アンキリンとNa,K−ATPaseが
豊富な膜との共沈積、Morrowら, 1989)は結合を検出するもう1つ
の方法である。他の方法は、固定化リガンドへの結合;共沈積、ゲル濾過クロマ
トグラフィー上での共溶出;表面プラズモン共鳴、蛍光エネルギー移動;浸透圧
;光散乱;共鳴ラーマン分光法、NMR分光法、酵母2−ハイブリッド系;発現
クローニング、およびファージディスプレイを含む。他の方法も、当該分野の実
施者に知られているであろう。個々のアンキリン反復単位は、もしそれがアッセ
イの標的であれば、しばしば不溶性であるか不安定であるので、結合活性につい
て、例えば、アンキリン反復構造のベータ−ヘアピンループからのもののように
、しばしばより小さい内部配列を調べる価値があるであろう。全ての個々の反復
単位に加えて、反復単位の全ての可能な組合せを含むアンキリン断片のライブラ
リーの結合を検出するために、高スループットアッセイを開発することもできる
。このようなアッセイの例は、注目するリガンドに対する酵母2−ハイブリッド
またはCHO2−ハイブリッドKISSアッセイにおけるスクリーニングに適し
たシウド−ライブラリーへ、全ての公知のアッセイ反復単位のベータ−ヘアピン
ループ配列の単一、二量体および三量体組合せを組み込むことを含む(Fear
onら, 1992)。また、ニトロセルロースまたはイモビロンまたは同様の
膜に固定化された、あるいはプラスチックマルチウェルプレート上の、あるいは
注目するタンパク質への結合に適したファージディスプレイライブラリーを生成
させるためのバクテリオファージに組み込んだ配列を持つ、組換えによるかまた
は合成方法により生じさせた同一ペプチド配列を利用して、同様の戦略を用いる
こともできよう。(Scott, 1992)。
As an example, to determine the identity of the ankyrin domain responsible for specific binding to a given essential membrane, a series of fragments of the protein were generated using deletion analysis of the ankyrin repeat region. Let it. The fragments are then tested for their ability to bind to the essential membrane protein of interest. Commonly available means of detecting the ability of the ankyrin fragment to bind to the specific essential membrane protein can be used. For example, using a cell-free system where binding is detected by the ability of the ankyrin fragment and detected by a radiolabel, a fluorescent tag, or a specific antibody to be co-immunoprecipitated by an antibody against the protein suspected of binding thereto. I do. Alternatively, the ability of ankyrin fragments to co-precipitate with cells of interest or pre-permeabilized cells or membrane preparations (e.g., co-precipitation of ankyrin with Na, K-ATPase-rich membranes, Morrow et al. , 1989) is another method of detecting binding. Other methods include binding to immobilized ligands; co-precipitation, co-elution on gel filtration chromatography; surface plasmon resonance, fluorescence energy transfer; osmotic pressure; light scattering; resonance Raman spectroscopy, NMR spectroscopy, yeast 2 -Hybrid systems; including expression cloning, and phage display. Other methods will be known to practitioners in the art. Since an individual ankyrin repeat unit is often insoluble or unstable if it is the target of the assay, it is often more avid for binding activity, e.g., from the beta-hairpin loop of the ankyrin repeat structure. It would be worth examining a small internal array. High-throughput assays can also be developed to detect binding of a library of ankyrin fragments containing all possible combinations of repeating units, as well as all individual repeating units. An example of such an assay would be a single, library of beta-hairpin loop sequences of all known assay repeat units into a silo-library suitable for screening in a yeast 2-hybrid or CHO2-hybrid KISS assay for the ligand of interest. Incorporating dimer and trimer combinations (Fear
on et al., 1992). Also, sequences immobilized on nitrocellulose or immobilon or similar membranes, or incorporated into bacteriophage to generate phage display libraries on plastic multiwell plates or suitable for binding to the protein of interest. A similar strategy could be used, utilizing identical peptide sequences, either recombinantly or generated by synthetic methods. (Scott, 1992).

【0121】 これまでの議論および実例は、ある好ましい実施の形態の詳細な記載を提示す
るに過ぎないことは理解されるべきである。従って、本発明の精神および範囲を
逸脱することなく、種々の修飾および等価物をつくることができるのは当業者に
明らかであろう。前記で指定した全ての論文、特許および特許出願は、引用とし
てそれらの全体を本明細書に援用する。
It should be understood that the foregoing discussion and illustrations merely provide a detailed description of certain preferred embodiments. Thus, it will be apparent to one skilled in the art that various modifications and equivalents may be made without departing from the spirit and scope of the invention. All articles, patents and patent applications specified above are hereby incorporated by reference in their entirety.

【0122】 参考文献 下記の論文をここにそれらの全体を引用として本明細書に援用する Andrews, R. K. and J. E. Fox. 1992. Identification of a region in the cy
toplasmic domain of the platelet membrane glycoprotein Ib-IX complex tha
t binds to purified actin-binding protein. J Biol Chem 267:18605-11. Bahler, M. F. and P. Greengard. 1987. Synapsin I bundles F-actin in a ph
osphorylation-dependent manner. Nature 326:704-707. Bannykh, S. I. and W. E. Balch. 1997. Membrane dynamics at the endoplasm
ic reticulum-Golgi interface. J. Cell Biol. 138:1-4. Beck, K., J. A. Buchanan and W. J. Nelson. 1997. Golgi membrane skeleton
: identification, localization and oligomerization of a 195 kDa ankyrin
isoform associated with the Golgi complex. J. Cell Sci 110:1239-1249. Beck, K. A., J. A. Buchanan, V. Malhotra and W. J. Nelson. 1994. Golgi s
pectrin: identification of an erythroid beta-spectrin homolog associated
with the Golgi complex. J. Cell Biol. 127:707-23. Bennett, V. 1986. Purification of brain analogs of red blood cell membra
ne skeletal proteins: Ankyrin, protein 4.1 (synapsin), spectrin, and spe
ctrin subunits. Meth. Enzymol. 134:55-69. Bennett, V. 1992. Ankyrins. Adaptors between diverse plasma membrane pro
teins and the cytoplasm. J Biol Chem 267:8703-6. Bennett, V. and D. Branton. 1977. Selective association of spectrin with
the cytoplasmic surface of human erythrocyte plasma membranes. Quantita
tive determination with purified (32P)spectrin. J Biol Chem 252:2753-63
. Bennett, V. and P. J. Stenbuck. 1979a. Identification and partial purifi
cation of ankyrin, the high affinity membrane attachment site for human
erythrocyte spectrin. J Biol Chem 254:2533-41. Bennett, V. and P. J. Stenbuck. 1979b. The membrane attachment protein f
or spectrin is associated with band 3 in human erythrocyte membranes. Na
ture 280:468-73. Bourguignon, L. Y., V. B. Lokeshwar, J. He, X. Chen and G. J. Bourguigno
n. 1992. A CD44-like endothelial cell transmembrane glycoprotein (GP116) interacts with extracellular matrix and ankyrin. Mol Cell Biol 12:4464
-71. Bourguignon, L. Y., S. J. Suchard and E. L. Kalomiris. 1986. Lymphoma Th
y-1 glycoprotein is linked to the cytoskeleton via a 4.1-like protein. J
Cell Biol 103:2529-2540. Bourguignon, L. Y., S. J. Suchard, M. L. Nagpal and J. J. Glenney. 1985.
A T-lymphoma transmembrane glycoprotein (gp180) is linked to the cytosk
eletal protein, fodrin. J Cell Biol 101:477-87. Chang, J. C. and B. G. Forget. unpublished. Molecular cloning reveals no
vel isoforms of βII spectrin. Chang, J. G., A. Scarpa, R. L. Eddy, M. G. Byers, A. S. Harris, J. S. Mo
rrow, P. Watkins, T. B. Shows and B. G. Forget. 1993. Cloning of a porti
on of the chromosomal gene for human b fodrin, the non-erythroid form of
b spectrin. Genom 17:287-293. Cianci, C. D., P. G. Gallagher, B. G. Forget and J. S. Morrow. 1995. Uni
que subsets of proteins bind the SH3 domain of aI spectrin and Grb2 in d
ifferentiating mouse erythroleukemia (MEL) cells. Molec.Biol.Cell 5:271
a (abstract). Cianci, C. D., Z. Zhang and J. S. Morrow. 1997. Brain and muscle express
a unique alternative transcript of aII spectrin. submitted Cohen, C. M. and S. F. Foley. 1980. Spectrin-dependent and -independent
association of F-actin with the erythrocyte membrane. Journal of Cell Bi
ology 86:694-8. Cohen, C. M. and S. F. Foley. 1982. The role of band 4.1 in the associat
ion of actin with erythrocyte membranes. Biochim Biophys Acta 688:691-7
01. Cohen, C. M. and C. Korsgren. 1980. Band 4.1 causes spectrin-actin gels
to become thixiotropic. Biochemical & Biophysical Research Communication
s 97:1429-35. Davis, J. Q. and V. Bennett. 1993. Ankyrin-binding activity of nervous s
ystem cell adhesion molecules expressed in adult brain. J Cell Sci Suppl
17:109-17. Davis, J. Q., T. McLaughlin and V. Bennett. 1993. Ankyrin-binding protei
ns related to nervous system cell adhesion molecules: candidates to prov
ide transmembrane and intercellular connections in adult brain. J Cell B
iol 121:121-33. Devarajan, P. and J. S. Morrow (1996). The Spectrin Cytoskeleton and Org
anization of Polarized Epithelial Cell Membranes. Membrane Protein-Cytos keleton Complexes: Protein Interactions, Distributions and Functions . W.
J. Nelson, Ed. New York, Academic Press. 97-128. Devarajan, P., D. A. Scaramuzzino and J. S. Morrow. 1994. Ankyrin binds
to two distinct cytoplasmic domains of Na,K-ATPase a subunit. Proc. Natl
. Acad. Sci (USA) 91:2965-2969. Devarajan, P., P. R. Stabach, A. S. Mann, T. Ardito, M. Kashgarian and J
. S. Morrow. 1996. Identification of a small cytoplasmic ankyrin (AnkG11
9) in kidney and muscle that binds βIΣ* spectrin and associates with t
he Golgi apparatus. J. Cell Biol. 133:819-830. Devarajan, P., P. R. Stabach. M. A. De Matteis and J. S. Morrow. 1997. N
a,K-ATPase Transport from ER to Golgi Spectrin-Ankyrin G119 Skeleton in
MDCK Cells. Proc. Natl. Acad. Sci., USA . 94: Diakowski, W. and A. F. Sikorski. 1994. Brain spectrin interacts with me
mbrane phospholipids. Acta Biochimica Polonica 41:153-4. Fach, B. L., S. F. Graham and R. A. Keates. 1985. Association of fodrin
with brain microtubules. Can J. Biochem. Cell Biol. 63:372-381. Fearon, E. R., T. Finkel, M. L. Gillison, S. P. Kennedy, J. F. Casella,
G. F. Tomaselli, J. S. Morrow and C. V. Dang. 1992. Karyoplasmic interac
tion selection strategy (KISS): A general strategy to detect protein-pro
tein interactions in mammalian cells. Proc. Natl. Acad. Sci (USA) 89:79
58-7962. Fowler, V. M. and V. Bennett. 1984. Erythrocyte membrane tropomyosin. Pu
rification and properties. J Biol Chem 259:5978-89. Fowler, V. M., M. A. Sussmann, P. G. Miller, B. E. Flucher and M. P. Dan
iels. 1993. Tropomodulin is associated with the free (pointed) ends of t
he thin filaments in rat skeletal muscle. J Cell Biol 120:411-20. Frappier, T., J. Derancourt and L. A. Pradel. 1992. Actin and neurofilam
ent binding domain of brain spectrin beta subunit. Eur J Biochem 205:85
-91. Frappier, T., F. Regnouf and L. A. Pradel. 1987. Binding of brain spectr
in to the 70-kDa neurofilament subunit protein. Eur J Biochem 169:651-7
. Gardner, K. and V. Bennett. 1987. Modulation of spectrin-actin assembly
by erythrocyte adducin. Nature 328:359-362. Georgatos, S. D. and V. T. Marchesi. 1985. The binding of vimentin to hu
man erythrocyte membranes: a model system for the study of intermediate
filament-membrane interactions. Journal of Cell Biology 100:1955-61. Georgatos, S. D., D. C. Weaver and V. T. Marchesi. 1985. Site specificit
y in vimentin-membrane interactions: intermediate filament subunits asso
ciate with the plasma membrane via their head domains. Journal of Cell B
iology 100:1962-7. Godi, A., I. Santone, P. Pertile, P. Devarajan, P. R. Stabach, J. S. Mor
row, G. Di Tullio, R. Polishuck, T. C. Petrucci, A. Luini and M. A. De M
atteis. 1997. Role in membrane transport and ARF-dependence of the Golgi
-associated spectrin. submitted Harlow, E. and D. Lane. 1988. Antibodies: A Laboratory Manual. Cold S
pring Harbor Laboratory. Harris, A. S., J. P. Anderson, P. D. Yurchenco, L. A. D. Green, K. J. Ai
nger and J. S. Morrow. 1986. Mechanisms of cytoskeletal regulation: Fun
ctional and antigenic diversity in human erythrocyte and brain beta spec
trin. J. Cellular Biochem. 30:51-70. Harris, A. S., L. A. D. Green, K. J. Ainger and J. S. Morrow. 1985. Mech
anisms of cytoskeletal regulation (1): Functional differences correlate
with antigenic dissimilarity in human brain and erythrocyte spectrin. B
iochim. Biophys. Acta 830:147-158. Hayes, N. V., F. E. Holmes, J. Grantham and A. J. Baines. 1995. A60, an
axonal membrane-skeletal spectrin-binding protein. Biochem Soc Trans 23
:54-8. Hemming, N. J., D. J. Anstee, M. A. Staricoff, M. J. A. Tanner and N. Mo
handas. 1995. Identification of the membrane attachment sites for protei
n 4.1 in the human erythrocyte. J. Biol. Chem 270:5360-5366. Herrmann, H. and G. Wiche. 1987. Plectin and IFAP-300K are homologous pr
oteins binding to microtubule-associated proteins 1 and 2 and to the 240
-kilodalton subunit of spectrin. J. Biol. Chem 262:1320-1325. Holleran, E. A., M. K. Tokito, S. Karki and E. L. F. Holzbaur. 1996. Cen
tractin (ARP1) associates with spectrin revealing a potential mechanism
to link dynactin to intracellular organelles. J. Cell Biol. 135:1815-18
29. Hoock, T. C., L. L. Peters and S. E. Lux. 1997. Isoforms of ankyrin-3 th
at lack the NH2-terminal repeats associate with mouse macrophage lysosom
es. J Cell Biol 136:1059-70. Hu, R.-J., M. Watanabe and V. Bennett. 1992. Characterization of human b
rain cDNA encoding the general isoform of b-spectrin. J. Biol. Chem 267
:18715-18722. Husain-Chishti, A., A. Levin and D. Branton. 1988. Abolition of actin-bu
ndling by phosphorylation of human erythrocyte protein 4.9. Nature 334:
718-721. Hyvonen, M., M. J. Macias, M. Nilges, H. Oschkinat, M. Saraste and M. Wi
lmanns. 1995. Structure of the binding site for inositol phosphates in a
PH domain. Embo J 14:4676-85. Jordan, C., B. Puschel, R. Koob and D. Drenckhahn. 1995. J. Biol. Chem
270:29971-29975. Joseph, S. K. and S. Samanta. 1993. Detergent solubility of the inositol
trisphosphate receptor in rat brain membranes. Evidence for association
of the receptor with ankyrin. J Biol Chem 268:6477-86. Kennedy, S. P., S. L. Warren, B. G. Forget and J. S. Morrow. 1991. Ankyr
in binds to the 15th repetitive unit of erythroid and non-erythroid b-sp
ectrin. J. Cell Biol. 115:267-277. Kennedy, S. P., S. A. Weed, B. G. Forget and J. S. Morrow. 1994. A Parti
al Structural Repeat Forms the Heterodimer Self-Association Site of all
b-Spectrins. J. Biol. Chem 269:11400-11408. Koob, R., M. Zimmermann, W. Schoner and D. Drenckhahn. 1988. Colocalizat
ion and coprecipitation of ankyrin and Na+,K+―ATPase in kidney epitheli
al cells. Eur J Cell Biol 45:230-7. Kreis, T. E. and R. Pepperkok. 1994. Coat proteins in intracellular memb
rane transport. Curr Opin Cell Biol 6:533-7. Langley, R. C., Jr. and C. M. Cohen. 1986. Association of spectrin with
desmin intermediate filaments. J Cell Biochem 30:101-9. Lokeshwar, V. B. and L. Y. Bourguignon. 1992a. The lymphoma transmembran
e glycoprotein GP85 (CD44) is a novel guanine nucleotide-binding protein
which regulates GP85 (CD44)-ankyrin interaction. J Biol Chem 267:22073
-8. Lokeshwar, V. B. and L. Y. Bourguignon. 1992b. Tyrosine phosphatase acti
vity of lymphoma CD45 (GP180) is regulated by a direct interaction with
the cytoskeleton. J Biol Chem 267:21551-7. Lokeshwar, V. B., N. Fregien and L. Y. Bourguignon. 1994. Ankyrin-bindin
g domain of CD44(GP85) is required for the expression of hyaluronic acid
-mediated adhesion function. J Cell Biol 126:1099-109. Lombardo, C. R., D. L. Rimm, E. Koslov and J. S. Morrow. 1994a. Human re
combinant alpha-catenin binds to spectrin. Molec.Biol.Cell 5 (supp):47a
. Lombardo, C. R., S. A. Weed, S. P. Kennedy, B. G. Forget and J. S. Morro
w. 1994b. βII-Spectrin (fodrin) and βIΣ2-Spectrin (muscle) Contain NH2- & COOH-terminal Membrane Association Domains (MAD1 & MAD2). J. Biol
. Chem 269:29212-29219. Lopez, J. A., B. Leung, C. C. Reynolds, C. Q. Li and J. E. B. Fox. 1992.
Efficient plasma membrane expression of a functional platelet glycoprot
ein Ib-IX complex requires the presence of its three subunits. J. Biol.
Chem 267:12851-12859. Luna, E. J. and A. L. Hitt. 1992. Cytoskeleton-plasma membrane interacti
ons. Science. 258:955-964. Malchiodi-Albedi, F., M. Ceccarini, J. C. Winkelmann, J. S. Morrow and T
. C. Petrucci. 1993. The 270 kDa splice variant of erythrocyte b-spectri
n (βIΣ2) segregates in vivo and in vitro to specific domains of cere bellar neurons. J. Cell Sci 106:67-78. Mangeat, P. H. and K. Burridge. 1984. Immunoprecipitation of nonerythroc
yte spectrin within live cells following microinjection of specific anti
bodies: relation to cytoskeletal structures. J. Cell Biol. 98:1363-1377
. Marfatia, S. M., R. A. Leu, D. Branton and A. H. Chishti. 1995. Identifi
cation of the protein 4.1 binding interface on glycophorin C and p55, a
homologue of the Drosophila discs-large tumor suppressor protein. J Biol
Chem 270:715-9. Marfatia, S. M., R. A. Lue, D. Branton and A. H. Chishti. 1994. In vitro
binding studies suggest a membrane-associated complex between erythroid
p55, protein 4.1, and glycophorin C. J Biol Chem 269:8631-4. Mays, R. W., K. A. Siemers, B. A. Fritz, A. W. Lowe, G. van Meer and W.
J. Nelson. 1995. Hierarchy of mechanisms involved in generating Na/K-ATP
ase polarity in MDCK epithelial cells. J Cell Biol 130:1105-15. Mische, S. M., M. S. Mooseker and J. S. Morrow. 1987. Erythrocyte adduci
n: A calmodulin regulated actin bundling protein that stimulates spectr
in-actin binding. J. Cell Biol. 105:2837-2845. Molday, L. L., N. J. Cook, U. B. Kaupp and R. S. Molday. 1990. The cGMP-
gated cation channel of bovine rod photoreceptor cells is associated wit
h a 240-kDa protein exhibiting immunochemical cross-reactivity with spec
trin. J. Biol. Chem 265:18690-18695. Mombers, C., P. W. van Dijck, L. L. van Deenen, J. de Gier and A. J. Ver
kleij. 1977. The interaction of spectrin-actin and synthetic phospholipi
ds. Biochim Biophys Acta 470:152-60. Mombers, C., A. J. Verkleij, J. de Gier and L. L. van Deenen. 1979. The
interaction of spectrin-actin and synthetic phospholipids. II. The inter
action with phosphatidylserine. Biochim Biophys Acta 551:271-81. Morgans, C. W. and R. R. Kopito. 1993. Association of the brain anion ex
changer, AE3, with the repeat domain of ankyrin. J. Cell Sci 105:1137-1
142. Morrow, J. S. (1997). Spectrins. Guidebook to the Cytoskeletal and Motor Proteins . T. Kreis and R. Vale, Ed. London, Oxford University Press. se
cond, ed. in press. Morrow, J. S., C. Cianci, T. Ardito, A. Mann and M. T. Kashgarian. 1989.
Ankyrin -links fodrin to alpha Na/K ATPase in Madin-Darby canine kidney
cells and in renal tubule cells. J. Cell Biol. 108:455-465. Morrow, J. S., D. L. Rimm, S. P. Kennedy, C. D. Cianci, J. H. Sinard and
S. A. Weed (1997). Of Membrane Stability and Mosaics: The Spectrin Cyto
skeleton. Handbook of Physiology. J. Hoffman and J. Jamieson, Ed. London
, Oxford. 485-540. Nelson, W. J. and R. W. Hammerton. 1989. A membrane-cytoskeletal complex
containing Na+,K+―ATPase, ankyrin, and fodrin in Madin-Darby canine ki
dney (MDCK) cells: implications for the biogenesis of epithelial cell po
larity. J. Cell Biol. 108:893-902. Nelson, W. J. and P. J. Veshnock. 1986. Dynamics of membrane-skeleton (f
odrin) organization during development of polarity in Madin-Darby canine
kidney epithelial cells. J. Cell Biol. 103:1751-1765. Nelson, W. J. and P. J. Veshnock. 1987. Ankyrin binding to (Na+ + K+)ATP
ase and implications for the organization of membrane domains in polariz
ed cells. Nature 328:533-536. Petrucci, T. C. and J. S. Morrow. 1987. Synapsin-I: An actin bundling p
rotein under phosphorylation control. J. Cell Biol. 105:1355-1363. Pimplikar, S. W., E. Ikonen and K. Simons. 1994. Basolateral protein tra
nsport in streptolysin O-permeabilized MDCK cells. J Cell Biol 125:1025
-35. Pitcher, J. A., J. Inglese, J. B. Higgins, J. L. Arriza, P. J. Casey, C.
Kim, J. L. Benovic, M. M. Kwatra, M. G. Caron and R. J. Lefkowitz. 1992
. Role of beta gamma subunits of G proteins in targeting the beta-adrene
rgic receptor kinase to membrane-bound receptors. Science. 257:1264-7. Pollerberg, G. E., K. Burridge, K. E. Krebs, S. R. Goodman and M. Schach
ner. 1987. The 180-kD component of the neural cell adhesion molecule N-C
AM is involved in a cell-cell contacts and cytoskeleton-membrane interac
tions. Cell Tiss. Res. 250:227-236. Pradhan, D., P. Williamson and R. A. Schlegel. 1991. Bilayer/cytoskeleto
n interactions in lipid-symmetric erythrocytes assessed by a photoactiva
table phospholipid analogue. Biochem 30:7754-8. Riederer, B. M. and S. R. Goodman. 1990. Association of brain spectrin i
soforms with microtubules. FEBS Lett. 277:49-52. Rimm, D. L., E. R. Koslov, P. Kebriaei, C. D. Cianci and J. S. Morrow. 1
995. a1(E)-catenin is a novel actin binding and bundling protein mediati
ng the attachment of F-actin to the membrane adhesion complex. Proc. Nat
l. Acad. Sci (USA) 92:8813-8817. Rothman, J. E. and F. T. Wieland. 1996. Protein sorting by transport ves
icles. Science. 272:227-34. Rotin, D., D. Bar-Sagi, H. O'Brodovich, J. Merilainen, V. P. Lehto, C. M
. Canessa, B. C. Rossier and G. P. Downey. 1994. An SH3 binding region i
n the epithelial Na+ channel (alpha rENaC) mediates its localization at
the apical membrane. Embo J 13:4440-50. Sambrook, J., E. F. Fritsch and T. Maniatis (1989). Molecular Cloning: A laboratory manual . New York, Cold Spring Harbor Laboratory Press. Schekman, R. and L. Orci. 1996. Coat proteins and vesicle budding. Scien
ce. 271:1526-33. Schmid, S. L. and H. Damke. 1995. Coated vesicles: a diversity of form a
nd function. Faseb J. 9:1445-53. Scott, J. K. 1992. Discovering peptide ligands using epitope libraries. Trends Biochem Sci 17:241-5. Shore, E. M. and W. J. Nelson. 1991. Biosynthesis of the cell adhesion m
olecule uvomorulin (E-cadherin) in Madin-Darby canine kidney epithelial
cells. J. Biol. Chem 266:19672-19680. Siegel, D. L. and D. Branton. 1985. Partial purification and characteriz
ation of an actin-bundling protein, band 4.9, from human erythrocytes. J
Cell Biol 100:775-85. Sikorski, A. F., G. Terlecki, I. S. Zagon and S. R. Goodman. 1991. Synap
sin I-mediated interaction of brain spectrin with synaptic vesicles. J C
ell Biol 114:313-8. Sinard, J. H., G. W. Stewart, A. C. Argent and J. S. Morrow. 1994. Stoma
tin binding to adducin: A novel link between transmembrane ion transport
and the cytoskeleton. Molec.Biol.Cell 5 (supp):421a. Smith, D. B. and K. S. Johnson. 1988. Single-step purification of polype
ptides expressed in Escherichia coli as fusions with glutathione S-trans
ferase. Gene 67:31-40. Smith, P. R., A. L. Bradford, E. H. Joe, K. J. Angelides, D. J. Benos an
d G. Saccomani. 1993. Gastric parietal cell H(+)-K(+)-ATPase microsomes
are associated with isoforms of ankyrin and spectrin. Am J Physiol 264:
C63-70. Smith, P. R., G. Saccomani, E. H. Joe, K. J. Angelides and D. J. Benos.
1991. Amiloride-sensitive sodium channel is linked to the cytoskeleton i
n renal epithelial cells. Proc Natl Acad Sci U S A 88:6971-5. Srinivasan, Y., M. Lewallen and K. J. Angelides. 1992. Mapping the bindi
ng site on ankyrin for the voltage-dependent sodium channel from brain.
J Biol Chem 267:7483-9. Srinivasan, Y. L., E. J. Davis, V. Bennett and K. Angelides. 1988. Ankyr
in and spectrin associate with voltage-dependent Na channels in brain. N
ature 333:177-180. Touhara, K., J. Inglese, J. A. Pitcher, G. Shaw and R. J. Lefkowitz. 199
4. Binding of G protein beta gamma-subunits to pleckstrin homology domai
ns. J. Biol. Chem 269:10217-10220. Wang, D. S. and G. Shaw. 1995. The association of the C-terminal region
of beta I sigma II spectrin to brain membranes is mediated by a PH domai
n, does not require membrane proteins, and coincides with a inositol-1,4
,5 triphosphate binding site. Biochem Biophys Res Commun 217:608-15. Weed, S. A., P. R. Stabach, C. E. Oyer, P. G. Gallagher and J. S. Morrow
. 1996. The Lethal Hemolytic Mutation in βIΣ2 Spectrin Providence Y ields a Null Phenotype in Neonatal Skeletal Muscle. Lab. Investig. 74:1
117-1129. Winardi, R., M. Reid, J. Conboy and N. Mohandas. 1993. Molecular analysi
s of glycophorin C deficiency in human erythrocytes. Blood 81:2799-803 Winkelmann, J. C., J. G. Chang, W. T. Tse, A. L. Scarpa, V. T. Marchesi
and B. G. Forget. 1990a. Full-length sequence of the cDNA for human eryt
hroid beta-spectrin. J. Biol. Chem 265:11827-11832. Winkelmann, J. C., F. F. Costa, B. L. Linzie and B. G. Forget. 1990b. Be
ta spectrin in human skeletal muscle. Tissue-specific differential proce
ssing of 3' beta spectrin pre-mRNA generates a beta spectrin isoform wit
h a unique carboxyl terminus. J Biol Chem 265:20449-4. Winkelmann, J. C., T. L. Leto, P. C. Watkins, R. Eddy, T. B. Shows, A. J
. Linnenbach, K. E. Sahr, N. Kathuria, V. T. Marchesi and B. G. Forget.
1988. Molecular cloning of the cDNA for human erythrocyte beta-spectrin.
Blood 72:328-334. Winograd, E., D. Hume and D. Branton. 1991. Phasing the conformational u
nit of spectrin. Proc. Natl. Acad. Sci (USA) 88:10788-10791. Wolfe, L. C., K. M. John, J. C. Falcone, A. M. Byrne and S. E. Lux. 1982
. A genetic defect in the binding of protein 4.1 to spectrin in a kindre
d with hereditary spherocytosis. N.Eng.J. Med. 307:1367-74. Zhang, Z., P. Devarajan, A. L. Dorfman and J. S. Morrow. 1997a. Structur
e of the Ankyrin Binding Domain of a-Na,K-ATPase. submitted Zhang, Z., P. Devarajan and J. S. Morrow. 1997b. Crystal Structure of An
kyrin Binding Domain of Na,K-ATPase Alpha Subunit. Am. Crystal. Assoc. N
ewslet. winter:July 19-25, St. Louis, MO (abstract).
REFERENCES The following articles are hereby incorporated by reference in their entirety: Andrews, RK and JE Fox. 1992. Identification of a region in the cy.
toplasmic domain of the platelet membrane glycoprotein Ib-IX complex tha
t binds to purified actin-binding protein.J Biol Chem 267: 18605-11.Bahler, MF and P. Greengard. 1987.Synapsin I bundles F-actin in a ph
osphorylation-dependent manner.Nature 326: 704-707.Bannykh, SI and WE Balch. 1997.Membrane dynamics at the endoplasm.
ic reticulum-Golgi interface. J. Cell Biol. 138: 1-4. Beck, K., JA Buchanan and WJ Nelson. 1997. Golgi membrane skeleton
: identification, localization and oligomerization of a 195 kDa ankyrin
Isoform associated with the Golgi complex. J. Cell Sci 110: 1239-1249.Beck, KA, JA Buchanan, V. Malhotra and WJ Nelson. 1994. Golgi s
pectrin: identification of an erythroid beta-spectrin homolog associated
with the Golgi complex. J. Cell Biol. 127: 707-23. Bennett, V. 1986. Purification of brain analogs of red blood cell membra.
ne skeletal proteins: Ankyrin, protein 4.1 (synapsin), spectrin, and spe
ctrin subunits. Meth. Enzymol. 134: 55-69. Bennett, V. 1992. Ankyrins. Adapters between diverse plasma membrane pro.
teins and the cytoplasm. J Biol Chem 267: 8703-6. Bennett, V. and D. Branton. 1977.Selective association of spectrin with
the cytoplasmic surface of human erythrocyte plasma membranes.Quantita
tive determination with Purified (32P) spectrin.J Biol Chem 252: 2753-63
. Bennett, V. and PJ Stenbuck. 1979a.Identification and partial purifi.
cation of ankyrin, the high affinity membrane attachment site for human
erythrocyte spectrin. J Biol Chem 254: 2533-41. Bennett, V. and PJ Stenbuck. 1979b.The membrane attachment protein f
or spectrin is associated with band 3 in human erythrocyte membranes.Na
ture 280: 468-73.Bourguignon, LY, VB Lokeshwar, J. He, X. Chen and GJ Bourguigno
n. 1992.A CD44-like endothelial cell transmembrane glycoprotein (GP116) interacts with extracellular matrix and ankyrin.Mol Cell Biol 12: 4464
-71. Bourguignon, LY, SJ Suchard and EL Kalomiris. 1986. Lymphoma Th
y-1 glycoprotein is linked to the cytoskeleton via a 4.1-like protein.J
Cell Biol 103: 2529-2540.Bourguignon, LY, SJ Suchard, ML Nagpal and JJ Glenney. 1985.
A T-lymphoma transmembrane glycoprotein (gp180) is linked to the cytosk
eletal protein, fodrin. J Cell Biol 101: 477-87. Chang, JC and BG Forget. unpublished. Molecular cloning reveals no
vel isoforms of βII spectrin. Chang, JG, A. Scarpa, RL Eddy, MG Byers, AS Harris, JS Mo
rrow, P. Watkins, TB Shows and BG Forget. 1993. Cloning of a porti
on of the chromosomal gene for human b fodrin, the non-erythroid form of
b spectrin. Genom 17: 287-293. Cianci, CD, PG Gallagher, BG Forget and JS Morrow. 1995. Uni
que subsets of proteins bind the SH3 domain of aI spectrin and Grb2 in d
ifferentiating mouse erythroleukemia (MEL) cells.Molec.Biol.Cell 5: 271
a (abstract). Cianci, CD, Z. Zhang and JS Morrow. 1997. Brain and muscle express.
a unique alternative transcript of aII spectrin. submitted Cohen, CM and SF Foley. 1980.Spectrin-dependent and -independent
association of F-actin with the erythrocyte membrane. Journal of Cell Bi
ology 86: 694-8. Cohen, CM and SF Foley. 1982.The role of band 4.1 in the associat.
ion of actin with erythrocyte membranes. Biochim Biophys Acta 688: 691-7
01. Cohen, CM and C. Korsgren. 1980. Band 4.1 causes spectrin-actin gels
to become thixiotropic.Biochemical & Biophysical Research Communication
s 97: 1429-35.Davis, JQ and V. Bennett. 1993.Ankyrin-binding activity of nervous s
ystem cell adhesion molecules expressed in adult brain.J Cell Sci Suppl
17: 109-17.Davis, JQ, T. McLaughlin and V. Bennett. 1993. Ankyrin-binding protei
ns related to nervous system cell adhesion molecules: candidates to prov
ide transmembrane and intercellular connections in adult brain.J Cell B
iol 121: 121-33. Devarajan, P. and JS Morrow (1996) .The Spectrin Cytoskeleton and Org
anization of Polarized Epithelial Cell Membranes.Membrane Protein-Cytos keleton Complexes: Protein Interactions, Distributions and Functions .W .
J. Nelson, Ed. New York, Academic Press. 97-128. Devarajan, P., DA Scaramuzzino and JS Morrow. 1994. Ankyrin binds
Proc. Natl to two distinct cytoplasmic domains of Na, K-ATPase a subunit.
Acad. Sci (USA) 91: 2965-2969. Devarajan, P., PR Stabach, AS Mann, T. Ardito, M. Kashgarian and J.
S. Morrow. 1996.Identification of a small cytoplasmic ankyrin (AnkG11
9) in kidney and muscle that binds βIΣ * spectrin and associates with t
he Golgi apparatus. J. Cell Biol. 133: 819-830. Devarajan, P., PR Stabach. MA De Matteis and JS Morrow. 1997. N
a, K-ATPase Transport from ER to Golgi Spectrin-Ankyrin G119 Skeleton in
MDCK Cells. Proc. Natl. Acad. Sci., USA. 94: Diakowski, W. and AF Sikorski. 1994. Brain spectrin interacts with me.
mbrane phospholipids. Acta Biochimica Polonica 41: 153-4. Fach, BL, SF Graham and RA Keates. 1985. Association of fodrin
with brain microtubules. Can J. Biochem. Cell Biol. 63: 372-381. Fearon, ER, T. Finkel, ML Gillison, SP Kennedy, JF Casella,
GF Tomaselli, JS Morrow and CV Dang. 1992. Karyoplasmic interac
tion selection strategy (KISS): A general strategy to detect protein-pro
tein interactions in mammalian cells.Proc. Natl. Acad. Sci (USA) 89:79
58-7962.Fowler, VM and V. Bennett. 1984.Erythrocyte membrane tropomyosin. Pu
rification and properties.J Biol Chem 259: 5978-89.Fowler, VM, MA Sussmann, PG Miller, BE Flucher and MP Dan
iels. 1993. Tropomodulin is associated with the free (pointed) ends of t
he thin filaments in rat skeletal muscle.J Cell Biol 120: 411-20.Frappier, T., J. Derancourt and LA Pradel. 1992. Actin and neurofilam
ent binding domain of brain spectrin beta subunit.Eur J Biochem 205: 85
-91. Frappier, T., F. Regnouf and LA Pradel. 1987.Binding of brain spectr.
in to the 70-kDa neurofilament subunit protein.Eur J Biochem 169: 651-7
. Gardner, K. and V. Bennett. 1987. Modulation of spectrin-actin assembly.
by erythrocyte adducin. Nature 328: 359-362. Georgatos, SD and VT Marchesi. 1985.The binding of vimentin to hu.
man erythrocyte membranes: a model system for the study of intermediate
filament-membrane interactions. Journal of Cell Biology 100: 1955-61. Georgatos, SD, DC Weaver and VT Marchesi. 1985. Site specificit
y in vimentin-membrane interactions: intermediate filament subunits asso
ciate with the plasma membrane via their head domains.Journal of Cell B
iology 100: 1962-7.Godi, A., I. Santone, P. Pertile, P. Devarajan, PR Stabach, JS Mor
row, G. Di Tullio, R. Polishuck, TC Petrucci, A. Luini and MA De M
atteis. 1997. Role in membrane transport and ARF-dependence of the Golgi
-associated spectrin. submitted Harlow, E. and D. Lane. 1988. Antibodies: A Laboratory Manual. Cold S
pring Harbor Laboratory.Harris, AS, JP Anderson, PD Yurchenco, LAD Green, KJ Ai
nger and JS Morrow. 1986.Mechanisms of cytoskeletal regulation: Fun
ctional and antigenic diversity in human erythrocyte and brain beta spec
trin. J. Cellular Biochem. 30: 51-70. Harris, AS, LAD Green, KJ Ainger and JS Morrow. 1985. Mech.
anisms of cytoskeletal regulation (1): Functional differences correlate
with antigenic dissimilarity in human brain and erythrocyte spectrin.B
iochim. Biophys. Acta 830: 147-158. Hayes, NV, FE Holmes, J. Grantham and AJ Baines. 1995. A60, an
axonal membrane-skeletal spectrin-binding protein.Biochem Soc Trans 23
: 54-8. Hemming, NJ, DJ Anstee, MA Staricoff, MJA Tanner and N. Mo
handas. 1995.Identification of the membrane attachment sites for protei
n 4.1 in the human erythrocyte. J. Biol. Chem 270: 5360-5366. Herrmann, H. and G. Wiche. 1987. Plectin and IFAP-300K are homologous pr.
oteins binding to microtubule-associated proteins 1 and 2 and to the 240
-kilodalton subunit of spectrin. J. Biol. Chem 262: 1320-1325. Holleran, EA, MK Tokito, S. Karki and ELF Holzbaur. 1996. Cen
tractin (ARP1) associates with spectrin revealing a potential mechanism
to link dynactin to intracellular organelles. J. Cell Biol. 135: 1815-18
29. Hoock, TC, LL Peters and SE Lux. 1997. Isoforms of ankyrin-3 th.
at lack the NH2-terminal repeats associate with mouse macrophage lysosom
es. J Cell Biol 136: 1059-70. Hu, R.-J., M. Watanabe and V. Bennett. 1992. Characterization of human b.
rain cDNA encoding the general isoform of b-spectrin. J. Biol. Chem 267
: 18715-18722. Husain-Chishti, A., A. Levin and D. Branton. 1988. Abolition of actin-bu
ndling by phosphorylation of human erythrocyte protein 4.9.Nature 334:
718-721. Hyvonen, M., MJ Macias, M. Nilges, H. Oschkinat, M. Saraste and M. Wi
lmanns. 1995. Structure of the binding site for inositol phosphates in a
PH domain. Embo J 14: 4676-85. Jordan, C., B. Puschel, R. Koob and D. Drenckhahn. 1995. J. Biol. Chem.
270: 29971-29975. Joseph, SK and S. Samanta. 1993. Detergent solubility of the inositol.
trisphosphate receptor in rat brain membranes.Evidence for association
of the receptor with ankyrin.J Biol Chem 268: 6477-86. Kennedy, SP, SL Warren, BG Forget and JS Morrow. 1991. Ankyr
in binds to the 15th repetitive unit of erythroid and non-erythroid b-sp
ectrin. J. Cell Biol. 115: 267-277. Kennedy, SP, SA Weed, BG Forget and JS Morrow. 1994. A Parti.
al Structural Repeat Forms the Heterodimer Self-Association Site of all
b-Spectrins. J. Biol. Chem 269: 11400-11408. Koob, R., M. Zimmermann, W. Schoner and D. Drenckhahn. 1988. Colocalizat
ion and coprecipitation of ankyrin and Na +, K + ―ATPase in kidney epitheli
al cells.Eur J Cell Biol 45: 230-7.Kreis, TE and R. Pepperkok. 1994.Coat proteins in intracellular memb.
rane transport. Curr Opin Cell Biol 6: 533-7. Langley, RC, Jr. and CM Cohen. 1986. Association of spectrin with
desmin intermediate filaments.J Cell Biochem 30: 101-9.Lokeshwar, VB and LY Bourguignon. 1992a.The lymphoma transmembran
e glycoprotein GP85 (CD44) is a novel guanine nucleotide-binding protein
which regulates GP85 (CD44) -ankyrin interaction.J Biol Chem 267: 22073
-8. Lokeshwar, VB and LY Bourguignon. 1992b.Tyrosine phosphatase acti
vity of lymphoma CD45 (GP180) is regulated by a direct interaction with
the cytoskeleton. J Biol Chem 267: 21551-7. Lokeshwar, VB, N. Fregien and LY Bourguignon. 1994. Ankyrin-bindin
g domain of CD44 (GP85) is required for the expression of hyaluronic acid
-mediated adhesion function. J Cell Biol 126: 1099-109. Lombardo, CR, DL Rimm, E. Koslov and JS Morrow. 1994a. Human re
combinant alpha-catenin binds to spectrin.Molec.Biol.Cell 5 (supp): 47a
Lombardo, CR, SA Weed, SP Kennedy, BG Forget and JS Morro
w. 1994b.βII-Spectrin (fodrin) and βIΣ2-Spectrin (muscle) Contain NH2- & COOH-terminal Membrane Association Domains (MAD1 & MAD2). J. Biol
Chem 269: 29212-29219. Lopez, JA, B. Leung, CC Reynolds, CQ Li and JEB Fox. 1992.
Efficient plasma membrane expression of a functional platelet glycoprot
ein Ib-IX complex requires the presence of its three subunits.J. Biol.
Chem 267: 12851-12859. Luna, EJ and AL Hitt. 1992. Cytoskeleton-plasma membrane interacti
ons. Science. 258: 955-964. Malchiodi-Albedi, F., M. Ceccarini, JC Winkelmann, JS Morrow and T.
C. Petrucci. 1993. The 270 kDa splice variant of erythrocyte b-spectri.
n (βIΣ2) segregates in vivo and in vitro to specific domains of cere bellar neurons. J. Cell Sci 106: 67-78. Mangeat, PH and K. Burridge. 1984. Immunoprecipitation of nonerythroc
yte spectrin within live cells following microinjection of specific anti
bodies: relation to cytoskeletal structures. J. Cell Biol. 98: 1363-1377
Marfatia, SM, RA Leu, D. Branton and AH Chishti. 1995. Identifi
cation of the protein 4.1 binding interface on glycophorin C and p55, a
homologue of the Drosophila discs-large tumor suppressor protein.J Biol
Chem 270: 715-9. Marfatia, SM, RA Lue, D. Branton and AH Chishti. 1994. In vitro
binding studies suggest a membrane-associated complex between erythroid
p55, protein 4.1, and glycophorin C. J Biol Chem 269: 8631-4.Mays, RW, KA Siemers, BA Fritz, AW Lowe, G. van Meer and W.
J. Nelson. 1995. Hierarchy of mechanisms involved in generating Na / K-ATP
ase polarity in MDCK epithelial cells. J Cell Biol 130: 1105-15. Mische, SM, MS Mooseker and JS Morrow. 1987. Erythrocyte adduci
n: A calmodulin regulated actin bundling protein that stimulates spectr
in-actin binding. J. Cell Biol. 105: 2837-2845. Molday, LL, NJ Cook, UB Kaupp and RS Molday. 1990. The cGMP-
gated cation channel of bovine rod photoreceptor cells is associated wit
ha 240-kDa protein exhibiting immunochemical cross-reactivity with spec
trin. J. Biol. Chem 265: 18690-18695. Mombers, C., PW van Dijck, LL van Deenen, J. de Gier and AJ Ver.
kleij. 1977. The interaction of spectrin-actin and synthetic phospholipi
ds. Biochim Biophys Acta 470: 152-60. Mombers, C., AJ Verkleij, J. de Gier and LL van Deenen. 1979. The
interaction of spectrin-actin and synthetic phospholipids. II.The inter
action with phosphatidylserine. Biochim Biophys Acta 551: 271-81. Morgans, CW and RR Kopito. 1993. Association of the brain anion ex
changer, AE3, with the repeat domain of ankyrin.J. Cell Sci 105: 1137-1
142. Morrow, JS (1997) .Spectrins. Guidebook to the Cytoskeletal and Motor Proteins.T . Kreis and R. Vale, Ed. London, Oxford University Press. Se
cond, ed. in press. Morrow, JS, C. Cianci, T. Ardito, A. Mann and MT Kashgarian. 1989.
Ankyrin -links fodrin to alpha Na / K ATPase in Madin-Darby canine kidney
cells and in renal tubule cells.J. Cell Biol. 108: 455-465.Morrow, JS, DL Rimm, SP Kennedy, CD Cianci, JH Sinard and
SA Weed (1997). Of Membrane Stability and Mosaics: The Spectrin Cyto
skeleton. Handbook of Physiology . J. Hoffman and J. Jamieson, Ed. London
485-540. Nelson, WJ and RW Hammerton. 1989.A membrane-cytoskeletal complex.
containing Na +, K + ―ATPase, ankyrin, and fodrin in Madin-Darby canine ki
dney (MDCK) cells: implications for the biogenesis of epithelial cell po
larity. J. Cell Biol. 108: 893-902. Nelson, WJ and PJ Veshnock. 1986. Dynamics of membrane-skeleton (f
odrin) organization during development of polarity in Madin-Darby canine
kidney epithelial cells. J. Cell Biol. 103: 1751-1765. Nelson, WJ and PJ Veshnock. 1987. Ankyrin binding to (Na + + K +) ATP.
ase and implications for the organization of membrane domains in polariz
ed cells. Nature 328: 533-536. Petrucci, TC and JS Morrow. 1987. Synapsin-I: An actin bundling p.
rotein under phosphorylation control. J. Cell Biol. 105: 1355-1363. Pimplikar, SW, E. Ikonen and K. Simons. 1994. Basolateral protein tra
nsport in streptolysin O-permeabilized MDCK cells.J Cell Biol 125: 1025
-35. Pitcher, JA, J. Inglese, JB Higgins, JL Arriza, PJ Casey, C.
Kim, JL Benovic, MM Kwatra, MG Caron and RJ Lefkowitz. 1992
Role of beta gamma subunits of G proteins in targeting the beta-adrene
rgic receptor kinase to membrane-bound receptors. Science.257: 1264-7.Pollerberg, GE, K. Burridge, KE Krebs, SR Goodman and M. Schach
ner. 1987.The 180-kD component of the neural cell adhesion molecule NC
AM is involved in a cell-cell contacts and cytoskeleton-membrane interac
tions. Cell Tiss. Res. 250: 227-236. Pradhan, D., P. Williamson and RA Schlegel. 1991. Bilayer / cytoskeleto.
n interactions in lipid-symmetric erythrocytes assessed by a photoactiva
table phospholipid analogue. Biochem 30: 7754-8. Riederer, BM and SR Goodman. 1990. Association of brain spectrin i
soforms with microtubules. FEBS Lett. 277: 49-52. Rimm, DL, ER Koslov, P. Kebriaei, CD Cianci and JS Morrow. 1
995.a 1 (E) -catenin is a novel actin binding and bundling protein mediati
ng the attachment of F-actin to the membrane adhesion complex.Proc. Nat
l. Acad. Sci (USA) 92: 8813-8817. Rothman, JE and FT Wieland. 1996. Protein sorting by transport ves.
icles. Science. 272: 227-34. Rotin, D., D. Bar-Sagi, H. O'Brodovich, J. Merilainen, VP Lehto, C. M.
. Canessa, BC Rossier and GP Downey. 1994. An SH3 binding region i
n the epithelial Na + channel (alpha rENaC) mediates its localization at
Embo J 13: 4440-50.Sambrook, J., EF Fritsch and T. Maniatis (1989) .Molecular Cloning: A laboratory manual.New York, Cold Spring Harbor Laboratory Press.Schekman, R. and L. Orci. 1996. Coat proteins and vesicle budding. Scien
ce. 271: 1526-33. Schmid, SL and H. Damke. 1995. Coated vesicles: a diversity of form a
nd function. Faseb J. 9: 1445-53. Scott, JK 1992. Discovering peptide ligands using epitope libraries. Trends Biochem Sci 17: 241-5. Shore, EM and WJ Nelson. 1991. Biosynthesis of the cell adhesion m
olecule uvomorulin (E-cadherin) in Madin-Darby canine kidney epithelial
cells. J. Biol. Chem 266: 19672-19680. Siegel, DL and D. Branton. 1985. Partial purification and characteriz
Jation of an actin-bundling protein, band 4.9, from human erythrocytes.
Cell Biol 100: 775-85. Sikorski, AF, G. Terlecki, IS Zagon and SR Goodman. 1991. Synap
sin I-mediated interaction of brain spectrin with synaptic vesicles. JC
ell Biol 114: 313-8. Sinard, JH, GW Stewart, AC Argent and JS Morrow. 1994. Stoma
tin binding to adducin: A novel link between transmembrane ion transport
and the cytoskeleton.Molec.Biol.Cell 5 (supp): 421a.Smith, DB and KS Johnson.1988.Single-step purification of polype.
ptides expressed in Escherichia coli as fusions with glutathione S-trans
ferase. Gene 67: 31-40. Smith, PR, AL Bradford, EH Joe, KJ Angelides, DJ Benos an
d G. Saccomani. 1993. Gastric parietal cell H (+)-K (+)-ATPase microsomes
are associated with isoforms of ankyrin and spectrin.Am J Physiol 264:
C63-70. Smith, PR, G. Saccomani, EH Joe, KJ Angelides and DJ Benos.
1991.Amiloride-sensitive sodium channel is linked to the cytoskeleton i
n renal epithelial cells.Proc Natl Acad Sci USA 88: 6971-5.Srinivasan, Y., M. Lewallen and KJ Angelides. 1992. Mapping the bindi
ng site on ankyrin for the voltage-dependent sodium channel from brain.
J Biol Chem 267: 7483-9. Srinivasan, YL, EJ Davis, V. Bennett and K. Angelides. 1988. Ankyr
in and spectrin associate with voltage-dependent Na channels in brain.N
ature 333: 177-180. Touhara, K., J. Inglese, JA Pitcher, G. Shaw and RJ Lefkowitz. 199
4. Binding of G protein beta gamma-subunits to pleckstrin homology domai
ns. J. Biol. Chem 269: 10217-10220. Wang, DS and G. Shaw. 1995. The association of the C-terminal region.
of beta I sigma II spectrin to brain membranes is mediated by a PH domai
n, does not require membrane proteins, and coincides with a inositol-1,4
, 5 triphosphate binding site.Biochem Biophys Res Commun 217: 608-15.Weed, SA, PR Stabach, CE Oyer, PG Gallagher and JS Morrow.
1996. The Lethal Hemolytic Mutation in βIΣ2 Spectrin Providence Yields a Null Phenotype in Neonatal Skeletal Muscle. Lab. Investig. 74: 1
117-1129.Winardi, R., M. Reid, J. Conboy and N. Mohandas. 1993. Molecular analysi
s of glycophorin C deficiency in human erythrocytes. Blood 81: 2799-803 Winkelmann, JC, JG Chang, WT Tse, AL Scarpa, VT Marchesi
and BG Forget. 1990a.Full-length sequence of the cDNA for human eryt
hroid beta-spectrin. J. Biol. Chem 265: 11827-11832. Winkelmann, JC, FF Costa, BL Linzie and BG Forget. 1990b. Be
ta spectrin in human skeletal muscle.Tissue-specific differential proce
ssing of 3 'beta spectrin pre-mRNA generates a beta spectrin isoform wit
ha unique carboxyl terminus. J Biol Chem 265: 20449-4. Winkelmann, JC, TL Leto, PC Watkins, R. Eddy, TB Shows, A. J
Linnenbach, KE Sahr, N. Kathuria, VT Marchesi and BG Forget.
1988. Molecular cloning of the cDNA for human erythrocyte beta-spectrin.
Blood 72: 328-334. Winograd, E., D. Hume and D. Branton. 1991. Phasing the conformational u
nit of spectrin. Proc. Natl. Acad. Sci (USA) 88: 10788-10791. Wolfe, LC, KM John, JC Falcone, AM Byrne and SE Lux. 1982
.A genetic defect in the binding of protein 4.1 to spectrin in a kindre
d with hereditary spherocytosis.N.Eng.J.Med.307: 1367-74.Zhang, Z., P. Devarajan, AL Dorfman and JS Morrow. 1997a.Structur
e of the Ankyrin Binding Domain of a-Na, K-ATPase. submitted Zhang, Z., P. Devarajan and JS Morrow. 1997b. Crystal Structure of An
kyrin Binding Domain of Na, K-ATPase Alpha Subunit. Am. Crystal. Assoc. N
ewslet.winter: July 19-25, St. Louis, MO (abstract).

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 スペクトリン/アンキリン/アダプタータンパク質運搬/連結系(SAATS
)のダイアグラムであり、一方向タンパク質輸送は遮断することができる。(a
)は、ダイナクチンが小胞体(ER)からゴルジへ小胞を動かす一般的模式図で
ある。小胞体ゴルジ中間区画(ERGIC)の出口ポートから出る輸送された管
状小胞構造/小胞は、ダイナクチン複合体の一部であるセントラクチンとの相互
作用を介して小胞およびダイナクチンとに同時に結合することができる、SAA
TSによってダイナクチンに連結される。セントラクチンは、アクチン関連タン
パク質、またはスペクトリンに結合するARPである。(b)、野生型細胞にお
いて、種々のタンパク質は、アンキリンのようなアダプタータンパク質を介して
、または(分泌されたタンパク質用)SAATSによって引き続いて結合される
もう1つの膜キャリアータンパク質に結合することによって、直接的または間接
的に小胞会合スペクトリンに結合する。「L」は、ERの内腔(ルーメン)を表
わす。(C)、選択されたタンパク質は、スペクトリンβIN-5構築体をコード するcDNAでトランスフェクトされた細胞におけるごとく、SAATSへのそ
の付着の遮断によって達成される。このような細胞において、ある必須膜タンパ
ク質、もしくは分泌タンパク質は、小胞体からゴルジへの輸送のために小胞に隔
離されない。
FIG. 1. Spectrin / ankyrin / adaptor protein transport / ligation system (SAATS
), Wherein one-way protein transport can be blocked. (A
() Is a general schematic diagram in which dynactin moves vesicles from the endoplasmic reticulum (ER) to the Golgi. Transported tubular vesicle structures / vesicles exiting the exit port of the endoplasmic reticulum Golgi intermediate compartment (ERGIC) bind simultaneously to vesicles and dynactin through interaction with centlactin, which is part of the dynactin complex Can, SAA
Linked to dynactin by TS. Centracin is an ARP that binds actin-related proteins or spectrin. (B) In wild-type cells, the various proteins are bound via adapter proteins such as ankyrin or to another membrane carrier protein which is subsequently bound by SAATS (for secreted proteins). Binds directly or indirectly to vesicle-associated spectrin. "L" represents the lumen of the ER. (C), the selected protein is achieved by blocking its attachment to SAATS, as in cells transfected with the cDNA encoding the spectrin βIN -5 construct. In such cells, certain essential membrane or secreted proteins are not sequestered in vesicles for transport from the endoplasmic reticulum to the Golgi.

【図2】 膜タンパク質ディスプレイを遮断するのに、および薬理剤同定用の適当なSA
ATS標的を決定するのに有用な一連の適切かつ代表的βIΣ*スペクトリン構 築体を示す。重要な機能的ドメインのいくつかも描かれている。アンキリン結合
は反復単位15で起こる。アミノ末端ドメイン(緑色)は、スペクトリン複合体
にアクチンおよび恐らくはARP結合を与える。膜会合ドメイン(MADIおよ
びMAD2)も示される。第3の膜会合ドメイン(MAD3)は、反復単位3お
よび9の間のどこかに存在する。タンパク質運搬に関与する他のスペクトリンか
ら調製された同様の構築体(例えば、βIIIスペクトリン)も調製することがで きる。
FIG. 2. Suitable SA for blocking membrane protein display and for identifying pharmacological agents
1 shows a series of suitable and representative βIΣ * spectrin constructs useful for determining ATS targets. Some of the important functional domains are also depicted. Ankyrin binding occurs at repeating unit 15. The amino-terminal domain (green) confers actin and possibly ARP binding to the spectrin complex. Also shown are the membrane association domains (MADI and MAD2). The third membrane association domain (MAD3) is located somewhere between repeat units 3 and 9. Similar constructs prepared from other spectrins involved in protein transport (eg, βIII spectrin) can also be prepared.

【図3】 間接的免疫蛍光および免疫沈殿によるNa,K−ATPaseの表面発現をモ
ニターするために培養されたMadin Darbyイヌ腎臓(MDCK)細胞
の使用を説明する図である。本例では、MDCK細胞におけるアミノ末端βIス
ペクトリン構築体の発現は、天然ゴルジ・スペクトリン−アンキリン骨格および
Na,K−ATPase組立体を破壊する。 (a)、全長ゴルジ・スペクトリ
ンとは反応するが、より短いFLAGタグドβIN-5構築体とは反応しないMa b VIIIC7を用い、野生型ゴルジ・スペクトリンの細胞内分布をモニターし た(Harrisら, 1985; Devarajanら, 1996; G
odiら, 1997)。βI11-Cでトランスフェクトされた細胞におけるβI
Σ*スペクトリンの分布は、βI11-Cペプチドと反応しないMab VD4によ ってモニターされた。AnkG119は抗体「Jasmin」(Devaraj
anら, 1996)によってモニターし;α−Na,K−ATPaseはUp
state BiotechnologyからのMabによってモニターされた
。(βI11-Cではなく)βIN-5による内因性ゴルジ・スペクトリン、AnkG 119およびα−Na,K−ATPaseの分散に注意されたい。領域Iおよび
MAD1を含有する全てのより短いスペクトリン構築体は同様の効果を呈し、他
方、βIスペクトリンのこれらの領域を欠く構築体は、βIΣ*スペクトリン、 AnkG119、またはNa,K−ATPaseの天然分布に有意には影響しな
かった。棒線=10μm。(b)、Na,K−ATPaseとスペクトリンの1
4〜15反復単位との相互作用は、共沈殿によって検出されるごとく、アンキリ
ンG119アダプタータンパク質中間体を介して起こる。wt細胞において、β
IΣ*スペクトリン、AnkG119、セントラクチン、およびNa,K−ATPa seは、Mab VIIIC7によって洗剤溶解物から共沈殿される(レーンIP)
。 (αIIスペクトリン用免疫ブロッティングによってここに検出された)可溶性α
IIβIIスペクトリン、原形質膜で圧倒的に見出される形態、もまたこれらの洗剤
溶解物に存在するが(レーンlys)、沈殿可能なゴルジ・スペクトリン複合体
の一部ではない。未熟または無関係抗体での対照実験は、これらの成分のいずれ
も沈殿させない(データは示さず)。同様に、βIN-5トランスフェクト細胞の Mab VIIIC7での免疫沈殿もまたAnkG119およびNa,K−ATPas eとβIΣ*スペクトリンとの共沈殿を示し、これは、βIN-5構築体によって誘
導されたこれらの要素の分散にも拘わらず、これらの要素は洗剤溶解物における
会合したままであることを示した(データは示さず)。ECLによって可視化さ
れた、SDS−PAGE後のウェスタンブロットを示す。
FIG. 3 illustrates the use of cultured Madin Darby canine kidney (MDCK) cells to monitor surface expression of Na, K-ATPase by indirect immunofluorescence and immunoprecipitation. In this example, expression of the amino-terminal βI spectrin construct in MDCK cells disrupts the native Golgi spectrin-ankyrin skeleton and the Na, K-ATPase assembly. (A) The intracellular distribution of wild-type Golgi spectrin was monitored using Mab VIIIC7, which reacts with full-length Golgi spectrin, but not with the shorter FLAG-tagged βIN -5 construct ( Harris et al., 1985; Devarajan et al., 1996; G
odi et al., 1997). βI in cells transfected with βI 11-C
Σ * Spectrin distribution was monitored by Mab VD4, which did not react with the βI 11-C peptide. AnkG119 is an antibody "Jasmin" (Devaraj)
α et al., 1996); α-Na, K-ATPase is
Monitored by Mab from state Biotechnology. Note the dispersion of endogenous Golgi spectrin, AnkG 119 and α-Na, K-ATPase by βI N-5 (rather than βI 11-C ). All shorter spectrin constructs containing region I and MAD1 exhibit similar effects, while constructs lacking these regions of βI spectrin show βIΣ * spectrin, AnkG119, or Na, K-ATPase. Did not significantly affect the natural distribution of Bar = 10 μm. (B), 1 of Na, K-ATPase and spectrin
Interaction with 4-15 repeat units occurs via an ankyrin G119 adapter protein intermediate, as detected by co-precipitation. In wt cells, β
* Spectrin , Ank G119 , Centracin , and Na, K-ATPase are co-precipitated from detergent lysate by Mab VIIIC7 (lane IP)
. Soluble α (detected here by immunoblotting for αII spectrin)
IIβII spectrin, a form predominantly found in the plasma membrane, is also present in these detergent lysates (lanes lys) but is not part of the precipitable Golgi spectrin complex. Control experiments with immature or irrelevant antibodies do not precipitate any of these components (data not shown). Similarly, immunoprecipitation of βI N-5 transfected cells with Mab VIIIC7 also showed co-precipitation of Ank G119 and Na, K-ATPase with βIΣ * spectrin, which was determined by the βI N-5 construct. Despite the induced dispersion of these elements, these elements showed to remain associated in the detergent lysate (data not shown). Figure 5 shows a Western blot after SDS-PAGE visualized by ECL.

【図4】 SAATS阻害によって誘導されたERからのNa,K−ATPase運搬の
減損を証明する別のアッセイの説明図である。βIN-5によるゴルジ・スペクト リンの分散は、メディアル・ゴルジへのNa,K−ATPase輸送および洗剤
安定骨格複合体へのその取り込みを遮断する。(a)、βIN-5スペクトリンで トランスフェクトされたMDCK細胞における内因性βIΣ*スペクトリン(発 現されたβIN-5ペプチドとは反応しないMab VIIIC7によって測定した)
、およびNa,K−ATPaseの細胞内分布。(b)、β−Na,K−ATP
aseのゴルジ依存性糖鎖付加は、βIN-5スペクトリンペプチドによって遮断 される。対照MDCK細胞(wt)またはβIN-5構築体によってトランスフェ クトされた細胞(βIN-5)は、β−Na,K−ATPase特異的抗体(Ma b B1−13)を用いてウェスタンブロットによって分析された。種々の産物
の見掛けのMWを示す。成熟糖鎖付加β−Na,K−ATPaseを表す50k
Da(gly)を超える広いバンド、およびER依存性コアβ−Na,K−AT
Pase糖鎖付加産物を表すβIN-5細胞(コア)における44kDaの強いバ ンドに注意されたい。こうして、βIN-5スペクトリン・ペプチドはβ−Na, K−ATPaseの成熟糖鎖付加、メディアル・ゴルジ加工に特徴的なプロセス
を阻害するが、ERで起こるコア糖鎖付加産物の形成には干渉しないようである
。この実験では、ほぼ半分のβIN-5細胞は、免疫蛍光から判断して(データは 示さず)βIN-5構築体を発現しており、これは、βIN-5細胞系で観察された成
熟糖鎖付加産物のほとんどを占めるようである。野生型細胞(*)におけるバン ド=106kDaはその外観が一定ではなく、MDCK細胞において還元的SD
S−PAGE後に通常観察されるように(Morrowら, 1989)、β−
Na,K−ATPaseのα−Na,K−ATPaseまたは他のタンパク質と
の架橋アダクトを表し得る。(c)は、異なるβIスペクトリン構築体でトラン
スフェクトされたMDCK細胞の可溶性および洗剤不溶性プールに存在するNa
,K−ATPaseの画分を示す。F×1(可溶性画分)は、100mM Na
Cl中の0.5%トリトンX−100によって可溶化された物質であり;F×2
(細胞骨格画分)は、0.5%トリトンX−100および250mM NH4S O4によって可溶化された物質である(Devarajanら, 1994)。 示されているのは、SDS−PAGE後のα−Na,K−ATPaseについて
のウェスタンブロットである。(d)、wtおよび2つのトランスフェクトされ
たMDCK細胞系のα−Na,K−ATPase抽出性の3つの別々の測定の結
果は、デンシトメトリーによって二連で定量化し、全ての分析を平均した。誤差
棒線は±ISDを表す。βIN-5発現細胞における十分に組み立てられかつ洗剤 不溶性Na,K−ATPaseの実質的喪失に注意されたい。
FIG. 4 is an illustration of another assay demonstrating the impairment of Na, K-ATPase transport from ER induced by SAATS inhibition. Dispersion of Golgi spectrin by βIN -5 blocks Na, K-ATPase transport to the medial Golgi and its incorporation into the detergent stable scaffold complex. (A), (as measured by Mab VIIIC7 does not react with originating revealed the beta I N-5 peptide) endogenous Betaaishiguma * spectrin in transfected MDCK cells beta I N-5 spectrin
, And intracellular distribution of Na, K-ATPase. (B), β-Na, K-ATP
Golgi-dependent glycosylation of ase is blocked by βIN -5 spectrin peptide. Control MDCK cells (wt) or cells transfected with the βIN -5 construct (βIN -5 ) were subjected to Western blotting using β-Na, K-ATPase specific antibody (Mab B1-13). Was analyzed by The apparent MW of various products is shown. 50k representing mature glycosylated β-Na, K-ATPase
Broad band exceeding Da (gly) and ER-dependent core β-Na, K-AT
Note the strong band of 44 kDa in βIN -5 cells (core), which represent Pase glycosylation products. Thus, βIN -5 spectrin peptide inhibits the process of mature glycosylation of β-Na, K-ATPase and processes characteristic of medial-Golgi processing, but inhibits the formation of core glycosylation products that occur in ER. Does not seem to interfere. In this experiment, almost half of the βIN -5 cells expressed the βIN -5 construct, as judged by immunofluorescence (data not shown), which was observed in the βIN -5 cell line. It appears to account for most of the mature glycosylation products. Band = 106 kDa in wild-type cells ( * ) is not uniform in appearance, and in SDCK cells,
As normally observed after S-PAGE (Morrow et al., 1989), β-
It may represent a cross-linking adduct of Na, K-ATPase with α-Na, K-ATPase or other proteins. (C) shows Na present in the soluble and detergent insoluble pools of MDCK cells transfected with different βI spectrin constructs.
, K-ATPase. Fx1 (soluble fraction) was 100 mM Na
Material solubilized by 0.5% Triton X-100 in Cl; Fx2
(Cytoskeletal fraction) are solubilized material by 0.5% Triton X-100 and 250mM NH 4 S O 4 (Devarajan et al., 1994). Shown are Western blots for α-Na, K-ATPase after SDS-PAGE. (D) Results of three separate measurements of wt and α-Na, K-ATPase extractability of the two transfected MDCK cell lines were quantified in duplicate by densitometry, and all analyzes were averaged. did. Error bars represent ± ISD. Note the substantial loss of fully assembled and detergent-insoluble Na, K-ATPase in βIN -5 expressing cells.

【図5】 E−カドヘリンではなくβIN-5によるNa,K−ATPaseおよびVSV −G輸送の選択的遮断の説明図である。MDCK細胞におけるゴルジおよび異な
るタンパク質の組み立てに対するβIN-5スペクトリンの効果の比較を示す。野 生型(B,D,F,H)およびβIN-5トランスフェクト細胞(A,C,E,G )が示される。VSV−Gタンパク質(E,F)の局所化は一過性感染後に測定
した。E−カドヘリン(C,D)はTransduction labsからの
Mabで、また前駆体ペプチドが135kDa(*)から120kDa(EC) まで蛋白分解(挿入、ウェスタンブロット)される程度によって(トランス−ゴ
ルジで起こるプロセス)(ShoreおよびNelson, 1991)モニタ
ーした。βIN-5系対wt細胞における原形質膜でのE−カドヘリン加工または 組み立てのそのレベルの程度に有意な差異はなかった。Na,K−ATPase
およびVSV−G輸送(およびwtゴルジ・スペクトリン骨格、図3)の破壊に
も拘わらず、ゴルジは、β−COP(A,B)の分布によって、および酢酸ウラ
ニルおよび鉛染色電子顕微鏡観察において正常に出現する近接核ゴルジ構造の存
在によって(G,H)(矢印)測定すると、ほとんど無傷のままに見える。棒線
=(A〜F)では10μ、(G,H)では0.5μ。オリジナルの倍率(G,H
)=63,000×。
FIG. 5 is an illustration of the selective blockade of Na, K-ATPase and VSV-G transport by βIN -5 but not E-cadherin. 4 shows a comparison of the effects of βIN -5 spectrin on Golgi and different protein assembly in MDCK cells. Wild type (B, D, F, H) and βIN -5 transfected cells (A, C, E, G) are shown. Localization of VSV-G protein (E, F) was measured after transient infection. E-cadherin (C, D) is a Mab from the Transduction labs, and a process that occurs in the trans-Golgi, depending on the extent to which the precursor peptide is proteolytically (inserted, western blotted) from 135 kDa ( * ) to 120 kDa (EC). ) (Shore and Nelson, 1991). There was no significant difference in the extent of that level of E-cadherin processing or assembly at the plasma membrane in βIN -5 lines versus wt cells. Na, K-ATPase
Despite disruption of VSV-G transport (and wt Golgi spectrin skeleton, FIG. 3), Golgi is normal by the distribution of β-COP (A, B) and in uranyl acetate and lead stained electron microscopy. (G, H) (arrows), due to the presence of a proximate Golgi structure appearing at the point, appears almost intact. Bar = 10 μ for (A-F), 0.5 μ for (G, H). Original magnification (G, H
) = 63,000 ×.

【図6】 この場合はアンキリンに結合する特異的SAATS結合ドメインの包含による
Na,K−ATPase−運搬の救済の説明図である。MDCK細胞を前記のβ
N-5またはβIN-5,15でトランスフェクトした。この後者の構築体は、スペク トリンのアンキリン結合ドメインをβIN-5ペプチドに組み込む。この場合はそ の表面ディスプレイによって、および二次的には(βIN-5トランスフェクト細 胞における原形質膜Na,K−ATPaseの欠乏による細胞膨潤の結果である
)細胞サイズの減少によって測定された、Na,K−ATPase輸送の完全な
回復に注意されたい。
FIG. 6 is an illustration of the rescue of Na, K-ATPase-transport by including a specific SAATS binding domain that binds to ankyrin. MDCK cells are transformed into the β
Transfected with IN -5 or βIN -5,15 . This latter construct incorporates the ankyrin-binding domain of spectrin into the βIN -5 peptide. In this case, it is measured by its surface display and, secondarily, by a decrease in cell size (resulting from cell swelling due to a lack of plasma membrane Na, K-ATPase in βIN -5 transfected cells). Also note the complete recovery of Na, K-ATPase transport.

【図7】 SAATSにどのようにして(Na,K−ATPaseではなく)VSV−G
を遮断させるかの説明図である。水泡性口内炎ウイルスに感染されたMDCK細
胞を用いて、VSV−Gタンパク質の運搬をモニターした。このタンパク質の輸
送は、通常は、(wt細胞におよび図5に示すように)Na,K−ATPase
についてのそれと同様に、基底外側膜に対するものである。この輸送は、Na,
K−ATPaseがそうであるように(比較、図6)、βIN-5構築体でのSA ATS阻害によって遮断された。しかしながら、Na,K−ATPaseとは異
なり、VSV−G運搬は、構築体におけるスペクトリンのアンキリン結合ドメイ
ン(反復14〜15)の包含によっては回復されない。こうして、Na,K−A
TPase輸送に影響することなく、VSV−G輸送を選択的に遮断することが
できる。
FIG. 7 shows how SAATS (not Na, K-ATPase) VSV-G
It is an explanatory view of whether or not to block. MDCK cells infected with vesicular stomatitis virus were used to monitor VSV-G protein transport. The transport of this protein is usually via Na, K-ATPase (to wt cells and as shown in FIG. 5).
As for the basolateral membrane. This transport is based on Na,
As with K-ATPase (comparison, FIG. 6), it was blocked by SA ATS inhibition with the βIN -5 construct. However, unlike Na, K-ATPase, VSV-G transport is not restored by the inclusion of the ankyrin binding domain of spectrin (repeats 14-15) in the construct. Thus, Na, KA
VSV-G transport can be selectively blocked without affecting TPase transport.

【図8】 Na,K−ATPaseとアンキリンとの会合の原因である小ペプチド配列の
同定の説明図である。(a)は、α−Na,K−ATPaseの5つの細胞質ド
メインとここに同定されたアンキリン結合ペプチド配列に対するそれらの関係を
示す模式図である。各ペプチドを規定するコドン位置が示される。従前の研究は
、細胞質ドメインIIおよびIIIとアンキリンとの広い反応性を、その結合活性の ほとんどにドメインIIが寄与すると確立している(Devarajanら, 1
994; Jordanら, 1995)。(b)各描かれたペプチド(II−II
C)はSjGSTとの融合構築体として調製され、種々の濃度において、(ヒト
赤血球細胞からの)精製されたANK1または全MDCK細胞溶解物に由来する
腎臓アンキリン(AMK3)に結合するその能力につき調べた。単一実験からの
結果を示す。頂部パネルは各ペプチドのクーマシーブルー染色されたSDS−P
AGE分析、ならびにANK3結合を検出するためにアフィニティーカラムに適
用された全MDCK細胞抽出物を示す。ANK1結合を検出するためには、精製
された赤血球アンキリンを用いた。ペプチドIIA、配列−SYYQEAKSSK
IMESFKNMVPQQALV−は、検出された最小活性配列を表す。本発明
者らは、これを最小アンキリン結合ドメイン(MAB)と呼ぶ。
FIG. 8 is an explanatory diagram for identifying a small peptide sequence that is responsible for the association between Na, K-ATPase and ankyrin. (A) is a schematic diagram showing the five cytoplasmic domains of α-Na, K-ATPase and their relationship to the ankyrin-binding peptide sequence identified here. The codon positions defining each peptide are indicated. Previous studies have established extensive reactivity of ankyrins with cytoplasmic domains II and III and that domain II contributes most of its binding activity (Devarajan et al., 1).
994; Jordan et al., 1995). (B) Each drawn peptide (II-II
C) was prepared as a fusion construct with SjGST and tested at various concentrations for its ability to bind to purified ANK1 (from human red blood cells) or kidney ankyrin (AMK3) from whole MDCK cell lysates. Was. Shown are results from a single experiment. The top panel is Coomassie blue stained SDS-P for each peptide.
AGE analysis, as well as total MDCK cell extracts applied to an affinity column to detect ANK3 binding. Purified erythrocyte ankyrin was used to detect ANK1 binding. Peptide IIA, sequence-SYYQEAKSSK
IMESFKNMVPQQALV- represents the minimum active sequence detected. We refer to this as the minimal ankyrin binding domain (MAB).

【図9】 必須膜タンパク質におけるSAATS付着配列の特異的欠失がその輸送のみ選
択的に遮断することの説明図である。この場合、MDCK細胞は、それに対して
そのNH2−末端にFLAGエピトープタグが付加された野生型Na,K−AT
Paseで、あるいはコドン142ないし166が欠失された、同様にFLAG
がタグされた突然変異体Na,K−ATPaseによって一過的にトランスフェ
クトされた。これらの残基は、図8で同定される最小アンキリン結合ドメイン(
MAB)に対応する。両トランスフェクションにおいて、細胞をwtβ−Na,
K−ATPaseで共トランスフェクトして、α−Na,K−ATPaseと対
合する十分なβ−Na,K−ATPaseを保証した。(頂部)FLAGタグド
wt−Na,K−ATPaseは、通常原形質膜に送達される。(底部)MAB
を欠くFLAGダグドNa,K−ATPaseは、原形質膜において組み立てら
れず、結局は、リソソームにおける分解の標的となる。これらの細胞において、
突然変異体Na,K−ATPaseはその輸送が破壊される唯一のタンパク質で
ある。
FIG. 9 is a diagram illustrating that specific deletion of the SAATS attachment sequence in an essential membrane protein selectively blocks only its transport. In this case, MDCK cells are wild-type Na, K-AT with a FLAG epitope tag added to their NH2-terminus.
Pase, or that codons 142 to 166 have been deleted.
Was transiently transfected with the tagged mutant Na, K-ATPase. These residues correspond to the minimal ankyrin binding domain identified in FIG.
MAB). In both transfections, cells were converted to wt β-Na,
Co-transfection with K-ATPase ensured sufficient β-Na, K-ATPase paired with α-Na, K-ATPase. (Top) FLAG-tagged wt-Na, K-ATPase is usually delivered to the plasma membrane. (Bottom) MAB
FLAG dagged Na, K-ATPase lacking is not assembled at the plasma membrane and is eventually targeted for degradation in the lysosome. In these cells,
Mutant Na, K-ATPase is the only protein whose transport is disrupted.

【図10】 小ペプチド阻害薬剤の発現による正常細胞におけるNa,K−ATPase輸
送の選択的遮断の説明図である。野生型MDCK細胞を、25残基MABペプチ
ドに連結された緑色蛍光タンパク質で一過的にトランスフェクトした。これは、
その欠失が、Na,K−ATPaseが図9におけるERおよび最後はリソソー
ムで保持されるようにする同一配列である。ほぼ1〜2日の培養後、細胞を固定
し、(抗−GFP抗体を用いて(左側パネル))GFPにつき染色し、またはN
a,K−ATPase(右側パネル)につき染色した。MDCK細胞(wt)に
おけるGFP単独の発現はNa,K−ATPase分布、または(Na,K−A
TPase機能に依存する)細胞サイズに影響しなかった。しかしながら、GF
Pが25残基MABペプチドを担う場合、SAATSに対する内因性Na,K−
ATPaseの結合は阻害され、その結果、それはERに選択的に蓄積され、原
形質膜上のレベルは減少した(「MAB」とラベルされた2つの例を示す)。予
測されるごとく、GFP−MABを含有する細胞もまた顕著に膨潤する。他のタ
ンパク質分布はこれらの細胞で影響されなかった。
FIG. 10 is an illustration of selective blockade of Na, K-ATPase transport in normal cells by expression of a small peptide inhibitory drug. Wild-type MDCK cells were transiently transfected with green fluorescent protein linked to a 25 residue MAB peptide. this is,
The deletion is the same sequence that allows the Na, K-ATPase to be retained in the ER and finally lysosomes in FIG. After approximately 1-2 days of culture, cells were fixed and stained for GFP (using anti-GFP antibody (left panel)) or N
a, Stained for K-ATPase (right panel). Expression of GFP alone in MDCK cells (wt) was determined by Na, K-ATPase distribution or (Na, K-A
Did not affect cell size (depending on TPase function). However, GF
When P carries a 25 residue MAB peptide, endogenous Na, K-
ATPase binding was inhibited, so that it was selectively accumulated in the ER and levels on the plasma membrane were reduced (showing two examples labeled "MAB"). As expected, cells containing GFP-MAB also swell significantly. Other protein distributions were not affected in these cells.

【図11】 MABと同様の薬理学的作用を持つ小分子薬剤の合理的デザインによく適した
、MABの三次元構造の説明図である。この構造は、図8に示された活性GST
−MABペプチドに基づいて担体媒介結晶化を用いて測定した(Zhangら, 1997a)。α−Na,K−ATPaseの最小アンキリン結合ドメインの
構造の三軸図である。基本的な構造モチーフは、反平行β−ストランドよりなる
「ストーク」上の7残基「ループ」のそれである。(A,C,E):「ループ」
によって形成された両親媒性表面を示す表面接近性表示。(B,D,F):骨格
輪郭を示すリボン状ダイアグラム。7残基ループは1以上のアンキリン反復単位
のβ−ヘアピン先端と相互作用すると考えられる。(C)中の矢印は、示された
構造平面(EおよびF)の深さをマークする。7残基ループ構造を模倣する小分
子同族体はNa,K−ATPase運搬の効果的で選択的な阻害剤であることが
判明すると予想される。
FIG. 11 is an illustration of the three-dimensional structure of MAB, which is well suited for the rational design of small molecule drugs with pharmacological actions similar to MAB. This structure is similar to the active GST shown in FIG.
-Measured using carrier-mediated crystallization based on the MAB peptide (Zhang et al., 1997a). FIG. 3 is a triaxial view of the structure of the minimal ankyrin-binding domain of α-Na, K-ATPase. The basic structural motif is that of a seven-residue "loop" on a "stoke" consisting of antiparallel β-strands. (A, C, E): "Loop"
Surface accessibility indication showing the amphipathic surface formed by the method. (B, D, F): Ribbon diagram showing skeleton outline. The seven residue loop is thought to interact with the β-hairpin tip of one or more ankyrin repeat units. Arrows in (C) mark the depth of the indicated structural plane (E and F). It is expected that small molecule homologs that mimic the seven residue loop structure will be effective and selective inhibitors of Na, K-ATPase transport.

【図12】 異なるアンキリン相互反応によってSAATSに連結するかなりの医学的興味
のあるもう1つの必須膜タンパク質の説明図である。(a)CFTR(嚢胞性線
維症膜貫通伝導性レギュレーター)およびそれに近い相同TNR(膜貫通結合調
節ドメイン)(ransmembrane−ucleotide bind
ing− egulatory domain)タンパク質は、共に密集MD
CK細胞の可溶性(F×1)および細胞骨格プール(F×2)に存在する。これ
らの細胞を先端表面(レーンA)または基底外側表面(レーンB)いずれかから
で、ビオチンで表面標識すると、CFTRおよびTNRは共に高度に分極され、
Na,K−ATPaseとは異なり、これらの分極した上皮細胞の先端ドメイン
で圧倒的に発現されることも明らかである。(b)CFTRおよびTNRが先端
タンパク質であるという事実に拘わらず、それらはそれにも拘わらずそれらの輸
送の原因であるSAATS系の成分に結合する。RIPA緩衝液で抽出された細
胞の全細胞溶解物(L)、またはF×1およびF×2は、無関係抗体対照(C)
で、または抗−CFTR抗体(IP)で免疫沈殿した。次いで、洗浄した免疫沈
殿をSDS−PAGEによって分析し、いずれのアンキリンについてもウェスタ
ンブロッティングによって調べた。Na,K−ATPaseがSAATSに結合
するのと正確に同様にして、両アンキリン(AnkG119およびAnkR)はCF
TRと共免疫沈殿した。しかしながら、CFTRおよびNa,K−ATPase
はSAATS上の区別される部位で結合し、それらの選択的変調を可能とする。
FIG. 12 is an illustration of another essential membrane protein of considerable medical interest that links to SAATS via different ankyrin interactions. (A) CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductivity regulator) and homologous TNR (transmembrane binding regulatory domain) close to that (T ransmembrane- N ucleotide bind
ing- R egulatory domain) proteins, both dense MD
Present in the soluble (Fx1) and cytoskeletal pool (Fx2) of CK cells. When these cells are surface labeled with biotin, either from the apical surface (lane A) or the basolateral surface (lane B), both CFTR and TNR are highly polarized,
It is also clear that, unlike Na, K-ATPase, it is predominantly expressed in the apical domain of these polarized epithelial cells. (B) Despite the fact that CFTR and TNR are tip proteins, they nevertheless bind to components of the SAATS system that are responsible for their transport. Whole cell lysates (L) of cells extracted with RIPA buffer, or Fx1 and Fx2, are irrelevant antibody controls (C)
Or with an anti-CFTR antibody (IP). The washed immunoprecipitates were then analyzed by SDS-PAGE and any ankyrins were examined by Western blotting. In exactly the same way that Na, K-ATPase binds to SAATS, both ankyrins (Ank G119 and AnkR) are CF
Co-immunoprecipitated with TR. However, CFTR and Na, K-ATPase
Bind at distinct sites on SAATS, allowing their selective modulation.

【図13】 培養された内皮細胞におけるSAATSによるインテグリンディスプレイのア
ップおよびダウンレギュレーションを説明する図である。SV40形質転換ネズ
ミ内皮細胞をβIN-5またはβIN-5,15でトランスフェクトし、3つの異なるイ ンテグリンの表面ディスプレイをフローサイトメトリーによって測定した。βI N-5 ペプチドによるアルファV、ベータ3、およびベータ1インテグリンの遮断 に注意されたい。逆に、βIN-5,15ペプチドはアルファVおよびベータ1インテ
グリンの表面ディスプレイを顕著に増強する(ベータ3インテグリンはそうはな
らない)。(遮断とは反対に)この増強されたディスプレイは、恐らくは、所与
の膜タンパク質のSAATSへの結合を増強するペプチドまたは薬剤を選択する
ことによって、小胞輸送のSAATS指向荷物負荷の効率を増強することによっ
て達成される。
FIG. 13 shows integrin display by SAATS in cultured endothelial cells.
FIG. 4 is a diagram for explaining the up and down regulation. SV40 transformed mice
Β endothelial cellsN-5Or βIN-5,15And the surface display of three different integrins was measured by flow cytometry. βI N-5 Note the blockade of alphaV, beta3, and beta1 integrins by the peptide. Conversely, βIN-5,15The peptides were alpha V and beta 1
Significantly enhances Glin's surface display (beta 3 integrin does not)
No). This augmented display (as opposed to blocking) is probably
Select a Peptide or Agent that Enhances Binding of a Membrane Protein to SAATS
This enhances the efficiency of SAATS-directed luggage loading for vesicle transport.
Achieved.

【図14】 培養された内皮細胞におけるインテグリンディスプレイのSAATS調節の追
加の例の説明図である。実験は、図13におけるごとくに行った。アルファ−V
インテグリンはSAATSによって変調されることに注意されたい。また、この
例では、βIN-2,15を用いて、ベータ−1発現を救済したことにも注意されたい
。βIN-2はSAATS運搬をより広く遮断する阻害剤であるが(図1参照)、 この例では、超常レベルのベータ−1が反復14,15をβIN-2ペプチドへ包 含させることにより達成することができる。
FIG. 14 is an illustration of an additional example of SAATS regulation of integrin display in cultured endothelial cells. The experiment was performed as in FIG. Alpha-V
Note that integrins are modulated by SAATS. Also note that in this example, βIN -2,15 was used to rescue beta-1 expression. Although βI N-2 is an inhibitor that more widely blocks SAATS transport (see FIG. 1), in this example, extraordinary levels of beta-1 result from inclusion of repeats 14,15 into the βI N-2 peptide. Can be achieved.

【図15】 2つの異なるエピトープタグ、FLAGおよびGFPを使用す
るSAATS阻害ペプチドによるPECAM(CD31)表面変調の説明図であ
る。細胞を前記のようにトランスフェクトし、IgGスーパーファミリーの細胞
間接着分子であるPECAMの表面ディスプレイをフローサイトメトリーによっ
てモニターした。いずれの構築体についても、βIN-5配列の包含は輸送の強い 遮断を示し、これはSAATSとの関与を示すことに注意されたい。両方の場合
において、表面ディスプレイは、βIN-5,15ペプチドによって救済されるか、ま
たは引き立てられた。この効果は、恐らくは、PECAMに対するSAATS結
合活性を回復するのに必要なCOOH−末端第15反復単位とGFPとの相互作
用のため、N−末端FLAGタグド構築体対COOH−末端GFPダグド構築体
で幾分より顕著であった。
FIG. 15 is an illustration of PECAM (CD31) surface modulation by SAATS inhibitory peptides using two different epitope tags, FLAG and GFP. Cells were transfected as described above and surface display of PECAM, an intercellular adhesion molecule of the IgG superfamily, was monitored by flow cytometry. Note that for both constructs, inclusion of the βIN -5 sequence indicates strong blockade of transport, indicating involvement with SAATS. In both cases, the surface display was rescued or complemented by the βIN -5,15 peptide. This effect is likely due to the interaction of GFP with the COOH-terminal 15th repeat unit required to restore SAATS binding activity to PECAM, with the N-terminal FLAG-tagged construct versus the COOH-terminal GFP dugd construct. It was somewhat more pronounced.

【図16】 SAATS阻害剤によるT−リンパ球におけるCD45およびTNFR−1の
変調の説明図である。この実験において、Jurkat T−リンパ球をβI14 -15 単独を含めた、先に示した構築体でトランスフェクトした。反復15を欠く 構築体による、ならびに[構成的ゴルジ標的化シグナルを欠く(図2参照)]β
14-15ペプチド自身による、記載されているアンキリン結合タンパク質である CD45の顕著なダウンレギュレーションに注意されたい。これらの実験は、T
NFR−1ディスプレイがβIN-2またはβIN-5によって(遮断されるよりも)
むしろアップレギュレートされることも例示し、これは、E−カドヘリンと同様
に、SAATSに対するその付着がβIN-2内に含有された配列によって直接的 にまたは間接的に媒介されることを示唆する。
FIG. 16 illustrates the modulation of CD45 and TNFR-1 in T-lymphocytes by SAATS inhibitors. In this experiment, Jurkat T-lymphocytes were transfected with the indicated construct, including βI 14 -15 alone. By the construct lacking repeat 15 as well as [lacking the constitutive Golgi targeting signal (see Figure 2)]
Note the marked down-regulation of the described ankyrin-binding protein, CD45, by the I14-15 peptide itself. These experiments are based on T
NFR-1 display is (rather than blocked) by βIN -2 or βIN -5
Rather, it is also illustrated to be up-regulated, suggesting that, like E-cadherin, its attachment to SAATS is mediated directly or indirectly by sequences contained within βIN -2 . I do.

【図17】 SAATSによるT−リンパ球におけるFasおよびFas−Lの変調の説明
図である。実験は前記の通りであった。βIN-5およびβIN-5,15ペプチドによ るFasおよびFas−L双方における変化に注意されたい。
FIG. 17 is a diagram illustrating the modulation of Fas and Fas-L in T-lymphocytes by SAATS. The experiment was as described above. Note the changes in both Fas and Fas-L due to βIN -5 and βIN -5,15 peptides.

【図18】 野生型MDCK細胞においてNa,K−ATPaseを変調する抗体または注
射された小ペプチドの使用の説明図である。野生型MDCKのクラスターに(A
)GST単独;または(B)GSTとの組換え融合ペプチドとして生成されたβ
N-4ペプチドをマイクロインジェクションし、次いで、間接的免疫蛍光によっ てNa,K−ATPaseにつき染色した。マイクロインジェクションされたG
STが効果がない一方で、(B)の左側の注入された細胞におけるNa,K−A
TPase染色強度の喪失に注意されたい。膜への損なわれたNa,K−ATP
ase送達の結果も、βIN-5がトランスフェクトされた場合に観察される変化 と同様に、不十分なNa,K−ATPaseを持つ細胞のより大きなサイズで明
らかである。これらの結果は、Na,K−ATPaseの選択的遮断が、外因性
小ペプチドによって達成することができることを示す。また、種々のモノクロー
ナル抗体を用いて同様の実験を行った。これらの実験において、細胞は密集下で
あり、単離されたクラスター中の全ての細胞を注入した。(C)緩衝液単独の対
照注入はNa,K−ATPaseの分布に対して効果がない。(D)(SAAT
Sの成分であるとは考えられない)αIスペクトリンと専ら反応するMab II D2のマイクロインジェクションもまたNa,K−ATPaseに対する効果が
ない。(E)βIスペクトリン(Harrisら, 1986)と反応するMa
b VIIIC7のマイクロインジェクションは、Na,K−ATPase送達の ひどい破壊に至り、細胞内にかなり蓄積され、細胞は膨潤する。この顕微鏡写真
において、膜Na,K−ATPaseの喪失は余りにもひどく、膜の境界は識別
できない。この実験はSAATS活性を遮断するにおいてSAATSモノクロー
ナル抗体の効果を示す。
FIG. 18 is an illustration of the use of antibodies or small peptides injected that modulate Na, K-ATPase in wild-type MDCK cells. In the cluster of wild type MDCK (A
) GST alone; or (B) β produced as a recombinant fusion peptide with GST.
The IN-4 peptide was microinjected and then stained for Na, K-ATPase by indirect immunofluorescence. Microinjected G
Na, K-A in the injected cells on the left side of (B), while ST had no effect.
Note the loss of TPase staining intensity. Impaired Na, K-ATP to membrane
The results of ase delivery are also evident in the larger size of cells with insufficient Na, K-ATPase, as well as the changes observed when βIN -5 is transfected. These results indicate that selective blockade of Na, K-ATPase can be achieved by exogenous small peptides. Similar experiments were performed using various monoclonal antibodies. In these experiments, cells were in confluence and all cells in the isolated cluster were injected. (C) Control injection of buffer alone has no effect on the distribution of Na, K-ATPase. (D) (SAAT
Microinjection of Mab II D2 that exclusively reacts with αI spectrin has no effect on Na, K-ATPase. (E) Ma reacting with βI spectrin (Harris et al., 1986)
b Microinjection of VIIIC7 leads to severe disruption of Na, K-ATPase delivery, considerable accumulation within the cells, and swelling of the cells. In this micrograph, the loss of the membrane Na, K-ATPase is too severe and the boundaries of the membrane cannot be identified. This experiment demonstrates the effect of a SAATS monoclonal antibody in blocking SAATS activity.

【図19】 SAATSの追加の成分であり得るβIIIスペクトリンの新規イソ形態の全長 cDNA配列を提示する図である。(A)発現された配列(EST)として同定
された部分的cDNAクローンは、スペクトリンファミリーの一員として同定さ
れ、5’RACE PCR増幅によって配列を完成するまで延長され、配列決定
された。(B)得られた全長配列は、βIおよびβIIに類似する、βIII(Mo rrow, 1997)と呼ばれるスペクトリンの新規イソ形態をコードすると
予測されるが、選択された領域で有意な差異を示す。(C)種々のベータ−スペ
クトリン間の配列類似性を示す。また、βIおよびβIIスペクトリンに対するβ
IIIスペクトリンの近似の関係を示す系統発生図も示される。
FIG. 19 presents the full length cDNA sequence of a novel isoform of βIII spectrin, which may be an additional component of SAATS. (A) The partial cDNA clone identified as the expressed sequence (EST) was identified as a member of the spectrin family, extended to completion by 5'RACE PCR amplification and sequenced. (B) The resulting full-length sequence is predicted to encode a novel isoform of spectrin called βIII (Morrow, 1997), similar to βI and βII, but shows significant differences in selected regions . (C) shows sequence similarity between various beta-spectrins. Also, β against βI and βII spectrin
A phylogenetic diagram showing the approximate relationship of III spectrin is also shown.

【図20】 2つの異なるベクター:pcDNA3(FLAGタグド)および増強された緑
色蛍光タンパク質(eGFP)におけるSAATS阻害性ペプチド構築体の例を
説明する図である。
FIG. 20 illustrates examples of SAATS inhibitory peptide constructs in two different vectors: pcDNA3 (FLAG-tagged) and enhanced green fluorescent protein (eGFP).

【図21】 図4Bは、いかにしてNa,K−ATPaseが1以上のアンキリン反復単位
と相互作用できるかのモデルを示す。
FIG. 4B shows a model of how Na, K-ATPase can interact with one or more ankyrin repeat units.

【図22】 SAATSによる嚢胞性線維症膜貫通コンダクタンスレギュレーター(CFT
R)の表面ディスプレイの変調を示す。MDCK細胞をβIN-5またはβIN-5,1 5 構築体でトランスフェクトし、次いで、ビオチンで表面標識した。標識後、細 胞を可溶化し、各培養における全CFTRを抗−CFTR抗体で免疫沈殿させた
。次いで、SDS−PAGEによって沈殿を分析し、ニトロセルロースに移し、
アビジン標識によって表面CFTRを検出した。また、全CFTRは、ウェスタ
ンブロッティング(データは示さず)によってこれらの培養抽出物中で測定した
。全ての細胞系において、細胞における全CFTRの最小変化があった。しかし
ながら、SAATSブロッカーβIN-5によって誘導されたCFTRの表面ディ スプレイの顕著な減少があり、他方、βIN-5,15構築体はCFTRの表面ディス
プレイを顕著に増強させた。まとめると、これらの結果は、CFTR運搬におけ
るSAATSの関与を証明し、例えば嚢胞性線維症のような疾患の制御、または
多薬剤耐性遺伝子産物(MDR)のような関連タンパク質の制御に対する可能な
治療的アプローチを示唆する。
FIG. 22. Cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFT) by SAATS
R) shows the modulation of the surface display. MDCK cells were transfected with beta I N-5 or beta I N-5,1 5 construct, then surface labeled with biotin. After labeling, cells were solubilized and all CFTR in each culture was immunoprecipitated with anti-CFTR antibody. The precipitate is then analyzed by SDS-PAGE, transferred to nitrocellulose,
Surface CFTR was detected by avidin labeling. Total CFTR was also measured in these culture extracts by Western blotting (data not shown). In all cell lines, there was minimal change in total CFTR in the cells. However, there was a marked reduction in the surface display of CFTR induced by the SAATS blocker βIN -5 , while the βIN -5,15 construct significantly enhanced the surface display of CFTR. Taken together, these results demonstrate the involvement of SAATS in CFTR delivery, and a possible treatment for the control of diseases such as cystic fibrosis, or related proteins such as the multidrug resistance gene product (MDR). Suggest a strategic approach.

【図23】 スペクトリンヘテロダイマーの模式図である。FIG. 23 is a schematic diagram of a spectrin heterodimer.

───────────────────────────────────────────────────── 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 15/00 A 5/10 A61K 37/02 G01N 33/53 C12N 5/00 B Fターム(参考) 4B024 AA01 BA80 CA01 HA06 4B065 AA90Y AB01 AC14 AC20 BA01 CA24 CA44 4C084 AA17 BA44 CA18 CA25 CA26 CA31 DA40 NA13 NA14 ZA121 ZA181 ZA361 ZA891 ZA971 ZB051 ZB111 ZB261 ZB331 ZB351 ZC031 ZC351 ZC551 4H045 AA30 BA10 CA40 DA50 EA28 FA74 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C12N 1/21 C12N 15/00 A 5/10 A61K 37/02 G01N 33/53 C12N 5/00 B F term (Ref.)

Claims (27)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 小胞体からシス−ゴルジ装置、またはシス−ゴルジからメデ
ィアル−ゴルジ装置、またはメディアル−ゴルジ装置からトランス−ゴルジ装置
、またはトランス−ゴルジ装置から原形質膜への輸送のための輸送小胞への選択
された必須膜タンパク質もしくは分泌性タンパク質の細胞内隔離を変調する方法
であって、 前記選択されたタンパク質の前記輸送小胞への結合を増強、または阻害するの
に有効な化合物を選択し;次いで、 細胞を該化合物と接触させ、それにより、結合が増強される場合、タンパク質
の隔離は増強され、あるいは、結合が阻害される場合、タンパク質の隔離は阻害
される工程を含む前記方法。
1. For transport from the endoplasmic reticulum to the cis-Golgi apparatus, or from the cis-Golgi to the medial-Golgi apparatus, or from the medial-Golgi apparatus to the trans-Golgi apparatus, or from the trans-Golgi apparatus to the plasma membrane. A method for modulating the intracellular sequestration of a selected essential membrane protein or secreted protein into a transport vesicle, wherein the method is effective to enhance or inhibit the binding of the selected protein to the transport vesicle Then contacting the cells with the compound, thereby enhancing protein sequestration if binding is enhanced or, if binding is inhibited, protein sequestration is inhibited The method comprising:
【請求項2】 選択されたタンパク質の結合および隔離が阻害され、ここに
、該化合物がi)輸送小胞の修飾された、もしくは切形された骨格成分、ii)
会合したアダプタータンパク質、またはiii)1)またはii)いずれかの小
分子ミメティックからなる群より選択される請求項1に記載の方法。
2. The binding and sequestration of a selected protein is inhibited, wherein the compound comprises: i) a modified or truncated scaffold component of a transport vesicle; ii)
2. The method of claim 1, wherein the method is selected from the group consisting of an associated adapter protein, or iii) a small molecule mimetic of either 1) or ii).
【請求項3】 選択されたタンパク質の隔離が阻害され、ここに、該化合物
が修飾された、もしくは切形されたアダプタータンパク質、またはその小分子ミ
メティックであり、該タンパク質またはミメティックは選択されたタンパク質の
輸送小胞の骨格成分への結合または会合を媒介する請求項1に記載の方法。
3. The sequestration of a selected protein is inhibited, wherein the compound is a modified or truncated adapter protein, or a small molecule mimetic thereof, wherein the protein or mimetic is a selected protein. 2. The method of claim 1, which mediates the binding or association of the vesicles to the skeletal components of the transport vesicle.
【請求項4】 アダプタータンパク質がアンキリンであって、輸送小胞の骨
格成分がスペクチンである請求項3に記載の方法。
4. The method according to claim 3, wherein the adapter protein is ankyrin and the backbone component of the transport vesicle is spectin.
【請求項5】 前記アンキリンがAnkG119である請求項4に記載の方
法。
5. The method of claim 4, wherein said ankyrin is AnkG119.
【請求項6】 骨格成分または会合したアダプタータンパク質がADP−リ
ボシル化因子(AFR)、アンキリン、AnkG119スペクチン、スペクチン
βI、スペクチンβIΣ*、セントラクチンおよびチューブリンおよび前記のいず れかの小分子ミメティックからなる群より選択される請求項2または3に記載の
方法。
6. The backbone component or associated adapter protein is ADP-ribosylation factor (AFR), ankyrin, AnkG119 spectin, spectin βI, spectin βIΣ * , centlactin and tubulin, and any of the foregoing small molecule mimetics. The method according to claim 2 or 3, wherein the method is selected from the group consisting of:
【請求項7】 小胞体からシス−ゴルジ装置への選択されたタンパク質の輸
送が阻害される請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
7. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein transport of the selected protein from the endoplasmic reticulum to the cis-Golgi apparatus is inhibited.
【請求項8】 候補化合物が、小胞体からシス−ゴルジ装置へ、またはシス
−ゴルジ装置からメディアル−ゴルジ装置へ、またはメディアル−ゴルジ装置か
らトランス−ゴルジ装置へ、またはトランス−ゴルジ装置から細胞膜へ輸送小胞
を介して選択された必須膜タンパク質または分泌性タンパク質の輸送を阻害ある
いは増強するか否かを決定する方法であって、 前記選択されたタンパク質が発現される細胞を前記候補化合物と接触させ;次
いで、 該選択されたタンパク質の小胞輸送が増強されるかまたは阻害されるかを決定
する工程を含む該方法。
8. The method of claim 1, wherein the candidate compound is from the endoplasmic reticulum to the cis-Golgi apparatus, from the cis-Golgi apparatus to the medial-Golgi apparatus, or from the medial-Golgi apparatus to the trans-Golgi apparatus, or from the trans-Golgi apparatus. A method for determining whether to inhibit or enhance the transport of an essential membrane protein or a secreted protein selected via a transport vesicle to a cell membrane, comprising the steps of: And then determining whether vesicular trafficking of the selected protein is enhanced or inhibited.
【請求項9】 細胞内輸送の阻害が起こったという決定が、i)細胞膜中ま
たは細胞外媒体中の選択されたタンパク質の存在の実質的減少を検出し;または
ii)ゴルジ装置へのおよびゴルジ装置を通っての輸送のその正常パターンの外
にある該選択されたタンパク質の分散された細胞内存在を検出することによって
なされる請求項8に記載の方法。
9. The determination that inhibition of intracellular transport has occurred i) detecting a substantial decrease in the presence of the selected protein in the cell membrane or in the extracellular medium; or ii) to the Golgi apparatus and to the Golgi. 9. The method of claim 8, wherein the method is performed by detecting a dispersed intracellular presence of the selected protein outside of its normal pattern of transport through the device.
【請求項10】 小胞体からゴルジ装置へのおよびゴルジ装置を通っての選
択された必須膜タンパク質または分泌性タンパク質の小胞輸送が、該小胞体の骨
格の成分への前記選択されたタンパク質の結合によって媒介されるか否かを決定
する方法であって、 前記選択されたタンパク質を発現する細胞を、前記必須膜タンパク質または分
泌性タンパク質の輸送小胞への隔離と干渉する薬剤で処理し;次いで、 該選択されたタンパク質がその正常分布パターンで、該細胞中に実質的に見出
されるか否かを決定し、それにより、異常分布パターンが小胞の媒介された輸送
を示す工程を含む前記方法。
10. The vesicle transport of selected essential membrane or secretory proteins from the endoplasmic reticulum to and through the Golgi apparatus, the transport of the selected protein to the components of the endoplasmic reticulum backbone. Determining whether mediated by binding, treating cells expressing the selected protein with an agent that interferes with sequestration of the essential membrane or secreted protein into transport vesicles; Then determining whether the selected protein is substantially found in the cell in its normal distribution pattern, whereby the abnormal distribution pattern indicates mediated vesicle transport. Method.
【請求項11】 前記薬剤が、小胞骨格の構造成分であるか、または会合し
たアダプタータンパク質であるタンパク質の徐々に、より切形された部分の一連
のうちの1つであり、前記細胞が、該一連の小胞骨格または会合したアダプター
タンパク質をコードするcDNAで別々にトランスフェクトされた請求項10に
記載の方法。
11. The method according to claim 11, wherein the agent is one of a series of progressively more truncated portions of a protein that is a structural component of the vesicle skeleton or that is an associated adapter protein. 11. The method of claim 10, wherein the sequence has been separately transfected with cDNA encoding the vesicle backbone or associated adapter protein.
【請求項12】 前記小胞骨格または会合したアダプタータンパク質がAD
P−リボシル化因子(ARF)、アンキリン、AnkG119スペクトリン、ス
ペクトリンβI、スペクトリンβIΣ*、セントラチンおよびチューブリンからな る群より選択される請求項11に記載の方法。
12. The method according to claim 12, wherein said vesicle skeleton or associated adapter protein is AD.
The method according to claim 11, wherein the method is selected from the group consisting of P-ribosylation factor (ARF), ankyrin, AnkG119 spectrin, spectrin βI, spectrin βIΣ * , centlatin and tubulin.
【請求項13】 選択されたタンパク質の分布パターンが実質的に正常であ
るか否かを決定する工程が、1)その正常細胞内分布パターンの選択されたタン
パク質の存在の実質的減少;またはii)細胞膜の外または該細胞の細胞外媒体
における選択されたタンパク質の存在の減少があるか否かの評価を含む請求項1
0に記載の方法。
13. The step of determining whether the distribution pattern of the selected protein is substantially normal comprises: 1) substantially reducing the presence of the selected protein in its normal subcellular distribution pattern; or ii. 2.) assessing whether there is a decrease in the presence of the selected protein outside the cell membrane or in the extracellular medium of the cell.
The method according to 0.
【請求項14】 前記小胞骨格タンパク質がスペクトリンである請求項12
に記載の方法。
14. The vesicle backbone protein is spectrin.
The method described in.
【請求項15】 前記スペクトリンがβIΣ*スペクトリンである請求項14
に記載の方法。
15. The spectrin is βIΣ * spectrin.
The method described in.
【請求項16】 前記アダプタータンパク質がアンキリンである請求項12
に記載の方法。
16. The adapter protein of claim 12, wherein the adapter protein is ankyrin.
The method described in.
【請求項17】 前記アンキリンがAnkG119である請求項16に記載
の方法。
17. The method of claim 16, wherein said ankyrin is AnkG119.
【請求項18】 各々が、相補的で重複する一連の切形βIΣ*スペクトリン
ペプチドの1つをコードする種々の長さのβIΣ*スペクトリンcDNA構築体の
群。
18. A group of βIΣ * spectrin cDNA constructs of various lengths each encoding one of a series of complementary and overlapping truncated βIΣ * spectrin peptides.
【請求項19】 請求項18に記載のβIΣ*スペクトリンcDNA構築体の
1つを各々が発現する個々のクローン細胞系の組。
19. A set of individual clonal cell lines each expressing one of the βIΣ * spectrin cDNA constructs of claim 18.
【請求項20】 βIIIスペクトリンをコードする単離された精製された核 酸断片。20. An isolated, purified nucleic acid fragment encoding βIII spectrin. 【請求項21】 前記βIIIスペクトリンが図19Bのアミノ酸配列を含む 請求項20に記載の核酸。21. The nucleic acid of claim 20, wherein said βIII spectrin comprises the amino acid sequence of FIG. 19B. 【請求項22】 図19Aの配列を含む請求項に20に記載の核酸。22. The nucleic acid of claim 20, comprising the sequence of FIG. 19A. 【請求項23】 ストリンジェント条件下で請求項22に記載の核酸に特異
的にハイブリダイズする単離された核酸。
23. An isolated nucleic acid that specifically hybridizes under stringent conditions to the nucleic acid of claim 22.
【請求項24】 請求項20〜23のいずれか1項に記載の核酸を含むベク
ター。
A vector comprising the nucleic acid according to any one of claims 20 to 23.
【請求項25】 請求項24に記載のベクターを含む宿主細胞。25. A host cell comprising the vector according to claim 24. 【請求項26】 小胞体からシス−ゴルジ装置、またはシス−ゴルジ装置か
らメディアル−ゴルジ装置、またはメディアル−ゴルジ装置からトランス−ゴル
ジ装置、またはトランス−ゴルジ装置から細胞膜への輸送のための輸送小胞への
選択された必須膜タンパク質もしくは分泌性タンパク質の細胞内隔離を阻害する
のに有効な単位用量の化合物を投与することを特徴とする、相対的に過剰な特定
の必須膜タンパク質によって引き起こされる病気の影響を軽減する方法。
26. For transport from the endoplasmic reticulum to the cis-Golgi apparatus, or from the cis-Golgi apparatus to the medial-Golgi apparatus, or from the medial-Golgi apparatus to the trans-Golgi apparatus, or from the trans-Golgi apparatus to the cell membrane. A relatively excess of a particular essential membrane protein, characterized by administering a unit dose of the compound effective to inhibit the intracellular sequestration of the selected essential or secreted protein into the transport vesicle How to reduce the effects of the disease caused.
【請求項27】 小胞体からシス−ゴルジ装置、またはシス−ゴルジ装置か
らメディアル−ゴルジ装置、またはメディアル−ゴルジ装置からトランス−ゴル
ジ装置、またはトランス−ゴルジ装置から細胞膜への輸送小胞またはその輸送へ
の選択された必須膜タンパク質もしくは分泌性タンパク質の細胞内隔離を増強す
るのに有効な単位用量の化合物を投与することを特徴とする、特定の必須膜タン
パク質の量の相対的不足によって引き起こされる病気の影響を軽減する方法。
27. Transport vesicles from the endoplasmic reticulum to the cis-Golgi apparatus, or from the cis-Golgi apparatus to the medial-Golgi apparatus, or from the medial-Golgi apparatus to the trans-Golgi apparatus, or from the trans-Golgi apparatus to the cell membrane. By administering a unit dose of a compound effective to enhance the intracellular sequestration of a selected essential or secreted protein into its transport, by a relative lack of an amount of a particular essential membrane protein How to reduce the effects of the disease caused.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011097957A (en) * 2004-03-15 2011-05-19 Cyntellect Inc Method for purification of cell based on product secretion
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