JP2001522237A - 数種のタンパク質間の相互作用を検出する方法 - Google Patents
数種のタンパク質間の相互作用を検出する方法Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明の目的は、タンパク質複合体生成の間又はタンパク質複合体生成の阻害間に少なくともの2種の他のタンパク質と直接又は間接的に相互作用するタンパク質の1種以上を検出する方法を実施するために、少なくとも1種の条件プロモータを使用することである。
Description
【発明の詳細な説明】
数種のタンパク質間の相互作用を検出する方法
本発明は、タンパク質複合体生成又はタンパク質複合体生成の阻害において、
含まれるタンパク質を検出又は同定する方法に関する。
タンパク質間の相互作用を研究するための現在可能な方法の中で、ツーハイブ
リッドシステム及び更に最近にはスリーハイブリッドシステムが特に有効な方法
であることが分かった。
ツーハイブリッドシステムは、酵母中の転写アクチベーターの再構成に基づい
ている(Fields S.and Song O.,1989;Chien C.-T.et al.,1991)。第一のタン
パク質はDNA結合ドメインとの融合によりクローン化されるが、第二のタンパ
ク質は転写活性化ドメインとの融合によりクローン化される。問題の2種のタン
パク質が共に相互作用すると、レポーター遺伝子の転写を可能にする転写アクチ
ベーターが形成される。
再びツーハイブリッド原理を用いて、使用されるベクターへ第三のパートナー
をコードするDNA配列を挿入することにより、スリーハイブリッドシステムが
Zhang及びLauter(Zhang J.et al.,1996)により開発された。
しかし、現在入手可能なツーハイブリッド及びスリーハイブリッドシステムは
負の制御による相互作用の試験を行う必要のある主要な欠点を有し、それは次の
二つの別々の実験を行うことに対応している:
−宿主細胞が試験タンパク質をコードするDNA配列、及びこのタンパク質の
パートナーをコードするDNA配列を含むベクターにより形質転換される第一の
実験、及び
−宿主細胞が試験タンパク質をコードするDNA配列を含まないが、この試験
タンパク質の可能性のあるパートナーをコードするものだけを含むベクターによ
り形質転換される、負の制御として働く第二の実験。
宿主細胞は行われる実験に依存して異なるベクターにより形質転換されるので
、これらの二つの実験は明確に異なる。
これらの二つの別々の実験行うことが必要である事実は他のパートナー(類)
での試験タンパク質の影響の迅速な監視を可能にしないという事実の他に、これ
らの負の制御の増殖の欠如がしばしばベクターの一つにおいて可能な突然変異又
は組換えから生じ、したがって誤った結果に導く。
本発明の目的の一つは、特異的に、行われるべき二つの別々の実験を必要とせ
ず、結果的に行うことが簡単で、迅速で、現在提供される方法より信頼性がある
、タンパク質間の相互作用を研究するための新しい方法を提供することである。
本発明は、タンパク質複合体生成又はタンパク質複合体生成の阻害において、
少なくとも2種の他のタンパク質(又はポリペプチド)と直接的又は間接的に相
互作用する1種(又はそれ以上)のタンパク質(又はポリペプチド)を検出する
ための方法を行うための少なくとも1種の条件プロモータの使用に関する。
表現「タンパク質複合体の生成の間に少なくとも他の2種のタンパク質と直接
相互作用するタンパク質」は:
−少なくとも2種の他のタンパク質と結合して、後者により3種のタンパク質
からなるタンパク質複合体を生成するいかなるタンパク質も、又は
−少なくとも2種のタンパク質間のタンパク質複合体の生成を(しかしタンパ
ク質複合体を生成するためにこれらのタンパク質と結合せずに)、特にタンパク
質複合体の1種以上のパートナーのコンフォーメーションの改変によって、触媒
するいかなるタンパク質をも意味する。
表現「タンパク質複合体生成の阻害の間に少なくとも他の2種のタンパク質と
直接相互作用するタンパク質」は:
−少なくともこれらの2種の他の上述のタンパク質からなるタンパク質複合体
の生成を、特にタンパク質複合体のパートナーの一つとの競合機構によって、阻
害するいかなるタンパク質も、又は
−少なくともこれらの2種の他のタンパク質からなるタンパク質複合体生成の
阻害を、特に該タンパク質複合体の一つつ以上のパートナーのコンフォーメーシ
ョンの改変機構によって、触媒するいかなるタンパク質をも意味する。
本発明に関連しての用いられる条件プロモータの中では:
−メチオニン濃度の関数として調節される、プロモータMet25(Kerjan et
al.,1986)、又は
−ガラクトース濃度の関数として調節される、プロモータGAL1又は
GAL10(Johnston and Davis,1984)、について言及することができる。
本発明は、タンパク質複合体生成又はタンパク質複合体生成の阻害において、
少なくとも与えられた2種のタンパク質と相互作用する、上に定義したタンパク
質を検出するいかなる方法にも関し、
−そのゲノムが、これらの宿主細胞のゲノムが検出できる試験タンパク質をコ
ードするDNA配列及び少なくとも2種の与えられたタンパク質をコードするD
NA配列、条件プロモータの制御下におかれるDNA配列の少なくとも一つの転
写を含むような、1種以上のベクターを有する1種以上のレポーター遺伝子を含
む宿主細胞を形質転換する段階、
−上述のレポーター遺伝子(類)の可能性のある転写において、条件プロモー
タの抑制の効果のこの条件プロモータの活性化の効果との比較を含み、それは相
互作用の検出によるこの比較の結果に関連するか、又は、これに反して、試験タ
ンパク質と与えられたタンパク質の相互作用の欠如に相関させることができるこ
とにより特徴づけられる。
少なくとも2種の与えられたタンパク質と直接又は間接に相互作用するタンパ
ク質を検出するための上記の方法は、好適には、
−そのゲノムが、宿主細胞のゲノムが
・一方では、少なくとも2種の与えられたタンパク質と相互作用できる該試
験タンパク質をコードするDNA配列(このDNA転写は条件プロモータの制御
下に置かれている)、及び
・他方では、該与えられたタンパク質をコードするDNA配列を含む
ような1種以上のベクターを有する1種以上のレポーター遺伝子を含む宿主細胞
を形質転換する段階
−上述のレポーター遺伝子(類)の可能な転写において、この条件プロモータ
の活性化の効果の条件プロモータの抑制の効果との比較を含み、それは相互作用
の検出とこの比較の結果、又は、反対に該試験タンパク質と該与えられたタンパ
ク質の相互作用の欠如に相関することが可能である。
上記及び下記の本文において、表現「ベクターによる宿主細胞の形質転換」は
、ベクター、特にプラスミド型のベクターのDNA配列の内容を、該細胞のゲノ
ム
に挿入するためのいかなる方法をも意味し;得られる宿主細胞は、表現「形質転
換された宿主細胞」により上記及び下記で表される。表現「細胞のゲノム」は、
細胞に含まれるすべてのDNA、すなわち染色体、ミトコンドリア及びエピソー
ムDNAを意味する。
このように、本発明の方法は、上記のように二つの別々の実験を含まない利点
を有し、その一つは、互に相互作用できるタンパク質をコードするすべてのDN
A配列を含むベクターにより形質転換された宿主細胞の培養の段階と、比較の目
的で試験タンパク質をコードするいかなるDNA配列をも含まないベクターによ
り形質転換された宿主細胞の平行培養による負の制御として働いている。
これに対する理由は、本発明の方法で培養された宿主細胞が、負の制御(又は
内部制御)又はタンパク質間の相互作用を示すことのいずれかで、同じベクター
で形質転換され、したがってこの分野で現在提供される方法に関連して上に示し
たように、誤った結果の発生を回避している。
このように、本発明の方法の特に有利な特徴の一つは、制御が実験に固有であ
り、それによって、少なくとも2種の他の与えられたタンパク質と相互作用する
1種(又はそれ以上)のタンパク質(類)をコードする1種(又はそれ以上)の
DNA配列を含みやすいオリゴヌクレオチドのcDNAライブラリー又は縮重合
成ライブラリーをスクリーニングするためにこれらの方法を特に適当にする。
本発明は、更に特に上記のようないかなる方法にも関し、
−該宿主細胞の形質転換のために用いられるベクターに含まれるDNA配列に
よりコードされるタンパク質の2種について、一つは、DNA結合ドメインに融
合され、他は転写活性化ドメインに融合され、これら二つの融合タンパク質をコ
ードするDNA配列の転写は構成的プロモータの制御下にあり、
−上述のベクター(類)に含まれるDNA配列によりコードされるこれらの他
のタンパク質、又は少なくとも他のタンパク質の一つは、その転写が条件プロモ
ータの制御下にあるDNA配列によりコードされる。
有利なことに、該宿主細胞の形質転換のために使用されるベクター(類)に含
まれるDNA配列でコードされる、2種の与えられたタンパク質、又は該与えら
れたタンパク質の少なくとも2種について、一つは、DNA結合ドメインに融合
され、他は転写活性化ドメインに融合され、これら2種の融合タンパク質をコー
ドするDNA配列の転写は構成的プロモータの制御下にある。
本発明に関連して使用することができるDNA結合ドメインのうちでは、
−LexA(特に、Vojtek A.et al.,1993に記載)、又は
−GAL4 DBD(特に、上述のFields S.and Song O.,1989及びChien C.
-T.et al.,1991に記載)、又は
−ERE(エストロゲン応答要素)(特に、Klein-Hitpass L.et al.,1986及
びLe Douarin R.et al.,1995に記載)に言及することができる。
本発明に関連して用いられる転写活性化ドメインのうちでは、
−VP16転写アクチベーター(特に、上述のVojtek A.,に記載)、又は
−GAL4 AD(特に、上述のFields S.and Song O.,1989及びChien C.-
T.et al.,1991に記載)に言及することができる。
本発明の上述の方法は、研究中のタンパク質をコードするDNA配列のすべて
を含むベクターを用いてか、又は、好適には、
−それらの一つが、DNA結合ドメインと融合するタンパク質をコードするD
NA配列を含み、その転写は構成的プロモータの制御下にあるが、別のベクター
は、活性化ドメインと融合するタンパク質をコードするDNA配列を含み、その
転写は構成的プロモータの制御下にあり、
−上述の2種のベクターの一つ、又は別のベクターが、上記タンパク質と相互
作用できるタンパク質をコードするDNA配列を含み、その転写は構成的プロモ
ータの制御下にあり、
−適切ならば、上述のベクターの1種以上、又は他のベクターの1種以上が、
上記タンパク質と相互作用できるタンパク質をコードする一つ又はそれ以上のD
NA配列を含み、その転写は条件プロモータ(それは、好都合には上記条件プロ
モータとは異なる)又は構成的プロモータの制御下にあるように構築される数種
のベクターを用いて行われる。
本発明の上述の方法は、
−それらの一つが、DNA結合ドメインと融合する与えられたタンパク質の一
つをコードするDNA配列を含み、その転写は構成的プロモータの制御下にある
が、別のベクターが、活性化ドメインと融合する別の与えられたタンパク質をコ
ードするDNA配列を含み、その転写も構成プロモータの制御下にあり、
−2種の上述のベクターの一つ、又は別のベクターが上記タンパク質と相互作
用できる試験タンパク質をコードするDNA配列を含み、その転写は条件プロモ
ータの制御下にあり、
−適切ならば、上述のベクターの1種以上、又は1種以上の他のベクターが、
上記タンパク質と相互作用できる別の与えられたタンパク質をコードする一つ又
はそれ以上のDNA配列を含み、その転写は上記条件プロモータとは異なる条件
プロモータの制御下、又は構成的プロモータの制御下にあるような数種のベクタ
ーを用いて有利に行われる
説明のために、試験タンパク質と2種の与えられたタンパク質の相互作用の検
出は、
−それらの一つが、DNA結合ドメインと融合するタンパク質をコードするD
NA配列を含み、
−他のベクターが、活性化ドメインと融合するタンパク質をコードするDNA
配列を含み、
−2種の上述のベクターの一つが上記タンパク質と相互作用できる試験タンパ
ク質をコードするDNA配列を含み、その転写は条件プロモータの制御下にある
ような二つのベクターを用いて行われる。
試験タンパク質と2種の与えられたタンパク質の相互作用を検出するための本
発明による上述の方法は、
−第一のベクターが、DNA結合ドメインと融合するタンパク質をコードする
DNA配列を含み、
−第二のベクターが、活性化ドメインと融合するタンパク質をコードするDN
A配列を含み、
−第三のベクターが、上記タンパク質と相互作用できる試験タンパク質をコー
ドするDNA配列を含み、その転写は条件プロモータの制御下にあるような二つ
のベクターを用いて行われる。
上述のベクターは、好都合には、形質転換宿主細胞株が栄養素要求性であるた
めに特異的アミノ酸の代謝酵素をコードする遺伝子のような、選択遺伝子に対応
するDNA配列も含む。
上述のベクターで形質転換された宿主細胞は、本発明による方法の実施に関連
して、それらのゲノムが1種以上のレポーター遺伝子を含み、その転写のそれぞ
れが、上述のベクターの一つによりコードされるDNA結合ドメインにより認識
されるオペレーターの制御下におかれ、これらのレポーター遺伝子の転写は、適
切ならば、試験タンパク質の直接的又は間接的影響下で、培養した形質転換した
宿主細胞に調製される与えられたタンパク質間のタンパク質複合体生成があると
きに起こる。
宿主細胞のゲノムに含まれることができるレポーター遺伝子のうちでは、例え
ば、
−形質転換細胞が培養される培地中のこの酵素反応の結果を検出又は測定さえ
も可能にする条件下で与えられた基質と反応できる酵素、特に着色反応において
基質と反応する酵素をコードするいかなる遺伝子、例えばβ−ガラクトシダーゼ
活性を検出、又は測定さえも可能にするLacZ遺伝子(そのようなβ−ガラク
トシダーゼ活性は、例えば基質として5−ブロモ−4−クロロ−3−インドリル
−β−D−ガラクトシド(又はXgal)を用いる青色着色によって、又は代替
では、基質としてO−ニトロフェニル−β−ガラクトシド(ONPG)を用いる
黄色着色により反映される)、
−特異的化合物、特にアミノ酸の代謝に対応する酵素をコードするいかなる遺
伝子(そのために形質転換宿主細胞株は栄養素必要性である)にも言及できる。
用いられる宿主細胞は、好都合にはその代謝が上述のベクターに含まれる選択
遺伝子でコードされる酵素に依存するアミノ酸に対して、及び適切ならば、その
代謝が該宿主細胞のゲノムに含まれるレポーター遺伝子でコードされる酵素に依
存するアミノ酸に対して、栄養素要求性である。
例として、使用された宿主細胞株は、酵母株、特にL40酵母株であり、その
ゲノムは、レポーター遺伝子によって、HIS3遺伝子(ヒスチジンの代謝に対
して酵素をコードする)及びβ−ガラクトシダーゼをコードするLacZ遺伝子
を含み、これらのレポーター遺伝子の転写はLexADNA結合ドメインで認識
されるオペレーターの制御下にある。
タンパク質複合体生成の間に少なくとも2種の与えられたタンパク質と直接又
は間接に相互作用できる、上記に定義したようなタンパク質の検出において、該
与えられたタンパク質をコードするDNA配列は、好都合には互にほとんど又は
全くタンパク質複合体を生成しないタンパク質をコードするものから選ばれる。
この場合には、試験タンパク質又は与えられたタンパク質類の一つをコードす
るDNA配列の転写が、その制御下に置かれ、該条件プロモータを抑制しながら
それらの細胞が培養されるとき、上に定義されたベクター(類)で形質転換され
た宿主細胞のレポーター遺伝子の転写は全く無いか、又はほとんど無い。
該条件プロモータを活性化しながら培養された該宿主細胞のレポーター遺伝子
(類)の転写、又は該条件プロモータを抑制しながらこれらの同じ遺伝子の転写
と比較して、これ又はこれらのレポーター遺伝子の転写の増加さえをも、タンパ
ク質複合体生成の間に、試験タンパク質と該与えられたタンパク質の直接又は間
接相互作用の検出に関連させることができる。
タンパク質複合体生成の阻害の間に、少なくとも2種の与えられたタンパク質
と直接又は間接に相互作用できる、上に定義したようなタンパク質の検出に関連
して、該与えられたタンパク質をコードするDNA配列は、好都合には相互にタ
ンパク質複合体を生成するタンパク質をコードするものから選ばれる。
この場合には、試験タンパク質をコードするDNA配列の転写が、その制御下
に置かれ、該条件プロモータを抑制しながらこれらの細胞が培養されるとき、上
に定義したベクター(類)により形質転換された宿主細胞のレポーター遺伝子の
転写が存在する。
該条件プロモータを活性化しながら培養した該宿主細胞のレポーター遺伝子の
転写の欠如、又はこれ若しくはこれらの遺伝子の僅かな転写でさえも、該条件プ
ロモータを抑制しながらこれらの同じ遺伝子の転写と比較して、タンパク質複合
体生成の阻害の間に試験タンパク質と該与えられたタンパク質の直接又は間接相
互作用に関連させることができる。
上に記載されている本発明の方法の一つの特に有利な実施態様によって:
−条件プロモータは、形質転換された宿主細胞の培養培地中のメチオニンの濃
度の関数として調節することができる、プロモータMet25であり、該プロモ
ータは、培養培地中のメチオニンの欠如で活性化され、メチオニンの存在で抑制
され、そして
−形質転換宿主細胞のゲノムに含まれるレポーター遺伝子は:
・それに対して該宿主細胞の株が該遺伝子の変異により栄養素要求性である
特異的アミノ酸の代謝に対する酵素をコードする遺伝子、
・β−ガラクトシダーゼをコードするLacZ遺伝子のような、その基質と
反応するとき、培養培地の着色に対応する酵素をコードする遺伝子コードである
。
このように、メチオニンが加えられる上記培養培地M1に対応する選択的培養
培地M2中のこれらのコロニーの増殖が、ゼロ又はメチオニンの欠如で測定した
ものより低いので、選択的培養培地M1中の形質転換宿主細胞の株のコロニーの
増殖の検出、又は測定さえもが、一方では、その代謝が該宿主細胞のゲノムに含
まれるレポーター遺伝子によりコードされる酵素に依存するアミノ酸を含まず、
他方では、タンパク質複合体生成の間に試験タンパク質と与えられたタンパク質
の相互作用の検出に相関することができるメチオニンを含まない。
同様に、メチオニンが加えられる上記培養培地中のこの着色が、ゼロ又はメチ
オニンの欠如で測定されたものより低いので、形質転換された宿主細胞の培養培
地中の着色、特にメチオニンを含まないが、基質Xgalを含む培地中の青色着
色の検出、又は測定さえもが、タンパク質複合体生成の間に試験タンパク質と与
えられたタンパク質の相互作用の検出に相関させることができる。
他方、上述の培地M1中の形質転換された宿主細胞の株のコロニーの増殖の欠
如、又は上述の培地M2中のこれらのコロニーで検出された増殖と比較して、培
地M1中のこれらのコロニーの小さい増殖の検出は、タンパク質複合体生成の阻
害の間に試験タンパク質と与えられたタンパク質の相互作用の検出に関連させる
ことができる。
同様に、メチオニンを含まないが、着色のために特異的基質(特にXGal)
を含む形質転換された宿主細胞の培養媒体における着色の欠如、又はメチオニン
含む培養培地中よりこの培養培地中の弱い着色の検出は、タンパク質複合体生成
の阻害の間に試験タンパク質と与えられたタンパク質の相互作用の検出と相関さ
せることができる。
本発明は、更に特に、タンパク質複合体生成又はタンパク質複合体生成の阻害
の間に少なくとも二つの与えられたタンパク質と直接又は間接に相互作用する上
記のような1種(又はそれ以上)のタンパク質をコードする一つ(又はそれ以上
)の配列を含みやすいcDNAライブラリー又はオリゴヌクレオチドの縮退合成
ライブラリーのスクリーニングへの上記の方法の適用に関する。
説明のために、タンパク質複合体生成又はタンパク質複合体生成の阻害の間に
2種の与えられたタンパク質A及びBと直接又は間接に相互作用するタンパク質
の検出は次の方法によって好都合に行われ、それは:
−宿主細胞の以下のベクターによる形質転換:
・以下を含むベクター:
*与えられたタンパク質AをコードするDNA配列とDNA転写活性化ド
メインをコードするDNA配列間の融合DNA配列、及び
*AA1として以下に示されるアミノ酸の代謝のための酵素をコードする
選択遺伝子、及び
・以下を含むベクター:
*上記タンパク質Aと異なる与えられたタンパク質BをコードするDNA
配列とDNA結合ドメインをコードするDNA配列の間の融合DNA、及び
*AA2として以下に示されるアミノ酸の代謝に応答する酵素をコードす
る選択遺伝子で、AA2はAA1とは異なり、
試験タンパク質をコードするDNA配列を含む二つの上述のベクターの一つ、
このDNA配列の転写は条件プロモータMet25の制御下にあり、
該宿主細胞は、それらのゲノムがレポーター遺伝子、特にLacZ遺伝子、及
び以下にAA3として示されるアミノ酸の代謝のための酵素をコードする遺伝子
からなり、AA3はAA1及びAA2と異なるようなものであり、それらはアミ
ノ酸AA1、AA2及びAA3に対して栄養素要求性であるようなものであり、
−AA1又はAA2を含まないが、AA3を含む選択的培地(MO)中でこれ
らの細胞の培養により二つの上述のベクターで形質転換された宿主細胞の選択、
−AA1、AA2又はAA3を含まず、メチオニンを含まない、選択的培養培
地M1中で該条件プロモータの活性化で、上記段階中に選択された形質転換宿主
細胞の培養、及び
該条件プロモータを抑制しながら選択的培地M2中で形質転換宿主細胞を培養
する段階、ここでM2はメチオニンが加えられる培地M1に対応し、この培養段
階は上記培養段階の前、後又は平行で行われ、
−上に示した方法で試験タンパク質と与えられたタンパク質間の相互作用の可
能な検出を含む。
本発明の方法の特に有利な実施態様によって、試験タンパク質をコードするD
NA配列又は与えられたタンパク質をコードするDNA配列が、上記ベクター(
類)で抗体によって特異的に認識されるペプチドをコードするDNA配列、特に
抗−HA抗体(Hanke et al.,1992に特に記載)により認識されるタグヘムアグ
ルチニン(tagHA)をコードするDNA配列で、上述のベクター(類)に融
合される。
このように、本発明による方法の実施中にタンパク質複合体の生成は、培養し
た宿主細胞の全抽出物及び上記のような抗体を用いる該複合体の免疫沈降反応に
より検査することもできる。この免疫沈降反応は、該細胞の培養培地からタンパ
ク質複合体の分離及び精製を可能にし、適切ならば、この複合体の構造及び/又
は生物学的活性を試験すること、特にそのためにこの複合体生成の間に試験タン
パク質と与えられたタンパク質間の相互作用の性質を推論することを可能にする
(すなわち、:上記のような直接又は間接相互作用)。
言うまでもなく、本発明は3種のタンパク質間の相互作用の研究に限定されず
、3種のタンパク質間の相互作用に関連して、上記の方法は4又は5種(又はそ
れ以上さえも)のタンパク質間の相互作用の研究に適用される。
この場合に、追加の試験タンパク質をコードする各DNA配列は、上記の方法
で用いた二つのベクターの一つ、又は他の追加のベクターにさえも導入され、好
都合には、上述のベクターにおいて他のタンパク質をコードするDNA配列の転
写を監視するために既に用いた他の条件プロモータと好適に異なる条件プロモー
タの制御下においてである。
本発明は、数種のタンパク質間の相互作用の研究の以下の実施例の助けで更に
説明されるだろう。
I−3種のタンパク質Cdk7、サイクリンH及びMATI間の相互作用の研究
これらの3種のタンパク質はDNA転写及び修復に対して必須である多重タン
パク質複合体TFITHのタンパク質である(Svejstrup et al.,1996)。この複
合体は二つのサブ複合体に分解することができ:「コア」は、6個のサブユニット
及び3種のタンパク質、Cdk7、サイクリン及びMAT1から形成されるキナ
ーゼ複合体を含む。この後者の複合体もin vivoで遊離の形で存在する。対応す
るcDNAを取り込んだウイルスで共感染した細胞の抽出物を用いる以前のツー
ハイブリッド及び免疫沈降反応実験は、タンパク質Cdk7とサイクリンHが互
に相互作用することを示した。Cdk7/MAT1又はサイクリン/MAT1型
の複合体の検出はツーハイブリッドシステムでは可能でなかった。
A)材料及び方法
酵母株L40、それはヒスチジン、ロイシン、トリプトファン、及びアデニン
に対して栄養素要求性であり、ベクターpBTM116(Vojtek et al.,1993
)から誘導されるプラスミドpLex9−3H及びpVP16を用いた。アルコ
ール脱水素酵素(ADH)構成的プロモータの下流にクローン化された選択標識
TRP1(トリプトファン代謝に対する酵素をコードする遺伝子)及びLexA
(DNA結合ドメインを含む)に加えて、pLex9−3Hは、誘導性プロモー
タMet25、タグヘムアグルチニン(tag HA)、核局在性信号(NLS)、
問題のポリペプチドをコードするDNAを取り込むためのクローン化部位Not
I及びSrfI及びホスホグリセリン酸キナーゼ転写ターミネーター、tAPG
K(図1)からなる発現カセットからなる。
プラスミドpVP16は、選択標識LEU2(ロイシン代謝に対する酵素をコ
ードする遺伝子コーディング)及びADHプロモータの下流にクローン化された
VP16転写アクチベーターを含む。
Cdk7、サイクリンH及びMAT1をコードするcDNAを、プラスミドp
Lex9−3HへのLexAによる融合、pLex9−3H中のプロモータMe
t25の依存性下で、及びプラスミドpVP16へのVP16による融合に
よりそれぞれクローン化した(図2)。
a)プラスミドの構築
3種のタンパク質のそれぞれをコードするcDNAを、適当なベクターに挿入
した後、それらのそれぞれに特異的なヌクレオチドにより、Adamczewski J.P.
et al.,1996に記載の構成体を用いてPCRにより増幅した。
pLex9−3HのEcoRI部位へのLexAによる融合によりCdk7の
クローン化を可能にするPCRを、cDNAの5’部分に対するオリゴヌクレオ
チド5’AGTCGTGAATTCATGGCTCTGGACCTGAAG3’
及び3’末端に対する5’GATCGTGAATTCTTAAAAAATTAG
TTTCTTGGGCAA3’で行い、生じる融合タンパク質はLexA−Cd
k7であった。プロモータpMet25の下流でpLex9−3HのNotI部
位へのtag HAによる融合によりサイクリンHのクローン化を可能にするP
CRを、cDNAの5’部分に対するオリゴヌクレオチド5’GATCGTGC
GGCCGCAATGTACCACAACAGT3’及び3’末端に対する5’
GATCGTGCGGCCGCTTAGAGAGATTCTACCAG3’で行
い、生じる融合タンパク質はTagHA−サイクリンHである。最後に、pVP
16のEcoRI部位へのVP16による融合によりMAT1のクローン化を可
能にするPCRを、cDNAの5’部分に対するオリゴヌクレオチド5’GAT
CAGGAATTCCCATGGAGGATCAGGGTT3’及び3’末端に
対する5’GATCAGGAATTCTTAACTGGGCTGCCAGAA3
’行い、生じる融合タンパク質はVP16−MAT1である。
b)酵母の形質転換及び形質転換体の選択
株L40[MATa、trpl、his3、leu2、ade2、LYS2:
:(LexAop)4−HIS3、URA3::(LexAop)8−LacZ]はレ
ポーター遺伝子HIS3(ヒスチジン代謝に対する酵素をコードする)及びLe
xAにより認識されるオペレーターにより融合したLacZを含む。細胞を完全
な培地(YPD培地)中で16時間培養し、酢酸リチウム法(Schiestl R.H.et
al.,1993)によりCdk7−pLex9−3H−サイクリンHで形質転換した
。pLex9−3HはTRP1遺伝子を含むので、形質転換体の選択を、
HLA最少培地(1.44g/lの「アミノ酸無しの酵母窒素塩基」及び20g/l
のアガロースへの添加で、0.06g/lのヒスチジン、0.12g/lのロイシン及
び0.12g/lのアデニンを含み、トリプトファンを含まない)で行った。形質
転換クローンの一つを、20mlのHLA中で一夜再培養し、ついで前と同じ方法
でMAT1pVP16に代えて形質転換した。pVP16はLEU2遺伝子から
なるので、二重形質転換体の選択をHA最少培地(アデニン及びヒスチジンを含
み、トリプトファンMATaはロイシンを含まない)で行う。
c)タンパク質の発現
タンパク質の発現を、HA培地で発育した酵母の抽出物を用いて行う免疫ブロ
ットで監視し、それはプラスミドの存在に対して選択的である培地であった。メ
チオニンの存在で誘起した抑制も試験した(Rose M.D.,1990)。
d)3種のパートナー間の相互作用の試験
二つのタイプの監視が可能である:増殖試験及びβ−ガラクトシダーゼ活性の
試験。
増殖試験では、HA培地で確立した培養から分離した、3種の異なるクローン
を、50μlの滅菌水にけん濁し、10から10-4までのカスケードで希釈した
。クローンのそれぞれで、各希釈液の一滴を三重相互作用に選択的な培地(A、
アデニンのみ含有)及びサイクリンHの発現を阻害する培地(AM、1mMメチオ
ニン及びアデニン含有)に加えた。
β−ガラクトシダーゼ活性を適当な培地中で一夜増殖させた細胞で評価し(6
00nmにおける光学密度[OD600]を測定するだろう)、ついでリン酸緩衝液に
再けん濁し(Miller J.,1972)、そこへ3滴のクロロホルム及び2滴の0.1%
SDS界面活性剤を28℃で5分間温置のために加え;4mg/mlのO−ニトロフ
ェニル−β−ガラクトシド(ONPG)の200μlで再活性化を開始し、次い
で500μlの1mM炭酸水素塩Na2CO3で停止し、直ちに淡黄色が現れた。次
いで、OD420を測定した。式:(OD420)/[(OD600)×培養液の体積
(ml)×反応時間(分)](Rose M.D.,1990)によりβ−ガラクトシダーゼ活性(m
l-1・min-1)を計算した。
B)結果
メチオニンの無い培地(Cdk7及びMAT1だけでなく、サイクリンHも発
現を可能にする)では、コロニーの増殖を10-1〜10-4の範囲の希釈液で観察
したが、メチオニンに富んだ培地(サイクリンHの抑制)では最初の二つの希釈
液でのみ観察した(図3)。更に、メチオニンの無い培地で増殖した株のβ−ガラ
クトシダーゼ活性の測定は115ml-1・min-1であったが、メチオニンの存在で
増殖した同じ株のものは18ml-1・min-1、すなわちβ−Gal活性の6倍以上の
阻害を示した(図4)。
これらの結果は、第三のポリペプチドサイクリンHが活性化ペアLex−Cd
k7/VP16−MAT1の生成を触媒(安定化)することを示し、それはCd
k7、サイクリンH及びMAT1の三重複合体の生成による。
サイクリンHが抑制されるとき、可視化する低いβ−ガラクトシダーゼ活性は
、MAT1とCdk7の弱い結合を示唆した;これは昆虫抽出物で行われた免疫
沈降反応実験に基づいて排除できず、そこでは弱いCdk7/MAT1結合を可
視化した。
相互作用:Cdk7/サイクリンH/MAT1の特異性を検査するために、我
々は、TFIIH複合体の他のサブユニットをベクターpVP16に取り込んだ
。このように、TFIIHコアの五個のサブユニットをサイクリンHの存在でC
dk7との相互結合に対して試験した。図示したように増殖試験によっても、β
−ガラクトシダーゼ試験によっても相互作用を可視化できなかった(図4)。
一方で、Cdk7及びサイクリンH(Cdk7−pLex9−3H−サイクリン
H)の発現、他方で、VP16単独の発現(いかなる融合タンパク質も含まない
)は、増殖試験及びβ−ガラクトシダーゼ活性の試験の両方に対して背景ノイズ
に等価な応答を与えた(図4)。
一方、相互作用試験の結果、及び他方、Westernブロッティングで示された3
種のタンパク質の存在は、タンパク質Cdk7、サイクリンH及びMAT1を含
む3成分複合体の存在を示唆した。このような3成分複合体を可視化するために
、培地Aで増殖した酵母の全抽出物を、サイクリンHの融合ペプチドtag H
Aによって免疫沈降させた。このように、抗−HA抗体は、サイクリンHだけで
なく、Cdk7及びMAT1も保持しなかった。更に、このように生
成した複合体は、他の方法で分離した複合体と同種のCTDキナーゼ活性を有し
た。
II.タンパク質RasとGafの間の相互作用の阻害
Ras及びRafは、結果として細胞増殖及び分化の現象を制御する信号の翻
訳で可能性のある関与で相互作用する二つの癌遺伝子タンパク質である。
これら2種のタンパク質の接触の阻害を、オリゴペプチドライブラリーのスク
リーニング又は転写アクチベーターを形成する他の2種のポリペプチドの一つと
同等であるが、融合配列を含まない第三のパートナーを含むことのいずれかで研
究した。Ras/Raf相互作用の特異性を監視するために、第三のパートナー
は、誘導プロモータMet25の制御下にあるだろう。
A)材料及び方法
プロモータMet25、HAエピトープ及び核局在性配列をコードするDNA
断片、Notl部位、BglII部位又はSrfI部位のいずれか、停止コードン
及びPGKターミネータを含むカセットを、プラスミドpGBT9(Bartel et a
l.,1993)、pGBT10(Chardin et al.,1993)pHP5、pBTM116
(Vojtek et al.,1993)及びpVJL10(Julien-Flores et al.,1995)の
単独PvuII部位に挿入し、それぞれプラスミドpGBT9−3H、pGBT1
0−3H、pGBT11−3H、pLex9−3H、及びpLex10−3Hを
得た。1mMのメチオニンの存在で、プロモータMet25の発現を抑制した。
次の方法でpGBT9−3Hから誘導したプラスミドを構築した:H−Ras
(V12)の読み枠(ORF)(pBTM116−RasのEcoRI−Sal
I断片(Vojtek et al.,1993))をGAL4のDNA結合ドメインと同相でクロ
ーン化し、得られたプラスミドは[pGBT−Ras/Met−0]であった。
プラスミドpGAD−Raf(Van Aelst et al.,1993)から生じるcRaf−
1のEcoRI−BamHI断片のいずれかへ、NotIクローン化部位を含む
結合配列を加えて、ついで[pGBT−Ras/Met−0]のMet25発現
カセットのNotI部位へ得られた断片をクローン化して、プラスミド[pGB
T−Ras/Met−Raf]を得た。
B)結果:
[pGBT−Ras/Met−Raf]及びpGAD−Rafで共形質転換し
た細胞は、メチオニンの存在、すなわち、プロモータMet25の抑制条件下で
、LacZ+(β−ガラクトシダーゼ遺伝子の転写)である。同じ細胞がメチオ
ニンの欠如、すなわち、プロモータMet25の抑制解除の条件下でLacZ−
である。この観察は、プロモータMet25を用いて発現した野性型Rafタン
パク質が[pGBT9−Ras/Met−Raf]を用いて発現したタンパク質
との相互作用に対し競合に入るという事実で説明でき、このように融合タンパク
質GAD4DBD−RasとGAL4AD−Raf間の相互作用を阻害する。
以前の制御は、誘導性プロモータMet25の存在が、このプロモータが活性
化されているか、又は抑制されているかで、融合配列から生じる二つの生成物間
の相互作用に影響しないことを示した。
タンパク質間の相互作用を阻害するペプチドを同定するために、例えばプロモ
ータMet25の制御下で、オリゴヌクレオチドの合成ライブラリーを発現する
ことにより、上記のプラスミドを使用できる。
プロモータMet25の抑制解除の条件下で、LacZ試験によって、相互作
用の阻害を検出でき;メチオニンの存在で表現型LacZ+を回復し、阻害がプ
ロモータMet25の発現のためであり、変異のような他の事象のためではない
ことを示した。
表1:
表1の説明:
pGBT935において、GAL4DNA結合ドメイン(GAL−DBD)を
コードするドメインと同相でRasタンパク質(c−H−Ras;Vojtek,1993
)をコードするcDNAの挿入は、プラスミド[pGBT935、Met25−
0]に導き;プラスミド[pGBT935、Met25−0]への
HAエピトープ(HA−NLS)に結合した核局在性部位をコードするドメイン
と同相でクローン化したRafタンパク質(c−Raf−1;Van Aelst,1993
)をコードするcDNAは、プラスミド[pGBT935、Met25−Raf
]に導く。プラスミドpGAD−Rafは、GAL4アクチベータードメイン(
AD−Raf)と融合したタンパク質c−Raf−1の発現を可能にする。
図の説明:図1:
ベクターpBTM116から誘導したベクターpLex9−3H。部分pBT
M116は、E.coliにおけるその複製に必要な配列に加えて、TRPI選
択標識及びプロモータの下流及びADHのターミネータ(T)の上流でクローン
化したLexA転写アクチベーターを含む。pLex9−3Hも調節性プロモー
タMet25、tag HA、核局在性配列(NLS)及びターミネータtPG
Kを含む発現カセットを有する。問題のcDNA挿入部位を示す。図2:
Cdk7をコードするcDNAは、LexAとの融合でクローン化され、サイ
クリンHのものは調節性プロモータMet25の下流でプラスミドpLex9−
3Hへtag HAで融合されるが、cDNA及びMAT1は、プラスミドpV
P16へVP16との融合でクローン化される。このプラスミドは、選択標識L
EU2及びADH構成的プロモータの下流でVP16活性化ドメインを含む。図3:
A:メチオニンの無い培地(Met−:メチオニン抑制解除)及びメチオニン
に富んだ培地(Met+1mM:メチオニン抑制)上のプラスミドCdk7−pL
ex9−3H−サイクリンH及びMAT1−pVP16で形質転換した酵母の三
種のクローンの増殖試験。図の中心に異なる希釈が示される。
B:一方で、ベクターCdk7−pLex9−3H−サイクリンHにより、他
方で、XPB、XPD、p62、p44、p34、又はMAT1又はVP16単
独(VP16)と融合したタンパク質VP16を発現するベクターにより形質転
換した酵母の抽出物のβ−ガラクトシダーゼ活性で、それはメチオニンの存在(
+)又は欠如(−)で増殖した。β−gal単位はml-1・min-1で示される。図4:
プラスミドペアで共形質転換したHF7c酵母株細胞は、トリプトファン又は
ロイシン(Rose,1990)を含まない培地に選ばれる;コロニーは、トリプトファ
ン又はロイシンを含まないが、メチオニンを含む又は含まない培地に分布する。
30℃で24時間後、ヒスチジンに対する活力低下(結果は示されない)及びメ
チオニンの存在又は欠如で、LacZ(Chardin,1993)の発現に対して試験す
るために皿は再接種された。
参考文献:
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フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY,
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ル、リュ・ヴォルテール、4
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フランス国、エフ―67400 イルキルシュ、
ルート・ドゥ・ストラスブール、100
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.少なくとも2種の与えられたタンパク質と直接又は間接に相互作用するタン パク質を検出するための方法であって、 −そのゲノムが、宿主細胞のゲノムが、 ・一方で、少なくとも2種の与えられたタンパク質と相互作用できる該試験 タンパク質をコードするDNA配列(このDNA配列の転写は条件プロモータの 制御下に置かれている)、及び ・他方で、該与えられたタンパク質をコードするDNA配列、 を含む、ようなベクターの1種以上と共に、レポーター遺伝子の1種以上を含む 宿主細胞を形質転換する工程、及び −上述のレポーター遺伝子(類)の可能性のある転写においての、この条件プ ロモータの抑制の効果とこの条件プロモータの活性化の効果の比較(それはこの 比較の結果を、相互作用の検出、又は逆に該試験タンパク質と該与えられたタン パク質間の相互作用の欠如に相関させることができる)を含むことを特徴とする 方法。 2.該宿主細胞の形質転換のために用いられるベクター(類)に含まれるDNA 配列でコードされる2種のタンパク質、又は少なくとも2種の該与えられたタン パク質のうちで、一つはDNA結合ドメインと融合され、他は転写活性化ドメイ ンと融合され、これらの2種の融合タンパク質をコードするDNA配列の転写が 、構成的プロモータの制御下にあることをこ特徴とする、請求項1記載の方法。 3.−それらの1種が、DNA結合ドメインと融合した与えられたタンパク質の 一つをコードするDNA配列を含み、そしてその転写が、構成的プロモータの制 御下にあるが、別のベクターが、活性化ドメインと融合した別の与えられたタン パク質をコードするDNA配列を含み、そしてその転写も構成的プロモータの制 御下にあり、 −2種の上述のベクターの一つ、又は別のベクターが、上記タンパク質類と相 互作用できる試験タンパク質をコードするDNA配列を含み、そしてその転写が 、条件プロモータの制御下にあり、 −適切ならば、上述のベクターの1種以上、又は他のベクターの1種以上が、 上記タンパク質類と相互作用できる別の与えられたタンパク質をコードするDN A配列の1種以上を含み、そしてその転写が、上記条件プロモータと異なる条件 プロモータの制御下又は構成的プロモータの制御下にあるような数種のベクター を用いて行われることを特徴とする、請求項1又は請求項2記載の方法。 4.形質転換宿主細胞が、それらのゲノムが一つ又はそれ以上のレポーター遺伝 子を含み、その転写のそれぞれが、上述のベクターの1種でコードされるDNA 結合ドメインにより認識されるオペレーターの制御下に置かれ、これらのレポー ター遺伝子の転写が、適切ならば、試験タンパク質の直接又は間接の影響下で、 培養された形質転換宿主細胞中に産生された与えられたタンパク質の間のタンパ ク質複合体の形成のときに、起るようであることを特徴とする、請求項1〜3の いずれか1項記載の方法。 5.一条件プロモータが、形質転換された宿主細胞の培養培地中でメチオニンの 濃度の関数として調節することができるプロモータMet25であり、該プロモ ータが、培養培地中のメチオニンの欠如で活性化され、メチオニンの存在で抑制 され、そして −形質転換された宿主細胞のゲノムに含まれるレポーター遺伝子が: ・形質転換された細胞が培養される培地中でのこの酵素反応の結果を、特に 着色反応と関連して基質と反応する酵素を検出、又は測定さえすることを可能す る条件下で、与えられた基質と反応できる酵素をコードするいかなる遺伝子、例 えばβ−ガラクトシダーゼ活性を検出すること、又は測定さえすることを可能に するLacZ遺伝子;又は ・特異的化合物、特にアミノ酸(それについて形質転換された細胞株が栄養 素必要性である)アミノ酸の代謝の原因となる酵素をコードするいかなる遺伝子 でもあることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項記載の方法。 6.−少なくとも2種の他の与えられたタンパク質を、後者と結合させ、少なく とも3種のタンパク質からなるタンパク質複合体を形成するいかなるタンパク質 、又は −少なくとも二種の与えられたタンパク質間のタンパク質複合体の形成を、特 にタンパク質複合体のパートナーの一つ以上のコンフォーメーション改変機構に より、触媒するいかなるタンパク質の検出のための、請求項1〜5のいずれか1 項記載の方法。 7.該与えられたタンパク質をコードするDNA配列が、互にタンパク質複合体 を生成しないか又はほとんど生成しないタンパク質をコードするそれらから選択 され、 −試験タンパク質をコードするDNA配列の転写がその制御下に置かれ、該条 件プロモータを活性化しながら培養された該宿主細胞のレポーター遺伝子(類) の転写、又は該条件プロモータを抑制しながら、これらの同じレポーター遺伝子 の転写と比較して、これ又はこれらのレポーター遺伝子の転写の増加さえもが、 タンパク質複合体の生成中に試験タンパク質と該与えられたタンパク質間の直接 又は間接相互作用に相関することができることを特徴とする、請求項6記載の方 法。 8.−少なくとも2種の他のタンパク質からなるタンパク質複合体生成を、特に タンパク質複合体のパートナーの一つとの競合機構により阻害するいかなるタン パク質、又は −少なくとも2種の他の与えられたタンパク質からなるタンパク質複合体生成 の阻害を、特に該タンパク質複合体一つ以上のコンフォーメーション改変機構に より触媒するいかなるタンパク質をも検出のための、請求項1〜6のいずれか1 項記載の方法。 9.−互にタンパク質複合体を生成するタンパク質類をコードするものから選ば れる該与えられたタンパク質をコードするDNA配列、及び −試験タンパク質をコードするDNA配列の転写がその制御下に置かれる該条 件プロモータを活性化しながら、培養された該宿主細胞のレポーター遺伝子(類 )の転写の欠如、又は該条件プロモータを抑制しながら、これらの同じ遺伝子の 転写と比較して、これ又はこれらのレポーター遺伝子のより少ない転写さえもが 、そのときタンパク質複合体生成の阻害の間の試験タンパク質と該与えられたタ ンパク質間の直接又は間接相互作用の検出に相関することができることを特徴と する、請求項8記載の方法。
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