JP2002515740A - Variants of the presenilin-2 gene - Google Patents

Variants of the presenilin-2 gene

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JP2002515740A JP53622997A JP53622997A JP2002515740A JP 2002515740 A JP2002515740 A JP 2002515740A JP 53622997 A JP53622997 A JP 53622997A JP 53622997 A JP53622997 A JP 53622997A JP 2002515740 A JP2002515740 A JP 2002515740A
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Abstract

(57)【要約】 本発明はプレセニリン−2遺伝子の変種を提供するものである。これらの遺伝子をアルツハイマー病の診断にて用いる方法もまた提供する。   (57) [Summary] The present invention provides variants of the presenilin-2 gene. Methods of using these genes in the diagnosis of Alzheimer's disease are also provided.

Description

【発明の詳細な説明】 プレセニリン−2遺伝子の変種 序 本発明は、National Institute of Healthに後援された研究の間に完成したも のである。アメリカ合衆国政府は、本発明について、ある種の権利を有する。 発明の背景 アルツハイマー病(AD)は、記憶喪失および痴呆によって特徴付けられる進 行性神経変質疾患である。ADの主な病理的特徴は、神経細線維のもつれ、およ び主にアミロイド蛋白質からなる老人斑の存在である。これらの斑点は、より大 きなアミロイド前駆体蛋白質(APP)から誘導された、39〜43個の変動す るァミノ酸長のペプチドであるβ−アミロイドを含む(Goateら,Nature 1991,3 49,704-6;Mastersら,PNAS1985、82、4245-4249;Kangら,Nature 1987,325,73 3-736)。種々の研究は、該42アミノ酸ペプチドの発生の増加が、APPでコー ドされる疾患におけるADに導くことを示している。 ADは、典型的には、老人性の疾患で、それらの6%までが65歳であり、2 0%までが80歳であることにより反映されている。この型のADは、遅発型と 称されている。また、少数の家系において、年齢依存性浸透率を有する常染色体 優性として固有の疾患であることが記載されている。最も共通的には、この病気 の発生年齢が、これらの家族では60歳以下である(初老期)。すなわち、この 型のADは、早発性と称されている。早発性および遅発性ADの両方において、 遺伝的因子が関係している。 初老期ADが、完全に浸透した常染色体優性形質として分離されている幾つか の大家族で同定されている。初老期AD家族における連鎖研究で、染色体1、1 4、19および21上の4つの遺伝子が、突然変異し、初老性ADを起こすこと が同定された。同定された第1の初老性AD遺伝子は、染色体21に位置付けら れ、βA4−アミロイド蛋白質前駆体(APP)をコードする(Goateら,Natur e 1991,349,704-706;Murrellら,Science 1991,254,97-99;Chartier-Harlin ら,Nature 1991,353,844-846)。この遺伝子の突然変異は、家族の約5%に のぼる。突然変異に起因するこれらの疾患は、トランスフェクトした、または一 次培養した細胞でモデル化され、アミロイド性、潜在的神経毒性Abフラグメン ト産生に有利な方向でAPPの改変蛋白分解プロセッシングを導くことが示され た。1つの変異体APPのトランスジェニック過発現が、ADのマウスモデルで 初めてもたらされ、そこでは、年齢と関連したAbフラグメントの脳沈着が神経性 、星状細胞性、小グリア細胞性病状を伴っている(Gamesら,Nature 1995,373 ,523-527)。 染色体19上のアポリポ蛋白E遺伝子座における遺伝的変異性も、ADの原因 論において重要であることが示されている(Strittmaterら,PNAS 1993,90,197 −Arg)対立遺伝子の遺伝も、量依存性の様式で、発生年齢を低下させること Dの危険を減少するようにも見える(Corderら,Science 1993,261,921-923;C orderら,Nature Genet.1994,7,180-184). プレセニリン−1(PS−1)は、染色体14に位置し、推定70%の疾患を 原因する変異を宿しており、それが該遺伝子を、家族性初老期ADの主要な遺伝 子としている(全AD症例の推定10%)(Sherringtonら,Nature 1995,375 ,754-760;van Broeckhovenら,Nature Genet.1992,2,335-339;St.George-Hy slopら,Nature Genet.1992,2,330-334;Schellenbergら,Science 1992,258 ,668-670)。S182またはPS−1と称されるこの遺伝子は、10までのコ ーディング・エクソン(No.3〜12)を有する。PS−1は、少なくとも7 トランスメンブラン・ドメインにおける1つの一体となった膜蛋白質であると予 想されている。その単離のときに、5つの異なるミスセンス変異が染色体14関 連の8家族で同定された(Sheringtonら,Nature 1995,375,754-760)。種々 の民族起源の40家族において全22の異なる変異が同定された (van Broeckhovenら,Nature Genet.1995,11,230-233)。2つの異なる変異 が、コドン139、146、163および280の各々で同定された。しかし、 ほどんどの変異は、7推定トランスメンブラン・ドメインの5つおよび6親水性 ループの3つに見られる変異と共に、蛋白質全体にわたって分散している。10 コーディング・エクソンの6つに変異が見いだされ、変異が65%がエクソン5 および8についてのものである。同じ変異が、異なる民族起源の幾つかのAD家 族に起こり、PS−1遺伝子に、独立した変異事象があることを示唆している。 初老ADについての第3の遺伝子(PS−2)が、ADが創立者効果である一 群の家族であるボルガ−ジャーマンAD家族における染色体1の位置している( Levy-Lahadら,Science 1995,269,970-973)。この遺伝子(STM−2または E5−1)は、そのPS−1に対する高い相同性の直接的結果として同定された 。同じミスセンス変異が、7ボルガ−ジャーマンAD家族に見いだされ、より最 近、第2のミスセンス変異が、イタリアのAD家族に見いだされた(Levy-Lahad ら,Science 1995,269,970-973;Rogeavら,Nature 1995,376,775-778;Barin aga,Science 1995,269,917-918)。 PS−1およびPS−2の両方とも、約450のアミノ酸を有し、全体の相同 性は67%で、TMドメインにおいて最高の類似性を有する(Levy-Lahadら,Sc ience 1995,269,973-977;Rogeavら,Nature 1995,376,775-778)。この相同 性の程度は、同様な生物学的機能を示している。プレセニリンの推定7トランス メンブラン・ドメイン構造は、レセプター分子、イオン・チャネルまたは蛋白質 の膜構造と適合性である。PS−1およびPS−2における変異がAb42の発生 増加を原因し、アミロイドとの生物学的相互作用が示唆されている。 PS−1遺伝子におけるエクソン構造および異なるスプライシングが決定され た。エクソン3の3’末端の異なるスプラィス・ドナーの使用が、コドン26〜 29におけるVRSQモチーフを有する、または有しないクローンをもたらす( Alzheimer's Disease Collaborative Group.Nature Genet.1995,11,219-222 )。別のスプライシングもPS−1におけるエクソン8およびPS−2における 相同エクソン8の両方に見いだされた。 別にスプラィスされたPS−2遺伝子である他の多くの変種が同定されている 。これらの遺伝子は、早発性ADの診断および、当該疾患の治療に有用な薬剤の 評価に有用である。 発明の概要 本発明の1つの目的は、新規な変種PS−2配列の提供である。 本発明のもう1つの目的は、これらの新規PS−2配列または、該PS−2の エクソンまたはイントロン配列を用いるアルツハイマー病の診断方法を提供こと である。 本発明のさらなる目的は、PS−2遺伝子変種からなるアルツハイマー病のモ デル系を提供することである。 図面の簡単な説明 図1は、PS−1およびPS−2の構成の模式的比較である。ラベルした矢印 は、公知の変異部位を示し、ラベルしない矢印は、イントロン/エクソン境界を 示す。PS−2における斜線領域は、異なるスプライシングの部位を示す。US F#15はエクソン3、4および8を含む。W.U.#2はエクソン3、4および8 を欠く。W.U.#15はエクソン8を欠くのみである。 図2は、PS−2遺伝子の遺伝子配列(配列番号31)を示す。 発明の詳細な記載 染色体21のAPP遺伝子、染色体19のApoE遺伝子および染色体14の S182またはPS−1遺伝子における突然変異が、初期アルツハイマー病と同 定された場合の主たる原因である(Strittmaterら、PNAS、90、1977−1981(199 3);Sherringtonら、Nature、375、754−760(1995))。しかし、ボルガ−ジ ャーマン(Volga−German)族およびADが常染色体優性特性として受け継がれ ていることが明らかな他のファミリーにおいては、これらの遺伝子座は排除され る。 ボルガ−ジャーマンファミリーは、ロシアの文化的に異なる福次集団であり、 かれらはロシア民族と結婚しなかった。この群におけるADの相対的罹患は例外 的に早く、50ないし70歳の範囲にある。しかし、臨床学かつ病理学的に、こ れらファミリーのADは典型的なADとは区別できない。ボルガ−ジャーマン族 のADに関与する常染色体優性遺伝子座は、染色体lg31−42の局部に限定 される(Levy−Lahadら、Science,269,970−973(1995))。この遺伝子座に 位置する候補遺伝子もまた同定された。Levy−Lahadらは、推定アミノ酸配列が S182(PS−1)のアミノ酸配列と相同的であるSTM2を単離した。アス パラギンの代わりにイソロイシンを用いた結果得られるSTM2における点突然 変異(N141I)が影響を受けた患者にて同定された。このN141I突然変異はヒ トS182に保存されるアミノ酸配列およびマウスS182相同体で起こる。Ro gaevらは、S182に対しても相同的である染色体1のE5−1のクローニング を報告した(Nature,376,775−778(1995))。E5−1(STM2)のオー プン・リーディング・フレームのヌクレオチド配列を分析することで、ボルガ− ジャーマン(N141I)およびイタリア系(M239V)血統の影響を受けた患者に おける保存アミノ酸残基で2つのミスセンス置換が発見された。 PS−2遺伝子の構造をより明確にし、別のスプライシングの可能な部位を決 定するために、遺伝子をクローンして配列決定し、PCRを用いて変化したスプ ライス産物(変種)およびエキソン/イントロン境界を決定した。イントロン/ エキソン境界の配列の解明は、PS−2が10コーディングエキソンによりコー ドされることを明らかにした。PS−2遺伝子配列はEST配列T03796を 配列決定し、GeneTrapperキット(Gibco BRL,Gaithersburg,MD)を用いてP S−2cDNAを単離することにより測定された。 PS−2遺伝子のイントロン/エキソン構造を表1に示す。PS−2cDNA を分断するイントロンの位置を示す。エキソン配列を大文字で、イントロン配列 を小文字で表す。エキソンはcDNA配列の5’末端より数える。 cDNA配列決定により配列の突然変異が観察される複数の位置が明らかにさ れた;そのうちの4つはエキソン境界で生じた。このスプラィシングデータの要 約を表2に示す。 表2のスプライシング事象をそれらが同定された個々のcDNAならびに対応 するアミノ酸残基と一緒に列挙する。RT−PCRにより検出されたスプライシ ング事象をPCRの欄にて「+」で示す。すべての事象は、USF#15と称さ れる、完全長cDNAクローンに対するものである。これら4つのcDNAクロ ーンの構造を図1に示す。 同定された変異のうち3つは変化したスプライシング事象を含む。これらはP S−2遺伝子のエキソン3および4の外部に、エキソン8の内または外部にプラ イシングに含む。関連する境界をPCRにより増幅し、これらのクローンが試験 した組織のすべてのcDNAにて生じることがわかった。他の変化したスプライ シングはこれらの組織にて検出されなかった。他の2つの変異は、Levy-Lahadら 、Science,269,973−977(1995)により公開された配列と異なる小さな変化を 含む。これらの変化はコドン324でのグルタミン酸残基の欠失およびコドン3 57−359でコードされたアミノ酸配列をERGVからESQGGに変化させ る6個の塩基対の挿入を含む。 反対に、PS−1遺伝子では自然に変化したスプライシングについての証拠は ほとんど認められなかった。わずかにPS−1について以前に報告されている変 化したスプライシングが、エキソン8に、VRSQモチーフと共にまたはなしで クローンにて得られるエキソン3の3’末端で見られた。これらのスプライシン グ事象はまたPS−2でも観察されるが、PS−1にて相当するものがない、さ らなる変化したスプライシング事象がPS−2にて観察された。これらの事象は 、タンパク質の構造にて有意な変化をもたらす。 最も衝撃的な変化した転写はエキソン3および4を欠くものである。エキソン 3および4を欠く変種は正常な開始メチオニンを失っており、翻訳されるとすれ ば、コドン145のメチオニンで始まると考えられる。この開始部位は、提案さ れているトランスメンブラン・ドメイン1の後のトランスメンブラン・ドメイン 2の中央にある。このタンパク質はボルガ−ジャーマンAD突然変異体N141I と異なる。 これらの変種の同定は、PS−2遺伝子のある種の突然変異が「ボルガ−ジャ ーマン」型のADに関連していると指摘する。したがって、これらの変種はAD の診断において、またはADのモデルの開発において有用である。 イントロン配列の同定はまた、PS−2遺伝子の変種の形態を早期に検定する のに有用である。PS−2遺伝子のゲノム分析(図1を参照のこと)は、病気の 前兆となる、イントロン多形性を同定する方法を開発することとなる。スプライ ス変異に付随するイントロン配列およびPS−2遺伝子のこれらイントロン−エ キソン境界に隣接するオープン・リーディング・フレームの両方にある突然変異 の解明、検出および診断は、イントロン配列を用いることで行うことができる。 スプライスドナーまたはアクセプター部位における突然変異により生じる突然変 異体または変種の同定および分析は、これらのイントロン配列を解明することで 可能となる。さらには、イントロン−エキソン境界を完全に分析することで、特 にcDNA末端近くのコーディング・エキソンの最初のまたは最後の10ないし 20個のヌクレオチドの正確な配列決定を可能とするスクリーニングプライマー を製造することができる。 現在、種々の形態のADを効果的に治療する方法を知られていない。しかし、 治療が可能であり、アルツハイマー病に付随する痴呆症と非常に似ている進行性 知的衰退を引き起こす数種の他の形態の痴呆症がある。したがって、ADについ ての診断テストは、初期のアルツハイマー病を排除することができるため、これ ら他の症状の診断および治療における有用な手段を提供することとなる。適当な ADの治療法が利用できる場合にもまた、それは有用であろう。アルツハイマー 病の原因である遺伝的突然変異を検出しかつ同定するのに用いることのできる組 換えDNA技法より利用可能な方法論がいくつかある。これらは、直接的プロー ビング、リガーゼ連鎖反応(LCR)およびポリメラーゼ連鎖反応(PCR)方 法論を包含するが、これらに限定されるものではない。 直接的プロービングを用いる変種または突然変異体の検出は、合成的にまたは ニック翻訳により製造されるオリゴヌクレオチドプローブを使用することからな る。好ましい具体例において、該プローブは本明細書にて同定されたPS−2遺 伝子の変種の少なくとも一部と相補的である。該DNAプローブは、例えば、サ ザンブロットハイブリッド形成操作におけるその後の視覚化のために、例えば、 放射性ラベル、酵素ラベル、蛍光ラベルまたはビオチン−アビジン・ラベルを用 いて適宜標識化されていてもよい。その標識されたプローブを、ニトロセルロー スまたはナイロン66基質に結合させたADと思われる患者からのDNAのサン プルと反応させる。その標識されたDNAに相補的なDNA配列を担持する領域 は、リアニーリング反応の結果、それ自身が標識されることとなる。ついで、か かる標識を示すフィルターの領域を、例えば、オートラジオグラフィーで視覚化 する。 リガーゼ連鎖反応(LCR)などの別のプローブ法は、誤対合プローブ、すな わち、突然変異または変化の点を除いて、標的との完全な相補性を有するプロー ブを使用することからなる。ついで、その標的配列を、完全な相補性を有するオ リゴヌクレオチド、すなわち、本発明のPS−2変種に相補的なオリゴヌクレオ チド、および誤対合を有するオリゴヌクレオチドと、その2つを区別する条件下 でハイブリッド形成させる。反応条件を操作することにより、完全に相補性を有 する場合のみでハイブリッド形成を達成することも可能である。誤対合があれば 、その場合、ハイブリッド形成は著しく減少する。 ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)は特異的DNA配列を増幅する技法である。 変性、プライマーアニーリングおよび熱安定酵素Taqポリメラーゼを用いて行う 伸長のサイクルを繰り返し、所望のDNA配列の濃度を指数的に増加させる。 PS−2遺伝子をコードするヌクレオチド配列がわかれば、問題のDNAと隣 接する配列に相補的な合成オリゴヌクレオチドを製造することができる。オリゴ ヌクレオチドは、各々、2本の鎖の一方に相補的である。ついで、該DNAを高 温(例えば、95℃)で変性させ、ついでかなりモル過剰のオリゴヌクレオチド の存在下でリアニーリングする。相互に3’末端に向かって配向したオリゴヌク レオチドを標的配列の対向鎖とハイブリッド形成させ、4三燐酸デオキシリボヌ クレオチドの存在下で核酸鋳型に沿った酵素伸長をプライムする。ついで、最終 産物を再び別のサイクルのために変性する。この3工程のサイクルを7回繰り返 し、DNAセグメントを百万倍以上増幅させることができる。ついで、得られた DNAを、遺伝的変化を突きとめるために、直接配列決定してもよい。また、本 発明の同定されたPS−2変種は、突然変異がある場合に、PCRがDNAの増 殖をもたらすだけであるように、変化したDNAにのみ結合するオリゴヌクレオ チドを製造することを可能とする。PCRにしたがって、対立遺伝子特異的オリ ゴヌクレオチドハイブリッド形成法を用い、AD点突然変異を検出してもよい。 別法として、特異的対立遺伝子の増幅と称されるPCR(PCR called ampl ication of specific alleles;PASA)法を用いることもできる;この方法 は、一の塩基対で異なる対立遺伝子の間で迅速かつ信頼性のある区別を行う ために分別増幅を用いる。Newtonら、Nucleic Acid Res.,17,2503(1989);N icholsら、Genomics,5,535(1989);Okayamaら、J.Lab.Clin.Med.,1214,10 5(1989);Sarkarら、Anal.Biochem.,186:64(1990);Sommerら、Mayo Clin .Proc.,64,1361(1989);Wu、Proc.Nat'l Aca.Sci.USA,86,2757(1989) ;およびDuttonら、Biotechniques,11,700(1991)を参照のこと。PASAは 、一方が対立遺伝子特異的であるような2つのオリゴヌクレオチドプライマーで 増幅することからなる。所望の対立遺伝子は効果的に増幅されるのに対して、他 の対立遺伝子(複数でも可)はあまり増幅されない。というのも、対立遺伝子特 異的プライマーの3’末端またはその付近にある塩基と誤対合しているからであ る。かくして、PASAまたは変法PAMSAを用いて一またはそれ以上のPS −2対立遺伝子の突然変異体を特異的に増幅させることができる。かかる増幅が 患者より得られる遺伝的物質に対して行われる場合、患者での一またはそれ以上 のPS−2対立遺伝子の突然変異体の存在を検出する方法として用いることがで きる。しばしば、IMPAと称される、PCR誘発の突然変異制限分析を該変異 体の検出に用いることもできる。 また、アルツハイマー病の実験モデルを開発することも重要である。かかるモ デルを用いてADの衰退過程を変える試薬をスクリーンすることができる。早期 ファミリーアルツハイマー病の原因としてPS−2遺伝子における特異的突然変 異が同定されれば、遺伝的操作を用い、突然変異したPS−2遺伝子またはその 一部を有するトランスジェニックモデル系および/または全細胞系を開発するこ とも可能である。該モデル系を用いて薬剤をスクリーニングし、アルツハイマー 病の治療における薬剤の効能を評価することもできる。加えて、これらのモデル 系はPS−2の基調をなす生化学およびそのADとの関係を限定するための手段 を提供し、それにより合理的な薬剤設計のための基礎を提供する。 本発明において用いることのできる細胞系の一の型は、自然に誘導させること ができる。このために、影響を受けている個体からの血液サンプルを入手し、例 えば、Epstein−Barrウイルスを用いて、リンパブロストイド細胞系に不変的に 形質転換させる。一旦確立されれば、かかる細胞系を懸濁培養物中で継続的に 成長させることができ、種々のインビトロ実験に用いてPS−2発現およびプロ セッシングを研究することができる。これらの研究に用いられる別の細胞系は、 患者由来の皮膚繊維芽細胞からなる。 FAD突然変異は優先的であるため、細胞系を構築する別法は、PS−2突然 変異遺伝子またはその部分を、前記したように、確立された選択の細胞系に遺伝 的に操作する。かかる方法は、Sisodia、Science,248,492(1990)およびOlte rsdorkら、J.Biol.Chem.,265,4492(1990)に例示されているように、当業 者に周知である。そこでは、アミロイド先駆体ペプチド遺伝子が哺乳動物細胞中 にトランスフェクションされている。 バキュロウイルス発現系がまた、真核生物細胞における異種遺伝子の発現レベ ルを高くするために有効であることが判明した。 また、突然変異した遺伝子を取り出し、突然変異した遺伝子を有するトランス ジェニックマウスを造るのに用いることができる。例えば、本発明のPS−2遺 伝子をクローンし、クローニングベクターに置くことができる。利用できるクロ ーニングベクターとして、例えば、1Charon35、コスミドまたは酵母人工的染 色体が挙げられるが、これに限定されるものではない。ついで、PS−2遺伝子 の変種を宿主動物(ヒト以外の動物)、例えばマウスに移すことができる。移し た結果、得られたトランスジェニック動物(ヒト以外の動物)が一またはそれ以 上のPS−2ポリペプチドの変種を発現することが好ましい。 また、PS−2遺伝子をコードするミニゲンを設計することもできる。かかる ミニゲンはPS−2ポリペプチドの変種をコードするcDNA配列、好ましくは 完全長の、PS−2エキソンの組み合わせ、または下流にあるポリアデニル化シ グナル配列および上流のプロモーター(および好ましくはエンハンサー)の組み 合わせを有する。かかるミニゲン構築物は、適当なトランスジェニック宿主、例 えばマウスまたはラットに導入されると、その構築物がPS−2ポリペプチドの 変種を発現するであろう。 tランスジェニック動物を造り出す一の方法は、真核細胞幹(ES)細胞をイ ンビトロにて相同的に組み合わせることにより所望の遺伝子に変異を生じさせ、 つづいてその修飾したES細胞系を宿主繊維芽細胞にミクロインジェクションし 、その後、養母中にてインキュベーションに付す。FrohmanおよびMartin、Cell ,56,145(1989)を参照のこと。また、突然変異した遺伝子またはその部分を 一の細胞胚にミクロインジェクションし、つづいて養母にてインキュベーション する方法も用いることができる。トランスジェニックマウスを製造する別の方法 は、当業者に周知てある。 トランスジェニックマウスは、米国特許第5223610号に具体的に示され ているように、新規な治療組成物の評価にて、および発癌性試験にて用いられる 。これらの動物はまた、米国特許第5221778号に具体的に記載されている ように、ヒトの病状に対する予想動物モデルの開発に用いられる。今回、トラン スジェニック動物は、アルツハイマー病(米国特許第7769626号)、抗癌 剤に対する多重薬剤耐性(米国特許第7260827号)および発癌物質(米国 特許第4736866号)を評価するために開発された。したがって、染色体1 4連結の家系における早期アルツハイマー病の原因であると考えられる、本発明 のPS−2遺伝子は、トランスジェニック動物を開発し、この疾患を評価するた めの有用な手段を提供するものである。 部位特異的突然変異および/または遺伝子変換を用い、当該細胞内において、 あるいはトランスフェクションにより非ヒト・PS−2遺伝子の対立遺伝子を変 異させて、変異遺伝子が本願記載の変化したアミノ酸を有するポリペプチドをコ ーするようにすることもできる。 さらに、PS−2遺伝子の末端切断転写物の機能の試験に使用するために、P S−2およびその変種に対する抗体を得ることができる。これらの抗体は、例え ば、ポリクローナル抗体またはモノクローナル抗体であってよい。また本発明は 、キメラ、1本鎖、およびヒト化抗体、ならびにFabフラグメント、あるいは Fab発現ライブラリーの製造をも包含する。当該分野で知られた種々の手順を 、かかる抗体およびフラグメントの製造に用いてもよい。 動物への直接注射、または動物(好ましくは、非ヒト)への遺伝子の投与によ り本発明PS−2遺伝子に対して生成する抗体を得てもよい。次いで、そのよう にして得られた抗体をPS−2遺伝子またはそれ自体に結合させる。このように して、遺伝子のフラグメントを用いても、これらの抗体を得ることができる。 モノクローナル抗体の調製のために、連続細胞培養により産生される抗体を提 供する方法を用いることができる。例としては、ハイブリドーマ法(Kohler and Milstein,Nature 1975,256,495-497)、トリオーマ法、ヒト・B細胞ハイブリ ドーマ法(Kozbor et al.,Immunology Today 1983,4,72)、およびヒト・モノク ローナル抗体製造のためのEBV−ハイブリドーマ法(Cole et al.,Monoclonal Antibodies and Cancer Therapy,Alan R.Liss,Inc.,1985,pp.77-96)が挙げら れる。 1本鎖抗体製造に関する方法(米国特許第4946778号)を適用して本発 明PS−2遺伝子に対する1本鎖抗体を得ることができる。また、トランスジェ ニックマウスを用いて本発明PS−2遺伝子に対するヒト化抗体を発現させても よい。 以下の非限定的な実施例は本発明のさらなる例示説明となる。 実施例 実施例1:PS−2遺伝子のクローニング 製造者の指示に従ってGene Trapper kit(Gibco BRL)を用いてPS−2cD NAを単離した。プライマー5'−CATTCACTGAGGACACACCC −3'(配列番号:1)(EST配列T03796由来)を用いてpCMVSP ORT中のヒト・脳の転写物ライブラリー(Gibco BRL,Gaithersburg,MD)をプ ローブした。しかしながら、この配列の使用(3回)により、つねに異なるクロ ーンが単離され、それらは5'および3'非翻訳遺伝子配列を含んでいたが、開始 コドンと推定される部分の周辺の遺伝子領域を欠いていた。上記クローン中の省 略領域に由来するプライマー5'−CAAATACGGAGCGAAGACAG −3'(配列番号:2)を用い、やはりGene Trapper kitを用いててライブラリ ーを再スクリーニングした。このことにより、欠落していた領域を含むクローン の単離が可能となった。 実施例2:cDNAの調製 脳、心臓、肝臓、肺、胎盤および骨格筋由来のヒト・RNAをClontech(Palo Alto,CA)から得た。Superscript Preamplification System for First Strand cDNA Synthesis(Gibco BRL)を用いて第1鎖cDNAを合成した。0.5mlチ ューブ中で、全RNA2ミリグラムを、1mgのオリゴヌクレオチド(dT)12 18 プライマー、100ngのランダムヘキサマープライマーおよびDEPC処理 水と混合した。試料を70℃で10分インキュベーションし、次いで、氷上に置 いた。製造者のプロトコールに従ってキット成分を添加し、試料を37℃で2時 間インキュベーションした。Superscript II Reverse Transcriptase(RT;2 00U)を添加し、次いで、試料を37℃で1時間インキュベーションした。次 いで、試料を70℃で15分インキュベーションし、氷冷し、次いで、2UのR NAse Hを添加した。すべての試料を−20℃で保存した。さらなるPCR には、各反応につき最終生成物1mlを用いた。 実施例3:変化したスプライシング生成物を決定するためのPCR cDNA配列全体にわたってプライマーを設計して種々の組織における変化し たスプライシングを評価できるようにした。エキソンプライマーならびにそれら の使用条件を表3に示す。イントロンプライマーならびにそれらの使用条件を表 4に示す。 組織cDNAの部分試料をPerkin Elmer DNA Thermal Cycler 480(Perkin El mer,Norwalk,CT)中で増幅した。各PCR反応系は、1mlの最終cDNA生成 物、25pmolの各プライマー(順方向および逆方向),12.5nmolの dNTP(Pharmacia,Columbus,OH)、1.25UのTaqポリメラーゼ(Promeg a,Madison,WI)を含み、全反応体積50mlであり、鉱油(Fisher,Pittsburgh, PA)60mlを重層した。PS−2遺伝子の少なくとも2つの推定上のイントロ ン/エキソン境界にまたがるように使用プライマーを設計した。例えば、LP3 13F(順方向、エキソン2)およびLP676R(逆方向、エキソン4)を用 いてエキソン2/3およびエキソン3/4のイントロンエキソン境界をまたがせ る。ある種の反応のためには、試料を94℃で5分間変性させた。次いで、試料 について、94℃で0.5分、使用プライマーペアーに適するアニーリング温度 で0.5分、次いで、72℃で0.75分を35サイクル行った。これを行った後 、最終伸長反応を72℃で10分行った。臭化エチジウム染色を用いて生成物を 2%アガロースゲル(Promega)上で可視化した。生成物のバンドを切り出し、W izard PCR Preps DNA Purification System(Promega)を用いて精製した。最終 精製生成物50mlのうち5マイクロリットルを配列決定に使用した。 実施例4:変化したスプライシング生成物の決定のための配列決定 エキソヌクレアーゼIおよびエビ・アルカリ性ホスファターゼ(PCR sequenci ng kit-USB,Clevland,OH)を用いてPCR生成物を処理した。5マイク ロリットルのPCR生成物をエキソヌクレアーゼIとともに37℃で15分イン キュベーションした。次いで、試料を80℃に15分維持し、その後、2Uのエ ビ・アルカリ性ホスファターゼを添加した。試料を37℃に15分維持し、次い で、80℃に15分に維持した。この最終生成物7mlを、Sequence PCR produ ct Sequencing Kitに記載の配列決定プロトコールにおいて使用した。もとのP CR反応に用いた順方向プライマーを手動配列決定に使用した。 実施例5:PACの単離 プライマーR05822FおよびR05822Rを用いて増幅したPCR生成 物を用いて格子ライブラリー(Genome Systems,Inc.)をスクリーニングするこ とによりP1由来の人工染色体(PAC)を単離した。PS−2遺伝子を含む3 種のPACをNotIで消化し、パルスフィールドゲル電気泳動(PFGE)を 用いてサイズ決定した。200V、21時間、14℃、スイッチ時間5〜20秒 としてPACDNAを泳動した。サィズは90kbから110kbであった。5 '非翻訳配列の検出に用いたプライマーは5'−GCTTCTGTCTCAGGT TTCTTC−3'(配列番号:3)および5'−CGGTGTTTGGCTGT TTTATCA−3'(配列番号:4)であった。イントロンプライマーを用い てエキソン4および7の存在を検出した。プライマーR05822FおよびR0 5822Rを用いてエキソン12を検出した。PCR反応条件は以下のとおり: 5分間変性、次いで、94℃で0.5分、適当なアニーリング温度で0.5分、7 2℃で0.5分を35サイクル。72℃で10分間の伸長反応で各反応を完了し た。各プライマーのアニーリング温度を表2に示す。 実施例6:エキソン/イントロン境界の同定 PCR/連結法によりエキソン/イントロン境界を得た。精製PAC DNA を種々の平滑末端を残す酵素で消化し、個々に設計されたリンカーに連結した。 次いで、リンカー由来のプライマーおよび境界配列決定用のPS−2由来のプラ イマーを用いるPCRにより配列を特異的に増幅した。32Pおよび標識プライマ ーおよびTaq DNAポリメラーゼ温度サイクル反応を用いる改変ジデオキシ ヌクレオチド配列決定法を用いることにより、低融点アガロース中で生成物の配 列決定を直接行った。 実施例7:小さな配列の変化の検出 Pharmacia ALFフラグメントマネージャーを用いて小さな配列の変化(標準的 なアガロースゲル/臭化エチジウム可視化では検出できない)を検出した。5' −フルオレセイン付箋プライマーを用いるPCRにより対応cDNA配列を増幅 した。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION                       Variants of the presenilin-2 gene   Foreword   The present invention was completed during research sponsored by the National Institute of Health. It is. The United States Government has certain rights in the invention.   Background of the Invention   Alzheimer's disease (AD) is an advanced disease characterized by memory loss and dementia It is an active neurodegenerative disease. The main pathological features of AD are neurofibrillary tangles and And senile plaques mainly composed of amyloid protein. These spots are larger 39-43 variants derived from the amyloid precursor protein (APP) Β-amyloid, a peptide of amino acid length (Goate et al., Nature 1991, 3 49, 704-6; Masters et al., PNAS 1985, 82, 4245-4249; Kang et al., Nature 1987, 325, 73. 3-736). Various studies have shown that the increased occurrence of the 42 amino acid peptide has been identified by APP. It shows that it leads to AD in the disease being treated.   AD is typically a senile disease, with up to 6% of them 65 years old and 2 Up to 0% is reflected by being 80 years old. This type of AD is called late-onset It is called. Also, in a small number of families, autosomal chromosomes with age-dependent penetrance It is described as a dominantly unique disease. Most commonly, this disease The age of onset is below 60 years in these families (maturity). That is, this Type AD is termed premature. In both early-onset and late-onset AD, Genetic factors are involved.   Some cases where precocious AD has been isolated as a fully penetrated autosomal dominant trait Have been identified in a large family. Linkage studies in the elderly AD family showed that chromosomes 1, 1 Four genes on 4, 19 and 21 are mutated, causing presenile AD Was identified. The first identified geriatric AD gene is located on chromosome 21. Encodes the βA4-amyloid protein precursor (APP) (Goate et al., Natur e 1991, 349, 704-706; Murrell et al., Science 1991, 254, 97-99; Chartier-Harlin Et al., Nature 1991, 353, 844-846). Mutations in this gene affect about 5% of families Climb. These diseases due to mutations can be transfected or Amyloid, potentially neurotoxic Ab fragment modeled on subcultured cells Has been shown to lead to modified proteolytic processing of APP in a direction that favors cell production. Was. Transgenic overexpression of one mutant APP is shown in a mouse model of AD For the first time, where age-related brain deposition of Ab fragments is nervous With astrocytic and microglial pathologies (Games et al., Nature 1995, 373) , 523-527).   Genetic variability at the apolipoprotein E locus on chromosome 19 is also a cause of AD Theory (Strittmater et al., PNAS 1993, 90, 197). -Arg) Allelic inheritance also reduces age of onset in a dose-dependent manner It also appears to reduce the danger of D (Corder et al., Science 1993, 261, 921-923; C order et al., Nature Genet. 1994, 7, 180-184).   Presenilin-1 (PS-1) is located on chromosome 14 and accounts for an estimated 70% of disease. Harbors the causative mutation, which is responsible for the main inheritance of familial AD. (Estimated 10% of all AD cases) (Sherrington et al., Nature 1995, 375). , 754-760; van Broeckhoven et al., Nature Genet. 1992, 2,335-339; St. George-Hy slop et al., Nature Genet. 1992, 2, 330-334; Schellenberg et al., Science 1992, 258. , 668-670). This gene, termed S182 or PS-1, has up to 10 Reading exons (Nos. 3 to 12). PS-1 has at least 7 Presumed to be one integral membrane protein in the transmembrane domain Is imagined. At the time of its isolation, five different missense mutations Identified in eight families of the ream (Sherington et al., Nature 1995, 375, 754-760). varied Of 22 different variants identified in 40 families of ethnic origin (Van Broeckhoven et al., Nature Genet. 1995, 11, 230-233). Two different mutations Was identified at each of codons 139, 146, 163 and 280. But, Most mutations are associated with 5 and 6 hydrophilicities of the 7 putative transmembrane domains. It is dispersed throughout the protein, with mutations found in three of the loops. 10 Mutations were found in six of the coding exons, with 65% of the mutations in exon 5. And 8. The same mutation, but several AD families of different ethnic origins Occurred in the tribe, suggesting that there is an independent mutation event in the PS-1 gene.   A third gene (PS-2) for elderly AD is one in which AD is a founder effect. Chromosome 1 is located in the Volga-German AD family, a group member ( Levy-Lahad et al., Science 1995, 269, 970-973). This gene (STM-2 or E5-1) was identified as a direct result of its high homology to PS-1 . The same missense mutation was found in the 7 Volga-German AD family, Recently, a second missense mutation was found in an Italian AD family (Levy-Lahad Et al., Science 1995, 269, 970-973; Rogeav et al., Nature 1995, 376, 775-778; Barin aga, Science 1995, 269, 917-918).   Both PS-1 and PS-2 have about 450 amino acids and have overall homology With 67% similarity and the highest similarity in the TM domain (Levy-Lahad et al., Sc. ience 1995, 269, 973-977; Rogeav et al., Nature 1995, 376, 775-778). This homology Sex degrees indicate similar biological functions. Putative 7 trans of presenilin The membrane domain structure can be a receptor molecule, ion channel or protein It is compatible with the membrane structure. Mutations in PS-1 and PS-2 are Ab42Occurrence of Due to the increase, biological interactions with amyloid have been suggested.   Exon structure and differential splicing in the PS-1 gene were determined. Was. The use of a different splice donor at the 3 'end of exon 3 is Results in clones with or without the VRSQ motif at 29 ( Alzheimer's Disease Collaborative Group. Nature Genet. 1995, 11, 219-222 ). Alternative splicing also occurs at exon 8 in PS-1 and in PS-2. Homologous exon 8 was found in both.   Many other variants have been identified that are separately spliced PS-2 genes . These genes are useful for diagnosing early-onset AD and for drugs useful for treating the disease. Useful for evaluation.   Summary of the Invention   One object of the present invention is to provide novel variant PS-2 sequences.   Another object of the present invention is to provide these novel PS-2 sequences or To provide a method for diagnosing Alzheimer's disease using exon or intron sequences It is.   A further object of the present invention is to provide an Alzheimer's disease model comprising a PS-2 gene variant. To provide Dell system.   BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES   FIG. 1 is a schematic comparison of the configuration of PS-1 and PS-2. Labeled arrow Indicates a known mutation site, and an unlabeled arrow indicates an intron / exon boundary. Show. The shaded areas in PS-2 indicate different splicing sites. US F # 15 contains exons 3, 4 and 8. WU # 2 is exons 3, 4 and 8 Lacks. WU # 15 only lacks exon 8.   FIG. 2 shows the gene sequence of the PS-2 gene (SEQ ID NO: 31). Detailed description of the invention   The APP gene on chromosome 21, the ApoE gene on chromosome 19 and the Mutations in the S182 or PS-1 gene are identical to those in early Alzheimer's disease. It is a major cause when defined (Strittmater et al., PNAS, 90, 1977-1981 (199 3); Sherrington et al., Nature, 375, 754-760 (1995)). However, Volgaji The Volga-German family and AD are inherited as autosomal dominant traits In other families that are known to be You.   The Volga-German family is a culturally distinct futuristic group of Russia, They did not marry the Russian people. Except for the relative prevalence of AD in this group Very early, in the range of 50 to 70 years. However, clinically and pathologically, AD in these families is indistinguishable from typical AD. Volga-German Autosomal dominant locus involved in AD is restricted to the localization of chromosomes lg31-42 (Levy-Lahad et al., Science, 269, 970-973 (1995)). At this locus Candidate genes located were also identified. Levy-Lahad et al. Found that the deduced amino acid sequence STM2 homologous to the amino acid sequence of S182 (PS-1) was isolated. Ass Point suddenness in STM2 resulting from using isoleucine instead of paragine Mutation (N141I) was identified in affected patients. This N141The I mutation is Occurs in the amino acid sequence conserved in S182 and a mouse S182 homolog. Ro gaev et al. cloned E5-1 on chromosome 1, which is also homologous to S182. (Nature, 376, 775-778 (1995)). E5-1 (STM2) By analyzing the nucleotide sequence of the pun reading frame, Volga- German (N141I) and Italian (M239V) For patients affected by pedigree Two missense substitutions were found at conserved amino acid residues in the gene.   Clarify the structure of the PS-2 gene and determine alternative splicing sites The gene was cloned and sequenced, and the altered sp Rice product (variant) and exon / intron boundaries were determined. Intron / To elucidate the sequence of exon boundaries, PS-2 was coded by 10 coding exons. Was revealed. The PS-2 gene sequence corresponds to the EST sequence T03796. After sequencing, the gene was sequenced using the GeneTrapper kit (Gibco BRL, Gaithersburg, MD). It was determined by isolating the S-2 cDNA.   Table 1 shows the intron / exon structure of the PS-2 gene. PS-2 cDNA Indicates the position of the intron that divides. Exon sequence in uppercase, intron sequence In lower case. Exons are counted from the 5 'end of the cDNA sequence.   cDNA sequencing reveals multiple positions where sequence mutations are observed Four occurred at exon boundaries. Key to this splicing data The results are shown in Table 2.   The splicing events in Table 2 correspond to the individual cDNAs from which they were identified as well as the corresponding And the amino acid residues are listed. Splice detected by RT-PCR The marking event is indicated by “+” in the PCR column. All events are designated USF # 15 For full-length cDNA clones. These four cDNA clones FIG. 1 shows the structure of the blade.   Three of the mutations identified contain altered splicing events. These are P Plasmids outside exons 3 and 4 of the S-2 gene, inside or outside exon 8 Include in Ising. Relevant boundaries are amplified by PCR and these clones are tested It was found to occur in all cDNAs of the isolated tissues. Other changed splices Thing was not detected in these tissues. The other two mutations are Levy-Lahad et al. , A small change that differs from the sequence published by Science, 269, 973-977 (1995). Including. These changes are due to the deletion of a glutamic acid residue at codon 324 and codon 3 Changing the amino acid sequence encoded by 57-359 from ERGV to ESQGG 6 base pair insertions.   Conversely, evidence for splicing spontaneously altered in the PS-1 gene Few were recognized. Slight changes previously reported for PS-1 Splicing is added to exon 8 with or without the VRSQ motif It was found at the 3 'end of exon 3 obtained in the clone. These splices The logging event is also observed in PS-2, but has no equivalent in PS-1. Another altered splicing event was observed in PS-2. These events are Causes significant changes in protein structure.   The most shocking altered transcripts are those that lack exons 3 and 4. Exon Variants lacking 3 and 4 have lost the normal starting methionine and For example, it is thought to start with methionine at codon 145. This start site is Transmembrane domain after transmembrane domain 1 2 in the middle. This protein is a Volga-German AD mutant N141I And different.   The identification of these variants indicates that certain mutations in the PS-2 gene were "Man" type AD. Therefore, these variants are AD Or in the development of models of AD.   Identification of intron sequences also provides an early test for variant forms of the PS-2 gene Useful for Genomic analysis of the PS-2 gene (see FIG. 1) A method to identify intronic polymorphisms, which is a precursor, will be developed. Splice Intron sequences associated with the DNA mutation and those introns of the PS-2 gene. Mutations in both open reading frames adjacent to the exon boundary Elucidation, detection and diagnosis can be performed by using an intron sequence. Mutations caused by mutations in splice donor or acceptor sites Identification and analysis of variants or variants depends on elucidating these intron sequences. It becomes possible. In addition, a complete analysis of the intron-exon boundary provides The first or last 10 or more of the coding exon near the end of the cDNA Screening primer that enables accurate sequencing of 20 nucleotides Can be manufactured.   Currently, there is no known method of effectively treating various forms of AD. But, Progressive, treatable, very similar to dementia associated with Alzheimer's disease There are several other forms of dementia that cause intellectual decline. Therefore, about AD Diagnostic tests can eliminate early-stage Alzheimer's disease. Would provide useful tools in the diagnosis and treatment of other conditions. Appropriate It may also be useful where treatments for AD are available. Alzheimer Sets that can be used to detect and identify genetic mutations that cause disease There are several methodologies available over recombinant DNA techniques. These are direct Bing, ligase chain reaction (LCR) and polymerase chain reaction (PCR) methods Includes, but is not limited to, jurisprudence.   Detection of variants or mutants using direct probing can be synthetic or Use of oligonucleotide probes produced by nick translation. You. In a preferred embodiment, the probe is a PS-2 gene identified herein. Complementary to at least some of the variants of the gene. The DNA probe is, for example, For subsequent visualization in the Zan blot hybridization procedure, for example, Uses radioactive, enzyme, fluorescent or biotin-avidin labels And may be appropriately labeled. Transfer the labeled probe to nitrocellulose. Of DNA from a patient suspected of having AD bound to a nylon or nylon 66 substrate React with pull. A region carrying a DNA sequence complementary to the labeled DNA Is itself labeled as a result of the rear annealing reaction. By the way, Visualize the area of the filter showing the carousel, for example, by autoradiography I do.   Other probe methods, such as ligase chain reaction (LCR), include mismatched probes, That is, a probe that has complete complementarity with the target except for mutations or changes. Use of The target sequence is then replaced with an Oligonucleotides, ie, oligonucleotides complementary to the PS-2 variants of the invention And oligonucleotides with mismatches and the conditions that distinguish the two To form a hybrid. By manipulating the reaction conditions, complete complementarity It is also possible to achieve hybrid formation only if If there is a mismatch , In which case hybridization is significantly reduced.   Polymerase chain reaction (PCR) is a technique for amplifying specific DNA sequences. Denaturation, primer annealing and using thermostable enzyme Taq polymerase The extension cycle is repeated to increase the concentration of the desired DNA sequence exponentially.   If the nucleotide sequence encoding the PS-2 gene is known, it will be adjacent to the DNA in question. Synthetic oligonucleotides complementary to the flanking sequence can be produced. Oligo The nucleotides are each complementary to one of the two strands. Then, the DNA was Denature at room temperature (eg, 95 ° C.) and then a substantial molar excess of oligonucleotide Annealing in the presence of Oligonucleotides oriented towards each other at the 3 'end Leotide is hybridized to the opposite strand of the target sequence and deoxyribonucleic acid triphosphate is Prime enzyme extension along the nucleic acid template in the presence of the nucleotide. Then the final The product is denatured again for another cycle. Repeat these three steps 7 times However, the DNA segment can be amplified one million times or more. Then got DNA may be sequenced directly to locate genetic changes. Also book The identified PS-2 variants of the invention show that, if there is a mutation, PCR increases DNA. Oligonucleotides that bind only to altered DNA so that they only result in multiplication It is possible to produce tide. According to PCR, allele-specific orientation AD point mutations may be detected using the oligonucleotide hybridisation method.   Alternatively, PCR called amplification of a specific allele ication of specific alleles (PASA) method can also be used; Makes quick and reliable distinctions between different alleles at one base pair To use differential amplification. Newton et al., Nucleic Acid Res., 17, 2503 (1989); N. ichols et al., Genomics, 5, 535 (1989); Okayama et al., J. Lab. Clin. Med., 1214, 10. 5 (1989); Sarkar et al., Anal. Biochem., 186: 64 (1990); Sommer et al., Mayo Clin. Proc., 64, 1361 (1989); Wu, Proc. Nat'l Aca. Sci. USA, 86, 2757 (1989) And Dutton et al., Biotechniques, 11, 700 (1991). PASA is With two oligonucleotide primers, one of which is allele specific Amplifying. The desired allele is effectively amplified while the other Allele (s) are not significantly amplified. Because allele features This is because of a mismatch with the base at or near the 3 'end of the different primer. You. Thus, one or more PSs using PASA or modified PAMSA Mutants of the -2 allele can be specifically amplified. Such amplification If performed on genetic material obtained from the patient, one or more in the patient Can be used as a method to detect the presence of a mutant of the PS-2 allele. Wear. PCR-induced mutation restriction analysis, often referred to as IMPA, It can also be used for body detection.   It is also important to develop experimental models of Alzheimer's disease. Such a mo Dell can be used to screen for reagents that alter the decay process of AD. Early Specific Mutations in the PS-2 Gene as a Cause of Family Alzheimer's Disease If a difference is identified, the genetically modified PS-2 gene or its Developing transgenic model systems and / or whole cell systems with some Both are possible. Drugs are screened using the model system and Alzheimer's The efficacy of a drug in the treatment of a disease can also be evaluated. In addition, these models The system is a means of limiting the biochemistry underlying PS-2 and its relationship to AD And thereby provide a basis for rational drug design.   One type of cell line that can be used in the present invention is naturally induced. Can be. To this end, blood samples from affected individuals were obtained and For example, using the Epstein-Barr virus, the lymphostroid cell line Transform. Once established, such cell lines can be continuously cultivated in suspension culture. Can be grown and used in various in vitro experiments to express and express PS-2. You can study sexing. Another cell line used for these studies is Consists of skin fibroblasts from the patient.   An alternative to constructing cell lines is the PS-2 The mutated gene, or a portion thereof, is transferred to an established cell line of choice, as described above. Operate Such methods are described in Sisodia, Science, 248, 492 (1990) and Olte. rsdork et al. Biol. Chem. , 265, 4492 (1990). Is well known to the public. There, the amyloid precursor peptide gene is found in mammalian cells. Has been transfected.   Baculovirus expression systems also provide for the level of expression of heterologous genes in eukaryotic cells. Has been found to be effective in raising the load.   In addition, the mutated gene is taken out, and the trans It can be used to make transgenic mice. For example, the PS-2 of the present invention The gene can be cloned and placed in a cloning vector. Available black For example, 1Charon35, cosmid or yeast artificial dye Although a color body is mentioned, it is not limited to this. Then, the PS-2 gene Can be transferred to a host animal (non-human animal), for example, a mouse. Transfer As a result, one or more transgenic animals (non-human animals) were obtained. It is preferred to express a variant of the above PS-2 polypeptide.   In addition, a minigen encoding the PS-2 gene can be designed. Take The minigen is a cDNA sequence encoding a variant of the PS-2 polypeptide, preferably A full-length, PS-2 exon combination or downstream polyadenylation system Combination of signal sequence and upstream promoter (and preferably enhancer) Have a match. Such minigen constructs are suitable transgenic hosts, e.g. For example, when introduced into a mouse or rat, the construct is transformed into a PS-2 polypeptide. Will express the variant.   One way to create transgenic animals is to use eukaryotic cell stem (ES) cells. Mutating the desired gene by homologous combination in vitro, The modified ES cell line is then microinjected into host fibroblasts. , Followed by incubation in the foster mother. Frohman and Martin, Cell , 56, 145 (1989). In addition, mutated genes or parts thereof Microinjection into one cell embryo, followed by incubation with foster mother Can be used. Another method of producing transgenic mice Are well known to those skilled in the art.   Transgenic mice are illustrated in US Pat. No. 5,223,610. Used in the evaluation of novel therapeutic compositions and in carcinogenicity studies . These animals are also specifically described in US Pat. No. 5,221,778. As such, it is used to develop predictive animal models for human disease states. This time, Tran Sgenic animals include Alzheimer's disease (US Pat. No. 7,776,626), anti-cancer Multidrug resistance to drugs (US Pat. No. 7,260,827) and carcinogens (US No. 4,736,866). Therefore, chromosome 1 The present invention, which is thought to be the cause of early Alzheimer's disease in a 4-connected family PS-2 gene has been used to develop transgenic animals and evaluate this disease. It provides a useful means for   Using site-directed mutagenesis and / or gene conversion, Alternatively, the allele of the non-human PS-2 gene is changed by transfection. Alternatively, the mutant gene may encode a polypeptide having an altered amino acid as described in the present application. It can be done.   Further, for use in testing the function of the truncated transcript of the PS-2 gene, Antibodies to S-2 and variants thereof can be obtained. These antibodies, for example, For example, it may be a polyclonal antibody or a monoclonal antibody. Also, the present invention , Chimeric, single chain, and humanized antibodies, and Fab fragments, or Also encompasses the production of Fab expression libraries. Various procedures known in the art May be used for the production of such antibodies and fragments.   By direct injection into an animal or administration of a gene to an animal (preferably a non-human). Alternatively, an antibody generated against the PS-2 gene of the present invention may be obtained. Then like that The antibody thus obtained is bound to the PS-2 gene or itself. in this way Thus, these antibodies can also be obtained by using gene fragments.   For preparation of monoclonal antibodies, provide antibodies produced by continuous cell culture. The method provided can be used. Examples include the hybridoma method (Kohler and  Milstein, Nature 1975, 256, 495-497), trioma method, human / B cell hybrid Dorma method (Kozbor et al., Immunology Today 1983, 4, 72), EBV-Hybridoma Method for Production of Lonal Antibodies (Cole et al., Monoclonal  Antibodies and Cancer Therapy, Alan R. Liss, Inc., 1985, pp. 77-96) It is.   The present invention was applied by applying a method for producing a single-chain antibody (US Pat. No. 4,946,778). A single-chain antibody against the bright PS-2 gene can be obtained. Also, transje Using a nick mouse to express a humanized antibody against the PS-2 gene of the present invention. Good.   The following non-limiting examples serve to further illustrate the invention. Example Example 1: Cloning of PS-2 gene   PS-2cD using Gene Trapper kit (Gibco BRL) according to the manufacturer's instructions. NA was isolated. Primer 5'-CATTCACTGAGGACACACCC PCMVSP using -3 '(SEQ ID NO: 1) (derived from EST sequence T03796) Library of human / brain transcripts in ORT (Gibco BRL, Gaithersburg, MD) Robe. However, the use of this sequence (three times) always results in different clones. Were isolated and contained 5 'and 3' untranslated gene sequences, but The gene region around the putative codon was missing. Ministry in the above clones Primer 5'-CAAATACGGGAGCGAAGACAG derived from a short region -3 '(SEQ ID NO: 2) and also using the Gene Trapper kit Were rescreened. As a result, clones containing the missing region Can be isolated. Example 2: Preparation of cDNA   Human RNA derived from brain, heart, liver, lung, placenta and skeletal muscle was analyzed by Clontech (Palo Alto, CA). Superscript Preamplification System for First Strand First strand cDNA was synthesized using cDNA Synthesis (Gibco BRL). 0.5 ml In a tube, 2 milligrams of total RNA was combined with 1 mg of oligonucleotide (dT)12 ~ 18 Primer, 100 ng random hexamer primer and DEPC treatment Mix with water. The samples were incubated at 70 ° C. for 10 minutes, then placed on ice. Was. Kit components were added according to the manufacturer's protocol and samples were incubated at 37 ° C for 2 hours. Incubation. Superscript II Reverse Transcriptase (RT; 2 00U) was added and the samples were then incubated at 37 ° C. for 1 hour. Next The sample was then incubated at 70 ° C. for 15 minutes, cooled on ice, and then Nase H was added. All samples were stored at -20 <0> C. Further PCR For each reaction, 1 ml of the final product was used for each reaction. Example 3: PCR to determine altered splicing products   Primers are designed throughout the cDNA sequence to vary in various tissues. Splicing can be evaluated. Exon primers and their Table 3 shows the conditions of use. Shows intron primers and their usage conditions It is shown in FIG.   A partial sample of the tissue cDNA was prepared using a Perkin Elmer DNA Thermal Cycler 480 (Perkin Elmer mer, Norwalk, CT). Each PCR reaction system produces 1 ml final cDNA Product, 25 pmol of each primer (forward and reverse), 12.5 nmol dNTP (Pharmacia, Columbus, OH), 1.25 U of Taq polymerase (Promeg a, Madison, WI), a total reaction volume of 50 ml, mineral oil (Fisher, Pittsburgh, PA) was overlaid with 60 ml. At least two putative intros of the PS-2 gene The primers used were designed to span the exon / exon boundaries. For example, LP3 For 13F (forward, exon 2) and LP676R (reverse, exon 4) Straddling the intron exon boundaries of exons 2/3 and 3/4 You. For certain reactions, samples were denatured at 94 ° C. for 5 minutes. Then the sample , At 94 ° C for 0.5 minutes, annealing temperature suitable for the primer pair used For 0.5 minutes and then at 75 ° C. for 0.75 minutes for 35 cycles. After doing this The final extension reaction was performed at 72 ° C. for 10 minutes. The product is purified using ethidium bromide staining. Visualized on a 2% agarose gel (Promega). Cut out the product band, W Purification was performed using izard PCR Preps DNA Purification System (Promega). Final Five microliters of 50 ml of the purified product were used for sequencing. Example 4: Sequencing for Determination of Altered Splicing Products   Exonuclease I and shrimp alkaline phosphatase (PCR sequenci ng kit-USB, Clevland, OH). 5 microphones Of PCR product with exonuclease I at 37 ° C. for 15 minutes It was cubified. The sample is then maintained at 80 ° C. for 15 minutes, after which 2 U of air Bi-alkaline phosphatase was added. The sample is kept at 37 ° C. for 15 minutes, then At 80 ° C. for 15 minutes. 7 ml of this final product is Used in the sequencing protocol described in the ct Sequencing Kit. Original P The forward primer used for the CR reaction was used for manual sequencing. Example 5: PAC isolation   PCR generation amplified using primers R05822F and R05822R Screen the grid library (Genome Systems, Inc.) Thus, an artificial chromosome (PAC) derived from P1 was isolated. 3 containing PS-2 gene Seed PACs were digested with NotI and pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) was performed. Size. 200V, 21 hours, 14 ° C, switch time 5-20 seconds PAC DNA was run. The size was 90 kb to 110 kb. 5 'The primer used for detection of the untranslated sequence was 5'-GCTTCTGTCTCAGGGT. TTCTTC-3 '(SEQ ID NO: 3) and 5'-CGGTGTTTGGCTGT TTTATCA-3 ′ (SEQ ID NO: 4). Using intron primer Exons 4 and 7 were detected. Primers R05822F and R0 Exon 12 was detected using 5822R. The PCR reaction conditions are as follows: Denaturation for 5 minutes, then 0.5 minutes at 94 ° C, 0.5 minutes at the appropriate annealing temperature, 7 minutes 35 cycles of 0.5 minutes at 2 ° C. Each reaction was completed by an extension reaction at 72 ° C for 10 minutes. Was. Table 2 shows the annealing temperature of each primer. Example 6: Identification of exon / intron boundaries   Exon / intron boundaries were obtained by PCR / ligation. Purified PAC DNA Was digested with enzymes leaving various blunt ends and ligated to individually designed linkers. The linker-derived primers and PS-2-derived primers for border sequencing were then The sequence was specifically amplified by PCR using the immer.32P and labeled primer Dideoxy using temperature- and Taq DNA polymerase temperature cycling reaction By using nucleotide sequencing, the product can be distributed in low melting point agarose. Column determinations were made directly. Example 7: Detection of small sequence changes   Small sequence changes using the Pharmacia ALF Fragment Manager (standard Agarose gel / ethidium bromide visualization). 5 ' -Amplify the corresponding cDNA sequence by PCR using fluorescein sticky primer did.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S D,SZ,UG),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AU,BB ,BG,BR,CA,CN,CZ,EE,GE,GH, HU,IL,IS,JP,KG,KP,KR,LK,L R,LT,LV,MD,MG,MK,MN,MX,NO ,NZ,PL,RO,SG,SI,SK,TR,TT, UA,US,UZ,VN,YU (72)発明者 ハーディ,ジョン アメリカ合衆国32084フロリダ州 セン ト・オーガスティン、ウォーター・ストリ ート48番 (72)発明者 ゴート,アリソン・エム アメリカ合衆国63117ミズーリ州 リッチ モンド・ハイツ、クレイトニア・テラス 1177番 (72)発明者 フルドナー,レベッカ・エイ アメリカ合衆国20838メリーランド州 バ ーンズビル、ボックス391、ビールズビ ル・ロード21910番────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, L U, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF) , CG, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, KE, LS, MW, S D, SZ, UG), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ , MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AU, BB , BG, BR, CA, CN, CZ, EE, GE, GH, HU, IL, IS, JP, KG, KP, KR, LK, L R, LT, LV, MD, MG, MK, MN, MX, NO , NZ, PL, RO, SG, SI, SK, TR, TT, UA, US, UZ, VN, YU (72) Inventor Hardy, John             United States 32084 Florida Sen             Augustine, Water Street             No. 48 (72) Inventor Goat, Allison M             United States 63117 Missouri Rich             Mondo Heights, Claytonia Terrace             1177th (72) Inventors Full donor, Rebecca A             United States 20838 Maryland Bas             Johnsville, Box 391, Beer Zubi             Le Road No. 21910

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.プレセニリン−2遺伝子の変種。 2.プレセニリン−2遺伝子の外にあるエキソン3および4をスプライスする ことからなる請求項1記載のプレセニリン2−遺伝子の変種。 3.プレセニリン−2遺伝子の外にあるエキソン8をスプライスすることから なる請求項1記載のプレセニリン2−遺伝子の変種。 4.患者由来のDNAサンプル中のプレセニリン−2遺伝子の突然変異体を検 出することからなる患者におけるアルツハイマー病の診断方法。 5.プレセニリン−2のドナーまたはアクセプター部位を該プレセニリン−2 遺伝子用のイントロンプライマーでスプライスし、その配列を分析して突然変異 体を同定することからなる同定方法。[Claims]   1. A variant of the presenilin-2 gene.   2. Splice exons 3 and 4 outside the presenilin-2 gene A variant of the presenilin 2-gene according to claim 1, comprising:   3. From splicing exon 8 outside the presenilin-2 gene A variant of the presenilin 2-gene according to claim 1.   4. Detect mutants of presenilin-2 gene in DNA samples from patients A method for diagnosing Alzheimer's disease in a patient, comprising:   5. The presenilin-2 donor or acceptor site is replaced with the presenilin-2. Splice with intron primer for gene, analyze the sequence and mutate An identification method comprising identifying a body.
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