JP2002518036A - ポリペプチド、ポリヌクレオチド及びそれらの用途 - Google Patents
ポリペプチド、ポリヌクレオチド及びそれらの用途Info
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Abstract
Description
ーゼドメインを有するプロテインキナーゼ(the two−kinase d
omain protein kinase)ファミリーのメンバーに関する。
キナーゼ(MAPK)ファミリーメンバーは哺乳類細胞で同定されてきている(
Cohen,1997参照)。これらのうちの二つ、MAPK1/ERK1及び
MAPK2/ERK2は、受容体がプロテインチロシンキナーゼであるポリペプ
チド成長因子(growth factors)及び腫瘍促進性(tumour
promoting)ホルボールエステルにより強く活性化されるが、(ほと
んどの細胞環境(cell contexts)においては)ストレス刺激(s
tress stimuli)及び炎症サイトカイン(proinflamma
tory cytokines)によってはほとんど活性化されない。対称的に
、他のMAPKファミリーメンバーは、ストレスシグナル(stress si
gnal)及び炎症サイトカインにより強く活性化されるが、(ほとんどの細胞
環境においては)ポリペプチド成長因子及びホルボールエステルによりほんの少
し活性化されるだけである。この理由から、それらはしばしばストレス活性(s
tress−activated)プロテインキナーゼ(SAPKs)と言われ
る。
役割を同定することであるが、多くの基質がそれ自身複数の生理的役割を有する
プロテインキナーゼであることから問題が生じる。従って、MAPK1/ERK
1及びMAPK2/ERK2は、MAPK活性(MAPK−activated
)プロテインキナーゼ−1a,1b及び1c(MAPKAP−K1a/b/c,
またRSK1/2/3として知られる)として知られる三つの密接に関係するプ
ロテインキナーゼを活性化する(Sturgill等.,1988及びZhao
等1995)。一方SAPK2a/p38及びSAPK2b/p38βは、MA
PKAP−K2(Freshney等.,1994;Rouse等.,1996
)及びMAPKAP−K3(Clifton等.,1996;McLaughl
in等.,1996)と名称付けされる二つの密接に関係する酵素を活性化する
。MAPKAP−K1アイソフォーム(isoforms)はMAPKs/ER
Ksのためのインビボでの基質であり、MAPKAP−K2/K3はSAPK2
/p38のためのインビボでの基質であるということがいくつかの証拠ライン(
lines of evidence)からわかる。例えば、上流活性化因子(
upstream activator)MAPKキナーゼ−1(MKK1)の
活性化を阻害することによりMAPKs/ERKsの活性化を抑制するドラッグ
PD98059もまた、MAPKAP−K1アイソフォームの活性化を阻害する
が(Alessi等.,1995)、MAPKAP−K2/K3の活性化を阻害
しない(Clifton等.,1996)。
あるドラッグSB203580は、MAPKAP−K2/K3の活性化を阻害す
る(Cluenda等.,1995;Clifton等.,1996)。
インキナーゼドメインをそれぞれ含んでいる点で異質であり、C末端キナーゼド
メインの一つの役割は、N末端キナーゼドメインが外因性基質(exogeno
us substrates)をリン酸化できるようにN末端キナーゼドメイン
を活性化することである(Bjor baek等.,1995;Vik及びR
yder,1997;Dalby等.,1998)。COS1細胞においてホル
ボールエステルに誘導される(The phorbol ester−indu
ced)MAPKAP−K1の活性化は六つの残基(Ser222,Thr36
0,Ser364,Ser381,Thr574及びSer737)のリン酸化
に付随し、六つの残基のうちの四つ(Ser222,Ser364,Ser38
1及びThr574)が活性化に重要である。MAPKs/ERKsはC末端ド
メインのThr574及び二つのキナーゼドメイン間に位置するThr360及
びSer364をリン酸化する。Thr574のリン酸化はC末端ドメインを活
性化し、それからSer381をリン酸化する。Ser222もまたリン酸化さ
れるなら、Ser364及びSer381の結合リン酸化(The combi
ned phosphorylation)はN末端ドメインの活性化を引き起
こす(Dalby等.,1998)。Ser222キナーゼの同定は不明確であ
る。
とがコフィンローリー症候群(Coffin Lowry Syndrome)
,進行性骨格異常(progressive skeletalabnorma
lities)及び厳しい精神遅滞に関係する病気の原因になることから、細胞
機能におけるMAPKAP−K1の重要性が指摘されている(Trivier等
.,1996)。しかしながら、MAPKAP−K1アイソフォームは多くのタ
ンパク質をインビトロでリン酸化するが、生理的役割はまだ定義付けされていな
い。MAPKAP−K1は、インビトロで転写因子CREB(環状AMP応答因
子結合タンパク)をリン酸化する、すなわちインビボで活性化を引き起こすと知
られる残基(Ser133)をリン酸化する(Xing等.,1996)。MA
PKAP−K1bはまた、CREBtide(Ser133周辺の配列が一致す
る合成ペプチド)に作用する主要なキナーゼであると報告されており、CREB
tideはNGF刺激性(NGF−stimulated)PC 12細胞から
調整されるライゼートで検出できる(Ginty等.,1994;Xing等.
,1996)。さらに、MAPK/ERKカスケードを活性化するとともにPD
98059により阻害されるシグナルによって、Ser133でのCREBの
リン酸化が誘導される(Pende等.,1997)。これらのことから、CR
EBがMAPKAP−K1の生理的基質となるかもしれないが、MAPKs/E
RKsの“下流(downstream)”に存在する別のプロテインキナーゼ
によりCREBがリン酸化されるという可能性は除外されない。
をリン酸化する(Tan等.,1996)。MAPKAP−K2は、繊維芽細胞
成長因子で刺激化される(stimulated)又は亜ヒ酸ナトリウム(so
dium arsenite)とのインキュベーションによりストレスされる(
stressed)SK−N−MC細胞から調整されるライゼートで検出される
主要なCREBtideキナーゼとなる(Tan等.,1996)。さらに、こ
れら刺激(stimuli)はSK−N−MC細胞のSer133のリン酸化を
誘導するが、SB 203580によりリン酸化は阻害される(Tan等.,1
996)。これらのことから、CREBはMAPKAP−K2/K3の生理的基
質になると思われるが、SAPK2/p38の“下流(downstream)
”に存在する別のプロテインキナーゼによりCREBがリン酸化されるという可
能性はこのデータにより除外されない。
K1アイソフォームをリン酸化し(MAPKAP−K2/K3をリン酸化しない
)、SAPK2a/p38及びSAPK2b/p38βはインビボでMAPKA
P−K2/K3をリン酸化する(MAPKAP−K1をリン酸化しない)。しか
しながら、MAPKs/ERKs及びSAPK2a/p38両方によりインビト
ロ及びインビボで活性化され、二つの密接に関係するプロテインキナーゼがより
最近になって同定されてきている。これらのことからMAPK統合(MAPK−
integrating)キナーゼ−1及び−2(MNK1,MNK2)と名称
付けられる(Fukunaga及びHunter,1997;Waskiewi
cz等.,1997)。MAPKAP−K2/K3様、MNK1及びMNK2は
一つのキナーゼドメインを有する酵素である。MNK1の一つの生理的基質は、
タンパク合成開始因子(protein synthesis initiat
ion factor)elF4Eである。インビトロにおいて、MNKはSe
r209でelF4Eをリン酸化する(Waskiewicz等.,1997)
。この残基は、成長因子又はホルボールエステルによりインビボでリン酸化が誘
導される残基である。Ser209のリン酸化を誘導する成長因子はPD 98
059により阻害され、一方ストレスシグナルにより誘導されるSer209の
リン酸化はSB 203580により抑制される(Wang等.,1998)。
characterisation)を記載する。前記キナーゼは一つのポリペ
プチド内に二つのプロテインキナーゼドメインを含むMAPKAP−K1アイソ
フォームに類似する。しかしMAPKAP−K1と異なり(MNKsと類似)、
それらはインビトロ及びインビボでMAPKs/ERKs又はSAPK2/p3
8のいずれかにより活性化される。この理由から、それらはマイトジェン及びス
トレス活性(Mitogen and Stress−activated)プ
ロテインキナーゼ−1及び−2(MSK1,MSK2)と名称付けされている。
我々はまた、MAPKAP−K1又はMAPKAP−K2/K3よりもむしろ、
MSK1及び/又はMSK2が成長因子及びストレスシグナルにより転写因子C
REB及びATF1の活性化を仲介すると思われる証拠を述べる。
グランジン、ロイコトリエンス、インターロイキン−1(IL−1)及びTNF
のような炎症伝達物質(Inflammatory mediators)が、
グラム陰性菌の細胞壁の成分となるリポ多糖(liopolysacchari
de)(LPS;エンドトキシン)がCD14受容体に相互作用する際に引き起
こされるシグナル導入経路(signal transduction pat
hway)を経由して、マクロファージに産生される。これら炎症伝達物質は細
菌感染と戦うのに必須な免疫応答を開始するのに重要な役割を果たす。しかしな
がら、それらの過剰産生はまた、慢性炎症(chronic inflamma
tory disease)及び敗血症性ショック(septic shock
)の原因になる可能性がある。これらの理由から、炎症伝達物質の産生を抑制で
きるドラッグがこれらの症状を処置するのに有用となる。シクロオキシゲナーゼ
−2(COX−2)はプロスタグランジン及びロイコトリエンス産生における律
速段階を触媒し、マクロファージがLPSにさらされる場合に合成される(Du
bois等(1998)FASEB J 12,1063−1073)。
遺伝子の転写に関与するかもしれない。COX2は転写又は翻訳レベルで調節さ
れるようである。COX2タンパクは不活性化又は迅速に破壊されるようである
(例えば、Marshall等(1979)“組織におけるプロスタグランジン
合成の抑制(Constraints on prostaglandin s
ynthesis in tissues)”J Biol Chem 262
,3510−3517参照)。mRNAもまた不安定かもしれない:COX2m
RNAの長3’非翻訳領域は、迅速なmRNA破壊に関する初期応答遺伝子(e
arly response genes)の特性をもつショー−カメン配列(
the Shaw−Kamen sequence)(AUUUA)の多重コピ
ー(multiple copies)を含んでいる(Kosaka等(199
4)Eur J Biochem 221,889−897)。
Biochem 66,807−822に議論されている。
伝子は増殖(proliferation)及び分化(differentia
tion)の調節に重要である。c−Fosの異常調節(Aberrant c
ontrol)が癌に関与するかもしれなし、Fos転写の阻害がほとんどの癌
に適応できる抗癌療法(an anticancer treatment)と
して有用になるかもしれない。
等(1995)J Immunol 155,4535−4543)。
かもしれない。
トジェン及びストレス活性プロテインキナーゼ(いわゆるMSK1)及び密接に
関係する類似体(いわゆるMSK2)を我々は同定している。MSK1(802
残基)は、MAPキナーゼ活性プロテインキナーゼ−1(MAPKAP−K1,
またはp90RSKと名称付けされる)の全アミノ酸配列と40%の相同性を示
し、“二つのキナーゼドメイン”を有する酵素である。MSK1のN及びC末端
キナーゼドメインは、MAPKAP−K1の対応するドメインと54%及び44
%の相同性を有し、MAPKAP−K1の四つの鍵となる活性リン酸化部位(a
ctivating phosphorylation sites)がMSK
1に保持されている。MAPKAP−K1同様(Sturgill等(1998
))、MSK1はMAPK2/ERK2によりインビトロで活性化される。しか
し、MAPKAP−K1と異なり、MSK1はまたストレス活性プロテインキナ
ーゼ2a(SAPK2a,またはp38及びSAPK2b/p38β2と名称付
けされる)により活性化される。これらの点に一致して、MAPKAP−K1が
成長因子/ホルボールエステル刺激によってのみはっきりと活性化されるにもか
かわらず、内因性(endogenous)MSK1はポリペプチド成長因子/
ホルボールエステル刺激、又は、UV放射,酸化的及び化学的ストレス(oxi
dative and chemical stress)への照射(expo
sure)のどちらかにより293細胞において活性化される。成長因子/ホル
ボールエステル刺激によるMSK1の活性化は、MSPKカスケードの活性化を
抑制するドラッグPD 98059により阻害される。一方、UV放射,酸化的
及び化学的ストレスによるMSK1の活性化は、SB 203580,すなわち
SAPK2a/p38及びSAPK2a/p38βの特異的阻害剤により大きく
阻害される。ヒーラ細胞(Hera cells)において、TNFがMAPK
/ERK及びSAPK2/p38カスケードの両方を活性化するので、このアゴ
ニストによるMSK1の活性化を抑制するのにPD 98059及びSB 20
3580の両方が必要とされる。ホルボールエステル又はUV放射のどちらかに
よるMSK1の活性化は、N末端又はC末端キナーゼドメインのどちらかにおい
て単不活性化変異(single inactivating mutatio
ns)を作製することにより廃止される。MSK1は細胞の核に局在化され、S
er133で転写因子CREBをリン酸化する。
MAPKAP−K1及びMAPKAP−K2よりもMSK1のより優れた基質と
なる。Ser133周辺の配列が一致する合成ペプチドは、極度に低いKm値(
<0.1μM)でリン酸化される。我々は、EGF,UV及びTNFにより誘導
される(the EGF,UV and TNF−induced)CREB及
びATF1の活性化に関するSB 203580及びPD 98059の効果に
は、MSK1活性化に関するこれら阻害剤の効果が反映されることを示す。他の
観測に加えて、これらのことから、MSK1及びMSK2は、成長因子及びスト
レスにより誘導されるCREBの活性化を仲介するように思われる。
伝子の転写、及び、炎症COX−2タンパクの誘導を調節するかもしれないとい
う証拠を示す。我々は、マクロファージがLPSで刺激される場合にMSK1及
びMSK2両方が活性化されるということを示す。MSK1及びMSK2の活性
化及び活性を抑制する化合物が、LPSに誘導されるCREB及びATF1及び
/又は転写因子C/EBPβのリン酸化,COX−2及びIL−1遺伝子の転写
,及びCOX−2タンパクの誘導を阻害するかもしれない。
剤は、COX2が関係する、又は、非ステロイド抗炎症(non−steroi
dal antiinflammatories)(NSAIDs),特にCO
X2選択的阻害剤(selective inhibitors)が有用とされ
る病気又は症状の治療に有用かもしれない。そのような病気又は症状には、炎症
プロセス(inflammatory processes)が関与すると思わ
れる、又は、無痛覚症(analgesia)が有利となる病気又は症状が含ま
れる。
阻害剤がc−Fosの関係する病気又は症状の治療に有用となるかもしれない。
そのような病気又は症状には、癌が含まれる。
ント、派生物の融合体を有する本質的に(substantially)純粋な
(pure)ポリペプチドを提供する。アミノ酸配列が上述されるようなポリペ
プチドが、マイトジェン及びストレス活性プロテインキナーゼ(mitogen
and stress activated protein kinase
)であると考えられる。
ェン及びストレス活性プロテインキナーゼ1;一番目の配列に示される)又はM
SK2(マイトジェン及びストレス活性プロテインキナーゼ2;二番目の配列は
ヒトMSK2の一部の配列である,三番目の配列はヒトMSK2のスプライス変
異体(splice variant)の一部の配列である,四番目の配列はヒ
トMSK2の一部の配列であり、五番目の配列はマウスMSK2の一部の配列で
ある)として本明細書に参照される。
の一部のアミノ酸配列もまた、図2cに示される。マウスMSK2はヒトMSK
2の変異体であり、マウスMSK2もまた図2cに示される。
ペプチドに他のタンパク質が本質的にフリーであることを我々は意味している。
従って、前記ポリペプチドとして重量にするとタンパク質含量(protein
content)の少なくとも30%、好ましくは少なくとも50%、さらに
好ましくは少なくとも70%、またさらに好ましくは少なくとも90%を含有す
るいずれかの組成物(composition)を含み、最も好ましくはタンパ
ク質含量の95%が前記ポリペプチドである。
)を含有する組成物を含んでいる。前記混入物は、重量にして前記組成物の70
%より少ない、好ましくは前記組成物の50%より少ない、さらに好ましくは3
0%より少ない、またさらに好ましくは10%より少なく、最も好ましくは重量
にして5%より少ない。
場合の本質的に純粋な前記ポリペプチドを含むが、前記他の成分は前記ポリペプ
チドが存在する細胞中の全ての成分ではない。
ring)か又はそれ以外)は、以下に示す組換ポリヌクレオチドを用い、その
技術分野においてよく知られたタンパク質工学及び部位特異的変異誘発(sit
e−directed mutagenesis)の方法を使用して作製されて
もよい。
ば抗体作製(raising antibodies)又は結合測定法(a b
inding assay)に用いる他の方法において有用となるあらゆるフラ
グメントを含んでいる。
れた前記ポリペプチドを含んでいる。例えば、前記ポリペプチドの精製を容易に
するために、前記ポリペプチドはグルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GS
T)又はプロテインAのようなポリペプチドに融合されてもよい。GSTへのそ
のような融合体の一例は実施例1に与えられる。同様に、前記ポリペプチドは、
His6のようなオリゴ−ヒスチジンタグ(oligo−histidine
tag)、又は、よく知られたマイクタグエピトープ(Myc tag epi
tope)のような抗体により認識されるエピトープに融合されてもよい。前記
ポリペプチドの変異体、フラグメント又は派生物いずれかへの融合体もまた、本
発明の範囲に含まれる。
vative)又は非保存的(non−conservative)いずれかの
挿入、欠損及び置換を含んでいる。特に、そのような変化によって前記ポリペプ
チドの活性が本質的に変わらないポリペプチドの変異体を含んでいる。MSK1
又はMSK2の変異体はまた、Rsk1/2/3としても知られるヒトMAPK
AP−K1a/b/cのアミノ酸配列を有するポリペプチドを含まない。MSK
1又はMSK2の変異体はまた、WO 98/03662に開示されるようなキ
イロショウジョウバエ(Drosphila melanogaster)p7
0 S6キナーゼのアミノ酸配列を有するポリペプチドを含まない。このポリペ
プチドは、N末端ドメインにおいてMSK1又はMSK2とほぼ55%の相同性
があり、全体ではほぼ20%の相同性がある。
たヒト又はマウスMSK2配列の全てを本質的に含む全長ヒト又はマウスMSK
2とを本質的に含む変異体が、特に有用になることが認識されるだろう。“本質
的に全て(substantially all)”には、前記配列の少なくと
も80%、好ましくは90%、さらに好ましくは95%,98%,100%(す
なわち全て)が意図される。“本質的に全長(substantially f
ull−length)”には、全長ポリペプチド配列の少なくとも80%、好
ましくは90%、さらに好ましくは95%,98%又は100%(すなわち全て
)を含むことが意図される。
は、Gly,Ala;Val,Ile,Leu;Asp,Glu;Asn,Gl
n;Ser,Thr;Lys,Arg;及びPhe,Tyrのような組合せ(c
ombinations)が意図される。
ましくは少なくとも75%、またさらに好ましくは少なくとも80%、もっとさ
らに好ましくは少なくとも90%、最も好ましくは少なくとも95%又は99%
の相同性をもつアミノ酸配列を有するなら、特に好ましい。
equence identity)は、例えばウィスコンシン大学遺伝子コン
ピューティンググループ(the University of Wiscon
sin Genetic Computing Group)のGAPプログラ
ムのような適するコンピュータープログラムを用いて決定される。そして、配列
(sequences)が最適に配列される(aligned)ポリペプチドに
ついてパーセント相同性(percent identity)が算出される。
gram)を用い、配列(The alignment)が実施されてもよい(
Thompson等.,1994)。用いられるパラメーターは以下の通りであ
る: Fast pairwise alignment parameters:K
−tuple(word)size;1,window size;5,gap
penalty;3,number of top diagonals;5
.Scoring method:x percent.Multiple a
lignment parameters:gap open penalty
;10,gap extension penalty;0.05. Scoring matrix:BLOSUM.
において最も近接した類似体(homologues);MAPKAP−K1a
,b及びcと全体で42−44%の相同性を有する。
turally occurring)それのアレリック(allelic)変
異体を提供する。そのアミノ酸配列はまた、ポリヌクレオチド配列の翻訳として
図1に示される。
リック変異体を提供する。
のアレリック変異体を提供する。上述した配列のそれぞれが、全長ヒトMSK2
の全部のアミノ酸配列ではないと認識されるだろう。
れのアレリック変異体を提供する。上述した配列が、全長マウスMSK2の全部
のアミノ酸配列ではないと認識されるだろう。
融合体、又はその変異体、フラグメント、派生物の融合体が、Crosstid
e(GRPRTSSFAEG;実施例1参照)、CREB又はCREBtide
(Ser133周辺の配列が一致する合成ペプチド(EILSRRPSYRK;
実施例1参照))のリン酸化、又は(好ましくは)例えば実施例1に記載のGS
T−CREB融合タンパクのリン酸化に関して、MSK1の酵素活性の少なくと
も30%を有することが特に好ましい。あるいは、必須ではないけれども、前記
ポリペプチドの変異体、フラグメント、派生物、融合体、又はその変異体、フラ
グメント、派生物の融合体が、上述したCrosstide、CREB、GST
−CREB融合タンパク又は適するCREBtideに関して、MSK2の酵素
活性の少なくとも30%を有することが特に好ましい。前記ポリペプチドの変異
体、フラグメント、派生物、融合体、又はその変異体、フラグメント、派生物の
融合体が、CREB又は上記した代わりになるべきもののリン酸化に関して、M
SK1の酵素活性のうちの少なくとも50%、好ましくは少なくとも70%、さ
らに好ましくは少なくとも90%を有するなら、さらに好ましい。あるいは、前
記ポリペプチドの変異体、フラグメント、派生物、融合体、又はその変異体、フ
ラグメント、派生物の融合体が、Crosstide又は上記されて適する代わ
りになるべきもののリン酸化に関して、MSK2の酵素活性のうちの少なくとも
50%、好ましくは少なくとも70%、さらに好ましくは少なくとも90%を有
するなら、さらに好ましい。しかしながら、例えば別のポリペプチドに相互作用
することにより又は抗体をつくる際の(in raising antibod
ies)抗原として、酵素活性をもっていない変異体、融合体、派生物、フラグ
メントがやはり有用となることが認識されるだろう。
ドをコード化する、又は前記ポリペプチドの融合体の変異体又はフラグメント又
は派生物、又は前記変異体又はフラグメント又は派生物の融合体をコード化する
組換ポリヌクレオチドを提供する。以下に表現された配列タグ(Express
ed Sequence Tags)(ESTs)がまた排除されるという点を
除いては、前記ポリヌクレオチド変異体として好ましいもの及び排除するもの(
Preferences and exclusions)は、本発明の第一の
側面と同様である:
255846,AA699729,AA134359,AA314565,N3
1641,AA305163,WO4930,AA134358,AA3222
70,H09985,AA255996,R11235,N57059,T97
538,T97584,H09986,R11183,HSC0JE081,A
A472165,AA897221,AA389168,AA061016,A
A444366.
1647,AA443601,AA678670,H53714,AA6275
58,H46268,R17109,AA955129.
A061016,AA389168,AA472165,AA657108.
Genbank accession number)により同定される。
ドを発現するのに適する、又は前記ポリペプチドの融合体の変異体又はフラグメ
ント又は派生物、又は前記変異体又はフラグメント又は派生物の融合体を発現す
るのに適する組換ポリヌクレオチドを提供する。前記ポリヌクレオチド変異体と
して好ましいもの及び排除するものは、本発明の第一の側面と同様である。
”とは、そのポリヌクレオチドが、例えばRNAのようにポリペプチドを形成す
るように翻訳されるポリヌクレオチドであること、又は、本発明のポリペプチド
をコード化するポリヌクレオチド(好ましくはDNAである)が、発現に関して
適切な配向性(orientation)と正しいリーディングフレームを成し
て、プラスミドのような発現ベクターに組み込まれることが意図される。そのポ
リヌクレオチドは、何らかの望まれた宿主により認識される適する転写及び翻訳
調節制御ヌクレオチド配列につながれる。;そのような操作は発現ベクターに組
み込まれているだろう。
プチドであるとは考えられない。;しかし、疑いをなくすために、上述に排除さ
れたESTsがさらに本発明のこの側面から排除される。
チドを発現するのに適する、又は、前記ポリペプチドの融合体の変異体又はフラ
グメント又は派生物、又は前記変異体又はフラグメント又は派生物の融合体を発
現するのに適する複製可能なベクターである。前記ポリヌクレオチド変異体とし
て好ましいもの及び排除するものは、本発明の第一の側面と同様である。例えば
、この複製可能なベクターは、例えば実施例1に記載されるように、本発明の第
一の側面に定義されたようなポリペプチドの融合体、特にGST融合体を発現す
るのに適する。
合体、又は変異体又はフラグメント又は派生物の融合体、特にGST融合体をコ
ード化するポリヌクレオチドである。またさらなる側面は、哺乳類/真核細胞に
おいて複製に適するベクターであり、本発明の第一の側面に定義されたようなポ
リペプチド、又は変異体又はフラグメント又は派生物又はこのポリペプチドの融
合体、又は変異体又はフラグメント又は派生物の融合体、特にGST融合体をコ
ード化するポリヌクレオチドを有する。以下に示すESTsクローンは、哺乳類
/真核細胞における複製に適し、本発明のこの側面から排除されるベクターとな
る:AA389168;AA678670。本発明の他の側面から排除されるE
STsのどれかが上述に定義されるようなベクターであるとは考えられない;し
かし、そのようなベクターとなるESTsのどれかがまた排除されると認識され
るだろう。
istics)は、当業者によく知られており、以下に例が示される。原核及び
真核細胞両方において、ベクターが複製に適することが認識されるだろう。
ド化するヌクレオチド配列は、関連するオープンリーディングフレームの翻訳と
ともに図1に示される。
スMSK2それぞれをコード化する。上述した配列を用いると、全長マウス又は
ヒトMSK2をコード化する配列は、当業者によりよく知られる方法を日常的に
用いることで入手されることが認識されるだろう。従って、PCR法、特に5’
cDNA配列を合成するために改良された方法(例えば、当業者によく知られる
ような“RACE”法)が用いられるだろう。
ド化するヌクレオチド配列は、関連するオープンリーディングフレームの翻訳と
ともに図1に示される。
ウスMSK2それぞれをコード化する。
取得番号AJ010119に与えられる(Pierrat等(1998)J B
iol Chem 273(45),29661−29671):
リー取得番号AJ010119に与えられる(Pierrat等(1998)J
Biol Chem 273(45),29661−29671):
合、表現された配列タグ(EST)クローンは上述に定義されるような組換ポリ
ヌクレオチドではないことが認識されるだろう。EST配列は、ベクターUni
−ZAPXR,pT7T3D−Pac,pBluescript SK−,La
fmid BA又はpCMV−SPORT2ベクターでクローンされる(be
cloned)だろう。
する、組換えポリヌクレオチドのフラグメントを含むポリヌクレオチドもまた有
用でありうる。好ましくは、前記ポリヌクレオチドは少なくともヌクレオチド1
0個の長さのフラグメントを含んでおり、少なくとも14個の長さであることが
より好ましく、少なくとも18個の長さであることが更に好ましい。これらのポ
リヌクレオチドは、PCRのプライマーとして有用である。このように本発明の
ポリペプチド又は変異体、フラグメント、融合体、派生物をコード化するポリヌ
クレオチド(又はそれらのフラグメント)に相補的なポリヌクレオチドもまた有
用となる。このような相補的ポリヌクレオチドは、アンチセンスポリヌクレオチ
ドとして、当業者によく知られている。
ましくはDNAでありうる。これらのポリヌクレオチドはそのコード配列の中に
イントロンを含んでもよいし、含まなくてもよい。;このポリヌクレオチドはc
DNAであることが好ましい。
記ポリヌクレオチドにコード化されたタンパク質に特異的に結合する抗体の生産
に、順次利用されるタンパク質又はそのフラグメントの合成に使用可能なもの、
又は(ii)その遺伝子あるいは(i)で定義された変異型(variatio
n of type)に対応するアンチセンス配列を含む。例えば、同一のアミ
ノ酸をコードする異なるコドンは、原形のコドンとして代用されることができる
。変わりになるべきものとして、代用コドンは、タンパク質の活性あるいは免疫
原性に影響しない、又はその活性や免疫原性を高め或いは逆に調節する、異なる
アミノ酸をコードしうる。例えば、Botstein及びShortleの“S
trategies and Applications of In Vit
ro Mutagenesis”Science,229:193−210(1
985)に述べられたように、部位特異的変異誘発(site−directe
d mutagenesis)又はその他の技術が、置換、挿入、欠失、転移の
ような、一重又は多重の突然変異を発生するのに活用され、この技術が参考とし
て本明細書に組み込まれている。このような修飾された(modified)ポ
リヌクレオチドは、既知の技術を本明細書に組み込まれた教示(the tea
ching)に応用することにより入手可能であるので、このように修飾された
ポリヌクレオチドは特許請求の範囲に記載された発明の範囲内にある。
はそれらのフラグメント)が、高度にストリンジェントな条件下で、これらとハ
イブリダイズする他のポリヌクレオチド配列を得るのに使用できることは、当業
者に認識されるだろう。このようなポリヌクレオチドはあらゆるゲノムDNA(
genomic DNA)を含む。よって、本発明のポリヌクレオチドは、本発
明の手法により同定されるポリヌクレオチドと、少なくとも60%、好ましくは
70%、更に好ましくは少なくとも80%、もっとも好ましくは少なくとも90
%の相同性を示すポリヌクレオチドを含んでいるが、これは、このような相同な
ポリヌクレオチドが、少なくとも以下に述べる手法のいくつかに於いて使用可能
、若しくは有用であるポリペプチドをコード化する場合に於いてである。
コンシン大学遺伝子コンピューターグループ(the University
of Wisconsin Genetic Computer Group)
のGAPプログラム(program)により測定できる。
ョンは、0.1×から6×の濃度の標準食塩−クエン酸緩衝液(SSC)を含有
する水溶液中で、55oCから70oCの温度において実施される。この技術分
野に於いて、温度が高いほど、又は標準食塩−クエン酸緩衝液(SSC)の濃度
が低いほど、ハイブリダイゼーションの条件はよりストリンジェントになること
がよく知られている。ここでいう“高度なストリンジェンシー(high st
ringency)”とは、2×標準食塩−クエン酸緩衝液と65oCを意味す
る。1×標準食塩−クエン酸緩衝液は0.15M NaCl/0.015Mクエ
ン酸ナトリウムである。高度なストリンジェンシー(high stringe
ncy)の状態でハイブリダイズするポリヌクレオチドは、特許請求の範囲に記
載された発明の範囲に含まれる。
いストレッチ(stretches)(例えば20個から50個のヌクレオチド
)が、本発明のポリヌクレオチドと同等のストレッチ(stretches)と
高い割合の相同性(少なくとも80%、好ましくは少なくとも90又は95%)
を示すポリペプチドを、たとえこれら二つのポリヌクレオチドの全体における相
同性がこれよりもかなり低いとしても、含むものとする。これは、タンパク質の
全体的な構造が異なる場合でも、その重要な活性又は結合部位が共有されうるか
らである。
ターに使用可能に結合させるために、様々な手法が開発されている。適当な手法
が、Sambrookら(1989)Molecular Cloning,A
Laboratory Manual,Cold Spring Harbo
r Laboratory,Cold Spring Harbor,NYに記
載されている。
Saikiら(1988)Science239,487−491により開示さ
れたように、ポリメラーゼ連鎖反応を用いることである。この手法は、例えば適
当な制限部位に於いて処理を行うなどして、DNAを適するベクターへと導入す
るのに使用される。あるいは、この技術分野において知られる他の有用な方法で
、DNAを修飾するのにこの手法が使用される。
lified)DNAは、2個の特異的なプライマーに隣接され、これらのプラ
イマーはそれら自体がこの増幅されたDNAに組み込まれる。前記の特異的なプ
ライマーは、この技術分野で既知の手法を用いての発現ベクターの中へクローニ
ングするのに使用されうる制限エンドヌクレアーゼ認識部位を含んでもよい。
の化合物を含有するポリペプチドを産生するのに適する宿主で発現される。ゆえ
に、本発明の化合物を構成するポリペプチドをコード化するこのDNAは、発現
ベクターを構成するために、既知の技術に従い用いられ、本明細書に含まれる教
示(the teaching)を考慮して適切に修飾される。その後、このD
NAは、本発明のポリペプチドの発現及び産生に適する宿主細胞を形質転換する
のに用いられる。このような技術は、Rutter等に1984年4月3日に発
行されたUSP.4,440,859、Weissmanに1985年7月23
日に発行されたUSP.4,530,901、Crowlに1986年4月15
日に発行されたUSP.4,582,800、Mark等に1987年6月30
日に発行されたUSP.4,677,063、Goeddelに1987年7月
7日に発行されたUSP.4,678,751、Itakura等に1987年
11月3日に発行されたUSP.4,704,362、Murrayに1987
年12月1日に発行されたUSP.4,710,463、Toole,Jr等に
1988年7月12日に発行されたUSP.4,757,006、Goedde
l等に1988年8月23日に発行されたUSP.4,766,075、Sta
lkerに1989年3月7日に発行されたUSP.4,810,648におい
て開示されたものを含み、これらは全て、参考として本明細書に組み込まれてい
る。
スベクターの場合はRNA)は、適切な宿主へ導入するために、他の多種多様な
DNA配列と結合される。結合するDNA(The companion DN
A)は、宿主の性質、DNAの宿主への導入方法、又はエピソーム保持(epi
somal maintenance)或いは組込み(integration
)が望ましいのかどうかに依存するだろう。
)及び正確なリーディングフレームを成して、プラスミドなどの発現ベクターに
導入される。必要ならば、DNAを、目的の宿主により認識される適切な転写及
び翻訳調節制御ヌクレオチド配列に結合させるが、このような調節は通常、発現
ベクターにおいて可能である。その後、このベクターは標準的な技術によって宿
主に導入される。一般的に、すべての宿主がベクターによって形質転換されるわ
けではない。それゆえに、形質転換された宿主細胞を選別することが必要になる
。選別する技術の一つは、あらゆる必要な調節因子(control elem
ents)を有し、形質転換された細胞中で、抗生物質耐性のような選択的特性
をコードするDNA配列を、発現ベクターに組み込むことを必要とする。変わり
になるべきものとして、そのような選択特性を保持する遺伝子は他のベクターに
も存在し、目的の宿主細胞を共形質転換する(co−transform)のに
用いられる。
ペプチドの発現がなされるように、本明細書で開示された教示(the tea
chings)を考慮して、十分な期間、当業者に知られた適切な環境の下で培
養され、それから回収される(recovered)。
ubtilis))、酵母(yest)(例えばサッカロミセスセレビシエ(S
accharomyces cerevisiae))、糸状菌(filame
ntous fungi)(例えばコウジカビ属(Aspergillus))
、植物細胞、動物細胞、昆虫細胞(insect cell)を含む多くの発現
システム(expression system)が知られている。
ても、そのベクターはColE1 oriのような原核生物での増殖のための原
核生物レプリコン(prokaryotic replicon)を含んでいる
。このベクターはまた、それとともに形質転換された、大腸菌のようなバクテリ
ア宿主細胞で、遺伝子の発現(転写と翻訳)を方向付けできる原核生物プロモー
ターのような適切なプロモーターも含むことができる。
列によって形成される発現調節要素(expression control
element)である。模範的な細菌宿主に適合するプロモーター配列(Pr
omoter sequences)は、本発明のDNA断片の挿入に便利な制
限部位(restriction site)を含むプラスミドベクター(ve
ctor plasmid)に、典型的に備えられている。
ies(Richmond,CA,USA)から入手可能なpUC18、pUC
19、pBR322、pBR329と、Pharmacia,Piscataw
ay,NJ,USAで入手可能なpTrc99A、pKK223−3である。
taway,NJ,USAから入手可能なpSVLである。このベクターはクロ
ーンされた遺伝子の発現を駆動させるためにSV40後期プロモーター(lat
e promoter)を使用し、COS−1細胞のようなT抗原産生細胞(T
antigen−produsing cells)で高いレベルの発現が確
認される。
ression vector)の例として、pMSGがあり、このベクターも
またPharmaciaから入手可能である。このベクターは、クローンされた
遺伝子の発現を駆動させるために、マウス乳がんウィルスの長末端リピート(l
ong terminal repeat)のグルココルチコイド誘導プロモー
ター(glucocorticoid−inducible promotor
)を使用する。
常Stratagene Cloning Systems,La Jolla
,CA 92037,USAから入手可能である。プラスミドpRS403、p
RS404、pRS405、pRS406は酵母組み込みプラスミド(Yeas
t Integrating plasmids)(YIps)であり、酵母選
択性遺伝標識(yeast selectable marker)HIS3、
TRP1、LEU2、URA3を組み込む。プラスミドpRS413−416は
酵母動原体プラスミド(Yeast Centromere plasmids
)(YCps)である。
t)で形質転換された宿主細胞に関する。この宿主細胞は、原核又は真核のどち
らかでありうる。バクテリア細胞には原核宿主細胞が好ましく、典型的には、例
えばBethesda Research Laboratories Inc
.,Bethesda,MD,USAから入手可能な大腸菌株DH5と、the
American Type Culture Collection(AT
TC)of Rockville,MD,USA(No ATCC 31343
)から入手可能なRR1のような大腸菌の一株である。好ましい真核宿主細胞と
しては、酵母、昆虫や哺乳類の細胞を含むが、マウスやラット、サル、ヒトの繊
維芽細胞系由来の細胞のような脊椎動物細胞がより好ましい。酵母宿主細胞とし
ては、Stratagene Cloning Systems,La Jol
la,CA 92037,USAから通常入手可能なYPH499、YPH50
0、YPH501を含む。好ましい哺乳類宿主細胞としては、CCL61として
the ATCCから入手可能なチャイニーズハムスター(Chinese h
amster)卵巣(CHO)細胞、CRL 1658としてthe ATCC
から入手可能なNIH Swiss mouse胚細胞(embryo cel
l)NIH/3T3、CRL 1650としてthe ATCCから入手可能な
サルの腎臓由来の(kidney−derived)COS−1細胞を含む。好
ましい昆虫細胞としては、バキュロウィルス(baculovirus)発現ベ
クターでトランスフェクション(transfected)されるSf9細胞が
ある。
ターのタイプに典型的に依存するよく知られた手法により遂行することができる
。原核生物の形質転換に関しては、例えばCohen等(1972)Proc.
Natl.Acad.Sci.USA 69,2110と、Sambrook等
(1989)Molecular Cloning,A Laboratory
Manual,Cold Spring Harbor Laborator
y,Cold Spring Harbor,NYを参照されたい。酵母細胞の
形質転換はSherman等(1986)Methods In Yeast
Genetics,A Laboratory Manual,Cold Sp
ring Harbor,NYに記載されている。Beggs(1978)Na
ture275,104−109の手法も有用である。脊椎動物細胞に関しては
、例えばカルシウムホスフェート(calcium phosphate)、D
EAE−dextran、liposome formulationのような
、これらの細胞のトランスフェクションにおいて有用な試薬が、Stratag
ene Cloning Systems、又はLife Technolog
ies Inc.,Gaithersburg,MD 20877,USAから
入手可能である。
ションするのに有用であり、またこの技術は、酵母細胞、バクテリア細胞、昆虫
細胞、脊椎動物細胞を形質転換する技術分野でよく知られている。
ansky等(1988)Mol.Microbiol.2,637−646に
記載された手法によって、形質転換されてもよい。たくさんの形質転換体が、c
m当たり6250V、25:FD条件下で(using 6250V per
cm at 25:FD)2.5×PEB中に懸濁された(suspended
)DNA細胞混合物(DNA−cell mixture)のエレクトロポレー
ションに続いて一貫して回収される。
とGuarente(1990)のMethods Enzymol.194,
182において開示されている。
t)を有する細胞は、よく知られた技術で同定することができる。例えば、本発
明の発現構築物(expression construct)の導入の結果と
してできた細胞は、本発明のポリペプチドを生産するようになる。細胞は収集、
溶解され、それらのDNAの内容(content)は、Southern(1
975)J.Mol.Biol.98,503又はBerent等(1985)
Biotech.3,208に記載されたような手法を用いて、目的のDNAが
含まれているかどうか、試験される。代わりに、上清のタンパク質の存在が以下
に記載した抗体を用いることによって検出される。
g)に加えて、その組換えDNAがタンパク質の発現を指揮できる場合には、成
功した形質転換は、よく知られた免疫学的手法によって確認される。例えば、発
現ベクターとの形質転換に成功した細胞は、適当な抗原性を示すタンパク質を生
産する。形質転換されたと思われる細胞のサンプルは、収集され、適する抗体を
用いてそのタンパク質をアッセイされる。
れらの細胞の培養、好ましくはモノクローナル(クローニングされて均一な)培
養もしくはモノクローナル培養から派生する培養も、深く考慮している。
フラグメント又は融合体、又は変異体、フラグメント、派生物の融合体を作製す
る方法を提供する。この方法は、前記ポリヌクレオチドをコード化する組換えポ
リヌクレオチド又は複製可能なベクター(replicable vector
)を有する宿主細胞の培養と、前記ポリペプチド又はそれの変異体、派生物、フ
ラグメント又は融合体、又は変異体、フラグメント又は派生物の融合体を前記宿
主細胞から単離することを有する。宿主細胞の培養方法と、組換えタンパク質の
単離方法は、この技術分野に於いて良く知られている。
れの変異体、フラグメント、派生物又は融合体、又は前記変異体又はフラグメン
ト又は派生物の融合体も含んでいる。
供する。そのような抗体及びそのような抗体を調整する方法の例は、実施例1に
記載されている。
く知られた手法で作製される。特に、この抗体はポリクローナル(polycl
onal)又はモノクローナルである。
によって調整される。またそれら既知の技術の例は、”Monoclonal
Antibodies:Amanual of techniques”,H
Zola(CRC Press,1988)や、”Monoclonal Hy
bridoma Antibodies:Techniques and Ap
plications”,SGR Hurrell(CRC Press,19
82)に開示されている。
られる、あらゆる適したペプチド配列を適切に使用することによって、これらの
抗体は作製される。ポリクローナルアンチペプチド抗体(polyclonal antipeptide antibodies)が作られれば好ましい。M
SK1から得ることのできる適当なペプチドには、実施例1で論じるように、L
TVKHELRTANLTGHAEKV(MSK1の26から44の残基に一致
する)とFKRNAAVIDPLQFHMGVER(MSK1の384から40
2の残基に一致する)が含まれる。MSK2から得られる適当なペプチドはFK
RNAAVIDPLQFHMGVER(MSK2の753から772の残基に一
致する)である。
プロテインキナーゼに対し、これらの抗体が本質的に反応しなければ、特に好ま
しい。従って、MSK1又はMSK2配列に基づくペプチドで、MAPKAP−
K1a/b/cのような他のストレス活性プロテインキナーゼにおいて見つけら
れるペプチドとは顕著に異なるペプチドが用いられることが好ましいだろう。ま
た、抗体が、MSK1に対しては反応するがMSK2に対しては本質的には反応
しない、若しくはその逆であることも好ましいだろう。
に修飾される(modified)ペプチドは、そのペプチドの機能、すなわち
生体内における特定の抗体の生産する機能が本質的に変化しなければ、使用され
る。このような修飾(modification)は、酸又は塩基、特に生理学
的に受容される有機又は無機の酸及び塩基とによる塩の形成、カルボキシル基末
端のエステル又はアミドの形成、N末端ブトキシカルボニル基(N−t−but
oxycarbonyl)のようなアミノ酸保護基の付着(attaching
)を含む。このような修飾は、これらのペプチドを生体内の代謝から守る。この
ようなペプチドは、単コピー(single copy)として、又は例えば縦
列反復(tandem repeats)のような多重コピー(multipl
e copy)として存在する。このような縦列又は多重反復(tandem
or multiple repeat)はそれら自体抗原として、キャリア(
carrier)の使用を回避するのに十分である。またこのようなペプチドは
、N末端とC末端を結合させてループ(loop)を形成したり、抗原性を高め
るため及び/又はジスルフィド結合の形成を許容するために一個又はそれ以上の
Cys残基を末端に付着したりするのに有利である。このようなペプチドがキャ
リアに、好ましくはポリペプチドに共有結合(covalently link
ed)するとき、その組み合わせ(The arrangement)は適して
おり、本発明のペプチドはループを形成する。
on)はあらゆる免疫系統(immunogenic formulation
)で、免疫機構の刺激や刺激の増強によって現れる。もっとも優れたキャリア(
carrier)は、T細胞エピトープ(T−cell epitope)を形
成する(又は、抗原と共に、つくる)。そのペプチドは、血清アルブミン、ミオ
グロビン、細菌性毒素やキーホールツタノハガイヘモシアニン(keyhole
limpet haemocyanin)のような別のキャリアと、例えば架
橋によって結合する。さらに最近では、T細胞を誘導する進化したキャリア(d
eveloped carrier)は、B型肝炎コア抗原(ヌクレオキャプシ
ド蛋白ともいわれる)や、トレオニン(Thr)−アラニン(Ala)−セリン
(Ser)−グリシン(Gly)−バリン(Val)−アラニン(Ala)−グ
ルタミン酸(Glu)−トレオニン(Thr)−トレオニン(Thr)−アスパ
ラギン(Asn)−システイン(Cys)のようなT細胞エピトープ(T−ce
ll epitopes)と推測されるもの、β−ガラクトシダーゼ、そしてイ
ンターロイキン−1(interleukin−1)の163〜171ペプチド
を含む、免疫応答を助ける。後者の化合物は、キャリアとして、又はアジュバン
トとして、又はその両方として、様々にみなされてもよい。また一方、本発明と
同じか又は異なるペプチドのいくつかのコピー(copies)は、互いに架橋
されてもよい。この場合、それ自体分離したキャリア(separate ca
rrier)はないが、キャリアの機能はそれらの架橋によって提供されてもよ
い。適する架橋剤には、シグマ又はピースのカタログthe Sigma an
d Pierce catalogueのような中で挙げられている、例えばグ
ルタルアルデヒド(glutaraldehyde)、カルボジイミド(car
bodiimide)、そしてサクシンイミジル−4−(N−マレイミドメチル
)シクロヘキサン−1−カルボキシレート(succinimidyl 4−(
N−maleimidomethyl)cyclohexane−1−carb
oxylate)などが含まれ、後者の試薬(agent)は、(存在すれば)
C末端システイン残基のSH基(the−SH group)を利用する。
によって調整された場合、ペプチドは、キャリアとしてはたらくペプチド配列と
の融合生成物として発現するのが有利かもしれない。Kabigenの“エコシ
ステム”(“Ecosec system”)は、そのような調整(arran
gement)の例である。
かの抗原と結合している。
表、開示されている、the Fmoc−polyamide modeの固相
ペプチド合成法(solid−fase peptide synthesis
)によって合成されてもよい。一時的なN−アミノ基の保護は、9−フルオレニ
ルメチロキシカルボニル基(9−fluorenylmethyloxycar
bonyl group)(Fmoc)で行われる。この強塩基不安定性の保護
基の再開裂は、N,N−ジメチルホルムアミド(N,N−dimethylfo
rmamide)中で20%ピペリジン(piperidin)を用いてなされ
る。側鎖の機能性は、それらのブチルエーテル(butyl ethers)(
セリン、トレオニン、チロシンの場合)、ブチルエステル(butyl est
ers)(グルタミン酸、アスパラギン酸の場合)、ブチロキシカルボニル誘導
体(butyloxycarbonyl derivative)(リジン、ヒ
スチジンの場合)、トリチル誘導体(trityl derivative)(
システインの場合)、そして4−メトキシ−2,3,6−トリメチルベンゼンス
ルホニル誘導体(4−methoxy−2,3,6−trimethylben
zenesulphonyl derivative)(アルギニンの場合)と
して、保護されてもよい。グルタミン又はアスパラギンがC末端残基であるとこ
ろは、4,4−ジメトキシベンズヒドリル基(4,4−dimethoxybe
nzhydryl group)が、側鎖アミドの機能性の保護に利用される。
固相支持(the solid−fase support)は、ジメチルアク
リルアミド(dimethylacrylamide)(バックボーンモノマー
backbone−monomer)、ビスアクリロイルエチレンジアミン(b
isacryloylethylene diamine)(架橋物質cros
s linker)、そして、アクリロイルサルコシンメチルエステル(acr
yloylsarcosine methyl ester)(機能試薬fun
ctionalising agent)の三つのモノマー(monomers
)から構成される、ポリジメチルアクリルアミドポリマー(polydimet
hylacrylamide polimer)を基礎としている。ペプチドか
ら樹脂への開裂可能に結合する試薬には、酸不安定性の4−ヒドロキシメチルフ
ェノキシ酢酸誘導体(4−hydroxymethyl−phenoxyace
tic acid derivative)が用いられる。全てのアミノ酸誘導
体は、逆向きのN,N−ジシクロヘキシルカルボジイミド/1−ヒドロキシベン
ゾトリアゾール(N,N−dicyclohexylcarbodiimide
/1−hydroxybenzotriazole)が仲介するカップリング過
程を用いて加えられるアスパラギンとグルタミンを除き、予め形成された(pr
eformed)それらの対称無水物誘導体(symmetricalanhy
dride derivatives)として加えられる。全てのカップリング
および脱保護(deprotection)反応は、ニンヒドリン(ninhy
drin)、トリニトロベンゼンスルホン酸(trinitrobenzene
sulphonic acid)、又はイソチンテスト過程(isotin
test procedure)を用いてモニターされる。合成完了時、ペプチ
ドは、50%不純物除去剤混合物(scavenger mix)を含む95%
トリフルオロ酢酸(trifluoroacetic acid)処理による側
鎖保護基の除去に伴って、樹脂支持体(resin support)から解離
される。一般的に用いられる不純物除去剤(scavengers)は、エタン
ジチオール(ethanedithiol)、フェノール(phenol)、ア
ニソール(anisole)と水(water)で、合成されているペプチドの
成分であるアミノ酸に基いて厳密に選ばれる。トリフルオロ酢酸(triflu
oroacetic acid)は減圧蒸発によって除去され、引き続いてジエ
チルエーテル(diethyl ether)で磨砕し、粗ペプチドを得る。存
在するあらゆる不純物除去剤(scavengers)は、水相の凍結乾燥によ
る単純な抽出工程(extraction procedure)によって取り
除かれ、不純物除去剤(scavengers)のない粗ペプチドを与える。ペ
プチド合成の試薬は、一般にCalbiochem−Novabiochem(
UK)Ltd,Nottingham NG7 2QJ,UKから得られる。精
製は、サイズ除去クロマトグラフィー(size exclusion chr
omatography)、イオン交換クロマトグラフィー(ion exch
ange chromatography)そして(主要なものに)逆相高速液
体クロマトグラフィー(reverse−phase high perfor
mance liquid chromatoguraphy)のような技術の
、一つによって又は組み合わせて行われてもよい。ペプチドの分析は、薄層クロ
マトグラフィー(thin layer chromatography)、逆
相高速液体クロマトグラフィー(reverse−phase high pe
rformance liquid chromatoguraphy)、酸加
水分解後のアミノ酸分析(amino−acid analysis)、高速原
子衝突マススペクトル分析(fast atom bombardment(F
AB)mass spectrometric analysis)を用いて行
われてもよい。
調節するドラッグ様化合物(drug like compound)又はドラ
ッグ様化合物(drug like compound)開発のための誘導化合
物(lead compound)を同定する方法を提供する。その方法は、化
合物と、ポリペプチド、又はそれの適する変異体、フラグメント、派生物又は融
合体、又はそれの変異体、フラグメント又は派生物の融合体との接触、及び前記
化合物が存在しない状態において、前記ポリペプチドのプロテインキナーゼ活性
が、前記ポリペプチド、又はそれの前記変異体、フラグメント、派生物又は融合
体、又はそれの変異体、フラグメント又は派生物の融合体の活性と比較して変化
するかどうかの測定とを有する。
当業者によく知られたものであり、例えば薬の中の活性成分として、医療分野で
の使用がふさわしいかもしれない特徴を持つ化合物という意味を含んでもよい。
従って、例えば、ドラッグ様化合物(drug like compound)
は、分子生物学や生化学の技術者よりも、むしろ有機化学者によって合成される
のが好ましい分子かもしれない。そして、5000ダルトン分子量より小さく、
水溶性であるような、小さな分子であることが好ましいかもしれない。ドラッグ
様化合物(drug like compound)は、さらに、特定のタンパ
ク質やタンパク質群との選択的相互作用や、生物学的利用性、そして/又は標的
細胞膜を通過するという特徴を示すが、これらの特徴は絶対的なものでないこと
が認識されるであろう。
られており、化合物そのものは薬として用いられるのにふさわしくないかもしれ
ないが(例えば目的とする標的に対する効能が弱い、作用が非選択的である、不
安定である、溶けにくい、合成するのが困難である、生物学的利用性が低いなど
の理由で)、より望ましい特徴を持つ他の化合物をデザインする出発点を与え得
る化合物という意味を含んでもよい。
/p38によってその活性化を阻害するような、本発明のポリペプチドと相互作
用したり、調節したりすることによって作用するかもしれない。
同定するのが望ましいことが理解されるであろう。従って、生体内において、前
記ポリペプチドとその基質との相互作用が、ヒトMSK1又はMSK2とその基
質や基質群との間の相互作用と実質上同じになるように、その方法の中で用いら
れる試薬と条件が選ばれるかもしれないということが理解されるであろう。前記
MSK1ポリペプチドの基質の例は、CREB又はATF1である。
例えば、その化合物は実質上可逆的に、又は実質上非可逆的に前記ポリペプチド
の活性部位に結合するかもしれない。さらなる例としては、その化合物は、前記
ポリペプチドがその基質に結合するのを妨げるために、前記ポリペプチドの活性
部位ではない部分に結合するかもしれない。また、さらなる例としては、その化
合物は、アロステリック効果によって前記ポリペプチドの活性を低下させるため
に、前記ポリペプチドの一部分に結合するかもしれない。このアロステリック効
果は、例えばMAPK2やSAPK2/p38のような上流活性化因子(ups
tream activator)による前記ポリペプチドの活性化のように、
前記ポリペプチド活性の自然法則に含まれるアロステリック効果かもしれない。
、MSK1やMSK2の阻害剤の例である。この化合物は、MSK1およびMS
K2に加えて他のプロテインキナーゼを阻害するが、例えばMAPKAP−K2
のような、これらの他のプロテインキナーゼのいくつかは、実施例1で述べられ
ているように、MSK1活性を除去する化合物濃度では十分に変化を受けない。
えば、その化合物は、前記ポリペプチドのその基質への結合を助けるために、前
記ポリペプチドの活性部位ではない部分に結合するかもしれない。さらなる例で
は、その化合物は、アロステリック効果によって前記ポリペプチドの活性を高め
るために前記ポリペプチドの一部分に結合するかもしれない。このアロステリッ
ク効果は、例えばMAPK2やSAPK2/p38のような”上流活性化因子(
upstream activator)”による前記ポリペプチドの活性化の
ように、前記ポリペプチドの活性の自然法則に含まれるアロステリック効果でも
よい。
MSK2が、CREB又はCREBtide、又はATF1又はCrossti
deをリン酸化するという事実を利用するが、適当ないかなる基質が用いられて
もよい。従って、CREB又はCREBtide又はCrosstideのAT
F1のリン酸化は当業者によく知られた技術を用いて測定されるかもしれない。
かもしれない定量(assay)を利用する。実施例1では、MSK1によるC
REB又はATF1のリン酸化が測定される。MSK1又はMSK2は、組換え
MSK1又はMSK2であることが好ましい。基質は、例えばCREBやATF
1のように、組換え体であることが好ましい。
例えば、CREB又はATF1の転写因子としての活性が測定されるかもしれな
い。これは、当該学術分野でよく知られているように、CREB又はATF1の
、適当な結合部位を持つDNAへの結合をを測定することによって行われてもよ
く、又はCREB又はATF1によって調節されるプロモーターからのRNAの
発現を測定することによって行われてもよい。これは、細胞システム全体の中で
、又は精製された、又は部分的に精製された成分を用いることで、行われてもよ
い。同様に、CREB又はATF1で調節されるプロモーターから転写されるR
NAによってコードされているタンパクの発現が、測定されるかもしれない。そ
のタンパクは、CREB又はATF1によって生理学的に調節されているかもし
れないし、又は当業者によく知られている”リポータータンパク(report
er protein)”かもしれない(すなわち、組換え体構造が用いられる
かもしれない)。リポータータンパク(reporter protein)は
、例えば−グルコシダーゼ、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ
(chloramphenicol acetyltransferase)又
はルシフェラーゼ(luciferase)(例えばTan等(1996)参照
)のように、活性が容易に測定されるかもしれない。
−1かもしれない。従って、CREBの阻害は、実施例5に示されるように、C
OX2又はIL−1の発現が予想される環境下において、COX2又はIL−1
の発現を測定することによって測定されるかもしれない。従って、COX2は、
例えばMitchell等(1994)PNAS 90,11693−1169
7、およびDubois等(1998)FASEB J 12,1063−10
73に示されるように、エンドトキシンに暴露したRAW 264ネズミ科マク
ロファージ又はJ774.2マクロファージにおいて発現するかもしれない。J
774.2とRAW264細胞は、the Europian Collect
ion of Animal Cell Culture,Salisbury
,UKから得られてもよい。COX2とIL−1の発現は、何らかの簡便な方法
、例えば、COX2又はIL−1 mRNAの存在を検出するPCRや、COX
2又はIL−1タンパクを検出する抗体に基づいた定量、また、例えば(COX
の基質である)アラキドン酸に細胞を暴露してつくられるPGE2のようなプロ
スタグランジンの量を測定することによるCOX2の酵素活性を検出する定量な
どを用いて測定されるかもしれない。適した定量は、実施例5、Mitchel
l等(1994)、Slater等(1995)Am J Obstet Gy
necol 172(1),77−82又はWO 94/14977に記載され
るだろう。プロスタグランジンは不安定であって速やかに代謝されるので、CO
X2の直接の生成物よりもむしろプロスタグランジン代謝物が測定されるだろう
。
、むしろ化合物がCREBの活性化に影響を及ぼしているのを測定するために、
当業者によく知られているように、様々なコントロール定量を行うことが必要で
あろう。しかしながら、例えばプロスタグランジン量が測定されるような定量は
、細胞全体や生体内システムにおける化合物の有用性の評価や、例えば疾患にお
ける異なるモデルなど、異なる状況における概念の評価に有用かもしれない。例
えばCOX2の発現や活性における化合物の効果が測定される定量は、平行して
用いられてもよいし、また、例えばMSK1がCREBをリン酸化するような能
力における化合物の効果が、より直接的に測定されるような他の定量からの結果
を用いて解釈されてもよいことが認識されるであろう。
で定義されたポリペプチド、好ましくはMSK1の他の基質、)に結合し、かつ
、本発明の第一の側面で定義されたポリペプチド、好ましくはMSK1によりそ
の活性を促進又は阻害する化合物を同定する方法を提供する。その方法は、CR
EB又はATF1(又は、本発明の第一の側面で定義されたポリペプチド、好ま
しくはMSK1の他の基質)、又はそれらの適するフラグメント、変異体、派生
物又は融合体、又はフラグメント、変異体、派生物の適する融合体と、本発明の
第一の側面で定義されたポリペプチド(好ましくはMSK1)との相互作用を、
化合物が促進するか又は阻害するかの測定、又は、CREB又はATF1(又は
本発明の第一の側面で定義されたポリペプチド、好ましくはMSK1の他の基質
)、又はそれの適するフラグメント、変異体、派生物又は融合体、又はフラグメ
ント、変異体、派生物の適する融合体の活性化を、本発明の第一の側面で定義さ
れたようなポリペプチドにより、この化合物が実質的に遮断するかどうかの測定
を有する。
ator)”、例えばMAPK2/ERK2又はSAPK2a/p38又はSA
PK2b/p38β2により本発明の第一の側面で定義されたポリペプチドの活
性化を調節する化合物を同定する方法を提供する。”上流活性化因子(upst
ream activator)”という言葉において、本発明のポリペプチド
と相互作用した結果、本発明のポリペプチドのプロテインキナーゼ活性を高める
分子が意味される。それは一つのポリペプチドでもよい。好ましくは、それは天
然MSK1又はMSK2の生理学的な活性化因子である。
、又はそれの適するフラグメント、変異体、派生物又は融合体、又はフラグメン
ト、変異体又は派生物の適する融合体と、(b)“上流活性化因子(upstr
eam activator)”、例えばMAPK2/ERK2、SAPK2a
/p38又はSAPK2b/p38β2、又はそれらの適する変異体、派生物、
フラグメント又は融合体、又は変異体、派生物又はフラグメントの適する融合体
との間の相互作用を促進するか又は崩壊する(disrupts)かの測定、又
は、この化合物は、“上流活性化因子(upstream activator
)”又はそれの適する変異体、派生物、フラグメント又は融合体により、前記ポ
リペプチド、又はそれの適する変異体、フラグメント、派生物又は融合体、又は
前記フラグメント、派生物又は融合体の融合体の活性化を実質的に遮断するかど
うかの測定を有する。その化合物は、上流活性化因子(upstream ac
tivator)又は本発明のポリペプチドのいずれか一方と、又はその両方と
、相互作用するか又は結合してもよいことが認識されるであろう。
れている、SAPK2/p38のピリジニルイミダゾール阻害剤(pyridi
nylimidazole inhibitor)や、例えばSB203580
やFHPI(4−(4−フルオロフェニル)−2−2−(4−ヒドロキシフェニ
ル)−5−(4−ピリジル)イミダゾール)(4−(4−fluorophen
yl)−2−2−(hydroxyphenyl)−5−(4−pyridyl
)imidazole)などの、SAPK2/p38の阻害剤を含む。
inhibitor)”という用語は、当業者によく知られたものであり、Ga
llagher等(1997)Bioorg Med Chem 5(1),4
9−64で述べられているように、SAPK2a/p38と結合する及び/又は
SAPK2a/p38を阻害する(また、あまり好ましくはないが、単球からの
IL−1の生成を阻害することで知られる)置換基を伴った、ピリジン環(py
ridyl ring)とイミダゾール環(imidazole ring)か
らなる化合物を含む。ピリジニルイミダゾール阻害剤(pyridinylim
idazole inhibitor)はまた、例えば、WO95/02591
の中で論議されている。このタイプの化合物は、サイトカイン抑制抗炎症薬(c
ytokine−suppressiveanti−inflammatory
drugs)(CSAIDs)のように、特定のプロテインキナーゼ阻害剤と
して知られる。これらの化合物のシグナル経路(signalling pat
hway)研究における使用法は、Cohen(1997)Trens Cel
l Biol 7,354−361の中で示されている。
表した測定値は、厳密な定量システムに基いていることが認識されるであろう。
ピリジニルイミダゾール(pyridinylimidazole)は、Gal
lagher等において述べられているように、もしSAPK2a/p38(C
SBP)に対し100μMより少ない、好ましくは10μMより少ない、さらに
、より好ましくは1又は0.1、又は0.01μMより少ない結合IC50(b
inding IC50)又はキナーゼIC50(kinase IC50)を
持つ場合、ピリジニルイミダゾール阻害剤(pyridinylimidazo
le inhibitor)とみなされるかもしれない。ピリジニルイミダゾー
ル阻害剤(pyridinylimidazole inhibitor)の例
は、Tong等(1997)Nature Structural Biolo
gy 4(4),311−316で述べられているように、SB 202190
(a 2,4,5−triarylimidasole)、SB 203580
(もう一つの3,4,5−triarylimidazole)そして、3’−
ヨード化化合物(3’−iodinated compound)のような誘導
体を含む。p−メチルスルフィニルフェニル基(p−methylsulphi
nylphenyl group)が除去された誘導体は、また阻害剤としても
作用するかもしれない。置換基は、イミダゾール環(imidazole ri
ng)のN1原子につくられるかもしれず、イミダゾール環(imidazol
e ring)の2位の位置につくられた置換基は、効力(potency)の
重大な損失を伴わずにN1原子に移されるかもしれない。
2の阻害剤やMAPK2/ERK2の活性化の阻害剤、例えばMAPKキナーゼ
1(MKK1)活性又は活性化の阻害剤、例えばDP98059又はUO126
を含む。
。ここでは、MSK1やMSK2として知られる本発明のポリペプチドの活性化
因子としても示されている。”MSK1の活性化”という言葉において、CRE
B又はATF1(又は上記で挙げられるような基質の他のもの)をリン酸化する
MSK1の能力は、次のMSK1の処理、例えばMgATPとMAPK2/ER
K2により増大することが意味される。
38とSAPK2b/p38β2の発現は、実施例1で述べられており、その中
で上記タンパク質の配列を示している。
はMSK2の活性化に関するMAPK2/ERK2、SAPK2a/p38又は
SAPK2b/p38β2の用途である。
互作用するポリペプチドを同定する方法を提供する。その方法は、(1)(a)
本発明の第一の側面で定義された前記プロテインキナーゼ、又はそれの適する変
異体、フラグメント、派生物又は融合体、又はそれの変異体、フラグメント又は
派生物の融合体と、(b)前記プロテインキナーゼと相互作用するポリペプチド
を含有する化合物との接触(2)前記プロテインキナーゼとポリペプチドを含有
する複合体の存在の検出、及び任意に(3)どのポリペプチドが前記プロテイン
キナーゼと結合するのかの同定を有する。
胞成分からなるかもしれない。特に、細胞は次のようなタイプから選ばれるかも
しれない:(1)刺激を受けたときもMSK1又はMSK2活性を持たない細胞
、(2)刺激にさらされた後MSK1又はMSK2活性を持つが、それほどさら
されてはいない細胞、(3)刺激にさらした後の(2)のタイプの細胞。タイプ
1〜3のみのサブセットにみられるポリペプチド群は、特に興味深いものがあり
、さらに特徴づけられるかもしれない。そのようなペプチドは、MSK1又はM
SK2の活性化因子かもしれない。また一方では、それはMSK1又はMSK2
の不活性化因子かもしれない。
ステム(yeast two hybrid system)を用いて、細胞の
中で行われてもよいことが認識されるであろう。この例では、前記三つのタイプ
の細胞由来のmRNAから複製されたcDNAが用いられる。
SK2遺伝子が存在するトランスジェニック動物(transgenic an
imal)、例えば齧歯類、特にマウスが、例えばMSK1又はMSK2の基質
の同定に有用かもしれないことが、さらに認識されるであろう。
SAPK2a/p38又はSAPK2b/p38β2により、本発明の第一の側
面で定義されたポリペプチドの活性化を遮断する化合物を同定する方法を提供す
る。その方法は、化合物が、(a)本発明の第一の側面で定義されたプロテイン
キナーゼ、又はそれの適するフラグメント、変異体、派生物又は融合体、又はフ
ラグメント、変異体、派生物の適する融合体と、(b)前記相互作用するポリペ
プチド、又はそれの適する変異体、派生物、フラグメント又は融合体、又は変異
体、派生物、フラグメントの適する融合体との間の相互作用を促進するか又は崩
壊する(disrupts)かの測定、又は、この化合物が、本発明の第一の側
面によるポリペプチド、又はそれの適する変異体、フラグメント、派生物又は融
合体、又は前記フラグメント、派生物、融合体の融合体の活性化を、前記相互作
用するポリペプチド又はそれの適する変異体、派生物、フラグメント又は融合体
により、実質的に遮断するかどうかの測定を有する。
記ポリペプチド、又はそれのフラグメント、派生物、変異体又は融合体は、遺伝
子組み換え技術によって産生されるものである。同様に、もし、前記プロテイン
キナーゼの活性を調節する化合物を同定する方法において用いられた、CREB
又はATF1又はそれのフラグメント、派生物、変異体又は融合体が、遺伝子組
み換え技術によって産生されるものであれば好ましい。同様に、もしその方法の
中で用いられるMAPK2/ERK2、SAPK2a/p38又はSAPK2b
/p38β2又は他の”上流活性化因子”(upstream activat
or)又はそれのフラグメント、派生物、変異体又は融合体が、遺伝子組み換え
技術によって産生されるものであれば好ましい。
認識されるだろう。好ましい実施例では、本発明のポリペプチド(MSK1又は
MSK2)は、実施例1で述べられているように、生体外(in vitro)
でMAPK2/ERK2とMgATPでポリペプチドを処理することにより活性
化される。もし、MSK1又はMSK2が、本発明の方法によってつくられた組
み換えポリペプチドであれば、特に好ましい。
その方法の中の前記化合物は、場合によりMSK1又はCREB又はATF1又
は他の基質、又はMAPK2/ERK2、SAPK2a/p38又はSAPK2
b/p38β2のような上流活性化因子(upstream activato
r)と実質的に同じ相互作用と活性を持つが、定量に用いるのにより簡便である
もの、ということが認識されるであろう。例えば、MSK1又はCREBの融合
体は、前記融合体が容易に精製されるような部分を含んでいるかもしれないので
、特に有用である。
ポーター遺伝子”(reporter gene)の構築物(construc
t)は、本明細書の教示を用い、当業者に知られている方法により調整されるだ
ろう。例えば、レポーター遺伝子(reporter gene)の構築物(c
onstruct)は、CREB又はATF1依存性プロモーター配列でつくら
れるかもしれない。この構築物(construct)は、MSK1又はMSK
2構築物とともに、母細胞株がCREB又はATF1が知られた刺激に対する応
答で活性化され、内因性のMSK1又はMSK2遺伝子が不活性化されている、
細胞株に導入されるかもしれない。また一方で、レポーター遺伝子(repor
ter gene)構築物(construct)は、CREB又はATF1が
知られた刺激に対する応答で活性化される細胞株に導入されることができる。レ
ポーター遺伝子(reporter gene)の発現は、MSK1又はMSK
2の活性に依存し、従って化合物の影響は測定されることができるであろう。さ
らなる例では、レポーター遺伝子(reporter gene)は細胞にとっ
ては致命的なものかもしれず、また一方では、ほかの致命的な条件のもとで細胞
を生存させるかもしれない。従って、細胞の生存が、例えばWST−1(Boe
hringer)の還元などのミトコンドリア活動性に対する比色定量を用いて
測定されることができる。WST−1は、サクシネートデヒドロゲナーゼ(su
ccinate dehydrogenase)を介して受け取る電子の吸収に
おいて変化を受ける台湾染料である。さらなる例では、酵母二ハイブリッドシス
テム(two−hybrid system)が使われる。
互作用ポリペプチド、又は適する派生物、フラグメント、融合体又は変異体との
相互作用の促進又は崩壊(disruption)が、生物化学の技術分野にお
いてよく知られている方法、またタンパク−タンパク相互作用を評価するのに用
いることができる何らかの方法を用いて、生体外で測定される。
ステム(yeast two hybrid system)を用いて、細胞内
でも測定されることができる。
pstream activator)との相互作用の、促進又は阻害のいずれ
かを調節するのに有用かもしれないドラッグのスクリーニング検定法(scre
ening assay)を提供することが認識されるであろう。その方法で同
定される化合物は、それ自体がドラッグとして有用かもしれないし、又はより効
果的な化合物のデザインや合成のための誘導化合物(lead compoun
d)を示すかもしれない。
が特に好ましいことが認識されるであろう。例は、述べられている細胞に基いた
検定(assay)と、タンパク−タンパク結合検定(assay)を含んでも
よい。さらなる例は、実施例2で述べられているSPA(Scintillat
ion Proximity Assay)に基いたシステム(SPA−bas
ed system)である。
物を提供する。ここでこの化合物はRo318220、PD98059、又は既
知のSAPK2/p38のピリジニルイミダゾール阻害剤(pyridinyl
imidazole inhibitor)、例えばSB203580又はFH
PI(4−(4−fluorophenyl)−2−2−(4−hydroxy
phenyl)−5−(4−pyridyl)imidazole)ではない。
この化合物は、MSK1又はMSK2の活性を、促進する化合物、又は阻害する
化合物だろう。またさらなる側面は、医療用の化合物を提供する。
素シクロオキシケナーゼ2又はプロスタグランジンシンターゼ−2(COX2/
PGS−2)の産生に必要とされる。我々はここに、CREBはMSK1/MS
K2によって活性化されることを示す。従って、MSK1の阻害剤は、IL−1
及び/又はCOX2の阻害剤の効果を持つだろうし、それゆえに、IL−1活性
及び/又はCOX2の阻害剤と同様の臨床適応を持つだろう。
である。COX2は、プロ炎症シグナル物質(proinflammatory
signalling molecules)であるプロスタグランジンのア
ラキドン酸からの合成に関わる、プロ炎症酵素(proinflammator
y enzyme)として当業者にはよく知られている。COX2がプロ炎症シ
グナル経路の結果、炎症の初期で発現されるのに対し、シクロオキシゲナーゼ1
(COX1)は、組織的に発現される関連酵素(related enzyme
)である。アスピリンのようなCOX1阻害剤は、炎症を抑えるかもしれないが
、しかし胃潰瘍を含む胃腸障害などの副作用を持つ。それゆえに、メロキシカム
のような選択的COX2阻害剤の開発にさらなる努力が向けられている。しかし
、多くのCOX2阻害剤はまた、COX1に対する活性も持つ。
テロイド性抗炎症薬(NSAIDs)に匹敵する、抗炎症、鎮痛、そして解熱作
用を持つかもしれない(Botting(1996)Drug News &
Perspec 9(2),123−128に示される)。
性化の阻害剤は、IL−1、COX2、又はプロスタグランジンが関係している
後述の疾患又は状態の治療の方法において有用かもしれない。
2阻害剤が研究された炎症性疾患には、骨関節症(osteoarthriti
s)、慢性関節リウマチ(rheumatoid arthritis)、強直
性脊椎炎(ankylosing spondylitis)、そして他のリウ
マチ性や痛みの適応症を含む。炎症が関係し、またMSK1/MSK2阻害剤が
有用かもしれない他の疾患は、喘息(asthma)、乾せん(psorias
is)、敗血症ショック(septic shock)、炎症性内臓疾患(in
flammatory bowel disease)を含む。プロスタグラン
ジンは、子宮の収縮と痛み、および分娩に関係している(例えばPulkkin
en(1993)Drugs 46(suppl 1),129−133および
Slater等(1995)Am J Obset Gynecol 172(
1),77−82参照)。MSK1/MSK2阻害剤が有効かもしれないさらな
る疾患は、WO 96/41645に列挙されているだろう。
いて、本発明のスクリーニング方法のいずれかの用途である。
は増加を必要とする患者の治療に有用となり得る分子の同定において、本発明の
スクリーニング方法のいずれかの用途である。
疾患の治療に有用となり得ると考えられている。炎症性疾患は、慢性関節リウマ
チ(rheumatoid arthritis)、乾せん(psoriasi
s)、敗血症ショック(septic shock)、喘息(asthma)、
そして炎症性内臓疾患(inflammatory bowel diseas
e)、また上記のような他の疾患又は状態を含む。
る。その方法は、本発明のスクリーニング方法によって同定可能な化合物の有効
量を患者に投与することを有する。ここでこの化合物は、既知のSAPK2/p
38のピリジニルイミダゾール(pyridinylimidazole)阻害
剤、例えばSB203580又はFHPI(4−(4−fluorolphen
yl)−2−2−(4−hydroxyphenyl)−5−(4−pyrid
yl)imidazole)ではない。そのスクリーニング方法は、活性化又は
阻害する化合物を同定するだろう。いずれかの活性を持つ化合物が適するだろう
が、その化合物がMSK1又はMSK2により仲介されるリン酸化を阻害するこ
とが好ましい。
本発明のスクリーニング方法によって同定可能な化合物の用途を提供する。ここ
でこの化合物はSAPK2/p38の既知のピリジニルイミダゾール阻害剤(p
yridinylimidazole inhibitor)、例えば、SB2
03580又はFHPI(4−(4−フルオロフェニル)−2−2−(4−ヒド
ロキシフェニル)−5−(4−ピリジル)イミダゾール)(FHPI(4−(4
−fluorophenyl)−2−2−(4−hydroxyphenyl)
−5−(4−pyridyl)imidazole))ではない。
L−1の活性調節(modulation)、例えば減少又は増加を必要とする
ものである。この方法は、本発明のスクリーニング方法によって同定可能である
効果的な量の化合物を患者に投与することを有し、ここでこの化合物はSAPK
2/p38の既知のピリジニルイミダゾール阻害剤(pyridinylimi
dazole inhibitor)、例えば、SB203580又はFHPI
(4−(4−フルオロフェニル)−2−2−(4−ヒドロキシフェニル)−5−
(4−ピリジル)イミダゾール)(FHPI(4−(4−fluorophen
yl)−2−2−(4−hydroxyphenyl)−5−(4−pyrid
yl)imidazole))ではない。スクリーニング方法は、活性化するか
阻害する化合物を同定するだろう。どちらかの活性がある化合物は適当であろう
が、その化合物はMSK1又はMSK2により仲介されるリン酸化を阻害するこ
とが好ましいだろう。
)、例えば減少又は増加を必要とする患者を治療するための薬剤の製造における
、本発明のスクリーニング方法により同定可能な化合物の用途を提供する。ここ
でこの化合物は、SAPK2/p38の既知のピリジニルイミダゾール阻害剤(
pyridinylimidazole inhibitor)、例えば、SB
203580又はFHPI(4−(4−フルオロフェニル)−2−2−(4−ヒ
ドロキシフェニル)−5−(4−ピリジル)イミダゾール)(FHPI(4−(
4−fluorophenyl)−2−2−(4−hydroxyphenyl
)−5−(4−pyridyl)imidazole))ではない。
活性調節(modulation)、例えば減少又は増加(好ましくは減少)を
必要とするもので、この方法は、(1)SAPK2/p38カスケード(cas
cade)の阻害剤、例えば、既知であるSAPK2/p38のピリジニルイミ
ダゾール阻害剤(pyridinylimidazole inhibitor
)、例えば、SB203580又はFHPI(4−(4−フルオロフェニル)−
2−2−(4−ヒドロキシフェニル)−5−(4−ピリジル)イミダゾール)(
FHPI(4−(4−fluorophenyl)−2−2−(4−hydro
xyphenyl)−5−(4−pyridyl)imidazole))と、
(2)MAPK/ERKカスケード(cascade)の阻害剤、例えばPD9
8059とを患者に投与することを有する。
ade)の阻害剤、例えば、既知であるSAPK2/p38のピリジニルイミダ
ゾール阻害剤(pyridinylimidazole inhibitor)
、例えば、SB203580又はFHPI(4−(4−フルオロフェニル)−2
−2−(4−ヒドロキシフェニル)−5−(4−ピリジル)イミダゾール)(F
HPI(4−(4−fluorophenyl)−2−2−(4−hydrox
yphenyl)−5−(4−pyridyl)imidazole))と、(
2)MAPK/ERKカスケード(cascade)の阻害剤、例えばPD98
059、との用途を、COX2の活性調節(modulation)、例えば減
少又は増加を必要とする患者を治療するための薬剤の製造において提供する。
e)の阻害剤、例えば、SAPK2/p38の既知であるピリジニルイミダゾー
ル阻害剤(pyridinylimidazole inhibitor)、例
えば、SB203580又はFHPI(4−(4−フルオロフェニル)−2−2
−(4−ヒドロキシフェニル)−5−(4−ピリジル)イミダゾール)(FHP
I(4−(4−fluorophenyl)−2−2−(4−hydroxyp
henyl)−5−(4−pyridyl)imidazole))の用途を、
COX2の活性調節(modulation)、例えば減少又は増加を必要とす
る患者を治療するための薬剤の製造において提供する。ここで、この患者は、M
APK/ERKカスケード(cascade)の阻害剤、例えばPD98059
をすでに投与されているか今後投与されるものである。
)の阻害剤、例えばPD98059の用途を、COX2の活性調節(modul
ation)、例えば、減少又は増加を必要とする患者を治療するための薬剤の
製造において提供し、ここでこの患者は、SAPK2/p38カスケード(ca
scade)の阻害剤、例えば、SAPK2/p38の既知であるピリジニルイ
ミダゾール阻害剤(pyridinylimidazole inhibito
r)、例えば、SB203580又はFHPI(4−(4−フルオロフェニル)
−2−2−(4−ヒドロキシフェニル)−5−(4−ピリジル)イミダゾール)
(FHPI(4−(4−fluorophenyl)−2−2−(4−hydr
oxyphenyl)−5−(4−pyridyl)imidazole))を
すでに投与されているか今後投与されるものである。
トーシスが伴われる病気を治療することに有用であるとさらに考えられる。例え
ば、そのような化合物はアポトーシスを抑制するかもしれず、これは細胞損傷過
程の間又は細胞損傷過程に続く細胞生存を助けるだろう。そのような病気の例は
、限定はされないが、虚血性疾患(ischaemic disease)、例
えば発作(stroke)と心筋梗塞、神経損傷(neural injury
)と心筋梗塞を含む。
アポトーシス細胞死に優先し、アルツハイマー病のような神経退行性の病気に伴
われるだろう。焦点となっている虚血(ischaemia)は、皮質神経での
COX2発現を含み、これは特に虚血性付随(ischaemic incid
ent)に続く死のようなものであろう。
合物はアポトーシスを助けるだろう。アポトーシスを助けている症状は、炎症の
分解を含むためになりうる。CREB又はATF1の減少した活性をもたらす本
発明の化合物は、アポトーシスを阻害するだろう。
供し、この方法は、本発明のスクリーニング方法により同定可能である、効果的
な量の化合物を患者に投与することを有するもので、ここでこの化合物はSAP
K2/p38の既知のピリジニルイミダゾール阻害剤(pyridinylim
idazole inhibitor)、例えば、SB203580又はFHP
I(4−(4−フルオロフェニル)−2−2−(4−ヒドロキシフェニル)−5
−(4−ピリジル)イミダゾール)(FHPI(4−(4−fluorophe
nyl)−2−2−(4−hydroxyphenyl)−5−(4−pyri
dyl)imidazole))ではない。
発明のスクリーニング方法により同定可能な化合物の用途を提供し、ここでこの
化合物は、SAPK2/p38の既知のピリジニルイミダゾール阻害剤(pyr
idinylimidazole inhibitor)、例えば、SB203
580又はFHPI(4−(4−フルオロフェニル)−2−2−(4−ヒドロキ
シフェニル)−5−(4−ピリジル)イミダゾール)(FHPI(4−(4−f
luorophenyl)−2−2−(4−hydroxyphenyl)−5
−(4−pyridyl)imidazole))ではない。
いて起こる痛覚の変化に伴われ得るので、MSK1の阻害剤は無痛覚症に有用だ
ろう。COX2の発現は、偏頭痛に伴われ得るため、MSK1の阻害剤は偏頭痛
の治療に有用であろう。従って、本発明のさらなる側面は、偏頭痛を持つ又は無
痛覚症をわずらう患者を治療する方法を提供し、この方法は、本発明のスクリー
ニング方法により同定可能であって、効果的な量の化合物を患者に投与すること
を有する。
ることに有用であろう。COX2は血管形成を促進し得る。COX2の阻害は、
例えば結腸がんで、スフィンゴミエリン(sphingomyelin)のセラ
ミド(ceramide)への変換を順々に刺激しうるアラキドン酸(arac
hidonic acid)のレベルを増加することにより、抗がん剤効果を持
つだろうが、これはアポトーシスの仲介剤(mediator)として既に示唆
されている。従って、上記本発明の化合物のようなMSK1阻害剤は、がんの治
療又は防止に有用だろう。
AIDsとコルチコステロイド(corticosteroids)(抗炎症性
でもある)はアルツハイマー病の発病の遅延又は進行を遅らせることに有用であ
ると示唆されており、たとえ低用量で使用したとしても、鎮痛効果には十分であ
るが、抗炎症性治療のために用いられるよりも効果は少ない。COX2発現は、
炎症性の仲介剤(mediators)に応じてアルツハイマー病の脳と膠細胞
で高められることが示されている。形質転換したマウスモデルのニューロンでの
COX2の過剰発現は、インビトロでの(−アミロイド(−amyloid)神
経毒性(neurotoxicity)を導くだろうから、アルツハイマー病で
のCOX2の役割を裏付けている。従って、MSK1阻害剤は、アルツハイマー
病及び他の神経退行性の病気の治療又は防止に有用だろう。
側面は、がんを持つ患者を治療する方法を提供し、この方法は本発明のスクリー
ニング方法により同定可能である効果的な量の化合物を患者に投与することから
なり、ここでこの化合物はPD98059ではない。この化合物はRo3182
20でないことが好ましい。
発明のスクリーニング方法により同定可能な化合物の用途を提供し、ここでこの
化合物はPD98059ではない。この化合物はRo318220でないことが
好ましい。
は筋肉)注射を含む従来のいずれかの方法により投与され得る。治療は一回の服
用、又は時間間隔を開けた複数回の服用からなるだろう。
として1つ又はそれ以上の受容可能なキャリアと共に示すことが好ましい。キャ
リアは、本発明の化合物と適合可能であるという意味で“受容可能”でなければ
ならず、それらの受容体に有害であってはならない。典型的には、キャリアは無
菌かつ発熱物質(pyrogen)フリーの水又は塩類溶液だろう。
と、薬学的に受容可能なキャリアとを有する薬剤の組成を提供するもので、ここ
で、この化合物はPD98059、Ro318220、又はSAPK2/p38
の既知のピリジニルイミダゾール阻害剤(pyridinylimidazol
e inhibitor)、例えば、SB203580又はFHPI(4−(4
−フルオロフェニル)−2−2−(4−ヒドロキシフェニル)−5−(4−ピリ
ジル)イミダゾール)(FHPI(4−(4−fluorophenyl)−2
−2−(4−hydroxyphenyl)−5−(4−pyridyl)im
idazole))ではない。
ening assay)においての、本発明の第一の側面で定義されたような
ポリペプチド(プロテインキナーゼ)の用途を提供するものである。その化合物
は前記プロテインキナーゼの活性を阻害するか、前記プロテインキナーゼの相互
作用を妨げる。
ット(kit of parts)を提供する。従って、パーツキットは、本発
明のポリペプチドと、このポリペプチドの基質とを有する。ポリペプチドの基質
は、例えば、Crosstide(GRPRTSSFAEG)、CREB又はC
REBtide(EILSRRPSYRK)、又は、例えばGST−CREB又
はATF1又はそれらの融合タンパク質であるCREB融合タンパク質である。
代わりになるべきものとして、このキットは、本発明のポリペプチドと、上記の
ような本発明のポリペプチドを活性化するのに有用なタンパク質、例えばMAP
K2、を有してもよい。このキットは、(1)本発明のポリペプチドと(2)上
記のような、前記ポリペプチドの基質と、(3)上記のような、前記ポリペプチ
ドを活性化する際に有用なタンパク質とを有してもよい。
インキナーゼ(MSK1)、新規な2つのキナーゼドメイン酵素は、MAPKと
SAPK2/p38によって直接活性化されるもので、おそらくCREBの活性
化を仲介するだろう。
マイトジェン(mitogen)及びストレス活性プロテインキナーゼ(MSK
1)及び密接に相関した同族体(homologue)(MSK2)を同定した
。MSK1(802残基)は、MAPキナーゼ活性プロテインキナーゼ−1(M
APKAP−K1、p90 RSKともいう)他の“2つのキナーゼドメイン”
酵素に対して全アミノ酸配列の43%が相同性を示す。MSK1のN及びC末端
キナーゼドメインは、MAPKAP−K1での対応するドメインに対して54%
及び44%が同一であり、MAPKAP−K1での4つの主要な活性化リン酸化
部位はMSK1に保持されている。MAPKAP−K1と同様に、MSK1はM
APK2/ERK2によりインビトロで活性化されるが、MAPKAP−K1と
異なり、MSK1はストレス活性プロテインキナーゼ2a(SAPK2a、p3
8ともいう)及びSAPK2b/p38β2によっても活性化される。これらの
結果と一致して、内因性のMSK1は、293細胞内で、ポリペプチド成長因子
/ホルボールエステル刺激(phorbol ester stimulati
on)によって、又はUV放射、酸化的及び化学的ストレスへの暴露によっての
いずれかにより活性化されるが、MAPKAP−K1は意味深いことに成長因子
/ホルボールエステル(phorbol ester stimulation
)刺激のみで活性化される。成長因子/ホルボールエステル刺激(phorbo
l ester stimulation)によるMSK1の活性化は、ドラッ
グPD 98059、これはMAPKカスケード(MAPK cascade)
の活性を抑制する、により阻害されるが、一方UV放射、酸化的及び化学的スト
レスによるMSK1の活性化はSB 203580、すなわちSAPK2a/p
38及びSAPK2b/p38βの特定の阻害剤によりほとんど阻害される。ヒ
ーラ(HeLa)細胞では、PD 98059とSB 203580との両方が
それぞれTNF、NGF、及びFGFによるMSK1の活性化抑制に必要とされ
る。なぜなら、このアゴニスト(agonist)はMAPK/ERK及びSA
PK2/p38カスケード(cascades)の両方を活性化するからである
。MSK1の活性化は、N末端又はC末端キナーゼドメインのどちらかにおける
変異を単一(single)不活性化させることにより終了する。MSK1は非
刺激又は刺激細胞の核に局在化するが、MAPKAP−K1aは、同じ条件下で
はほとんど細胞質ゾル(cytosolic)に局在化する。MSK1は、PK
A、MAPKAP−K1、及びMAPKAP−K2より非常に低いKm値で、転
写因子(transcription factor)CREBをSer133
においてリン酸化する。Ser133周辺の配列に対応するペプチドは、著しく
低いKm値(<0.1(M)でリン酸化される。4つの細胞系内でのCREB及
びATF1の作用薬(agonist)誘導活性化でのSB 203580、P
D 98059及びRo 318220の効果は、これらの阻害剤のMSK1活
性化での効果を反映し、この過程でのMAPKAP−K2、MAPKAP−K3
及びMAPKAP−K1の役割を排除している。これらの結果は他の観察結果と
共に、MSK1はCREBの成長因子及びストレス誘導活性化を仲介するだろう
ということを示唆している。
APKAP−K1のN末端キナーゼドメインをコード化するDNA配列を使用し
、NCBI ESTデータベースに質問した(interrogate)。この
調査は、このサブファミリーの新規なメンバーの全長cDNAクローンをコード
化する1つのEST(AA1158571)を同定した。以下MSK1という。
オープンリーディングフレーム(Open reading frame)は、
分子量89.9kDaの802のアミノ酸のタンパク質をコード化した。5’か
ら予測された開始ATGコドンのすぐに終止コドンがある。MSK1ポリペプチ
ドドメインは2つのプロテインキナーゼドメイン(図1)を持ち、その両方とも
全プロテインキナーゼの11のサブドメインの特徴を含んでいた(Hanks等
、1988)。MSK1はMAPKAP−K1の3つのアイソフォームと最大の
類似性を示し、これはまた2つのキナーゼドメイン(図2A)を持つ。MSK1
のN末端及びC末端キナーゼドメインは、MAPKAP−K1の対応するキナー
ゼドメインと54%及び44%が同一であった。MAPKAP−K1とMSK1
間の全一致は43%であった。私達は、多くの組織由来のMSK1のフラグメン
ト(fragment)をコード化する14のヒトESTクローン(表1)を同
定したが、これはMSK1が幅広く発現する酵素であることを示している。
sion numbers) ESTの由来組織 AA314565、AA305163 結腸がん腫 AA134359、AA134358 結腸 AA699729、R11235、T97584、T97538、R11183
胎児の肝臓脾臓 W04930 胎児の肺 AA158572、AA158571 膵臓 AA322270 小脳 H09985、HO 9986、F05701、HSC0jE081 幼児の脳 N31641、N57096 胎盤 AA255846、AA255996 胚中心B 細胞 AA897221 混合の
ession numbers) AA472165 乳腺 AA389168、AA061016 胚 AA444366 心臓
ssion numbers) H41647 成人の脳 R17109 脂肪細胞 T19765 心臓血管の システム R71969、AA631897、AA505842 乳房腫瘍 AA443601 卵巣腫瘍 AA678670 ゲスラーウィルムス(Gessler Wilms)腫瘍 AA5706681 前立腺腫瘍 AA594559、AA576979、AA568895 結腸腫瘍 AA857431 咽頭 がん腫
ession numbers) AA472165 乳腺 AA389168 胚 AA061016 胎児 AA657108 myotubes AA267490 リンパ節 AA444366 心臓
sis)は、MSK1は調べられた全組織(心臓、脳、胎盤、肺、肝臓、腎臓及
び膵臓)で4kb転写物として発現されることを示し、脳、筋肉及び胎盤におい
て最高レベルで観察された(データは示さず)。MSK1のN及びC末端キナー
ゼドメインの配列は、MAPKファミリーメンバーにより活性化される他のプロ
テインキナーゼと共に、図2Bに示す。
1と同一でありMAPKAPK1とは40%のみ同一である、をコード化するE
ST cDNAクローン(表1)を見出し、これをMSK2と名づけた。マウス
(murine)MSK2のほぼ全長のコード配列及びヒトMSK2の部分配列
をMSK1と並べて図2Cに示す。マウス(murine)及びヒトMSK2配
列はアミノ酸配列が90%一致する。私達は、多数の細胞及び組織由来であるM
SK2のフラグメントをコード化する8つのヒトEST cDNAクローンを同
定した。このうち6つは腫瘍細胞株(cell lines)であった。ヒト組
織のノーザンブロット分析(Northern Blot analysis)
は、MSK2は3kb転写物として、MSK1のそれと同様の分布で発現するこ
とを示した(結果は示さず)。
itro)におけるMSK1の活性化。MAPKAP−K1a(イントロダクシ
ョン参照)に存在する4つの重要な活性リン酸化部位(activating
phosphorylation sites)が、MSK1およびMSK2の
中に保存される(図2)。プロリン残基(proline residues)
へと続くMAPKAP−K1(Ser 360およびThr 581)の中の4
つの部位のうち2つは、MAPKによってリン酸化される(図2C)。これらの
観察によって、MSK1およびMSK2が1以上のMAPKによって活性化され
ているだろうということが示された。MAPKによるMSK1とMAPKAP−
Klaとの活性化を比較するために、両方の酵素が、ヒト胚腎臓293細胞(h
uman embryonic kidney 293 cells)の中で、
アミノ末端にグルタチオンS−トランスフェラーゼ(glutathione
S−transferase)(GST)を有する融合タンパク質(fusio
n proteins)(以下、GST−MSK1およびGST−MAPKAP
−K1aと呼ぶ)として発現された。両方のタンパク質(proteins)は
、グルタチオン−セファローゼ(glutathione−Sepharose
)で精製され、そして、SDS/ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS/p
olyacrylamide gel electrophoresis)にか
けたとき、単一で主要なクーマシーブルー染色帯(Coomassie Blu
e−staining band)を示した(図3A)。SDS/ポリアクリル
アミドケル電気泳動(SDS/polyacrylamide gel ele
ctrophoresis)によって概算されたGST−MSK1の見かけの分
子量(116kDa)は、アミノ酸で62分子分短い後者の酵素(図2A)と一
致したGST−MAPKAP−K1a(図3A)よりわずかに大きかった。
付けられたペプチドに対して高い活性を有することが知られている(Aless
i等、1996a)。一晩中血清枯渇された(serum starved)2
93細胞から精製されたGST−MSK1およびGST−MAPKAP−K1a
は、MgATPおよび活性MAPK2/ERK2とのインキュベーションによっ
て100倍以上に強められた基質(substrate)(2−4 U/mg)
に対する低い活性を有した(図3Bおよび3C)。GST−MSK1もまたSA
PK2a/p38およびSAPK2b/38βによって同様に活性化された(図
4A)が、MAPKAP−K1aは活性化されなかった(図3C)。SAPK1
/JNK1γおよびSAPK3/p38βは、GST−MSK1とGST−MA
PKAP−K1aとの両方を活性化させなかった。SAPK4/p38δは、G
ST−MSK1の弱い活性化因子(activator)で、GST−MAPK
AP−K1aを活性化させなかった。MAPK2/ERK2(データ省略)およ
びSAPK2/p38(図3D)のGST−MSK1を活性化させる能力には、
この酵素のリン酸化の程度と相関関係があった。
vitro)でMAPK/ERK経路を介してEGFおよびTPAによって、さ
らに、SAPK2/p38経路を介してストレス性刺激(stressful
stimuli)によって活性化される。図3に表される実験によって、MSK
1が古典MAPK/ERKカスケード(classical MAPK/ERK
cascade)を活性化させる刺激と同様にSAPK/p38アイソフォー
ム(isoforms)を活性化させる刺激に応答して活性化される可能性が生
じた。この可能性を調べるために、三つの抗体が作製された(were rai
sed)、1つは残基26から44に対する(against)(抗体“A”)
、2番目は残基384から402に対する(抗体“B”)、3番目は残基716
から734に対する(抗体“C”)。3つすべての抗体は量的にMSK1を免疫
沈降させ(immunoprecipitated)(図示せず)、発現された
MSK1(図4A)または細胞ライゼート(cell lysates)中の内
因性MSK1の免疫沈降は、適切なペプチド免疫原(immunogen)との
インキュベーションによって阻害された。
APKAP−K1bの両方を免疫沈降させる(図4Bおよび図4C、Aless
i等、1995)が、しかし、MSK1を免疫沈降させなかった(図4A)。さ
らに、どのMSK1抗体も、MAPKAP−K1aまたはMAPKAP−K1b
を免疫沈降させなかった(図4Bおよび図4C)。MSK1抗体“A”を作製さ
せる(raise)のに使用されたペプチド配列は、MSK2の中で保存されず
、抗体“B”及び“C”を作製させる(raise)のに使用された19残基ペ
プチドは、MSK2とともにそれぞれ9および12の保存残基(conserv
ed residues)しか有していない。3つすべてのMSK1抗体は、E
GF、TPAまたはストレスに曝された293細胞およびTNFによって刺激さ
れたヒーラ細胞(HeLa cells)の両方の中で、同様のMSK1活性の
レベルを免疫沈降させた。これらの結果より、MSK2はMSK1とともに同時
免疫沈降(co−immunoprecipitated)されないことが示さ
れる。
酸塩(12−O−tetradecanoylphorbol 13−acet
ate)(TPA)によって前もって刺激され、または、細胞性ストレス(ce
llular stresses)(亜ヒ酸ナトリウム(sodium ars
enite)、UVまたは過酸化水素(hydrogen peroxide)
)に曝された293細胞のライゼート(lysates)から抗体“A”によっ
て免疫沈降された。これらの実験によって、MSK1はこれら全ての刺激によっ
て強く活性化されることが示された(図5)。興味深いことに、EGFおよびT
PAによるMSK1の活性化は、PD98059、すなわち、MAPキナーゼキ
ナーゼ−1(MAP kinase kinase−1)の活性化の特定の阻害
剤によって大きく阻害された(Alessi等、1995)が、しかし、SB2
03580、すなわち、SAPK2a/p38およびSAPK2b/p38βの
特定の阻害剤によって阻害されなかった(Cuenda等、1995)。対照的
に、ストレス性刺激(stressful stimuli)によるMSK1の
活性化は、SB203580によって大きく阻害されたが、しかし、PD980
59によって阻害されなかった(図5A)。抗体“B”または抗体“C”が抗体
“A”の代わりに使用されたときも、同じ結果が得られた(データ省略)。
a/bが大きく活性化された。MSK1の活性化のように、MAPKAP−K1
a/bの活性化はPD98059によって抑制されるが、SB203580によ
って抑制されなかった(図5B)。ストレス性刺激は、MAPKAP−K1a/
bの重要な活性化を誘発させなかった(図5B)が、しかし、SB203580
によって阻害されるがPD98059によって阻害されないMAPKAP−K2
の活性化を大きく誘発させた(図5C)。MAPKAP−K2は、EGFまたは
TPAによってあまり活性化されなかった(図5C)。
nase domains)を要求する。MSK1のキナーゼドメイン(kin
ase domains)がインビボ(in vivo)での活性化のために要
求されることを立証するために、我々は、野生型MSK1(WT−MSK1)、
N末端キナーゼドメインが点突然変異によって不活性化される突然変異MSK1
(NT kinase−dead MSK1)、および、C末端キナーゼドメイ
ンが不活性化されるさらなる突然変異体(CT kinase−dead MS
K1)をエンコードするDNA発現構築物(DNA expression c
onstructs)で、293細胞をトランスフェクションした(trans
fected)。全ての構築物(constructs)は、これらの免疫沈降
と細胞ライゼート(cell lysates)からの検定(assay)とを
可能にするために、N末端“フラグ”タグ(方法参照)を有した。TPAによる
細胞の刺激またはUVの照射によって、それぞれ野生型MSK1の200倍、3
0倍に活性化が誘発された。内因性MSK1についての結果と同様に、TPAに
よるトランスフェクションされたMSK1(transfected MSK1
)の活性化は、PD98059によって阻害されたが、SB203580によっ
て阻害されなかった。一方、UV誘発活性化(UV−induced acti
vation)は、SB203580によって阻害されるが、PD98059に
よって影響されなかった(図6A)。トランスフェクションされた野生型酵素は
、EGF、塩基性FGF(basic FGF)および血清によって50から1
00倍に活性化された。活性化は、PD98059によって阻害されたが、SB
203580によって阻害されなかった(データ省略)。これらの観察によって
、内因性プロテインキナーゼ(endogenous protein kin
ase)の免疫沈降によって得られた結果、すなわち、MSK1が、古典MAP
キナーゼカスケード(classical MAP kinase casca
de)によって、もしくは、SAPK2a/p38経路を介することによって、
細胞内で活性化されることが確証される。
dead MSK1の両方とも、TPAによる細胞刺激またはUV照射の前後に
検出可能な活性を有していなかった(図6A)。両方の”キナーゼ死(kina
se dead)”MSK1突然変異体は、野生型MSK1タンパク質(wil
d type MSK1 protein)と同じ濃度に発現された(図6B)
。これらの観察によって、図6で測定されたMSK1の活性は、MSK1自体に
よるもので、MSK1とともに同時免疫沈降(co−immunoprecip
itated)された混入キナーゼ(contaminant kinase)
によるものではないことが立証される。
いる。293細胞中で過剰発現された(overexpressed)野生型M
SK1の細胞下所在(subcellular location)は、定量免
疫電子顕微鏡法(quantitative immunoelectron
microscopy)によって調査された(図7)。MSK1は、主に刺激を
受けていない細胞(unstimulated cells)の核に局在化され
ていた。核区画(nuclear compartment)中のMSK1の密
度は、細胞質中に比べて12から30倍高かった(図7Aおよび7C)。TPA
での刺激によるMSK1の活性化(図7Aおよび7D)またはUV照射によるM
SK1の活性化(データ省略)によって、MSK1の細胞下所在(subcel
lular location)で一切変化が誘発されなかった。MSK1は、
MAPKAP−K1a/bに存在しない残基726から748まで(図1)の間
に、推定二分裂核局在シグナル(putative bipartite nu
clear localization signal)を有している(Rob
ins等、1991)。この観察と一致して、細胞中で過剰発現された場合、M
APKAP−K1aは主に細胞質中に局在化した(図7B)。さらに、このキナ
ーゼの100倍の活性化を誘発する(データ省略)細胞のTPA刺激をした後(
図7Bおよび7E)、核へのMAPKAP−K1aの重要な転座(transl
ocation)は観測されなかった。
キナーゼである。MSK1およびMAPKAP−K1aの基質特異性(subs
trate specificities)は、TPA刺激および細胞ライゼー
ト(cell lysates)からの精製へと続く293細胞内のGST融合
タンパク質(GST fusion proteins)の発現後に比較された
(図3A)。Crosstide(GRPRTSSFAEG、ペプチド1、図8
A)の飽和濃度でのGST−MSK1の比活性(specific activ
ity)は、MAPKAP−K1aのそれと同じであることが分かった(図8の
凡例参照)。CrosstideのKmは、MSK1,MAPKAP−K1aま
たはMAPKAP−K1bに対して2から3(Mであった。Crosstide
は、リン酸化されたセリン(serine)からN末端側へ3番目および5番目
の残基に位置する2つのアルギニン(arginines)を含んでいるので、
MAPKAP−K1によって効果的にリン酸化される。この理由から、ペプチド
KKRNRTLSVA(ペプチド2、図8A)は、MAPKAP−K1a/bに
よって、Crosstideとほぼ同一のKmおよびVmaxの値でリン酸化さ
れる。このペプチドがMSK1によってさらに効果的にリン酸化されることが分
かり、Km値は0.2(Mであった。KKRNRTLSVAにおけるポジション
n−3のアルギニン(arginines)をリシン(lysine)に交換す
ること(ペプチド3、図8A)によって、MAPKAP−K1a/bと同様にM
SK1に対するKmが約100倍に増加した。しかしながら、ポジションn−5
のアルギニン(arginines)をロイシン(leucine)に交換する
こと(ペプチド4、図8A)によって、MAPKAP−K1a/bに対するKm
が5倍に増加したにもかかわらず、MSK1に対するKmがあまり増加しなかっ
た。これらの実験から、MSK1は、ポジションn−3にアルギニン(argi
nines)を要求するが、n−5に塩基性残基(basic residue
)を要求しないことが示される。
Tan等、1996)は、それぞれ成長因子(growth factors)
、ストレス性刺激(stressful stimuti)によって転写因子C
REB(transcription factor CREB)の活性化を仲
介することが報告されていた。優勢的なMSK1の核局在化を考慮すると、これ
ら他のプロテインキナーゼと比較して、MSK1がCREBをリン酸化させる効
率を比較することは、それ故、興味深いことであった。これらの実験によって、
CREBがKm値2(MおよびCrosstideまたはKKRNRTLSVA
と同様なVmaxでリン酸化される驚くほどよいMSK1に対する基質であると
いう驚くべき知見が導き出された。対照的に、PKAによって、CREBが同じ
条件下でKm値17(Mでリン酸化された(データ省略)が、一方、リン酸化が
MAPKAP−K1a/b(図8A)またはMAPKAP−K2(データ省略)
によって触媒作用されたとき、Kmは高すぎて測定できなかった。その結果、M
SK1、MAPKAP−K1a/bおよびMAPKAP−K2の活性がCros
stideおよび/またはペプチドKKLNRTLSVAに対して相性がよいと
き、MSK1による5(M CREBのリン酸化速度は、MAPKAP−K1a
に比べて30倍速く、MAPKAP−K1bに比べて12倍速く、MAPKAP
−K2に比べて60倍速かった(図8B)。対照的に、MAPKAP−K2は、
MSK1またはMAPKAP−K1a/bと比べて、熱ショックタンパク質27
(その生理的基質(its physiological substrate
s)の一つ、Cuenda等、1995)に対してはるかにより活性的であった
(図8B)。
(digest)のクロマトグラフィーへと続くトリプシン消化(trypti
c digestion)によって立証された(established)。1
5%アセトニトリル(acetonitrile)で溶出されたある主要な32
P−標識ペプチド(32P−labelled peptide)が観察された
(図8C)。このペプチドはホスホセリン(phosphoserine)を含
み、さらに、固相シーケンス(solid phase sequencing
)にかけたとき、Edman分解(Edman degradation)の3
番目のサイクル後に32P放射能が解放された(データ省略)。その同定(id
entity)は、MALDI−TOF質量スペクトロメトリー(mass s
pectrometry)によって立証されたが、その質量スペクトロメトリー
は、ペプチドの分子量(758.33)が、残基131から135を有しSer
133でリン酸化されている予期されたトリプシンホスホペプチド(expe
cted tryptic phosphopeptide)の分子量(758
.36)と同一であるということを示した。同じ残基をリン酸化させることが知
られているMAPKAP−K1b(Xing等、1996)は、MSK1と同じ
トリプシンペプチド(tryptic peptide)を標識化した(データ
省略)。
から136(EILSRRPSYRK、ペプチド5、図8A)に対応する合成ペ
プチド(CREBtideと呼ばれる)は、低すぎて測定できないほどのKm値
(<0.1(M)でリン酸化された。対照的に、MAPKAP−K1aおよびM
APKAP−K1bは、少なくとも200倍高いKm値でかなり乏しくこのペプ
チドをリン酸化させた。
びATF1のリン酸化を仲介しないという証拠。星形胞子類似体(stauro
sporine analogue)Ro 318220は、MAPKAP−K
1a/bと同様に、IC50値(IC50 values)が10から30nM
までの範囲で(Alessi 1997、図9A)、全てのPKCアイソフォー
ムを阻害する(Davis等、1989)。本研究において、Ro 31822
0は、インビトロで(in vitro)同程度の効力を持つ(equally
potent)MSK1活性の阻害剤であることが分かった(図9A)。Ro
318220は、インビトロで(in vitro)10(MでもMAPKA
P−K2をあまり阻害せず(図11A)、さらに、インビボで(in vivo
)UVに応答してもMAPKAP−K2の活性化に影響を及ぼさない(図9B)
。さらに、RO 318220を有する細胞のインキュベーション(incub
ation)は、HSP27のUV誘発リン酸化(UV induced ph
osphorylation)、MAPKAP−K2に対する生理的基質(ph
ysiological substrate)にあまり影響を及ぼさなかった
(Cuenda等、1995、図9C)。並行した実験において、UVによるH
SP27のリン酸化は、SB203580によって遮断された(blocked
)。forskolinのように環状AMP濃度を増加させるアゴニスト(ag
onist)(Gonzalez,Montminy 1989)によって誘発
されるCREBおよびATF1のリン酸化を仲介する環状AMP依存性プロテイ
ンキナーゼ(cyclic AMP dependent protein k
inase)もまた、10(M Ro 318220によってあまり阻害されな
かった(Davis等、1989)。
er63で近い関係のATF1(close relative ATF1)の
リン酸化)を仲介する間に、MAPKAP−K2の役割を評価する機会が提供さ
れた。我々は、CREBおよびATF1が、293細胞のUVの照射またはEG
Fによる処理後にすばやくリン酸化されること、および、リン酸化が5(M R
o 318220によって大きく阻害されることを観測した(図10Aおよび1
0B)。対照的に、環状AMP依存性プロテインキナーゼを介してCREBリン
酸化を誘発させる(Gonzalez等、1989)forskolinによる
CREBおよびATF1のリン酸化が5(M Ro 318220によって影響
されなかった(図10C)。MSK1の活性化のように、CREBおよびATF
1のUV誘発リン酸化が、SB 203580によって阻害されるが、PD 9
8059によって阻害されず(図10D)、一方、EGF誘発CREBリン酸化
(EGF−induced CREB phosphorylation)は、
PD 98059によって阻害されるが、SB 203580によって阻害され
なかった(図10E)。
lls)の中でCREBおよびATF1のリン酸化を仲介しないという証拠。 内因性MSK1が、ヒーラ細胞(HeLa cells)の中で腫瘍壊死因子(
tumour necrosis factor)(TNF)によってすばやく
(しかし、一時的に)活性化された。興味深いことに、MSK1の活性化に対す
るSC 203580およびPD 98059の影響は、刺激時間とともに変化
した。5分後、活性化はSB 203580によって完全に阻害されたが、PD
98059によって影響されなかった。しかしながら、15分後、MSK1の
活性化がSB 203580、PD 98059のうちいずれか一方によって部
分的に遮断された(blocked)が、両方のドラッグが一緒に加えられたな
らば、ほぼ完全に抑制された(図11A)。これらの観察は、SAPK2/p3
8およびMAPK/ERKカスケード(cascades)の異なる活性化速度
によって説明される。従って、TNF刺激から5分後、(SB 203580に
よって阻害されるが、PD 98059によって阻害されない)MAPKAP−
K2の活性化によって判断されるように、SAPK2経路が活性化される。対照
的に、MAPKAP−K1a/bの活性化の欠如によって判断されるように、5
分経過後も、MAPK/ERKカスケードは活性化されない(図11Bおよび1
1C)。しかしながら、MAPKAP−K1a/bおよびMAPKAP−K2の
両方の活性化によって判断されるように、MAPK/ERKおよびSAPK2/
p38カスケード(cascades)の両方が、TNF刺激から15分後、活
性化される。15分後におけるMAPKAP−K1a/bの活性化は、PD 9
8059によって抑制されるが、SB 203580によって抑制されない(図
11Bおよび11C)。
ATF1のリン酸化をすばやく誘発した。5分後、CREBおよびATF1のリ
ン酸化は、SB 203580によって阻害されたが、PB 98059によっ
て影響されなかった(図12A)。15分後、CREBのTNF誘発リン酸化(
TNF−induced phosphorylation)は、SB 203
580によって部分的に抑制され、PD 98059によってわずかに抑制され
、両方の化合物の存在下では完全に阻害された(図12B)。CREBの活性化
へのSB 203580およびPD 98059の影響は、それ故、TNF誘発
MSK1活性化(TNF−induced MSK1 activation)
へのそれらの影響に類似していた(図11)。TNF誘発CREBリン酸化(T
NF−induced CREB phosphorylation)は、5(
M Ro 318220によって完全に遮断された(blocked)(図12
C)が、MAPKAP−K2の活性化はこのドラッグによって影響されなかった
(データ省略)。
1またMAPKAP−K2よりはむしろMSK1の活性化と相関があるという証
拠。PC12細胞株のNGF刺激は、CREBのリン酸化(図13A)およびM
SK1の活性化(図13B)を誘発させた。CREBのリン酸化およびMSK1
の活性化は、PD 98059、SB 203580のうちいずれか一方を有す
る細胞のインキュベーション(incubation)によってあまり影響され
ないが、両方のドラッグの存在下では強く阻害された(図13)。これらの結果
によって、MAPK/ERKおよびSAPK2/p38経路の両方の阻害が、S
er133でのCREBリン酸化およびこれら細胞内でのMSK1活性化を阻害
するのに必要であることが示され、このことは、さらにディスカスション(Di
scussion)で考察される。
れたが、MSK1と対比して、MAPKAP−K1の活性化はSB 20358
0によって影響されず、PD98059によって部分的に阻害され、両方のドラ
ッグの組み合わせによってさらに阻害されなかった。従って、MAPKAP−K
1の活性には、CREBのリン酸化と相関がなかった。以前に報告されたように
(Rouse等、1994)、NGFは、MAPKAP−K2の活性化のうちど
の重要な活性化をもPC23細胞内で誘発しなかった。さらに、NGF誘発CR
EBリン酸化は、5(M Ro 318220によって抑制され(データ省略)
、再びMAPKAP−K2/K3に対する役割を排除した。
P−K1またはMAPKAP−K2よりはむしろMSK1の活性化と相関がある
という証拠。この研究所での先行する研究によって、亜ヒ酸ナトリウム(sod
ium arsenite)、FGFのうちいずれか一方によって誘発されるS
K−N−MC細胞中のSer133でのCREBのリン酸化が、SB 2035
80によって抑制される(Tan等、1996)。本研究において、我々は、こ
れらの細胞内でのCREBおよびMSK1の亜ヒ酸ナトリウム誘発活性化(so
dium arsenite−induced activation)は、S
B 203580によって阻害されるが、PD 98059によっては阻害され
ないことを確証した。しかしながら、CREBのFGF誘発リン酸化(FGF−
induced phosphorylation)は、SB 203580、
PD 98059のうちいずれか一方によってわずかに阻害されたが、完全にC
REBのリン酸化を抑制するには両方のドラッグの存在が必要であった(図14
D)。同様に、それらの細胞内のMSK1のFGF誘発リン酸化は、SB203
580、PD98059のうちいずれか一方の存在によって部分的にのみ抑制さ
れるが、両方の化合物の存在によって阻害される(図14A)。
およびFGFによるMAPKAP−K2の活性化は、SB 203580によっ
て完全に阻害されるが、PD 98059によって阻害されず(図14C)、そ
して、(MAPKAP−K2の活性化または活性に影響を及ぼさない)Ro 3
18220は、Ser133でCREBのリン酸化を大きく抑制した。これらの
知見によって、MAPKAP−K2の活性は、Ser133でのCREBのリン
酸化に対して速度制限(rate−limiting)しないことが示される。
混乱を避けるために、Ro 318220は、MSK1活性の可逆的阻害剤であ
り、細胞内でMSK1活性に影響を及ぼさないことに注意すべきである。ひとた
び細胞が溶解され(lysed)、MSK1がライゼート(lysates)か
ら免疫沈降されると(immunoprecipitated)、Ro 318
220阻害剤は除去され、従って、MSK1はもはや阻害されない。
8059によって廃止されたが(abolished)、SB 203580に
よって廃止されなかった(図14B)。しかしながら、(SB 203580が
存在していない状態での)PD 98059は、Ser133でのCREBのリ
ン酸化をあまり抑制しなかった。
マウスマクロファージ細胞系統(RAW 264 mouse macroph
age cell line)内でMSK1およびCREBリン酸化に刺激を与
える。図15に示すように、RAW 264マクロファージのLPS刺激によっ
て、MSK1およびCREB/ATF1リン酸化がもたらされる。50(M P
D 98059または10(M SB 203580が、MSK1およびCRE
B/ATF1のリン酸化を阻害しているように見える。
列(図1)と、近い関係のMSK2のほぼ完全な配列(図2、図16および表1
)をここに示す。MSK1およびMSK2は、MAPKAP−K1のアイソフォ
ームと非常に類似していており(全体のアミノ酸配列に対して40%の相同性(
identity))、単一ポリペプチドに2つのプロテインキナーゼドメイン
(protein kinase domains)を有する点でそれらがMA
PKAP−K1のアイソフォームと類似している(図2)。MAPKAP−K1
のN末端キナーゼドメインが外因性基質(exogenous substra
tes)をリン酸化するが、一方では、唯一知られたC末端ドメインの役割がN
末端ドメインを活性化することである(イントロダクション(Introduc
tion)参照)。MAPKAP−K1のC末端キナーゼドメインの重要性は、
不活性突然変異(inactivating mutation)がN末端キナ
ーゼドメインの活性化を85から90%抑制するという知見によって示される(
Leighton等、1996)。対照的に、MSK1のC末端キナーゼドメイ
ン内の不活性な突然変異は(N末端キナーゼドメイン内の不活性な突然変異のよ
うに)、完全に活性化を廃止する(abolishes)(図8)。もし、4つ
の重要なリン酸化部位の保存によって示唆されたように(図2)MSK1の活性
化のメカニズムがMAPKAP−K1のそれと類似しているならば、これによっ
て、MSK1のC末端キナーゼドメインがN末端ドメインの活性化に不可欠であ
ることが示される。
APK2/p38経路のうちいずれか一方によって活性化される。このことは、
PD 98059が成長因子(growth factors)およびホルボー
ルエステル(phorbol esters)によって内因性またはトランスフ
ェクションされた(transfected)MSK1の活性化を大きく抑制す
るが、一方では、SB 203580がUVの照射または酸化的ストレス(ox
idative stress)によって誘発された活性化を抑制するという知
見によって立証された(図5および図6)。これらの知見に一致して、MSK1
がインビトロで(in vitro)MAPK2/ERK2、SAPK2/p3
8のうちいずれか一方によって活性化されることが可能である(図3)。ヒーラ
細胞内のTNF(図110、SK−N−MC細胞内のFGF(図14)およびP
C12細胞内のNGF(図13)など、幾つかのシグナル(signals)が
、MAPK2/ERK2およびSAPK2/p38の両方を活性化させ、そして
、両方のシグナル経路(signalling pathways)は、これら
の細胞内でMSK1の活性化に寄与する。MSK1およびMNK1(Fukun
aga、Hunter、1997およびWaskiewicz等、1997)が
インビトロで(in vitro)両方のMAPキナーゼファミリーメンバー(
MAP kinase family members)によって活性化される
ことが可能である一方、MAPKAP−K1がMAPK2/ERK2によっての
み活性化されることが可能であるかという理由は不明瞭である。思うに、MAP
KAP−K1が、SAPK2/p38による認識のために必要とされる動機(m
otif)を欠いているか、これらの酵素による認識を阻止する動機を含んでい
るかである。
路の活性化を引き起こすシグナルによってMSK1がインビボで(in viv
o)活性化されるという知見は、MNK1のように、それが様々な細胞外シグナ
ル(extracellular signals)の効果を統合する役割を演
じていることを示している。従って、MSK1の基質は、おそらく、マイトジェ
ン(mitogenic)およびストレス性シグナル(stress sign
als)の両方に応答してリン酸化されるタンパク質である。そのような2つの
タンパク質は、転写因子(transcription factors)CR
EBおよびATF1であり(イントロダクション参照)、我々は、CREBがイ
ンビトロで(in vitro)MSK1に対する驚くほど良い基質であること
が分かった(図8)。MSK1は、Ser 133でのみ、すなわち、インビボ
で(in vivo)マイトジェン(mitogenic)およびストレス性シ
グナル(stress signals)に応答してリン酸化される活性化部位
(activation site)でCREBをリン酸化させる。MSK1に
よるCREBのリン酸化に対するKmは、PKA<MAPKAP−K1またはM
APKAP−K2によるリン酸化に比べてはるかに低い(図8)。MSK1は、
同等の残基で、0.1(M未満と概算された驚くほど低いKmでCREBtid
eをリン酸化させる(図8A)。我々の知識の中で、この値は、これまで同定さ
れてきた(identified)いかなるプロテインキナーゼのいかなるペプ
チド基質に対する最も低いKm値である。これらの観察によって、MSK1(お
よび/またはMSK2)がマイトジェン(mitogenic)およびストレス
性刺激によるCREBの活性化を仲介し、そして、MSK1の核局在化(nuc
lear location)(図7)はそのような役割と矛盾しないことが示
唆される。
cell line SK−N−MC)でストレス性シグナル(stress
signals)またはFGFによってCREBの活性化を仲介するであろう
(Tan等、1996)。しかしながら、本研究では、インビボでの(in v
ivo)MAPKAP−K2の活性化もインビトロでのその活性(図9および1
4)も10(MまでのRo 318220によって影響されず、5(M Ro
318220は、SK−N−MC細胞および他の細胞株でMAPKAP−K2を
活性化させるすべてのシグナルに応答してSer133でCREBリン酸化を抑
制する(図10,12および14)。さらに、MAPKAP−K2は代わるべき
ものとしてのスプライスCREB2変異体(alternatively sp
liced CREB2 variant)(Gonzalez等、1989)
をSer133よりすばやくSer98でリン酸化させるが、MAPKAP−K
2を強く活性化させるアゴニスト(agonist)による刺激後、Ser98
でのCREBのリン酸化は観測されないことが分かった。これらの結果から、M
APKAP−K2/K3活性がSK−N−MC細胞内のCREBのストレス誘発
活性化(stress−induced activaton)に対して速度制
限(rate−limiting)しないことが示される。ストレス性刺激によ
って活性化されることが知られており、Ser133でCREBをリン酸化させ
る唯一の他のプロテインキナーゼはMSK1である。MSK1はインビトロで(
in vitro)MAPKAP−K2よりもはるかに効率的にCREBをリン
酸化させ(図8)、Ro318220によって強く(potently)阻害さ
れる(図9)。これらの理由から、現時点において、MSK1(および/または
MSK2)が、Ser133でのストレス誘発CREBリン酸化(stress
−induced CREB phosphorylation)を仲介するも
っともよい候補である。
factors)またはホルボールエステル(phorbol esters)
による細胞刺激の後に、MAPKs/ERKsによって活性化され、それらは、
両方とも、Ser133でCREBをリン酸化させ、さらに、それらは、両方と
も、Ro 318220によって強く阻害される。このことによって、CREB
の成長因子/ホルボールエステル誘発活性化(growth factor/p
horbol esterinduced activation)がMSK1
またはMAPKAP−K1アイソフォームによって仲介されるかどうかという疑
問が浮上している。MAPKAP−K1bがMAPKAP−K1aよりもかなり
効果的なCREBキナーゼであり(Xing等、1996)、また、MAPKA
P−K1bは、NGF刺激PC12細胞(NGF−stimulated PC
12 cells)から調製されたライゼート(lysates)内で検出可
能な主要なCREBキナーゼである(Ginty等、1994;Xing等、1
996)ことが報告されている。しかしながら、我々の研究によると(in o
urhands)、MAPKAP−K1aおよびMAPKAP−K1bは同様な
キナーゼでCREBまたはCREBtideをリン酸化させたが(図8)、両方
ともMSK1ほどわずかに(remotely)効果的ではなかった(図8)。
vivo)特定の基質に対する関連酵素でないことがその後示された例が多く
ある。例えば、MAPKAP−K1は、グリコーゲンシンターゼキナーゼ−3(
glycogen synthase kinase−3)をリン酸化させ、お
よび、不活性化させるL6ミオチューブ(L6 myotubes)から調製さ
れた抽出物中の主要なインスリン誘発プロテインキナーゼ(insulin−s
timulated protein kinase)であるが(Cross等
、1994)、それでも、PD 98059を使用したその後の研究はこのプロ
セス(process)でその掛かり合い(involvement)を排除し
た(Cross等、1995)。MSK1が生化学的分析によって事前に検出さ
れなかった理由として、検査された細胞内でのMAPKAP−K1およびMAP
KAP−K2の活性と比較して、かなり低いMSK1の活性に原因があるのかも
しれない。MAPKAP−K1およびMAPKAP−K2と比較して細胞内の低
いMSK1の活性によって、MSK1活性が事前の生化学的分析によって検出さ
れなかった理由が説明されるだろう(Xing等、1996およびTan等、1
996)。
9の両方がPC12細胞内でCREBのNGF誘発リン酸化(NGF−indu
ced phosphorylation)を妨げなければならないことを報告
した。我々は、この観察を確証し(図13A)、NGFがこれらの細胞内でMS
K1を活性化することを実証した(図13B)。CREBのリン酸化のように、
NGFによるMSK1の活性化は、これらの細胞内においてSB 203580
およびPD 98059の両方の存在下でのみかなり阻害される。これらの観察
によって、MAPK/ERKカスケード(cascade)、SAPK2/p3
8経路のうちいずれか一方の活性化がMSK1の最大の活性化およびSer13
3でのCREBのリン酸化を引き起こすのに十分であることが示される。対照的
に、MAPKAP−K1アイソフォームのNGR誘発活性化(NGR−indu
ced activation)は、SB 203580によって影響されず、
PD 98059によって(SB 203580が存在していない状態または存
在している状態で)部分的に阻害されるだけである。従って、MAPKAP−K
1アイソフォーム単体では、Ser133でのCREBのNGF誘発リン酸化(
NGF−induced phosphorylation)を説明することが
できない。
stimulated HeLa cells)(図11と12との比較)およ
びFGF処理SK−N−MC細胞(FGF−treated SK−N−MC
cells)(図14)におけるMSK1の活性化とよりよい相関がある。両方
の状況において、MAPKおよびSAPK2/p38経路が活性化され、MSK
1の活性化と同様にSer133でのCREBリン酸化の抑制には、SB 20
3580およびPD 98059の両方の存在が必要であった。SK−N−MC
およびヒーラ細胞(HeLa cells)において、PD 98059はそれ
ぞれFGFおよびTNFによるMAPKAP−K1の活性化を完全に抑制し、そ
れぞれのアゴニスト(agonist)によって誘発されたCREBリン酸化に
わずかに影響をもたらした。
上のMAPKAP−K1アイソフォーム(または未だ同定されていないままのプ
ロテインキナーゼ)に対する役割が完全に排除されることができないが、我々の
結果によって、MSK1(および/またはMSK2)がそれらの刺激によるCR
EBの活性化を仲介することが示唆される。
.Caudwell氏によって合成され(MRCユニット)、抗体を作製する(
raise)のに使用されたペプチドは、G.Blomberg博士(Bris
tol大学、イギリス)によって合成された。プロテインG−セファロース(G
−Sepharose)およびグルタチオンセファロース(glutathio
ne Sepharose)は、Pharmacia(Milon Keyne
s、イギリス)から購入され、アルキル化されたトリプシン(alkylate
d trypsin)は、Promega(Southampton、イギリス
)から購入され、組織培養試薬(tissue culture reagen
ts)、ミクロシスチン−LR(microcystin−LR)およびEGF
は、Life Technologies Inc.(Paisley、イギリ
ス)から購入され、12−O−テトラデカノイルホルボール13−酢酸塩(12
−O−tetradecanoylphorbol 13−acetate)(
TPA)は、Sigma−Aldrich(Poole,Dorset、イギリ
ス)から購入され、亜ヒ酸ナトリウム(sodium arsenite)およ
び過酸化水素(hydrogen peroxide)(H2O2,Arist
ar grade)は、E.Merck(Lutterworth、イギリス)
から購入され、SB 203580およびPD 98059は、Calbioc
hem(Nottingham、イギリス)から購入され、pCR 2.1−T
OPOクローニングベクター(cloning vector)は、Invit
rogen(Leek、オランダ)から購入された。活性化されたGST−MA
PK2/ERK2(Alessi等、1994)、GST−SAPK1/JNK
1((Lawler等、1997)、GST−SAPK2a/p38a、GST
−SAPK2b/p38βおよびGST−SAPK3/p38γ(Cuenda
等、1997)、GST−SAPK4/p38δ(Goedert等、1997
)、GST−MAPKAP−K2(Ben−Levy等、1995)およびGS
T−MAPKAP−K3(Clifton等、1996)が、バクテリアで発現
され、上述のようにインビトロで(in vitro)適切な上流キナーゼキナ
ーゼ(upstream kinase kinase)を使用することで最大
限に活性化された。MAPKAP−K1bは、上述のようにMRCユニットでN
.Morrice博士によってウサギ骨格筋から精製された(Sutherla
nd等、1993)。GST−MAPKAPキナーゼ−2は、バクテリアで発現
され、上述のようにインビトロで(in vitro)GST−MAPKを使用
することで活性化された(BenLevy等、1995)。PKAは、当業者に
知られているウシの心臓(bovine heart)から調製された。
eep)においてそれぞれペプチドLTVKHELRTANLTGHAEKV(
MSK1の残基26から44に対応)、FKRNAAVIDPLQFHMGVE
R(MSK1の残基384から402に対応)および、KATFHAFNKYK
REGFCLQN(MSK1の残基716から734に対応)に対して作製され
た(raised)。特にMAPKAP−K2を免疫沈降し(Clifton等
、1996)、またはMAPKAP−K1aおよびMAPKAP−K1bの両方
を免疫沈降する(Alessi等、1995)抗体は、ヒツジ(sheep)に
おいてペプチドKEDKERWEDVKEEMTS(ヒトMAPKAP−K2の
残基343から358)およびRNQSPVLEPVGRSTLAQRRGIK
K(ヒトMAPKAP−K1bの残基712から734)に対して作製された(
raised)。この研究で使用される全ての抗体は、適切なペプチドが共有結
合されたCH−セファロースカラム(CH−Sepharose column
s)でアフィニティー精製され(affinity−purified)、UB
I(Lake Placid、アメリカ)から商業的に入手可能である。フラッ
グエピトープ(Flag epitope)を認識するモノクローナル抗体(m
onoclonal antibody)は、Anachem(Luton、イ
ギリス)から購入された。HSP27を認識するウサギポリクローナル抗体(r
abbit polyclonal antibody)は、Stressge
n(York、イギリス)から購入された。
.5,1mM EGTA,1mm EDTA,1%(質量比)Triton−X
100,1mM オルトバナジン酸ナトリウム(sodium orthov
anadate),50mM フッ化ナトリウム(sodium fluori
de),5mM ピロリン酸ナトリウム(sodium pyrophosph
ate),0.27M スクロース(sucrose),1(Mミクロシスチン
−LR(microcystin−LR),0.1%(体積比)(−メルカプト
エタノール(mercaptoethanol)および“完全な”プロテイナー
ゼ阻害剤反応混液(proteinase inhibitor cockta
il)(50mlあたり1錠Boehringer Mannheim,Lew
es,イギリス)。緩衝液B−50mM トリス−HCl(Tris−HCl)
pH7.5,0.1mM EGTA,10mM(−メルカプトエタノール(me
rcaptoethanol)。
.E.協会(I.M.A.G.E.consortium)から入手されたヒト
EST cDNA(AA15 8571)を配列決定すること(sequenc
ing)によって得られた(Lennon等、1996)。マウス(mouse
)およびヒトMSK2配列は、表1に示されるEST cDNAクローンのうち
の幾つかを配列決定することによって得られた。マウスMSK2配列は、EST
挿入断片(EST inserts)、AA472165,AA389168を
配列決定することによって得られた。ヒトMSK2配列は、EST挿入断片(E
ST inserts)、H46268,AA568895を配列決定すること
によって得られた。DNA塩基配列決定(DNA sequencing)は、
Taqダイターミネーターサイクルシーケンシングキット(Taq dye t
erminator cycle sequencing kit)を使用する
Applied Biosystems 373A自動DNAシーケンサー(3
73A automaticDNA sequencer)によって行われた。
をコード化するDNA発現構築物(DNA expression const
ructs)の調製。N末端でフラグ(FLAG)DYKDDDDKエピトープ
タグ(tag)とともにヒトMSK1を発現するDNA構築物(constru
ct)は次のように調製された。PCR反応が、鋳型として、MSK1 cDN
Aおよびオリゴヌクレオチド5’GAGATCTGCCACCATGGACTA
CAAGGACGACGATGACAAGGAGGAGGAGGGTGGCAG
CAGCGGCG−3’(下線が引かれていないBglII部位を組み込んでい
る)および5’−GGATCCATTTCTGTGAACTCTTCTG−3’
を使用することで行われた。生じたPCR生成物は、pTopoベクターに連結
反応された(ligated)。その後、三重連結反応(triple lig
ation)は、EcoRl−EcoRVフラグメントとしてpTopoベクタ
ーからN末端MSK1 PCR生成物を除去し、MSK1のC末端EcoRV−
KpnIフラグメントとともにこれをpCMV5ベクターのEcoRl−Kpn
I部位に連結反応する(ligating)ことによって、pCMV5哺乳動物
発現(Anderson等、1989)ベクターで全長Flag−MSK1構築
物(construct)を生成するためにセットアップされた。GST−MS
K1発現構築物(construct)は、pEBG2T(Sanchez等、
1994)発現ベクターのBamHIおよびKpnI部位へのBglII−Kp
nIフラグメントとしてpCMV5ベクターからFlag−MSK1 cDNA
をサブクローニングすることにより調製された。N末端キナーゼドメイン、C末
端キナーゼドメインのうちいずれか一方が不活性された(pCMV5ベクター内
の)全長Flag MSK1突然変異体は、キナーゼドメインのサブドメインV
II内の保存されたAsp195およびAsp565残基をアラニン(Ala)
に変化させることによって調製された。このことは、PCR基調メガプライマー
戦略(PCR−based megaprimer strategy)を使用
することで達成された。GST−MAPKAP−K1a発現構築物(const
ruct)は、pEBG2T発現ベクターのNotI部位へのNotI−Not
Iフラグメントとして、(Dalby等、1998)に記載されているpGEX
4T.1ベクターからのHA−MAPKAP−K1aのサブクローニングによっ
て調製された。すべての発現構築物(construct)の構造は、製造者の
プロトコル(protocol)に従ってクイアゲンプラスミドメガキット(Q
uiagen plasmid Mega kit)を使用することによるバク
テリアからの精製後に、DNA塩基配列決定によって検証された。
93細胞(humanembryonic kidney 293 cells
)の直径10cmのディッシュ(dishes)20個が培養され、それぞれの
ディッシュは、改良リン酸カルシウム法(modified calcium
phosphate method)(Alessi等、1996b)を使用す
ることによって、GST−MSK1、GST−MAPKAP−K1aのうちいず
れか一方をコード化するDNA 20(gでトランスフェクションされた(tr
ansfected)。トランスフェクションしてから24時間後、細胞は16
時間血清枯渇され(serum starved)、刺激されていないままのも
の、TPA(200ng/ml,15分)で刺激されたものうちいずれか一方と
細胞のそれぞれのディッシュが、氷冷された1mlの緩衝液Aに溶解された(l
ysed)。20のライゼートが、プールされ(pooled)、4oC、10
分間、13,000xgで遠心分離され、そして、上澄み(supernata
nt)が、事前に緩衝液Bで平衡状態にされた1mlのグルタチオン−セファロ
ース(glutathione−Sepharose)を使って回転台(rot
ating platform)上で60分間保温された(incubated
)。懸濁液(suspension)が、1分間、3000xgで遠心分離され
、ビード(beads)が0.5M塩化ナトリウムを含有した10mlの緩衝液
Aで3回洗浄され、さらに、0.27Mスクロースを含有した10mlの緩衝液
Bで3回洗浄された。GST−MSK1またはGST−MAPKAP−K1aが
、20mMグルタチオン(glutathione)および0.27Mスクロー
スを含有した3本の1ml緩衝液Bを使って、環境温度で樹脂から溶出された。
混合された溶出液(0.5mg/mlのGST−MSK1用タンパク質および0
.1mg/ml GST−MAPKAP−K1a)は、アリコート(aliqu
ots)に分割され、液体窒素中で急速冷凍され(snap frozen)、
そして、−80℃で保管された。
(human embryonic kidney 293 cells)およ
びヒーラ細胞(HeLa cells)が融合して(to confluenc
e)培養され、胎児子牛血清(foetal calf serum)が省略さ
れたDulbecco’s Modified Eagle’s Medium
で16時間保温された。ヒーラおよびSK−N−MC細胞が、直径10cmのデ
ィッシュ(dishes)上で融合して培養され、胎児子牛血清(foetal
calf serum)が省略されたDulbecco’s Modifie
d Eagle’s Mediumで2時間保温された。NGFの付加から数時
間以内に分化し始める高濃度のNGF受容体を発現させるPC12細胞が、培養
され、胎児子牛血清(foetal calf serum)が省略されたDu
lbecco’s Modified Eagle’s Mediumで2時間
保温された(Rouse等、1994)。これらの細胞内における高濃度のNG
F受容体によって、PD 98059阻害剤が、MAPKのNGF誘発活性化(
NGF−induced activation)を部分的にのみ抑制する。そ
の後、細胞は、50(M PD 98059,10(M SB 203580,
5(M Ro 318220または対照としての同体積のDMSOで、図の凡例
に示された時間だけ保温され、図の凡例のように刺激され、そして、細胞が1.
0mlの氷冷された緩衝液Aに溶解された(lysed)。ライゼートは、液体
窒素の中ですぐに冷凍され、使用されるまで−80oCで保管された。タンパク
質の濃度は、標準として、ウシ血清アルブミン(bovine serum a
lbumin)を使用して決定された(Bradford等、1976)。
定。それぞれの免疫沈降に使用された細胞ライゼートの量は、MSK1(500
(gタンパク質)、MAPKAP−K2(50(gタンパク質)およびMAPK
AP−K1a/b(50(gタンパク質)であった。ライゼートは、5(lのプ
ロテインG−セファロースと結合された5(gのそれぞれの抗体を使って、振動
台(shaking platform)上で4oC、30分間保温された。免
疫沈降物(immunoprecipitates)は、0.5M塩化ナトリウ
ムを含有した1mlの緩衝液Aで2回洗浄され、さらに、1mlの緩衝液Bで1
回洗浄された。標準MSK1またはMAPKAP−K1a/b検定(50(l)
は、洗浄されたプロテインG−セファロース免疫沈降物(Protein G−
Sepharose immunoprecipitate),50mm トリ
ス(Tris)/HCl pH7.5,0.1mM EGTA,0.1%(体積
比)2−メルカプトエタノール(2−mercaptoethanol),2.
5(M PKI(環状−AMP−依存性プロテインキナーゼ(cyclic−A
MP−dependent protein kinase)のペプチド阻害剤
),Crosstide(30(M),10mM酢酸マグネシウム(Mg(Ac
)2)および0.1nM[(32P)ATP(100−200cpm/pmol
)を含んでいた。検定は、30oC、10分間行われ、検定チューブ(assa
y tubes)は、懸濁液中に免疫沈降物を保持するために連続的に振動され
(agitated)、その後検定を終了させ、(Alessi等、1994)
に記載されているように分析された。MAPKAP−K2は、ペプチドKKLN
RTLSVA(30(M)が基質として使用されていることを除き、同様に検定
された。活性の1ユニット(One unit)は、1分間で1nmolのペプ
チド基質のリン酸化に触媒作用を及ぼす酵素の量であった。
s,ボストン,アメリカ)の好意により我々に提供されたCREB(Gonza
lez等、1989)の341アミノ酸スプライス変異体(splice va
riant)をコード化するDNA構築物(construct)で形質転換さ
れた大腸菌株(E.coli strain)BL21が、0.3mMのイソプ
ロピル−(−D−チオガラクトシド(isopropyl−(−D−thiog
alactoside)とともに37oCで5時間誘導された。GST−CRE
Bが前述のようにGST−MAPK2/ERK2(Alessi等、1994)
のためにグルタチオン−セファロース(glutathione−Sephar
ose)を用いて精製され、50%のグリセロール(glycerol)を含む
緩衝液B(Buffer B)に対して透析され(dialysed),−20
oCで貯蔵された。この調剤(Preparation)は多数の小バンドとと
もに、62kDaと43kDaでの2つの主バンドを示した。この62kDaと
43kDaのバンドのみがMAPKAP−K1とMSK1によってリン酸化され
た。CREBのタンパク質濃度は、ウシの血清アルブミン標準(bovine
serum albumin standard)に関して62kDaと43k
Daのバンドの強度を比較することによって見積もられた。
otting)。細胞抽出物(cell extracts)が調整され(pr
epared)、これらの免疫ブロッティング(immunoblotting
)が、記述されているように(Tan等,1996)、UBI(Lake Pl
acid,USA)から購入されたSer 133上のリン酸化されたCREB
およびSer 63上のリン酸化されたATF1を認識するホスホスペシフィッ
ク(phosphospecific)抗体を用いてなされた。リン酸化CRE
BとATF1のタンパク質の検出は増強化学発光試薬(enhanced ch
emiluminescence reagent)(Amersham)を用
いてなされた。
ン酸化(図8参照)。GST融合タンパク質(GST fusion prot
eins)として発現されたMSK1とMAPKAP−K1aがTPA刺激29
3細胞(TPA stimulated 293 cells)から精製され(
図3)、MAPKAP−K1bがラビット骨格筋(rabbit skelet
al muscle)から精製された(Sutherland等、1993)。
CREBおよびHSP27とともに図8に示されているペプチドが、10mMの
Mg(Ac)2、100(M[32P]ATP(1 x 106 cpm/nm
ole)、10(M PKIと1(M microcystin−LRを含む緩
衝液B中の2U/mlのGST−MSK1,GST−MAPKAP−K1aまた
はGST−MAPKAP−K1bとともに30oCでインキュベートされた。1
0分間のインキュベーションの後,ペプチド内へのリン酸の組み込みがP81ホ
スホセルロース紙(phosphocellulose paper)を用いて
検定され(Alessi等、1994)、CREBとHSP27内へのリン酸の
組み込みがトリクロロ酢酸(trichloroactetic acid)、
0.2/100 vol.%(0.2 vol of 100%)を添加するこ
とによって測定され、その後,その試料が氷上に1時間インキュベートされた。
この懸濁液は13000xgで10分間遠心分離され(centrifuged
)、その上澄みは捨てられ、ペレットは0.2mlの氷の冷水で5回洗浄された
。32P標識されたもの(32P−radioactivity incorp
orated)がその後セレンコフ・カウンティング(Cerenkov co
unting)によって検定された。MSK1およびGST−MARKKAP−
K1bによりリン酸化されたCREBにおける部位をマッピングするために,こ
のペレットは0.3mlの50mM,pH8.0のTris/HCl、2(gの
アルキル化されたトリプシン(alkylated trypsin)を含む0
.1vol.%の還元されたTriton−X 100中で再懸濁され、30o
Cで16時間のインキュベーションの後,その消化物(digest)が130
00xgで5分間遠心分離された。95%の32P−標識(32P−radio
activity)を含む上澄みは、図8についての凡例に記載されているよう
に,Vydac C18カラム(column)を用いてクロマトグラフィーに
かけられた。ミカエリス定数(Km)とVmax値は、1/Sに対する1/Vの
二重逆数プロット(double reciprocal plots)から検
定された。ここで、Vはリン酸化の初速度であり、Sは基質濃度である。
)。293細胞が直径10cmの皿に培養され、リン酸カルシウム変法(mod
ified calcium phosphate method)(Ales
si等、1996b)を用いてフラグ・エピトープがタグされたMSK1構築物
(Flag epitope tagged MSK1 constructs
)をコード化するpCMV5ベクターでトランスフェクションされた(tran
sfected)。トランスフェクションの24時間後(24h post−t
ransfection)、この細胞から16時間の間に血清が奪われ、TPA
により刺激され、あるいはUV放射に曝された。その後,細胞は1mlの氷の冷
たい緩衝液Aに溶解され(lysed),13,000xgで5分間遠心分離さ
れた後,フラグ・タグされたMSK1プロテイン(Flag tagged M
SK1 protein)が、5(lのプロテインG−セファロースに結合した
2(gのFLAG抗体を用いて、25(gプロテインを含むライゼート(lys
ate)のアリコート(aliquots)から免疫沈降が行われた。免疫沈降
物(Immunoprecipitates)はインキュベーションされ洗浄さ
れ,上記のようにMSK1活性について測定された(assayed)。
。細胞は、0.2Mのピペス(Pipes)pH7.2において8%のパラホル
ムアルデヒド(paraformaldehyde)内に少なくとも1日固定さ
れ,ラバー・ポリスマン(rubber policeman)を用いてこすら
れ,10%のブタの皮膚ゼラチンにペレットとして埋め込まれた。ブロックは、
鉄のスタブ(stubs)上に固定され液体窒素で凍らせる前に、2.1Mのス
クロース/PBS(sucrose/PBS)に少なくとも15分間浸された。
その後,低温超薄片(Ultrathin cryosections)がライ
ヒエット・ウルトラカット・E・低温ミクロトーム(Reichert Ult
racut E cryomicrotome)を用いて−100oCで調整さ
れ、カーボン/ホルムバール(carbon/formvar)被覆グリッドに
固定された。グリッドは、まず0.5%のフィッシュ・スキンのゼラチン/PB
Sを用いてインキュベーションされ(5分)、その後、アンチFLAGマウス・
モノクロール抗体(anti FLAG mouse monoclonal
antibodies)(15g/ml)が続いた。その後,2g/mlのラビ
ット・アンチマウス抗体(rabbit antimouse antibod
ies)(Southern Biotechnology Associat
es Inc.Birmingham AL,USA)が続き、最後に、タンパ
ク質にA−8nmの金複合体(gold complex)が前に開示されたよ
うに(Lucocq 1993)調整された。PBS洗浄が、0.5%のフィッ
シュ・スキンのゼラチン/PBSで希釈された親和性試薬(affinity
reagents)の各々の後に続いた。最後に、蒸留水で洗浄した後、これら
の薄片(sections)はメチル・セルロース/ウラニル・アセテート(m
ethyl cellulose/uranyl acetate)で対比され
た。
倍の倍率で細胞質と核(cytoplasm and nucleus)の両方
を持つ標識細胞(labelled cell)の顕微鏡写真(microgr
aph)が撮られた(これらの核で重くなった薄片によって、個々の細胞におけ
るコンパートメントからのデータを比較することが可能となった)。サイトプラ
ズムと核の面積は、1cmの線間隔の正方形格子(square lattic
e grid of 1cm line spacing)を用いてカウントし
(point counting)、ゴールドラベリング(gold labe
lling counted)をカウントすることによって見積もられた(Lu
cocq,1994)。エラー係数(Coefficients of err
or)はCochran 1953によって計算された。
ley S.,Leevers S.J.and Marshall C.J.
(1994)「マイトジェン−活性プロテイン−キナーゼ,MAPキナーゼキナ
ーゼおよびRAFの検定および発現」(Assay and expressi
on of Mtogen−Activated Protein−Kinas
e,MAP Kinase Kinase,and RAF)Methods
in Enzymol,255,279−290; Alessi D.R.,Cuenda A.,Cohen P.,Dudle
y D.T.and Saltiel A.R.(1995)「PD−0980
59は、インビトロおよびインビボでマイトジェン−活性プロテイン−キナーゼ
キナーゼの活性の特異的阻害剤である。」(PD−098059 is a
specific inhibitor of the activation
of mitogen−activated protein−kinase
kinase in−vitro and in−vivo.)J.Biol
.Chem.,270,27489−27494; Alessi D.R.,Caudwell,F.B.,Andjelkovi
c,M.,Hemmings,B.A.and Cohen P.(1996a
)「プロテイン−キナーゼBの基質特異性に関する分子の基礎、MAPKAPキ
ナーゼ−1との比較およびp70 S6キナーゼ」(Molecular ba
sis for the substrate specificity of
protein kinase B;comparison with MA
PKAP kinase−1 and p70 S6 kinase)FEBS
Lett.399,333−338; Alessi D.R.,Andjelkovic,M.,Caudwell,
F.B.,Cron,P.,Morrice,N.Cohen P.and H
emmings,B.(1996b)「インシュリンおよびIGF 1によるプ
ロテイン−キナーゼBの活性化のメカニズム」(Mechanism of a
ctivation of protein kinase B by ins
ulin and IGF 1)EMBO J.15.6541−6551; Alessi D.R.(1997)「プロテインキナーゼCの阻害剤であるR
o 318220およびGF 109203Xは、等しく強力なMAPKAPキ
ナーゼ−1(Rsk−2)とのp70 S6キナーゼの阻害剤である。」(Th
e protein kinase C inhibitors Ro 318
220 and GF 109203X are equally poten
t inhibitors of MAPKAP kinase−1(Rsk−
2)and p70S6 Kinase.)FEBS Lett.402,12
1−123; Anderson,S.,Davie,D.N.,Dahlback,H.,J
ornvall,H.and Russell,D.W.(1989)「ミトコ
ンドリアシトクロム−(−450ステロール26−ヒドロキシラーゼ、胆汁酸生
合成酵素のクローニング、構造および発現)」(Cloning,struct
ure,and expression of the mitochondr
ial cytochrome−(−450 sterol 26−hydro
xylase,a bile−acid biosynthetic enzy
me)J.Biol.Chem.264,8222−8229; Ben−Levy,R.,Leighton,I.A.,Doza,Y.N.,
Attwood,P.,Morrice,N.,Marshall,C.J.a
nd Cohen P.,(1995)「MAPKAPキナーゼ−2の活性化の
ために必要な新規なリン酸化部位の同定」(Identification o
f novel phosphorylation sites requir
ed for activation of MAPKAP kinase−2
)EMBO J.14.5920−5930; Bradford,M.M.(1976)「タンパク質−色素結合の原理を用い
た、タンパク質のマイクログラム量の定量化のための迅速かつ感度の高い方法」
(A rapid and sensitive method for th
e quantitation of microgram quantiti
es of protein utilizing the principl
e of protein−dye binding)Anal Bioche
m,72,248−254; Bjorbaek C.,Zhao Y.and Moller D.E.(1
995)「p90(RSK)キナーゼドメインのための分岐機能的役割」(Di
vergent functional roles for p90(RSK
)kinase domains)J.Biol.Chem.270,1884
8−18852; Chen R.H.,Samecki C.and Blenis J.(19
92)「ERK−コード化され、RSK−コード化されたプロテインキナーゼの
核局在化および調節」(Nuclear−localization and
regulation of ERK−encoded and RSK−en
coded protein−kinases) Mol.Cell.Biol
.12,915−927; Clifon A.D.,Young P.R.and Cohen P.(1
996)「MAPKAPキナーゼ−2とMAPKAPキナーゼ−3の基質特異性
の比較およびサイトカインと細胞ストレスによるこれらの活性化」(A com
parison of the substrate−specificity
of MAPKAP kinase−2 and MAPKAP kinas
e−3 and their activation by cytokine
s and cellular stress)FEBS Lett.392,
209−214; Cochran,W.C.(1953)「サンプリング技術」(Samplin
g techniques)Wiley and Sons,New York
; Cohen P.(1997)「哺乳動物細胞におけるMAPおよびSAPキナ
ーゼの生理的基質のための調査」(The search for physi
ological substrates of MAP and SAP k
inases in mammalian cells) Trends Ce
ll Biol.7,353−361; Cross,D.A.E,Alessi D.R,Cohen P,Andje
lkovic M and Hemmings,B.A(1995)「インスリ
ンによるグリコーゲン−シンターゼキナーゼ−3の阻害はプロテイン−キナーゼ
−Bによって仲介される。」(Inhibition of glycogen
−synthase kinase−3 by insulin is med
iated by protein−kinase−B.)Nature 37
8,785−789; Cross,D.A.E.,Alessi D.R.,Vandenheede
,J.R.,McDowell,H.E.,Hundal,H.S.,Cohe
n P.「インスリンまたはラット骨格筋細胞系16における成長因子1様イン
スリンによるグリコーゲン−シンターゼキナーゼ−3の阻害は、ワートマニンに
よって遮断されるが、ラパミシンによっては遮断されない。」(The inh
ibition of glycogen−synthase kinase−
3 by insulin or insulin like growth
factor 1 in the rat skeletal muscle
cell line 16 is blocked by wortmanni
n,but not by rapamycin.)Biochemical
J 303,21−26; Cuenda,A.,Rouse,J.,Doza,Y.N.,Meier,R
.,Young,P.R.,Cohen P and Lee,J.C.(19
95)「SB 203580は、細胞ストレスとインターロイキン−1によって
刺激されるMAPキナーゼ同族体の特異的阻害剤である。」(SB 20358
0 is a specific inhibitor of a MAP k
inase homologue which is stimulated
by cellular stresses and interleukin
−1.)FEBS Lett.364,229−233; Cuenda,A.,Cohen P.,BueeScherrer V.an
d Goedert M.(1997)「サイトカインおよび細胞ストレスによ
るストレス活性プロテインキナーゼ−3(SAPK3)の活性化はSAPKK3
(MKK6)を介して仲介される。SAPK3とSAPK2(RK/p38)の
特異性の比較」(Activation of stressactivate
d protein kinase−3(SAPK3)by cytokine
s and cellular stresses is mediated
via SAPKK3(MKK6); Comparison of the
specificities of SAPK3 and SAPK2(RK/
p38))EMBO J.16,295−305; Dalby K.N.,Morrice N.,Caudwell F.B.,
Avruch J.and Cohen P.(1998)「窒素−活性プロテ
インキナーゼ(MAPK)によって誘導し得るMAPK−活性プロテインキナー
ゼ−1a/p90(rsk)における調節リン酸化部位の同定」(Identi
fication of regulatory phosphorylati
on sites in rnitogen−activated prote
in kinase(MAPK)−activated protein ki
nase−1a/p90(rsk)that are inducible b
y MAPK.)J.Biol.Chem.273,1496−1505; Davis P.D.,Hill C.H.,Keech E.,Lawton
G.,Nixon J.S.,Sedgwick A.D.,Wadswor
th J.,Westmacott D.and Wilkinson S.E
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t selective inhibitors of proteinkin
ase−C)FEBS Lett.259,61−63; Freshney N.W.,Rawlinson L.,Guesdon F
.,Jones E.,Cowley S.,Hsuan J.and Sak
ulatvala J.(1994)「インターロイキン−1は、HSP27を
リン酸化する新規なプロテイン−キナーゼカスケードを活性化する。」(Int
erleukin−1 activates a novel protein
−kinase cascade that results in the
phosphorylation of HSP27.)Cell 78,10
39−1049; Fukunaga R.and Hunter T.(1997)「プロテイン
キナーゼ基質を同定するための新規な発現スクリーニング方法によって分離され
た、MNK1、新しいMAPキナーゼ−活性プロテインキナーゼ」(MNK1,
a new MAP kinase−activated protein k
inase,isolated by a novel expression
screenng method for identifying pro
tein kinase substrates)EMBO J.16,192
1−1933; Ginty D.D.,Bonni A.,and Greenberg M.
E.(1994)「神経成長因子は、CREBのリン酸化を通してc−Fos転
写を刺激するラス−依存プロテインキナーゼを活性化する。」(Nerve g
rowth−factor activates a Ras−depende
nt protein−kinase that stimulates c−
Fos transcription through phosphoryl
ation of CREB.)Cell 77,713−725; Goedert M.,Cuenda A.,Craxton M.,Jake
s R.and Cohen P.(1997)「サイトカインおよび細胞スト
レスによる新規なストレス活性プロテインキナーゼSAPK4の活性化はSKK
3(MKK6)を介して仲介される。その基質特異性と他のSAPキナーゼのそ
れとの比較」(Activation of the novel stres
s−activated prote in kinase SAPK4 by
cytokines and cellular stresses is
mediated by SKK3(MKK6).Comparison of
its substrate specificity with that
of other SAP kinases)EMBO J.16,3563
−3571; Gonzalez G.A.,Yamamoto K.K.,Fischer
W.H.,Karr D.,Menzel P.,Biggs W.,Vale
W.W.and Montminy M.R.(1989)「その配列によっ
て予測される環状AMP−調節核因子CREB上のリン酸化部位のクラスター」
(A cluster of phosphorylation sites
on the cyclic AMP−regulated nuclear
factor CREB predicted by its sequenc
e)Nature 337,749−752; Gonzalez G.A.,and Montminy M.R.(1989
)「環状AMPは、Ser 133でCREBのリン酸化によるソマトスタチン
遺伝子転写」を刺激する。(Cyclic AMP stimulates s
omatostatin gene transcription by ph
osphorylation of CREB at Ser 133.)Ce
ll,59,675−680; Hanks,S.K.,Quinn,A.M.and Hunter,T.(1
988)「プロテインキナーゼファミリーの保存の特徴および触媒ドメインの推
論される系統発生」(The protein−kinase family
conserved features and deduced phylo
geny of the catalytic domains)Scienc
e 241,42−52; Lawler S.,Cuenda A.,Goedert M.and Co
hen P.(1997)「ストレス活性プロテインキナーゼ−1(SAPK1
/JNK)の新規な活性化因子であるSKK4」(SKK4,a novel
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n kinase−1(SAPK1/JNK)) FEBS Lett.414
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ナーゼのための相対比基質を同定する。MAPKAPキナーゼ−1のN末端キナ
ーゼドメインはタンパク質のリン酸化にとって不可欠である。」(Compar
ison of the specificities of p70 S6
kinase and MAPKAP kinase−1 identifie
s a relatively specific substrate fo
r p70 S6 kinase.The N−terminal kinas
e domain of MAPKAP kinase−1 is essen
tial for peptide phosphorylation.)FE
BS Lett.375,289−293; Lucocq,J.M.(1993)「免疫電子顕微鏡法のための顆粒の遺伝標
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片における抗原の定量」(Quantitation of gold lab
eling and antigens in immunolabelled
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より活性化される。」(CREB is activated by UVC
through a p38/HOG−1−dependent protei
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キナーゼ−活性プロテインキナーゼ−3、CSBP p38MAPキナーゼの新
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Activated Protein(MAP)Kinase−Activat
ed Protein Kinase−3,novel substrate
of CSBP p38MAP kinase)J.Biol.Chem.27
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ンパク質のリン酸化;カルシウムイオン、プロテインキナーゼCおよびマイトジ
ェン活性プロテインキナーゼ/リボソームS6キナーゼ経路の役割」(Neur
otransmitter−and growth factor−induc
ed cAMP response element binding pro
tein phosphorylation in glial cell p
rogenitors; Role of calcium ions,pro
tein kinase C,and mitogen activated
protein kinase/ribosomal S6 kinase p
athway)J.Neurosci.17,1291−1301; Robbins J.,Dilworth S.M.,Laskey R.A.
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列における2つの相互依存塩基性ドメイン;2つに分かれた核標的配列のクラス
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s in nucleoplasmin nuclear targeting
sequence; Identification of a class
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ョックによってトリガーされる新規なキナーゼカスケード」(A novel
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inase−2 and phosphorylation of the s
mall heat−shock proteins)Cell 78,102
7−1037; Sanchez,I.,Hughes,R.t.,Mayer,B.J.,Ye
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Insulin−Stimulated MAP−2 Kinase phos
phorylates and activates Ribosomal−P
rotein S6 Kinase−II.)Nature,334,715−
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ン酸化される2トレオニンの同定」(Identification of i
nsulin−stimulated protein kinase−1 a
s the rabbit equivalent of RSK2; Ide
ntification of 2 threonines phosphor
ylated during activation byMitogen−A
ctivated Protein−kinase)Eur.J.Bioche
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レスはp38MapキナーゼとMAPKAPキナーゼ−2を含む経路を介してC
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ht matrix choice)Nuc.Acid Res.22,467
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ciated with Coffin−Lowry Syndrome)Na
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b,B.L.J.,Vries,R.G.,Baines,I.A.,Coop
er,J.A.and Proud,C.G.(1998)「ホルボールエステ
ル、細胞ストレスおよびサイトカインに応答して、真核開始因子eIF4Eは、
はっきり識別できるMAPキナーゼ経路によって仲介される。」(The ph
osphorylation of eukaryotic initiati
on factor eIF4E in response to phorb
ol esters,cell stress,and cytokines
is mediated by distinct MAP kinase p
athways.)J.Biol.Chem.271,9373−9377; Waskiewicz A.J.,Flynn A.,Proud C.G.a
nd Cooper J.A.(1997)「マイトジェン活性プロテインキナ
ーゼはセリン/トレオニンキナーゼMNK1およびMNK2を活性化する。」(
Mitogen−activated protein−kinases ac
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,E.A.and Greenber,M.E.(1998)「神経成長因子は
細胞外シグナル−調節キナーゼおよびp38マイトジェン活性プロテインキナー
ゼ経路を活性化し、CREBセリン133リン酸化を刺激する。」(Nerve
Growth Factor activates Extracellul
ar Signal−Regulated Kinase and p38 M
itogen−Activated Protein Kinase path
ways to stimulate CREB serine 133 ph
osphorylation.)Mol Cell Biol.1988,19
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rton C.C.and Moller D.E.(1995)「RSK3は
、新規なPP90(RSK)アイソフォームをユニークN末端配列−成長因子刺
激キナーゼ機能および核転移とともにコード化する。」(RSK3 encod
es a novel PP90(RSK)isoform with a u
nique N−terminal sequence−growth fac
tor stimulated kinase function and n
uclear translation.) Mol Cell Biol.1
5,4353−4363 1.
say)(SPA)システム(Amersham International
)が、32P放射性物質のCREBもしくはCREBtideへの組込みを定量
するのに使用される。このシステムでは、サンプルは、シンチラント(scin
tillant)とCREBもしくはCREBtideに結合する抗体とを含む
ビード(beads)と混合される。これは96−ウエルフォーマット(96−
well format)において行われると便利である。それからプレート(
plate)は、適切なシンチレーションカウンター(scintillati
on counter)で、32P SPAアッセイの既知のパラメーターを用
いて、測定される。シンチラント(the scintillant)に近接し
た32Pのみ、つまり後に抗体に結合されるCREBもしくはCREBtide
に結合している32Pのみが測定される。
て準備される。化合物はこのアッセイで調べられ、MSK1の阻害または活性化
を高めるものが、更なる研究のために選別される。観測されたいかなる効果もC
REBによる効果に由来するものではないことを確認するために、化合物は、例
えばCrosstideのように、CREBとは化学構造上異なるペプチド基質
のような他の基質をリン酸化できるMSK1の効果の有無を試験される。CRE
Bとペプチド基質のリン酸化に於いて、類似の効果を持つ化合物は選別される。
化合物はまた、活性化されたCREBと不活性CREBにおける効果の有無も試
験される。
d assay system)は、転写の活性化の発生を許容するのに十分安
定した条件において、MSK1と結合可能なポリペプチドをコード化するポリヌ
クレオチドを特定するために準備される。このようなポリヌクレオチドは、(別
個の実験において)、MSK1を活性させられる刺激の前または後に、MSK1
を発現できる細胞からの、またMSK1を発現しない細胞からのmRNAからコ
ピーされたcDNAである。このような細胞のタイプのみの部分集合(subs
et)に見られる相互作用は、特に興味深い。
を得るために、実施例1で記述したようにサンガー法(the Sanger
method)により挿入物を配列することによって、測定される。
ccharide)による、シクロオキシゲナーゼ−2(cyclooxyge
nase−2)とインターロイキン−1の誘導調整における、MAPキナーゼカ
スケード(kinase cascade)の役割
de)(LPS)刺激は、マイトジェン及びストレス活性プロテインキナーゼ−
1及び−2(MSK1、MSK2)と、それらの推定される基質、転写因子CR
EBとATF1の活性化を引き起こした。MSK1/MSK2の活性化は、従来
のMAPキナーゼカスケードとSAPK2a/p38の活性化をそれぞれが抑制
する2種の薬品の混合物と共に、細胞を前保温することによって抑制されたが、
阻害は、いずれの阻害物の存在下に於いても部分的なものであった。CREBと
ATF1のLPS刺激活性化(LPS−stimulated activat
ion)、シクロオキシゲナーゼ−2(cyclooxygenase−2)(
COX−2)とインターロイキン−1β遺伝子(これらプロモーターはCREを
含む)の転写、及びCOX−2タンパク質の誘導は、MSK1/MSK2の効力
の高い阻害剤であるRo 318220によるときと同様に、同じ薬品の組み合
わせによって阻害された。我々の得た結果は、二つの異なるMAPキナーゼカス
ケードは、CREB/ATF1のLPSに誘導される活性化(LPS−indu
ced activation)と、COX−2とIL−1遺伝子の転写とに対
する、律速段階(rate−limiting)であることを示している。これ
らはまた、MSK1/MSK2がこの過程において重要な役割を担っており、ゆ
えに新規な抗炎症薬(anti−inflammatorydrug)の開発の
ための魅力的な標的であることを示唆している。
Paisley UK)から、PD 98059はNew England B
iolabs(Baverly,USA)から、Ro 318220とSB 2
03580はCalbiochem(Nottingham,UK)から、fo
lskolinと3−isobutyl−1−methylxanthine(
IBMX)はSigma(Poole,UK)で、“完全な“プロテイナーゼプ
ロテイナーゼ阻害剤混合物(“complete”proteinase in
hibitor cocktail)はBoehringer(Lewes,U
K)から、affinity−purified polyclonal go
at anti−COX−2 antibodyはSanta Cruz Bi
otechnology(Santa Cruz,California)から
、affinity−purified polyclonal rabbit
anti−phospho−CREBはUpstate Biotechno
logy Ing.(Lake Placid,N.Y.)から、[γ−32P
]−ATPとECL試薬はAmsterdam(Bucks,UK)から、Rn
easy MiniKitはQIAGEN社から、access RT−PCR
SystemはPromega(Southampton,UK)から購入さ
れた。マウスのRAW 264マクロファージはthe European C
ell Culture Collection(Wilts,UK)から入手
され、LPSとU0126はDr.John Lee(Smithkline
Beecham,PA USA)とDr.Sue Cartlidge(Zen
eca Pharmaceuticals,Cheshire,UK)から提供
された。
活性化された子牛の胎児性血清(heat−inactivated foet
al calf serum)と100U/mlペニシリン(penicill
in)と100mg/mlストレプトマイシン(streptomycin)を
加えたDulbecco’s modified Eagle’s培地(DME
M)で、95% air/5% CO2の大気中(atmosphere)にお
いてに、保持された。刺激(stimulation)の前日にマクロファージ
は6cm培養皿(plate)あたり細胞2×106個の密度で培養され、刺激
の2時間前に培地は取り除かれ、DMEM2mlに取り替えられた。細胞はそれ
から、数値記号に(in the figure legends)指示された
時間の間、100ng/ml LPS、若しくは20μM forskolin
と10μM IBMXで刺激される。指示されているように、SB 20359
0(10μM)及び/又はPD98059(50μM)、又はU0126(10
μM)又はRo 318220(5μM)が、刺激の一時間前に添加された。
ァー(ice cold lysis buffer)(50mM Tris−
acetate pH7.0、1mM EDTA、1mM EGTA、1%(w
/v)Triton X−100、1mM sodium orthovana
date、10mM sodium glycerophosphate、50
mM NaF、5mM sodium pyrophosphate、0.27
M スクロース、2μM microcystin−LR、1mM benza
midine、0.1%(v/v)2−メルカプトエタノール、および50ml
あたり1錠の”complete”プロテイナーゼ阻害剤混合物(protei
nase inhibitor cocktail))に可溶化された(sol
ubilized)。その後サンプルは液体窒素の中で急速冷凍され、分析され
るまでアリコートで(in aliquots)−80℃で保存された。タンパ
ク質濃度は[7]に従って測定される。
(nuclear cell extracts)記載されたように用意され[
2]、免疫ブロッティングは、Ser 133でリン酸化されるCREBとSe
r 63でリン酸化されるATF1を認識する、リン酸選択性(phospho
−specific)抗体を用いて実施された。COX−2の免疫ブロッティン
グのために、細胞溶解液(30μgタンパク質)は、SDS中で変性され(de
natured)、10%ポリアクリルアミドゲル上で電気泳動され、ニトロセ
ルロース膜(nitrocellulose membrane)へ転移され(
transferred)、抗COX−2抗体(anti−COX−2anti
body)(1.0mg/ml)と免疫ブロッティングされた。リン酸化された
CREBとATF1とCOX−2の検出は、強化された化学発光試薬(the
enhanced chemiluminescence reagent)(
ECL)を用いて実施された。
のアッセイ。すべての抗体は、実施例1に記載したように培養された。MSK2
は、細胞溶解液(1mgたんぱく質)から、MSK2の残基753−772に対
応するペプチドRAPVASKGAPRRANGPLPPSに対して生産される
抗体と、免疫沈降された。免疫沈降物は、実施例1に記載したように30℃で、
洗浄および分析された。MSK1又はMSK2の活性の1単位は、リン酸基1n
molのペプチドGRPRTSSFAEGへの1分間の組み込みを触媒する量と
してさだめられた。MAPキナーゼに活性化されたタンパク質(MAPkina
se−activated protein)(MAPKAP−K1、p90R
SKとしても知られる)は、細胞溶解液(50μgタンパク質)から、マウスの
MAPKAP−K1b(RSK2 イソ型)の残基605−627に対応するペ
プチドRNQSPVLEPVGRSTLAQRRGIKKに対して生産される抗
体と、免疫沈降された。この抗体は、MAPKAP−K1bと同様にMAPKA
P−K1a(RSK1)も免疫沈降する[8]。免疫沈降物は、記載されたよう
に、30℃で洗浄及び分析された[8]。MAPKAP−K1活性の1単位は、
リン酸基1nmolの[G245,G246]S6−(218−249)](リ
ボソームタンパク質S6のC末端に密接に関連したペプチド)への1分間の組み
込みを触媒する量としてさだめられた。MAPKAP−K2は、ヒトタンパク質
の残基356−371に対応するペプチドMTSALATMRVDYEQIKに
対して生産される抗体を用いて、MAPKAP−K1と同様の手法で、免疫沈降
された。この抗体は、MAPKAP−K2と同様に、MAPKAP−K3も免疫
沈降した[9]。MAPKAP−K2は記載されたようにアッセイされ[10]
、1単位は、リン酸基1nmolのペプチドKKLNRTLSVAへの1分間の
組み込みを触媒する酵素の量とした。
olymerase chain reactions)。全体のRNAは、L
PS刺激(LPS−stimulated)又はコントロール(control
)RAW264細胞から、実験手引書(the manufacturer’s
protocol)に従ってRneasy Mini Kitを用いて用意さ
れた。全体のRNAは測定され、100ngが、オリゴヌクレオチドGTTGG
ATACAGGCCAGACTTTGTTGとGAGGGTAGGCTGGCC
TATAGGCT(“ハウスキーピング遺伝子”ヒポキサンチングアニンホスホ
リボシル転移酵素(hypoxantthine guanine phosp
horibosyl transferase)、HPRTをコードする)、A
AGCTCTCCACCTCAATGGACAGとCTCAAACTCCACT
TTGCTCTTGA(IL−1遺伝子をコードする)とCAGCAAATCC
TTGCTGTTCCとTGGGCAAAGAATGCAAACATC(COX
−2遺伝子をコードする)とともにPromega AMV逆転写酵素(5U/
ml)を用いて逆転写された。結果物である(resulting)一本鎖DN
AテンプレートのPCR増幅のための条件は、耐熱性Tfl DNAポリメラー
ゼ(5U/ml)及び1mM MgSO4を用い、94度において変性を30秒
間、60度においてアニーリングを1分間、68度においてエクステンション(
extension)を1分間、30サイクルであった。PCR生成物(pro
ducts)は、HPRTの352bpの単一のバンドを示し、COX−2の5
15bpの単一のバンドを示した。
ーゼカスケードによって仲介される。LPSは、MAPKAP−K1(p90
RSKとも呼ばれる)とMAPKAP−K2の活性化においてそれぞれ示したよ
うに、マクロファージの従来のMAPKカスケードとSAPK2a/p38経路
の両方を活性化する[11]。両方の酵素の活性化は一過性のものであり、30
−60分後に最高値に達し、その後、2時間後に基底状態の近くまで低下する[
11]。本研究で、MSK1とMSK2において、類似した結果が得られている
。これらの酵素の活性は、刺激を受けていないマクロファージに於いてはごくわ
ずかであるが、LPSによる刺激の後には非常に高められる。活性化は、30−
60後に最高に達し、その後低下する(Fig17Aと17B)。
pathway(s))が、MSK1とMSK2の活性化を仲介するのかを特定
するために、我々はSB 203580(Section 1)と、PD 98
059(Section 1)のようにMKK1の活性化/活性を阻害するUO
126の効果を調べた。これらの実験は、MAPKAP−K1の活性(図18C
)を完全に抑制するUO126の濃度は、MSK1とMSK2の活性化(図18
Aと18B)を部分的に阻害するのみであることを明らかにした。同様に、MS
K1とMSK2は、MAPKAP−K2の活性化(図18D)を完全に遮断する
濃度において、SB 203580によって、部分的に阻害されるのみである(
図18Aと18B)。逆に、UO126とSB 203580の両方とも存在す
る条件下でマクロファージがインキュベイションされた場合、MSK1とMSK
2の活性化は、ほぼ完全に抑制される(図18Aと18B)。これらの観測は、
MSK1とMSK2のLPSにより誘導される活性化は(LPS−induce
activation)は、2つの異なるMAPキナーゼカスケード(MAP
kinase cascades)に仲介されることを示した。
化は、2つの異なるMAP キナーゼカスケード(MAP kinase ca
scades)に仲介される。MSK1/MSK2のための2種の推定される生
理学的な基質は、転写因子CREBとATF1である。図19Aに示されたよう
に、LPSは、CREBとSer 133のリン酸化と、AFT1とSer63
のリン酸化を誘導する。MSK1とMSK2の活性化のように、CREBとAT
F1のリン酸化は、1時間後に最高に達し、2時間後に基底レベルまで戻る。同
様に、CREBとATF1のLPSに誘導されたリン酸化(LPS−induc
ed phosphorilation)は、SB 203580によって部分
的に阻害され、PD 98059によって部分的に阻害され、両方ともの薬剤が
存在するとき完全に阻害される(図19B)。
の誘導(induction)は、2つの異なるMAPキナーゼカスケード(M
AP kinase cascades)に仲介される。COX−2プロモータ
ーはCREを含む[5]。それゆえに、我々は、この酵素のLPSに刺激された
誘導(LPS−stimulated induction)を仲介するシグナ
ル伝達経路(signaling pathway)が、CREBを活性化する
ために求められるものと同じであるかどうかを試験することとした。COX−2
タンパク質は、刺激されていないマクロファージ中には確認されなかったが、L
PSに暴露してから2時間後には強く誘導された。誘導は、4時間後に最大とな
り、最低8時間保持された(図20A)。COX−2の誘導は、SB 2035
80によって部分的に阻害され、PD 98059によって部分的に阻害され、
両方ともの薬剤が存在するとき完全に抑制される(図20B)。
写におけるLPSの効果を調べた。LPSはCOX−2 mRNAを強く誘導し
、2時間刺激した後に最高レベルに達して最低8時間保持される(図21A)。
COX−2 mRNAの誘導は、SB 203580によって部分的に抑制され
、PD 98059によって部分的に抑制され、両方ともの阻害剤が存在すると
きほぼ完全に抑制される(図21B)。
roinflammatory cytokine IL−1)を仲介するシグ
ナル形質導入伝達経路(signal transduction pathw
ay)も調べた。IL−1遺伝子転写誘導の時間工程(time course
)は、COX−2遺伝子のものから見分けることはできない(図21A)。興味
深いことに、IL−1mRNAもまた、PD 98059に部分的に阻害され、
SB 203580によって部分的に阻害され、両方ともの薬剤が存在するとき
完全に阻害される(図21B)。
S及び/又はPD 98059及び/又はSB 203580によって影響され
ない。
におけるRo 318220の効果。 Ro 318220は、MSK1といくつかの他のプロテインキナーゼの強力な
阻害剤であるが、MAPKAP−K2のような他の多くのプロテインキナーゼは
、MSK1の活性を除去する薬剤濃度においては、影響されない([1,3]、
後に論じられた)。Ro 318220(5μM)は、LPSに誘導される(L
PS−induced)MSK1及びMSK2、MAPKAP−K1、MAPK
AP−K2の活性化には影響せず(図18)、これらのシグナル伝達経路(si
gnaling pathway)において、この化合物によって阻害される“
上流(apstream)”のプロテインキナーゼは無いことを示している。し
かしながら、Ro 318220(5μM)は、Ser133におけるCREB
とSer63におけるATF1の、LPSに誘導される(LPS−induce
d)リン酸化を完全に阻害する(図19)。同じ濃度のRo 318220はま
た、COX−2タンパク質のLPSに刺激される(LPS−stimulate
d)誘導と(図4B)、COX−2とIL−1遺伝子の転写(図21B)を抑制
する。逆に、HPRTをコード化するmRNAはRo 318220によって影
響されない。
である。Ser133におけるCREBと、Ser63におけるATF−1のリ
ン酸化もまたインビボでPKAに触媒され、それゆえ、folskolinのよ
うな環状AMP(cyclic AMP)の細胞内濃度を上昇させるアゴニスト
に誘導され得る。folskolinによるマクロファージの刺激は、LPSに
よるもの(図22)に類似した、CREBとATF−1のリン酸化を引き起こす
。しかしながらこれは、PD 98059とSB 203580とによって、又
はRo 318220によって抑制されない(データは示されていない)。LP
Sとは異なり、folskolinは顕著な量のCOX−2タンパク質が現れる
ことを誘導しない。この発見は、後に考察される。
マクロファージに存在し、双方のキナーゼはLPSに応答して、一時的に活性化
されることを証明した(図17)。活性化と不活性化の割合は、それぞれ従来の
MAPキナーゼカスケードとSAPK2a/p38経路の活性化の便利な“下流
(downstream)”リポーター(reporters)である、MAP
KAP−K1とMAPKAP−K2の活性化と不活性化の割合に類似している。
MSK1とMSK2のLPSに誘導される活性化は、従来のMAPキナーゼカス
ケードの活性化を阻害する薬剤に部分的に阻害され、SB 203580(SA
PK2a/p38の阻害剤)に部分的に阻害され、マクロファージが双方のタイ
プの薬剤の存在下でインキュベーションされたときほぼ完全に阻害される(図1
8)。マクロファージにおけるMSK2の活性は、MSK1のものよりもはるか
に低く、293、ヒーラ及びPC12細胞においても同様である(結果は示され
ていない)。
2[13]の生理学的な基質であり、本研究はこの仮説と一致している。したが
って、CREBとATF1は、MSK1とMSK2の活性化/不活性化と類似の
速度で(with similar kinetics)、一時的にリン酸化さ
れ、リン酸化はマクロファージを、従来のMAPキナーゼカスケードとSAPK
2a/p38双方の阻害剤とともにインキュベーションすることにより阻害され
たが、これらの経路のうち一つを阻害することにより部分的にのみ阻害された。
さらに、CREBのリン酸化は、MSK1とMSK2は阻害するが、わずかな他
のプロテインキナーゼを阻害するのみである濃度において、Ro318220(
図3B)によっても阻害された。MAPKAP−K2及びMAPKAP−K3及
びPKAもまた、CREBとATF1を、それぞれSer133とSer63に
おいて、リン酸化する。しかしながら、先の報告[1,2]とは異なり、これら
のプロテインキナーゼは、CREBとATF1のLPSに誘導される活性化に対
する、律速段階(rate−limiting)にはなり得ない。なぜなら、そ
れらは、これらの実験に用いたRo 318220の濃度には、インビボでは影
響されないからである(実施例1と[1]を参照のこと)。
β[6]をコード化するものである。我々は、LPSに誘導されるこれらの遺伝
子の転写とCOX−2タンパク質の合成は、CREBの活性化を阻害するのとま
ったく同じ阻害剤の組み合わせ、つまりSB 203580とPD 98059
またはRo 318220によって阻害されることを発見した。これらの結果は
、MSK1/MSK2は、COX−2とIL−1βの遺伝子の転写を、少なくと
も部分的に、CREBをリン酸化することによって刺激することを示唆する。し
かしながら、他の転写因子、C/EBPβは、ある細胞株(cell line
)でのCOX−2[14]とIL−1β[15]遺伝子の活性化において、決定
的な役割を果たすことが報告されている。さらに、C/EBPβは、3T3−L
I早期脂肪細胞(preadipocytes)においてSAPK2/p38に
より活性化されるの[17]と同様に、NIH 3T3細胞において特定のトレ
オニン残基(threonine residue)のリン酸化を触媒するMA
PK/ERKにより活性化される[16]ことが報告されている。それゆえに、
PD98059/UO126とSB 203580は、CREBの活性化と同様
にC/EPBβの活性化も阻害することによって、COX−2とIL−1βの転
写を抑制する。CREB同様にC/EPBβに対する要求は、環状AMP活性剤
(cyclic AMP−elevating agent)によって誘導され
る、CREBの活性化だけでは、COX−2遺伝子の顕著な転写を誘導するのに
不充分なのかを説明しうる。これらの可能性に焦点を当てた実験はいまだ進行中
であるが、MAPKs/ERKsとSAPK2s/p38によるC/EBPβの
直接的なリン酸化は、COX−2とIL−1βの遺伝子転写におけるRo 31
8220の効果を説明できない。なぜなら、このようなMAPキナーゼファミリ
ーメンバー([3]と結果(results)は示していない)とそれらの活性
化を導くシグナル伝達経路(図18)は、このドラッグに抵抗を示すからである
。
た残基はキナーゼドメインに対応する。太字で示された残基(Ser212、S
er360、Ser377、Thr581)は、リン酸化部位を活性化すると推
定される。残基726から745間(MAPKAP−K1a/bには存在しない
)の推定上の二者間の(bipartite)核局在化シグナル(Robins
等、1991)は、アスタリスクで示される。終止コドンは黒三角で示される。
。この配列は、クラスタルWプログラム(Clustal W program
)(Thompson等、1994)を用いて行った。同一の残基には、黒い影
を付けている。(A)MSK1をヒトMAPKAP−K1アイソフォーム(is
oforms)とともに配列したもの。MAPKAP−K1a上の活性化する重
要なリン酸化部位に対応する残基(Ser222、Ser364、Ser381
、Thr574)は、アスタリスクでしるしを付してある。(B)MSK1のN
末端(MSK1−N)とC末端(MSK1−C)キナーゼドメインを、MAPK
AP−K2/3及びMNK1のキナーゼ領域と共に並べたものである。これらの
キナーゼの非触媒領域では重要な相同性はない。(C)ヒトMSK1を、部分的
なマウス(mMSK2)及びヒトMSK2配列と共に並べたものである。推定上
の活性化するリン酸化部位をアスタリスクで示している。
よるその活性化。(A)非刺激(unstimulated)細胞及びTPA刺
激細胞から精製されたGST−MSK1(2(gタンパク質)とGST−MAP
KAP−K1a(2(gタンパク質)とを7.5%SDS−ポリアクリルアミド
ケル(SDS−polyacrylamide gel)で電気泳動し、クーマ
シーブルーで染色した。分子量マーカーである(−ガラクトシダーゼ((−ga
lactosidase)(116kDa)とグリコーゲンホスホリラーゼ(g
lycogen phosphorylase)(97kDa)の位置が示され
ている。各タンパク質の活性はペプチド基質(peptide substra
te)Crosstide(GRPRTSSFAEG)を用いて定量した(as
sayed)。非刺激細胞由来(B)GST−MSK1又は(C)GST−MA
PKAP−K1aを、MAPK2/ERK2(8U/ml、白丸)、SAPK2
b/p38β(1U/ml、黒四角)、SAPK3/p38γ(1U/ml)白
三角)、又はSAPK4/p38δ(1U/ml、黒三角)のいづれかと共に、
10mM Mg(Ac)2と100μM非ラベル化ATPとバッファーB内で培
養した。示されている時間において、アリコートが回収され、1mg/ml B
SAを含むバッファーBで10倍に希釈され、Crosstideに対しての活
性を定量された。平行する実験で、MAPK2/ERK2、及びSAPK1/J
NK1(以外の全てのSAPK酵素の活性を、ミエリン塩基性タンパク質(my
elin basic protein)を用いて定量した(assayed)
。SAPK1/JNK1(はATF2を用いて定量した(assayed)(デ
ータは示していない)。この結果を、6つの測定(determination
s)の±SEMとして表している(2つの独立した実験)。各点の誤差は、<1
5%である。(D)GST−MSK1を、([32P]ATPを使用したこと以
外は、上記のMAPK2/ERK2及びSAPK酵素と一緒にインキュベートし
た。20分後、SDSを加えることにより反応は終了し、試料を7.5%ポリア
クリルアミドゲル(polyacrylamide gel)で電気泳動し、G
ST−MSK1に対応するクーマシーブルー染色バンドをオートラジオグラフィ
ーにかけた。2つの別個の実験で同じような結果が得られた。
0U/mlで50(l)から精製された活性GST−MSK1を4oCで30分
間、示されたペプチド免疫原(1mM)の存在下又は非存在下で、示された抗体
(5(g)に結合されたタンパク質G−セファロース(G−Sepharose
)ビーズ(5(1)と共に振とう台で培養し、その後13,000xgで1分間
遠心分離にかけた。ビード(beads)は材料及び方法で記載したように洗浄
し、Crosstideに対する活量を定量した。(B)及び(C)TPA刺激
293細胞由来の活性GST−MAPKAP−K1a(B)又はMAPKAP−
K1b(C)を示されている抗体で免疫沈降した以外はAと同様にし、洗浄した
免疫沈降物のCrosstideに対する活量を定量した。
SK1の活性化。293細胞を16時間血清飢餓とし、その後50(M PD9
8059(白抜き棒)、10(M SB 203580(斑点棒)の存在下で、
又はいずれの化合物もない状態(黒棒)で、1時間培養した。細胞は非刺激(対
照)(control)のまま放置するか、TPA(200ng/ml、10分
)、EGF(100ng/ml、10分)、亜ヒ酸ナトリウム(sodium
arsenite)(0.5mM、30分)のいづれかで刺激するか、UV放射
(200J/m2、その後37oCで30分放置)又は、H2O2(2mM、3
0分)にさらすかのいづれかとし、阻害剤の存在下又は非存在下は連続的とした
。細胞を溶菌し、MSK1(A)、MAPKAP−K1a/b(B)又はMAP
KAPK2(C)を同じ溶菌液から免疫沈降し、定量した。データは独立した実
験の3回実行した各測定を±SEM平均値として表してある。
効果。293細胞を、フラッグ(Flag)エピトープ標識された野生型MSK
1、N末端(NT)“キナーゼ死(kinase dead)”MSK1及びC
末端(CT)“キナーゼ死(kinase dead)”MSK1を発現するD
NA構築物に、瞬間的にトランスフェクトした(transfected)。こ
の細胞を、50(M PD 98059、10(M SB 203580と共に
、又は両化合物の非存在下で1時間培養した。それらをその後、10分間TPA
(200ng/ml)で刺激するか、UV放射(200J/m2、その後37o
Cで30分放置)暴露し、これらは阻害剤の連続存在下又は非存在下で行った。
細胞を溶菌し、MSK1を溶菌液から免疫沈降し、Crosstideで定量し
た。データは、独立した3つの実験を各3回実行した測定を±SEM平均値とし
て表してある。(B)各溶菌液からの2(gのタンパク質を10% SDS/ポ
リアクリルアミドゲル(SDS/polyacrylamide gel)で電
気泳動し、モノクロナールフラグ抗体(monoclonal Flag−an
tibody)を用いて免疫ブロットした。免疫反応性MSK1タンパク質は、
非トランスフェクト細胞中に観察されなかった(データは示していない)。フラ
ッグ(Flag)エピトープ標識されたMSK1はグリコーゲンホスホリラーゼ
(glycogen phosphorylase)(見かけ質量97kDa)
と共泳動する。
。N末端にフラッグエピトープ標識された(Flag epitope tag
ged)野生型MSK1又はN末端にHAエピトープ標識されたMAPKAP−
K1aを発現する293細胞を、無血清培地で16時間培養し、その後非刺激の
ままか、ホルムアルデヒド(formaldehyde)固定の前にTPA(1
00ng/ml、10分)で刺激し、分画し、適当な標識(MSK1(A+B)
にはフラグ、MAPKAP−K1a(C)にはHA、のため免疫ゴールド(im
munogold)標識化した。細胞の核(Nuc)及び細胞質(Cyt)にお
けるMSK1又はMAPKAP−K1aの濃度の定量は、物質及び方法で記載し
たように行った。その結果は、TPA刺激はMSK1及びMAPKAP−K1a
の局在化に検出可能な効果はないことを示している。データは3つの独立した実
験からのものである。MSK1の対照としては、n=9、9、14、TPAはn
+10、11、15である。MAPKAP−K1aの対照として全部でn=22
、TPAは全部でn=9である(細胞質中に免疫反応性物質の示量魂のある細胞
は除外している)。棒は、Cochran(1953)に従って計算した平均値
の標準誤差を表す。(C)MSK1(C、非刺激、及びD、TPA)及びMAP
KAP−K1a(E、非刺激)の選択された試料を示し、構造及び、標識化分布
を図示している。棒は500nmである。
プチドとCREBに対する、MSK1、MAPKAP−K1a及びMAPKAP
−K1bの基質特異性の比較。リン酸化と分析は、材料及び方法で記載したよう
に行った。報告された全ての反応速度定数に対する標準誤差は、<±20%(S
EM)の範囲内であり、そのデータは2つの別個の実験の平均値として報告して
いる。Vmax値はCrosstide(GRPRTSSFAEG、ペプチド1
)を基質として用いて得られた値の百分率として報告している。CREBの残基
126−136に対応するペプチドEILSRRPSYRKは、CREBtid
eと名づける。太字で表されたセリン(serine)残基は、ペプチドのリン
酸化されたセリン(serine)残基に対応している。Crosstideに
対するMSK1、MAPKAP−K1a及びMAPKAP−K1bのVmax値
はそれぞれ、200U/mg、350U/mg、800U/mgである。(B)
GST−MSK1(黒棒)、GST−MAPKAPK−1a(白棒)、MAPK
AP−K−1b(斑点棒)及びGST−MAPKAP−K2(斜線棒)は表示さ
れている基質で定量された。GST−MAPKAP−K2を用いた条件では、C
REBの341アミノ酸スプライス変異体(splice variant)の
Ser98(Gonzalez等、1989)は、Ser133に比べて10倍
高いレベルにリン酸化された(データは示さず)。図示されたMAPKAP−K
2によるCREBのリン酸化は、訂正され、CREBへのリン酸基の全取込に対
するSer133リン酸化の寄与のみを示している。データは、3つの独立した
実験の各測定を3回行った平均値±SEMとして表されている。(C)MSK1
でリン酸化されたCREBを、トリプシン(trypsin)で消化し、水で0
.1%(V/V)トリフルオロ酢酸(trifluoroacetic aci
d)(TFA)で平衡化したVydac 218TP54 C18カラム(Se
parations Group、Hesperia、CA)によりクロマトグ
ラフィーにかけた。カラムを、流速0.8ml/分、線形アセトニトリル(ac
etonitrile)勾配(斜線)で展開し、0.4mlのフラクションを回
収した。カラムに照射された放射能の75%が、主要32P含有ペプチドから1
3%アセトニトリルで(acetonitrile)回収された(放射能の残り
は多数の小さなピークとして溶出された)。MAPKAP−K1bでリン酸化さ
れたCREBのペプチドマップは、MSK1でリン酸化されたCREBのものと
同一であった(データは示さず)。
(黒丸)、PKCアイソフォーム混合物(白丸)、GST−MAPKAP−K1
b及びMAPKAP−K2(白三角)における、インビトロでのRo 3182
20の効果。結果は、阻害剤が取り除かれた対照インキュベーションと比較して
表し、各測定を3回行った2つの実験の平均値として示している。各点の誤差は
±10%である。(B)293細胞を1時間、5(M Ro 318220(R
o)と共に又は阻害剤なしで(−)前処理し、その後UV放射(200J/m2
)にさらすかその処理をせず(−)、そしてその後さらに30分、Ro 318
220の連続存在下で培養した。この細胞を溶菌し、MAPKAP−K2を免疫
沈降して定量した。データは、2つの別個の実験での各測定を3回行った平均値
±SEMとして表す。(C)阻害剤での処理前に、293細胞を2時間、32リ
ン酸塩(0.1mCi/ml)で培養した以外は上記と同じである。細胞はその
後UV放射(200J/m2)にさらすか未処理のまま(−)とし、更に20分
間阻害剤の連続存在下で培養した。細胞溶菌に続いて、HSP27を細胞抽出液
から免疫沈降し(Cuenda等、1995)、15%ポリアクリルアミドゲル
(polyacrylamide gel)で流し、オートラジオグラフィーを
行った。
293細胞を、5(M Ro 318220(Ro)、10(M SB 203
580(SB)、50(M PD 98059(PD)のそれぞれ存在下及び非
存在下で前処理し、その後、(A、D)UV放射(200J/m2、30分、そ
の後37oCで30分)、(B、E)EGF(100ng/ml、15分)、(
C)forskolin(20(M、15分)のいづれかにさらした。細胞を溶
菌し、タンパク質を10%アクリルアミドゲル(acrylamide gel
s)で分離し、リン酸化特異抗体(phosphospecific anti
body)を用いて免疫ブロットした。このリン酸化特異抗体は、Ser133
とSer63でそれぞれリン酸化した時、CREB及びATF1の両方を認識す
る。ブロット上のCREB及びATF1の位置が表示されている。
PD 98059(黒丸)、10(M SB 203580(白三角)、50
(M PD 98059+10(M SB 203580(黒三角)、の存在下
、又は両化合物の非存在下(白丸)で、無血清培地で培養した。その後、細胞を
、表示した時間、阻害剤の連続存在下又は非存在下において、TNF(10ng
/ml)により刺激し、溶菌して、MSK1(A)、MAPKAP−K2(B)
、及びMAPKAP−K1a/b(C)を同じ溶菌液から免疫沈降し、定量した
。データは、2つの別個の実験での各測定を3回行った平均値±SEMとして表
す。
、Ro 318220の効果。ヒーラ(HeLa)細胞を2時間、無血清培地で
、表示されているように50(M PD 98059(PD)、10(M SB
203580(SB)及び5(M Ro 318220(Ro)の存在下又は
非存在下で培養した。その後細胞を、図11Cの説明文で述べたように、表示し
た時間、阻害剤の連続存在下又は非存在下においてTNF(10ng/ml)で
刺激し、溶菌して、CREB及びATF1のリン酸化のために試料を免疫ブロッ
トした。ブロット上のCREB及びATF1の位置が表示されている。展開前の
ブロットの暴露時間(exp)を表示している。
8059、SB 203580、Ro 318220の効果。PC12細胞を無
血清培地で2時間、50(M PD 98059(PD)又は10(M SB
203580(SB)の存在下又は非存在下で培養した。その後細胞を15分間
、NGF(30ng/ml)で、阻害剤の連続存在下又は非存在下で刺激した。
細胞溶菌後、アリコートをCREB(A)のリン酸化に対して免疫ブロットした
か、溶菌液からの免疫沈降後、MSK1(B)又はMAPKAP−K1(C)を
定量するのに用いた。
)及びFGF誘導活性化におけるPD 98059、SB 203580、Ro
318220の効果。SK−N−MC細胞を1時間、無血清培地で、50(M
PD 98059(PD)、10(M SB 203580(SB)、及び5
(M Ro 318220(Ro)の存在下又は非存在下で培養した。その後細
胞を、15分間、亜ヒ酸ナトリウム(sodium arsenite)(0.
5mM)又はFGF(50ng/ml)と共に、阻害剤の連続存在下又は非存在
下で刺激した。細胞を溶菌した後、アリコートを、MSK1(A)、MAPKA
P−K1(B)、MAPKAP−K2(C)のいづれかについてこれらを溶菌液
から免疫沈降した後定量するか、又はCREB及びATF1のリン酸化のために
免疫ブロットした(D)。
PD98059、SB203580、Ro 318220の効果。RAW 26
4マクロファージを、無血清培地で2時間培養し、その後、50(M PD 9
8059(PD)、10(M SB203580(SB)、又は5(M Ro
318220(Ro)の存在下又は非存在下で1時間培養した。その後細胞をL
PS(100ng/ml)で1時間、阻害剤の連続存在下又は非存在下で刺激し
た。細胞を溶菌した後、アリコートを、MSK1(A)、MAPKAP−K1(
B)、MAPKAP−K2(C)についてこれらを溶菌液から免疫沈降した後定
量するか、又はCREB及びATF1のリン酸化に対して免疫ブロットした(D
)。
ant)のアミノ酸及びヌクレオチド配列。
化。マクロファージを、表示した時間、100ng/ml LPSと共に(開符
号)、又は無しで(閉符号)刺激した。MSK1活性(A)又はMSK2活性(
B)を、溶菌液から免疫沈降後、測定した。結果を、2つの別個の皿の2つの測
定に対する平均値±SEMとして表す。同様な結果が更に2つの実験から得られ
た。
ける阻害剤の効果。マクロファージを1時間、10μM UO 126(U)及
び/又は10μM SB 203580(SB)、又は5μM Ro 3182
20(Ro)の存在下又は非存在下で培養し、その後1時間、100ng/ml
LPSと共に又はなしで、阻害剤の連続存在下又は非存在下で刺激した。その
後、MSK1(A)、MSK2(B)、MAPKAP−K1(C)、及びMAP
KAP−K2(D)を、溶菌液から免疫沈降した後、定量した。結果を、2つの
別個の皿の2つの測定に対する平均値±SEMとして表す。同様な結果が更に2
つの実験から得られた。
(A)マクロファージをLPS(100ng/ml)で表示された時間、刺激し
た。細胞溶菌後、溶菌液(30μgタンパク質)のアリコートをSDSで変性し
、10%ポリアクリルアミドゲル(polyacrylamide gel)で
電気泳動してニトロセルロース膜(nitrocellulose membr
ane)へ転移させた後、ホスホ(phospho−)CREB抗体で免疫ブロ
ットした。分子量マーカーであるグリコーゲンホスホリラーゼ(glycoge
n phosphorylase)(97kDa)、子ウシ血清アルブミン(b
ovine serum albumin)(66kDa)、オボアルブミン(
ovalbumine)(43kDa)、及び炭酸脱水酵素(carbonic
anhydrase)(30kDa)の位置が示されている。同様の結果が更
に3つの実験で得られた。(B)マクロファージを1時間、50μM PD 9
8059及び/又は10μM SB 203580(SB)、又は5μMRo
318220(Ro)の存在下又は非存在下で培養し、その後1時間100ng
/ml LPSの存在下又は非存在下において、阻害剤の連続存在下又は非存在
下で刺激した以外はAと同様。同様の結果が更に3つの実験で得られた。
)マクロファージを表示された時間、LPS(100ng/ml)で刺激した。
細胞溶菌後、溶菌液(30μgタンパク質)のアリコートをCOX−2抗体で免
疫ブロットした(詳細と分子量マーカーについては図19の説明文参照)。同様
の結果が更に3つの実験で得られた。(B)マクロファージを1時間、50μM
PD 98059(PD)及び/又は10μM SB 203580(SB)
、又は5μM Ro 318220(Ro)の存在下又は非存在下で培養し、そ
の後、100ng/mlのLPSの非存在下又は存在下で、かつ阻害剤の連続存
在下又は非存在下で4時間刺激した以外はAと同様。同様の結果が更に3つの実
験で得られた。
tion)におけるPD 98059及びSB 203580の効果。(A)細
胞を表示された時間、LPS(100ng/ml)で刺激した。全RNAを各時
間点で抽出し、IL−1、COX−2、及びHRPTをコード化するmRNAを
、逆転写ポリメラーゼ鎖反応(reverse transcriptase
polymerase chain reaction)(セクション2.6)
を用いて決定した。(B)マクロファージを1時間、PD 98059(50μ
M)及び/又はSB 203580(10μM)、又はRo 318220(5
μM)の存在下又は非存在下で培養し、その後、3時間、LPSの非存在下又は
存在下で、かつ阻害剤の連続存在下又は非存在下で刺激した以外はAと同様。R
TPCRは、IL−1、COX−2、及びHPRTのフラグメントをコード化す
るオリゴヌクレオチド(oligonucleotides)を用いて行われた
。同様の結果が更に2つの実験で得られた。
るforskolinの効果。(A)マクロファージを、LPS(100ng/
ml)で1時間、又はforskolin(F)(20μM)とIBMX(10
μM)で15分間刺激した。細胞溶菌後、溶菌液(30μgタンパク質)のアリ
コートをリン特異(phospho−specific)CREB抗体で免疫ブ
ロットした(詳細と分子量マーカーについては図19の説明文参照)。(B)マ
クロファージを3時間、LPS(100ng/ml)で、又はforskoli
n(20μM)とIBMX(10μM)で刺激し、特異的なCOX−2抗体で免
疫ブロットを行った(物質及び方法セクション)。マーカータンパク質は図19
と同様である。同様な結果が更に2つの実験で得られた。
記ポリヌクレオチドにコード化されたタンパク質に特異的に結合する抗体の生産
に、順次利用されるタンパク質又はそのフラグメントの合成に使用可能なもの、
又は(ii)その遺伝子あるいは(i)で定義された変異型(variatio
n of type)に対応するアンチセンス配列を含む。例えば、同一のアミ
ノ酸をコードする異なるコドンは、原形のコドンとして代用されることができる
。変わりになるべきものとして、代用コドンは、タンパク質の活性あるいは免疫
原性に影響しない、又はその活性や免疫原性を高め或いは逆に調節する、異なる
アミノ酸をコードしうる。例えば、Botstein及びShortleの“S
trategies and Applications of In Vit
ro Mutagenesis”Science,229:193−210(1
985)に述べられたように、部位特異的変異誘発(site−directe
d mutagenesis)又はその他の技術が、置換、挿入、欠失、転移の
ような、一重又は多重の突然変異を発生するのに活用され、この技術が参考とし
て本明細書に組み込まれている。このような修飾された(modified)ポ
リヌクレオチドは、既知の技術を本明細書に組み込まれた教示(the tea
ching)に応用することにより入手可能であるので、このように修飾された
ポリヌクレオチドは特許請求の範囲に記載された発明の範囲内にある。
はそれらのフラグメント)が、高度にストリンジェントな条件下で、これらとハ
イブリダイズする他のポリヌクレオチド配列を得るのに使用できることは、当業
者に認識されるだろう。このようなポリヌクレオチドはあらゆるゲノムDNA(
genomic DNA)を含む。よって、本発明のポリヌクレオチドは、本発
明の手法により同定されるポリヌクレオチドと、少なくとも60%、好ましくは
70%、更に好ましくは少なくとも80%、もっとも好ましくは少なくとも90
%の相同性を示すポリヌクレオチドを含んでいるが、これは、このような相同な
ポリヌクレオチドが、少なくとも以下に述べる手法のいくつかに於いて使用可能
、若しくは有用であるポリペプチドをコード化する場合に於いてである。
コンシン大学遺伝子コンピューターグループ(the University
of Wisconsin Genetic Computer Group)
のGAPプログラム(program)により測定できる。
ョンは、0.1×から6×の濃度の標準食塩−クエン酸緩衝液(SSC)を含有
する水溶液中で、55℃から70℃の温度において実施される。この技術分野に
於いて、温度が高いほど、又は標準食塩−クエン酸緩衝液(SSC)の濃度が低
いほど、ハイブリダイゼーションの条件はよりストリンジェントになることがよ
く知られている。ここでいう“高度なストリンジェンシー(high stri
ngency)”とは、2×標準食塩−クエン酸緩衝液と65℃を意味する。1
×標準食塩−クエン酸緩衝液は0.15M NaCl/0.015Mクエン酸ナ
トリウムである。高度なストリンジェンシー(high stringency
)の状態でハイブリダイズするポリヌクレオチドは、特許請求の範囲に記載され
た発明の範囲に含まれる。
いストレッチ(stretches)(例えば20個から50個のヌクレオチド
)が、本発明のポリヌクレオチドと同等のストレッチ(stretches)と
高い割合の相同性(少なくとも80%、好ましくは少なくとも90又は95%)
を示すポリペプチドを、たとえこれら二つのポリヌクレオチドの全体における相
同性がこれよりもかなり低いとしても、含むものとする。これは、タンパク質の
全体的な構造が異なる場合でも、その重要な活性又は結合部位が共有されうるか
らである。
えば、その化合物は、前記ポリペプチドのその基質への結合を助けるために、前
記ポリペプチドの活性部位ではない部分に結合するかもしれない。さらなる例で
は、その化合物は、アロステリック効果によって前記ポリペプチドの活性を高め
るために前記ポリペプチドの一部分に結合するかもしれない。このアロステリッ
ク効果は、例えばMAPK2やSAPK2/p38のような“上流活性化因子(
upstream activator)”による前記ポリペプチドの活性化の
ように、前記ポリペプチドの活性の自然法則に含まれるアロステリック効果でも
よい。
MSK2が、CREB又はCREBtide、又はATF1又はCrossti
deをリン酸化するという事実を利用するが、適当ないかなる基質が用いられて
もよい。従って、CREB又はCREBtide又はCrosstideのAT
F1のリン酸化は当業者によく知られた技術を用いて測定されるかもしれない。
かもしれない定量(assay)を利用する。実施例1では、MSK1によるC
REB又はATF1のリン酸化が測定される。MSK1又はMSK2は、組換え
MSK1又はMSK2であることが好ましい。基質は、例えばCREBやATF
1のように、組換え体であることが好ましい。
例えば、CREB又はATF1の転写因子としての活性が測定されるかもしれな
い。これは、当該学術分野でよく知られているように、CREB又はATF1の
、適当な結合部位を持つDNAへの結合をを測定することによって行われてもよ
く、又はCREB又はATF1によって調節されるプロモーターからのRNAの
発現を測定することによって行われてもよい。これは、細胞システム全体の中で
、又は精製された、又は部分的に精製された成分を用いることで、行われてもよ
い。同様に、CREB又はATF1で調節されるプロモーターから転写されるR
NAによってコードされているタンパクの発現が、測定されるかもしれない。そ
のタンパクは、CREB又はATF1によって生理学的に調節されているかもし
れないし、又は当業者によく知られている”リポータータンパク(report
er protein)”かもしれない(すなわち、組換え体構造が用いられる
かもしれない)。リポータータンパク(reporter protein)は
、例えばβ−グルコシダーゼ、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラー
ゼ(chloramphenicol acetyltransferase)
又はルシフェラーゼ(luciferase)(例えばTan等(1996)参
照)のように、活性が容易に測定されるかもしれない。
いて起こる痛覚の変化に伴われ得るので、MSK1の阻害剤は無痛覚症に有用だ
ろう。COX2の発現は、偏頭痛に伴われ得るため、MSK1の阻害剤は偏頭痛
の治療に有用であろう。従って、本発明のさらなる側面は、偏頭痛を持つ又は無
痛覚症をわずらう患者を治療する方法を提供し、この方法は、本発明のスクリー
ニング方法により同定可能であって、効果的な量の化合物を患者に投与すること
を有する。
ることに有用であろう。COX2は血管形成を促進し得る。COX2の阻害は、
例えば結腸がんで、スフィンゴミエリン(sphingomyelin)のセラ
ミド(ceramide)への変換を順々に刺激しうるアラキドン酸(arac
hidonic acid)のレベルを増加することにより、抗がん剤効果を持
つだろうが、これはアポトーシスの仲介剤(mediator)として既に示唆
されている。従って、上記本発明の化合物のようなMSK1阻害剤は、がんの治
療又は防止に有用だろう。
AIDsとコルチコステロイド(corticosteroids)(抗炎症性
でもある)はアルツハイマー病の発病の遅延又は進行を遅らせることに有用であ
ると示唆されており、たとえ低用量で使用したとしても、鎮痛効果には十分であ
るが、抗炎症性治療のために用いられるよりも効果は少ない。COX2発現は、
炎症性の仲介剤(mediators)に応じてアルツハイマー病の脳と膠細胞
で高められることが示されている。形質転換したマウスモデルのニューロンでの
COX2の過剰発現は、インビトロでのβ−アミロイド(−amyloid)神
経毒性(neurotoxicity)を導くだろうから、アルツハイマー病で
のCOX2の役割を裏付けている。従って、MSK1阻害剤は、アルツハイマー
病及び他の神経退行性の病気の治療又は防止に有用だろう。
マイトジェン(mitogen)及びストレス活性プロテインキナーゼ(MSK
1)及び密接に相関した同族体(homologue)(MSK2)を同定した
。MSK1(802残基)は、MAPキナーゼ活性プロテインキナーゼ−1(M
APKAP−K1、p90 RSKともいう)他の“2つのキナーゼドメイン”
酵素に対して全アミノ酸配列の43%が相同性を示す。MSK1のN及びC末端
キナーゼドメインは、MAPKAP−K1での対応するドメインに対して54%
及び44%が同一であり、MAPKAP−K1での4つの主要な活性化リン酸化
部位はMSK1に保持されている。MAPKAP−K1と同様に、MSK1はM
APK2/ERK2によりインビトロで活性化されるが、MAPKAP−K1と
異なり、MSK1はストレス活性プロテインキナーゼ2a(SAPK2a、p3
8ともいう)及びSAPK2b/p38β2によっても活性化される。これらの
結果と一致して、内因性のMSK1は、293細胞内で、ポリペプチド成長因子
/ホルボールエステル刺激(phorbol ester stimulati
on)によって、又はUV放射、酸化的及び化学的ストレスへの暴露によっての
いずれかにより活性化されるが、MAPKAP−K1は意味深いことに成長因子
/ホルボールエステル(phorbol ester stimulation
)刺激のみで活性化される。成長因子/ホルボールエステル刺激(phorbo
l ester stimulation)によるMSK1の活性化は、ドラッ
グPD 98059、これはMAPKカスケード(MAPK cascade)
の活性を抑制する、により阻害されるが、一方UV放射、酸化的及び化学的スト
レスによるMSK1の活性化はSB 203580、すなわちSAPK2a/p
38及びSAPK2b/p38βの特定の阻害剤によりほとんど阻害される。ヒ
ーラ(HeLa)細胞では、PD 98059とSB 203580との両方が
それぞれTNF、NGF、及びFGFによるMSK1の活性化抑制に必要とされ
る。なぜなら、このアゴニスト(agonist)はMAPK/ERK及びSA
PK2/p38カスケード(cascades)の両方を活性化するからである
。MSK1の活性化は、N末端又はC末端キナーゼドメインのどちらかにおける
変異を単一(single)不活性化させることにより終了する。MSK1は非
刺激又は刺激細胞の核に局在化するが、MAPKAP−K1aは、同じ条件下で
はほとんど細胞質ゾル(cytosolic)に局在化する。MSK1は、PK
A、MAPKAP−K1、及びMAPKAP−K2より非常に低いKm値で、転
写因子(transcription factor)CREBをSer133
においてリン酸化する。Ser133周辺の配列に対応するペプチドは、著しく
低いKm値(<0.1μM)でリン酸化される。4つの細胞系内でのCREB及
びATF1の作用薬(agonist)誘導活性化でのSB 203580、P
D 98059及びRo 318220の効果は、これらの阻害剤のMSK1活
性化での効果を反映し、この過程でのMAPKAP−K2、MAPKAP−K3
及びMAPKAP−K1の役割を排除している。これらの結果は他の観察結果と
共に、MSK1はCREBの成長因子及びストレス誘導活性化を仲介するだろう
ということを示唆している。
いる。293細胞中で過剰発現された(overexpressed)野生型M
SK1の細胞下所在(subcellular location)は、定量免
疫電子顕微鏡法(quantitative immunoelectron
microscopy)によって調査された(図7)。MSK1は、主に刺激を
受けていない細胞(unstimulated cells)の核に局在化され
ていた。核区画(nuclear compartment)中のMSK1の密
度は、細胞質中に比べて12から30倍高かった(図7Aおよび7C)。TPA
での刺激によるMSK1の活性化(図7Aおよび7D)またはUV照射によるM
SK1の活性化(データ省略)によって、MSK1の細胞下所在(subcel
lular location)で一切変化が誘発されなかった。MSK1は、
MAPKAP−K1a/bに存在しない残基726から748まで(図1)の間
に、推定二分裂核局在シグナル(putative bipartite nu
clear localization signal)を有している(Rob
ins等、1991)。この観察と一致して、細胞中で過剰発現された場合、M
APKAP−K1aは主に細胞質中に局在化した(図7B)。さらに、このキナ
ーゼの100倍の活性化を誘発する(データ省略)細胞のTPA刺激をした後(
図7Bおよび7E)、核へのMAPKAP−K1aの重要な転座(transl
ocation)は観測されなかった。
キナーゼである。MSK1およびMAPKAP−K1aの基質特異性(subs
trate specificities)は、TPA刺激および細胞ライゼー
ト(cell lysates)からの精製へと続く293細胞内のGST融合
タンパク質(GST fusion proteins)の発現後に比較された
(図3A)。Crosstide(GRPRTSSFAEG、ペプチド1、図8
A)の飽和濃度でのGST−MSK1の比活性(specific activ
ity)は、MAPKAP−K1aのそれと同じであることが分かった(図8の
凡例参照)。CrosstideのKmは、MSK1,MAPKAP−K1aま
たはMAPKAP−K1bに対して2から3μMであった。Crosstide
は、リン酸化されたセリン(serine)からN末端側へ3番目および5番目
の残基に位置する2つのアルギニン(arginines)を含んでいるので、
MAPKAP−K1によって効果的にリン酸化される。この理由から、ペプチド
KKRNRTLSVA(ペプチド2、図8A)は、MAPKAP−K1a/bに
よって、Crosstideとほぼ同一のKmおよびVmaxの値でリン酸化さ
れる。このペプチドがMSK1によってさらに効果的にリン酸化されることが分
かり、Km値は0.2μMであった。KKRNRTLSVAにおけるポジション
n−3のアルギニン(arginines)をリシン(lysine)に交換す
ること(ペプチド3、図8A)によって、MAPKAP−K1a/bと同様にM
SK1に対するKmが約100倍に増加した。しかしながら、ポジションn−5
のアルギニン(arginines)をロイシン(leucine)に交換する
こと(ペプチド4、図8A)によって、MAPKAP−K1a/bに対するKm
が5倍に増加したにもかかわらず、MSK1に対するKmがあまり増加しなかっ
た。これらの実験から、MSK1は、ポジションn−3にアルギニン(argi
nines)を要求するが、n−5に塩基性残基(basic residue
)を要求しないことが示される。
Tan等、1996)は、それぞれ成長因子(growth factors)
、ストレス性刺激(stressful stimuti)によって転写因子C
REB(transcription factor CREB)の活性化を仲
介することが報告されていた。優勢的なMSK1の核局在化を考慮すると、これ
ら他のプロテインキナーゼと比較して、MSK1がCREBをリン酸化させる効
率を比較することは、それ故、興味深いことであった。これらの実験によって、
CREBがKm値2μMおよびCrosstideまたはKKRNRTLSVA
と同様なVmaxでリン酸化される驚くほどよいMSK1に対する基質であると
いう驚くべき知見が導き出された。対照的に、PKAによって、CREBが同じ
条件下でKm値17μMでリン酸化された(データ省略)が、一方、リン酸化が
MAPKAP−K1a/b(図8A)またはMAPKAP−K2(データ省略)
によって触媒作用されたとき、Kmは高すぎて測定できなかった。その結果、M
SK1、MAPKAP−K1a/bおよびMAPKAP−K2の活性がCros
stideおよび/またはペプチドKKLNRTLSVAに対して相性がよいと
き、MSK1による5μM CREBのリン酸化速度は、MAPKAP−K1a
に比べて30倍速く、MAPKAP−K1bに比べて12倍速く、MAPKAP
−K2に比べて60倍速かった(図8B)。対照的に、MAPKAP−K2は、
MSK1またはMAPKAP−K1a/bと比べて、熱ショックタンパク質27
(その生理的基質(its physiological substrate
s)の一つ、Cuenda等、1995)に対してはるかにより活性的であった
(図8B)。
(digest)のクロマトグラフィーへと続くトリプシン消化(trypti
c digestion)によって立証された(established)。1
5%アセトニトリル(acetonitrile)で溶出されたある主要な32
P−標識ペプチド(32P−labelled peptide)が観察された
(図8C)。このペプチドはホスホセリン(phosphoserine)を含
み、さらに、固相シーケンス(solid phase sequencing
)にかけたとき、Edman分解(Edman degradation)の3
番目のサイクル後に32P放射能が解放された(データ省略)。その同定(id
entity)は、MALDI−TOF質量スペクトロメトリー(mass s
pectrometry)によって立証されたが、その質量スペクトロメトリー
は、ペプチドの分子量(758.33)が、残基131から135を有しSer
133でリン酸化されている予期されたトリプシンホスホペプチド(expe
cted tryptic phosphopeptide)の分子量(758
.36)と同一であるということを示した。同じ残基をリン酸化させることが知
られているMAPKAP−K1b(Xing等、1996)は、MSK1と同じ
トリプシンペプチド(tryptic peptide)を標識化した(データ
省略)。
から136(EILSRRPSYRK、ペプチド5、図8A)に対応する合成ペ
プチド(CREBtideと呼ばれる)は、低すぎて測定できないほどのKm値
(<0.1μM)でリン酸化された。対照的に、MAPKAP−K1aおよびM
APKAP−K1bは、少なくとも200倍高いKm値でかなり乏しくこのペプ
チドをリン酸化させた。
びATF1のリン酸化を仲介しないという証拠。星形胞子類似体(stauro
sporine analogue)Ro 318220は、MAPKAP−K
1a/bと同様に、IC50値(IC50 values)が10から30nM
までの範囲で(Alessi 1997、図9A)、全てのPKCアイソフォー
ムを阻害する(Davis等、1989)。本研究において、Ro 31822
0は、インビトロで(in vitro)同程度の効力を持つ(equally
potent)MSK1活性の阻害剤であることが分かった(図9A)。Ro
318220は、インビトロで(in vitro)10(MでもMAPKA
P−K2をあまり阻害せず(図11A)、さらに、インビボで(in vivo
)UVに応答してもMAPKAP−K2の活性化に影響を及ぼさない(図9B)
。さらに、RO 318220を有する細胞のインキュベーション(incub
ation)は、HSP27のUV誘発リン酸化(UV induced ph
osphorylation)、MAPKAP−K2に対する生理的基質(ph
ysiological substrate)にあまり影響を及ぼさなかった
(Cuenda等、1995、図9C)。並行した実験において、UVによるH
SP27のリン酸化は、SB203580によって遮断された(blocked
)。forskolinのように環状AMP濃度を増加させるアゴニスト(ag
onist)(Gonzalez,Montminy 1989)によって誘発
されるCREBおよびATF1のリン酸化を仲介する環状AMP依存性プロテイ
ンキナーゼ(cyclic AMP dependent protein k
inase)もまた、10μM Ro 318220によってあまり阻害されな
かった(Davis等、1989)。
er63で近い関係のATF1(close relative ATF1)の
リン酸化)を仲介する間に、MAPKAP−K2の役割を評価する機会が提供さ
れた。我々は、CREBおよびATF1が、293細胞のUVの照射またはEG
Fによる処理後にすばやくリン酸化されること、および、リン酸化が5μM R
o 318220によって大きく阻害されることを観測した(図10Aおよび1
0B)。対照的に、環状AMP依存性プロテインキナーゼを介してCREBリン
酸化を誘発させる(Gonzalez等、1989)forskolinによる
CREBおよびATF1のリン酸化が5μM Ro 318220によって影響
されなかった(図10C)。MSK1の活性化のように、CREBおよびATF
1のUV誘発リン酸化が、SB 203580によって阻害されるが、PD 9
8059によって阻害されず(図10D)、一方、EGF誘発CREBリン酸化
(EGF−induced CREB phosphorylation)は、
PD 98059によって阻害されるが、SB 203580によって阻害され
なかった(図10E)。
lls)の中でCREBおよびATF1のリン酸化を仲介しないという証拠。 内因性MSK1が、ヒーラ細胞(HeLa cells)の中で腫瘍壊死因子(
tumour necrosis factor)(TNF)によってすばやく
(しかし、一時的に)活性化された。興味深いことに、MSK1の活性化に対す
るSC 203580およびPD 98059の影響は、刺激時間とともに変化
した。5分後、活性化はSB 203580によって完全に阻害されたが、PD
98059によって影響されなかった。しかしながら、15分後、MSK1の
活性化がSB 203580、PD 98059のうちいずれか一方によって部
分的に遮断された(blocked)が、両方のドラッグが一緒に加えられたな
らば、ほぼ完全に抑制された(図11A)。これらの観察は、SAPK2/p3
8およびMAPK/ERKカスケード(cascades)の異なる活性化速度
によって説明される。従って、TNF刺激から5分後、(SB 203580に
よって阻害されるが、PD 98059によって阻害されない)MAPKAP−
K2の活性化によって判断されるように、SAPK2経路が活性化される。対照
的に、MAPKAP−K1a/bの活性化の欠如によって判断されるように、5
分経過後も、MAPK/ERKカスケードは活性化されない(図11Bおよび1
1C)。しかしながら、MAPKAP−K1a/bおよびMAPKAP−K2の
両方の活性化によって判断されるように、MAPK/ERKおよびSAPK2/
p38カスケード(cascades)の両方が、TNF刺激から15分後、活
性化される。15分後におけるMAPKAP−K1a/bの活性化は、PD 9
8059によって抑制されるが、SB 203580によって抑制されない(図
11Bおよび11C)。
ATF1のリン酸化をすばやく誘発した。5分後、CREBおよびATF1のリ
ン酸化は、SB 203580によって阻害されたが、PB 98059によっ
て影響されなかった(図12A)。15分後、CREBのTNF誘発リン酸化(
TNF−induced phosphorylation)は、SB 203
580によって部分的に抑制され、PD 98059によってわずかに抑制され
、両方の化合物の存在下では完全に阻害された(図12B)。CREBの活性化
へのSB 203580およびPD 98059の影響は、それ故、TNF誘発
MSK1活性化(TNF−induced MSK1 activation)
へのそれらの影響に類似していた(図11)。TNF誘発CREBリン酸化(T
NF−induced CREB phosphorylation)は、5μ
M Ro 318220によって完全に遮断された(blocked)(図12
C)が、MAPKAP−K2の活性化はこのドラッグによって影響されなかった
(データ省略)。
1またMAPKAP−K2よりはむしろMSK1の活性化と相関があるという証
拠。PC12細胞株のNGF刺激は、CREBのリン酸化(図13A)およびM
SK1の活性化(図13B)を誘発させた。CREBのリン酸化およびMSK1
の活性化は、PD 98059、SB 203580のうちいずれか一方を有す
る細胞のインキュベーション(incubation)によってあまり影響され
ないが、両方のドラッグの存在下では強く阻害された(図13)。これらの結果
によって、MAPK/ERKおよびSAPK2/p38経路の両方の阻害が、S
er133でのCREBリン酸化およびこれら細胞内でのMSK1活性化を阻害
するのに必要であることが示され、このことは、さらにディスカスション(Di
scussion)で考察される。
れたが、MSK1と対比して、MAPKAP−K1の活性化はSB 20358
0によって影響されず、PD98059によって部分的に阻害され、両方のドラ
ッグの組み合わせによってさらに阻害されなかった。従って、MAPKAP−K
1の活性には、CREBのリン酸化と相関がなかった。以前に報告されたように
(Rouse等、1994)、NGFは、MAPKAP−K2の活性化のうちど
の重要な活性化をもPC23細胞内で誘発しなかった。さらに、NGF誘発CR
EBリン酸化は、5μM Ro 318220によって抑制され(データ省略)
、再びMAPKAP−K2/K3に対する役割を排除した。
P−K1またはMAPKAP−K2よりはむしろMSK1の活性化と相関がある
という証拠。この研究所での先行する研究によって、亜ヒ酸ナトリウム(sod
ium arsenite)、FGFのうちいずれか一方によって誘発されるS
K−N−MC細胞中のSer133でのCREBのリン酸化が、SB 2035
80によって抑制される(Tan等、1996)。本研究において、我々は、こ
れらの細胞内でのCREBおよびMSK1の亜ヒ酸ナトリウム誘発活性化(so
dium arsenite−induced activation)は、S
B 203580によって阻害されるが、PD 98059によっては阻害され
ないことを確証した。しかしながら、CREBのFGF誘発リン酸化(FGF−
induced phosphorylation)は、SB 203580、
PD 98059のうちいずれか一方によってわずかに阻害されたが、完全にC
REBのリン酸化を抑制するには両方のドラッグの存在が必要であった(図14
D)。同様に、それらの細胞内のMSK1のFGF誘発リン酸化は、SB 20
3580、PD 98059のうちいずれか一方の存在によって部分的にのみ抑
制されるが、両方の化合物の存在によって阻害される(図14A)。
およびFGFによるMAPKAP−K2の活性化は、SB 203580によっ
て完全に阻害されるが、PD 98059によって阻害されず(図14C)、そ
して、(MAPKAP−K2の活性化または活性に影響を及ぼさない)Ro 3
18220は、Ser133でCREBのリン酸化を大きく抑制した。これらの
知見によって、MAPKAP−K2の活性は、Ser133でのCREBのリン
酸化に対して速度制限(rate−limiting)しないことが示される。
混乱を避けるために、Ro 318220は、MSK1活性の可逆的阻害剤であ
り、細胞内でMSK1活性に影響を及ぼさないことに注意すべきである。ひとた
び細胞が溶解され(lysed)、MSK1がライゼート(lysates)か
ら免疫沈降されると(immunoprecipitated)、Ro 318
220阻害剤は除去され、従って、MSK1はもはや阻害されない。
8059によって廃止されたが(abolished)、SB 203580に
よって廃止されなかった(図14B)。 しかしながら、(SB 203580が存在していない状態での)PD 980
59は、Ser133でのCREBのリン酸化をあまり抑制しなかった。
マウスマクロファージ細胞系統(RAW 264 mouse macroph
age cell line)内でMSK1およびCREBリン酸化に刺激を与
える。図15に示すように、RAW 264マクロファージのLPS刺激によっ
て、MSK1およびCREB/ATF1リン酸化がもたらされる。50μM P
D 98059または10μM SB 203580が、MSK1およびCRE
B/ATF1のリン酸化を阻害しているように見える。
列(図1)と、近い関係のMSK2のほぼ完全な配列(図2、図16および表1
)をここに示す。MSK1およびMSK2は、MAPKAP−K1のアイソフォ
ームと非常に類似していており(全体のアミノ酸配列に対して40%の相同性(
identity))、単一ポリペプチドに2つのプロテインキナーゼドメイン
(protein kinase domains)を有する点でそれらがMA
PKAP−K1のアイソフォームと類似している(図2)。MAPKAP−K1
のN末端キナーゼドメインが外因性基質(exogenous substra
tes)をリン酸化するが、一方では、唯一知られたC末端ドメインの役割がN
末端ドメインを活性化することである(イントロダクション(Introduc
tion)参照)。MAPKAP−K1のC末端キナーゼドメインの重要性は、
不活性突然変異(inactivating mutation)がN末端キナ
ーゼドメインの活性化を85から90%抑制するという知見によって示される(
Leighton等、1996)。対照的に、MSK1のC末端キナーゼドメイ
ン内の不活性な突然変異は(N末端キナーゼドメイン内の不活性な突然変異のよ
うに)、完全に活性化を廃止する(abolishes)(図8)。もし、4つ
の重要なリン酸化部位の保存によって示唆されたように(図2)MSK1の活性
化のメカニズムがMAPKAP−K1のそれと類似しているならば、これによっ
て、MSK1のC末端キナーゼドメインがN末端ドメインの活性化に不可欠であ
ることが示される。
路の活性化を引き起こすシグナルによってMSK1がインビボで(in viv
o)活性化されるという知見は、MNK1のように、それが様々な細胞外シグナ
ル(extracellular signals)の効果を統合する役割を演
じていることを示している。従って、MSK1の基質は、おそらく、マイトジェ
ン(mitogenic)およびストレス性シグナル(stress sign
als)の両方に応答してリン酸化されるタンパク質である。そのような2つの
タンパク質は、転写因子(transcription factors)CR
EBおよびATF1であり(イントロダクション参照)、我々は、CREBがイ
ンビトロで(in vitro)MSK1に対する驚くほど良い基質であること
が分かった(図8)。MSK1は、Ser 133でのみ、すなわち、インビボ
で(in vivo)マイトジェン(mitogenic)およびストレス性シ
グナル(stress signals)に応答してリン酸化される活性化部位
(activation site)でCREBをリン酸化させる。MSK1に
よるCREBのリン酸化に対するKmは、PKA<MAPKAP−K1またはM
APKAP−K2によるリン酸化に比べてはるかに低い(図8)。MSK1は、
同等の残基で、0.1μM未満と概算された驚くほど低いKmでCREBtid
eをリン酸化させる(図8A)。我々の知識の中で、この値は、これまで同定さ
れてきた(identified)いかなるプロテインキナーゼのいかなるペプ
チド基質に対する最も低いKm値である。これらの観察によって、MSK1(お
よび/またはMSK2)がマイトジェン(mitogenic)およびストレス
性刺激によるCREBの活性化を仲介し、そして、MSK1の核局在化(nuc
lear location)(図7)はそのような役割と矛盾しないことが示
唆される。
cell line SK−N−MC)でストレス性シグナル(stress
signals)またはFGFによってCREBの活性化を仲介するであろう
(Tan等、1996)。しかしながら、本研究では、インビボでの(in v
ivo)MAPKAP−K2の活性化もインビトロでのその活性(図9および1
4)も10μMまでのRo 318220によって影響されず、5μM Ro
318220は、SK−N−MC細胞および他の細胞株でMAPKAP−K2を
活性化させるすべてのシグナルに応答してSer133でCREBリン酸化を抑
制する(図10,12および14)。さらに、MAPKAP−K2は代わるべき
ものとしてのスプライスCREB2変異体(alternatively sp
liced CREB2 variant)(Gonzalez等、1989)
をSer133よりすばやくSer98でリン酸化させるが、MAPKAP−K
2を強く活性化させるアゴニスト(agonist)による刺激後、Ser98
でのCREBのリン酸化は観測されないことが分かった。これらの結果から、M
APKAP−K2/K3活性がSK−N−MC細胞内のCREBのストレス誘発
活性化(stress−induced activaton)に対して速度制
限(rate−limiting)しないことが示される。ストレス性刺激によ
って活性化されることが知られており、Ser133でCREBをリン酸化させ
る唯一の他のプロテインキナーゼはMSK1である。MSK1はインビトロで(
in vitro)MAPKAP−K2よりもはるかに効率的にCREBをリン
酸化させ(図8)、Ro318220によって強く(potently)阻害さ
れる(図9)。これらの理由から、現時点において、MSK1(および/または
MSK2)が、Ser133でのストレス誘発CREBリン酸化(stress
−induced CREB phosphorylation)を仲介するも
っともよい候補である。
.Caudwell氏によって合成され(MRCユニット)、抗体を作製する(
raise)のに使用されたペプチドは、G.Blomberg博士(Bris
tol大学、イギリス)によって合成された。プロテインG−セファロース(G
−Sepharose)およびグルタチオンセファロース(glutathio
ne Sepharose)は、Pharmacia(Milon Keyne
s、イギリス)から購入され、アルキル化されたトリプシン(alkylate
d trypsin)は、Promega(Southampton、イギリス
)から購入され、組織培養試薬(tissue culture reagen
ts)、ミクロシスチン−LR(microcystin−LR)およびEGF
は、Life Technologies Inc.(Paisley、イギリ
ス)から購入され、12−O−テトラデカノイルホルボール13−酢酸塩(12
−O−tetradecanoylphorbol 13−acetate)(
TPA)は、Sigma−Aldrich(Poole,Dorset、イギリ
ス)から購入され、亜ヒ酸ナトリウム(sodium arsenite)およ
び過酸化水素(hydrogen peroxide)(H2O2,Arist
ar grade)は、E.Merck(Lutterworth、イギリス)
から購入され、SB 203580およびPD 98059は、Calbioc
hem(Nottingham、イギリス)から購入され、pCR 2.1−T
OPOクローニングベクター(cloning vector)は、Invit
rogen(Leek、オランダ)から購入された。活性化されたGST−MA
PK2/ERK2(Alessi等、1994)、GST−SAPK1/JNK
1γ(Lawler等、1997)、GST−SAPK2a/p38a、GST
−SAPK2b/p38βおよびGST−SAPK3/p38γ(Cuenda
等、1997)、GST−SAPK4/p38δ(Goedert等、1997
)、GST−MAPKAP−K2(Ben−Levy等、1995)およびGS
T−MAPKAP−K3(Clifton等、1996)が、バクテリアで発現
され、上述のようにインビトロで(in vitro)適切な上流キナーゼキナ
ーゼ(upstream kinase kinase)を使用することで最大
限に活性化された。MAPKAP−K1bは、上述のようにMRCユニットでN
.Morrice博士によってウサギ骨格筋から精製された(Sutherla
nd等、1993)。GST−MAPKAPキナーゼ−2は、バクテリアで発現
され、上述のようにインビトロで(in vitro)GST−MAPKを使用
することで活性化された(BenLevy等、1995)。PKAは、当業者に
知られているウシの心臓(bovine heart)から調製された。
eep)においてそれぞれペプチドLTVKHELRTANLTGHAEKV(
MSK1の残基26から44に対応)、FKRNAAVIDPLQFHMGVE
R(MSK1の残基384から402に対応)および、KATFHAFNKYK
REGFCLQN(MSK1の残基716から734に対応)に対して作製され
た(raised)。特にMAPKAP−K2を免疫沈降し(Clifton等
、1996)、またはMAPKAP−K1aおよびMAPKAP−K1bの両方
を免疫沈降する(Alessi等、1995)抗体は、ヒツジ(sheep)に
おいてペプチドKEDKERWEDVKEEMTS(ヒトMAPKAP−K2の
残基343から358)およびRNQSPVLEPVGRSTLAQRRGIK
K(ヒトMAPKAP−K1bの残基712から734)に対して作製された(
raised)。この研究で使用される全ての抗体は、適切なペプチドが共有結
合されたCH−セファロースカラム(CH−Sepharose column
s)でアフィニティー精製され(affinity−purified)、UB
I(Lake Placid、アメリカ)から商業的に入手可能である。フラッ
グエピトープ(Flag epitope)を認識するモノクローナル抗体(m
onoclonal antibody)は、Anachem(Luton、イ
ギリス)から購入された。HSP27を認識するウサギポリクローナル抗体(r
abbit polyclonal antibody)は、Stressge
n(York、イギリス)から購入された。
5,1mM EGTA,1mm EDTA,1%(質量比)Triton−X
100,1mMオルトバナジン酸ナトリウム(sodium orthovan
adate),50mMフッ化ナトリウム(sodium fluoride)
,5mMピロリン酸ナトリウム(sodium pyrophosphate)
,0.27Mスクロース(sucrose),1(Mミクロシスチン−LR(m
icrocystin−LR),0.1%(体積比)β−メルカプトエタノール
(mercaptoethanol)および“完全な”プロテイナーゼ阻害剤反
応混液(proteinase inhibitor cocktail)(5
0mlあたり1錠Boehringer Mannheim,Lewes,イギ
リス)。緩衝液B−50mM トリス−HCl(Tris−HCl)pH7.5
,0.1mM EGTA,10mM β−メルカプトエタノール(mercap
toethanol)。
.E.協会(I.M.A.G.E.consortium)から入手されたヒト
EST cDNA(AA15 8571)を配列決定すること(sequenc
ing)によって得られた(Lennon等、1996)。マウス(mouse
)およびヒトMSK2配列は、表1に示されるEST cDNAクローンのうち
の幾つかを配列決定することによって得られた。マウスMSK2配列は、EST
挿入断片(EST inserts)、AA472165,AA389168を
配列決定することによって得られた。ヒトMSK2配列は、EST挿入断片(E
ST inserts)、H46268,AA568895を配列決定すること
によって得られた。DNA塩基配列決定(DNA sequencing)は、
Taqダイターミネーターサイクルシーケンシングキット(Taq dye t
erminator cycle sequencing kit)を使用する
Applied Biosystems 373A自動DNAシーケンサー(3
73A automatic DNA sequencer)によって行われた
。
93細胞(human embryonic kidney 293 cell
s)の直径10cmのディッシュ(dishes)20個が培養され、それぞれ
のディッシュは、改良リン酸カルシウム法(modified calcium
phosphate method)(Alessi等、1996b)を使用
することによって、GST−MSK1、GST−MAPKAP−K1aのうちい
ずれか一方をコード化するDNA 20μgでトランスフェクションされた(t
ransfected)。トランスフェクションしてから24時間後、細胞は1
6時間血清枯渇され(serum starved)、刺激されていないままの
もの、TPA(200ng/ml,15分)で刺激されたものうちいずれか一方
と細胞のそれぞれのディッシュが、氷冷された1mlの緩衝液Aに溶解された(
lysed)。20のライゼートが、プールされ(pooled)、4℃、10
分間、13,000xgで遠心分離され、そして、上澄み(supernata
nt)が、事前に緩衝液Bで平衡状態にされた1mlのグルタチオン−セファロ
ース(glutathione−Sepharose)を使って回転台(rot
ating platform)上で60分間保温された(incubated
)。懸濁液(suspension)が、1分間、3000xgで遠心分離され
、ビード(beads)が0.5M塩化ナトリウムを含有した10mlの緩衝液
Aで3回洗浄され、さらに、0.27Mスクロースを含有した10mlの緩衝液
Bで3回洗浄された。GST−MSK1またはGST−MAPKAP−K1aが
、20mMグルタチオン(glutathione)および0.27Mスクロー
スを含有した3本の1ml緩衝液Bを使って、環境温度で樹脂から溶出された。
混合された溶出液(0.5mg/mlのGST−MSK1用タンパク質および0
.1mg/ml GST−MAPKAP−K1a)は、アリコート(aliqu
ots)に分割され、液体窒素中で急速冷凍され(snap frozen)、
そして、−80℃で保管された。
(human embryonic kidney 293 cells)およ
びヒーラ細胞(HeLa cells)が融合して(to confluenc
e)培養され、胎児子牛血清(foetal calf serum)が省略さ
れたDulbecco’s Modified Eagle’s Medium
で16時間保温された。ヒーラおよびSK−N−MC細胞が、直径10cmのデ
ィッシュ(dishes)上で融合して培養され、胎児子牛血清(foetal
calf serum)が省略されたDulbecco’s Modifie
d Eagle’s Mediumで2時間保温された。NGFの付加から数時
間以内に分化し始める高濃度のNGF受容体を発現させるPC12細胞が、培養
され、胎児子牛血清(foetal calf serum)が省略されたDu
lbecco’s Modified Eagle’s Mediumで2時間
保温された(Rouse等、1994)。これらの細胞内における高濃度のNG
F受容体によって、PD 98059阻害剤が、MAPKのNGF誘発活性化(
NGF−induced activation)を部分的にのみ抑制する。そ
の後、細胞は、50μM PD 98059,10μM SB 203580,
5μM Ro 318220または対照としての同体積のDMSOで、図の凡例
に示された時間だけ保温され、図の凡例のように刺激され、そして、細胞が1.
0mlの氷冷された緩衝液Aに溶解された(lysed)。ライゼートは、液体
窒素の中ですぐに冷凍され、使用されるまで−80℃で保管された。タンパク質
の濃度は、標準として、ウシ血清アルブミン(bovine serum al
bumin)を使用して決定された(Bradford等、1976)。
定。それぞれの免疫沈降に使用された細胞ライゼートの量は、MSK1(500
μgタンパク質)、MAPKAP−K2(50μgタンパク質)およびMAPK
AP−K1a/b(50μgタンパク質)であった。ライゼートは、5μlのプ
ロテインG−セファロースと結合された5μgのそれぞれの抗体を使って、振動
台(shaking platform)上で4℃、30分間保温された。免疫
沈降物(immunoprecipitates)は、0.5M塩化ナトリウム
を含有した1mlの緩衝液Aで2回洗浄され、さらに、1mlの緩衝液Bで1回
洗浄された。標準MSK1またはMAPKAP−K1a/b検定(50μl)は
、洗浄されたプロテインG−セファロース免疫沈降物(Protein G−S
epharose immunoprecipitate),50mmトリス(
Tris)/HCl pH7.5,0.1mM EGTA,0.1%(体積比)
2−メルカプトエタノール(2−mercaptoethanol),2.5μ
M PKI(環状−AMP−依存性プロテインキナーゼ(cyclic−AMP
−dependent protein kinase)のペプチド阻害剤),
Crosstide(30μM),10mM酢酸マグネシウム(Mg(Ac)2
)および0.1nM[(32P)ATP(100−200cpm/pmol)を
含んでいた。検定は、30℃、10分間行われ、検定チューブ(assay t
ubes)は、懸濁液中に免疫沈降物を保持するために連続的に振動され(ag
itated)、その後検定を終了させ、(Alessi等、1994)に記載
されているように分析された。MAPKAP−K2は、ペプチドKKLNRTL
SVA(30μM)が基質として使用されていることを除き、同様に検定された
。活性の1ユニット(One unit)は、1分間で1nmolのペプチド基
質のリン酸化に触媒作用を及ぼす酵素の量であった。
s,ボストン,アメリカ)の好意により我々に提供されたCREB(Gonza
lez等、1989)の341アミノ酸スプライス変異体(splice va
riant)をコード化するDNA構築物(construct)で形質転換さ
れた大腸菌株(E.coli strain)BL21が、0.3mMのイソプ
ロピル−(−D−チオガラクトシド(isopropyl−(−D−thiog
alactoside)とともに37℃で5時間誘導された。GST−CREB
が前述のようにGST−MAPK2/ERK2(Alessi等、1994)の
ためにグルタチオン−セファロース(glutathione−Sepharo
se)を用いて精製され、50%のグリセロール(glycerol)を含む緩
衝液B(Buffer B)に対して透析され(dialysed),−20℃
で貯蔵された。この調剤(Preparation)は多数の小バンドとともに
、62kDaと43kDaでの2つの主バンドを示した。この62kDaと43
kDaのバンドのみがMAPKAP−K1とMSK1によってリン酸化された。
CREBのタンパク質濃度は、ウシの血清アルブミン標準(bovine se
rum albumin standard)に関して62kDaと43kDa
のバンドの強度を比較することによって見積もられた。
otting)。細胞抽出物(cell extracts)が調整され(pr
epared)、これらの免疫ブロッティング(immunoblotting
)が、記述されているように(Tan等,1996)、UBI(Lake Pl
acid,USA)から購入されたSer 133上のリン酸化されたCREB
およびSer 63上のリン酸化されたATF1を認識するホスホスペシフィッ
ク(phosphospecific)抗体を用いてなされた。リン酸化CRE
BとATF1のタンパク質の検出は増強化学発光試薬(enhanced ch
emiluminescence reagent)(Amersham)を用
いてなされた。
ン酸化(図8参照)。GST融合タンパク質(GST fusion prot
eins)として発現されたMSK1とMAPKAP−K1aがTPA刺激29
3細胞(TPA stimulated 293 cells)から精製され(
図3)、MAPKAP−K1bがラビット骨格筋(rabbit skelet
al muscle)から精製された(Sutherland等、1993)。
CREBおよびHSP27とともに図8に示されているペプチドが、10mMの
Mg(Ac)2、100(M[32P]ATP(1x106cpm/nmole
)、10μM PKIと1μM microcystin−LRを含む緩衝液B
中の2U/mlのGST−MSK1,GST−MAPKAP−K1aまたはGS
T−MAPKAP−K1bとともに30℃でインキュベートされた。10分間の
インキュベーションの後,ペプチド内へのリン酸の組み込みがP81ホスホセル
ロース紙(phosphocellulose paper)を用いて検定され
(Alessi等、1994)、CREBとHSP27内へのリン酸の組み込み
がトリクロロ酢酸(trichloroactetic acid)、0.2/
100vol.%(0.2vol of 100%)を添加することによって測
定され、その後,その試料が氷上に1時間インキュベートされた。この懸濁液は
13000xgで10分間遠心分離され(centrifuged)、その上澄
みは捨てられ、ペレットは0.2mlの氷の冷水で5回洗浄された。32P標識
されたもの(32P−radioactivity incorporated
)がその後セレンコフ・カウンティング(Cerenkov counting
)によって検定された。MSK1およびGST−MARKKAP−K1bにより
リン酸化されたCREBにおける部位をマッピングするために,このペレットは
0.3mlの50mM,pH8.0のTris/HCl、2μgのアルキル化さ
れたトリプシン(alkylated trypsin)を含む0.1vol.
%の還元されたTriton−X 100中で再懸濁され、30℃で16時間の
インキュベーションの後,その消化物(digest)が13000xgで5分
間遠心分離された。95%の32P−標識(32P−radioactivit
y)を含む上澄みは、図8についての凡例に記載されているように,Vydac C18カラム(column)を用いてクロマトグラフィーにかけられた。ミ
カエリス定数(Km)とVmax値は、1/Sに対する1/Vの二重逆数プロッ
ト(double reciprocal plots)から検定された。ここ
で、Vはリン酸化の初速度であり、Sは基質濃度である。
)。293細胞が直径10cmの皿に培養され、リン酸カルシウム変法(mod
ified calcium phosphate method)(Ales
si等、1996b)を用いてフラグ・エピトープがタグされたMSK1構築物
(Flag epitope tagged MSK1 constructs
)をコード化するpCMV5ベクターでトランスフェクションされた(tran
sfected)。トランスフェクションの24時間後(24h post−t
ransfection)、この細胞から16時間の間に血清が奪われ、TPA
により刺激され、あるいはUV放射に曝された。その後,細胞は1mlの氷の冷
たい緩衝液Aに溶解され(lysed),13,000xgで5分間遠心分離さ
れた後,フラグ・タグされたMSK1プロテイン(Flag tagged M
SK1 protein)が、5μlのプロテインG−セファロースに結合した
2μgのFLAG抗体を用いて、25μgプロテインを含むライゼート(lys
ate)のアリコート(aliquots)から免疫沈降が行われた。 免疫沈降物(Immunoprecipitates)はインキュベーションさ
れ洗浄され,上記のようにMSK1活性について測定された(assayed)
。
。細胞は、0.2Mのピペス(Pipes)pH7.2において8%のパラホル
ムアルデヒド(paraformaldehyde)内に少なくとも1日固定さ
れ,ラバー・ポリスマン(rubber policeman)を用いてこすら
れ,10%のブタの皮膚ゼラチンにペレットとして埋め込まれた。ブロックは、
鉄のスタブ(stubs)上に固定され液体窒素で凍らせる前に、2.1Mのス
クロース/PBS(sucrose/PBS)に少なくとも15分間浸された。
その後,低温超薄片(Ultrathin cryosections)がライ
ヒエット・ウルトラカット・E・低温ミクロトーム(Reichert Ult
racut E cryomicrotome)を用いて−100℃で調整され
、カーボン/ホルムバール(carbon/formvar)被覆グリッドに固
定された。グリッドは、まず0.5%のフィッシュ・スキンのゼラチン/PBS
を用いてインキュベーションされ(5分)、その後、アンチFLAGマウス・モ
ノクロール抗体(anti FLAG mouse monoclonal a
ntibodies)(15g/ml)が続いた。その後,2g/mlのラビッ
ト・アンチマウス抗体(rabbit antimouse antibodi
es)(Southern Biotechnology Associate
s Inc.Birmingham AL,USA)が続き、最後に、タンパク
質にA−8nmの金複合体(gold complex)が前に開示されたよう
に(Lucocq 1993)調整された。PBS洗浄が、0.5%のフィッシ
ュ・スキンのゼラチン/PBSで希釈された親和性試薬(affinity r
eagents)の各々の後に続いた。最後に、蒸留水で洗浄した後、これらの
薄片(sections)はメチル・セルロース/ウラニル・アセテート(me
thyl cellulose/uranyl acetate)で対比された
。
倍の倍率で細胞質と核(cytoplasm and nucleus)の両方
を持つ標識細胞(labelled cell)の顕微鏡写真(microgr
aph)が撮られた(これらの核で重くなった薄片によって、個々の細胞におけ
るコンパートメントからのデータを比較することが可能となった)。サイトプラ
ズムと核の面積は、1cmの線間隔の正方形格子(square lattic
e grid of 1cm line spacing)を用いてカウントし
(point counting)、ゴールドラベリング(gold labe
lling counted)をカウントすることによって見積もられた(Lu
cocq,1994)。エラー係数(Coefficients of err
or)はCochran 1953によって計算された。
ley S.,Leevers S.J.and Marshall C.J.
(1994)「マイトジェン−活性プロテイン−キナーゼ,MAPキナーゼキナ
ーゼおよびRAFの検定および発現」(Assay and expressi
on of Mtogen−Activated Protein−Kinas
e,MAP Kinase Kinase,and RAF)Methods
in Enzymol,255,279−290; Alessi D.R.,Cuenda A.,Cohen P.,Dudle
y D.T.and Saltiel A.R.(1995) 「PD−098059は、インビトロおよびインビボでマイトジェン−活性
プロテイン−キナーゼ キナーゼの活性の特異的阻害剤である。」(PD−09
8059is a specific inhibitor of the a
ctivation of mitogen−activated prote
in−kinase kinase in−vitro and in−viv
o.)J.Biol.Chem.,270,27489−27494; Alessi D.R.,Caudwell,F.B.,Andjelkovi
c,M.,Hemmings,B.A.and Cohen P.(1996a
)「プロテイン−キナーゼBの基質特異性に関する分子の基礎、MAPKAPキ
ナーゼ−1との比較およびp70 S6キナーゼ」(Molecular ba
sis for the substrate specificity of
protein kinase B;comparison with MA
PKAP kinase−1 and p70 S6 kinase)FEBS
Lett.399,333−338; Alessi D.R.,Andjelkovic,M.,Caudwell,
F.B.,Cron,P.,Morrice,N.Cohen P.and H
emmings,B.(1996b)「インシュリンおよびIGF 1によるプ
ロテイン−キナーゼBの活性化のメカニズム」(Mechanism of a
ctivation of protein kinase B by ins
ulin and IGF 1)EMBO J.15.6541−6551; Alessi D.R.(1997)「プロテインキナーゼCの阻害剤であるR
o 318220およびGF 109203Xは、等しく強力なMAPKAPキ
ナーゼ−1(Rsk−2)とのp70 S6キナーゼの阻害剤である。」(Th
e protein kinase C inhibitors Ro 318
220 and GF109203X are equally potent
inhibitors of MAPKAP kinase−1(Rsk−2
)and p70S6 Kinase.)FEBS Lett.402,121
−123; Anderson,S.,Davie,D.N.,Dahlback,H.,J
ornvall,H.and Russell,D.W.(1989)「ミトコ
ンドリアシトクロム−(−450ステロール26−ヒドロキシラーゼ、胆汁酸生
合成酵素のクローニング、構造および発現)」(Cloning,struct
ure,and expression of the mitochondr
ial cytochrome−(−450 sterol 26−hydro
xylase,a bile−acid biosynthetic enzy
me)J.Biol.Chem.264,8222−8229; Ben−Levy,R.,Leighton,I.A.,Doza,Y.N.,
Attwood,P.,Morrice,N.,Marshall,C.J.a
nd Cohen P.,(1995)「MAPKAPキナーゼ−2の活性化の
ために必要な新規なリン酸化部位の同定」(Identification o
f novel phosphorylation sites requir
ed for activation of MAPKAP kinase−2
)EMBO J.14.5920−5930; Bradford,M.M.(1976)「タンパク質−色素結合の原理を用い
た、タンパク質のマイクログラム量の定量化のための迅速かつ感度の高い方法」
(A rapid and sensitive method for th
e quantitation of microgram quantiti
es of protein utilizing the principl
e of protein−dye binding)Anal Bioche
m,72,248−254; Bjorbaek C.,Zhao Y.and Moller D.E.(1
995)「p90(RSK)キナーゼドメインのための分岐機能的役割」(Di
vergent functional roles for p90(RSK
)kinase domains)J.Biol.Chem.270,1884
8−18852; Chen R.H.,Samecki C.and Blenis J.(19
92)「ERK−コード化され、RSK−コード化されたプロテインキナーゼの
核局在化および調節」(Nuclear−localization and
regulation of ERK−encoded and RSK−en
coded protein−kinases)Mol.Cell.Biol.
12,915−927; Clifon A.D.,Young P.R.and Cohen P.(1
996)「MAPKAPキナーゼ−2とMAPKAPキナーゼ−3の基質特異性
の比較およびサイトカインと細胞ストレスによるこれらの活性化」(A com
parison of the substrate−specificity
of MAPKAP kinase−2 and MAPKAP kinas
e−3 and their activation by cytokine
s and cellular stress)FEBS Lett.392,
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g techniques)Wiley and Sons,New York
; Cohen P.(1997)「哺乳動物細胞におけるMAPおよびSAPキナ
ーゼの生理的基質のための調査」(The search for physi
ological substrates of MAP and SAP k
inases in mammalian cells)Trends Cel
l Biol.7,353−361; Cross,D.A.E,Alessi D.R,Cohen P,Andje
lkovic M and Hemmings,B.A(1995)「インスリ
ンによるグリコーゲン−シンターゼキナーゼ−3の阻害はプロテイン−キナーゼ
−Bによって仲介される。」(Inhibition of glycogen
−synthase kinase−3 by insulin is med
iated by protein−kinase−B.)Nature 37
8,785−789; Cross,D.A.E.,Alessi D.R.,Vandenheede
,J.R.,McDowell,H.E.,Hundal,H.S.,Cohe
n P.「インスリンまたはラット骨格筋細胞系16における成長因子1様イン
スリンによるグリコーゲン−シンターゼキナーゼ−3の阻害は、ワートマニンに
よって遮断されるが、ラパミシンによっては遮断されない。」(The inh
ibition of glycogen−synthase kinase−
3 by insulin or insulin like growth
factor 1 in the rat skeletal muscle
cell line 16 is blocked by wortmanni
n,but not by rapamycin.)Biochemical
J 303,21−26; Cuenda,A.,Rouse,J.,Doza,Y.N.,Meier,R
.,Young,P.R.,Cohen Pand Lee,J.C.(199
5)「SB 203580は、細胞ストレスとインターロイキン−1によって刺
激されるMAPキナーゼ同族体の特異的阻害剤である。」(SB 203580
is a specific inhibitor of a MAP ki
nase homologue which is stimulated b
y cellular stresses and interleukin−
1.)FEBS Lett.364,229−233; Cuenda,A.,Cohen P.,BueeScherrer V.an
d Goedert M.(1997)「サイトカインおよび細胞ストレスによ
るストレス活性プロテインキナーゼ−3(SAPK3)の活性化はSAPKK3
(MKK6)を介して仲介される。SAPK3とSAPK2(RK/p38)の
特異性の比較」(Activation of stressactivate
d protein kinase−3(SAPK3)bycytokines
and cellular stresses is mediated v
ia SAPKK3(MKK6); Comparison of the s
pecificities of SAPK3 and SAPK2(RK/p
38))EMBO J.16,295−305; Dalby K.N.,Morrice N.,Caudwell F.B.,
Avruch J.and Cohen P.(1998) 「窒素−活性プロテインキナーゼ(MAPK)によって誘導し得るMAPK
−活性プロテインキナーゼ−1a/p90(rsk)における調節リン酸化部位
の同定」(Identification of regulatory ph
osphorylation sites in rnitogen−acti
vated protein kinase(MAPK)−activated
protein kinase−1a/p90(rsk)that are
inducible by MAPK.)J.Biol.Chem.273,1
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t selective inhibitors of protein ki
nase−C)FEBS Lett.259,61−63; Freshney N.W.,Rawlinson L.,Guesdon F
.,Jones E.,Cowley S.,Hsuan J.and Sak
ulatvala J.(1994)「インターロイキン−1は、HSP27を
リン酸化する新規なプロテイン−キナーゼカスケードを活性化する。」(Int
erleukin−1 activates a novel protein
−kinase cascade that results in the
phosphorylation of HSP27.)Cell 78,10
39−1049; Fukunaga R.and Hunter T.(1997)「プロテイン
キナーゼ基質を同定するための新規な発現スクリーニング方法によって分離され
た、MNK1、新しいMAPキナーゼ−活性プロテインキナーゼ」(MNK1,
a new MAP kinase−activated protein k
inase,isolated by a novel expression
screening method for identifying pr
otein kinase substrates)EMBO J.16,19
21−1933; Ginty D.D.,Bonni A.,and Greenberg M.
E.(1994)「神経成長因子は、CREBのリン酸化を通してc−Fos転
写を刺激するラス−依存プロテインキナーゼを活性化する。」(Nerve g
rowth−factor activates a Ras−depende
nt protein−kinase that stimulates c−
Fos transcription through phosphoryl
ation of CREB.)Cell 77,713−725; Goedert M.,Cuenda A.,Craxton M.,Jake
s R.and Cohen P.(1997)「サイトカインおよび細胞スト
レスによる新規なストレス活性プロテインキナーゼSAPK4の活性化はSKK
3(MKK6)を介して仲介される。その基質特異性と他のSAPキナーゼのそ
れとの比較」(Activation of the novel stres
s−activated protein kinase SAPK4 by
cytokines and cellular stresses is m
ediated by SKK3(MKK6).Comparison of
its substrate specificity with that
of other SAP kinases)EMBO J.16,3563−
3571; Gonzalez G.A.,Yamamoto K.K.,Fischer
W.H.,Karr D.,Menzel P.,Biggs W.,Vale
W.W.and Montminy M.R.(1989)「その配列によっ
て予測される環状AMP−調節核因子CREB上のリン酸化部位のクラスター」
(A cluster of phosphorylation sites
on the cyclic AMP−regulated nuclear
factor CREB predicted by its sequenc
e)Nature 337,749−752; Gonzalez G.A.,and Montminy M.R.(1989
)「環状AMPは、Ser 133でCREBのリン酸化によるソマトスタチン
遺伝子転写」を刺激する。(Cyclic AMP stimulates s
omatostatin gene transcription by ph
osphorylation of CREB atSer 133.)Cel
l,59,675−680; Hanks,S.K.,Quinn,A.M.and Hunter,T.(1
988)「プロテインキナーゼファミリーの保存の特徴および触媒ドメインの推
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ナーゼのための相対比基質を同定する。MAPKAPキナーゼ−1のN末端キナ
ーゼドメインはタンパク質のリン酸化にとって不可欠である。」(Compar
ison of the specificities of p70 S6
kinase and MAPKAP kinase−1 identifie
s a relatively specific substrate fo
r p70 S6 kinase. The N−terminal kina
se domain of MAPKAP kinase−1 is esse
ntial for peptide phosphorylation.)F
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より活性化される。」(CREB is activated by UVC
through a p38/HOG−1−dependent protei
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キナーゼ−活性プロテインキナーゼ−3、CSBP p38MAPキナーゼの新
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Activated Protein(MAP)Kinase−Activat
ed Protein Kinase−3,novel substrate
of CSBP p38MAP kinase)J.Biol.Chem.27
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ンパク質のリン酸化;カルシウムイオン、プロテインキナーゼCおよびマイトジ
ェン活性プロテインキナーゼ/リボソームS6キナーゼ経路の役割」(Neur
otransmitter−and growth factor−induc
ed cAMP response element binding pro
tein phosphorylation in glial cell p
rogenitors; Role of calcium ions,pro
tein kinase C,and mitogen activated
protein kinase/ribosomal S6 kinase p
athway)J.Neurosci.17,1291−1301; Robbins J.,Dilworth S.M.,Laskey R.A.
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列における2つの相互依存塩基性ドメイン;2つに分かれた核標的配列のクラス
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s in nucleoplasmin nuclear targeting
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ョックによってトリガーされる新規なキナーゼカスケード」(A novel
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nd heatshock that stimulates MAPKAP
kinase−2 and phosphorylation of the
small heat−shock proteins)Cell 78,10
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Insulin−Stimulated MAP−2 Kinase phos
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ン酸化される2トレオニンの同定」(Identification of i
nsulin−stimulated protein kinase−1 a
s the rabbit equivalent of RSK2; Ide
ntification of 2 threonines phosphor
ylated during activation by Mitogen−
Activated Protein−kinase)Eur.J.Bioch
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ル、細胞ストレスおよびサイトカインに応答して、真核開始因子eIF4Eは、
はっきり識別できるMAPキナーゼ経路によって仲介される。」(The ph
osphorylation of eukaryotic initiati
on factor eIF4E in response to phorb
ol esters,cell stress,and cytokines
is mediated by distinct MAP kinase p
athways.)J.Biol. Chem.271,9373−9377; Waskiewicz A.J.,Flynn A.,Proud C.G.a
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Mitogen−activated protein−kinases ac
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細胞外シグナル−調節キナーゼおよびp38マイトジェン活性プロテインキナー
ゼ経路を活性化し、CREBセリン133リン酸化を刺激する。」(Nerve
Growth Factor activates Extracellul
ar Signal−Regulated Kinase and p38 M
itogen−Activated Protein Kinase path
ways to stimulate CREB serine 133 ph
osphorylation.)Mol Cell Biol.1988,19
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rton C.C.and Moller D.E.(1995)「RSK3は
、新規なPP90(RSK)アイソフォームをユニークN末端配列−成長因子刺
激キナーゼ機能および核転移とともにコード化する。」(RSK3 encod
es a novel PP90(RSK)isoform with a u
nique N−terminal sequence−growth fac
tor stimulated kinase function and n
uclear translation.) Mol Cell Biol.1
5,4353−4363 1.
say)(SPA)システム(Amersham International
)が、32P放射性物質のCREBもしくはCREBtideへの組込みを定量
するのに使用される。このシステムでは、サンプルは、シンチラント(scin
tillant)とCREBもしくはCREBtideに結合する抗体とを含む
ビード(beads)と混合される。これは96−ウエルフォーマット(96−
well format)において行われると便利である。それからプレート(
plate)は、適切なシンチレーションカウンター(scintillati
on counter)で、32P SPAアッセイの既知のパラメーターを用
いて、測定される。シンチラント(the scintillant)に近接し
た32Pのみ、つまり後に抗体に結合されるCREBもしくはCREBtide
に結合している32Pのみが測定される。
た残基はキナーゼドメインに対応する。太字で示された残基(Ser212、S
er360、Ser377、Thr581)は、リン酸化部位を活性化すると推
定される。残基726から745間(MAPKAP−K1a/bには存在しない
)の推定上の二者間の(bipartite)核局在化シグナル(Robins
等、1991)は、アスタリスクで示される。終止コドンは黒三角で示される。
。この配列は、クラスタルWプログラム(Clustal W program
)(Thompson等、1994)を用いて行った。同一の残基には、黒い影
を付けている。(A)MSK1をヒトMAPKAP−K1アイソフォーム(is
oforms)とともに配列したもの。MAPKAP−K1a上の活性化する重
要なリン酸化部位に対応する残基(Ser222、Ser364、Ser381
、Thr574)は、アスタリスクでしるしを付してある。(B)MSK1のN
末端(MSK1−N)とC末端(MSK1−C)キナーゼドメインを、MAPK
AP−K2/3及びMNK1のキナーゼ領域と共に並べたものである。これらの
キナーゼの非触媒領域では重要な相同性はない。(C)ヒトMSK1を、部分的
なマウス(mMSK2)及びヒトMSK2配列と共に並べたものである。推定上
の活性化するリン酸化部位をアスタリスクで示している。
よるその活性化。(A)非刺激(unstimulated)細胞及びTPA刺
激細胞から精製されたGST−MSK1(2μgタンパク質)とGST−MAP
KAP−K1a(2μgタンパク質)とを7.5%SDS−ポリアクリルアミド
ゲル(SDS−polyacrylamide gel)で電気泳動し、クーマ
シーブルーで染色した。分子量マーカーであるβ−ガラクトシダーゼ((−ga
lactosidase)(116kDa)とグリコーゲンホスホリラーゼ(g
lycogen phosphorylase)(97kDa)の位置が示され
ている。各タンパク質の活性はペプチド基質(peptide substra
te)Crosstide(GRPRTSSFAEG)を用いて定量した(as
sayed)。非刺激細胞由来(B)GST−MSK1又は(C)GST−MA
PKAP−K1aを、MAPK2/ERK2(8U/ml、白丸)、SAPK2
b/p38β(1U/ml、黒四角)、SAPK3/p38γ(1U/ml、白
三角)、又はSAPK4/p38δ(1U/ml、黒三角)のいづれかと共に、
10mM Mg(Ac)2と100μM非ラベル化ATPとバッファーB内で培
養した。示されている時間において、アリコートが回収され、1mg/ml B
SAを含むバッファーBで10倍に希釈され、Crosstideに対しての活
性を定量された。平行する実験で、MAPK2/ERK2、及びSAPK1/J
NK1γ以外の全てのSAPK酵素の活性を、ミエリン塩基性タンパク質(my
elin basic protein)を用いて定量した(assayed)
。SAPK1/JNK1γはATF2を用いて定量した(assayed)(デ
ータは示していない)。この結果を、6つの測定(deter minatio
ns)の±SEMとして表している(2つの独立した実験)。各点の誤差は、<
15%である。(D)GST−MSK1を、([32P]ATPを使用したこと
以外は、上記のMAPK2/ERK2及びSAPK酵素と一緒にインキュベート
した。20分後、SDSを加えることにより反応は終了し、試料を7.5%ポリ
アクリルアミドゲル(polyacrylamide gel)で電気泳動し、
GST−MSK1に対応するクーマシーブルー染色バンドをオートラジオグラフ
ィーにかけた。2つの別個の実験で同じような結果が得られた。
0U/mlで50μl)から精製された活性GST−MSK1を4℃で30分間
、示されたペプチド免疫原(1mM)の存在下又は非存在下で、示された抗体(
5μg)に結合されたタンパク質G−セファロース(G−Sepharose)
ビーズ(5μ1)と共に振とう台で培養し、その後13,000xgで1分間遠
心分離にかけた。ビード(beads)は材料及び方法で記載したように洗浄し
、Crosstideに対する活量を定量した。(B)及び(C)TPA刺激2
93細胞由来の活性GST−MAPKAP−K1a(B)又はMAPKAP−K
1b(C)を示されている抗体で免疫沈降した以外はAと同様にし、洗浄した免
疫沈降物のCrosstideに対する活量を定量した。
SK1の活性化。293細胞を16時間血清飢餓とし、その後50μM PD
98059(白抜き棒)、10μM SB 203580(斑点棒)の存在下で
、又はいずれの化合物もない状態(黒棒)で、1時間培養した。細胞は非刺激(
対照)(control)のまま放置するか、TPA(200ng/ml、10
分)、EGF(100ng/ml、10分)、亜ヒ酸ナトリウム(sodium
arsenite)(0.5mM、30分)のいづれかで刺激するか、UV放
射(200J/m2、その後37℃で30分放置)又は、H2O2(2mM、3
0分)にさらすかのいづれかとし、阻害剤の存在下又は非存在下は連続的とした
。細胞を溶菌し、MSK1(A)、MAPKAP−K1a/b(B)又はMAP
KAPK2(C)を同じ溶菌液から免疫沈降し、定量した。データは独立した実
験の3回実行した各測定を±SEM平均値として表してある。
効果。293細胞を、フラッグ(Flag)エピトープ標識された野生型MSK
1、N末端(NT)“キナーゼ死(kinase dead)”MSK1及びC
末端(CT)“キナーゼ死(kinase dead)”MSK1を発現するD
NA構築物に、瞬間的にトランスフェクトした(transfected)。こ
の細胞を、50μM PD 98059、10μM SB 203580と共に
、又は両化合物の非存在下で1時間培養した。それらをその後、10分間TPA
(200ng/ml)で刺激するか、UV放射(200J/m2、その後37℃
で30分放置)暴露し、これらは阻害剤の連続存在下又は非存在下で行った。細
胞を溶菌し、MSK1を溶菌液から免疫沈降し、Crosstideで定量した
。データは、独立した3つの実験を各3回実行した測定を±SEM平均値として
表してある。(B)各溶菌液からの2μgのタンパク質を10% SDS/ポリ
アクリルアミドゲル(SDS/polyacrylamide gel)で電気
泳動し、モノクロナールフラグ抗体(monoclonal Flag−ant
ibody)を用いて免疫ブロットした。免疫反応性MSK1タンパク質は、非
トランスフェクト細胞中に観察されなかった(データは示していない)。フラッ
グ(Flag)エピトープ標識されたMSK1はグリコーゲンホスホリラーゼ(
glycogen phosphorylase)(見かけ質量97kDa)と
共泳動する。
。N末端にフラッグエピトープ標識された(Flag epitope tag
ged)野生型MSK1又はN末端にHAエピトープ標識されたMAPKAP−
K1aを発現する293細胞を、無血清培地で16時間培養し、その後非刺激の
ままか、ホルムアルデヒド(formaldehyde)固定の前にTPA(1
00ng/ml、10分)で刺激し、分画し、適当な標識(MSK1(A+B)
にはフラグ、MAPKAP−K1a(C)にはHA、のため免疫ゴールド(im
munogold)標識化した。細胞の核(Nuc)及び細胞質(Cyt)にお
けるMSK1又はMAPKAP−K1aの濃度の定量は、物質及び方法で記載し
たように行った。その結果は、TPA刺激はMSK1及びMAPKAP−K1a
の局在化に検出可能な効果はないことを示している。データは3つの独立した実
験からのものである。MSK1の対照としては、n=9、9、14、TPAはn
+10、11、15である。MAPKAP−K1aの対照として全部でn=22
、TPAは全部でn=9である(細胞質中に免疫反応性物質の示量魂のある細胞
は除外している)。棒は、Cochran(1953)に従って計算した平均値
の標準誤差を表す。(C)MSK1(C、非刺激、及びD、TPA)及びMAP
KAP−K1a(E、非刺激)の選択された試料を示し、構造及び、標識化分布
を図示している。棒は500nmである。
プチドとCREBに対する、MSK1、MAPKAP−K1a及びMAPKAP
−K1bの基質特異性の比較。リン酸化と分析は、材料及び方法で記載したよう
に行った。報告された全ての反応速度定数に対する標準誤差は、<±20%(S
EM)の範囲内であり、そのデータは2つの別個の実験の平均値として報告して
いる。Vmax値はCrosstide(GRPRTSSFAEG、ペプチド1
)を基質として用いて得られた値の百分率として報告している。CREBの残基
126−136に対応するペプチドEILSRRPSYRKは、CREBtid
eと名づける。太字で表されたセリン(serine)残基は、ペプチドのリン
酸化されたセリン(serine)残基に対応している。Crosstideに
対するMSK1、MAPKAP−K1a及びMAPKAP−K1bのVmax値
はそれぞれ、200U/mg、350U/mg、800U/mgである。(B)
GST−MSK1(黒棒)、GST−MAPKAPK−1a(白棒)、MAPK
AP−K−1b(斑点棒)及びGST−MAPKAP−K2(斜線棒)は表示さ
れている基質で定量された。GST−MAPKAP−K2を用いた条件では、C
REBの341アミノ酸スプライス変異体(splice variant)の
Ser98(Gonzalez等、1989)は、Ser133に比べて10倍
高いレベルにリン酸化された(データは示さず)。図示されたMAPKAP−K
2によるCREBのリン酸化は、訂正され、CREBへのリン酸基の全取込に対
するSer133リン酸化の寄与のみを示している。データは、3つの独立した
実験の各測定を3回行った平均値±SEMとして表されている。(C)MSK1
でリン酸化されたCREBを、トリプシン(trypsin)で消化し、水で0
.1%(V/V)トリフルオロ酢酸(tifluoroacetic acid
)(TFA)で平衡化したVydac 218TP54 C18カラム(Sep
arations Group、Hesperia、CA)によりクロマトグラ
フィーにかけた。カラムを、流速0.8ml/分、線形アセトニトリル(ace
tonitrile)勾配(斜線)で展開し、0.4mlのフラクションを回収
した。カラムに照射された放射能の75%が、主要32P含有ペプチドから13
%アセトニトリルで(acetonitrile)回収された(放射能の残りは
多数の小さなピークとして溶出された)。MAPKAP−K1bでリン酸化され
たCREBのペプチドマップは、MSK1でリン酸化されたCREBのものと同
一であった(データは示さず)。
(黒丸)、PKCアイソフォーム混合物(白丸)、GST−MAPKAP−K1
b及びMAPKAP−K2(白三角)における、インビトロでのRo 3182
20の効果。結果は、阻害剤が取り除かれた対照インキュベーションと比較して
表し、各測定を3回行った2つの実験の平均値として示している。各点の誤差は
±10%である。(B)293細胞を1時間、5μM Ro 318220(R
o)と共に又は阻害剤なしで(−)前処理し、その後UV放射(200J/m2
)にさらすかその処理をせず(−)、そしてその後さらに30分、Ro 318
220の連続存在下で培養した。この細胞を溶菌し、MAPKAP−K2を免疫
沈降して定量した。データは、2つの別個の実験での各測定を3回行った平均値
±SEMとして表す。(C)阻害剤での処理前に、293細胞を2時間、32リ
ン酸塩(0.1mCi/ml)で培養した以外は上記と同じである。細胞はその
後UV放射(200J/m2)にさらすか未処理のまま(−)とし、更に20分
間阻害剤の連続存在下で培養した。細胞溶菌に続いて、HSP27を細胞抽出液
から免疫沈降し(Cuenda等、1995)、15%ポリアクリルアミドゲル
(polyacrylamide gel)で流し、オートラジオグラフィーを
行った。
293細胞を、5μM Ro 318220(Ro)、10μM SB 203
580(SB)、50μM PD 98059(PD)のそれぞれ存在下及び非
存在下で前処理し、その後、(AND)UV放射(200J/m2、30分、そ
の後37℃で30分)、(B、E)EGF(100ng/ml、15分)、(C
)forskolin(20μM、15分)のいづれかにさらした。細胞を溶菌
し、タンパク質を10%アクリルアミドゲル(acrylamide gels
)で分離し、リン酸化特異抗体(phosphospecific antib
ody)を用いて免疫ブロットした。このリン酸化特異抗体は、Ser133と
Ser63でそれぞれリン酸化した時、CREB及びATF1の両方を認識する
。ブロット上のCREB及びATF1の位置が表示されている。
PD 98059(黒丸)、10μM SB 203580(白三角)、50
μM PD 98059+10μM SB 203580(黒三角)、の存在下
、又は両化合物の非存在下(白丸)で、無血清培地で培養した。その後、細胞を
、表示した時間、阻害剤の連続存在下又は非存在下において、TNF(10ng
/ml)により刺激し、溶菌して、MSK1(A)、MAPKAP−K2(B)
、及びMAPKAP−K1a/b(C)を同じ溶菌液から免疫沈降し、定量した
。データは、2つの別個の実験での各測定を3回行った平均値±SEMとして表
す。
、Ro 318220の効果。ヒーラ(HeLa)細胞を2時間、無血清培地で
、表示されているように50μM PD 98059(PD)、10μM SB
203580(SB)及び5μM Ro 318220(Ro)の存在下又は
非存在下で培養した。その後細胞を、図11Cの説明文で述べたように、表示し
た時間、阻害剤の連続存在下又は非存在下においてTNF(10ng/ml)で
刺激し、溶菌して、CREB及びATF1のリン酸化のために試料を免疫ブロッ
トした。ブロット上のCREB及びATF1の位置が表示されている。展開前の
ブロットの暴露時間(exp)を表示している。
8059、SB 203580、Ro 318220の効果。PC12細胞を無
血清培地で2時間、50μM PD 98059(PD)又は10μM SB
203580(SB)の存在下又は非存在下で培養した。その後細胞を15分間
、NGF(30ng/ml)で、阻害剤の連続存在下又は非存在下で刺激した。
細胞溶菌後、アリコートをCREB(A)のリン酸化に対して免疫ブロットした
か、溶菌液からの免疫沈降後、MSK1(B)又はMAPKAP−K1(C)を
定量するのに用いた。
)及びFGF誘導活性化におけるPD 98059、SB 203580、Ro
318220の効果。SK−N−MC細胞を1時間、無血清培地で、50μM
PD 98059(PD)、10μM SB 203580(SB)、及び5
μM Ro 318220(Ro)の存在下又は非存在下で培養した。その後細
胞を、15分間、亜ヒ酸ナトリウム(sodium arsenite)(0.
5mM)又はFGF(50ng/ml)と共に、阻害剤の連続存在下又は非存在
下で刺激した。細胞を溶菌した後、アリコートを、MSK1(A)、MAPKA
P−K1(B)、MAPKAP−K2(C)のいづれかについてこれらを溶菌液
から免疫沈降した後定量するか、又はCREB及びATF1のリン酸化のために
免疫ブロットした(D)。
PD 98059、SB203580、Ro 318220の効果。RAW 2
64マクロファージを、無血清培地で2時間培養し、その後、50μM PD
98059(PD)、10μM SB203580(SB)、又は5μM Ro
318220(Ro)の存在下又は非存在下で1時間培養した。その後細胞を
LPS(100ng/ml)で1時間、阻害剤の連続存在下又は非存在下で刺激
した。細胞を溶菌した後、アリコートを、MSK1(A)、MAPKAP−K1
(B)、MAPKAP−K2(C)についてこれらを溶菌液から免疫沈降した後
定量するか、又はCREB及びATF1のリン酸化に対して免疫ブロットした(
D)。
ant)のアミノ酸及びヌクレオチド配列。
化。マクロファージを、表示した時間、100ng/ml LPSと共に(開符
号)、又は無しで(閉符号)刺激した。MSK1活性(A)又はMSK2活性(
B)を、溶菌液から免疫沈降後、測定した。結果を、2つの別個の皿の2つの測
定に対する平均値±SEMとして表す。同様な結果が更に2つの実験から得られ
た。
おける阻害剤の効果。マクロファージを1時間、10μM UO 126(U)
及び/又は10μM SB 203580(SB)、又は5μM Ro 318
220(Ro)の存在下又は非存在下で培養し、その後1時間、100ng/m
l LPSと共に又はなしで、阻害剤の連続存在下又は非存在下で刺激した。そ
の後、MSK1(A)、MSK2(B)、MAPKAP−K1(C)、及びMA
PKAP−K2(D)を、溶菌液から免疫沈降した後、定量した。結果を、2つ
の別個の皿の2つの測定に対する平均値±SEMとして表す。同様な結果が更に
2つの実験から得られた。
Claims (38)
- 【請求項1】 アミノ酸配列 を有する本質的に純粋なポリペプチド、又はそれの変異体、フラグメント、派生
物又は派生物、又は前記変異体又はフラグメント又は派生物の融合体又はアミノ
酸配列 又は 又は 又は を有する本質的に純粋なポリペプチド、又はそれらの変異体、フラグメント、融
合体又は派生物、又は前記変異体又はフラグメント又は派生物。 - 【請求項2】 前記変異体のアミノ酸配列が上述されたアミノ酸配列と少なくとも65%の相
同性を有する請求項1に記載のポリペプチドの変異体。 - 【請求項3】 前記変異体のアミノ酸配列が上述されたアミノ酸配列と少なくとも75%の相
同性を有する請求項2に記載のポリペプチドの変異体。 - 【請求項4】 前記変異体のアミノ酸配列が上述されたアミノ酸配列と少なくとも90%の相
同性を有する請求項3に記載のポリペプチドの変異体。 - 【請求項5】 請求項1〜4のいずれか一つに定義されたポリペプチドを発現するのに適する
組換ポリヌクレオチド。 - 【請求項6】 請求項1〜4のいずれか一つに記載のポリペプチドの融合体をコード化するポ
リヌクレオチド。 - 【請求項7】 哺乳類/真核細胞において、請求項1〜4のいずれか一つに記載のポリペプチ
ドをコード化するポリヌクレオチドを有する複製に適するベクター。 - 【請求項8】 イントロンを含まない請求項5〜7のいずれか一つに記載のポリヌクレオチド
又はベクター。 - 【請求項9】 請求項5〜8のいずれか一つに定義された組換ポリヌクレオチド又は複製可能
なベクター(replicable vector)を有する宿主細胞。 - 【請求項10】 ポリペプチド、又はそれの変異体、フラグメント、派生物又は融合体、又は前
記変異体又はフラグメント又は派生物の融合体の作製方法であって、 前記ポリペプチド、又はそれの変異体、フラグメント、派生物又は融合体、又
は前記変異体又はフラグメント又は派生物の融合体を発現する請求項9に定義さ
れた宿主細胞の培養と、 前記ポリペプチド、又はそれの変異体、フラグメント、派生物又は融合体、又は
前記変異体、又はフラグメント又は派生物の融合体の単離とを有する方法。 - 【請求項11】 請求項10に記載の方法により入手可能なポリペプチド、又はそれの変異体、
フラグメント、派生物又は融合体、又は前記変異体又はフラグメント又は派生物
の融合体。 - 【請求項12】 請求項1〜4及び請求項11のいずれか一つに定義されたポリペプチドに反応
ずる抗体。 - 【請求項13】 請求項12に記載のポリペプチド、又はそれの変異体、フラグメント、派生物
に反応する抗体であって、 別の二つのキナーゼドメインを有するプロテインキナーゼとは本質的に(su
bstantially)反応しない抗体。 - 【請求項14】 請求項1に定義されたポリペプチドの活性を調節する化合物を同定する方法で
あって、 化合物と、前記ポリペプチド、又はそれの適する変異体、フラグメント、派生
物及び融合体、又はそれの変異体、フラグメント又は派生物の融合体との接触と
、 前記化合物の不在下において、前記ポリペプチドの活性が前記プロテインキナ
ーゼ、又はそれの変異体、フラグメント、派生物又は融合体、又はそれの変異体
、フラグメント又は派生物の融合体の活性と比較して変化するかどうかの測定と
を有する方法。 - 【請求項15】 前記活性が減少する請求項14に記載の方法。
- 【請求項16】 前記活性が増加する請求項14に記載の方法。
- 【請求項17】 CREB(又は請求項1に定義されたポリペプチドの他の基質)に結合し、請
求項1に定義されたポリペプチドによりその活性化を促進又は阻害する化合物を
同定する方法であって、 化合物が、CREB(又は請求項1に定義されたポリペプチドの他の基質)、
又はそれの適するフラグメント、変異体、派生物又は融合体、又はフラグメント
、変異体、派生物の融合体と、請求項1に定義されたポリペプチドとの相互作用
を促進するか又は阻害するかの測定、又は、この化合物が、請求項1に定義され
たポリペプチドにより、CREB(又は請求項1に定義されたポリペプチドの他
の基質)、又はそれの適するフラグメント、変異体、派生物又は融合体、又はフ
ラグメント、変異体又は派生物の適する融合体の活性化を本質的に遮断するかど
うかの測定を有する方法。 - 【請求項18】 MAPK2のような相互作用ポリペプチドにより請求項1に定義されたポリペ
プチドの活性化を遮断する化合物を同定する方法であって、 化合物が、(a)本発明の第一の側面に定義されたポリペプチド、又はそれの
適するフラグメント、変異体、派生物又は融合体、又はフラグメント、変異体又
は派生物の融合体と、(b)MAPK2,SAPK2a/p38又はSAPK2
b/p38β2のような相互作用ポリペプチド、又はそれの適する変異体、派生
物、フラグメント又は融合体、又は変異体、派生物又はフラグメントの適する融
合体との間の相互作用を促進するか又は崩壊する(disrupts)かの測定
、又は、この化合物が、MAPK2,SAPK2a/p38又はSAPK2b/
p38β2のような相互作用ポリペプチド、又はそれの適する変異体、派生物、
フラグメント又は融合体により、前記ポリペプチド、又はそれの適する変異体、
フラグメント、派生物又は融合体、又は前記フラグメント、派生物又は融合体の
融合体の活性化を本質的に遮断するかどうかの測定を有する方法。 - 【請求項19】 請求項1に定義されたポリペプチドの活性化のためのMAPK2の用途。
- 【請求項20】 請求項1に定義されたポリペプチドに相互作用するポリペプチドを同定する方
法であって、 1)a)請求項1に定義されたポリペプチドと、b)このような相互作用ポリ
ペプチドを含有する可能性のある化合物との接触2)請求項1に定義されたポリ
ペプチド及び相互作用ポリペプチドを含有する複合体の存在の検出3)どの相互
作用ポリペプチドが請求項1に定義された前記ポリペプチドに結合するかの同定
を有する方法。 - 【請求項21】 請求項20の方法により同定可能なポリペプチド。
- 【請求項22】 請求項21に定義されたポリペプチドにより、請求項1に定義されたポリペプ
チドの活性化を遮断する化合物を同定する方法であって、 化合物が、a)請求項1に定義されたポリペプチドと、b)請求項21に定義
されたポリペプチド、又はそれの適する変異体、派生物、フラグメント又は融合
体、又は変異体、派生物又はフラグメントの適する融合体との相互作用を促進す
るか又は崩壊するかの測定、又は、この化合物が、請求項21に定義されたポリ
ペプチド、又はこれの適する変異体、派生物、フラグメント又は融合体により、
請求項1に定義された前記ポリペプチドの活性化を本質的に遮断するかどうかの
測定を有する方法。 - 【請求項23】 請求項14〜18、20、22のいずれか一つに記載の方法により同定可能な
化合物であって、 Ro318220、PD98059又はSAPK/p38の既知のピリジニル
イミダゾール阻害剤、例えばSB203580又はFHPI(4−(4−フルオ
ロフェニル)−2−2−(4−ヒドロキシフェニル)−5−(4−ピリジル)イ
ミダゾール)(4−(4−fluorophenyl)−2−2−(4−hyd
roxyphenyl)−5−(4−pyridyl)imidazole)で
はない化合物。 - 【請求項24】 医療用の請求項23に記載の化合物。
- 【請求項25】 炎症性疾患(an inflammatory disease)の又は虚血
性疾患(an ischaemic disease)の又はCOX2の活性の
減少を必要とする患者の治療の方法であって、 SAPK2/p38の既知のピリジニルイミダゾール阻害剤、例えばSB20
3580又はFHPI(4−(4−フルオロフェニル)−2−2−(4−ヒドロ
キシフェニル)−5−(4−ピリジル)イミダゾール)(4−(4−fluor
ophenyl)−2−2−(4−hydroxyphenyl)−5−(4−
pyridyl)imidazole)ではなく、請求項14〜18、20、2
2のいずれか一つに記載の方法により同定可能な有効量の化合物の患者への投与
を有する方法。 - 【請求項26】 前記ポリペプチドの活性(activity)を調節する、又は、前記ポリペ
プチドの活性化(activation)を調節する化合物のスクリーニングア
ッセイにおいて請求項1に定義されたポリペプチドの用途。 - 【請求項27】 請求項1に定義されたポリペプチドと、請求項14〜18、20、22のいず
れか一つに定義された方法を実施するための手段とを有するパーツキット(A
kit of parts)。 - 【請求項28】 前記ポリペプチドの基質、例えばCrosstide(GRPRTSSFAE
G),CREBtide,CREB,ATF1、又はCREB又はATF1融合
タンパク質を有する請求項27に記載のパーツキット。 - 【請求項29】 前記ポリペプチド、例えばMAPK2を活性化するのに有用なタンパク質を有
する請求項27又は請求項28に記載のパーツキット。 - 【請求項30】 本明細書に開示されたあらゆる新規な二つのキナーゼドメインを有するプロテ
インキナーゼ。 - 【請求項31】 癌患者を治療する方法であって、 PD98059ではなく、請求項14〜18、20、22のいずれか一つの方
法により同定可能な有効量の化合物をこの患者に投与することを有する方法。 - 【請求項32】 癌を治療する薬剤の製造において、PD98059ではなく、請求項14〜1
8、20、22のいずれか一つの方法により同定可能な化合物の用途。 - 【請求項33】 COX2又はIL−1活性の調節を必要とする患者の治療の方法であって、 SAPK2/p38の既知のピリジニルイミダゾール阻害剤、例えばSB20
3580又はFHPI(4−(4−フルオロフェニル)−2−2−(4−ヒドロ
キシフェニル)−5−(4−ピリジル)イミダゾール)(4−(4−fluor
ophenyl)−2−2−(4−hydroxyphenyl)−5−(4−
pyridyl)imidazole)ではなく、請求項14〜18、20、2
2のいずれか一つの方法により同定可能な有効量の化合物をこの患者に投与する
ことを有する方法。 - 【請求項34】 COX2又はIL−1活性調節を必要とする患者を治療する薬剤の製造におい
て、SAPK2/p38の既知のピリジニルイミダゾール阻害剤、例えばSB2
03580又はFHPI(4−(4−フルオロフェニル)−2−2−(4−ヒド
ロキシフェニル)−5−(4−ピリジル)イミダゾール)(4−(4−fluo
rophenyl)−2−2−(4−hydroxyphenyl)−5−(4
−pyridyl)imidazole)ではなく、請求項14〜18、20、
22のいずれか一つの方法により同定可能な化合物の用途。 - 【請求項35】 COX2の活性調節を必要とする患者を治療する方法であって、 (1)SAPK2/p38カスケードの阻害剤、例えばSAPK2/p38の既
知のピリジニルイミダゾール阻害剤、例えばSB203580又はFHPI(4
−(4−フルオロフェニル)−2−2−(4−ヒドロキシフェニル)−5−(4
−ピリジル)イミダゾール)(4−(4−fluorophenyl)−2−2
−(4−hydroxyphenyl)−5−(4−pyridyl)imid
azole)及び(2)MAPK/ERKカスケードの阻害剤、例えばPD98
059をこの患者に投与することを有する方法。 - 【請求項36】 COX2の活性調節を必要とする患者を治療する薬剤の製造における、(1)
SAPK2/p38カスケードの阻害剤、例えばSAPK2/p38の既知のピ
リジニルイミダゾール阻害剤、例えばSB203580又はFHPI(4−(4
−フルオロフェニル)−2−2−(4−ヒドロキシフェニル)−5−(4−ピリ
ジル)イミダゾール)(4−(4−fluorophenyl)−2−2−(4
−hydroxyphenyl)−5−(4−pyrldyl)imldazo
le)及び(2)MAPK/ERKカスケードの阻害剤、例えばPD98059
の用途。 - 【請求項37】 COX2の活性調節を必要とする患者を治療する薬剤の製造におけるSAPK
2/p38カスケードの阻害剤、例えばSAPK2/p38の既知のピリジニル
イミダゾール阻害剤、例えばSB203580又はFHPI(4−(4−フルオ
ロフェニル)−2−2−(4−ヒドロキシフェニル)−5−(4−ピリジル)イ
ミダゾール)(4−(4−fluorophenyl)−2−2−(4−hyd
roxyphenyl)−5−(4−pyridyl)imidazole)の
用途であって、 前記患者は、MAPK/ERKカスケードの阻害剤、例えばPD98059を
既に投与されているか今後投与される場合のSAPK2/p38カスケードの阻
害剤の用途。 - 【請求項38】 COX2の活性調節を必要とする患者を治療する薬剤の製造におけるMAPK
/ERKカスケードの阻害剤、例えばPD98059の用途であって、 前記患者は、SAPK2/p38カスケードの阻害剤、例えばSAPK2/p
38の既知のピリジニルイミダゾール阻害剤、例えばSB203580又はFH
PI(4−(4−フルオロフェニル)−2−2−(4−ヒドロキシフェニル)−
5−(4−ピリジル)イミダゾール)(4−(4−fluorophenyl)
−2−2−(4−hydroxyphenyl)−5−(4−pyridyl)
imidazole)を既に投与されているか今後投与される場合のMAPK/
ERKカスケードの阻害剤の用途。
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