JP2002522082A - Compositions and methods for identifying inhibitors, agonists and antagonists of mammalian malonyl-CoA decarboxylase - Google Patents

Compositions and methods for identifying inhibitors, agonists and antagonists of mammalian malonyl-CoA decarboxylase

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JP2002522082A JP2000565145A JP2000565145A JP2002522082A JP 2002522082 A JP2002522082 A JP 2002522082A JP 2000565145 A JP2000565145 A JP 2000565145A JP 2000565145 A JP2000565145 A JP 2000565145A JP 2002522082 A JP2002522082 A JP 2002522082A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、脂肪酸酸化の分野、一般に脂肪酸酸化阻害剤を同定及び試験するための組成物及び方法、そして特に、心臓における脂肪酸酸化の鍵となることが同定されたMCDの新規な心臓アイソホームを含んで成る組成物に関する。さらに、ラット膵臓、心臓及び肝臓からのマロニルCoAデカルボキシラーゼ遺伝子の核酸配列が記載される。これらの配列及びそれに由来する生成物はMCD経路のアゴニスト及びアンタゴニストの同定及び試験のためのスクリーニング方法において有用である。   (57) [Summary] The present invention relates to the field of fatty acid oxidation, generally to compositions and methods for identifying and testing fatty acid oxidation inhibitors, and, in particular, to novel cardiac isoforms of MCD that have been identified as key to fatty acid oxidation in the heart. A composition comprising the composition. In addition, the nucleic acid sequence of the malonyl-CoA decarboxylase gene from rat pancreas, heart and liver is described. These sequences and products derived therefrom are useful in screening methods for the identification and testing of agonists and antagonists of the MCD pathway.

Description

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

【0001】 発明の分野 本発明は脂肪酸酸化の分野に、一般に脂肪酸酸化阻害物質を特定し検査するた
めの組成物と方法に、特に心臓の基本的な脂肪酸酸化調節因子であると判明した
マロニルCoAデカルボキシラーゼ(MCD)の新規心臓アイソホーム(isoform)を含
んで成る組成物に、関連する。さらに、本発明はラットの膵島、心臓および肝臓
に由来するマロニルCoAデカルボキシラーゼの哺乳類cDNA配列を含んで成る組成
物およびこれらの配列とその誘導体の、脂肪酸酸化作用物質および拮抗物質の同
定および試験への使用に関連する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the field of fatty acid oxidation, generally to compositions and methods for identifying and testing fatty acid oxidation inhibitors, and in particular to malonyl-CoA which has been found to be a basic regulator of fatty acid oxidation in the heart. Related to compositions comprising a novel cardiac isoform of decarboxylase (MCD). Furthermore, the present invention is directed to the identification and testing of compositions comprising mammalian cDNA sequences of malonyl-CoA decarboxylase from rat islets, heart and liver, and of these sequences and their derivatives, as fatty acid oxidizing agents and antagonists. Related to the use of

【0002】 発明の背景 心臓、肝臓等の器官におけるほとんどのエネルギー生産は脂肪酸の酸化に由来
する[Bing et al., Am. J. Med. 15:284-296, (1953)]。他の重要エネルギー
源としては糖質の酸化があり、またそれほどではないが解糖に由来するATPの産
生もある。全体としてのATP産生に対するこれらの経路の寄与は、大体が心臓等
の器官に輸送されるエネルギー基質の炭素構成や標的器官内の潜在病理の有無に
より大きく異なる。エネルギー基質代謝の個別経路については多大の研究がなさ
れてきたが、たとえば心臓における糖質と脂肪酸の酸化の総合的な調節について
は研究が比較的少ない。
BACKGROUND OF THE INVENTION [0002] Most energy production in organs such as the heart, liver, etc. derives from the oxidation of fatty acids [Bing et al., Am. J. Med. 15: 284-296, (1953)]. Another important energy source is the oxidation of carbohydrates, and to a lesser extent, the production of ATP from glycolysis. The contribution of these pathways to overall ATP production largely depends on the carbon composition of the energy substrate transported to organs such as the heart, and the presence or absence of latent pathologies in the target organ. Much research has been done on the individual pathways of energy substrate metabolism, but relatively little, for example, on the overall regulation of carbohydrate and fatty acid oxidation in the heart.

【0003】 脂肪酸が糖質の酸化を阻害する仕組み(すなわち、ランドル・サイクル)は解
明されてきたが、糖質が心臓の脂肪酸酸化を調節する仕組みについてはあまりわ
かっていない。(ピルビン酸デヒドロゲナーゼ系を介した)糖質の酸化に由来す
るミトコンドリア内アセチルCoAの増加が脂肪酸のβ酸化を抑制する可能性があ
ることは明らかであるが、糖質の酸化が増大するときに脂肪酸アシル基のミトコ
ンドリア内への取り込みが抑制される仕組みは不明である。
[0003] The mechanism by which fatty acids inhibit carbohydrate oxidation (ie, the Randle cycle) has been elucidated, but little is known about how carbohydrates regulate heart fatty acid oxidation. It is clear that increased mitochondrial acetyl-CoA from carbohydrate oxidation (via the pyruvate dehydrogenase system) may suppress β-oxidation of fatty acids, The mechanism by which fatty acid acyl groups are inhibited from being incorporated into mitochondria is unknown.

【0004】 心臓、肝臓および膵臓における脂肪酸酸化の抑制に関与していることが判明し
た重要なタンパク質にカルニチンパルミトイルトランスフェラーゼ1(CPT1)が
ある。このタンパク質はミトコンドリア外膜内にあり、脂肪酸酸化の明確な第一
歩に関与する基本的な調節酵素である[McGarry and Foster, Am. Rev. Biochem
., 49:395- 420(1980); McGarry et al., Diabetes 5:272-284(1989)]。アセチ
ルCoAカルボキシラーゼ(ACC)によって産生されるマロニルCoAは有力なCPT1阻
害物質である[McGarry and Foster, Ann. Rev. Biochem., 49:395-420(1980);
McGarry et al., J. Biol. Chem., 253:4128-4136(1978)]。
[0004] An important protein found to be involved in the suppression of fatty acid oxidation in the heart, liver and pancreas is carnitine palmitoyltransferase 1 (CPT1). This protein is located in the outer mitochondrial membrane and is a basic regulatory enzyme involved in the definitive first step in fatty acid oxidation [McGarry and Foster, Am. Rev. Biochem.
., 49: 395-420 (1980); McGarry et al., Diabetes 5: 272-284 (1989)]. Malonyl-CoA produced by acetyl-CoA carboxylase (ACC) is a potent inhibitor of CPT1 [McGarry and Foster, Ann. Rev. Biochem., 49: 395-420 (1980);
McGarry et al., J. Biol. Chem., 253: 4128-4136 (1978)].

【0005】 88kDa同種体のCPT1が支配的である肝臓と違って、心臓は主に82 kDa同種体のC
PT1を発現する[Esser et al., J. Biol. Chem., 268:5810-5816(1993)]が、こ
れはマロニルCoAによる阻害に対する感受性がはるかに強い(10〜50倍)[McGar
ry and Foster, Ann. Rev. Biochem., 49:395-420(1980); McGarry et al., J.
Biol. Chem., 253:4128-4136(1978); McGarry et al., Biochem. J., 214:21-28
(1983)]。また、脂肪酸酸化が大幅に変化しうるような条件の下でマロニルCoA
に対応するミトコンドリアCPT1のIC50は変化しないことも観察されている[Kudo
et al., J. Biol. Chem. 270:17513-17520(1995); Lopaschuk et al., J. Biol
. Chem., 269:25871-25878 (1994)]。
[0005] Unlike the liver, where the 88 kDa homologous CPT1 is dominant, the heart is mainly composed of the 82 kDa homologous CPT.
It expresses PT1 [Esser et al., J. Biol. Chem., 268: 5810-5816 (1993)], which is much more sensitive (10-50 fold) to inhibition by malonyl-CoA [McGar
ry and Foster, Ann. Rev. Biochem., 49: 395-420 (1980); McGarry et al., J.
Biol. Chem., 253: 4128-4136 (1978); McGarry et al., Biochem. J., 214: 21-28.
(1983)]. Also, malonyl-CoA under conditions such that fatty acid oxidation can vary significantly
It has also been observed that the IC 50 of mitochondria CPT1 corresponding unchanged [Kudo
et al., J. Biol. Chem. 270: 17513-17520 (1995); Lopaschuk et al., J. Biol.
Chem., 269: 25871-25878 (1994)].

【0006】 たとえばラットの虚血後心では、脂肪酸酸化速度がきわめて高速であるにもか
かわらず、マロニルCoA阻害に対するCPT1の感受性は変化しない[Kudo et al.,
J. Biol. Chem. 270:17513-17520(1995); Lopaschuk et al., J. Biol. Chem.,
269:25871-25878 (1994)]。それどころか、実際のマロニルCoAレベルは低下し
、結果的にCPT1活性は増大する。したがって、既存の証拠からはマロニルCoAに
対するCPT1感受性の変化ではなく実際のマロニルCoAレベルの変化が心臓の脂肪
酸酸化の変化を調節する基本的な因子であることがうかがえる。
[0006] For example, in the post-ischemic heart of rats, the sensitivity of CPT1 to malonyl-CoA inhibition does not change despite the extremely rapid rate of fatty acid oxidation [Kudo et al.,
J. Biol. Chem. 270: 17513-17520 (1995); Lopaschuk et al., J. Biol. Chem.,
269: 25871-25878 (1994)]. Rather, the actual malonyl-CoA levels are reduced, resulting in increased CPT1 activity. Thus, existing evidence suggests that changes in actual malonyl-CoA levels, but not changes in CPT1 sensitivity to malonyl-CoA, are fundamental factors in regulating changes in cardiac fatty acid oxidation.

【0007】 最新の研究[Kudo et al., J. Biol. Chem. 270: 17513-17520(1995); Lopasc
huk et al., J. Biol. Chem., 269:25871-25878 (1994); Kudo et al., Biochim
. Biophys. Acta., 1301:67-75(1996); Kudo et al., Circulation 92:1-771(19
96); Awan and Saggerson, Biochem. J. 295:61-66(1993)]によれば、心臓のAC
CはマロニルCoAの産生を介して脂肪酸酸化の調節で基本的な役割を果たしている
。たとえば、ウサギの心臓では生後1〜7日でACC活性が低下する[Lopaschuk et al., J. Biol. Chem., 269: 25871-25878 (1994)]。これにはマロニルCoAレベ
ルの劇的な低下と脂肪酸酸化速度の上昇が伴う[ Lopaschuk et al., J. Biol.
Chem., 269:25871-25878 (1994)]。
The latest work [Kudo et al., J. Biol. Chem. 270: 17513-17520 (1995); Lopasc
huk et al., J. Biol. Chem., 269: 25871-25878 (1994); Kudo et al., Biochim.
Biophys. Acta., 1301: 67-75 (1996); Kudo et al., Circulation 92: 1-771 (19
96); Awan and Saggerson, Biochem. J. 295: 61-66 (1993)].
C plays a fundamental role in regulating fatty acid oxidation through the production of malonyl-CoA. For example, in rabbit hearts, ACC activity decreases from 1 to 7 days after birth [Lopaschuk et al., J. Biol. Chem., 269: 25871-25878 (1994)]. This is accompanied by a dramatic decrease in malonyl-CoA levels and an increase in the rate of fatty acid oxidation [Lopaschuk et al., J. Biol.
Chem., 269: 25871-25878 (1994)].

【0008】 それは、糖質酸化速度が上昇したときにミトコンドリア内へのアシルCoA輸送
を減少させるフィードバック回路を担う主要酵素の1つである。このように、ACC
は心臓の糖質と脂質の代謝バランスを調節する重要な役目を果たしている。虚血
後心でも、ACC活性の低下にはマロニルCoAレベルの低下と脂肪酸酸化速度の上昇
が伴う[[Kudo et al., J. Biol. Chem. 270:17513-17520(1995)]。こうした
脂肪酸酸化速度の上昇で心臓のエネルギー需要の90〜100%を満たせるが、あいに
く心臓の正常な収縮機能に不可欠のグルコース酸化が犠牲にされる。
[0008] It is one of the key enzymes responsible for the feedback circuit that reduces acyl-CoA transport into mitochondria when carbohydrate oxidation rates increase. Thus, ACC
Plays an important role in regulating the metabolic balance of carbohydrates and lipids in the heart. Even in post-ischemic hearts, reduced ACC activity is accompanied by reduced malonyl-CoA levels and increased rates of fatty acid oxidation [[Kudo et al., J. Biol. Chem. 270: 17513-17520 (1995)]. These increased rates of fatty acid oxidation can meet 90-100% of the heart's energy needs, but unfortunately sacrifice glucose oxidation, which is essential for the heart's normal contractile function.

【0009】 以前の報告からは、虚血心再潅流時の低グルコース酸化速度は収縮不全を招き
やすいこと、またグルコース酸化は脂肪酸酸化を阻害することにより増大し、虚
血性損傷の度合いを軽減することがうかがわれた。これらの点はすでに多数の臨
床試験によって裏付けられており、脂肪酸酸化を特異的に阻害する医薬、たとえ
ばラノラジンやトリメタジジンなどに目下、臨床使用の許可がおりようとしてい
る。
[0009] Previous reports indicate that low glucose oxidation rates during ischemia heart reperfusion are prone to contractile dysfunction, and glucose oxidation is increased by inhibiting fatty acid oxidation, reducing the degree of ischemic damage. I was told that These points have already been confirmed by numerous clinical trials, and medicines that specifically inhibit fatty acid oxidation, such as ranolazine and trimetazidine, are currently being approved for clinical use.

【0010】 したがって、脂肪酸代謝異常を特徴とする病理環境では、脂肪酸またはグルコ
ースの酸化を調節する酵素が医薬開発の目標となる可能性がある。また、低血糖
症治療薬のフルオロキシランカルボキシレートは脂肪酸酸化阻害物質として使用
されてきた。この種の脂肪酸酸化阻害物質はCPT1を阻害し、ミトコンドリア内へ
の脂肪酸輸送を阻むことによって作用する[言及により本書に組み込まれる米国
特許第4,788,306を参照]。これらの化合物は糖尿病などのようなグルコースや
脂肪酸の代謝障害の治療に特に有効であり、正常な心機能を損なう可能性を著し
く小さくするように見受けられる。
[0010] Thus, in pathological environments characterized by abnormal fatty acid metabolism, enzymes that regulate fatty acid or glucose oxidation may be targets for drug development. In addition, fluoroxylan carboxylate as a therapeutic agent for hypoglycemia has been used as a fatty acid oxidation inhibitor. Such fatty acid oxidation inhibitors act by inhibiting CPT1 and preventing fatty acid transport into mitochondria [see US Pat. No. 4,788,306, which is incorporated herein by reference]. These compounds are particularly effective in treating glucose and fatty acid metabolic disorders such as diabetes and appear to significantly reduce the potential for impairing normal cardiac function.

【0011】 肝臓は主として生合成器官と考えられているが、エネルギー源としての脂肪酸
の酸化も行う[Goodridge, Fatty acid synthesis in eucaryotes,In:Biochemis
try of lipids, liposomes and membranes. Ed. Vance and Vance 111-139(1991
)(グッドリッジ「真核生物の脂肪酸合成」−バンスおよびバンス編『脂質、リ
ポソームおよび膜の生化学』所収)]。この過程ではマロニルCoAが重要である
。というのは、マロニルCoAはミトコンドリアの脂肪酸取り込みに関わる律速酵
素であるカルニチンパルミトイルトランスフェラーゼ1(CPT)を阻害するからで
ある[McGarry and Brown, Eur. J. Biochem.,244:1-14(1997); Alam and Sagge
rson,Biochem. J. 334:233-241(1998); Bird And Saggerson, Biochem 222:639-
647 (1984)]。
[0011] The liver is thought to be primarily a biosynthetic organ, but also oxidizes fatty acids as an energy source [Goodridge, Fatty acid synthesis in eucaryotes, In: Biochemis.
try of lipids, liposomes and membranes.Ed.Vance and Vance 111-139 (1991
) (Goodridge “Synthesis of Fatty Acids in Eukaryotes”, edited by Vance and Vance, “Biochemistry of Lipids, Liposomes and Membrane”). Malonyl-CoA is important in this process. Malonyl-CoA inhibits carnitine palmitoyltransferase 1 (CPT), a rate-limiting enzyme involved in mitochondrial fatty acid uptake [McGarry and Brown, Eur. J. Biochem., 244: 1-14 (1997). ; Alam and Sagge
rson, Biochem. J. 334: 233-241 (1998); Bird And Saggerson, Biochem 222: 639-
647 (1984)].

【0012】 CPT1を阻害することにより、ミトコンドリアの脂肪酸取り込みは減少し、それ
によってミトコンドリアの脂肪酸酸化も鈍る[Lopaschuk et al., J. Biol. Che
m., 269:25871-25878 (1994)]。栄養障害または糖尿病の時期にマロニルCoAレ
ベルが低下すると脂肪酸合成の抑制と脂肪酸酸化の促進という結果になる可能性
がある。脂肪酸合成が活発でない時期に肝臓内でマロニルCoAが分解する仕組み
については疑問符のままである。
[0012] Inhibition of CPT1 reduces mitochondrial fatty acid uptake, thereby slowing mitochondrial fatty acid oxidation [Lopaschuk et al., J. Biol. Che.
m., 269: 25871-25878 (1994)]. Lower malonyl-CoA levels during periods of malnutrition or diabetes can result in reduced fatty acid synthesis and increased fatty acid oxidation. The question remains about how malonyl-CoA degrades in the liver when fatty acid synthesis is not active.

【0013】 Kolattukudyと共同研究者[Kolattukudy et al., Methods Enzymol., 71:150-
153(1981); Jang et al., J. Biol. Chem., 264: 3500-3505(1989)]は以前に、
鳥類、哺乳類両方の組織でマロニルCoAのアセチルCoAへのデカルボキシル化に関
与する酵素を同定した。マロニルCoAデカルボキシラーゼ(MCD)と名づけられた
この酵素はまず初めに、メチルマロニルCoAムターゼやピルビン酸カルボキシラ
ーゼなどのようなある種のミトコンドリア酵素をミトコンドリア由来マロニルCo
Aによる阻害から守るミトコンドリア酵素として説明された[Jang et al., J. B
iol. Chem., 264: 3500-3505(1989)]。
[0013] Kolattukudy and co-workers [Kolattukudy et al., Methods Enzymol., 71: 150-
153 (1981); Jang et al., J. Biol. Chem., 264: 3500-3505 (1989)] previously
Enzymes involved in the decarboxylation of malonyl-CoA to acetyl-CoA were identified in tissues of both birds and mammals. The enzyme, named malonyl-CoA decarboxylase (MCD), first began by converting certain mitochondrial enzymes, such as methylmalonyl-CoA mutase and pyruvate carboxylase, into malonyl-Co
Described as a mitochondrial enzyme that protects against inhibition by A [Jang et al., J. B.
iol. Chem., 264: 3500-3505 (1989)].

【0014】 ミトコンドリア内では、プロピオニルCoAカルボキシラーゼが低効率でアセチ
ルCoAを、マロニルCoA産生のための基質として使用している可能性がある[Jang
et al., J. Biol. Chem., 264: 3500-3505(1989)]。しかし、これは産生され
る細胞CoA全体の一部分でしなかいように見受けられよう。マロニルCoAの主要な
源泉はACCによる細胞質ゾル内アセチルCoAの転換に由来すると考えられる。最近
、MCDはミトコンドリア内マロニルCoAだけでなく細胞質ゾル内マロニルCoAのレ
ベルも調節する機能をもつと提唱されるようになった[Alam and Saggerson, Bi
ochem. J., 334:233-241(1998); Dyck et al., Am. J. Physiology, 275:H2122-
H2129(1998) ]。
In mitochondria, propionyl-CoA carboxylase may use acetyl-CoA as a substrate for malonyl-CoA production with low efficiency [Jang
et al., J. Biol. Chem., 264: 3500-3505 (1989)]. However, this appears to be a fraction of the total cellular CoA produced. The major source of malonyl-CoA may be derived from the conversion of cytosolic acetyl-CoA by ACC. Recently, it has been proposed that MCD has the function of regulating not only malonyl-CoA in mitochondria but also malonyl-CoA in cytosol [Alam and Saggerson, Bi
ochem. J., 334: 233-241 (1998); Dyck et al., Am. J. Physiology, 275: H2122-
H2129 (1998)].

【0015】 われわれの研究は、産後心と再潅流虚血心の両方に見られるマロニルCoAレベ
ルの低下と脂肪酸酸化速度の上昇がMCD活性の向上または維持とACC活性の低下に
起因する可能性の大きいことを示している[Dyck et al., Am. J. Physiology,
275:H2122-H2129(1998) ]。AlamとSaggersonも同様に、細胞質ゾルMCD活性はラ
ットの骨格筋の細胞質ゾル内CoAレベルを変化させる可能性があるという間接的
な証拠を挙げている[Alam and Saggerson, Biochem. J., 334:233-241(1998)]
。したがって、これらの研究はMCDを脂肪酸酸化調節因子として示唆している。
実測による細胞質ゾル内マロニルCoAレベルの低下が細胞質型MCDに起因するのか
、それとも何らかの未知の過程に起因するのかは不明である。
[0015] Our study shows that reduced malonyl-CoA levels and increased rates of fatty acid oxidation in both postpartum and reperfused ischemic hearts may be due to increased or maintained MCD activity and decreased ACC activity. [Dyck et al., Am. J. Physiology,
275: H2122-H2129 (1998)]. Alam and Saggerson similarly provide indirect evidence that cytosolic MCD activity may alter cytosolic CoA levels in rat skeletal muscle [Alam and Saggerson, Biochem. J., 334: 233-241 (1998)]
. Thus, these studies suggest MCD as a fatty acid oxidation regulator.
It is unclear whether the observed decrease in cytosolic malonyl CoA levels is due to cytoplasmic MCD or to some unknown process.

【0016】 心臓、肝臓、膵臓または他の器官のMCD経路活性を調節する副作用を伴わな物
質の特定が求められている。したがって必要なのは次のような検定方法、すなわ
ち心臓、肝臓または膵臓の機能を損なわないまたは毒性をもたらさない薬理学的
介入のための標的を特定すると同時に脂肪酸酸化阻害物質となる化合物の、費用
効果的な高生産性のスクリーニングを実現するのに適した検定方法である。
There is a need to identify substances without side effects that modulate MCD pathway activity in the heart, liver, pancreas or other organs. Accordingly, what is needed is a cost-effective method for assaying compounds that identify targets for pharmacological intervention that do not impair or cause toxicity in the heart, liver, or pancreas while simultaneously functioning as fatty acid oxidation inhibitors without impairing the function of the heart, liver or pancreas. This is an assay method suitable for realizing high-productivity screening.

【0017】 発明の要約 本発明は一般にマロニルCoAデカルボキシラーゼ(以下MCD)阻害物質を特定し
試験するための組成物と方法に、特に基本的な脂肪酸酸化調節因子であるMCD酵
素の新奇心臓同種体から成る組成物に関連する。この酵素は、マロニルCoAのア
セチルCoAへの転換(転換後のアセチルCoAは14C標識オキサロ酢酸塩との混合に
より14C標識クエン酸塩を生成する)を阻害する化合物の特定に有用である。さ
らに、本発明はMCDをコードするラットの心臓、肝臓および膵臓遺伝子のDNA配列
の単離および決定に関連する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention generally relates to compositions and methods for identifying and testing malonyl-CoA decarboxylase (hereinafter MCD) inhibitors, particularly novel cardiac isoforms of the MCD enzyme, a basic fatty acid oxidation regulator. Or a composition consisting of: This enzyme is useful for identifying compounds that inhibit the conversion of malonyl-CoA to acetyl-CoA (the converted acetyl-CoA produces 14C- labeled citrate upon mixing with 14C- labeled oxaloacetate). Furthermore, the invention relates to the isolation and determination of the DNA sequence of the rat heart, liver and pancreas genes encoding MCD.

【0018】 本発明を特定のMCDタンパク質に限定するつもりはない。多様な種の脊椎動物
で脂肪酸酸化の調節に関与する、多様な、密接に関連したMCD相同体が見込まれ
る。 MCDは一実施態様では、完全長天然ポリペプチドではなく完全長天然酵素の一
部分である。好ましくは、この部分または断片は活性結合部位を含む。たとえば
、ただしそれに限定するつもりはないが、本発明はMCDが部分的に精製されてい
る基質−MCD複合体を見込む。さらに別の態様では、MCDは野生型配列からの変異
型ポリペプチドをもつ。
It is not intended that the present invention be limited to any particular MCD protein. A variety of closely related MCD homologs are expected to be involved in regulating fatty acid oxidation in various species of vertebrates. The MCD is, in one embodiment, a part of a full-length native enzyme rather than a full-length native polypeptide. Preferably, this part or fragment comprises an active binding site. For example, but not by way of limitation, the invention contemplates a substrate-MCD complex in which the MCD is partially purified. In yet another embodiment, the MCD has a mutant polypeptide from a wild-type sequence.

【0019】 同様に、本発明は天然配列のMCDに限定されない。部分または断片を使用する
場合でさえ、それらの部分または断片はアミノ酸配列が変更されていてもよい。
したがって、本発明はMCDまたはその類似体から成る基質−酵素複合体をも見込
む。 本発明はまた、種々の検定方法による化合物スクリーニングを見込む。一実施
態様では、本発明は次のステップから成る化合物スクリーニング方法を見込む:
a)次の物質を用意すること:i)マロニルCoAデカルボキシラーゼから成る精製済
み調製品、ii)基質、およびiii)試験化合物;b)前記マロニルCoAデカルボキシラ
ーゼと前記基質を、マロニルCoAデカルボキシラーゼが基質上で作用して産物を
生成するような条件の下で、前記試験化合物の存在下および不在下で混合するこ
と、およびc)前記試験化合物の存在下および不在下で生成された産物の量を直接
的また間接的に測定すること。
Similarly, the invention is not limited to native sequence MCDs. Even when parts or fragments are used, those parts or fragments may have altered amino acid sequence.
Thus, the present invention also contemplates a substrate-enzyme complex consisting of MCD or an analog thereof. The present invention also allows for compound screening by various assay methods. In one embodiment, the present invention contemplates a compound screening method comprising the following steps:
a) providing: i) a purified preparation comprising malonyl-CoA decarboxylase, ii) a substrate, and iii) a test compound; b) the malonyl-CoA decarboxylase and the substrate Mixing in the presence and absence of the test compound under conditions such that it acts on the substrate to produce the product; andc) the amount of product produced in the presence and absence of the test compound. To measure both directly and indirectly.

【0020】 また、本発明は一般にマロニルCoAデカルボキシラーゼ経路の作用物質および
拮抗物質を特定し試験するための組成物と方法に関連する。さらに、本発明は他
組織または細胞型に固有であるようなMCDの正常または変異相同体を特定するた
めの方法に関連する。本発明は相同または変異MCD遺伝子を内部にもつような組
織を特定するための方法にも関連する。本発明は本発明から誘導される試薬を生
成するための方法にも関連する。
The invention also generally relates to compositions and methods for identifying and testing agents and antagonists of the malonyl CoA decarboxylase pathway. Furthermore, the present invention relates to a method for identifying normal or mutant homologs of MCD that are unique to other tissues or cell types. The invention also relates to a method for identifying a tissue harboring a homologous or mutant MCD gene. The present invention also relates to a method for producing a reagent derived from the present invention.

【0021】 本発明は組成物として野生型ラットMCD遺伝子であって心臓由来のもの(配列
番号:1)、肝臓由来のもの(配列番号:2)または膵臓由来のもの(配列番号:
3)を見込む。本発明またスクリーニング方法へのかかる配列の使用を見込む。
一実施態様において、本発明はMCDの作用物質または拮抗物質である化合物のス
クリーニングへのかかる遺伝子の使用を見込む。好ましい一実施態様では、セン
スまたはアンチセンスMCD DNAかその断片のいずれかを入れたコンストラクトを
細胞に導入する。かかるDNAは発現コンストラクトに容易に挿入することができ
るが、本発明はかかるコンストラクトおよびその用途を見込む。
The present invention provides a composition comprising a wild-type rat MCD gene derived from the heart (SEQ ID NO: 1), from the liver (SEQ ID NO: 2) or from the pancreas (SEQ ID NO:
3) Expect. The present invention also contemplates the use of such sequences in screening methods.
In one embodiment, the invention contemplates the use of such genes in screening for compounds that are agonists or antagonists of MCD. In one preferred embodiment, a construct containing either sense or antisense MCD DNA or a fragment thereof is introduced into a cell. Although such DNAs can be easily inserted into expression constructs, the present invention contemplates such constructs and their uses.

【0022】 次いで、MCD活性の作用物質または拮抗物質ではないかと見られる化合物を加
えて、技術上周知の方法でMCD活性を測定する。本発明はまた、前記cDNAから転
写されたRNAおよびこのRNAから翻訳されたタンパク質(一般に精製タンパク質)
を見込む。さらに、本発明はこの翻訳されたタンパク質による免疫から産生され
る抗体を見込む。 本発明はまた前記DNA(すなわち導入遺伝子)またはその断片をもつ形質転換
動物を見込む。一態様では、本発明の形質転換動物は誘導性の、組織特異的プロ
モーターを備えた導入遺伝子から生成することができよう。
Next, a compound suspected of being an agonist or antagonist of MCD activity is added, and the MCD activity is measured by a method well known in the art. The present invention also relates to an RNA transcribed from the cDNA and a protein translated from the RNA (generally a purified protein)
Anticipate. Further, the invention contemplates antibodies produced from immunization with the translated protein. The invention also contemplates transgenic animals having the DNA (ie, the transgene) or a fragment thereof. In one aspect, transgenic animals of the invention could be generated from a transgene with an inducible, tissue-specific promoter.

【0023】 本発明はまた前述の組成物のスクリーニング検定法への使用を見込む。本発明
は特定のスクリーニング方法によって限定されない。一実施態様では哺乳類細胞
が使用されよう。本発明は導入コンストラクトの性質に限定されない。使用する
導入コンストラクトは、検定法の計画時に選択される細胞株に対応した最適コン
ストラクトとなろう。本発明は一実施態様において、被導入細胞株を利用する系
による候補化合物のスクリーニングを見込む。一実施態様では細胞への導入を一
時的に行う。別の実施態様では細胞への導入を安定的に行う。細胞への安定的導
入に使用するコンストラクトは誘導プロモーターを利用する場合も利用しない場
合もあろう。さらに別の実施態様では、本発明の翻訳産物を無細胞検定系に使用
する。さらに別の実施態様では、本発明の翻訳産物に対して生成される抗体を免
疫沈降法に使用する。
The present invention also contemplates the use of the compositions described above in screening assays. The present invention is not limited by a particular screening method. In one embodiment, mammalian cells will be used. The invention is not limited to the nature of the transfer construct. The transfection construct used will be the optimal construct for the cell line chosen at the time of assay design. The present invention, in one embodiment, allows for screening of candidate compounds by a system utilizing a transfected cell line. In one embodiment, the introduction into the cells is performed temporarily. In another embodiment, the introduction into the cell is performed stably. The construct used for stable introduction into cells may or may not utilize an inducible promoter. In yet another embodiment, the translation products of the invention are used in a cell-free assay system. In yet another embodiment, antibodies raised against the translation products of the invention are used for immunoprecipitation.

【0024】 本発明はまた、MCDをコードするcDNAと類似の遺伝子に突然変異を発現する腫
瘍のスクリーニングにも使用されよう。一実施態様では、MCDをコードするcDNA
がマイクロチップ検定法に使用される。本発明は次のステップから成る腫瘍のス
クリーニング方法を見込む:a) 次のものを任意の順に用意すること:i) 配列番
号1、2または3のオリゴヌクレオチド配列の少なくとも一部分をコードするcDNA
を具備するマクロ検定用マイクロチップ、ii) 配列番号1、2または3に類似する
遺伝子に変異があるのではないかと見られる少なくとも1個の組織試料に由来す
るDNA;b)前記マイクロ検定用マイクロチップを前記DNAと接触させること、およ
びc)前記cDNAと前記組織試料DNAとのハイブリダイゼーションを検出すること。
単離されたDNAは次いで配列決定にかけて、遺伝子突然変異を調べることになろ
う。
The present invention will also be used to screen for tumors that express mutations in genes similar to the cDNA encoding MCD. In one embodiment, the cDNA encoding the MCD
Are used for the microchip assay. The present invention contemplates a method of screening for tumors comprising the following steps: a) providing in any order: i) cDNA encoding at least a portion of the oligonucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, 2 or 3.
A microassay microchip comprising: ii) DNA from at least one tissue sample suspected of having a mutation in a gene similar to SEQ ID NO: 1, 2 or 3; b) the microassay microchip Contacting the chip with the DNA, and c) detecting hybridization between the cDNA and the tissue sample DNA.
The isolated DNA will then be subjected to sequencing for genetic mutations.

【0025】 本発明の遺伝子配列は相同体のスクリーニングにも使用される。一実施態様で
は、MCDをコードするcDNAがマイクロチップ検定に使用される。本発明は次のス
テップから成る相同体のスクリーニング方法を見込む:a)次のものを任意の順に
用意すること:i) 配列番号1、2または3のオリゴヌクレオチド配列の少なくとも
一部分をコードするcDNAを含んで成るマクロ検定用マイクロチップ、ii) 配列
番号1、2または3に類似する遺伝子に変異があるのではないかと見られる少なく
とも1個の組織試料に由来するDNA;b)前記マイクロ検定用マイクロチップを前記
DNAと接触させること、およびc)前記cDNAと前記組織試料DNAとのハイブリダイゼ
ーションを検出すること。単離されたDNAは次いで配列決定にかけて、遺伝子突
然変異を調べることになろう。
The gene sequences of the present invention are also used for homolog screening. In one embodiment, the cDNA encoding the MCD is used in a microchip assay. The present invention contemplates a method of screening for homologues comprising the following steps: a) providing in any order: i) preparing a cDNA encoding at least a portion of the oligonucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, 2 or 3; A microassay microchip comprising: ii) DNA from at least one tissue sample suspected of having a mutation in a gene similar to SEQ ID NO: 1, 2 or 3; b) said microassay microchip. Tip
Contacting with DNA and c) detecting hybridization between the cDNA and the tissue sample DNA. The isolated DNA will then be subjected to sequencing for genetic mutations.

【0026】 本発明はMCD経路の新規または変異構成物質の特定にも使用されよう。一実施
態様では、本発明の翻訳産物に対して生成される抗体を免疫沈降実験に使用して
、新奇MCD経路構成物質またはそのその自然変異体を単離することになろう。別
の実施態様では本発明は、やはり新奇MCD経路構成物質またはその自然変異体の
単離に使用することができる融合タンパク質の精製に使用されよう。さらに別の
実施態様では、酵母タンパク質複合体検出系を用いるスクリーニングが実施され
よう。本発明はまた、標準分子生物学的手法の使用による相同体のスクリーニン
グを見込む。一実施態様では、ノーザン法とサザン法の使用によるスクリーニン
グが行われる。
The invention may also be used to identify new or mutated components of the MCD pathway. In one embodiment, antibodies raised against the translation products of the present invention will be used in immunoprecipitation experiments to isolate novel MCD pathway components or natural variants thereof. In another embodiment, the invention will be used for the purification of fusion proteins which can also be used for the isolation of novel MCD pathway members or natural variants thereof. In yet another embodiment, screening using a yeast protein complex detection system will be performed. The present invention also contemplates screening for homologs using standard molecular biology techniques. In one embodiment, screening is performed using the Northern and Southern methods.

【0027】 本発明は次のステップから成る化合物のスクリーニング方法を見込む:a)次の
ものを任意の順に用意すること:i)配列番号1、2または3のオリゴヌクレオチド
配列の少なくとも一部分を含んで成る組み換え発現ベクターを含む第1群細胞、i
i)配列番号1、2または3のオリゴヌクレオチド配列のいかなる部分も含まずに成
る前記発現ベクターを含む第2群細胞、およびiii)MCD経路活性を調節する能力を
もつのではと思われる少なくとも1種の化合物;b)前記第1および第2細胞群を前
記化合物と接触させること、およびc)前記化合物のMCD活性阻害または促進を検
出すること。
The present invention contemplates a method for screening compounds comprising the following steps: a) providing in any order: i) comprising at least a portion of the oligonucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, 2 or 3. A first group of cells comprising a recombinant expression vector, i
i) a second group of cells comprising said expression vector which does not comprise any part of the oligonucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, 2 or 3; and iii) at least one that is likely to be capable of modulating MCD pathway activity Species compounds; b) contacting said first and second cell populations with said compound; and c) detecting inhibition or promotion of MCD activity of said compound.

【0028】 本発明はまた、次のステップから成る相同体スクリーニング方法を見込む:a)
次のものを任意の順に用意すること:i)配列番号1、2または3の配列の少なくと
も一部分を含む第1核酸、およびii)前記相同体を含むのではと思われる細胞また
は組織由来のDNAライブラリー、およびb)前記核酸と前記ライブラリーの前記DNA
を、前記相同体をコードしていると思われる前記DNAが検出されるような条件の
下で、ハイブリダイズすること。
The present invention also contemplates a homolog screening method comprising the following steps:
The following are provided in any order: i) a first nucleic acid comprising at least a portion of the sequence of SEQ ID NO: 1, 2 or 3, and ii) DNA from a cell or tissue suspected of containing said homolog. A library, and b) the nucleic acid and the DNA of the library
Under conditions such that the DNA suspected of encoding the homolog is detected.

【0029】 本発明はまた、次のステップから成る相互作用ペプチドのスクリーニング方法
を見込む:a)次のものを任意の順に用意すること:i)配列番号1、2または3によ
ってコードされるペプチド配列の少なくとも一部分を含むペプチド(融合タンパ
ク質、すなわちもう1つの部分、たとえばタンパク質の精製に有用な部分を備え
るタンパク質を含むがそれだけに限らない)、およびii)前記相互作用ペプチド
をもつのではと思われるソース(たとえば細胞または組織)からの抽出物、およ
びb)前記ペプチドと前記抽出物を、前記相互作用ペプチドが検出されるような条
件の下で、混合すること。
The present invention also contemplates a method for screening for interacting peptides comprising the following steps: a) providing in any order: i) the peptide sequence encoded by SEQ ID NO: 1, 2 or 3 (Including, but not limited to, a fusion protein, ie, a protein with another portion, eg, a portion useful for protein purification), and ii) a source suspected of having said interacting peptide (E.g., an extract from a cell or tissue), and b) mixing the peptide and the extract under conditions such that the interacting peptide is detected.

【0030】 本発明は次のステップから成るもう1つの相互作用ペプチドスクリーニング方
法を見込む:a)次のものを任意の順に用意すること:i)配列番号1、2または3に
よってコードされるペプチドの少なくとも一部分と(かつ、通常は特異的に)反
応する抗体、およびii)前記相互作用ペプチドをもつのではと思われるソース(
たとえば細胞または組織)からの抽出物、およびb)前記抗体と前記抽出物を、前
記相互作用ペプチドが検出されるような条件の下で、混合すること。
The present invention contemplates another method for screening an interacting peptide comprising the following steps: a) providing in any order: i) the sequence of the peptide encoded by SEQ ID NO: 1, 2 or 3. An antibody that reacts at least partially (and usually specifically) with ii) a source suspected of having said interacting peptide (
For example, extracts from cells or tissues) and b) mixing the antibody and the extract under conditions such that the interacting peptide is detected.

【0031】 用語の意味 本発明を理解しやすくする意味で、多数の用語を以下のとおり定義する。 本書で使用する略語は次のとおりとする:MCD(マロニルCoAデカルボキシラー
ゼ)、ATP(アデノシン3リン酸)、FA(脂肪酸)、FAS(脂肪酸合成)、ACC(ア
セチルCoAカルボキシラーゼ)、CPT1(カルニチンパルミトイルトランスフェラ
ーゼ1)。 本書で使用する用語「指標」(indicator)は生成物そのものをいうのではなく
、生成物の存在を、より好ましくは生成物のレベルを間接的に指示する。たとえ
ば、一実施態様では指標はクエン酸塩である。
Meaning of Terms In order to facilitate understanding of the invention, a number of terms are defined below. Abbreviations used in this document are as follows: MCD (malonyl-CoA decarboxylase), ATP (adenosine triphosphate), FA (fatty acid), FAS (fatty acid synthesis), ACC (acetyl-CoA carboxylase), CPT1 (carnitine palmitoyl) Transferase 1). As used herein, the term "indicator" does not refer to the product itself, but rather indirectly indicates the presence of the product, more preferably the level of the product. For example, in one embodiment, the indicator is citrate.

【0032】 本書で使用する用語「標識」は、検出可能な(好ましくは定量可能な)シグナ
ルを送出するために使用でき、かつ核酸またはタンパク質に付着させることがで
きる何らかの原子または分子をいう。標識は蛍光法、放射線測定法、測色法、重
量測定法、X線回折または吸収法、磁気法、酵素活性法等によって検出可能なシ
グナルを送出することになろう。 本書で使用する用語「基質」は酵素の作用を受ける分子をいう。たとえば、一
実施態様では基質はマロニルCoAである。
As used herein, the term “label” refers to any atom or molecule that can be used to deliver a detectable (preferably quantifiable) signal and that can be attached to a nucleic acid or protein. The label will deliver a signal that can be detected by fluorescence, radiometry, colorimetry, gravimetry, X-ray diffraction or absorption, magnetism, enzyme activity, and the like. As used herein, the term “substrate” refers to a molecule that is affected by an enzyme. For example, in one embodiment, the substrate is malonyl CoA.

【0033】 本書で使用する用語「相同体」(homologue)は、親分子または基準分子とは構
造が異なるものの機能が類似する分子をいう。たとえば、酵素の相同体は同じ一
般的な酵素活性をもつ(ただし活性の特異性とレベルは異なる場合がある)が構
造が異なる(たとえば、アミノ酸の修飾体または置換体)。相同体は、DNA配列
に新塩基を導入し、結果的にアミノ酸置換体をえるような種々の手法、たとえば
PCR反応におけるプライマーの使用により、生成することができる。その種のプ
ライマーは、本書に記載したような方法で精製されたタンパク質の末端アミノ酸
配列を介してMC Dの心臓同種体とハイブリダイズするように設計することができ
る。あるいは、非ヒト酵素(たとえばガチョウMCD(GenBank登録番号104482))と
相補的なプライマーを使用することもできる。
As used herein, the term “homologue” (homologue) refers to a molecule that differs in structure from a parent or reference molecule, but with a similar function. For example, homologs of the enzymes have the same general enzymatic activity (although the specificity and level of activity may be different) but differ in structure (eg, amino acid modifications or substitutions). Homologs can be obtained by various techniques, such as introducing a new base into the DNA sequence, resulting in an amino acid substitution.
It can be produced by using primers in a PCR reaction. Such primers can be designed to hybridize to the cardiac homolog of MCD via the terminal amino acid sequence of a protein purified in the manner described herein. Alternatively, a primer complementary to a non-human enzyme (eg, goose MCD (GenBank accession number 104482)) can be used.

【0034】 用語「遺伝子」は、ポリペプチドまたはその前駆体の産生に必要な制御および
コード配列を備えたDNA配列をいう。ポリペプチドは完全長コード配列によって
コードされる場合もあれば、そうしたコード配列の任意の部分によってコードさ
れる場合もある。 用語「目的の核酸配列」は、その操作が当業者により何らかの理由から好まし
いとみなされる可能性のある核酸配列をいう。
The term “gene” refers to a DNA sequence with regulatory and coding sequences necessary for the production of a polypeptide or its precursor. A polypeptide may be encoded by a full-length coding sequence, or it may be encoded by any portion of such a coding sequence. The term "nucleic acid sequence of interest" refers to a nucleic acid sequence whose manipulation may be deemed preferable for some reason by those skilled in the art.

【0035】 用語「野生型」は遺伝子との関連で用いられる場合には、天然型ソースから単
離された遺伝子の特徴をもつ遺伝子をいう。用語「野生型」は遺伝子産物との関
連で用いられる場合には、天然型ソースから単離された遺伝子産物の特徴をもつ
遺伝子産物をいう。野生型遺伝子は集団内で最も頻繁に観察される遺伝子であり
、そのために「正常」または「野生型」形態の遺伝子と恣意的に呼ばれる。それ
に対して、用語「変更された」または「突然変異した」は遺伝子または遺伝子産
物に関して用いられる場合にはそれぞれ、野生型遺伝子または遺伝子産物と比較
した場合の配列または機能的性質の変更(すなわち変質)を示す遺伝子または遺
伝子産物をいう。もちろん天然型突然変異体が単離される場合もあり、これらは
野生型遺伝子また遺伝子産物と比較して性質が変化しているという事実によって
特定される。
The term “wild-type” when used in the context of a gene refers to a gene that has the characteristics of a gene isolated from a native source. The term "wild-type", when used in the context of a gene product, refers to a gene product that has the characteristics of a gene product isolated from a native source. The wild-type gene is the gene most frequently observed in the population, and is therefore arbitrarily referred to as the "normal" or "wild-type" form of the gene. In contrast, the terms “altered” or “mutated” when used in reference to a gene or gene product, respectively, alters the sequence or functional property (ie, alteration) when compared to a wild-type gene or gene product. ) Indicates a gene or gene product. Of course, naturally occurring mutants may be isolated, which are identified by the fact that they have altered properties as compared to the wild type gene or gene product.

【0036】 用語「組み換え型」はDNA分子に関して用いられる場合には、分子生物学的手
法により結合されたDNA断片から成るDNA分子をいう。用語「組み換え型」はタン
パク質またはポリペプチドに関して用いられる場合には、組み換え型DNA分子を
使用して発現されるタンパク質分子をいう。 本書で使用する用語「ベクター」および「ビヒクル」は、DNA断片をある細胞
から他の細胞を転移する核酸分子に関しては互換的に使用される。
The term “recombinant,” when used in reference to a DNA molecule, refers to a DNA molecule consisting of DNA fragments joined by molecular biological techniques. The term "recombinant", when used in reference to proteins or polypeptides, refers to a protein molecule that is expressed using a recombinant DNA molecule. As used herein, the terms "vector" and "vehicle" are used interchangeably with respect to a nucleic acid molecule that transfers a DNA fragment from one cell to another.

【0037】 本書で使用する用語「発現コンストラクト」、「発現ベクター」または「発現
カセット」は、作用可能に結合されたコード配列の特定宿主生物内での発現に必
要な好ましいコード配列および適切な核酸配列を収めた組み換えDNA分子をいう
。原核生物内での発現に必要な核酸配列は通常、プロモーター、オペレーター(
随意)、およびリボソーム結合部位を含み、これらにはしばしば他の配列も伴う
。真核細胞はプロモーター、エンハンサー、および転写終結およびポリアデニル
化シグナルを利用することが知られている。
As used herein, the term “expression construct”, “expression vector” or “expression cassette” refers to the preferred coding sequences and appropriate nucleic acids necessary for the expression of an operably linked coding sequence in a particular host organism. A recombinant DNA molecule containing a sequence. Nucleic acid sequences required for expression in prokaryotes usually include a promoter, an operator (
(Optional), and a ribosome binding site, often accompanied by other sequences. Eukaryotic cells are known to utilize promoters, enhancers, and transcription termination and polyadenylation signals.

【0038】 本書で使用する用語「作用可能に組み合わせた」、「作用可能な状態の」およ
び「作用可能に結合された」は、所与の遺伝子の転写および/または所望のタン
パク質分子の合成を指揮しうる核酸分子が産生されるような形での核酸配列の結
合をいう。この用語はまた機能性タンパク質が産生されるような形での核酸配列
の結合をもさす。 本書で使用する用語「ハイブリダイゼーション」は1本鎖の核酸が塩基対合を
通じて相補鎖と結合する過程をいう。
As used herein, the terms “operably combined,” “in operable state,” and “operably linked” refer to the transcription of a given gene and / or the synthesis of a desired protein molecule. Refers to the joining of nucleic acid sequences in such a way that a conductable nucleic acid molecule is produced. The term also refers to the joining of nucleic acid sequences in such a way that a functional protein is produced. As used herein, the term "hybridization" refers to the process by which a single-stranded nucleic acid binds to a complementary strand through base pairing.

【0039】 本書で使用する用語「相補的」または「相補性」は、ポリヌクレオチドに関し
て用いられる場合には、塩基対合則によって関連づけられるポリペプチドをいう
。たとえば、配列5’-AGT-3’は配列5’-ACT-3’と相補的である。相補性は「部
分的」である場合もあり、その場合には核酸塩基の一部だけが塩基対合則に従っ
て対合する。あるいは、核酸間に「完全」または「全」相補性が存在する場合も
ある。核酸鎖間の相補性の度合いは核酸鎖間のハイブリダイゼーションの効率と
強度に著しく影響する。これは増幅反応では、また核酸間の結合に依存するよう
な検出方法でも、特に重要である。
As used herein, the terms “complementary” or “complementarity” when used in reference to polynucleotides refer to polypeptides that are related by base pairing rules. For example, the sequence 5'-AGT-3 'is complementary to the sequence 5'-ACT-3'. Complementarity may be "partial," in which case only a portion of the nucleobases will pair according to the base pairing rules. Alternatively, there may be "complete" or "total" complementarity between the nucleic acids. The degree of complementarity between nucleic acid strands significantly affects the efficiency and strength of hybridization between nucleic acid strands. This is particularly important in amplification reactions and in detection methods that rely on binding between nucleic acids.

【0040】 用語「相同性」は核酸に関して用いられる場合には、相補性の度合いをいう。
相同性には部分相同性または完全相同性(すなわち同一性)があろう。ターゲッ
ト核酸に対する完全に相補的な配列のハイブリダイゼーションを阻害する部分的
に相補的な配列には「実質的に相同な」という専門用語が用いられる。ターゲッ
ト配列に対する完全に相補的な配列のハイブリダイゼーションの阻害は、低厳格
条件の下でのハイブリダイゼーション検定法(サザンまたはノーザン法、溶液ハ
イブリダイゼーション法など)で調べることができよう。
The term “homology” when used in reference to nucleic acids refers to a degree of complementarity.
Homology may be partial or complete (ie, identical). The term "substantially homologous" is used for partially complementary sequences that inhibit hybridization of a completely complementary sequence to the target nucleic acid. Inhibition of hybridization of a sequence that is perfectly complementary to the target sequence may be determined by a hybridization assay (Southern or Northern method, solution hybridization method, etc.) under low stringency conditions.

【0041】 実質的に相同な配列またはプローブは、低厳格条件の下でターゲットに対して
完全に相同である配列の結合(すなわちハイブリダイゼーション)と競合し、そ
れを阻害するであろう。これは、低厳格条件の下では非特異的結合が許容される
という意味ではない。低厳格条件の下では、2配列の相互結合が特異的(すなわ
ち選択的)相互作用であることが要求される。非特異的結合の不在は、部分的相
補性(たとえば30%未満の同一性)さえも欠く第2ターゲットの使用によって試験
することができよう。非特異的結合が存在しなければ、プローブは非相補的な第
2ターゲットにハイブリダイズしないであろう。
A sequence or probe that is substantially homologous will compete for and inhibit the binding (ie, hybridization) of a sequence that is completely homologous to the target under low stringency conditions. This does not mean that non-specific binding is tolerated under low stringency conditions. Under low stringency conditions, the interconnection of the two sequences is required to be a specific (ie, selective) interaction. The absence of non-specific binding could be tested by using a second target that lacks even partial complementarity (eg, less than 30% identity). In the absence of non-specific binding, the probe is non-complementary
Will not hybridize to two targets.

【0042】 低厳格(low stringent)条件は、核酸ハイブリダイゼーションに関連して用い
られる場合には、5X SSPE(43.8 g/l NaCl、6.9 g/l NaH2PO4・H2Oおよび1.85 g
/l EDTA、pHをNaOHで7.4に調整)、0.1% SDS、5X Denhardt試薬[50X Denhardt
/500 ml: 5 g Ficoll(Type 400, Pharmacia社)、5 g BSa(画分V, Sigma社)]
および100 μ/ml変性サケ精子DNAから成る溶液中での42℃での結合またはハイブ
リダイゼーション、それに続く、約500ヌクレオチド長のプローブが使用された
時点での5X SSPE、0.1% SDSから成る溶液による42℃での洗浄に相当する条件を
いう。
Low stringent conditions, when used in connection with nucleic acid hybridization, include 5X SSPE (43.8 g / l NaCl, 6.9 g / l NaH 2 PO 4 .H 2 O and 1.85 g).
/ l EDTA, pH adjusted to 7.4 with NaOH), 0.1% SDS, 5X Denhardt reagent [50X Denhardt reagent
/ 500 ml: 5 g Ficoll (Type 400, Pharmacia), 5 g BSa (fraction V, Sigma)]
And hybridization at 42 ° C. in a solution consisting of 100 μ / ml denatured salmon sperm DNA, followed by a solution consisting of 5 × SSPE, 0.1% SDS when an approximately 500 nucleotide long probe is used. Refers to conditions equivalent to washing at 42 ° C.

【0043】 高厳格(high stringent)条件は、核酸ハイブリダイゼーションに関連して用
いられる場合には、5X SSPE(43.8 g/l NaCl、6.9 g/l NaH2PO4・H2Oおよび1.85 g/l EDTA、pHをNaOHで7.4に調整)、0.5% SDS、5X Denhardt試薬および100 μg
/ml変性サケ精子DNAから成る溶液中での42℃での結合またはハイブリダイゼーシ
ョン、それに続く、約500ヌクレオチド長のプローブが使用された時点での0.1X SSPE、1.0% SDSから成る溶液による42℃での洗浄に相当する条件をいう。
High stringent conditions, when used in connection with nucleic acid hybridization, include 5X SSPE (43.8 g / l NaCl, 6.9 g / l NaH 2 PO 4 .H 2 O and 1.85 g / l l EDTA, pH adjusted to 7.4 with NaOH), 0.5% SDS, 5X Denhardt reagent and 100 μg
Binding / Hybridization at 42 ° C. in a solution consisting of / ml denatured salmon sperm DNA, followed by 42 ° C. with a solution consisting of 0.1 × SSPE, 1.0% SDS when a probe of about 500 nucleotides length is used. Refers to conditions equivalent to cleaning in

【0044】 低または高厳格条件に関しては、核酸のハイブリダイゼーションに関連して使
用される場合には、周知のように多数の相当条件を採用することができる。プロ
ーブの長さや性質(DNA、RNA、塩基組成)およびターゲットの性質(DNA、RNA、
塩基組成、溶液中に存在するかそれとも固定されているかなど)、塩およびその
他成分の濃度(たとえば、ホルムアミド、硫酸デキストラン、ポリエチレングリ
コールの存在または不在)といった要因が考慮されるし、またハイブリダイゼー
ション溶液を変化させて、前記条件とは異なるが、前記条件に相当する低または
高厳格ハイブリダイゼーション条件を作り出すことができよう。
With regard to low or high stringency conditions, when used in connection with nucleic acid hybridization, a number of equivalent conditions can be employed, as is well known. Probe length and properties (DNA, RNA, base composition) and target properties (DNA, RNA,
Factors such as base composition, whether present or fixed in solution, etc., concentrations of salts and other components (eg, the presence or absence of formamide, dextran sulfate, polyethylene glycol) are taken into account, and hybridization solutions are also considered. May be varied to create low or high stringency hybridization conditions that differ from, but correspond to, the above conditions.

【0045】 「厳格」は核酸ハイブリダイゼーションとの関連で用いられる場合には一般に
、約Tm−5℃(プローブのTmマイナス5℃)からTmマイナス約20〜25℃までの範囲
に当たる。当業者には理解されようが、厳格ハイブリダイゼーションは同一ポリ
ヌクレオチド配列の特定または検出に、あるいは類似または関連ポリヌクレオチ
ド配列の特定または検出に、使用することができよう。「厳格条件」の下では、
目的の核酸配列はその厳格な相補配列および近縁配列とハイブリダイズすること
になろう。
“Strict” when used in the context of nucleic acid hybridization generally ranges from about Tm-5 ° C. (Tm of the probe minus 5 ° C.) to Tm minus about 20-25 ° C. As will be appreciated by those skilled in the art, stringent hybridization could be used to identify or detect identical polynucleotide sequences, or to identify or detect similar or related polynucleotide sequences. Under "strict conditions"
The nucleic acid sequence of interest will hybridize to its strictly complementary and closely related sequences.

【0046】 本書で使用する用語「融合タンパク質」は、外来性タンパク質断片(非MCD配
列から成る融合相手)に結合した目的のタンパク質を含むキメラタンパク質をい
う。融合相手は検出可能部分を提供し、組み換え型融合タンパク質の宿主細胞か
らの精製を可能にし、あるいはその両方を叶えることになろう。もし望むなら、
技術上周知の酵素的または化学的手段により融合タンパク質を目的のタンパク質
から除去することもできよう。 本書で使用する用語「精製された」または「精製する」は試料からの不純物の
除去をいう。本発明は(前述のような)精製された組成物を見込む。
As used herein, the term “fusion protein” refers to a chimeric protein comprising a protein of interest bound to a foreign protein fragment (a fusion partner consisting of non-MCD sequences). The fusion partner will provide a detectable moiety, allow purification of the recombinant fusion protein from the host cell, or both. If you want
The fusion protein could be removed from the protein of interest by enzymatic or chemical means well known in the art. As used herein, the term "purified" or "to purify" refers to the removal of impurities from a sample. The present invention contemplates a purified composition (as described above).

【0047】 本書で使用する用語「部分」はタンパク質に関連して(「所与のタンパク質の
一部分」のように)用いられる場合には、そのタンパク質の断片をいう。断片の
大きさはアミノ酸残基4個から全アミノ酸配列マイナス1アミノ酸までの範囲とな
ろう。 「抗体」は、B細胞により産生される糖タンパク質であって、その産生を引き
起こした作用物質(通常はペプチドであるが、常にそうであるとは限らない)ま
たは構造的に類似した作用物質ときわめて特異的に結合するものをいう。抗体は
任意の周知手法により産生することができるし、またポリクローナル、モノクロ
ーナルのいずれでもよい。
As used herein, the term “portion” when used in reference to a protein (as in “a portion of a given protein”) refers to a fragment of that protein. Fragment sizes will range from four amino acid residues to the entire amino acid sequence minus one amino acid. An "antibody" is a glycoprotein produced by a B cell that has caused the production thereof (usually, but not always, a peptide) or a structurally similar agent. A substance that binds very specifically. Antibodies can be produced by any well-known technique, and may be polyclonal or monoclonal.

【0048】 「突然変異体」は野生型ヌクレオチド配列に対する自然的または人為的な何ら
かの変化であって、各種相互作用分子に対する特異性、反応速度および突然変異
分子の寿命などを含むがそれだけに限らない様々な点のうち少なくとも一点にお
いて機能効率を向上させたまたは低下させた翻訳産物を生み出すものをいう。
A “mutant” is any change, natural or artificial, to a wild-type nucleotide sequence, including but not limited to specificity for various interacting molecules, kinetics, and life span of the mutated molecule. At least one of them produces a translation product with improved or reduced functional efficiency.

【0049】 発明の概説 本発明は一般にマロニルCoAデカルボキシラーゼ(MCD)阻害物質を特定し試験
するための組成物と方法に、特に心臓の基本的な脂肪酸酸化調節物質であること
が判明したMCDの新奇心臓同種体から成る組成物に関連する。さらに、本発明はM
CD経路作用物質および拮抗物質を特定するための組成物と方法に、特にラットの
心臓、肝臓および膵臓DNAの新奇DNA配列から成る組成物に関連する。 発明の概説は、(A)心筋虚血後の心臓再潅流時の脂肪酸酸化の変化、(B)心臓の
マロニルCoA、および(C)肝臓および膵臓のマロニルCoAで構成される。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention generally relates to compositions and methods for identifying and testing malonyl-CoA decarboxylase (MCD) inhibitors, particularly those of MCDs which have been found to be basic cardiac fatty acid oxidation modulators. It relates to a composition comprising a novel heart homolog. Further, the present invention relates to M
The present invention relates to compositions and methods for identifying CD pathway agonists and antagonists, particularly compositions comprising novel DNA sequences of rat heart, liver and pancreatic DNA. A review of the invention consists of (A) changes in fatty acid oxidation during cardiac reperfusion after myocardial ischemia, (B) malonyl-CoA in the heart, and (C) malonyl-CoA in the liver and pancreas.

【0050】 A. 心筋虚血後の心臓再潅流時の脂肪酸酸化の変化 虚血時および虚血後の心臓のエネルギー基質選好は虚血後機能回復度の重要な
決定因である。たとえば、虚血後の高脂肪酸酸化速度は再潅流時の心機能および
効率を低下させる可能性がある。こうした高脂肪酸酸化速度は、ミトコンドリア
脂肪酸取り込みの有力な阻害物質であるマロニルCoAの減少から説明することが
できる。
A. Changes in Fatty Acid Oxidation During Cardiac Reperfusion After Myocardial Ischemia The energy substrate preference of the heart during and after ischemia is an important determinant of post-ischemic functional recovery. For example, high rates of fatty acid oxidation after ischemia can reduce cardiac function and efficiency during reperfusion. This high fatty acid oxidation rate can be explained by a decrease in malonyl-CoA, a potent inhibitor of mitochondrial fatty acid uptake.

【0051】 このマロニルCoAの減少は、特に5’-AMP活性化プロテインキナーゼの活性化と
アセチルCoAカルボキシラーゼの阻害に起因するように見受けられる。したがっ
て、5’-AMP活性化プロテインキナーゼの阻害および/またはアセチルCoAカルボ
キシラーゼの活性化は再潅流時の心筋脂肪酸酸化を阻害するための薬理学的アプ
ローチとなる可能性が強い。脂肪酸酸化の抑制には、再潅流虚血心の機能および
効率を共に高める結果となるグルコース酸化の亢進が並行的に伴う[Lopaschuk,
Am. J. Cardiol., 80:11A-16A(1997)]。
This reduction in malonyl-CoA appears to be due in particular to activation of 5′-AMP-activated protein kinase and inhibition of acetyl-CoA carboxylase. Therefore, inhibition of 5'-AMP activated protein kinase and / or activation of acetyl-CoA carboxylase is likely to be a pharmacological approach to inhibiting myocardial fatty acid oxidation during reperfusion. Inhibition of fatty acid oxidation is accompanied by a parallel increase in glucose oxidation, which results in increased function and efficiency of the reperfused ischemic heart [Lopaschuk,
Am. J. Cardiol., 80: 11A-16A (1997)].

【0052】 B. 心臓におけるマロニルCoA 虚血後心における高脂肪酸酸化速度は主に心筋マロニルCoAレベルの劇的な低
下に起因する。マロニルCoAはカルニチンパルミトイルトランスフェラーゼ1(CP
T1)の有力な阻害物質であり、ミトコンドリア内への脂肪酸取り込みを調節する
うえで重要である。虚血後のマロニルCoAの激減はマロニルCoA合成の低下も一因
となっている。心臓特有種のACCによる心臓内マロニルCoA合成については十分な
説明がなされてきたが、マロニルCoAが心臓内で分解される仕組みについては何
の情報も得られない。
B. Malonyl-CoA in the Heart The high rate of fatty acid oxidation in the post-ischemic heart is primarily due to a dramatic decrease in myocardial malonyl-CoA levels. Malonyl-CoA is carnitine palmitoyltransferase 1 (CP
It is a potent inhibitor of T1) and is important in regulating fatty acid uptake into mitochondria. The depletion of malonyl-CoA after ischemia is also due in part to reduced malonyl-CoA synthesis. Although the synthesis of intracardiac malonyl-CoA by the cardiac-specific ACC has been well described, no information is available on how malonyl-CoA is degraded in the heart.

【0053】 本発明は、心臓にはマロニルCoAをアセチルCoAへと転換する活発なマロニルCo
Aデカルボキシラーゼ(MCD)が存在することを示す。この発見を促したのは、大
規模なタンパク質精製を不要とする、マロニルCoAデカルボキシラーゼ(MCD)活
性を測定するための新奇の確かな検定法の開発であった。この検定法を使用して
、MCD活性についてラットの心臓で特性を記述し、脂肪酸酸化の調節で重要な役
目を果たすことを解明した。MCD酵素はリン酸化制御を受けており、酵素の脱ホ
スホリル化という結果を招くような実験条件の下で活性化することができる。心
臓MCDの大半はミトコンドリアに関連しており、ミトコンドリアをオクチルグル
コシド処理するとMCD活性が14倍も高まるという結果になる。
The present invention relates to the active malonyl-Co that converts malonyl-CoA to acetyl-CoA in the heart.
Indicates that A decarboxylase (MCD) is present. Inspired by this discovery was the development of a novel and robust assay for measuring malonyl-CoA decarboxylase (MCD) activity that did not require extensive protein purification. Using this assay, MCD activity was characterized in the rat heart and elucidated to play an important role in regulating fatty acid oxidation. The MCD enzyme is phosphorylated and can be activated under experimental conditions that result in dephosphorylation of the enzyme. The majority of cardiac MCD is associated with mitochondria, and treatment of mitochondria with octylglucoside results in a 14-fold increase in MCD activity.

【0054】 心臓MCDの部分精製により約45 kDaのタンパク質が得られたが、それはポリア
クリルアミドゲル電気泳動にかけると四分割複合体として移動する。MCDはこれ
まで、メチルマロニルCoAムターゼやプロピオニルCoAなどのようなある種のミト
コンドリア酵素をミトコンドリア起源のマロニルCoAによる阻害から守ることに
関与しているミトコンドリア酵素として説明されてきた[Kim and Kolattukudy,
Arch. Biochem. Biophys., 190:234-246(1978); Scholte, Biochim. Biophys.
Acta., 178:137-144(1969); Landriscina et al., Eur. J. Biochem., 19:573-5
80(1971); Koeppen et al., Biochemistry 13: 3589-3595(1974)]。
[0054] Partial purification of cardiac MCD yielded a protein of approximately 45 kDa, which migrated as a quadrant complex on polyacrylamide gel electrophoresis. MCD has previously been described as a mitochondrial enzyme involved in protecting certain mitochondrial enzymes, such as methylmalonyl-CoA mutase and propionyl-CoA, from inhibition by mitochondrial malonyl-CoA [Kim and Kolattukudy,
Arch. Biochem. Biophys., 190: 234-246 (1978); Scholte, Biochim. Biophys.
Acta., 178: 137-144 (1969); Landriscina et al., Eur. J. Biochem., 19: 573-5.
80 (1971); Koeppen et al., Biochemistry 13: 3589-3595 (1974)].

【0055】 哺乳類のMCDについてはほとんど知られていないが、2つのMCD同種物がガチョ
ウの尾腺で同定されている[Courchesne-Smith et al., Arch. Biochem. Biophy
s., 298:576-586(1992)]。これらのタンパク質は同じ遺伝子に由来するが、そ
れぞれ別個の転写・翻訳開始部位をもつ。これら互い違いの開始部位は2種類の
タンパク質―1つはミトコンドリア基質へと、もう1つは細胞質へとそれぞれ誘導
される―をつくる。この尾腺とは別に肝臓でも非ミトコンドリアMCDが低レベル
で検出されてきた。今日まで、心臓でのMCD活性および亜細胞局在は明らかにさ
れてこなかった。
Little is known about mammalian MCD, but two MCD homologs have been identified in the tail glands of geese [Courchesne-Smith et al., Arch. Biochem. Biophy.
s., 298: 576-586 (1992)]. These proteins are derived from the same gene, but each have a separate transcription / translation initiation site. These alternate start sites create two proteins, one directed to the mitochondrial substrate and one directed to the cytoplasm. Apart from this tail gland, low levels of non-mitochondrial MCD have also been detected in the liver. To date, MCD activity and subcellular localization in the heart has not been revealed.

【0056】 本発明ではまた、脂肪酸酸化調節において果たすMCDの役割を、新生のウサギ
と大人のラットから取り出した再潅流心を使用して研究した。新生ウサギの心臓
では、1日齢〜7日齢で脂肪酸酸化が劇的に亢進し、それに伴いACC活性とマロニ
ルCoAレベルの両方が低下した。それと同時に、7日齢心では1日齢心と比べてMCD
活性の上昇も観測された。大人のラットの心臓を30分間にわたる無流虚血後に有
酸素的に再潅流すると、マロニルCoAレベルは劇的に低下し、それに伴い脂肪酸
酸化速度の上昇も見られた。再潅流時のマロニルCoAの減少はACC活性の低下とMC
D活性の維持によって説明できよう。このデータは、心臓には脂肪酸酸化速度の
調節で重要な働きをする活性MCDが存在することを示唆する。
In the present invention, the role of MCD in regulating fatty acid oxidation was also studied using reperfused hearts from newborn rabbits and adult rats. In newborn rabbit hearts, fatty acid oxidation was dramatically enhanced at 1-7 days of age, with concomitant reductions in both ACC activity and malonyl-CoA levels. At the same time, MCD in 7-day-old hearts
An increase in activity was also observed. Aerobic reperfusion of adult rat hearts after 30 minutes of ischemia-free ischemia resulted in a dramatic decrease in malonyl-CoA levels and a concomitant increase in fatty acid oxidation rates. Malonyl-CoA reduction during reperfusion decreases ACC activity and MC
This can be explained by maintaining D activity. This data suggests that there is active MCD in the heart that plays a key role in regulating the rate of fatty acid oxidation.

【0057】 また、MCDは、ウサギの心臓における誕生後の、またはラットの心臓における
心筋虚血後の、マロニルCoAレベルの低下に一役買っている可能性のある主要酵
素であるように見受けられる。この酵素の阻害は臨床的に大きな可能性を秘めて
いる。というのは、この酵素は脂肪酸代謝異常を特徴とする病理環境への薬理学
的介入のための潜在的に重要な部位を代表しているからである。MCDの薬理学的
阻害は再潅流虚血心の心筋マロニルCoAレベルの上昇という結果を招くことにな
ろう。これは脂肪酸酸化速度を落とし、グルコース酸化を亢進させ、また再潅流
虚血心の収縮機能を向上させよう。
MCD also appears to be a major enzyme that may play a role in lowering malonyl-CoA levels after birth in rabbit hearts or after myocardial ischemia in rat hearts. Inhibition of this enzyme has great clinical potential. This is because the enzyme represents a potentially important site for pharmacological intervention in the pathological environment characterized by abnormal fatty acid metabolism. Pharmacological inhibition of MCD will result in increased myocardial malonyl-CoA levels in reperfused ischemic hearts. This will slow down the rate of fatty acid oxidation, increase glucose oxidation, and improve the contractile function of reperfused ischemic hearts.

【0058】 C. 肝臓と膵臓のマロニルCoA 肝臓は主として生合成器官と考えられているが、エネルギー源としての脂肪酸
の酸化も行う[Goodridge, Fatty acid synthesis in eucaryotes,In:Biochemis
try of lipids, liposomes and membranes. Ed. Vance and Vance 111-139(1991
)(グッドリッジ「真核生物の脂肪酸合成」−バンスおよびバンス編『脂質、リ
ポソームおよび膜の生化学』所収)]。この過程ではマロニルCoAが重要である
C. Malonyl-CoA of the liver and pancreas The liver is thought to be primarily a biosynthetic organ, but also oxidizes fatty acids as an energy source [Goodridge, Fatty acid synthesis in eucaryotes, In: Biochemis].
try of lipids, liposomes and membranes.Ed.Vance and Vance 111-139 (1991
) (Goodridge “Synthesis of Fatty Acids in Eukaryotes”, edited by Vance and Vance, “Biochemistry of Lipids, Liposomes and Membrane”). Malonyl-CoA is important in this process.

【0059】 というのは、マロニルCoAはミトコンドリアの脂肪酸取り込みに関わる律速酵
素であるカルニチンパルミトイルトランスフェラーゼ1(CPT)を阻害するからで
ある[McGarry and Brown, Eur. J. Biochem., 244:1-14(1997); Alam and Sagg
erson,Biochem. J. 334: 233-241(1998); Bird And Saggerson, Biochem 222:63
9-647 (1984)]。CPT1を阻害することにより、ミトコンドリアの脂肪酸取り込み
は減少し、それによってミトコンドリアの脂肪酸酸化も鈍る[Lopaschuk et al.
, J. Biol. Chem., 269:25871-25878 (1994)]。栄養障害または糖尿病の時期に
マロニルCoAレベルが低下すると脂肪酸合成の抑制と脂肪酸酸化の促進という結
果になる可能性がある。脂肪酸合成が活発でない時期に肝臓内でマロニルCoAが
分解する仕組みについては疑問符のままである。
This is because malonyl-CoA inhibits carnitine palmitoyltransferase 1 (CPT), the rate-limiting enzyme involved in mitochondrial fatty acid uptake [McGarry and Brown, Eur. J. Biochem., 244: 1-14. (1997); Alam and Sagg
erson, Biochem. J. 334: 233-241 (1998); Bird And Saggerson, Biochem 222: 63
9-647 (1984)]. By inhibiting CPT1, mitochondrial fatty acid uptake is reduced, thereby also mitochondrial fatty acid oxidation [Lopaschuk et al.
, J. Biol. Chem., 269: 25871-25878 (1994)]. Lower malonyl-CoA levels during periods of malnutrition or diabetes can result in reduced fatty acid synthesis and increased fatty acid oxidation. The question remains about how malonyl-CoA degrades in the liver when fatty acid synthesis is not active.

【0060】 膵β細胞でも心臓や肝臓の場合と同様に、マロニルCoA/CPT1相互作用は「フュ
エル・クロストーク」信号網の中心要素であり、また膵β細胞内のインスリン分
泌の短期および/または長期制御に関与している可能性もある[Chen et al., D
iabetes 43:878-883 (1994); Prenki et al., J. Biol. Chem., 267:5802-5810(
1992)]。肝臓などのような脂質生成組織、および脂肪組織のマロニルCoA濃度は
、アセチルCoAカルボキシラーゼによるその形成速度と脂肪酸合成(FAS)による
その消費に規定されると考えられている。
In pancreatic β-cells, as in the heart and liver, malonyl-CoA / CPT1 interaction is a central element of the “fuel crosstalk” signal network, and also short-term and / or short-term insulin secretion in pancreatic β-cells. May be involved in long-term control [Chen et al., D
iabetes 43: 878-883 (1994); Prenki et al., J. Biol. Chem., 267: 5802-5810 (
1992)]. It is believed that the malonyl-CoA concentration in lipogenic and adipose tissues, such as the liver, is dictated by its rate of formation by acetyl-CoA carboxylase and its consumption by fatty acid synthesis (FAS).

【0061】 しかし、膵島などのような他組織(Brun et al., Diabetes 45:190-198)もま
たごく低レベルながらFASを発現し、しかも濃度を上昇または低下させるような
種々の実験条件の下でマロニルCoA濃度を急激に変化させる。β細胞内のマロニ
ルCoAの運命は不明であるが、この代謝信号分子の細胞内濃度が、少なくともFAS
発現非脂質生成組織内のもう1つの酵素によって制御されるという考え方は魅力
的である。そうした役割を果たす酵素の有力候補がMCDである。
However, other tissues such as pancreatic islets (Brun et al., Diabetes 45: 190-198) also express FAS at very low levels and have various experimental conditions, such as increasing or decreasing concentrations. The malonyl-CoA concentration changes rapidly below. The fate of malonyl-CoA in beta cells is unknown, but the intracellular concentration of this metabolic signaling molecule is at least FAS
The notion that it is controlled by another enzyme in the expressed non-lipogenic tissue is attractive. A promising candidate for such a role is MCD.

【0062】 好ましい実施態様の詳細な説明 一般に、以下で使用する述語、および以下で説明する細胞培養、分子遺伝学、
および核酸化学/ハイブリダイゼーションの実験方法は周知の、一般的な述語お
よび方法である。核酸組み換え、ポリヌクレオチド合成および微生物の培養と形
質転換(エレクトロポレーション、リポフェクションなど)には標準手法を用い
る。一般に、酵素反応および生成ステップはメーカーの説明書に従って行う。種
々の手法や手順は通常の技術的方法および各種の一般参考資料に準拠して実施す
る[一般に、Sambrock et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2d.
ed. (1989), Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.
Y.,およびCurrent Protocols in Molecular Biology (1996), John Wiley and S
ons, Inc., N.Y.を参照]。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Generally, the predicates used below and the cell culture, molecular genetics,
And experimental methods of nucleic acid chemistry / hybridization are well known, common predicates and methods. Standard techniques are used for nucleic acid recombination, polynucleotide synthesis, and culture and transformation of microorganisms (electroporation, lipofection, etc.). Generally, enzymatic reactions and production steps are performed according to the manufacturer's instructions. Various techniques and procedures are performed according to conventional technical methods and various general reference materials [in general, Sambrock et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2d.
ed. (1989), Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.
Y., and Current Protocols in Molecular Biology (1996), John Wiley and S
ons, Inc., NY].

【0063】 オリゴヌクレオチドはApplied BioSystemsオリゴヌクレオチド合成装置(詳し
くはSinha et al., Nucleic Acid Res. 12:4539 (1984)を参照)により、メーカ
ーの説明書に従って合成することができる。相補的オリゴヌクレオチドのアニー
リングは、NaCl(200 mM)を含む10 mMトリス塩酸緩衝液(pH 8.0)中で90℃ま
で加熱し、次いで室温へと徐放冷するという方法で行う。結合および回転検定で
は、2本鎖DNAを天然アガロース(15% w/v)ゲル電気泳動で精製する。
Oligonucleotides can be synthesized on an Applied BioSystems oligonucleotide synthesizer (see Sinha et al., Nucleic Acid Res. 12: 4539 (1984) for details) according to the manufacturer's instructions. Annealing of the complementary oligonucleotide is performed by heating to 90 ° C. in a 10 mM Tris-HCl buffer (pH 8.0) containing NaCl (200 mM), and then slowly cooling to room temperature. For binding and rotation assays, double-stranded DNA is purified by native agarose (15% w / v) gel electrophoresis.

【0064】 2本鎖DNAに対応するバンドを切り出し、EDTA(1 mM)を含む0.30 M酢酸ナトリ
ウム緩衝液で一晩ソーキングする。ソーキング後、上澄みをフェノール/クロロ
ホルム(1/1 v/v)で抽出し、エタノールで沈殿させる。DNA基質を[g-32P] ATP
とT4ポリヌクレオチドキナーゼで処理して5’-OH基に放射線標識する。塩と未結
合ヌクレオチドはSephadex Qカラムでクロマトグラフィー除去する。
The band corresponding to the double-stranded DNA is cut out and soaked overnight in a 0.30 M sodium acetate buffer containing EDTA (1 mM). After soaking, the supernatant is extracted with phenol / chloroform (1/1 v / v) and precipitated with ethanol. DNA substrate [g- 32 P] ATP
And T4 polynucleotide kinase to radiolabel the 5'-OH group. Salts and unbound nucleotides are chromatographed on a Sephadex Q column.

【0065】 本発明は、(1)MCD活性を阻害するタンパク質または低分子の特定、およびそれ
によるマロニルCoAのアセチルCoAへの分解の活性化または防止を目的としたスク
リーニングの設計と実行、(2)合理的なドラッグデザインのための高生産性スク
リーニングの開発、および(3)種内および種間MCD相同体および突然変異体の特定
などに有用であろう。さらに、本発明は種々の物質のMCD活性阻害能または増進
能を検出するための検定方法を見込む。その検定方法では高生産性スクリーニン
グ方式および大規模エージェントバンク(化合物ライブラリー、ペプチドライブ
ラリーなど)を利用して作用物質または拮抗物質を特定する。そうしたMCD経路
作用物質および拮抗物質はその後の開発により治療薬、および診断または予後手
段となる可能性がある。
The present invention provides (1) the design and implementation of a screen to identify proteins or small molecules that inhibit MCD activity and thereby activate or prevent the degradation of malonyl-CoA to acetyl-CoA, (2) ) Development of high productivity screens for rational drug design, and (3) identification of intra- and inter-species MCD homologs and mutants. Furthermore, the present invention contemplates assay methods for detecting the ability of various substances to inhibit or enhance MCD activity. The assay uses a high productivity screening method and a large-scale agent bank (compound library, peptide library, etc.) to identify an agent or antagonist. Such MCD pathway agonists and antagonists may be therapeutic agents, and diagnostic or prognostic tools with subsequent development.

【0066】 スクリーニング検定法 本発明のスクリーニング検定法は単離されたまたは部分精製された検定成分(
またはMCD酵素)を使用することができる。「精製された」とは、酵素が天然環
境から(たとえば細胞、酵母原形質の細胞質画分または核画分として、または組
み換え産生により)分離されたことをいう。酵素は少なくとも約10〜50%の純度
まで精製するのが好ましい。
Screening Assays The screening assays of the present invention comprise isolated or partially purified assay components (
Or MCD enzyme) can be used. “Purified” refers to that the enzyme has been separated from its natural environment (eg, as a cytoplasmic or nuclear fraction of cells, yeast cytoplasm, or by recombinant production). Preferably, the enzyme is purified to at least about 10-50% purity.

【0067】 実質的な純組成物はほぼ均質な、すなわち純度70〜90%程度のMCD酵素または複
合体を含む。「純」調製品は90%超の純度を、より好ましくは95%超の純度をいう
。好ましい実施態様には、組み換え法または化学合成法で産生された心MCDを使
用する結合検定法が含まれる。一実施態様では、スクリーニング方法にMCDや基
質マロニルCoAのほかに、14C標識オキサロ策酸を使用して14C標識クエン酸を生
成するようにする。
A substantially pure composition comprises an MCD enzyme or complex that is substantially homogeneous, ie, on the order of 70-90% pure. A “pure” preparation refers to a purity of more than 90%, more preferably a purity of more than 95%. Preferred embodiments include binding assays using recombinant or chemically synthesized cardiac MCD. In one embodiment, in addition to MCD and the substrate malonyl-CoA in the screening method, 14 C-labeled oxalooxalic acid is used to produce 14 C-labeled citric acid.

【0068】 本発明のスクリーニング検定法ではMCD活性を阻害するような物質などを特定
することが見込まれる。かかる阻害物質は虚血治療に有効であり(MCDの薬理学
的阻害は再潅流虚血心の心筋マロニルCoAレベルの上昇につながるはずである)
、また他疾患の治療にも有効であると見込まれる。これは脂肪酸酸化速度を落と
し、グルコース酸化を増進し、また再潅流虚血心の収縮機能を改善することにな
ろう。
The screening assay of the present invention is expected to identify substances that inhibit MCD activity. Such inhibitors are effective in treating ischemia (pharmacological inhibition of MCD should lead to increased myocardial malonyl-CoA levels in reperfused ischemic hearts)
It is also expected to be effective in treating other diseases. This will reduce the rate of fatty acid oxidation, enhance glucose oxidation, and improve the contractile function of reperfused ischemic hearts.

【0069】 本発明は種々の検定方式による化合物スクリーニングを見込む。一実施態様で
は、本発明は次のステップから成る化合物スクリーニング方法を見込む:a)次の
物質を用意すること:i)マロニルCoAデカルボキシラーゼから成る精製済み調製
品、ii)基質、およびiii)試験化合物;b)前記マロニルCoAデカルボキシラーゼと
前記基質を、マロニルCoAデカルボキシラーゼが基質上で作用して産物を生成す
るような条件の下で、前記試験化合物の存在下および不在下で混合すること、お
よびc)前記試験化合物の存在下および不在下で生成された産物の量を直接的また
間接的に測定すること。一実施態様では、[14C]クエン酸レベルの低下から推計
されるアセチルCoA形成の検出により、阻害作用を測定する。
The present invention contemplates compound screening by various assay formats. In one embodiment, the invention contemplates a compound screening method comprising the following steps: a) providing the following materials: i) a purified preparation comprising malonyl-CoA decarboxylase, ii) a substrate, and iii) a test. B) mixing the malonyl-CoA decarboxylase and the substrate in the presence and absence of the test compound under conditions such that malonyl-CoA decarboxylase acts on the substrate to produce a product; And c) directly or indirectly measuring the amount of product produced in the presence and absence of said test compound. In one embodiment, the inhibitory effect is measured by detecting acetyl-CoA formation as estimated from a decrease in [ 14 C] citrate levels.

【0070】 マロニルCoAデカルボキシラーゼ検定法:本発明ではMCD活性を測定するために
、新奇のMCD検定法を開発して、MCD反応産物のアセチルCoAを検出した。MCD起源
のアセチルCoAを[14C]オキサロ酢酸とクエン酸シンターゼ(0.73 μU/μL)の存
在下で定温に保ちクエン酸を形成させた。[14C]オキサロ酢酸は、L-[14C]アスパ
ラギン酸(2.5 μCi/ml)と2-オキソグルタル酸(2 mM)を使用して室温で行わ
れた20分間のアミノ基転移反応から得られた。この検定法には、検定前に高度の
MCD精製を行う必要がない、酵素活性のin vitro測定値がin vivo酵素活性率を反
映するなどの利点があった(スキームAをも参照)。
Malonyl-CoA decarboxylase assay: In the present invention, to measure MCD activity, a novel MCD assay was developed to detect acetyl-CoA in the MCD reaction product. MCD-derived acetyl-CoA was kept at a constant temperature in the presence of [ 14 C] oxaloacetate and citrate synthase (0.73 μU / μL) to form citrate. [ 14 C] oxaloacetic acid is obtained from a 20-minute transamination reaction performed at room temperature using L- [ 14 C] aspartic acid (2.5 μCi / ml) and 2-oxoglutarate (2 mM). Was. This test method requires advanced
There were advantages that there was no need to perform MCD purification and that the in vitro measurement of enzyme activity reflected the in vivo enzyme activity rate (see also Scheme A).

【0071】[0071]

【化1】 Embedded image

【0072】 1. MCDの作用物質または拮抗物質を特定するためのスクリーニング 本発明では、MCD活性を特異的に阻害または増進する物質を探し出すための数
種のアプローチを見込んでいる。その1つは、MCDをコードする核酸を入れた発
現コンストラクトを細胞に導入し、MCD活性を調節するのではと思われる化合物
にその細胞を接触させて対照との比較で見たMCD活性の変化を測定するというア
プローチである。細胞にはコンストラクトを一時的に導入しても、誘導性プロモ
ーターの制御下に定常的に導入してもよい。
1. Screening to Identify Agents or Antagonists of MCD The present invention allows for several approaches to searching for substances that specifically inhibit or enhance MCD activity. One is that the expression construct containing the nucleic acid encoding MCD is introduced into a cell, and the cell is contacted with a compound that is thought to regulate MCD activity. Is an approach of measuring The construct may be transiently introduced into the cell, or may be introduced constantly under the control of an inducible promoter.

【0073】 MCDの超生理的(super physiological)レベルの発現(超生理的レベルの発現
とは、細胞が前記遺伝子の細胞への導入および発現がない場合に発現するであろ
うと想定される通常のレベルを超えたレベルでの前記遺伝子産物の発現をいう)
は、通常の、まだ微妙な細胞MCD相互作用を著しく増進して、これまでは検定不
能であった現象を調べられるようにしよう。
Expression of superphysiological levels of MCD (superphysiological levels of expression is a normal expression that cells are expected to express without the introduction and expression of said genes into the cells. The expression of the gene product at a level exceeding the level)
Let's significantly enhance the normal, yet subtle, cellular MCD interaction so that we can investigate phenomena that were previously untestable.

【0074】 他の実施態様は、対応するRNAの翻訳とそれによって産生されるペプチドの精
製を含むであろう。精製されたペプチドを使用すれば化合物:タンパク質の特異
的相互作用を検査することができよう。加えて、翻訳により産生された本発明の
タンパク質に対する抗体を生成して、種々の免疫検定法、たとえばRIA、ELISAま
たはウェスタン法などの開発を可能にすることもできる。さらに、形質転換動物
をつくりだして、in vivo検定の実施を可能にすることもできる。
Another embodiment would involve the translation of the corresponding RNA and the purification of the peptide produced thereby. The use of purified peptides could be used to test for specific compound: protein interactions. In addition, antibodies to the protein of the invention produced by translation may be generated to allow the development of various immunoassays, such as RIA, ELISA or Western. In addition, transgenic animals can be created to enable in vivo assays to be performed.

【0075】 a. トランスフェクション検定法 トランスフェクション検定法は検定法開発に多大のフレキシビリティーをもた
らす。市販の導入ベクターは多種多様なので広範囲にわたる細胞種で本発明のMC
D遺伝子を発現させることができよう。一実施態様では、1)MCDをコードする核酸
および2)誘導性プロモーターの作動可能に組み合わせて成る発現コンストラクト
を細胞に一時的に導入する。MD活性を調節するとのではと思われる物質に細胞を
接触させる。MCDの発現が始まり、次いでMCD活性を測定する。組み換えMCDを発
現する細胞のMCD活性率を、対照発現ベクター(たとえば、空発現ベクター)を
導入した細胞のMCD活性率と比較する。MCD活性率は文献で報告されていて、技術
上周知でもあるさまざまな方法のうち任意の方法で定量することができる。
A. Transfection Assays Transfection assays provide a great deal of flexibility in assay development. Since commercially available transfer vectors are diverse, the MC of the present invention can be used in a wide variety of cell types.
The D gene could be expressed. In one embodiment, an expression construct comprising 1) a nucleic acid encoding MCD and 2) an operable combination of an inducible promoter is transiently introduced into a cell. The cells are contacted with a substance that is thought to regulate MD activity. MCD expression begins, and then MCD activity is measured. The MCD activity rate of cells expressing the recombinant MCD is compared with the MCD activity rate of cells into which a control expression vector (eg, an empty expression vector) has been introduced. The MCD activity rate can be quantified by any of a variety of methods that are reported in the literature and are also well known in the art.

【0076】 別の実施態様では、安定にトランスフェクトされた細胞株、すなわち本発明の
MCD遺伝子を安定に発現する細胞株を開発する。これらの系では誘導性プロモー
ターを使用する。MCD活性を調節するのではと思われる化合物を対象とするスク
リーニング検定法は、一時的トランスフェクション検定法の場合と同じ要領で実
施することになろう。安定にトランスフェクトされた細胞株を使用すれば、実験
間の整合性を高められるし、実験間比較も可能になる。
In another embodiment, a stably transfected cell line, ie, a
Develop cell lines that stably express the MCD gene. These systems use an inducible promoter. Screening assays for compounds that appear to modulate MCD activity will be performed in the same manner as the transient transfection assay. The use of a stably transfected cell line will increase the consistency between experiments and allow for comparisons between experiments.

【0077】 2. 類似または相同遺伝子の突然変異体を発現する組織を特定するためのスクリ
ーニング 一実施態様では、マイクロ検定マイクロチップ法を使用して組織スクリーニン
グを構成する。これは、配列決定されたMCD遺伝子と類似または相同の突然変異
遺伝子を発現する組織を特定するための高生産性スクリーニングの開発を可能に
しよう。
2. Screening to Identify Tissues Expressing Mutants of Similar or Homologous Genes In one embodiment, the tissue screening is configured using a microassay microchip method. This would allow the development of high productivity screens to identify tissues expressing mutant genes similar or homologous to the sequenced MCD gene.

【0078】 3. MCDシグナル経路成分を同定するためのスクリーニング a. In vitro検定法 MCD相互作用分子を同定するためのアプローチは数種ある。本発明は、非活性
(または低活性)MCDまたは構成的活性(constitutively active)MCD分子とだけ
会合するようなタンパク質の特定を可能としよう。かかるタンパク質はMCD機能
を調節することができよう。使用可能な手法はたとえば、本発明の転写産物に対
して生成される抗体によるMCDの免疫沈降などである。この手法は会合した結合
タンパク質をすべて沈降させることになろう。もう1つの方法では、グルタチオ
ンS-トランスフェラーゼなどのような一般に承認されているプルダウン・タンパ
ク質と結合した変異体MCDを含む融合タンパク質を生成する。後は結合タンパク
質を溶出し分析することができる。
3. Screening to Identify MCD Signal Pathway Components a. In Vitro Assays There are several approaches for identifying MCD interacting molecules. The present invention will allow the identification of proteins that are only associated with inactive (or less active) or constitutively active MCD molecules. Such proteins could regulate MCD function. Techniques that can be used include, for example, immunoprecipitation of MCD with antibodies generated against the transcript of the present invention. This approach will precipitate any associated binding proteins. Another method produces a fusion protein comprising a mutant MCD coupled to a generally accepted pull-down protein such as glutathione S-transferase. Thereafter, the bound protein can be eluted and analyzed.

【0079】 i) 免疫沈降 野生型および変異型MCDに対する抗体の生成後、組み換えMCDを発現する細胞を
溶解し、1種類の抗体と共に温置する。後は、抗体を結合MCDおよび任意の会合タ
ンパク質と共に、標準手法を用いてタンパク質-A Sepharoseまたはタンパク質-G
Sepharoseビーズによりプルダウンすることができる。
I) Immunoprecipitation After generation of antibodies against wild-type and mutant MCD, cells expressing the recombinant MCD are lysed and incubated with one type of antibody. The antibody is then combined with the bound MCD and any associated proteins using standard techniques for protein-A Sepharose or protein-G
It can be pulled down by Sepharose beads.

【0080】 ii) 融合タンパク質プルダウン(Pull-Down) 免疫沈降と類似の方法にMCDとグルタチオンS-トランスフェラーゼ(GST)の融
合タンパク質を構成する方法がある。このMCD融合タンパク質を細胞抽出物と共
に温置し、次いでグルタチオンSepharoseビーズで除去する。結合MCDタンパク質
があればそれを分析する。
Ii) Fusion protein pull-down (Pull-Down) A method similar to immunoprecipitation is to construct a fusion protein of MCD and glutathione S-transferase (GST). The MCD fusion protein is incubated with the cell extract and then removed with glutathione Sepharose beads. Analyze any bound MCD protein.

【0081】 4. MCD相同体を同定するためのスクリーニング ラット、ヒトまたは他種のMCD相同体の同定には標準分子生物学手法を用いる
ことができる。たとえば、本発明はDNA-DNAハイブリダイゼーション法(サザン
法など)やDNA-RNAハイブリダイゼーション法(ノーザン法など)を含む種々の
アプローチを見込んでいる。その他にもたとえば、配列番号1、2または3の翻訳
産物に対して生成された抗体によるライブラリーストックから作成したタンパク
質の免疫スクリーニングなどがある。さらに、MCDの相互作用タンパク質である
と判明しているまたは推測されるタンパク質の免疫沈降に続けて、配列番号1、2
または3の翻訳産物に対して生成された抗体による突然変異MCD相同体の特定を行
うこともできる。
4. Screening to Identify MCD Homologues Standard molecular biology techniques can be used to identify rat, human or other species of MCD homologs. For example, the present invention contemplates various approaches, including DNA-DNA hybridization methods (such as the Southern method) and DNA-RNA hybridization methods (such as the Northern method). Other examples include immunoscreening of proteins made from library stocks with antibodies raised against the translation product of SEQ ID NO: 1, 2 or 3. In addition, following immunoprecipitation of proteins known or suspected to be MCD interacting proteins, SEQ ID NOs: 1, 2
Alternatively, a mutant MCD homolog can be identified by an antibody generated against the 3 translation product.

【0082】 実施例 以下の実施例は本発明のある種の好ましい実施態様を説明するためのものであ
り、本発明の範囲を限定する意図はない。以下の実験的開示では、次のような方
法論が適用される。
[0082] The following examples are intended to illustrate certain preferred embodiments of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention. In the following experimental disclosure, the following methodology is applied.

【0083】 方法 材料:L-[14C(U)]アスパラギン酸塩と[1,10-14C]パルミチン酸塩はマンデル社
(Mandel)から購入し、またヒアミンヒドロキシド(メチルベンゼトニウム;1
Mをメタノール溶液に溶かしたもの)はICN社から購入した。ウシ血清アルブミン
(画分V)はベーリンガー社(Boehringer。ドイツ/マンハイム)から入手した
。Dowex 50W-X8陽イオン交換樹脂(100-200メッシュ、水素形)はバイオ−ラド
・ラボラトリーズ社(Bio-Rad Laboratories。カリフォルニア州/リッチモンド
)から入手した。ACS水性計数シンチラントはアメルシャム・カナダ社(Amersha
m Canada。オンタリオ州オークビル)から購入した。その他の化学薬品はすべて
試薬用である。
Method materials: L- [14C (U)] aspartate and [1,10-14C] palmitate were purchased from Mandel, and were prepared from hyamine hydroxide (methylbenzethonium; 1
M dissolved in a methanol solution) was purchased from ICN. Bovine serum albumin (fraction V) was obtained from Boehringer (Mannheim / Germany). Dowex 50W-X8 cation exchange resin (100-200 mesh, hydrogen form) was obtained from Bio-Rad Laboratories (Richmond, CA). ACS aqueous scintillant is available from Amersham Canada.
m Canada. (Oakville, Ontario). All other chemicals are for reagents.

【0084】 1. ラット心マロニルCoAデカルボキシラーゼの調製 オスのSprague-Dawleyラット(300〜350 g)にペントバルビトール・ナトリウ
ムで麻酔をかけて、心臓をすばやく摘出した。取り出した心臓はただちホモジナ
イザーにかけてMCD測定に備えるか、ただちにミトコンドリアの調製(後述)に
使用するか、液体窒素で冷凍するか、または単離した動く心臓の潅流試験に使用
した。
1. Preparation of Rat Heart Malonyl-CoA Decarboxylase Male Sprague-Dawley rats (300-350 g) were anesthetized with sodium pentobarbitol, and the heart was quickly removed. The removed heart was immediately homogenized to prepare for MCD measurement, used immediately for mitochondrial preparation (described below), frozen in liquid nitrogen, or used for perfusion testing of isolated moving hearts.

【0085】 心臓は単離心潅流用に1日齢および7日齢のNew Zealandシロウサギからも麻酔
処理して摘出したが、これについてはもっと後で説明する。MCD測定に使用した
生鮮心または冷凍心(10〜15 mgの組織)を、KCl(75 mM)、スクロース(20 mM)
、HEPES(10 mM)、EGTA(1 mM)、±[NaF(50 mM)およびNaPPi(5 mM)]から成る緩
衝液中で15秒間、2回ホモジナイズ処理し、このホモジェネートの2 mg組織相当
画分をMCD測定に使用した。
Hearts were also anesthetized and removed from 1-day and 7-day-old New Zealand white rabbits for isolated cardiac perfusion, as described further below. Fresh or frozen hearts (10-15 mg of tissue) used for MCD measurement were purified from KCl (75 mM), sucrose (20 mM).
, HEPES (10 mM), EGTA (1 mM), ± [NaF (50 mM) and NaPPi (5 mM)], and homogenized twice for 15 seconds in a buffer solution. The minutes were used for MCD measurements.

【0086】 ラット心ミトコンドリアの単離とマロニルCoAデカルボキシラーゼの精製:ラ
ットの心臓を摘出し心房から切り離した。次いで、心房を1 mm角に切り刻み、氷
で冷やしたマニトール/スクロース/EFTA(MSE)緩衝液(225 mMマニトール、7
5 mMスクロース、1 mM EGTA。pH 7.5)ですすぎ洗いした。重量比2:1のMSE緩衝
液:湿り組織混合液を用意し、テフロンペッスル/ガラスホモジナイザーにかけ
5ストロークした。このホモジェネートをMSEで10 ml/g-湿り組織に希釈し、480
x gで5分間遠心分離した。上澄みを2層チーズクロスでろ過し、次いで10,000 x
gで30分間遠心分離した。
[0086] Isolation of rat heart mitochondria and purification of malonyl-CoA decarboxylase: The rat heart was excised and detached from the atrium. The atrium was then chopped into 1 mm squares, and ice-cooled mannitol / sucrose / EFTA (MSE) buffer (225 mM mannitol, 7
5 mM sucrose, 1 mM EGTA. pH 7.5). Prepare a 2: 1 weight ratio of MSE buffer: moist tissue mixture and run on Teflon pestle / glass homogenizer
5 strokes. The homogenate was diluted with MSE to 10 ml / g-moist tissue and
Centrifuged at xg for 5 minutes. The supernatant is filtered through two layers of cheesecloth, then 10,000 x
Centrifuged at g for 30 minutes.

【0087】 0.5 mMジチオエリトリトール(DTE)を含む10 mMリン酸ナトリウム緩衝液(pH 7
.6)にペレットを再懸濁させた(50 mL/ g-湿りミトコンドリアペレット)。こ
の懸濁液にTriton X-100を(0.1%)加え、スラリーを4℃で16時間かく拌し、ミ
トコンドリアを溶解した。溶液を24,000 x gで10分間遠心分離し、上澄みを硫酸
アンモニウム粉末で40%に飽和させ、氷で冷やしながら1時間かく拌した。沈殿し
たタンパク質を24,000 x g、10分間の遠心分離で除去した。上澄みを硫酸アンモ
ニウム粉末で55%に飽和させ、氷上で1時間かく拌し、24,000 x gで10分間遠心分
離した。ペレットを0.1 Mリン酸カリウム(pH 7.4)、1 mM DTTおよび1 M硫酸ア
ンモニウム緩衝液に再懸濁させた。
A 10 mM sodium phosphate buffer (pH 7) containing 0.5 mM dithioerythritol (DTE)
.6) the pellet was resuspended (50 mL / g-wet mitochondrial pellet). Triton X-100 (0.1%) was added to the suspension, and the slurry was stirred at 4 ° C. for 16 hours to dissolve mitochondria. The solution was centrifuged at 24,000 xg for 10 minutes, and the supernatant was saturated with ammonium sulfate powder to 40% and stirred for 1 hour while cooling with ice. Precipitated proteins were removed by centrifugation at 24,000 xg for 10 minutes. The supernatant was saturated with ammonium sulfate powder to 55%, stirred on ice for 1 hour, and centrifuged at 24,000 xg for 10 minutes. The pellet was resuspended in 0.1 M potassium phosphate (pH 7.4), 1 mM DTT and 1 M ammonium sulfate buffer.

【0088】 Butyl Sepharose 650Mによるクロマトグラフィー:次に、このリン酸カリウム
/MCD溶液を、1 mM DTTと1 M硫酸アンモニウムを含む0.1 Mリン酸カリウム緩衝
液(pH 7.4)であらかじめ平衡にしておいた100 mL Butyl-Sepharose 650Mカラ
ムに注入した。カラムを3カラム容量の前記緩衝液で洗い、タンパク質を1 M〜0
M硫酸アンモニウムの線形勾配で総容量500 mLに溶出し、10 mL画分として回収し
た。MCD活性を含む画分をプールし、Millipore Ultrafree 15 mL遠心フィルター
装置Biomax 10K NMWLを使用した限外ろ過により濃縮した。得られた1 mL溶液を0
.1 Mリン酸カリウム(pH 7.4)、1 mM DTTおよび1 M硫酸アンモニウムの緩衝液
に溶かして50 mLとした。
Chromatography on Butyl Sepharose 650M: The potassium phosphate / MCD solution was then pre-equilibrated with 0.1 M potassium phosphate buffer (pH 7.4) containing 1 mM DTT and 1 M ammonium sulfate. Injected into a mL Butyl-Sepharose 650M column. Wash the column with 3 column volumes of the above buffer to remove protein from 1 M
Eluted with a linear gradient of M ammonium sulfate to a total volume of 500 mL and collected as a 10 mL fraction. Fractions containing MCD activity were pooled and concentrated by ultrafiltration using a Millipore Ultrafree 15 mL centrifugal filter device Biomax 10K NMWL. The obtained 1 mL solution is
It was dissolved in a buffer of .1 M potassium phosphate (pH 7.4), 1 mM DTT and 1 M ammonium sulfate to make 50 mL.

【0089】 Phenyl Sepharose HPによるクロマトグラフィー:次にこの酵素溶液を、1 mM
DTTと1 M硫酸アンモニウムを含む0.1 Mリン酸カリウム緩衝液(pH 7.4)であら
かじめ平衡にしておいた25 mL Phenyl Sepharose HPカラムに注入した。カラム
を3カラム容量の前記緩衝液で洗い、タンパク質を1 M〜0 M硫酸アンモニウムの
線形勾配で合計容量500 mLに溶出し、10 mL画分として回収した。MCD活性を含む
画分をプールし、前記のように限外ろ過により濃縮した。得られた1 mL溶液を、
1 mM DTTを含む20 mMビス-トリス(pH 7)緩衝液に溶かして50 mLとした。
Chromatography on Phenyl Sepharose HP: The enzyme solution is then
The column was injected onto a 25 mL Phenyl Sepharose HP column that had been equilibrated with 0.1 M potassium phosphate buffer (pH 7.4) containing DTT and 1 M ammonium sulfate. The column was washed with 3 column volumes of the above buffer, and the protein was eluted with a linear gradient of 1 M to 0 M ammonium sulfate to a total volume of 500 mL and collected as a 10 mL fraction. Fractions containing MCD activity were pooled and concentrated by ultrafiltration as described above. The obtained 1 mL solution is
It was dissolved in 20 mM Bis-Tris (pH 7) buffer containing 1 mM DTT to make 50 mL.

【0090】 Q Sepharose HPによるクロマトグラフィー:次にこの酵素溶液を、1 mM DTTを
含む20 mMビス-トリス(pH 7)緩衝液であらかじめ平衡にしておいた10 mL Q Se
pharose HPカラムに注入した。カラムを3カラム容量の同緩衝液で洗い、結合タ
ンパク質を0 M〜0.3 M NaClの線形勾配で合計容量100 mLに溶出した。5 mL画分
を回収し、MCD活性を含む画分をプールして、前記のように濃縮した。濃縮プー
ルを、1 mM DTTを含む50 mMマロネート(pH 5.6)50 mLに再懸濁させた。
Chromatography on Q Sepharose HP: The enzyme solution was then equilibrated with 10 mL QSe previously equilibrated with 20 mM Bis-Tris (pH 7) buffer containing 1 mM DTT.
Injected into a pharose HP column. The column was washed with 3 column volumes of the same buffer and the bound protein was eluted with a linear gradient from 0 M to 0.3 M NaCl to a total volume of 100 mL. 5 mL fractions were collected and fractions containing MCD activity were pooled and concentrated as described above. The concentrated pool was resuspended in 50 mL of 50 mM malonate (pH 5.6) containing 1 mM DTT.

【0091】 SP Sepharose HPによるクロマトグラフィー:次にこの酵素溶液を、1 mM DTT
を含む50 mMマロネート(pH 5.6)緩衝液であらかじめ平衡にしておいた5 mL SP
Sepharose HPカラムに注入した。カラムを3カラム容量の同緩衝液で洗い、結合
タンパク質を0 M〜0.3 M NaClの線形勾配で合計容量50 mLに溶出した。2 mL画分
を回収し、MCD活性を含む画分をプールして、pH 7.0に中和し、前記のように濃
縮した。濃縮プールを、1 mM DTTを含む50 mMマロネート(pH 5.6)5 mLに再懸
濁させた。
Chromatography on SP Sepharose HP: The enzyme solution is then transferred to 1 mM DTT
5 mL SP previously equilibrated with 50 mM malonate (pH 5.6) buffer containing
Injected into a Sepharose HP column. The column was washed with 3 column volumes of the same buffer and the bound protein was eluted with a linear gradient from 0 M to 0.3 M NaCl to a total volume of 50 mL. Two mL fractions were collected, fractions containing MCD activity were pooled, neutralized to pH 7.0 and concentrated as described above. The concentrated pool was resuspended in 5 mL of 50 mM malonate (pH 5.6) containing 1 mM DTT.

【0092】 SP Sepharose HPからのマロニルCoAアフィニティ溶出:次にこの酵素溶液を、
前述のようにあらかじめ平衡にしておいた0.5 mL SP Sepharose HPカラムに再び
かけた。カラムを洗って未結合タンパク質を除去し、次いで1 mM DTTと10 μMマ
ロニルCoAを含む50 mMマロネート(pH 5.7)で溶出した。これはMCDの高特異性
溶出を可能にした。第2 SP Sepharose HPカラムから溶出したタンパク質画分を1
0% SDS-ポリアクリルアミドゲルで分離し、Coomassie溶液により染色して視覚化
した。MCDバンドのタンパク質をゲルから切り取り「ゲル内」トリプシン消化処
理した。消化処理後、トリプティックペプチドをミクロボアHPLCで分離し、選び
出したペプチドのアミノ酸配列はエドマン分解法により決定した。
Malonyl-CoA affinity elution from SP Sepharose HP: This enzyme solution was then
The column was reapplied to a 0.5 mL SP Sepharose HP column that had been previously equilibrated as described above. The column was washed to remove unbound protein and then eluted with 50 mM malonate (pH 5.7) containing 1 mM DTT and 10 μM malonyl-CoA. This allowed for high specificity elution of MCD. The protein fraction eluted from the second SP Sepharose HP column was
Separated on a 0% SDS-polyacrylamide gel, stained with Coomassie solution and visualized. MCD band proteins were excised from the gel and digested "in gel" with trypsin. After digestion, the tryptic peptides were separated by microbore HPLC, and the amino acid sequences of the selected peptides were determined by Edman degradation.

【0093】 マロニルCoAデカルボキシラーゼ検定法:本発明では、MCD活性を測定するため
に新奇のMCD検定法を開発して、MCD反応の産物、アセチルCoAを検出した。MCD起
源のアセチルCoAを[14C]オキサロ酢酸塩とクエン酸シンターゼ(0.73 μU/μL)
の存在下で定温に保ちクエン酸塩を形成させた。[14C]オキサロ酢酸塩はL-[14C(
U)]アスパラギン酸塩(2.5 μCi/ml)と2-オキソグルタル酸塩(2 mM)を使用し
て室温で行われた20分間のアミノ基転移反応から得られた。この検定法には、検
定前に高度のMCD精製を行う必要がない、酵素活性のin vitro測定値がin vivo酵
素活性率を反映するなどの利点があった。
[0093] Malonyl-CoA decarboxylase assay: In the present invention, a novel MCD assay was developed to measure MCD activity to detect the product of the MCD reaction, acetyl-CoA. MCD-derived acetyl-CoA [ 14C ] oxaloacetate and citrate synthase (0.73 μU / μL)
Citrate formation was maintained at constant temperature in the presence of. [ 14 C] oxaloacetate is L- [ 14 C (
[U)] aspartate (2.5 μCi / ml) and 2-oxoglutarate (2 mM) from a 20-minute transamination reaction performed at room temperature. This assay has the advantage that it does not require a high degree of MCD purification before the assay and that the in vitro measurement of enzyme activity reflects the in vivo enzyme activity rate.

【0094】 MCD検定法の手始めに、心ホモジェネートまたはミトコンドリア調製物を210 μl反応混合物(0.1 Mトリス(pH8.0)、0.5 mMジチオスレイトール、1 mMマロニ
ルCoA)に加え、NaF(50 mM)とNaPPi(5 mM)の存在下または不在下で10分間、
37℃に保った。過塩素酸(0.5 mM)40μlを加えて反応を停止させ、10μlの2.2
M KHCO3(pH 10)で中和してから、10,000 x gで5分間遠心分離し、沈降タンパク
質を除去した。この心試料をマロニルCoAと共に定温に保つことでマロニルCoAを
アセチルCoAに転換することができた。
At the beginning of the MCD assay, cardiac homogenate or mitochondrial preparation is added to 210 μl reaction mixture (0.1 M Tris (pH 8.0), 0.5 mM dithiothreitol, 1 mM malonyl-CoA) and NaF (50 mM) For 10 minutes in the presence or absence of NaPPi (5 mM)
Maintained at 37 ° C. The reaction was stopped by adding 40 μl of perchloric acid (0.5 mM) and 10 μl of 2.2
After neutralization with M KHCO 3 (pH 10), the mixture was centrifuged at 10,000 × g for 5 minutes to remove precipitated proteins. By keeping this heart sample at a constant temperature together with malonyl-CoA, malonyl-CoA could be converted to acetyl-CoA.

【0095】 転換したアセチルCoAに[14C]オキサロ酢酸塩(0.17 μCi/ml)を混ぜて[14C]
クエン酸塩を生成させた。次に、反応混合物から未反応[14C]オキサロ酢酸塩を
除去するために、グルタミン酸ナトリウム(6.8 mM)とアスパラギン酸アミノト
ランスフェラーゼ(0.533 μU/μl)を加え、20分間室温に保った。これは未反
応[14C]オキサロ酢酸塩を再び[14C]アスパラギン酸塩に戻すアミノ基転移反応を
可能にした。結果的に得られた溶液に、Dowex 50W-8X(100〜200メッシュ)を1:
2の比率で懸濁させ、かく拌してから400 x gで10分間遠心分離した。
[0095] the conversion to acetyl CoA mix [14 C] oxaloacetate (0.17 μCi / ml) [14 C]
Citrate was formed. Next, in order to remove unreacted [ 14 C] oxaloacetate from the reaction mixture, sodium glutamate (6.8 mM) and aspartate aminotransferase (0.533 μU / μl) were added, and the mixture was kept at room temperature for 20 minutes. This enabled the transamination reaction to convert the unreacted [ 14 C] oxaloacetate back to [ 14 C] aspartate. To the resulting solution, add Dowex 50W-8X (100-200 mesh) to 1:
The mixture was suspended in a ratio of 2, stirred, and centrifuged at 400 xg for 10 minutes.

【0096】 [14C]アスパラギン酸塩はペレット化したDowex画分によって除去される一方、
上澄みには[14C]クエン酸塩が保持された。次いで、上澄み画分について[14C]ク
エン酸塩の形で存在する[14C]を測定した。次いで、MCDによって産生されたアセ
チルCoAの量を、前述のものと同じ検定条件が適用されていたアセチルCoA標準曲
線との比較により定量した。標準アセチルCoA濃度曲線を各実験を用いて作成し
た。これらの曲線は常に直線形であることが判明した(r=0.99)。
[ 14 C] aspartate is removed by the pelleted Dowex fraction,
[ 14 C] citrate was retained in the supernatant. Was then measured in the form of [14 C] Citrate for supernatant fraction [14 C]. The amount of acetyl-CoA produced by the MCD was then quantified by comparison to an acetyl-CoA standard curve to which the same assay conditions had been applied as described above. A standard acetyl-CoA concentration curve was constructed using each experiment. These curves were always found to be linear (r = 0.99).

【0097】 CoAエステルの測定法:CoAエステルは粉末状組織から6%過塩素酸中に抽出し、
既述の改良型高性能液体クロマトグラフィー(HPLC)法[Lopaschuk et al., J.
Biol. Chem. 269: 25871-25878(1994)]を使用して測定した。原則的に、各試
料(各100μl)をBeckman System Gold HPLCでプレカラムカートリッジ(C18、
サイズ3 cm、7μm)とMicrosorbショートワンカラム(タイプC18、粒径3μm、サ
イズ4.6×100 mm)に通した。吸着は254 mMに設定し、流量は1 ml毎分に設定し
た。
Determination of CoA ester: CoA ester was extracted from powdered tissue into 6% perchloric acid,
The improved high performance liquid chromatography (HPLC) method described above [Lopaschuk et al., J.
Biol. Chem. 269: 25871-25878 (1994)]. In principle, each sample (100 μl each) was pre-columned on a Beckman System Gold HPLC (C18,
(Size 3 cm, 7 μm) and a Microsorb short one column (type C18, particle size 3 μm, size 4.6 × 100 mm). The adsorption was set at 254 mM and the flow rate was set at 1 ml per minute.

【0098】 勾配は緩衝液A(0.2 M NaH2PO4、pH 5.0)と緩衝液B(0.25 M NaH2PO4および
アセトニトリル、pH 5.0)を使用して80:20(v/v)の比率で開始した。初期条件
(97% Aおよび3% B)を2.5分間維持し、その後、Beckmanの曲線3を使用して18%
Bへと5分間かけて変更した。開始から15分後に、勾配を18% Bへと3分かけて線形
に変更し、さらに17分かけて90% Bへと変更した。開始から42分後に3% Bへと0.5
分間で線形に戻し、開始から50分後にカラム平衡を完了した。ピークをBeckman System Goldソフトウェアパッケージで積算した。
The gradient was 80:20 (v / v) using buffer A (0.2 M NaH 2 PO 4 , pH 5.0) and buffer B (0.25 M NaH 2 PO 4 and acetonitrile, pH 5.0). Started with The initial conditions (97% A and 3% B) were maintained for 2.5 minutes, followed by 18% using Beckman curve 3
Changed to B over 5 minutes. Fifteen minutes after the start, the gradient was changed linearly to 18% B over 3 minutes and then to 90% B over 17 minutes. 0.5% to 3% B 42 minutes after start
Minutes returned to linear and column equilibration was completed 50 minutes after the start. Peaks were integrated with the Beckman System Gold software package.

【0099】 アセチルCoAカルボキシラーゼ検定法: 約200 mgの冷凍新組織を、既述の要領で[Lopaschuk et al., J. Biol. Chem.
269: 25871-25878(1994)]ホモジナイザーにかけ、遠心分離し、透析した。透
析物25 μlを反応混合物(60.6 mMトリス酢酸塩(pH. 7.5);1 mg/mlウシ血清ア
ルブミン;1.32 μMβ-メルカプトエタノール;2.12 mM ATP;1.06 mMアセチルC
oA;5.0 mM酢酸マグネシウム;18.2 mM NaHCO3;および10 mMクエン酸マグネシ
ウム)に加えた(最終量160 μl)。試料を0、1、2、3または4分間、37℃に維持
してから、10%過塩素酸25 μlを加えて反応を停止させた。試料を13,000rpmで2
分間遠心分離し、上澄み中のマロニルCoA濃度を前述のHPLC法で測定した。
Acetyl-CoA carboxylase assay: Approximately 200 mg of frozen new tissue was prepared as previously described [Lopaschuk et al., J. Biol. Chem.
269: 25871-25878 (1994)], homogenizer, centrifuged and dialyzed. 25 μl of the dialysate was added to the reaction mixture (60.6 mM Tris acetate (pH 7.5); 1 mg / ml bovine serum albumin; 1.32 μM β-mercaptoethanol; 2.12 mM ATP; 1.06 mM acetyl C
oA; 5.0 mM magnesium acetate; 18.2 mM NaHCO 3 ; and 10 mM magnesium citrate) (160 μl final volume). The samples were maintained at 37 ° C. for 0, 1, 2, 3 or 4 minutes before stopping the reaction by adding 25 μl of 10% perchloric acid. Sample at 13,000 rpm for 2
After centrifugation for 1 minute, the concentration of malonyl-CoA in the supernatant was measured by the aforementioned HPLC method.

【0100】 ウェスタンブロット分析法:既述の要領で[Lopaschuk et al., J. Biol. Che
m. 269: 25871-25878(1994)]試料を非変性ポリアクリルアミドゲル電気泳動か
またはSDS-PAGEにかけ、ニトロセルロース膜に移した。膜の免疫ブロッティング
には1%粉乳に溶かしたラット抗MCD抗体またはウシ抗カタラーゼ抗体(Chemicon
社)を使用した。抗体はAmersham Enhanced Chemiluminescenceウェスタンブロ
ッティング/検出システムを使用して、メーカーの説明に従って視覚化した。
Western blot analysis: [Lopaschuk et al., J. Biol. Che
m. 269: 25871-25878 (1994)]. Samples were subjected to native polyacrylamide gel electrophoresis or SDS-PAGE and transferred to nitrocellulose membranes. For immunoblotting of membranes, rat anti-MCD antibody or bovine anti-catalase antibody (Chemicon
Was used. Antibodies were visualized using the Amersham Enhanced Chemiluminescence Western blotting / detection system according to the manufacturer's instructions.

【0101】 心臓の潅流:心臓の単離および潅流には生まれたて(1日齢と7日齢)のNew Ze
alandシロウサギまたは大人のSprague-Dawleyラットを使用した。既述の要領で
[Lopaschuk et al., J. Biol. Chem. 269: 25871-25878(1994)]1日齢ウサギの
心臓を単離し、冠動脈潅流圧30 mm Hgで潅流した。7日齢ウサギの心臓も既述の
要領で[Lopaschuk et al., J. Biol. Chem. 269: 25871-25878(1994)]、7.5 m
m Hg左心房前負荷および30 mm Hg大動脈後負荷で潅流した。ラットの心臓は11.5
mm Hg左心房前負荷および80 mm Hg大動脈後負荷で潅流した[Lopaschuk et al.
, J. Biol. Chem. 269: 25871-25878(1994)]。
Perfusion of the heart: Isolation and perfusion of the heart were performed using newborn (1 day and 7 day old) New Ze
aland white rabbits or adult Sprague-Dawley rats were used. One day old rabbit hearts were isolated as described [Lopaschuk et al., J. Biol. Chem. 269: 25871-25878 (1994)] and perfused at a coronary perfusion pressure of 30 mm Hg. The heart of a 7-day-old rabbit was also prepared as described [Lopaschuk et al., J. Biol. Chem. 269: 25871-25878 (1994)], 7.5 m
Perfusion was performed with mHg left atrial preload and 30 mm Hg aortic afterload. Rat heart is 11.5
Perfusion with mm Hg left atrial preload and 80 mm Hg aortic afterload [Lopaschuk et al.
J. Biol. Chem. 269: 25871-25878 (1994)].

【0102】 生まれたてのウサギの心臓の潅流には3%ウシ血清アルブミン、0.4 mM[9,10-14 C]パルミチン酸塩、11 mMグルコースおよび100 μU/mlインスリンから成るKrebs
-Henseleit液を使用した。心臓を40分間潅流してから後述の要領で脂肪酸酸化を
測定した。ラットの心臓には11 mMグルコース、1.2 mMパルミチン酸塩および100
μU/mlインスリンから成るKrebs-Henseleit液を使用した。心臓の潅流は60分有
酸素期、30分有酸素期および30分完全虚血期、または30分有酸素期、30分完全虚
血期および60分潅流期のいずれかで実施した。
[0102] newborn rabbit hearts 3% bovine serum albumin in perfused, 0.4 mM [9,10- 14 C] palmitate, Krebs consisting 11 mM glucose and 100 μU / ml insulin
-Henseleit solution was used. After perfusing the heart for 40 minutes, fatty acid oxidation was measured as described below. Rat heart contains 11 mM glucose, 1.2 mM palmitate and 100 mM
A Krebs-Henseleit solution consisting of μU / ml insulin was used. Perfusion of the heart was performed during either the 60 min aerobic phase, the 30 min aerobic phase and the 30 min complete ischemia, or the 30 min aerobic phase, the 30 min complete ischemia and the 60 min perfusion phase.

【0103】 潅流終了のつど、心臓を液体窒素温度に冷やしたトングで冷凍した。潅流心由
来の冷凍心室組織を計量し、液体窒素温度に冷やした乳鉢と乳棒ですりつぶし粉
末にした。粉末化した組織の一部を使用して心室の乾量−湿量比を求めた。カニ
ューレ上に残った心房組織を除去し、100℃で12時間オーブン乾燥させ、計量し
た。乾燥心房組織、総冷凍心室重量、および心室乾量−湿量比から、心臓の総乾
量を求めた。
At the end of each perfusion, the heart was frozen with tongs chilled to liquid nitrogen temperature. Frozen ventricular tissue from the perfused heart was weighed and ground with a mortar and pestle cooled to liquid nitrogen temperature. A portion of the powdered tissue was used to determine the dry-wet ratio of the ventricle. The atrial tissue remaining on the cannula was removed, oven dried at 100 ° C. for 12 hours and weighed. Total dry weight of the heart was determined from dry atrial tissue, total frozen ventricular weight, and ventricular dry-moisture ratio.

【0104】 パルミチン酸塩酸化の測定法:[1-14C]パルミチン酸塩(約50,000 dpm/ml緩衝
液)で潅流した心臓から産生された14CO2を定量的に回収することにより、定常
状態のパルミチン酸塩酸化速度を生まれたてのウサギの心臓と有酸素および再潅
流心の両方で測定した。酸素付加室にガスとして放出された14CO2と潅流液中のN
aHCO3に閉じ込められた14CO2の回収は既述の要領で行った[Lopaschuk et al.,
J. Biol. Chem. 269: 25871-25878(1994)]。
Assay for Palmitate Oxidation: A routine method by quantitatively recovering 14 CO 2 produced from hearts perfused with [ 1-14 C] palmitate (about 50,000 dpm / ml buffer). State palmitate oxidation rates were measured in both newborn rabbit hearts and aerobic and reperfused hearts. 14 CO 2 released as gas to the oxygenation chamber and N in the perfusate
aHCO3 recovery of trapped 14 CO 2 in was performed in the manner previously described [Lopaschuk et al.,
J. Biol. Chem. 269: 25871-25878 (1994)].

【0105】 統計的分析:無対t-検定により2群平均の偏差を求めた。3個から成る群につい
ては、分散分析+Nemine-Kees検定を用いた。p<0.05の値は有意と考えられた。
提示のデータはすべて平均±S.E.M(平均の標準誤差)として表記している。
Statistical analysis: Unpaired t-test was used to determine the deviation of the mean of the two groups. For the group of three, analysis of variance + Nemine-Kees test was used. A value of p <0.05 was considered significant.
All data presented are presented as mean ± SEM (standard error of the mean).

【0106】 2. ラット肝/膵マロニルCoAデカルボキシラーゼの調製 オスのSprague-Dawleyラット(300〜350 g)にペントバルビトール・ナトリウ
ムで麻酔をかけて、肝臓/膵臓をすばやく摘出した。 ラットの肝臓50個を1 mm角に切り刻み、氷で冷やしたMSE緩衝液(225 mMマニ
トール、75 mMスクロース、1 mM EGTA。pH 7.5)ですすぎ洗いした。各肝臓につ
き重量比2:1のMSE緩衝液:湿り組織混合液を用意し、テフロンペッスル/ガラ
スホモジナイザーにかけ5ストロークした。このホモジェネートをMSEで10 ml/g-
湿り組織に希釈し、480 x gで5分間遠心分離した。上澄みを2層チーズクロスで
ろ過し、次いで10,000 x gで30分間遠心分離した。
2. Preparation of rat liver / pancreatic malonyl-CoA decarboxylase Male Sprague-Dawley rats (300-350 g) were anaesthetized with sodium pentobarbitol and the liver / pancreas was quickly removed. Fifty rat livers were cut into 1 mm squares and rinsed with ice-cold MSE buffer (225 mM mannitol, 75 mM sucrose, 1 mM EGTA, pH 7.5). A 2: 1 weight ratio of MSE buffer: moist tissue mixture was prepared for each liver and applied to a Teflon pestle / glass homogenizer for 5 strokes. This homogenate is treated with MSE at 10 ml / g-
Diluted to wet tissue and centrifuged at 480 xg for 5 minutes. The supernatant was filtered through two-layer cheesecloth and then centrifuged at 10,000 xg for 30 minutes.

【0107】 0.5 mMジチオエリトリトール(DTE)を含む10 mMリン酸ナトリウム緩衝液(pH 7
.6)にペレットを再懸濁させた(5 mL/ g-湿りミトコンドリアペレット)。この
懸濁液にTriton X-100を(0.1%)加え、スラリーを4℃で16時間かく拌し、ミト
コンドリアを溶解した。溶液を24,000 x gで10分間遠心分離し、上澄みを(NH4)2 SO4で40%に飽和させ、氷で冷やしながら1時間かく拌した。沈殿したタンパク質
を24,000 x g、10分間の遠心分離で除去した。上澄みを(NH4)2SO4で55%に飽和さ
せ、氷上で1時間かく拌し、24,000 x gで10分間遠心分離した。このMCD活性を濃
縮させたペレットを0.1 Mリン酸カリウム(pH 7.4)、1 mM DTTおよび1 M(NH4)2 SO4緩衝液に再懸濁させた、第1カラムへの使用に備えた。
A 10 mM sodium phosphate buffer (pH 7) containing 0.5 mM dithioerythritol (DTE)
.6) the pellet was resuspended (5 mL / g-wet mitochondrial pellet). Triton X-100 (0.1%) was added to the suspension, and the slurry was stirred at 4 ° C. for 16 hours to dissolve mitochondria. The solution was centrifuged 10 min at 24,000 xg, the supernatant (NH 4) was saturated 40% with 2 SO 4, and stirred for 1 hour while cooling with ice. Precipitated proteins were removed by centrifugation at 24,000 xg for 10 minutes. The supernatant was saturated with (NH 4 ) 2 SO 4 to 55%, stirred on ice for 1 hour, and centrifuged at 24,000 × g for 10 minutes. The pellet enriched in MCD activity was resuspended in 0.1 M potassium phosphate (pH 7.4), 1 mM DTT and 1 M (NH 4 ) 2 SO 4 buffer, ready for use on the first column. .

【0108】 マロニルCoAデカルボキシラーゼ検定法:クエン酸シンターゼとリンゴ酸デヒ
ドロゲナーゼを用いる連結型検定法でのマロニルCoAからのアセチルCoA形成に続
く蛍光測定法を用いてMCD活性を測定した。1.4 mLの反応混合物は0.1 M Tris-HC
l(pH 8.0)、1 mM DTE、0.01 Mリンゴ酸、0.17 mM NAD+、0.136 mMマロニルCoA、
11 Uリンゴ酸デヒドロゲナーゼ、0.44 Uクエン酸シンターゼから成った。反応は
、酵素活性に応じた変量のMCD(10〜50 μL)を添加して開始させた。島津製分
光蛍光光度計RF-5000を使用し、NAD+からNADHの形成を4分間にわたり測定した。
NADP形成の測定は340 nmの励起波長と460 nmの発光波長で測定した[Sherwin an
d Natelson, Clin. Chem. 21:230-234(1975)]。
Malonyl-CoA decarboxylase assay: MCD activity was measured using a fluorimetric assay following acetyl-CoA formation from malonyl-CoA in a coupled assay using citrate synthase and malate dehydrogenase. 1.4 mL reaction mixture is 0.1 M Tris-HC
l (pH 8.0), 1 mM DTE, 0.01 M malic acid, 0.17 mM NAD + , 0.136 mM malonyl-CoA,
Consisted of 11 U malate dehydrogenase, 0.44 U citrate synthase. The reaction was started by adding a variable amount of MCD (10-50 μL) according to the enzyme activity. Using a Shimadzu spectrofluorometer RF-5000, the formation of NADH from NAD + was measured for 4 minutes.
NADP formation was measured at an excitation wavelength of 340 nm and an emission wavelength of 460 nm [Sherwin an
d Natelson, Clin. Chem. 21: 230-234 (1975)].

【0109】 全組織のMCD活性測定には放射分析MCD検定法も用いた[Dyke et al., Am. J.
Physiology 275:H2122-H2129(1998)]。MCD起源のアセチルCoAを[14C]オキサロ
酢酸塩とクエン酸シンターゼ(0.73 μU/μL)の存在下で定温に保ちクエン酸塩
を形成させた。[14C]オキサロ酢酸塩は、L-[14C]アスパラギン酸塩(2.5 μCi/m
l)と2-オキソグルタル酸塩(2 mM)を使用して室温で行われた20分間のアミノ
基転移反応から得られた。MCD検定法の手始めに、調製物を210 μl反応混合物(
0.1 Mトリス(pH 8)、0.5 mMジチオスレイトール(DTT)、1 mMマロニルCoA)に
加え、NaF(50 mM)とNaPPi(5 mM)の存在下または不在下で10分間、37℃に保
った。
A radiometric MCD assay was also used to measure MCD activity in all tissues [Dyke et al., Am.
Physiology 275: H2122-H2129 (1998)]. MCD-derived acetyl-CoA was kept at a constant temperature in the presence of [ 14 C] oxaloacetate and citrate synthase (0.73 μU / μL) to form citrate. [ 14 C] oxaloacetate is L- [ 14 C] aspartate (2.5 μCi / m
l) and 2-oxoglutarate (2 mM) obtained from a transamination reaction performed at room temperature for 20 minutes. At the beginning of the MCD assay, the preparation is added to the 210 μl reaction mixture (
In addition to 0.1 M Tris (pH 8), 0.5 mM dithiothreitol (DTT), 1 mM malonyl-CoA), keep at 37 ° C for 10 minutes in the presence or absence of NaF (50 mM) and NaPPi (5 mM). Was.

【0110】 過塩素酸(0.5 mM)40μlを加えて反応を停止させ、10μLの2.2 M KHCO3(pH 1
0)で中和してから、10,000 x gで5分間遠心分離し、沈降タンパク質を除去した
。この組織試料をマロニルCoAと共に定温に保つことでマロニルCoAをアセチルCo
Aに転換することができた。転換したアセチルCoAに[14C]オキサロ酢酸塩(0.17
μCi/ml)を混ぜて[14C]クエン酸塩を生成させた。すべての反応はN-エチルマレ
イミドの存在下で行われたが、この物質は反応の後段で残存する過剰CoAを除去
するため、クエン酸塩が存在しても非MCD起源のアセチルCoAを生成することはで
きない。
The reaction was stopped by adding 40 μl of perchloric acid (0.5 mM) and 10 μL of 2.2 M KHCO 3 (pH 1
After neutralization with 0), the mixture was centrifuged at 10,000 xg for 5 minutes to remove precipitated proteins. By keeping this tissue sample at a constant temperature together with malonyl-CoA, malonyl-CoA is converted to acetyl-Co.
I was able to convert to A. [ 14 C] oxaloacetate (0.17
μCi / ml) to produce [ 14 C] citrate. All reactions were performed in the presence of N-ethylmaleimide, which removes excess CoA remaining in the later stages of the reaction, thus producing acetyl-CoA of non-MCD origin in the presence of citrate It is not possible.

【0111】 次に、反応混合物から未反応[14C]オキサロ酢酸塩を除去するために、グルタ
ミン酸ナトリウム(6.8 mM)とアスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ(0.53
3 μU/μl)を加え、20分間室温に保った。これは未反応[14C]オキサロ酢酸塩を
再び[14C]アスパラギン酸塩に戻すアミノ基転移反応を可能にした。結果的に得
られた溶液に、Dowex 50W-8X(100〜200メッシュ)を1:2の比率で懸濁させ、か
く拌してから400 x gで10分間遠心分離した。[14C]アスパラギン酸塩はペレット
化したDowex画分によって除去される一方、上澄みには[14C]クエン酸塩が保持さ
れた。
Next, in order to remove unreacted [ 14 C] oxaloacetate from the reaction mixture, sodium glutamate (6.8 mM) and aspartate aminotransferase (0.53
3 μU / μl) and kept at room temperature for 20 minutes. This enabled the transamination reaction to convert the unreacted [ 14 C] oxaloacetate back to [ 14 C] aspartate. Dowex 50W-8X (100-200 mesh) was suspended in the resulting solution at a ratio of 1: 2, stirred, and centrifuged at 400 × g for 10 minutes. [ 14 C] aspartate was removed by the pelleted Dowex fraction, while the supernatant retained [ 14 C] citrate.

【0112】 次いで、上澄み画分について[14C]クエン酸塩の形で存在する[14C]を測定した
。次いで、MCDによって産生されたアセチルCoAの量を、前述のものと同じ検定条
件が適用されていたアセチルCoA標準曲線との比較により定量した。標準アセチ
ルCoA濃度曲線の評価は実験ごとに行った。これらの曲線はつねに線形であるこ
とが判明した(r=0.99)(データは示していない)。
The supernatant fraction was then measured for [ 14 C] present in the form of [ 14 C] citrate. The amount of acetyl-CoA produced by the MCD was then quantified by comparison to an acetyl-CoA standard curve to which the same assay conditions had been applied as described above. Evaluation of the standard acetyl-CoA concentration curve was performed for each experiment. These curves were always found to be linear (r = 0.99) (data not shown).

【0113】 Butyl Sepharose 650Mによるクロマトグラフィー:1 M (NH4)2SO4に調整したM
CD溶液を、1 mM DTTと1 M(NH4)2SO4を含む0.1 Mリン酸カリウム緩衝液(pH 7.4
)であらかじめ平衡にしておいた100 mL Butyl-Sepharose 650Mカラム(2.6 cm
×40 cm)に注入した。カラムを3カラム容量の前記緩衝液で洗い、タンパク質を
1 M〜0 M (NH4)2SO4の線形勾配で総容量150 mLに溶出し、9 mL画分として回収し
た。MCD活性を含む画分をプールし、0.1 Mリン酸カリウム(pH 7.4)、1 mM DTT
および1 M (NH4)2SO4の緩衝液に溶かして100 mLとした。
Chromatography on Butyl Sepharose 650 M: M adjusted to 1 M (NH 4 ) 2 SO 4
The CD solution was added to a 0.1 M potassium phosphate buffer (pH 7.4) containing 1 mM DTT and 1 M (NH 4 ) 2 SO 4.
100 mL Butyl-Sepharose 650M column (2.6 cm
× 40 cm). Wash the column with 3 column volumes of the buffer and remove the protein.
Elution with a linear gradient of 1 M to 0 M (NH 4 ) 2 SO 4 to a total volume of 150 mL was collected as a 9 mL fraction. Fractions containing MCD activity were pooled and 0.1 M potassium phosphate (pH 7.4), 1 mM DTT
And 1 M (NH 4 ) 2 SO 4 in a buffer to make 100 mL.

【0114】 Phenyl Sepharose HPによるクロマトグラフィー:この酵素溶液を、1 mM DTT
と1 M (NH4)2SO4を含む0.1 Mリン酸カリウム緩衝液(pH 7.4)であらかじめ平衡
にしておいた25 mL Phenyl Sepharose HPカラム(2.6 cm×20 cm)に注入した。
カラムを3カラム容量の前記緩衝液で洗い、タンパク質を1 M〜0 M (NH4)2SO4
線形勾配で総容量175 mLに溶出し、9 mL画分として回収した。MCD活性を含む画
分をプールし、限外ろ過により濃縮した。得られた1 mL溶液を、1 mM DTTを含む
20 mMビス-トリス(pH 7)緩衝液に溶かして50 mLとした。
Chromatography on Phenyl Sepharose HP: This enzyme solution was
And a 0.1 M potassium phosphate buffer (pH 7.4) containing 1 M (NH 4 ) 2 SO 4 and a 25 mL Phenyl Sepharose HP column (2.6 cm × 20 cm) which had been equilibrated in advance.
Washed with the buffer solution of 3 column volumes, proteins were eluted in 1 M~0 M (NH 4) total volume 175 mL with a linear gradient of 2 SO 4 and was recovered as a 9 mL fractions. Fractions containing MCD activity were pooled and concentrated by ultrafiltration. The resulting 1 mL solution contains 1 mM DTT
Dissolved in 20 mM Bis-Tris (pH 7) buffer to make 50 mL.

【0115】 Q Sepharose HPによるクロマトグラフィー:この酵素溶液を、1 mM DTTを含む
20 mMビス-トリス(pH 7)緩衝液であらかじめ平衡にしておいた10 mL Q Sephar
ose HPカラム(1.5 cm×20 cm)に注入した。カラムを3カラム容量の同緩衝液で
洗い、結合タンパク質を0 M〜0.3 M NaClの線形勾配で総容量80 mLに溶出した。
4 mL画分を回収し、MCD活性を含む画分をプールして、限外ろ過により濃縮した
。濃縮プールを、1 mM DTTを含む50 mM MES(pH 5.5)緩衝液50 mLに再懸濁させ
た。
Chromatography on Q Sepharose HP: This enzyme solution contains 1 mM DTT
10 mL Q Sephar, pre-equilibrated with 20 mM Bis-Tris (pH 7) buffer
Injected into an ose HP column (1.5 cm × 20 cm). The column was washed with 3 column volumes of the same buffer and the bound protein was eluted with a linear gradient from 0 M to 0.3 M NaCl to a total volume of 80 mL.
4 mL fractions were collected, fractions containing MCD activity were pooled and concentrated by ultrafiltration. The concentrated pool was resuspended in 50 mL of 50 mM MES (pH 5.5) buffer containing 1 mM DTT.

【0116】 SP Sepharose HPによるクロマトグラフィー:この酵素溶液を、1 mM DTTを含
む50 mM MES(pH 5.5)緩衝液であらかじめ平衡にしておいた5 mL SP Sepharose
HPカラム(1.5 cm×20 cm)に注入した。カラムを3カラム容量の同緩衝液で洗
い、結合タンパク質を0 M〜0.4 M NaClの線形勾配で総容量150 mLに溶出した。4
mL画分を回収し、MCD活性を含む画分をプールして、pH 7.0に中和し、限外ろ過
により濃縮した。濃縮プールを、1 mM DTTを含む50 mMリンゴ酸塩(pH 5.6)5 m
Lに再懸濁させた。
Chromatography on SP Sepharose HP: The enzyme solution was pre-equilibrated with 50 mM MES (pH 5.5) buffer containing 1 mM DTT, 5 mL SP Sepharose.
Injected into an HP column (1.5 cm × 20 cm). The column was washed with 3 column volumes of the same buffer and the bound protein was eluted with a linear gradient from 0 M to 0.4 M NaCl to a total volume of 150 mL. Four
mL fractions were collected, fractions containing MCD activity were pooled, neutralized to pH 7.0 and concentrated by ultrafiltration. Concentrate pool was adjusted to 5 mM 50 mM malate (pH 5.6) containing 1 mM DTT
Resuspended in L.

【0117】 SP Sepharose HPからのマロニルCoAアフィニティ溶出:この酵素溶液を、前述
のようにあらかじめ平衡にしておいた0.5 mL SP Sepharose HPカラム(0.5 cm×
10 cm)に再びかけた。1 M DTTを含む50 mMリンゴ酸塩(pH 5.6)緩衝液でカラ
ムを洗って未結合タンパク質を除去し、次いで1 mM DTTと10 μMマロニルCoAを
含む50 mMリンゴ酸塩(pH 5.6)緩衝液で溶出した。溶出した画分はpH 7.0に中
和した。このアフィニティ溶出プロトコールはMCDの高特異性溶出を可能にした
[0117] Malonyl-CoA affinity elution from SP Sepharose HP: The enzyme solution was washed with a 0.5 mL SP Sepharose HP column (0.5 cm ×
10 cm) again. Wash the column with 50 mM malate (pH 5.6) buffer containing 1 M DTT to remove unbound proteins, and then add 50 mM malate (pH 5.6) buffer containing 1 mM DTT and 10 μM malonyl-CoA. Eluted. The eluted fraction was neutralized to pH 7.0. This affinity elution protocol enabled highly specific elution of MCD.

【0118】 タンパク質の配列決定:SP Sepharose HPカラムに由来するアフィニティ溶出
タンパク質画分を9%SDS-PAGEで分離し、Coomassieブルー液で染色して視覚化し
た。約52kDaの大タンパク質がMCDであると考えられたので、それをゲルから切り
取り、endoLys Cで消化した。消化したタンパク質はHPLCにかけ、適当なペプチ
ドをアミノ酸N-末端配列決定にかけた。2つの内部ペプチドのアミノ酸配列が得
られた。タンパク質の消化、およびアミノ酸N-末端配列決定はEastern Quebec P
eptide Sequencing Facility(カナダ/ケベック州)で行われた。
Protein sequencing: Affinity-eluted protein fractions from a SP Sepharose HP column were separated by 9% SDS-PAGE and visualized by staining with Coomassie blue solution. Since the large protein of about 52 kDa was considered to be MCD, it was excised from the gel and digested with endoLys C. The digested protein was subjected to HPLC and the appropriate peptide was subjected to amino acid N-terminal sequencing. The amino acid sequences of the two internal peptides were obtained. Protein digestion and amino acid N-terminal sequencing are described in Eastern Quebec P
Held at the eptide Sequencing Facility (Quebec, Canada).

【0119】 ラット肝MCDに対する抗体の産生:SP Sepharoseカラムからのアフィニティ溶
出タンパク質をSDS-PAGEにかけ、Coomassieで染色し、52 kDaをゲルから切り取
った。ゲル画分から溶出したタンパク質(3 μg)をウサギに注射した。同様に
、S Sepharoseカラムから溶出した別の画分のタンパク質(6 μg)を、ゲル分離
ステップを省略してウサギに注射した。ウサギに2週間間隔で2か月間注射してか
ら血清を使用した。
Production of antibodies against rat liver MCD: Affinity-eluted proteins from SP Sepharose columns were subjected to SDS-PAGE, stained with Coomassie, and 52 kDa excised from the gel. Rabbits were injected with the protein (3 μg) eluted from the gel fraction. Similarly, another fraction of the protein (6 μg) eluted from the S Sepharose column was injected into rabbits omitting the gel separation step. Rabbits were injected at 2-week intervals for 2 months before using the serum.

【0120】 3. ラット膵β細胞MCDのプローブ合成、ライブラリースクリーニングおよびDNA 配列決定 RT-PCRをINS-1完全mRNA上で、Superscript逆転写酵素とTaqポリメラーゼ(GIB
CO社)を使用してメーカーのプロトコールに従って実施した。アニーリング温度
は55℃であった。PCRでは、変性オリゴヌクレオチドをガチョウMCD配列[Jang e
t al., J. Biol. Chem. 264:3500-3505(1989)]から設計した。このガチョウ配
列の塩基547に位置するセンスプライマーは5’GANTSTGAR GCTGTGCAYCCTGT3’(配
列番号4)であり、塩基1102から始まるアンチセンスプライマーは5’TACARRTACCA
GGCRCACARY CTCAT3’(配列番号5)であった。580 bp断片をpBluscript(Stratage
ne社)にサブクローンし、配列を決定し、制限酵素で消化し、精製してプローブ
としての使用に備えた。
3. Probe Synthesis, Library Screening and DNA Sequencing of Rat Pancreatic β-Cell MCD RT-PCR was performed on INS-1 complete mRNA using Superscript reverse transcriptase and Taq polymerase (GIB
CO) according to the manufacturer's protocol. The annealing temperature was 55 ° C. In the PCR, the denatured oligonucleotide was replaced with a goose MCD sequence [Jang e
tal., J. Biol. Chem. 264: 3500-3505 (1989)]. The sense primer located at base 547 of this goose sequence is 5 'GANTSTGAR GCTGTGCAYCCTGT3' (SEQ ID NO: 4), and the antisense primer starting at base 1102 is 5 'TACARRTACCA
GGCRCACARY CTCAT 3 '(SEQ ID NO: 5). The 580 bp fragment was converted to pBluscript (Stratage
ne), sequenced, digested with restriction enzymes, purified and prepared for use as a probe.

【0121】 Lambda ZAPExpress(Stratagene社)に構築された膵β(INS)細胞cDNAライブラ
リーを、α-[32P]-dCTPで標識した精製580 bp PCR断片を使用してランダムプラ
イミングによりスクリーニングした。2次にわたるスクリーニングの後で、4この
クローンをin vivoで切り取り、リン酸カルシウム沈降法[24]によるDNA導入(5
μg/ 106細胞)の24時間後に293細胞でMCD活性を調べた。最高の酵素活性を示し
たクローンについて、欠失法(Erase-a-Base, Promega社)と染色−プライマー
配列決定法(Autoread Sequencing KitおよびALF DNAシーケンサー、Pharmacia
社)を用いて両方向で配列決定を行った。
A pancreatic β (INS) cell cDNA library constructed in Lambda ZAPExpress (Stratagene) was screened by random priming using a purified 580 bp PCR fragment labeled with α- [ 32 P] -dCTP. After a second round of screening, 4 this clone was excised in vivo and transfected by calcium phosphate precipitation [24] (5
was examined MCD activity at [mu] g / 10 24 hours after 293 cells 106 cells). For the clone showing the highest enzyme activity, the deletion method (Erase-a-Base, Promega) and the staining-primer sequencing method (Autoread Sequencing Kit and ALF DNA sequencer, Pharmacia
Was performed in both directions.

【0122】 このDNAのサイズは2020 bpであった。もう1つのポジティブクローンについて
も配列を決定して、293細胞へのDNA導入により最高の酵素活性を示したクローン
で得られた配列を確認するようにした。CMVプロモーター制御下でのβガラクト
シダーゼ遺伝子のDNA導入はMCD活性に関しては負の制御として、また導入効率(
約20%)に関しては正の制御として働いた。Ins-1細胞[Asfarai et al., Endocr
inology 130:167-178(1992)]とヒト腎293細胞[Becker et al., J. Biol. Chem
. 269:21234-21238(1994)]は引用文献に記述されている要領で培養した。
The size of this DNA was 2020 bp. The sequence of the other positive clone was also determined to confirm the sequence obtained from the clone showing the highest enzymatic activity by introducing DNA into 293 cells. DNA transfer of the β-galactosidase gene under the control of the CMV promoter is a negative control for MCD activity, and the transfer efficiency (
About 20%) worked as a positive control. Ins-1 cells [Asfarai et al., Endocr
inology 130: 167-178 (1992)] and human kidney 293 cells [Becker et al., J. Biol. Chem.
269: 21234-21238 (1994)] was cultured as described in the cited reference.

【0123】 β細胞MCD mRNAの測定:ノーザンブロット法を、標準的なゲル調製・転移手法
を用いて[Sambrook et al., Molecular Cloning, Cold Spring Harbor Laborat
ory Press, New York(1989)]実施した。簡単に言えば、レーン当たり20 μgの
完全mRNAをホルムアルデヒド存在下の1%アガロースゲル上で分離し、毛管現象を
利用してZetaプローブQTメンブラン(Biorad社)上に写し取り、紫外線を当てて
固定化し、プレハイブリダイゼーションの後、前述の標識付けした580 bp MCD c
DNA断片の存在下でハイブリダイズし、メーカーのプロトコールに従って洗浄し
た。
Measurement of β-cell MCD mRNA: Northern blots were performed using standard gel preparation and transfer techniques [Sambrook et al., Molecular Cloning, Cold Spring Harbor Laborat.
ory Press, New York (1989)]. Briefly, 20 μg of complete mRNA per lane was separated on a 1% agarose gel in the presence of formaldehyde, transferred to a Zeta probe QT membrane (Biorad) using capillary action, and fixed with UV light After pre-hybridization, the labeled 580 bp MCD c
Hybridization was performed in the presence of the DNA fragment, and washing was performed according to the manufacturer's protocol.

【0124】 シグナルはFuji phosphorimagerで発現させた。同メンブラン上では18Sリボ
ソーム前駆プローブ(pUC830にサブクローニングしたマウス18SリボソームrRNA cDNAの0.77 kb EcoR1-BamH1断片、位置1-1780)による対照ハイブリダイゼーシ
ョンも行い、このRNAの臭化エチジウムによる染色を確認した。RT-PCRは、グア
ニジニウムイソチオシアネート酸性フェノール法[Chomczinsky and Sacchi, An
al. Biochem. 162:156-160(1987)]によりラット組織から得た完全RNAを使用し
て行った。逆転写は5 μg RNAを使用して前述の要領で行った。区分けされた膵
αおよびβ細胞に由来するcDNAの調製は参考文献に記述されている要領で行った
[Heimberg et al., Proc. Nat. Acad. Sci. USA 93:7036-7041(1996)]。
The signal was expressed by Fuji phosphorimager. Control hybridization with an 18S ribosomal precursor probe (0.77 kb EcoR1-BamH1 fragment of mouse 18S ribosomal rRNA cDNA subcloned into pUC830, position 1-1780) was also performed on the same membrane, and staining of this RNA with ethidium bromide was confirmed. RT-PCR is based on the guanidinium isothiocyanate acid phenol method [Chomczinsky and Sacchi, An
al. Biochem. 162: 156-160 (1987)] using complete RNA obtained from rat tissues. Reverse transcription was performed as above using 5 μg RNA. Preparation of cDNA from sorted pancreatic α and β cells was performed as described in the literature [Heimberg et al., Proc. Nat. Acad. Sci. USA 93: 7036-7041 (1996)]. .

【0125】 PCR反応は、RT反応の3分の1に前述のものと同じプライマーおよび条件を用い
て行った。この条件をラットβアクチンオリゴヌクレオチドプライマーを使用し
て同じ材料を対象に行ったPCR[Heimberg et al., Proc. Nat. Acad. Sci. USA 93:7036-7041(1996)]と比較した。反応系は15サイクル後、25サイクル後、およ
び35サイクル後にモニターし、臭化エチジウムで染色した1%アガロースゲル上で
分析した。
The PCR reaction was performed in one third of the RT reaction using the same primers and conditions as described above. These conditions were compared to PCR performed on the same material using rat β-actin oligonucleotide primers [Heimberg et al., Proc. Nat. Acad. Sci. USA 93: 7036-7041 (1996)]. The reaction was monitored after 15, 25, and 35 cycles and analyzed on a 1% agarose gel stained with ethidium bromide.

【0126】 ラット肝/心MCDのクローニング:ラット肝cDNA由来の900 bp MCD産物をPCR法
で増幅するために、ラットβ細胞MCDのクローン化配列[Voilley et al., Bioch
em. J. Submitted(1999)]に基づくオリゴヌクレオチドを設計した。あるPCR反
応には順行プライマーPMCDF1(5’TGGTCGACGGCTTCCTGAACCTG; 配列番号6)を逆
行プライマーPMCDR(5’TCCCTAGAGTTTGCTGTTGCTCTG; 配列番号7)と併用した。
この900 bp断片はSuperScriptラット肝cDNAライブラリー(Gibco, Life Technol
ogies)をスクリーニングするためのプローブとして使用した。この完全長cDNA
クローンについて、内部プライマーを使用して両方向で配列を決定し、ラット膵
島cDNA配列と比較した。ラット心MCD RNAも技術上周知の手法を使って同じよう
にしてクローン化した。
Cloning of rat liver / heart MCD: To amplify the 900 bp MCD product from rat liver cDNA by PCR, the cloned sequence of rat β-cell MCD [Voilley et al., Bioch.
em. J. Submitted (1999)]. In one PCR reaction, the forward primer PMCDF1 (5'TGGTCGACGGCTTCCTGAACCTG; SEQ ID NO: 6) was used in combination with the reverse primer PMCDR (5'TCCCTAGAGTTTGCTGTTGCTCTG; SEQ ID NO: 7).
This 900 bp fragment was used in a SuperScript rat liver cDNA library (Gibco, Life Technol.
ogies) were used as probes to screen. This full-length cDNA
Clones were sequenced in both directions using internal primers and compared to rat islet cDNA sequences. Rat heart MCD RNA was similarly cloned using techniques well known in the art.

【0127】 免疫細胞化学:MCDの細胞局在の測定には、二重標識免疫細胞化学法を使用し
た。McArdle RH-7777肝がん細胞を、20%ウシ胎仔血清(pH 7.4)補充α-MEMに浸
した滅菌カバーガラス上で増殖させ(融合度60%)てから、5% CO2補充加湿雰囲
気中で、37℃で培養した。ウサギで形成させた抗MCD抗体をMCD抗原に対して使用
し、マウスで形成させた抗Hsp(熱ショックタンパク質)60抗体をHsp 60抗原に
対して使用した。Hsp 60はミトコンドリアの特異的基質シャペロン・タンパク質
が主体である[Stuart et al., Trends Biochem. Sci. 19:87-92(1994)]。
Immunocytochemistry: Double-label immunocytochemistry was used to determine the cellular localization of MCD. McArdle RH-7777 hepatoma cells were grown on sterile coverslips immersed in α-MEM supplemented with 20% fetal calf serum (pH 7.4) (degree of fusion 60%) and then incubated in a humidified atmosphere supplemented with 5% CO 2. And cultured at 37 ° C. Anti-MCD antibodies formed in rabbits were used against the MCD antigen, and anti-Hsp (heat shock protein) 60 antibodies formed in mice were used against the Hsp 60 antigen. Hsp60 is mainly composed of a specific mitochondrial substrate chaperone protein [Stuart et al., Trends Biochem. Sci. 19: 87-92 (1994)].

【0128】 融合度60%で、カバーガラスを1 xリン酸塩緩衝食塩水(PBS)、pH 7.4で3回洗
浄してから4%パラホルムアルデヒド中で10分間、固定化した。固定化反応はこの
固定液を15分間、1 x PBSに溶かした100 mMグリシンに取って変えることで停止
させた。次いで、細胞を0.1% Triton-X 100と0.1% BSAを1 x PBS(TA-PBS)に溶
かした液で2回、そのつど液を取り換えながら1回につき1分間洗浄し、次に同じ
培地で30分間培養することにより透明化した。次いで、カバーガラスをTA-PBSで
3回、液を取り換えながら洗浄し、それから5%ウシ胎仔血清で20分間ブロックし
て、選択した抗体の非特異的結合を防止するようにした。
At 60% confluence, coverslips were washed three times with 1 × phosphate buffered saline (PBS), pH 7.4, and then fixed in 4% paraformaldehyde for 10 minutes. The immobilization reaction was stopped by replacing the fixative with 100 mM glycine in 1 × PBS for 15 minutes. The cells were then washed twice with a solution of 0.1% Triton-X 100 and 0.1% BSA in 1 × PBS (TA-PBS) for 1 minute each time, exchanging the solution, and then using the same medium. The culture was clarified by culturing for 30 minutes. Next, cover glass with TA-PBS
Washing three times with changing fluids was followed by blocking with 5% fetal calf serum for 20 minutes to prevent non-specific binding of the selected antibody.

【0129】 TA-PBSで3回洗浄後、カバーガラスをウサギのポリクローナル抗MCD抗体(希釈
1:100)と共に2時間、室温(RT)に保った。この反応が終了したところで、カバ
ーガラスをTA-PBSで3回、液を取り換えながら洗浄し、マウスの抗Hsp60モノクロ
ーナル抗体(希釈1:1000、Stress Gen Biotechnologies社、カナダ)と共に1時
間、RTに保った。次いで、カバーガラスを1 x PBS (pH 7.4)で3回洗浄し、ヤギ
の抗マウスローダミン(RH; Jackson Immuno Research Laboratories社、米国)
結合体(希釈1:200)およびヤギの抗ウサギ・フレオレセインチオイソシアネー
ト(FITC; Jackson Immuno Research Laboratories社、米国 )結合体(希釈1:2
00)と1時間、RTで反応させた。
After washing three times with TA-PBS, the cover glass was washed with a rabbit polyclonal anti-MCD antibody (diluted).
1: 100) for 2 hours at room temperature (RT). At the end of this reaction, the coverslips were washed three times with TA-PBS while changing the solution and kept at RT for 1 hour with mouse anti-Hsp60 monoclonal antibody (dilution 1: 1000, Stress Gen Biotechnologies, Canada). Was. The coverslip was then washed three times with 1 × PBS (pH 7.4) and the goat anti-mouse rhodamine (RH; Jackson Immuno Research Laboratories, USA)
Conjugate (dilution 1: 200) and goat anti-rabbit fluorescein thioisocyanate (FITC; Jackson Immuno Research Laboratories, USA) conjugate (dilution 1: 2)
00) for 1 hour at RT.

【0130】 2次抗体反応が終了したところで、カバーガラスを1 x PBS(pH 7.4)で洗浄し
て、1%没食子酸プロピル(抗蛍光光漂白剤)を含む50%グリセロールに浸した状
態で顕微鏡スライドに載せ、暗所に保存した。スライドはすべて、Silicon Grap
hicsコンピュータに接続したOlympus蛍光顕微鏡および/またはレーザー共焦点
顕微鏡(Leica社)で検査した。
When the secondary antibody reaction was completed, the cover glass was washed with 1 × PBS (pH 7.4) and immersed in 50% glycerol containing 1% propyl gallate (anti-fluorescent light bleach) under a microscope. They were mounted on slides and stored in the dark. All slides are Silicon Grap
Examination was performed with an Olympus fluorescence microscope and / or a laser confocal microscope (Leica) connected to a hics computer.

【0131】 他の実験では、新規のミトコンドリア選択色素Mito-Traker Red CMXRos(Mole
cular Probes社)を使用して培養細胞中のミトコンドリアを標識した。融合度60
%で、培地を、200 nMのMito-Traker Red CMXRosを含む予温培地(37℃)に取り
換え、5% CO2補充加湿雰囲気中で20分間、37℃に保った。次いで、細胞を1 x PB
Sで洗浄し、4%パラホルムアルデヒド中で10分間固定し、前述のように細胞内のM
CDを定位するための抗MCD抗体によるプロービングに備えて処理した。
In another experiment, a new mitochondrial selection dye, Mito-Traker Red CMXRos (Mole
mitochondria in the cultured cells were labeled using Chromatic Probes. Fusion degree 60
At%, the medium was replaced with pre-warmed medium (37 ° C.) containing 200 nM Mito-Traker Red CMXRos and kept at 37 ° C. in a humidified atmosphere supplemented with 5% CO 2 for 20 minutes. The cells are then 1x PB
Wash with S, fix in 4% paraformaldehyde for 10 minutes, and remove intracellular M
Processing was performed in preparation for probing with an anti-MCD antibody to localize the CD.

【0132】 ウェスタン法:既述の要領で[Dyck et al., Am. J. Physiology 275:H2122-H
2129(1998)]試料をSDS-PAGEにかけ、ニトロセルロースに移した。メンブランに
1%粉乳に溶かした(希釈1:500)抗MCD抗体で免疫ブロットした。抗体はPharmaci
a社のEnhanced Chemiluminescence Western Blotting and Detection Systemを
使用して視覚化した。 統計的分析:無対t-検定により2群平均の偏差を求めた。3個から成る群につい
ては、分散分析+Nemine-Kees検定を用いた。p<0.05の値は有意と考えられた。
提示のデータはすべて平均±S.E.M(平均の標準誤差)として表記している。
Western method: [Dyck et al., Am. J. Physiology 275: H2122-H
2129 (1998)] The sample was subjected to SDS-PAGE and transferred to nitrocellulose. To the membrane
Immunoblot with anti-MCD antibody dissolved in 1% milk powder (dilution 1: 500). Antibody is Pharmaci
Visualization was performed using Enhanced Chemiluminescence Western Blotting and Detection System from a. Statistical analysis: Unpaired t-test was used to determine the mean deviation of the two groups. For the group of three, analysis of variance + Nemine-Kees test was used. A value of p <0.05 was considered significant.
All data presented are presented as mean ± SEM (standard error of the mean).

【0133】 実施例1 本例では、ウサギの心MCDについて特性を述べる。心MCD活性を既述の検定法、
たとえば分光測定法などを使用して調べると、結果のバラツキがきわめて大きく
なると判明していたし、また心組織ではバックグラウンド値も高かった[Kolatt
ukudy et al., Meth. Enzymol. 71:150-163(1981)]。そうした検定法はまた、
心組織のMCDを正確に測定するための感度を欠き、分光測定の読みなどは高バッ
クグラウンド吸収値とあまり変わらないのが普通であった。また、14C-マロニル
CoAを使用するラジオトレーサー検定法は高コストである。そこで、MCDにより形
成されるアセチルCoAを定量するための新しい検定法を開発した(「方法論」の
項を参照)。
Example 1 This example describes the characteristics of a rabbit heart MCD. Assay of cardiac MCD activity as described above,
Examination using spectroscopy, for example, has shown that the variability in the results is extremely large, and also high background values in heart tissue [Kolatt
ukudy et al., Meth. Enzymol. 71: 150-163 (1981)]. Such an assay also
Lack of sensitivity to accurately measure MCD of cardiac tissue, and spectroscopic readings were not much different from high background absorption values. Also, 14 C-malonyl
Radiotracer assays using CoA are expensive. Therefore, a new assay was developed to quantify acetyl-CoA formed by MCD (see “Methodology”).

【0134】 の検定法を心ホモジェネートおよび単離ミトコンドリア調製物への使用に合わ
せて最適化した。心ホモジェネートを使用した組織タンパク質標準曲線は、2 mg
の組織でMCD活性が生じ、それも最高20分のインキュベーション時間までは線形
に推移することが判明した。同様に、10分のインキュベーション時間を使用した
時間経過標準曲線でも0〜10 mgの組織を使用するとMCD活性率が線形となった。
そこで、2 mgの組織ホモジェネートと10分のインキュベーション時間を採用する
ことにした。これにより、アセチルCoA標準曲線の中央に位置するアセチルCoA値
が得られた。単離ミトコンドリア調製物についても同様の時間およびタンパク質
依存実験を行った。
The assay was optimized for use with cardiac homogenates and isolated mitochondrial preparations. Tissue protein standard curve using heart homogenate was 2 mg
MCD activity was found to occur in these tissues, which was also found to be linear up to an incubation time of up to 20 minutes. Similarly, the time course standard curve using a 10 minute incubation time also showed a linear MCD activity rate using 0-10 mg of tissue.
Therefore, an incubation time of 10 minutes with 2 mg of tissue homogenate was adopted. This resulted in an acetyl-CoA value located at the center of the acetyl-CoA standard curve. Similar time and protein dependent experiments were performed on isolated mitochondrial preparations.

【0135】 このMCD検定法を用いて、ラット由来の心ホモジェネートにMCD活性が存在する
ことを確認した(表1)。MCD活性率は過去のACC活性率実測値よりずっと高いこ
とが判明した[Lopaschuk et al., J. Biol. Chem. 269:25871-25878(1994)]。
ACCからのマロニルCoA合成はリン酸化反応の制御下にあるので、MCDもまたリン
酸化反応の制御下にあるかどうかを調べる実験を行った。
Using this MCD assay, the presence of MCD activity in rat-derived heart homogenates was confirmed (Table 1). The MCD activity rate was found to be much higher than the past measured ACC activity rate [Lopaschuk et al., J. Biol. Chem. 269: 25871-25878 (1994)].
Since malonyl-CoA synthesis from ACC is under the control of phosphorylation, experiments were performed to determine whether MCD was also under the control of phosphorylation.

【0136】 この酵素のリン酸化状態を保存するような条件で組織を単離しても、in vivo
リン酸化状態の保存に留意しない条件で単離した酵素と比べてMCD活性率に変化
はなかった(表1)。しかし、アルカリホスファターゼを加えた心ホモジェネー
トのin vitroインキュベーションではMCD活性が上昇する結果となった。これは
、MCDがリン酸化反応の制御下にあり、この酵素のリン酸化が酵素活性の低下を
招く結果となることを示唆していた。
Isolation of tissue under conditions that preserve the phosphorylation state of this enzyme,
There was no change in the MCD activity ratio as compared to the enzyme isolated under conditions that did not care about the preservation of the phosphorylated state (Table 1). However, in vitro incubation of cardiac homogenates with alkaline phosphatase resulted in increased MCD activity. This suggested that MCD was under the control of the phosphorylation reaction, and that phosphorylation of this enzyme resulted in reduced enzymatic activity.

【0137】 粗製ホモジェネート、単離ミトコンドリアおよび遠心後ミトコンドリア上清に
ついてもMCD活性を測定した(表2)。これらすべての心画分で測定可能レベルの
MCD活性が検出された。これらの画分で観測されたMCD活性レベルがこれまで示唆
されてきたような[Jang, S-H. et al., J. Biol. Chem. 264:3500-3505(1989)
]MCDのミトコンドリア基質局在性に起因するかどうかを決定するために、同じ
画分をオクチルグリコシドで処理した。オクチルグリコシドの添加により、粗製
ホモジェネートの相対MCD活性レベルは約6倍高まった。
MCD activity was also measured on crude homogenate, isolated mitochondria, and post-centrifuged mitochondrial supernatant (Table 2). Measurable levels of all these heart fractions
MCD activity was detected. The MCD activity levels observed in these fractions have been suggested previously [Jang, SH. Et al., J. Biol. Chem. 264: 3500-3505 (1989).
The same fraction was treated with octyl glycoside to determine if it was due to mitochondrial substrate localization of MCD. The addition of octyl glycoside increased the relative MCD activity level of the crude homogenate by about 6-fold.

【0138】 単離ミトコンドリア画分では、未処理ミトコンドリア画分と比較して14倍もMC
D活性が高まった。こうしたMCD活性の上昇は、ミトコンドリア膜が可溶化された
ことでMCDの基質からの放出またはミトコンドリア外空間との接触が可能になっ
たことを強く示唆した。これは、心MCDの大部分がミトコンドリア基質に局在す
ることを確認するものであった。 MCDの物性を調べるために、MCD抗体を使ってウェスタン法を実施した[Kim an
d Kolattukudy, Arch. Biochem. Biophys. 190:234-246(1978)]。ラットの心お
よび腎組織では、この抗体は他の少なくとも1種類のタンパク質と高親和力で交
差反応した。この他タンパク質はカタラーゼであることが判明したため、カタラ
ーゼに対する抗体を使用することで、MCD抗体による試験結果はさらに明確にさ
れた。ラットの肝MCDは前述の方法を用いて部分精製した。この部分精製したタ
ンパク質を2レーンの非変性ゲル上で電気泳動にかけた。電気泳動後、1レーンは
ニトロセルロースに移し、MCDでブロットし、もう1レーンは水中に保存し将来の
使用に備えた。
The isolated mitochondrial fraction had a 14-fold MC increase compared to the untreated mitochondrial fraction.
D activity increased. This increase in MCD activity strongly suggested that solubilization of the mitochondrial membrane allowed release of MCD from the substrate or contact with extramitochondrial space. This confirmed that most of the cardiac MCD was localized to the mitochondrial matrix. To examine the properties of MCD, Western method was performed using MCD antibody [Kim an
d Kolattukudy, Arch. Biochem. Biophys. 190: 234-246 (1978)]. In rat heart and kidney tissue, this antibody cross-reacted with high affinity with at least one other protein. Since the other protein was found to be catalase, the results of the test using the MCD antibody were further clarified by using an antibody against catalase. Rat liver MCD was partially purified using the method described above. The partially purified protein was subjected to electrophoresis on a 2-lane non-denaturing gel. After electrophoresis, one lane was transferred to nitrocellulose and blotted with MCD, and the other lane was stored in water for future use.

【0139】 非変性ゲルからのウェスタンブロット(図1A参照)では、MCD抗体はKimとKola
ttukudy[Arch. Biochem. Biophys. 190:234-246(1978)]。が予言したとおり約16
0〜190 kDaの1個の大バンドと反応した。このバンドの位置を非変性ゲルの非転
移レーンに合わせて揃え、MCDを含む領域をゲルから切り出した。このゲルスラ
イスに由来するタンパク質を(実質的に純粋な調製物とするために)溶出して、
MCD活性を測定するか、またはSDS-PAGEにかけ、ニトロセルロースに写し取り、
抗MCD抗体でブロットした(図1Aのレーン2を参照)。溶出されたタンパク質はき
わめて大きなMCD活性を示し、ウェスタン法にかけるとMCD抗体と反応した。
In a Western blot from a non-denaturing gel (see FIG. 1A), the MCD antibodies were Kim and Kola
ttukudy [Arch. Biochem. Biophys. 190: 234-246 (1978)]. About 16 as predicted
Reacted with one large band from 0 to 190 kDa. The position of this band was aligned with the non-transfer lane of the non-denaturing gel, and the region containing MCD was cut out from the gel. Elute the protein from this gel slice (to make it a substantially pure preparation)
Measure MCD activity or run SDS-PAGE, transfer to nitrocellulose,
Blotted with anti-MCD antibody (see lane 2 in FIG. 1A). The eluted protein showed extremely high MCD activity and reacted with the MCD antibody when subjected to the Western method.

【0140】 形成されたブロットをはぎ取り、抗カタラーゼ抗体で再プローブして、どのバ
ンドがカタラーゼタンパク質に対応する化を確認した(図1、レーン3を参照)。
この実験で、ラット肝MCDの分子量は約45 kDaであることが判明した。この結果
は、この天然酵素を四量体であるとした従来の結論[Kim and Kolattukudy, Arc
h. Biochem. Biophys. 190:234-246(1978)]とも合致した。ウェスタン法は変性
半精製心試料でも実施した(図1B参照)。これらの条件の下では、45 kDaバンド
は肝、心両組織試料で確認された(図1B、レーン1および2を参照)。試料をアル
カリホスファターゼで処理してからSDS-PAGEとウェスタン法にかけても、このタ
ンパク質の分子量に変化はなかった。
The blot formed was stripped and reprobed with an anti-catalase antibody to confirm which band corresponded to the catalase protein (see FIG. 1, lane 3).
In this experiment, the molecular weight of rat liver MCD was found to be about 45 kDa. This result is based on the previous conclusion that this natural enzyme was a tetramer [Kim and Kolattukudy, Arc
h. Biochem. Biophys. 190: 234-246 (1978)]. The Western method was also performed on denatured semi-purified heart samples (see FIG. 1B). Under these conditions, a 45 kDa band was identified in both liver and heart tissue samples (see FIG. 1B, lanes 1 and 2). Treatment of the sample with alkaline phosphatase followed by SDS-PAGE and Western analysis did not change the molecular weight of the protein.

【0141】[0141]

【表1】 [Table 1]

【0142】[0142]

【表2】 [Table 2]

【0143】[0143]

【表3】 [Table 3]

【0144】 本例では対照心臓のMCD活性を明示し、また未同定キナーゼによるリン酸化と
阻害を受ける可能性がある約45 kDaのMCD心臓同種物を特定した。
In this example, a control heart MCD activity was demonstrated, and an approximately 45 kDa MCD heart allogeneic that could be phosphorylated and inhibited by an unidentified kinase was identified.

【0145】 実施例2 本例では、脂肪酸酸化調節におけるMCDの役割について説明する。1日齢と7日
齢のウサギの心臓の比較から心筋の脂肪酸酸化が日齢と共に劇的に亢進すること
は従来の研究で判明していた[Lopaschuk et al., J. Biol. Chem. 269:25871-2
5878(1994)]。表3に示したように、7日齢の心臓では1日齢の心臓と比べて脂肪
酸酸化速度が著しく上昇している。これにはマロニルCoAレベルの低下とACC活性
の低下が伴った。しかし、心臓のマロニルCoAレベルが低下するためには、合成
速度が低下すると共にそれと平行してマロニルCoAの分解または代謝的利用が進
まなければならない。そこで、1日齢と7日齢のウサギの心臓でMCD活性を測定し
た。
Example 2 This example describes the role of MCD in regulating fatty acid oxidation. Comparison of 1-day and 7-day-old rabbit hearts has shown previous studies that myocardial fatty acid oxidation dramatically increases with age [Lopaschuk et al., J. Biol. Chem. 269 : 25871-2
5878 (1994)]. As shown in Table 3, the 7-day-old heart has a significantly higher fatty acid oxidation rate than the 1-day-old heart. This was accompanied by reduced malonyl-CoA levels and reduced ACC activity. However, in order for cardiac malonyl-CoA levels to decrease, the rate of synthesis must be reduced and the degradation or metabolic utilization of malonyl-CoA must proceed in parallel. Therefore, MCD activity was measured in the hearts of 1-day and 7-day-old rabbits.

【0146】 図2に示すように、7日齢心臓のMCD活性は1日齢心臓と比べて著しく高まってい
た。こうした高MCD活性率は、マロニルCoA存在量に照らしてみると、マロニルCo
Aの急回転を示唆した。心抽出物をアルカリホスファターゼでin vitro脱ホスホ
リル化しても、MCD活性に変化は見られなかった。これは、生まれたてのウサギ
の心臓では成ラットの心臓と違って、MCD活性が同程度のリン酸化反応の制御を
受けないことを示唆した。
As shown in FIG. 2, the MCD activity of the 7-day-old heart was significantly higher than that of the 1-day-old heart. This high MCD activity rate indicates that malonyl-CoA
Suggested a rapid rotation of A. In vitro dephosphorylation of heart extract with alkaline phosphatase did not alter MCD activity. This suggested that MCD activity was not as regulated by phosphorylation in newborn rabbit hearts as in adult rat hearts.

【0147】 成ラットの心臓を30分間の完全無流虚血(完全無流虚血とはラットの心臓各部
に対する血流が指定期間にわたり停止することをいう)後に再潅流するとマロニ
ルCoAレベルが劇的に低下する結果となった(データは示していない)。それと
平行してACC活性の低下および脂肪酸酸化速度の若干の低下も観察された。しか
し虚血心の再潅流時には心仕事量が著しく低下するため、心仕事量当たりの脂肪
酸酸化は大幅に増大する。有酸素心、虚血心および再潅流心のMCD活性測定値を
グラフにすると図3のようになる。MCD活性レベルは虚血および/または再潅流の
終了時にも維持された。試料のアルカリホスファターゼ処理もまたすべての群で
MCD活性を高める結果となった。
When adult rats' hearts are reperfused after 30 minutes of complete avascular ischemia (complete avascular ischemia refers to a cessation of blood flow to each part of the rat heart for a specified period of time), malonyl-CoA levels are dramatically reduced. Results (data not shown). In parallel, a decrease in ACC activity and a slight decrease in the rate of fatty acid oxidation was also observed. However, during reperfusion of the ischemic heart, the amount of fatty acid oxidation per cardiac work is greatly increased because the cardiac work is significantly reduced. FIG. 3 is a graph showing the measured values of the MCD activity of the aerobic heart, the ischemic heart, and the reperfused heart. MCD activity levels were maintained at the end of ischemia and / or reperfusion. Alkaline phosphatase treatment of samples was also
The result was an increase in MCD activity.

【0148】 図4はラットの有酸素心、虚血心、再潅流心から採取した試料中のMCDタンパク
質レベルを示す。MCDタンパク質レベルは再潅流プロトコール時に変化しなかっ
たし、群間にMCD分子量の変化も見られなかったが、これはMCDがリン酸化反応に
よる翻訳後修飾を受けないことを示唆する。また、全心臓抽出物をウェスタン法
に使用すると、ミトコンドリア起源の半精製MCDで見られたものよりも分子量が
もう少し大きい別のタンパク質が検出された(図4、レーン3〜8を参照)。
FIG. 4 shows MCD protein levels in samples taken from the aerobic, ischemic, and reperfused hearts of rats. MCD protein levels did not change during the reperfusion protocol, and there was no change in MCD molecular weight between groups, suggesting that MCD does not undergo post-translational modification by phosphorylation. In addition, using the whole heart extract for the Western method, another protein with a slightly higher molecular weight than that seen in semi-purified MCD of mitochondrial origin was detected (see Figure 4, lanes 3-8).

【0149】 純粋のミトコンドリア抽出物ではなく細胞質抽出物を含む試料もまた、細胞質
型のMCDをもつという可能性もある。ガチョウの尾腺では、細胞質型のMCDは約55
kDaであるが、ミトコンドリア型は翻訳後プロセッシングによって分子量50 kDa
のタンパク質となる[Courchesn-Smith et al., Arch. Biochem. Biophys. 298:
576-586(1992)]。ウェスタン法よる分析は、ラットの心臓でも同様のプロセッ
シングが起きている可能性のあることを示唆した。
A sample containing a cytoplasmic extract rather than a pure mitochondrial extract may also have a cytoplasmic form of MCD. In goose tail gland, cytoplasmic MCD is about 55
The mitochondrial form has a molecular weight of 50 kDa due to post-translational processing.
[Courchesn-Smith et al., Arch. Biochem. Biophys. 298:
576-586 (1992)]. Western analysis suggested that similar processing could occur in rat hearts.

【0150】 実施例3 本例では、図3に示した結果をもとに、心筋の虚血性損傷を強める仕組みにつ
いて1つのモデルを提唱する(図5B)。虚血時にはAMPKが活性化される。活性化
されたAMPKは再潅流時にACCを活性化するため、マロニルCoA合成の減少という結
果を招く[Lopaschuk et al., J. Biol. Chem. 269:25871-25878(1994)]。MCD
活性が維持されるなかで、心臓のマロニルCoAレベルの低下が起こる。マロニルC
oAレベルの低下に伴い、CPT1はその阻害因子が除去されるために一段と活性化す
る。これが脂肪酸酸化速度の上昇を招き、虚血性損傷を強める結果となる。この
モデルは、MCDが虚血心の再潅流時損傷を招く重要な因子であることを示唆して
いる。したがって、MCDの薬理学的な修飾もまた虚血性心臓病の治療に対するア
プローチとして有効であろう。
Example 3 In this example, based on the results shown in FIG. 3, one model is proposed for a mechanism for enhancing ischemic damage of the myocardium (FIG. 5B). AMPK is activated during ischemia. Activated AMPK activates ACC during reperfusion, which results in reduced malonyl-CoA synthesis [Lopaschuk et al., J. Biol. Chem. 269: 25871-25878 (1994)]. MCD
While activity is maintained, a reduction in cardiac malonyl-CoA levels occurs. Malonyl C
As oA levels decrease, CPT1 becomes more active as its inhibitors are removed. This leads to an increase in the rate of fatty acid oxidation, resulting in increased ischemic damage. This model suggests that MCD is a key factor in causing reperfusion injury in ischemic hearts. Therefore, pharmacological modifications of MCD would also be an effective approach to the treatment of ischemic heart disease.

【0151】 こうして、本発明は心臓が、心筋マロニルCoAレベルの調節で重要な役目を果
たす45 kDaのMCD同種体を発現することを明示する。MCD活性の上昇または維持は
ACC活性の低下と相俟って、心臓のマロニルCoAレベルの低下と脂肪酸酸化速度の
上昇を招く可能性がある。本発明の新奇MCD組成物および検定法を使用したドラ
ッグスクリーニングは、その種の潜在化合物の特定に役立つだろ。その種の阻害
物質は虚血治療に有効であると見込まれる。
Thus, the present invention demonstrates that the heart expresses a 45 kDa MCD isoform that plays a key role in regulating cardiac malonyl CoA levels. Increase or maintenance of MCD activity
Combined with a decrease in ACC activity, this can lead to a decrease in cardiac malonyl-CoA levels and an increase in the rate of fatty acid oxidation. Drug screening using the novel MCD compositions and assays of the present invention will help identify such potential compounds. Such inhibitors are expected to be effective in treating ischemia.

【0152】 実施例4 本例では、Kolattukudyら[Kolattukudy et al., J. Biol. Chem. 71:150-163
(1981)]が当初記述したものとは実質的に異なるラット肝MCD精製方式を開発し
た。ブチルセファロース、フェニルセファロース両カラムは疎水性に基づいてタ
ンパク質を分離する疎水性樹脂である。MCDはカラムからずっと後で溶出するた
め、カラムとMCDの間には非常に強い相互作用が存在すると考えられる。Q-セフ
ァロースカラムは強力な陰イオン交換樹脂であり、また塩濃度勾配が上昇するに
つれてMCD活性のピークが異なるイオン強度で2つに分かれる。
Example 4 In this example, Kolattukudy et al. [Kolattukudy et al., J. Biol. Chem. 71: 150-163
(1981)] developed a rat liver MCD purification system that was substantially different from that originally described. Both butyl sepharose and phenyl sepharose columns are hydrophobic resins that separate proteins based on their hydrophobicity. Since MCD elutes much later from the column, it is likely that there is a very strong interaction between the column and the MCD. Q-Sepharose columns are strong anion exchange resins, and as the salt concentration gradient increases, the peak of MCD activity splits into two at different ionic strengths.

【0153】 これら2つのピークに含まれるMCDは反応速度論的な特徴は同じであるが、はっ
きりと分離されている。われわれの目標は、後段での具体的な用途に備えて十分
に大量のMCDを精製することにあったので、両ピークからの活性画分をすべてプ
ールし次のカラムにかけるようにした。これらの画分をSP-セファロース陽イオ
ン交換カラムにかけた。この場合、MCDは塩濃度勾配の比較的早い段階で溶出し
たが、これは樹脂との相互作用が比較的弱いことを示唆した(図7C)。
The MCDs contained in these two peaks have the same kinetic characteristics but are clearly separated. Our goal was to purify a sufficiently large amount of MCD for the specific application at a later stage, so all active fractions from both peaks were pooled and applied to the next column. These fractions were applied to a SP-Sepharose cation exchange column. In this case, the MCD eluted relatively early in the salt gradient, suggesting a relatively weak interaction with the resin (FIG. 7C).

【0154】 SP-セファロースカラムとのこうした弱い相互作用のために、MCDはその負荷電
基質であるマロニルCoAによりこの樹脂から容易に溶出させることができる。こ
れはおそらく、MCDのコンフォメーションおよび/または最終荷電を変化させ、p
H 5.5ではもはやSP-セファロースと会合できなくしてしまうためと思われた。こ
の精製方式の概要を図7に示す。
Due to this weak interaction with the SP-Sepharose column, MCD can be easily eluted from this resin by its negatively charged substrate, malonyl-CoA. This probably changes the conformation and / or final charge of the MCD,
It seemed that H 5.5 would no longer be able to meet with SP-Sepharose. The outline of this purification method is shown in FIG.

【0155】 この新考案の方式では、MCDを当初の55%硫酸アンモニウムペレットから1200倍
余りも純化することができた(表4)。われわれの蛍光測定法では全細胞抽出物
からのMCD活性の検出が不可能だったので、この精製プロフィールはミトコンド
リア調製物に始まる純度の上昇を示すにすぎない。この理由から、われわれは実
際にはここに示したよりもはるかに高度のMCD精製を実現したと確信する。プー
ルしておいたカラム画分をSDS-PAGEにかけ、感光性色素Coomassieを使って染色
して、分子量52 kDaと65 kDaの2種類のタンパク質を検出した。
In the method of the present invention, MCD could be purified more than 1200 times from the original 55% ammonium sulfate pellet (Table 4). This purification profile only shows an increase in purity starting with mitochondrial preparations, as our fluorometry did not allow detection of MCD activity from whole cell extracts. For this reason, we believe we have indeed achieved much higher MCD purifications than those shown here. The pooled column fractions were subjected to SDS-PAGE and stained with the photosensitive dye Coomassie to detect two proteins with molecular weights of 52 kDa and 65 kDa.

【0156】 哺乳類のMCDに関する過去の研究は、われわれが観測した52 kDaタンパク質はM
CDであったことを示唆している[Dyck et al., Am. J. Physiology 275:H2122-H
2129(1998); Voilley et al., Biochem. J. Submitted(1999)]。免疫ブロット
実験から、(MCDと同時精製される)2番目のタンパク質はカタラーゼであること
が判明したが、それはわれわれの最初に単離したミトコンドリアにペルオキシソ
ームも含まれていたことを示唆する。
Previous studies on mammalian MCD have shown that the 52 kDa protein we
Suggests that it was a CD [Dyck et al., Am. J. Physiology 275: H2122-H
2129 (1998); Voilley et al., Biochem. J. Submitted (1999)]. Immunoblot experiments revealed that the second protein (co-purified with MCD) was catalase, suggesting that our first isolated mitochondria also contained peroxisomes.

【0157】 実施例5 本例では、ラット肝cDNAから900 bpのMCD産物をPCR法により増幅することを目
的に、ラット膵島MCD cDNA[Voilley et al., Biochem. J. Submitted(1999)]
のクローン化配列に基づくオリゴヌクレオチドを設計した。この900 bp断片はラ
ット肝cDNAライブラリーのスクリーニングでプローブとして使用した。完全長(
2.2 Kb)クローンを得て、両方向での配列決定を行い、ラット膵島MCD配列と比
較した。ラット肝MCDをコードするcDNA配列は図8に示すとおりである。肝型と膵
島型MCDを比較すると、両型が同じであることがわかる(図示していない)。
Example 5 In this example, in order to amplify a 900 bp MCD product from rat liver cDNA by PCR, rat pancreatic islet MCD cDNA [Voilley et al., Biochem. J. Submitted (1999)]
An oligonucleotide was designed based on the cloned sequence of This 900 bp fragment was used as a probe in screening a rat liver cDNA library. Full length (
A 2.2 Kb) clone was obtained, sequenced in both directions, and compared to the rat islet MCD sequence. The cDNA sequence encoding rat liver MCD is as shown in FIG. Comparison of liver-type and islet-type MCD shows that both types are the same (not shown).

【0158】 潜在的なリン酸化反応部位は潜在的なペルオキシソーム・ターゲッティング配
列(SKL)と共になお残っている。アミノ酸配列分析で得られた両ペプチドの配
列には番号をつけ、太字で強調してある。ロイシンジッパーモチーフも特定され
た(下線と黒点)が、これはフェニルアラニンヒドロキシラーゼに類似したMCD
四量体構造の場合に要求されるタンパク質−タンパク質相互作用を統括している
可能性がある[Hufton et al., Biochem Biophys. Acta. 1382:295-304(1998)]
[0158] Potential phosphorylation sites remain with potential peroxisomal targeting sequences (SKL). The sequences of both peptides obtained by amino acid sequence analysis are numbered and highlighted in bold. A leucine zipper motif was also identified (underlined and black dots), but this is an MCD similar to phenylalanine hydroxylase.
It may govern the protein-protein interactions required for tetrameric structures [Hufton et al., Biochem Biophys. Acta. 1382: 295-304 (1998)].
.

【0159】 実施例6 本例ではラットの肝MCDについて特性を述べる。最高のMCD特異活性を示したSP
-セファロースカラムのアフィニティ溶出画分をプールし、等分した。第1分取を
SDS-PAGEにかけた。52 kDaバンドをゲルから切り取り、endoLys Cで消化し、HPL
Cにかけ、適当なペプチドをアミノ酸N末端配列決定にかけた。2つの内部ペプチ
ドのアミノ差配列が得られたので、ラット肝cDNAクローンから得られたcDNA配列
と比較、確認した。第2分取は反応速度分析に使用した。Km値を求めるために種
々のマロニルCoA濃度でMCD活性を測定した。
Example 6 This example describes the characteristics of rat liver MCD. SP showing the highest MCD-specific activity
-The affinity eluted fractions on the Sepharose column were pooled and aliquoted. The first fractionation
It was subjected to SDS-PAGE. Cut the 52 kDa band from the gel, digest with endoLys C,
C and the appropriate peptides were subjected to amino acid N-terminal sequencing. Since the amino acid difference sequences of the two internal peptides were obtained, they were compared and confirmed with cDNA sequences obtained from rat liver cDNA clones. The second fraction was used for kinetic analysis. MCD activity was measured at various malonyl-CoA concentrations to determine Km values.

【0160】 図9Aは、Lineweaver-Burkeプロットで決定すると2つのKm値が、1つは約1〜2 μMに、もう1つは30〜40μMに存在する可能性のあることを示す。この後者の値
はラット肝MCD粗製物から得られる公表済みKm値に類似する[Kim and Kolattuku
dy, Arch. Biochem. Biophys. 190:234-246(1978)]。肝MCDが最も活性的になる
ような至適pHを求めるために、pH依存曲線の評価も行った(図9B)。われわれの
蛍光測定法では、至適pHは7〜8である。これらの結果はどちらも、ラット肝MCD
に関する既存情報と類似する[Kim and Kolattukudy, Arch. Biochem. Biophys.
190:234-246(1978)]。
FIG. 9A shows that two Km values, as determined by Lineweaver-Burke plots, can be present at about 1-2 μM and another at 30-40 μM. This latter value is similar to published Km values obtained from rat liver MCD crude [Kim and Kolattuku
dy, Arch. Biochem. Biophys. 190: 234-246 (1978)]. To determine the optimal pH at which liver MCD is most active, a pH-dependent curve was also evaluated (FIG. 9B). In our fluorescence measurement, the optimal pH is 7-8. Both of these results indicate that rat liver MCD
[Kim and Kolattukudy, Arch. Biochem. Biophys.
190: 234-246 (1978)].

【0161】 われわれの以前の研究からは、心MCDがリン酸化反応の制御を受けることがう
かがえた[Dyck et al., Am. J. Physiology 275:H2122-H2129(1998)]。われわ
れの精製肝MCDと各種のキナーゼおよびホスファターゼを使用しても、MCD活性の
潜在的調節因子としてのアルカリホスファターゼを特定することしかできなかっ
た(表5)。類似の実験を行って、アルカリホスファターゼを使用してMCDを脱ホ
スホリル化し活性化してから、種々のキナーゼを使用してMCDを不活性するよう
試みた。これらの実験はみな不首尾に終わった。試験したキナーゼまたはホスフ
ァターゼはカゼインキナーゼII、cAMP依存プロテインキナーゼ、プロテインキナ
ーゼC、5’AMP活性化プロテインキナーゼ、プロテインホスファターゼ2Aおよび
プロテインホスファターゼ2Cであった。
Our previous studies have shown that cardiac MCD is regulated by phosphorylation [Dyck et al., Am. J. Physiology 275: H2122-H2129 (1998)]. The use of our purified liver MCD and various kinases and phosphatases could only identify alkaline phosphatase as a potential modulator of MCD activity (Table 5). Similar experiments were performed to dephosphorylate and activate the MCD using alkaline phosphatase and then try to inactivate the MCD using various kinases. All of these experiments were unsuccessful. The kinases or phosphatases tested were casein kinase II, cAMP-dependent protein kinase, protein kinase C, 5 'AMP activated protein kinase, protein phosphatase 2A and protein phosphatase 2C.

【0162】 SP-セファロースカラムのアフィニティ溶出画分プールの別の群はSDS-PAGEに
かけ、Coomassieで染色し、52 kDaバンドをゲルから切り出した。ゲル断片から
タンパク質を溶出し、ウサギに注射してMCD抗体を形成させた。同様にして、S-
セファロースカラムのアフィニティ溶出からのもう1つの画分を、ゲル分離ステ
ップを省略してウサギに注射した。この方法は、われわれが変性、非変性MCDタ
ンパク質の両方に対して形成された抗体を確実に得ることを可能にした。
Another group of affinity-eluting fraction pools on the SP-Sepharose column was subjected to SDS-PAGE, stained with Coomassie, and the 52 kDa band excised from the gel. The protein was eluted from the gel fragments and injected into rabbits to form MCD antibodies. Similarly, S-
Another fraction from the affinity elution of the Sepharose column was injected into rabbits omitting the gel separation step. This method allowed us to reliably obtain antibodies formed against both denatured and non-denatured MCD proteins.

【0163】 ラット肝ミトコンドリアを使用したウェスタン法により、この両抗体が分子量
52 kDaのタンパク質を認識することが判明した(図10A)。非変性MCDを使用して
形成させた抗体(MCD240)はカタラーゼも認識したが、変性MCDを使用して形成
させた抗体(MCD239)はもっとMCD特異的であるように見えた(図10A)。MCD240
は分子量52 kDaのタンパク質を免疫沈降させることができるたが、この免疫沈降
タンパク質からMCDを検出することはできなかった。
According to the Western method using rat liver mitochondria, both antibodies were
It was found to recognize a 52 kDa protein (FIG. 10A). Antibodies formed using non-denatured MCD (MCD240) also recognized catalase, whereas antibodies formed using denatured MCD (MCD239) appeared to be more MCD-specific (FIG. 10A). MCD240
Was able to immunoprecipitate a protein with a molecular weight of 52 kDa, but could not detect MCD from this immunoprecipitated protein.

【0164】 精製MCDに対して形成された抗体が溶液中のMCDを本当に認識しうることを確認
するために、われわれは免疫阻害試験を行った(図10B)。「方法」の項で説明
した蛍光測定MCD検定法で精製ラット肝MCD活性を測定した。精製MCDをMCD239、M
CD240または適当な免疫前血清と共にプレインキュベイトした。30分後混合物のM
CD活性を測定し、同じ時間だけ血清抜きでプレインキュベイトしたMCDの活性に
対するパーセントで表示した。図10Bは、MCD240だけがMCDを阻害することができ
たことを示す。MCD240はMCD活性を阻害するというこの結果は、MCD240がMCDを免
疫沈降させることができても、沈降ペレットからはMCD活性が検出されなかった
訳を説明してくれるように思われる。
To confirm that the antibodies formed against the purified MCD were indeed able to recognize MCD in solution, we performed an immunoinhibition test (FIG. 10B). Purified rat liver MCD activity was measured by the fluorometric MCD assay described in the "Method" section. Purified MCD to MCD239, M
Pre-incubated with CD240 or appropriate pre-immune serum. 30 minutes after the mixture M
CD activity was measured and expressed as a percentage of the activity of MCD pre-incubated without serum for the same amount of time. FIG. 10B shows that only MCD240 was able to inhibit MCD. This finding that MCD240 inhibits MCD activity seems to explain why MCD240 was able to immunoprecipitate MCD, but no MCD activity was detected from the sedimented pellet.

【0165】 実施例7 本例では、ウェスタン法とMCD240を使用して、多様なラット組織におけるMCD
分布状況を測定した。試験した組織はどれも比較的高レベルのMCDタンパク質を
発現した。肝臓や心臓などのような酸化力のある組織は最高レベルのMCDタンパ
ク質を発現し、MCDは脂肪酸酸化の調節で一役買っているという考え方[Dyck et
al., Am. J. Physiology 275:H2122-H2129(1998)]を裏付けた。これらの実験
では、界面活性剤で可溶化した全組織ホモジェネートを使用して総MCDレベルを
測定した。この方法は細胞局在によるMCDタンパク質の喪失を防いだ。
Example 7 In this example, Western blotting and MCD240 were used to demonstrate MCD in various rat tissues.
The distribution situation was measured. All tissues tested expressed relatively high levels of MCD protein. Oxidizing tissues, such as the liver and heart, express the highest levels of MCD protein and the idea that MCD plays a role in regulating fatty acid oxidation [Dyck et al.
al., Am. J. Physiology 275: H2122-H2129 (1998)]. In these experiments, total MCD levels were measured using detergent solubilized whole tissue homogenates. This method prevented MCD protein loss due to cell localization.

【0166】 肝MCDの亜細胞局在を測定するために、ラット肝がん細胞McArdle RH-7777を対
象に、2つの別個のアプローチを用いて二重標識免疫細胞化学法を実施した。ま
ず、MCDかまたはミトコンドリア基質特異的タンパク質Hsp60に対する抗体を使用
した[Stuart et al., Trends Biochem Sci. 19:87-92(1994)]。蛍光分析と共
焦点分析のどちらも、MCDがKsp60と同時局在することを示した(図11B、1-3)。
ミトコンドリア特異的色素(Mito-Tracker Red CMXRos)とMCD抗体を使用する類
似の試験でも、これらの結果が確認された(図11B、4-6)。MCDがミトコンドリ
ア以外の他のオルガネラに局在するかどうかは不明である。しかし、肝MCDの多
くがミトコンドリア型であることは明らかである。
To determine the subcellular localization of hepatic MCD, double-labeled immunocytochemistry was performed on rat hepatoma cells, McArdle RH-7777, using two separate approaches. First, antibodies against MCD or the mitochondrial substrate-specific protein Hsp60 were used [Stuart et al., Trends Biochem Sci. 19: 87-92 (1994)]. Both fluorescence and confocal analyzes showed that MCD co-localized with Ksp60 (FIGS. 11B, 1-3).
Similar studies using a mitochondrial-specific dye (Mito-Tracker Red CMXRos) and MCD antibody also confirmed these results (FIG. 11B, 4-6). It is unknown whether MCD is localized to other organelles than mitochondria. However, it is clear that many liver MCDs are mitochondrial.

【0167】 実施例8 本例では、脂肪酸代謝の変化についてあらかじめ特性記述されている3種の動
物モデルでMCDの発現と活性を測定した。そのうち2種は糖尿病モデルであり、肝
臓の脂肪酸生合成が阻害されているか(6週齢のストレプトゾトシン糖尿病ラッ
ト)または亢進している(JCR:LA肥満インスリン抵抗性ラット)。表6は、種々
のラットモデルに見られる血しょうグルコースおよび脂肪酸両レベルの変化を示
している。
Example 8 In this example, MCD expression and activity was measured in three animal models that were previously characterized for changes in fatty acid metabolism. Two of them are diabetes models, in which liver fatty acid biosynthesis is inhibited (6 week-old streptozotocin-diabetic rats) or enhanced (JCR: LA obese insulin-resistant rats). Table 6 shows the changes in both plasma glucose and fatty acid levels found in various rat models.

【0168】 血清脂肪酸レベルは細身の対照群と比較して6週齢ストレプトゾトシン糖尿病
ラットでは3倍も、またJCR:LA肥満(Cp/Cp)ラットでは1.75倍も上昇している。
同様に、血清グルコースレベルも6週齢ストレプトゾトシン糖尿病ラットでは細
身の対照群と比較して2.2倍も上昇している。これに対して、Cp/Cpラットの血清
グルコースレベルは細身の対照群と変わらなかった。血清中のグルコースおよび
脂肪酸レベルのこうした変化はこれらの動物の病理生理と符合している[Russel
l et al., Metabolism 43:538-543(1994); Topping and Tang, Horm. Res. 6:12
9-137(1975); Mathe, Diabete Metab. 21:106-111(1995)]。
[0168] Serum fatty acid levels are increased 3-fold in 6-week-old streptozotocin-diabetic rats and 1.75-fold in JCR: LA obese (Cp / Cp) rats compared to lean controls.
Similarly, serum glucose levels are increased 2.2-fold in 6-week-old streptozotocin-diabetic rats compared to lean controls. In contrast, serum glucose levels in Cp / Cp rats were not different from the lean control group. These changes in serum glucose and fatty acid levels are consistent with the pathophysiology of these animals [Russel
l et al., Metabolism 43: 538-543 (1994); Topping and Tang, Horm. Res. 6:12
9-137 (1975); Mathe, Diabete Metab. 21: 106-111 (1995)].

【0169】 MCD活性は6週齢ストレプトゾトシン糖尿病ラットラットでは対照群と比較して
約2倍に高まったが(図12)、Cp/CpラットではMCD活性に変化はなかった(図13
)。活性の変化がMCDのリン酸化反応および/またはMCDの相対的存在度の上昇に
起因するかどうか判断するために、われわれのMCD抗体を使用してウェスタン法
を実施した。MCDタンパク質レベルは6週齢ストレプトゾトシン糖尿病ラットの肝
臓では対照群の肝臓と比較して約2倍に上昇していたが、Cp/Cpラットの肝臓では
MCDレベルに変化が見られなかった(図13)。
MCD activity was increased about 2-fold in 6-week-old streptozotocin-diabetic rats compared to the control group (FIG. 12), but there was no change in MCD activity in Cp / Cp rats (FIG. 13).
). To determine whether the change in activity was due to a phosphorylation of MCD and / or an increase in the relative abundance of MCD, a Western method was performed using our MCD antibodies. MCD protein levels were approximately twice as high in the liver of 6-week-old streptozotocin-diabetic rats as in the control group, but not in the liver of Cp / Cp rats.
No change was seen in MCD levels (Figure 13).

【0170】 すべてのレーンでほぼ同量のタンパク質が載せられ、移されたことを証明する
ために、対照としてカタラーゼ抗体を使用した。しかし、ウェスタン法ではCp/C
pラットのMCDタンパク質レベルに何の変化もなかったことが明らかになった(図
13)。これは、Cp/Cpラットに見られるMCD活性の変化がタンパク質量の変化では
なく酵素のリン酸化反応状態の変化に起因する可能性があることを示唆する。
The catalase antibody was used as a control to prove that almost the same amount of protein was loaded and transferred in all lanes. However, in the Western method, Cp / C
It turned out that there was no change in the MCD protein level of p rats (Fig.
13). This suggests that changes in MCD activity seen in Cp / Cp rats may be due to changes in the phosphorylation state of the enzyme rather than changes in protein levels.

【0171】 リン酸化反応制御もMCDタンパク質レベルの上昇も糖尿病ラットの肝臓のMCD活
性の調節に関与しているように見受けられる。6週齢ストレプトゾトシン糖尿病
ラット、Cp/Cpラットの両方に由来する肝MCDをアルカリホスファターゼで処理す
ると、どの群でもMCD活性が上昇した(表5)。肝MCDのアルカリホスファターゼ
処理は一貫して約11,000〜15,000 nmol/g-dry wt/minのMCD酵素活性を生み出す
ように見えるが、これは最大限の活性酵素を生み出すにはアルカリホスファター
ゼ処理で十分であることを示唆する。MCD活性が高まるのはストレプトゾトシン
糖尿病ラットだけであるが、これはおそらくMCDタンパク質の発現が2倍に高まる
ためであろう。
Both phosphorylation control and elevated MCD protein levels appear to be involved in the regulation of MCD activity in the liver of diabetic rats. Treatment of liver MCD from both 6-week-old streptozotocin-diabetic rats and Cp / Cp rats with alkaline phosphatase increased MCD activity in all groups (Table 5). Alkaline phosphatase treatment of liver MCD appears to consistently produce about 11,000-15,000 nmol / g-dry wt / min MCD enzyme activity, which is sufficient to produce maximally active enzyme. Suggest that there is. Only streptozotocin-diabetic rats have increased MCD activity, presumably due to a two-fold increase in MCD protein expression.

【0172】 肝臓の脂肪酸生合成および酸化を変化させるためのもう1つの既知のプロトコ
ールは、ラットに対する絶食と再給餌である[Porter and Swenson, Mol. Cell.
Biochem. 53:307-325(1983); Clarke et al., J. Natr. 120:218-224(1990); W
itters et al., Arch. Biochem. Biophys. 308:413-419(1994)]。表6は、この
ときのグルコースの著減と血清中脂肪酸レベルの上昇を示している。同様に、48
時間の絶食期間にはMCD活性も上昇した(図14A)。
Another known protocol for altering hepatic fatty acid biosynthesis and oxidation is fasting and refeeding rats [Porter and Swenson, Mol. Cell.
Biochem. 53: 307-325 (1983); Clarke et al., J. Natr. 120: 218-224 (1990); W
itters et al., Arch. Biochem. Biophys. 308: 413-419 (1994)]. Table 6 shows a significant decrease in glucose and an increase in serum fatty acid levels at this time. Similarly, 48
MCD activity also increased during the hour fasting period (FIG. 14A).

【0173】 48時間絶食後のラットに72時間にわたり再給餌すると、MCD活性は低下した(
図14A)。MCD活性レベルは、同じ絶食または再給餌プロトコールを適用しなかっ
た対照ラット並みのレベルに接近し始める(図14A)。MCD活性はこれらの様々な
栄養状態の間に変化したが、MCDタンパク質レベルに(図12と比較して)有意の
変化はなかった。これもまた、MCD活性は翻訳後調節を、おそらくリン酸化反応
を通じて、受けることを示唆している。
Refeeding rats after 48 hours of fasting for 72 hours reduced MCD activity (
(Figure 14A). MCD activity levels begin to approach levels of control rats that did not apply the same fasting or refeeding protocol (FIG. 14A). MCD activity changed during these various nutritional states, but there was no significant change in MCD protein levels (as compared to FIG. 12). This also suggests that MCD activity undergoes post-translational regulation, probably through phosphorylation.

【0174】 実施例9 ラット膵β細胞cDNAのクローニングを、変性オリゴヌクレオチドを使用して2
段階アプローチで実施した。INS細胞mRNAで試験した選択対の1つは、ガチョウcD
NAの比較から予測されたように予想サイズ580 bpの単一産物を生成した(図15)
。この断片は配列決定により67%がガチョウのヌクレオチド配列と一致しするこ
とが判明したが、ブラストサーバー上で得られる他のいかなる配列とも一致しな
かった。この断片をプローブとして使用して、INS-1細胞cDNAライブラリーをス
クリーニングした。4個のin vivo摘出クローンのうち1個だけが293細胞への導入
後に大きなMCD活性を示した。
Example 9 Cloning of rat pancreatic β-cell cDNA was performed using denatured oligonucleotides
A phased approach was used. One of the selection pairs tested on INS cell mRNA was goose cD
Generated a single product with the expected size of 580 bp as expected from the NA comparison (Figure 15)
. This fragment was shown by sequencing to be 67% identical to the goose nucleotide sequence, but did not match any other sequence obtained on the blast server. This fragment was used as a probe to screen an INS-1 cell cDNA library. Only one of the four in vivo excised clones showed significant MCD activity after introduction into 293 cells.

【0175】 239細胞は、未導入状態でも、βガラクトシダーゼ遺伝子導入後も検出可能レ
ベルの酵素を発現しなかった。この2020 bpクローンの配列決定により、491残基
のアミノ酸配列と約52 kDaの予測タンパク質に対応する読み取り枠が明らかにな
った。3’非コード領域の終わりにポリアデニル化シグナルを伴うポリA配列も存
在していた。種々の哺乳類細胞から精製したMCD酵素に関する過去の研究は総分
子量を約170 kDaと評価し、この酵素が生体内で多量体化する可能性があること
を示唆していた。予測されたラットタンパク質は、アミノ酸39のメチオニンから
最後までガチョウの配列と69%一致した。
The 239 cells did not express detectable levels of the enzyme even after the β-galactosidase gene was introduced, even in the untransfected state. Sequencing of this 2020 bp clone revealed an amino acid sequence of 491 residues and an open reading frame corresponding to the predicted protein of about 52 kDa. There was also a poly A sequence with a polyadenylation signal at the end of the 3 'non-coding region. Previous studies on MCD enzyme purified from various mammalian cells estimated the total molecular weight to be about 170 kDa, suggesting that the enzyme may multimerize in vivo. The predicted rat protein was 69% identical to the goose sequence from methionine at amino acid 39 to the end.

【0176】 このメチオニンを取り巻くヌクレオチド配列(AGCGCCATGG; 配列番号8)はKoz
akコンセンサス配列部位(GCCA/GCCATGG; 配列番号9)とかなり合致し、それが
翻訳開始部位であるという可能性があることを示唆している。同じ読み取り枠内
には38個のアミノ酸の配列がこのメチオニンのN末端側に存在している。この配
列の最初のアミノ酸群(MRGL)(メチオニンから始まる)はガチョウの配列と一
致する。しかし、この配列の残りの部分はアミノ酸5から38に至るまで、ガチョ
ウの配列との相同性が比較的薄くなっている。
The nucleotide sequence surrounding this methionine (AGCGCCATGG; SEQ ID NO: 8)
Significantly matches the ak consensus sequence site (GCCA / GCCATGG; SEQ ID NO: 9), suggesting that it may be the translation initiation site. In the same open reading frame, a sequence of 38 amino acids exists at the N-terminal side of this methionine. The first amino acid group (MRGL) of this sequence (starting with methionine) is consistent with the goose sequence. However, the remainder of this sequence, from amino acids 5 to 38, has relatively little homology to the goose sequence.

【0177】 この部分のラットタンパク質はミトコンドリアターゲティング配列の特徴をそ
なえる。というのは、正荷電アミノ酸(8個のアルギニン)とヒドロキシル化ア
ミノ酸が多く、酸性アミノ酸を欠いているからである。したがって、それはもっ
と大きなMCD前駆体に属する切断可能なNH2-末端ターゲティング配列である可能
性が強い。この先行配列内の共通切断部位(R/K-R-A-X-S-S/T; 配列番号10)はM
et39周辺には存在しない。しかし、Y. Gavelによって定義された別の切断部位モ
チーフ(PRLCSG; 配列番号11)が位置31の周辺に予測されており、先行配列は基
質プロテアーゼによって除去されている可能性があること、およびβ(INS)細
胞MCDが少なくとも部分的にはミトコンドリア基質酵素であることを示唆する。
This part of the rat protein is characterized by a mitochondrial targeting sequence. This is because they are rich in positively charged amino acids (eight arginines) and hydroxylated amino acids, and lack acidic amino acids. Therefore, it is likely that it is a cleavable NH 2 -terminal targeting sequence belonging to a larger MCD precursor. The common cleavage site (R / KRAXSS / T; SEQ ID NO: 10) in the preceding sequence is M
It does not exist around et39. However, another cleavage site motif defined by Y. Gavel (PRLCSG; SEQ ID NO: 11) is predicted around position 31, and the predecessor sequence may have been removed by the substrate protease, and β (INS) indicates that cellular MCD is at least partially a mitochondrial substrate enzyme.

【0178】 ウェブPSORTおよびPROSITEプログラムによって行ったラットMCDのモチーフ分
析では興味深い特徴が明らかになった。NH2-ミトコンドリア基質ターゲティング
配列とは別に、この酵素のC末端部分がSKLサインを特徴とするペルオキシソーム
ターゲティングモチーフで終了していることである。このタンパク質上にはプロ
テインキナーゼCとカゼインキナーゼIIの潜在的なリン酸化反応部位(それぞれ
、3および7)が存在している。したがって、MCDはリン酸化反応または脱ホスホ
リル反応による調節を受ける可能性がある。というのは、ミトコンドリア内には
両キナーゼが存在するからである。ラットMCDはアシル化部位(N-ミリストイル
カ、グリコシルホスファチジルイノシトール、イソプレニル化、ファルネシル化
)を含まないので、これらの脂質アンカーの1つによって修飾された膜結合タン
パク質となる可能性はない。
A motif analysis of rat MCD performed by the Web PSORT and PROSITE programs revealed interesting features. Apart from the NH 2 -mitochondrial substrate targeting sequence, the C-terminal part of this enzyme terminates in a peroxisomal targeting motif characterized by the SKL signature. On this protein there are potential phosphorylation sites for protein kinase C and casein kinase II (3 and 7, respectively). Therefore, MCD may be regulated by phosphorylation or dephosphorylation. This is because both kinases are present in mitochondria. Because rat MCD does not contain an acylation site (N-myrist dolphin, glycosylphosphatidylinositol, isoprenylation, farnesylation), it is unlikely that it will be a membrane-bound protein modified by one of these lipid anchors.

【0179】 実施例10 MCD mRNAの組織分布をノーザン法で調べ、半定量的RT-PCR法で補完した(図16
)。約2.2 kbのmRNAは試験したすべてのラット組織に存在し、肝臓、腎臓、心臓
および脂肪組織には比較的高レベルで発現している。広範な信号が得られるのは
、MCD転写物が18SリボソームRNAと共移動するためである。この遍在的な分布を
確認するために、同じ組織と特定の膵αおよびβ細胞でRT-PCRを行った。
Example 10 The tissue distribution of MCD mRNA was examined by the Northern method and complemented by a semi-quantitative RT-PCR method (FIG. 16).
). The approximately 2.2 kb mRNA is present in all rat tissues tested and is expressed at relatively high levels in liver, kidney, heart and adipose tissue. The broad signal is obtained because MCD transcripts co-migrate with 18S ribosomal RNA. To confirm this ubiquitous distribution, RT-PCR was performed on the same tissue and specific pancreatic α and β cells.

【0180】 25サイクルPCR後の組織間の相対信号は35サイクル後のそれと、バンド強度が
弱い点を別にすれば、ほぼ同じであった。同じ試料によるβアクチン対照PCRの
おかげで種々の比較が可能になった。非逆転写物の対照PCRは、RNA調製物のゲノ
ムDNA汚染を別にすれば、信号をまったく出さなかった。こうしてRT-PCR結果は
ノーザン法の結果を裏付けるだけでなく、さらにMCD mRNAがαおよびβ細胞でも
、β(INS)細胞の場合と同程度に発現することを示す。
The relative signal between tissues after 25 cycles of PCR was almost the same as that after 35 cycles, except that the band intensity was weak. Various comparisons were possible thanks to β-actin control PCR with the same sample. Non-reverse transcript control PCR produced no signal apart from genomic DNA contamination of the RNA preparation. Thus, the RT-PCR results not only confirm the results of the Northern method, but also show that MCD mRNA is expressed in α and β cells to the same extent as in β (INS) cells.

【0181】 実施例11 組織抽出物で活性酵素の存在を測定した。その結果は、肝臓、心臓および膵β
(INS)細胞における高レベルの活性から脳や脾臓における低レベルの活性、さら
には十二指腸、トランスフェクションしていない293細胞やRSV-βgal導入293細
胞細胞における検出不能MCD活性に至るまで、広範囲にわたる活性を示している
。MCD mRNAの組織分布(図15)は酵素活性の測定値と密接には対応しなかった。
この食い違いは、組織間でMCD遺伝子の翻訳制御に差があるためかもしれない。
Example 11 The presence of active enzyme was measured in tissue extracts. The result is liver, heart and pancreatic β
(INS) A wide range of activities, from high levels of activity in cells to low levels of activity in the brain and spleen, as well as undetectable MCD activity in duodenum, untransfected 293 cells and RSV-βgal transfected 293 cells Is shown. The tissue distribution of MCD mRNA (FIG. 15) did not closely correspond to the measured enzyme activity.
This discrepancy may be due to differences in the translation control of the MCD gene between tissues.

【0182】 もう1つ検討を要するのは、MCDが共有結合修飾によって調節されるアロステリ
ック酵素であり、MCDのリン酸化のされ方に組織間で違いがあるという可能性で
ある。この考え方と符合するように、ラットのMCD配列には数多くの潜在的リン
酸化部位が存在しており、また活性測定前に組織抽出物をアルカリホスファター
ゼで処理するとMCD活性が高まる結果となった。
Another consideration is the possibility that MCD is an allosteric enzyme that is regulated by covalent modification, and that there is a difference between tissues in how MCD is phosphorylated. Consistent with this notion, the rat MCD sequence contains numerous potential phosphorylation sites, and treatment of tissue extracts with alkaline phosphatase prior to activity measurement resulted in increased MCD activity.

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

【図1】 図1はラット肝臓マロニルCoAデカルボキシラーゼ(MCD)の生化学的特性を示
す。(A)はラット肝臓MCDの免疫ブロット解析を示す代表的写真である(非変性ポ
リアクリルアミドゲル電気泳動:レーン1)およびSDS-ポリアクリルアミドゲル
電気泳動:レーン2)、それに抗MCD抗体および無関連の抗カタラーゼ抗体:レー
ン3))。(B)は抗MCD抗体を使用した免疫ブロット解析の代表的写真であり、ラッ
ト肝臓由来(レーン1)とラット心臓由来(レーン2)のMCDを比較している。
FIG. 1 shows the biochemical properties of rat liver malonyl CoA decarboxylase (MCD). (A) is a representative photograph showing immunoblot analysis of rat liver MCD (non-denaturing polyacrylamide gel electrophoresis: lane 1) and SDS-polyacrylamide gel electrophoresis: lane 2), and anti-MCD antibody and irrelevant Anti-catalase antibody: lane 3)). (B) is a representative photograph of immunoblot analysis using an anti-MCD antibody, comparing MCDs derived from rat liver (lane 1) and rat heart (lane 2).

【図2】 図2は1日齢と7日齢のウサギの心臓のマロニルCoAデカルボキシラーゼ活性を示
すグラフである。数値は両齢のウサギの8個の心臓の平均値±S.E.(標準誤差)
である。
FIG. 2 is a graph showing malonyl-CoA decarboxylase activity in 1- and 7-day-old rabbit hearts. Values are the mean ± SE (standard error) of eight hearts from both age rabbits
It is.

【図3】 図3はラットの好気的心、虚血心および再潅流心のマロニルCoAデカルボキシラ
ーゼ活性を示すグラフである。数値は各群とも5〜10個の心臓の平均値±S.E.で
ある。
FIG. 3 is a graph showing malonyl-CoA decarboxylase activity in aerobic, ischemic and reperfused hearts of rats. The numerical value is the mean ± SE of 5 to 10 hearts in each group.

【図4】 図4は抗MCD抗体を使用した免疫ブロット解析の代表的写真であり、ラットの有
酸素心、虚血心および再潅流虚血心のマロニルCoAでカルボキシラーゼタンパク
質レベルを示す。
FIG. 4 is a representative photograph of an immunoblot analysis using an anti-MCD antibody, showing the levels of malonyl-CoA carboxylase protein in aerobic, ischemic and reperfused ischemic hearts of rats.

【図5】 図5は(A)新生心と(B)再潅流虚血心の脂肪酸酸化調節における5’AMP活性化プ
ロテインキナーゼ(AMPK)、アセチルCoAカルボキシラーゼ(ACC)、およびマロ
ニルCoAデカルボキシラーゼ(MCD)の役割を示す図式である。(A)はAMPKとMCDの
どちらも新生期に活性化されることを示しており、(B)は虚血がAMPKを活性化す
る一方でMCD活性が維持されることを示す。
FIG. 5 shows (A) neonatal heart and (B) 5′AMP-activated protein kinase (AMPK), acetyl-CoA carboxylase (ACC), and malonyl-CoA decarboxylase (ACC) in regulating fatty acid oxidation in reperfused ischemic heart 3 is a diagram showing the role of MCD). (A) shows that both AMPK and MCD are activated in the neonatal period, and (B) shows that ischemia activates AMPK while MCD activity is maintained.

【図6】 図6はラット心臓マロニルCoAデカルボキシラーゼをコードするDNA配列(SEQ I
D NO.1)を示す。
FIG. 6 shows a DNA sequence encoding rat heart malonyl CoA decarboxylase (SEQ ID NO: 1).
D NO.1) is shown.

【図7】 図7はラット肝臓マロニルCoAデカルボキシラーゼのクロマトグラフ精製を示す
。40〜50%の(NH4)2SO4で沈殿させたミトコンドリアタンパク質をButyl Sepharos
e 650 Mカラムに注入し、(NH4)2SO4 1〜0 Mの勾配で溶出した。(A)はMCD活性を
含む画分をプールしてPhenyl Sepharose HPカラムに注入し、前記と同じ濃度勾
配でタンパク質を溶出したことを示す。(B)はQ Sepharose HPカラムによるクロ
マトグラフィーを示す。(C)はSP Sepharose HPカラムによるクロマトグラフィー
を示す。(D)7Bと7Cを実行し、結合タンパク質をそれぞれNaCl 0〜0.3 Mおよび0
〜0.4 Mの濃度勾配で溶出した。MCD活性は相対蛍光単位(RFU)毎分の変化とし
て表示し、タンパク質濃度に合わせた標準化はしていない。
FIG. 7 shows the chromatographic purification of rat liver malonyl CoA decarboxylase. 40-50% of a (NH 4) mitochondrial protein precipitation with 2 SO 4 Butyl Sepharos
It poured into e 650 M column and eluted with a gradient of (NH 4) 2 SO 4 1~0 M. (A) shows that the fractions containing MCD activity were pooled and injected on a Phenyl Sepharose HP column, and the protein was eluted with the same concentration gradient as above. (B) shows chromatography on a Q Sepharose HP column. (C) shows the chromatography with SP Sepharose HP column. (D) Run 7B and 7C to bind the bound proteins to NaCl 0-0.3 M and 0, respectively.
Elution was performed with a concentration gradient of 0.40.4 M. MCD activity is expressed as changes in relative fluorescence units (RFU) per minute and is not normalized to protein concentration.

【図8】 図8はラット肝臓マロニルCoAデカルボキシラーゼをコードするDNA配列(SEQ I
D NO.2)を示す。
FIG. 8 shows the DNA sequence encoding rat liver malonyl CoA decarboxylase (SEQ
D NO.2).

【図9】 図9は精製処理したラット肝臓マロニルCoAデカルボキシラーゼの反応特性を示
す。9Aは精製ラット肝臓MCDの活性に対するマロニルCoA濃度の影響(最大MCD活
性の%として表示)を、9BはMCD活性に対する検定緩衝液pH変化の影響を示す。
FIG. 9 shows the reaction characteristics of purified rat liver malonyl CoA decarboxylase. 9A shows the effect of malonyl-CoA concentration on the activity of purified rat liver MCD (expressed as% of maximum MCD activity), and 9B shows the effect of changes in assay buffer pH on MCD activity.

【図10】 図10はマロニルCoAデカルボキシラーゼ抗体の特性を示す。(A)ラット肝ミトコ
ンドリア画分に由来するタンパク質を使用してラット肝MCDに対するポリクロー
ナル抗体を試験した。MCD 239抗体(レーン1)はMCDだけを認識したが、MCD240
抗体(レーン2)はカタラーゼとMCDの両方を認識した。MCDとカタラーゼは左側
に示してある。(B)両MCD抗体を使って免疫阻害試験を行った。MCD抗体または免
疫前血清混合物についてMCD活性を測定し、同一期間(30分間)にわたり血清抜
きで予備培養したMCDの%として表示した。
FIG. 10 shows the properties of a malonyl-CoA decarboxylase antibody. (A) Polyclonal antibodies against rat liver MCD were tested using protein from rat liver mitochondrial fraction. MCD 239 antibody (lane 1) recognized only MCD, but MCD240
The antibody (lane 2) recognized both catalase and MCD. MCD and catalase are shown on the left. (B) An immunosuppression test was performed using both MCD antibodies. MCD activity was measured on MCD antibodies or pre-immune serum mixtures and expressed as% of MCD pre-cultured without serum for the same period (30 minutes).

【図11】 図11はマロニルCoAデカルボキシラーゼの組織分布および細胞局在性を示す。(
A)MCD240抗体を使って、種々のラット組織におけるMCDのタンパク質レベルを測
定した。150 μgの心臓(レーン1)、骨格筋(レーン2)、肝臓(レーン3)、腎
臓(レーン4)、肺(レーン5)、膵臓(レーン6)、脳(レーン7)組織を2% SDS
ゲルローディング緩衝液中で煮沸しウェスタン法解析にかけた。(B)二重標識免
疫細胞化学法を用いてMcArdle RH7777ラット肝がん細胞中のMCD細胞局在性を求
めた。MCD239抗体からの画像(ボックス1)と抗Hsp 60抗体からの画像(ボック
ス2)を組み合わせて同時局在性を調べた(ボックス3)。同様に、MCD240抗体か
らの画像とMito-Tracker Red CMXRosからの画像(ボックス6)を組み合わせて同
時局在性を求めた(ボックス7)。
FIG. 11 shows the tissue distribution and cell localization of malonyl-CoA decarboxylase. (
A) MCD240 antibody was used to measure protein levels of MCD in various rat tissues. 150 μg heart (lane 1), skeletal muscle (lane 2), liver (lane 3), kidney (lane 4), lung (lane 5), pancreas (lane 6), brain (lane 7) tissue with 2% SDS
Boiled in gel loading buffer and subjected to Western analysis. (B) The localization of MCD cells in McArdle RH7777 rat hepatoma cells was determined using double label immunocytochemistry. Colocalization was examined (Box 3) by combining the image from the MCD239 antibody (Box 1) and the image from the anti-Hsp60 antibody (Box 2). Similarly, images from the MCD240 antibody and images from Mito-Tracker Red CMXRos (Box 6) were combined to determine co-localization (Box 7).

【図12】 図12は対照ラットと6週齢ストレプトゾトシン処理ラットのラット肝臓マロニ
ルCoAデカルボキシラーゼ活性およびタンパク質レベルを示す。6週齢対照ラット
と6週齢ストレプトゾトシン処理ラットに由来するラット肝臓についてMCD活性(
A)とMCDタンパク質(B)を定量した。MCDタンパク質は各群のボトムパネルに収
め、カタラーゼタンパク質レベルは装入および転移対照としてトップパネルに含
めてある。このウェスタンブロットをデンシトメトリー解析にかけ、MCDタンパ
ク質レベルを定量した(C)。
FIG. 12 shows rat liver malonyl-CoA decarboxylase activity and protein levels of control rats and 6-week-old streptozotocin-treated rats. MCD activity on rat liver from 6-week-old control rats and 6-week-old streptozotocin-treated rats (
A) and MCD protein (B) were quantified. MCD protein is included in the bottom panel of each group, and catalase protein levels are included in the top panel as loading and transfer controls. The Western blot was subjected to densitometric analysis to quantify MCD protein levels (C).

【図13】 図13は対照ラットとJCA:LA肥満ラットのラット肝臓マロニルCoAデカルボキシ
ラーゼ活性およびタンパク質レベルを示す。細身(Lean)対照ラットとJCR:LA肥
満(Cp/Cp)ラットに由来するラット肝臓についてMCD活性(A)とMCDタンパク質
(B)を定量した。MCDタンパク質は各群のボトムパネルに収め、カタラーゼタン
パク質レベルは装入および転移対照としてトップパネルに含めてある。このウェ
スタンブロットをデンシトメトリー解析にかけ、MCDタンパク質レベルを定量し
た(C)。
FIG. 13 shows rat liver malonyl-CoA decarboxylase activity and protein levels in control and JCA: LA obese rats. MCD activity (A) and MCD protein (B) were quantified in rat livers derived from lean control rats and JCR: LA obese (Cp / Cp) rats. MCD protein is included in the bottom panel of each group, and catalase protein levels are included in the top panel as loading and transfer controls. The Western blot was subjected to densitometric analysis to quantify MCD protein levels (C).

【図14】 図14は対照ラット、絶食ラット、再給餌ラットのラット肝臓マロニルCoAデカ
ルボキシラーゼ活性およびタンパク質レベルを示す。対照ラット、絶食ラットお
よび再給餌ラットに由来するラット肝臓についてMCD活性(A)とMCDタンパク質
(B)を定量した。MCDタンパク質は各群のボトムパネルに収め、カタラーゼタン
パク質レベルは装入および転移対照としてトップパネルに含めてある。このウェ
スタンブロットをデンシトメトリー解析にかけ、MCDタンパク質レベルを定量し
た(C)。
FIG. 14 shows rat liver malonyl-CoA decarboxylase activity and protein levels of control, fasted, and re-fed rats. MCD activity (A) and MCD protein (B) were quantified in rat livers from control, fasted and re-fed rats. MCD protein is included in the bottom panel of each group, and catalase protein levels are included in the top panel as loading and transfer controls. The Western blot was subjected to densitometric analysis to quantify MCD protein levels (C).

【図15】 図15はラット膵臓マロニルCoAデカルボキシラーゼをコードするDNA配列(SEQ
ID NO.3)を示す。
FIG. 15 shows a DNA sequence encoding rat pancreatic malonyl-CoA decarboxylase (SEQ.
ID NO.3).

【図16】 図16は各種組織のMCD mRNAのノーザンブロットおよびRT-PCR解析を示す。(A)
はラットMCDプローブによる各種ラット組織のノーザンブロット解析であり、18
SリボソームRNA cDNA断片をRNAゲル装入対照として使用している。(B)は種々の
ラット組織と特定膵島細胞から単離した全RNAを使用しMCDプライマー(上段)と
βアクチンプライマー(下段)により実施したRT-PCR実験の臭化エチジウム染色
アガロースゲルを示す。
FIG. 16 shows Northern blot and RT-PCR analysis of MCD mRNA of various tissues. (A)
Is a northern blot analysis of various rat tissues using a rat MCD probe.
S ribosomal RNA cDNA fragment is used as RNA gel loading control. (B) shows ethidium bromide-stained agarose gel of an RT-PCR experiment performed with MCD primers (upper) and β-actin primer (lower) using total RNA isolated from various rat tissues and specific islet cells.

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成13年3月6日(2001.3.6)[Submission date] March 6, 2001 (2001.3.6)

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図1[Correction target item name] Fig. 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図1】 FIG.

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図2[Correction target item name] Fig. 2

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図2】 FIG. 2

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図3[Correction target item name] Figure 3

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図3】 FIG. 3

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図5[Correction target item name] Fig. 5

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図5】 FIG. 5

【手続補正6】[Procedure amendment 6]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図6[Correction target item name] Fig. 6

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図6】 FIG. 6

【手続補正7】[Procedure amendment 7]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図7[Correction target item name] Fig. 7

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図7】 FIG. 7

【手続補正8】[Procedure amendment 8]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図8[Correction target item name] Fig. 8

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図8】 FIG. 8

【手続補正9】[Procedure amendment 9]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図9[Correction target item name] Fig. 9

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図9】 FIG. 9

【手続補正10】[Procedure amendment 10]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図10[Correction target item name] FIG.

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図10】 FIG. 10

【手続補正11】[Procedure amendment 11]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図12[Correction target item name] FIG.

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図12】 FIG.

【手続補正12】[Procedure amendment 12]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図13[Correction target item name] FIG.

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図13】 FIG. 13

【手続補正13】[Procedure amendment 13]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図14[Correction target item name] FIG.

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図14】 FIG. 14

【手続補正14】[Procedure amendment 14]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図15[Correction target item name] FIG.

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図15】 FIG.

【手続補正15】[Procedure amendment 15]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】図16[Correction target item name] FIG.

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図16】 FIG. 16

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),AU,CA,J P,KR,US (72)発明者 ロパスチュク,ゲイリー ディー. カナダ国,アルバータ ティー6ジー 1 エイチ4,エドモントン,プロモントリー ポイント 9 (72)発明者 ディック,ジェイソン カナダ国,アルバータ ティー8ジー 1 エー4,シャーウッド パーク,レンジ ロード 52122 #210,カレボ エステイ ツ 217 Fターム(参考) 4B024 AA01 AA11 BA07 CA04 EA04 GA11 HA01 HA11 4B050 CC03 DD11 LL03 4B063 QA19 QQ02 QQ38 QR32 QR41 QS03 QS32 4H045 AA11 CA40 DA75 EA50 FA74──────────────────────────────────────────────────の Continuation of front page (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), AU, CA, JP, KR, US (72) Inventors Ropastuk, Gary Dee. Alberta Tea 6G 1H4, Edmonton, Promontory Point 9 Canada 72 Inventor Dick, Jason Alberta Tea 8G 1A4, Sherwood Park, Range Road 52122 # 210, Callebo Estates 217F Terms (reference) 4B024 AA01 AA11 BA07 CA04 EA04 GA11 HA01 HA11 4B050 CC03 DD11 LL03 4B063 QA19 QQ02 QQ38 QR32 QR41 QS03 QS32 4H045 AA11 CA40 DA75 EA50 FA74

Claims (25)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 次のステップを含んで成る化合物スクリーニング方法: a) i)マロニルCoAデカルボキシラーゼを含んで成る精製された調製物、ii)基
質、およびiii)試験化合物を用意すること; b) 前記マロニルCoAデカルボキシラーゼと前記基質を、前記マロニルCoAデカ
ルボキシラーゼが前記基質上で作用し産物を生成しうるような条件の下で、前期
試験化合物の存在下または不在下で混合すること;および c) 前記試験化合物の存在下または不在下で生成される前記産物の量を直接ま
たは間接に測定すること。
1. A compound screening method comprising the steps of: a) i) providing a purified preparation comprising malonyl-CoA decarboxylase, ii) a substrate, and iii) a test compound; b) Mixing the malonyl-CoA decarboxylase and the substrate in the presence or absence of the test compound under conditions such that the malonyl-CoA decarboxylase can act on the substrate to produce a product; and c. ) Directly or indirectly measuring the amount of said product produced in the presence or absence of said test compound.
【請求項2】 基質がマロニルCoAである特許請求の範囲第1項記載の方法。2. The method according to claim 1, wherein the substrate is malonyl-CoA. 【請求項3】 前記調製物が心臓組織から精製される特許請求の範囲第1項
記載の方法。
3. The method of claim 1, wherein said preparation is purified from heart tissue.
【請求項4】 前記産物がアセチルCoAを含んで成る特許請求の範囲第1項記
載の方法。
4. The method of claim 1, wherein said product comprises acetyl-CoA.
【請求項5】 前記アセチルCoAが直接測定されることを特徴とする特許請
求の範囲第4項記載の方法。
5. The method according to claim 4, wherein said acetyl-CoA is measured directly.
【請求項6】 アセチルCoAが指標の大きさを検出することにより間接的に
測定されることを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の方法。
6. The method according to claim 4, wherein acetyl-CoA is measured indirectly by detecting the magnitude of the indicator.
【請求項7】 指標がクエン酸塩である特許請求の範囲第6項記載の方法。7. The method of claim 6, wherein the indicator is citrate. 【請求項8】 クエン酸塩が指標付けされる特許請求の範囲第7項記載の方
法。
8. The method according to claim 7, wherein citrate is indexed.
【請求項9】 クエン酸塩が放射性同位元素で標識付けされる特許請求の範
囲第8項記載の方法。
9. The method of claim 8, wherein the citrate is labeled with a radioisotope.
【請求項10】 放射性同位元素で標識付けされるクエン酸塩が[14C]クエ
ン酸塩である特許請求の範囲第9項記載の方法。
10. The method according to claim 9, wherein the citrate labeled with a radioisotope is [ 14 C] citrate.
【請求項11】 次のステップを含んで成る化合物スクリーニング方法: a) i)マロニルCoAデカルボキシラーゼ相同体、ii)基質、およびiii)試験化合
物を用意すること; b) 前記マロニルCoAデカルボキシラーゼ相同体と前記基質を、前記マロニルC
oAデカルボキシラーゼ相同体が前記基質上で作用し産物を生成しうるような条件
の下で、前記試験化合物の存在下または不在下で混合すること;および c) 前記試験化合物の存在下または不在下で生成される前記産物の量を直接ま
たは間接に測定すること。
11. A compound screening method comprising the steps of: a) i) a malonyl-CoA decarboxylase homolog, ii) a substrate, and iii) providing a test compound; b) said malonyl-CoA decarboxylase homolog. And the substrate, the malonyl C
mixing in the presence or absence of the test compound under conditions such that the oA decarboxylase homolog can act on the substrate to produce a product; and c) in the presence or absence of the test compound. Measuring, directly or indirectly, the amount of said product produced in.
【請求項12】 前記基質がマロニルCoAである特許請求の範囲第11項記載
の方法。
12. The method according to claim 11, wherein said substrate is malonyl-CoA.
【請求項13】 前記相同体がアミノ酸置換により、心臓組織から精製され
たマロニルCoAデカルボキシラーゼとは異なることを特徴とする特許請求の範囲
第11項記載の方法。
13. The method of claim 11, wherein said homologue differs from malonyl-CoA decarboxylase purified from heart tissue by amino acid substitution.
【請求項14】 前記産物がアセチルCoAから成る特許請求の範囲第11項記
載の方法。
14. The method of claim 11, wherein said product comprises acetyl-CoA.
【請求項15】 前記アセチルCoAが直接測定されることを特徴とする特許
請求の範囲第14項記載の方法。
15. The method according to claim 14, wherein said acetyl-CoA is measured directly.
【請求項16】 前記アセチルCoAが指標の量を検出することによって間接
的に測定されることを特徴とする特許請求の範囲第14項記載の方法。
16. The method of claim 14, wherein said acetyl-CoA is measured indirectly by detecting an amount of said indicator.
【請求項17】 前記指標がクエン酸塩を含んで成る特許請求の範囲第16項
記載の方法。
17. The method of claim 16, wherein said indicator comprises citrate.
【請求項18】 前記クエン酸塩が指標付けされる特許請求の範囲第17項記
載の方法。
18. The method according to claim 17, wherein said citrate is indexed.
【請求項19】 前記クエン酸塩が放射性同位元素で標識付けされる特許請
求の範囲第18項記載の方法。
19. The method of claim 18, wherein said citrate is labeled with a radioisotope.
【請求項20】 前記放射性同位元素で標識付けされたクエン酸塩が[14C]
クエン酸塩である特許請求の範囲第19項記載の方法。
20. The citrate labeled with a radioisotope is [ 14 C]
20. The method according to claim 19, which is a citrate.
【請求項21】 次のものから成る群より選択されたオリゴヌクレオチド配
列をもつ、単離、精製されたDNAを含んで成る組成物: a) 配列番号1のヌクレオチド配列をもつ心臓MCD; b) 配列番号2のヌクレオチド配列をもつ肝臓MCD; c) 配列番号3のヌクレオチド配列をもつ膵臓MCD。
21. A composition comprising isolated and purified DNA having an oligonucleotide sequence selected from the group consisting of: a) a cardiac MCD having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1; b) Liver MCD having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2; c) pancreatic MCD having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3.
【請求項22】 特許請求の範囲第21項記載のDNAから転写されたRNA。22. An RNA transcribed from the DNA according to claim 21. 【請求項23】 特許請求の範囲第22項記載のRNAから翻訳されたタンパク
質。
23. A protein translated from the RNA according to claim 22.
【請求項24】 特許請求の範囲第23項記載のタンパク質から産生される抗
体。
24. An antibody produced from the protein according to claim 23.
【請求項25】 特許請求の範囲第21項記載のDNAを含んで成る発現コンス
トラクト。
25. An expression construct comprising the DNA according to claim 21.
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