JP2002534984A - Mammalian serine racemase - Google Patents

Mammalian serine racemase

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JP2002534984A
JP2002534984A JP2000594934A JP2000594934A JP2002534984A JP 2002534984 A JP2002534984 A JP 2002534984A JP 2000594934 A JP2000594934 A JP 2000594934A JP 2000594934 A JP2000594934 A JP 2000594934A JP 2002534984 A JP2002534984 A JP 2002534984A
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ソロモン エイチ. シュナイダー
ハーマン ウォロスカー
ケビン シェス
タカハシ マサアキ
ジャン−ピエール モーテ
ロスコー オー.ジュニア ブラディー
クリストファー ディー. フェリス
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Johns Hopkins University
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/90Isomerases (5.)

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Abstract

(57)【要約】 高レベルのD-セリンは、哺乳動物の脳において生じ、それは、NMDA受容体の「グリシン部位」の内因性リガンドであると考えられる。本発明者らは、L-セリンからD-セリンへの直接的なラセミ化を触媒する可溶性酵素をラット脳から精製した。精製されたラセマーゼは37kDaの分子量を有し、その活性にピリドキサール5'-リン酸を必要とする。酵素は、L-セリンに対して高い選択性を有し、試験されたいかなる他のアミノ酸もラセミ化しない。本発明者らは、ヒトを含む哺乳動物のセリン-ラセマーゼをコードするポリヌクレオチド配列を単離した。哺乳動物セリン-ラセマーゼの活性を調節する化合物は、発作および様々な神経変性疾患のようなNMDA受容体の過剰刺激を含む状態および疾患を治療するために有用である。   (57) [Summary] High levels of D-serine occur in the brain of mammals, which are thought to be endogenous ligands for the "glycine site" of the NMDA receptor. We have purified soluble enzymes from rat brain that catalyze the direct racemization of L-serine to D-serine. The purified racemase has a molecular weight of 37 kDa and requires pyridoxal 5'-phosphate for its activity. The enzyme has a high selectivity for L-serine and does not racemize any other amino acids tested. The present inventors have isolated a polynucleotide sequence encoding a serine-racemase of a mammal, including a human. Compounds that modulate the activity of mammalian serine-racemase are useful for treating conditions and diseases involving over-stimulation of the NMDA receptor, such as stroke and various neurodegenerative diseases.

Description

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

【0001】 米国政府は、本発明についての買い取りライセンスを有し、かつUSPHS助成金M
H-18501および国立衛生研究所によって授与された研究科学助成金DA00074の条項
によって提供される合理的な条件で、他者へライセンスを与えることを特許権者
へ要求する権利を限られた状況で有する。
The United States Government has a purchase license for the present invention and a USPHS grant M
In limited circumstances, it has the right to require the patentee to license others on reasonable terms provided by the terms of the Research Science Grant DA00074 awarded by H-18501 and the National Institutes of Health. Have.

【0002】 本発明は、哺乳動物のアミノ酸ラセマーゼ酵素の領域に関するものである。The present invention relates to the region of the mammalian amino acid racemase enzyme.

【0003】発明の背景 D-アミノ酸は細菌において顕著であり、無脊椎動物(1、2)で、D-アミノ酸が
時折報告されているだけであり、動物組織はL-アミノ酸だけを含むと考えられて
いた。しかし最近、D-セリン(3〜6)とD-アスパラギン酸(7、8)が哺乳動物の
組織、特に神経系において報告された。非常に選択的な抗体を利用して、本発明
者らは神経内分泌組織においてD-アスパラギン酸塩の局在を特定化した(9)。
一方、D-セリンの免疫組織化学的な局在性は、神経伝達物質グルタミン酸塩に対
するN-メチル-D-アスパラギン酸(NMDA)受容体によく似ている。このことは、D
-セリンの分布の化学的測定の結果とも一致した(10、11)。
[0003] D- amino acid of the invention is remarkable in bacteria, invertebrates (1,2), only D- amino acids have been reported occasionally, the animal tissues contain only L- amino acids considered Had been. Recently, however, D-serine (3-6) and D-aspartic acid (7,8) have been reported in mammalian tissues, especially in the nervous system. Utilizing highly selective antibodies, we have localized D-aspartate in neuroendocrine tissue (9).
On the other hand, the immunohistochemical localization of D-serine closely resembles the N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor for the neurotransmitter glutamate. This means that D
-The results were also consistent with the results of chemical measurements of serine distribution (10, 11).

【0004】 添加されたグリシンがない場合、グルタミン酸塩はNMDA受容体を活性化するこ
とができず、受容体に「グリシン部位」が存在することを示唆する(12、13)。
D-セリンは、この部位でグリシンより3倍効力があり(14)、D-セリンがこの部
位の内因性のリガンドであることを示唆する。D-セリンはタイプIIの星状細胞だ
けに局所化しており、これは、グリア細胞の一形態で、NMDA受容体と同じく、脳
の同一の領域の灰白質に集中して存在している(10)。グルタミン酸受容体のカ
イニン酸サブタイプの刺激は、タイプII星状細胞からD-セリンを放出させ、グル
タミン酸塩のシナプス放出が引き金となり、星状細胞からD-セリンが放出され、
生理学的にNMDA受容体を活性化するということを意味する(10)。脳の大部分の
部位では、D-セリンの分布が、グリシンの分布よりはるかにNMDA受容体に類似し
ているが、若干の領域では、グリシンとNMDA受容体は共通して局在化しており、
このことは、D-セリンが、大部分の脳の領域で受容体に対する有力なリガンドで
はあるが、いくつかの場所ではグリシンがこの目的を担っていることを示唆して
いる(11)。
[0004] In the absence of added glycine, glutamate is unable to activate the NMDA receptor, suggesting that a "glycine site" exists at the receptor (12,13).
D-serine is three times more potent than glycine at this site (14), suggesting that D-serine is an endogenous ligand at this site. D-serine is localized only to type II astrocytes, a form of glial cell that, like the NMDA receptor, is concentrated in gray matter in the same area of the brain ( Ten). Stimulation of the glutamate receptor kainate subtype releases D-serine from type II astrocytes, triggers synaptic release of glutamate, and releases D-serine from astrocytes.
It means physiologically activating the NMDA receptor (10). In most parts of the brain, D-serine is much more similar to NMDA receptors than glycine, but in some areas, glycine and NMDA receptors are commonly localized. ,
This suggests that D-serine is a potent ligand for the receptor in most brain regions, but in some places glycine serves this purpose (11).

【0005】 NMDA受容体の活性化は、発作といくつかの神経変性疾患における重要な病的事
象であり、それは細胞死に至る。NMDA受容体の活性化の抑制は、このように、NM
DA受容体の過剰活性化によってもたらされる、急性または慢性のニューロンの死
または機能障害を含む任意の状態または疾患の治療においても、有益な効果を持
つことができる。NMDA受容体の過剰活性化は、発作、癲癇、ならびにパーキンソ
ン病、ハンチントン病、運動ニューロン疾患、およびアルツハイマー病のような
慢性神経変性疾患に見られる。このように、NMDAに関連した疾患でその濃度が調
節されることができるように、いかにD-セリンが脳で形成されるかを、当技術分
野において決定する必要がある。
[0005] Activation of the NMDA receptor is an important pathological event in stroke and some neurodegenerative diseases, which leads to cell death. Inhibition of NMDA receptor activation is thus
It can also have beneficial effects in the treatment of any condition or disease, including acute or chronic neuronal death or dysfunction, resulting from DA receptor overactivation. Overactivation of the NMDA receptor is found in seizures, epilepsy, and chronic neurodegenerative diseases such as Parkinson's disease, Huntington's disease, motor neuron disease, and Alzheimer's disease. Thus, there is a need in the art to determine how D-serine is formed in the brain so that its concentration can be regulated in diseases associated with NMDA.

【0006】発明の概要 単離された哺乳動物セリン・ラセマーゼ蛋白質とポリヌクレオチド分子、なら
びにこれらの分子を作製する方法を提供することが本発明の目的である。本発明
のこれらの目的および他の目的は、以下で記載される1つまたは複数の態様によ
って提供される。
[0006] SUMMARY isolated mammalian serine racemase protein and polynucleotide molecules of the invention, as well as to provide methods of making these molecules is an object of the present invention. These and other objects of the invention are provided by one or more embodiments described below.

【0007】 本発明の1つの態様は、少なくとも0.003μモルL-セリン/mg/時の比活性を持つ
単離された哺乳動物セリン・ラセマーゼの調製物である。
[0007] One embodiment of the present invention is a preparation of an isolated mammalian serine racemase having a specific activity of at least 0.003 μmol L-serine / mg / hr.

【0008】 本発明のもう一つの態様は、哺乳動物セリン・ラセマーゼをコードする単離さ
れ精製されたポリヌクレオチド分子である。
[0008] Another aspect of the present invention is an isolated and purified polynucleotide molecule encoding a mammalian serine racemase.

【0009】 本発明のさらに別の態様は、マウスセリン・ラセマーゼをコードしているポリ
ヌクレオチド分子を含む発現構築物を含む宿主細胞である。
[0009] Yet another aspect of the invention is a host cell comprising an expression construct comprising a polynucleotide molecule encoding mouse serine racemase.

【0010】 本発明のさらにもう一つの態様は、哺乳動物セリン・ラセマーゼを作製する方
法である。哺乳動物セリン・ラセマーゼをコードしているポリヌクレオチド分子
を含む発現構築物を含む宿主細胞は、培地中で培養される。哺乳動物セリン・ラ
セマーゼは、培地または宿主細胞から回収される。
[0010] Yet another embodiment of the present invention is a method of making a mammalian serine racemase. Host cells containing an expression construct comprising a polynucleotide molecule encoding a mammalian serine racemase are cultured in culture. Mammalian serine racemase is recovered from the medium or the host cells.

【0011】 さらに、本発明のもう一つの態様は、候補治療薬を同定するための、化合物の
スクリーニングの方法である。試験化合物は、哺乳動物セリン・ラセマーゼと関
連付けられる。哺乳動物セリン・ラセマーゼの活性が測定される。試験化合物が
哺乳動物セリン・ラセマーゼの活性を調節する場合には、それは候補治療薬と同
定される。
[0011] Yet another aspect of the present invention is a method of screening a compound to identify a candidate therapeutic. The test compound is associated with a mammalian serine racemase. The activity of mammalian serine racemase is measured. If the test compound modulates the activity of mammalian serine racemase, it is identified as a candidate therapeutic.

【0012】 本発明は、このように哺乳動物セリン・ラセマーゼ分子、その分子をコードし
ているポリヌクレオチド配列、宿主細胞、哺乳動物セリン・ラセマーゼを生産す
る方法、および哺乳動物セリン・ラセマーゼのモジュレーターを同定するための
試験化合物をスクリーニングする方法を提供する。とりわけ、哺乳動物セリン・
ラセマーゼ分子のモジュレーターが、NMDA受容体の過剰活性化によってもたらさ
れる、急性もしくは慢性の神経の死、または機能障害を処置するための治療に使
われ得る。
The present invention thus provides a mammalian serine racemase molecule, a polynucleotide sequence encoding the molecule, a host cell, a method of producing a mammalian serine racemase, and a modulator of a mammalian serine racemase. Methods for screening test compounds for identification are provided. In particular, mammalian serine
Modulators of the racemase molecule can be used in therapy to treat acute or chronic nerve death or dysfunction resulting from overactivation of NMDA receptors.

【0013】発明の詳細な説明 発明者によるセリン・ラセマーゼの単離は、L-セリンをD-セリンに変換する酵
素をはじめて精製したものである。細菌は、相当なレベルのD-セリンと多くの他
のD-アミノ酸を含んでいる。多くのアミノ酸ラセマーゼが細菌で精製されたが、
セリン特異的酵素は以前に同定されなかった(19〜21)。
[0013] Isolation of serine racemase according DETAILED DESCRIPTION The inventor of the invention is obtained by first purifying the enzyme that converts L- serine to D- serine. Bacteria contain significant levels of D-serine and many other D-amino acids. Many amino acid racemases have been purified in bacteria,
Serine-specific enzymes have not been previously identified (19-21).

【0014】 セリン・ラセマーゼは、非常に保存された酵素であるように見える。例えば、
本発明者らが精製したラット脳の酵素の最適pH、ならびにPLP要求性とクロマト
グラフィーの系における挙動は、カイコの粗精製標品により特徴づけられる活性
と類似している(18)。細菌アミノ酸ラセマーゼは、Km値、アルカリ性の最適pH
、およびPLP要求性においてセリン・ラセマーゼと類似の性状を示す。アルカリ
性のpHでPLPは非酵素反応的にアミノ酸をラセミ化するので、アルカリ性におけ
る最適pHを有していることは、ラセミ化の機構を反映するかもしれない(22)。
[0014] Serine racemase appears to be a very conserved enzyme. For example,
The optimal pH, as well as the PLP requirement and behavior of the chromatographic system of rat brain enzymes purified by the inventors are similar to the activities characterized by crude silkworm preparations (18). Bacterial amino acid racemase, K m values, alkaline pH optimum
, And a property similar to serine racemase in PLP requirement. Having an optimal pH at alkaline may reflect the mechanism of racemization because PLP non-enzymatically racemic amino acids at alkaline pH (22).

【0015】 セリン・ラセマーゼは、L-からD-セリンへ向かうKm値を示し、これは脳におけ
るL-セリンの量に類似しており、また、D-セリンの生理学的合成を支持するもの
である。D-からL-セリンへ向かう非常に高いKm値のため、生理学的条件の下では
、酵素は主にD-セリンを生じることになる。
[0015] Serine racemase exhibits a Km value from L- to D-serine that is similar to the amount of L-serine in the brain and also supports the physiological synthesis of D-serine. is there. Under physiological conditions, the enzyme will mainly produce D-serine due to the very high Km value from D- to L-serine.

【0016】 哺乳動物セリン・ラセマーゼは、ラット、マウスまたは好ましくはヒトの脳の
ような、哺乳動物の脳のホモジネートから単離することができる。哺乳動物セリ
ン・ラセマーゼの他の形体では、サル、ブタ、ウシ、ヒツジ、ヤギ、モルモット
などのような他の哺乳動物の脳のホモジネートから単離することができる。酵素
は、実施例1で記載されている方法の全てまたは一部を使って、部分的にまたは
均一に精製することができる。この方法は、硫安分画、ブチル・セファロース、
Q-セファロース、モノQ、およびヒドロキシアパタイト・クロマトグラフィーの
各段階を順に用いる(表1)。
[0016] Mammalian serine racemase can be isolated from a homogenate of mammalian brain, such as rat, mouse or preferably human brain. Another form of mammalian serine racemase can be isolated from homogenates of other mammalian brains such as monkeys, pigs, cows, sheep, goats, guinea pigs, and the like. Enzymes can be partially or homogeneously purified using all or part of the method described in Example 1. This method involves ammonium sulfate fractionation, butyl sepharose,
The steps of Q-Sepharose, Mono-Q, and hydroxyapatite chromatography are used sequentially (Table 1).

【0017】 好ましくは、単離された哺乳動物セリン・ラセマーゼの調製物は、少なくとも
0.003、0.025、0.075、1、2.5、あるいは5μモル L-セリン/mg/時の比活性でL-
セリンをD-セリンに変換することができる。単離された哺乳動物セリン・ラセマ
ーゼの比活性は、実施例2で記載されるアッセイ法によって、とりわけ決定する
ことができる。当技術分野において知られている、その他の方法も用いることが
できる。
Preferably, the isolated preparation of mammalian serine racemase comprises at least
0.003, 0.025, 0.075, 1, 2.5, or 5 μmol L-serine / mg / h
Serine can be converted to D-serine. The specific activity of the isolated mammalian serine racemase can be determined, inter alia, by the assay described in Example 2. Other methods known in the art can also be used.

【0018】 セリン・ラセマーゼは、37kDaの比較的小さい可溶性タンパク質である。マウ
スセリン・ラセマーゼは、配列番号:8に示されているアミノ酸配列を有してい
る。ラットセリン・ラセマーゼは、配列番号:6および7において示されているア
ミノ酸配列を含んでいる。ヒトセリン・ラセマーゼは、配列番号:2、3、または
9において示されるヌクレオチド配列によってコードされるアミノ酸配列を含ん
でいる。蛋白質は、ピリドキサール5'-リン酸結合領域(ELFQKTGSFKIRGA、配列
番号:8のアミノ酸47〜60)を含み、それはセリン・ラセマーゼがピリドキサー
ルリン酸結合タンパク質であるという生化学的予測を支持するものである(図4
および5)。
[0018] Serine racemase is a relatively small soluble protein of 37 kDa. Mouse serine racemase has the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8. Rat serine racemase comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NOs: 6 and 7. Human serine racemase has SEQ ID NO: 2, 3, or
9 includes the amino acid sequence encoded by the nucleotide sequence shown in FIG. The protein contains a pyridoxal 5'-phosphate binding region (ELFQKTGSFKIRGA, amino acids 47-60 of SEQ ID NO: 8), which supports the biochemical prediction that serine racemase is a pyridoxal phosphate binding protein. (Figure 4
And 5).

【0019】 本発明はまた、哺乳動物セリン・ラセマーゼのポリペチド断片を提供する。ポ
リペチド断片は、完全長より短い哺乳動物セリン・ラセマーゼを含む場合もあり
、少なくとも配列番号:6、7、8、もしくは10から選択される6、8、10、13、25
、27、50、100、121、150、200、250、もしくは300の連続したアミノ酸、または
配列番号:1、2、3、または9で示されるヌクレオチド配列によってコードされる
アミノ酸配列を含むことができる。そのようなポリペチド断片の一つに、ピリド
キサール5'-リン酸結合領域(配列番号:8のアミノ酸47〜60)である。他の関心
対象のポリペチド断片は、当技術分野において既知である、決まりきった蛋白質
分析技術を使用して同定することができる。これらの技術は、疎水性および親水
性のプロット、様々なモチーフの相関性検索、抗原性の指標、およびハーロウ(
Harlow)およびレーン(Lane)、「抗体実験室マニュアル(ANTIBODIES - A LAB
ORATORY MANUAL)」(Cold Spring Harbor Laboratory、1988)で開示されている
ような標準アルゴリズムを含んでいるが、これらに限定されることはない。完全
長の哺乳動物セリン・ラセマーゼの酵素反応的なプロテオリシスによる、哺乳動
物セリン・ラセマーゼのポリペチドの生成に、酵素を用いることができる。ポリ
ペチド断片を、抗体を生成するために使うことができ、次にそれを組織における
ラセマーゼを局在化するために使用することができる。
The present invention also provides polypeptide fragments of mammalian serine racemase. The polypeptide fragment can include a mammalian serine racemase that is shorter than full length, and is at least 6, 8, 10, 13, 25 selected from SEQ ID NOs: 6, 7, 8, or 10.
, 27, 50, 100, 121, 150, 200, 250, or 300 contiguous amino acids, or the amino acid sequence encoded by the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 2, 3, or 9 . One such polypeptide fragment is the pyridoxal 5'-phosphate binding region (amino acids 47-60 of SEQ ID NO: 8). Other polypeptide fragments of interest can be identified using routine protein analysis techniques known in the art. These techniques include hydrophobicity and hydrophilicity plots, correlation searches of various motifs, indicators of antigenicity, and Harlow (
Harlow) and Lane, “Antibody Laboratory Manual (ANTIBODIES-A LAB)
ORATORY MANUAL) (Cold Spring Harbor Laboratory, 1988), including but not limited to. The enzyme can be used to produce the mammalian serine racemase polypeptide by enzymatic reactive proteolysis of full length mammalian serine racemase. The polypeptide fragment can be used to generate antibodies, which can then be used to localize racemase in tissue.

【0020】 哺乳動物セリン・ラセマーゼ蛋白質およびポリペチドはまた、組換えDNA法に
よって、または化学合成法によって生産され得る。組換えセリン・ラセマーゼの
生産のために、既知の原核生物または真核生物の発現系で、配列番号:1、2、3
、または9において示されるヌクレオチド配列から選択されるもののようなコー
ド配列を発現させることができる。細菌、酵母、昆虫、または哺乳動物の発現系
が用いられ、これは当技術分野において既知である。
[0020] Mammalian serine racemase proteins and polypeptides can also be produced by recombinant DNA methods or by chemical synthesis methods. SEQ ID NOS: 1, 2, 3 in known prokaryotic or eukaryotic expression systems for the production of recombinant serine racemase
Or a coding sequence such as that selected from the nucleotide sequences set forth in 9. Bacterial, yeast, insect, or mammalian expression systems are used, which are known in the art.

【0021】 または、固相ペプチド合成のような化学合成法が、哺乳動物セリン・ラセマー
ゼ蛋白質またはポリペチドを合成するために使われる得る。ペプチド、類似体、
または誘導体の生産のための一般の手段は、B. ウェインスティン(Weinstein)
編、「アミノ酸、ペプチドと蛋白質の化学および生化学(CHEMISTRY AND BIOCHE
MISTRY OF AMINO ACIDS, PEPTIDES, AND PROTEINS) -- 最近の進展の調査(A S
URVEY OF RECENT DEVELOPMENTS)」(1983)により概説されている。
Alternatively, chemical synthesis methods such as solid phase peptide synthesis can be used to synthesize mammalian serine racemase proteins or polypeptides. Peptides, analogs,
Or a general means for the production of derivatives is B. Weinstein
Ed., "Chemistry and Biochemistry of Amino Acids, Peptides and Proteins (CHEMISTRY AND BIOCHE
MISTRY OF AMINO ACIDS, PEPTIDES, AND PROTEINS)-Survey of recent developments (AS
URVEY OF RECENT DEVELOPMENTS) (1983).

【0022】 しかし、生産された哺乳動物セリン・ラセマーゼ蛋白質は、蛋白質のセリン・
ラセマーゼ活性に影響を及ぼさない、配列番号:1、2、3、または9によってコー
ドされるアミノ酸配列に関係するアミノ酸配列上の変化を含むことができる。ど
のアミノ酸残基がセリン・ラセマーゼ活性を失うことなく保存的に、置換、挿入
、または欠失されるのか決定することについてのガイダンスを、DNASTARソフト
ウェアのような、当技術分野において周知のコンピュータプログラムを使って探
し出すことができる。そのアミノ酸変化がセリン・ラセマーゼの機能性にどう影
響するかは、実施例2で記載されているように、セリン・ラセマーゼ活性を測定
することによって容易に決定することができる。
However, the produced mammalian serine racemase protein does not
It can include changes in the amino acid sequence related to the amino acid sequence encoded by SEQ ID NO: 1, 2, 3, or 9 that do not affect racemase activity. Guidance on determining which amino acid residues are conservatively substituted, inserted, or deleted without loss of serine racemase activity can be obtained from computer programs well known in the art, such as DNASTAR software. You can use it to find it. How the amino acid change affects the functionality of serine racemase can be readily determined by measuring serine racemase activity, as described in Example 2.

【0023】 好ましい哺乳動物セリン・ラセマーゼ蛋白質は、配列番号:1、2、3、または9
で示すコード配列を有するポリヌクレオチドによってコードされているアミノ酸
配列と、少なくとも85%、90%、95%、96%、または97%の同一性を示すアミノ酸配
列を有している。より好ましくは、分子は少なくとも98%または99%の同一性を示
す。同一性%は、スミス-ウォーターマン(Smith-Waterman)相同性検索アルゴ
リズムによって決定され、以下のパラメータでアフィン・ギャップ検索を用いる
:ギャップ・オープン・ペナルティー12およびギャップ・エクステンション・ペ
ナルティー1。スミス-ウォーターマン相同性検索アルゴリズムは、スミス(Smit
h)およびウォーターマン(Waterman)、Adv. Appl. Math.(1981) 2: 482〜489
で開示されている。
A preferred mammalian serine racemase protein is SEQ ID NO: 1, 2, 3, or 9
Has an amino acid sequence that exhibits at least 85%, 90%, 95%, 96%, or 97% identity to an amino acid sequence encoded by a polynucleotide having a coding sequence represented by More preferably, the molecules show at least 98% or 99% identity. The percent identity is determined by the Smith-Waterman homology search algorithm and uses an affine gap search with the following parameters: gap open penalty 12 and gap extension penalty 1. The Smith-Waterman homology search algorithm is based on Smith
h) and Waterman, Adv. Appl. Math. (1981) 2: 482-489.
Are disclosed.

【0024】 配列番号:6、7、8、もしくは10より選択される少なくとも6、8、10、13、25
、27、50、100、121、150、200、250、または300の連続したアミノ酸、または配
列番号:1、2、3、もしくは9によってコードされるアミノ酸配列を含む、融合蛋
白質も構築されうる。融合蛋白質は、哺乳動物セリン・ラセマーゼのアミノ酸配
列に対して抗体を生成することのために、および様々なアッセイ系で用いるため
に役に立つ。例えば、哺乳動物セリン・ラセマーゼ融合蛋白質は、酵素と相互作
用し、そのラセマーゼ活性に影響する蛋白質を同定するために使うことができる
。蛋白質アフィニティー・クロマトグラフィーのような物理的方法、または酵母
ツー・ハイブリッド・システムまたはファージ・ディスプレイ・システムのよう
な蛋白質-蛋白質相互作用のライブラリーに基づく活性測定も、この目的のため
に使用されうる。このような方法が、当技術分野において周知であって、また薬
物をスクリーニングするために使うこともできる。
SEQ ID NO: at least 6, 8, 10, 13, 25 selected from 6, 7, 8, or 10
, 27, 50, 100, 121, 150, 200, 250, or 300 contiguous amino acids, or a fusion protein comprising the amino acid sequence encoded by SEQ ID NO: 1, 2, 3, or 9 can also be constructed. The fusion proteins are useful for generating antibodies against the amino acid sequence of mammalian serine racemase and for use in various assay systems. For example, a mammalian serine racemase fusion protein can be used to identify proteins that interact with the enzyme and affect its racemase activity. Physical methods such as protein affinity chromatography, or activity assays based on libraries of protein-protein interactions such as yeast two-hybrid systems or phage display systems can also be used for this purpose. . Such methods are well known in the art and can also be used to screen for drugs.

【0025】 哺乳動物セリン・ラセマーゼ融合蛋白質は、ペプチド結合によって一緒に融合
された2つの蛋白質セグメントを含んでいる。第一の蛋白質セグメントは、配列
番号:6、7、8、もしくは10より選択される少なくとも6、8、10、13、25、27、5
0、100、121、150、200、250、または300の連続したアミノ酸、または配列番号
:1、2、3または9によってコードされるアミノ酸配列を含む。第一の蛋白質セグ
メントは、また、完全長の哺乳動物セリン・ラセマーゼ蛋白質でもあり得る。第
一の蛋白質セグメントは、N末端またはC末端の都合のいい方でよい。
A mammalian serine racemase fusion protein contains two protein segments fused together by peptide bonds. The first protein segment is at least 6, 8, 10, 13, 25, 27, 5 selected from SEQ ID NO: 6, 7, 8, or 10.
Includes 0, 100, 121, 150, 200, 250 or 300 contiguous amino acids, or the amino acid sequence encoded by SEQ ID NO: 1, 2, 3 or 9. The first protein segment can also be a full length mammalian serine racemase protein. The first protein segment may be N-terminal or C-terminal, whichever is convenient.

【0026】 第二の蛋白質セグメントは、完全長の蛋白質または蛋白質断片、またはポリペ
チドであり得る。融合蛋白質の構築で一般に使われる蛋白質は、β-ガラクトシ
ダーゼ、β-グルクロニダーゼ、緑色蛍光蛋白質(GFP)、青色蛍光蛋白質(BFP
)のような自己蛍光蛋白質、グルタチオン-S-トランスフェラーゼ(GST)、ルシ
フェラーゼ、西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)、ならびにクロラムフェニコ
ール・アセチルトランスフェラーゼ(CAT)を含んでいる。ヒスチジン(His)タ
グ、FLAGタグ(Kodak)、インフルエンザ・ヘマグルチニン(HA)タグ、Mycタグ
、VSV-Gタグ、およびチオレドキシン(Trx)タグを含むエピトープタグが、融合
蛋白質の構築で使うことができる。融合蛋白質の構築にはその他に、マルトース
結合蛋白質(MBP)、S-タグ、Lex A DNA結合ドメイン(DBD)融合物、GAL4 DNA
結合ドメイン融合物、および単純ヘルペスウィルス(HSV)BP16蛋白質融合物な
どが使われる。
[0026] The second protein segment can be a full-length protein or protein fragment, or a polypeptide. Proteins commonly used in the construction of fusion proteins include β-galactosidase, β-glucuronidase, green fluorescent protein (GFP), and blue fluorescent protein (BFP).
), Glutathione-S-transferase (GST), luciferase, horseradish peroxidase (HRP), and chloramphenicol acetyltransferase (CAT). Epitope tags including the histidine (His) tag, FLAG tag (Kodak), influenza hemagglutinin (HA) tag, Myc tag, VSV-G tag, and thioredoxin (Trx) tag can be used in the construction of fusion proteins. In addition to constructing fusion proteins, maltose binding protein (MBP), S-tag, Lex A DNA binding domain (DBD) fusion, GAL4 DNA
Binding domain fusions and herpes simplex virus (HSV) BP16 protein fusions are used.

【0027】 哺乳動物セリン・ラセマーゼ融合蛋白質は、第一の蛋白質セグメントと第二の
蛋白質セグメントを共有結合的に連結させるか、または組換えDNA技術の分野に
おける標準的な手順によって作製することができる。例えば、第二の蛋白質セグ
メントをコードしているヌクレオチドと、適切な読枠の配列番号:1、2、3、ま
たは9から選択されたコード配列を含むDNA構築物を作製し、当技術分野において
知られているように、宿主細胞でDNA構築物を発現することによって、融合蛋白
質を調製するために組換えDNA法を用いることができる。融合蛋白質を構築する
ための多くのキットは、Promega Corporation(Madison、WI)、 Stratagene(La
Jolla、CA)、Clontech(Mountain View、CA)、Santa Cruz Biotechnology(San
ta Cruz、CA)、MBL International Corporation(MIC;Watertown、MA)、そして
Quantum Biotechnologies(Montreal、Canada;1-888-DNA-キット)のような会
社から市販されている。
The mammalian serine racemase fusion protein can be produced by covalently linking a first protein segment and a second protein segment, or by standard procedures in the field of recombinant DNA technology. . For example, a DNA construct comprising a nucleotide encoding the second protein segment and a coding sequence selected from the appropriate reading frame SEQ ID NO: 1, 2, 3, or 9 is generated and is known in the art. As has been described, recombinant DNA methods can be used to prepare fusion proteins by expressing the DNA construct in a host cell. Many kits for constructing fusion proteins are available from Promega Corporation (Madison, Wis.), Stratagene (La
Jolla, CA), Clontech (Mountain View, CA), Santa Cruz Biotechnology (San
ta Cruz, CA), MBL International Corporation (MIC; Watertown, MA), and
It is commercially available from companies such as Quantum Biotechnologies (Montreal, Canada; 1-888-DNA-kit).

【0028】 哺乳動物セリン・ラセマーゼのエピトープに特異的に結合する抗体の調製物を
得るために、単離された哺乳動物セリン・ラセマーゼ蛋白質、ポリペチド、また
は融合蛋白質を免疫原として使うことができる。特に、抗体を哺乳動物の脳組織
またはその画分における哺乳動物セリン・ラセマーゼを検出するために使用する
ことができる。抗体はまた、酵素の過少もしくは過剰発現、または大きさや電気
泳動の移動度の異なった酵素の発現を来たす、哺乳動物セリン・ラセマーゼをコ
ードしている遺伝子の突然変異の存在を検出するために使用することができる。
下記のように、セリン・ラセマーゼの比活性を減少させるために、抗体を治療に
使用することができる。
To obtain a preparation of antibodies that specifically bind to an epitope of a mammalian serine racemase, the isolated mammalian serine racemase protein, polypeptide, or fusion protein can be used as an immunogen. In particular, the antibodies can be used to detect mammalian serine racemase in mammalian brain tissue or a fraction thereof. Antibodies can also be used to detect the presence of a mutation in the gene encoding mammalian serine racemase that results in under- or over-expression of the enzyme, or expression of the enzyme with a different size or electrophoretic mobility. can do.
As described below, antibodies can be used therapeutically to reduce the specific activity of serine racemase.

【0029】 哺乳動物セリン・ラセマーゼ蛋白質、ポリペチド、または融合蛋白質のエピト
ープに特異的に結合する抗体を、ウエスタンブロット、ELISA、ラジオイムノア
ッセイ法、免疫組織化学的アッセイ法、免疫沈降、または当技術分野において既
知の他の免疫化学的アッセイ法を含むが、これらに限定されることはない免疫化
学的アッセイ法に使用することができ、これらがこのような免疫化学的アッセイ
法で使用される場合、他の蛋白質が備えている検出シグナルよりも少なくとも5
倍、10倍、または20倍高いようなイムノアッセイ法で、検出シグナルが提供され
る。好ましくは、哺乳動物セリン・ラセマーゼのエピトープに特異的に結合する
抗体は、免疫化学的アッセイ法で他の蛋白質を感知せず、且つ酵素またはその断
片を溶液から免疫沈降することができる。
[0029] Antibodies that specifically bind to an epitope of a mammalian serine racemase protein, polypeptide, or fusion protein can be analyzed by Western blot, ELISA, radioimmunoassay, immunohistochemical assay, immunoprecipitation, or in the art. It can be used in immunochemical assays, including but not limited to other known immunochemical assays, and if they are used in such immunochemical assays, At least 5 times more than the detection signal of any protein
Immunoassays such as 2-fold, 10-fold, or 20-fold higher provide the detection signal. Preferably, an antibody that specifically binds to an epitope of mammalian serine racemase is insensitive to other proteins in an immunochemical assay and is capable of immunoprecipitating the enzyme or a fragment thereof from solution.

【0030】 哺乳動物セリン・ラセマーゼ特異抗体は、配列番号:1、2、3、または9で示さ
れるヌクレオチド配列を含む、ポリヌクレオチド分子によってコードされる、ア
ミノ酸配列を有している、哺乳動物セリン・ラセマーゼに存在するエピトープに
特異的に結合する。一般的に、少なくとも6、8、10、あるいは12の連続したアミ
ノ酸が、エピトープの形成に要求される。しかし、不連続のアミノ酸を含むエピ
トープは、更なるアミノ酸、例えば、少なくとも15、25、または50アミノ酸を必
要とする。
A mammalian serine racemase specific antibody is a mammalian serine having an amino acid sequence encoded by a polynucleotide molecule comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 2, 3, or 9. -It specifically binds to an epitope present on racemase. Generally, at least 6, 8, 10, or 12 contiguous amino acids are required for epitope formation. However, epitopes that include discontinuous amino acids require additional amino acids, for example, at least 15, 25, or 50 amino acids.

【0031】 例えば、抗原性についての哺乳動物セリン・ラセマーゼのポリペチドの決まり
きったスクリーニングによって、または、ハーロウ(Harlow)およびレーン(La
ne)(1988)、ホップ(Hopp)およびウッド(Wood)、Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 78, 3824〜28(1981)、ホップ(Hopp)およびウッド(Wood)、Mol. I
mmunol. 20、483〜89(1983)、およびスクリフ(Sutcliffe)ら、Science 219, 660〜66(1983)により開示されているような方法を用い、蛋白質の抗原性の領
域を選択する理論的方法を適用することによって、特に抗原性のある哺乳動物セ
リン・ラセマーゼのエピトープを選択することができる。
For example, by routine screening of polypeptides of mammalian serine racemase for antigenicity, or by Harlow and Lane
Ne) (1988), Hop and Wood, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78, 3824-28 (1981), Hop and Wood, Mol.
20, 483-89 (1983), and theoretical methods of selecting antigenic regions of proteins using methods such as those disclosed by Sutcliffe et al., Science 219, 660-66 (1983). Can be used to select particularly antigenic epitopes of mammalian serine racemase.

【0032】 特異的に哺乳動物セリン・ラセマーゼのエピトープに結合する、当技術分野に
おいて既知の任意の型の抗体を生成することができる。例えば、ポリクローナル
抗体とモノクローナル抗体の調製物は、当技術分野において周知である標準的な
方法を使って作製することができる。同様に、単鎖抗体も調製することができる
。例えば単鎖免疫グロブリン・ディスプレイ・ライブラリーから、特異的に哺乳
動物セリン・ラセマーゼのエピトープに結合する単鎖抗体を単離することができ
る。これは当技術分野において周知であり、例えば、ハヤシ(Hayashi)ら、199
5、Gene 160: 129〜30により記載されている。単鎖抗体はまた、ポリメラーゼ連
鎖反応(PCR)のようなDNA増幅法を使用して作成することができ、鋳型としてハ
イブリドーマcDNAを使用する。シリオン(Thirion)ら、 1996、Eur. J. Cancer Prev. 5: 507〜11。
[0032] Any type of antibody known in the art can be generated that specifically binds to an epitope of mammalian serine racemase. For example, polyclonal and monoclonal antibody preparations can be made using standard methods well known in the art. Similarly, single-chain antibodies can be prepared. For example, a single chain antibody that specifically binds to an epitope of mammalian serine racemase can be isolated from a single chain immunoglobulin display library. This is well known in the art and is described, for example, in Hayashi et al., 199
5, Gene 160: 129-30. Single chain antibodies can also be made using DNA amplification methods such as the polymerase chain reaction (PCR), using hybridoma cDNA as a template. Thirion et al., 1996, Eur. J. Cancer Prev. 5: 507-11.

【0033】 単鎖抗体は、一重特異性または二重特異性であり得、且つ二価または四価であ
り得る。四価の二重特異性の単鎖抗体の作成法は、例えば、コロマ(Coloma)お
よびモリソン(Morrison)、1997、Nat. Biotechnol. 15: 159〜63により開示さ
れている。二価の、二重特異性の単鎖抗体の作成法は、とりわけマレンダー(Ma
llender)およびボス(Voss)、1994、J Biol. Chem. 269: 199〜206により開示
されている。
[0033] Single-chain antibodies can be monospecific or bispecific, and can be bivalent or tetravalent. Methods for making tetravalent bispecific single chain antibodies are disclosed, for example, by Coloma and Morrison, 1997, Nat. Biotechnol. 15: 159-63. Methods for making bivalent, bispecific, single-chain antibodies are, inter alia, the
llender) and Boss, 1994, J Biol. Chem. 269: 199-206.

【0034】 単鎖抗体をコードしているヌクレオチド配列は下記で示したように、手作業で
または自動ヌクレオチド合成により構築することができ、標準的な組換えDNA法
を用いて発現構築物にクローニングすることができ、およびコード配列を発現す
るために細胞に導入することができる。代わりに、単鎖抗体は、例えば、繊維フ
ァージ法を使って直接生産することができる。ベルファール(Verhaar)ら、199
5、Int. J Cancer 61: 497〜501;ニコルス(Nicholls)ら、1993、J. Immunol. Meth. 165: 81〜91。
A nucleotide sequence encoding a single chain antibody can be constructed manually or by automated nucleotide synthesis, as shown below, and cloned into an expression construct using standard recombinant DNA techniques. And can be introduced into a cell to express the coding sequence. Alternatively, single-chain antibodies can be produced directly, for example, using the fiber phage method. Verhaar et al., 199
5, Int. J Cancer 61: 497-501; Nicholls et al., 1993, J. Immunol. Meth. 165: 81-91.

【0035】 治療に用いるために、モノクローナル抗体やその他の抗体を、患者が抗体に対
して免疫応答を開始するのを妨げるために「ヒト化」させることができる。この
ような抗体は、治療で直接使用される場合、ヒト抗体と配列上、十分に類似して
いるか、または数個の重要な残基が変化する必要があり得る。例えば、齧歯動物
の抗体とヒト配列の配列の違いは、ヒトの配列と異なった残基を置換することに
よって最小化でき、例えば、個々の残基の位置指定突然変異誘発法によって、ま
たは全相補性決定領域を入れ替える方法がある。または、GB2188638Bで記載され
ている組換え法を使用して、ヒト化された抗体を生産することができる。米国特
許第5,565,332号で開示されているように、特異的に哺乳動物セリン・ラセマー
ゼのエピトープに結合する抗体は、部分的にまたは全体的にのいずれかでヒト化
された抗原結合部位を含むことができる。
For use in therapy, monoclonal and other antibodies may be “humanized” to prevent a patient from mounting an immune response against the antibody. Such antibodies, when used directly in therapy, may be sufficiently similar in sequence to human antibodies or may require some important residues to be changed. For example, sequence differences between rodent antibodies and human sequences can be minimized by substituting residues that differ from the human sequence, e.g., by site-directed mutagenesis of individual residues or by total mutagenesis. There is a method of replacing the complementarity determining regions. Alternatively, humanized antibodies can be produced using the recombinant methods described in GB2188638B. As disclosed in U.S. Pat.No. 5,565,332, an antibody that specifically binds to an epitope of mammalian serine racemase comprises an antigen binding site, either partially or wholly humanized. Can be.

【0036】 他の型の抗体が、本発明の方法において、構築され、使用され得る。例えば、
国際公開公報第93/03 151号において開示されているように、例えばキメラ抗体
が構築され得る。国際公開公報第94/13804号で記載されている、「ダイアボディ
ー(diabody)」のような免疫グロブリンに由来し、多価で且つ多重特異性の結
合蛋白質も調製することができる。
[0036] Other types of antibodies can be constructed and used in the methods of the invention. For example,
For example, chimeric antibodies can be constructed as disclosed in WO 93/03151. Polyvalent and multispecific binding proteins derived from immunoglobulins such as "diabodies" described in WO 94/13804 can also be prepared.

【0037】 本発明の抗体は、当技術分野において周知の方法によって精製することができ
る。例えば、抗体は、抗体を哺乳動物セリン・ラセマーゼ蛋白質、ポリペチド、
または融合蛋白質が結合されているカラムの中を通すことによって、アフィニテ
ィー精製される得る。結合した抗体は、高い塩濃度の緩衝液を用いてカラムから
溶出することができる。
[0037] The antibodies of the present invention can be purified by methods well known in the art. For example, the antibody may be a mammalian serine racemase protein, a polypeptide,
Alternatively, it can be affinity purified by passing through a column to which the fusion protein is bound. Bound antibody can be eluted from the column using a high salt buffer.

【0038】 本発明の一つの態様として、セリン・ラセマーゼは、その阻害が必要な患者に
、特異的にセリン・ラセマーゼに結合する抗体を投与することによって阻害する
ことができる。このような抗体の調製法は先に記載されている。
In one embodiment of the present invention, serine racemase can be inhibited by administering an antibody that specifically binds to serine racemase to a patient in need of the inhibition. The preparation of such antibodies has been described previously.

【0039】 哺乳動物セリン・ラセマーゼ蛋白質のコード配列は、配列番号:1、2、3、お
よび9において示されている。配列番号:1は、マウスセリン・ラセマーゼのコー
ド配列である。配列番号:9は、マウスセリン・ラセマーゼのコード配列を含ん
でいる。配列番号:2および3は、ヒトセリン・ラセマーゼのN末端およびC末端
をそれぞれコードしている。ヒトの酵素をコードしている完全長cDNAは、当技術
分野において既知である方法を用いてヒトcDNAをスクリーニングするための配列
番号:2、3、または9から選択されるポリヌクレオチド・プローブを使って手に
入れることができる。または、ヒトセリン・ラセマーゼを発現するcDNAクローニ
ングのために、本発明の特異性抗体を使って、ヒトの発現ライブラリーをスクリ
ーニングすることができる。
The coding sequence for the mammalian serine racemase protein is shown in SEQ ID NOs: 1, 2, 3, and 9. SEQ ID NO: 1 is the coding sequence for mouse serine racemase. SEQ ID NO: 9 contains the coding sequence for mouse serine racemase. SEQ ID NOs: 2 and 3 encode the N- and C-termini of human serine racemase, respectively. The full length cDNA encoding the human enzyme can be obtained using a polynucleotide probe selected from SEQ ID NO: 2, 3, or 9 for screening human cDNA using methods known in the art. You can get it. Alternatively, a human expression library can be screened using the specific antibodies of the invention for cloning a cDNA that expresses human serine racemase.

【0040】 本発明に係る、単離され精製された哺乳動物セリン・ラセマーゼのポリヌクレ
オチド分子は、部分ゲノムのもの(subgenomic)であって、染色体全体を含んで
いるものではない。好ましくは、ポリヌクレオチドはイントロンが存在しない。
本発明の単離され精製されたポリヌクレオチド分子は、一本鎖あるいは二本鎖で
あり得、且つ配列番号:1または9から選択される少なくとも362、400、500、600
、700、800、900、もしくは1000の連続したヌクレオチド、または配列番号:1、
2、3もしくは9を含むことができる。
The isolated and purified mammalian serine racemase polynucleotide molecule of the present invention is subgenomic and does not include the entire chromosome. Preferably, the polynucleotide is free of introns.
The isolated and purified polynucleotide molecule of the present invention can be single-stranded or double-stranded, and has at least 362, 400, 500, 600 selected from SEQ ID NO: 1 or 9.
, 700, 800, 900, or 1000 contiguous nucleotides, or SEQ ID NO: 1,
2, 3 or 9 can be included.

【0041】 配列番号:1、2、3および9において示されるヌクレオチド配列の相補鎖とは、
配列番号:1、2、3および9の連続したヌクレオチド配列と、ワトソン-クリック
の塩基対を形成する連続したヌクレオチド配列である。配列番号:1、2、3およ
び9において示されるヌクレオチド配列の相補鎖は、本発明におけるポリヌクレ
オチドであり、例えば、アンチセンスのオリゴヌクレオチド、プライマー、およ
びプローブを提供するために使用することができる。本発明のアンチセンスのオ
リゴヌクレオチド、プライマー、およびプローブは、配列番号:1、2、3および9
において示されるコード配列に相補的である、少なくとも11、12、15、20、25、
30、50、または100の連続したヌクレオチドを含みうる。全コード配列の相補鎖
もまた使用することができる。
The complementary strand of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NOs: 1, 2, 3 and 9 is
It is a contiguous nucleotide sequence forming a Watson-Crick base pair with the contiguous nucleotide sequence of SEQ ID NOs: 1, 2, 3, and 9. The complementary strand of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NOs: 1, 2, 3, and 9 is a polynucleotide in the present invention, and can be used, for example, to provide antisense oligonucleotides, primers, and probes. . The antisense oligonucleotides, primers, and probes of the present invention comprise SEQ ID NOs: 1, 2, 3, and 9
At least 11, 12, 15, 20, 25, complementary to the coding sequence shown in
It may include 30, 50, or 100 contiguous nucleotides. The complement of the entire coding sequence can also be used.

【0042】 哺乳動物セリン・ラセマーゼ蛋白質のアミノ酸配列をコードする縮重ヌクレオ
チド配列、ならびに配列番号:1、2、3および9において示されるヌクレオチド配
列と、少なくとも85%、90%、95%、96%、97%、98%、または99%の同一性を示す相
同ヌクレオチド配列もまた、本発明のポリヌクレオチドである。配列同一性%は
、例えば、以下のパラメータでアフィン・ギャップ検索を用いるMPSRCHプログラ
ム(Oxford Molecular)で実行されるもののような、例えばスミス-ウォーター
マンアルゴリズムを使用するコンピュータプログラムを用いて決定される:ギャ
ップ・オープン・ペナルティー12およびギャップ・エクステンション・ペナルテ
ィー1。
A degenerate nucleotide sequence encoding the amino acid sequence of a mammalian serine racemase protein, and at least 85%, 90%, 95%, 96% of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NOs: 1, 2, 3 and 9 , 97%, 98%, or 99% identity are also polynucleotides of the invention. Percent sequence identity is determined using, for example, a computer program using the Smith-Waterman algorithm, such as that performed by the MPSRCH program (Oxford Molecular) using an affine gap search with the following parameters: -Open penalty 12 and gap extension penalty 1.

【0043】 多くとも1、2、3、4、5、10、15、20、25、30、もしくは35%の塩基対のミスマ
ッチを有する、配列番号:1、2、3もしくは9において示されるコード配列、また
はその相補鎖にハイブリダイズするヌクレオチド配列は、本発明のポリヌクレオ
チドである。例えば、洗浄条件(2 x SSC(0.3M 塩化ナトリウム、0.03M クエン
酸ナトリウム、pH 7.0)、0.1% SDS、室温で二回、それぞれ30分洗浄;その後、2
x SSC、0.1%のSDS、50℃で1回、30分洗浄;その後、2 x SSC、室温で2回、それ
ぞれ10分洗浄)を用いて配列番号:1、2、3または9と多くとも約25〜30%の塩基
対のミスマッチを含んでいる相同性のあるポリヌクレオチド配列を同定すること
ができる。より好ましくは、相同性のある核酸鎖は、15〜25% の塩基対のミスマ
ッチを含み、より好ましくは5〜15%の塩基対のミスマッチを含んでいる。
The code set forth in SEQ ID NO: 1, 2, 3, or 9 having at most 1, 2, 3, 4, 5, 10, 15, 20, 25, 30, or 35% base pair mismatch The nucleotide sequence that hybridizes to the sequence or its complement is a polynucleotide of the present invention. For example, wash conditions (2 x SSC (0.3 M sodium chloride, 0.03 M sodium citrate, pH 7.0), 0.1% SDS, twice at room temperature, 30 minutes each wash;
x SSC, 0.1% SDS, wash once at 50 ° C. for 30 minutes; then 2 × SSC, twice at room temperature, wash for 10 minutes each) and SEQ ID NO: 1, 2, 3 or at most Homologous polynucleotide sequences containing about 25-30% base pair mismatches can be identified. More preferably, homologous nucleic acid strands contain 15-25% base pair mismatches, more preferably 5-15% base pair mismatches.

【0044】 他の哺乳動物セリン・ラセマーゼをコードしているポリヌクレオチドは、適当
なプローブまたはプライマーを作製し、サル、ブタ、ウシ、ヒツジ、ヤギ、また
はモルモットのような他の哺乳動物のcDNA発現ライブラリーをスクリーニングす
ることによって同定することができる。同様に、酵母やショウジョウバエのよう
な非哺乳動物の生物種からのセリン・ラセマーゼ酵素は、本明細書に開示されて
いるポリヌクレオチド配列に基づいた、縮重したプローブまたはプライマーを使
用して、これらの生物種由来のcDNA発現ライブラリーをスクリーニングすること
によって同定することができる。二本鎖DNAのTm値は、相同性を1%減少するごと
に1〜1.5℃減少する(Bonnerら、 J. Mol. Biol. 81、123(1973))。配列番号
:1、2、3または9で示すようなヌクレオチド配列を持っているポリヌクレオチド
と、推定上の相同性ポリヌクレオチドをハイブリダイズさせ、配列番号:1、2、
3または9を有するポリヌクレオチドおよびこの配列に完全に相補的なポリヌクレ
オチドとのハイブリッドの融解温度と試験ハイブリッドの融解温度を比較し、試
験ハイブリッドの中の塩基対のミスマッチの数あるいはパーセントを計算して、
哺乳動物または非哺乳動物セリン・ラセマーゼの相同性を有したポリヌクレオチ
ドを同定することができる。
Polynucleotides encoding other mammalian serine racemases can be engineered with appropriate probes or primers to express cDNA in other mammals, such as monkeys, pigs, cows, sheep, goats, or guinea pigs. The library can be identified by screening. Similarly, serine racemase enzymes from non-mammalian species, such as yeast and Drosophila, can be produced using degenerate probes or primers based on the polynucleotide sequences disclosed herein. Can be identified by screening a cDNA expression library derived from the above species. The Tm value of double-stranded DNA decreases by 1-1.5 ° C for each 1% decrease in homology (Bonner et al., J. Mol. Biol. 81, 123 (1973)). A polynucleotide having a nucleotide sequence as set forth in SEQ ID NO: 1, 2, 3 or 9 is hybridized with a putative homologous polynucleotide, and SEQ ID NO: 1, 2,
Compare the melting temperature of the hybrid with the polynucleotide having 3 or 9 and the polynucleotide completely complementary to this sequence to the melting temperature of the test hybrid, and calculate the number or percentage of base pair mismatches in the test hybrid. hand,
Polynucleotides having mammalian or non-mammalian serine racemase homology can be identified.

【0045】 ストリンジェントなハイブリダイゼーションおよび/または洗浄条件下で、配
列番号:1、2、3または9において示されるコード配列にハイブリダイズするヌク
レオチド配列もまた、本発明のポリヌクレオチドである。ストリンジェントな洗
浄条件は既知であり、当技術分野において理解されており、例えば、サムブルッ
ク(Sambrook)ら、 「分子クローニング(MOLECULAR CLONING):実験室マニュ
アル(A LABORATORY MANUAL)」、第二版、1989、9.50〜9.51ページに開示され
ている。
[0045] Nucleotide sequences that hybridize under stringent hybridization and / or wash conditions to the coding sequences set forth in SEQ ID NOs: 1, 2, 3, or 9 are also polynucleotides of the invention. Stringent washing conditions are known and understood in the art, for example, see Sambrook et al., "MOLECULAR CLONING: A LABORATORY MANUAL," Second Edition, 1989, pages 9.50-9.51.

【0046】 一般的に、ストリンジェントなハイブリダイゼーションの条件とは、検討中の
ハイブリッドの計算されたTm値より約12〜20℃低い、温度と塩濃度の組み合わせ
を含んでいる。配列番号:1、2、3、および9で示されるポリヌクレオチド配列と
、85%、90%、95%、96%、97%、98%、または99%の同一性を示すポリヌクレ
オチド配列とのハイブリッドのTm値は、例えば、ボルトン(Bolton)およびMcカ
ーシー(McCarthy)、Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 48、1390(1962)の式を
用いて計算することができる: Tm= 81.5℃−16.6(log10[Na+])+0.41(%G+C)−0.63(%ホルムアルデヒド)−600/
l、 式中、l = 塩基対で表されたハイブリッドの長さ。 ストリンジェントな洗浄条件とは、例えば、65℃で4 x SSC、あるいは42℃で50%
ホルムアルデヒド、4 x SSC、または65℃で0.5 x SSC、0.1% SDSなどを含む。高
ストリンジェントな洗浄条件とは、例えば、65℃で0.2x SSCなどを含む。
In general, stringent hybridization conditions include combinations of temperature and salt concentration that are about 12-20 ° C. below the calculated T m of the hybrid under consideration. SEQ ID NOS: 1, 2, 3, and 9 with a polynucleotide sequence exhibiting 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, or 99% identity The hybrid Tm value can be calculated, for example, using the formula of Bolton and McCarthy, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 48, 1390 (1962): T m = 81.5 ° C. -16.6 (log 10 [Na + ]) + 0.41 (% G + C)-0.63 (% formaldehyde)-600 /
l, where l = the length of the hybrid in base pairs. Stringent wash conditions include, for example, 4 x SSC at 65 ° C or 50% at 42 ° C.
Contains formaldehyde, 4 x SSC, or 0.5 x SSC at 65 ° C, 0.1% SDS and the like. High stringency washing conditions include, for example, 0.2 × SSC at 65 ° C.

【0047】 本発明のポリヌクレオチドは、標準の核酸精製技術を使って、他のヌクレオチ
ド配列が存在しない状態で単離し精製することができる。例えば、制限酵素およ
びプローブが、哺乳動物セリン・ラセマーゼのコード配列を含むポリヌクレオチ
ド断片を単離するために使われ得る。単離され精製されたポリヌクレオチドは、
完全にまたは他の分子が少なくとも90%存在しない状態の調製物である。
The polynucleotides of the present invention can be isolated and purified in the absence of other nucleotide sequences using standard nucleic acid purification techniques. For example, restriction enzymes and probes can be used to isolate polynucleotide fragments containing the coding sequence for mammalian serine racemase. The isolated and purified polynucleotide is
A preparation that is completely or free of at least 90% of other molecules.

【0048】 哺乳動物セリン・ラセマーゼ蛋白質をコードする相補的DNA(cDNA)分子はま
た、本発明のポリヌクレオチドである。cDNA分子は、哺乳動物セリン・ラセマー
ゼのmRNAを鋳型として、標準の分子生物学技術を使って作製することができる。
cDNA分子はその後、当技術分野において既知であり、サムブルック(Sambrook)
ら、1989のようなマニュアルで開示されている分子生物学技術を使って複製する
ことができる。鋳型としてはゲノムDNAかcDNAを使用して、本発明のポリヌクレ
オチドのさらなるコピーを入手するために、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)のよ
うな増幅技術が使用され得る。
A complementary DNA (cDNA) molecule that encodes a mammalian serine racemase protein is also a polynucleotide of the present invention. cDNA molecules can be produced using standard mRNA techniques for mammalian serine racemase and using standard molecular biology techniques.
cDNA molecules are subsequently known in the art and are described in Sambrook.
Can be replicated using molecular biology techniques disclosed in manuals such as 1989. Using genomic DNA or cDNA as a template, amplification techniques such as the polymerase chain reaction (PCR) can be used to obtain additional copies of the polynucleotides of the present invention.

【0049】 または、合成化学技術を本発明のポリヌクレオチド分子を合成するために使う
ことができる。遺伝暗号の縮重は、哺乳動物セリン・ラセマーゼ蛋白質をコード
する、代わりのヌクレオチド配列が合成されることを認めるものである。全ての
このようなヌクレオチド配列は、本発明の範囲内である。
Alternatively, synthetic chemistry techniques can be used to synthesize the polynucleotide molecules of the present invention. The degeneracy of the genetic code acknowledges that an alternative nucleotide sequence encoding a mammalian serine racemase protein has been synthesized. All such nucleotide sequences are within the scope of the present invention.

【0050】 本発明はまた、例えば、ノーザンもしくはサザンブロッティング、またはイン
サイチュー・ハイブリダイゼーションのようなハイブリダイゼーションのプロト
コールで、哺乳動物セリン・ラセマーゼをコードする配列を検出するために使用
され得るポリヌクレオチドのプローブを提供する。本発明のポリヌクレオチド・
プローブは、配列番号:1、2、3、または9から選択された少なくとも12、13、14
、15、16、17、18、19、20、30もしくは40、またはそれ以上の連続したヌクレオ
チドを含む。放射性同位元素標識、蛍光標識、酵素反応的標識、または化学発光
標識のような、検出可能な標識を本発明のポリヌクレオチド・プローブは含むこ
とができる。
The present invention also provides polynucleotides that can be used to detect a sequence encoding a mammalian serine racemase, for example, in a hybridization protocol such as Northern or Southern blotting, or in situ hybridization. Provide a probe. The polynucleotide of the present invention
The probe is at least 12, 13, 14 selected from SEQ ID NO: 1, 2, 3, or 9
, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 30, or 40 or more contiguous nucleotides. A polynucleotide probe of the invention can include a detectable label, such as a radioisotope label, a fluorescent label, an enzymatic reactive label, or a chemiluminescent label.

【0051】 組換えDNA技術を使って、本発明のポリヌクレオチドは、発現構築物を形成す
るために、他のポリヌクレオチド配列と共にライゲーションされ得る。このよう
な発現構築物を宿主細胞で、マウス、ラットまたはヒトセリン・ラセマーゼのよ
うな哺乳動物セリン・ラセマーゼの全てまたは一部を発現させるために使用する
ことができる。本発明の発現構築物は、望ましいアミノ酸配列をコードしている
ポリヌクレオチド・セグメントと、ある特定の選択された宿主細胞で機能するプ
ロモーターを含んでいる。当業者は、当技術分野において既知であり使用されて
いる多くの細胞型特異的プロモーターの中から、適切なプロモーターを容易に選
択することができる。ポリヌクレオチド・セグメントは、プロモーターの下流に
位置している。ポリヌクレオチド・セグメントの転写はプロモーターより開始す
る。発現構築物はまた、宿主細胞において機能的である転写ターミネーターを含
むことができる。発現構築物は、線形または円形であり得、望ましい場合には、
自己複製のための配列を含むことができる。
Using recombinant DNA technology, the polynucleotides of the present invention can be ligated with other polynucleotide sequences to form an expression construct. Such expression constructs can be used in host cells to express all or a portion of a mammalian serine racemase, such as a mouse, rat or human serine racemase. The expression constructs of the present invention include a polynucleotide segment encoding the desired amino acid sequence and a promoter that functions in a particular selected host cell. One of skill in the art can readily select an appropriate promoter from among many cell type-specific promoters known and used in the art. The polynucleotide segment is located downstream of the promoter. Transcription of the polynucleotide segment is initiated from the promoter. The expression construct can also include a transcription terminator that is functional in the host cell. The expression construct can be linear or circular, and if desired,
It can include sequences for self-replication.

【0052】 発現構築物を含む宿主細胞は、原核生物または真核生物のどちらでもよい。哺
乳動物、酵母、細菌、または昆虫の発現系における様々な宿主細胞が利用可能で
あり、構築物の発現に用いることができる。適切な哺乳動物の宿主細胞には、例
えば、サルのCOS細胞、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞、ヒト腎臓の29
3細胞、ヒト表皮のA431細胞、ヒトのColo205細胞、3T3細胞、CV-1細胞、他の形
質転換された霊長類の細胞系統、正常二倍体細胞、組織のインビトロの一次培養
に由来する細胞株、一次外植片、HeLa細胞、マウスL細胞、新生児ハムスター腎
臓細胞、HL-60、U937、HaKまたはJurkat細胞などが含まれる。
[0052] Host cells containing the expression constructs can be either prokaryotic or eukaryotic. Various host cells in mammalian, yeast, bacterial, or insect expression systems are available and can be used to express the construct. Suitable mammalian host cells include, for example, monkey COS cells, Chinese hamster ovary (CHO) cells, human kidney 29
3 cells, human epidermal A431 cells, human Colo205 cells, 3T3 cells, CV-1 cells, other transformed primate cell lines, normal diploid cells, cells derived from in vitro primary culture of tissues Strains, primary explants, HeLa cells, mouse L cells, neonatal hamster kidney cells, HL-60, U937, HaK or Jurkat cells and the like.

【0053】 酵母または原核細胞の宿主細胞も、哺乳動物セリン・ラセマーゼを生産するた
めに使うことができる。適当な酵母の株としては、サッカロミセス・セレビシエ
(Saccharomyces cerevisiae)、シゾサッカロミセス・ポンベ(SchizoSaccharo
myces pombe)、クルイベロミセス属株(Kluyveromyces strain)、カンジダ(C
andida)、または異種蛋白質を発現することが可能ないかなる酵母株も含まれる
。適切な細菌株として、大腸菌(Escherichia coli)、枯草菌(Bacillus sabti
lis)、ネズミチフス菌(Salmonella typhimurium)、または異種蛋白質を発現
することが可能ないかなる細菌株も含まれる。蛋白質が酵母または細菌で産生さ
れる場合には、機能的なラセマーゼを得るために、既知の化学的または酵素的方
法を使って、それを修飾する必要がありうる。このような修飾のための技術は、
当技術分野において周知である。
[0053] Yeast or prokaryotic host cells can also be used to produce mammalian serine racemase. Suitable yeast strains include Saccharomyces cerevisiae, SchizoSaccharo
myces pombe), Kluyveromyces strain, Candida (C
andida), or any yeast strain capable of expressing a heterologous protein. Suitable bacterial strains include Escherichia coli, Bacillus sabti
lis), Salmonella typhimurium, or any bacterial strain capable of expressing a heterologous protein. If the protein is produced in yeast or bacteria, it may need to be modified using known chemical or enzymatic methods to obtain a functional racemase. Techniques for such modifications are:
It is well known in the art.

【0054】 哺乳動物セリン・ラセマーゼはまた、昆虫の発現系で生産することができる。
例えば、バキュロウイルス/昆虫細胞発現系のための材料と方法は、例えばInvit
rogen、San Diego、Calif.、U.S.A.からキットの形態で(the MaxBat Registere
d TM kit)市販されており、またサマース(Summers)およびスミス(Smith)、
テキサス農業実験所定期報告第1555(1987)(Texas Agricultural Experiment
Station Bulletin No. 1555(1987))において記載されているように、このよ
うな方法は当技術分野において周知である。
[0054] Mammalian serine racemase can also be produced in insect expression systems.
For example, materials and methods for baculovirus / insect cell expression systems are described, for example, in Invit
rogen, San Diego, Calif., USA in kit form (the MaxBat Registere
d TM kit) is commercially available and is also available as Summers and Smith,
Texas Agricultural Experiment Report, 1555 (1987)
Such methods are well known in the art, as described in Station Bulletin No. 1555 (1987).

【0055】 本発明の1つの態様によれば、哺乳動物セリン・ラセマーゼは、組換え体蛋白
質を発現するための適当な培養条件の下で、ラセマーゼをコードする単離され精
製されたポリヌクレオチド分子を含む宿主細胞を培養する段階によって生産され
る。次に、その結果生じる発現された蛋白質は、実施例2で開示されているよう
な既知の技術を用いて、培地または宿主細胞のいずれかから精製することができ
る。
According to one embodiment of the present invention, the mammalian serine racemase is an isolated and purified polynucleotide molecule encoding the racemase under suitable culture conditions for expressing the recombinant protein. Is produced by culturing a host cell containing The resulting expressed protein can then be purified from either the medium or the host cells using known techniques as disclosed in Example 2.

【0056】 精製を容易にする形で、ラセマーゼは発現され得る。それは例えば、マルトー
ス結合蛋白質(MBP)、グルタチオン-S-トランスフェラーゼ(GST)またはチオ
レドキシン(TRX)のような融合蛋白質として発現され得る。そのような融合蛋
白質の発現と精製のためのキットが、New England BioLab(Beverly、Mass.)、
Pharmacia(Piscataway、N.J.)およびInvitrogenから、それぞれ市販されてい
る。蛋白質はまた、エピトープを付加することができ、その後エピトープに特異
的な抗体を用いて精製することができる。そのようなエピトープの一つ(「Flag
」)は、Kodak(New Haven、Conn.)から市販されている。「Flag」エピトープを
認識するモノクローナル抗体もまた、市販されている(Kodak Scientific Imagi
ng Systems)。
The racemase can be expressed in a manner that facilitates purification. It can be expressed, for example, as a fusion protein such as maltose binding protein (MBP), glutathione-S-transferase (GST) or thioredoxin (TRX). Kits for expression and purification of such fusion proteins are available from New England BioLab (Beverly, Mass.),
It is commercially available from Pharmacia (Piscataway, NJ) and Invitrogen, respectively. The protein can also be epitope-added and subsequently purified using antibodies specific for the epitope. One such epitope ("Flag
") Is commercially available from Kodak (New Haven, Conn.). Monoclonal antibodies that recognize the "Flag" epitope are also commercially available (Kodak Scientific Imagi
ng Systems).

【0057】 発現構築物は、当技術分野において既知である任意の技術を用いて宿主細胞に
導入することができる。これらの技術には、トランスフェリン-ポリカチオン媒
介DNA導入、裸の核酸またはカプセルに封入された核酸のトランスフェクション
、リポソーム媒介細胞融合、DNAがコーティングされたラテックスビーズの細胞
内輸送、プロトプラスト融合、ウィルス感染、エレクトロポレーション、「遺伝
子銃」、およびリン酸カルシウムで媒介されたトランスフェクションなどがある
[0057] The expression constructs can be introduced into host cells using any technique known in the art. These techniques include transferrin-polycation mediated DNA transfer, transfection of naked or encapsulated nucleic acid, liposome-mediated cell fusion, intracellular transport of DNA-coated latex beads, protoplast fusion, viral infection , Electroporation, "gene gun", and calcium phosphate mediated transfection.

【0058】 本発明の発現構築物を宿主細胞に導入するために、ウィルスに基づいたベクタ
ーが使用されうる。組換えレトロウィルスは、例えば、マン(Mann)ら、 Cell
33: 153, 1983、カーン(Cane)およびムリーガン(Mulligan)、Proc. Natl. A
cad. Sci. USA 81: 6349、1984およびミラー(Miller)ら、Human Gene Therapy
1: 5〜14, 1990、米国特許第4,405,712号、同第4,861,719号、および同第4,980
,289号、および国際公開公報第89/02,468号、国際公開公報第89/05,349号、およ
び国際公開公報第90/02,806号で記載のように使用することができる。本出願で
提供された開示の下、組換えアデノウイルスベクターを調製することができる(
Berkner、Biotechniques 6: 616, 1988、およびRosenfeldら、Science 252: 431
, 1991、国際公開公報第93/07283号、国際公開公報第93/06223号、および国際公
開公報第93/07282号を参照のこと)。アデノ関係ウイルスベクターも、宿主細胞
に本発明のポリヌクレオチドを送達するために使用することができる。アデノ関
連ウイルスベクターのインビトロにおける使用が、チャッタジ(Chattajee)ら
、Science 258: 1485〜1488 (1992)、ワルッシュ(Walsh)ら、Proc. Natl. Aca
d. Sci. 89: 7257〜7261 (1992)、ワルッシュ(Walsh)ら、J. Clin. Invest. 9
4: 1440〜1448 (1994)、フロット(Flotte)ら、J Biol. Chem. 268: 3781〜379
0 (1993)、ポンナジャガン(Ponnazhagan)ら、J Exp. Med. 179: 733〜738 (19
94)、またはミラー(Miller)ら、Proc. Natl. Acad. Sci. 91: 10183〜10187 (
1994)、エイナーハンド(Einerhand)ら、Gene Ther. 2: 336〜343 (1995)、ル
ー(Luo)ら、Exp. Hematol. 23: 1261〜1267(1995)、およびゾー(Zhou)ら
、Gene Therapy 3: 223〜229 (1996)により記載されている。これらの媒介体の
インビボにおける使用は、フロット(Flotte)ら、Proc. Natl. Acad. Sci. 90:
10613〜10617 (1993)、およびカプリット(Kaplitt)ら、Nature Genet. 8: 14
8〜153 (1994)において記載されている。
[0058] Virus-based vectors can be used to introduce the expression constructs of the present invention into host cells. Recombinant retroviruses are described, for example, in Mann et al., Cell.
33: 153, 1983, Cane and Mulligan, Proc. Natl. A
cad. Sci. USA 81: 6349, 1984 and Miller et al., Human Gene Therapy.
1: 5-14, 1990; U.S. Pat.Nos. 4,405,712, 4,861,719, and 4,980
, 289, and WO 89 / 02,468, WO 89 / 05,349, and WO 90 / 02,806. A recombinant adenovirus vector can be prepared according to the disclosure provided in this application (
Berkner, Biotechniques 6: 616, 1988, and Rosenfeld et al., Science 252: 431.
, 1991, WO 93/07283, WO 93/06223, and WO 93/07282). Adeno-associated virus vectors can also be used to deliver a polynucleotide of the invention to a host cell. In vitro use of adeno-associated virus vectors has been described by Chattajee et al., Science 258: 1485-1488 (1992), Walsh et al., Proc. Natl. Aca.
d. Sci. 89: 7257-7261 (1992); Walsh et al., J. Clin. Invest. 9
4: 1440-1448 (1994), Flotte et al., J Biol. Chem. 268: 3781-379.
0 (1993), Ponnazhagan et al., J Exp. Med. 179: 733-738 (19
94), or Miller et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 91: 10183-10187 (
1994), Einerhand et al., Gene Ther. 2: 336-343 (1995), Luo et al., Exp. Hematol. 23: 1261-267 (1995), and Zhou et al., Gene Therapy 3. : 223-229 (1996). The use of these mediators in vivo is described in Flotte et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 90:
10613-10617 (1993), and Kaplitt et al., Nature Genet. 8:14.
8-153 (1994).

【0059】 ベクターを構築するために使用されるその他のウィルスには、単純ヘルペスウ
ィルス(Kitら、Adv. Exp. Med. Biol. 215: 219, 1989)(ATCC VR-977; ATCC
VR-260); Nature 277: 108, 1979)、ヒト免疫不全ウィルス(EPO 386,882、Buc
hschacherら、J. Vir. 66: 2731, 1992)、およびはしかウィルス(EPO 440,219
)(ATCC VR-24); A (ATCC VR-67; ATCC VR-1247)がある。当技術分野におい
て既知の任意の適切なベクターも、宿主細胞に本発明のポリヌクレオチドまたは
発現構築物を導入するために使用することができる。
Other viruses used to construct the vector include the herpes simplex virus (Kit et al., Adv. Exp. Med. Biol. 215: 219, 1989) (ATCC VR-977; ATCC
VR-260); Nature 277: 108, 1979), human immunodeficiency virus (EPO 386,882, Buc
hschacher et al., J. Vir. 66: 2731, 1992), and measles virus (EPO 440,219).
) (ATCC VR-24); A (ATCC VR-67; ATCC VR-1247). Any suitable vector known in the art can also be used to introduce a polynucleotide or expression construct of the invention into a host cell.

【0060】 生理学的なNMDAの神経刺激伝達のために、内在性のD-セリンが必要である。D-
セリンが完全に分解するような条件下で、D-アミノ酸オキシダーゼで脳のスライ
スあるいは培養物を処理することは、NMDAの伝達を著しく減少させ、この減少は
、神経生理学的に測定されようと酸化窒素シンターゼ活性の刺激作用またはサイ
クリックGMPの量の測定によろうと同様に測定されている。哺乳動物セリン・ラ
セマーゼを阻害する薬剤を、NMDA過剰興奮が見られる状態または疾患を治療する
ために使うことができる。特に、このような状態は、NMDA受容体アンタゴニスト
が効能を示した容態を含む。
For physiological NMDA neurostimulatory transmission, endogenous D-serine is required. D-
Treating brain slices or cultures with D-amino acid oxidase under conditions that completely degrade serine significantly reduces NMDA transmission, a reduction in oxidative activity, as measured neurophysiologically. It is measured similarly, whether by stimulating the action of nitrogen synthase activity or measuring the amount of cyclic GMP. Agents that inhibit mammalian serine racemase can be used to treat conditions or diseases that exhibit NMDA hyperexcitability. In particular, such conditions include those in which the NMDA receptor antagonist has shown efficacy.

【0061】 例えば、NMDA受容体の活性化は、発作といくつかの神経変性疾患での重要な病
的事象である。セリン・ラセマーゼの阻害剤を、脳でD-セリンの量を減少させる
ために使うことができ、従ってNMDA受容体の活性化を減少させることができる。
セリン・ラセマーゼを抑制する作用因子の同定は、したがって、発作、癲癇、お
よび慢性神経変性疾患(例えばパーキンソン病、ハンチントン病、運動ニューロ
ン疾患、およびアルツハイマー病)のような、NMDA受容体の過剰活性化によって
もたらされる、急性もしくは慢性のニューロンの死または機能障害を含む任意の
疾患に対する治療において重要である。
For example, activation of the NMDA receptor is an important pathological event in stroke and some neurodegenerative diseases. Inhibitors of serine racemase can be used to reduce the amount of D-serine in the brain and thus reduce the activation of NMDA receptors.
Identification of agents that inhibit serine racemase has therefore led to overactivation of NMDA receptors, such as seizures, epilepsy, and chronic neurodegenerative diseases such as Parkinson's disease, Huntington's disease, motor neuron disease, and Alzheimer's disease Are important in the treatment of any disease caused by acute or chronic neuronal death or dysfunction.

【0062】 本発明の1つの態様として、セリン・ラセマーゼは、アンチセンス・オリゴヌ
クレオチドを使用して阻害される。アンチセンス・オリゴヌクレオチドの配列は
、配列番号:1、2、3または9で示されるようなコード配列の少なくとも一部と相
補的である。好ましくは、アンチセンス・オリゴヌクレオチドは、少なくとも6
ヌクレオチドの長さであるが、少なくとも8、11、12、15、20、25、30、35、40
、45、または50ヌクレオチドの長さであり得る。より長い配列も使用することが
できる。
[0062] In one embodiment of the present invention, serine racemase is inhibited using an antisense oligonucleotide. The sequence of the antisense oligonucleotide is complementary to at least a portion of the coding sequence as set forth in SEQ ID NOs: 1, 2, 3, or 9. Preferably, the antisense oligonucleotide has at least 6
Length of nucleotides, but at least 8, 11, 12, 15, 20, 25, 30, 35, 40
, 45, or 50 nucleotides in length. Longer sequences can also be used.

【0063】 アンチセンス・オリゴヌクレオチドは、デオキシリボヌクレオチド、リボヌク
レオチドまたは両者の組み合わせから構成され得る。アルキルホスホネート、ホ
スホロチオネート、ホスホロジチオネート、アルキルホスホノチオネート、アル
キルホスホネート、ホスホアミデート、リン酸エステル、カルバミン酸エステル
、アセトアミデート、カルボキシメチルエステル、炭酸エステル、およびリン酸
トリエステルのようなヌクレオチド間の非リン酸ジエステル結合により一つのヌ
クレオチドの5'末端をもう一つのヌクレオチドの3'末端に共有結合的に連結する
ことにより、オリゴヌクレオチドは、手作業あるいは自動化された合成機によっ
て合成することができる。ブラウン(Brown)、1994、Meth. Mol. Biol. 20: 1
〜8;ソンベアウクス(Sonveaux)、1994、Meth. Mol. Biol. 26: 1〜72;ヒル
マン(Uhlmann)ら、1990、Chem. Rev. 90: 543〜583を参照のこと。
[0063] Antisense oligonucleotides can be composed of deoxyribonucleotides, ribonucleotides, or a combination of both. Of alkyl phosphonates, phosphorothionates, phosphorodithionates, alkyl phosphonothionates, alkyl phosphonates, phosphoramidates, phosphates, carbamates, acetamidodates, carboxymethyl esters, carbonate esters, and phosphate triesters By covalently linking the 5 'end of one nucleotide to the 3' end of another nucleotide by a non-phosphoric diester bond between the nucleotides, the oligonucleotide can be manually or automatically synthesized. Can be synthesized. Brown, 1994, Meth. Mol. Biol. 20: 1
-8, see Sonveaux, 1994, Meth. Mol. Biol. 26: 1-72; Uhlmann et al., 1990, Chem. Rev. 90: 543-583.

【0064】 アンチセンス分子と哺乳動物セリン・ラセマーゼをコードするポリヌクレオチ
ドの相補的なコード配列の間に障害なく二本鎖が形成されるためには、正確な相
補性は(もっともこれは望ましいことではあるが)必要でない。例えば、哺乳動
物セリン・ラセマーゼのコード配列に正確に相補的な2、3、4、もしくは5または
それ以上の連続したヌクレオチドの一続き(streach)があり、それらが隣接す
るコード配列に相補的でない連続したヌクレオチドの一続きに分断されている場
合、そのような一続きより成るアンチセンス分子は、哺乳動物セリン・ラセマー
ゼのmRNAに対して、十分な標的特異性を提供することができる。好ましくは、連
続したヌクレオチドの一続きは、長さで少なくとも4、5、6、7、もしくは8ヌク
レオチドまたはそれ以上の長さである。非相補的な介在配列は、好ましくは1、2
、3、または4ヌクレオチドの長さである。当業者は、特定のアンチセンス・オリ
ゴヌクレオチドと特定のコード配列の間で許容されるミスマッチの程度を決定す
るために、アンチセンス-センス対についての計算される融解点を容易に用いる
ことができる。
In order for a duplex to be formed without hindrance between the antisense molecule and the complementary coding sequence of the polynucleotide encoding mammalian serine racemase, exact complementarity is (although this is desirable). But it is not necessary. For example, there are 2, 3, 4, or 5 or more contiguous nucleotide stretches that are exactly complementary to the coding sequence for mammalian serine racemase, and they are not complementary to adjacent coding sequences When interrupted by a stretch of contiguous nucleotides, an antisense molecule consisting of such a stretch can provide sufficient target specificity for mammalian serine racemase mRNA. Preferably, a stretch of contiguous nucleotides is at least 4, 5, 6, 7, or 8 nucleotides or more in length. Non-complementary intervening sequences are preferably 1, 2
, 3, or 4 nucleotides in length. One skilled in the art can readily use the calculated melting point for an antisense-sense pair to determine the degree of mismatch that is tolerated between a particular antisense oligonucleotide and a particular coding sequence. .

【0065】 アンチセンス・オリゴヌクレオチドは、哺乳動物セリン・ラセマーゼのコード
配列にハイブリダイズするそれらの能力に影響を及ぼすことなく修飾され得る。
これらの修飾は、アンチセンス・オリゴヌクレオチドの内部か、または一方もし
くは両方の末端で起こり得る。例えば、ヌクレオシドリン酸間の連結は、アミノ
基と末端リボースの間で、炭素残基の数が変動したコレステリルまたはジアミン
部分を加えることによって修飾することができる。アンチセンス・オリゴヌクレ
オチドの修飾には、リボースがアラビノースに置換されるような修飾された塩基
および/もしくは糖、または3'ヒドロキシル基もしくは5'リン酸基が置換される
ような、3'と5'が置換されたオリゴヌクレオチドなどがある。これらの修飾され
たオリゴヌクレオチドは、当技術分野において周知の方法によって調製するるこ
とができる。アグラワール(Agrawal)ら、Trends Biotechnol. 10: 152〜158,
1992;ヒルマン(Uhlmann)ら、Chem. Rev. 90: 543〜584, 1990;ヒルマン(Uh
lmann)ら、Tetrahedron. Lett. 215: 3539〜3542, 1987。
Antisense oligonucleotides can be modified without affecting their ability to hybridize to the coding sequence for mammalian serine racemase.
These modifications can occur within the antisense oligonucleotide, or at one or both termini. For example, the linkage between the nucleoside phosphates can be modified by adding a cholesteryl or diamine moiety with varying numbers of carbon residues between the amino group and the terminal ribose. Modifications of antisense oligonucleotides include modified bases and / or sugars where ribose is replaced with arabinose, or 3 ′ and 5 ′ where 3 ′ hydroxyl or 5 ′ phosphate groups are replaced. Oligonucleotides in which 'is substituted. These modified oligonucleotides can be prepared by methods well known in the art. Agrawal et al., Trends Biotechnol. 10: 152-158,
1992; Uhlmann et al., Chem. Rev. 90: 543-584, 1990;
lmann) et al., Tetrahedron. Lett. 215: 3539-3542, 1987.

【0066】 本発明の治療的な成分はまた、薬学的に許容される担体を含むことができる。
薬学的に許容される担体は、当技術分野において周知である。このような担体は
、蛋白質、多糖、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリマー化されたアミノ酸、ア
ミノ酸コポリマー、および不活化されたウィルス粒子などのような大きく、徐々
に代謝されていく巨大分子を含むが、これらに限定されることはない。例えば、
塩化水素、臭化水素、リン酸塩または硫酸塩のような鉱物塩、および、酢酸塩、
プロピオン酸塩、マロン酸塩、または安息香酸塩のような有機酸塩のように、薬
学的に許容される塩も使用することができる。治療的な成分はまた、水、生理食
塩水、グリセロール、およびエタノールのような液体、ならびに湿潤剤、乳化剤
、またはpH緩衝剤などの基剤を含むことができる。米国特許第5,422,120号、国
際公開公報第95/13796号、国際公開公報第91/14445号、または欧州特許第524,96
8 B1号で記載されるリポソームがまた、治療的な成分の担体として使われ得る。
一般的に、本発明の治療的な成分は、溶液または懸濁液のいずれかのような、注
射可能な形態で調製される;しかし、注射する前には、液体の媒介体の中の溶液
または懸濁液にふさわしい固形の形態として調製することもできる。
[0066] Therapeutic components of the present invention can also include a pharmaceutically acceptable carrier.
Pharmaceutically acceptable carriers are well-known in the art. Such carriers include large, slowly metabolized macromolecules such as proteins, polysaccharides, polylactic acid, polyglycolic acid, polymerized amino acids, amino acid copolymers, and inactivated virus particles. However, the present invention is not limited to these. For example,
Mineral salts such as hydrogen chloride, hydrogen bromide, phosphate or sulfate, and acetate;
Pharmaceutically acceptable salts can also be used, such as organic acid salts such as propionate, malonate, or benzoate. Therapeutic ingredients can also include liquids such as water, saline, glycerol, and ethanol, and bases such as wetting, emulsifying, or pH buffering agents. U.S. Pat.No. 5,422,120, WO 95/13796, WO 91/14445, or EP 524,96
The liposomes described in 8B1 can also be used as carriers for therapeutic ingredients.
Generally, the therapeutic ingredients of the invention will be prepared in an injectable form, either as a solution or a suspension; however, prior to injection, solutions in a liquid vehicle Alternatively, it can be prepared as a solid form suitable for suspension.

【0067】 本発明のアンチセンス・オリゴヌクレオチドまたは抗体の投与は、注射、経口
投与、遺伝子銃、あるいはカテーテルによる投与を含む、局部的または全身性の
投与を含むことができる。様々な方法が、体の特定の部位に直接治療用の成分を
投与するために使うことができる。例えば、特異組織に、アンチセンス・オリゴ
ヌクレオチドまたは抗体を含む治療的な成分を送達するために、受容体を介した
標的化送達が使用され得る。受容体を介した送達法としては、例えばフィンディ
ス(Findeis)ら(1993) Trends in Biotechnol. 11、202〜05;チョウ(Chiou
)ら(1994)、「遺伝子療法:遺伝子の直接導入の方法と応用(GENE TERAPEUTI
CS: METHODS AND APPLICATIONS OF DIRECT GENE TRNSFER)」(J.A Wolff編);
ウー(Wu)およびウー(Wu)(1988)、J. Biol. Chem. 263, 621〜24;ウー(W
u)ら(1994)、J Biol. Chem. 269, 54246;ゼンク(Zenke)ら(1990)、Proc
.Natl. Acad. Sci. U.S.A. 87, 3655〜59;Wuら(1991)、J. Biol. Chem. 266, 338〜42により記載されている。
[0067] Administration of the antisense oligonucleotides or antibodies of the invention can include local or systemic administration, including injection, oral administration, gene gun, or catheterized administration. Various methods can be used to administer the therapeutic component directly to a specific site in the body. For example, targeted delivery via receptors can be used to deliver therapeutic components, including antisense oligonucleotides or antibodies, to specific tissues. Methods for delivery via the receptor include, for example, Findeis et al. (1993) Trends in Biotechnol. 11, 202-05;
) Et al. (1994), "Gene therapy: Methods and applications for direct gene transfer (GENE TERAPEUTI).
CS: METHODS AND APPLICATIONS OF DIRECT GENE TRNSFER) "(edited by JA Wolff);
Wu and Wu (1988), J. Biol. Chem. 263, 621-24;
u) et al. (1994), J Biol. Chem. 269, 54246; Zenke et al. (1990), Proc.
Natl. Acad. Sci. USA 87, 3655-59; described by Wu et al. (1991), J. Biol. Chem. 266, 338-42.

【0068】 成分が抗体を含んでいる場合には、成分の効果的投与量は患者の体重1 kg当た
り約5μgから約50μg、1 kg当たり約50μgから約5mg、患者の体重1kg当たり約10
0μgから約500μg、および1 kg当たり約200から約250μgの範囲にある。アンチ
センス・オリゴヌクレオチドを含んでいる治療的な成分は、約100ngから約200mg
、約500ngから約50mg、約1μgから約2mg、約5μgから約500μg、または約20μg
から約100μgの範囲に渡って投与することができる。作用の方法ならびに形質転
換および発現の有効性のような因子は、本発明の治療用の成分が究極の有効性も
たらすために必要とされる用量に影響を与える、考慮すべき問題点である。組織
のより大きい領域に渡ってより多くの発現が望ましい場合、治療的な成分のより
多くの量を、または同量ではあるが連続して再投与することを、有効な治療の成
果に影響を与えるために用いることができる。全ての場合で、臨床試験での慣例
的な実験が、最適の治療効果を得るための特定範囲を決定する。
When the component comprises an antibody, an effective dose of the component can be from about 5 μg to about 50 μg / kg of the patient's body weight, from about 50 μg to about 5 mg / kg of the patient, about 10 μg / kg of the patient's body weight.
It ranges from 0 μg to about 500 μg, and from about 200 to about 250 μg per kg. Therapeutic ingredients containing antisense oligonucleotides range from about 100 ng to about 200 mg
About 500 ng to about 50 mg, about 1 μg to about 2 mg, about 5 μg to about 500 μg, or about 20 μg
To about 100 μg. Factors such as the mode of action and the effectiveness of transformation and expression are issues to consider, which will affect the dose required for the therapeutic ingredients of the present invention to achieve ultimate efficacy. If more expression is desired over a larger area of the tissue, re-administration of a larger amount of the therapeutic component, or the same but continuous dose, may affect the outcome of effective treatment. Can be used to give. In all cases, routine experimentation in clinical trials will determine the specific range for optimal therapeutic effect.

【0069】 本発明は、哺乳動物セリン・ラセマーゼの活性を調節する候補治療薬を同定す
るための、試験化合物をスクリーニンする方法を提供する。モジュレーターは、
哺乳動物セリン・ラセマーゼの比活性を増加あるいは減少させることができる。
試験化合物は、当技術分野においてすでに知られている薬学的物質であるか、ま
たはどのような薬理活性があるか以前には知られていない化合物であってもよい
。その化合物は、天然に存在するものか、または実験室で設計されたものであっ
てもよい。それは、微生物、動物、または植物から単離され得るか、組換え技術
を用いて生産することができるか、または当技術分野において既知である化学合
成法によって合成することができる。
The present invention provides a method of screening a test compound to identify candidate therapeutics that modulate the activity of a mammalian serine racemase. The modulator is
The specific activity of mammalian serine racemase can be increased or decreased.
The test compound may be a pharmaceutical substance already known in the art or a compound whose pharmacological activity is not previously known. The compound may be naturally occurring or designed in the laboratory. It can be isolated from microorganisms, animals, or plants, can be produced using recombinant techniques, or can be synthesized by chemical synthesis methods known in the art.

【0070】 試験化合物は、ラット、マウスまたはヒトセリン・ラセマーゼのような哺乳動
物セリン・ラセマーゼと接触させられる。実施例2で記載されるように、セリン
・ラセマーゼの活性を測定することができる。セリン・ラセマーゼ活性のための
任意の他の適切なアッセイ法を用いることができる。
The test compound is contacted with a mammalian serine racemase, such as a rat, mouse or human serine racemase. As described in Example 2, the activity of serine racemase can be measured. Any other suitable assay for serine racemase activity can be used.

【0071】 試験化合物が哺乳動物セリン・ラセマーゼの活性を調節する場合には、試験化
合物は候補治療薬と同定される。好ましくは、哺乳動物セリン・ラセマーゼの活
性は、少なくとも50%、60%、70%または80%増加させられるかまたは減少させられ
る。最も好ましくは、活性は90%、95%、99%または100%増加させられるかまたは
減少させられる。
If the test compound modulates the activity of a mammalian serine racemase, the test compound is identified as a candidate therapeutic. Preferably, the activity of mammalian serine racemase is increased or decreased by at least 50%, 60%, 70% or 80%. Most preferably, the activity is increased or decreased by 90%, 95%, 99% or 100%.

【0072】 本開示で引用される全ての参照文献の完全な内容は、参照として本明細書に組
み入れられる。以下の実施例は、例証の目的だけに提供されており、先に広義に
渡った言い方で述べられてきた、本発明の範囲を制限するものではない。
The entire contents of all references cited in this disclosure are incorporated herein by reference. The following examples are provided for illustrative purposes only and do not limit the scope of the invention, which has been described in broad terms above.

【0073】実施例 以下の材料が、後の実施例で使用された。[0073] The following materials embodiment, after being used in the embodiment.

【0074】 アミノ酸、アミノオキシ酢酸(AOAA)、カタラーゼ、酸化グルタチオン、ヒド
ロキシルアミン、ロイペプチン、ルミノール(ナトリウム塩)、ペプスタチン、
フェニルメチルスルホニルフルオリド、ピリドキサール5'-リン酸(PLP)、o-フ
タルジアルデヒド(OPA)、L-ホモシステイン酸、およびトリスは、Sigma(St.
Louis)から得られた。ブタ腎臓由来のD-アミノ酸オキシダーゼ(EC 1.4.3.3)
、ジチオスレイトール(DTT)、および西洋ワサビペルオキシダーゼは、Boehrin
ger Mannheimから得られた。硫酸アンモニウムおよびKH2PO4は J.T. Bakerから
購入された。ブチル・セファロース4ファースト・フロー、Q-セファロース、モ
ノQ HR 5/5はファルマシア(Pharmacia)から得られた。マクロプレップ・セラ
ミック・ヒドロキシアパタイトタイプI(20 μM)はバイオ・ラッドから購入し
た。N-tert-ブチルオキシカルボニル-L‐システイン(L-Boc-cys)は、Novabio
chemから得られた。他の試薬は、分析用の等級のものである。
Amino acids, aminooxyacetic acid (AOAA), catalase, oxidized glutathione, hydroxylamine, leupeptin, luminol (sodium salt), pepstatin,
Phenylmethylsulfonyl fluoride, pyridoxal 5'-phosphate (PLP), o-phthaldialdehyde (OPA), L-homocysteic acid, and Tris were purchased from Sigma (St.
Louis). D-amino acid oxidase from pig kidney (EC 1.4.3.3)
, Dithiothreitol (DTT), and horseradish peroxidase, Boehrin
ger Mannheim. Ammonium sulfate and KH 2 PO 4 were purchased from JT Baker. Butyl Sepharose 4 Fast Flow, Q-Sepharose, Mono Q HR 5/5 were obtained from Pharmacia. Macroprep Ceramic Hydroxyapatite Type I (20 μM) was purchased from Bio-Rad. N-tert-butyloxycarbonyl-L-cysteine (L-Boc-cys) is available from Novabio
Obtained from chem. Other reagents are of analytical grade.

【0075】実施例1 本実施例は、哺乳動物セリン・ラセマーゼの精製を示す。 Example 1 This example illustrates the purification of mammalian serine racemase.

【0076】 10〜14日齢のSprague-Dawleyラットから得られた60個の脳は、5倍量の氷冷緩
衝液A(10 mM KPi、pH 7.2、50 mM KCl、1 mM EDTA、2 mM DTT、15 μM PLP、0.
2 mMの新たに調製されたフェニルメチルスルフォニルフルオリド、1 μg/mlロイ
ペプチン、1 μg/mlペプスタチン)で、ポリトロンを使ってホモジナイズされた
。以降の全ての段階は、4℃で実行された。そのホモジネートは40,000xgで20分
遠心分離され、その上清は撹拌されながら硫酸アンモニウム45%の飽和に至らせ
た。40分間の沈降操作の後、溶液を20分間20,000xgで遠心分離した。ペレットを
20%の硫酸アンモニウムの入った緩衝液Aで再懸濁した。懸濁液を1時間氷上で放
置し、その後不溶性の凝集物を除去するため、20分間20,000xgで遠心分離した。
[0076] Sixty brains obtained from 10-14 day old Sprague-Dawley rats contained 5 volumes of ice-cold buffer A (10 mM KPi, pH 7.2, 50 mM KCl, 1 mM EDTA, 2 mM DTT, 15 μM PLP, 0.
(2 mM freshly prepared phenylmethylsulfonyl fluoride, 1 μg / ml leupeptin, 1 μg / ml pepstatin) and homogenized using a polytron. All subsequent steps were performed at 4 ° C. The homogenate was centrifuged at 40,000 × g for 20 minutes, and the supernatant was allowed to reach 45% saturation with ammonium sulfate while stirring. After the sedimentation operation for 40 minutes, the solution was centrifuged at 20,000 × g for 20 minutes. Pellets
Resuspended in buffer A with 20% ammonium sulfate. The suspension was left on ice for 1 hour and then centrifuged at 20,000 xg for 20 minutes to remove insoluble aggregates.

【0077】 20%の硫酸アンモニウムを含む緩衝液Aであらかじめ平衡化した70mlのブチル・
セファロース・カラムへ、上清を3ml/分で添加した。カラムを210mlの10%の硫酸
アンモニウムにより洗浄し、活性画分を5%の硫酸アンモニウムを含む緩衝液Aで
溶出した。溶出された物質は、50%の硫酸アンモニウムによる沈降と20分間の20,
000xgでの遠心分離により濃縮された。ペレットは、6〜8mlの緩衝液Aで再懸濁さ
れ、4リットルの緩衝液B(10mM KPi、pH 7.2、50mM KCl、1mM EDTA、2mM DTT、1
5 μM PLP)で一晩透析された。透析の後、懸濁物は不溶性凝集物を除去するた
めに20分間、20,000xgで遠心分離され、そして上清は3mlのQ-セファロースのカ
ラムへ、0.5ml/分でロードされた。
[0077] 70 ml of butyl hexane pre-equilibrated with buffer A containing 20% ammonium sulfate
The supernatant was added to the Sepharose column at 3 ml / min. The column was washed with 210 ml of 10% ammonium sulfate and the active fraction was eluted with buffer A containing 5% ammonium sulfate. The eluted material was precipitated by 50% ammonium sulfate and
Concentrated by centrifugation at 000xg. The pellet was resuspended in 6-8 ml of buffer A and 4 liters of buffer B (10 mM KPi, pH 7.2, 50 mM KCl, 1 mM EDTA, 2 mM DTT, 1 mM
(5 μM PLP). After dialysis, the suspension was centrifuged at 20,000 xg for 20 minutes to remove insoluble aggregates, and the supernatant was loaded onto a 3 ml Q-Sepharose column at 0.5 ml / min.

【0078】 10mlのローディング用の緩衝液による洗浄の後、250 mMのNaClを含む緩衝液B
で蛋白質が溶出された。溶出された物質はセントリプレップ 30(Amicon、Lexin
gton、Mass.)で濃縮され、塩濃度を50 mMに下げるためにKClを含まない緩衝液B
で希釈された。次に、その懸濁液はモノQカラムへ0.5ml/分でロードされた。カ
ラムは150mMのKClを含んでいる緩衝液Bで洗浄され、そして、蛋白質は158mMから
188mMの範囲のKClの直線濃度勾配で溶出された。
After washing with 10 ml of loading buffer, buffer B containing 250 mM NaCl
Eluted the protein. The eluted material was Centriprep 30 (Amicon, Lexin
gton, Mass.) and KCl-free buffer B to reduce salt concentration to 50 mM
Was diluted. Next, the suspension was loaded onto the Mono Q column at 0.5 ml / min. The column was washed with buffer B containing 150 mM KCl, and protein was removed from 158 mM.
Eluted with a linear gradient of KCl in the range of 188 mM.

【0079】 活性画分はプールされて、セントリプラス30(Amicon、Lexington、Mass.)で
濃縮され、EDTAとKPiを含んでいない緩衝液Bで希釈された。その手順は、EDTAと
KPiの濃度をそれぞれ20μMと0.75mMに減少させるためにもう一度繰り返された。
ヒドロキシアパタイトへの蛋白質結合を増強するために、この懸濁液に、CaCl2
が添加された(最終濃度300 μM)。蛋白質は、1mlのヒドロキシアパタイトカラ
ムに0.1ml/分で添加されて、50mMのKCl、2 mM DTT、および15 μM PLPを含んで
いる緩衝液の下で、0.75mMから400mMのKPiの直線濃度勾配で溶出された。精製さ
れた蛋白質は、KPiの濃度が0.75mMから30mMの範囲で概して溶出された。
The active fractions were pooled, concentrated with Centriplus 30 (Amicon, Lexington, Mass.) And diluted with Buffer B without EDTA and KPi. The procedure is EDTA and
It was repeated once more to reduce the concentration of KPi to 20 μM and 0.75 mM, respectively.
To enhance protein binding to hydroxyapatite, CaCl 2 was added to this suspension.
Was added (final concentration 300 μM). The protein was applied to a 1 ml hydroxyapatite column at 0.1 ml / min and a linear gradient of 0.75 mM to 400 mM KPi under a buffer containing 50 mM KCl, 2 mM DTT, and 15 μM PLP. Eluted. The purified protein was generally eluted with KPi concentrations ranging from 0.75 mM to 30 mM.

【0080】 ほとんどの適用において、精製された蛋白質はセントリプラス30を用いて、さ
らなる濃縮を行った。蛋白質濃度は、クーマシープラス蛋白質定量試薬(Pierce
)で決定された。ラムダ・バイオ分光光度計(Perkin Elmer)を用いて、精製さ
れた蛋白質の500nmから280nm範囲での吸光度を記録することにより、室温で酵素
に結合したPLPが測定された。SDSゲル電気泳動は、約37kDaの精製された蛋白質
の単一のバンドを示した(図1)。
For most applications, the purified protein was further enriched using Centriplus 30. The protein concentration was determined using the Coomassie Plus protein quantification reagent (Pierce
). PLP bound to the enzyme at room temperature was measured by recording the absorbance of the purified protein in the range of 500 nm to 280 nm using a lambda biospectrophotometer (Perkin Elmer). SDS gel electrophoresis showed a single band of the purified protein of approximately 37 kDa (FIG. 1).

【0081】 本発明者らはしたがって、硫安分画法、ブチル・セファロース、Q-セファロー
ス、モノQ、およびヒドロキシアパタイト・クロマトグラフィーの各段階を連続
的に利用して、酵素を均一に精製した(表1)。硫安分画からの全体的な精製は
、12,500である。酵素活性は、30%の収率で得られる。興味深いことに、明白な
増加がQ-セファロースの段階の後に見られ、これは阻害剤が除去されていること
を示唆する。
The inventors have therefore used the successive steps of ammonium sulfate fractionation, butyl sepharose, Q-sepharose, mono-Q, and hydroxyapatite chromatography to purify the enzyme homogeneously ( table 1). The overall purification from the ammonium sulfate fraction is 12,500. Enzyme activity is obtained in a 30% yield. Interestingly, a clear increase was seen after the Q-Sepharose step, suggesting that the inhibitor was removed.

【0082】 セリン・ラセマーゼは、37kDaの比較的小さい可溶性蛋白質である。その吸収
スペクトルは、少量で検出されない蛋白質が酵素活性の根拠とならなかったこと
を示す。280nm、340nm、および420nmでの吸光度の大きさと比率は、既知のPLP酵
素の値に非常に似ている(20、23、24)。本質的に、全ての蛋白質がPLP要求性
のラセマーゼである場合にだけ、これは可能である。
[0082] Serine racemase is a relatively small soluble protein of 37 kDa. The absorption spectrum shows that proteins that were not detected in small amounts did not provide a basis for enzyme activity. The magnitudes and ratios of absorbance at 280 nm, 340 nm, and 420 nm are very similar to those of known PLP enzymes (20, 23, 24). Essentially, this is only possible if all proteins are racemase requiring PLP.

【0083】 酵素は4℃で4日間貯蔵される場合には、活性が低下せず安定している。凍結/
融解を2回繰り返した後でさえも、活性の緩やかな低下が起こるだけである。酵
素は、膜標品で活性が検出されず、可溶性のようである。酵素活性はアルカリ性
の範囲で鋭敏なpH最適性を示し、最適な活性はpH 8〜9で、これはpH 7の時より
も約10倍高い活性を示す(図2)。酵素活性は、37℃で最大で、煮沸によって失
活する。
The enzyme is stable without loss of activity when stored at 4 ° C. for 4 days. Frozen /
Even after two rounds of melting, only a modest decrease in activity occurs. The enzyme appears to be soluble, with no activity detected in the membrane preparation. The enzyme activity shows a sharp pH optima in the alkaline range, the optimal activity being pH 8-9, which is about 10 times higher than at pH 7 (FIG. 2). The enzyme activity is maximal at 37 ° C. and is inactivated by boiling.

【0084】実施例2 本実施例は、セリン・ラセマーゼ活性のアッセイ法を例証する。 Example 2 This example illustrates an assay for serine racemase activity.

【0085】 D-セリンの形成は、特異的にD-セリンを検出する化学発光アッセイ法によって
モニターされた。ラセマーゼ活性は、50 mMのトリス-HCl(pH 8.0)、18μlの酵
素抽出物、1 mMのEDTA、2 mMのDTT、15μMのピリドキサール5'-リン酸(PLP)お
よび20mMのL-セリンの存在下で発現される。37℃で0.5時間から8時間インキュベ
ートした後、反応を終濃度5%のトリクロロ酢酸(TCA)を添加することによって
停止した。ブランクには、煮沸された酵素抽出物を用いた。沈降した蛋白質は遠
心分離によって除去され、そして上清は、TCAを除去するために1mlの水飽和した
ジエチルエーテルにより2回抽出された。D-セリンの濃度は、特異的にD-アミノ
酸を分解し、α-ケト酸、NH3および過酸化水素(16)を生成するD-アミノ酸オキ
シダーゼと、試料をインキュベーションすることよって決定された。
The formation of D-serine was monitored by a chemiluminescence assay that specifically detects D-serine. Racemase activity is determined by the presence of 50 mM Tris-HCl (pH 8.0), 18 μl enzyme extract, 1 mM EDTA, 2 mM DTT, 15 μM pyridoxal 5′-phosphate (PLP) and 20 mM L-serine Expressed below. After incubation at 37 ° C. for 0.5 to 8 hours, the reaction was stopped by adding a final concentration of 5% trichloroacetic acid (TCA). A boiled enzyme extract was used as a blank. The precipitated protein was removed by centrifugation, and the supernatant was extracted twice with 1 ml of water-saturated diethyl ether to remove TCA. The concentration of D-serine was determined by incubating the sample with D-amino acid oxidase, which specifically degrades D-amino acids and produces α-keto acid, NH 3 and hydrogen peroxide (16).

【0086】 過酸化水素の生成はペルオキシダーゼおよび光を発光するルミノールの使用に
よって定量された。10μlの試料のアリコートが、100μlの100mMトリス-HCl(pH 8.8)、10 U/mlペルオキシダーゼ、および8μMのルミノールを含んでいる100μ
lの培養液に添加された。非特異的なルミノールを減少させることに必要な10分
から20分の遅延の後に、10μlのD-アミノ酸オキシダーゼ(75 U/ml)が添加され
、そして、チューブを穏やかにピペットの先端で混ぜ合わせた。最大量の発光が
、モノライト2010ルミノメーター(Analytical Luminescence Laboratory)を用
いて室温で、10分から15分の後記録された。各試料のD-セリンの量は、標準曲線
と比較して計算された。計測は、一試料につき50pmolから2000pmolのD-セリンの
範囲で信頼性があった。L-セリンのmM濃度の添加は、D-セリンの測定値を変えな
かった。代わりに、アミノ酸鏡像体は(17)で述べられているように、L-Bocシ
ステインとOPAで誘導化された後、蛍光定量法的な検出を伴う、炭素18の逆相カ
ラム(RP18 Spheri-5、22cmx4.6mm 、Perkin Elmer )を用いる高速液体クロマ
トグラフィー(HPLC)によって分離された。化学発光アッセイ法で得られる結果
は、HPLCを使って得られるものと同じであった。
[0086] The production of hydrogen peroxide was quantified by the use of peroxidase and light emitting luminol. An aliquot of the 10 μl sample contains 100 μl of 100 mM Tris-HCl, pH 8.8, 10 U / ml peroxidase, and 8 μM luminol.
of culture medium. After a 10-20 minute delay required to reduce non-specific luminol, 10 μl of D-amino acid oxidase (75 U / ml) was added and the tube was gently mixed with a pipette tip . Maximum luminescence was recorded after 10-15 minutes at room temperature using a Monolight 2010 Luminometer (Analytical Luminescence Laboratory). The amount of D-serine in each sample was calculated relative to a standard curve. Measurements were reliable in the range of 50-2000 pmol D-serine per sample. The addition of a L-serine mM concentration did not change the measured value of D-serine. Alternatively, the amino acid enantiomer is derivatized with L-Boc cysteine and OPA, as described in (17), followed by a carbon 18 reverse phase column (RP18 Spheri- 5, 22 cm x 4.6 mm, Perkin Elmer). The results obtained in the chemiluminescence assay were the same as those obtained using HPLC.

【0087】 市販されているL-セリン試薬におけるD-セリンの痕跡量の存在は、高いブラン
ク値を生じた。このように、L-セリン(100mM)の保存溶液は、D-セリンの混在
を除去するために30ユニットのD-アミノ酸オキシダーゼと500ユニットのカタラ
ーゼで、3日間常に前処理された。酵素は、5%のTCAの添加によって沈降された。
ジエチルエーテルの抽出によってTCAを除去した後、L-セリン溶液がNaOHで中和
され、更なる精製を行わずに使うことができ、そしてそのことによりD-セリンの
混在が実質的になくなった。同じ精製手順は、L-アラニンとL-スレオニンにも適
用された。
The presence of traces of D-serine in commercially available L-serine reagents resulted in high blank values. Thus, the stock solution of L-serine (100 mM) was always pre-treated with 30 units of D-amino acid oxidase and 500 units of catalase for 3 days to remove D-serine contamination. The enzyme was precipitated by the addition of 5% TCA.
After removal of the TCA by extraction with diethyl ether, the L-serine solution was neutralized with NaOH and could be used without further purification, thereby substantially eliminating the contamination of D-serine. The same purification procedure was applied to L-alanine and L-threonine.

【0088】実施例3 本実施例は、哺乳動物セリン・ラセマーゼ活性がミハエリス‐メンテン型反応
速度論(図3)に従うことを例証する。
Example 3 This example illustrates that mammalian serine racemase activity follows the Michaelis-Menten type kinetics (FIG. 3).

【0089】 LからD-セリンへの変換を観察すると、Kmは約10 mM、Vmaxは5 μモル/mg/時で
ある。酵素はまた、D-をL-セリンに変換することができるが、それはより低い親
和性で起こる。この方向でのKmは60mMであるが、Vmaxは高くて22 μモル/mg/時
である。
When observing the conversion of L to D-serine, the K m is about 10 mM and the V max is 5 μmol / mg / h. The enzyme can also convert D- to L-serine, which occurs with lower affinity. The K m in this direction is 60 mM, but the V max is as high as 22 μmol / mg / h.

【0090】実施例4 この実施例は、哺乳動物セリン・ラセマーゼがピリドキサール5'-リン酸(PLP
)を必要とすることを例証する。
Example 4 This example demonstrates that the mammalian serine racemase is pyridoxal 5'-phosphate (PLP
) Is required.

【0091】 PLPを含まない1,000倍容量の精製緩衝液に対して16時間透析すると酵素活性が
なくなり、それはPLPの添加によって回復することができる。PLPを不活化するア
ミノオキシ酢酸(AOAA)およびヒドロキシルアミンは、酵素活性を抑制する(図
4)。酵素の吸収スペクトルの検査は、PLPの重要性を認めるものである。このよ
うに、通常の酵素標品は、420nmと340nmで吸収ピークを示し、これはPLP依存性
の酵素の特質である。活性部位のリジンとPLPのシッフ塩基複合体に対応する420
nmでのピークは、AOAAの処理によって消失する(図5)。
Dialysis against 1,000 volumes of purification buffer without PLP for 16 hours results in a loss of enzyme activity, which can be restored by the addition of PLP. Aminooxyacetic acid (AOAA) and hydroxylamine, which inactivate PLP, inhibit enzyme activity (see
Four). Examination of the absorption spectrum of the enzyme confirms the importance of PLP. Thus, normal enzyme preparations show absorption peaks at 420 nm and 340 nm, which is a characteristic of PLP-dependent enzymes. 420 corresponding to the Schiff base complex of lysine and PLP in the active site
The peak at nm disappears with AOAA treatment (FIG. 5).

【0092】 スルフヒドリル基は、酸化グルタチオンが著しく酵素活性を減少させるので、
酵素活性にとって重要なようである(図4)。本発明者らは、LからD-セリンへの
変換がD-セリンを生じる、非酵素的ラセミ化を伴う異なる酵素活性の副生成物で
はないかと疑問に思った。それゆえに、本発明者らは異なるインキュベーション
時間で、HPLCによってLとD-セリンの量をモニターした(表2)。D-セリンの発生
の増加は、L-セリンの量の化学量論的減少と並行して進行し、それは、L-セリン
が酵素によって何か他の化合物に変換されることをありえなくする。
[0092] The sulfhydryl group can be used because oxidized glutathione significantly reduces enzyme activity.
It appears to be important for enzyme activity (Figure 4). We wondered if the conversion of L to D-serine was a by-product of different enzymatic activities with non-enzymatic racemization resulting in D-serine. Therefore, we monitored the amounts of L and D-serine by HPLC at different incubation times (Table 2). The increase in the production of D-serine proceeds in parallel with the stoichiometric decrease in the amount of L-serine, which makes it impossible for L-serine to be converted to any other compound by the enzyme.

【0093】 さらに、本発明者らは間接的にD-セリン発生に貢献する可能性のある他の酵素
活性の存在について、精製された酵素を検討した。本発明者らは、セリン、つま
りピルビン酸の存在下でL-セリンの量に変化がなかったというピルビン酸アミノ
トランスフェラーゼ活性については何も証拠を見出さなかった。L-セリンと酵素
の広範なインキュベーションの後、グリシンの形成を検出することができない限
りにおいて、本発明者らはセリン・ヒドロキシメチルトランスフェラーゼ活性を
検出し得なかった。L-セリンの量の著しい減少を伴うセリンデヒドラターゼ活性
の証拠は何もなかった。セリン・ラセマーゼは、L-セリンに非常に選択的である
(表3)。酵素は、L-セリンに対する活性の1.5%の活性をL-アラニンに対して示
したが、一方L-スレオニンまたはL-アスパラギン酸には活性を示さなかった。
In addition, we examined the purified enzyme for the presence of other enzymatic activities that may indirectly contribute to D-serine generation. The inventors found no evidence for pyruvate aminotransferase activity that there was no change in the amount of L-serine in the presence of serine, pyruvic acid. After extensive incubation of the enzyme with L-serine, we could not detect serine hydroxymethyltransferase activity, as long as glycine formation could not be detected. There was no evidence of serine dehydratase activity with a significant decrease in the amount of L-serine. Serine racemase is very selective for L-serine (Table 3). The enzyme showed 1.5% of the activity on L-serine on L-alanine, while showing no activity on L-threonine or L-aspartic acid.

【0094】実施例5 本実施例は、哺乳動物セリン・ラセマーゼのクローニングを例証する。 Example 5 This example illustrates the cloning of a mammalian serine racemase.

【0095】 精製されたラットセリン・ラセマーゼは内部のペプチド配列解析に出され、そ
して以下のアミノ酸のペプチドが同定された: LLIEPTAGVGLAAVLSQHFQTVSPEVK(配列番号:6) HLNIQDSVHLTPVLTSSILNQIAGR(配列番号:7)。 blastpプログラムを使用しているBlast検索により、そのペプチドに有意な相同
性を示す蛋白質が明らかにされなかった。
The purified rat serine racemase was subjected to internal peptide sequence analysis and the following amino acid peptides were identified: LLIEPTAGVGLAAVLSQHFQTVSPEVK (SEQ ID NO: 6) HLNIQDSVHLTPVLTSSILNQIAGR (SEQ ID NO: 7). A Blast search using the blastp program did not reveal proteins showing significant homology to the peptide.

【0096】 本発明者らは、ESTデータベースに対してtblastnプログラムを使用して、blas
t検索をし、蛋白質(アクセッション番号AAl70919(マウス)、AI173393、AA034
539、W89934、AA509764、AA833469)のN末端とC末端の領域をカバーした未知の
機能の、いくつかの別個のESTs配列を見出した。完全長cDNAクローンを得るため
に、本発明者らは、本発明者らがデータベースで見つけたEST配列に基づく以下
のPCRプライマーを設計した。それらは、SalIとNotIのために制限酵素部位を含
んでいる:5' ACGCGTCGACCACCATGTGTGCTCAGTACTGC 3'(配列番号:4)および5'
ATAAGATGCGGCCGCTTAAACAGAAACCGTCTG 3'(配列番号:5)。
We used the tblastn program against the EST database,
t Search for proteins (accession number AAl70919 (mouse), AI173393, AA034
539, W89934, AA509764, AA833469) found several distinct ESTs sequences of unknown function covering the N-terminal and C-terminal regions. To obtain a full-length cDNA clone, we designed the following PCR primers based on the EST sequences we found in the database. They contain restriction enzyme sites for SalI and NotI: 5 'ACGCGTCGACCACCATGTGTGCTCAGTACTGC 3' (SEQ ID NO: 4) and 5 '
ATAAGATGCGGCCGCTTAAACAGAAACCGTCTG 3 '(SEQ ID NO: 5).

【0097】 マウスセリン・ラセマーゼをコードしている完全長cDNAは、Clontech(Palo A
lto、 CA)から購入したポリA RNAの逆転写によって得られるマウスの脳のcDNA
から、PCRによってクローニングされた。コード配列は、配列番号:1で示されて
いる。対応する演繹されたアミノ酸配列は、配列番号:5で示されている。
The full-length cDNA encoding mouse serine racemase was obtained from Clontech (Palo A
lto, CA) cDNA from mouse brain obtained by reverse transcription of polyA RNA purchased from
Was cloned by PCR. The coding sequence is shown in SEQ ID NO: 1. The corresponding deduced amino acid sequence is given in SEQ ID NO: 5.

【0098】実施例6 本実施例は、哺乳動物セリン・ラセマーゼの発現を例証する。 Example 6 This example illustrates the expression of mammalian serine racemase.

【0099】 セリン・ラセマーゼは、哺乳動物の発現ベクターであるPRK5上のSalI/NotIの
中にクローニングされた。HEK 293細胞に、塩化カルシウム法を使用して、完全
長ラセマーゼをトランスフェクションした。サワ(Sawa)ら、Proc. Natl. Acad
. Sci. U.S.A. 94, 11669〜74 (1997)で述べられているように、細胞がペニシリ
ンとストレプトマイシンが補われているダルベッコ変法イーグル培地で培養され
た。培地には、D-セリン産生の計測のために10mMのL-セリンが補給された。トラ
ンスフェクション後48時間で、培地と細胞ペレットが先に記したように、D-セリ
ンの存在について分析された。
The serine racemase was cloned into SalI / NotI on the mammalian expression vector PRK5. HEK 293 cells were transfected with the full length racemase using the calcium chloride method. Sawa et al., Proc. Natl. Acad
Cells were cultured in Dulbecco's modified Eagle's medium supplemented with penicillin and streptomycin, as described in Sci. USA 94, 11669-74 (1997). The medium was supplemented with 10 mM L-serine for measurement of D-serine production. Forty-eight hours post-transfection, media and cell pellets were analyzed for the presence of D-serine as described above.

【0100】 完全長セリン・ラセマーゼをコードしているcDNAによる細胞のトランスフェク
ションは、培地および細胞ペレット両方でD-セリン濃度の非常に有意な増加を促
進した(図6)。ベクターのみをトランスフェクトされた細胞は、D-セリンを痕
跡程度示したに過ぎない。
Transfection of cells with cDNA encoding full-length serine racemase promoted a very significant increase in D-serine concentration in both the medium and the cell pellet (FIG. 6). Cells transfected with the vector alone show only traces of D-serine.

【0101】実施例7 本実施例は、ヒトセリン・ラセマーゼのコード配列の推論を例証する。 Example 7 This example illustrates the deduction of the coding sequence for human serine racemase.

【0102】 マウスの配列に基づいて、本発明者らは公共のデータベースを捜して、マウス
の配列に高い相同性を示す未知の機能を持つヒトのいくつかのESTSを見つけた。
本発明者らは、11個のESTSの整列化によってヒトセリン・ラセマーゼ遺伝子の部
分的な配列を生成した。部分的な配列は、以下のコンティグを含む: コンティグ1(配列番号:2) コンティグ2(配列番号:3)
Based on the mouse sequence, we searched public databases and found several human ESTS with unknown function that showed high homology to the mouse sequence.
We generated a partial sequence of the human serine racemase gene by aligning the 11 ESTS. The partial sequence includes the following contigs: Contig 1 (SEQ ID NO: 2) Contig 2 (SEQ ID NO: 3)

【0103】 コンティグ1は、標準的なDNA整列プログラムによって分析された、ヒトセリン
・ラセマーゼのN末端を表し、そしてコンティグ2はC末端を表す。
[0103] Contig 1 represents the N-terminus of human serine racemase, analyzed by a standard DNA alignment program, and contig 2 represents the C-terminus.

【0104】[0104]

【表1】 セリン・ラセマーゼの精製 酵素が精製され、そして、その画分が既に記載されたように活性測定された。本
データは、典型的な精製結果の代表的なものであり、精製は6回繰り返され、同
じような結果を示した。a検出されず
[Table 1] Purification of serine racemase The enzyme was purified and the fraction was assayed for activity as previously described. The data is representative of typical purification results, and purification was repeated six times with similar results. a not detected

【0105】[0105]

【表2】 L-セリンのラセミ化 ラセマーゼ活性は、50mMのトリス-塩酸(pH 8.0)、4mMのL-セリン、40μg/mlの
精製された酵素、1mMのEDTA、2mMのDTT、および15 μMのピリドキサール5'-リン
酸塩を含む培養液中で37℃で測定された。試料は上記のようにHPLCにてアミノ酸
鏡像体について分析された。
[Table 2] Racemization of L-serine Racemase activity includes 50 mM Tris-HCl (pH 8.0), 4 mM L-serine, 40 μg / ml purified enzyme, 1 mM EDTA, 2 mM DTT, and 15 μM pyridoxal 5′-phosphate It was measured at 37 ° C. in the culture. Samples were analyzed for amino acid enantiomers by HPLC as described above.

【0106】[0106]

【表3】 セリンラセマーゼの基質特異性 ラセマーゼ活性は、50mMのトリス-塩酸(pH 8.0)、20mMのL-アミノ酸を含んで
いる培養液で、37℃で測定された。40〜100μg/mlの精製酵素、1mMのEDTA、2mM
のDTTおよび15 μMのピリドキサール5'-リン酸。8時間後、反応を50%のTCAの添
加によって停止し、上記のようにHPLCにて試料を分析した。本データは、異なる
調製品を用いて3回行われた実験の典型的なものであり、3回の実験は同様な結果
を示している。
[Table 3] Substrate specificity of serine racemase Racemase activity was measured at 37 ° C. in a culture containing 50 mM Tris-HCl (pH 8.0), 20 mM L-amino acid. 40-100 μg / ml purified enzyme, 1 mM EDTA, 2 mM
DTT and 15 μM pyridoxal 5′-phosphate. After 8 hours, the reaction was stopped by the addition of 50% TCA and the samples were analyzed by HPLC as described above. This data is representative of three experiments performed with different preparations, and the three experiments show similar results.

【0107】参考文献 References

【配列表】 [Sequence list]

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

【図1】 精製されたセリン・ラセマーゼのSDS/PAGE解析。12%のポリアク
リルアミドゲルは、クーマシーブルーで染色された。レーン1、分子量マーカー
:ミオシン(200kDa);β-ガラクトシダーゼ(116.7kDa);ホスホリラーゼb(9
7.4kDa);ウシ血清アルブミン(66.3kDa);グルタミン酸デヒドロゲナーゼ(55.
4kDa);乳酸デヒドロゲナーゼ(36.5kDa);カルボニックアンヒドラーゼ(31kDa
);トリプシン阻害剤(21.5kDa)。レーン2、1μg蛋白質を含んでいるモノQカラ
ム溶出液。レーン3、0.5ngの精製された蛋白質を含むヒドロキシアパタイト・カ
ラム溶出液。精製された調製物の銀染色は、その他のバンドを示さなかった。
FIG. 1. SDS / PAGE analysis of purified serine racemase. A 12% polyacrylamide gel was stained with Coomassie blue. Lane 1, molecular weight markers: myosin (200 kDa); β-galactosidase (116.7 kDa); phosphorylase b (9
7.4 kDa); bovine serum albumin (66.3 kDa); glutamate dehydrogenase (55.
Lactate dehydrogenase (36.5 kDa); carbonic anhydrase (31 kDa)
); Trypsin inhibitor (21.5 kDa). Lane 2, Mono Q column eluate containing 1 μg protein. Lane 3, eluate of hydroxyapatite column containing 0.5 ng of purified protein. Silver staining of the purified preparation showed no other bands.

【図2】 ラセマーゼ活性のpHと温度依存性。図2A:ラセマーゼ活性は、37
℃で、50mMのMES-トリス(pH6.0から6.5)、50mMのトリス-塩酸(pH6.8から8.8
)、50mMのCAPS-NaOH(pH9から10.5)、20mMのL-セリン、40〜100μg/mlの精製
された酵素、1mMのEDTA、2mMのDTT、および15μMのピリドキサール5'-リン酸を
含む培地で分析された。図2B:ラセマーゼ活性は、異なる温度で、50mMのトリス
-塩酸(pH 8.0)、20mMのL-セリン、40〜l00μg/mlの精製された酵素、1mMのEDT
A、2mMのDTT、および15μMのピリドキサール5'-リン酸を含む培養液で測定され
た。反応を4時間後に停止し、化学発光法とHPLCアッセイ法の両方によって分析
した。実験は、異なる調製物を使って3回繰り返され、同様な結果が得られた。
FIG. 2. pH and temperature dependence of racemase activity. Figure 2A: Racemase activity is 37
At 50 ° C., 50 mM MES-Tris (pH 6.0 to 6.5), 50 mM Tris-HCl (pH 6.8 to 8.8)
), 50 mM CAPS-NaOH (pH 9 to 10.5), 20 mM L-serine, 40 to 100 μg / ml purified enzyme, 1 mM EDTA, 2 mM DTT, and 15 μM pyridoxal 5′-phosphate Was analyzed. Figure 2B: Racemase activity at different temperatures, 50 mM Tris
-Hydrochloric acid (pH 8.0), 20 mM L-serine, 40-100 μg / ml purified enzyme, 1 mM EDT
A, measured in culture containing 2 mM DTT and 15 μM pyridoxal 5′-phosphate. The reaction was stopped after 4 hours and analyzed by both chemiluminescence and HPLC assays. The experiment was repeated three times with different preparations with similar results.

【図3】 ラセミ化反応の動力学的パラメータ。ラセマーゼ活性の初速度は
、37℃で、50mMのトリス-塩酸(pH 8.0)、35μg/mlの精製された酵素、1mMのED
TA、2mMのDTT、15μMのピリドキサール5'-リン酸、および異なる濃度のL-または
D-セリンのどちらかを含む培地中で測定された。反応を2時間後に停止し、その
時基質は10%以下しか消費されていなかった。KmとVmax値は、ミカエリス‐メン
テンの等式を使って計算された。値は、異なる酵素標品による3つの実験の代表
値である。
FIG. 3. Kinetic parameters of the racemization reaction. The initial rate of racemase activity is at 37 ° C., 50 mM Tris-HCl (pH 8.0), 35 μg / ml purified enzyme, 1 mM ED
TA, 2 mM DTT, 15 μM pyridoxal 5′-phosphate, and different concentrations of L- or
Measured in media containing either D-serine. The reaction was stopped after 2 hours, when less than 10% of the substrate had been consumed. K m and V max values, Michaelis - were calculated using the equation Menten. Values are representative of three experiments with different enzyme preparations.

【図4】 PLP阻害剤とスルフヒドリル酸化反応によるセリン・ラセマーゼ
の阻害。図4A:酵素活性は、37℃で、50mMのトリス-塩酸(pH 8.0)、20mMのL-
セリン、40〜100μg/mlの精製された酵素、1mMのEDTA、2mMのDTT、10μMのピリ
ドキサール5'-リン酸、および異なる濃度のアミノオキシ酢酸(○)またはヒド
ロキシルアミン(●)のいずれかを含む培地において観察された。図4B:反応培
地と条件は、DTTが酵素調製における最後の段階で除外されたこと以外は、Aに記
載されているものが用いられた。酵素は、異なる濃度の酸化グルタチオン(GSSG
)の存在下で、あらかじめ10分間インキュベートされた。
FIG. 4. Inhibition of serine racemase by sulfhydryl oxidation reaction with PLP inhibitor. Figure 4A: Enzyme activity was determined at 37 ° C at 50 mM Tris-HCl (pH 8.0), 20 mM L-
Serine, 40-100 μg / ml purified enzyme, 1 mM EDTA, 2 mM DTT, 10 μM pyridoxal 5′-phosphate, and different concentrations of either aminooxyacetic acid (○) or hydroxylamine (●) In the containing medium. FIG. 4B: Reaction medium and conditions as described in A were used except that DTT was excluded in the last step in enzyme preparation. Enzymes are available at different concentrations of oxidized glutathione (GSSG
) Was pre-incubated for 10 minutes.

【図5】 精製されたセリン・ラセマーゼの吸収スペクトル。精製された酵
素(70μg/ml)は、あらかじめ10分間、1mMのアミノオキシ酢酸の非存在下(対
照)または存在下(AOAA)のいずれかで10mMのKPi(pH 7.2)、2mMのDTT、1mMの
EDTA、10μMのPLPを含む培地でプレインキュベートされた。緩衝液単独、または
ウシ血清アルブミンがセリン・ラセマーゼの代わりに使用された場合に、420と3
40nmでの吸光度のはっきりとしたピークは観察されなかった。
FIG. 5: Absorption spectrum of purified serine racemase. Purified enzyme (70 μg / ml) was previously prepared for 10 minutes in the absence (control) or presence (AOAA) of 1 mM aminooxyacetic acid at 10 mM KPi (pH 7.2), 2 mM DTT, 1 mM of
EDTA was pre-incubated with medium containing 10 μM PLP. 420 and 3 when buffer alone or bovine serum albumin was used instead of serine racemase.
No clear peak in absorbance at 40 nm was observed.

【図6】 完全長セリン・ラセマーゼをコードしているcDNAで形質転換され
た細胞の培地(左)、および形質転換された細胞(右)でのD-セリンの生産。
FIG. 6. D-serine production in media (left) and in transformed cells (right) of cells transformed with cDNA encoding full-length serine racemase.

【図7】 マウスセリン・ラセマーゼの完全なコード配列(配列番号:9)
、およびその翻訳されたアミノ酸配列。
FIG. 7: Complete coding sequence of mouse serine racemase (SEQ ID NO: 9)
And its translated amino acid sequence.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12N 9/90 G01N 33/15 Z C12Q 1/533 33/50 Z G01N 33/15 C12N 15/00 ZNAA 33/50 5/00 A (31)優先権主張番号 60/145,953 (32)優先日 平成11年7月28日(1999.7.28) (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI ,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID, IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K Z,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MA ,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ, PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,S K,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG ,US,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 ウォロスカー ハーマン アメリカ合衆国 メリーランド州 ボルテ ィモア マーケット プレイス 111 ス ート 906 ザ ジョンズ ホプキンス ユニバーシティー (72)発明者 シェス ケビン アメリカ合衆国 メリーランド州 ボルテ ィモア マーケット プレイス 111 ス ート 906 ザ ジョンズ ホプキンス ユニバーシティー (72)発明者 マサアキ タカハシ アメリカ合衆国 メリーランド州 ボルテ ィモア マーケット プレイス 111 ス ート 906 ザ ジョンズ ホプキンス ユニバーシティー (72)発明者 モーテ ジャン−ピエール アメリカ合衆国 メリーランド州 ボルテ ィモア マーケット プレイス 111 ス ート 906 ザ ジョンズ ホプキンス ユニバーシティー (72)発明者 ブラディー ロスコー オー.ジュニア アメリカ合衆国 メリーランド州 ボルテ ィモア マーケット プレイス 111 ス ート 906 ザ ジョンズ ホプキンス ユニバーシティー (72)発明者 フェリス クリストファー ディー. アメリカ合衆国 メリーランド州 ボルテ ィモア マーケット プレイス 111 ス ート 906 ザ ジョンズ ホプキンス ユニバーシティー Fターム(参考) 2G045 AA28 BB20 DA12 DA13 DA14 DA20 FB01 4B024 AA01 BA07 CA04 CA11 DA01 DA02 DA05 DA11 EA01 EA02 EA03 EA04 GA11 HA01 HA03 4B050 CC01 CC03 DD11 FF04 FF09 FF11 HH01 KK13 LL01 4B063 QA01 QA18 QQ39 QR19 QR57 QS36 QX02 4B065 AA01X AA57X AA87X AA91Y AA93Y AB01 BA01 CA27 CA44 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C12N 9/90 G01N 33/15 Z C12Q 1/533 33/50 Z G01N 33/15 C12N 15/00 ZNAA 33 / 50 5/00 A (31) Priority claim number 60 / 145,953 (32) Priority date July 28, 1999 (July 28, 1999) (33) Priority country United States (US) (81 ) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF) , CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW) ), EA (AM, Z, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC , LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Wollosker Herman Baltimore, MD United States Maryland 111 Suite 906 The Johns Hopkins University (72) Inventor Chess Kevin United States Maryland Baltimore Market Place 111 Suite 906 The Johns Hopkins University (72) Inventor Masaaki Takahashi United States Maryland Baltimore Market Place 111 Suite 906 The Johns Hopkins University (72) Inventor Morte Jean-Pierre Baltimore Marketplace, 111 United States of America Maryland 111 Suite 906 The Johns Hopkins University (72) Inventor Brady Roscoe Oh. Junior United States of America Baltimore, Maryland Marketplace 111 Suite 906 The Johns Hopkins University (72) Inventor Ferris Christopher Dee. United States Maryland Baltimore Market Place 111 Suite 906 The Johns Hopkins University F-Term (Reference) 2G045 AA28 BB20 DA12 DA13 DA14 DA20 FB01 4B024 AA01 BA07 CA04 CA11 DA01 DA02 DA05 DA11 EA01 EA02 EA03 CC03 CC DD11 FF04 FF09 FF11 HH01 KK13 LL01 4B063 QA01 QA18 QQ39 QR19 QR57 QS36 QX02 4B065 AA01X AA57X AA87X AA91Y AA93Y AB01 BA01 CA27 CA44

Claims (38)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも0.003μモルL-セリン/mg/時の比活性を有してい
る単離された哺乳動物セリン・ラセマーゼの調製物。
1. A preparation of an isolated mammalian serine racemase having a specific activity of at least 0.003 μmol L-serine / mg / h.
【請求項2】 比活性が少なくとも0.025μモルL-セリン/mg/時である、請
求項1記載の調製物。
2. The preparation according to claim 1, wherein the specific activity is at least 0.025 μmol L-serine / mg / h.
【請求項3】 比活性が少なくとも0.075μモルL-セリン/mg/時である、請
求項1記載の調製物。
3. The preparation according to claim 1, wherein the specific activity is at least 0.075 μmol L-serine / mg / h.
【請求項4】 比活性が少なくとも1μモルL-セリン/mg/時である、請求項1
記載の調製物。
4. The method according to claim 1, wherein the specific activity is at least 1 μmol L-serine / mg / hour.
The described preparation.
【請求項5】 比活性が少なくとも2.5μモルL-セリン/mg/時である、請求
項1記載の調製物。
5. The preparation according to claim 1, wherein the specific activity is at least 2.5 μmol L-serine / mg / h.
【請求項6】 比活性が少なくとも5μモルL-セリン/mg/時である、請求項1
記載の調製物。
6. The method according to claim 1, wherein the specific activity is at least 5 μmol L-serine / mg / hour.
The described preparation.
【請求項7】 ラセマーゼが配列番号:8で示されるようなアミノ酸配列を
有する、請求項1記載の調製物。
7. The preparation of claim 1, wherein the racemase has an amino acid sequence as set forth in SEQ ID NO: 8.
【請求項8】 ラセマーゼが配列番号:10で示されるようなアミノ酸配列を
有する、請求項1記載の調製物。
8. The preparation of claim 1, wherein the racemase has an amino acid sequence as set forth in SEQ ID NO: 10.
【請求項9】 ラセマーゼがマウス由来である請求項1記載の調製物。9. The preparation according to claim 1, wherein the racemase is derived from a mouse. 【請求項10】 ラセマーゼがラット由来である請求項1記載の調製物。10. The preparation according to claim 1, wherein the racemase is derived from a rat. 【請求項11】 ラセマーゼがヒト由来である請求項1記載の調製物。11. The preparation according to claim 1, wherein the racemase is of human origin. 【請求項12】 ラセマーゼが配列番号:6、7、8または10で示されるよう
なアミノ酸配列を含む、請求項1記載の調製物。
12. The preparation of claim 1, wherein the racemase comprises an amino acid sequence as set forth in SEQ ID NOs: 6, 7, 8 or 10.
【請求項13】 ラセマーゼが、配列番号:8と、配列番号:10と、ギャッ
プ・オープン・ペナルティー12およびギャップ・エクステンション・ペナルティ
ー1でアフィンギャップを用いたスミス-ウォーターマン相同性検索アルゴリズム
により決定される配列番号:8または10と少なくとも85%の同一性を示す配列とか
らなる群より選択される配列を有する、0.003μモルL-セリン/mg/時の比活性を
有する、単離された哺乳動物セリン・ラセマーゼの調製物。
13. The racemase is determined by the Smith-Waterman homology search algorithm using affine gaps with SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 10, gap open penalty 12 and gap extension penalty 1. An isolated mammal having a specific activity of 0.003 μmol L-serine / mg / hr, wherein the mammal has a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 8 or 10 and a sequence showing at least 85% identity. Preparation of serine racemase.
【請求項14】 哺乳動物セリン・ラセマーゼをコードする単離され精製さ
れたポリヌクレオチド分子。
14. An isolated and purified polynucleotide molecule encoding a mammalian serine racemase.
【請求項15】 哺乳動物セリン・ラセマーゼのためのコード配列からなる
請求項14記載のポリヌクレオチド分子。
15. The polynucleotide molecule of claim 14, which comprises a coding sequence for a mammalian serine racemase.
【請求項16】 配列番号:1で示されるようなヌクレオチド配列を含む、
請求項14記載のポリヌクレオチド分子。
16. comprises a nucleotide sequence as set forth in SEQ ID NO: 1.
15. The polynucleotide molecule according to claim 14.
【請求項17】 配列番号:2で示されるようなヌクレオチド配列を含む、
請求項14記載のポリヌクレオチド分子。
17. comprises a nucleotide sequence as set forth in SEQ ID NO: 2,
15. The polynucleotide molecule according to claim 14.
【請求項18】 配列番号:3で示されるようなヌクレオチド配列を含む請
求項14記載のポリヌクレオチド分子。
18. The polynucleotide molecule of claim 14, comprising the nucleotide sequence as set forth in SEQ ID NO: 3.
【請求項19】 配列番号:9で示されるようなヌクレオチド配列を含む、
請求項14記載のポリヌクレオチド分子。
19. comprising a nucleotide sequence as set forth in SEQ ID NO: 9,
15. The polynucleotide molecule according to claim 14.
【請求項20】 ギャップ・オープン・ペナルティー12およびギャップ・エ
クステンション・ペナルティー1でアフィン・ギャップを用いたスミス-ウォータ
ーマン相同性検索アルゴリズムによって決定される、配列番号:1、2、3または9
に示されるようなコード配列を有するポリヌクレオチドと、少なくとも85%の同
一性を示す哺乳動物セリン・ラセマーゼをコードする、単離され精製されたポリ
ヌクレオチド分子。
20. SEQ ID NO: 1, 2, 3 or 9 as determined by the Smith-Waterman homology search algorithm using affine gaps with a gap open penalty of 12 and a gap extension penalty of 1
An isolated and purified polynucleotide molecule encoding a mammalian serine racemase that exhibits at least 85% identity to a polynucleotide having a coding sequence as set forth in Table 1.
【請求項21】 請求項14記載のポリヌクレオチド分子を含む発現ベクター
21. An expression vector comprising the polynucleotide molecule according to claim 14.
【請求項22】 請求項19記載のポリヌクレオチド分子を含む発現ベクター
An expression vector comprising the polynucleotide molecule according to claim 19.
【請求項23】 請求項20記載のポリヌクレオチド分子を含む発現ベクター
23. An expression vector comprising the polynucleotide molecule according to claim 20.
【請求項24】 哺乳動物セリン・ラセマーゼをコードしているポリヌクレ
オチド配列を含む発現構築物を含む宿主細胞。
24. A host cell comprising an expression construct comprising a polynucleotide sequence encoding a mammalian serine racemase.
【請求項25】 配列番号:1で示されるようなポリヌクレオチド配列を含
む発現構築物を含む宿主細胞。
25. A host cell comprising an expression construct comprising a polynucleotide sequence as set forth in SEQ ID NO: 1.
【請求項26】 配列番号:9で示されるようなポリヌクレオチド配列を含
む発現構築物を含む宿主細胞。
26. A host cell comprising an expression construct comprising a polynucleotide sequence as set forth in SEQ ID NO: 9.
【請求項27】 請求項20記載のポリヌクレオチドを含む発現構築物を含む
宿主細胞。
27. A host cell comprising an expression construct comprising the polynucleotide of claim 20.
【請求項28】 以下の段階を含む、哺乳動物セリン・ラセマーゼを生産す
る方法: 培地中で請求項24記載の宿主細胞を培養する段階; 培地または宿主細胞から哺乳動物セリン・ラセマーゼを回収する段階。
28. A method for producing a mammalian serine racemase, comprising the steps of: culturing the host cell of claim 24 in a medium; recovering the mammalian serine racemase from the medium or the host cell. .
【請求項29】 以下の段階を含む、哺乳動物セリン・ラセマーゼを生産す
る方法: 培地中で請求項25記載の宿主細胞を培養する段階; 培地または宿主細胞から哺乳動物セリン・ラセマーゼを回収する段階。
29. A method for producing a mammalian serine racemase, comprising the steps of: culturing the host cell of claim 25 in a medium; and recovering the mammalian serine racemase from the medium or the host cell. .
【請求項30】 以下の段階を含む、哺乳動物セリン・ラセマーゼを生産す
る方法: 培地中で請求項26記載の宿主細胞を培養する段階; 培地または宿主細胞から哺乳動物セリン・ラセマーゼを回収する段階。
30. A method for producing a mammalian serine racemase, comprising the steps of: culturing the host cell of claim 26 in a medium; and recovering the mammalian serine racemase from the medium or the host cell. .
【請求項31】 以下の段階を含む、哺乳動物セリン・ラセマーゼを生産す
る方法: 培地中で請求項27記載の宿主細胞を培養する段階; 培地または宿主細胞から哺乳動物セリン・ラセマーゼを回収する段階。
31. A method for producing a mammalian serine racemase, comprising the steps of: culturing the host cell of claim 27 in a medium; recovering the mammalian serine racemase from the medium or the host cell. .
【請求項32】 以下の段階を含む、候補治療薬を同定するための化合物を
スクリーニングする方法: 哺乳動物セリン・ラセマーゼと試験化合物を接触させる段階; 哺乳動物セリン・ラセマーゼの活性を測定する段階; 哺乳動物セリン・ラセマーゼの活性を調節する場合、その試験化合物を候補治
療薬として同定する段階。
32. A method of screening a compound for identifying a candidate therapeutic comprising the steps of: contacting a mammalian serine racemase with a test compound; measuring the activity of the mammalian serine racemase; Identifying the test compound as a candidate therapeutic if modulating the activity of mammalian serine racemase.
【請求項33】 候補治療薬が、哺乳動物セリン・ラセマーゼの活性を阻害
する、請求項32記載の方法。
33. The method of claim 32, wherein the candidate therapeutic inhibits the activity of a mammalian serine racemase.
【請求項34】 候補治療薬が、哺乳動物セリン・ラセマーゼの活性を増大
させる、請求項32記載の方法。
34. The method of claim 32, wherein the candidate therapeutic increases the activity of a mammalian serine racemase.
【請求項35】 哺乳動物セリン・ラセマーゼが、マウス由来である、請求
項32記載の方法。
35. The method of claim 32, wherein the mammalian serine racemase is derived from a mouse.
【請求項36】 哺乳動物セリン・ラセマーゼが、ラット由来である、請求
項32記載の方法。
36. The method of claim 32, wherein the mammalian serine racemase is from a rat.
【請求項37】 哺乳動物セリン・ラセマーゼが、ヒト由来である、請求項
32記載の方法。
37. The mammalian serine racemase is of human origin.
32. The method according to
【請求項38】 哺乳動物セリン・ラセマーゼが、少なくとも0.003μモルL
-セリン/mg/時の比活性を持つ、請求項32記載の方法。
38. Mammalian serine racemase comprising at least 0.003 μmol L
33. The method of claim 32, having a specific activity of -serine / mg / hr.
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