JP2003169699A - METHOD FOR SCREENING SPECIFIC gamma-PROTEASE INHIBITOR - Google Patents

METHOD FOR SCREENING SPECIFIC gamma-PROTEASE INHIBITOR

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JP2003169699A
JP2003169699A JP2001376208A JP2001376208A JP2003169699A JP 2003169699 A JP2003169699 A JP 2003169699A JP 2001376208 A JP2001376208 A JP 2001376208A JP 2001376208 A JP2001376208 A JP 2001376208A JP 2003169699 A JP2003169699 A JP 2003169699A
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protease
amyloid precursor
precursor protein
screening
cleavage
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JP2001376208A
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Yasuo Ihara
康夫 井原
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Japan Science and Technology Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for screening an inhibitor inhibiting protease acting on β-amyloid precursor protein of Alzheimer's disease, wherein the inhibitor inhibits specifically at the cleavage site of the protein. <P>SOLUTION: The multiple γ-protease-acting sites acting to β-amyloid precursor protein (APP) of Alzheimer's disease are found and, thereby, screening of a protease inhibitor becomes possible, wherein the protease inhibitor inhibits enzyme action of the γ-protease specifically at the cleavage site of the β-amyloid precursor protein, inhibits production of the aggregate and accumulative protein in Alzheimer's disease but does not inhibit other necessary enzyme actions of γ-protease. This method comprises screening γ-protease inhibitor inhibiting specifically at the γ-protease-acting site by using a mechanism of enzyme action of the γ-protease. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アルツハイマー病
のβ−アミロイド前駆体タンパクに作用するプロテアー
ゼの阻害剤のスクリーニング方法、特に、γプロテアー
ゼの酵素作用をβ−アミロイド前駆体タンパクの作用部
位特異的に阻害する阻害剤をスクリーニングする方法に
関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for screening an inhibitor of a protease that acts on β-amyloid precursor protein of Alzheimer's disease, and more particularly, to the enzymatic action of γ-protease specific to the site of action of β-amyloid precursor protein. The present invention relates to a method for screening an inhibitor that inhibits

【0002】[0002]

【従来の技術】アルツハイマー病(Alzheimers diseas
e:AD)は、通常、前頭葉皮質、側頭葉皮質及び後頭
皮質における進行性萎縮症により特徴づけられる脳の進
行性変性疾患である。アルツハイマー病(AD)の主要
病理学変化として老人斑がある。老人斑の構成成分は分
子量約4000のアミロイドβタンパク(amyloid β p
rotein: Aβ)である。Aβは、一回膜貫通型前駆体
のAPP(amyloid precursor protein)から2段階の
切断によって生じる。まず細胞外ドメインで切断され
(β切断)、次に細胞膜内(ほぼ膜の真ん中)で切断さ
れる(γ切断)。この結果2種類のAβ(Aβ40及び
Aβ42)が生じる。このうち、Aβ42は凝集能が非
常に高い。
2. Description of the Related Art Alzheimers disease
e: AD) is a progressive degenerative disease of the brain usually characterized by progressive atrophy in the frontal, temporal and occipital cortex. A major pathological change in Alzheimer's disease (AD) is senile plaque. The component of senile plaque is amyloid β protein (amyloid β p) having a molecular weight of about 4000.
rotein: Aβ). Aβ is produced by two-step cleavage from APP (amyloid precursor protein) which is a single transmembrane precursor. It is first cleaved at the extracellular domain (β-cleavage) and then within the cell membrane (approximately in the middle of the membrane) (γ-cleavage). As a result, two types of Aβ (Aβ40 and Aβ42) are generated. Of these, Aβ42 has a very high aggregation ability.

【0003】APPは、膜を一回貫通する受容体類似の
構造を持つ糖タンパクで、約700個のアミノ酸からな
り、細胞膜やゴルジ装置に多く存在する。APP遺伝子
は21番染色体に存在し、選択的RNAスプライシング
によって、主として3つのアイソフォーム、APP69
5(神経系に特異的に発現)、APP751、及びAP
P770が存在する。APPの切断は、セクレターゼ
(secretase)と呼ばれるプロテアーゼにより行われ
る。セクレターゼには、Aβ内部のLys16−Leu
を切断するα−セクレターゼ、AβのN末端部位のMe
t−Asp間を切断するβ−セクレターゼ、APPの膜
貫通領域で、AβのC末端部位を切断するγ−セクレタ
ーゼがある。
APP is a glycoprotein having a structure similar to that of a receptor that penetrates the membrane once, is composed of about 700 amino acids, and is abundant in the cell membrane and Golgi apparatus. The APP gene resides on chromosome 21 and is mainly composed of three isoforms, APP69, due to alternative RNA splicing.
5 (specifically expressed in nervous system), APP751, and AP
There is P770. Cleavage of APP is performed by a protease called secretase. The secretase contains Lys16-Leu inside Aβ.
Α-secretase, which cleaves, Me at the N-terminal site of Aβ
There are β-secretase that cleaves between t-Asp and γ-secretase that cleaves the C-terminal portion of Aβ in the transmembrane region of APP.

【0004】家族性AD(Familial AD:FAD)の原
因遺伝子の産物として、現在までにAPP、プレセニリ
ン1(presenilin1:PS1)及び2(PS2)の3種類の
タンパク質が同定されている。PS1の遺伝子(第14
番染色体)及びPS2の遺伝子(第1番染色体)は、そ
れぞれ467及び448アミノ酸からなる8回貫通型の
膜タンパク質をコードしており、その遺伝子産物の構造
は非常に良く似ており、細胞内では、主に小胞体やゴル
ジ体に局在している。アルツハイマー病(AD)の脳に
沈着するAβは、その前駆体であるAPPから、β−セ
クレターゼ、γ−セクレターゼのようなプロテアーゼ群
によって切り出されてくるが、プレセニリンはそのγ−
セクレターゼではないかと考えられている。
As a product of a causative gene of familial AD (FAD), three kinds of proteins, APP, presenilin 1 (presenilin 1: PS1) and 2 (PS2), have been identified so far. PS1 gene (14th
The chromosome 2) and PS2 genes (chromosome 1) encode 8-transmembrane membrane proteins consisting of 467 and 448 amino acids, respectively, and their gene products have very similar structures, In, it is mainly localized in the endoplasmic reticulum and the Golgi apparatus. Aβ deposited in the brain of Alzheimer's disease (AD) is excised from its precursor, APP, by a protease group such as β-secretase and γ-secretase, and presenilin is γ-.
It is considered to be secretase.

【0005】プレセニリンに異常が起こると、γ−セク
レターゼによるAPPの切断位置が2アミノ酸だけC末
側にシフトし、正常ではあまり産生されない長いAβが
生成されてくる。このAβ(Aβ42)は、正常のAβ
(Aβ40)よりも凝集しやすく脳に沈着しやすい。家
族性ADで見られる数多くのプレセニリン変異は、いず
れもAβ42の産生を高めることが知られている。ま
た、プレセニリンは神経系の発生過程に働くNotch
シグナリングにおいて、Notchの細胞膜内ドメイン
を切断するプロテアーゼとして働いていることも指摘さ
れている。PS1、PS2ダブルノックアウトマウスで
は、γ−セクレターゼ活性、Notch切断活性のいず
れも消失することが示されている。
When an abnormality occurs in presenilin, the cleavage position of APP by γ-secretase shifts to the C-terminal side by 2 amino acids, and long Aβ which is not normally produced is produced. This Aβ (Aβ42) is normal Aβ
It tends to aggregate more easily than (Aβ40) and deposit in the brain. Many presenilin mutations found in familial AD are all known to enhance Aβ42 production. Presenilin also acts on the developmental process of the nervous system Notch
It has also been pointed out that it acts as a protease that cleaves the intracellular membrane domain of Notch in signaling. It has been shown that both γ-secretase activity and Notch cleavage activity disappear in PS1 and PS2 double knockout mice.

【0006】家族性AD(Familial AD:FAD)の原
因遺伝子の産物として、現在までにAPP、PS1及び
PS2のようなタンパク質が同定され、これらのタンパ
ク質における変異によって、Aβ42の分泌の割合が増
加することが知られている。すなわち、Aβ42に分泌
量が増加するために、老人斑が早期に生じ、ADが発症
すると考えられている。したがって、現在、治療薬とし
て開発されつつあるものは、Aβ産生の抑制を目的とし
たγプロテアーゼの阻害剤である。しかし、この戦略に
は大きな問題点が内在している。このγプロテアーゼ
は、細胞の分化に必須のNotchの切断にも関与する
ことが知られているからである。このことは、実際に、
成熟マウスにγ阻害剤を投与するとリンパ球の分化が阻
害されることから明らかとなっている。したがって、現
在、これらの問題を克服した予防、治療薬の開発が待た
れているところである。
To date, proteins such as APP, PS1 and PS2 have been identified as products of the causative gene of familial AD (FAD), and mutations in these proteins increase the rate of secretion of Aβ42. It is known. That is, it is considered that senile plaque occurs early and AD occurs due to an increase in the secretion amount of Aβ42. Therefore, what is currently being developed as a therapeutic agent is an inhibitor of γ protease for the purpose of suppressing Aβ production. However, there are major problems with this strategy. This γ protease is known to be involved in the cleavage of Notch, which is essential for cell differentiation. This is actually
It has been revealed that administration of a γ-inhibitor to adult mice inhibits lymphocyte differentiation. Therefore, the development of preventive and therapeutic drugs that overcome these problems is currently awaited.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、アル
ツハイマー病のβ−アミロイド前駆体タンパクに作用す
るプロテアーゼの阻害剤のスクリーニング方法、特に、
γプロテアーゼの酵素作用をβ−アミロイド前駆体タン
パクの切断部位特異的に阻害することによって、凝集・
蓄積タンパク質の生成を阻害し、かつ他の必用なγプロ
テアーゼの酵素作用は阻害しないプロテアーゼ阻害剤を
スクリーニングする方法を提供することに関する。
The object of the present invention is to screen for inhibitors of proteases that act on the β-amyloid precursor protein of Alzheimer's disease, especially,
By inhibiting the enzymatic action of γ protease specifically at the cleavage site of β-amyloid precursor protein,
The present invention relates to providing a method for screening a protease inhibitor that inhibits the production of accumulated protein and does not inhibit the enzymatic action of other necessary γ proteases.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究の結果、1)APPは細胞膜の真
ん中(Aβを産生する)、及び細胞膜の細胞質境界に近
い部位の2箇所で切断されること、2)後者の切断部位
とNotch切断部位は共通性があり、同一のプロテア
ーゼにて支配されていること、3)したがって、Not
ch切断部位を阻害せずに、Aβ切断部位のみを阻害す
る薬剤開発ができる可能性があることを見い出し、本発
明の阻害剤のスクリーニング方法を完成するに至った。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that 1) APP is at the center of the cell membrane (producing Aβ) and at a site near the cytoplasmic boundary of the cell membrane. 2) The latter cleavage site and the Notch cleavage site have commonality and are controlled by the same protease. 3) Therefore, Not
They found that there is a possibility of developing a drug that inhibits only the Aβ cleavage site without inhibiting the ch cleavage site, and completed the screening method for the inhibitor of the present invention.

【0009】すなわち、Aβを生じる切断部位は、細胞
質側膜境界から、10または12残基はなれた膜のほぼ
真ん中であるが、Notchの切断部位は、同部位から
3残基のところである。本発明者は、Aβが生じる際に
同時に産生されるAPPのC末端断片(γ断片)に注目
した。生後1日齢のラット脳から調製した膜画分を用い
てcell-freeの測定系を作り上げ、γ断片を産生させ、
免疫沈降法、ゲル濾過、HPLCを用いてγ断片を精製
した。精製したγ断片をシーケンスしたところ、Aβの
番号で49,50から始まる断片が同定された。すなわ
ち、APPは、γ断片(Aβ40及び42の部位)され
ると同時にさらに膜の細胞質よりでも切断されている。
この精製の際にAPPファミリーであるAPLP1、A
PLP2も同様に細胞質境界から2,3残基の部位にて
切断されていることが見出された。すなわち、APP、
APLP1、APLP2は膜内の細胞質境界から2,3
残基の部位で切断される。この切断は同一のプロテアー
ゼによって行われていると考えた。なお、この切断は、
1)γ阻害剤として知られている薬物で阻害されるこ
と、2)膜内にて切断される部位(膜内トポロジー)
は、きわめて類似していること、3)バリン(又はロイ
シン)の前で切断されるという特徴がある。
That is, the cleavage site producing Aβ is almost in the middle of the membrane, which is 10 or 12 residues away from the cytoplasmic membrane boundary, but the cleavage site of Notch is 3 residues from the same site. The present inventor has focused on the C-terminal fragment (γ fragment) of APP that is produced at the same time as Aβ occurs. A cell-free measurement system was constructed using a membrane fraction prepared from a 1-day-old rat brain to produce a γ fragment,
The γ fragment was purified using immunoprecipitation, gel filtration and HPLC. Sequencing of the purified γ fragment identified fragments starting at 49 and 50 with Aβ numbers. That is, APP is cleaved from the cytoplasm of the membrane at the same time that it is fragmented by γ (sites of Aβ40 and 42).
Upon this purification, the APP family APLP1, A
It was also found that PLP2 was similarly cleaved at a few residues from the cytoplasmic boundary. That is, APP,
APLP1 and APLP2 are 2 or 3 from the cytoplasmic boundary in the membrane
It is cleaved at the residue site. It was considered that this cleavage was performed by the same protease. In addition, this disconnection is
1) Inhibition by a drug known as a γ-inhibitor 2) Cleavage site in the membrane (intramembrane topology)
Are very similar and are cleaved before valine (or leucine).

【0010】γプロテアーゼの酵素作用を、β−アミロ
イド前駆体タンパクの切断部位特異的に阻害する阻害物
質を検出する本発明のスクリーニング方法は、β−アミ
ロイド前駆体タンパクとγプロテアーゼを存在させてい
る生物試料に、被検物質を作用させ、γプロテアーゼの
酵素作用により生成されるペプチド断片を検出すること
により行うことができる。
The screening method of the present invention for detecting an inhibitor that inhibits the enzymatic action of γ-protease in a cleavage site-specific manner of β-amyloid precursor protein allows β-amyloid precursor protein and γ protease to be present. It can be carried out by allowing a test substance to act on a biological sample and detecting a peptide fragment produced by the enzymatic action of γ protease.

【0011】すなわち本発明は、β−アミロイド前駆体
タンパクとγプロテアーゼを存在させている生物試料
に、被検物質を作用させ、γプロテアーゼの酵素作用を
β−アミロイド前駆体タンパクの切断部位特異的に阻害
する阻害物質を検出することを特徴とする特異的γプロ
テアーゼ阻害剤のスクリーニング方法(請求項1)や、
β−アミロイド前駆体タンパクとγプロテアーゼを存在
させている生物試料が、β−アミロイド前駆体タンパク
を安定して発現している動物の脳、或いは動物細胞であ
ることを特徴とする請求項1記載の特異的γプロテアー
ゼ阻害剤のスクリーニング方法(請求項2)や、β−ア
ミロイド前駆体タンパクを安定して発現している動物の
脳、或いは動物細胞が、β−アミロイド前駆体タンパク
を安定して発現している新生ラットの脳或いはCHO細
胞であることを特徴とする請求項2記載の特異的γプロ
テアーゼ阻害剤のスクリーニング方法(請求項3)や、
γプロテアーゼが、γ−セクレターゼであることを特徴
とする請求項1〜3のいずれか記載の特異的γプロテア
ーゼ阻害剤のスクリーニング方法(請求項4)からな
る。
That is, in the present invention, a test substance is allowed to act on a biological sample in which a β-amyloid precursor protein and a γ-protease are present, and the enzymatic action of the γ-protease is specific to the cleavage site of the β-amyloid precursor protein. A method for screening a specific γ-protease inhibitor, which comprises detecting an inhibitor that inhibits
The biological sample in which the β-amyloid precursor protein and the γ protease are present is an animal brain stably expressing the β-amyloid precursor protein, or an animal cell. The method for screening a specific γ-protease inhibitor (claim 2), the brain of an animal stably expressing the β-amyloid precursor protein, or the animal cell stably stabilizes the β-amyloid precursor protein. The method for screening a specific γ-protease inhibitor according to claim 2 (claim 3), characterized in that it is a brain or CHO cell of an expressing newborn rat,
The method for screening a specific gamma protease inhibitor according to any one of claims 1 to 3, wherein the gamma protease is gamma-secretase (claim 4).

【0012】また本発明は、γプロテアーゼの酵素作用
の阻害が、β−アミロイド前駆体タンパクを細胞膜の真
ん中で切断する作用部位の特異的阻害であることを特徴
とする請求項1〜4のいずれか記載の特異的γプロテア
ーゼ阻害剤のスクリーニング方法(請求項5)や、γプ
ロテアーゼの酵素作用の阻害が、β−アミロイド前駆体
タンパクを細胞膜の真ん中で切断する作用部位を阻害
し、細胞膜の細胞質境界に近い切断部位に対する作用部
位では阻害しないことを特徴とする請求項5記載の特異
的γプロテアーゼ阻害剤のスクリーニング方法(請求項
6)や、γプロテアーゼの特異的阻害が、Notch切
断部位に対する酵素作用を阻害しないことを特徴とする
請求項5又は6記載の特異的γプロテアーゼ阻害剤のス
クリーニング方法(請求項7)や、β−アミロイド前駆
体タンパクの作用部位特異的阻害の検出を、γプロテア
ーゼの酵素作用により生成される切断断片の検出により
行うことを特徴とする請求項1〜7のいずれか記載の特
異的γプロテアーゼ阻害剤のスクリーニング方法(請求
項8)や、γプロテアーゼの酵素作用により生成される
β−アミロイド前駆体タンパクの切断断片が、細胞質側
膜境界から、10〜12残基はなれた細胞膜の真ん中の
切断又は細胞膜の細胞質境界の内側2〜5残基の切断に
より生成される切断断片であることを特徴とする請求項
8記載の特異的γプロテアーゼ阻害剤のスクリーニング
方法(請求項9)や、請求項1〜9のいずれか記載のス
クリーニング方法により検出されたβ−アミロイド前駆
体タンパクの作用部位を特異的に阻害する阻害物質から
なることを特徴とする特異的γプロテアーゼ阻害剤(請
求項10)からなる。
Further, the present invention is characterized in that the inhibition of the enzymatic action of γ protease is the specific inhibition of the action site which cleaves β-amyloid precursor protein in the middle of the cell membrane. The method for screening a specific γ-protease inhibitor described above (claim 5) or the inhibition of the enzymatic action of γ-protease inhibits the action site that cleaves the β-amyloid precursor protein in the middle of the cell membrane, resulting in the cytoplasm of the cell membrane. The method for screening a specific γ-protease inhibitor according to claim 5 (claim 6) or the specific inhibition of γ-protease is an enzyme for a Notch cleavage site, characterized in that it does not inhibit at an action site for a cleavage site near the boundary. 7. A method for screening a specific γ protease inhibitor according to claim 5 or 6, which does not inhibit the action (claim 7) or the detection of the action site-specific inhibition of the β-amyloid precursor protein is carried out by detecting the cleavage fragment generated by the enzymatic action of the γ protease. A method for screening a specific γ-protease inhibitor (claim 8), or a cleaved fragment of β-amyloid precursor protein produced by the enzymatic action of γ-protease, wherein 10 to 12 residues are separated from the cytoplasmic membrane boundary. 9. A method for screening a specific γ-protease inhibitor according to claim 8, which is a cleavage fragment generated by cleavage in the middle of the cell or cleavage of 2 to 5 residues inside the cytoplasmic boundary of the cell membrane (claim 9). Or an inhibitor that specifically inhibits the site of action of the β-amyloid precursor protein detected by the screening method according to claim 1. Characterized by comprising the specific γ protease inhibitor consisting of (claim 10).

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】ADの病原発生の原因として、β
−アミロイド前駆体タンパク(β-amyloid precursor p
rotein:APP)からのアミロイドβ−タンパク(A
β)の生成、及びγ−セクレターゼのようなγプロテア
ーゼによる、Aβの分解によるAβ40(40残基)や
Aβ42(42残基)タンパクの生成、該Aβ42等の
脳への凝集・蓄積によるADの発症という機構が存在す
る。本発明は、該ADの発症の機構を遮断し、ADの予
防・治療薬を開発するために、基本的には、該γプロテ
アーゼの酵素作用を阻害する阻害剤のスクリーニングを
行うことよりなる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
-Amyloid precursor protein (β-amyloid precursor p
rotein: APP amyloid β-protein (A
β), and the production of Aβ40 (40 residues) and Aβ42 (42 residues) proteins by the degradation of Aβ by a γ-protease such as γ-secretase, and AD by the aggregation / accumulation of the Aβ42 and the like in the brain. There is a mechanism called onset. The present invention basically comprises screening an inhibitor that inhibits the enzymatic action of the γ protease in order to block the mechanism of the onset of AD and develop a preventive / therapeutic drug for AD.

【0014】本発明においては、γプロテアーゼのβ−
アミロイド前駆体タンパク(APP)の切断部位が、
1)細胞膜の真ん中(Aβを産生する)と、2)細胞膜
の細胞質境界に近い部位の複数個所存在し、そして3)
後者の切断部位とNotch切断部位は共通性があり、
同一のプロテアーゼにて支配されていることを確認した
ことから、Notch切断部位を阻害せずに、Aβ切断
部位のみを阻害する薬剤開発ができる可能性があること
を見い出した。したがって本発明は、該γプロテアーゼ
の阻害を、部位特異的に阻害する物質のスクリーニング
を行うことよりなるものである。すなわち、本発明のス
クリーニング方法は、β−アミロイド前駆体タンパクと
γプロテアーゼを存在させている生物試料に、被検物質
を作用させ、γプロテアーゼの酵素作用をβ−アミロイ
ド前駆体タンパク(APP)の切断部位特異的に阻害す
る阻害物質を検出することからなる。
In the present invention, β-of γ protease is used.
The cleavage site of amyloid precursor protein (APP)
1) in the middle of the cell membrane (producing Aβ), 2) at multiple sites near the cytoplasmic boundary of the cell membrane, and 3)
The latter cleavage site and the Notch cleavage site have something in common,
Since it was confirmed that they were governed by the same protease, they found that there is a possibility that a drug that inhibits only the Aβ cleavage site without inhibiting the Notch cleavage site can be developed. Therefore, the present invention comprises screening a substance that inhibits the inhibition of the γ protease site-specifically. That is, in the screening method of the present invention, a test substance is allowed to act on a biological sample in which β-amyloid precursor protein and γ protease are present, and the enzymatic action of γ protease is changed to β-amyloid precursor protein (APP). It consists of detecting an inhibitor that specifically inhibits the cleavage site.

【0015】本発明において、β−アミロイド前駆体タ
ンパク(APP)とγプロテアーゼを存在させている生
物試料としては、β−アミロイド前駆体タンパク(AP
P)を安定して発現している新生ラットの脳のような動
物の脳、或いはβ−アミロイド前駆体タンパク(AP
P)を安定して発現しているCHO細胞のような動物細
胞を用いることができる。本発明において、β−アミロ
イド前駆体タンパク(APP)に作用するγプロテアー
ゼとしては、本来組織内に存在するγ−セクレターゼを
利用するのが好ましい。
In the present invention, as a biological sample in which β-amyloid precursor protein (APP) and γ protease are present, β-amyloid precursor protein (AP
P) stably expressing animal brain such as newborn rat brain, or β-amyloid precursor protein (AP
Animal cells such as CHO cells stably expressing P) can be used. In the present invention, as the γ-protease that acts on β-amyloid precursor protein (APP), it is preferable to use γ-secretase that originally exists in tissues.

【0016】本発明において、γプロテアーゼの酵素作
用の作用部位の特異的阻害を検出するには、想定される
切断部位に対応して生成されるβ−アミロイド前駆体タ
ンパク(APP)の切断断片を検出することにより行う
ことができる。切断断片の検出に際しての、切断断片の
精製、同定には、この分野で通常用いられる方法、例え
ば、遠心分離法、ゲル濾過法、RP−HPLC、質量ス
ペクトル分析法、免疫沈降法、ウェスタンブロット法、
アミノ酸分析法などを適宜用いることができる。本発明
の特異的γプロテアーゼ阻害剤のスクリーニング方法に
おいては、具体的実施の形態として、γプロテアーゼの
酵素作用の阻害が、β−アミロイド前駆体タンパクを細
胞膜の真ん中で切断する作用部位を阻害し、細胞膜の細
胞質境界に近い切断部位に対する作用部位では阻害しな
い阻害物質をスクリーニングすること、言い換えれば、
γプロテアーゼの酵素作用の阻害において、切断により
ADの発症の原因となるAβ42のような凝集・蓄積タ
ンパクの生成を阻害するが、Notch切断部位に対す
る酵素作用を阻害しない、阻害物質をスクリーニングす
ることからなるものである。
In the present invention, in order to detect the specific inhibition of the action site of the enzymatic action of γ protease, a cleavage fragment of β-amyloid precursor protein (APP) produced corresponding to the supposed cleavage site is used. This can be done by detecting. For the detection and purification of the cleaved fragment, purification and identification of the cleaved fragment are commonly used in this field, for example, centrifugation, gel filtration, RP-HPLC, mass spectrometry, immunoprecipitation, western blotting. ,
An amino acid analysis method or the like can be appropriately used. In the method for screening a specific γ protease inhibitor of the present invention, as a specific embodiment, inhibition of the enzymatic action of γ protease inhibits an action site that cleaves β-amyloid precursor protein in the middle of the cell membrane, Screening for inhibitors that do not block at the site of action for cleavage sites near the cytoplasmic border of the cell membrane, in other words,
In the inhibition of the enzymatic action of γ-protease, by screening for an inhibitor that inhibits the formation of an aggregation / accumulation protein such as Aβ42 which causes AD onset by cleavage, but does not inhibit the enzymatic action on the Notch cleavage site. It will be.

【0017】[0017]

【実施例】以下に、実施例を挙げてこの発明を更に具体
的に説明するが、この発明の範囲はこれらの例示に限定
されるものではない。 [β−アミロイド前駆体タンパク(APP)の切断と切
断部位の検出]アミロイドβ−タンパク(Aβ)の脳で
起こる沈澱は、アルツハイマー病(AD)の病原発生の
初期段階で、不変的、不可欠な事象として起こっている
(Physiol. Rev. 81(2001)741-766)。細胞外ドメインに
おけるβ−セクレターゼ(secretase)切断によりCT
F99あるいはCTFβと呼ばれる、99残基C−末端
断片(C-terminal fragment:CTF)が生産され、β
−アミロイド前駆体タンパク(APP)からAβが生成
される。ついでγ−セクレターゼ(secretase)による
トランスメンブレン ドメイン(膜貫通領域)の真ん中
で起こるCTFβの切断は、主として40残基タンパク
(Aβ40)あるいは42残基タンパク(Aβ42)を
生みだす。Aβ42の凝集能はより高く、老齢脳やAD
脳に最初に蓄積される種類のものである(Biochemistry
32(1993),4693-4697;Neuron13(1994),45-53;Ann. Neur
ol.40(1995),294-299)。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the scope of the present invention is not limited to these examples. [Cleavage of β-Amyloid Precursor Protein (APP) and Detection of Cleavage Site] Precipitation of amyloid β-protein (Aβ) in the brain is invariable and indispensable in the early stage of pathogenesis of Alzheimer's disease (AD). It occurs as an event (Physiol. Rev. 81 (2001) 741-766). CT by cleavage of β-secretase in the extracellular domain
A 99-residue C-terminal fragment (CTF) called F99 or CTFβ is produced, and β
-Aβ is produced from amyloid precursor protein (APP). Then, CTFβ cleavage that occurs in the middle of the transmembrane domain (transmembrane region) by γ-secretase mainly produces a 40-residue protein (Aβ40) or a 42-residue protein (Aβ42). The aggregation ability of Aβ42 is higher, and it is
It is the first type that accumulates in the brain (Biochemistry
32 (1993), 4693-4697; Neuron 13 (1994), 45-53; Ann. Neur
ol. 40 (1995), 294-299).

【0018】CTFβの細胞膜内γ−セクレターゼ(se
cretase)による切断は、CTFγと呼ばれる59−あ
るいは57−残基の細胞質C末端断片(cytoplasmic C-
terminal fragment)(CTF41−99あるいは43
−99;APP770アイソフォームのナンバリングに
従ってAPP712−770あるいは714−770)
を生産する。しかしながら、CTFγは脳ホモジェネー
トあるいは細胞溶解液のいずれにおいてもまだ確認され
ておらず、それはおそらくインビボでの不安定性による
ものと推測される。γ切断の特性を明らかにするため
に、この特異の切断から得た他の生産物、CTFγの特
徴について調査した。
Intracellular membrane γ-secretase (se of CTFβ
The cleavage by cretase is a 59- or 57-residue cytoplasmic C-terminal fragment called CTFγ.
terminal fragment) (CTF41-99 or 43
-99; APP712-770 or 714-770 according to the numbering of APP770 isoform)
To produce. However, CTFγ has not yet been identified in either brain homogenates or cell lysates, presumably due to instability in vivo. To characterize the γ-cleavage, the characteristics of another product, CTFγ, obtained from this unique cleavage was investigated.

【0019】(APP751(GenBankアクセッション
番号X06989)を安定して発現する新生ラット脳やチャイ
ニーズ ハムスターの卵巣(CHO)細胞の細胞分画)
新生(生後1日齢)のラット脳を、8容量のバッファー
H(20mM Hepes、150mM NaCl、10%グ
リセロール、5mM EDTA、pH7.4)に入った
ガラス製テフロン(登録商標)のホモジナイザーを用い
て、氷上で20回砕いて均質化した。その後の手順につ
いては、表示がない限りすべて4℃で行なった。核画分
を、ホモジェネートを2,500×g(脳)あるいは8
00×g(CHO細胞)で10分間遠心分離することに
よって集め、次にバッファーHに0.4%のTriton X-1
00を加えたものとそうでないものを用いて短時間の洗浄
を行なった。ポストヌクレアー上清は、100,000
×gで1時間遠心分離することによって細胞質画分と膜
画分に分けた。それぞれの画分はウエスタンブロットす
るために均等な量に調整した。
(Cell fractionation of newborn rat brain and Chinese hamster ovary (CHO) cells stably expressing APP751 (GenBank Accession No. X06989))
Newborn (1 day old) rat brain was homogenized with a glass Teflon (registered trademark) in 8 volumes of buffer H (20 mM Hepes, 150 mM NaCl, 10% glycerol, 5 mM EDTA, pH 7.4). Crush on ice 20 times to homogenize. All subsequent procedures were performed at 4 ° C unless indicated. The nuclear fraction was homogenized at 2,500 xg (brain) or 8
Collect by centrifuging at 00 × g (CHO cells) for 10 min, then 0.4% Triton X-1 in buffer H.
A short wash was performed with and without addition of 00. Post-nuclear supernatant is 100,000
It was separated into a cytoplasmic fraction and a membrane fraction by centrifugation at × g for 1 hour. Each fraction was adjusted to equal volume for Western blotting.

【0020】(活性膜画分の調製)上記の方法で調整し
た新生ラット脳から得たポストヌクレアー上清から、膜
画分F2Pを得るために10,000×gで15分間回
転させ、更に、F3Pを得るためにその後さらに10
0,000×gで1時間回転させた。APP751を安
定的に発現しているCHO細胞から、100,000×
gで1時間遠心分離することによって、F2Pを得た。
一度バッファーで洗浄された膜画分は、プロテアーゼ阻
害剤の混合物(5mM EDTA、5mM EGTA、
5mM 1,10-phenanthroline、10μM bestatin、1
0μM amastatin、10μM leupeptin、10μM
antipain、50μM TLCK)を含むバッファーHの
中で37℃表示の期間でインキュベートされた。可溶性
および膜に結合した想定CTFγを、反応混合物を10
0,000×gで1時間遠心分離することによって分離
した。Aβについて前述したように(J. Biol. Chem. 2
71(1996)22908-22914)、8Mの尿素を含む16.5%
のトリシン ゲルとC4、UT−18、又は6E10
(Senetek PLC(Maryland,Mo)社製)を使用して、ウエ
スタンブロッティングを行なった。想定CTFγとAβ
との生成の関係を調査するため、APP751を安定的
に発現しているCHO細胞から得たF2Pを、CHAP
S、CHAPSO、TritonX-100、NP−40、Tween-2
0、 Tween-80、そしてBrij-35を含む種々の界面活性剤
1%の存在下に、37℃で30分間インキュベートし
た。反応混合物をUT−18及び6E10を用いてウエ
スタンブロッティングした。
(Preparation of Active Membrane Fraction) From the post-nuclear supernatant obtained from the newborn rat brain prepared by the above method, the membrane fraction F2P was spun at 10,000 × g for 15 minutes, and further , Then 10 more to get F3P
Spin for 1 hour at 000 xg. From CHO cells stably expressing APP751, 100,000 x
F2P was obtained by centrifugation at g for 1 hour.
The membrane fraction once washed with the buffer was mixed with a mixture of protease inhibitors (5 mM EDTA, 5 mM EGTA,
5 mM 1,10-phenanthroline, 10 μM bestatin, 1
0 μM amastatin, 10 μM leupeptin, 10 μM
Incubated in buffer H containing antipain, 50 μM TLCK) at 37 ° C. for the indicated times. The putative CTFγ, soluble and membrane bound, was added to the reaction mixture for 10
Separation was achieved by centrifugation at 000 xg for 1 hour. As described above for Aβ (J. Biol. Chem. 2
71 (1996) 22908-22914), 16.5% containing 8M urea.
Tricine gel with C4, UT-18, or 6E10
Western blotting was performed using (Senetek PLC (Maryland, Mo)). Assumed CTFγ and Aβ
F2P obtained from CHO cells stably expressing APP751 was analyzed by CHAP
S, CHAPSO, TritonX-100, NP-40, Tween-2
Incubated for 30 minutes at 37 ° C. in the presence of 1% of various detergents including 0, Tween-80, and Brij-35. The reaction mixture was Western-blotted with UT-18 and 6E10.

【0021】(想定CTFγの精製)上記の説明のよう
に、膜画分F2P及びF3Pを、プロテアーゼ阻害剤の
混合物を含むバッファーH中で、37℃で90分間(F
3P)又は120分間(F2P)インキュベートした。
100,000×gで1時間遠心分離した後、上清及び
沈澱物を、別々にプールした。膜に結合した想定CTF
γ(CTFγ)を、0.1MのNa2CO3を用いて沈澱
物から2度抽出した。pHを7.4に調整し、0.5%
のNP−40を加えた後、膜に結合したCTFγは可溶
性のCTFγと同じ方法で精製した。調製されたCTF
γは、protein G-Sepharose CL−4B(Amersham Pha
rmacia Biotech(Uppsala Sweden)社製)で1時間、前も
って精製し、C4で1時間インキュベートした。protei
n G-Sepharose CL−4Bで一晩インキュベートするこ
とによって、免疫沈降したものは回収した。CTFγの
95%以上が免疫沈降したと判断された。ビーズはTS
−Tバッファー(150mM NaCl、50mM Tris
-HCL、pH7.6、0.1%Tween20)で3回、10
mM Tris-HCL(pH7.6)中で1回、そして冷H
2Oで1回洗浄され、次に1%TFA/30%アセトニ
トリルを用いて抽出した。
(Purification of putative CTFγ) As described above, the membrane fractions F2P and F3P were treated in buffer H containing a mixture of protease inhibitors at 37 ° C. for 90 minutes (F
3P) or 120 minutes (F2P) incubation.
After centrifugation at 100,000 xg for 1 hour, the supernatant and precipitate were pooled separately. Assumed CTF bound to the membrane
γ (CTFγ) was extracted twice from the precipitate with 0.1 M Na 2 CO 3 . Adjust the pH to 7.4, 0.5%
After the addition of NP-40, the membrane-bound CTFγ was purified in the same manner as the soluble CTFγ. Prepared CTF
γ is protein G-Sepharose CL-4B (Amersham Pha
Prepurified with rmacia Biotech (Uppsala Sweden) for 1 hour and incubated with C4 for 1 hour. protei
Immunoprecipitates were harvested by overnight incubation with n G-Sepharose CL-4B. It was determined that 95% or more of CTFγ was immunoprecipitated. Beads are TS
-T buffer (150 mM NaCl, 50 mM Tris
-HCL, pH 7.6, 0.1% Tween20) 3 times, 10
Once in mM Tris-HCL (pH 7.6) and cold H
It was washed once with 2 O and then extracted with 1% TFA / 30% acetonitrile.

【0022】真空遠心分離機で乾燥させた後、検体を5
0mM Tris-HCl(pH7.6)中、6Mグアニジン
塩酸塩によって、前もって平衡化されたSuperdex75(H
R10/30)column(Amersham Pharmacia Biotech社
製)でゲルろ過した。UT−18を用いたウエスタンブ
ロットによる測定を行なった際に、分子質量〜9kDa
の明かなピークが一つ観察された。CTFγのプールし
た画分を、AquaporeRP300 column(2.1×30
mm;Applied Biosystems((Foster City,CA)社製)で
逆相(RP)−HPLC(model1090M;Hewlett-P
ackard(Waldbronn,Germany)社製)によってさらに精製
した。精製は、0.1%トリフロロ酢酸(TFA)中、
5%アセトニトリルを含むイソクラティック エリュー
ション(イソクラティック溶出)を3.5分間、次に
0.1%TFA中に、5−55%アセトニトリルを含む
直線勾配で12分間、0.2ml/minの流速を用い
て行った。
After drying in a vacuum centrifuge, the sample is placed in 5
Superdex75 (H, pre-equilibrated with 6M guanidine hydrochloride in 0 mM Tris-HCl, pH 7.6)
R10 / 30) column (Amersham Pharmacia Biotech) was used for gel filtration. When measured by Western blot using UT-18, the molecular mass is ˜9 kDa.
One clear peak was observed. The pooled fractions of CTFγ were collected on an Aquapore RP300 column (2.1 x 30
mm; Applied Biosystems (manufactured by (Foster City, CA)) reverse phase (RP) -HPLC (model 1090M; Hewlett-P)
It was further purified by ackard (Waldbronn, Germany). Purification was carried out in 0.1% trifluoroacetic acid (TFA),
Isocratic elution (isocratic elution) containing 5% acetonitrile for 3.5 minutes, then a linear gradient containing 5-55% acetonitrile in 0.1% TFA for 12 minutes at 0.2 ml / min. Flow rate was used.

【0023】(精製されたCTFγのアミノ酸配列と質
量スペクトル分析)各々のRP‐HPLC画分を、Ap
plied Biosystems Model494
cLC又はModel492Protein Sequ
encerによって配列決定した。質量スペクトル分析
は、遅延型抽出機能を装備したVoyager RP
(PerSeptive Biosystems(Framingham,MA)社製)のMA
LDI−TOF MS(matrix-assisted laser desorp
tion/ionization time-of-flight mass spectrometry)
を用いて行なった。ペプチドの質量は、2−メルカプト
ベンゾチアゾールをマトリックスとして使用して、遅延
型抽出モードで測定した。質量の検量には、外部標準と
してヒトのアンギオテンシンIとウシのインシュリン
(共にSigma(St.Louis,MO)社製)を使用した。
(Amino acid sequence of purified CTFγ and mass spectrum analysis) Each RP-HPLC fraction was analyzed by Ap
plied Biosystems Model 494
cLC or Model492Protein Sequ
Sequencing was performed by the Encer. Mass spectrum analysis is performed by the Voyager RP equipped with a delayed extraction function.
MA (made by PerSeptive Biosystems (Framingham, MA))
LDI-TOF MS (matrix-assisted laser desorp
tion / ionization time-of-flight mass spectrometry)
Was performed using. Peptide mass was measured in delayed extraction mode using 2-mercaptobenzothiazole as matrix. For the mass calibration, human angiotensin I and bovine insulin (both manufactured by Sigma (St. Louis, MO)) were used as external standards.

【0024】(抗体の作製)想定CTFγを検出するた
め、APPの30及び20C末端残基に対して作製され
たC4とUT−18という、2つの抗体を使用した(Bi
ochm. Biophys. Res. Commun.160(1989)1296-1301;J. B
iol. Chem.274(1999),2243-2254)。この研究で、C4
を免疫沈降法に、及びUT−18をウエスタンブロット
法に使用した。cell-freeシステムにおいて、生成され
たAβを検出するために、6E10(エピトープはAβ
1−16)を使用した。
(Preparation of antibody) In order to detect the putative CTFγ, two antibodies, C4 and UT-18, which were prepared for the 30- and 20-C-terminal residues of APP, were used (Bi
ochm. Biophys. Res. Commun. 160 (1989) 1296-1301; J. B.
iol. Chem. 274 (1999), 2243-2254). In this study, C4
Was used for immunoprecipitation and UT-18 for Western blotting. In the cell-free system, in order to detect the generated Aβ, 6E10 (the epitope is Aβ
1-16) was used.

【0025】(結果の解析)新生ラット脳及びAPP7
51を安定して発現しているCHO細胞において、CT
Fγを〜6.5kDaの位置に検出した(図1Aと1
B)。インビボや培養細胞において、殆どのCTFγ
は、細胞質画分の中に、一部が膜画分に存在したのに対
し、核画分ではほとんど確認することが出来なかった
(図1Aと1B)。CTFγはcell-freeシステムを使
用することによって生成することができる。新生ラット
脳から、膜画分F2P(2,500×g〜10,000×
g)及びF3P(10,000×g〜100,000×
g)を調製した。APP751を安定して発現している
CHO細胞について、800×gから100,000×
gで沈澱させることによってF2Pを取得した。表示さ
れた期間、37℃でインキュベートした後、可溶性画分
と膜画分を別々に得るために反応混合物を100,00
0×gで遠心分離した。
(Analysis of Results) Newborn rat brain and APP7
In CHO cells stably expressing 51, CT
Fγ was detected at a position of ˜6.5 kDa (FIGS. 1A and 1).
B). Most CTFγ in vivo and in cultured cells
Was partially present in the membrane fraction in the cytoplasmic fraction, but could hardly be confirmed in the nuclear fraction (FIGS. 1A and 1B). CTFγ can be generated by using a cell-free system. From newborn rat brain, membrane fraction F2P (2,500 × g-10,000 ×
g) and F3P (10,000 × g to 100,000 ×)
g) was prepared. For CHO cells stably expressing APP751, 800 × g to 100,000 ×
F2P was obtained by precipitation with g. After incubating at 37 ° C. for the indicated period, 100,00 of the reaction mixture was added to obtain the soluble and membrane fractions separately.
Centrifuge at 0xg.

【0026】そして、それぞれをUT−18を用いたウ
エスタンブロッティングにより検査した。これらの膜調
製物においてCTFγの時間に依存した生成を首尾一貫
して観察した(図1Cと1D)。F2P画分に比べてF
3Pでは、2倍量のCTFγを生じた。これに対して、
APP−トランスフェクトCHO細胞からの膜において
は、10倍のCTFγが生成された。CTFγは、尿素
を含まない16.5%トリシン ゲルで分離したとき
に、5kDaのところに、シングルバンドとして泳動し
た。しかし、8M尿素を含む16.5%ゲルでは、濃い
6.5−kDaと、淡い7.5−kDaバンドが分離し
た(Anal. Biochem. 237(1996),24-29)。cell-freeシ
ステムにおいて生成された略半分近くのCTFγは、膜
に結合しており、そして、0.1M Na2Co3で抽出
することができるが、2M NaClでは抽出すること
ができなかった。
Then, each was inspected by Western blotting using UT-18. We consistently observed the time-dependent production of CTFγ in these membrane preparations (FIGS. 1C and 1D). F compared to F2P fraction
3P produced twice the amount of CTFγ. On the contrary,
Membranes from APP-transfected CHO cells produced 10 times more CTFγ. CTFγ migrated as a single band at 5 kDa when separated on a urea-free 16.5% tricine gel. However, in the 16.5% gel containing 8 M urea, a dark 6.5-kDa band and a light 7.5-kDa band were separated (Anal. Biochem. 237 (1996), 24-29). Nearly half of the CTFγ produced in the cell-free system was membrane bound and could be extracted with 0.1M Na 2 Co 3 but not 2M NaCl.

【0027】この切断を受け負っている特定のプロテア
ーゼ(類)は、CTFβからAβを生成するγ-セクレ
ターゼ(secretase)といくつか同様の性質を持つ。新
生ラット脳からの膜の調製におけるCTFγの生成は、
L−685、458というアスパルチル プロテアーゼ
遷移状態アナログ(aspartyl protease transition s
tate analogue)阻害剤によって、薬量−依存形で阻害
されている(Biochemistry39(2000),8698-8704)(図1
E)。他の2つのγ-セクレターゼ(secretase)阻害剤
であるペプスタチン(pepstatin)A及びDFK167
(基質がベースとなるジフロロケトン阻害剤(J. Med.
Chem.41(1998),6-9;J. Biol. Chem.276(2001),481-48
7)もこの生成を抑制したが、その程度は小さかった。
一般的なセリンプロテアーゼ、システインプロテアー
ゼ、および金属プロテアーゼなどの阻害剤を含む他のプ
ロテアーゼ阻害剤は切断に影響を与えなかった。さら
に、”CTFγの生成は、界面活性剤(detergents)へ
の感受性/抵抗性のプロフィールがAβのそれと同じで
ある(図1F)。
The specific protease (s) responsible for this cleavage have some similar properties to γ-secretase which produces Aβ from CTFβ. The production of CTFγ in the preparation of membranes from newborn rat brain
L-685,458 aspartyl protease transition state analog (aspartyl protease transitions
It is inhibited by a tate analogue) inhibitor in a dose-dependent manner (Biochemistry 39 (2000), 8698-8704) (Fig. 1
E). Two other γ-secretase inhibitors, pepstatin A and DFK167
(Substrate-based difluoroketone inhibitors (J. Med.
Chem.41 (1998), 6-9; J. Biol. Chem.276 (2001), 481-48
7) also suppressed this generation, but to a lesser extent.
Other protease inhibitors, including common serine proteases, cysteine proteases, and inhibitors such as metalloproteases, did not affect cleavage. Furthermore, "CTFγ production has a similar sensitivity / resistance profile to detergents to that of Aβ (Fig. IF).

【0028】cell-freeシステムにおけるCTFγの生
成が報告されているにもかかわらず(J. Biol. Chem.27
6(2001),481-487)、生成された断片は、配列決定ある
いは質量スペクトル分析によって一度も確認されていな
い。そこで、新生ラット脳のF2P及びF3P画分から
生じたCTFγを精製した。部分的に精製されたCTF
γの予備的な質量スペクトル分析から、CTF50−9
9(APP721−770)や、いくつかのN末端が不
完全な断片が示され、調製中にある特定のアミノペプチ
ダーゼがCTFγに作用することを示唆した。したがっ
て、CTFγの生成や免疫沈降の際には反応混合物中
に、高濃度のアミノペプチダーゼ阻害剤(5mM 1,10-
phenanthroline、10μM bestatinおよび10μM am
astatin)を含めた。6.5kDaにシングルバンドと
して現れた可溶性のCTFγと比較して、膜に結合した
CTFγは6.5kDaバンドに加えて7.5kDaで
もバンドを生じた(図2B)。
Despite the reported production of CTFγ in the cell-free system (J. Biol. Chem. 27
6 (2001), 481-487), the generated fragment has never been confirmed by sequencing or mass spectrometry. Therefore, CTFγ produced from the F2P and F3P fractions of newborn rat brain was purified. Partially purified CTF
From preliminary mass spectral analysis of γ, CTF50-9
9 (APP721-770) and some incomplete N-terminal fragments were indicated, suggesting that certain aminopeptidases in preparation act on CTFγ. Therefore, during the production of CTFγ or immunoprecipitation, a high concentration of aminopeptidase inhibitor (5 mM 1,10-
phenanthroline, 10 μM bestatin and 10 μM am
astatin) was included. Compared to soluble CTFγ, which appeared as a single band at 6.5 kDa, membrane-bound CTFγ produced a band at 7.5 kDa in addition to the 6.5 kDa band (FIG. 2B).

【0029】可溶性CTFγと膜に結合したCTFγと
の両方の精製における第一ステップとして、免疫沈降法
を使用した。CTFγ精製にはC4による免疫沈降がか
なり有効であった(図2Aおよび2Bのレーン1、2、
3)。次に、免疫沈降されたCTFγは、6Mグアニジ
ン塩酸塩の存在下でゲルろ過された(図2Aと2Bのレ
ーン4)。ウエスタンブロットによって、可溶性CTF
γおよび膜に結合したCTFγの両方が、Mr〜9kD
aでひとつのピークとして溶出することが証明された。
分画されたCTFγは、逆相(RP)−HPLCによっ
てさらに精製された(図2Aと2Bのレーン5)。可溶
性CTFγおよび膜に結合したCTFγの両方ともに、
類似したRP−HPLCのプロフィールが見られた:肩
(s3とm3それぞれ)を持つ、1つの大きなピークが
(図2Cのピークs2と図2Dのピークm2)及びいく
つかの小さなピークが見られた。大きいピーク(s2あ
るいはm2)は、UT−18によって最も強くラベル化
され、肩(s3あるいはm3)はそれほどでなかったの
に対し、他の小さなピークはほとんどUT−18に対し
てポジティブではなかった。RP−HPLCでは、膜に
結合した想定CTFγの中で6.5−kDaと7.5−
kDaのそれを分離するのに失敗した。
Immunoprecipitation was used as the first step in the purification of both soluble CTFγ and membrane bound CTFγ. Immunoprecipitation with C4 was quite effective for CTFγ purification (lanes 1, 2 in Figures 2A and 2B,
3). The immunoprecipitated CTFγ was then gel-filtered in the presence of 6M guanidine hydrochloride (lane 4 of Figures 2A and 2B). Soluble CTF by Western blot
Both γ and membrane-bound CTFγ have M r ˜9 kD
It was proved to elute as one peak in a.
Fractionated CTFγ was further purified by reverse phase (RP) -HPLC (lane 5 in Figures 2A and 2B). Both soluble CTFγ and membrane-bound CTFγ,
A similar RP-HPLC profile was seen: one large peak (peak s2 in Figure 2C and peak m2 in Figure 2D) and several smaller peaks with shoulders (s3 and m3 respectively). . The large peaks (s2 or m2) were most strongly labeled by UT-18, the shoulders (s3 or m3) were less pronounced, while the other small peaks were mostly not positive for UT-18. . In RP-HPLC, 6.5-kDa and 7.5- in the putative CTFγ bound to the membrane.
Failed to separate it of kDa.

【0030】UT−18に対してポジティブな全ての画
分及びいくつかの溶出が遅い画分(図2Cと2D参照)
は、アミノ酸配列決定が行なわれ、主要な画分は質量ス
ペクトル分析も行なわれた。結果は表1にまとめてあ
る。可溶性CTFγおよび膜に結合したCTFγの両方
において、大きいピーク(s2およびm2)にCTF5
0−99(APP721−770)断片が含まれた。N
末端の1から3残基目のところで切り離された断片、C
TF51−99(APP722−770)、CTF52
−99(APP723−770)、そしてCTF53−
99(APP724−770)は、質量スペクトル分析
および配列決定の両方によって、明確に同定された。し
かし、これらの断片の割合は、CTF50−99の10
%あるいはそれ以下であった。ピークm2の6.5−と
7.5−kDaのタンパクは、1つのN末端配列のみを
与えた。7.5−kDaバンドが、6.5kDaタンパ
クのリン酸化したものである可能性があるが(EMBO J.
13(1994),1114-1122;Mol Med3(1997),111-123)、質量
スペクトルにおいて、それを示す兆候を探知することは
出来なかった。
All fractions positive for UT-18 and some with slower elution (see FIGS. 2C and 2D)
Were subjected to amino acid sequencing and major fractions were also subjected to mass spectral analysis. The results are summarized in Table 1. CTF5 is present in large peaks (s2 and m2) in both soluble and membrane bound CTFγ.
The 0-99 (APP721-770) fragment was included. N
Fragment cleaved at the terminal residues 1 to 3, C
TF51-99 (APP722-770), CTF52
-99 (APP723-770), and CTF53-
99 (APP724-770) was unequivocally identified by both mass spectral analysis and sequencing. However, the proportion of these fragments is 10 of CTF50-99.
% Or less. The 6.5- and 7.5-kDa proteins of peak m2 gave only one N-terminal sequence. The 7.5-kDa band may be a phosphorylated version of the 6.5-kDa protein (EMBO J.
13 (1994), 1114-1122; Mol Med3 (1997), 111-123), and it was not possible to detect a sign indicating it in the mass spectrum.

【0031】[0031]

【表1】 [Table 1]

【0032】少量のCTF49−99(APP720−
770)断片が、s3/m3ピークに存在した。質量ス
ペクトル分析によってこれら2つのピークにおいて、C
TF48−99の質量に相当する、より弱いシグナルが
確認された(データは示されていない)。RP−HPL
C カラムのより長い断片に対しては、保持時間が延長
されているようである。したがって、s4〜s8および
m4〜m8の小さなピークが、本物のCTFγを検出で
きるだけの量を含んでいるかどうかを確定するために配
列決定が行なわれた(表1)。
A small amount of CTF49-99 (APP720-
770) fragment was present in the s3 / m3 peak. C in these two peaks by mass spectrometry
A weaker signal was identified, corresponding to the mass of TF48-99 (data not shown). RP-HPL
Retention times appear to be extended for longer fragments of the C column. Therefore, sequencing was performed to determine if the small peaks at s4-s8 and m4-m8 contained sufficient amounts to detect authentic CTFγ (Table 1).

【0033】(表1には、RP−HPLCによって分離
された可溶性および膜に結合したcCTFの配列とマス
スペクトル分析の結果を示した。サンプルを、10サイ
クルのN末端配列決定を行なった。マススペクトル分析
は、MALDI−TOF−MS(matrix-assisted lase
r desorption/ionization time-of-flight mass spectr
ometry)により、マトリックスとして2−メルカプトベ
ンゾチアゾールを用いて、遅延型抽出モードで実行し
た。表は、それぞれのピークについて、「N末端配
列」、「量(pmol)a」、「質量(MH+b」、
「断片c」を示している。表中、aは、配列分析におけ
る初期収量からの見積もり;bは、平均質量;cの括弧
内の数字は、同定されたN末端残基を示す;dは、同定
していない;eは、決定していない;fは、これらの断
片は前駆体タンパクのカルボキシ末端まで含んでいる可
能性があること;gは、ラットAPLP1の配列は、デ
ーターベース中からは得られないこと、及びS6を、1
8サイクルのN末端配列決定を行った場合に、そこから
得られた配列は、mAPLP1(602−619)のそ
れと同じであることが分かったことを示す。)
Table 1 shows the sequence and mass spectrometric results of soluble and membrane bound cCTF separated by RP-HPLC. The samples were subjected to 10 cycles of N-terminal sequencing. Spectral analysis is based on MALDI-TOF-MS (matrix-assisted lase
r desorption / ionization time-of-flight mass spectr
geometry) using 2-mercaptobenzothiazole as matrix and in delayed extraction mode. The table shows, for each peak, "N-terminal sequence", "amount (pmol) a ", "mass (MH + ) b ",
"Fragment c " is shown. In the table, a is an estimate from initial yield in sequence analysis; b is average mass; numbers in parentheses of c indicate identified N-terminal residues; d is unidentified; e is Not determined; f may include these fragments up to the carboxy terminus of the precursor protein; g, rat APLP1 sequence not available in the database, and S6 1
It is shown that when 8 cycles of N-terminal sequencing were performed, the sequence obtained therefrom was found to be the same as that of mAPLP1 (602-619). )

【0034】結果は驚くべきものであった。ピークs4
/m4のペプチドには、ラットβ-アミロイド前駆体タ
ンパク2(rAPLP2)の残基716−725に相当
するN末端配列があり、APLP2の残基L715とV
716の間で細胞膜内の切断があることを示した(図2
E)。ピークs5/m5におけるペプチドには、mAP
LP1(604−613)およびmAPLP1(605
−614)に相当するN末端配列が見られた(図2E)。
The results were surprising. Peak s4
The peptide of / m4 has an N-terminal sequence corresponding to residues 716-725 of rat β-amyloid precursor protein 2 (rAPLP2), and has residues L715 and V of APLP2.
It was shown that there is a break in the cell membrane between 716 (Fig. 2).
E). The peptide at peak s5 / m5 contains mAp
LP1 (604-613) and mAPLP1 (605
An N-terminal sequence corresponding to (-614) was found (Fig. 2E).

【0035】ピークs6/m6のペプチドには、mAP
LP1(602−611)に相当するN末端配列が見ら
れた。ピークs7/m7及びs8/m8においてははっ
きりした配列は確認されなかった。再び、本物のCTF
γに相当する配列は確認されなかった。今後は、APP
から生成された断片(”CTFγ)を、細胞質CTF
(cCTF)として示す。APLP1およびAPLP2
のcCTFの共精製は、免疫沈降のために使用されたC
4の交差反応によって説明することができる:βアミロ
イド前駆体タンパクファミリー全体に高い相同性が存在
するAPPの30C末端残基に対してC4は作られた。
The peak s6 / m6 peptide contains mAp
An N-terminal sequence corresponding to LP1 (602-611) was found. No clear sequence was confirmed in the peaks s7 / m7 and s8 / m8. Again, the real CTF
No sequence corresponding to γ was confirmed. In the future, APP
The fragment (“CTFγ) generated from
Shown as (cCTF). APLP1 and APLP2
CCTF co-purification of C
It can be explained by a cross-reaction of 4: C4 was made to the 30 C-terminal residue of APP where there is high homology throughout the β-amyloid precursor protein family.

【0036】APP、APLP1およびAPLP2の切
断部位の比較によって、膜の細胞質境界の内側にある2
から5残基の新たな切断部位が同定できる(図2E)。
したがって、この細胞膜内切断は、トランスメンブレン
ドメインの真ん中(膜の境界から9残基以上内側)で
起こるAβを生成するγ切断とは、明確に異なる。γ−
切断は、配列の特異性がほとんどないと考えられている
(J. Biol. Chem.274(1999),11914-11923)。しかしなが
ら、何故APPがトランスメンブレン ドメインの真ん
中付近で切断し、それに対してNotch1が膜の細胞質境
界の中ですぐに切断するのか、明確にされていなかった
(Nature 393(1998),382-386)。この矛盾については適
切な説明がされたことがなかった。Notchファミリーに
おける保存されているV1744は、Notch1の切断に
おいて非常に重要である(Nature393(1998),382-38
6)。対応するVal残基が、APP及びAPLP2に
存在するが、APLP1には存在しない。APLP1に
おいて見られる、この新しいタイプの切断の低い特異性
は、ValがLeuへ置換していることに関連している
かもしれない。
By comparison of the cleavage sites of APP, APLP1 and APLP2, the two located inside the cytoplasmic border of the membrane
A new cleavage site of 5 residues can be identified (Fig. 2E).
Therefore, this intracellular cleavage is distinctly different from the γ-cleavage that produces Aβ that occurs in the middle of the transmembrane domain (9 residues or more inside the membrane boundary). γ-
Cleavage is believed to have little sequence specificity (J. Biol. Chem. 274 (1999), 11914-11923). However, it has not been clarified why APP cleaves near the middle of the transmembrane domain, whereas Notch1 cleaves immediately within the cytoplasmic border of the membrane (Nature 393 (1998), 382-386). . This contradiction has never been properly explained. The conserved V1744 in the Notch family is very important in Notch1 cleavage (Nature393 (1998), 382-38.
6). The corresponding Val residue is present in APP and APLP2 but not in APLP1. The low specificity of this new type of cleavage seen in APLP1 may be related to the substitution of Val for Leu.

【0037】一方、APPのV717およびL723
は、4つのトランスメンブレン タンパク全ての間にお
いて保存されているようである。これら2つの残基の重
要性は明確ではないが、L723(L723P)で起こ
る変異が、家族性ADの原因となることに注目すべきで
ある(Ann. Neurol.47(2000),249-253)。この残基はγ
切断部位から離れており、したがって、異なる形でAP
Pのプロセッシングに影響を与えることが考えられる。
プレセニリン(presenilin)が欠損したときに、APL
P1のCTFが蓄積されることも注目すべきである(Ne
uron 21(1998),1213-1221)。総合的に、これらの発見
から、Notchの切断は、γ切断よりこの独特なタイプの
切断に似ていることが強く示唆される。
On the other hand, V717 and L723 of APP
Appears to be conserved among all four transmembrane proteins. Although the importance of these two residues is unclear, it should be noted that mutations occurring in L723 (L723P) cause familial AD (Ann. Neurol. 47 (2000), 249-253). ). This residue is γ
Remote from the cleavage site and therefore differently AP
It is considered that it affects the processing of P.
When presenilin is deficient, APL
It should be noted that the CTF of P1 is accumulated (Ne
uron 21 (1998), 1213-1221). Overall, these findings strongly suggest that Notch cleavage is more similar to this unique type of cleavage than gamma cleavage.

【0038】そこで、この新たに同定された切断とγ切
断の関係とは何か。第一の可能性として挙げられるの
は、CTFγ(CTF41−99および43−99)が
先に生成されるが、ある特定のアミノペプチダーゼ及び
/又はエンドペプチダーゼによって急速な分解が起こ
り、それ故に、完全長のCTFγを検出することが出来
ないことである。しかしながら、反応混合物の中には常
に高濃度のアミノペプチダーゼ阻害剤や他の種類のプロ
テアーゼ阻害剤が含まれていたため、この可能性は考え
られない。
Then, what is the relationship between this newly identified cleavage and γ cleavage? The first possibility is that CTFγ (CTF41-99 and 43-99) is produced first, but is rapidly degraded by certain aminopeptidases and / or endopeptidases and therefore complete This means that long CTFγ cannot be detected. However, this possibility is not conceivable because the reaction mixture always contained high concentrations of aminopeptidase inhibitors and other types of protease inhibitors.

【0039】第二の可能性として挙げられるのは、CT
Fβがこの独特の部位で最初に切断され、CTF50−
99あるいは49−99を生成することである。それに
相当する「長いAβ」(Aβ1−49あるいは1−4
8)は、その後、ある特定のカルボキシペプチダーゼに
よって急速に分解をうける。疎水性の環境は加水分解に
とって好ましくないため、切断は膜の端近辺で先に起こ
ると推定するのが合理的である。生産された「長いA
β」は、膜から内腔の中に滑り出すことが考えられる。
それは細胞質側にそれを止める多−塩基アミノ酸残基が
不足しているためである。これに続いて、カルボキシペ
プチダーゼによる分解が徐々にすすむことが考えられ、
様々な長さ(Aβ1−38、−39、−40、−42、
−43)のAβが産生される。
The second possibility is CT.
Fβ is first cleaved at this unique site, resulting in CTF50-
99 or 49-99. The corresponding "long Aβ" (Aβ1-49 or 1-4
8) is then rapidly degraded by a particular carboxypeptidase. Since the hydrophobic environment is unfavorable for hydrolysis, it is reasonable to assume that cleavage will occur first near the edges of the membrane. Produced "long A
It is believed that β'slide out of the membrane into the lumen.
This is because the cytoplasmic side lacks poly-base amino acid residues that stop it. Following this, it is considered that the degradation by carboxypeptidase gradually progresses,
Various lengths (Aβ1-38, -39, -40, -42,
-43) Aβ is produced.

【0040】第三の可能性として挙げられるのは、Aβ
を生成するγ切断とこの新たに発見されたタイプの切断
が2つの関連しているが別々のタンパク質加水分解パス
ウエイで起こり、そこで後者がNotch1のそれと類似し
ていることである。この観察は、Aβ生産とNotch1切
断が、プレセレニン(presenilin)の突然変異と特定の
プロテアーゼ阻害剤によって、特異な影響を受けるとい
う発見と一致している(Nat. Cell Biol. 2(2000),205-
211); Nat. Cell Biol.3(2001),507-511)。最後に、類
似した切断を起こすタイプ1トランスメンブレン タン
パクが他にもあるかどうか、そしてこのタイプの細胞膜
内の切断が、single-passタンパクから細胞質ドメイン
(及び外部ドメイン)を放出する際の一般的メカニズム
であるかどうかについて調べることは、重要である。
The third possibility is that Aβ
The γ-cleavage that produces γ and the newly discovered type of cleavage occur in two related but separate proteolytic pathways, where the latter resembles that of Notch1. This observation is consistent with the finding that Aβ production and Notch1 cleavage are differentially affected by mutations in presenilin and certain protease inhibitors (Nat. Cell Biol. 2 (2000), 205). -
211); Nat. Cell Biol. 3 (2001), 507-511). Finally, whether there are other type 1 transmembrane proteins that cause similar cleavage, and this type of intracellular membrane cleavage is common in releasing cytoplasmic (and ectodomain) domains from single-pass proteins. It is important to investigate whether it is a mechanism.

【0041】[図の説明] 図1.インビボおよびインビトロの想定CTFγ。Aと
B:新生ラット脳(A)およびAPP751を安定して
発現しているCHO細胞(B)における想定CTF
γ(”CTFγ”)の細胞分画。細胞質(C)、膜
(M)、及び核(N)の画分は、ウエスタンブロットす
るために同量に調整された。CFTα(CTF83)
は、ここでは、C4−ポジティブであり6E10−ネガ
ティブな断片と定義された。C及びD:ラット脳から精
製した膜におけるCTFγのcell-free系における生
成。新生ラット脳ホモジェネートのポストヌクレア(pos
tnuclear)上清は、F2P(10、000×gで15分
間、C)及びF3P(100,000×gで1時間、
D)に分画された。膜画分はプロテアーゼ阻害剤の混合
物中で37℃で表示された時間、インキュベートした。
反応混合物は、100,000×gで1時間遠心分離す
ることによって、上清(CとDの上部パネル)及びペレ
ット(CとDの下部パネル)に分けられ、共にUT−1
8を用いてウエスタンブロッティングされた。
[Description of Drawings] FIG. Assumed CTFγ in vivo and in vitro. A and B: Postulated CTF in newborn rat brain (A) and CHO cells stably expressing APP751 (B).
Cellular fraction of γ (“CTFγ”). The cytoplasmic (C), membrane (M), and nuclear (N) fractions were adjusted to equal amounts for Western blotting. CFTα (CTF83)
Was herein defined as the C4-positive and 6E10-negative fragment. C and D: Production of CTFγ in a cell-free system in membrane purified from rat brain. Post-nuclear (pos.
tnuclear) supernatant was F2P (10,000 xg for 15 minutes, C) and F3P (100,000 xg for 1 hour,
Fractionated in D). Membrane fractions were incubated in a mixture of protease inhibitors at 37 ° C for the indicated times.
The reaction mixture was separated into supernatant (C and D upper panels) and pellets (C and D lower panels) by centrifugation at 100,000 xg for 1 hour, both UT-1.
Western blotting using 8.

【0042】CTFγ及びAβ産生に対する阻害剤L−
685,485及び界面活性剤の効果。E、新生ラット
脳から得たF2PはL−685、458の存在下2時間
インキュベートした(濃度についてはレーンの上に示し
てある)。100,000×gで1時間遠心分離した
後、上清(上部パネル)および沈澱物(下部パネル)は
UT−18を用いて別々に探査された。F、APP75
1を安定して発現しているCHO細胞から得たF2P
は、レーンの上部に示されている様々な界面活性剤1%
の存在下で37℃で30分間インキュベートされ、次に
UT−18(上部パネル)および6E10(下部パネ
ル)を使用してウエスタンブロットされた。Con+、
−は37℃あるいは0℃で30分間、それぞれ界面活性
剤を使用しないインキュベーションを示している。CT
FβはここではC4−ポジティブおよび6E10−ポジ
ティブ断片と定義されている。
Inhibitor L- for CTFγ and Aβ production
Effect of 685,485 and surfactant. E, F2P from newborn rat brain was incubated for 2 hours in the presence of L-685,458 (concentrations shown above lanes). After centrifugation at 100,000 xg for 1 hour, the supernatant (upper panel) and precipitate (lower panel) were probed separately with UT-18. F, APP75
F2P from CHO cells stably expressing 1
1% of the various surfactants shown at the top of the lane
Was incubated for 30 minutes at 37 ° C. in the presence of the following and then Western blotted using UT-18 (top panel) and 6E10 (bottom panel). Con +,
-Indicates incubation at 37 ° C. or 0 ° C. for 30 minutes without using a surfactant, respectively. CT
Fβ is defined herein as the C4-positive and 6E10-positive fragments.

【0043】図2.想定CTFγの精製、及びAPP、
APLP1、APLP2、及びNotchの細胞膜内の切断
部位。可溶性(AとC)及び膜−結合(BとD)CTF
γは、新生ラット脳の膜画分から調製された(AとBの
レーン1)。CTFγは、C4で効果的に免疫沈降され
た(AとBのレーン2は免疫沈降後の見本である)。1
%TFA/30%アセトニトリルで抽出を行なった後
(レーン3)、CTFγはゲルろ過によって精製し(レ
ーン4)、更に、RP−HPLC(レーン5)を用いて
精製した。CTFγの回収は、UT−18を使用したウ
エスタンブロットによって観察された。矢印はCTFγ
を示す。CとD:可溶性及び膜に結合したCTFγに対
するRP−HPLCプロフィール、及びHPLC画分の
ウエスタンブロット(差し込み)。E:APP、APL
P1、APLP2、及びNotch1の細胞内切断部位の比
較。上の図はAPPの切断部位を表している。Aβ部分
は濃い太い線で示されている。影をつけた部分は、トラ
ンスメンブレン ドメイン(APP700−723)を
表している。
FIG. Purification of putative CTFγ and APP,
Cleavage sites in the plasma membrane of APLP1, APLP2, and Notch. Soluble (A and C) and membrane-bound (B and D) CTF
γ was prepared from the membrane fraction of newborn rat brain (lane 1 of A and B). CTFγ was effectively immunoprecipitated with C4 (lanes 2 of A and B are samples after immunoprecipitation). 1
After extraction with% TFA / 30% acetonitrile (lane 3), CTFγ was purified by gel filtration (lane 4) and further using RP-HPLC (lane 5). Recovery of CTFγ was observed by Western blot using UT-18. The arrow indicates CTFγ
Indicates. C and D: RP-HPLC profile for soluble and membrane bound CTFγ, and Western blot of HPLC fractions (inset). E: APP, APL
Comparison of intracellular cleavage sites for P1, APLP2, and Notch1. The upper figure shows the cleavage site of APP. The Aβ portion is indicated by a thick thick line. The shaded area represents the transmembrane domain (APP700-723).

【0044】C4およびUT−18は、APPの最後の
30および20残基に対してそれぞれ掲げられている。
細胞膜内切断が起こり得る部分については拡大され、1
文字のコードで示されている。各配列の後部の文字(K
KK、RKR、RKKK、RKRRR)は、膜透過停止
配列の役割をする基本的な残基を示している。APPの
721部位、rAPLP2の716部位、mNotch
1の1744部位の文字は、Notch1の切断の際に重要
なVal残基を示している。APPの717、723部
位、rAPLP2の712、718部位、mAPLP1
の600,606部位、mNotch1の1740,1
746部位の文字は、切断部位周辺の4つの配列間で保
存されている残基を示している。3桁あるいは4桁の番
号は残基の番号を表している。APLP1、APLP
2、およびNotchに相当する部分は、一列に合わせられ
ている。矢印は、(主要な又は副次的な)切断部位を表
す。
C4 and UT-18 are listed for the last 30 and 20 residues of APP, respectively.
The area where intracellular membrane cleavage may occur is enlarged and 1
It is indicated by a letter code. The letter (K
KK, RKR, RKKK, RKRRR) represent basic residues that play a role of a transmembrane termination sequence. APP 721 site, rAPLP2 716 site, mNotch
The letter at the 1744 site of 1 indicates an important Val residue in the cleavage of Notch1. 717 and 723 sites of APP, 712 and 718 sites of rAPLP2, and mAPLP1
600,606 sites of mNotch1 1740,1
The letters at the 746 site indicate the residues conserved between the four sequences around the cleavage site. The 3-digit or 4-digit number represents the residue number. APLP1, APLP
The portions corresponding to 2 and Notch are aligned in a line. Arrows represent cleavage sites (major or secondary).

【0045】[0045]

【発明の効果】現在、アルツハイマー病治療薬として開
発されつつあるものは、β−アミロイドタンパク(A
β)産生の抑制を目的としたγプロテアーゼの阻害剤で
あるが、このγプロテアーゼは、細胞の分化に必須のN
otchの切断にも関与することが知られており、この
γプロテアーゼの阻害が、Notchの切断も阻害する
という問題を内在していた。本発明においては、アルツ
ハイマー病のβ−アミロイド前駆体タンパク(APP)
に対するγプロテアーゼの作用部位が複数あることを確
認し、Notchの切断のような生体に必用なγプロテ
アーゼの酵素作用については阻害せず、β−アミロイド
タンパク(Aβ)を産生する酵素作用のようなものを特
異的に阻害することが可能であることを見い出し、本発
明のスクリーニング方法により、そのような酵素作用を
特異的に阻害する阻害剤の開発を可能とした。本発明の
スクリーニング方法は、アルツハイマー病の予防、治療
薬の開発に有力な手段となる。
EFFECTS OF THE INVENTION Currently being developed as a therapeutic drug for Alzheimer's disease, β-amyloid protein (A
β) It is an inhibitor of γ protease for the purpose of suppressing production, and this γ protease is an N that is essential for cell differentiation.
It is known to be involved in otch cleavage, and inhibition of this γ-protease had an inherent problem of also inhibiting Notch cleavage. In the present invention, β-amyloid precursor protein (APP) for Alzheimer's disease
It has been confirmed that there are multiple sites of action of γ-protease against γ-protease, and it does not inhibit the enzymatic action of γ-protease necessary for living organisms such as Notch cleavage, and does not inhibit the action of β-amyloid protein (Aβ) It has been found that it is possible to specifically inhibit the enzyme, and the screening method of the present invention made it possible to develop an inhibitor that specifically inhibits such enzyme action. The screening method of the present invention is an effective means for developing a preventive or therapeutic drug for Alzheimer's disease.

【0046】[0046]

【配列表】 SEQUENCE LISTING <110> JAPAN SCIENCE AND TECHNOLOGY CORPORATION <120> Screening method of specific gamma protease inhibitor <130> A011P41 <140> <141> <160> 4 <170> PatentIn Ver. 2.1 <210> 1 <211> 16 <212> PRT <213> Homo sapiens <400> 1 Val Ile Ala Thr Val Ile Val Ile Thr Leu Val Met Leu Lys Lys Lys 1 5 10 15 <210> 2 <211> 16 <212> PRT <213> Rattus norvegicus <400> 2 Ala Ile Ala Thr Val Ile Val Ile Ser Leu Val Met Leu Arg Lys Arg 1 5 10 15 <210> 3 <211> 17 <212> PRT <213> Mus musculus <400> 3 Gly Gly Gly Ser Leu Ile Val Leu Ser Leu Leu Leu Leu Arg Lys Lys 1 5 10 15 Lys <210> 4 <211> 18 <212> PRT <213> Mus musculus <400> 4 Val Leu Leu Phe Phe Val Gly Cys Gly Val Leu Leu Ser Arg Lys Arg 1 5 10 15 Arg Arg[Sequence list]                                SEQUENCE LISTING <110> JAPAN SCIENCE AND TECHNOLOGY CORPORATION <120> Screening method of specific gamma protease inhibitor <130> A011P41 <140> <141> <160> 4 <170> PatentIn Ver. 2.1 <210> 1 <211> 16 <212> PRT <213> Homo sapiens <400> 1 Val Ile Ala Thr Val Ile Val Ile Thr Leu Val Met Leu Lys Lys Lys   1 5 10 15 <210> 2 <211> 16 <212> PRT <213> Rattus norvegicus <400> 2 Ala Ile Ala Thr Val Ile Val Ile Ser Leu Val Met Leu Arg Lys Arg   1 5 10 15 <210> 3 <211> 17 <212> PRT <213> Mus musculus <400> 3 Gly Gly Gly Ser Leu Ile Val Leu Ser Leu Leu Leu Leu Arg Lys Lys   1 5 10 15 Lys <210> 4 <211> 18 <212> PRT <213> Mus musculus <400> 4 Val Leu Leu Phe Phe Val Gly Cys Gly Val Leu Leu Ser Arg Lys Arg   1 5 10 15 Arg Arg

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

【図1】本発明の実施例において、インビボおよびイン
ビトロの想定CTFγのウエスタンブロッティングの結
果を示す図である。AとBは、新生ラット脳(A)およ
びAPP751を安定的に導入したCHO細胞(B)に
おける想定CTFγの細胞分画を、CとDは、ラット脳
から精製した膜におけるCTFγのcell-freeな生成
を、EとFは、CTFγ及びAβの産生に対するγセク
レターゼ阻害剤及び界面活性剤の影響を示す。
FIG. 1 shows the results of Western blotting of putative CTFγ in vivo and in vitro in Examples of the present invention. A and B are cell fractions of putative CTFγ in neonatal rat brain (A) and CHO cells stably transfected with APP751 (B), and C and D are cell-free CTFγ in the membrane purified from rat brain. , E and F show the effects of γ-secretase inhibitor and detergent on the production of CTFγ and Aβ.

【図2】本発明の実施例において、精製した想定CTF
γのウエスタンブロッティングの結果(A、B)及びR
P−HPLCプロフィール図(C、D)を示す図であ
る。Eは、APP、APLP1、APLP2、そしてNo
tch1の細胞内切断部位の比較を示す図である。
FIG. 2 shows purified putative CTF according to an embodiment of the present invention.
Results of Western blotting of γ (A, B) and R
It is a figure which shows a P-HPLC profile figure (C, D). E is APP, APLP1, APLP2, and No
It is a figure which shows the comparison of the intracellular cleavage site of tch1.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 β−アミロイド前駆体タンパクとγプロ
テアーゼを存在させている生物試料に、被検物質を作用
させ、γプロテアーゼの酵素作用をβ−アミロイド前駆
体タンパクの切断部位特異的に阻害する阻害物質を検出
することを特徴とする特異的γプロテアーゼ阻害剤のス
クリーニング方法。
1. A test substance is allowed to act on a biological sample in which β-amyloid precursor protein and γ protease are present to inhibit the enzymatic action of γ protease specifically at the cleavage site of β-amyloid precursor protein. A method for screening a specific γ protease inhibitor, which comprises detecting an inhibitor.
【請求項2】 β−アミロイド前駆体タンパクとγプロ
テアーゼを存在させている生物試料が、β−アミロイド
前駆体タンパクを安定して発現している動物の脳、或い
は動物細胞であることを特徴とする請求項1記載の特異
的γプロテアーゼ阻害剤のスクリーニング方法。
2. The biological sample in which the β-amyloid precursor protein and the γ protease are present is an animal brain or animal cells stably expressing the β-amyloid precursor protein. The method for screening a specific γ protease inhibitor according to claim 1.
【請求項3】 β−アミロイド前駆体タンパクを安定し
て発現している動物の脳、或いは動物細胞が、β−アミ
ロイド前駆体タンパクを安定して発現している新生ラッ
トの脳或いはCHO細胞であることを特徴とする請求項
2記載の特異的γプロテアーゼ阻害剤のスクリーニング
方法。
3. An animal brain stably expressing a β-amyloid precursor protein or an animal cell is a newborn rat brain or CHO cell stably expressing a β-amyloid precursor protein. The method for screening a specific γ protease inhibitor according to claim 2, wherein
【請求項4】 γプロテアーゼが、γ−セクレターゼで
あることを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載の特
異的γプロテアーゼ阻害剤のスクリーニング方法。
4. The method for screening a specific γ protease inhibitor according to any one of claims 1 to 3, wherein the γ protease is γ-secretase.
【請求項5】 γプロテアーゼの酵素作用の阻害が、β
−アミロイド前駆体タンパクを細胞膜の真ん中で切断す
る作用部位の特異的阻害であることを特徴とする請求項
1〜4のいずれか記載の特異的γプロテアーゼ阻害剤の
スクリーニング方法。
5. The inhibition of the enzymatic action of γ protease is β
-The method for screening a specific γ protease inhibitor according to any one of claims 1 to 4, which is a specific inhibition of an action site that cleaves an amyloid precursor protein in the middle of a cell membrane.
【請求項6】 γプロテアーゼの酵素作用の阻害が、β
−アミロイド前駆体タンパクを細胞膜の真ん中で切断す
る作用部位を阻害し、細胞膜の細胞質境界に近い切断部
位に対する作用部位では阻害しないことを特徴とする請
求項5記載の特異的γプロテアーゼ阻害剤のスクリーニ
ング方法。
6. The inhibition of the enzymatic action of γ protease is β
Screening for a specific gamma protease inhibitor according to claim 5, characterized in that it inhibits the site of action that cleaves the amyloid precursor protein in the middle of the cell membrane, but not at the site of action for the cleavage site near the cytoplasmic boundary of the cell membrane. Method.
【請求項7】 γプロテアーゼの特異的阻害が、Not
ch切断部位に対する酵素作用を阻害しないことを特徴
とする請求項5又は6記載の特異的γプロテアーゼ阻害
剤のスクリーニング方法。
7. The specific inhibition of γ protease is Not
The method for screening a specific γ protease inhibitor according to claim 5 or 6, which does not inhibit the enzymatic action on the ch cleavage site.
【請求項8】 β−アミロイド前駆体タンパクの作用部
位特異的阻害の検出を、γプロテアーゼの酵素作用によ
り生成される切断断片の検出により行うことを特徴とす
る請求項1〜7のいずれか記載の特異的γプロテアーゼ
阻害剤のスクリーニング方法。
8. The method according to claim 1, wherein the site-specific inhibition of β-amyloid precursor protein is detected by detecting a cleavage fragment produced by the enzymatic action of γ protease. For screening a specific γ protease inhibitor of the above.
【請求項9】 γプロテアーゼの酵素作用により生成さ
れるβ−アミロイド前駆体タンパクの切断断片が、細胞
質側膜境界から、10〜12残基はなれた細胞膜の真ん
中の切断又は細胞膜の細胞質境界の内側2〜5残基の切
断により生成される切断断片であることを特徴とする請
求項8記載の特異的γプロテアーゼ阻害剤のスクリーニ
ング方法。
9. A cleavage fragment of a β-amyloid precursor protein produced by the enzymatic action of γ protease has 10 to 12 residues from the cytoplasmic side membrane boundary, and the cleavage is in the middle of the cell membrane or inside the cytoplasmic boundary of the cell membrane. The method for screening a specific γ protease inhibitor according to claim 8, which is a cleavage fragment generated by cleavage of 2 to 5 residues.
【請求項10】 請求項1〜9のいずれか記載のスクリ
ーニング方法により検出されたβ−アミロイド前駆体タ
ンパクの作用部位を特異的に阻害する阻害物質からなる
ことを特徴とする特異的γプロテアーゼ阻害剤。
10. A specific γ protease inhibitor, which comprises an inhibitor that specifically inhibits the action site of the β-amyloid precursor protein detected by the screening method according to any one of claims 1 to 9. Agent.
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