JP2003502064A - Antagonists of BMP and TGFβ signaling pathway - Google Patents

Antagonists of BMP and TGFβ signaling pathway

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ザ リサーチ ファウンデーション オブ ステイト ユニバーシティー オブ ニューヨーク
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、特異的にBMPおよびTGFβ/アクチビン経路を標的とするユビキチンリガーゼのHectファミリーのユニークメンバー、特異的Smadを提供する。新規リガーゼはSmurf1およびSmurf2と命名された。これらはそれぞれ、Smad1および5、ならびにSmad7と直接相互作用し、Smadおよびこれらの経路の他のタンパク質のユビキチン化、代謝回転および活性を調節する。Smurf1は、BMPに対する生物学的応答を妨害するが、アクチビンシグナル伝達は妨害しない。両生類胚では、Smurf1が内因性BMPシグナルを阻害し、それによって中胚葉および外胚葉におけるパターン形成および細胞運命の決定に変化が生じる。本発明は、胚発生期におけるユビキチン化経路とTGFβスーパーファミリーによる細胞運命の制御とのユニークな調節連係を提供する。したがって、Smurf1はSmad1シグナル伝達の負のレギュレーターであり、Smad1を標的とすることによって、Smurf1はBMPシグナル伝達を阻害する。Smurf2は、哺乳動物細胞ではTGFβシグナル伝達を抑制し、アフリカツメガエルでは、背側中胚葉の形成を阻害し、胚の前方切断を引き起こす。Smurf2はSmad7と安定な複合体を形成し、TGFβ/アクチビンシグナル伝達の低下とダウンレギュレーションを引き起こす。   (57) [Summary] The present invention provides specific Smads, unique members of the Hect family of ubiquitin ligases that specifically target the BMP and TGFβ / activin pathways. The new ligases were named Smurf1 and Smurf2. They interact directly with Smads 1 and 5, and Smad7, respectively, and regulate ubiquitination, turnover and activity of Smad and other proteins in these pathways. Smurf1 interferes with the biological response to BMP but does not interfere with activin signaling. In amphibian embryos, Smurf1 inhibits endogenous BMP signals, which alters pattern formation and cell fate decisions in mesoderm and ectoderm. The present invention provides a unique regulatory link between the ubiquitination pathway during embryonic development and the regulation of cell fate by the TGFβ superfamily. Thus, Smurf1 is a negative regulator of Smad1 signaling, and by targeting Smad1, Smurf1 inhibits BMP signaling. Smurf2 suppresses TGFβ signaling in mammalian cells and inhibits formation of dorsal mesoderm in Xenopus, causing anterior cleavage of the embryo. Smurf2 forms a stable complex with Smad7, causing decreased and down-regulated TGFβ / activin signaling.

Description

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

【0001】BMPのアンタゴニストおよびTGFβシグナル伝達経路 本発明をもたらした研究は、国立健康研究所(National Institute of Health
)認可番号SR01HD3242902により一部援助を受けた。従って、合衆国政府が本発
明に関する一定の権利を有する。
BMP Antagonists and TGFβ Signaling Pathways The research that led to the present invention was conducted by the National Institute of Health.
) Partially supported by grant number SR01HD3242902. Accordingly, the United States Government has certain rights in this invention.

【0002】発明の背景 実質的に全動物門において、胚発生の重要なステップは、分泌される成長因子
が介在する細胞から細胞への、または誘導的な、シグナルにより調節されること
である。特に、トランスフォーミング増殖因子β(TGFβ)スーパーファミリー
のメンバーは、有糸分裂、細胞分化、胚パターン形成および器官形成などの無数
の細胞および発生プロセスを調節する。脊椎動物胚においては、様々なTGFβシ
グナルが胚葉仕様、身体パターン形成、細胞増殖および分化に影響を与える(1-
4)。両生類のアフリカツメガエルの胚においては、異なったTGFβメンバーが様
々な細胞挙動を誘導し、例えば、アクチビン、VgIおよびnodalは脊索および筋な
どの胚の背部の特徴的な中胚葉を誘導する。VgIおよびアクチビンはまた、内胚
葉の特徴も誘導する。対象的に、骨形成タンパク質(BMP)は、血などの中胚葉
および間葉を規定し、外胚葉における上皮および神経細胞分化を調節する(総説
については(5)を参照)。
[0002] In the background substantially the entire phylum of the invention, an important step in embryonic development, from a cell growth factor secreted is interposed into the cell, or inductive, it is to be regulated by a signal. In particular, members of the transforming growth factor beta (TGFβ) superfamily regulate a myriad of cellular and developmental processes such as mitosis, cell differentiation, embryo patterning and organogenesis. In vertebrate embryos, various TGFβ signals influence germ specification, body patterning, cell proliferation and differentiation (1-
Four). In amphibian Xenopus embryos, different TGFβ members induce different cellular behaviors, eg activin, VgI and nodal induce characteristic mesoderm on the back of embryos such as notochord and muscle. VgI and activin also induce endoderm features. In contrast, bone morphogenetic proteins (BMPs) define mesoderm and mesenchyme, such as blood, and regulate epithelial and neuronal differentiation in the ectoderm (see (5) for a review).

【0003】 細胞はTGFβファミリーのリガンドに対して応答し、シグナルを直接、細胞表
面受容体複合体から核DNA標的へSmadファミリーのタンパク質を経由して伝達す
る(総説は(4)、(6)、(7)、および(52)を参照)。
Cells respond to ligands of the TGFβ family and transmit signals directly from the cell surface receptor complex to nuclear DNA targets via proteins of the Smad family (reviews (4), (6)). , (7), and (52)).

【0004】 Smadはショウジョウバエ(Drosophila)Mad(デカペンタプレジック(decapen
taplegic)[dpp]に対するマザー)および3つの線虫遺伝子Sma 2、Sma 3、および
Sma 4によりコードされるタンパク質に関係する。用語SmaおよびMadは融合され
、Smadとして画一化して呼ばれている。Smadファミリーには8つのメンバーがあ
る。リン酸化Smads 1、5および8は、Smad4と連携してBMPファミリーシグナル伝
達の機能的メディエーターである。Smad2および3はTGFβおよびアクチビンの作
用のためのシグナル伝達物質である。Smad6および7はTGFβ/BMPスーパーファミ
リーシグナル伝達を阻害するアンタゴニストとして機能する。興味深いことに、
Smad7は核に局在し、TGFβシグナル伝達に応答して細胞質内に蓄積される(73)
。さらに、Smad6およびSmad7の両方の発現はTGFb、BMP、成長因子およびサイト
カインにより調節され、それによってSmadシグナル伝達経路のネガティブフィー
ドバック調節を与える(53-58)。リン酸化Smad 1は、核に進入するとSmad 4と
ヘテロマー複合体を形成し、初期応答遺伝子の転写を活性化する。BMP受容体は
また、マイトジェン活性化プロテインキナーゼを経由してシグナルを出す。BMP
は細胞周期進行を調節して、間葉幹細胞の分化を支配すると思われる。
[0004] Smad is a Drosophila Mad (decapen Plesic (decapen
(mother to taplegic) [dpp] and three nematode genes Sma 2, Sma 3, and
Related to the protein encoded by Sma4. The terms Sma and Mad are fused together and are referred to as Smads. The Smad family has eight members. Phosphorylated Smads 1, 5 and 8 are functional mediators of BMP family signaling in cooperation with Smad4. Smads 2 and 3 are signaling agents for the action of TGFβ and activin. Smads 6 and 7 function as antagonists that inhibit TGFβ / BMP superfamily signaling. Interestingly,
Smad7 is localized in the nucleus and accumulates in the cytoplasm in response to TGFβ signaling (73)
. Furthermore, expression of both Smad6 and Smad7 is regulated by TGFb, BMP, growth factors and cytokines, thereby conferring negative feedback regulation of the Smad signaling pathway (53-58). Upon entering the nucleus, phosphorylated Smad 1 forms a heteromeric complex with Smad 4 and activates transcription of early response genes. BMP receptors also signal via mitogen-activated protein kinases. BMP
Regulate cell cycle progression and govern the differentiation of mesenchymal stem cells.

【0005】 2つの主要経路、BMPおよびアクチビン/TGFβのシグナル伝達は、詳細に記載
されている。2つの異なる受容体サブユニット、I型およびII型膜貫通セリン/ト
レオニンキナーゼは、リガンドと結合すると活性化複合体を形成する。これらの
複合体において、II型サブユニットはI型サブユニットを活性化し、それは特定
の受容体で調節されるR-Smadタンパク質を直接リン酸化して活性化する:BMP受
容体はSmad1および密接に関連するSmad 5および8を標的とするが、アクチビンお
よびTGFβ受容体はSmad1および密接に関連するSmad 2および3を標的をする。活
性化すると、これらのR-SmadはSmad4、「共通パートナー」とヘテロマー複合体
を形成する。この核への複合体輸送体は、DNA結合タンパク質と協力して標的遺
伝子のプロモーターと結合し、活性化補助因子(coactivator)を集合させるこ
とによって転写を活性化する。第3のクラスの阻害性Smad(I-Smad)、Smad6およ
びSmad7はSmad-Smad複合体形成またはSmad-受容体相互作用をブロックするイン
ヒビターとして機能する。I-Smadは受容体の細胞質ドメインとまたは直接Smad1
と結合する。この経路の全てのレベルにおける構成要素の突然変異は、胚の欠陥
および様々な癌と関連し、発生および疾患プロセスにおけるこの成長因子ファミ
リーの重要性を強調するものである(総説は(4)、(7)を参照)。特に、Smad2お
よびSmad4の欠陥は大腸および肺癌と関連し、ヒトのSmad4の欠陥は膵臓癌と関連
する。
The two major pathways, BMP and activin / TGFβ signaling, have been described in detail. Two different receptor subunits, type I and type II transmembrane serine / threonine kinases, form an activation complex upon binding with a ligand. In these complexes, the type II subunit activates the type I subunit, which directly phosphorylates and activates a specific receptor-regulated R-Smad protein: the BMP receptor and Smad1 closely. While targeting related Smads 5 and 8, activin and TGFβ receptors target Smad1 and the closely related Smads 2 and 3. Upon activation, these R-Smads form a heteromeric complex with Smad4, a "common partner". This complex transporter to the nucleus binds to the promoter of the target gene in cooperation with the DNA-binding protein and activates transcription by assembling the coactivator. A third class of inhibitory Smads (I-Smads), Smad6 and Smad7, function as inhibitors that block Smad-Smad complex formation or Smad-receptor interactions. I-Smad is either in the cytoplasmic domain of the receptor or directly on Smad1
Combine with. Component mutations at all levels of this pathway are associated with embryonic defects and various cancers, underscoring the importance of this growth factor family in developmental and disease processes (reviewed in (4), (See (7)). In particular, Smad2 and Smad4 defects are associated with colon and lung cancer, and human Smad4 defects are associated with pancreatic cancer.

【0006】 Smadは内因性酵素活性を有しない。このように、Smadシグナル伝達に対する細
胞応答の性質は、特に細胞内Smadタンパク質のレベルに著しく敏感である。実際
、アフリカツメガエル胚の選択的細胞挙動決定は、細胞に発現されるSmadタンパ
ク質の量の比較的小さい変化によって達成することができる(8-11)。従って、
細胞内Smadタンパク質レベルの調節は、TGFβスーパーファミリーによる形態発
生シグナル伝達を調節する方法として利用することができる。
Smad has no endogenous enzymatic activity. Thus, the nature of the cellular response to Smad signaling is particularly sensitive to intracellular Smad protein levels. In fact, selective cell behavioral determination of Xenopus embryos can be achieved by relatively small changes in the amount of Smad protein expressed in cells (8-11). Therefore,
Regulation of intracellular Smad protein levels can be used as a method to regulate morphogenic signaling by the TGFβ superfamily.

【0007】 ユビキチンの共有結合によるタンパク質改変は、タンパク質をプロテアソーム
が介する分解に向わせる一般的なシグナルとして認識されている(総説は(12)、
(13)を参照)。選択的ユビキチン化の標的としては、転写因子、細胞周期制御因
子、シグナル伝達タンパク質、および膜タンパク質が挙げられる((12)の参照文
献)。選択的ユビキチン化および特定の標的タンパク質の分解は、細胞周期進行
、プログラム細胞死、分化および胚発生として機能し得る。ユビキチン化経路の
機能障害は疾患および異常発生と関連する。ユビキチンリガーゼはユビキチンの
共有結合を触媒する多量体複合体、12.5 kDポリペプチドの部分であって、タン
パク質を標的とする。ユビキチンとその標的の結合は分子「標識(flag)」の役
割を果たし、26Sプロテアソームとして知られる小器官を経由するタンパク質分
解のためのユビキチン化蛋白質を標識化する。少なくとも3つの酵素、すなわちE
1、E2およびE3が、ユビキチンが標的タンパク質と結合するのに関わっている。E
1酵素はユビキチン分子を活性化してそれをE2酵素と結合し、次いでユビキチン
を標的タンパク質に直接結合させるか、またはそれをE3ユビキチンリガーゼに送
る。E3は特定の基質を認識してユビキチン化に導く。
[0007] Covalent protein modification of ubiquitin is recognized as a general signal that directs proteins to proteasome-mediated degradation (reviewed in (12),
(See (13)). Targets for selective ubiquitination include transcription factors, cell cycle regulators, signal transduction proteins, and membrane proteins (ref. (12)). Selective ubiquitination and degradation of specific target proteins can function as cell cycle progression, programmed cell death, differentiation and embryonic development. Dysfunction of the ubiquitination pathway is associated with disease and aberrant development. Ubiquitin ligase is a part of the 12.5 kD polypeptide, a multimeric complex that catalyzes the covalent binding of ubiquitin, targeting proteins. The binding of ubiquitin to its target acts as a molecular "flag", labeling ubiquitinated proteins for proteolysis via an organelle known as the 26S proteasome. At least 3 enzymes, namely E
1, E2 and E3 are involved in ubiquitin binding to target proteins. E
One enzyme activates the ubiquitin molecule and binds it with the E2 enzyme, which then either binds ubiquitin directly to the target protein or sends it to the E3 ubiquitin ligase. E3 recognizes a specific substrate and leads to ubiquitination.

【0008】 ユビキチン化系による発生調節の複数の例が、タマホコリカビ(Dictyosteliu
m)(14-16)およびショウジョウバエ(Drosophila)(17-21)について記載さ
れている。ユビキチンと受容体の結合は様々な系で利用されており、エンドサイ
トーシスおよびシグナル伝達を制御し、ならびにプロテアソームおよびリソソー
ム介在性分解による受容体定常状態レベルの制御する(59-60)。複数の系にお
いて膜受容体の直接的ユビキチン化の特性解析がなされているが、いくつかの事
例においては、ユビキチン依存的制御は、ユビキチンと受容体の直接的結合が関
わらないようである(61-62)。多くの細胞表面受容体はユビキチン依存的経路
により調節されるが、膜タンパク質と結合してそれをユビキチン化の標的とする
E3ユビキチンリガーゼは少数しか規定されてない。Nedd4、Cd-WW-HECTドメインE
3ユビキチンリガーゼは、アミロライド感受性ナトリウムチャネルの代謝回転を
、直接、該チャネルのカルボキシ末端に存在するPPXYモチーフと結合させること
によって制御することができる(63-66)。さらに、RINGフィンガータンパク質
、c-cblは、最近、E3ユビキチンリガーゼとして機能し、EGF受容体と結合してユ
ビキチン化および受容体複合体のダウンレギュレーションに介在することが示さ
れている(67-68)。これらの例において、膜タンパク質のユビキチン化はE3リ
ガーゼと標的蛋白質の間の直接相互作用に関わるようである。アダプタータンパ
ク質がE3リガーゼを特定の受容体複合体に集合させるために機能するのかどうか
は判明していない。パターン形成の制御におけるユビキチン化の機構と標的は今
まで明らかになっていない。
[0008] Multiple examples of developmental regulation by the ubiquitination system have been reported by Dictyosteliu.
m) (14-16) and Drosophila (17-21). Ubiquitin-receptor binding has been used in a variety of systems to regulate endocytosis and signal transduction, and to regulate steady-state levels of receptors through proteasome- and lysosome-mediated degradation (59-60). Although direct ubiquitination of membrane receptors has been characterized in multiple systems, in some cases ubiquitin-dependent regulation does not appear to involve direct ubiquitin-receptor binding (61). -62). Many cell surface receptors are regulated by ubiquitin-dependent pathways but bind membrane proteins and target them for ubiquitination
Only a small number of E3 ubiquitin ligases are defined. Nedd4, Cd-WW-HECT domain E
3 Ubiquitin ligase can regulate the turnover of amiloride-sensitive sodium channels by binding directly to the PPXY motif present at the carboxy terminus of the channel (63-66). In addition, the RING finger protein, c-cbl, has recently been shown to function as an E3 ubiquitin ligase, which binds to the EGF receptor and mediates ubiquitination and down-regulation of the receptor complex (67-68). ). In these instances, ubiquitination of membrane proteins appears to involve a direct interaction between E3 ligase and target proteins. It is not known whether the adapter protein functions to assemble E3 ligase into a specific receptor complex. The mechanism and target of ubiquitination in the control of pattern formation have not been clarified until now.

【0009】 本明細書を通して数字により引用した参照文献は、実施例の後に掲げられてい
る。本明細書に引用した全ての参照文献は参照により組み入れられる。
References cited by numbers throughout this specification are listed after the examples. All references cited herein are incorporated by reference.

【0010】発明の概要 本発明は、有利な方法として、BMPおよびTGFβが介在する活性化に関わる調節
タンパク質の1つのクラスを提供する。特に、これらのタンパク質は、Smadタン
パク質を調節し、および/またはSmadタンパク質の存在下でTGFβ受容体複合体
の分解を促進する。本発明のタンパク質の活性を操作することにより、当業者は
、例えばBMPまたはTGFβを経由して、細胞活性化をアップレギュレートまたはダ
ウンレギュレートすることができる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention advantageously provides a class of regulatory proteins involved in BMP and TGFβ mediated activation. In particular, these proteins regulate Smad proteins and / or promote degradation of the TGFβ receptor complex in the presence of Smad proteins. By manipulating the activity of the proteins of the invention, one of skill in the art can upregulate or downregulate cell activation, eg, via BMP or TGFβ.

【0011】 従って、第1の態様においては、本発明は単離したSmurfタンパク質、および特
にヒトSmurfタンパク質を提供する。ある実施形態においては、それはSmurf1タ
ンパク質である。代わりの実施形態においては、それはSmurf2タンパク質である
。以下に例示する特定の実施形態においては、ヒトSmurf1は図10(配列番号2)
に記載のアミノ酸配列を有し、そしてヒトSmurf2は図12(配列番号4)に記載の
アミノ酸配列を有する。本発明のSmurfタンパク質は、配列番号2および4に記述
した配列からの少なくとも5個、そして好ましくは少なくとも10個の連続アミノ
酸を含有しうる。
Therefore, in a first aspect, the invention provides an isolated Smurf protein, and in particular a human Smurf protein. In certain embodiments, it is Smurf1 protein. In an alternative embodiment, it is the Smurf2 protein. In the particular embodiment illustrated below, human Smurf1 is shown in FIG. 10 (SEQ ID NO: 2).
And the human Smurf2 has the amino acid sequence set forth in Figure 12 (SEQ ID NO: 4). The Smurf protein of the invention may contain at least 5, and preferably at least 10 contiguous amino acids from the sequences set forth in SEQ ID NOs: 2 and 4.

【0012】 本発明はさらに、Smurfタンパク質と特異的に結合する抗体を提供する。[0012]   The invention further provides an antibody that specifically binds to the Smurf protein.

【0013】 本発明はさらに、本発明のSmurfタンパク質をコードする核酸を提供する。特
定の実施形態においては、該核酸は配列番号1または配列番号3に記述したヌクレ
オチド配列を有する。
The invention further provides a nucleic acid encoding the Smurf protein of the invention. In a particular embodiment, the nucleic acid has the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3.

【0014】 本発明はさらに、Smurfをコードする配列またはそれらと相補的な配列を有す
る核酸と、高度にストリンジェントな条件下で特異的にハイブリダイズするオリ
ゴヌクレオチドまたは核酸を提供する。そのようなハイブリダイズしうる核酸と
しては、プローブ(それらは標識されている)、プライマー(例えば、PCR増幅
用)、アンチセンス核酸、リボザイム、および三重らせん形成核酸があげられる
The present invention further provides an oligonucleotide or nucleic acid that specifically hybridizes with a nucleic acid having a sequence encoding Smurf or a sequence complementary thereto under highly stringent conditions. Such hybridizable nucleic acids include probes (they are labeled), primers (eg for PCR amplification), antisense nucleic acids, ribozymes, and triple helix forming nucleic acids.

【0015】 本発明はさらに、例えば発現制御配列の制御下にある、Smurfをコードする核
酸を含有するベクターを提供する。また、そのようなベクターを含む宿主細胞、
およびそのような宿主細胞を該ベクターからSmurfタンパク質の発現を可能にす
る条件下で培養することによってSmurfを産生する方法も提供される。
The invention further provides a vector containing a nucleic acid encoding Smurf, eg under the control of expression control sequences. Also, a host cell containing such a vector,
Also provided are methods of producing Smurf by culturing such host cells under conditions that allow expression of the Smurf protein from the vector.

【0016】 また、ヒトSmurfタンパク質を発現するトランスジェニック非ヒト動物および
内因性Smurfタンパク質が欠失している非ヒト動物も意図している。
Also contemplated are transgenic non-human animals expressing the human Smurf protein and non-human animals deficient in the endogenous Smurf protein.

【0017】 本発明はさらに、細胞における骨形成タンパク質またはトランスフォーミング
増殖因子β活性化経路を阻害する方法を提供する。この方法は、細胞中に導入さ
れたベクターからのSmurfの発現を可能にする条件下で該細胞を増殖させること
を含む。あるいは、本発明は、細胞における骨形成タンパク質またはトランスフ
ォーミング増殖因子β活性化経路を促進する方法であって、細胞内の内因性Smur
fの発現を抑制することを特徴とする上記方法を提供する。
The invention further provides a method of inhibiting a bone morphogenetic protein or transforming growth factor β activation pathway in a cell. The method involves growing the cell under conditions that allow expression of Smurf from the vector introduced into the cell. Alternatively, the present invention provides a method of promoting a bone morphogenetic protein or transforming growth factor β activation pathway in a cell, the method comprising:
There is provided the above method, which comprises suppressing the expression of f.

【0018】 さらに、本発見はSmurf活性のモジュレーターのスクリーニングを可能にする
。本発明のスクリーニングは、試験化合物の不在のもとでの宿主細胞のSmurf活
性と比較して、試験化合物の存在のもとでの宿主細胞のSmurf活性の調節を検出
することを含んでなる。例に示したように、そのような活性の1つはSmadタンパ
ク質のユビキチン化である。他の活性はTGFβ受容体分解の促進である。
Furthermore, the present discovery allows screening of modulators of Smurf activity. The screening of the present invention comprises detecting modulation of host cell Smurf activity in the presence of the test compound as compared to host cell Smurf activity in the absence of the test compound. As shown in the examples, one such activity is ubiquitination of Smad proteins. Another activity is the promotion of TGFβ receptor degradation.

【0019】発明の説明 本発明は、Smurfタンパク質と呼ばれるE3ユビキチンリガーゼをコードする遺
伝子のファミリーに関し、本発明には、あらゆる動物から由来する、特に哺乳動
物もしくは両生類に由来する、とりわけヒトを起源とする、完全長、すなわち天
然に生ずる形のもの、およびそれの断片で機能的に同じ活性を有するもしくは同
じ抗原性を有するものを含む。特別な実施形態においては、Smurf1およびSmurf2
と呼ばれるE3ユビキチンリガーゼの特性を明らかにする。
[0019] The present invention relates to a family of genes encoding E3 ubiquitin ligase called Smurf proteins, the present invention is derived from any animal, particularly from a mammal or amphibian, especially the origin of human And full-length, ie naturally occurring forms, and fragments thereof having the same functional activity or the same antigenicity. In particular embodiments, Smurf1 and Smurf2
Characterization of an E3 ubiquitin ligase called

【0020】 本発明は、部分的にはユビキチンリガーゼのHectファミリーの2つの新しいメ
ンバーがSmadと相互作用するという驚くべき発見に基づいている。それらのリガ
ンドはSmurf1およびSmurf2と名付けられている。これらのうちの1つであるSmur
f1は特異的にBMP経路に特異的なSmadを標的とし、そのことによってBMPシグナル
伝達のアンタゴニストもしくは負のレギュレーターとして作用する。Smurf1は直
接的にSmad1および5と相互作用し、それらのユビキチン化、代謝回転および活性
を調節する。両生類の胚ではSmurf1は内因性のBMPシグナルを阻害し、その結果
、中胚葉および外胚葉中でのパターン形成および細胞の運命を変える。このよう
に、本発明はユビキチン化経路と細胞の運命の制御との間のユニークな調節タン
パク質の関連を、例えば胚発生の際に提供する。本発明はさらに、Smurf1タンパ
ク質[配列番号2]およびその突然変異体に加えて、Smurf1をコードする核酸[配列
番号1]を提供する。
The present invention is based, in part, on the surprising discovery that two new members of the Hect family of ubiquitin ligases interact with Smads. Their ligands are named Smurf1 and Smurf2. One of these, Smur
f1 specifically targets Smads specific for the BMP pathway, thereby acting as an antagonist or negative regulator of BMP signaling. Smurf1 interacts directly with Smad1 and 5 and regulates their ubiquitination, turnover and activity. In amphibian embryos, Smurf1 inhibits endogenous BMP signaling, resulting in altered patterning and cell fate in mesoderm and ectoderm. Thus, the present invention provides a unique regulatory protein link between the ubiquitination pathway and the control of cell fate, for example during embryogenesis. The invention further provides a nucleic acid encoding Smurf1 [SEQ ID NO: 1] in addition to the Smurf1 protein [SEQ ID NO: 2] and mutants thereof.

【0021】 ユビキチンリガーゼのHectファミリーのもう一つの新たなメンバーはSmurf2で
ある。Smurf2、すなわちC2-WW-HECTドメインE3ユビキチンリガーゼはSmurf1と関
連している。Smurf2はSmad1、Smad 2またはSmad 4と相互作用せず、Smurf2はSma
d1、Smad 2またはSmad 4の定常状態のレベルを変えない。しかし、Smurf2はSmad
7と相互作用し、Smad7中のPPXYモチーフと直接的に結合する。Smurf2は、TGFβ
シグナル伝達のアンタゴニストもしくは負のレギュレーターとしてのSmad7と共
働して作用してTGFβレセプターの分解に関与する。TGFβシグナル伝達の活性化
はSmad7依存性のSmurf2のTGFβレセプター複合体への集合をもたらす。活性化さ
れたTGFβレセプター複合体が存在しなければ、Smurf2はSmad7の定常レベルおよ
び代謝回転を変えることはない。Smad7によるTGFβレセプターへのSmurf2の集合
はSmad7−TGFβレセプター複合体の、プロテアソーム経路およびリソソーム経路
の双方による分解を促進する。本明細書中に記載する研究は、Smurf2をTGFβレ
セプター複合体へ集合させてその複合体の分解を促進しそのことによって活性化
されたTGFβレセプター複合体をダウンレギュレートする、Smad7のアダプタータ
ンパク質としての機能を示している。Smad7の核への局在化、およびSmurf2との
相互作用の調節はSmad7−Smurf2複合体の阻害活性を調節するために用いること
ができる。
Another new member of the Hect family of ubiquitin ligases is Smurf2. Smurf2, the C2-WW-HECT domain E3 ubiquitin ligase, is associated with Smurf1. Smurf2 does not interact with Smad1, Smad2 or Smad4 and Smurf2 does not
Does not change the steady-state level of d1, Smad 2 or Smad 4. But Smurf2 is Smad
It interacts with 7 and binds directly to the PPXY motif in Smad7. Smurf2 is TGFβ
It acts synergistically with Smad7 as a signal transduction antagonist or negative regulator to participate in the degradation of the TGFβ receptor. Activation of TGFβ signaling results in Smad7-dependent assembly of Smurf2 into the TGFβ receptor complex. In the absence of an activated TGFβ receptor complex, Smurf2 does not alter Smad7 steady-state levels and turnover. Assembly of Smurf2 on the TGFβ receptor by Smad7 promotes degradation of the Smad7-TGFβ receptor complex by both the proteasome and lysosomal pathways. The studies described herein show that as an adapter protein for Smad7, Smurf2 assembles into the TGFβ receptor complex, promoting degradation of the complex and thereby down-regulating the activated TGFβ receptor complex. Shows the function of. Localization of Smad7 to the nucleus and regulation of its interaction with Smurf2 can be used to regulate the inhibitory activity of the Smad7-Smurf2 complex.

【0022】 本発明はさらに、Smurf2タンパク質[配列番号4]およびそれの変異体に加えて
、Smurf2をコードする核酸[配列番号3]を提供する。
The invention further provides a nucleic acid encoding Smurf2 [SEQ ID NO: 3], in addition to the Smurf2 protein [SEQ ID NO: 4] and variants thereof.

【0023】 E3ユビキチンリガーゼは本明細書で論じた知見から明らかなとおり、非常に選
択的な基質特異性を示す。例えば、Smurf1はBMP経路特異的Smadと結合する。さ
らにSmurf1はBMP経路でのユニークなシグナル伝達タンパク質であるが、それはS
murf1がSmad1およびSmad5とのみ結合し、Smad2(TGFβおよびアクチビンレセプタ
ー経路に対して特異的)にはごくわずかしかアフィニティーを示さず、Smad4(一
般的なSmadシグナル伝達のパートナー)には全くアフィニティーを示さないから
である。このような基質特異性の結果として、Smurf1は、BMPに対する生物学的
応答を、アクチビンの経路に影響を及ぼすことなく、効果的に妨害、もしくは調
節することができるが、このことはすなわち、他のTGFβシグナル伝達経路に対
する効果は限定的であるか、もしくは存在しないことである。
The E3 ubiquitin ligase exhibits very selective substrate specificity, as evidenced by the findings discussed herein. For example, Smurf1 binds to the BMP pathway-specific Smad. Furthermore, Smurf1 is a unique signaling protein in the BMP pathway, which is S
murf1 binds only to Smad1 and Smad5, shows negligible affinity for Smad2 (specific for the TGFβ and activin receptor pathways), and no affinity for Smad4 (common Smad signaling partner) Because there is no. As a result of such substrate specificity, Smurf1 can effectively interfere with or regulate the biological response to BMPs without affecting the activin pathway, which means that Has limited or no effect on the TGFβ signaling pathway.

【0024】 BMP/TGFβシグナル伝達経路は、組織分化、形態形成、および細胞増殖の制御
において機能する(例えば、(52))。TGFβファミリーによってメディエートされ
るシグナル伝達経路に対するアンタゴニストとして、Smurf1はBMP経路をin vivo
もしくはin vitroで阻害することとなる。TGFβレセプターの分解のための調節
系の必須の成分として、Smurf2はTGFβシグナル伝達経路を阻害することとなろ
う。その結果、Smurfは軟骨形成(chondrogenesis)、骨形成、血液細胞分化、軟
骨形成(cartilage formation)、神経管パターン化、網膜発生、心臓の誘導およ
び形態形成、毛髪の成長、歯の形成、配偶子形成、および広範な組織および器官
形成過程を阻止し、BMP経路に依存した骨およびその他の組織の再生、成長、維
持、その他を妨げることとなる。
The BMP / TGFβ signaling pathway functions in controlling tissue differentiation, morphogenesis, and cell proliferation (eg (52)). As an antagonist to the signaling pathway mediated by the TGFβ family, Smurf1 induces the BMP pathway in vivo
Alternatively, it will be inhibited in vitro. As an essential component of the regulatory system for TGFβ receptor degradation, Smurf2 will inhibit the TGFβ signaling pathway. As a result, Smurf is associated with chondrogenesis, bone formation, blood cell differentiation, cartilage formation, neural tube patterning, retinal development, cardiac induction and morphogenesis, hair growth, tooth formation, gametes. It blocks formation and a wide range of tissue and organogenesis processes and interferes with the regeneration, growth, maintenance, etc. of bone and other tissues that rely on the BMP pathway.

【0025】 1つの実施形態においては、下記のSmurfタンパク質もしくはSmurfの低分子ア
ンタゴニストの変異型を、タンパク質、例えば、SmadもしくはTGFβレセプター
のユビキチン化を防止し、それによってBMPによって媒介されるシグナル伝達経
路を維持するために用いることができる。さらに、Smurfタンパク質のHectドメ
イン、このドメインはSmadのユビキチン化に必要な触媒活性を有しているが、こ
のドメイン、もしくはSmadのPPXYドメインと相互作用するWWドメインのいずれか
に対して結合し、そのことによって、Smurf1がSmadと結合してSmadをユビキチン
化することを排除することとなる、Smadの断片を作成することができる。これら
の断片はSmurf−Smad相互作用の小分子阻害剤として、たとえば阻害結合アッセ
イで、用いることもできる。Smurfタンパク質の変異体およびSmadの断片は、疾
病状態に寄与している欠損のあるBMPおよび/もしくはTGFβ/アクチビンシグナル
伝達を、Smurf活性の過剰発現もしくは増大の結果として改善するために用いる
ことができる。
In one embodiment, a variant of the Smurf protein or a small molecule antagonist of Smurf described below is used to prevent ubiquitination of a protein, eg, a Smad or TGFβ receptor, thereby mediated by a BMP-mediated signaling pathway. Can be used to maintain Furthermore, the Hect domain of the Smurf protein, which has the catalytic activity required for Smad ubiquitination, binds to either this domain or to the WW domain that interacts with the PPXY domain of Smad, This makes it possible to create a fragment of Smad, which eliminates the binding of Smurf1 to Smad and ubiquitination of Smad. These fragments can also be used as small molecule inhibitors of Smurf-Smad interactions, for example in inhibition binding assays. Variants of Smurf proteins and fragments of Smads can be used to improve defective BMP and / or TGFβ / activin signaling contributing to disease states as a result of overexpression or increased Smurf activity .

【0026】 BMPは骨の分化と結合組織の修復を制御し、骨の成長および結合組織修復に関
連する適応症で臨床試験が既に行われている。Smurfタンパク質は、その機能に
影響を及ぼすことのでき、そのことによってBMPに対する細胞性の応答に影響を
与え、その結果臨床適用のできる医薬品の発見のための新たな標的を提示する。
従って、Smurfタンパク質は、BMP経路の増強、もしくはSmurfタンパク質活性の
アンタゴナイズもしくはまねることによる阻害のいずれかを行うことのできる種
々の医薬品および/もしくは抗体のスクリーニングのために用いることができる
。例えば、Smurf1はSmad1および5に対して高度に特異的であるので、BMP経路を
ブロックもしくは活性化する医薬品をスクリーニングするために用いることがで
き、BMPへの細胞性応答に対して、他のTGFβスーパーファミリーのメンバーに影
響を及ぼすことなく、効果を及ぼすことができる。
BMP regulates bone differentiation and connective tissue repair, and clinical trials have already been conducted in indications related to bone growth and connective tissue repair. The Smurf protein can influence its function, thereby affecting the cellular response to BMP, thus presenting a new target for the discovery of clinically applicable drugs.
Therefore, the Smurf protein can be used for screening various drugs and / or antibodies that can either enhance the BMP pathway or inhibit Smurf protein activity by antagonizing or mimicking. For example, since Smurf1 is highly specific for Smad1 and 5, it can be used to screen for drugs that block or activate the BMP pathway, and to the cellular response to BMPs against other TGFβs. It can be effective without affecting superfamily members.

【0027】 Smurfタンパク質は細胞内で、Smadシグナル伝達の起こるレベルで働き、従っ
て、BMPおよびTGFβ/アクチビンシグナルに影響を及ぼす、別の方法を提供する
。しかし、Smurfタンパク質は細胞内タンパク質であるので、Smurf活性を直接的
に変えようとする操作は全て細胞内で機能せねばならない。そのような操作とし
ては、アンチセンスおよびリボザイム技法、ならびに細胞内抗体技法を挙げるこ
とができる。
The Smurf protein acts intracellularly at the level at which Smad signaling occurs, thus providing another way to influence BMP and TGFβ / activin signaling. However, since the Smurf protein is an intracellular protein, all manipulations that directly change Smurf activity must function in the cell. Such manipulations can include antisense and ribozyme techniques, as well as intracellular antibody techniques.

【0028】 Smurfは遺伝子治療の方法で細胞内に送達させて、Smad、例えばSmurf1もしく
はSmurf2の標的となっているSmad、によって制御されている特定の成長因子経路
による過剰なシグナル伝達をブロックすることができる。本明細書の実施例では
、単に細胞中のSmurf1の発現レベルを増加させるだけでSmadシグナル伝達経路を
アンタゴナイズすることが示されている。遺伝子治療によってSmurfを過剰発現
させることを、過剰なSmadシグナル伝達の結果生じている臨床状態の是正に用い
ることができる。そのような臨床状態としては、例えば、骨、腱、もしくは軟骨
組織の過形成、または、Smad1もしくはSmad5をシグナル伝達のために用いている
レセプター(BMPレセプターなど)からのシグナルによって調節されているその他
の組織の形成が含まれる。
Smurf can be delivered intracellularly by gene therapy methods to block excessive signaling by specific growth factor pathways regulated by Smads, for example Smads targeted by Smurf1 or Smurf2. You can The examples herein show that merely increasing the expression level of Smurf1 in cells antagonizes the Smad signaling pathway. Overexpression of Smurf by gene therapy can be used to ameliorate clinical conditions resulting from excessive Smad signaling. Such clinical conditions include, for example, bone, tendon, or cartilage tissue hyperplasia, or other conditions that are regulated by signals from receptors that use Smad1 or Smad5 for signal transduction (such as BMP receptors). Formation of the tissue of.

【0029】 Smurf核酸およびその部分配列(PCRプローブなど)はヒトゲノム中の欠損のある
Smurf遺伝子の同定のための分子性プローブとして、特にSmurf遺伝子の変異が特
定の疾患に伴って見出される場合に有用であろう。Smurfタンパク質は、ユビキ
チン化の標的となるような細胞内のタンパク質を同定するためのin vitroアッセ
イのための試薬として用いることができる。精製したSmurfは、精製したユビキ
チン化酵素(すなわち、E1およびE2成分)を用いて再構成し、アッセイに導入され
る新規の標的タンパク質を(精製されたタンパク質、もしくは同一性が未知の翻
訳されたcDNAのとして)、同定する目的での機能的(ユビキチン化)アッセイにお
いて用いることができる。
Smurf nucleic acid and its subsequences (such as PCR probes) are defective in the human genome
It will be useful as a molecular probe for the identification of the Smurf gene, especially when mutations of the Smurf gene are found with particular diseases. The Smurf protein can be used as a reagent for in vitro assays to identify intracellular proteins that are targets for ubiquitination. Purified Smurf was reconstituted with purified ubiquitinase (i.e., E1 and E2 components) to introduce a new target protein into the assay (purified protein, or translated with unknown identity). As a cDNA, it can be used in a functional (ubiquitination) assay for identification purposes.

【0030】 本発明では、当業界で用いられてきた従来の分子生物学、微生物学、および組
換えDNA技法を用いることができる。そのような技法については文献で十分に説
明されている。例えば、Sambrook, FritchとManiatis, 分子クローニング:実験
室マニュアルMolecular Cloning:A Laboratory Manual, 第2版(1989), Cold Spr
ing Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, 米国ニューヨーク州(以後
"Sambrookら, 1989"という);DNAクローニング:実際的なアプローチDNA Clonin
g: A Practical Approach, 第Iおよび第II巻(D.N.Glover編, 1985); オリゴヌク
レオチドの合成Oligonucleotide Synthesis(M.J.Gait編, 1984); 核酸ハイブリ
ダイゼーションNucleic Acid Hybridization[B.D.HamesとS.J.Higgins編, (1985
)]; 転写と翻訳Transcription And Translation[B.D.HamesとS.J.Higgins編(198
4)]; Animal Cell Culture[R.I.Freshney編, (1986)]; 固定化細胞と酵素Immobi
lized Cells And Enzymes[IRL Press, (1986)]; B.Perbal, 分子クローニングの
実際的なガイドA Practical Guide To Molecular Cloning(1984); F.M.Ausbelら
(編), 分子生物学の現行のプロトコールCurrent Protocols in Molecular biolo
gy, John Wiley & Sons, Inc. (1994)を参照せよ。
The present invention may employ conventional molecular biology, microbiology, and recombinant DNA techniques used in the art. Such techniques are explained fully in the literature. For example, Sambrook, Fritch and Maniatis, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Edition (1989), Cold Spr.
ing Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, USA (hereafter
"Sambrook et al., 1989"); DNA cloning: a practical approach DNA Clonin
g: A Practical Approach, Volumes I and II (DNGlover, 1985); Oligonucleotide Synthesis (MJGait, 1984); Nucleic Acid Hybridization (BD Hames and SJ Higgins, 1985)
)]; Transcription And Translation [Edited by BD Hames and SJ Higgins (198
4)]; Animal Cell Culture [RIFreshney, (1986)]; Immobilized cells and enzyme Immobi
lized Cells And Enzymes [IRL Press, (1986)]; B. Perbal, A Practical Guide To Molecular Cloning (1984); FM Ausbel et al.
(Ed), Current Protocols in Molecular biolo
See gy, John Wiley & Sons, Inc. (1994).

【0031】 本明細書では次の用語は下記の意味を有する。[0031]   As used herein, the following terms have the following meanings.

【0032】 「約」「概ね」という用語は、ある与えられた値もしくは範囲の20%以内、好
ましくは10%以内、より好ましくは5%以内であることを意味する。
The term “about” or “approximately” means within 20%, preferably within 10%, and more preferably within 5% of a given value or range.

【0033】 本明細書で用いられている「単離された」という用語は、その対象としている
物質が通常存在する天然の環境中で見出されるその物質以外の成分を含まないこ
とを意味する。とりわけ、単離された生物学的物質は細胞性成分を含まない。核
酸分子の場合には、単離された核酸にはPCR産物、単離されたmRNA、cDNA、もし
くは制限酵素切断断片が含まれる。別の1実施形態においては、単離された核酸
は、好ましくはその核酸が見出される染色体から切り出されたものであり、より
好ましくはその核酸は、その単離された核酸分子が染色体内にある場合にはその
核酸に含有されている遺伝子の上流もしくは下流に位置している非調節領域、非
コード領域、もしくは他の遺伝子と結合されていないものである。また別の1実
施形態においては、単離された核酸は1個以上のイントロンを欠いている。単離
された核酸分子をプラスミド、コスミド、人工染色体、および類似のものに挿入
することができる。このように、特定の1実施形態においては、組換え核酸は単
離された核酸の1種である。単離されたタンパク質は、細胞中でそのタンパク質
が会合している他のタンパク質もしくは核酸と会合したものとすることができ、
またはそれが膜関連タンパク質である場合には細胞膜と会合したものとすること
ができる。単離された細胞内小器官、細胞、もしくは組織は、生体内のそれが見
出される解剖学的部位から取り出される。単離された物質は精製されたものとす
ることができるが、必ずしもそうである必要はない。
As used herein, the term “isolated” means free of components other than that substance normally found in the natural environment in which it is normally found. In particular, the isolated biological material is free of cellular components. In the case of nucleic acid molecules, isolated nucleic acids include PCR products, isolated mRNA, cDNA, or restriction enzyme cleavage fragments. In another embodiment, the isolated nucleic acid is preferably excised from the chromosome in which the nucleic acid is found, more preferably the nucleic acid is that the isolated nucleic acid molecule is intrachromosomal. In some cases, it is a non-regulatory region, a non-coding region located upstream or downstream of the gene contained in the nucleic acid, or is not linked to another gene. In yet another embodiment, the isolated nucleic acid lacks one or more introns. The isolated nucleic acid molecule can be inserted into plasmids, cosmids, artificial chromosomes, and the like. Thus, in one particular embodiment, the recombinant nucleic acid is one of the isolated nucleic acids. The isolated protein can be associated with other proteins or nucleic acids with which the protein is associated in the cell,
Alternatively, it can be associated with the cell membrane if it is a membrane-associated protein. The isolated intracellular organelle, cell, or tissue is removed from the anatomical site in the body where it is found. The isolated material can be, but need not be, purified.

【0034】 本明細書で用いている「精製された」という用語は、関連のない物質、すなわ
ち混入物を低減もしくは排除するような条件下で単離された物質を意味する。例
えば、精製されたタンパク質は好ましくは細胞内でそのタンパク質が会合してい
る他のタンパク質もしくは核酸を実質的に含まないものであり、精製された核酸
分子は好ましくは細胞内でその核酸と共に見出されるタンパク質もしくは他の無
関係の核酸分子を実質的に含まないものである。本明細書で用いている「実質的
に含まない」という用語は物質の分析試験の文脈において用いられている。好ま
しくは、汚染物を実質的に含まない精製された物質は、少なくとも50%の純度で
あり、より好ましくは少なくとも90%の純度であり、さらにより好ましくは少な
くとも99%の純度のものである。純度は、クロマトグラフィー、ゲル電気泳動、
イムノアッセイ、組成分析、生物学的アッセイ、およびその他の当業界では既知
の方法で評価することができる。
As used herein, the term “purified” refers to irrelevant material, ie, material isolated under conditions that reduce or eliminate contaminants. For example, a purified protein is preferably one that is substantially free of other proteins or nucleic acids with which it is associated in the cell, and the purified nucleic acid molecule is preferably found in the cell with that nucleic acid. It is substantially free of proteins or other unrelated nucleic acid molecules. The term "substantially free" as used herein is used in the context of analytical testing of substances. Preferably, the purified material substantially free of contaminants is at least 50% pure, more preferably at least 90% pure, and even more preferably at least 99% pure. Purity includes chromatography, gel electrophoresis,
It can be evaluated by immunoassays, compositional analysis, biological assays, and other methods known in the art.

【0035】 本明細書で用いている「遺伝子」とは、発現制御配列と機能しうる形で連結さ
れているポリペプチドコード配列を含んでいるDNA分子の一部分を意味する。1実
施形態においては、遺伝子はゲノム配列もしくはゲノム配列の部分とすることが
でき、その配列中には1つ以上のイントロンが含まれる。別の1実施形態において
は、遺伝子という用語はcDNA分子を意味する(すなわち、イントロンを欠くコー
ド配列)。
As used herein, a “gene” refers to a portion of a DNA molecule that contains a polypeptide coding sequence operably linked to expression control sequences. In one embodiment, a gene can be a genomic sequence or part of a genomic sequence, which sequence contains one or more introns. In another embodiment, the term gene means a cDNA molecule (ie a coding sequence lacking introns).

【0036】 DNAの「コード配列」とは、適切な調節配列の制御下にある場合にin vitroも
しくはin vivoで細胞中で転写されてポリペプチドに翻訳される2本鎖DNA配列で
ある。コード配列の境界は5'末端(アミノ末端)にある開始コドンおよび3'末端(
カルボキシ末端)にある翻訳停止コドンによって定められる。コード配列として
は、限定はされないが、原核生物の配列、真核生物のmRNAから得たcDNA、真核生
物(例えば哺乳動物)のDNA、および合成DNA配列をも含んでいる。コード配列の真
核細胞内での発現を意図する場合には、ポリアデニル化シグナルおよび転写終結
配列を通常はそのコード配列の3'に位置させることとなる。
A DNA “coding sequence” is a double-stranded DNA sequence which is transcribed and translated into a polypeptide in a cell in vitro or in vivo when under the control of appropriate regulatory sequences. The boundaries of the coding sequence are the start codon at the 5'end (amino terminus) and the 3'end (
Defined by the translation stop codon at the carboxy terminus). Coding sequences also include, but are not limited to, prokaryotic sequences, eukaryotic mRNA derived cDNA, eukaryotic (eg, mammalian) DNA, and synthetic DNA sequences. If the coding sequence is intended for expression in eukaryotic cells, a polyadenylation signal and transcription termination sequence will usually be located 3'to the coding sequence.

【0037】 「発現制御配列」、例えば転写および翻訳制御配列は、コード配列に隣接して
いる調節配列であり、例えばプロモーター、エンハンサー、サプレッサー、ター
ミネーター、および類似のものなどであり、その調節配列は宿主細胞中でのコー
ド配列の発現が行えるようにする。真核細胞中ではポリアデニル化シグナルは制
御配列である。mRNA上ではリボソーム結合部位が発現制御配列である。
“Expression control sequences”, such as transcriptional and translational control sequences, are regulatory sequences that flank the coding sequence, such as promoters, enhancers, suppressors, terminators, and the like, the regulatory sequences of which are: Allows expression of the coding sequence in the host cell. In eukaryotic cells, polyadenylation signals are regulatory sequences. On mRNA, the ribosome binding site is an expression control sequence.

【0038】 「プロモーター配列」は細胞中でRNAポリメラーゼを結合することができ、下
流(3'方向)コード配列の転写を開始させることのできるDNA調節領域である。本
発明を定義する目的では、プロモーター配列はその3'末端で転写開始部位と境界
をなし、上流(5'方向)に、バックグラウンドのレベルを上回る、検出可能なレベ
ルの転写を開始するために必要な最小限の数の塩基もしくはエレメントを含むよ
うに伸長する。プロモーター配列内部には転写開始部位(例えばヌクレアーゼS1
でマッピングすることにより都合よく定義することができる)、ならびにRNAポリ
メラーゼの結合の役目を担っているタンパク質結合ドメイン(コンセンサス配列)
がある。
A “promoter sequence” is a DNA regulatory region capable of binding RNA polymerase in a cell and initiating transcription of a downstream (3 ′ direction) coding sequence. For the purposes of defining the present invention, a promoter sequence is bounded at its 3'end by a transcription start site, upstream (5 'direction) to initiate a detectable level of transcription above background levels. Extend to contain the required minimum number of bases or elements. Within the promoter sequence is a transcription initiation site (eg nuclease S1
, Which can be conveniently defined by mapping with, and the protein-binding domain (consensus sequence) that is responsible for binding RNA polymerase.
There is.

【0039】 コード配列は、細胞内でRNAポリメラーゼがコード配列をmRNAに転写し、次い
でtRNAにスプライスされ(もしそのmRNAがイントロンを含んでいれば)、そのコー
ド配列でコードされているタンパク質に翻訳される際に、転写および翻訳調節配
列の「調節(制御)下にある」。
[0039] A coding sequence is transcribed into a protein encoded by the coding sequence by RNA polymerase in the cell which transcribes the coding sequence into mRNA, which is then spliced into tRNA (if the mRNA contains an intron). "Under the control" of transcriptional and translational regulatory sequences, when made.

【0040】 ある核酸分子は、その核酸分子の1本鎖が適切な温度および溶液のイオン強度
の条件下で他の核酸分子とアニールさせることができるならば、別の核酸分子、
例えばcDNA、ゲノムDNA、もしくはRNAと「ハイブリダイズ可能」である(Sambroo
kら, 上述の文献を参照せよ)。温度とイオン強度の条件がハイブリダイゼーショ
ンの「ストリンジェンシー」を決定する。相同な核酸を予備的にスクリーニング
するためには低いストリンジェンシーのハイブリダイゼーション条件、Tmが55℃
に対応する条件が用いられる(例えば、5 x SSC、0.1% SDS、0.25%ミルク、およ
びホルムアミドを含まない条件;もしくは30%ホルムアミド、5 x SSC、0.5% SDS
)。中程度のストリンジェンシーハイブリダイゼーション条件はより高いTm値に
対応し、例えば、40%ホルムアミドで5 x もしくは6 x SSCの条件である。高スト
リンジェンシーハイブリダイゼーション条件は最も高いTm値に対応し、例えば、
50%ホルムアミド、5 x もしくは6 x SSCの条件である。ハイブリダイズさせる際
のストリンジェンシーによっては塩基間のミスマッチも起こりうるが、ハイブリ
ダイゼーションには相補的配列を含んでいる2つの核酸を必要とする。核酸をハ
イブリダイズさせるための適切なストリンジェンシーは、核酸の長さと相補性の
程度、当業界では既知の変数によって異なる。2つの核酸配列間の類似性の程度
すなわち相同性が大きければ大きいほど、それらの配列を有する核酸のハイブリ
ッドのためのTm値は大きくなる。核酸ハイブリダイゼーションの相対的安定性(
より高いTmに対応する)は次の順に減少する:RNA:RNA、DNA:RNA、DNA:DNA。長さ
がヌクレオチド100個を超えるハイブリッドには、Tmを計算するための等式が導
かれている(Sambrookら, 上述の文献, 9.50-9.51を参照せよ)。より短い核酸、
すなわちオリゴヌクレオチドでのハイブリダイゼーションには、ミスマッチの位
置はより重要になり、そのオリゴヌクレオチドの長さがその特異性を決定する(S
ambrookら, 上述の文献, 11.7-11.8)。ハイブリダイズさせることのできる核酸
の長さの最小限は少なくともヌクレオチド約10個であり;好ましくは少なくとも
ヌクレオチド約15個であり;およびより好ましくは少なくともヌクレオチド約20
個の長さである。
One nucleic acid molecule is capable of being annealed to another nucleic acid molecule if one strand of the nucleic acid molecule can anneal to the other nucleic acid molecule under conditions of suitable temperature and ionic strength of the solution.
For example, it is "hybridizable" with cDNA, genomic DNA, or RNA (Sambroo
k, et al., supra). Conditions of temperature and ionic strength determine the "stringency" of hybridization. Low stringency hybridization conditions with a Tm of 55 ° C to preliminarily screen for homologous nucleic acids
Corresponding conditions are used (eg 5 x SSC, 0.1% SDS, 0.25% milk, and formamide free; or 30% formamide, 5 x SSC, 0.5% SDS.
). Moderate stringency hybridization conditions correspond to higher Tm values, eg, 5x or 6x SSC with 40% formamide. High stringency hybridization conditions correspond to the highest Tm values, eg
50% formamide, 5x or 6x SSC. Hybridization requires two nucleic acids containing complementary sequences, although mismatches between bases may occur depending on the stringency of the hybridization. The appropriate stringency for hybridizing nucleic acids depends on the length of the nucleic acids and the degree of complementation, variables known in the art. The greater the degree of similarity or homology between two nucleic acid sequences, the greater the Tm value for a hybrid of nucleic acids having those sequences. Relative stability of nucleic acid hybridization (
Corresponding to higher Tm) decreases in the following order: RNA: RNA, DNA: RNA, DNA: DNA. For hybrids greater than 100 nucleotides in length, the equation for calculating the Tm has been derived (see Sambrook et al., Supra, 9.50-9.51). Shorter nucleic acids,
That is, the position of the mismatch becomes more important for hybridization with the oligonucleotide, and the length of the oligonucleotide determines its specificity (S
ambrook et al., supra, 11.7-11.8). The minimum length of nucleic acid that can be hybridized is at least about 10 nucleotides; preferably at least about 15 nucleotides; and more preferably at least about 20 nucleotides.
It is the length of the individual.

【0041】 特定の1実施形態においては、「標準的ハイブリダイゼーション条件」とは55
℃のTm、および上述の条件を用いるものである。好ましい1実施形態においては
、Tmは60℃であり;より好ましい実施形態においては、Tmは65℃である。特定の
1実施形態においては、「高ストリンジェンシー」とは、ハイブリダイゼーショ
ンおよび/もしくは洗浄の条件が68℃で0.2 x SSC、42℃で50%ホルムアミド、4 x
SSC、もしくはこれらの2条件のどちらかで観察されるものと等価のハイブリダ
イゼーションレベルが得られる条件である。
In one particular embodiment, “standard hybridization conditions” means 55.
The Tm of ° C and the above-mentioned conditions are used. In a preferred embodiment, the Tm is 60 ° C; in a more preferred embodiment the Tm is 65 ° C. specific
In one embodiment, "high stringency" refers to hybridization and / or wash conditions of 0.2 x SSC at 68 ° C, 50% formamide at 42 ° C, 4 x.
It is a condition that gives a hybridization level equivalent to that observed in either SSC or these two conditions.

【0042】 「ベクター」とは、プラスミド、ファージゲノム、ウイルスゲノム、コスミド
、もしくは人工染色体などの組換え核酸構築物で、それに対して別のDNAセグメ
ントが付着される。特定の1実施形態においては、ベクターは、クローニングベ
クターの場合には、連結したセグメントの複製をもたらす。DNAのセグメントが
ベクター中の特定の制限酵素切断部位に挿入される。そのDNAセグメントが対象
とするポリペプチドをコードし、そのセグメントと制限酵素切断部位はそのセグ
メントが転写および翻訳のための適切なリーディングフレーム中に挿入されるよ
うにデザインされる。
A “vector” is a recombinant nucleic acid construct such as a plasmid, phage genome, viral genome, cosmid, or artificial chromosome to which another DNA segment is attached. In one particular embodiment, the vector, in the case of a cloning vector, results in replication of the linked segments. A segment of DNA is inserted at a specific restriction enzyme cleavage site in the vector. The DNA segment encodes the polypeptide of interest, and the segment and restriction enzyme cleavage site are designed so that the segment is inserted in the proper reading frame for transcription and translation.

【0043】 細胞は外因性または異種DNAで、そのDNAが細胞内部に導入されれば「トランス
フェクトされた」という。細胞は外因性もしくは異種DNAで、トランスフェクト
されたDNAが表現型の変化に影響を及ぼす場合「形質転換された」という。好ま
しくは、形質転換を起こすDNAは染色体DNAに組み込まれて(共有結合で連結され
て)細胞のゲノムを形成することとなる。
A cell is exogenous or heterologous DNA and is said to be “transfected” if the DNA is introduced inside the cell. A cell is exogenous or heterologous DNA and is "transformed" when the transfected DNA effects a phenotypic change. Preferably, the transforming DNA will be integrated (covalently linked) into the chromosomal DNA to form the cell's genome.

【0044】 「異種」という用語は天然には生じないエレメントの組み合わせを意味する。
例えば、異種DNAとは細胞内、もしくは細胞の染色体部位内に天然には位置して
いないDNAを意味する。好ましくは、異種DNAはその細胞に対して外来性の遺伝子
を含んでいる。異種発現調節エレメントとは、天然の状態で機能しうる形でその
エレメントと会合しているものとは異なる遺伝子と、機能しうる形で会合してい
るようなエレメントである。本発明では、Smurf1およびSmurf2遺伝子は、クロー
ニングもしくは発現のためにその遺伝子が挿入されるプラスミドベクターDNAに
対して異種であり、その遺伝子が発現される、非ヒトの宿主細胞、例えばCHO細
胞に対して異種である。
The term “heterologous” means a combination of elements that does not occur in nature.
For example, heterologous DNA means DNA that is not naturally located within a cell or within a chromosomal site of a cell. Preferably, the heterologous DNA contains a gene foreign to the cell. A heterologous expression regulatory element is an element that is operably associated with a gene that differs from the one that naturally associates with that element in its native state. In the present invention, the Smurf1 and Smurf2 genes are heterologous to the plasmid vector DNA into which the genes are inserted for cloning or expression, and to non-human host cells in which the genes are expressed, such as CHO cells. Different.

【0045】 「核酸分子」とは、リボヌクレオシド(アデノシン、グアノシン、ウリジン、
もしくはシチジン;「RNA分子」)、またはデオキシリボヌクレオシド(デオキシ
アデノシン、デオキシグアノシン、デオキシチミジン、もしくはデオキシシチジ
ン;「DNA分子」)のリン酸エステル重合体、またはそれらのリン酸エステル類似
体、例えばホスホロチオエートおよびチオエステルなどのいずれかのもの、1本
鎖の形態もしくは2本鎖の形態のもののいずれか、または2本鎖のヘリックスを意
味する。2本鎖のDNA−DNA、DNA−RNA、およびRNA−RNAヘリックスの形を取りう
る。核酸分子、という用語、とりわけDNAもしくはRNA分子という用語はその分子
の一次および二次構造のみを意味し、何らかの特定の三次構造に限定するもので
はない。従って、この用語は2本鎖DNA、とりわけ直鎖状もしくは環状DNA分子(例
えば制限酵素切断断片)、プラスミド、および染色体中に見出されるものを含ん
でいる。特定の2本鎖DNA分子の構造を論じるにあたっては、その配列は本明細書
では通常の申し合わせに従って、5'から3'方向へDNAの非転写鎖(すなわちmRNAと
相同な配列を有する鎖)に沿った配列のみを記載する。「組換えDNA分子」とは分
子生物学的操作を受けたDNA分子である。
A “nucleic acid molecule” is a ribonucleoside (adenosine, guanosine, uridine,
Or a cytidine; “RNA molecule”), or a phosphoric acid ester polymer of deoxyribonucleoside (deoxyadenosine, deoxyguanosine, deoxythymidine, or deoxycytidine; “DNA molecule”), or a phosphoric acid analog thereof, such as phosphorothioate and By any such as thioester, either in single-stranded or double-stranded form, or double-stranded helix. It can take the form of double-stranded DNA-DNA, DNA-RNA, and RNA-RNA helices. The term nucleic acid molecule, especially the DNA or RNA molecule, refers only to the primary and secondary structure of the molecule and is not limited to any particular tertiary structure. Thus, this term includes double-stranded DNA, especially those found in linear or circular DNA molecules (eg, restriction enzyme fragments), plasmids, and chromosomes. In discussing the structure of a particular double-stranded DNA molecule, its sequence is in the 5'to 3'direction in the untranscribed strand of DNA (i.e., the strand having a sequence homologous to mRNA), in accordance with normal convention. Only the aligned sequences are listed. A "recombinant DNA molecule" is a DNA molecule that has undergone a molecular biological manipulation.

【0046】 本発明は、アンチセンス核酸(リボザイムを含む)を提供し、それを、とりわけ
Smad1およびSmad4を経由するBMP経路を増強するために、Smurf1の発現の阻害に
用いることができる。このようにSmurf1遺伝子もしくはその断片に対応するアン
チセンス核酸をBMP経路を変えるために用いることができる。本発明はまた、TGF
βシグナル伝達経路を増強するために、Smurf2発現を阻害するアンチセンス核酸
をも提供する。「アンチセンス核酸」は1本鎖の核酸分子で、RNAもしくはDNA分
子中の相補的な塩基とハイブリダイズすると後者の役割を阻害する。そのRNAが
メッセンジャーRNA転写産物である場合には、そのアンチセンス核酸はカウンタ
ー転写産物、もしくはmRNA妨害性相補的核酸である。現在用いられているように
、「アンチセンス」は広義にはRNA−RNA相互作用、RNA−DNA相互作用、リボザイ
ム、およびRNase-Hがメディエートする停止(arrest)を含んでいる。アンチセン
ス核酸分子は細胞内での発現のために組換え遺伝子でコードすることができ(例
えば米国特許第5,814,500号; 米国特許第5,811,234号)、あるいはまた合成して
調製することができる(例えば米国特許第5,780,607号)。
The present invention provides antisense nucleic acids, including ribozymes, which include
It can be used to inhibit the expression of Smurf1 in order to enhance the BMP pathway via Smad1 and Smad4. Thus, antisense nucleic acids corresponding to the Smurf1 gene or fragments thereof can be used to alter the BMP pathway. The present invention also includes TGF
Antisense nucleic acids that inhibit Smurf2 expression are also provided to enhance the β signaling pathway. An "antisense nucleic acid" is a single-stranded nucleic acid molecule that inhibits the latter role when hybridized with complementary bases in an RNA or DNA molecule. When the RNA is a messenger RNA transcript, the antisense nucleic acid is a counter transcript, or mRNA interfering complementary nucleic acid. As currently used, "antisense" broadly includes RNA-RNA interactions, RNA-DNA interactions, ribozymes, and RNase-H mediate arrest. Antisense nucleic acid molecules can be encoded by recombinant genes for expression in cells (e.g., U.S. Pat.No. 5,814,500; U.S. Pat.No. 5,811,234) or can also be prepared synthetically (e.g., U.S. Pat. (Patent No. 5,780,607).

【0047】 本明細書で用いている「オリゴヌクレオチド」という用語は、通常は少なくと
もヌクレオチド10個の、好ましくは少なくとも15個の、より好ましくは少なくと
も20個の核酸であって、ゲノムDNA分子、cDNA分子、もしくはある遺伝子をコー
ドするmRNA分子、mRNA、cDNA、もしくはその他の対象とする核酸とハイブリダイ
ズしうるものを意味する。オリゴヌクレオチドは、例えば32P-ヌクレオチド、
もしくはビオチンなどの標識が共有結合で付されるヌクレオチドを用いて、標識
することができる。1実施形態においては、標識オリゴヌクレオチドはプローブ
として核酸を検出するために用いることができる。別の1実施形態においては、2
つのオリゴヌクレオチド(一方もしくは双方とも標識することができる)はPCRの
プライマーとして、Smurf1もしくはSmurf2の完全長のものもしくは断片のクロー
ニング、またはSmurf1もしくはSmurf2をコードする核酸の存在の検出、のいずれ
かに用いることができる。さらに別の1実施形態においては、本発明のオリゴヌ
クレオチドはSmurf1もしくはSmurf2 DNA分子と共に三重らせんを形成することが
できる。また別の1実施形態においては、固相担体、例えばシリコンウエファー
もしくはチップなどの上に作成したオリゴヌクレオチドのライブラリーを、対象
とする種々の多型性の検出に用いることができる。通常は、オリゴヌクレオチド
は合成によって作成され、好ましくは核酸合成装置で作成される。従って、オリ
ゴヌクレオチドは非天然のリン酸エステル類似体の結合、例えばチオエステル結
合、その他などを用いて調製することができる。
The term “oligonucleotide” as used herein refers to a nucleic acid that is usually at least 10 nucleotides, preferably at least 15, more preferably at least 20 and is a genomic DNA molecule, a cDNA. It means a molecule, or an mRNA molecule encoding a gene, mRNA, cDNA, or any other hybridizable nucleic acid of interest. Oligonucleotides include, for example, 32 P-nucleotides,
Alternatively, it can be labeled using a nucleotide to which a label such as biotin is covalently attached. In one embodiment, labeled oligonucleotides can be used as probes to detect nucleic acids. In another embodiment, 2
One oligonucleotide (which can be labeled with one or both) is used as a primer for PCR to clone either full-length Smurf1 or Smurf2 or a fragment, or to detect the presence of a nucleic acid encoding Smurf1 or Smurf2. Can be used. In yet another embodiment, the oligonucleotides of the invention are capable of forming triple helices with Smurf1 or Smurf2 DNA molecules. In yet another embodiment, a library of oligonucleotides prepared on a solid support, such as a silicon wafer or chip, can be used to detect various polymorphisms of interest. Usually, oligonucleotides are made synthetically, preferably on a nucleic acid synthesizer. Accordingly, oligonucleotides can be prepared using non-naturally occurring phosphate ester analog linkages, such as thioester linkages, and the like.

【0048】 本発明で意図している合成オリゴヌクレオチドの特定な例としては、ホスホロ
チオエート、ホスホトリエステル、メチルホスホネート、短鎖アルキル、もしく
はシクロアルキルインターシュガーリンケージ、もしくは短鎖ヘテロ原子性もし
くはヘテロサイクリックインターシュガーリンケージが挙げられる。最も好まし
いものは、CH2-NH-O-CH2、CH2-N(CH3)-O-CH2、CH2-O-N(CH3)-CH2、CH2
-N(CH3)-N(CH3)-CH2およびO-N(CH3)-CH2-CH2骨格である(ここではホスホ
ジエステルはO-PO2-O-CH2である)。米国特許第5,677,437号は、ヘテロ原子性
のオリゴヌクレオチドリンケージについて述べている。窒素リンカーもしくは窒
素を含んでいる基もオリゴヌクレオチド疑似体を調製するために用いることがで
きる(米国特許第5,792,844号および第5,783,682号)。米国特許第5,637,684号はp
hosphoramidateおよびphosphorothioamidateオリゴマー化合物について述べてい
る。morpholino骨格構造を有するオリゴヌクレオチドも意図している(米国特許
第5,034,506号)。別の実施形態においては、ペプチド−核酸(PNA)などの、オリ
ゴヌクレオチドのホスホジエステル骨格を、塩基が直接的もしくは間接的にポリ
アミド骨格のaza窒素原子と結合しているポリアミド骨格で置換することができ
る(Nielsenら, Science 254:1497, 1991)。その他の合成オリゴヌクレオチドは
その2'の位置に次のもののうちの1つを含む置換された糖部分を含むことができ
る:OH、SH、SCH3、F、OCN、O(CH2)nNH2、O(CH2)nCH3、ここでnは1から約1
0であり;C1からC10の低級アルキル、置換された低級アルキル、アルカリル、も
しくはアラルキル;Cl;Br;CN;CF3;0-、S-、もしくはN-アルケニル;SOCH3
;SO2CH3;ONO2;NO2;N3;NH2;ヘテロシクロアルキル;ヘテロシクロア
ルカリル;アミノアルキルアミノ;ポリアルキルアミノ;置換されたシリル;蛍
光部分;RNA開裂基;レポーター基;インターカレーター;オリゴヌクレオチド
の薬物動力学的性質を改良する基;もしくはオリゴヌクレオチドの薬力学的性質
を改良する基、およびその他の類似の性質を有する置換物。オリゴヌクレオチド
はまた、ペントフラノシル基の替わりにシクロブチルもしくは炭素環化合物など
の糖疑似物を有したものとすることができる。アデノシン、シチジン、グアノシ
ン、チミジン、およびウリジン以外のヌクレオシド、例えばイノシンなどを有す
るヌクレオチドユニットを用いることができる。
Specific examples of synthetic oligonucleotides contemplated by the invention include phosphorothioates, phosphotriesters, methylphosphonates, short chain alkyl or cycloalkyl intersugar linkages, or short chain heteroatoms or heterocyclics. Inter-sugar linkage is mentioned. Most preferred are CH2-NH-O-CH2, CH2-N (CH3) -O-CH2, CH2-ON (CH3) -CH2, CH2.
-N (CH3) -N (CH3) -CH2 and ON (CH3) -CH2-CH2 skeleton (where the phosphodiester is O-PO2-O-CH2). US Pat. No. 5,677,437 describes heteroatomic oligonucleotide linkages. Nitrogen linkers or groups containing nitrogen can also be used to prepare oligonucleotide mimetics (US Pat. Nos. 5,792,844 and 5,783,682). U.S. Pat.No. 5,637,684 is p
Hosphoramidate and phosphorothioamidate oligomeric compounds are described. Oligonucleotides having a morpholino backbone structure are also contemplated (US Pat. No. 5,034,506). In another embodiment, the phosphodiester backbone of an oligonucleotide, such as a peptide-nucleic acid (PNA), can be replaced with a polyamide backbone in which a base is directly or indirectly attached to the aza nitrogen atom of the polyamide backbone. Yes (Nielsen et al., Science 254: 1497, 1991). Other synthetic oligonucleotides can contain substituted sugar moieties at their 2'positions including one of the following: OH, SH, SCH3, F, OCN, O (CH2) nNH2, O ( CH2) nCH3, where n is 1 to about 1
0; lower alkyl of C1 to C10, substituted lower alkyl, alkaryl, or aralkyl; Cl; Br; CN; CF3; 0-, S-, or N-alkenyl; SOCH3
SO2CH3; ONO2; NO2; N3; NH2; heterocycloalkyl; heterocycloalkaryl; aminoalkylamino; polyalkylamino; substituted silyl; fluorescent moiety; RNA cleavage group; reporter group; intercalator; oligonucleotide drug Groups that improve the kinetic properties; or groups that improve the pharmacodynamic properties of the oligonucleotide, and substitutes with other similar properties. Oligonucleotides can also have sugar mimetics such as cyclobutyl or carbocyclic compounds in place of the pentofuranosyl group. Nucleotide units having nucleosides other than adenosine, cytidine, guanosine, thymidine, and uridine, such as inosine, can be used.

【0049】 本明細書で用いている「相同な」という用語はその文法的な形およびスペルの
違いの全てを含めて、「共通の進化の祖先」を有するタンパク質間の関連性を意
味し、それにはスーパーファミリーからのタンパク質(例えばTGFβスーパーファ
ミリー)、および異な種からの相同なタンパク質(例えば、Smad(ヒト)、Mad(ショ
ウジョウバエ)、その他)(Reeckら, Cell 50:667, 1987)を含んでいる。そのよう
なタンパク質、およびそれらをコードする遺伝子は配列の相同性を有しており、
そのことはそれらの配列の類似性が高度であることに反映されている。
The term “homologous” as used herein, including all of its grammatical forms and spelling differences, refers to relationships between proteins that have a “common evolutionary ancestor”, It includes proteins from the superfamily (e.g. TGFβ superfamily) and homologous proteins from different species (e.g. Smad (human), Mad (Drosophila), etc.) (Reeck et al., Cell 50: 667, 1987). I'm out. Such proteins, and the genes encoding them, have sequence homology,
This is reflected in the high degree of similarity in their sequences.

【0050】 従って、「配列類似性」という用語はその文法的な形の全てを含めて、共通の
進化の祖先を有しているもしくは有していないタンパク質のアミノ酸間の、もし
くはそれらをコードする核酸間の同一性もしくは対応性の程度を意味する(Reeck
ら, 上述の文献)。しかし、一般的な用法および本申請では、「相同な」という
用語は「高度に」などの福祉で修飾される場合には、配列の類似性を意味し、共
通の進化の祖先との関連はある場合とそうでない場合がある。
Accordingly, the term “sequence similarity”, including all of its grammatical forms, encodes between or among the amino acids of proteins that have or do not have a common evolutionary ancestor. Indicates the degree of identity or correspondence between nucleic acids (Reeck
Et al., Cited above). However, in general usage and in this application, the term “homologous” means sequence similarity when modified by welfare such as “highly” and is not associated with a common evolutionary ancestor. It may or may not be.

【0051】 特定の1実施形態においては、2つのDNA配列は、それらが少なくとも約70〜75%
、最も好ましくは少なくとも約80〜85%のヌクレオチドが、ある定義された長さ
のDNA配列で一致すれば、「実質的に相同」もしくは「実質的に類似」している
。そのような配列の1例としては対立遺伝子性のもしくは種による本発明のSmurf
遺伝子の変異がある。実質的に相同な配列はそれらの配列を利用可能な標準的な
ソフトウエアを用いて配列データバンク中で比較することにより、もしくはサザ
ンハイブリダイゼーション実験を例えばその特定の系で定義されるストリンジェ
ントな条件下で行うことにより同定することができる。適切なハイブリダイゼー
ション条件を定義することは当業界の既知技術の範囲である。例えば、Maniatis
ら, 上述の文献;DNA Cloning, 第Iおよび第II巻, 上述の文献; Nucleic Acid H
ybridization, 上述の文献を参照せよ。
In one particular embodiment, the two DNA sequences have at least about 70-75% of them.
Most preferably, at least about 80-85% of the nucleotides are “substantially homologous” or “substantially similar” if they match in a defined length DNA sequence. One example of such a sequence is the Smurf of the invention, allelic or by species.
There is a mutation in the gene. Substantially homologous sequences may be compared by comparing those sequences in a sequence databank using available standard software, or by performing Southern hybridization experiments such as the stringent string defined in that particular system. It can be identified by performing under conditions. Defining appropriate hybridization conditions is within the skill of the art. For example, Maniatis
Et al., Supra; DNA Cloning, Volumes I and II, supra .; Nucleic Acid H
ybridization, see references above.

【0052】 同様に、特定の実施形態では、2つのアミノ酸配列が、アミノ酸の70%より多
くのアミノ酸が同一であるか、または約90%が類似(機能的に類似)している場合
、該2つのアミノ酸配列は、「実質的に相同的」または「実質的に類似している
」。好ましくは、類似したまたは相同的な配列が例えば、GCG(Genetics Comput
er Group,Program Manual for the GCG Package,Version 7,Madison,Wisconsin
)パイルアップ(pileup)プログラム、BLAST、およびClustal W 分析(MacVector
)を用いるアラインメントにより特定される。配列比較アルゴリズムもまた、<
http://www.nwfsc.noaa.gov/bioinformatics.html>に見出だすことができる。
Similarly, in certain embodiments, two amino acid sequences, if more than 70% of the amino acids are identical or about 90% are similar (functionally similar), Two amino acid sequences are "substantially homologous" or "substantially similar." Preferably, similar or homologous sequences have, for example, GCG (Genetics Comput
er Group, Program Manual for the GCG Package, Version 7, Madison, Wisconsin
) Pileup program, BLAST, and Clustal W analysis (MacVector
) Is used for the alignment. The sequence comparison algorithm is also <
http://www.nwfsc.noaa.gov/bioinformatics.html>.

【0053】 用語「〜に相当する」とは本明細書では、類似性もしくは相同性を測定する分
子と正確な位置が同一であるか異なっているかに関わらず、類似であるか相同で
ある配列について称する。核酸またはアミノ酸アラインメントは空隙部を含むこ
とがある。したがって、用語「〜に相当する」は配列の類似性を称するものであ
って、アミノ酸残基または核酸塩基の位置番号を称するのではない。
The term “corresponds to” as used herein refers to sequences that are similar or homologous, whether the exact position is the same or different as the molecule whose similarity or homology is being measured. About. Nucleic acid or amino acid alignments may include voids. Thus, the term "corresponding to" refers to sequence similarity and not to amino acid residue or nucleobase position numbers.

【0054】 「相同組換え」とは、1ベクターの外来DNA配列の染色体中への挿入を称する
。好ましくは、ベクターは相同組換えのために、特定の染色体部位を標的とする
。特異的相同組換えのために、ベクターは、染色体へのそのベクターの相補的結
合および組み込みを可能にする程度に十分長い、染色体の配列に対して相同な領
域を含むものとする。相同な領域が長いほど、そして配列類似性の程度が大きい
ほど、相同組換えの有効性が増大する。
“Homologous recombination” refers to the insertion of the foreign DNA sequence of one vector into the chromosome.
. Preferably, the vector targets a specific chromosomal site for homologous recombination. For specific homologous recombination, the vector shall contain regions of homology to the sequences of the chromosome long enough to allow complementary binding and integration of the vector into the chromosome. The longer the region of homology and the greater the degree of sequence similarity, the greater the effectiveness of homologous recombination.

【0055】 DNA「コード配列」とは、適切な調節配列の制御下に置かれた場合に、in vitr
oもしくはin vivoで、細胞中で転写され、かつポリペプチドに翻訳される、二本
鎖DNA配列である。コード配列の境界は、5'(アミノ)末端の開始コドンおよび3
'(カルボキシル)末端の翻訳停止コドンによって決定される。コード配列とし
て、限定するわけではないが、原核生物配列、真核生物mRNAからのcDNA、真核生
物(例えば哺乳動物)DNAからのゲノムDNA配列、およびさらには合成DNA配列が
含まれる。真核生物細胞中での発現のためのコード配列を想定する場合は、ポリ
アデニル化シグナルおよび転写終結配列が通常そのコード配列の3'側に位置する
A DNA “coding sequence” is an in vitro sequence when placed under the control of appropriate regulatory sequences.
A double-stranded DNA sequence that is transcribed and translated into a polypeptide in a cell, o or in vivo. The boundaries of the coding sequence are defined by the start codon at the 5 '(amino) terminus and the 3'
Determined by the translation stop codon at the '(carboxyl) terminus. A coding sequence includes, but is not limited to, prokaryotic sequences, cDNA from eukaryotic mRNA, genomic DNA sequences from eukaryotic (eg mammalian) DNA, and even synthetic DNA sequences. When assuming a coding sequence for expression in eukaryotic cells, a polyadenylation signal and transcription termination sequence will usually be located 3'to the coding sequence.

【0056】 転写および翻訳制御配列は、宿主細胞中でのコード配列の発現のために配置さ
れる、プロモーター、エンハンサー、ターミネーターなどのDNA調節配列である
。真核生物細胞において、ポリアデニル化シグナルは制御配列である。
Transcriptional and translational control sequences are DNA regulatory sequences, such as promoters, enhancers, terminators, which are arranged for expression of coding sequences in host cells. In eukaryotic cells, polyadenylation signals are regulatory sequences.

【0057】 「プロモーター配列」とは、細胞内でRNAポリメラーゼと結合して、下流(3'
方向)のコード配列の転写を開始することができるDNA調節領域である。本発明
を明確にする目的としては、プロモーター配列はその3'末端で転写開始部位と境
を接し、バックグラウンド値よりも高い検出し得るレベルでの転写を開始するの
に必要な、最少の数の塩基もしくはエレメントを含むように、上流(5'方向)に
延びている。プロモーター配列内にあるのは、転写開始部位(例えば、ヌクレア
ーゼS1でのマッピングによって確定するのが好都合である)、ならびにRNAポリ
メラーゼの結合に関与するタンパク質結合ドメイン(共通配列)である。
The term “promoter sequence” refers to the downstream (3 ′
Direction) is a DNA regulatory region capable of initiating transcription of the coding sequence. For the purpose of defining the present invention, the promoter sequence is bounded at its 3'end by a transcription start site and is the minimum number required to initiate transcription at a detectable level above background values. Extending upstream (5 'direction) so as to include the base or element. Within the promoter sequence is a transcription start site (conveniently established by mapping with, for example, nuclease S1), as well as a protein binding domain (consensus sequence) involved in RNA polymerase binding.

【0058】 RNAポリメラーゼがコード配列をmRNA中に転写する場合、コード配列は細胞内
で転写および翻訳制御配列の「制御下」にあり、これが次にトランスRNAスプラ
イスされ、翻訳されて、このコード配列にコードされたタンパク質になる。
When RNA polymerase transcribes a coding sequence into mRNA, the coding sequence is “under the control” of transcriptional and translational control sequences in the cell, which is then transRNA spliced and translated into the coding sequence. Becomes a protein encoded by.

【0059】 Smurfファミリーのタンパク質、例えばSmurf1もしくはSmurf2をコードする核
酸を、ゲノムDNAもしくはcDNAのいずれでも、任意の起源、特にヒトもしくはア
フリカツメガエル(Xenopus)のcDNAもしくはゲノムライブラリーから単離するこ
とができる。遺伝子を取得するための方法は上記のように当分野で周知である(
例えばSambrookら、1989、上記、参照)。特定の1実施形態において、本発明は
ヒトSmurf1(hSmurf1)およびSmurf2(hSmurf2)遺伝子[配列番号1および配列
番号3]を提供する。
Nucleic acids encoding the Smurf family of proteins, eg Smurf1 or Smurf2, can be isolated from any source, especially human or Xenopus cDNA or genomic libraries, either genomic DNA or cDNA. it can. Methods for obtaining genes are well known in the art as described above (
See, eg, Sambrook et al., 1989, supra). In a particular embodiment, the invention provides the human Smurf1 (hSmurf1) and Smurf2 (hSmurf2) genes [SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 3].

【0060】 このように、どの動物細胞も、Smurf遺伝子の分子クローニングのための核酸
起源として供される可能性がある。そのDNAはクローン化DNA(例えばDNA「ライ
ブラリー」)から当分野で既知の標準的技法によって取得することができる。こ
れらとして、ESTライブラリーおよび高レベルでこのタンパク質を発現する組織
から調製したcDNAライブラリー(例えば、Xenopus ステージ9(胞胚)のcDNAライ
ブラリー-これは最高レベルのSmurf1の発現を示す細胞である)が含まれる。Smu
rf1もしくはSmurf2を発現すると見られるその他の細胞系はカエル胞胚および嚢
胚の外胚葉、中胚葉および内胚葉;マウス胚性幹細胞;ならびに各種の哺乳動物
細胞、NIH3T3、PC12、293T、HelaおよびCosなどである。Smurfタンパク質をコー
ドするDNAは化学的合成、cDNAクローニング、または所望の細胞から精製したゲ
ノムDNAもしくはその断片のクローニングによっても取得することができる(例
えば、Sambrookら、1989、上記;Glover,D.M.(ed.),1985,DNA Cloning:A Practi
cal Approach,MRL Press,Ltd.,Oxford,U.K.Vol.I,II、参照)。ゲノムDNAから誘
導したクローンはコード領域の他に調節およびイントロンDNA領域を含むことが
あるが、cDNAから誘導されたクローンはイントロン配列を含むことはない。起源
が何であっても、遺伝子の増殖のためには、遺伝子を好適なベクター中に分子的
にクローン化しなければならない。
Thus, any animal cell may serve as a nucleic acid source for the molecular cloning of the Smurf gene. The DNA can be obtained from cloned DNA (eg, DNA "libraries") by standard techniques known in the art. These include EST libraries and cDNA libraries prepared from tissues expressing high levels of this protein (eg, Xenopus stage 9 (blastocyst) cDNA library-this is the cell that shows the highest level of Smurf1 expression). Is included. Smu
Other cell lines that appear to express rf1 or Smurf2 are ectoderm, mesoderm and endoderm of frog and cyst embryos; mouse embryonic stem cells; and various mammalian cells such as NIH3T3, PC12, 293T, Hela and Cos Is. DNA encoding the Smurf protein can also be obtained by chemical synthesis, cDNA cloning, or cloning genomic DNA or fragments thereof purified from the desired cells (eg, Sambrook et al., 1989, supra; Glover, DM (ed .), 1985, DNA Cloning: A Practi
cal Approach, MRL Press, Ltd., Oxford, UK Vol. I, II). Clones derived from genomic DNA may contain regulatory and intron DNA regions in addition to the coding region, whereas clones derived from cDNA do not contain intron sequences. Regardless of origin, for gene propagation the gene must be molecularly cloned into a suitable vector.

【0061】 所望のSmurf遺伝子を含有する特定のDNA断片の同定は、当分野で公知の各種の
方法で達成することができる。例えば、以下に例示するSmurf遺伝子の部分を精
製し標識して、標識プローブを調製することができ、この標識プローブへの核酸
ハイブリダイゼーションによって、作製したDNAをスクリーニングすることがで
きる(Benton and Davis,Science 196:180,1977;Grunstein and Hogness,Proc.
Natl.Acad.Sci.U.S.A.72:3961,1975)。プローブに実質的に相同的なDNA断片、
別の個体からの対立遺伝子変異体などがハイブリダイズすることになる。特定の
1実施形態において、相同的なSmurf1およびSmurf2遺伝子を同定するために、高
ストリンジェンシーのハイブリダイゼーション条件を使用する。
Identification of a particular DNA fragment containing the desired Smurf gene can be accomplished by a variety of methods known in the art. For example, a portion of the Smurf gene exemplified below can be purified and labeled to prepare a labeled probe, and the prepared DNA can be screened by nucleic acid hybridization to this labeled probe (Benton and Davis, Science 196: 180,1977; Grunstein and Hogness, Proc.
Natl.Acad.Sci.USA72: 3961,1975). A DNA fragment substantially homologous to the probe,
An allelic variant or the like from another individual will hybridize. In one particular embodiment, high stringency hybridization conditions are used to identify homologous Smurf1 and Smurf2 genes.

【0062】 本発明は、本発明のSmurf遺伝子、例えばSmurf1もしくはSmurf2の類似体およ
び誘導体であって、類似のまたは相同な機能的活性を持つものをコードしている
遺伝子を含有するクローニングベクターにも関する。Smurf1およびSmurf2に関連
する誘導体および類似体は本発明の範囲内のものである。例えば、Smurf1もしく
はSmurf2の末端切断型を提供することができる。こうした末端切断型として、欠
失があるSmurf1もしくはSmurf2が含まれる。特定の1実施形態において、誘導体
もしくは類似体は機能的に活性である、すなわち本発明の全長の野生型Smurf1も
しくはSmurf2に関係する機能的活性を1以上提示することができるものである。
こうした機能として、Smadタンパク質、例えばSmad1、Smad5もしくはSmad7への
結合性、ならびに結合したSmad、活性化されたTGFβ受容体/Smad複合体、また
はTGFβ/アクチビン経路中の別のタンパク質のユビキチン化の触媒作用が含ま
れる。別の実施形態において、断片は結合親和性を持つが、触媒能力を欠失して
いるかまたは低下させている。
The present invention also provides a cloning vector containing a gene encoding the Smurf gene of the present invention, for example, the analogs and derivatives of Smurf1 or Smurf2, which have similar or homologous functional activities. Concerned. Derivatives and analogs related to Smurf1 and Smurf2 are within the scope of the invention. For example, a truncated version of Smurf1 or Smurf2 can be provided. Such truncated forms include Smurf1 or Smurf2 with deletions. In a particular embodiment, the derivative or analog is functionally active, ie capable of exhibiting one or more functional activities associated with the full length wild type Smurf1 or Smurf2 of the invention.
These functions include binding to Smad proteins such as Smad1, Smad5 or Smad7, as well as catalysis of bound Smads, activated TGFβ receptor / Smad complexes, or ubiquitination of other proteins in the TGFβ / activin pathway. The action is included. In another embodiment, the fragment has binding affinity but lacks or has reduced catalytic capacity.

【0063】 Smurf誘導体は、機能的に等価な分子を供給する置換、付加または欠失によっ
て、コードする核酸配列を変更することで、作製することができる。あるいは、
上記のような弱体化したBMPシグナル伝達経路に関係する疾患を治療する際の使
用のために、例えばBMP経路において野生型Smuefタンパク質と競合するが、Smad
類のユビキチン化においては効果が少ない、Smurfタンパク質の非機能性突然変
異型を調製することができる。下記の特定の1実施形態において、突然変異体は
、実施例でさらに記載するC710Aである。Smurf2に関する別の特定の実施形態に
おいて、突然変異体はC716Aである。
Smurf derivatives can be made by altering the encoding nucleic acid sequence by substitutions, additions or deletions that provide a functionally equivalent molecule. Alternatively,
For use in treating diseases associated with weakened BMP signaling pathways such as those described above, which compete with wild-type Smuef protein in the BMP pathway,
Non-functional mutant forms of the Smurf protein can be prepared that are less effective in class ubiquitination. In one particular embodiment below, the mutant is C710A, which is further described in the Examples. In another specific embodiment for Smurf2, the mutant is C716A.

【0064】 遺伝子の特性に基づいて、例えばその遺伝子が本明細書に開示した1Smurfタ
ンパク質の等電点、電気泳動性、アミノ酸組成、部分的もしくは完全アミノ酸配
列、抗体結合活性、またはリガンド結合プロフィルを持つタンパク質産物をコー
ドするかどうかについて、さらに選別を実施することができる。こうして、その
遺伝子の存在を、発現された産物の物理的、化学的、免疫学的、または機能的特
性に基づいたアッセイによって、検出することができる。例えば、cDNAクローン
、または適切なmRNAをハイブリッド選択するDNAクローンであって、例えばSmurf
1もしくはSmurf2について測定したものと類似のまたは同一の電気泳動移動性、
等電点電気泳動、もしくは非平衡pHゲル電気泳動挙動、タンパク質分解消化マッ
プ、または抗原特性を持つタンパク質を産生するものを選択することができる。
Based on the properties of the gene, for example, the gene may have an isoelectric point, electrophoretic property, amino acid composition, partial or complete amino acid sequence, antibody binding activity, or ligand binding profile of the 1Smurf protein disclosed herein. Further screening can be performed as to whether it encodes a protein product it has. Thus, the presence of that gene can be detected by assays based on the physical, chemical, immunological, or functional properties of the expressed product. For example, a cDNA clone, or a DNA clone that hybridizes to the appropriate mRNA, such as Smurf
An electrophoretic mobility similar or identical to that measured for 1 or Smurf2,
Those that produce proteins with isoelectric focusing or non-equilibrium pH gel electrophoresis behavior, proteolytic digestion maps, or antigenic properties can be selected.

【0065】 本発明は、Smurfタンパク質の類似体および誘導体、別の種からの相同体、な
らびに突然変異体であって、同一のまたは相同な機能的活性を持つものにも関す
る。Smurfタンパク質に関連する誘導体、類似体および突然変異体の製造および
使用は本発明の範囲内のものである。特定の1実施形態において、誘導体もしく
は類似体は機能的に活性である、すなわち本発明の全長の野生型Smurf1もしくは
Smurf2に関係する機能的活性を1以上提示することができるものである。
The present invention also relates to analogs and derivatives of Smurf proteins, homologues from another species, and mutants having the same or homologous functional activity. The production and use of derivatives, analogs and mutants related to Smurf protein is within the scope of the present invention. In a particular embodiment, the derivative or analog is functionally active, ie full length wild type Smurf1 or
It is capable of presenting one or more functional activities related to Smurf2.

【0066】 Smurf誘導体は、機能的に等価な分子を供給する置換、付加または欠失によっ
て、コードする核酸配列を変更することで、作製することができる。好ましくは
、天然のSmurf、例えばSmurf1もしくはSmurf2に比較して強化された機能的活性
を持つか、またはSmurfタンパク質のC末端部分のHectユビキチンリガーゼドメイ
ン中の触媒活性などの機能的活性を欠失している誘導体を作製する。特定の1実
施形態において、Hectドメインの触媒活性を途絶させることによってSmad1およ
び4のユビキチン化を排除した、C710Aに点突然変異を持つ突然変異体、hSmurf1
を提供する。別の特定の実施形態において、Hectドメインの触媒活性を途絶させ
ることによってTGFβ受容体-Smad7複合体のタンパク質分解性崩壊を排除した、C
716Aに点突然変異を持つ突然変異体、hSmurf2を提供する。あるいは、Smurfタン
パク質誘導体はSmurfタンパク質ドメインの1つ、例えばWWドメインの可溶性断
片をコードし、天然リガンド、例えばSmad1、5もしくは7に対して同一のまたは
より高い親和性を持つものである。こうした可溶性誘導体はSmurfタンパク質へ
のリガンド(すなわちSmad1、5もしくは7)の結合の強力な阻害剤となり得る。
Smurf derivatives can be made by altering the encoding nucleic acid sequence by substitutions, additions or deletions that provide a functionally equivalent molecule. Preferably, it has an enhanced functional activity as compared to native Smurf, for example Smurf1 or Smurf2, or lacks a functional activity such as the catalytic activity in the Hect ubiquitin ligase domain of the C-terminal portion of the Smurf protein. To produce the derivative. In a particular embodiment, hSmurf1, a mutant with a point mutation in C710A, which eliminated ubiquitination of Smad1 and 4 by disrupting the catalytic activity of the Hect domain.
I will provide a. In another particular embodiment, disrupting the catalytic activity of the Hect domain eliminated proteolytic disruption of the TGFβ receptor-Smad7 complex, C
We provide hSmurf2, a mutant with a point mutation in 716A. Alternatively, the Smurf protein derivative encodes a soluble fragment of one of the Smurf protein domains, eg the WW domain, and has the same or higher affinity for the natural ligand, eg Smad1, 5 or 7. Such soluble derivatives could be potent inhibitors of the binding of ligand (ie Smad1, 5 or 7) to Smurf protein.

【0067】 別の特定の実施形態において、Smurf1に結合し、かつ、E3リガーゼが細胞性Sm
adとさらに結合するのを排除してそのユビキチン化を抑制するような、Smad1お
よび4の誘導体もしくは断片を作製することができる。別の実施形態において、S
murf2のSmad7およびTGFβ受容体の両方との結合を減少させる、Smad7の誘導体も
しくは断片を作製することができる。例えば、1実施形態において、本発明は、
Smurf1もしくはSmurf2中に見られるような、WWドメインによって認識される保存
モチーフ(Rotin,Curr.topics Microbiol.Immunol.,228:115-133,1998、および(
33)参照)であるPPXY配列を持つR-Smadのリンカー領域を含有するペプチド、お
よび対応する核酸配列の使用を想定する。
In another particular embodiment, the E3 ligase binds to Smurf1 and the E3 ligase binds to cellular Sm.
Derivatives or fragments of Smad1 and 4 can be generated that eliminate further binding to ad and suppress its ubiquitination. In another embodiment, S
Derivatives or fragments of Smad7 can be generated that reduce binding of murf2 to both Smad7 and TGFβ receptors. For example, in one embodiment, the present invention provides
Conserved motifs recognized by WW domains, such as those found in Smurf1 or Smurf2 (Rotin, Curr.topics Microbiol.Immunol., 228: 115-133, 1998, and (
33))) and the peptide containing the linker region of R-Smad with the PPXY sequence and the corresponding nucleic acid sequence are envisioned.

【0068】 ヌクレオチドコード配列の縮重性によって、Smurf遺伝子の1つと実質的に同
一のアミノ酸配列をコードするその他のDNA配列を、本発明の実用において使用
することもできる。これらとして、限定するわけではないが、対立遺伝子、別の
種からの相同遺伝子、ならびにSmurf遺伝子の全部または一部を含むヌクレオチ
ド配列であって、配列内に同一のアミノ酸残基をコードする別のコドンの置換に
よってサイレント変換を産生させて変更したものが含まれる。同様に、本発明の
Smurf遺伝子として、限定するわけではないが、一次アミノ酸配列としてSmurfタ
ンパク質のアミノ酸配列の全部または一部を含有するものであって、配列内の残
基が機能的に等価なアミノ酸残基で置換されて、その結果保存アミノ酸置換とな
った、変更された配列が含まれる。例えば、配列内の1以上のアミノ酸残基を、
機能的等価物として作用する、類似の極性を持つ別のアミノ酸で置換して、その
結果サイレント変更とすることができる。配列内のアミノ酸の置換物は、そのア
ミノ酸が属するクラスのその他のメンバーから選択することができる。例えば、
非極性(疎水性)アミノ酸として、アラニン、ロイシン、イソロイシン、バリン
、プロリン、フェニルアラニン、トリプトファンおよびメチオニンが含まれる。
芳香環構造を含むアミノ酸はフェニルアラニン、トリプトファンおよびチロシン
である。極性中性アミノ酸として、グリシン、セリン、トレオニン、システイン
、チロシン、アスパラギンおよびグルタミンが含まれる。陽性荷電(塩基性)ア
ミノ酸として、アルギニン、リジンおよびヒスチジンが含まれる。陰性荷電(酸
性)アミノ酸として、アスパラギン酸およびグルタミン酸が含まれる。こうした
変更はポリアクリルアミドゲル電気泳動もしくは等電点によって決定した見かけ
の分子量に影響しないものと予想される。特に好ましい置換として以下のものが
含まれる: - 陽性荷電が維持される、ArgをLysに、またはその逆; - 陰性荷電が維持される、AspをGluに、またはその逆; - 遊離OHが維持される、ThrをSerに、;および - 遊離CONH2が維持される、AsnをGlnに。
Due to the degeneracy of the nucleotide coding sequence, other DNA sequences that encode an amino acid sequence substantially identical to one of the Smurf genes may also be used in the practice of the invention. These include, but are not limited to, alleles, homologous genes from another species, as well as nucleotide sequences containing all or part of the Smurf gene, within another sequence that encodes the same amino acid residue. Altered to produce a silent conversion by codon substitution. Similarly, the invention
The Smurf gene includes, but is not limited to, all or part of the amino acid sequence of the Smurf protein as a primary amino acid sequence, and residues within the sequence are replaced with functionally equivalent amino acid residues. And the resulting modified sequence resulting in a conservative amino acid substitution. For example, one or more amino acid residues in the sequence
Substitution with another amino acid of similar polarity, which acts as a functional equivalent, can result in a silent alteration. Substitutions of amino acids within the sequence can be selected from other members of the class to which the amino acid belongs. For example,
Non-polar (hydrophobic) amino acids include alanine, leucine, isoleucine, valine, proline, phenylalanine, tryptophan and methionine.
Amino acids containing aromatic ring structures are phenylalanine, tryptophan and tyrosine. Polar neutral amino acids include glycine, serine, threonine, cysteine, tyrosine, asparagine and glutamine. Positively charged (basic) amino acids include arginine, lysine and histidine. Negatively charged (acidic) amino acids include aspartic acid and glutamic acid. Such changes are not expected to affect the apparent molecular weight determined by polyacrylamide gel electrophoresis or isoelectric point. Particularly preferred substitutions include:-A positive charge is maintained, Arg is Lys, or vice versa;-Negative charge is maintained, Asp is Glu, or vice versa;-Free OH is maintained Thr to Ser; and-free CONH 2 is maintained, Asn to Gln.

【0069】 アミノ酸置換は特に好ましい特性を持つアミノ酸を置換するように導入するこ
ともできる。例えば、別のCysとジスルフィド架橋する可能性がある部位にCysを
導入することができる。特に「触媒作用性」の部位としてHisを導入することが
できる(すなわち、Hisは酸または塩基として作用し、生化学的触媒作用におい
てもっとも共通するアミノ酸である)。特に平坦な構造であることから、Proを
導入して、タンパク質構造中のβターンを誘導することができる。
Amino acid substitutions can also be introduced to replace amino acids with particularly favorable properties. For example, Cys can be introduced at a site that may disulfide bridge with another Cys. In particular, His can be introduced as a “catalytic” site (ie His acts as an acid or base and is the most common amino acid in biochemical catalysis). Due to its particularly flat structure, Pro can be introduced to induce β-turns in the protein structure.

【0070】 本発明のSmurf誘導体および類似体をコードする遺伝子は当分野で知られた各
種の方法によって製造することができる。その製造に至る操作は遺伝子もしくは
タンパク質レベルで発生する。例えば、クローン化したSmurf1もしくはSmurf2遺
伝子配列を当分野で知られた膨大な戦略のいずれかによって改変することができ
る(Sambrookら、1989、上記)。制限エンドヌクレアーゼで配列中の適切な部位
で切断し、その後所望ならばさらに酵素により改変し、単離し、そしてin vitro
で連結することができる。Smurfの誘導体もしくは類似体をコードする遺伝子の
製造においては、改変された遺伝子がその遺伝子と同一の翻訳リーディングフレ
ーム内に残存し、所望の活性がコードされた遺伝子領域内で翻訳停止シグナルに
よって妨害されていないことを確実にするように、注意すべきである。
Genes encoding the Smurf derivatives and analogs of the invention can be produced by various methods known in the art. The operations leading to its production occur at the gene or protein level. For example, the cloned Smurf1 or Smurf2 gene sequences can be modified by any of the numerous strategies known in the art (Sambrook et al., 1989, supra). Cleavage with restriction endonucleases at appropriate sites in the sequence, followed by further enzymatic modification if desired, isolation, and in vitro
Can be connected with. In the production of genes encoding Smurf derivatives or analogs, the modified gene remains in the same translational reading frame as the gene and the desired activity is blocked by a translational stop signal within the encoded gene region. Care should be taken to ensure that it does not.

【0071】 さらに、翻訳、開始、および/もしくは終結配列を破壊および/もしくは作製す
るため、またはコード領域内の改変体を作製するためおよび/もしくは新規に制
限エンドヌクレアーゼ部位を作製するためまたは予め存在していた制限エンドヌ
クレアーゼ部位を破壊するため、更なるin vitro改変を促進するために、Smurf
をコードする核酸配列をin vitroまたはin vivoで突然変異させることができる
。好ましくは、このような変異体は変異型Smurf遺伝子産物の機能的活性を増強
する。突然変異誘発のための公知のあらゆる技法を用いることができる。これに
は、in vitro部位特異的突然変異誘発(Hutchinson, C.,ら、1978、J. Biol. Che
m. 253: 6551; ZollerおよびSmith, 1984, DNA 3: 4790488; Oliphantら、1986,
Gene 44:177; Hutchinsonら、1986, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:710)、TA
Bリンカー(Parmacia)などの使用が含まれるが、限定はされない。PCR技術を部位
特異的突然変異誘発に用いることが好ましい(Higuchi, 1989, "Using PCR to En
gineer DNA" PCR Technology中: Principles and Applications for DNA Amplif
ication, H. Erlich編、Stockkton Press, 第6章、61-70頁)。
Furthermore, in order to disrupt and / or create translation, initiation, and / or termination sequences, or to create variants within the coding region and / or to create new restriction endonuclease sites or in advance. Smurf to destroy further restriction endonuclease sites and facilitate further in vitro modifications.
The nucleic acid sequence encoding the can be mutated in vitro or in vivo. Preferably, such mutants enhance the functional activity of the mutant Smurf gene product. Any known technique for mutagenesis can be used. This includes in vitro site-directed mutagenesis (Hutchinson, C., et al., 1978, J. Biol. Che.
m. 253: 6551; Zoller and Smith, 1984, DNA 3: 4790488; Oliphant et al., 1986,
Gene 44: 177; Hutchinson et al., 1986, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83: 710), TA.
Includes, but is not limited to, the use of B linkers (Parmacia) and the like. It is preferable to use PCR technology for site-directed mutagenesis (Higuchi, 1989, "Using PCR to En
gineer DNA "PCR Technology Medium: Principles and Applications for DNA Amplif
ication, edited by H. Erlich, Stockkton Press, Chapter 6, pp. 61-70).

【0072】 同定および単離された遺伝子は、その後適切なクローニングベクターに挿入す
ることができる。当技術分野で公知の多数のベクター-宿主系を用いることがで
きる。利用可能なベクターには、プラスミドまたは改変ウイルスが含まれるが、
限定はされない。しかし、ベクター系は用いる宿主細胞に適合するものでなけれ
ばならない。ベクターの例としては、λ誘導体などの大腸菌(E.coli)バクテリオ
ファージ、またはpBR322誘導体またはpUCプラスミド誘導体(例えば、pGEXベクタ
ー、pMal-c、pFLAG、pGBT9など)などのプラスミドが含まれるが、限定はされな
い。クローニングベクターへの挿入は、例えば、相補的な突出末端を有するクロ
ーニングベクターにDNA断片を連結することにより実施される。しかし、DNAを断
片化するのに用いられる相補的な制限酵素部位がクローニングベクター中に存在
しない場合は、DNA分子の末端を酵素により改変してもよい。あるいはまた、連
結ヌクレオチド配列(リンカー)をDNAの末端に連結することによりあらゆる所望
の部位を作製することができ、これらの連結されたリンカーは制限エンドヌクレ
アーゼ認識配列をコードする特別に化学合成されたオリゴヌクレオチドを含むこ
とができる。組換え分子は、形質転換、トランスフェクション、感染、エェクト
ロポレーションなどにより宿主細胞に導入することができ、これにより、遺伝子
配列の多数のコピーを産生することができる。好ましくは、クローニング用細胞
(例えば大腸菌)での発現を可能とし、かつ、所望ならば、続いて適切な発現用細
胞系に導入するために簡単に精製できる、シャトルベクタープラスミドにクロー
ニングされた遺伝子は含まれる。例えば、シャトルベクターは、1種以上の生物
体内で複製することができるベクターであり、大腸菌プラスミド由来の配列と酵
母2μプラスミド由来の配列が連結されており、大腸菌および酵母(Sacccharomy
ces cerevisiae)での複製用に調製されている。
The identified and isolated gene can then be inserted into a suitable cloning vector. Many vector-host systems known in the art can be used. Available vectors include plasmids or modified viruses,
There is no limitation. However, the vector system must be compatible with the host cell used. Examples of vectors include, but are not limited to, plasmids such as E. coli bacteriophage, such as lambda derivatives, or pBR322 derivatives or pUC plasmid derivatives (e.g., pGEX vector, pMal-c, pFLAG, pGBT9, etc.). It is not done. Insertion into a cloning vector is carried out, for example, by ligating a DNA fragment into a cloning vector having complementary overhanging ends. However, if the complementary restriction enzyme sites used to fragment the DNA are not present in the cloning vector, the ends of the DNA molecule may be enzymatically modified. Alternatively, a linking nucleotide sequence (linker) can be ligated to the end of DNA to create any desired site, these linked linkers being specially chemically synthesized to encode a restriction endonuclease recognition sequence. It may include an oligonucleotide. Recombinant molecules can be introduced into host cells by transformation, transfection, infection, electroporation, etc., which can produce multiple copies of the gene sequence. Preferably cells for cloning
A gene cloned into a shuttle vector plasmid is included that allows expression in (eg, E. coli) and, if desired, can be easily purified for subsequent introduction into a suitable expression cell line. For example, the shuttle vector is a vector capable of replicating in one or more kinds of organisms, and a sequence derived from E. coli plasmid and a sequence derived from yeast 2μ plasmid are linked to each other.
ces cerevisiae).

【0073】Smurfポリペプチドの発現 Smurfタンパク質、または抗原フラグメント、その誘導体もしくは類似体、ま
たはキメラタンパク質を含むその機能的活性誘導体をコードするヌクレオチド配
列は、適当な発現ベクター、すなわち、挿入されたタンパク質コード配列の転写
および翻訳に必要なエレメントを含むベクターに挿入することができる。本明細
書ではそのようなエレメントを「プロモーター」という。従って、本発明のSmur
fタンパク質をコードする核酸は、機能し得る形で本発明の発現ベクター中のプ
ロモーターと連結している。そのような調節配列の制御下では、cDNA、ゲノム配
列の両方をクローニングし発現させることが可能である。また発現ベクターは複
製起点を含んでいるのが好ましい。
Expression of Smurf Polypeptides Nucleotide sequences encoding Smurf proteins, or antigenic fragments, derivatives or analogs thereof, or functionally active derivatives thereof, including chimeric proteins, can be expressed in any suitable expression vector, ie inserted protein code. It can be inserted into a vector containing the necessary elements for the transcription and translation of the sequence. Such elements are referred to herein as "promoters." Therefore, the Smur of the present invention
The nucleic acid encoding the f protein is operably linked to the promoter in the expression vector of the invention. Under the control of such regulatory sequences, both cDNA and genomic sequences can be cloned and expressed. Further, the expression vector preferably contains an origin of replication.

【0074】 必要な転写信号および翻訳信号は、組換え発現ベクター上で提供することがで
きる。あるいはまた、これらの信号は、Smurfタンパク質および/またはそのフラ
ンキング領域をコードする天然の遺伝子から供給されてもよい。
The necessary transcriptional and translational signals can be provided on the recombinant expression vector. Alternatively, these signals may be provided by the native gene encoding the Smurf protein and / or its flanking regions.

【0075】 考えられる宿主-ベクター系としては、以下の例示に限定されるものではない
が、ウイルス(例えば、ワクシニアウイルス、アデノウイルスなど)感染哺乳類細
胞系;ウイルス(例えば、バキュロウイルス)感染昆虫細胞系;酵母ベクター含有
酵母などの微生物;または、バクテリオファージ、DNA、プラスミドDNAもしくは
コスミドDNAにより形質転換した細菌を挙げることができる。ベクターの発現エ
レメントは、その強さおよび特異性によって変化する。利用する宿主-ベクター
系に応じて、多数の適切な転写および翻訳エレメントの中からいずれか1つを使
用すればよい。本発明のSmurfタンパク質をコードする核酸をもつ組換えベクタ
ーを含む宿主細胞は、その細胞による発現をもたらす条件下で適当な細胞培地で
培養する。Smurfの発現に有用な宿主細胞としては、CC12、293T、CHO、COS、
HEK、Hela、HepG2、NIH3T3、PC12、P19およびその他の細胞系、腎臓、脳、そし
て骨細胞がある。
Possible host-vector systems include, but are not limited to the following examples, virus (eg, vaccinia virus, adenovirus, etc.) infected mammalian cell lines; virus (eg, baculovirus) infected insect cells. System; microorganisms such as yeast containing yeast vector; or bacteria transformed with bacteriophage, DNA, plasmid DNA or cosmid DNA. The expression elements of a vector vary in their strength and specificity. Any one of a number of suitable transcription and translation elements may be used, depending on the host-vector system utilized. Host cells containing the recombinant vector carrying the nucleic acid encoding the Smurf protein of the present invention are cultured in a suitable cell culture medium under conditions conferring expression by the cell. Host cells useful for the expression of Smurf include C 2 C 12 , 293T, CHO, COS,
There are HEK, Hela, HepG2, NIH3T3, PC12, P19 and other cell lines, kidney, brain, and osteocytes.

【0076】 本発明の組換えSmurfタンパク質、またはその機能的フラグメント、誘導体、
キメラ構築物もしくは類似体は、組換えによるコード配列の組み込み後、染色体
性発現させることができる。この点に関し、多数の増幅系のうちいずれかを使用
すれば高レベルで安定な遺伝子発現を達成することができる(Sambrookらの上記
文献、1989年参照)。
A recombinant Smurf protein of the invention, or a functional fragment, derivative thereof,
The chimeric construct or analog can be chromosomally expressed after recombinantly incorporating the coding sequence. In this regard, high levels of stable gene expression can be achieved using any of a number of amplification systems (see Sambrook et al., Supra, 1989).

【0077】 クローニングベクターへのDNA断片挿入について前記の方法のいずれかを用い
て、適当な転写/翻訳制御信号からなる遺伝子とタンパク質コード配列をもつ発
現ベクターを構築することができる。これらの方法としては、in vitroにおける
組換えDNAおよび合成法、in vivoにおける組換え(遺伝子組換え)を挙げることが
できる。
Any of the methods described above for inserting a DNA fragment into a cloning vector can be used to construct an expression vector having a gene and protein coding sequence consisting of appropriate transcription / translation control signals. Examples of these methods include in vitro recombinant DNA and synthetic methods, and in vivo recombination (gene recombination).

【0078】 Smurfタンパク質の発現は、当分野に公知のプロモーター/エンハンサーエレメ
ントによって制御できるが、これらの調節エレメントは、発現用に選択された宿
主において機能的でなければならない。Smurf遺伝子発現を制御するのに使用で
きるプロモーターは、以下の例示に限定されるものではないが、SV40初期プロモ
ーター領域(Benoist およびChambon, 1981, Nature 290:304-310)、ラウス肉腫
ウイルスの3'長い終結反復配列に含まれるプロモーター(Yamamoto, et al., 198
0, Cell 22:787-797)、ヘルペスチミジンキナーゼプロモーター(Wagner et al.,
1981, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 78:1441-1445)、メタロチオイネン遺伝
子の調節配列(Brinster ら, 1982, Nature 296:39-42);β-ラクタマーゼプロモ
ーター(Villa-Kamaroff, ら, 1978, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 75:3727-3
731)やlacプロモーター(DeBoer, ら、 1983, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 8
0:21-25)などの原核生物発現ベクター;Scientific American, 1980, 242:74-97
の「組換え体細菌から得られる有用タンパク質」も参照のこと;Gal 4プロモー
ターやADC (アルコールデヒドロゲナーゼ)プロモーター、PGK(ホスホグリセロー
ルキナーゼ)プロモーター、アルカリホスファターゼプロモーターのような酵母
またはその他の菌類からのプロモーターエレメント;そして、組織特異性を示し
、トランスジェニック動物に利用されている動物の転写制御領域:膵臓腺細胞で
活性なエラスターゼI遺伝子制御領域(Swift et al., 1984, Cell 38:639-646; O
rnitz ら, 1986, Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol. 50:399-409; MacDon
ald, 1987, Hepatology 7:425-515);膵臓のβ細胞において活性なインシュリン
遺伝子制御領域(Hanahan, 1985, Nature 315:115-122)、リンパ系細胞において
活性な免疫グロブリン遺伝子制御領域(Grosschedl ら、 1984, Cell 38:647-658
; Adames ら, 1985, Nature 318:533-538; Alexander ら、 1987, Mol. Cell Bi
ol. 7:1436-1444)、睾丸、乳房、リンパ系およびマスト細胞において活性なマウ
ス乳腫瘍ウイルス制御領域(Leder et al., 1986, Cell 45:485-495)、肝臓にお
いて活性なアルブミン遺伝子制御領域(Pinkert ら、 1987, Genes and Devel. 1
:268-276)、肝臓において活性なαフェトプロテイン遺伝子制御領域(Krumlauf
ら, 1985, Mol. Cell. Biol. 5:1639-1648; Hammer ら, 1987, Science 235:53-
58)、肝臓において活性なαアンチトリプシン遺伝子制御領域(Kelsey ら, 1987,
Genes and Devel. 1:161-171)、ミエロイド細胞で活性なβ-グロビン遺伝子制
御領域(Mogram ら, 1985, Nature 315:338-340; Kollias et al., 1986, Cell 4
6:89-94)、脳のオリゴデンドロサイト細胞で活性なミエリン塩基性タンパク質遺
伝子制御領域(Readheard et al., 1987, Cell 48:703-712)、骨格筋で活性なミ
オシン軽鎖-2遺伝子制御領域(Sani, 1985, Nature 314:283-286)および視床下部
で活性な性腺刺激放出ホルモン遺伝子制御領域(Mason ら, 1986, Science 234:1
372-1378)がある。
Expression of the Smurf protein can be controlled by promoter / enhancer elements known in the art, but these regulatory elements must be functional in the host chosen for expression. Promoters that can be used to control Smurf gene expression include, but are not limited to, the SV40 early promoter region (Benoist and Chambon, 1981, Nature 290: 304-310), 3'of Rous sarcoma virus. Promoters contained in long terminal repeats (Yamamoto, et al., 198
0, Cell 22: 787-797), herpes thymidine kinase promoter (Wagner et al.,
1981, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78: 1441-1445), regulatory sequences of the metallothioinene gene (Brinster et al., 1982, Nature 296: 39-42); β-lactamase promoter (Villa-Kamaroff, et al., 1978, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 75: 3727-3
731) and the lac promoter (DeBoer, et al., 1983, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 8
0: 21-25) and other prokaryotic expression vectors; Scientific American, 1980, 242: 74-97.
See also "Useful Proteins from Recombinant Bacteria"; promoters from yeast or other fungi such as the Gal4 promoter, ADC (alcohol dehydrogenase) promoter, PGK (phosphoglycerol kinase) promoter, alkaline phosphatase promoter. Element; and animal transcriptional regulatory region showing tissue specificity and utilized in transgenic animals: elastase I gene regulatory region active in pancreatic gland cells (Swift et al., 1984, Cell 38: 639-646; O
rnitz et al., 1986, Cold Spring Harbor Symp. Quant. Biol. 50: 399-409; MacDon.
ald, 1987, Hepatology 7: 425-515); insulin gene regulatory region active in β cells of the pancreas (Hanahan, 1985, Nature 315: 115-122), immunoglobulin gene regulatory region active in lymphoid cells (Grosschedl et al. , 1984, Cell 38: 647-658
Adames et al., 1985, Nature 318: 533-538; Alexander et al., 1987, Mol. Cell Bi.
7: 1436-1444), mouse mammary tumor virus regulatory region active in testis, breast, lymphatic system and mast cells (Leder et al., 1986, Cell 45: 485-495), albumin gene regulation active in liver. Domain (Pinkert et al., 1987, Genes and Devel. 1
: 268-276), an α-fetoprotein gene regulatory region active in the liver (Krumlauf
Et al., 1985, Mol. Cell. Biol. 5: 1639-1648; Hammer et al., 1987, Science 235: 53-.
58), the α-antitrypsin gene regulatory region active in the liver (Kelsey et al., 1987,
Genes and Devel. 1: 161-171), β-globin gene regulatory region active in myeloid cells (Mogram et al., 1985, Nature 315: 338-340; Kollias et al., 1986, Cell 4).
6: 89-94), myelin basic protein gene regulatory region active in oligodendrocyte cells of the brain (Readheard et al., 1987, Cell 48: 703-712), myosin light chain-2 gene active in skeletal muscle. The regulatory region (Sani, 1985, Nature 314: 283-286) and the gonadotropin-releasing hormone gene regulatory region active in the hypothalamus (Mason et al., 1986, Science 234: 1).
372-1378).

【0079】 本発明のDNA配列を発現させるには、多様な宿主/発現ベクターの組み合わせを
用いることができる。例えば、有用な発現ベクターは、染色体配列、非染色体配
列および合成DNA配列のセグメント(部分)から構成されていてもよい。適当なベ
クターとしては、SV40の誘導体および公知の細菌プラスミド、例えば、大腸菌プ
ラスミドである col E1, pCR1, pBR322, pMal-C2, pET, pGEX (Smith ら, 1988,
Gene 67:31-40), pMB9およびその誘導体、RP4などのプラスミド;ファージDNA
、例えば、NM989などの多数のファージ1誘導体、およびその他のファージDNA、
例えば、M13および繊維状1本鎖ファージDNA;2mプラスミドもしくはその誘導体
などの酵母プラスミド;昆虫もしくは哺乳類細胞において有用なベクターなどの
真核細胞で有用なベクター;ファージDNAもしくはその他の発現制御配列を用い
るために改変されているプラスミドのような、プラスミドとファージDNAの組み
合わせ由来のベクター類などがある。
A variety of host / expression vector combinations may be employed in expressing the DNA sequences of this invention. For example, useful expression vectors may be composed of segments (parts) of chromosomal, non-chromosomal and synthetic DNA sequences. Suitable vectors include derivatives of SV40 and known bacterial plasmids such as E. coli plasmids col E1, pCR1, pBR322, pMal-C2, pET, pGEX (Smith et al., 1988,
Gene 67: 31-40), pMB9 and its derivatives, plasmids such as RP4; phage DNA
, Many phage 1 derivatives, such as NM989, and other phage DNA,
For example, M13 and filamentous single-stranded phage DNA; yeast plasmids such as 2m plasmids or derivatives thereof; vectors useful in eukaryotic cells such as vectors useful in insect or mammalian cells; using phage DNA or other expression control sequences Vectors derived from a combination of plasmid and phage DNA, such as plasmids that have been modified for this purpose.

【0080】 例えば、バキュロウイルス発現系においては、以下の例示に限定されるもので
はないが、pVL941 (BamH1クローニング部位;Summers), pVL1393 (BamH1, SmaI,
XbaI, EcoR1, NotI, XmaIII, BglIIおよびPstIクローニング部位;Invitrogen)
、pVL1392 (BglII, PstI, NotI, SmaIII, EcoRI, XbaI, SmaIおよびBamH1クロー
ニング部位;Summers and Invitrogen)、およびpBlueBacIII (BamH1, BglII, Ps
tI, NcoIおよびHindIIIクローニング部位、組換え体の青/白スクリーニング可能
;Invitrogen)などの非融合転移ベクター、ならびに以下の例示に限定されるも
のではないが、pAC700 (BamH1およびKpnIクローニング部位、その部位でBamH1認
識部位は開始コドンで始まる;Summers)、pAc701およびpAc702 (pAc700と同様で
あるが、異なるリーディングフレームをもつ)、pAc360 (ポリヘドリン開始コド
ンの下流にBamH1クローニング部位36塩基対;Invitrogen (195))およびpBlueBac
HisA, B, C (BamH1, BglII, PstI, NcoIおよびHindIIIクローニング部位、ProBo
nd精製用のN末端ペプチドそしてプラークの青/白組換え体スクリーニングをもつ
、3つの相異なるリーディングフレーム;Invitrogen (220))などの融合転移ベク
ター類を用いることができる。
For example, in the baculovirus expression system, pVL941 (BamH1 cloning site; Summers), pVL1393 (BamH1, SmaI,
XbaI, EcoR1, NotI, XmaIII, BglII and PstI cloning sites; Invitrogen)
, PVL1392 (BglII, PstI, NotI, SmaIII, EcoRI, XbaI, SmaI and BamH1 cloning sites; Summers and Invitrogen), and pBlueBacIII (BamH1, BglII, Ps
tI, NcoI and HindIII cloning sites, non-fusion transfer vectors such as recombinant blue / white screenable; Invitrogen) and pAC700 (BamH1 and KpnI cloning sites, but not limited to the following examples The BamH1 recognition site begins at the start codon; Summers), pAc701 and pAc702 (similar to pAc700, but with different reading frames), pAc360 (36 base pairs BamH1 cloning site downstream of the polyhedrin start codon; Invitrogen (195). ) And pBlueBac
HisA, B, C (BamH1, BglII, PstI, NcoI and HindIII cloning sites, ProBo
Three different reading frames with N-terminal peptides for nd purification and blue / white recombinant screening of plaques; fusion transfer vectors such as Invitrogen (220) can be used.

【0081】 本発明に使用される哺乳類の発現ベクター類としては、ジヒドロ葉酸レダクタ
ーゼ(DHFR)プロモーター、例えば、DHFR発現ベクターをもつ発現ベクター、もし
くは、pED (PstI, SalI, SbaI, SmaIおよびEcoRIクローニング部位であってクロ
ーニングされた遺伝子およびDHFR両方を発現するベクターをもつもの;Kaufman,
Current Protocols in Molecular Biology, 16.12 (1991)参照)などのDHFR/メ
トトレキセート共増幅ベクターなどの、誘導可能なプロモーターをもつベクター
がある。あるいはまた、グルタミンシンセターゼ/メチオニンスルホキシイミン
共増幅ベクター、例えば、pEE14 (そのベクターがグルタミンシンターゼおよび
クローニングされた遺伝子を発現する、HindIII, XbaI, SmaI, SbaIおよびBclI
クローニング部位)もある。他の態様によれば、エプスタインバーウイルス(EBV)
の制御下でエピソーム発現を指示するベクター、例えば、pREP4 (BamH1, SflI,
XhoI, NotI, NheI, HindIII, NheI, PvuIIおよびKpnIクローニング部位、構成性
RSV-LTRプロモーター、ハイグロマイシン選択性マーカー;Invitrogen), pCEP4
(BamH1, SfiI, XhoI, NotI, NheI, HindIII, NheI, PvuIIおよびKpnIクローニン
グ部位、構成性bCMV極初期遺伝子、ハイグロマイシン選択性マーカー;Invitrog
en), pMEP4 (KpnI, PvuI, NheI, HindIII, NotI, XhoI, SfiI, BamH1クローニン
グ部位、誘導可能メタロチオイネンIla遺伝子プロモーター、ハイグロマイシン
選択性マーカー;Invitrogen), pREP8 (BamH1, XhoI, NotI, HindIII, NheIおよ
びKpnIクローニング部位、RSV-LTRプロモーター、ヒスチジノール選択性マーカ
ー;Invitrogen), pREP9 (KpnI, NheI, HindIII, NotI, XhoI, SfiIおよびBamH1
クローニング部位、RSV-LTRプロモーター、G418選択性マーカー;Invitrogen)お
よびpEBVHis (RSV-LTRプロモーター、ハイグロマイシン選択性マーカー、ProBon
d樹脂により精製できエンテロキナーゼで開裂したN末端ペプチド;Invitrogen)
を用いることができる。本発明に使用する選択性哺乳類発現ベクターとしては、
pRc/CMV (HindIII, BstXI, NotI, SbaIおよびApaIクローニング部位、G418選択
;Invitrogen), pRc/RSV (HindIII, SpeI, BstXI, NotI, XbaIクローニング部位
、G418選択;Invitrogen)およびその他がある。本発明に従って使用されるワク
シニアウイルス哺乳類発現ベクター(上記Kaufman, 1991参照)としては、以下の
例示に限定されるものではないが、pSC11 (SmaIクローニング部位、TK-およびb-
gal選択)、pMJ601 (SalI, SmaI, AflI, NarI, BspMII, BamHI, ApaI, NheI, Sac
II, KpnIおよびHindIIIクローニング部位、TK-およびb-gal選択)およびpTKgptF1
S (EcoRI, PstI, SalI, AccI, HindII, SbaI, BamHIおよびHpaクローニング部位
、TKまたはXPRT選択)がある。
Mammalian expression vectors used in the present invention include dihydrofolate reductase (DHFR) promoter, for example, an expression vector having a DHFR expression vector, or pED (PstI, SalI, SbaI, SmaI and EcoRI cloning sites). Having a vector expressing both the cloned gene and DHFR; Kaufman,
There are vectors with inducible promoters, such as the DHFR / methotrexate co-amplification vector (see Current Protocols in Molecular Biology, 16.12 (1991)). Alternatively, a glutamine synthetase / methionine sulfoxyimine co-amplification vector, such as pEE14 (which vector expresses glutamine synthase and the cloned gene, HindIII, XbaI, SmaI, SbaI and BclI.
There is also a cloning site). According to another aspect, Epstein-Barr virus (EBV)
A vector that directs episomal expression under the control of, for example, pREP4 (BamH1, SflI,
XhoI, NotI, NheI, HindIII, NheI, PvuII and KpnI cloning sites, constitutive
RSV-LTR promoter, hygromycin selectable marker; Invitrogen), pCEP4
(BamH1, SfiI, XhoI, NotI, NheI, HindIII, NheI, PvuII and KpnI cloning sites, constitutive bCMV immediate early gene, hygromycin selective marker; Invitrog
en), pMEP4 (KpnI, PvuI, NheI, HindIII, NotI, XhoI, SfiI, BamH1 cloning site, inducible metallothioinene Ila gene promoter, hygromycin selective marker; Invitrogen), pREP8 (BamH1, XhoI, NotI, HindIII, NheI And KpnI cloning site, RSV-LTR promoter, histidinol selectivity marker; Invitrogen), pREP9 (KpnI, NheI, HindIII, NotI, XhoI, SfiI and BamH1
Cloning site, RSV-LTR promoter, G418 selectable marker; Invitrogen) and pEBVHis (RSV-LTR promoter, hygromycin selectable marker, ProBon
d-resin-purified enterokinase cleaved N-terminal peptide; Invitrogen)
Can be used. As the selective mammalian expression vector used in the present invention,
There are pRc / CMV (HindIII, BstXI, NotI, SbaI and ApaI cloning sites, G418 selection; Invitrogen), pRc / RSV (HindIII, SpeI, BstXI, NotI, XbaI cloning sites, G418 selection; Invitrogen) and others. The vaccinia virus mammalian expression vector used according to the present invention (see Kaufman, 1991, above) is not limited to the following examples, but pSC11 (SmaI cloning site, TK- and b-
gal selection), pMJ601 (SalI, SmaI, AflI, NarI, BspMII, BamHI, ApaI, NheI, Sac
II, KpnI and HindIII cloning sites, TK- and b-gal selection) and pTKgptF1
S (EcoRI, PstI, SalI, AccI, HindII, SbaI, BamHI and Hpa cloning sites, TK or XPRT selection).

【0082】 酵母発現系を本発明に従って使用しSmurf1を発現させることもできる。2つだ
け例示するが、例えば、非融合pYES2ベクター(XbaI, SphI, ShoI, NotI, GstXI,
EcoRI, BstXI, BamH1, SacI, Kpn1およびHindIIIクローニング部位;Invitroge
n)もしくは融合pYESHisA, B, C (XbaI, SphI, ShoI, NotI, BstXI, EcoRI, BamH
1, SacI, Kpn1およびHindIIIクローニング部位、ProBond樹脂により精製しエン
テロキナーゼで開裂したN末端ペプチド;Invitrogen)を本発明に従って使用する
ことができる。
The yeast expression system can also be used in accordance with the present invention to express Smurf1. Only two are exemplified, for example, non-fused pYES2 vector (XbaI, SphI, ShoI, NotI, GstXI,
EcoRI, BstXI, BamH1, SacI, Kpn1 and HindIII cloning sites; Invitroge
n) or fusion pYESHisA, B, C (XbaI, SphI, ShoI, NotI, BstXI, EcoRI, BamH
1, SacI, Kpn1 and HindIII cloning sites, N-terminal peptides purified by ProBond resin and cleaved with enterokinase; Invitrogen) can be used according to the invention.

【0083】 個々の組換えSmurf DNA分子が特定・単離されれば、当分野において公知のい
くつかの方法を用いてこれを増殖させることができる。一旦適切な宿主系および
増殖条件が確立されると、組換え発現ベクターを増殖させ大量に産生させること
ができる。すでに説明したように、使用できるベクターは、その例示に限定され
るものではないが、以下のベクター類またはその誘導体である。すなわち、いく
つかを例示するにとどめるが、ワクシニアウイルスやアデノウイルスなどのヒト
もしくは動物のウイルス;バキュロウイルスなどの昆虫ウイルス;酵母ベクター
;バクテリオファージベクター(例えば、λ)ならびに、プラスミドおよびコスミ
ドDNAベクターである。
Once the individual recombinant Smurf DNA molecule has been identified and isolated, it can be propagated using several methods known in the art. Once a suitable host system and growth conditions are established, recombinant expression vectors can be propagated and produced in quantity. As described above, the vectors that can be used include, but are not limited to, the following vectors and derivatives thereof. That is, to cite a few examples, human or animal viruses such as vaccinia virus and adenovirus; insect viruses such as baculovirus; yeast vectors; bacteriophage vectors (eg, λ) and plasmids and cosmid DNA vectors. is there.

【0084】 さらに、挿入された配列の発現を制御し、もしくは所望の具体的な方法で遺伝
子産物を改変してプロセシングする、宿主細胞株を選んでもよい。異なる宿主細
胞には、タンパク質の翻訳および翻訳後プロセシングおよび改変に対して、特徴
的かつ特異的なメカニズムがある。適当な細胞系または宿主系を選ぶことにより
、発現された外来タンパク質について確実に所望の改変およびプロセシングを行
うことができる。例えば、細菌系における発現を利用して非グリコシル化コアタ
ンパク質生成物を産生できるのに対し、酵母での発現ではグリコシル化生成物を
産生することができる。真核細胞における発現は、異種哺乳類タンパク質の「天
然型」なフォールディングの可能性を増すことができる。さらに、哺乳類細胞に
おける発現は、Smurf活性の再構成もしくは構成ツールを提供することができる
。さらにまた、異なるベクター/宿主発現系がプロセシング反応(例えば、タンパ
ク質分解開裂)に異なる程度の影響を与えることは当分野において知られている
In addition, a host cell strain may be chosen which controls the expression of the inserted sequences, or modifies and processes the gene product in the specific fashion desired. Different host cells have characteristic and specific mechanisms for the translational and post-translational processing and modification of proteins. By choosing an appropriate cell line or host system, the desired modification and processing of the expressed foreign protein can be ensured. For example, expression in a bacterial system can be used to produce a non-glycosylated core protein product, while expression in yeast can produce a glycosylated product. Expression in eukaryotic cells can increase the likelihood of "native" folding of heterologous mammalian proteins. Furthermore, expression in mammalian cells can provide a reconstitution or constitutive tool for Smurf activity. Furthermore, it is known in the art that different vector / host expression systems affect processing reactions (eg, proteolytic cleavage) to different extents.

【0085】 ベクターは、当分野に公知の方法、例えば、トランスフェクション、エレクト
ロポレーション、マイクロインジェクション、トランスダクション、細胞融合、
DEAEデキストラン、リン酸カルシウム沈澱法、リポフェクション(リソソーム融
合)、遺伝子銃の使用、またはDNAベクター輸送体により所望の宿主細胞に導入さ
れる(例えば、Wu ら、1992, J. Biol. Chem. 267:963-967; Wu およびWu, 1988,
J. Biol. Chem. 263:14621-14624; Hartmut ら、1990年3月15日出願カナダ特許
出願第2,012,311号参照)。
The vector may be a vector known in the art, for example, transfection, electroporation, microinjection, transduction, cell fusion,
Introduced into the desired host cell by DEAE dextran, calcium phosphate precipitation, lipofection (lysosomal fusion), using a gene gun, or a DNA vector transporter (e.g., Wu et al., 1992, J. Biol. Chem. 267: 963- 967; Wu and Wu, 1988,
J. Biol. Chem. 263: 14621-14624; Hartmut et al., Canadian Patent Application No. 2,012,311 filed March 15, 1990).

【0086】Smurf機能活性によって媒介される遺伝子発現の分析 1つの態様によれば、オリゴヌクレオチドアレイ法を用いて、例えば遺伝子発
現を評価することができ、また、Smurf1をSmads1もしくは5に結合後、またはSmu
rf2をSmad7に結合後は、TGFβやBMP処理細胞、傷害および/または治癒組織の細
胞、腫瘍状態の細胞をもつ組織において、また、有糸分裂や細胞分化、胚パター
ンの形成、発生および器官発生などの細胞プロセスおよび発生プロセス中におけ
る遺伝子発現と相関する、またはこれらとは違う遺伝子発現を特定することがで
きる。例えば、Smurf発現の存在下または非存在下において、TGFβやBMPで処理
された細胞における遺伝子発現を比較することができる。ジーンチップ(GeneChi
p)発現分析(Affymetrix, Santa Clara, CA)では、遺伝子発現プロファイルおよ
びその他の生物学的アッセイを行うためのデータが作られる。オリゴヌクレオチ
ド発現アレイでは、数千にのぼるmRNA転写産物(遺伝子またはEST)を同時かつ定
量的に調べるので、膨大な規模のゲノム研究を簡単にする。各転写産物は、複数
のプローブ対によりプローブアレイ上に表示することができ、近縁遺伝子ファミ
リーメンバー間の区別を行うことができる。プローブ細胞はそれぞれ、ある特定
オリゴヌクレオチドプローブのコピー数百万個をもっており、強度の低いmRNAハ
イブリダイゼーションパターンを精確に感度よく検出することができる。差次的
発現データにより、明確に細胞の経路を知ることができる。
Analysis of Gene Expression Mediated by Smurf Functional Activity According to one embodiment, oligonucleotide array methods can be used to assess gene expression, for example, and after binding Smurf1 to Smads1 or 5, Or Smu
After binding rf2 to Smad7, in tissues with TGFβ and BMP-treated cells, cells with injured and / or healed tissue, tumor cells, and also mitosis and cell differentiation, embryo pattern formation, development and organ development. Gene expression can be identified that correlates with, or is different from, gene expression during cellular and developmental processes such as. For example, gene expression in cells treated with TGFβ or BMP can be compared in the presence or absence of Smurf expression. Gene Chip
p) Expression analysis (Affymetrix, Santa Clara, CA) produces data for conducting gene expression profiles and other biological assays. Oligonucleotide expression arrays simultaneously and quantitatively examine thousands of mRNA transcripts (genes or ESTs), simplifying large-scale genomic studies. Each transcript can be displayed on the probe array by multiple probe pairs, allowing discrimination between closely related gene family members. Each probe cell has several million copies of a specific oligonucleotide probe, and can detect a low intensity mRNA hybridization pattern accurately and with high sensitivity. The differential expression data allows a clear understanding of the cellular pathways.

【0087】 ハイブリダイゼーション後、例えば、Hewlett Packard社のジーンアレイ(Gene
ArrayTM)スキャナーを用いてインテンシティ度のデータが得られる。ソフトウ
エアを使用すれば、プローブ細胞それぞれについての強度を自動的に演算するこ
とができる。プローブ細胞のインテンシティ度は、mRNAの発現量と直接に相関す
る遺伝子それぞれについて平均インテンシティ度を算出するのに使用することが
できる。発現データは、すべての分析パラメータ上で迅速にソーティングし、選
択された全遺伝子サブセットについて種々のグラフィックフォーマットで表示す
ることができる。標準およびカスタムジーンチップ発現プローブアレイは、現在
、ヒトやマウス、酵母およびその他の有機体について利用可能である。ジーンチ
ップ製品ラインは今後も、さらに他の有機体分析、ならびに、毒性および医薬ゲ
ノムのような応用分野用の発現アレイへと広がっていくであろう。
After the hybridization, for example, Gene Array (Gene Gene) of Hewlett Packard
Intensity data is obtained using an Array scanner. The software can be used to automatically calculate the intensities for each probe cell. The intensity of probe cells can be used to calculate the average intensity of each gene that directly correlates with the expression level of mRNA. Expression data can be quickly sorted on all analytical parameters and displayed in various graphic formats for all selected gene subsets. Standard and custom GeneChip expression probe arrays are currently available for humans, mice, yeast and other organisms. The GeneChip product line will continue to expand into yet other organism analysis and expression arrays for applications such as toxicology and pharmaceutical genomes.

【0088】トランスジェニックベクター Smurfは細胞に導入して、癌など、過剰のBMPまたはTGFβ活性化に伴う疾病を
治療することができる。Smurf活性は、細胞にSmurfベクターを導入し、Smurf発
現についてその細胞をモニターすることによって評価することができる。これは
、in vitroまたはin vivo、またはex vivoとも称するin vitroに続く移植により
、行うことができる。あるいはまた、上記したように、調節性Smadのベクターに
よりSmurfまたはSmurf阻害剤(アンチセンス、リボザイム、細胞内抗体)を送達し
て、例えば、骨再生におけるようにBMPやTGFb活性が望ましいSmadのSmurf調節を
妨げることができ、また、in vivoにおけるSmurf調節プロセスを研究することが
できる。
The transgenic vector Smurf can be introduced into cells to treat diseases associated with excessive BMP or TGFβ activation, such as cancer. Smurf activity can be assessed by introducing the Smurf vector into cells and monitoring the cells for Smurf expression. This can be done by in vitro or in vivo, or in vitro, also referred to as ex vivo, followed by transplantation. Alternatively, as described above, the Smurf or Smurf inhibitor (antisense, ribozyme, intracellular antibody) may be delivered by a vector of regulatory Smads, such as Smad's Smurf where BMP or TGFb activity is desirable, such as in bone regeneration. It is possible to interfere with regulation and to study the Smurf regulation process in vivo.

【0089】 Smurf活性は、種々の手段によって阻害できる。すなわち、ドミナントネガテ
ィブSmurf誘導体(例えば、Cys710に対するAla変異体)をコードするウイルスの細
胞への送達、アンチセンス核酸(リボザイムおよび3重鎖形成オリゴヌクレオチド
類を含む;これらは上記に詳記した)、そして抗Smurf分子内抗体、例えば、1本
鎖Fv抗体の発現(一般に、Chen, Mol. Med. Today, 3:160-167, 1997; Spitz et
al., Anticancer Res., 16:3415-3422, 1996; Indolfi ら、Nat. Med., 2:634-6
35, 1996; Kikima ら、 Pharmacol. Ther., 68:247-267, 1995参照)による阻害
である。
Smurf activity can be inhibited by various means. That is, delivery of a virus encoding a dominant negative Smurf derivative (e.g., Ala variant to Cys710) to cells, antisense nucleic acids (including ribozymes and triplex forming oligonucleotides; these are detailed above), And expression of anti-Smurf intrabodies, such as single chain Fv antibodies (generally Chen, Mol. Med. Today, 3: 160-167, 1997; Spitz et al.
al., Anticancer Res., 16: 3415-3422, 1996; Indolfi et al., Nat. Med., 2: 634-6.
35, 1996; Kikima et al., Pharmacol. Ther., 68: 247-267, 1995).

【0090】 以上述べたように、ベクターは、本発明による、核酸を宿主細胞に運搬するた
めの何らかの手段である。これらは、レンチウイルス、レトロウイルス、ヘルペ
スウイルス、アデノウイルスおよびアデノ随伴ウイルスなどのウイルスベクター
を含むものである。従って、機能性もしくは変異体Smurfタンパク質をコードす
る遺伝子またはそのポリペプチドドメイン断片は、ウイルスベクターを用いて、
またはDNAの直接導入により、in vivo, ex vivoもしくはin vitroで導入するこ
とができる。標的とする組織における発現は、トランスジェニックベクターの標
的をウイルスベクターや受容体リガンドをもつような特定の細胞に定めることに
より、または、組織特異性プロモーターを用いることにより、またはその両方に
よって達成することができる。標的遺伝子デリバリーは、1995年10月に公表され
た国際特許公表WO 95/28494に記載されている。
As mentioned above, a vector is any means for delivering a nucleic acid into a host cell according to the present invention. These include viral vectors such as lentivirus, retrovirus, herpes virus, adenovirus and adeno-associated virus. Therefore, a gene encoding a functional or mutant Smurf protein or a polypeptide domain fragment thereof can be isolated using a viral vector,
Alternatively, it can be introduced in vivo, ex vivo or in vitro by direct introduction of DNA. Expression in targeted tissues can be achieved by targeting the transgenic vector to specific cells that carry viral vectors or receptor ligands, or by using tissue-specific promoters, or both. You can Targeted gene delivery is described in International Patent Publication WO 95/28494 published in October 1995.

【0091】 in vivoまたはex vivo標的法および治療法に共通して用いられるウイルスベク
ターはDNAベースのウイルスおよびレトロウイルスベクターである。ウイルスウ
イルスを構築する方法およびこれを用いる方法は当分野において公知である[例
えば、MillerおよびRosman, BioTechniques 7:980-990 (1992)参照]。ウイルス
ベクターは、複製欠陥性であることが望ましい。すなわち、標的細胞中で自律複
製できないことが望ましい。一般に、本発明の範囲内で用いられる複製欠陥ウイ
ルスベクターには、感染細胞におけるウイルス複製に必要な少なくとも1つの領
域がない。これらの領域は、当分野の専門家に公知のいずれかの方法によって、
除去する(全部または一部)かまたは機能しないようにすることができる。これら
の方法としては、全除去、置換(他の配列により、特に挿入核酸により)、(複製
に)不可欠な領域の1以上の塩基を一部欠失させるか追加する方法がある。そのよ
うな方法は、遺伝子操作手法を用いて、または、突然変異剤で処理することによ
り、in vitro (単離したDNA上で)またはin situにおいて行うことができる。複
製欠陥ウイルスは、ウイルス粒子を包むのに必要なそのゲノム配列を保持してい
ることが好ましい。
Viral vectors commonly used for in vivo or ex vivo targeting and therapeutics are DNA-based viral and retroviral vectors. Viral Methods for constructing and using viruses are known in the art [see, eg, Miller and Rosman, BioTechniques 7: 980-990 (1992)]. Viral vectors are preferably replication defective. That is, it is desirable that the target cell cannot autonomously replicate. Generally, the replication defective viral vectors used within the scope of the present invention lack at least one region required for viral replication in infected cells. These areas can be defined by any method known to those skilled in the art.
It can be removed (all or part) or disabled. These methods include total removal, substitution (due to other sequences, especially due to the inserted nucleic acid), or partial deletion or addition of one or more bases in the (replication) essential region. Such methods can be performed in vitro (on isolated DNA) or in situ using genetic engineering techniques or by treatment with mutagens. The replication defective virus preferably retains its genomic sequence necessary to wrap the viral particle.

【0092】 DNAウイルスベクターとしては、転写の減衰または欠失したDNAウイルスがあり
、以下の例示に限定されるものではないが、例えば、単純ヘルペスウイルス(HSV
)、パピローマウイルスエプスタインバーウイルス(EBV)、アデノウイルス、アデ
ノ随伴ウイルス(AAV)などが挙げられる。ウイルス遺伝子が全くないかほとんど
ない欠陥ウイルスが好ましい。欠陥ウイルスは、細胞へ導入した後、感染性をも
たない。欠陥ウイルスベクターを使用することにより、そのベクターが他の細胞
に感染する可能性の懸念をすることなく、特定の局部へ細胞を投与することがで
きる。従って、特定の組織を具体的に標的とすることができるのである。特定の
ベクターとしては、以下の例示に限定されるものではないが、欠陥ヘルペスウイ
ルス1 (HSV1)ベクター[Kaplitt et al., Molec. Cell. Neurosci., 2:320-330 (
1991)]、糖タンパク質L遺伝子を欠失する欠陥ヘルペスウイルスベクター[Patent
Publication RD 371005 A]またはその他の欠陥ヘルペスウイルスベクター[1994
年9月29日に公表された国際公表WO 94/21807;1994年4月2日に公表された国際公
表WO 92/05263];Stratford-Perricaudet ら、[J. Clin. Invest., 90:626-630,
1992; La Salle ら、Science, 259:988-990, 1993も参照]に記載されているベ
クターのような、転写減衰化アデノウイルスベクター;および欠陥アデノ随伴ウ
イルスベクター[Samulski ら、J. Virol., 61:3096-3101, 1987; Samulski ら、
J. Virol., 63:3822-3828, 1989; Lebkowski et al., Mol. Cell. Biol., 8:398
8-3996, 1988)]を例示することができる。
The DNA virus vector includes a DNA virus having a transcriptional attenuation or deletion, and is not limited to the following examples. For example, herpes simplex virus (HSV)
), Papillomavirus Epstein-Barr virus (EBV), adenovirus, adeno-associated virus (AAV) and the like. Defective viruses with no or few viral genes are preferred. Defective viruses are not infectious after introduction into cells. By using a defective viral vector, cells can be administered to a specific local area without fear that the vector may infect other cells. Therefore, it is possible to specifically target a specific tissue. Specific vectors include, but are not limited to the following examples, defective herpesvirus 1 (HSV1) vector [Kaplitt et al., Molec. Cell. Neurosci., 2: 320-330 (
1991)], a defective herpesvirus vector lacking the glycoprotein L gene [Patent
Publication RD 371005 A] or other defective herpesvirus vector [1994
International Publication WO 94/21807, published September 29, 1996; International Publication WO 92/05263, published April 2, 1994; Stratford-Perricaudet et al., [J. Clin. Invest., 90: 626]. -630,
1992; La Salle et al., Science, 259: 988-990, 1993], and transcription-attenuated adenovirus vectors; and defective adeno-associated virus vectors [Samulski et al., J. Virol., 61: 3096-3101, 1987; Samulski et al.,
J. Virol., 63: 3822-3828, 1989; Lebkowski et al., Mol. Cell. Biol., 8: 398.
8-3996, 1988)] can be exemplified.

【0093】 in vivo投与に際しては、適当な免疫抑制治療を、例えば、アデノウイルスベ
クターなどのウイルスベクターと組み合わせて使用し、ウイルスベクターおよび
トランスフェクトされた細胞の免疫不活化を回避するのが望ましい。例えば、イ
ンターロイキン12 (IL-12)や、インターフェロン-g (IFN-g)のような免疫抑制サ
イトカイン類、または抗CD4抗体を投与して、そのウイルスベクターに対する体
液性または細胞性免疫応答を遮断することができる[例えば、Wilson, Nature Me
dicine (1995)参照]。さらに、最小数の抗原を発現するよう遺伝子操作したウイ
ルスベクターを使用するのが有利である。
For in vivo administration, it is desirable to use a suitable immunosuppressive therapy in combination with, for example, a viral vector such as an adenovirus vector to avoid immune inactivation of the viral vector and transfected cells. For example, administration of immunosuppressive cytokines such as interleukin 12 (IL-12) and interferon-g (IFN-g), or anti-CD4 antibody to block humoral or cellular immune response against the viral vector Can be [eg Wilson, Nature Me
See dicine (1995)]. Furthermore, it is advantageous to use viral vectors that have been genetically engineered to express a minimal number of antigens.

【0094】アデノウイルスベクター アデノウイルスは真核性DNAであって、本発明の核酸を種々の細胞型に効率よ
くデリバリーできるように改変修飾することができる。アデノウイルスには多様
な血清型が存在する。これら血清型のうち、本発明の範囲においては、ヒトアデ
ノウイルスの2型または5型(Ad2またはAd5)、動物由来のアデノウイルス(WO 94/2
6914参照)を使用するのが好ましい。本発明の範囲において使用できる動物由来
のこれらアデノウイルスとしては、イヌ、ウシ、ネズミ(例:Mav1, Beard ら、V
irology 75 (1990) 81)、ヒツジ、ブタ、トリおよびサル(例:SAV)由来のアデノ
ウイルスが挙げられる。動物由来のアデノウイルスとしては、イヌのアデノウイ
ルスが好ましく、さらに好ましくはCAV2アデノウイルス(例えば、Manhattan or
A26/61株 (ATCC VR-800)など)である。
Adenovirus Vector Adenovirus is a eukaryotic DNA and can be modified and modified so that the nucleic acid of the present invention can be efficiently delivered to various cell types. There are various serotypes of adenovirus. Among these serotypes, within the scope of the present invention, human adenovirus type 2 or 5 (Ad2 or Ad5), animal-derived adenovirus (WO 94/2
6914) is preferably used. These animal-derived adenoviruses that can be used within the scope of the present invention include dogs, cows, mice (eg Mav1, Beard et al., V
irology 75 (1990) 81), adenoviruses from sheep, pigs, birds and monkeys (eg SAV). The animal-derived adenovirus is preferably a canine adenovirus, and more preferably CAV2 adenovirus (for example, Manhattan or
A26 / 61 shares (ATCC VR-800) etc.).

【0095】 本発明の複製欠陥アデノウイルスベクターは、好ましくは、ITR、すなわち、
キャプシド形成配列と対象核酸とを含んでなる。さらに好ましくは、アデノウイ
ルスベクターの少なくともE1領域は非機能性である。E1領域の欠失は、Ad5アデ
ノウイルスの配列中ヌクレオチド455〜3329(PvuII-BglII断片)まで、または382
〜3446(HinfII-Sau3A断片)までであるのが好ましい。その他の領域、特に、E3領
域(WO 95/02697)、E2領域(WO 94/28938)、E4領域(WO 94/28152, WO 94/12649お
よびWO 95/02697)、または後期遺伝子L1-L5のいずれかを改変修飾してもよい。
The replication defective adenovirus vector of the present invention is preferably an ITR, ie,
It comprises a capsid forming sequence and a nucleic acid of interest. More preferably, at least the E1 region of the adenovirus vector is non-functional. The deletion of the E1 region is due to nucleotides 455-3329 (PvuII-BglII fragment) in the Ad5 adenovirus sequence, or 382
Up to 3446 (HinfII-Sau3A fragment). Other regions, in particular, E3 region (WO 95/02697), E2 region (WO 94/28938), E4 region (WO 94/28152, WO 94/12649 and WO 95/02697), or late gene L1-L5 Either may be modified and modified.

【0096】 具体的な態様によれば、アデノウイルスベクターはそのE1領域(Ad 1.0)に欠失
がある。E1欠失アデノウイルスの例は、EP 185,573に記載されており、その内容
は参照により本明細書に組み入れるものとする。他の態様によれば、アデノウイ
ルスベクターはそのE1およびE4領域(Ad 3.0)に欠失がある。E1/E4欠失アデノウ
イルスの例はWO 95/02697およびWO 96/22378に開示されており、その内容は参照
により本明細書に組み入れるものとする。さらの他の態様によれば、アデノウイ
ルスベクターは、E4領域と核酸配列とが挿入されているE1領域に欠失がある(FR9
4 13355参照。その内容は参照により本明細書に組み入れるものとする)。
According to a specific embodiment, the adenovirus vector has a deletion in its E1 region (Ad 1.0). An example of an E1-deleted adenovirus is described in EP 185,573, the content of which is incorporated herein by reference. According to another embodiment, the adenovirus vector has a deletion in its E1 and E4 regions (Ad 3.0). Examples of E1 / E4 deleted adenoviruses are disclosed in WO 95/02697 and WO 96/22378, the contents of which are hereby incorporated by reference. According to yet another embodiment, the adenovirus vector has a deletion in the E1 region with the E4 region and the nucleic acid sequence inserted (FR9
See 4 13355. The contents of which are hereby incorporated by reference).

【0097】 本発明による複製欠陥組換えアデノウイルスは、当業者に公知の方法により作
ることができる(Levrero ら, Gene 101:195 1991; EP 185 573; Graham, EMBO J
. 3:2817, 1984)。特に、アデノウイルスと、とりわけ対象DNA配列をもつプラス
ミドとの間で同種組換えを行うことにより作ることができる。同種組換えは、上
記アデノウイルスとプラスミドとを適当な細胞系にコトランスフェクションして
行うことができる。使用される細胞系は、好ましくは、(i)上記エレメントによ
り形質転換可能であること、そして(ii)複製欠陥アデノウイルスのゲノムの一部
を、好ましくは組み込まれた形で相補できる配列を含んでいることが必要である
。これは、組換えのリスクを避けるためである。使用できる細胞系の例としては
、そのゲノムに組み込まれているAd5アデノウイルス(12%)のゲノムの左手側を含
むヒト胚腎臓細胞系293 (Grahamら、J. Gen. Virol. 36:59 1977)、および国際
出願WO 94/26914およびWO 95/02697に記載されている通り、E1およびE4機能を補
うことができる細胞系を挙げることができる。組換えアデノウイルスは、当業者
に周知の標準的な分子生物学手法を用いて回収、精製する。
Replication-defective recombinant adenoviruses according to the invention can be made by methods known to those skilled in the art (Levrero et al., Gene 101: 195 1991; EP 185 573; Graham, EMBO J.
. 3: 2817, 1984). In particular, it can be produced by homologous recombination between an adenovirus and a plasmid having the DNA sequence of interest. Homologous recombination can be performed by co-transfecting the adenovirus and the plasmid into an appropriate cell line. The cell line used preferably comprises (i) a transformable by the above element and (ii) a sequence capable of complementing a part of the genome of the replication defective adenovirus, preferably in integrated form. It is necessary to be out. This is to avoid the risk of recombination. An example of a cell line that can be used is the human embryonic kidney cell line 293 (Graham et al., J. Gen. Virol. 36:59 1977, which contains the left-hand side of the Ad5 adenovirus (12%) genome integrated into its genome. ), And cell lines capable of complementing E1 and E4 functions, as described in WO 94/26914 and WO 95/02697. Recombinant adenovirus is recovered and purified using standard molecular biology techniques well known to those of skill in the art.

【0098】アデノ随伴ウイルス アデノ随伴ウイルス(AAV)は、比較的小さいサイズのDNAウイルスであり、安定
でかつ部位特異的な方法により、それらウイルスが感染する細胞のゲノムに組み
込むことができる。アデノ随伴ウイルスは、細胞の増殖や形態または分化に何ら
影響をもたらすことなく、広い範囲にわたって感染することができるし、またヒ
トの疾病にかかわることもない。AAVゲノムは、クローニングされ、シーケンシ
ングされて特性化されている。AAVゲノムは約4700個の塩基をもち、各末端にお
いて約145塩基の逆方向末端反復(ITR)領域を含んでおり、ウイルスの複製起点と
して作用する。後のゲノムは、2つの必須領域に分かれていて、キャプシド化機
能(encapsidation functions)を担っている。ゲノムの左手側は、ウイルス複製
とウイルス遺伝子の発現にかかわるrep遺伝子を含み、ゲノムの右手側は、ウイ
ルスのキャプシドタンパク質をコードするキャップ遺伝子を含む。
Adeno-Associated Viruses Adeno-associated virus (AAV) is a relatively small size DNA virus that can be integrated into the genome of cells infected by these viruses in a stable and site-specific manner. Adeno-associated virus is capable of infecting a wide range without affecting cell proliferation, morphology or differentiation and is not involved in human disease. The AAV genome has been cloned, sequenced and characterized. The AAV genome has about 4700 bases and contains an inverted terminal repeat (ITR) region of about 145 bases at each end, which serves as a viral origin of replication. The latter genome is divided into two essential regions and is responsible for encapsidation functions. The left-hand side of the genome contains the rep genes involved in viral replication and expression of viral genes, and the right-hand side of the genome contains the cap gene, which encodes the viral capsid protein.

【0099】 in vitroおよびin vivoで遺伝子を運ぶために、AAV由来のベクターを使用する
ことはすでに報告されている(WO 91/18088; WO 93/09239;米国特許第4,797,368
号、第5,139,941号、ヨーロッパ特許第488,528号参照)。これらの刊行物には、r
epおよび/またはキャップ遺伝子が欠失し、対象遺伝子によって置換されている
種々のAAV由来構築物、そして対象とする上記遺伝子をこれら構築物によりin vi
tro で(培養細胞へ)またはin vivoで(直接に生物へ)運ぶのに使用することが記
載されている。本発明による複製欠陥組換えAAVは、2つのAAV逆方向末端反復(IT
R)領域によりフランキングされた対象核酸配列を含むプラスミドと、AAVキャプ
シド化遺伝子(repおよびcap遺伝子)をもつプラスミドとを、ヒトヘルペスウイル
ス(例えば、アデノウイルス)に感染した細胞系へコトランスフェクトすることに
より、作ることができる。製造したAAV組換え体は次いで標準的な手法により精
製する。
The use of AAV-derived vectors to carry genes in vitro and in vivo has already been reported (WO 91/18088; WO 93/09239; US Pat. No. 4,797,368).
No. 5,139,941 and European Patent No. 488,528). These publications include r
Various AAV-derived constructs in which the ep and / or cap genes have been deleted and replaced by the gene of interest, and the above-mentioned genes of interest, are
It has been described for use in vitro (to cells in culture) or in vivo (directly to organisms). The replication defective recombinant AAV according to the present invention comprises two AAV inverted terminal repeats (IT
(R) co-transfecting a plasmid containing the nucleic acid sequence of interest flanked by a region and a plasmid carrying the AAV encapsidation genes (rep and cap genes) into a cell line infected with a human herpesvirus (e.g., adenovirus). You can make it by doing. The AAV recombinants produced are then purified by standard techniques.

【0100】レトロウイルスベクター 他の実施形態では、レトロウイルスベクター(例えば、Andersonら、米国特許
第5,399,346号;Teminら、米国特許第4,650,764号;Teminら、米国特許第4,980,
289号;Markawitzら、1988, J. Virol. 62: 1120;Teminら、米国特許第5,124,2
63号;EP453242号、EP178220;Bernsteinら、Genet. Eng. 7 (1985) 235;McCor
mik、BioTechnology 3 (1985) 689;Doughertyら、特許国際公開第WO95/07358(1
995年3月16日公開);およびKuoら、1993、Blood82:845に記載のもの)に遺伝子を
導入することも可能である。レトロウイルスは、分裂細胞に感染し、ウイルスが
組込まれる。レトロウイルスゲノムは、2つのLTR、すなわち、キャプシド形成
配列および3つのコード領域(gag、polおよびenv)を含む。組換えレトロウイル
スベクターでは、一般的にはgag、polおよびenv遺伝子を全体的または部分的に
欠失させて、対象の異種核酸配列と置換する。これらのベクターは、HIV、MoMuL
V(マウスモロニー白血病ウイルス「MSV(マウスモロニー肉腫ウイルス)」)、HaSV
("Harvey 肉腫ウイルス"); SNV ("脾臓壊死ウイルス"); RSV ("Rous肉腫ウイル
ス"); およびFriendウイルスなどのレトロウイルスの様々な種を用いて構築する
ことができる。防御性レトロウイルスベクターはWO95/02697に開示されている。
Retroviral Vectors In other embodiments, retroviral vectors (eg Anderson et al., US Pat. No. 5,399,346; Temin et al., US Pat. No. 4,650,764; Temin et al., US Pat. No. 4,980,
289; Markawitz et al., 1988, J. Virol. 62: 1120; Temin et al., US Pat. No. 5,124,2.
63; EP453242, EP178220; Bernstein et al., Genet. Eng. 7 (1985) 235; McCor.
mik, BioTechnology 3 (1985) 689; Dougherty et al., Patent International Publication No. WO95 / 07358 (1
(Published March 16, 995); and Kuo et al., 1993, Blood 82: 845). Retroviruses infect dividing cells and the virus becomes integrated. The retroviral genome contains two LTRs, an encapsidation sequence and three coding regions (gag, pol and env). In recombinant retroviral vectors, the gag, pol and env genes are generally wholly or partially deleted to replace the heterologous nucleic acid sequence of interest. These vectors are HIV, MoMuL
V (Mouse Moloney leukemia virus "MSV (Mouse Moloney sarcoma virus)"), HaSV
("Harvey sarcoma virus"); SNV ("spleen necrosis virus"); RSV ("Rous sarcoma virus"); and various species of retroviruses such as the Friend virus. Protective retroviral vectors are disclosed in WO95 / 02697.

【0101】 一般に、核酸配列を含有する組換えレトロウイルスを構築するには、LTR、キ
ャプシド化配列およびコード配列を含有するプラスミドを構築する。この構築物
はパッケージング細胞系をトランスフェクトするのに使用され、この細胞系はそ
のプラスミドが欠いているレトロウイルス性機能をその場で供給できる。一般に
、パッケージング細胞系はこのようにしてgag, polおよびenv 遺伝子を発現でき
る。かかるパッケージング細胞系は従来法、特に細胞系PA317(米国特許第4,861,
719 号); PsiCRIP細胞系(WO90/02806)およびGP+envAm-12細胞系(WO89/07150)に
記載されている。加えて、組換えレトロウイルスベクターは転写活性を抑制する
ためにLTR内に改変を含有でき並びにgag 遺伝子の一部分を包含しうる広範なキ
ャプシド化配列を含有しうる(Benderら、J. Virol. 61(1987)1639) 。組換えレ
トロウイルスベクターは当業界で通常の技術を有する者に知られた標準的技術に
より精製される。
Generally, to construct a recombinant retrovirus containing a nucleic acid sequence, a plasmid containing the LTR, encapsidation sequence and coding sequence is constructed. This construct is used to transfect a packaging cell line, which is capable of providing retroviral function in situ that the plasmid lacks. In general, packaging cell lines can express the gag, pol and env genes in this way. Such packaging cell lines are conventional, particularly the cell line PA317 (US Pat. No. 4,861,
719); PsiCRIP cell line (WO90 / 02806) and GP + envAm-12 cell line (WO89 / 07150). In addition, recombinant retroviral vectors can contain modifications within the LTR to repress transcriptional activity and can contain a wide range of encapsidation sequences that can include a portion of the gag gene (Bender et al., J. Virol. 61. (1987) 1639). Recombinant retroviral vectors are purified by standard techniques known to those of ordinary skill in the art.

【0102】 レトロウイルスベクターは感染性粒子として機能するようまたはトランスフェ
クション操作を受けるように構築されうる。前者の場合、該ウイルスは発癌性形
質転換特性の原因であるものを除くそのすべての遺伝子を保持しかつ異種構造遺
伝子を発現するように改変される。非感染性ウイルスベクターはウイルス性パッ
ケージングシグナルを破壊はするがしかし異種構造遺伝子およびパッケージング
シグナルを含有するように遺伝子操作された同時導入されたウイルスのパッケー
ジングに必要とされる構造遺伝子を保持するように作製される。従って、生産さ
れたウイルス粒子はさらなるウイルスを生産することはできない。
Retroviral vectors can be constructed to function as infectious particles or to undergo transfection manipulation. In the former case, the virus is modified to carry all its genes except those responsible for oncogenic transformation properties and to express heterologous structural genes. Non-infectious viral vectors disrupt the viral packaging signal but retain the heterologous structural gene and the structural gene required for packaging of the cotransfected virus genetically engineered to contain the packaging signal. It is made to do. Therefore, the virus particles produced cannot produce additional virus.

【0103】レンチウイルスベクター 別の実施形態においては、レンチウイルス性ベクターが脳、網膜、筋肉、肝臓
および血液を含む数種の組織におけるトランスジーンの直接放出および持続的な
発現のための物質として使用されうる。これらベクターはこれらの組織に分裂性
および非分裂性の細胞を効率的に形質導入でき、そして問題の遺伝子の長期発現
を維持することができる。
Lentiviral Vectors In another embodiment, lentiviral vectors are used as agents for direct release and sustained expression of transgenes in several tissues including brain, retina, muscle, liver and blood. Can be done. These vectors are able to efficiently transduce dividing and non-dividing cells into these tissues and maintain long-term expression of the gene of interest.

【0104】 レンチウイルスは複製にとって必須である少なくとも2種の調節遺伝子 tatお
よびrev 、および決定的に重要な有毒因子をコードする4種の補助遺伝子を含有
する[ 概説として、Naldini, L., Curr. Opin. Biotechnol., 9:457-63, 1998を
参照されたい] 。形質導入にとって必須でないウイルス配列は除去され、それに
よりこの特定のベクターの生物学的安全性が改善される。自己不活性化性HIV-1
ベクターが知られており、このものはTATAボックスを含む3'の長い末端反復(LT
R)に欠失があり、そして複製能のあるレトロウイルスがベクター生産体および
標的細胞中に生成するであろう可能性を低下させることにより、HIV 由来ベクタ
ーの生物学的安全性を有意に改善させる(Zufferey ら、J. Virol., 72:9873-80,
1998)。加えて、欠失により、先に転写阻害およびin vivo抑制と関連したLTR
配列が除去され、かつより厳密な組織特異的なまたは調節可能なベクターの構築
が可能となることにより、ありうるベクターの性能が改善される。
Lentiviruses contain at least two regulatory genes tat and rev that are essential for replication, and four accessory genes that encode critically important virulence factors [for review, Naldini, L., Curr. Opin. Biotechnol., 9: 457-63, 1998]. Viral sequences that are not essential for transduction are removed, thereby improving the biological safety of this particular vector. HIV-1 self-inactivating
A vector is known, which contains a 3'long terminal repeat containing the TATA box (LT
R) has a deletion and reduces the likelihood that replication-competent retroviruses will be generated in vector producers and target cells, significantly improving the biological safety of HIV-derived vectors. (Zufferey et al., J. Virol., 72: 9873-80,
1998). In addition, the deletion caused an LTR that was previously associated with transcriptional inhibition and in vivo repression.
By removing sequences and allowing the construction of more stringent tissue-specific or regulatable vectors, possible vector performance is improved.

【0105】 レンチウイルスパッケージング細胞系は入手可能であって当業界で公知である
。これらは、遺伝子治療用の高力価レンチウイルスベクターの生産を容易にする
。一例はテトラサイクリン誘導可能なVSV-G プソイド型レンチウイルスパッケー
ジング細胞系であってこのものは10(6)IU/mlより高い力価で少なくとも3から4
日間ウイルス粒子を生成できる(Kafriら、J. Virol., 73:576-584, 1999)。誘導
可能な細胞系により生産されたベクターは非分裂性細胞をインビトロおよびin v
ivoで効率的に形質導入するための必要に応じて濃縮されうる。
Lentivirus packaging cell lines are available and known in the art. These facilitate the production of high titer lentiviral vectors for gene therapy. One example is the tetracycline inducible VSV-G pseudotyped lentivirus packaging cell line, which has a titer of> 10 (6) IU / ml of at least 3 to 4
Viral particles can be produced daily (Kafri et al., J. Virol., 73: 576-584, 1999). Vectors produced by inducible cell lines are capable of inducing non-dividing cells in vitro and in v
It can be concentrated as needed for efficient transduction in ivo.

【0106】非ウイルス性ベクター あるいはまた、ベクターはin vivoでリポフェクションにより導入することも
できる。過去10年間、核酸のカプセル化およびin vivoトランスフェクションに
関するリポソームの使用が益々増大してきている。リポソーム仲介トランスフェ
クションで遭遇する困難および危険を制限するよう設計された合成カチオン性脂
質が、マーカーをコードする遺伝子のin vivoトランスフェクション用のリポソ
ームの作製に使用されうる[Felgnerら、Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 84:74
13-7417, 1987; Mackey ら、Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 85:8027-8031, 1
988; Ulmerら、Science, 259:1745-1748, 1993参照] 。カチオン性脂質の使用に
より、負に荷電した核酸のカプセル化が促進され、そしてまた負に荷電した細胞
膜との融合が促進されうる[FelgnerおよびRingold, Science, 337:387-388, 198
9]。核酸の転移に特に有用な脂質化合物および組成物は国際特許公報WO95/18863
およびWO96/17823、および米国特許第5,459,127 号に記載されている。特定の臓
器にin vivoで外来性遺伝子を導入するためのリポフェクションの使用は確かな
実際的利点を有する。特定の細胞へのリポソームの分子標的ねらいは利点の1領
域である。特定種類の細胞を指向するトランスフェクションは、膵臓、肝臓、腎
臓および脳のような細胞異種性を有する組織において特に好都合であろう。脂質
は標的ねらいの目的で他の分子と化学的に結合されうる[Mackey ら、上記] 。標
的とされたペプチド、例えばホルモンまたは神経伝達体、および抗体のようなタ
ンパク質、または非ペプチド分子はリポソームに化学的に結合できよう。
Non-viral vectors or, alternatively, the vector can be introduced in vivo by lipofection. Over the past decade, the use of liposomes for nucleic acid encapsulation and in vivo transfection has been increasing. Synthetic cationic lipids designed to limit the difficulties and risks encountered in liposome-mediated transfection can be used to make liposomes for in vivo transfection of a gene encoding a marker [Felgner et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 84:74
13-7417, 1987; Mackey et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85: 8027-8031, 1
988; Ulmer et al., Science, 259: 1745-1748, 1993]. The use of cationic lipids can facilitate encapsulation of negatively charged nucleic acids and also fusion with negatively charged cell membranes [Felgner and Ringold, Science, 337: 387-388, 198.
9]. Particularly useful lipid compounds and compositions for transfer of nucleic acids are described in International Patent Publication WO 95/18863.
And WO 96/17823, and US Pat. No. 5,459,127. The use of lipofection to introduce foreign genes into specific organs in vivo has certain practical advantages. The aim of the molecular targeting of liposomes to specific cells is one area of advantage. Transfection directed against specific cell types may be particularly advantageous in tissues with cell heterogeneity such as pancreas, liver, kidney and brain. Lipids can be chemically linked to other molecules for the purpose of targeting [Mackey et al., Supra]. Targeted peptides, such as hormones or neurotransmitters, and proteins such as antibodies, or non-peptide molecules could be chemically attached to liposomes.

【0107】 他の分子もin vivoでの核酸のトランスフェクションを容易にするのに有用で
ある、例えばカチオン性オリゴペプチド(例えば国際特許公報WO95/21931)、DN
A結合性タンパク質に由来するペプチド(例えば国際特許公報WO96/25508)、ま
たはカチオン性ポリマー(例えば国際特許公報WO95/21931)。
Other molecules are also useful for facilitating transfection of nucleic acids in vivo, eg cationic oligopeptides (eg International Patent Publication WO95 / 21931), DN
A peptide derived from an A-binding protein (for example, International Patent Publication WO96 / 25508), or a cationic polymer (for example, International Patent Publication WO95 / 21931).

【0108】 in vivoでベクターをそのまま(naked)DNAプラスミドとして導入することも可
能である。遺伝子治療用のそのままのDNA ベクターは当業上知られた方法、例え
ば、トランスフェクション、エレクトロポレーション、マイクロインジェクショ
ン、形質導入、細胞融合、DEAEデキストラン、燐酸カルシウム沈降、遺伝子銃の
使用、またはDNA ベクター輸送体の使用[ 例えば、Wuら、J. Biol. Chem., 267:
963-967, 1992; Wu およびWu, J. Biol. Chem., 263:14621-14624, 1988; Hartm
utら,カナダ特許出願第2,012,311 号, 1990年3 月15日出願;Williamsら、Proc
. Natl. Acad. Sci. USA, 88:2726-2730, 1991を参照されたい] により所望の宿
主細胞中に導入されうる。レセプター介在性DNA送達手段もまた使用できる[Curi
el ら、Hum, Gene Ther., 3:147-154, 1992; WuおよびWu, J. Biol. Chem., 262
:4429-4432, 1987]。米国特許第5,580,859 号はトランスフェクション促進剤を
含まない外来性DNA 配列の哺乳動物への送達について開示している。
It is also possible to introduce the vector in vivo as a naked DNA plasmid. Raw DNA vectors for gene therapy are known in the art, such as transfection, electroporation, microinjection, transduction, cell fusion, DEAE dextran, calcium phosphate precipitation, use of gene gun, or DNA vectors. Use of Transporters [eg Wu et al., J. Biol. Chem., 267:
963-967, 1992; Wu and Wu, J. Biol. Chem., 263: 14621-14624, 1988; Hartm.
ut et al., Canadian Patent Application No. 2,012,311, filed March 15, 1990; Williams et al., Proc.
Natl. Acad. Sci. USA, 88: 2726-2730, 1991]] into a desired host cell. Receptor-mediated DNA delivery means can also be used [Curi
el et al., Hum, Gene Ther., 3: 147-154, 1992; Wu and Wu, J. Biol. Chem., 262.
: 4429-4432, 1987]. US Pat. No. 5,580,859 discloses delivery of exogenous DNA sequences free of transfection facilitating agents to mammals.

【0109】Smurf タンパク質に対する抗体 本発明によれば、組換えによりまたは化学合成により生産された、融合タンパ
ク質を含むSmurf ポリペプチドおよびそのフラグメント、変種、または他の誘導
体または類似体は、Smurf ポリペプチドを認識する抗体を生成させるための免疫
原として使用できる。かかる抗体には、ポリクローナル、モノクローナル、キメ
ラ、一本鎖、Fab フラグメント、およびFab 発現ライブラリーが包含されるがそ
れらに限定されるわけではない。かかる抗体はSmurf タンパク質に特異的であり
、このものはSmurf の突然変異体、または野性型Smurfを認識しうる。これらの
抗体(例えば抗Smurf細胞内領域抗体)はSmurf タンパク質を阻害することによ
りBMP 経路を変更させるのに使用できるしまたは診断目的に使用できる。
Antibodies Against Smurf Proteins According to the present invention, Smurf polypeptides comprising fusion proteins and fragments, variants, or other derivatives or analogs thereof produced recombinantly or by chemical synthesis are provided with Smurf polypeptides. It can be used as an immunogen to generate recognizing antibodies. Such antibodies include, but are not limited to, polyclonal, monoclonal, chimeric, single chain, Fab fragments, and Fab expression libraries. Such antibodies are specific for the Smurf protein, which may recognize mutants of Smurf, or wild type Smurf. These antibodies (eg anti-Smurf intracellular domain antibodies) can be used to alter the BMP pathway by inhibiting the Smurf protein or can be used for diagnostic purposes.

【0110】 当業上知られた種々の操作がSmurf ポリペプチドに対するポリクローナル抗体
またはその誘導体または類似体の生産に使用できる。抗体を生産するには、ウサ
ギ、マウス、ラット、ヒツジ、ヤギ、等を含むがそれらに限定されない種々の宿
主動物をSmurf ポリペプチドまたはその誘導体(例えばフラグメントまたは融合
タンパク質)を注射することにより免疫化することができる。ある実施形態にお
いては、Smurf ポリペプチドまたはそのフラグメントを免疫原性担体、例えばウ
シ血清アルブミン(BSA)またはキーホールリンペットヘモシアニン(KLH) にコ
ンジュゲートさせることができる。宿主種に応じてフロインドアジュバント(完
全および不完全)、ミネラルゲル例えば水酸化アルミニウム、表面活性物質例え
ばリゾレシチン、プルロニック(pluronic)ポリオール、ポリアニオン、ペプチ
ド、オイルエマルジョン、キーホールリンペットヘモシアニン、ジニトロフェノ
ール、およびありうる有用なヒトアジュバント例えばBCG (Bacille Calmette-Gu
erin) およびCorynebacterium parvumを含むがそれらに限定されない種々のアジ
ュバントが免疫学的応答を高めるのに使用されうる。
Various procedures known in the art can be used to produce polyclonal antibodies to Smurf polypeptides or derivatives or analogs thereof. To produce antibodies, various host animals including, but not limited to, rabbits, mice, rats, sheep, goats, etc. are immunized by injecting Smurf polypeptide or a derivative thereof (eg, fragment or fusion protein). can do. In certain embodiments, the Smurf polypeptide or fragment thereof can be conjugated to an immunogenic carrier such as bovine serum albumin (BSA) or keyhole limpet hemocyanin (KLH). Freund's adjuvant (complete and incomplete) depending on the host species, mineral gels such as aluminum hydroxide, surface-active substances such as lysolecithin, pluronic polyols, polyanions, peptides, oil emulsions, keyhole limpet hemocyanin, dinitrophenol, and Possible useful human adjuvants such as BCG (Bacille Calmette-Gu
erin) and various adjuvants, including but not limited to Corynebacterium parvum, can be used to enhance the immunological response.

【0111】 Smurf ポリペプチドまたはそのフラグメント、類似体、もしくは誘導体に対す
るモノクローナル抗体を作製するには、連続的な培養細胞系による抗体分子の産
生を得る任意の技術を使用できる。これらには、KohlerおよびMilstein(Nature
256:495-497, 1975)により初めに開発されたハイブリドーマ技術、ならびにトリ
オーマ技術、ヒトB-細胞ハイブリドーマ技術(Kozbor ら、Immunology Today 4:7
2, 1983; Cote ら、Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 80:2026-2030, 1983) およ
びヒトモノクローナル抗体を生産するためのEBV ハイブリドーマ技術(Cole ら、
in Monoclonal Antibodies and Cancer Therapy, Alan R. Liss, Inc., pp. 77-
96, 1985) が包含されるがそれらに限定されない。本発明のもう一つの実施形態
においては、モノクローナル抗体は無胚動物で生産できる(国際特許公報WO89/1
2690, 1989年12月28日公告) 。事実、本発明によれば、適切な生物学的活性を
有するヒト抗体分子からの遺伝子と一緒に、Smurf ポリペプチドに特異的なマウ
ス抗体分子からの遺伝子をスプライシングすることによる「キメラ抗体」の産生
のために開発された技術(Morrison ら、J. Bacteriol. 159:870, 1984; Neuberg
erら、Nature 312:604-608, 1984; Takedaら、Nature 314:452-454, 1985) を使
用できる。かかる抗体は本発明の範囲内である。かかるヒトまたはヒト化キメラ
抗体はヒト疾患または障害(下記)の治療に使用するのに好ましい、というのは
、ヒトまたはヒト化抗体はそれら自身、免疫応答、特にアレルギー応答を誘起す
る可能性が異種抗体よりはるかに少ないからである。
To produce monoclonal antibodies to Smurf polypeptides or fragments, analogs, or derivatives thereof, any technique that results in the production of antibody molecules by continuous cell lines in culture can be used. These include Kohler and Milstein (Nature
256: 495-497, 1975), as well as the hybridoma technology first developed by Trioma, the human B-cell hybridoma technology (Kozbor et al., Immunology Today 4: 7).
2, 1983; Cote et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80: 2026-2030, 1983) and EBV hybridoma technology for producing human monoclonal antibodies (Cole et al.,
in Monoclonal Antibodies and Cancer Therapy, Alan R. Liss, Inc., pp. 77-
96, 1985), but is not limited thereto. In another embodiment of the invention, the monoclonal antibody can be produced in an embryo-free animal (International Patent Publication WO 89/1
2690, published December 28, 1989). In fact, according to the invention, production of a "chimeric antibody" by splicing a gene from a mouse antibody molecule specific for a Smurf polypeptide with a gene from a human antibody molecule of suitable biological activity. Technology developed for (Morrison et al., J. Bacteriol. 159: 870, 1984; Neuberg.
er et al., Nature 312: 604-608, 1984; Takeda et al., Nature 314: 452-454, 1985). Such antibodies are within the scope of the invention. Such human or humanized chimeric antibodies are preferred for use in the treatment of human diseases or disorders (below) because human or humanized antibodies are themselves heterogeneous in that they may elicit an immune response, especially an allergic response. It is much less than antibodies.

【0112】 本発明によれば、一本鎖抗体の作製について記載された技術(Hustonへの米国
特許第5,476,786 号および5,132,405;米国特許第4,946,778 号)がSmurf ポリペ
プチド特異的な一本鎖抗体を生産するのに適合されうる。本発明のもう一つの実
施形態は、Smurf ポリペプチド、またはその誘導体、もしくは類似体に対する所
望の特異性を有するモノクローナルFab フラグメントの迅速で容易な同定を可能
にするためにFab 発現ライブラリーの構築について記載された技術(Huse ら、Sc
ience 246:1275-1281, 1989)を利用するものである。
According to the invention, the techniques described for the production of single chain antibodies (US Pat. Nos. 5,476,786 and 5,132,405 to Huston; US Pat. No. 4,946,778) describe Smurf polypeptide-specific single chain antibodies. Can be adapted to produce. Another embodiment of the invention relates to the construction of Fab expression libraries to allow rapid and easy identification of monoclonal Fab fragments with the desired specificity for Smurf polypeptides, or derivatives or analogs thereof. Described technology (Huse et al., Sc
ience 246: 1275-1281, 1989).

【0113】 抗体分子のイディオタイプを含有する抗体フラグメントは既知技術によって生
成させることができる。例えば、かかるフラグメントには、それらに限定される
わけではないが、抗体分子のペプシン消化により生産されうるF(ab')2 フラグ
メント;F(ab')2フラグメントのジスルフィッド橋を還元することにより生成さ
れうるFab'フラグメント、および抗体分子をパパインおよび還元剤で処理するこ
とにより生成されうるFab フラグメントが包含される。Smurf 活性はまた、当業
界で知られた技術(一般的には、Chen, Mol. Med. Today 3:160-167, 1997; Spi
tzら、Anticancer Res. 16:3415-3422, 1996; Indolfi ら、Nat. Med. 2:634-63
5, 1996; Kijima ら、Pharmacol. Ther. 68:247-267, 1995 を参照されたい) を
用いて抗Smurf 細胞内抗体、例えば一本鎖Fv抗体、の発現によって阻害されうる
Antibody fragments containing the idiotype of the antibody molecule can be generated by known techniques. For example, such fragments include, but are not limited to, F (ab ') 2 fragments that can be produced by pepsin digestion of antibody molecules; generated by reducing the disulfid bridge of F (ab') 2 fragments. Fab 'fragments that can be generated, and Fab fragments that can be generated by treating antibody molecules with papain and a reducing agent are included. Smurf activity is also a technique known in the art (generally Chen, Mol. Med. Today 3: 160-167, 1997; Spi
tz et al., Anticancer Res. 16: 3415-3422, 1996; Indolfi et al., Nat. Med. 2: 634-63.
5, 1996; Kijima et al., Pharmacol. Ther. 68: 247-267, 1995), and can be inhibited by the expression of anti-Smurf intracellular antibodies, such as single chain Fv antibodies.

【0114】 抗体の生産においては、所望の抗体のスクリーニングは当業界で知られた技術
によって達成できる、例えばラジオイムノアッセイ、ELISA (エンザイムリンク
トイムノソルベントアッセイ)、「サンドイッチ」イムノアッセイ、イムノラジ
オメトリックアッセイ、ゲル拡散沈降反応、イムノ拡散アッセイ、(例えばコロ
イド状金、酵素または放射性同位体標識を使用する)in situ イムノアッセイ、
ウエスタンブロット、沈降反応、凝集アッセイ(例えば、ゲル凝集アッセイ、血
球凝集アッセイ)、補体結合アッセイ、免疫蛍光アッセイ、プロテインAアッセ
イ、および免疫電気泳動アッセイ、等。一実施形態においては、抗体結合は一次
抗体上の標識を検出することにより検出される。別の実施形態においては、一次
抗体は一次抗体への二次抗体または試薬の結合を検出することにより検出される
。さらに別の実施形態においては、二次抗体が標識される。イムノアッセイにお
ける結合の検出のための多くの手段が当業界で知られており、そして本発明の範
囲内である。例えば、Smurf ポリペプチドの特異的なエピトープを認識する抗体
を選択するには、かかるエピトープを含有するSmurf ポリペプチドフラグメント
に結合する生産物について生成されたハイブリドーマをアッセイすることができ
る。特定の種の動物からSmurf ポリペプチドに特異的な抗体を選択するには、そ
の動物種の細胞によって発現またはそれから単離されたSmurf ポリペプチドとの
陽性結合に基づき選択できる。
In the production of antibodies, screening for the desired antibody can be accomplished by techniques known in the art, eg radioimmunoassay, ELISA (enzyme linked immunosorbent assay), “sandwich” immunoassay, immunoradiometric assay, Gel diffusion precipitation reactions, immunodiffusion assays, in situ immunoassays (eg using colloidal gold, enzymes or radioisotope labels),
Western blots, precipitation reactions, agglutination assays (eg gel agglutination assays, hemagglutination assays), complement fixation assays, immunofluorescence assays, protein A assays, and immunoelectrophoresis assays, etc. In one embodiment, antibody binding is detected by detecting a label on the primary antibody. In another embodiment, the primary antibody is detected by detecting binding of a secondary antibody or reagent to the primary antibody. In yet another embodiment, the secondary antibody is labeled. Many means for detection of binding in immunoassays are known in the art and are within the scope of the present invention. For example, to select antibodies that recognize specific epitopes of Smurf polypeptides, one can assay the hybridomas generated for products that bind to Smurf polypeptide fragments containing such epitopes. Antibodies specific for Smurf polypeptides from animals of a particular species can be selected based on positive binding to Smurf polypeptides expressed by or isolated from cells of that animal species.

【0115】 前記の抗体は、前記のまたは当業界で公知の検出技術の任意のものを用いSmur
f ポリペプチドの局在および活性に関して当業界で知られ方法、例えばウエスタ
ンブロッティング、in situ Smurf ポリペプチド画像形成、適切な生理学的サン
プルにおけるそのレベル測定等に関して知られた方法において使用されうる。か
かる抗体はまた、例えば米国特許第5,679,582 号に記載されるリガンド結合に関
するアッセイにおいても使用できる。
The antibody may be Smur using any of the detection techniques described above or known in the art.
It can be used in any method known in the art for the localization and activity of f polypeptides, such as Western blotting, in situ Smurf polypeptide imaging, measuring its level in a suitable physiological sample, and the like. Such antibodies can also be used in the assays for ligand binding described, for example, in US Pat. No. 5,679,582.

【0116】 詳細な実施形態においては、Smurf ポリペプチド活性作動性のまたは拮抗性の
抗体が生成されうる。かかる抗体はリガンドの同定に関して以下に記載されるア
ッセイを用いて試験されうる。
In a detailed embodiment, Smurf polypeptide activator or antagonistic antibodies can be generated. Such antibodies can be tested using the assays described below for ligand identification.

【0117】スクリーニング 本発明によれば、Smurf をコードする遺伝子に由来するヌクレオチド配列およ
びそれに由来するペプチド配列、はBMP シグナル形成経路により仲介される障害
の治療に有効な薬剤を同定するのに有用な標的である、というのは、前記に論議
されたように(Schmitt ら、J. Orthopedic Res., 17:269, 1999)Smurf タンパ
ク質作動または拮抗に使用できるからである。薬剤標的には (i)Smurfをコード
する遺伝子に由来する核酸単離物、および(ii)Smurf ポリペプチドに由来するペ
プチドおよびポリペプチド単離物が包含されるが、限定はされない。
Screening In accordance with the present invention, nucleotide sequences derived from the gene encoding Smurf and peptide sequences derived therefrom are useful for identifying agents effective in the treatment of disorders mediated by the BMP signaling pathway. It is a target because it can be used for Smurf protein agonism or antagonism as discussed above (Schmitt et al., J. Orthopedic Res., 17: 269, 1999). Drug targets include, but are not limited to, (i) nucleic acid isolates derived from the gene encoding Smurf, and (ii) peptides and polypeptide isolates derived from the Smurf polypeptide.

【0118】 特に、Smurf タンパク質の同定および単離はスクリーニングアッセイの開発、
例えば天然の供給源から単離できる量より多い量でのSmurf タンパク質の発現を
可能にすることにより、特にSmurf の活性をアップレギュレーションまたはダウ
ンレギュレーションをもたらす分子のハイスループットスクリーニングの開発、
または細胞のトランスフェクションもしくは形質転換後の遺伝子から発現された
Smurf タンパク質の活性を示すように特別に遺伝子工学的に操作されたインジケ
ーター細胞における開発を提供するものである。従って、本発明は当業界で知ら
れた種々のスクリーニングアッセイを使用するSmurf タンパク質の特異的なリガ
ンドの同定法を意図するものである。
In particular, the identification and isolation of the Smurf protein is the development of screening assays,
For example, the development of high throughput screens for molecules that result in up-regulation or down-regulation of Smurf activity, especially by allowing expression of Smurf protein in an amount greater than that which can be isolated from natural sources,
Or expressed from a gene after transfection or transformation of cells
It provides for development in indicator cells specifically engineered to show the activity of the Smurf protein. Accordingly, the present invention contemplates methods for identifying specific ligands for the Smurf protein using various screening assays known in the art.

【0119】 当業界で知られた任意のスクリーニング技術がSmurf タンパク質のアゴニスト
またはアンタゴニストのスクリーニングに使用できる。本発明は、低分子リガン
ドまたはリガンド類似体および疑似体のスクリーニング、ならびにin vivo でSm
urf タンパク質に結合し、それに拮抗するかまたは作用する天然のリガンドのス
クリーニングを意図するものである。例えば、天然生成物ライブラリーをSmurf
活性アゴニストまたはアンタゴニスト分子に関して本発明のアッセイを用いてス
クリーニングすることができる。
Any screening technique known in the art can be used to screen for agonists or antagonists of Smurf protein. The present invention provides screening of small molecule ligands or ligand analogs and mimetics, as well as Sm in vivo.
It is intended to screen for natural ligands that bind to, antagonize or act on the urf protein. For example, use the natural product library with Smurf
It can be screened using the assays of the invention for active agonist or antagonist molecules.

【0120】 Smurf 1 およびSmurf 2 の一次配列の情報、およびその配列と既知機能を有す
るタンパク質との類似性により、当業界で通常の技術を有する者にSmurf タンパ
ク質の阻害物質またはアンタゴニストを判定するための有用な情報が提供される
。アンタゴニストの同定およびスクリーニングはそのタンパク質の構造上の特性
を例えばX 線結晶学、ニュートロン回折、核磁気共鳴分光測定、および構造決定
のための他の技術を用いて測定することによりさらに容易になる。これら技術に
よりアゴニストおよびアンタゴニストの合理的設計または同定が与えられる。
Information on the primary sequences of Smurf 1 and Smurf 2 and the similarity of those sequences to proteins of known function allow one of ordinary skill in the art to determine inhibitors or antagonists of Smurf protein. Useful information is provided. The identification and screening of antagonists is further facilitated by measuring the structural properties of the protein using, for example, X-ray crystallography, neutron diffraction, nuclear magnetic resonance spectroscopy, and other techniques for structural determination. . These techniques provide rational design or identification of agonists and antagonists.

【0121】 別の手段は大きいライブラリーを生成させるのに組換えバクテリオファージを
使用するものである。「ファージ法」(Scott およびSmith, Science 249, 386-
390, 1990; Cwirla ら、Proc. Natl. Acad. Sci., 87:6378-6382, 1990; Devlin
ら、Science 49:404-406, 1990)を使用することにより、非常に大きい(化学的
存在10-10 )ライブラリーが構築されうる。第2の手段は主に化学的方法を
用いるもので、その例はGeysen法(Geysen ら、Molecular Immunology 23:709-71
5, 1986; Geysen ら、J. Immunologic Method 102:259-274, 1987)およびFodor
らの方法(Science 251:767-773, 1991) である。Furka ら(14th International
Congress of Biochemistry, Volume #5, Abstract FR:013, 1988; Furka, Int.
J. Peptide Protein Res. 37:487-493, 1991) 、Houghton (米国特許第4,631,21
1号、1986年12月許可) およびRutterら( 米国特許第5,010,175 号、1991年4月2
3日許可)はアゴニストまたはアンタゴニストとして試験されうるペプチド混合物
の生産方法を記載している。
Another approach is to use recombinant bacteriophage to generate large libraries. "Phage method" (Scott and Smith, Science 249, 386-
390, 1990; Cwirla et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 87: 6378-6382, 1990; Devlin.
Et al., Science 49: 404-406, 1990), a very large (chemical presence 10 6 -10 8 ) library can be constructed. The second means mainly uses chemical methods, examples of which are Geysen method (Geysen et al., Molecular Immunology 23: 709-71).
5, 1986; Geysen et al., J. Immunologic Method 102: 259-274, 1987) and Fodor.
Et al. (Science 251: 767-773, 1991). Furka et al. (14th International
Congress of Biochemistry, Volume # 5, Abstract FR: 013, 1988; Furka, Int.
J. Peptide Protein Res. 37: 487-493, 1991), Houghton (U.S. Pat.No. 4,631,21).
No. 1, licensed December 1986) and Rutter et al. (US Pat. No. 5,010,175, April 1991 2
3 day permit) describes a method for producing a peptide mixture which can be tested as an agonist or antagonist.

【0122】 もう一つの態様では、合成ライブラリー(Needelsら、Proc. Natl. Acad. Sci.
USA 90:10700-4, 1993; Ohlmeyerら、Proc. Natl. Acad. Sci.USA 90:10922-109
26, 1993; Lam ら、国際特許公報WO92/00252; Kocis ら、国際特許公報WO94/280
28) 等が本発明によるSmurf リガンドのスクリーニングに使用されうる。
In another embodiment, a synthetic library (Needels et al., Proc. Natl. Acad. Sci.
USA 90: 10700-4, 1993; Ohlmeyer et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 10922-109.
26, 1993; Lam et al., International Patent Publication WO92 / 00252; Kocis et al., International Patent Publication WO94 / 280.
28) etc. can be used for the screening of Smurf ligands according to the present invention.

【0123】 試験化合物は合成または天然の化合物の大規模なライブラリーからスクリーニ
ングされる。多大な数の手段が糖類、ペプチド、および核酸に基づく化合物のラ
ンダム合成および指向性合成に現在使用される。合成化合物ライブラリーはMayb
ridge Chemical Co.(Trevillet, Cornwall, UK), Comgenex (Princeton,
NJ), Brandon Associates (Merrimack, NH),およびMicrosource (New Milford、
CT)から購入できる。珍しい化学物質のライブラリー(rare chemical library)
は、Aldrich社(Milwaukee、WI)から入手可能である。あるいは、細菌、真菌、
植物及び動物抽出物の形態の天然化合物のライブラリーは、例えば、Pan Labora
tories社(Bothell、WA)又はMycoSearch社(NC)から入手可能であるか、又は
容易に作製しうる。さらに、天然のライブラリー及び合成によって製造されたラ
イブラリー並びに化合物は、従来の化学的、物理的、及び生化学的手段によって
容易に修飾される(Blondelleら、Tib Tech, 14:60, 1996)。
Test compounds are screened from large libraries of synthetic or natural compounds. A large number of tools are currently used for random and directed synthesis of saccharide, peptide, and nucleic acid based compounds. Synthetic Compound Library Mayb
ridge Chemical Co. (Trevillet, Cornwall, UK), Comgenex (Princeton,
NJ), Brandon Associates (Merrimack, NH), and Microsource (New Milford,
It can be purchased from CT). Rare chemical library
Is available from Aldrich (Milwaukee, WI). Or bacteria, fungi,
Libraries of natural compounds in the form of plant and animal extracts are available, for example, from Pan Labora
Available from tories (Bothell, WA) or MycoSearch (NC) or can be easily made. Moreover, natural and synthetically produced libraries and compounds are readily modified by conventional chemical, physical, and biochemical means (Blondelle et al., Tib Tech, 14:60, 1996). .

【0124】in vitroスクリーニング方法 ある一連の実施態様においては、Smurf遺伝子を含む単離された核酸は、in vi
troで、配列特異的に試験化合物に結合するその能力が試験される。この方法は
、 (i)Smurfタンパク質の全部又は一部に対応する特定の配列を含有する核酸を提
供し; (ii)結合に適当な条件下で前記核酸を多数の試験化合物と接触させ;そして (iii)前記核酸配列に選択的に結合する化合物を同定すること; を含む。
In Vitro Screening Methods In one set of embodiments, the isolated nucleic acid containing the Smurf gene is labeled in vitro.
In vitro, its ability to bind a test compound in a sequence specific manner is tested. This method provides (i) a nucleic acid containing a specific sequence corresponding to all or part of the Smurf protein; (ii) contacting said nucleic acid with a number of test compounds under conditions suitable for binding; and (iii) identifying a compound that selectively binds to the nucleic acid sequence.

【0125】 本明細書中で用いる選択的結合は、例えば、結合親和性、結合能力などのよう
な結合の任意のパラメーターにおける任意の測定可能な差をいう。
Selective binding, as used herein, refers to any measurable difference in any parameter of binding, such as binding affinity, binding capacity, and the like.

【0126】 ある一連の実施態様においては、Smurfタンパク質を含む、単離されたペプチ
ド若しくはポリペプチド、又はそれらの断片は、in vitroで、配列特異的に試験
化合物と結合するその能力が試験される。このスクリーニング方法は、 (i)Smurfタンパク質若しくはその断片に対応するペプチド若しくはポリペプチ
ド、又はそれらの断片を提供し; (ii)結合に適当な条件下で前記ペプチド類を多数の試験化合物と接触させ;そ
して (iii)前記ペプチド類と選択的に結合する化合物を同定すること; に関係する。
In one set of embodiments, an isolated peptide or polypeptide comprising a Smurf protein, or fragment thereof, is tested in vitro for its ability to sequence specifically bind a test compound. . This screening method provides (i) a peptide or polypeptide corresponding to the Smurf protein or fragment thereof, or a fragment thereof; (ii) contacting the peptides with a number of test compounds under conditions suitable for binding. And (iii) identifying a compound that selectively binds to the peptides.

【0127】 好ましい実施態様においては、ハイスループットスクリーニングのプロトコー
ルを用いて、配列特異的に上記の遺伝子類又はペプチド類と結合する多数の試験
化合物の能力を調査する。
In a preferred embodiment, high throughput screening protocols are used to investigate the ability of a large number of test compounds to bind in a sequence-specific manner to the above-mentioned genes or peptides.

【0128】in vivoスクリーニング方法 Smurfタンパク質をコードする遺伝子の変異体を発現する完全な(intact)細
胞又は完全な動物体をスクリーニング方法で用いて、候補薬物を同定することが
できる。下記の方法は正常又は野生型Smurfに適用できる。
In Vivo Screening Methods Intact cells or whole animals expressing variants of the gene encoding the Smurf protein can be used in screening methods to identify candidate drugs. The following method is applicable to normal or wild type Smurf.

【0129】 ある一連の実施態様においては、変異型Smurf遺伝子の発現を示す個体から、
永続的な細胞株が確立される。あるいは、細胞(哺乳動物に限らず、哺乳動物細
胞、昆虫細胞、酵母細胞、及び細菌細胞を含む)に適当なベクターを導入するこ
とによって1以上の変異体Smurf配列を含む遺伝子を発現するように、細胞をプ
ログラムする。候補化合物の同定は、限定はされないが、(i) 試験化合物のSmur
fの特定変異体への選択的結合を測定するアッセイ;(ii) Smurfの測定可能な活
性又は機能を改変する(すなわち、阻害する又は増大させる)試験化合物の能力
を測定するアッセイ;および(iii) Smurf遺伝子のプロモーター(すなわち、調
節)領域から誘導された配列の転写活性を改質する(すなわち、阻害する又は増
大させる)化合物の能力を測定するアッセイを含む、任意の適当なアッセイを用
いて達成できる。
[0129] In one set of embodiments, from an individual exhibiting expression of the mutant Smurf gene,
A permanent cell line is established. Alternatively, by introducing an appropriate vector into cells (including not only mammals, but also mammalian cells, insect cells, yeast cells, and bacterial cells), a gene containing one or more mutant Smurf sequences is expressed. , Program the cells. Identification of candidate compounds includes, but is not limited to (i) test compound Smur
an assay that measures selective binding of f to a particular variant; (ii) an assay that measures the ability of a test compound to alter (ie, inhibit or increase) a measurable activity or function of Smurf; and (iii ) Using any suitable assay, including assays that measure the ability of a compound to modify (ie, inhibit or increase) the transcriptional activity of a sequence derived from the promoter (ie, regulatory) region of the Smurf gene. Can be achieved.

【0130】 別の一連の実施態様においては、(i)1つ以上の突然変異を有する、ヒトSmurf
がトランスジェニック動物のゲノム中に安定に挿入され;及び/又は(ii)内因性
のSmurf遺伝子が不活性化され、変異型ヒトSmurf遺伝子で置換されているトラン
スジェニック動物が作成される。例えば、Coffman、Semin. Nephrol. 17:404, 1
997;Estherら、Lab. Invest. 74:953, 1996;Murakamiら、Blood Press. Suppl
. 2:36, 1996を参照されたい。該トランスジェニック動物を作成する好ましい方
法は、「ノックイン(knock-in)」法と呼ばれる方法で、ヒト遺伝子を挿入して
、内因性遺伝子の調節配列の発現制御下にある内因性遺伝子と置き換えることが
できる(Rodriguesら、Cell, 97:199,1999を参照されたい)。該動物は、候補化
合物で処理され、BMP経路及びTGFβ/アクチビン経路での何らかの変化をモニタ
ーすることができる。
In another set of embodiments, (i) human Smurf having one or more mutations
Is stably inserted into the genome of the transgenic animal; and / or (ii) the endogenous Smurf gene is inactivated to produce a transgenic animal in which the mutant human Smurf gene is replaced. For example, Coffman, Semin. Nephrol. 17: 404, 1
997; Esther et al., Lab. Invest. 74: 953, 1996; Murakami et al., Blood Press. Suppl.
. 2:36, 1996. A preferred method of producing said transgenic animal is to insert a human gene to replace the endogenous gene under the expression control of the regulatory sequences of the endogenous gene, in what is termed the "knock-in" method. (See Rodrigues et al., Cell, 97: 199, 1999). The animal can be treated with the candidate compound and monitored for any changes in the BMP and TGFβ / activin pathways.

【0131】 さらに、組織及び骨の変性(例えば、骨粗鬆症)に対する確立された治療又は
再生の促進に敏感に反応しない集団は、代替治療(alternative treatments)の
試験用に選択できる。さらに、一般的な集団では有効でないが、選択された集団
では非常に有効な治療(別の方法では、見落とされるもの)が同定できる。これは
、臨床試験に関連する無秩序さを幾分か排除するので、本発明の特に強力な利点
である。
In addition, populations that are not sensitive to established treatments or accelerated regeneration for tissue and bone degeneration (eg, osteoporosis) can be selected for testing alternative treatments. Moreover, treatments that are not effective in the general population, but are highly effective in selected populations (otherwise overlooked) can be identified. This is a particularly powerful advantage of the present invention as it eliminates some of the chaos associated with clinical trials.

【0132】ハイスループットスクリーニング 本発明の薬剤は、以下に限定されないが、細胞に基づくアッセイ又は無細胞系
アッセイを含む、ハイスループットアッセイによって同定できる。当業者であれ
ば、異なるタイプのアッセイを用いて、異なるタイプの薬剤を検出することがで
きることは理解できるであろう。幾つかの自動アッセイ方法が近年開発され、何
万という化合物のスクリーニングが短時間でできるようになった。このようなハ
イスループットスクリーニング方法が特に好ましい。薬剤を試験するためのハイ
スループットスクリーニングアッセイの使用は、本発明によって提供されるよう
な、精製された多量のポリペプチドが利用できることによって、非常に容易にな
る。
High Throughput Screening Agents of the invention can be identified by high throughput assays, including, but not limited to, cell-based assays or cell-free assays. One of ordinary skill in the art will appreciate that different types of assays can be used to detect different types of agents. Several automated assay methods have been developed in recent years that have made it possible to screen tens of thousands of compounds in a short time. Such a high throughput screening method is particularly preferable. The use of high throughput screening assays to test drugs is greatly facilitated by the availability of large amounts of purified polypeptide as provided by the present invention.

【0133】レポーター遺伝子 Smadタンパク質は、細胞増殖、分化、並びに初期脊椎発生の際のパターン形成
に影響を与える、形質転換成長因子−β(TGF−β)スーパーファミリーのメン
バーによる細胞内シグナル伝達の媒体として同定された。レセプターの活性化に
続いて、遺伝子転写において重要な役割を果たすと考えられる、続いて核内に転
位される、経路限定性(pathway-restricted)Smad及び共通性(common)Smad4か
らなるヘテロマー性複合体(heteromeric complexes)中にSmadが組み込まれる
。JunB遺伝子のプロモーター中にCAGACA配列を含むSmad結合エレメント(Smad B
inding Elements; SBE)は、TGF−β、アクチビン、及び骨形成タンパク質(BMP
)2によって強力に誘導される前初期遺伝子である(Jonkら、J. Biol. Chem.,
273:21145, 1998)。2つのJunB SBEは逆転した反復(repeat)として配置され、
Smad3及びSmad4の同時過剰発現に応答してトランス活性化され、且つ、TGF−β
で処理した細胞からの核抽出物中のSmad3及びSmad4を含有する複合体の誘導的結
合を示す。Smadタンパク質は、SBEに直接結合する。SBEの多重体化は、アクチビ
ン及びBMPにも強力な反応性のを有するTGF−β誘導性エンハンサーをもたらす(
例えば、Kimら、Nature, 388:304, 1997を参照されたい)。
The reporter gene Smad protein is a mediator of intracellular signaling by members of the transforming growth factor-β (TGF-β) superfamily that affects cell proliferation, differentiation, and pattern formation during early spine development. Was identified as. A heteromeric complex consisting of a pathway-restricted Smad and a common Smad4 that is thought to play an important role in gene transcription following receptor activation and is subsequently translocated into the nucleus. Smad is incorporated into the body (heteromeric complexes). A Smad binding element (Smad B containing a CAGACA sequence in the JunB gene promoter)
inding Elements; SBE) are TGF-β, activin, and bone morphogenetic protein (BMP).
) 2 is a strongly induced immediate early gene (Jonk et al., J. Biol. Chem.,
273: 21145, 1998). The two JunB SBEs are arranged as inverted repeats,
It is transactivated in response to co-overexpression of Smad3 and Smad4, and TGF-β
7 shows the inducible binding of Smad3 and Smad4 containing complexes in nuclear extracts from cells treated with. The Smad protein binds directly to SBE. SBE multiplexing results in a TGF-β inducible enhancer that also has strong reactivity with activin and BMP (
See, eg, Kim et al., Nature, 388: 304, 1997).

【0134】 レポーター遺伝子の発現は、BMPシグナル伝達経路の任意の構成成分の発現又
は活性化と結び付けることができる。すなわち、SBE配列を有するヌクレオチド
配列は、当業界で公知の方法を用いて単離でき、レポーター遺伝子に機能し得る
ように可能に連結され、Smurf、その誘導体およびその変異体が該プロモーター
の活性を改変するか否かを決定することができる。さらに、Smad1及び5によって
調節されるプロモーターを有する、Tlx2又はSmad7などの、BMPシグナル伝達経路
中の他の既知の遺伝子を、レポーター遺伝子に機能し得るように連結できる。こ
れらのアッセイでは、候補化合物は、Smad1、Smad5、Smad7、Smurf1若しくはSmu
rf2、又はそれらの誘導体若しくは変異体を発現する細胞におけるTGFβシグナル
伝達におけるBMPを改変する能力について試験することができる。
Expression of the reporter gene can be linked to expression or activation of any component of the BMP signaling pathway. That is, a nucleotide sequence having an SBE sequence can be isolated using methods known in the art and operably linked to a reporter gene, Smurf, its derivatives and its mutants exhibiting activity of the promoter. It can be decided whether or not to modify. In addition, other known genes in the BMP signaling pathway, such as Tlx2 or Smad7, which have promoters regulated by Smad1 and 5, can be operably linked to a reporter gene. In these assays, candidate compounds were either Smad1, Smad5, Smad7, Smurf1 or Smuf1.
The ability to modify BMP in TGFβ signaling in cells expressing rf2, or derivatives or variants thereof, can be tested.

【0135】 種々のレポーター遺伝子アッセイが公知であり、BMP又はTGFβ/アクチビンシ
グナル伝達経路上のSmurfの影響を評価するために使用することができる。レポ
ーターとしては、ルシフェラーゼ、β−ガラクトシダーゼ(β−gal又はlac-Z)
、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CAT)、ホースラディッ
シュペルオキシダーゼ、及びアルカリ性ホスファターゼが挙げられる。さらに、
ほとんどの任意のタンパク質の発現もまた、特異的抗体を用いて検出できる。例
えば、緑色蛍光タンパク質(GFP)発現アッセイは、Smad誘導性SBE活性の評価を
可能にする。GFPはその機能は保持しているが、異なる蛍光特性を有するタンパ
ク質を製造するように改変されたものである。幾つかの米国特許は、誘導性プロ
モーターによってレポーター遺伝子に結合されたシグナル伝達経路を可視化する
ためのGFPの使用を教示している。例えば、米国特許第5,625,048号明細書(アミ
ノ酸変化を生じる改質されたGFPは、視覚的に区別可能な色及び増加した発光強
度を提供する)、国際特許公開第WO96/23898号公報(酵素認識部位も含有する改
質されたGFPをコードする構築物)、国際特許公開第WO97/11094号公報(強度が
増加した蛍光タンパク質)、国際特許公開第WO97/266333号公報(哺乳動物にお
いてより高い発現レベルを提供するために最適化されたヒト化GFPタンパク質)
、国際特許公開第WO97/42320号公報(強度が増加した蛍光を有する改変型GFP)
、国際特許公開第WO98/06737号公報(緑色及び青色蛍光タンパク質と容易に区別
される改変型GFP)、国際特許公開第WO98/21355号公報(青色及び白色光を用い
て励起できるGFP変異体)を参照されたい。
Various reporter gene assays are known and can be used to assess the effect of Smurf on the BMP or TGFβ / activin signaling pathways. As a reporter, luciferase, β-galactosidase (β-gal or lac-Z)
, Chloramphenicol acetyl transferase (CAT), horseradish peroxidase, and alkaline phosphatase. further,
Expression of most any protein can also be detected using specific antibodies. For example, the green fluorescent protein (GFP) expression assay allows evaluation of Smad-induced SBE activity. GFP retains its function but has been modified to produce proteins with different fluorescent properties. Several US patents teach the use of GFP to visualize signaling pathways linked to reporter genes by inducible promoters. For example, US Pat. No. 5,625,048 (modified GFP that produces amino acid changes provides a visually distinct color and increased emission intensity), WO 96/23898 (enzyme recognition). A modified GFP-encoding construct that also contains a site), WO 97/11094 (fluorescent protein with increased intensity), WO 97/266333 (higher expression levels in mammals) Optimized humanized GFP protein to provide)
International Patent Publication No. WO97 / 42320 (modified GFP having fluorescence with increased intensity)
, International Patent Publication No. WO98 / 06737 (modified GFP that is easily distinguished from green and blue fluorescent proteins), International Patent Publication No. WO98 / 21355 (GFP mutant that can be excited using blue and white light) Please refer to.

【0136】スクリーニングキット 上記のスクリーニング方法を実施するのに必要な構成成分は、ユーザに便利な
ように、キットの形で製造できる。該キットは、自動スクリーニング装置での使
用に適合されていることが好ましい。
Screening Kit The components necessary to carry out the screening method described above can be manufactured in the form of a kit for the convenience of the user. The kit is preferably adapted for use in an automated screening device.

【0137】Smurf1結合パートナーの同定 さらに別の実施態様においては、本発明は、次にBMP又はTGFβ/アクチビン経
路によって仲介される疾病を導く突然変異について分析することができるSmad1
、Smad7及びSmad5の他に、Smurf結合パートナーの同定を提供する。該結合パー
トナーを同定する1つの方法は、好ましくは造血幹細胞ライブラリーと組み換え
Smurfによって形質転換された酵母とを用いる、酵母ツーハイブリッドアッセイ
系である。あるいは、Smurfタンパク質を用いて、例えば、Smurfを内因性に産生
する細胞を用いて、細胞調製物からタンパク質をアフィニティー精製することが
できる。部分的に精製された調製物を、標識化Smurfタンパク質によってプロー
ビングして、例えば、ウエスタンの系又は他の抗体アッセイの系で、特異的結合
パートナーを同定することができる(該アッセイの例に関する抗体の上記説明を
参照されたい;通常、任意のタンパク質を抗体として標識でき、結合パートナー
へのその結合を評価することができる。)。
Identification of Smurf1 Binding Partners In yet another embodiment, the invention can then be analyzed for mutations leading to diseases mediated by the BMP or TGFβ / activin pathways.
, Smad7 and Smad5, as well as the identification of Smurf binding partners. One method of identifying the binding partner is preferably recombination with a hematopoietic stem cell library.
A yeast two-hybrid assay system using a yeast transformed with Smurf. Alternatively, the Smurf protein can be used to affinity purify the protein from cell preparations, eg, using cells that endogenously produce Smurf. Partially purified preparations can be probed with labeled Smurf protein to identify specific binding partners, eg, in Western systems or other antibody assay systems (antibody for example assay). See, above ,; generally, any protein can be labeled as an antibody and its binding to a binding partner assessed.

【0138】実施例 本発明は、下記実施例を参照することによってより良く理解されうる。これら
の実施例は、本発明を限定することを意図していない。
[0138] EXAMPLES The present invention may be better understood by reference to the following examples. These examples are not intended to limit the invention.

【0139】実施例1;Smurf1は、BMP経路を標的とし、胚パターン形成に影響を与える TGFβスーパーファミリーは、細胞増殖、分化及びパターン形成を含む様々な
生物学的プロセスを調節する。TGFβシグナルのいずれかの異常調節(misregula
tion)は、疾病の原因となりうる。活性化されたTGFβレセプターからのシグナ
ルは、Smadタンパク質によってレセプターから直接核に移入される。現在、ユビ
キチン介在性分解と発生の際の形態発生シグナル伝達の制御との間でいくつかの
関係が確立されている。本実施例は、BMP経路特異的Smadと選択的に相互作用し
て、それらのユビキチン化、分解及び活性喪失の引き金を引く、新規なE3ユビキ
チンリガーゼであるSmurf1について説明する。両生類の胚では、Smurf1は、BMP
シグナルを特異的に阻止し、パターン形成に影響を与えた。すなわち、標的とな
るSmadのユビキチン化は、胚の発生及びTGFβシグナルに対する各種の細胞応答
の両者を制御するように機能しうる。
Example 1 Smurf1 Targets the BMP Pathway and Affects Embryonic Patterning The TGFβ superfamily regulates various biological processes including cell proliferation, differentiation and patterning. Any dysregulation of TGFβ signals (misregula
tion) can cause illness. The signal from the activated TGFβ receptor is transferred directly from the receptor to the nucleus by the Smad protein. Currently, several relationships have been established between ubiquitin-mediated degradation and regulation of morphogenetic signaling during development. This example describes Smurf1, a novel E3 ubiquitin ligase that selectively interacts with BMP pathway-specific Smads to trigger their ubiquitination, degradation and loss of activity. In amphibian embryos, Smurf1 BMP
It specifically blocked the signal and affected pattern formation. Thus, targeted ubiquitination of Smads may function to control both embryonic development and various cellular responses to TGFβ signaling.

【0140】方法 酵母ツーハイブリッドスクリーニング アフリカツメガエルのSmad1 cDNA(36)を、pGBT9ベクター中にクローニング
し、baitタンパク質としてアフリカツメガエルのSmad1を用いる酵母ツーハイブ
リッド法(46)によるアフリカツメガエルの卵母細胞cDNAライブラリー(Clonte
ch社製)をスクリーニングするために用いた。部分的なcDNAを単離し、アフリカ
ツメガエルのステージ9(胞胚)のcDNAライブラリーをスクリーニングに用い、
全長のSmurf1 cDNA [配列番号1]を得た。最初の8個のアミノ酸以外の全てのア
ミノ酸をコードするヒトSmurf1 cDNAをESTデータベース(AA292123)で同定し、
ヒトSmurf1を構築するために使用した。対応するアフリカツメガエルSmurf1 cDN
A配列を用いて、最初の8個のアミノ酸を再構成した。hSmurf cDNAのN末端にFLA
Gタグを付けた。PCRに基づく手法を用いて710位のシステインをアラニンで置換
することによって、hSmurf1のユビキチンリガーゼ突然変異体を作製し、この突
然変異をスクリーニングによって確認した。
Method Yeast Two-Hybrid Screening Xenopus Smad1 cDNA (36) was cloned into pGBT9 vector and Xenopus oocyte cDNA live by yeast two-hybrid method (46) using Xenopus Smad1 as bait protein. Rally (Clonte
ch manufactured). Partial cDNA was isolated, and a cDNA library of Xenopus stage 9 (blastula) was used for screening.
A full-length Smurf1 cDNA [SEQ ID NO: 1] was obtained. A human Smurf1 cDNA encoding all amino acids other than the first 8 amino acids was identified in the EST database (AA292123),
It was used to construct human Smurf1. Corresponding Xenopus Smurf1 cDN
The A sequence was used to reconstruct the first 8 amino acids. FLA at the N-terminus of hSmurf cDNA
G tag is attached. A ubiquitin ligase mutant of hSmurf1 was generated by substituting cysteine at position 710 with alanine using a PCR-based approach and this mutation was confirmed by screening.

【0141】共免疫沈降 免疫沈降アッセイのために、アフリカツメガエルSmad1(36)、マウスSmad4、
及びヒトSmad2(47)のC末端にFLAGタグを付し、35S-Metの存在下でin vitro翻
訳(ウサギ網状赤血球抽出物;Promega社製)させた。FLAGタグが付いたSmadを
、抗FLAG抗体結合ビーズ(Kodak社製)に結合させ、co-IPバッファー(10 mMト
リス、pH 7.5、90 mM NaCl、1 mM EDTA、1%Triton-X 100、10%グリセロール
、1 mMフェニルメチルスルホニルフルオライド)中で洗浄し、次いで同じバッフ
ァー中で35S-Met標識Smurf1と共にインキュベートした。co-IPバッファー中での
洗浄及びゲル装填バッファー中での溶出後、タンパク質をSDS-PAGEによって分離
し、オートラジオグラフィーによって可視化した。
For co-immunoprecipitation immunoprecipitation assays, Xenopus Smad1 (36), mouse Smad4,
Also, a FLAG tag was added to the C-terminal of human Smad2 (47), and in vitro translation (rabbit reticulocyte extract; Promega) was performed in the presence of 35 S-Met. The FLAG-tagged Smad was bound to anti-FLAG antibody-bound beads (Kodak) and co-IP buffer (10 mM Tris, pH 7.5, 90 mM NaCl, 1 mM EDTA, 1% Triton-X 100, 10 was added. % Glycerol, 1 mM phenylmethylsulfonylfluoride) and then incubated with 35 S-Met labeled Smurf1 in the same buffer. After washing in co-IP buffer and elution in gel loading buffer, proteins were separated by SDS-PAGE and visualized by autoradiography.

【0142】胚の実験方法及びRT-PCR 胚生産、調製及び合成mRNAの胚への注入、動物極キャップ及び腹側周縁帯アッ
セイ、胚RNA単離、胚固定及びホールマウントin situハイブリダイゼーション、
並びに開発型RT-PCRは、記載されているように行った(36、48)。Smurf1のRT-P
CRのためのプライマーは、5'-GTCCTGTGACTGGAACCC-3'(センス)[配列番号5]及
び5'-GAGGACTGCTAGACAAT-3'(アンチセンス)[配列番号6]であり、これらの5
’末端は、Smurf1 cDNAの482位及び726位にそれぞれ位置している。
Experimental methods for embryos and RT-PCR embryo production, injection of prepared and synthesized mRNA into embryos, animal pole cap and ventral marginal zone assay, embryo RNA isolation, embryo fixation and whole mount in situ hybridization,
And developmental RT-PCR was performed as described (36, 48). Smurf1 RT-P
The primers for CR were 5'-GTCCTGTGACTGGAACCC-3 '(sense) [SEQ ID NO: 5] and 5'-GAGGACTGCTAGACAAT-3' (antisense) [SEQ ID NO: 6], and these 5
The'ends are located at positions 482 and 726 of the Smurf1 cDNA, respectively.

【0143】mSmurf1 胚組織及び成熟マウス組織におけるmSmurf1の発現についてノーザンブロット
を行った。交尾後(post coitum)7、11及び15日の胚組織由来の等量のポリA+m
RNA並びに精巣、腎臓、骨、筋肉、胚、脾臓、脳及び心臓由来の組織サンプルを
分析した。同一ブロット上で細胞骨格アクチンの発現をアッセイし、mRNAのアプ
ライ量が全てのレーンで等しいことを確認した。マウス胚上でのホールマウント
in situハイブリダイゼーションも行った。
Northern blots were performed for mSmurf1 expression in mSmurf1 embryonic and adult mouse tissues. Equal amount of poly A + m from post-coitum 7th, 11th and 15th day embryo tissue
RNA and tissue samples from testis, kidney, bone, muscle, embryo, spleen, brain and heart were analyzed. Cytoskeletal actin expression was assayed on the same blot to confirm that the amount of mRNA applied was equal in all lanes. Whole mount on mouse embryo
In situ hybridization was also performed.

【0144】免疫沈降及びイムノブロッティング それぞれリポフェクトアミン(GibroBRL社製)及びリン酸カルシウム沈殿法(
49)を用いて、COS-1及び293T細胞を一過性トランスフェクションを行った。抗F
lag M2モノクローナル抗体(Sigma社製)、抗Smad1/5ポロクローナル抗体(50)
又は抗WW2 Nedd4(51)ポロクローナル抗体を用いて、免疫沈降及びイムノブロ
ッティングを前述(50)のように行った。ヤギ抗マウス第2抗体又はヤギ抗ウサ
ギ第2抗体に結合し、化学発光が増大されている適当なHRP(Amersham社製)を
用いて検出を行った。
Immunoprecipitation and immunoblotting Lipofectamine (manufactured by GibroBRL) and calcium phosphate precipitation method (respectively)
49) was used to transiently transfect COS-1 and 293T cells. Anti-F
lag M2 monoclonal antibody (Sigma), anti-Smad1 / 5 poloclonal antibody (50)
Alternatively, immunoprecipitation and immunoblotting were performed as described above (50) using anti-WW2 Nedd4 (51) poloclonal antibody. Detection was performed using an appropriate HRP (manufactured by Amersham) that binds to goat anti-mouse secondary antibody or goat anti-rabbit secondary antibody and has enhanced chemiluminescence.

【0145】パルスチェイス分析(Pulse Chase Analysis) COS-1細胞を上記のようにトランスフェクションさせた。トランスフェクショ
ンの2日後、メチオニン不含EMEM中50μCi [35S]-メチオニン/mlによって、37
℃で10分間細胞を標識した(パルス標識)。次に、細胞層を2回洗浄し、DMEM+1
0% FCS中で、指示の通りの時間インキュベートした(チェイス)。チェイスの
各時点で、プロテアーゼ及びホスファターゼ阻害剤を含有するTNTE細胞溶解バッ
ファー(50 mMトリス/塩酸、pH 7.4、150 mM NaCl、0.5% Triton X-100及び1
mM EDTA)中で調製された細胞溶解物を、抗Smad1ポロクローナル抗体を用いて免
疫沈降させた。SDS-PAGEによって免疫複合体を分解し(resolve)オートラジオ
グラフィーによって可視化した。ホスホルイメイジャー(Phosphorimager;Mole
cular Dynamics社製)を用いて各時点で存在する代謝性標識されたSmad1の量を
測定した。
Pulse Chase Analysis COS-1 cells were transfected as described above. Two days after transfection, 50 μCi [ 35 S] -methionine / ml in EMEM without methionine was used to induce 37
The cells were labeled at 10 ° C. for 10 minutes (pulse labeling). Next, the cell layer was washed twice, and DMEM + 1
Incubated as instructed in 0% FCS (chase). At each time point in the chase, TNTE cell lysis buffer containing protease and phosphatase inhibitors (50 mM Tris / HCl, pH 7.4, 150 mM NaCl, 0.5% Triton X-100 and 1%).
Cell lysates prepared in mM EDTA) were immunoprecipitated with anti-Smad1 poroclonal antibody. Immune complexes were resolved by SDS-PAGE and visualized by autoradiography. Phosphorimager; Mole
The amount of metabolically labeled Smad1 present at each time point was measured using cular Dynamics).

【0146】ユビキチン化アッセイ 上記のように、HAタグ付きのユビキチン、タグ無しのSmad1、及びFlag-hSmurf
1又はFlag-hSmurf1(C710A)のいずれかによって、293T細胞をトランスフェクシ
ョンさせた。トランスフェクションの2日後、細胞を溶解し、抗Smad1免疫沈降
させた。次いで、それぞれTNTE−0.1%トリトン、SDS-RIPA(TNTE細胞溶解バッ
ファー、0.1%ドデシル硫酸ナトリウム及び1%デオキシコール酸塩)、並びに5
00 mM LiCl、50 mMトリス/塩酸、pH 7.4及び0.1%トリトン中で、免疫沈降物を
連続して2回洗浄した。SDS-PAGEによって、免疫複合体中のHA−ユビキチン化Sma
d1の存在を可視化し、次いでモノクローナル抗HA 12CA5で免疫ブロッティングし
た。細胞全体から得たアリコートを適当な抗体で免疫ブロッティングすることに
よって、タグ無しのSmad1、Flag-hSmurf1及びFlag-hSmurf1(C710A)のタンパ
ク質濃度を分析した。
Ubiquitination Assay As described above, HA-tagged ubiquitin, untagged Smad1, and Flag-hSmurf.
293T cells were transfected with either 1 or Flag-hSmurf1 (C710A). Two days after transfection, cells were lysed and anti-Smad1 immunoprecipitated. Then TNTE-0.1% Triton, SDS-RIPA (TNTE cell lysis buffer, 0.1% sodium dodecyl sulfate and 1% deoxycholate), and 5
The immunoprecipitates were washed twice consecutively in 00 mM LiCl, 50 mM Tris / HCl, pH 7.4 and 0.1% Triton. By SDS-PAGE, HA-ubiquitinated Sma in the immune complex was detected.
The presence of d1 was visualized and then immunoblotted with monoclonal anti-HA 12CA5. Protein concentrations of untagged Smad1, Flag-hSmurf1 and Flag-hSmurf1 (C710A) were analyzed by immunoblotting aliquots from whole cells with the appropriate antibody.

【0147】結果 BMPシグナル伝達物質であるSmad1と相互作用するE3ユビキチンリガーゼの単離 Smad1と相互作用し、Smad1を潜在的に調節しうる因子を単離するため、我々は
アフリカツメガエルのSmad1を餌(bait)タンパク質として用いる酵母ツーハイブ
リッドスクリーニングを行った。E3ユビキチンリガーゼ(22)のHectサブクラス
に対する有意な相同性を有するタンパク質をコードする幾つかの重複部分おある
cDNAを単離した。この新規遺伝子並びにそれぞれ(Smadユビキチン化調節因子-1
について)密接に関連するヒト相同体、Smurf1及びhSmurf1は、長さ731個のアミ
ノ酸からなるタンパク質であり、91%の配列同一性を有し、分子のC末端部分にH
ectユビキチンリガーゼドメインを含有している。このドメインは、動物におい
てはE6-AP及びNedd4を含み、酵母ではRSP5p及びPub1(23-26)を含む、E3ユビ
キチンリガーゼ(22)の特定のクラスに特有のものである。
Results Isolation of an E3 Ubiquitin Ligase That Interacts with the BMP Signaling Agent Smad1 To isolate a factor that interacts with Smad1 and potentially regulates Smad1, we fed Xenopus Smad1. A yeast two-hybrid screen was used as the (bait) protein. There are several overlaps that encode proteins with significant homology to the Hect subclass of E3 ubiquitin ligase (22)
The cDNA was isolated. This novel gene and each (Smad ubiquitination regulator-1
The closely related human homologues, Smurf1 and hSmurf1, are proteins consisting of 731 amino acids in length with 91% sequence identity and H at the C-terminal part of the molecule.
ect Contains the ubiquitin ligase domain. This domain is unique to a particular class of E3 ubiquitin ligases (22), which includes E6-AP and Nedd4 in animals and RSP5p and Pub1 (23-26) in yeast.

【0148】ヒトSmurf1ゲノム遺伝子位置の同定 ヒトSmurf1ゲノムクローンは、ヌクレオチド2669〜ヌクレオチド53763に位置
する、染色体領域7q21.1-q31.1からの、PACクローンDJ0808A01に位置している。
イントロン/エクソンスプライシング生成物のコンピューターによる予測は、実
際にクローニングされたヒトcDNAに直接対応するオープンリーディングフレーム
を有する単一の概念上のmRNAを作製した。
Identification of the Human Smurf1 Genomic Gene Location The human Smurf1 genomic clone is located in PAC clone DJ0808A01, from chromosomal region 7q21.1-q31.1, located from nucleotide 2669 to nucleotide 53763.
Computational prediction of intron / exon splicing products created a single conceptual mRNA with an open reading frame that directly corresponds to the actually cloned human cDNA.

【0149】 E3ユビキチンリガーゼは、E1及びE2酵素と共に、そのタンパク質がプロテアソ
ーム(12)による次の分解の標的となる、特定のタンパク質基質にユビキチンを
結合させるように機能する。E1酵素は、次にユビキチン接合酵素である、E2へ伝
達されるユビキチンを集合させて活性化させる。E2は次に、改変されるべきタン
パク質に直接ユビキチンを付加し又はユビキチン化複合体に基質選択性を付与す
る、E3ユビキチンリガーゼにユビキチンを伝達する。特異的な標的タンパク質を
結合装置(conjugation machinery)に集合させるように機能することによって
、E3活性はユビキチン化プロセスに選択性を与える。E3活性は、構造的且つ機能
的に多種多様なタンパク質によって提供されうる。例えば、E3は、基質認識を容
易にする多重結合タンパク質複合体として存在するが、直接的なリガーゼ活性を
有していても、有していなくてもよい。この例としては、N末端ルールE3類(N-e
nd rule E3s)、及びSkp1/Cullin/F-box(SCF)複合体類が挙げられる(27-29)
。Smurf1がそのメンバーである、E3ユビキチンリガーゼのHectファミリーの場合
、単一のタンパク質が基質特異性及び触媒活性の双方を提供する(22、30)。
The E3 ubiquitin ligase, along with the E1 and E2 enzymes, functions to link ubiquitin to specific protein substrates whose proteins are the target of subsequent degradation by the proteasome (12). The E1 enzyme then assembles and activates the ubiquitin-conjugating enzyme, ubiquitin, which is transmitted to E2. E2 then transfers ubiquitin to the E3 ubiquitin ligase, which either adds ubiquitin directly to the protein to be modified or confers substrate selectivity on the ubiquitinated complex. By functioning to assemble specific target proteins into the conjugation machinery, E3 activity confers selectivity on the ubiquitination process. E3 activity can be provided structurally and functionally by a wide variety of proteins. For example, E3 exists as a multi-binding protein complex that facilitates substrate recognition, but may or may not have direct ligase activity. An example of this is the N-terminal rule E3 class (Ne
nd rule E3s), and Skp1 / Cullin / F-box (SCF) complexes (27-29)
. In the case of the Hect family of E3 ubiquitin ligases, of which Smurf1 is a member, a single protein provides both substrate specificity and catalytic activity (22,30).

【0150】 また、Smurf1は、RSP5、Nedd4及びPub1ユビキチンリガーゼに特有の幾つかの
構造的特徴を他にも示す。これは、アミノ末端リン脂質及びカルシウム結合性C2
ドメイン、並びに、パートナータンパク質上のPPXYモチーフへの結合によってタ
ンパク質−タンパク質相互作用を容易にする、2つのWWドメイン(31-33)が挙げ
られる。全体的に見て、Smurf1は、cdc25をプロテオソーム分解(proteosomal d
egradation)に向かわせることから、有糸分裂を調節するサッカロミセス・ポン
ベ(Sacromyces pombe)由来のユビキチンリガーゼである、Pub1に最も密接に関
係している(23)。
Smurf1 also exhibits some other structural features unique to RSP5, Nedd4 and Pub1 ubiquitin ligases. It is an amino-terminal phospholipid and calcium-binding C2
Domains, as well as two WW domains (31-33) that facilitate protein-protein interactions by binding to PPXY motifs on partner proteins. Overall, Smurf1 shows that cdc25 is proteosomally degraded.
It is most closely related to Pub1, which is a ubiquitin ligase from Sacromyces pombe that regulates mitosis because it is directed to egradation (23).

【0151】胚および成体組織におけるmSmurf1の発現 mSmurf1のノーザンブロットでは、約6kbの転写物が、胚で発現されるSmurf1の
優勢な形態であったことが示された(図2A)。組織では3.0および6.0kbの主要な転
写物が認められた(図2B)。細胞骨格アクチン発現は同ブロットでアッセイし、す
べてのレーンでmRNAの存在量が等しいことが確認された。マウスでは、mSmurf1
は極めて初期の発達において、少なくとも胚形成期の7日前から存在していた。
成体では、mSmurf1はアッセイしたほとんどの組織で発現していたが、転写物の
存在量には違いがあった。発明者らは骨格筋において検出可能なmSmurf1転写物
を認めず、腎臓および脾臓では低レベルの大きな転写物が発現していた。これら
の試験では小さな転写物の存在量が極めて多く、非常に弱く、あるいはすべてで
はないにしても腎臓、肺、脾臓、脳、および心臓で発現していた。各レーンに等
量のポリA+RNAを添加するが、RNA添加量およびトランスファーの変動を考慮しな
くてよいように両ブロットを調製し、ブロットをチューブリンプローブでブロッ
トしたが、レーン間で実質的な差はなかったことを認めた。従ってブロットに見
られる変動は胚および組織のおけるmSmurf1の相対的発現を反映するものであっ
た。
Expression of mSmurf1 in Embryonic and Adult Tissues Northern blots of mSmurf1 showed that a transcript of approximately 6 kb was the predominant form of Smurf1 expressed in embryos (FIG. 2A). Major transcripts of 3.0 and 6.0 kb were found in tissues (Fig. 2B). Cytoskeletal actin expression was assayed on the same blot and confirmed equal mRNA abundance in all lanes. In mice, mSmurf1
Was present in very early development, at least 7 days before embryogenesis.
In adults, mSmurf1 was expressed in most tissues assayed, although there were differences in transcript abundance. We found no detectable mSmurf1 transcript in skeletal muscle, with low levels of large transcripts expressed in kidney and spleen. The abundance of small transcripts in these studies was extremely high, very weak, or expressed in kidney, lung, spleen, brain, and heart, if not all. Equal amounts of poly A + RNA were added to each lane, but both blots were prepared so that variations in RNA loading and transfer were not taken into consideration, and blots were blotted with tubulin probe, but I admitted that there was no significant difference. Thus, the variation seen in the blots reflected the relative expression of mSmurf1 in embryos and tissues.

【0152】 マウス胚の全マウントin situハイブリダイゼーションでは、交尾後10ないし1
4日から神経系、眼、鰓弓、体軸中胚葉(脊索)、原節および肢芽でのSmurf1発現
が明らかになった。
For whole mount in situ hybridization of mouse embryos, 10 to 1 post-mating
From day 4, Smurf1 expression was revealed in the nervous system, eye, gill arch, axial mesoderm (chordata), ganglion and limb bud.

【0153】アフリカツメガエルSmurf1の卵動物極および胚形成期外胚葉への局在 アフリカツメガエルの胚発達において、Smurf1 mRNAは遊泳オタマジャクシ期
を通じて卵から発現することが見出され、卵、胞胚および原腸胚期の初期発達段
階で最大レベルが認められた。Smurf1レベルは原腸胚形成期の終わり付近に急激
に低下し、後期遊泳オタマジャクシ期まで低レベルで接合子発現がなお持続した
(図3A)。全マウントin situハイブリダイゼーション(図3B)では、実質的なSmurf
1転写物が卵の動物極半球および分割中の胞胚に局在しており、このことは胞胚
形成中期の胚の動物半球および植物半球から単離されたRNAに対するノーザンブ
ロット解析よって確認されたものである(示されていない)。原腸胚形成期では、
Smurf1の発現はより広範囲の胚に広がるようになり、それと同時にRT-PCRによっ
て認められたその転写物は低下していた。しかし神経板閉塞の際、Smurf1発現は
発達中の神経系に局在しており、オタマジャクシ期までに中枢神経系、眼、咽頭
嚢および原節でよく発現していた。Smurf1の胚形成期発現パターンは胞胚期およ
び原腸胚期の外胚葉、ならびにオタマジャクシ期の神経系、眼および咽頭嚢での
Smad1およびBMP-4の発現と部分的に重なっている(34-36)。
Localization of Xenopus Smurf1 to the Egg Animal Pole and Embryonic Ectodermal In embryogenesis of Xenopus, Smurf1 mRNA was found to be expressed in eggs throughout the swimming tadpole stage, eggs, blastula and gastrates. Maximum levels were observed during the early stages of development during the embryonic period. Smurf1 levels declined sharply near the end of gastrulation stage and zygote expression was still maintained at low levels until late swimming tadpole stage
(Figure 3A). In whole mount in situ hybridization (Figure 3B), substantial Smurf
1 Transcript is localized in the animal polar hemisphere of the egg and in dividing blastulas, as confirmed by Northern blot analysis on RNA isolated from animal and plant hemispheres of mid-blastula embryos (Not shown). In the gastrulation stage,
The expression of Smurf1 became more widespread in the embryo, with a concomitant decrease in its transcript observed by RT-PCR. However, upon neural plate occlusion, Smurf1 expression was localized in the developing nervous system and was well expressed in the central nervous system, eye, pharyngeal sac and progenitor by the tadpole stage. Embryonic expression patterns of Smurf1 are expressed in the blastoderm and gastrula ectoderm and in the tadpole nervous system, eye and pharyngeal sac
It partially overlaps with the expression of Smad1 and BMP-4 (34-36).

【0154】hSmurf1の発現は哺乳類細胞におけるSmad1およびSmad5の定常レベルに選択的低
下をもたらす Smurf1は推定E3リガーゼおよびHectドメインを含むことからSmad1と相互作用
する候補タンパク質であった。Smurf1がSmad1タンパク質の定常レベルを調節す
るかどうかを調べるため、2種の哺乳類細胞系統293TとCOS-1をSmad1単独または
暫増量のFlag-hSmurf1でトランスフェクトした。次ぎにSmad1タンパク質の定常
レベルを全細胞溶解物の免疫ブロットにより評価した。Snad1はhSmurf1の不在下
で容易に検出できた(図4A)。しかしhSmurf1の発現はウエスタンブロッティング
によって容易に検出できない低レベルであってもSmad1タンパク質レベルにおい
て有意な用量依存的低下をもたらした。最高レベルのhSmurf1発現では検出可能
なSmad1タンパク質は見られなかった。さらに、Smad1をリン酸化するBMP I型受
容体ALK6の構成的活性化型の同時発現(37, 38)はSmad1レベルにおけるhSmurf1依
存的低下を変化させなかった(図4B)。従ってhSmurf1の発現はSmad1の定常レベル
において用量依存的な低下をもたらす。このタイプの作用はI型BMP受容体による
Smad1の作用とは独立に起こり得る。
Expression of hSmurf1 was selectively low at steady-state levels of Smad1 and Smad5 in mammalian cells.
Smurf1 bring down was candidate proteins that interact with Smad1 because they contain a putative E3 ligase and Hect domain. To investigate whether Smurf1 regulates the steady-state level of Smad1 protein, two mammalian cell lines, 293T and COS-1, were transfected with Smad1 alone or with increasing amounts of Flag-hSmurf1. The steady level of Smad1 protein was then assessed by immunoblot of whole cell lysates. Snad1 was easily detected in the absence of hSmurf1 (Fig. 4A). However, hSmurf1 expression resulted in a significant dose-dependent decrease in Smad1 protein levels, even at low levels that were not readily detectable by Western blotting. No detectable Smad1 protein was found at the highest level of hSmurf1 expression. Furthermore, co-expression of a constitutively activated form of the BMP type I receptor ALK6 that phosphorylates Smad1 (37, 38) did not alter the hSmurf1-dependent decrease in Smad1 levels (FIG. 4B). Expression of hSmurf1 therefore results in a dose-dependent reduction in the steady-state level of Smad1. This type of action is due to the type I BMP receptor
It can occur independently of the action of Smad1.

【0155】 Smurf1活性がSmad1に限定されるものかどうかを調べるため、発明者らはTGFβ
において作用し、かつシグナル伝達経路を活性化する受容体により調節されるSm
adであるSmad2に対するその作用を調べた。最低用量のhSmerf1に感受性のあった
Smad1とは異なり、最高レベルのFlag-hSmurf1発現でしか見られない定常レベル
のSmad2タンパク質にわずかに作用したに過ぎなかった(図4C)。その他Smadも試
験した:Flag-hSmurf1はSmad3またはSmad4タンパク質レベルにほとんどまたは全
く作用しなかったが、Smad1に密接に関連するSmad5タンパク質では強い低下を誘
発した(図4D)。これとともに、これらのデータは、hSmurf1がBMPシグナル伝達に
おいて作用する2つの受容体によって調節されるSmadである定常レベルのSmad1お
よびSmad5を優先的に調節することを証明するものである。
To determine if Smurf1 activity is restricted to Smad1, we present TGFβ.
Sm regulated by a receptor that acts in and activates signal transduction pathways
Its effect on ad Smad2 was investigated. Was sensitive to the lowest dose of hSmerf1
Unlike Smad1, it acted only slightly on the steady-state levels of Smad2 protein found only at the highest levels of Flag-hSmurf1 expression (FIG. 4C). Other Smads were also tested: Flag-hSmurf1 had little or no effect on Smad3 or Smad4 protein levels, but induced a strong reduction in Smad5 protein, which is closely related to Smad1 (FIG. 4D). Together, these data demonstrate that hSmurf1 preferentially regulates constant levels of Smad1 and Smad5, Smads regulated by two receptors that act in BMP signaling.

【0156】hSmurf1はSmad1の分解およびユビキチン化を調節する 推定E3リガーゼまたはHectドメインの包摂は、Smurf1がE3ユビキチンリガーゼ
として機能するという仮説を支持するものであった。Smurf1がSmad分解を調節す
るかどうかを調べるため、Smad1(Smad5と91%相同)に焦点を当てて研究した。パ
ルス・チェイス(追跡(chase))実験によるSmad1のターンオーバー(代謝回転(turn
over))分析では、hSmurf1の不在下でSmad1の半減期が約6時間であることが明ら
かとなった。しかしhSmurf1が存在すると、Smad1のターンオーバーは有意に高ま
った(半減期は2時間未満)(図5A)。このようにhSmurf1はSmad1のターンオーバー
速度を高める。
HSmurf1 regulates degradation and ubiquitination of Smad1 Inclusion of a putative E3 ligase or Hect domain supported the hypothesis that Smurf1 functions as an E3 ubiquitin ligase. To investigate whether Smurf1 regulates Smad degradation, we focused on Smad1 (91% homology with Smad5). Smad1 turnover (turnover (turn turn) by pulse chase (chase) experiment
over)) analysis revealed that Smad1 had a half-life of approximately 6 hours in the absence of hSmurf1. However, in the presence of hSmurf1, Smad1 turnover was significantly enhanced (half-life less than 2 hours) (FIG. 5A). Thus hSmurf1 increases the turnover speed of Smad1.

【0157】 hSmurf1により媒介されるSmad1のターンオーバーのメカニズムを調べるため、
完全細胞におけるSmad1のユビキチン化を評価した。ユビキチンの検出を助ける
ため、Flag-hSmurf1の存在下または不在下で、293T細胞をSmad1とともにHAタグ
を付けたユビキチンでトランスフェクトした。hSmurf1の不在下では、Smad1は検
出可能なユビキチン化をほとんどまたは全く示さなかった。しかし、hSmurf1で
同時トランスフェクションすると、発明者らはユビキチンと共役したSmad1のラ
ダーの出現を認めた(図5B)。Smad1のユビキチン化がhSmurf1のHectドメインの触
媒活性を必要とすることを確認するため、hSmurf1の点突然変異(hSmurf1(C710A)
)を構築した。この残基はHectドメインの触媒活性に重要であり、この突然変異
はユビキチンとチオエステル結合を形成するシステイン残基を標的とするものと
考えられる(22)。野生型hSmurf1とは対照的に、hSmurf1(C710A)の発現からはユ
ビキチン化したSmad1は生じなかった。さらに、hSmurf1(C710A)は、この変異型
タンパク質が効果的に発現するにもかからず、野生型hSmurf1に比べてSmad1定常
タンパク質レベルに影響を及ぼさなかった(図5C)。それとともにこれらのデータ
はhSmurf1がそのHectドメインを介してユビキチンにより媒介されるSmad1の分解
を誘導することでSmad1の定常レベルを変化させることを示唆する。
To investigate the mechanism of hSmurf1-mediated Smad1 turnover,
The ubiquitination of Smad1 in whole cells was evaluated. To help detect ubiquitin, 293T cells were transfected with HA-tagged ubiquitin along with Smad1 in the presence or absence of Flag-hSmurf1. In the absence of hSmurf1, Smad1 showed little or no detectable ubiquitination. However, when co-transfected with hSmurf1, we observed the appearance of a ladder of Smad1 coupled to ubiquitin (FIG. 5B). To confirm that ubiquitination of Smad1 requires the catalytic activity of the HS domain of hSmurf1, a point mutation of hSmurf1 (hSmurf1 (C710A)
) Was built. This residue is important for the catalytic activity of the Hect domain and this mutation appears to target a cysteine residue that forms a thioester bond with ubiquitin (22). In contrast to wild type hSmurf1, expression of hSmurf1 (C710A) did not result in ubiquitinated Smad1. Furthermore, hSmurf1 (C710A) did not affect Smad1 constant protein levels compared to wild-type hSmurf1 despite effective expression of this mutant protein (FIG. 5C). Together, these data suggest that hSmurf1 alters steady-state levels of Smad1 by inducing ubiquitin-mediated degradation of Smad1 through its Hect domain.

【0158】Smurf1はin vivoにおいてSmad1およびSmad5と選択的に相互作用する Smurf1による分解に対するSmad1および5の選択的標的化(ターゲティング)の基
礎を評価するため、Smurf1とSmadタンパク質との相互作用を調べた。まず酵母ツ
ーハイブリッドアッセイを用いてアフリカツメガエルSmurf1の、Smad1、Smad4ま
たは非特異的対照核ラミンと相互作用する能力を試験した。Smurf1とSmad1で同
時トランスフェクトした酵母は有意なβ-ガラクトシダーゼ活性を示し、Smurf1
と、Smad4またはラミンのいずれかで同時トランスフェクトした酵母はβ-ガラク
トシダーゼ活性を示さなかった(図6A右)。in vitroにおいてSmadと結合して免疫
沈降する35S標識Smurf1の能力によって示されたように、Smad2またはSmad4とで
はなく、Smurf1はSmad1と選択的に結合した(図6A右)。
Smurf1 Selectively Interacts with Smad1 and Smad5 In Vivo To assess the basis of the selective targeting of Smad1 and 5 for degradation by Smurf1, we investigated the interaction of Smurf1 with Smad proteins. It was First, the yeast two-hybrid assay was used to test the ability of Xenopus Smurf1 to interact with Smad1, Smad4 or a non-specific control nuclear lamin. Yeast co-transfected with Smurf1 and Smad1 showed significant β-galactosidase activity, and Smurf1
And yeast co-transfected with either Smad4 or lamin did not show β-galactosidase activity (Fig. 6A right). Smurf1, but not Smad2 or Smad4, selectively bound to Smad1 (FIG. 6A right), as shown by the ability of 35 S-labeled Smurf1 to bind and immunoprecipitate Smad in vitro.

【0159】 in vitroにおいてSmadと結合して免疫沈降する35S標識Smurf1の能力を試験す
るため、完全細胞におけるSmurf1-Smad相互作用の特異性、293T細胞内でのhSmur
f1と種々のSmadとの会合を調べた。野生型hSmurf1ではSmad1との相互作用は検出
されなかった。しかし完全細胞では、ユビキチンリガーゼとそれらの基質間の会
合はそれ以外のシステムでは難しいことが分かっていることから、Smurf1-Smad
の相互作用は本質的に一時的なものである。Smad1とユビキチンリガーゼ変異型F
lag-hSmurf1(C710A)との相互作用を調べることにより、タンパク質の会合が検出
できた(図6B, C)。さらに、この相互作用は構成的に活性なBMP I型受容体である
ALK2の同時発現によって影響を受けなかったが(データは示されていない)、hSmu
rf1はSmad1ターンオーバー依存性のBMPシグナル伝達を調節するということと一
致する。hSmurf1(C710A)はまたSmad5に効果的に結合したが、Smad2との会合を分
析したところ、たとえあるにしてもわずかな相互作用しか認められなかった(図6
AおよびB)。
To test the ability of 35 S-labeled Smurf1 to bind and immunoprecipitate Smad in vitro, the specificity of the Smurf1-Smad interaction in intact cells, hSmur in 293T cells.
The association of f1 with various Smads was investigated. No interaction with Smad1 was detected in wild-type hSmurf1. However, in whole cells, the association between ubiquitin ligases and their substrates was found to be difficult in other systems, suggesting that Smurf1-Smad
Interactions are transient in nature. Smad1 and ubiquitin ligase variant F
By examining the interaction with lag-hSmurf1 (C710A), protein association could be detected (Fig. 6B, C). Furthermore, this interaction is a constitutively active BMP type I receptor
Not affected by co-expression of ALK2 (data not shown), but hSmu
Consistent with rf1 regulating Smad1 turnover-dependent BMP signaling. hSmurf1 (C710A) also bound efficiently to Smad5, but analysis of its association with Smad2 revealed only minor interactions, if any (Fig. 6).
A and B).

【0160】 R-Smadのリンカー領域はPPXY配列を含むが、これはSmurf1で見られるもののよ
うなWWドメインによって認識される保存されたモチーフである。野生型Smad1と
は異なり、PYモチーフが欠失したSmad1の変異体はSmurf1と弱く会合するに過ぎ
ず、Smurf1によって媒介される分解に耐性があった(データは示されていない)。
これらの結果はhSmurf1がSmad1とSmad5と特異的に会合し、その相互作用はSmad1
のPYモチーフとSmurf1のWWドメインの間の結合によって媒介されることを示して
いる。
The linker region of R-Smad contains a PPXY sequence, which is a conserved motif recognized by WW domains like those found in Smurf1. Unlike wild-type Smad1, mutants of Smad1 lacking the PY motif only weakly associate with Smurf1 and were resistant to Smurf1-mediated degradation (data not shown).
These results indicate that hSmurf1 specifically associates with Smad1 and Smad5 and their interaction is Smad1.
Shows that it is mediated by the binding between the PY motif of Smurf1 and the WW domain of Smurf1.

【0161】 構造的に関連するユビキチンリガーゼNedd4と比較することで、Smadを標的と
する際のユビキチンキナーゼとしてのhSmurf1の特異性をさらに試験した。Smad1
はhSmurf1(C710A)と効果的に共沈降したが、対応するNedda変異体とは相互作用
しなかった。このことと一致して、Nedd4の過剰発現はSmad1タンパク質の定常レ
ベルに影響を及ぼさなかった(図6C下のパネル)。それとともにこれらのデータは
ヒトおよびアフリカツメガエルSmurf1タンパク質の双方がBMPによって調節され
るSmad1およびSmad5と選択的に会合することを示し、この相互作用はHect種のユ
ビキチンリガーゼの全般的特徴よりもSmurf1に特異的であることを示している。
The specificity of hSmurf1 as a ubiquitin kinase in targeting Smads was further tested by comparison with the structurally related ubiquitin ligase Nedd4. Smad1
Effectively co-precipitated with hSmurf1 (C710A), but did not interact with the corresponding Nedda mutant. Consistent with this, Nedd4 overexpression did not affect the steady-state level of Smad1 protein (FIG. 6C lower panel). Together, these data indicate that both human and Xenopus Smurf1 proteins selectively associate with BMP-regulated Smad1 and Smad5, an interaction that is associated with Smurf1 rather than the general characteristics of Hect ubiquitin ligases. It is shown to be specific.

【0162】Smurf1はアフリカツメガエル胚における内因性BMPシグナルに拮抗して腹側中胚
葉を背方化し、外胚葉を無効にする アフリカツメガエル胞胚において、Smurf1の発現は動物極外胚葉に局在し、部
分的に帯域と重複し、すなわち中胚葉を形成する胞胚の赤道に細胞の帯が位置す
る。この発現パターンは、BMP経路特異的Smadと相互作用し、ユビキチン化し、
さらに分解するSmurf1の能力と考え合わせると、Smurf1が、Smad1またはSmad5を
介してBMPシグナルと拮抗することによる外胚葉および中胚葉のパターン付けに
おいて機能することが示唆される。
Smurf1 antagonizes endogenous BMP signaling in Xenopus embryos and ventral mesoderm
In Xenopus blastulas, which dorsalize the leaves and deactivate the ectoderm, Smurf1 expression is localized in the animal polar ectoderm and partially overlaps with the zone, i.e., in the equator of the blastula that forms the mesoderm. The belt is located. This pattern of expression interacts with ubiquitination of BMP pathway-specific Smads,
Combined with the ability of Smurf1 to further degrade, it is suggested that Smurf1 functions in ectodermal and mesoderm patterning by antagonizing BMP signaling via Smad1 or Smad5.

【0163】 現在、天然に存在するTGFβ阻害剤がそのリガンドレベルで記載されている。
それらの因子はコルジン、ホリスタチンおよびノッギンを含み、BMPおよびアク
チビンをはじめとする特定のリガンドと結合することにより細胞の外部で作用す
る。アフリカツメガエル中胚葉の誘導およびパターン付けの際、腹部帯域のBMP
シグナルは、血液および間充織などのオタマジャクシ期の帯域の特徴である組織
の発達を指定する。しかし、BMPシグナル伝達がコルジン、ホリスタチンおよび
ノッギン(背部のシュペーマン・オーガナイザーによって分泌される)などのリガ
ンドアンタゴニストによって、あるいはドミナントネガティブBMPリガンドまた
は受容体などの人工阻害剤によって阻害されるならば、予測される腹部中胚葉が
筋および脊索などの背部組織へと分化する(「背方化」と呼ばれるプロセス)(5,
39)。
Currently, naturally occurring TGFβ inhibitors are described at their ligand level.
These factors include cordine, follistatin and noggin, which act outside the cell by binding to specific ligands including BMP and activin. BMP in the abdominal zone during induction and patterning of Xenopus mesoderm
Signals specify tissue development that is characteristic of tadpole zones such as blood and mesenchyme. However, if BMP signaling is inhibited by ligand antagonists such as cordin, follistatin and noggin (secreted by the dorsal Spemann organizer) or by artificial inhibitors such as dominant negative BMP ligands or receptors, then it would be expected. Abdominal mesoderm differentiates into dorsal tissues such as muscle and notochord (a process called "dorsification") (5,
39).

【0164】 Smurf1は帯域においてBMPシグナルを調節する可能性を有することから、Smurf
1の異所発現を腹側組織のパターン付けとの干渉に関して試験した。Smurf1 mRNA
を4細胞胞胚期の腹側帯域(VMZ)にマイクロインジェクションしてオタマジャクシ
の52%(n=25)の腹側域において異所性の二次的な軸構造の形成を誘発した。これ
らSmurf1によって誘導される二次的な軸構造はBMP阻害によって引き起こされる
背方化の特徴である。それらの形成はSmad1とSmurf1との同時発現によって救わ
れるが、このことはSmurf1の作用がBMP/Smad1経路による阻害に限られることを
証明するものである(図7A)。また、頭部および背側軸構造を形成する背側帯域(D
MZ)の細胞におけるSmurf1の過剰発現には全く効果がなかった(データは示されて
いない)。この観測は培養細胞においてSmurf1がSmad2を標的としないという本発
明のこれまでの発見と一致するものであった。
Since Smurf1 has the potential to regulate the BMP signal in the band, Smurf1
Ectopic expression of 1 was tested for interference with ventral tissue patterning. Smurf1 mRNA
Were microinjected into the ventral zone (VMZ) of the 4-cell blastocyst stage to induce the formation of ectopic secondary axial structures in the ventral zone of 52% (n = 25) of tadpoles. These secondary axial structures induced by Smurf1 are characteristic of dorsalization caused by BMP inhibition. Their formation is rescued by co-expression of Smad1 and Smurf1, demonstrating that the action of Smurf1 is limited to inhibition by the BMP / Smad1 pathway (FIG. 7A). In addition, the dorsal zone (D
There was no effect on Smurf1 overexpression in MZ) cells (data not shown). This observation was consistent with previous findings of the present invention that Smurf1 does not target Smad2 in cultured cells.

【0165】 VMZ外植片を用いてSmurf1の背方化作用をさらに特性決定した。この場合、Smu
rf1の発現は血球分化およびそれに付随する筋分化の低下を引き起こし、Smurf1
の背方化作用と一致する(図7A右のパネル)。軸形成アッセイについては、Smad1
とSmurf1との同時発現により、これらの背方化作用が明らかとなり、BMP経路特
異性が証明された。
The dorsalizing effect of Smurf1 was further characterized using VMZ explants. In this case, Smu
Expression of rf1 causes a reduction in blood cell differentiation and concomitant muscle differentiation, and Smurf1
(Fig. 7A right panel). Smad1 for axis formation assay
Co-expression of Smurf1 and Smurf1 revealed these dorsalizing effects, demonstrating BMP pathway specificity.

【0166】 外胚葉起原層では、内在性のBMP発現が表皮を指定するが、BMPシグナルが低下
または消失すると、外胚葉はそれぞれセメント腺または神経組織へと分化する(4
0, 41)。アフリカツメガエル胞胚および初期原腸胚の外胚葉におけるSmurf1 mRN
Aの局在化は、Smurf1がBMPシグナル伝達によって外胚葉のパターン付けを調節す
ることを示唆した。従って、Smurf1を外胚葉組織におけるその存在に関して試験
した。動物極キャップにおけるSmurf1の過剰発現は、BMPシグナル伝達の低下の
特徴である神経およびセメント腺の分化を誘発する。これらの作用は動物極キャ
ップにおけるSmad1の同時発現によって逆転した(図7B)。これとともに、これら
の結果はSmurf1が外胚葉および中胚葉においてBMPシグナルを阻害することがで
きることを証明し、このことはSmurf1がこれらの組織においてBMPシグナル伝達
を低下させて胚形成のパターン付けに作用することを示唆している。
In the ectoderm origin, endogenous BMP expression specifies the epidermis, but when the BMP signal is reduced or abolished, the ectoderm differentiates into cement glands or neural tissue, respectively (4
0, 41). Smurf1 mRN in the ectoderm of Xenopus blastula and early gastrula
Localization of A suggested that Smurf1 regulates ectodermal patterning by BMP signaling. Therefore, Smurf1 was tested for its presence in ectodermal tissue. Overexpression of Smurf1 in the animal pole cap induces neuronal and cement gland differentiation that is characteristic of reduced BMP signaling. These effects were reversed by co-expression of Smad1 in the animal pole cap (FIG. 7B). Together, these results demonstrate that Smurf1 can inhibit BMP signaling in ectoderm and mesoderm, which impairs BMP signaling in these tissues and affects the patterning of embryogenesis. Suggest to do.

【0167】Smurf1は胚形成細胞においてSmad1活性を阻害するが、Smad2活性を増強する 培養細胞において、Smurf1はBMP経路特異的Smadのユビキチン化および分解を
誘発し、アフリカツメガエル胚においてSmurf1は内因性のBMPシグナルと拮抗す
る。アフリカツメガエル動物極キャップにおいて、Smadの過剰発現は特異的R-Sm
adを介してシグナル伝達するTGFβ因子の作用を模倣する。従って、Smad1はBMP
リガンド同様、もっぱら腹側/後側中胚葉を誘導するが、Smad2はアクチビンVgl
同様、背側(シュペーマン・オーガナイザー)中胚葉および節を誘導する。従って
発明者らはSmurf1が動物極キャップにおいて種々の量のSmurf1とともに各Smadを
過剰発現することでSmad1またはSmad2の中胚葉誘導活性と直接拮抗し得るかどう
かを調べた。発明者らは、腹側/後側中胚葉マーカーXhox3およびXcad1の発現に
よって証明されるように、Smad1単独(1ng mRNA)の発現が腹側中胚葉を誘導する
ことを見出した。しかし、Smurf1およびSmad1の同時発現は試験したすべてのSmu
rf1量でこれらのマーカーの誘導を阻害したが(図8A)、このことはSmurf1がSmad1
活性と拮抗し得ることを証明するものである。
Smurf1 Inhibits Smad1 Activity in Embryogenic Cells, but in Cultured Cells That Enhance Smad2 Activity , Smurf1 Induces BMP Pathway-Specific Smad Ubiquitination and Degradation, and Smurf1 Endogenous in Xenopus Embryos It antagonizes the BMP signal. Overexpression of Smad is specific for R-Sm in Xenopus animal pole caps
Mimics the action of TGFβ factor signaling through ad. Therefore, Smad1 is a BMP
Like ligand, it induces exclusively ventral / posterior mesoderm, but Smad2 is activin Vgl
Similarly, it induces the dorsal (Speman organizer) mesoderm and nodes. We therefore investigated whether Smurf1 could directly antagonize the mesoderm-inducing activity of Smad1 or Smad2 by overexpressing each Smad with varying amounts of Smurf1 in the animal pole cap. The inventors have found that expression of Smad1 alone (1 ng mRNA) induces ventral mesoderm, as evidenced by expression of ventral / posterior mesoderm markers Xhox3 and Xcad1. However, co-expression of Smurf1 and Smad1 was found in all Smu tested.
The amount of rf1 inhibited the induction of these markers (Fig. 8A), which indicates that Smurf1 caused Smad1.
This proves that it can antagonize the activity.

【0168】 Smurf1がSmad2で阻害できるかどうかを調べるため、一定量(50pg mRNA)のSmad
2をmyoD(背側/外側中胚葉の脊椎動物筋マーカー)の誘導には有効であるが、グ
ーセコイド(シュペーマン・オーガナイザーの背側中胚葉のカエルマーカー)の誘
導には不十分な量として用いた(図7B, C)。Smurf1がSmad2と同時発現した場合、
試験したいずれのSmurf1量でもmyoD誘導の阻害は見られなかった(図8B)。このこ
とはSmurf1がSmad2を標的としないという他の知見と一致していた。興味深いこ
とに、この限定量(50pg)のSmad2の存在下でSmurf1量を増すにつれ、グーセコイ
ド遺伝子発現の誘導が認められた。Smurf1単独ではグーセコイドを誘導しなかっ
たことから、この誘導はSmad2の発現に依存するものであった。限定されたSmad2
の存在下でSmurf1の量を高めることに対するキャップ細胞の応答は、Smad2単独
の量を高めることに対するものと同様の作用を有していた(図8C)。このように、
50pgのSmad2と100pgのSmurf1の組合せはSmad2単独の5倍高い量(250pg)と同等レ
ベルまでグーセコイドの発現を誘導した(図8C)。従って、Smad2活性を阻害する
というより、Smurf1はSmad2に対する動物極キャップの感受性を増強するものと
思われる。これらの実験は、BMP経路に対する動物極細胞の応答を阻害する他、S
murf1はアクチビン経路に対するこれらの細胞の応答を高めることを証明するも
のである。本発明は特定のメカニズムに依存するものではないが、発明者らは動
物極細胞の応答性におけるSmurf1に媒介されるシフトが、Smurf1基質、Smad1お
よび5の標的とされたユビキチン化によって生じる内因性BMPシグナル伝達の低下
によるものであることを提案する。従って、Smurf1は発達中、特定のSmad経路の
選択的不活性化によって複数のTGFβリガンドに応答する細胞の応答能を変更す
る機能を有する。
To test whether Smurf1 could be inhibited by Smad2, a fixed amount (50 pg mRNA) of Smad
2 was effective in inducing myoD (dorsal / lateral mesoderm vertebrate muscle marker), but was used in an insufficient amount for inducing goosecoid (Speman organizer dorsal mesoderm frog marker) (Fig. 7B, C). When Smurf1 co-expressed with Smad2,
No inhibition of myoD induction was seen with any of the Smurf1 doses tested (Fig. 8B). This was consistent with other findings that Smurf1 does not target Smad2. Interestingly, induction of goosecoid gene expression was observed with increasing Smurf1 levels in the presence of this limited amount (50 pg) of Smad2. This induction was dependent on Smad2 expression, as Smurf1 alone did not induce goosecoid. Limited Smad 2
The response of cap cells to increasing the amount of Smurf1 in the presence of A had similar effects to increasing the amount of Smad2 alone (FIG. 8C). in this way,
The combination of 50 pg Smad2 and 100 pg Smurf1 induced goosecoid expression to levels comparable to 5-fold higher amounts of Smad2 alone (250 pg) (FIG. 8C). Thus, rather than inhibiting Smad2 activity, Smurf1 appears to enhance the sensitivity of the animal pole cap to Smad2. These experiments inhibit the response of animal polar cells to the BMP pathway, as well as S
murf1 proves to enhance the response of these cells to the activin pathway. Although the present invention does not depend on a particular mechanism, we found that a Smurf1-mediated shift in animal polar cell responsiveness is caused by the endogenous ubiquitination of Smurf1 substrates, Smad1 and 5. We propose that it is due to a decrease in BMP signaling. Thus, Smurf1 functions during development to alter the responsiveness of cells to multiple TGFβ ligands by selective inactivation of specific Smad pathways.

【0169】考察 発明者らの知見は発達のパターン付けを調節する際の選択的ユビキチン化の明
確な役割、経路およびメカニズムを提供する。実施例はTGFβシグナル伝達がSma
dシグナル変換分子のユビキチン化によって制御でき、この活性が発達の帰結を
有するという根拠を提供した。具体的には、HectファミリーE3ユビキチンリガー
ゼであるSmurf1がBMP経路特異的なSmadであるSmad1およびSmad5と選択的かつ直
接相互作用し、それらのユビキチン化および分解を誘発することが示された。し
かしSmurf1はTGFβ/アクチビン経路特異的なSmad2とも、Smadシグナル変換複合
体であるSmad4における共通のパートナーとも相互作用しないか、あるいはそれ
らの影響を受けない。また、Nedd4はSmadとは相互作用しないことから、Hectユ
ビキチンリガーゼによるSmadの標的化は、E3リガーゼの一般的な特徴ではない。
興味深いことに、これらの結果はSmurf1により媒介されるSmadのターンオーバー
はBMPシグナル伝達によって影響を受けないが、このことはSmad1またはSmad5の
活性化型がSmurf1基質として機能するために必要とされないことを示唆するもの
である。このように、Smurf1は活性化Smadの下流で作用してBMPシグナルを作り
出すのではなく、細胞内のSmadタンパク質の定常レベルを調節することによりBM
Pに応答する細胞の応答能を制御する。
Discussion Our findings provide a clear role, pathway and mechanism for selective ubiquitination in regulating developmental patterning. In the example, TGFβ signaling is Sma
It can be regulated by ubiquitination of d signal transducing molecules, providing evidence that this activity has developmental consequences. Specifically, it was shown that the Hect family E3 ubiquitin ligase, Smurf1, selectively and directly interacts with BMP pathway-specific Smads, Smad1 and Smad5, to induce their ubiquitination and degradation. However, Smurf1 does not interact with, or are affected by, the TGFβ / activin pathway-specific Smad2, or a common partner in the Smad signal transduction complex Smad4. Targeting Smads with Hect ubiquitin ligase is not a common feature of E3 ligases, as Nedd4 does not interact with Smads.
Interestingly, these results indicate that Smurf1-mediated Smad turnover is unaffected by BMP signaling, but this is not required for activated forms of Smad1 or Smad5 to function as Smurf1 substrates. Is meant. Thus, Smurf1 does not act downstream of activated Smads to produce BMP signals, but by regulating the steady-state level of Smad proteins in cells, BM
Controls the responsiveness of cells that respond to P.

【0170】 mSmurf1遺伝子は初期発達段階で発現するが、発明者らはBMPシグナルに対する
細胞の応答を調節するものと推測している。Smurf1は成体組織に存在するが、こ
のことはmSmurf1が後期のBMPシグナルを調節することを意味している。おそらく
これらのシグナルは組織の静止に作用するか、あるいは成長に関連する進行中の
分化に作用するのであろう。神経胚期以降の発達中のマウスにおける高程度の発
現は同じ段階のカエル胚で見られる発現パターンとよく一致している。
Although the mSmurf1 gene is expressed in early developmental stages, the inventors speculate that it regulates the cellular response to BMP signaling. Smurf1 is present in adult tissues, implying that mSmurf1 regulates late BMP signaling. Perhaps these signals act on tissue quiescence or on ongoing differentiation associated with growth. The high degree of expression in developing mice after the neuroembryonic stage is in good agreement with the expression pattern seen in frog embryos at the same stage.

【0171】 アフリカツメガエル胚におけるSmurf1の表現型の作用は胚形成発達中の誘導性
シグナルの重要なレギュレーターとしての選択的ユビキチン化をさす。Smurf1は
正常な発達におけるこれらの起原層のパターン付けを制御するBMPシグナルを阻
害することにより中胚葉を背方化し、外胚葉を無効にする。現在のところ、BMP
依存性のパターン付けの調節は、BMPリガンドと直接結合することで細胞外でBMP
シグナルを阻害するコルジン、ノッギンおよびホリスタチンなどの分泌型BMP結
合タンパク質によって達成されると考えられている。しかし、Smurf1はBMPシグ
ナルを調節する新たなメカニズムをもたらし、シグナル変換レベルに作用し、Sm
urf1は細胞内タンパク質であることから、おそらくは細胞自律的に機能する。ま
た、限定されたリガンド特異性を有する分泌型BMP結合タンパク質とは異なり、S
murf1は多くのI型受容体(ALK1、ALK2、ALK3、およびALK6)がSmad1およびSmad5を
介してシグナル伝達することから、BMP経路の広範な阻害活性をもたらす(42)。
このように、発達中の胚ではSmurf1が細胞外BMP阻害剤と共同してパターン形成
を指定する。Smurf1がいくつかの様式で調節されるのかどうかはなお公然の疑問
である。
The phenotypic effect of Smurf1 in Xenopus embryos refers to selective ubiquitination as a key regulator of inducible signals during embryogenetic development. Smurf1 backs the mesoderm and abrogates the ectoderm by inhibiting the BMP signals that control the patterning of these progenitor layers during normal development. Currently, BMP
Dependent patterning regulation of BMP extracellularly by direct binding to BMP ligands
It is believed to be achieved by secretory BMP binding proteins such as cordin, noggin and follistatin that inhibit the signal. However, Smurf1 provides a new mechanism to regulate the BMP signal, acting on signal transduction levels,
Since urf1 is an intracellular protein, it probably functions autonomously. In addition, unlike secretory BMP-binding proteins with limited ligand specificity, S
murf1 confers broad inhibitory activity on the BMP pathway as many type I receptors (ALK1, ALK2, ALK3, and ALK6) signal through Smad1 and Smad5 (42).
Thus, in developing embryos, Smurf1 cooperates with extracellular BMP inhibitors to direct patterning. Whether Smurf1 is regulated in several ways is still an open question.

【0172】 特に注目されることは、Smurf1 mRNAがアフリカツメガエルの卵および胞胚の
動物極に局在することである。この領域は表皮、セメント腺および神経系などの
外胚葉組織を形成し、組織の運命は細胞によって受け取られるBMPシグナル伝達
のレベルによって制御される。動物極外胚葉が内因性BMPシグナルから阻まれた
場合に神経分化が自発的に起こるが、細胞に適用されるBMPリガンドのレベルま
たは細胞内で発現するSmad1の量が次第に増加するにつれ、細胞運命のスペクト
ルが神経からセメント腺、さらには表皮へと段階的に指定されていく。また、ア
フリカツメガエル胚の予定された腹側中胚葉でBMPシグナル伝達が低下すれば、
背側中胚葉として組織の再指定が起こる。Smurf1はBMPシグナルに対する細胞の
応答性を調節できることから、Smad1またはSmad5のレベルを制御することによっ
て外胚葉および中胚葉双方の運命指定に作用し得る。高レベルのSmurf1はBMPに
対する細胞の応答能を完全に遮断し得るが、中程度または低レベルのSmurf1はSm
ad1タンパク質レベルの制御を介してBMPシグナルの大きさを調節し、細胞応答の
性質を変更し得る。結果として、Smurf1は、Smad1活性の細胞内の形態形成勾配
を確立することで、BMPに応答して細胞の運命決定を制御し得る。種々の動物で
、母系mRNAは細胞の運命の決定因子として機能する卵に局在していた(43)。アフ
リカツメガエルでは、Vg1(TGFβメンバー)およびBrat/VgTをコードするmRNAは卵
の植物極に局在して、ここでそれらは内胚葉および中胚葉を指定する(44, 45)。
本実施例で示された結果は、卵の動物極に局在したSmurf1が外胚葉の細胞の運命
決定因子として機能し得ることを示唆している。
Of particular note is the localization of Smurf1 mRNA in the animal poles of Xenopus eggs and blastulas. This region forms ectodermal tissues such as the epidermis, cement gland and nervous system, and the fate of the tissue is controlled by the level of BMP signaling received by the cells. Neuronal differentiation occurs spontaneously when the animal polar ectoderm is blocked from the endogenous BMP signal, but cell fate increases with increasing levels of BMP ligand applied to cells or the amount of Smad1 expressed intracellularly. The spectrum of is gradually specified from the nerve to the cement gland to the epidermis. Also, if BMP signaling is reduced in the scheduled ventral mesoderm of Xenopus embryos,
Tissue redesignation occurs as dorsal mesoderm. Since Smurf1 can regulate the responsiveness of cells to BMP signals, it can act on the fate specification of both ectoderm and mesoderm by controlling the levels of Smad1 or Smad5. High levels of Smurf1 can completely block the ability of cells to respond to BMP, whereas moderate or low levels of Smurf1 can
The size of the BMP signal can be regulated through the regulation of ad1 protein levels and alter the nature of the cellular response. As a result, Smurf1 can regulate cell fate decisions in response to BMPs by establishing an intracellular morphogenetic gradient of Smad1 activity. In various animals, maternal mRNA was localized in the egg, which functions as a determinant of cell fate (43). In Xenopus, mRNAs encoding Vg1 (TGFβ member) and Brat / VgT are localized to the egg plant poles, where they specify endoderm and mesoderm (44, 45).
The results presented in this example suggest that Smurf1 localized in the animal pole of the egg may function as a determinant of ectodermal cell fate.

【0173】 アフリカツメガエル動物極キャップにおけるSmurf1の過剰発現の興味深い結果
として、アクチビン/TGFβ経路特異的SmadであるSmad2に対する細胞の応答能が
変更された。Smurf1は固定レベルの異所発現性Smad2に対する細胞の感受性を増
強して、Smurf1レベルを高め、誘導される中胚葉は徐々にシュペーマン・オーガ
ナイザー、ほとんどの背側中胚葉種により特徴的なものとなる。この応答は動物
極キャップにおいてSmad2単独のレベル高まった際に起こる作用を模倣するもの
である。このように、Smurf1は種々のTGFβシグナルに対する細胞の応答能を同
時に変化させることができ、Smad1経路に対する応答を阻害し、一方ではSmad2経
路に対する応答を刺激する。種々のTGFβシグナル伝達経路に対するSmurf1の異
なる作用は胚形成発達、細胞増殖、組織静止およびTGFβスーパーファミリーに
よって調節されるその他の生物学的機能に重要な帰結を有する。
An interesting consequence of overexpression of Smurf1 in the Xenopus polar cap was altered responsiveness of cells to the activin / TGFβ pathway-specific Smad, Smad2. Smurf1 Enhances Cell Sensitivity to Fixed Levels of Ectopic Smad2, Increases Smurf1 Levels, and Induced Mesoderms Are gradually Characterized by the Spemann Organizer, Most Dorsal Mesodermal Species .. This response mimics the effect of elevated levels of Smad2 alone in the animal pole cap. Thus, Smurf1 can simultaneously alter the ability of cells to respond to various TGFβ signals, inhibiting the response to the Smad1 pathway, while stimulating the response to the Smad2 pathway. The different actions of Smurf1 on various TGFβ signaling pathways have important consequences for embryogenetic development, cell proliferation, tissue quiescence and other biological functions regulated by the TGFβ superfamily.

【0174】実施例2: ヒトSmurf2の同定およびクローニング ヒトSmurf2はESTデータベースのアフリカツメガエルSmurf1配列を用いて同定
およびクローニングした。HSmurf2に対応する2つの重複ESTクローンを得、これ
らを用いてhSmurf2の全長配列を構築した。Smurf2はSmurf1と密接な関連があり
、hSmurf1のアミノ酸配列と約75%の相同性を示す。Smurf2はアミノ末端にC2ドメ
イン、続いて3つのWWドメインおよびHECTユビキチンリガーゼドメインを含む(図
12)。Smurf2はSmurf1と密接な関連があるが、C2ドメインの下流に外来WWドメイ
ンを有する(図13)。Smurf2は初期発達を通じて発現することが分かっており、ほ
とんどの成体組織に存在するが、脾臓および骨格筋ではそのレベルは低い(図14A
および14B)。さらにRT-PCR解析では、Smurf2がP19、HepG2および293Tを含む種々
の細胞系統で発現することが明らかとなった。
Example 2 Identification and Cloning of Human Smurf2 Human Smurf2 was identified and cloned using the Xenopus Smurf1 sequence in the EST database. Two overlapping EST clones corresponding to HSmurf2 were obtained and used to construct the full length sequence of hSmurf2. Smurf2 is closely related to Smurf1 and shows about 75% homology with the amino acid sequence of hSmurf1. Smurf2 contains a C2 domain at the amino terminus followed by three WW domains and a HECT ubiquitin ligase domain (Figure
12). Smurf2 is closely related to Smurf1 but has an exogenous WW domain downstream of the C2 domain (Figure 13). Smurf2 has been shown to be expressed throughout early development and is present in most adult tissues, but its level is low in spleen and skeletal muscle (Fig. 14A).
And 14B). Furthermore, RT-PCR analysis revealed that Smurf2 was expressed in various cell lines including P19, HepG2 and 293T.

【0175】ヒトおよびマウスSmurf2の単離 Smurf1との類似性を示すいくつかの重複ヒトクローンを発現配列タグ(EST)デ
ータベースから同定し、2つの重複するESTクローンを用いてPCRにより全長型Smu
rf2を構築した。ノーザンブロット解析については、停止コドンを含み、ヒトSmu
rf2と96%のアミノ酸同一性を示す、オープンリーディングフレームの225個のア
ミノ酸をコードするマウスSmurf2 cDNA部分クローンをESTデータベースで同定し
た(L.M.A.G.E.クローンID638876)。
Isolation of human and mouse Smurf2 Several overlapping human clones showing similarities to Smurf1 were identified from the expression sequence tag (EST) database and two overlapping EST clones were used to perform PCR using full-length Smuf2.
rf2 was constructed. For Northern blot analysis, including stop codon, human Smu
A mouse Smurf2 cDNA partial clone encoding 225 amino acids in the open reading frame showing 96% amino acid identity with rf2 was identified in the EST database (LMAGE clone ID 638876).

【0176】プラスミドの構築 Smurf2の哺乳類発現構築物については、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)によって
オープンリーディングフレームを増幅し、フレーム内にアミノ末端FlagまたはMy
cタグを有するpCMV5にサブクローニングした(69)。Smurf2 WWドメインについて
は、DWW1ではアミノ酸163-185、DWW2では257-279およびDWW3では303-325を欠失
させた。Smurf1の触媒活性のないユビキチンリガーゼ変異体を作製するため、シ
ステイン716をアラニンで置換した。Smad7 PY変異体を作製するには、チロシン2
11をアラニンで置換する(Y211A)か、アミノ酸配列206-212の間のPPPPY配列を欠
失させた(ΔPY)。TβRI-Flagについては、Flagタグを受容体のカルボキシ末端に
導入した。すべての構築物はPCRで作製し、配列決定により確認した。細菌発現
ベクターpET15-Smad7-HAおよびpGEX4T-1-Smurf2は便宜な制限部位を用いて作製
した。
Construction of plasmids For mammalian expression constructs of Smurf2, the open reading frame was amplified by the polymerase chain reaction (PCR) and in-frame with the amino-terminal Flag or My.
Subcloned into pCMV5 with c-tag (69). For the Smurf2 WW domain, amino acids 163-185 in DWW1, 257-279 in DWW2 and 303-325 in DWW3 were deleted. To generate a non-catalytic ubiquitin ligase mutant of Smurf1, cysteine 716 was replaced with alanine. Tyrosine 2 to generate Smad7 PY mutants
11 was replaced with alanine (Y211A) or the PPPPPY sequence between amino acid sequences 206-212 was deleted (ΔPY). For TβRI-Flag, a Flag tag was introduced at the carboxy terminus of the receptor. All constructs were made by PCR and confirmed by sequencing. The bacterial expression vectors pET15-Smad7-HA and pGEX4T-1-Smurf2 were constructed using convenient restriction sites.

【0177】免疫沈降、免疫ブロッティングおよびアフィニティー標識 哺乳類細胞における研究では、293TおよびCOS-1細胞を、それぞれリン酸カル
シウム沈殿法またはDEAE-デクストラン法を用いて一時的にトランスフェクトし
た。免疫沈降および免疫ブロッティングは抗HAモノクローナル抗体(12CA5, Boeh
ringer)、抗HAウサギポリクローナル抗体(Santa Cruz)、抗Mycモノクローナル抗
体(9E10 ascites, Developmental Studies Hybridoma Bank)、抗Flag M2モノク
ローナル抗体(Sigma)または抗Smad7ウサギポリクローナル抗体を用いて行った。
抗Smad7抗体については、アミノ酸202-260をコードする細菌によって産生したGS
T-Smad7でウサギを免疫化した。Gタンパク質またはAタンパク質-セファロースの
いずれかに抗体を吸着させた後、沈殿をTNTE0.1%(50mM Tris, pH 7.4, 150mM Na
Cl, 1mM EDTA, 0.1% Triton X-100)で5回洗浄し、SDS-PAGEで分離し、ニトロセ
ルロースに移し、適当な抗体で免疫ブロッティングを行った。検出は適当なホー
スラディッシュ・ペルオキシダーゼ(HRP)結合ヒツジ抗マウスまたは抗ウサギ二
次抗体および化学発光増強(Amersham)を用いて行い、細菌によって産生したHis-
Smad7-HAをNi2+-NTAビーズ(Quagen)またはGSTもしくはGST-Smad2結合グルタチオ
ンビーズ(Amersham)とともにインキュベーションし、TNTE(0.5% Triton X-100)
で3回洗浄し、抗HA抗体を用いて免疫ブロッティングを行うことで沈殿を分析し
た。アフィニティー標識については、トランスフェクトしたCOS-1細胞を4℃にて
1時間、250pM[125I]TGF-b1とともにインキュベーションし、記載のようにDSSを
有するリガンドに受容体を架橋させた(70)。Smurf2またはSmad7と結合したTβRI
の量は、ホスホルイメージング(Molecular Dynamics)を用いて定量した。
For studies in immunoprecipitation, immunoblotting and affinity labeled mammalian cells, 293T and COS-1 cells were transiently transfected using the calcium phosphate precipitation method or the DEAE-dextran method, respectively. Immunoprecipitation and immunoblotting were performed using anti-HA monoclonal antibody (12CA5, Boeh
ringer), anti-HA rabbit polyclonal antibody (Santa Cruz), anti-Myc monoclonal antibody (9E10 ascites, Developmental Studies Hybridoma Bank), anti-Flag M2 monoclonal antibody (Sigma) or anti-Smad7 rabbit polyclonal antibody.
For anti-Smad7 antibody, GS produced by bacteria encoding amino acids 202-260
Rabbits were immunized with T-Smad7. After adsorbing the antibody to either G protein or A protein-Sepharose, the precipitate was pelleted with TNTE 0.1% (50 mM Tris, pH 7.4, 150 mM Na
Cl, 1 mM EDTA, 0.1% Triton X-100) was washed 5 times, separated by SDS-PAGE, transferred to nitrocellulose, and immunoblotted with an appropriate antibody. Detection was performed using an appropriate horseradish peroxidase (HRP) -conjugated sheep anti-mouse or anti-rabbit secondary antibody and chemiluminescence enhancer (Amersham) to produce His-produced bacteria.
Smad7-HA was incubated with Ni 2+ -NTA beads (Quagen) or GST or GST-Smad2 conjugated glutathione beads (Amersham) and TNTE (0.5% Triton X-100)
The precipitate was analyzed by washing three times with and immunoblotting with anti-HA antibody. For affinity labeling, transfected COS-1 cells at 4 ° C
Incubation with 250 pM [ 125 I] TGF-b1 for 1 h allowed cross-linking of the receptor to ligands with DSS as described (70). TβRI bound to Smurf2 or Smad7
Was quantified using phosphor imaging (Molecular Dynamics).

【0178】パルス・チェイス分析およびユビキチン化アッセイ COS-1細胞を示された構築物でトランスフェクトし、トランスフェクション2日
後に、メチオニンフリーダルベッコの改変イーグル培地(DMEM)中で37℃にて15分
間、細胞を50mCi/ml[35S]-メチオニン(Trans[35S]ラベル;図2B)または150mCi/ml
[35S]-メチオニン(図5CおよびD)で標識した。次ぎに細胞溶解物を2回洗浄し、30
mMラクタシスチン(E.J.Corey, Harvard Universityから入手)または0,4mMクロロ
キンの存在下または不在下で示された時間、10%ウシ胎児血清を含むDMEM中でイ
ンキュベーションした。各時点で細胞溶解物を抗HAモノクローナル抗体で免疫沈
降させ、SDS-PAGEで分離し、オートラジオグラフィーによって視覚化した。代謝
的に標識されたタンパク質はホスホルイメージングによって定量した。ユビキチ
ン化アッセイについては、293T細胞をHAタグ付きユビキチンおよび受容体Smad7
およびSmad2の組合せでトランスフェクトした。細胞溶解物を抗Smad7免疫沈降に
かけ、免疫沈降物を1% SDS中で5分間煮沸し、TNTE 0.1%で希釈し、抗Smad7抗体
で再沈降させた後に抗HA免疫ブロッティングを行った。
Pulse Chase Analysis and Ubiquitination Assay COS-1 cells were transfected with the indicated constructs and 2 days after transfection 15 minutes at 37 ° C. in methionine-free Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM), Cells were treated with 50 mCi / ml [ 35 S] -methionine (Trans [ 35 S] label; Figure 2B) or 150 mCi / ml.
Labeled with [ 35 S] -methionine (FIGS. 5C and D). The cell lysate is then washed twice and 30
Incubation was performed in DMEM with 10% fetal bovine serum in the presence or absence of mM lactacystin (obtained from EJ Corey, Harvard University) or 0.4 mM chloroquine for the indicated times. At each time point, cell lysates were immunoprecipitated with anti-HA monoclonal antibody, separated by SDS-PAGE and visualized by autoradiography. The metabolically labeled proteins were quantified by phosphorimaging. For the ubiquitination assay, use 293T cells with HA-tagged ubiquitin and the receptor Smad7.
And Smad2 combination. The cell lysate was subjected to anti-Smad7 immunoprecipitation, the immunoprecipitate was boiled in 1% SDS for 5 minutes, diluted with TNTE 0.1%, reprecipitated with anti-Smad7 antibody, and then subjected to anti-HA immunoblotting.

【0179】免疫蛍光デコンヴォルーション顕微鏡による細胞内局在 ゼラチンコートPermanoxチャンバースライド(Nunc)にプレーティングしたMv1L
u細胞を、リン酸カルシウム沈殿法により示された構築物でトランスフェクトし
た。これらの細胞を固定し、透過性とし、記載の一次抗体および二次抗体と反応
させた(69)。蛍光光学系とデルタビジョン・コンヴォルーション顕微鏡ソフトウ
エア(Applied Precision)を備えたオリンパス1X70倒立顕微鏡で画像を得た。
Subcellular localization by immunofluorescence deconvolution microscopy Mv1L plated on gelatin-coated Permanox chamber slides (Nunc)
u cells were transfected with the indicated constructs by the calcium phosphate precipitation method. These cells were fixed, permeabilized and reacted with the indicated primary and secondary antibodies (69). Images were acquired on an Olympus 1X70 inverted microscope equipped with fluorescence optics and Deltavision Convolution microscope software (Applied Precision).

【0180】転写応答アッセイ HepG2細胞を、リン酸カルシウムDNA沈殿法を用い、示されたようにCMV-βgal
、3TP-Lux受容体構築物およびSmad7-HA構築物で一時的にトランスフェクトした
。PCMV5エンプティーベクターを付加することで全DNAを一定にした。翌日、細胞
を100pM TGFβとともに、あるいはこれを伴わずに一晩インキュベーションした
。ルシフェラーゼ活性はルシフェラーゼアッセイ系(Promega)を用い、Berthold
Lumat LB 96V照度計で測定し、β-ガラクトシダーゼ活性に対して標準化した。
Transcriptional Response Assay HepG2 cells were subjected to CMV-βgal as indicated using the calcium phosphate DNA precipitation method.
, 3TP-Lux receptor construct and Smad7-HA construct were transiently transfected. Total DNA was kept constant by adding PCMV5 empty vector. The next day, cells were incubated overnight with or without 100 pM TGFβ. Luciferase activity was measured using the luciferase assay system (Promega) using Berthold
Measured with a Lumat LB 96V luminometer and normalized to β-galactosidase activity.

【0181】結果 Smurf2はSmadの定常レベルを制御しない Smadを、Smurf2の存在下または非存在下で293T細胞において発現させた。驚く
べきことに、Smurf1がSmad1をユビキチン介在性タンパク質分解に向わせるのと
は異なり、Smurf2の発現は、Smad1、Smad2、Smad4またはSmad7の定常レベル
を変化させなかった(図15A)。Smurf2がこれらのSmadのいずれかと会合し得る
かどうかを調べるために、細胞溶解液を抗Smarf2抗体の免疫沈降に供し、会合
するSmadをイムノブロットにより調べた。Smad1、Smad2またはSmad4を共発現
させた細胞では、この場合の条件下ではSmadはSmurf2と共沈しないことが判った
(図15B)。これとは対照的に、Smad7を発現させた細胞では、Smurf2とSmad7と
の間で強い相互作用が検出された。Smurf2の発現がSmad7の代謝回転を変化させ
ないことを確かめるために、Smad7のパスルチェイス分析も行った。Smurf2の存
在下または非存在下で発現させたSmad7は、同様に約4時間の半減期を示した(
図15C)。Smad7-Smurf2間の会合を解析するために、GST-Smurf2融合タンパク質
を、細菌から精製し、細菌で産生させたSmad7とインキュベートした。かかるin
vitroの条件下で、Smad7はSmurf2と効率よく結合し、Smurf2はSmad7と直接会合
することが示唆された(図15D)。本発明者らは、Smad7およびSmurf2上にある
、この相互作用を媒介する決定因子も解析した。Smad7は、PPXY配列(PYモチーフ
)をそのリンカー領域に有しており、該配列はSmurf2に見出されているようなWW
ドメインとの相互作用を媒介し得る(71)。Smad7のPYモチーフは、チロシン残基
をアラニンに置換する(Smad7(Y211A))か、または該モチーフを全部欠失させる(S
mad7(△PY))ことにより、改変した。293T細胞において、Smurf2のそれぞれのSma
d7の変異体との結合を解析することにより、Smurf2との相互作用が低減したが
、相互作用の全てが失われていないことが判明した(図15E)。このことにより
、PYモチーフがSmad7-Smurf2間の相互作用に重要な貢献をしているが、これが唯
一の決定因子ではなく、Smad7内の他の領域もまたこれらの会合に寄与している
可能性があることを示唆する。本発明者らは、3つのWWドメインのそれぞれが欠
失したSmurf2の変異体を作製した。第1のWWドメインを欠失するSmurf2変異体と
のSmad7の相互作用は、野生型Smurf2との相互作用に匹敵するものであったが、W
W2またはWW3のいずれかを欠失させると、Smad7との相互作用は失われ、検出でき
なくなった(図15F)。従って、Smurf2内のWW2およびWW3ドメインの双方ともが
Smad7への結合を介在するために必要である。これと共に、これらの結果から、S
murf2がWW2およびWW3ドメインを介してSmad7に直接結合するが、Smurf2はTGFβ
シグナル伝達の非存在下では、Smad7をユビキチン介在性タンパク質分解に向わ
せないことが示される。
Results Smurf2 Does Not Regulate Steady Levels of Smad Smads were expressed in 293T cells in the presence or absence of Smurf2. Surprisingly, unlike Smurf1 that directs Smad1 to ubiquitin-mediated proteolysis, expression of Smurf2 did not alter the steady-state levels of Smad1, Smad2, Smad4 or Smad7 (FIG. 15A). To determine if Smurf2 could associate with any of these Smads, cell lysates were subjected to immunoprecipitation of anti-Smarf2 antibody and associated Smads were examined by immunoblot. In cells co-expressing Smad1, Smad2 or Smad4, Smad was found not to co-precipitate with Smurf2 under these conditions
(FIG. 15B). In contrast, a strong interaction between Smurf2 and Smad7 was detected in cells expressing Smad7. To confirm that expression of Smurf2 does not alter Smad7 turnover, a Pulse chase analysis of Smad7 was also performed. Smad7 expressed in the presence or absence of Smurf2 also showed a half-life of approximately 4 hours (
Figure 15C). To analyze the Smad7-Smurf2 association, the GST-Smurf2 fusion protein was purified from bacteria and incubated with bacterially produced Smad7. Take in
It was suggested that Smad7 binds to Smurf2 efficiently under in vitro conditions, and that Smurf2 directly associates with Smad7 (FIG. 15D). We also analyzed the determinants on Smad7 and Smurf2 that mediate this interaction. Smad7 is a PPXY sequence (PY motif
) In its linker region and the sequence is a WW as found in Smurf2.
It may mediate interactions with domains (71). The PY motif of Smad7 replaces a tyrosine residue with alanine (Smad7 (Y211A)) or deletes the motif entirely (S
It was modified by using mad7 (ΔPY). In 293T cells, each Sma of Smurf2
By analyzing the binding of d7 to the mutant, it was revealed that the interaction with Smurf2 was reduced, but all the interactions were not lost (FIG. 15E). This indicates that the PY motif makes an important contribution to the Smad7-Smurf2 interaction, but it is not the only determinant, and other regions within Smad7 may also contribute to these associations. Suggest that there is. We have created mutants of Smurf2 that lack each of the three WW domains. The interaction of Smad7 with a Smurf2 mutant lacking the first WW domain was comparable to that of wild-type Smurf2, but W
Deletion of either W2 or WW3 abolished the interaction with Smad7 and became undetectable (Fig. 15F). Therefore, both WW2 and WW3 domains within Smurf2
It is required to mediate binding to Smad7. Along with this, from these results, S
murf2 binds directly to Smad7 via the WW2 and WW3 domains, whereas Smurf2 does TGFβ
In the absence of signaling, Smad7 is shown to be unsuitable for ubiquitin-mediated proteolysis.

【0182】Smad7がTGFβ受容体との複合体中にSmurf2を集合させる Smad7は、活性化したタイプI受容体サブユニットとの相互作用を介して、タイ
プIITGFβ受容体(TβRII)およびタイプITGFβ受容体(TβRI)のヘテロマー複合体
と結合する(72、56)。Smad7とSmurf2との間で恒常的に会合しているということ
は、Smad7が作用して、Smurf2をTGFβ受容体複合体に集合させるのではないかと
いう興味深い可能性を支持する。このことを調べるために、COS-1細胞でTGFβ受
容体をSamd7およびSmurf2の存在下または非存在下で発現させた。その後、[125I
]-TGFβにクロスリンクさせることにより受容体を標識した。Smurf2と共沈した
アフニティー標識化受容体複合体をオートラジオグラフィーにより可視化した。
Smad7非存在下または存在下では、TGFβ受容体複合体の野生型Smurf2との共沈は
ほとんどまたは全く認められられなかった(図16)。Smurf2触媒性変異体を、716
位のシステインをアラニン残基に変換したSmurf2として構築した(C716A)。この
変異は、ユビキチンとチオールエステル結合を形成すると考えられているHECTユ
ビキチン-リガーゼドメイン内のシステイン残基を標的としたものである。Smurf
2(C716A)を単独で発現させた場合、TGFβ受容体との弱い相互作用が検出された
(図16)。しかし、Smad7存在下では、Smurf2(C716A)の該受容体との相互作用は、
顕著に増大した。従って、Smad7は、TGFβ受容体TGFβ受容体とのSmurf2の相互
作用を介在する。
Smad7 Assembles Smurf2 in Complex with the TGFβ Receptor Smad7 interacts with activated type I receptor subunits through the type II TGFβ receptor (TβRII) and type ITGFβ receptor. It binds to the heteromeric complex of (TβRI) (72, 56). The constitutive association between Smad7 and Smurf2 supports the interesting possibility that Smad7 might act to recruit Smurf2 to the TGFβ receptor complex. To investigate this, TGFβ receptors were expressed in COS-1 cells in the presence or absence of Samd7 and Smurf2. Then [ 125 I
] -TGFβ was cross-linked to label the receptor. The affinity labeled receptor complex co-precipitated with Smurf2 was visualized by autoradiography.
In the absence or presence of Smad7, little or no coprecipitation of the TGFβ receptor complex with wild-type Smurf2 was observed (FIG. 16). Smurf2 catalytic mutant, 716
It was constructed as Smurf2 in which the cysteine at position was converted to an alanine residue (C716A). This mutation targets a cysteine residue within the HECT ubiquitin-ligase domain that is believed to form a thiol ester bond with ubiquitin. Smurf
A weak interaction with the TGFβ receptor was detected when 2 (C716A) was expressed alone.
(Figure 16). However, in the presence of Smad7, the interaction of Smurf2 (C716A) with the receptor was
Significantly increased. Thus, Smad7 mediates the interaction of Smurf2 with the TGFβ receptor TGFβ receptor.

【0183】 本発明者らは、Smad7の該受容体への結合についても調べた。Smad7は、活性化
したタイプI受容体サブユニットと相互作用することにより、ヘテロマー性のTG
Fβ受容体複合体に結合する(72、56)。野生型Smurf2の存在下では、Smad7と共沈
するTGFβ受容体複合体の量が大きく減少することが観察された(図16、レーン
3)。これは、これらのトランスフェクタント中に存在するタイプI受容体の総量
の減少と相関している。Smad7は、活性化したタイプI受容体との相互作用を介し
て受容体複合体に結合するので、これらの結果は、Smurf2がSmad7が結合した受
容体複合体のレベルを減少させることを示唆するものである。この知見と一致し
て、Smad7をSmurf2の触媒活性不活化変異体と共発現させた場合、Smad7が結合し
た受容体レベルの減少は認められなかった(図16、レーン5)。以上の結果より
、Smurf2の触媒活性は、Smad7に結合したTGFβ受容体のダウンレギュレーション
を介在していることが示唆される。
We also investigated the binding of Smad7 to the receptor. Smad7 interacts with activated type I receptor subunits to induce heteromeric TG
It binds to the Fβ receptor complex (72, 56). In the presence of wild-type Smurf2, it was observed that the amount of TGFβ receptor complex co-precipitating with Smad7 was significantly reduced (FIG. 16, lane).
3). This correlates with a decrease in the total amount of type I receptors present in these transfectants. Since Smad7 binds to the receptor complex through interaction with activated type I receptors, these results suggest that Smurf2 reduces levels of the Smad7-bound receptor complex. It is a thing. Consistent with this finding, no reduction in Smad7-bound receptor levels was observed when Smad7 was co-expressed with a catalytically inactive mutant of Smurf2 (FIG. 16, lane 5). These results suggest that the catalytic activity of Smurf2 mediates the down-regulation of TGFβ receptor bound to Smad7.

【0184】Smad7はSmurf2の細胞内局在を制御する Smad7の核内に存在し、TGFβシグナル伝達の活性化により細胞質中に輸送され
、ここで受容体Iサブユニットとの相互作用を介してTGFβ受容体に結合する(73)
。完全な細胞においてSmad7がSmurf2を受容体に集合させるのかどうかを調べる
ために、Smad7はSmurf2の局在を制御しうるかどうかを調べた。このために、Sma
d7の非存在下または存在下でTβRII、TβRIおよびSmurf2(C716A)を発現させ、免
疫蛍光顕微鏡法により該タンパク質の細胞内分布を調べた。
Smad7 resides in the nucleus of Smad7, which regulates intracellular localization of Smurf2, and is transported into the cytoplasm by activation of TGFβ signaling, where it interacts with the receptor I subunit to TGFβ. Binds to the receptor (73)
. To determine whether Smad7 recruits Smurf2 to its receptor in intact cells, we examined whether Smad7 could regulate Smurf2 localization. For this, Sma
TβRII, TβRI and Smurf2 (C716A) were expressed in the absence or presence of d7, and the intracellular distribution of the protein was examined by immunofluorescence microscopy.

【0185】 Smad7は、核に局在していたが、シグナル伝達系の存在下では、主に細胞質に
認められ、細胞質では一過性発現させたTGFβ受容体と共存しており、点状のパ
ターンを示した。TGFβ受容体のかかる分布は、本発明者および他者により以前
に観察されていたものである(74-76)。Smurf2は同様に、主に核内に認められた
が、この局在はTGFβシグナル伝達系の存在下では変化がなかった。しかし、Sma
d7を共発現させた場合は、Smurf2の細胞内分布は劇的に変化し、該タンパク質は
主に核外に認められ、TGFβ受容体との顕著な共存を示した。これらの結果は、S
mad7の発現がSmurf2の核外への輸送およびSmurf2のTGFβ受容体複合体への集合
をもたらすことを示唆する。
Smad7 was localized in the nucleus, but in the presence of the signal transduction system, Smad7 was mainly observed in the cytoplasm, and coexisted with the transiently expressed TGFβ receptor in the cytoplasm, resulting in punctate formation. The pattern was shown. Such a distribution of TGFβ receptors has been previously observed by the inventor and others (74-76). Smurf2 was also found predominantly in the nucleus, but its localization was unchanged in the presence of the TGFβ signaling system. But Sma
When d7 was co-expressed, the intracellular distribution of Smurf2 was dramatically altered, the protein was found predominantly in the nucleus and showed a significant coexistence with the TGFβ receptor. These results are S
We suggest that expression of mad7 leads to export of Smurf2 to the nucleus and assembly of Smurf2 into the TGFβ receptor complex.

【0186】Smurf2がTGFβ受容体およびSmad7の分解を誘導する 野生型Smurf2の存在下ではSmad7が会合した受容体が大きく減少するが、変異
型Smurf2の存在下では減少しないということは、Smad7が結合した受容体複合体
の分解をSmurf2が触媒するという可能性を示唆する。TGFβ受容体複合体のSmurf
2依存的代謝回転を解析するために、293T細胞においてTβRIIおよびTβRIを共発
現させた。TβRIIおよびTβRIが機能的ヘテロマー性複合体に効率的に集合する
条件下で、受容体のプール全体の代謝回転を調べることができる。最初に、Smur
f2発現細胞における受容体の定常レベルを調べ(図17A)、受容体を単独でまたはS
murf2と一緒に発現させた場合、Smurf2はタイプIIまたはタイプI受容体の定常レ
ベルには最小限度の影響しか与えないことを観察した。しかし、野生型Smad7の
存在下では、Smurf2の発現の増加はタイプI受容体の定常レベルの大きな減少を
もたらした(図17B)。対照的に、Smurf2(C716A)は影響を与えなかった。タイプ
II受容体のレベルもまた、野生型Smurf2の発現により減少したが、この減少の
程度は、タイプI受容体で観察された減少より小さいものであった。この差は、S
mad7は活性化したタイプI受容体を介して受容体複合体に結合し、単独のTβRII
とは相互作用しないという事実によるのではないかと考えられる。またさらに、
Smurf2が、恒常的活性化型のタイプI受容体であるTβRI(T204D)を標的とするの
かどうかを調べた。該受容体は、タイプII受容体の非存在下でTGFβシグナル伝
達を媒介し、Smad7とも結合する(72)。受容体複合体と同じく、野生型Smurf2は
、活性化されたタイプI受容体の定常レベルの減少をもたらしたが、Smurf2(C716
A)はこの減少をもたらさなかった(図17B)。受容体の定常レベルの変化が受容
体の代謝回転の変化を反映するものであることを確かめるために、パルスチェイ
ス解析により、TβRIIおよびTβRIの半減期を解析した(図17C)。タイプII受容
体の解析により、新規に合成させたタンパク質の半減期は約1時間であることが
判明した。これとは対照的に、TβRIはもっと安定であり、約4〜6時間の半減期
を示した。さらに、タイプI受容体の半減期は、Smad7またはSmurf2のどちらか
を受容体と共に発現させた場合には、変化しなかった。しかし、Smurf2およびSm
ad7をTGFβ受容体複合体とともに共発現させた場合は、タイプI受容体の半減期
は約1時間に減少した。従って、Smad7およびSmurf2は、タイプI受容体の代謝回
転を促進する。
Smurf2 Induces TGFβ Receptor and Smad7 Degradation Smad7-associated receptors are significantly reduced in the presence of wild-type Smurf2, but not in the presence of mutant Smurf2. We suggest that Smurf2 catalyzes the degradation of the receptor complex. Smurf of the TGFβ receptor complex
To analyze 2-dependent turnover, TβRII and TβRI were coexpressed in 293T cells. Under conditions where TβRII and TβRI efficiently assemble into functional heteromeric complexes, turnover of the entire pool of receptors can be investigated. First, Smur
The steady state level of the receptor in f2-expressing cells was examined (Fig.17A) and the receptor alone or S
It was observed that Smurf2 had a minimal effect on the steady-state levels of type II or type I receptors when co-expressed with murf2. However, in the presence of wild-type Smad7, increased expression of Smurf2 resulted in a large decrease in the steady-state level of type I receptor (Fig. 17B). In contrast, Smurf2 (C716A) had no effect. type
The level of II receptor was also reduced by the expression of wild-type Smurf2, but the extent of this reduction was less than that observed for the type I receptor. This difference is S
mad7 binds to the receptor complex via an activated type I receptor and is a single TβRII
It may be due to the fact that does not interact with. Furthermore,
We investigated whether Smurf2 targets the constitutively activated type I receptor, TβRI (T204D). The receptor mediates TGFβ signaling in the absence of type II receptors and also binds Smad7 (72). Like the receptor complex, wild-type Smurf2 resulted in a decrease in the steady-state level of activated type I receptor, but Smurf2 (C716
A) did not result in this reduction (Figure 17B). To confirm that changes in receptor steady-state levels reflect changes in receptor turnover, the half-life of TβRII and TβRI was analyzed by pulse chase analysis (FIG. 17C). Analysis of the type II receptor revealed that the half-life of the newly synthesized protein was about 1 hour. In contrast, TβRI was more stable, showing a half-life of approximately 4-6 hours. Moreover, the half-life of the type I receptor was unchanged when either Smad7 or Smurf2 was co-expressed with the receptor. But Smurf2 and Sm
When ad7 was co-expressed with the TGFβ receptor complex, the type I receptor half-life was reduced to approximately 1 hour. Thus, Smad7 and Smurf2 promote type I receptor turnover.

【0187】 膜受容体のユビキチン介在性タンパク質分解は、プロテアソームおよびリソソ
ームの双方により介在され得る(60)。TGFβ受容体の分解のSmurf2依存的な増大
が、プロテアソームおよびリソソームの機能に依存するのかどうかを調べるため
に、プロテアソームおよびリソソームによるタンパク質分解をそれぞれに阻害す
るラクタシスチン(lactacystin)およびクロロキン(chloroquine)の存在下および
非存在下での受容体の代謝回転を調べた。受容体のパルスチェイス解析により、
これらの各阻害剤がそれぞれに全TGFβ受容体プールの一部の安定化をもたらす
ことが判明した(図17D)。これらの結果より、プロテアソームおよびリソソー
ムの双方が、Smad7およびSmurf2の存在下で認められる受容体の代謝回転の増大
に寄与していることが示唆された。
Ubiquitin-mediated proteolysis of membrane receptors can be mediated by both proteasomes and lysosomes (60). To investigate whether the Smurf2-dependent increase in TGFβ receptor degradation depends on the function of proteasomes and lysosomes, we investigated lactacystin and chloroquine, which inhibit proteasome and lysosome proteolysis, respectively. Receptor turnover in the presence and absence was investigated. By pulse chase analysis of the receptor,
Each of these inhibitors was found to result in the stabilization of part of the total TGFβ receptor pool (FIG. 17D). These results suggest that both proteasomes and lysosomes contribute to the increased receptor turnover observed in the presence of Smad7 and Smurf2.

【0188】 TGFβ受容体のこれらの解析の過程において、Smad7タンパク質レベルも測定し
た。TGFβ受容体複合体の非存在下では、Smad7の定常レベルおよび代謝回転は、
Smurf2によって影響されなかった(図15参照)。しかしながら、TGFβ受容体複
合体の存在下では、Smad7の定常レベルおよび半減期はSmurf2の発現により減少
した(それぞれ図17Bおよび図17C)。さらに、Smurf2(C716A)の変異体の発現はS
mad7レベルを変化させなかったので、Smad7のかかる減少は、Smurf2HECTドメイ
ンの触媒活性に依存するものであった。Smad7の代謝回転はまた、ラクタシスチ
ンおよびクロロキンにより安定化され、このことは、受容体複合体と同様に、Sm
ad7はプロテアソームおよびリソソーム双方の経路により分解を受けることを示
唆する。このことから、TGFβシグナル伝達の存在下では、Smurf2は、Smad7の
分解を誘導し、これは、おそらくは受容体-Smad7複合体全体を標的とすることに
よるのであろう。
In the course of these analyzes of TGFβ receptors, Smad7 protein levels were also measured. In the absence of the TGFβ receptor complex, steady-state levels of Smad7 and turnover were
It was not affected by Smurf2 (see Figure 15). However, in the presence of the TGFβ receptor complex, steady-state levels and half-life of Smad7 were reduced by Smurf2 expression (FIGS. 17B and 17C, respectively). Furthermore, the expression of mutants of Smurf2 (C716A) is S
Such reduction of Smad7 was dependent on the catalytic activity of the Smurf2HECT domain, as it did not change mad7 levels. Smad7 turnover is also stabilized by lactacystin and chloroquine, which, like the receptor complex, causes Sm7
It is suggested that ad7 is subject to degradation by both proteasome and lysosome pathways. Thus, in the presence of TGFβ signaling, Smurf2 induces degradation of Smad7, presumably by targeting the entire receptor-Smad7 complex.

【0189】 該受容体およびSmad7のユビキチン化を調べるために、HAエピトープタグを付
したユビキチンの改変型を発現させて、TβRII、TβRIまたはSmad7のユビキチン
結合物を免疫沈降実験およびその後のイムノブロッティングにより調べた。特異
性を確実なものとするため、免疫沈降したサンプルをSDS中で煮沸し、その後イ
ムノブロッティングの前に適切な抗体を用いて再度沈降させた。Smad7のユビキ
チン化を分析することにより、Smurf2の非存在下または存在下では、該タンパク
質に結合したユビキチンはわずかであることが明らかになった(図17E)。し
かし、Smurf2をSmad7およびTGFβ受容体と共発現させた場合、Smad7の高分子量
ユビキチン結合物が認められたが、該結合物はSmurf2の触媒変異型を用いた場合
には検出されなかった。Smad7とは対照的に、明らかなタイプI受容体のSmurf2依
存的ユビキチン化は検出できなかった。Smurf2およびSmad7の存在下では受容体
の代謝回転が増加しており、ユビキチンが結合した受容体が検出され得なかった
ことは、ユビキチン化されると起こると考えられる受容体の迅速な分解を反映し
ているのかもしれない。あるいはまた、Smad7のユビキチン化は、完全な形の受
容体Smad7複合体をプロテオソームに導くシグナルとして機能しているかもしれ
ない。以上の結果を総合すると、Smurf2のTGFβ受容体へのSmad7依存的な会合に
より、プロテアソームおよびリソソームが媒介するTGFβ受容体複合体およびSma
d7の分解が起こることが示される。
To investigate the ubiquitination of the receptor and Smad7, a modified form of ubiquitin tagged with a HA epitope tag was expressed and ubiquitin conjugates of TβRII, TβRI or Smad7 were subjected to immunoprecipitation experiments and subsequent immunoblotting. Examined. To ensure specificity, immunoprecipitated samples were boiled in SDS and then reprecipitated with the appropriate antibody prior to immunoblotting. Analysis of ubiquitination of Smad7 revealed that ubiquitin bound to the protein in the absence or presence of Smurf2 was low (FIG. 17E). However, when Smurf2 was co-expressed with Smad7 and TGFβ receptor, a high molecular weight ubiquitin conjugate of Smad7 was observed, which was not detected when using the catalytic mutant of Smurf2. In contrast to Smad7, no apparent Smurf2-dependent ubiquitination of type I receptors could be detected. Increased receptor turnover in the presence of Smurf2 and Smad7 and failure to detect ubiquitin-bound receptor reflects rapid degradation of the receptor, which is thought to be ubiquitinated. It may be. Alternatively, ubiquitination of Smad7 may serve as a signal to guide the intact receptor Smad7 complex to the proteosomes. Taken together, the Smad7-dependent association of Smurf2 with the TGFβ receptor results in proteasome- and lysosome-mediated TGFβ receptor complexes and Sma.
It is shown that degradation of d7 occurs.

【0190】Smurf2の会合によりSmad7の阻害活性が増強する Smurf2がSmad7を介してTGFβ受容体複合体に集合でき、受容体の分解へ向わせ
ることが、本発明者らの研究により示された。このことから、ユビキチン介在性
の分解がTGFβ経路におけるSmad7の阻害活性に寄与している可能性が示唆される
。このことを調べるために、まず、Smurf2との相互作用の弱いSmad7(Y211A)(
図15D参照)のTGFβ受容体にSmurf2を集合させる能力が変化しているかどうか
を調べた。これに当たって、野生型Smad7またはSmad7(Y211A)を、Smurf2(C71
6A)の存在下または非存在下でTGFβ受容体と共発現させ、受容体の相互作用を
、Smad7またはSmurf2と共沈したアフィニティー標識化受容体を解析することに
より調べた。TGFβ受容体複合体とSmad7(Y211A)との相互作用は、野生型Smad7
で観察されたものに匹敵するものであった(図18A)。このことから、PYモチ
ーフ内のこの変異はSmad7のTGFβ受容体との相互作用に影響を与えないことが示
唆される。しかし、Smurf2(C716A)のTGFβ受容体と会合する能力は、変異型Sm
ad7の存在下では実質的に低下し、上述のSmurf2とSmad7(Y211A)の間での相互
作用で認められた効率の低下と相関している。次いで、Smad7(Y211A)の内因性
Smurf2を発現しているHepG2細胞におけるTGFβのシグナル伝達を阻害する能力が
変化しているかどうか調べた。このために、詳細な特性解析が成されている3TP
-luxレポーター構築物を用いてTGFβのシグナル伝達を調べた。野生型Smad7を発
現させることにより、該レポーターのTGFβ依存的誘導が強く低減された(図1
8B)。対照的に、Smad7(Y211A)変異型では、TGFβ受容体複合体と効率よく相
互作用できるにもかかわらず、阻害活性が実質的に低下していた。このことは、
Smurf2のSmad7への結合により、TGFβシグナル伝達経路に対するSmad7の阻害活
性が増強されることを示唆する。
Our studies have shown that Smurf2 association enhances the inhibitory activity of Smad7 and that Smurf2 can assemble through the Smad7 into the TGFβ receptor complex, leading to the degradation of the receptor. . This suggests that ubiquitin-mediated degradation may contribute to the inhibitory activity of Smad7 in the TGFβ pathway. In order to investigate this, first, Smad7 (Y211A) (which has a weak interaction with Smurf2) (
It was examined whether the ability of Smurf2 to aggregate at the TGFβ receptor (see FIG. 15D) is changed. At this time, wild type Smad7 or Smad7 (Y211A) was replaced with Smurf2 (C71
6A) was co-expressed with TGFβ receptor in the presence or absence of 6A) and receptor interaction was examined by analyzing affinity labeled receptors co-precipitated with Smad7 or Smurf2. The interaction between the TGFβ receptor complex and Smad7 (Y211A) is associated with wild-type Smad7.
Which was comparable to that observed in (Fig. 18A). This suggests that this mutation in the PY motif does not affect the interaction of Smad7 with the TGFβ receptor. However, the ability of Smurf2 (C716A) to associate with the TGFβ receptor was
It is substantially reduced in the presence of ad7 and correlates with the reduced efficiency observed in the above-mentioned interaction between Smurf2 and Smad7 (Y211A). Then the endogenous of Smad7 (Y211A)
We examined whether the ability to inhibit TGFβ signaling in HepG2 cells expressing Smurf2 was altered. For this reason, 3TP has been characterized in detail.
The -lux reporter construct was used to investigate TGFβ signaling. Expression of wild-type Smad7 strongly reduced TGFβ-dependent induction of the reporter (Fig. 1).
8B). In contrast, the Smad7 (Y211A) mutant had a substantially reduced inhibitory activity despite being able to efficiently interact with the TGFβ receptor complex. This is
We suggest that the binding of Smurf2 to Smad7 enhances the inhibitory activity of Smad7 on the TGFβ signaling pathway.

【0191】 従来の研究により、TGFβ受容体複合体へのSmad7の結合は、Smad2の受容体へ
の接近を阻止することが示されていた。Smad7(Y211A)はTGFβ受容体と効率良
く結合するため、該変異型タンパク質をもっと高レベルで発現させた場合、TGF
βのシグナル経路に対する阻害活性を維持し得るかどうかを調べることを試みた
。このことを調べるために、Smad7の発現量を変化させて、Smad7とSmad7(Y211A
)との相対的なTGFβシグナル伝達を阻止する効率を比較した。野生型Smad7は試
験した中で最も少ない量で、TGFβシグナル経路を強く阻害したが、一方のSmad7
(Y211A)では非常に阻害効率が低かった(図18C)。しかし、試験した中で最
も多い量では、Smad7(Y211A)はTGFβ応答性を阻害することが可能であった。
これらの結果より、Smad7(Y211A)は、若干の阻害活性を維持しており、これは
おそらく、受容体に結合し、Smad2またはSmad3の接近を阻害できることによる
のであろう。これらのデータを総合すると、Smurf2は、Smad7と共同してその阻
害活性を向上させることが示唆される。
Previous studies have shown that Smad7 binding to the TGFβ receptor complex blocks Smad2 access to the receptor. Since Smad7 (Y211A) efficiently binds to the TGFβ receptor, when the mutant protein was expressed at a higher level, TGFβ
An attempt was made to investigate whether or not the inhibitory activity on β signal pathway could be maintained. In order to investigate this, the expression level of Smad7 was changed, and Smad7 and Smad7 (Y211A
) And the efficiency of blocking TGFβ signaling relative to Wild-type Smad7 strongly inhibited the TGFβ signaling pathway at the lowest amount tested, whereas one Smad7
(Y211A) had a very low inhibition efficiency (Fig. 18C). However, at the highest dose tested, Smad7 (Y211A) was able to inhibit TGFβ responsiveness.
These results indicate that Smad7 (Y211A) retains some inhibitory activity, presumably due to its ability to bind to receptors and block Smad2 or Smad3 access. Taken together, these data suggest that Smurf2 cooperates with Smad7 to enhance its inhibitory activity.

【0192】考察 以上の実施例により、新規のユビキチンリガーゼSmur2の同定が確認された。
該リガーゼは、Smad7と共同してTGFβ受容体を分解に向わせるように働く。Smur
f2のTGFβ受容体との結合はとても弱く、受容体の代謝回転には影響し得なかっ
た。しかし、Smad7の存在下では、Smurf2は、ヘテロマー性のTGFβ受容体と効果
的な複合体を形成し、該受容体を分解に向わせた。Smad7は、Smurf2と直接結合
し、TGFβ受容体複合体とも会合するので、これらの結果から、Smad7はTGFβ受
容体複合体とのSmurf2の相互作用を媒介するアダプタータンパク質として機能す
るということが示唆される(図18D)。この見解と一致して、Smad7のPYモチー
フ内のSmad7とSmurf2との間の相互作用を妨害する変異によっても、該受容体と
の複合体中へSmurf2を集合させるSmad7の能力が阻害された。このSmad7の変異型
はまた、TGFβシグナル伝達を阻止できることが確認され、このことより、Smurf
2はSmad7の阻害機能の媒介に関与していることが示唆された。Smad7は活性化さ
れたTGFβ受容体にR-Smadと競合して結合するので、上記の共同作用は特に、Sma
d7が一過性にまたは低レベルで発現されている場合に重要であり得る(53-58)。
従って、受容体を分解に向わせることにより、Smurf2は、Smad7結合受容体複合
体の持続的不活性化に対する機序を提供し得る。TGFβ受容体のSmurf2依存的分
解と一致して、TGFβシグナル伝達に依存するSmad7の分解も観察された。
Discussion The above examples confirmed the identification of the novel ubiquitin ligase Smur2.
The ligase acts in cooperation with Smad7 to direct the TGFβ receptor for degradation. Smur
The binding of f2 to the TGFβ receptor was very weak and could not affect receptor turnover. However, in the presence of Smad7, Smurf2 formed an effective complex with the heteromeric TGFβ receptor, which directed the receptor for degradation. Since Smad7 binds directly to Smurf2 and associates with the TGFβ receptor complex, these results suggest that Smad7 functions as an adapter protein that mediates the interaction of Smurf2 with the TGFβ receptor complex. (FIG. 18D). Consistent with this view, mutations in the PY motif of Smad7 that interfere with the interaction between Smad7 and Smurf2 also blocked Smad7's ability to assemble Smurf2 into a complex with the receptor. This mutant form of Smad7 was also confirmed to be able to block TGFβ signaling, which indicates that Smurf
It was suggested that 2 is involved in mediating the inhibitory function of Smad7. Since Smad7 binds to the activated TGFβ receptor in competition with R-Smad, the above synergism is particularly relevant to Sma.
It may be important if d7 is expressed transiently or at low levels (53-58).
Therefore, by directing the receptor for degradation, Smurf2 may provide a mechanism for persistent inactivation of the Smad7-binding receptor complex. Consistent with the Smurf2-dependent degradation of the TGFβ receptor, a TGFβ signaling-dependent degradation of Smad7 was also observed.

【0193】 本発明は、本明細書中に記載の特定の実施形態に範囲を限定されるものではな
い。当然のこととして、以上の記述および添付の図面から、本明細書の記載内容
に様々な本発明の改変を加えられることが当業者には明らかであろう。このよう
な改変は、特許請求の範囲の中に含まれるものである。
The present invention is not limited in scope to the particular embodiments described herein. It will be apparent to those skilled in the art from the above description and the accompanying drawings that various modifications of the present invention can be made to the description of the present specification. Such modifications are intended to fall within the scope of the appended claims.

【0194】 さらに、本明細書に記載の全ての塩基サイズ、アミノ酸サイズ、および全ての
分子量および分子サイズの値は概値であることを理解されたい。
Further, it is to be understood that all base size, amino acid size, and all molecular weight and molecular size values described herein are approximate.

【0195】 本明細書中に引用した全ての特許、特許出願、刊行物およびその他のものもす
べて、全文を本明細書中に参照として組込むこととする。引用された参考文献
All patents, patent applications, publications and other references cited herein are hereby incorporated by reference in their entireties. Cited references

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

【図1】 図1は、Smurf1がコードしているE3ユビキチンリガーゼを示す。アフリカツメ
ガエル(Xenopus)およびヒトSmurf1のタンパク質配列を、酵母(S. pombe)pub
1と比較し、図中でそれぞれSMURF1、hSMURF1およびPUB1として示した。同一のア
ミノ酸は暗い灰色で、また保存的置換は明るい灰色で影をつけた。一次構造に基
づくと、Smurf1およびpub1は、E3ユビキチンリガーゼのHectファミリーのメンバ
ーであり、該ファミリーの複数の保存された特徴を提示する:すなわち、1つの
脂質/Ca2+結合ドメインがN末端(残基22-37)に、2つのWWタンパク質相互作用
ドメインが236-271および282-311に(太線で示した)、ならびに残基347に始ま
りC末端まで伸びる触媒Hectドメインが配置されている。アラインメントはClust
al W分析(Mac Vector)により行った。
FIG. 1 shows the E3 ubiquitin ligase encoded by Smurf1. The protein sequences of Xenopus and human Smurf1 were cloned from the yeast (S. pombe) pub.
Compared to 1, they are shown in the figure as SMURF1, hSMURF1 and PUB1, respectively. Identical amino acids are shaded dark gray and conservative substitutions are shaded light gray. Based on the primary structure, Smurf1 and pub1 are members of the Hect family of E3 ubiquitin ligases and display multiple conserved features of the family: one lipid / Ca2 + binding domain at the N-terminus (residues). 22-37), two WW protein interaction domains are located at 236-271 and 282-311 (shown in bold) and a catalytic Hect domain starting at residue 347 and extending to the C-terminus. Alignment is Clust
Al W analysis (Mac Vector) was performed.

【図2】 図2Aおよび2Bは、胚性および成熟マウス組織におけるmSmurf1発現のノーザン
ブロットの結果を示す。示した段階および組織から等量のポリA+mRNAを分析し
た。(2A)胚組織-このブロットでは、交尾後の胚日数を示した。(2B)示した成熟
組織はT、精巣;K、腎臓;M、骨格筋;L、肺;Sp、脾臓;Br、脳;H、心臓であ
る。
2A and 2B show northern blot results of mSmurf1 expression in embryonic and adult mouse tissues. Equal amounts of poly A + mRNA were analyzed from the indicated stages and tissues. (2A) Embryonic tissue-This blot showed post-mating embryo days. (2B) The mature tissues shown are T, testis; K, kidney; M, skeletal muscle; L, lung; Sp, spleen; Br, brain; H, heart.

【図3】 図3Aおよび3BアフリカツメガエルSmurf1の発生的発現を示す。 (A) 段階別の胚性cDNAのRT-PCRは、アフリカツメガエルSmurf1は母性mRNAであ
り、卵、胚胞(blastula)および初期原腸胚段階(early gastrula stage)に最
高レベルで存在することを示した。接合体Smurf1 mRNAレベルは原腸形成時に低
下するが泳動するオタマジャクシ(swimming tadpole)段階まで安定した発現を
維持する。各レーン上の数字はNiuwkoopおよびFaber段階に対応する;7および9
、胚胞;11および13、原腸胚;15および20、神経胚(neurula);25および35、
オタマジャクシである。細胞内に普遍的に発現されるオルチニンデカルボキシラ
ーゼ(ODC)mRNAをアッセイして、RNA回収について正準化した。RT-はニセのcDN
A(非逆転写酵素)についてのPCRである。 (B) 発生中のアフリカツメガエル胚におけるSmurf1のホールマウントin situハ
イブリダイゼーションの結果である。卵および胚胞段階では、Smurf1転写物は動
物極半分(卵中のブラケット)に局在する。発現は外胚葉全体に拡散し、原腸胚
の周辺帯に退行(involute)する;動物極(an)および植物極(Vg)からの図。
神経胚段階17では神経褶(neural fold)における転写物の若干の濃縮がある。
オタマジャクシ段階25および35では、Smurf1発現は、脳(b)、眼(e)、耳小胞
(o)、体節(s)、咽頭窩(p)および発生腎(k)を含む。
FIG. 3A and 3B show developmental expression of Xenopus Smurf1. (A) RT-PCR of embryonic cDNA at each stage revealed that Xenopus Smurf1 is a maternal mRNA and is present at the highest level in eggs, blastula and early gastrula stage. Indicated. The zygote Smurf1 mRNA level decreases during gastrulation, but maintains stable expression until the migrating tadpole stage. Numbers on each lane correspond to Niuwkoop and Faber stages; 7 and 9
, Spores; 11 and 13, gastrula; 15 and 20, neurula; 25 and 35,
It is a tadpole. Ordinin decarboxylase (ODC) mRNA, which is universally expressed in cells, was assayed and canonicalized for RNA recovery. RT- is a fake cDN
PCR for A (non-reverse transcriptase). (B) Whole-mount in situ hybridization of Smurf1 in developing Xenopus embryos. At the egg and blastocyst stage, the Smurf1 transcript is localized to the animal pole (bracket in the egg). Expression diffuses throughout the ectoderm and is involute into the marginal zone of the gastrula; diagrams from animal poles (an) and plant poles (Vg).
At neuroembryonic stage 17, there is some enrichment of transcripts in the neural fold.
In tadpole stages 25 and 35, Smurf1 expression includes brain (b), eye (e), ear vesicles (o), segment (s), pharyngeal fossa (p) and developing kidney (k).

【図4】 図4A、4B、4Cおよび4Dは、Smurf1発現は、哺乳類細胞系におけるSmad1およびS
mad5の定常状態レベルの選択的低下をもたらすことを示している。細胞を、指示
した発現ベクター(DNA量、μg)を用いて一過的にトランスフェクトし、2日後
に全細胞溶解物のほぼ0.4%に当たるアリコートをSDS-PAGEおよび免疫ブロットに
かけた。Smadの定常状態レベルを決定するために、ブロットを、指示のように、
適当なSmad抗体を用いてプローブした。Flag-hSmurf1発現レベルを、全細胞溶解
物のブロットを抗Flagモノクローナル抗体を用いてプローブすることにより確認
した。 (A) COS-1または293T細胞を、一定量のpCMV5-Smad1および増加する濃度のpCMV5
- Flag -hSmurf1を用いて、示したように、トランスフェクトした。Smad1定常状
態レベルおよびhSmurf1の発現を決定するため、両細胞系からの全細胞溶解物の
ウェスタンブロットを抗Smad1および抗 Flag抗体を用いてプローブした(α-Sma
d1およびα-Flagブロット)。 (B) 293T細胞を、pCMV5-Smad1、野生型または活性化(Q203D)pCMV5-ALK6-HAおよ
び増加する濃度のpCMV5-Flag-hSmurf1を用いて、示したように、一過性でトラン
スフェクトした。Smad1定常状態レベルを、全細胞溶解物をウェスタンブロット
で抗Smad1抗体を用いて免疫ブロットして試験した(α-Smad1)。hSmurf1および
野生型または活性化-ALK6発現レベルを、全細胞溶解物を抗Flag(α-Flag)また
は抗HA(α-HA)抗体を用いて免疫ブロットして決定した。 (C) 293T細胞を、一定量のpCMV5-Smad1またはpCMV5-Smad2を用いて、ならびに
示された濃度のpCMV5-Flag-hSmurf1を用いて、トランスフェクトした。細胞溶解
物中のSmad1(α-Smad1ブロット)、Smad2(α-Smad2ブロット)およびFlag -hS
murf1(α- Flagブロット)定常状態タンパク質レベルを、以上のように決定し
た。 (D) 293T細胞を、pCMV5-Flag-hSmurf1の不在または存在のもとでpCMV5中のSmad
1、Smad3、Smad4またはSmad5を用いてトランスフェクトした。全細胞溶解物中の
各Smadの定常状態レベルを、ウェスタンブロットをSmad1、Smad5に対する抗Smad
1抗体、Smad3に対する抗Smad3抗体、およびSmad4検出のためのSmad4抗体を用い
てインキュベートして決定した(α-Smadsブロット)。等価のhSmurf1発現を、
上記のように、確認した(α-Flagブロット)。
4A, 4B, 4C and 4D show that Smurf1 expression is Smad1 and S in mammalian cell lines.
It has been shown to result in the selective reduction of steady-state levels of mad5. Cells were transiently transfected with the indicated expression vector (DNA amount, μg) and after 2 days an aliquot representing approximately 0.4% of total cell lysate was subjected to SDS-PAGE and immunoblotting. To determine the steady-state level of Smad, blots as directed,
It was probed with the appropriate Smad antibody. Flag-hSmurf1 expression levels were confirmed by probing whole cell lysate blots with anti-Flag monoclonal antibody. (A) COS-1 or 293T cells were loaded with a constant amount of pCMV5-Smad1 and increasing concentrations of pCMV5.
-Flag-hSmurf1 was used to transfect as indicated. To determine Smad1 steady-state levels and hSmurf1 expression, Western blots of whole cell lysates from both cell lines were probed with anti-Smad1 and anti-Flag antibodies (α-Sma
d1 and α-Flag blots). (B) 293T cells were transiently transfected with pCMV5-Smad1, wild type or activated (Q203D) pCMV5-ALK6-HA and increasing concentrations of pCMV5-Flag-hSmurf1, as indicated. . Smad1 steady-state levels were tested by immunoblotting whole cell lysates with anti-Smad1 antibody on Western blots (α-Smad1). Expression levels of hSmurf1 and wild-type or activated-ALK6 were determined by immunoblotting whole cell lysates with anti-Flag (α-Flag) or anti-HA (α-HA) antibodies. (C) 293T cells were transfected with a fixed amount of pCMV5-Smad1 or pCMV5-Smad2 as well as with the indicated concentrations of pCMV5-Flag-hSmurf1. Smad1 (α-Smad1 blot), Smad2 (α-Smad2 blot) and Flag -hS in cell lysates
The murf1 (α-Flag blot) steady-state protein levels were determined as above. (D) 293T cells were treated with Smad in pCMV5 in the absence or presence of pCMV5-Flag-hSmurf1.
Transfection with 1, Smad3, Smad4 or Smad5. Steady-state levels of each Smad in whole cell lysates were analyzed by Western blot with anti-Smad against Smad1 and Smad5.
It was determined by incubating with 1 antibody, anti-Smad3 antibody against Smad3, and Smad4 antibody for Smad4 detection (α-Smads blot). Equivalent hSmurf1 expression,
Confirmed as above (α-Flag blot).

【図5】 図5A、5B、および5Cは、hSmurf1はSmad1ターンオーバーおよびユビキチン化を
調節し:hSmurf1はSmad1ターンオーバーを増強することを表している。 (A) COS-1細胞を、一過性でpCMV5-Smad単独でまたはFlag標識hSmurf1(F/hSmur
f1)と共に、lopofectAMINEを使ってトランスフェクトした。2日後、トランスフ
ェクタントを、[35S]メチオニンを使ってパルスチェイス分析にかけた。チェイ
ス中の示した時に細胞を溶解して抗Smad1免疫沈降にかけた。免疫沈降物をSDS-P
AGEにより分解し、オートラジオグラフィーにより可視化した(左パネル)。放
射標識したSmad1をホスホルイメージングによっても定量し、その結果を、0時点
のレベルと比較したそれぞれの時点に存在した[35S]メチオニン標識Smad1の量と
してプロットした(右パネル)。 (B) 293T細胞中のSmad1のユビキチン化。細胞を一過性で、HA標識したユビキチ
ン(HA-Ub)、pCMV5-Smad1、およびFlag標識したhSmurf1の野生型(WT)または
ユビキチンリガーゼ突然変異体(CA)のいずれかの、示した組合せを用いてトラ
ンスフェクトした。トランスフェクション後2日に、溶解物をα-Smad1免疫沈降
(α-Smad IP)にかけ、次いでSDS-PAGEを実施し、そしてα-HAモノクローナル
抗体を用いて免疫ブロット(α-HAブロット)を行った。α-HAに免疫反応性を示
すタンパク質バンドは四角のブラケットでマークした。Smad1またはFlag-hSmurf
1の発現は、全細胞溶解物を抗Smad1ポリクローナル抗体(α-Smad1ブロット)ま
たは抗Flagモノクローナル抗体(α-Flagブロット)を用いる免疫ブロットにか
けて、それぞれ確認した。 (C) hSmurf1によるSmad1定常状態レベルの消失は、Hectドメインの無傷のユビ
キチンリガーゼ活性を必要とする。293T細胞を、Smad1および増加する量の野生
型(WT)またはユビキチンリガーゼ突然変異体(C710A)を用いてトランスフェ
クトした。図3に示したように、全細胞溶解物を適当な抗体を用いて免疫ブロッ
トにより、全細胞溶解物を、Smad1、hSmurf1またはhSmurf1(C710A)タンパク質に
ついて分析した。
5A, 5B, and 5C show that hSmurf1 regulates Smad1 turnover and ubiquitination: hSmurf1 enhances Smad1 turnover. (A) COS-1 cells were transiently transfected with pCMV5-Smad alone or Flag-labeled hSmurf1 (F / hSmur
f1) and transfected using lopofectAMINE. Two days later, the transfectants were subjected to pulse chase analysis with [ 35 S] methionine. Cells were lysed and subjected to anti-Smad1 immunoprecipitation at the indicated times in the chase. Immunoprecipitate SDS-P
It was decomposed by AGE and visualized by autoradiography (left panel). Radiolabeled Smad1 was also quantified by phosphorimaging and the results were plotted as the amount of [ 35 S] methionine labeled Smad1 present at each time point compared to the level at time point 0 (right panel). (B) Smad1 ubiquitination in 293T cells. Cells were transiently transfected with the indicated combinations of HA-labeled ubiquitin (HA-Ub), pCMV5-Smad1, and Flag-labeled hSmurf1 wild type (WT) or ubiquitin ligase mutant (CA). Used to transfect. Two days after transfection, lysates were subjected to α-Smad1 immunoprecipitation (α-Smad IP), followed by SDS-PAGE, and immunoblot (α-HA blot) with α-HA monoclonal antibody. It was Protein bands immunoreactive with α-HA are marked with square brackets. Smad1 or Flag-hSmurf
Expression of 1 was confirmed by subjecting whole cell lysates to immunoblotting with anti-Smad1 polyclonal antibody (α-Smad1 blot) or anti-Flag monoclonal antibody (α-Flag blot), respectively. (C) Loss of Smad1 steady-state levels by hSmurf1 requires intact ubiquitin ligase activity of the Hect domain. 293T cells were transfected with Smad1 and increasing amounts of wild type (WT) or ubiquitin ligase mutant (C710A). As shown in FIG. 3, whole cell lysates were analyzed for Smad1, hSmurf1 or hSmurf1 (C710A) protein by immunoblotting with appropriate antibodies.

【図6】 図6A、6B、および6Cは、Smurf1とSmadの相互作用を示す。 (A) Smurf1はSmad1と相互作用する。酵母ツーハイブリッドアッセイを、アフリ
カツメガエルSmurf1(Xsmurf)のSmad1、Smad2、ラミンとの組合せまたはベクタ
ー単独を用いて同時形質転換した酵母について実施した。Smad1とSmurf1の組合
せだけが顕著なβ-ガラクトシダーゼ活性を示した(左パネル、二重にアッセイ
した染色酵母コロニーの写真)。in vitro翻訳タンパク質についての共免疫沈降
を、35S標識Smurf1を、抗Flagアフィニティゲルマトリックス上に固定したin vi
tro翻訳で得た35S-Mettrace標識-Flag標識Smad1(35S-F/Smad1)、Smad2(35S-F
/Smad2)またはSmad4(35S-F/Smad4)と一緒にインキュベートすることによって
、実施した。洗浄後、結合したタンパク質を溶出し、SDS-PAGEにより分析した(
右パネル)。 (B) hSmurf1はSmad1およびSmad5と選択的に相互作用する。Smad1(S1)、Smad5
(S5)またはSmad2(S2)を含有するpCMV5発現ベクターを単独で用いて、または
野生型(WT)もしくはユビキチンリガーゼ突然変異(CA)Flag標識hSmurf1(F/h
Smurf1)を共に用いて、293T細胞を一過性にトランスフェクトした。Smad1もし
くはSmad5とhSmurf1との相互作用を試験するために、抗Flag免疫沈降物のブロッ
トを抗Smad1ポリクローナル抗体を用いてプローブした(α-Smad1ブロット)。S
mad2とhSmurf1との相互作用を試験するために、抗Flag免疫沈降物のブロットを
抗Smad2ポリクローナル抗体を用いてプローブした(α-Smad2ブロット)。免疫
沈降物中のhSmurf1ならびに全細胞溶解物中のSmad1、Smad5およびSmad2のレベル
を、下側の2つのパネルに示した。 (C) Smad1に対するhSmurf1作用の特異性。Nedd4、hSmurf1に関連するユビキチ
ンリガーゼは、Smad1と相互作用せず、かつSmad1の定常状態レベルを低下させな
い。293T細胞を一過性で、示したように、Smad1およびFlag標識hSmurf1(WTもし
くはCA)またはNedd4、(WT)またはリガーゼ突然変異体(CS)と同時トランス
フェクトした。hSmurf1とのSmad1共沈(左パネル)を上記のように確認した。Ne
dd4とのSmad1相互作用を確認するために、細胞溶解物を、Hect-Nedd4ポリクロー
ナル抗体を使って免疫沈降にかけ(α-Nedd IP)、続いて抗Smad1ポリクローナ
ル抗体を用いて免疫ブロットし(α-Smad1ブロット)、右パネルに示す。サンプ
ル中のNedd4の発現のレベルを確認するために、それぞれのブロットをWW2 Nedd4
ポリクローナル抗体を用いて再プローブした(α-Nedd4ブロット)。全細胞溶解
物中のSmad1レベルを、ウェスタンブロットにより一番下のパネルに示した。
6A, 6B, and 6C show the interaction of Smurf1 and Smad. (A) Smurf1 interacts with Smad1. A yeast two-hybrid assay was performed on yeast co-transformed with Xenopus Smurf1 (Xsmurf) in combination with Smad1, Smad2, lamin or vector alone. Only the combination of Smad1 and Smurf1 showed significant β-galactosidase activity (left panel, picture of stained yeast colonies double assayed). Co-immunoprecipitation for in vitro translated proteins was performed in vitro by immobilizing 35S-labeled Smurf1 on an anti-Flag affinity gel matrix.
35S-Mettrace label-Flag label obtained by tro translation Smad1 (35S-F / Smad1), Smad2 (35S-F
/ Smad2) or Smad4 (35S-F / Smad4). After washing, bound proteins were eluted and analyzed by SDS-PAGE (
Right panel). (B) hSmurf1 interacts selectively with Smad1 and Smad5. Smad1 (S1), Smad5
(S5) or Smad2 (S2) containing pCMV5 expression vector alone or wild type (WT) or ubiquitin ligase mutation (CA) Flag tagged hSmurf1 (F / h
Smurf1) were used together to transiently transfect 293T cells. To test the interaction of Smad1 or Smad5 with hSmurf1, anti-Flag immunoprecipitate blots were probed with anti-Smad1 polyclonal antibody (α-Smad1 blot). S
To test the interaction between mad2 and hSmurf1, anti-Flag immunoprecipitate blots were probed with anti-Smad2 polyclonal antibody (α-Smad2 blot). The levels of hSmurf1 in immunoprecipitates and Smad1, Smad5 and Smad2 in whole cell lysates are shown in the lower two panels. (C) Specificity of hSmurf1 action on Smad1. Nedd4, a ubiquitin ligase associated with hSmurf1, does not interact with Smad1 and does not reduce steady-state levels of Smad1. 293T cells were transiently co-transfected with Smad1 and Flag-tagged hSmurf1 (WT or CA) or Nedd4 (WT) or ligase mutants (CS) as indicated. Smad1 coprecipitation with hSmurf1 (left panel) was confirmed as described above. Ne
To confirm the Smad1 interaction with dd4, cell lysates were immunoprecipitated with Hect-Nedd4 polyclonal antibody (α-Nedd IP), followed by immunoblotting with anti-Smad1 polyclonal antibody (α-Nedd IP). Smad1 blot), shown in the right panel. To confirm the level of Nedd4 expression in the sample, each blot was WW2 Nedd4
Reprobed with a polyclonal antibody (α-Nedd4 blot). Smad1 levels in whole cell lysates are shown in the bottom panel by Western blot.

【図7】 図7Aおよび7Bは、Smurf1が腹側中胚葉(ventral mesoderm)を背方化しかつ外
胚葉を神経形成化することを表している。 (A)4つの細胞アフリカツメガエル胞胚の2つの腹割球の周辺帯に、アフリカツメ
ガエルSmurf1 mRNAを注入した(細胞当たり50 pg Smurf mRNA)。注入した胚か
ら発生したオタマジャクシは異所性背軸構造(extopic dorsal axial structure
)を形成した(下側左パネル、矢印)。50pgのSmurf mRNAと一緒に100pgのSmad1
の同時注射は、全事例において異所性軸構造を救出した(下側オタマジャクシ)
。初期原腸形成に、腹周辺帯(ventral marginal zone)(VMZ)片を、野生型胚
、またはVMZに4細胞段階にSmurf1 mRNA単独でまたはSmad1を同時注入したSmurf1
を用いて注入した胚の他のセットから移植した。記述したように初期原腸形成に
、VMZ移植体を切除し、次いで、対照胚が中-オタマジャクシ、28段階に到達する
まで培養し、全VMZ RNAを調製したところで、RT-PCRによって、赤血球特異的α-
グロブリン、筋特異的アクチン、および一般細胞mRNA、RNA回収に対する対照と
してのeF1-aの発現についてアッセイした(下側右パネル)。対照PCR反応は、胚
RNAについて逆転写有りまたは無しで行った。 (B)受精卵動物極にSmurf1および/またはSmad1 mRNAを注入するか、または注入し
なかった。動物極キャップを、胚胞段階8に移植し、中-原腸胚段階11まで培養し
、次いで全RNAを調製し、RT-PCRによりアッセイしてセメント腺(cement gland
)マーカー、XAG、および一般神経マーカー、NCAMの発現を検出した。対照は上
記の通りであった。
FIGS. 7A and 7B show that Smurf1 dorsalizes ventral mesoderm and neuralizes ectoderm. (A) Four cell Xenopus laevis embryos were injected with Xenopus Smurf1 mRNA into the peripheral zones of two blastomere cells (50 pg Smurf mRNA per cell). Tadpoles generated from injected embryos have an ectopic dorsal axial structure.
) Was formed (lower left panel, arrow). 100 pg Smad1 with 50 pg Smurf mRNA
Simultaneous injection rescued ectopic axial structure in all cases (lower tadpole)
. Smurf1 with ventral marginal zone (VMZ) strips for early gastrulation, wild-type embryos, or VMZ co-injected with Smurf1 mRNA alone or Smad1 at 4-cell stage
Were transplanted from another set of embryos injected with. Upon early gastrulation as described, the VMZ transplant was excised, then control embryos were cultured until they reached the medium-tadpole, stage 28, total VMZ RNA was prepared, by RT-PCR, and erythrocyte-specific by RT-PCR. Target α-
Globulin, muscle-specific actin, and general cell mRNA, were assayed for expression of eF1-a as a control for RNA recovery (lower right panel). Control PCR reaction is embryo
RNA was performed with or without reverse transcription. (B) Smurf1 and / or Smad1 mRNA was or was not injected into the fertilized egg animal pole. Animal pole caps were transplanted to blastocyst stage 8, cultured to mid-gastrointestinal embryo stage 11, then total RNA was prepared and assayed by RT-PCR to obtain cement gland (cement gland).
) Expression of markers, XAG, and general neural markers, NCAM was detected. The control was as described above.

【図8】 図8A、8B、および8Cは、Smurf1は胚細胞のSmad1およびSmad2に対する応答能力
を改変することを示す。 (A) Smurf1はSmad1による腹中胚葉誘導をブロックする。一定量(1 ng)のSmad
1 mRNAを単独で、または増加する量のSmurf1と一緒に、受精卵動物極中に注入し
、動物極キャップ移植体中の腹中胚葉誘導を、RT-PCRにより、Xhox3およびXcad3
ホメオドメイン遺伝子に対するプライマーを用いてアッセイした。レーンの左か
ら右へ、それぞれ、動物極キャップにSmurf1 mRNAを無注入または注入量が100、
0、25、50、100、および200pgである。 (B) Smurf1は、Smad2による背中胚葉(dorsal mesoderm)誘導を増強する。一
定量(50 pg)のSmad2 mRNAを単独、または増加する量のSmurf1と一緒に、注入
し、背中胚葉誘導を、筋をマークするmyoDおよび殆どの中胚葉背型に発現するホ
メオドメイン遺伝子であるグースコイド(goosecoid)、シュペーマン・オーガ
ナイザー(Spemann Organizer)の発現によりモニターした。Smurf1投与量を増
加した場合に、グースコイド発現が非検出レベルからトリガーされたことを注目
すること。動物極キャップにパネルaのように注入した。 (C) Smad2に対する動物極キャップの投与量応答。動物極キャップにSmad2に対
する合成mRNAを注入した。50pgのSmad2で、MyoDが誘導され、100pg以上の注入Sm
ad2で最大レベルに到達した。グースコイドは250pgの最小Smad2投与量で誘導さ
れた。Smad2単独250pgにより誘導されたグースコイドのレベルは、Smad2 50pgと
Smurf1 100pgの組合せにより誘導されるレベルと同一であった(パネル1b)。 全パネルにおいて、最も右の2レーンは、それぞれ逆転写あり(RT+)およびなし
(RT-)の野生型胚RNAのPCRに対応する。全パネルのeF1-a対照は図7の通りであっ
た。
8A, 8B, and 8C show that Smurf1 modifies the ability of embryonic cells to respond to Smad1 and Smad2. (A) Smurf1 blocks Smad1 induction of abdominal mesoderm. A fixed amount (1 ng) of Smad
1 mRNA alone or together with increasing amounts of Smurf1 was injected into the fertilized egg animal pole and induction of ventral mesoderm in animal pole cap transplants by RT-PCR for Xhox3 and Xcad3.
Assays were performed using primers for the homeodomain gene. From left to right in the lane, no or 100 injections of Smurf1 mRNA in the animal pole cap,
0, 25, 50, 100, and 200 pg. (B) Smurf1 enhances dorsal mesoderm induction by Smad2. Injecting a constant amount (50 pg) of Smad2 mRNA, alone or with increasing amounts of Smurf1, is a homeodomain gene that expresses dorsal germ induction in myoD marking muscle and most dorsal mesoderm types It was monitored by the expression of goosecoid, Spemann Organizer. Note that with increasing Smurf1 dose, goosecoid expression was triggered from undetected levels. The animal pole cap was injected as shown in panel a. (C) Dose response of animal pole caps to Smad2. The animal pole cap was injected with synthetic mRNA for Smad2. 50 pg of Smad2 induces MyoD, 100 pg or more of injected Sm
Reached the maximum level with ad2. Goosecoid was induced at a minimum Smad2 dose of 250 pg. Goosecoid levels induced by 250 pg of Smad2 alone were 50 pg of Smad2
It was identical to the level induced by the combination of 100 pg Smurf1 (panel 1b). The rightmost two lanes with and without reverse transcription (RT +), respectively, in all panels
Corresponds to PCR of (RT-) wild-type embryo RNA. The eF1-a controls for all panels were as in Figure 7.

【図9】 図9は、ヒトSmurf1のcDNA配列[配列番号1]を示す。[Figure 9]   FIG. 9 shows the cDNA sequence of human Smurf1 [SEQ ID NO: 1].

【図10】 図10は、ヒトSmurf1のタンパク質配列[配列番号2]を示す。[Figure 10]   FIG. 10 shows the protein sequence of human Smurf1 [SEQ ID NO: 2].

【図11】 図11は、ヒトSmurf2のcDNA配列[配列番号3]を示す。FIG. 11   FIG. 11 shows the cDNA sequence of human Smurf2 [SEQ ID NO: 3].

【図12】 図12は、ヒトSmurf2のタンパク質配列[配列番号4]を示す。 Smurf2はHECT E3ユビキチンリガーゼファミリーのメンバーである。C2(上線
)、WW(影付き)およびHECT(二重上線)ドメインならびにCys716Ala突然変異
(箱内)を示した。
FIG. 12 shows the protein sequence of human Smurf2 [SEQ ID NO: 4]. Smurf2 is a member of the HECT E3 ubiquitin ligase family. The C2 (overline), WW (shaded) and HECT (double overline) domains and the Cys716Ala mutation (boxed) are indicated.

【図13】 図13は、Smurf1とSmurf2タンパク質の比較を示している。 Smurf1とSmurf2の模式図表現。C2、WWおよびHECTドメイン間のアミノ酸同一性
の程度(%)を示した。
FIG. 13 shows a comparison of Smurf1 and Smurf2 proteins. Schematic representation of Smurf1 and Smurf2. The degree (%) of amino acid identity between the C2, WW and HECT domains is shown.

【図14】 図14Aおよび14Bは、Smurf2はマウス組織で発現されることを示す。 (A) Smurf2はマウス胚形成を通じて発現される。マウスSmurf2の3'UTRを包含す
る1 Kb XhoI/NotI断片を使ってマウス胚ノーザンブロット(Clontech)をプロー
ブした。 (B) 成熟マウス組織におけるSmurf2の発現。多組織ノーザンブロット(Clontec
h)をAのようにマウスSmurf2の断片を用いてプローブした。
14A and 14B show that Smurf2 is expressed in mouse tissues. (A) Smurf2 is expressed throughout mouse embryogenesis. A mouse embryo Northern blot (Clontech) was probed with a 1 Kb XhoI / NotI fragment encompassing the 3'UTR of mouse Smurf2. (B) Expression of Smurf2 in mature mouse tissues. Multi-Tissue Northern Blot (Clontec
h) was probed with a fragment of mouse Smurf2 as in A.

【図15】 図15A、15B、15C、15D、15Eおよび15Fは、Smurf2はSmad7と相互作用すること
を示す。 (AおよびB) Smurf2の発現はSmadの定常状態レベルを低下させない。293T細胞を
、Flag標識Smad1、Smad2、Smad4もしくはHA標識Smad7単独でまたはMyc標識Smurf
2と一緒に用いてトランスフェクトした。全細胞溶解物のアリコートを免疫ブロ
ットしてSmurf2およびSmadの発現を検出するか(図15A)、または抗Myc抗体によ
る免疫沈降にかけ、次いで抗Flagまたは抗HA免疫ブロットによって共沈降するSm
adを検出した(図15B)。抗Myc重鎖(IgH)の移動をマークした。 (C) Smurf2の発現はSmad7ターンオーバーを改変しない。Smad7-HA単独またはFl
agSmurf2と一緒にトランスフェクトしたCOS-1細胞を、[35S]-メチオニンを用い
てパルス標識し、次いで、示した時間、無標識メチオニンを含有する培地でチェ
イスした。抗HA免疫沈降物中の[35S]-標識Smad7-HAを、ホスホルイメージングに
より定量し、対照(四角)およびSmurf2発現細胞(円)中のレベルを0時点に存
在する量と比較してプロットした。データは2つの実験の平均±SDを表す。 (D) 細菌に発現されたSmurf2とSmad7のin vitro相互作用。細菌で産生したHis-
Smad7-HAタンパク質をNi2+-NTA、GSTおよびGST-Smurf2とインキュベートした。
結合した物質をSDS-PAGEにより可視化し、抗HA抗体を用いて免疫ブロットした。
GSTタンパク質のレベルをクーマシー染色により決定した(最下部パネル)。 (E) Smad7のPYモチーフはSmurf2との相互作用に介在する重要な決定基である。
293T細胞を、FlagSmurf2単独でまたは野生型(WT)もしくは突然変異体Y211A(Y
A)もしくはSmad2-HAのΔPYバージョンを一緒に用いてトランスフェクトした。
細胞溶解物を抗Flag免疫沈降にかけて、免疫沈降するSmad7タンパク質を抗Smad7
抗体を用いて免疫ブロットにより検出した。Smad7発現を、全細胞溶解物のアリ
コートを免疫ブロットして確認した(最下部パネル)。 (F) Smurf2のWWドメインはSmad7との結合に必要である。293T細胞を、Smad7-HA
およびFlag-Smurf2の野生型(WT)または突然変異体バージョン(ΔWW1、ΔWW2
またはΔWW3)のいずれかを用いてトランスフェクトした。細胞溶解物を抗Flag
免疫沈降にかけて、免疫沈降するSmad7タンパク質を抗HA抗体を用いて免疫ブロ
ットにより検出した。Smad7発現を、全細胞溶解物のアリコートを免疫ブロット
によって確認した(最下部パネル)。
15A, 15B, 15C, 15D, 15E and 15F show that Smurf2 interacts with Smad7. (A and B) Smurf2 expression does not reduce steady-state levels of Smad. 293T cells were treated with Flag labeled Smad1, Smad2, Smad4 or HA labeled Smad7 alone or Myc labeled Smurf
Used with 2 to transfect. Sm immunoblotted aliquots of whole cell lysates to detect expression of Smurf2 and Smad (Figure 15A) or immunoprecipitated with anti-Myc antibody followed by co-precipitation by anti-Flag or anti-HA immunoblot.
ad was detected (Fig. 15B). The migration of anti-Myc heavy chain (IgH) was marked. (C) Expression of Smurf2 does not alter Smad7 turnover. Smad7-HA alone or Fl
COS-1 cells transfected with agSmurf2 were pulse labeled with [ 35 S] -methionine and then chased with medium containing unlabeled methionine for the times indicated. [ 35 S] -labelled Smad7-HA in anti-HA immunoprecipitates was quantified by phosphorimaging, comparing levels in control (squares) and Smurf2-expressing cells (circles) with the amount present at time 0. Plotted. Data represent the mean ± SD of 2 experiments. (D) In vitro interaction between Smurf2 and Smad7 expressed in bacteria. His- produced by bacteria
Smad7-HA protein was incubated with Ni 2+ -NTA, GST and GST-Smurf2.
Bound material was visualized by SDS-PAGE and immunoblotted with anti-HA antibody.
GST protein levels were determined by Coomassie staining (bottom panel). (E) The PY motif of Smad7 is an important determinant mediating the interaction with Smurf2.
293T cells were treated with FlagSmurf2 alone or wild type (WT) or mutant Y211A (Y
A) or the ΔPY version of Smad2-HA was used together and transfected.
Cell lysates were subjected to anti-Flag immunoprecipitation to immunoprecipitate Smad7 protein with anti-Smad7
Detected by immunoblot with antibody. Smad7 expression was confirmed by immunoblotting an aliquot of whole cell lysate (bottom panel). (F) The Smurf2 WW domain is required for binding to Smad7. 293T cells, Smad7-HA
And wild-type (WT) or mutant versions of Flag-Smurf2 (ΔWW1, ΔWW2
Or ΔWW3). Anti-Flag Cell Lysate
Upon immunoprecipitation, the immunoprecipitating Smad7 protein was detected by immunoblotting with anti-HA antibody. Smad7 expression was confirmed by immunoblotting an aliquot of whole cell lysate (bottom panel).

【図16】 図16は、Smad7はSmurf2をTGFβ受容体複合体へ集合させることを示している。
COS-1細胞を、示したように、TβRII、TβRI-HA、Smad7-HAおよび野生型(WT)
または突然変異体(C716A)Flag-Smurf2の様々な組合せを用いてトランスフェク
トした。細胞を、[125I]TGFβを用いてアフィニティ標識し、溶解物を抗Flagま
たは抗Smad7抗体を用いて免疫沈降した。共沈降受容体複合体をSDS-PAGEおよび
オートラジオグラフィーにより可視化した。共沈降するTβRIの量を、ホスホル
イメージングによって定量した(右パネル)。受容体発現を全細胞溶解物のアリ
コートをオートラジオグラフィーにより可視化して確認した。Smurf2およびSmad
7レベルを、全細胞溶解物のアリコートを抗Flagおよび抗HA抗体をそれぞれ用い
て免疫ブロットにより確認した。
FIG. 16 shows that Smad7 assembles Smurf2 into the TGFβ receptor complex.
COS-1 cells, as shown, TβRII, TβRI-HA, Smad7-HA and wild type (WT)
Alternatively, various combinations of mutant (C716A) Flag-Smurf2 were used for transfection. Cells were affinity labeled with [ 125 I] TGFβ and lysates were immunoprecipitated with anti-Flag or anti-Smad7 antibody. The co-precipitated receptor complex was visualized by SDS-PAGE and autoradiography. The amount of co-precipitating TβRI was quantified by phosphorimaging (right panel). Receptor expression was confirmed by visualizing an aliquot of whole cell lysate by autoradiography. Smurf2 and Smad
Seven levels were confirmed by immunoblotting with aliquots of whole cell lysates using anti-Flag and anti-HA antibodies, respectively.

【図17】 図17A、17B、17C、17Dおよび17Eは、Smurf2はTGFβ受容体およびSmad7の分解
を誘導することを示している。 (A) Smad7の不在のもとで、Smurf2発現は受容体定常状態レベルを低下させない
。293T細胞を、示したように、TβRII-HA、TβRI-HAおよび様々な量のFlag-Smur
f2(プラスミドDNA、単位μg)の様々な組合せを用いてトランスフェクトした。
タンパク質の発現レベルを、示したように、全細胞溶解物のアリコートを適当な
抗体を利用して免疫ブロットにより決定した。 (B) Smad7の存在のもとで、Smurf2は定常状態受容体レベルを低下させる。293T
細胞を、Smad7-HA、TβRII-HAおよびTβRI-HA(左パネル)または構成的に活性
なI型受容体、TβRI-HA(T204D)(右パネル)のいずれか、ならびに増加する量
の野生型(WT)または突然変異体Flag-Smurf2(C716A)と一緒にトランスフェク
トした。受容体、Smad7およびSmurf2の定常状態レベルを、示したように、抗HA
または抗Flag免疫ブロットにより決定した。 (C) Smurf2は受容体複合体のターンオーバー速度を増加する。TGFβ受容体(T
βRII-HAおよびTβRI-HA)単独でまたはSmad7-HA、Flag-Smurf2または両方と一
緒に用いてトランスフェクトしたCOS-1細胞を、[35S]-メチオニンを用いてパル
ス標識し、次いで示した時間、無標識メチオニンを含有する培地でチェイスした
。細胞溶解物を抗HA免疫沈降にかけ、標識した受容体およびSmad7の量をホスホ
ルイメージングにより定量し、0時点に存在する量と比較してプロットした。 (D) プロテアソームとリソソームインヒビターは、Smurf2が誘導する受容体複
合体の分解をブロックする。TGFβ受容体(TβRII-HAおよびTβRI-HA)、Smad7-
HAおよびFlag-Smurf2を用いてトランスフェクトしたCOS-1細胞を、[35S]-メチオ
ニンを用いてパルス標識し、次いで、インヒビターの不在のもとでまたは30mMラ
クタシスチンまたは0.4mMクロロキンの存在のもとで、示した時間に渡りチェイ
スした。細胞溶解物を抗HA免疫沈降にかけ、受容体およびSmad7レベルをSDS-PAG
Eおよびオートラジオグラフィーによって可視化した。 (E) Smurf2は受容体の存在のもとでSmad7のユビキチン化を誘導する。293T細胞
を、HA標識したユビキチンを用いて、様々な組合せのSmad7、TβRII、TβRI-Fla
g、および野生型(WT)または突然変異型(C716A)Myc-Smurf2と一緒に、示した
ように、トランスフェクトした。細胞溶解物を、抗Smad7抗体を用いて二重免疫
沈降にかけ、次いで抗HA抗体を用いて免疫ブロットした。全細胞溶解物のアリコ
ートのタンパク質発現を免疫ブロットにより確認した。
17A, 17B, 17C, 17D and 17E show that Smurf2 induces degradation of the TGFβ receptor and Smad7. (A) In the absence of Smad7, Smurf2 expression does not reduce receptor steady-state levels. 293T cells were shown to have TβRII-HA, TβRI-HA and varying amounts of Flag-Smur as indicated.
Transfections were carried out with various combinations of f2 (plasmid DNA, unit μg).
Protein expression levels were determined by immunoblotting, as indicated, aliquots of whole cell lysates utilizing the appropriate antibodies. (B) In the presence of Smad7, Smurf2 reduces steady-state receptor levels. 293T
Cells were treated with either Smad7-HA, TβRII-HA and TβRI-HA (left panel) or constitutively active type I receptor, TβRI-HA (T204D) (right panel), and increasing amounts of wild type. (WT) or the mutant Flag-Smurf2 (C716A). Steady-state levels of the receptors, Smad7 and Smurf2, were shown, as indicated by anti-HA.
Or determined by anti-Flag immunoblot. (C) Smurf2 increases the turnover rate of the receptor complex. TGFβ receptor (T
βRII-HA and TβRI-HA) alone or with Smad7-HA, Flag-Smurf2 or both, were pulse-labeled with [ 35 S] -methionine and then shown. Chase with medium containing unlabeled methionine for hours. Cell lysates were subjected to anti-HA immunoprecipitation and the amount of labeled receptor and Smad7 was quantified by phosphorimaging and plotted relative to the amount present at time 0. (D) Proteasomes and lysosomal inhibitors block Smurf2-induced receptor complex degradation. TGFβ receptors (TβRII-HA and TβRI-HA), Smad7-
COS-1 cells transfected with HA and Flag-Smurf2 were pulse-labeled with [ 35 S] -methionine and then in the absence of inhibitor or in the presence of 30 mM lactacystin or 0.4 mM chloroquine. Originally, I chase for the indicated time. Cell lysates were subjected to anti-HA immunoprecipitation and receptor and Smad7 levels were tested for SDS-PAG.
Visualized by E and autoradiography. (E) Smurf2 induces ubiquitination of Smad7 in the presence of the receptor. 293T cells were treated with HA-labeled ubiquitin in various combinations of Smad7, TβRII and TβRI-Fla.
g, and wild type (WT) or mutant (C716A) Myc-Smurf2 were transfected as indicated. Cell lysates were subjected to double immunoprecipitation with anti-Smad7 antibody and then immunoblotted with anti-HA antibody. Protein expression in aliquots of whole cell lysates was confirmed by immunoblot.

【図18】 図18A、18B、18Cおよび18Dは、Smurf2とSmad7の会合はSmad7阻害活性を増強す
ることを示している。 (A) Smad7(Y211A)はTGFβ受容体と結合するがSmurf2を受容体複合体に集合さ
せる能力低下を伴う。COS-1細胞を、TGFβ受容体(TβRII-HAおよびTβRI-HA)
および野生型(WT)または突然変異体(Y211A)Smad7/HAを用いて、Flag-Smurf2
(C716A)の不在および存在のもとでトランスフェクトした。細胞を[125I]TGFβ
を用いてアフィニティ標識し、溶解物を抗Smad7または抗Flag抗体を用いて免疫
沈降した。共沈降する受容体複合体をSDS-PAGEおよびオートラジオグラフィーに
より可視化した。全受容体発現を、オートラジオグラフィーにより決定し、Smad
7およびSmurf2タンパク質レベルを、全細胞溶解物のアリコートの抗HAまたは抗F
lag免疫ブロットにより確認した。 (BおよびC) Smad7(Y211A)は、TGFβ依存性転写活性化を阻害するのに野生型S
mad7ほど効果的でない。HepG2細胞を、3TP-Luxレポーター単独でまたは様々な濃
度の野生型(WT)また突然変異体(Y211A)Smad7-HAと一緒にトランスフェクト
した。(B)において、0.3ng/mlの各Smad7プラスミドを使った。細胞をTGFβ1の存
在または不在のもとでインキュベートし、ルシフェラーゼ活性をb-ガラクトシダ
ーゼ活性に対して正準化し、代表的な実験値からの3組の平均±SDをプロットし
た。 (D) Smad7およびSmurf2が介在するTGFβ受容体複合体の分解に対するモデル。S
mad7は直接Smurf2と結合し、そしてTGFβ受容体複合体と会合する。従って、Sma
d7はTGFβ受容体複合体の分解に介在するアダプタータンパク質として機能する
18A, 18B, 18C and 18D show that the association of Smurf2 and Smad7 enhances Smad7 inhibitory activity. (A) Smad7 (Y211A) binds to the TGFβ receptor but with a reduced ability to assemble Smurf2 into the receptor complex. TGFβ receptors (TβRII-HA and TβRI-HA) on COS-1 cells
And wild-type (WT) or mutant (Y211A) Smad7 / HA using Flag-Smurf2
Transfected in the absence and presence of (C716A). Cells to [ 125 I] TGFβ
Was affinity labeled with and the lysates were immunoprecipitated with anti-Smad7 or anti-Flag antibodies. The co-precipitating receptor complex was visualized by SDS-PAGE and autoradiography. Total receptor expression was determined by autoradiography and Smad
7 and Smurf2 protein levels were measured in aliquots of whole cell lysate with anti-HA or anti-F.
Confirmed by lag immunoblot. (B and C) Smad7 (Y211A) is a wild-type S that inhibits TGFβ-dependent transcriptional activation.
Not as effective as mad7. HepG2 cells were transfected with the 3TP-Lux reporter alone or with varying concentrations of wild type (WT) or mutant (Y211A) Smad7-HA. In (B), 0.3 ng / ml of each Smad7 plasmid was used. Cells were incubated in the presence or absence of TGFβ1 to normalize luciferase activity to b-galactosidase activity and plot the mean ± SD of triplicates from a representative experimental value. (D) A model for degradation of the TGFβ receptor complex mediated by Smad7 and Smurf2. S
mad7 binds directly to Smurf2 and associates with the TGFβ receptor complex. Therefore, Sma
d7 functions as an adapter protein that mediates the degradation of the TGFβ receptor complex.

───────────────────────────────────────────────────── 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) A61K 39/395 A61K 48/00 4C084 45/00 A61P 19/08 4C085 48/00 25/00 4C086 A61P 19/08 27/02 4H045 25/00 43/00 105 27/02 C07K 16/40 43/00 105 C12N 1/15 C07K 16/40 1/19 C12N 1/15 1/21 1/19 9/00 1/21 C12Q 1/02 5/10 G01N 33/15 Z 9/00 33/50 Z C12Q 1/02 33/53 D G01N 33/15 C12N 15/00 ZNAA 33/50 5/00 A 33/53 A61K 37/02 (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,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,C H,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,EE ,ES,FI,GB,GD,GE,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,MZ,NO, NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,S I,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA ,UG,US,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 トムセン,ジェラルド,エイチ. アメリカ合州国 11777−1304 ニューヨ ーク州 ポート ジェファーソン,ベイビ ュー テラセ 201 (72)発明者 ワラナ,ジェフリー カナダ国 エム6ジェイ 2エム5 オン タリオ トロント,クラレモント ストリ ート 106ビイ Fターム(参考) 2G045 AA40 DA12 DA13 DA36 FB02 FB03 4B024 AA01 AA11 BA07 CA04 CA09 DA02 EA02 EA04 GA11 4B050 CC01 CC03 CC04 DD11 LL03 4B063 QA05 QQ08 QQ13 QQ20 QQ40 QR51 QR77 QR80 QS38 4B065 AA90X AA91X AA93X AA93Y AB01 AC14 BA02 CA27 CA46 4C084 AA02 AA06 AA07 AA13 AA17 BA01 BA08 BA22 BA23 MA01 NA14 ZA012 ZA332 ZA672 ZA922 ZA962 ZB212 4C085 AA13 AA14 CC32 EE01 GG01 4C086 AA01 AA02 AA03 EA16 MA01 MA04 NA14 ZA01 ZA33 ZA92 ZA96 ZB21 4H045 AA10 AA11 AA30 CA40 DA75 DA89 EA50 FA72 FA73 FA74─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) A61K 39/395 A61K 48/00 4C084 45/00 A61P 19/08 4C085 48/00 25/00 4C086 A61P 19 / 08 27/02 4H045 25/00 43/00 105 27/02 C07K 16/40 43/00 105 C12N 1/15 C07K 16/40 1/19 C12N 1/15 1/21 1/19 9/00 1/21 C12Q 1/02 5/10 G01N 33/15 Z 9/00 33/50 Z C12Q 1/02 33/53 D G01N 33/15 C12N 15/00 ZNAA 33/50 5/00 A 33/53 A61K 37/02 (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, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW), EA (AM, AZ , BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, 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, 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, MZ, 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 Tomsen, Gerald, H. United States 11777-1304 Port Jefferson, New York, Bayview Terase 201 (72) Inventor Wallana, Jeffrey Canada M6J2M5Ontario Toronto, Claremonto Street 106 BI F-term (reference) 2G045 AA40 DA12 DA13 DA36 FB02 FB03 4B024 AA01 AA11 BA07 CA04 CA09 DA02 EA02 EA04 GA11 4B050 CC01 CC03 CC04 DD11 LL03 4B063 QA05 QQ08 QQ13 QQ20 QQ40 QR51 QR77 QR80 QS38 4B065 AA90X AA91X AA93X AA93Y AB01 AC14 BA02 CA27 CA46 4C084 AA02 AA06 AA07 AA13 AA17 BA01 BA08 BA22 BA23 MA01 NA14 ZA012 ZA332 ZA672 ZA922 ZA962 ZB212 4C085 AA13 AA14 CC32 EE01 GG01 4C086 AA01 AA02 AA03 EA16 MA01 MA04 NA14 ZA01 ZA33 ZA92 ZA96 ZB21 4H045 AA10 AA11 AA30 FA74 FA75 DA72 FA75 DA72 FA75 DA72

Claims (36)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 単離されたSmurfタンパク質。1. An isolated Smurf protein. 【請求項2】 ヒト由来である、請求項1に記載のSmurfタンパク質。2. The Smurf protein according to claim 1, which is derived from human. 【請求項3】 Smurf1である、請求項1に記載のSmurfタンパク質。3. The Smurf protein according to claim 1, which is Smurf1. 【請求項4】 C710Aに相当する突然変異を有する、請求項3に記載のSmurf
1。
4. The Smurf according to claim 3, which has a mutation corresponding to C710A.
1.
【請求項5】 配列番号2に示される配列中の少なくとも10個の連続するア
ミノ酸残基を含む、請求項3に記載のSmurf1。
5. Smurf1 according to claim 3, comprising at least 10 consecutive amino acid residues in the sequence shown in SEQ ID NO: 2.
【請求項6】 配列番号2に示されるアミノ酸配列を含む、請求項3に記載
のSmurf1。
6. The Smurf1 according to claim 3, which comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2.
【請求項7】 Smurf2である、請求項1に記載のSmurfタンパク質。7. The Smurf protein according to claim 1, which is Smurf2. 【請求項8】 C716Aに相当する突然変異を有する、請求項7に記載のSmurf
2。
8. The Smurf according to claim 7, which has a mutation corresponding to C716A.
2.
【請求項9】 請求項4に示される配列中の少なくとも10個の連続するアミ
ノ酸残基を含む、請求項7に記載のSmurf2タンパク質。
9. The Smurf2 protein of claim 7, comprising at least 10 consecutive amino acid residues in the sequence set forth in claim 4.
【請求項10】 配列番号4に示されるアミノ酸配列を含む、請求項7に記
載のSmurf2タンパク質。
10. The Smurf2 protein according to claim 7, which comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4.
【請求項11】 請求項1に記載のSmurfタンパク質をコードする単離され
た核酸。
11. An isolated nucleic acid encoding the Smurf protein of claim 1.
【請求項12】 Smurfタンパク質がヒトSmurfタンパク質である、請求項1
1に記載の核酸。
12. The Smurf protein is a human Smurf protein.
1. The nucleic acid according to 1.
【請求項13】 Smurfタンパク質がSmurf1である、請求項11に記載の核
酸。
13. The nucleic acid according to claim 11, wherein the Smurf protein is Smurf1.
【請求項14】 C710Aに相当する突然変異を有する、請求項13に記載の
核酸。
14. The nucleic acid according to claim 13, which has a mutation corresponding to C710A.
【請求項15】 Smurf1が、配列番号2に示される配列中の少なくとも10個
の連続するアミノ酸残基を含む、請求項13に記載の核酸。
15. The nucleic acid of claim 13, wherein Smurf1 comprises at least 10 consecutive amino acid residues in the sequence shown in SEQ ID NO: 2.
【請求項16】 Smurf1が配列番号2に示されるアミノ酸配列を含む、請求
項13に記載の核酸。
16. The nucleic acid according to claim 13, wherein Smurf1 comprises the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2.
【請求項17】 配列番号1に示されるヌクレオチド配列を有する、請求項
16に記載の核酸。
17. The nucleic acid of claim 16, having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1.
【請求項18】 Smurfタンパク質がSmurf2である、請求項11に記載の核
酸。
18. The nucleic acid according to claim 11, wherein the Smurf protein is Smurf2.
【請求項19】 C716Aに相当する突然変異を有する、請求項18に記載の
核酸。
19. The nucleic acid according to claim 18, which has a mutation corresponding to C716A.
【請求項20】 Smurf2タンパク質が配列番号4に示される配列中の少なく
とも10個の連続するアミノ酸残基を含む、請求項18に記載の核酸。
20. The nucleic acid of claim 18, wherein the Smurf2 protein comprises at least 10 consecutive amino acid residues in the sequence shown in SEQ ID NO: 4.
【請求項21】 Smurf2タンパク質が配列番号4に示されるアミノ酸配列を
含む、請求項18に記載の核酸。
21. The nucleic acid of claim 18, wherein the Smurf2 protein comprises the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 4.
【請求項22】 配列番号3に示されるヌクレオチド配列を有する、請求項
18に記載の核酸。
22. The nucleic acid of claim 18, having the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 3.
【請求項23】 請求項11に記載の核酸を含むベクター。23. A vector containing the nucleic acid according to claim 11. 【請求項24】 請求項23に記載のベクターを含む宿主細胞。24. A host cell containing the vector of claim 23. 【請求項25】 請求項23に記載の宿主細胞を、ベクターからのSmurfタ
ンパク質の発現を可能にする条件下で増殖させることを含む、Smurfタンパク質
の産生方法。
25. A method for producing Smurf protein, which comprises growing the host cell of claim 23 under conditions that allow expression of the Smurf protein from the vector.
【請求項26】 請求項24に記載の宿主細胞を、ベクターからのSmurfタ
ンパク質の発現を可能にする条件下で増殖させることを含む、Smurfタンパク質
の産生方法。
26. A method for producing a Smurf protein, which comprises growing the host cell of claim 24 under conditions that allow expression of the Smurf protein from the vector.
【請求項27】 ヒトSmurfタンパク質を発現する、トランスジェニック非
ヒト動物。
27. A transgenic non-human animal expressing a human Smurf protein.
【請求項28】 細胞における骨形成タンパク質または腫瘍増殖因子β活性
化経路を阻害する方法であって、細胞を、該細胞に導入された請求項23に記載
のベクターからのSmurfの発現を可能にする条件下で増殖させることを含む、方
法。
28. A method of inhibiting a bone morphogenetic protein or tumor growth factor β activation pathway in a cell, the cell allowing expression of Smurf from the vector of claim 23 introduced into said cell. Growing under the conditions described below.
【請求項29】 細胞における骨形成タンパク質または腫瘍増殖因子β活性
化経路を阻害する方法であって、細胞を、該細胞に導入された請求項24に記載
のベクターからのSmurfの発現を可能にする条件下で増殖させることを含む、方
法。
29. A method of inhibiting a bone morphogenetic protein or tumor growth factor β activation pathway in a cell, the cell allowing expression of Smurf from the vector of claim 24 introduced into said cell. Growing under the conditions described below.
【請求項30】 細胞における骨形成タンパク質または腫瘍増殖因子β活性
化経路を促進させる方法であって、細胞での内因性Smurfの発現を抑制すること
を含む、方法。
30. A method of promoting a bone morphogenetic protein or tumor growth factor β activation pathway in a cell, comprising suppressing the expression of endogenous Smurf in the cell.
【請求項31】 Smurf活性のモジュレーターをスクリーニングする方法で
あって、試験化合物の不在下でのSmurf活性に対する試験化合物の存在下でのSmu
rf活性の変化を検出することを含む、方法。
31. A method of screening for modulators of Smurf activity, the method comprising: Smuf in the presence of a test compound for Smurf activity in the absence of the test compound.
A method comprising detecting a change in rf activity.
【請求項32】 Smurf活性が宿主細胞におけるSmadタンパク質のユビキチ
ン化である、請求項31に記載の方法。
32. The method of claim 31, wherein the Smurf activity is ubiquitination of Smad protein in host cells.
【請求項33】 Smurf活性がSmurf WWドメインとSmadタンパク質のPPXYド
メインとの相互作用である、請求項31に記載の方法。
33. The method of claim 31, wherein the Smurf activity is the interaction of the Smurf WW domain with the PPXY domain of the Smad protein.
【請求項34】 試験化合物を相互作用を阻害する能力についてスクリーニ
ングする、請求項33に記載の方法。
34. The method of claim 33, wherein the test compound is screened for the ability to inhibit the interaction.
【請求項35】 Smurfタンパク質に特異的に結合する抗体。35. An antibody that specifically binds to Smurf protein. 【請求項36】 高ストリンジェントな条件下でSmurfをコードする配列を
有する核酸に特異的にハイブリダイズする、オリゴヌクレオチドまたは核酸。
36. An oligonucleotide or a nucleic acid that specifically hybridizes to a nucleic acid having a sequence encoding Smurf under highly stringent conditions.
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