JP2003516128A - ミトコンドリア成分の相互作用の決定およびこのような相互作用を変更する薬剤を同定するための組成物および方法 - Google Patents

ミトコンドリア成分の相互作用の決定およびこのような相互作用を変更する薬剤を同定するための組成物および方法

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Abstract

(57)【要約】 ミトコンドリア膜透過性変化を変更する薬剤を同定するための組成物および方法を提供する。スクリーニング方法は、一般に、ミトコンドリアアデニンヌクレオチドトランスロケーターとシクロフィリンDとの間の相互作用を変更する薬剤を同定する。このような薬剤は、例えば、変更されたミトコンドリア機能に関連する種々の状態の処置に使用され得る。1つの局面において、本発明はまた、核酸発現構築物であって、該構築物は、さらなるポリペプチドまたはその改変体に融合されているミトコンドリア透過性変化細孔成分ポリペプチドまたはその改変体をコードするポリヌクレオチドを含み、該ポリヌクレオチドに、発現制御配列が作動可能に連結されている、核酸構築物を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (技術分野) 本発明は、ミトコンドリア膜透過性変化に影響する薬剤を同定するための方法
に一般に関する。より具体的に、本発明は、ミトコンドリアアデニンヌクレオチ
ドトランスロケーターとシクロフィリンDとの間の相互作用を変更する薬剤を同
定する際に有用な組成物およびスクリーニング方法に関する。
【0002】 (発明の背景) ミトコンドリアは、高等生物の細胞における主要なエネルギー源であり、そし
て細胞呼吸プロセス、酸化的プロセスおよび代謝プロセスの広範な集団の直接的
および間接的生化学的調節を提供する。このようなプロセスは、電子輸送鎖(E
TC)活性を含み、これは、アデノシン三リン酸(ATP)の形態の代謝エネル
ギーを生成するための酸化的リン酸化を駆動し、そしてまた、細胞内カルシウム
ホメオスタシスにおけるミトコンドリアの中心的な役割を強調する。
【0003】 ミトコンドリアの超構造的特徴は、オルガネラと細胞質ゾルとの間の界面とし
て機能する外部ミトコンドリア膜、複数の部位で外部膜への付着を形成するよう
である高度に折り畳まれた内部ミトコンドリア膜、および2つのミトコンドリア
膜の間の膜間空間の存在を明らかにする。内部ミトコンドリア膜内のサブコンパ
ートメントは、一般に糸粒体基質といわれる。(総説について、例えば、Ern
sterら、1981、J.Cell Biol.91:227を参照のこと)
。内部ミトコンドリア膜の包囲物(infolding)として生じると本来仮
定される、クリスタは、最近、3次元電子断層撮影法を使用して、ネットワーク
を形成し得、そして開口した円形(30nmの直径)のジャンクションによって
内部膜に接続され得る管状コンジットを含むと特徴付けられている(Perki
nsら、1997、Journal of Structural Biolo
gy 119:260)。外部膜は、約10kDa未満の分子量を有するイオン
性基質および非イオン性基質を自由に透過可能であるが、この内部ミトコンドリ
ア膜は、多くの小分子(特定のカチオンを含む)に対して選択的で調節された透
過性を示し、そして大きい(>〜10kDa)分子に対して不透過性である。
【0004】 改変または不完全なミトコンドリア活性(ETCの任意のステップにおける不
全を含むが、これに限定されない)は、「透過性変化」(PT)または「ミトコ
ンドリア透過性変化」(MPT)と呼ばれる局破的ミトコンドリア収縮を生じ得
る。ミトコンドリア機能の一般的に受容された理論に従って、適切なETC呼吸
活性は、カップルした化学浸透機構によって内部ミトコンドリア膜における電気
化学的ポテンシャル(ΔΨm)の維持を必要とする。変更または不完全なミトコ
ンドリア活性は、この膜ポテンシャルを散逸し、それによってATP生合成を防
止し、そして重要な生化学的エネルギー源の生成を停止させる。さらに、シトク
ロムcのようなミトコンドリアタンパク質は、透過性変化の後に、ミトコンドリ
アからしみだし得、そしてアポトーシスまたはプログラムされた細胞死(PCD
)として知られる遺伝的にプログラムされた細胞自殺シーケンスを誘導し得る。
【0005】 ETC活性を媒介する5つのマルチ−サブユニットタンパク質複合体(複合体
I、III、IV、およびV)のうちの4つが、内部ミトコンドリア膜に局在化
し、この内部ミトコンドリア膜は、細胞中の生物学的膜のなかでも最もタンパク
質リッチな膜である(75重量%);残りのETC複合体(複合体II)は、マ
トリックスに位置する。ECT内で起こることが知られる少なくとも3つの別個
の化学反応において、正電荷のプロトンは、糸粒体基質から、内部膜を横切って
、膜間空間に移動する。荷電種のこの不均衡は、約220mVの電気化学ポテン
シャル(「プロトン移動力」とよばれる)を生成し、このポテンシャルは、しば
しば、表記ΔψまたはΔψmによって表され、そして内部ミトコンドリア膜を横
切る電気的ポテンシャルおよびpH差の合計を表す(例えば、Ernsterら
、1981 J.Cell Biol.91:227sおよびそこに引用される
参考文献を参照のこと)。
【0006】 この膜ポテンシャルは、ETC複合体VによってATPを得るために、アデノ
シン二リン酸(ADP)がリン酸化される(プロトンのマトリックスへの輸送と
化学量論的に「カップルした」プロセス)場合に生成されるリン酸結合に寄与す
るエネルギーを提供する;Δψmはまた、細胞質ゾルCa2+のミトコンドリアへ
の流入のための駆動力である。通常の代謝条件下で、内部膜は、膜間空間からマ
トリックスへのプロトンの移動に対して非常に非透過性であり、ETC複合体V
を主要な手段として残し、それによって、プロトンがマトリックスに戻り得る。
しかし、内部ミトコンドリア膜の整合性が妥協される(変更されたミトコンドリ
ア機能と関連する疾患に付随し得るMPTの間に起こるような)場合、プロトン
は、ATPを生成することなく複合体Vのコンジットを回避し得、これによって
、「カップルしていない」呼吸を回避し得る。なぜなら、電子移動および付随す
るプロトンポンピングは、ATPを生じないからである。従って、ミトコンドリ
ア透過性変化は、ミトコンドリア膜「細孔」の開口(特に、ETCおよびΔψm
がカップルされないプロセス)に関係し、Δψmは減少し、そしてミトコンドリ
ア膜は、小さい(例えば、イオン性Ca2+、Na+、K+、H+)および大きい(
例えば、タンパク質)の両方の溶質に対する透過性を選択的に調節する能力を失
う。
【0007】 ミトコンドリア透過性変化「細孔」は、別個のアセンブリまたはマルチサブユ
ニット複合体でなくてもよく、そしてこの用語は、代わりに、任意のミトコンド
リア分子成分(例えば、ミトコンドリア膜自体を含む)をいい、この成分は、こ
のような調節機能が、MPTの間に損なわれる内部膜選択的透過性を調節する。
ミトコンドリア分子成分は、タンパク質、ポリペプチド、ペプチド、アミノ酸ま
たはそれらの誘導体;脂質、脂肪酸など、またはそれらの誘導体;炭水化物、サ
ッカリドなど、またはそれらの誘導体;核酸、ヌクレオチド、ヌクレオシド、プ
リン、ピリミジンまたは関連分子、あるいはそれらの誘導体であり得るか;また
はミトコンドリアの構成要素である任意の他の生物学的分子であり得る。ミトコ
ンドリア透過性変化細孔成分(これはまた、ミトコンドリア細孔成分といわれる
)は、上記のようなミトコンドリア膜の選択的な透過性特徴を調節する任意のミ
トコンドリア分子成分(Δψmを確立する原因であるものおよびMPT間に機能
的に改変されたものを含む)であり得る。ミトコンドリア細孔成分はまた、MP
Tを制御する様式で、例えば、他のミトコンドリア細孔成分との一過性または安
定な会合を介して、ミトコンドリアと相互作用する因子を含み得る。このような
因子の例としては、シクロフィリン(以下により詳細に記載される)、カルシウ
ム調節シクロフィリンリガンド(CAML、例えば、以下の表1、およびそこに
引用される参考文献を参照のこと)、およびBcl−2(例えば、Greenら
、1998 Science 281:1309)、Bax(Marzoら、1
998 Science 281:2027)およびBak(Naritaら、
1998 Proc.Nal.Acad.Sci.USA 95:14681)
を含むBcl−2ファミリーのメンバーが挙げられる。
【0008】 理論に束縛されることを望まないが、この細孔が、例えば、特定のミトコンド
リアおよび/または細胞質ゾルタンパク質、ならびに可能な他の分子種のアセン
ブルまたは凝集によって、ミトコンドリア膜に形成される物理的に別個のコンジ
ットであるか否か、あるいは「細孔」の開口が、ミトコンドリア膜の多孔性にお
ける一般的な増加を単に表し得るか否かは、未解決である。任意の事象において
、特定のミトコンドリア分子成分がMPT機構に寄与し得、例えば、本明細書中
に記載されるETC成分または他のミトコンドリア成分を含む。例えば、MPT
機構に寄与するようであるミトコンドリア透過性変化細孔成分のいくつかの非限
定的な例は、遺伝子産物の以下のファミリーのメンバーを含む(例えば、以下の
表1およびそこに引用される参考文献を参照のこと):アデニンヌクレオチドト
ランスロケーター(ANT);末梢ベンゾジアゼピンレセプター(PBzR;M
cEneryら、1992 Proc.Nalt.Acad.USA 89:3
170);PBzR−関連タンパク質(PRAX);電圧依存性アニオンチャネ
ル(VDAC、ポーリンとしても公知);シクロフィリン(Cyp);カルシウ
ム調節シクロフィリンリガンド(CAML);ミトコンドリアカルシウムユニポ
ーター、ミトコンドリア関連ヘキソキナーゼおよびミトコンドリア膜間クレアチ
ンキナーゼ。
【0009】 MPTは、ミトコンドリア遺伝子、遺伝子産物または下流メディエーター分子
および/またはミトコンドリア内遺伝子、遺伝子産物または下流メディエーター
の直接的または間接的効果から生じ得る。MPTはまた、他の既知また未知の原
因から生じる。ミトコンドリアポテンシャルの損失は、変更されたミトコンドリ
ア機能と関連した疾患(変性疾患を含む)の進行における重要な事象であり得る
【0010】 ミトコンドリア欠損は、変更されたミトコンドリア機能と関連する疾患の病因
に有意に寄与し得る。このような欠損は、ミトコンドリアDNAに存在する別個
のミトコンドリアゲノム(すなわち、ミトコンドリア染色体)および/またはミ
トコンドリア内ゲノム(核染色体DNAおよび他のミトコンドリア内DNAを含
む)に関連し得る。例えば、ミトコンドリア成分の構造および/または機能的特
性における変更(遺伝的因子および環境的因子に由来する変更または細胞代償機
構に由来する変更を含む)は、変更されたミトコンドリア機能と関連した任意の
疾患の病原において役割を果たし得る。多くの変性疾患は、ミトコンドリア機能
における変更によって引き起こされるか、またはその変更に関連すると考えられ
る。これらとしては、アルツハイマー病(AD);真性糖尿病;パーキンソン病
;ハンティングトン病;失調症;レーバー遺伝性視神経障害;精神分裂病;ミト
コンドリア脳障害、乳酸アシドーシスおよび発作(MELAS);癌;乾癬;過
剰増殖性障害;ミトコンドリア性糖尿病および難聴(MIDD)およびミオクロ
ヌス癲癇ぼろ赤筋線維症候群(myoclonic epilepsy rag
ged red fiber syndrome)が挙げられる。変更されたミ
トコンドリア機能と関連したさらなる疾患の広範なリストは、広がり続ける。な
ぜなら、異常なミコトンドリア活性またはミト核(mitonuclear)活
性が、特定の疾患プロセスにおいて、関連付けられるからである。
【0011】 ADおよび変更したミトコンドリア機能に関連する潜在的な他の疾患の特徴的
な症状は、病気に冒された特定の組織における選択された細胞集団の死であり、
これは、アポトーシス(これはまた、「プログラムされた死」またはPCDとい
われる)から生じる。ミトコンドリア機能不全は、種々の細胞型におけるアポト
ーシスを導く事象のカスケードにおいて重要であると考えられ(Kroemer
ら、FASEB J.9:1277−87、1995)、そしてAD脳の神経細
胞におけるアポトーシス細胞死の原因であり得る。変更されたミトコンドリア的
症状は、PCDにおける最も初期の事象内であり得(Zamzamiら、J.E
xp.Med.182:367−77、1995;Zamzamiら、J.Ex
p.Med.181:1661−72、1995)、そしてこのような変更され
たミトコンドリア機能から生じる上昇した反応性酸素種(ROS)レベルは、ア
ポトーシスカスケードを開始し得る(Aussererら、Mol.Cell.
Biol.14:5032−42、1994)。
【0012】 従って、増殖細胞中でのエネルギー生成におけるそれらの役割に加えて、ミト
コンドリア(または、少なくともミトコンドリア成分)は、アポトーシスに関与
する(Newmeyerら、1994、Cell 79:353−364;Li
uら、1996、Cell 86:147−157)。アポトーシスはまた、明
らかに、特に神経系の正常な発達および免疫系の適切な機能化を必要とする。さ
らに、いくつかの疾患状態は、アポトーシスの不十分なレベル(例えば、癌、自
己免疫疾患)または過剰なレベル(例えば、発作損傷、AD関連神経変性)のい
ずれかに関連すると考えられる。アポトーシスの一般的な総説およびそこでのミ
トコンドリアの役割について、GreenおよびReed(1998、Scie
nce 281:1309−1312)、Green(1998、Cell 9
4:695−698)、およびKromer(1997、Nature Med
icine 3:614−620)を参照のこと。従って、アポトーシス事象(
ミトコンドリア成分と関連するものを含む)に影響を及ぼす薬剤は、種々の緩和
的用途、予後用途および治療用途を有し得る。
【0013】 アデニンヌクレオチドトランスロケーター(ANT)は、本明細書中に提供さ
れるような1つの特定のミトコンドリア細孔成分の例である。ANT(内部ミト
コンドリア膜の主要な成分であるポリペプチドをコードする核)より、内部ミト
コンドリア膜を横切るADPおよびATPの輸送を媒介される。例えば、ANT
は、内部ミトコンドリア膜を横切る化学量論的ATP/プロトン交換または同時
輸送を媒介すると考えられ、そしてANTインヒビター(例えば、アトラクチロ
シドまたはボンクレキン酸)が、特定の条件下でMPTを誘導する。それらの組
織発現パターンが異なる3つのヒトANTアイソフォームが記載され、そして他
の哺乳動物ANTホモログが記載されている(例えば、Wallaceら、19
98、Mitochondria & Free Radicals in N
eurodegenerative Diseases,Beal,Howel
l and Bodis−Wollner編、Wiley−Liss、New
York,283−307頁、およびそこに引用される参考文献を参照のこと)
。ANTはまた、ミトコンドリア透過性変化細孔(上記のようにアポトーシスプ
ロセスにおける重要な調節的役割を演じるCa2+調節内部膜チャネル)の重要な
分子成分として関係付けられる。
【0014】 高度に保存されたタンパク質のシクロフィリンファミリーのメンバーは、本明
細書中に提供されるようなミトコンドリア細孔成分の例を提供し、この成分は、
上記のように、MPTを調節する様式で、他のミトコンドリア細孔成分と、安定
にまたは一過的に相互作用し得る因子である。シクロフィリン(Cyp)は、全
ての生物において発現される遍在的なタンパク質のファミリーである。全てのC
ypファミリーメンバーは、約109アミノ酸の保存コアを共有するが、オルガ
ネラおよび膜輸送において機能する、固有の伸長において互いに異なる(例えば
、Walshら、1992 J.Biol.Chem.267:13115−1
8)。少なくとも8個のヒトCypアイソフォームが知られており、これは、単
一ドメインおよび2ドメインシクロフィリンを含む(例えば、Taylorら、
1997 Prog.Biophys.Mol.Biol.67:155−81
)。別個のアイソフォーム(細胞質アイソフォーム、小胞体(RE)アイソフォ
ーム、ミトコンドリアアイソフォーム、および細胞表面アイソフォームを含む)
は、異なる細胞コンパートメントに局在する(Handlerら、EMBO J
.6:947−50、1987;Priceら、Proc.Natl.Acad
e.Sci.USA 88:1903−07、1991;Bergsmaら J
.Biol.Chem.266:23204−14;Cacalanoら、Pr
oc Natl Acad Sci USA89:4353−57、1992)
。例えば、以下により詳細に記載されるように、シクロフィリンD(CypD)
は、ミトコンドリア透過性を調節し得る別の分子である。
【0015】 シクロフィリンは、細胞内の複数の機能を実行すると考えられる。例えば、C
ypは、ペプチドおよびタンパク質におけるペプチジルプロイル結合のシスおよ
びトランス異性体の相互変換を触媒し、それによって、ペプチジルプロイル結合
の異性体化が速度制限されるタンパク質の折り畳みを容易にする(例えば、Ga
lat、Eur J.Biochem.216:689−707、1993;F
ischerら、Biochem.29:2205−2212、1990;St
amnesら、Cell 65:219−27、1991を参照のこと)。この
ペプチジルプロイルシス−トランス−イソメラーゼ活性が、免疫抑制剤シクロス
ポリンAによってブロックされ得る(例えば、Frumanら、Proc.Na
tl.Acad.Sci.USA 89:3741−45、1992)。Cyp
ファミリーメンバーはまた、完全に折り畳まれた機能的タンパク質との複合体を
形成することによって、タンパク質の活性を媒介するようである(例えば、Ja
schkeら、J.Mol.Biol.277:763−69、1998;Ra
tajczkら、J.Biol.Chem.268:13187−92、199
3;Wuら、J.Biol.Chem.270:14209−19;Hollo
wayら、J.Biol.Chem.273:16346−50、1998;F
rankeら、Adv.Exp.Med.Biol.374:217−28、1
995を参照のこと)。
【0016】 CypDは、今日まで同定されているCypファミリーの唯一のミトコンドリ
アのアイソフォームである。ヒトCypDポリペプチドは、207アミノ酸長で
あり、そしてCypDポリペプチドをミトコンドリア膜を通過させてマトリクス
へ輸送する作用を有し得る、NH2末端の疎水性伸張を有する(Bergsma
ら、J.Biol.Chem.266:23204−14、1991)。Cyp
Dは、電位依存性アニオンチャンネル(VDAC)およびANTとの相互作用に
よって、ミトコンドリアの外膜と内膜との間の接触部位において、ミトコンドリ
ア透過性変化細孔(mitochondrial permiability
transition pore)の形成に関与すると考えられている(Cro
mptonら、Eur.J.Biochem.258 729−35、1998
;Woodfieldら、1998、Biochem.J.、336:287−
90)。ANTに対するCypDの結合はまた、孔複合体を、Ca2+濃度に対し
て感受性にし得る(Halestrapら、Biochem.Biophys.
Acta.1366:79−94、1998)。インビトロにおいて、比較的高
濃度のCa2+は、ミトコンドリア膜の透過性を増加し、低分子溶質の内膜を横切
る自由拡散を生じる(例えば、Halestrapら、Mol.Cell.Bi
ochem.174:167−172、1997;Hunterら、Arch.
Biochem.Biophys.195:453−59、1979)。酸化的
ストレス、アデニンヌクレオチドの枯渇および膜電位の減少もまた、ミトコンド
リアの透過性を増加し得る(例えば、Bernardiら、J.Bioener
g.Biomembr.26:509−17、1994;Zorattiら、B
iochim.Biophys.Acta 1241:139−76、1995
)。ミトコンドリア透過性変化細孔の開口は、変更したミトコンドリア機能に関
連する疾患(例えば、上記の疾患)の病因における事象であり得る。例えば、M
PTは、心臓バイパス外科手術、血栓崩壊、および器官の移植後に生じ得る、脈
管の虚血/再灌流障害後の壊死性の細胞死に寄与し得る(例えば、Halest
rapら、Biochem.Soc.Trans.21:353−58、199
3;Halestrapら、Mol.Cell.Biochem.174:16
7−172、1997)。別の例として、VDAC−ANT−CypD複合体は
また、膜間腔からのアポトーゲン性(apoptogenic)タンパク質の放
出を生じる、ミトコンドリア外膜の破裂に関与し得る(例えば、Petitら、
FEBS Lett.426:111−16、1998;Marzoら、J.E
xp.Med.187:1261−71、1998)。
【0017】 例えば、上記に考察した、変更したミトコンドリア機能に関連する疾患のため
の改善された治療を提供するために、ミトコンドリア透過性変化を変更させる薬
剤は、有益であり得、そしてそのような薬剤を特異的に検出するアッセイが必要
とされる。本発明は、これらの必要性を満たし、さらに他の関連する利点を提供
する。
【0018】 (発明の要旨) 本発明は、ミトコンドリア透過性変化を変更する薬剤を同定し、そして使用す
るアッセイ、ならびに関連する組成物および方法に関する。1つの局面において
、本発明は、エネルギー移動分子ポリペプチドに融合したミトコンドリア透過性
変化細孔成分ポリペプチド、またはその改変体をコードするポリヌクレオチドに
作動可能に連結したプロモーターを含む核酸発現構築物を提供する。1つの実施
形態において、ミトコンドリア透過性変化細孔成分は、アデニンヌクレオチドト
ランスロケーターであり、特定のさらなる局面において、ミトコンドリア透過性
変化細孔成分は、ヒトANT1、ヒトANT2またはヒトANT3である。1つ
の実施形態において、ミトコンドリア透過性変化細孔成分は、ポーリン、ヘキソ
キナーゼ、クレアチンキナーゼ、PRAX、CAMLまたは末梢のベンゾジアゼ
ピンレセプターである。本発明はまた、特定の実施形態において、エネルギー移
動分子ポリペプチドに融合したシクロフィリン(cyclophilin)ポリ
ペプチド、またはその改変体をコードするポリヌクレオチドに作動可能に連結し
たプロモーターを含む核酸発現構築物を提供する。1つの実施形態において、シ
クロフィリンは、シクロフィリンDであり、別の実施形態において、シクロフィ
リンは、ヒトシクロフィリンA、シクロフィリンB、ヒトシクロフィリンCまた
はヒトCyp−60である。特定の実施形態において、発現構築物は、プラスミ
ド、コスミド、シャトルベクター、ウイルスベクターまたは複製の染色体起源を
含むベクターであるベクターを含む。特定の実施形態において、ベクターは、p
BAD−His、pEYFP−C1、またはpECFP−N1であるプラスミド
を含む。
【0019】 本発明の特定の実施形態に従って、プロモーターは外部から制御される。ある
実施形態において、エネルギー移動分子は、グリーン蛍光タンパク質(GFP)
、FLASH配列、またはエクオリンタンパク質である。特定のさらなる実施形
態において、グリーン蛍光タンパク質は、青色シフトしたGFP、シアンシフト
したGFP、赤色シフトしたGFPまたは黄色シフトしたGFPである。特定の
他の実施形態において、エネルギー移動分子は、グリーン蛍光タンパク質(GF
P)、FLASH配列またはエクオリンタンパク質である選択されたエネルギー
移動分子の誘導体である。
【0020】 別の局面において、本発明は、エネルギー移動分子ポリペプチドに融合したミ
トコンドリア透過性変化細孔成分ポリペプチド、またはその改変体を含むポリペ
プチドを提供する。特定の実施形態において、ミトコンドリア透過性変化細孔成
分は、アデニンヌクレオチドトランスロケーターであり、特定のさらなる局面に
おいて、ミトコンドリア透過性変化細孔成分は、ヒトANT1、ヒトANT2ま
たはヒトANT3である。特定の他の実施形態において、ミトコンドリア透過性
変化細孔成分は、ポーリン、ヘキソキナーゼ、クレアチンキナーゼ、PRAX、
CAMLまたは末梢のベンゾジアゼピンレセプターである。別の実施形態におい
て、本発明は、エネルギー移動分子ポリペプチドに融合したシクロフィリン(c
yclophilin)ポリペプチド、またはその改変体を含むポリペプチドを
提供する。特定の実施形態において、シクロフィリンは、シクロフィリンDであ
り、別の特定の実施形態において、シクロフィリンは、ヒトシクロフィリンA、
シクロフィリンB、ヒトシクロフィリンCまたはヒトCyp−60である。特定
の実施形態において、エネルギー移動分子は、グリーン蛍光タンパク質(GFP
)、FLASH配列またはエクオリンタンパク質である。特定のさらなる実施形
態において、グリーン蛍光タンパク質は、青色シフトしたGFP、シアンシフト
したGFP、赤色シフトしたGFPまたは黄色シフトしたGFPである。
【0021】 別の局面において、本発明は、ミトコンドリア透過性変化を変更する薬剤を同
定するための宿主細胞を提供し、この宿主細胞は:(a)第1のエネルギー移動
分子またはその改変体をコードするポリヌクレオチドに融合した、ミトコンドリ
ア透過性変化細孔成分ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドに作動可能に
連結したプロモーターを含む第1の核酸発現構築物;および(b)第2のエネル
ギー移動分子またはその改変体をコードするポリヌクレオチドに融合した、シク
ロフィリンポリペプチドをコードするポリヌクレオチドに作動可能に連結したプ
ロモーターを含む第2の核酸発現構築物、を含み、ここで、シクロフィリンポリ
ペプチドに対するミトコンドリア透過性変化細孔成分ポリペプチドの結合は、第
1のエネルギー移動分子と第2のエネルギー移動分子との間の検出可能なエネル
ギー移動を生じる。特定の実施形態において、ミトコンドリア透過性変化細孔成
分は、アデニンヌクレオチドトランスロケーターであり、特定のさらなる実施形
態において、ミトコンドリア透過性変化細孔成分は、ヒトANT1、ヒトANT
2またはヒトANT3である。別の特定の実施形態において、ミトコンドリア透
過性変化細孔成分は、ポーリン、ヘキソキナーゼ、クレアチンキナーゼ、PRA
X、CAMLまたは末梢のベンゾジアゼピンレセプターである。特定の実施形態
において、シクロフィリンは、ヒトシクロフィリンA、シクロフィリンB、ヒト
シクロフィリンCまたはヒトCyp−60である。特定の他の実施形態において
、宿主細胞は、原核生物細胞であり、特定の他の実施形態において、宿主細胞は
、真核生物細胞である。特定のさらなる実施形態において、真核生物細胞は、2
93細胞、COS−7細胞、Sf9細胞、CHO細胞、Hep−2細胞、MDC
K細胞またはジャーカット細胞(Jurkat細胞)である。特定の他の実施形
態において、第1および第2のエネルギー移動分子は、グリーン蛍光タンパク質
(GFP)、青色シフトしたGFP、シアンシフトしたGFP、赤色シフトした
GFPまたは黄色シフトしたGFPである。特定の別の実施形態において、第1
および第2のエネルギー移動分子は、300nm〜650nmの範囲の波長にお
いて最大励起を有し、そして350nm〜675nmの範囲の波長において最大
発光を有する。特定の他の実施形態において、第1のエネルギー移動分子および
第2のエネルギー移動分子は、異なる波長における最大励起および最大発光を有
する。なお別の特定の実施形態において、少なくとも1つの核酸発現構築物は、
染色体外にあり、一方、他の実施形態において、少なくとも1つの核酸発現構築
物は、宿主細胞染色体に組み込まれている。特定のさらなる実施形態において、
宿主細胞染色体は、ミトコンドリア染色体である。
【0022】 本発明のなお別の局面において、ミトコンドリア透過性変化(MPT)を変更
する薬剤についてのスクリーニング方法を提供し、この方法は、以下の工程:(
a)上記の本発明に従って、ミトコンドリアを含む宿主細胞を、候補薬剤および
MPTのインデューサーと接触させる工程;(b)その細胞を、励起エネルギー
に曝露する工程;(c)第1および第2のエネルギー移動分子間のエネルギー移
動のレベルを検出する工程;(d)エネルギー移動のレベルを、候補薬剤の非存
在下において生成された第1の参照レベルと比較し、それによってMPTを変更
する薬剤を同定する工程、を包含する。1つの実施形態において、宿主細胞を、
さらにMTPのインヒビターと接触させ、第2の参照レベルを生成し、そしてさ
らなる実施形態において、MTPのインヒビターは、低pH、ミトコンドリアの
高い膜電位のインデューサー、またはサイクロスポリンAである。別の実施形態
において、MTPのインデューサーは、アトラクチロシド(atractylo
side)またはボンクレキン酸(bonkrekic acid)である。別
の実施形態において、MTPのインデューサーは、ミトコンドリア内のCa2+
度を増加する化合物を含み、そして特定のさらなる実施形態において、この化合
物は、イオノフォア、イオノマイシン、タプシガルギン、アミノ酸神経伝達物質
、グルタメート、N−メチル−D−アスパラギン酸、カルバコール、アポトーゲ
ン(apoptogen)、またはカリウム脱分極のインデューサーである。別
の実施形態において、宿主細胞を、酸化的ストレスのインデューサーにさらに接
触させ、そして特定のさらなる実施形態において、その酸化的ストレスのインデ
ューサーは、エタクリン酸、ブチオニンスルホキシミン(buthionine
sulfoximine)、ジアミド、メナジオン、t−ブチルヒドロペルオ
キシド、フェニル−アルシンオキシドまたは酸化窒素である。特定の他の実施形
態において、候補薬剤は、第1および第2のエネルギー移動分子の間のエネルギ
ー移動を増加し、一方、特定の他の実施形態において、候補薬剤は、第1および
第2のエネルギー移動分子の間のエネルギー移動を減少する。別の実施形態にお
いて、第1および第2のエネルギー移動分子は、グリーン蛍光タンパク質(GF
P)、青色シフトしたGFP、シアンシフトしたGFP、赤色シフトしたGFP
または黄色シフトしたGFPである。いくつかの実施形態において、励起エネル
ギーは、300nm〜650nmの範囲の波長を有する光である。他の実施形態
において、第1および第2のエネルギー移動分子は、300nm〜650nmの
範囲の波長において最大励起を有し、そして350nm〜675nmの範囲の波
長において最大発光を有する。
【0023】 特定の他の実施形態において、第1のエネルギー移動分子および第2のエネル
ギー移動分子は、異なる波長における最大励起および最大発光を有する。特定の
他の実施形態において、(a)第1のエネルギー移動分子は、400nm〜50
0nmの範囲の波長の最大励起、および450nm〜525nmの範囲の波長の
最大発光を有し、そして第2のエネルギー移動分子は、450nm〜525nm
の範囲の波長の最大励起、および500nm〜550nmの範囲の波長の最大発
光を有するか、または(b)第2のエネルギー移動分子は、400nm〜450
nmの範囲の波長の最大励起、および450nm〜500nmの範囲の波長の最
大発光を有し、そして第1のエネルギー移動分子は、500nm〜525nmの
範囲の波長の最大励起、および525nm〜550nmの範囲の波長の最大発光
を有する。特定の他の実施形態において、(a)第1のエネルギー移動分子は、
約433nmの波長の最大励起、および約475nmの波長の最大発光を有し、
そして第2のエネルギー移動分子は、約513nmの波長の最大励起、および約
527nmの波長の最大発光を有するか、または(b)第2のエネルギー移動分
子は、約433nmの波長の最大励起、および約475nmの波長の最大発光を
有し、そして第1のエネルギー移動分子は、約513nmの波長の最大励起、お
よび約527nmの波長の最大発光を有する。
【0024】 本発明は、別の局面において、ミトコンドリア透過性変化(MPT)を変更す
る薬剤を検出するための方法を提供し、この方法は、シクロフィリンDポリペプ
チドをアデニンヌクレオチドトランスロケーターポリペプチドおよび候補薬剤と
、シクロフィリンD、アデニンヌクレオチドトランスロケーター、および候補薬
剤が相互作用するのに十分な条件および時間で接触させる工程;ならびに(b)
候補薬剤の非存在下で検出される結合レベルと比較して、アデニンヌクレオチド
トランスロケーターポリペプチドに対してシクロフィリンDポリペプチドが結合
するレベルを検出し、それからMPTを変更する薬剤を検出する工程を包含する
。特定の実施形態において、シクロフィリンDポリペプチドが支持体に固定化さ
れ、特定の実施形態において、シクロフィリンDポリペプチドが融合タンパク質
である。特定の他の実施形態において、アデニンヌクレオチドトランスロケータ
ーポリペプチドが、支持体に固定され、特定の実施形態において、アデニンヌク
レオチドトランスロケーターポリペプチドが融合タンパク質である。特定のさら
なる実施形態において、融合タンパク質は、プロテアーゼ認識配列を含み、一方
、特定の他のさらなる実施形態において、融合タンパク質は、レセプターに対す
るリガンドを含む。特定の他の実施形態において、候補薬剤は、ペプチド、ポリ
ペプチド、タンパク質、または小分子である。いくつかの実施形態において、候
補薬剤は、コンビナトリアルライブラリー内に存在する小分子である。従って、
本発明はまた、特定の実施形態において、ミトコンドリア透過性変化を変更し得
る薬剤を提供し、ここで、この薬剤は、ちょうど記載された方法よって同定され
る。特定の他の実施形態において、本発明は、ちょうど記載された方法に従って
同定される薬剤と細胞を、細胞生存を調節するのに十分な条件および時間で接触
させる工程を包含する。特定の他の実施形態において、本発明は、ミトコンドリ
ア透過性変化(MPT)を変更するための方法を提供し、この方法は、ミトコン
ドリアをちょうど記載された方法に従って同定される薬剤と、MPTを変更する
のに十分な条件および時間で接触させる工程を包含する。特定のさらなる実施形
態において、ミトコンドリアは、細胞内に存在する。特定のさらなる実施形態に
おいて、細胞は、生きた生物内に存在する。他の実施形態おいて、細胞は、サイ
ブリッド細胞である。
【0025】 なお別の局面において、本発明は、エネルギー移動分子に融合された、ミトコ
ンドリア透過性変化細孔成分ポリペプチドを調製するための方法を提供し、この
方法は、(a)エネルギー移動分子ポリペプチドまたはその誘導体に融合された
アデニンヌクレオチドトランスロケーターポリペプチドまたはその誘導体を含む
融合タンパク質をコードする核酸発現構築物を含む宿主細胞を、この融合タンパ
ク質の発現を可能にする条件下で培養する工程;および(b)この培養物からこ
の融合タンパク質を回収する工程を包含する。特定の実施形態において、ミトコ
ンドリア透過性変化細孔成分がアデニンヌクレオチドトランスロケーターであり
、このアデニンヌクレオチドトランスロケーターは、特定の実施形態において、
ヒトANT1、ヒトANT2またはヒトANT3である。特定の他の実施形態お
いて、ミトコンドリア透過性変化細孔成分は、ポーリン、ヘキソキナーゼ、クレ
アチンキナーゼ、PRAX、CAMLまたは末梢ベンゾジアゼピンレセプターで
ある。別の実施形態において、本発明は、エネルギー移動分子に融合されるシク
ロフィリンポリペプチドを調製するための方法を提供し、この方法は、(a)エ
ネルギー移動分子ポリペプチドまたはその誘導体に融合されたシクロフィリンポ
リペプチドまたはその誘導体を含む融合タンパク質をコードする核酸発現構築物
を含む宿主細胞を、この融合タンパク質の発現を可能にする条件下で培養する工
程;および(b)この培養物から融合タンパク質を回収する工程を包含する。特
定の実施形態において、シクロフィリンポリペプチドは、シクロフィリンDポリ
ペプチドであり、そして特定の他の実施形態にいて、シクロフィリンポリペプチ
ドは、ヒトシクロフィリンA、シクロフィリンB、ヒトシクロフィリンCまたは
ヒトCyp−60である。特定の実施形態において、宿主細胞は、原核生物細胞
であり、特定の他の実施形態において、宿主細胞は、真核生物細胞であり、これ
は、特定のさらなる実施形態において、293細胞、COS−1細胞、COS−
7細胞、Sf9細胞、CHO細胞、Hep−2細胞、MDCK細胞またはジャー
カット細胞である。他の実施形態において、核酸発現構築物は、染色体外である
。他の実施形態において、核酸発現構築物は、宿主細胞染色体に組み込まれ、こ
れは、特定のさらなる実施形態において、ミトコンドリア染色体である。特定の
他の実施形態において、融合タンパク質は、プロテアーゼについての認識配列を
含み、特定の他の実施形態において、融合タンパク質は、レセプターに対するリ
ガンドを含む。
【0026】 特定の他の実施形態において、本発明は、ミトコンドリア透過性変化を変更す
る薬剤をスクリーニングするためのキットを提供し、これは、(a)シクロフィ
リンDポリペプチドまたはその誘導体;(b)単離されたアデニンヌクレオチド
トランスロケーターポリペプチドまたはその誘導体;および(c)前出のポリペ
プチドの少なくとも1つに特異的に結合する検出試薬を含む。特定の実施形態に
おいて、シクロフィリンDポリペプチドは、支持体に固定される。特定の他の実
施形態において、アデニンヌクレオチドトランスロケーターポリペプチドは、支
持体に固定される。他の実施形態において、検出試薬は、抗体またはその抗原結
合フラグメントである。別の実施形態において、本発明は、ミトコンドリア透過
性変化(MPT)を変更する薬剤をスクリーニングするためのキットを提供し、
これは、(a)宿主細胞;(b)第1核酸発現構築物(第1エネルギー移動分子
またはその改変体に融合されるアデニンヌクレオチドトランスロケーターポリペ
プチドをコードするポリヌクレオチドに作動可能に連結されるプロモーターを含
む);および(c)第2核酸発現構築物(第2エネルギー移動分子またはその改
変体に融合されるシクロフィリンDポリペプチドをコードするポリヌクレオチド
に作動可能に連結されるプロモーターを含む)を含む。さらなる実施形態におい
て、宿主細胞は、原核生物細胞であり、異なるさらなる実施形態において、宿主
細胞は、真核生物細胞であり、これは、特定のさらなる実施形態において、29
3細胞、COS−1細胞、COS−7細胞、Sf9細胞、CHO細胞、Hep−
2細胞、MDCK細胞またはジャーカット細胞である。特定の他の実施形態にお
いて、第1および第2のエネルギー移動分子は、グリーン蛍光タンパク質(GF
OP)、青色シフトGFP、シアンシフトGFP、赤色シフトGFP、または黄
色シフトGFPである。
【0027】 本発明のこれらおよび他の局面は、以下の詳細な説明および添付の図面を参照
すれば明白である。本明細書中に開示されるすべての参考文献は、それぞれ個別
に援用されるように、その全体において参考として本明細書中に援用される。
【0028】 (発明の詳細な説明) 上に記載されるように、本発明は、ミトコンドリア透過性変化(MPT)を変
更する薬剤を同定する際における使用のための組成物およびアッセイを提供する
。従って、本発明は、一般的に、ミトコンドリア透過性変化の変更が、本明細書
中に記載される、エネルギー移動分子融合ポリペプチドを提供するように改変さ
れたミトコンドリア透過性変化細孔成分の選択された対間の相互作用を検出する
ことによって推定および/または観測され得るという驚くべき発見に関する。従
って、本発明は、このような相互作用の開発を意図し、ここで、任意の対のミト
コンドリア細孔成分ポリペプチドが、本発明の開示に従って、本明細書中で提供
される方法における使用について適切なエネルギー移動分子に融合され得る。本
開示は、種々の実施形態を記載し、ここで、相互作用は、ミトコンドリア透過性
変化細孔成分(特定の実施形態において、アデニンヌクレオチドトランスロケー
ターポリペプチドである)とシクロフィリンポリペプチドとの間で検出され得る
が、本発明は、第1ミトコンドリア細孔成分と第2ミトコンドリア細孔成分との
間の相互作用に限定されることは意図しないが、一般的にこれらに関する。
【0029】 従って、例えば、本発明は、特定の実施形態においてより詳細には、アデニン
ヌクレオチドトランスロケーター(ANT)およびシクロフィリンD(CypD
)ポリペプチド(例えば、融合タンパク質);このようなポリペプチドをコード
する核酸発現構築物;およびこのようなポリペプチドおよび/またはその複合体
と相互作用する天然または合成の薬剤(例えば、小分子、ANTリガンドおよび
CypDリガンド)を検出するためのスクリーニング方法に関する。しかし、本
明細書中に開示される種々の実施形態の精神および範囲は、ANT−シクロフィ
リン相互作用に限定されることは意図されず、本明細書中に提供される任意のミ
トコンドリア細孔成分間の相互作用を包含することを意図し、これは、例えば、
MPTを調節する様式で、他のミトコンドリア細孔成分との一過性または安定な
会合によってミトコンドリアと相互作用する因子である多孔性成分に関与する相
互作用を含む。
【0030】 上に記載されるように、ミトコンドリア内膜の選択的透過性は、膜に沿った電
気化学的電位を維持するためにETCの適切な機能を必要とする。アデニンヌク
レオチドトランスロケーター(ANT)は、ATP/プロトン交換を媒介するか
またはミトコンドリア内膜を共輸送し、そして特定の条件下において、MPT「
細孔」の形成を増強するためにシクロフィリンD(CypD)に特異的に結合す
ると考えられる。これらおよび他のミトコンドリア分子成分のMPTにおける役
割およびこのような成分に影響する因子は、本明細書中に提供される方法を使用
して調査され得る。特に好ましい局面において、本発明は、ANTとCypDと
の間の相互作用が、MPTを変更する薬剤をスクリーニングし、同定するために
検出される結合および機能アッセイに関する。
【0031】 (アデニンヌクレオチドトランスロケーター(ANT)およびシクロフィリン
D(CypD)ポリペプチド) 本発明は、一般的に、アデニンヌクレオチドトランスロケーター(ANT)お
よびシクロフィリンD(CypD)ポリペプチド(例えば、融合タンパク質)に
関する。このようなポリペプチドは、任意のANTまたはCypDのアイソフォ
ームを含み得る。本発明はさらに、ANTコード核酸発現構築物および/または
CypDコード核酸発現構築物を含む宿主細胞を培養することによって、組換え
ANTおよびCypDポリペプチド(融合タンパク質を含む)を産生するための
方法を提供する。本発明はまた、単離された組換えANTおよびCypDポリペ
プチド(例えば、融合タンパク質)を使用してMPTを変更する薬剤をスクリー
ニングするための方法に関する。
【0032】 本発明のポリペプチドおよび核酸は、好ましくは、単離された形態で提供され
、そして特定の好ましい実施形態において、均質になるまで精製される。本明細
書中で使用されるように、用語「単離された」は、材料が、そのもともとの環境
(例えば、それが天然に存在する場合には、天然の環境)から取り出されること
を意味する。例えば、生存にしている動物中に存在している天然に存在する核酸
またはポリペプチドは、単離されないが、天然系に同時に存在している材料のい
くつかまたは全てから分離された同じ核酸またはポリペプチドは単離される。こ
のような核酸は、ベクターの一部であり得、そして/あるいは、このような核酸
またはポリペプチドは、組成物の一部であり得、そしてなお、このようなベクタ
ーまたは組成物が、その天然の環境の一部ではないように、単離される。
【0033】 本明細書中に提供されるANTおよびCypDポリペプチドは、図1および図
8(配列番号 および )の一つ以上の推定アミノ酸配列を含み得る。あるいは
、このようなポリペプチドは、本明細書中に提供されるANT/CypD核酸発
現構築物によってコードされる一つ以上のポリペプチド配列を含み得る。このよ
うなポリペプチド配列のフラグメント、アナログおよび誘導体を含むポリペプチ
ドならびに融合タンパク質が、さらに、意図される。本明細書中において使用さ
れるように、用語「フラグメント」「誘導体」および「アナログ」は、ANTお
よびCypDポリペプチドまたは融合タンパク質を参照する場合、このようなポ
リペプチドと本質的に同じ生物学的機能または活性を保有する任意のANTおよ
びCypDポリペプチドまたは融合タンパク質をいう。例えば、アナログは、活
性なANTおよび/またはCypDポリペプチドを産生するように切断によって
活性化され得るプロタンパク質であり得る。本発明のポリペプチドは、組換えポ
リペプチドまたは合成ポリペプチドであり得、好ましくは、組換えポリペプチド
である。
【0034】 ANTまたはCypDポリペプチドのフラグメント、誘導体、またはアナログ
(核酸発現構築物によってコードされるANTおよびCypDのポリペプチドお
よび融合タンパク質を含む)は、(i)1つ以上のアミノ酸残基が、保存された
かまたは保存されていないアミノ酸残基(好ましくは、保存されたアミノ酸残基
)と置換されているものであり、そしてそのような置換されたアミノ酸残基は、
その遺伝子コードによってコードされたものであってもなくてもよく、(ii)
1つ以上のアミノ酸残基が値喚起を含むもの、(iii)ANTおよび/または
CypDポリペプチドが別の化合物(例えば、そのポリペプチドの半減期を増大
させる化合物(例えば、ポリエチレングリコール))と融合されているもの、お
よび/または(iv)さらなるアミノ酸がANTおよび/またはCypDポリペ
プチドに融合したもの(以下により詳細に記載されるANTおよび/またはCy
pDポリペプチドの検出に用いられる、および/またはANT/CypDポリペ
プチドまたはプロタンパク質の配列の精製のために用いられるアミノ酸配列を含
む)であり得る。このようなフラグメント、誘導体、およびアナログは、本明細
書の教示から当業者の技術範囲内であると考えられる。
【0035】 本明細書において提供される特定の方法内において、細菌、昆虫、酵母、およ
び/または哺乳動物の発現系は、検出可能な組換えANTおよび/またはCyp
Dポリペプチドの顕著な量での信頼性のある産生のために設計され得る。特定の
実施形態において、組換えANTおよびCypD融合タンパク質を産生するため
の組成物および方法が提供され、ここで、その融合タンパク質は、エネルギー移
動分子ポリペプチド配列を含む。これらおよび他の特定の実施形態内において、
外部的に調節されるプロモーターに由来する検出可能な組換えANT融合タンパ
ク質およびCypD融合タンパク質を産生するための組成物および方法が提供さ
れる。特定の好ましい実施形態において、その発現系の設計には、少なくとも1
つのミトコンドリアを含む宿主細胞の使用が含まれる。
【0036】 ANTおよびCypDポリペプチド(例えば、融合タンパク質)は、インタク
トな宿主細胞内で、またはインタクトな細胞小器官(例えば、ミトコンドリア、
細胞膜または細胞内粒子)の調製において、有用であり得る。このようなポリペ
プチドは、さらに、細胞ホモジネートまたは溶解物、亜ミトコンドリア粒子、単
層膜粒子および多層膜粒子、または他の調製物を含むがこれらに限定されない破
壊された細胞調製物において有用であり得る。あるいは、ANTおよびCypD
ポリペプチドは、組換え細胞培養物から、硫安沈殿またはエタノール沈殿、酸抽
出、アニオンもしくはカチオン交換クロマトグラフィー、ホスホセルロースクロ
マトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、アフィニティークロマト
グラフィー、ヒドロキシアパタイトクロマトグラフィー、およびレクチンクロマ
トグラフィーを含む方法によって、回収および精製され得る。タンパク質のリフ
ォールディング工程は、必要に応じて、機能的タンパク質のコンフィギュレーシ
ョンを完了するにおいて使用され得る。最後に、高速液体クロマトグラフィー(
HPLC)は、最終精製工程のために使用され得る。
【0037】 本発明のポリペプチドは、天然に精製された産物、化学的合成手順の産物、ま
たは原核生物または真核生物の宿主(例えば、培養中の細菌、酵母、高等植物、
昆虫、または哺乳動物細胞を含む)からの組換え技術の産物であり得る。組換え
産生手順に使用される宿主に依存して、本発明のポリペプチドおよび融合タンパ
ク質は、グリコシル化されていてもよいし、グリコシル化されていなくてもよい
。ポリペプチドはまた、開始メチオニンアミノ酸残基を含み得る。
【0038】 本明細書において提供される組成物および方法は、植物および動物のANTを
含む任意の原核生物または真核生物ANTに適合され得、これはさらにアミノ酸
配列および/またはコードする核酸が当業者に公知の例えば、酵母、脊椎動物お
よび哺乳動物ANT(げっ歯類、非ヒト霊長類、およびヒトANT)を含み得る
。それらの組織発現パターンにおいて異なる3つのヒトANT(huANT)ア
イソフォームが記載されている(Stepienら、1992 J.Biol.
Chem.267:14592を参照のこと;また、Wallaceら、199
8 Mitochondria & Free Radicals in Ne
urodegenerative Diseases.Beal.Howell
and Bodis−Wollner編、Wiley−Liss,New Y
ork、283−307頁、およびそこで引用されている文献も参照のこと)。
cDNAの核酸配列(huANT1 cDNAについては、Neckelman
nら、Proc.Nat’l.Acad.Sci.U.S.A.84:7580
-7584(1987);huANT2 cDNAについては、Battini
ら、J.Biol.Chem.262:4355−4359(1987);およ
びhuANT3 cDNAについては、Cozensら、J.Mol.Biol
.206:261−280(1989))、およびこれらの3つのヒトANTア
イソフォームについてのアミノ酸配列が報告されている;そしてANT遺伝子配
列は、多数の種について決定されている(例えば、huANT1ゲノムDNAに
ついてのLiら、1989 J.Biol.Chem.264:13998;h
uANT2についてのLiewら、GenBank Acc.No.N8671
0;ラットANT遺伝子についてのShinoharaら、1993 Bioc
him.Biopys.Acta 1152:192を参照のこと;その他につ
いては、例えば、Kuら、1990 J.Biol.Chem.265:160
60;Adamsら、1991 Science 252:1651;およびW
O98/19714を参照もまたこと)。哺乳動物種の内でANT配列は、高度
に保存されている;例えば、アミノ酸レベルにおいて、マウスANT1およびA
NT2は、ヒトANT2と98%の配列同一性を示す。少なくとも29のANT
タンパク質の全長アミノ酸配列が、現在までに、種々の動物および植物種から報
告されており、これらのうちのほとんどが核酸配列から推定されている(Fio
reら、1998 Biochimie 80:137-150)。
【0039】 同様に、本発明の組成物および方法はまた、任意の原核生物または真核生物C
yp(例えば、CypD(植物および動物のCypDを含む)(これはさらに、
そのアミノ酸配列および/またはコードする核酸が当業者に公知である例えば、
酵母、寄生生物、無脊椎動物、げっ歯類、およびヒトのCypDを含む(例えば
、前掲の表1を参照のこと)))に適合され得る。3つのヒトCypD(Cyp
3としても知られる)アイソフォーム(例えば、Bergsmaら、1991、
J.Biol.Chem.266:23204−14、ヒトCyp3のcDNA
についてはGenBank Acc.No.M80254、および推定アミノ酸
配列についてはAcc.No.AAA58434を参照のこと)の核酸およびア
ミノ酸配列に加えて、他の種由来のCypD配列が報告されている(例えば、ラ
ットCypDのcDNAについてはGenBank Acc.No.U6854
4、および推定アミノ酸配列についてはNo.AAB08453を参照のこと)
【0040】 本発明のポリペプチドには、当該分野で公知の配列と同一または類似のアミノ
酸配列を有するANTおよびCypDポリペプチドおよび融合タンパク質が含ま
れる。例えば、例示のためであって限定するものではないが、図1、2、7、お
よび8(配列番号 )のヒトANTおよびCypDポリペプチドは、本発明に
したがって使用されることが意図され、図1、2、7、および8のポリペプチド
およびそのようなポリペプチドの部分に対して少なくとも70%の類似性(好ま
しくは、70%の同一性)、そしてより好ましくは、図1、2、7、および8の
ポリペプチドおよびそのようなポリペプチドの部分に対して90%の類似性(よ
り好ましくは、90%の同一性)、そしてなおより好ましくは、図1、2、7、
および8のポリペプチドおよびそのようなポリペプチドの部分に対して95%の
類似性(なおより好ましくは、95%の同一性)を有するポリペプチドもまた本
発明にしたがって使用されることが意図され、ここで、このようなANTおよび
CypDポリペプチドの部分は、一般的に、少なくとも8個の連続するアミノ酸
、好ましくは、少なくとも12個の連続するアミノ酸、より好ましくは、少なく
とも20個の連続するアミノ酸、より好ましくは、少なくとも30個の連続する
アミノ酸、そしてより好ましくは、少なくとも50個の連続するアミノ酸を含有
する。
【0041】 2つのポリペプチドの間の「類似性」は、一般に、アミノ酸配列およびそのポ
リペプチドの保存されたアミノ酸置換を、第二のポリペプチドの配列と比較する
ことによって決定される。本発明のポリペプチドのフラグメントまたは部分は、
ペプチド合成により対応する全長ポリペプチドを産生することによって利用され
得る;したがって、そのフラグメントは、全長ポリペプチドを産生するための中
間体として利用され得る。本発明の核酸のフラグメントまたは部分は、本発明の
全長核酸を合成するために使用され得る。
【0042】 上記のように、本発明はANTおよびCypDポリペプチド(ヒトANTおよ
びヒトCypDポリペプチドならびにANT融合タンパク質およびCypD融合
タンパク質を含む)を産生および単離するための方法に一部関する。ANTポリ
ペプチドは、一般に、ANTポリペプチドをコードするポリヌクレオチドに作動
可能に連結したプロモーターを有する核酸発現ベクターを使用して、有用な量で
産生され得る。同様に、CypDポリペプチドは、一般に、CypDポリペプチ
ドをコードするポリヌクレオチドに作動可能に連結したプロモーターを有する核
酸発現ベクターを使用して有用な量で産生され得る。好ましい実施形態において
、核酸発現構築物は、本発明において提供されるようにエネルギー移動分子ポリ
ペプチドに融合したANTまたはCypDポリペプチドを含む融合タンパク質を
コードする。本明細書に記載されるANTおよびCypDをコードする核酸発現
構築物は別々のベクターであり得るが、本発明はそのように限定されることを意
図せず、当業者は、容易にANTおよびCypDポリペプチドおよび/または融
合タンパク質が単一の核酸構築物上に配置され得ることを理解する。例えば、単
一の核酸発現構築物は、単一のプロモーターに作動可能に連結されたANTおよ
びCypD融合タンパク質をコードするポリヌクレオチド配列を有し得、あるい
は融合タンパク質をコードする各ポリヌクレオチド配列は、それ自身の作動可能
に連結したプロモーターを有し得る。いずれかの構築物において、両方の融合タ
ンパク質は、実質的に同時に発現され得る。
【0043】 特定の実施形態において、例えば、本発明は、本明細書において提供されるよ
うに、組換えANTおよびCypDポリペプチドおよび融合タンパク質を、外部
から制御されるプロモーターを使用することによって産生するための組成物およ
び方法を提供する。他の実施形態において、例えば、本発明は、例えば、Cyp
Dポリペプチドに対してANTポリペプチドの異なる産生レベルを可能にするた
めに、1つ以上の外部的に制御されるプロモーターを含むように適合され得る。
【0044】 本発明はまた、全長タンパク質およびポリペプチド、フラグメント、およびそ
の改変体を含み、そしてさらに本明細書において提供されるANT融合タンパク
質およびCypD融合タンパク質を含むANTおよびCypDポリペプチドの使
用に一部関する。以下により詳細に記載される特定の好ましい実施形態において
、ヒトANTおよびCypDポリペプチドは、種々の結合アッセイ、スクリーニ
ングアッセイ、機能的アッセイなどにおいて使用され得る。特定の特に好ましい
実施形態において、ANT融合タンパク質は、エネルギー移動分子ポリペプチド
を含む、そしてCypD融合タンパク質は、ANT融合タンパク質に存在するも
のとは区別されるエネルギー移動分子ポリペプチドを含み、ここで、適切なエネ
ルギー移動分子ポリペプチドの選択は、本明細書において提供されるように行わ
れる。組換えANTおよびCypDポリペプチドの発現は、このようなアッセイ
に老いてANTおよびCypDポリペプチド産物の使用を可能にするレベルで達
成され得、そして本発明は、ANTとCypDポリペプチドとの間および/また
は融合タンパク質の間の相互作用を変更する因子(例えば、ANTリガンドおよ
びCypDリガンドを含む)を同定するためのアッセイ(ハイスループットアッ
セイを含む)を提供する。本発明はさらに、ANTおよびCypDポリペプチド
の因子およびリガンドに一部関する。このような因子は、例えば、本明細書に記
載されるものを含むがこれらに限定されない当該分野で公知のANTおよびCy
pD機能を増強または減弱し得る。
【0045】 (エネルギー移動分子および融合タンパク質) 上記のように、本発明はまた、ANTおよびCypDポリペプチド(ANTお
よびCypD融合タンパク質を含む)を産生および単離するため、ANT、Cy
pD、およびANT/CypD複合体と相互作用する因子を同定するための組成
物および方法に一部関する。本発明の特定の局面は、蛍光共鳴エネルギー移動(
FRET)技術が、ANTとCypD融合タンパク質との間のANT−CypD
相互作用を検出するために使用され得るという発見に基づいている。ここで、一
方の融合タンパク質は、エネルギー移動分子ポリペプチドに融合したANTポリ
ペプチド(例えば、適切なエネルギー移動ドナーポリペプチド配列、ドメインま
たは領域)を含み、そして他方の融合タンパク質は、適切なエネルギー移動アク
セプターポリペプチド配列、ドメインまたは領域のようなエネルギー移動分子ポ
リペプチドに融合したCypDポリペプチドを含む。別の非限定的な例として、
一方の融合タンパク質が、エネルギー移動分子ポリペプチドに融合したANTポ
リペプチド(例えば、適切なエネルギー移動アクセプターポリペプチド配列、ド
メイン、または領域)を含み得、そして他方の融合タンパク質が、エネルギー移
動分子ポリペプチドに融合したCypDポリペプチド(適切なエネルギー移動ド
ナーポリペプチド配列、ドメイン、または領域)を含み得る。
【0046】 エネルギー移動ドナー分子(例えば、適切なエネルギードナーであるエネルギ
ー移動分子ポリペプチド)のエネルギー放射スペクトルは、FRETにおいて使
用するにおいて対合されるエネルギー移動アクセプター分子(例えば、適切なエ
ネルギーアクセプターであるエネルギー移動分子ポリペプチド)のエネルギー吸
収スペクトルと少なくとも部分的に重複しているべきであり、そのようにしてド
ナーからアクセプターへのエネルギー移動が生じ得る。代表的には、エネルギー
移動ドナー分子は、エネルギー移動アクセプター分子の励起ピーク波長(ここで
は、「λA(ex)」)の数nm以内である放射ピーク波長(ここでは、「λD
(em)」)を有する。すなわち、D(em)とA(ex)との間の差異は、代表
的には、約70nmから約20nm以下までであり、その差 Δ=λD(em)-λA(ex) の代表的な値は、60nm以下、50nm以下、40nm以下、30nm以下、
25nm以下、20nm以下、15nm以下、10nm以下、5nm以下、また
は1nm以下である。
【0047】 しかし、励起または放射が波長の関数としてプロットされた場合、エネルギー
移動ドナー分子またはエネルギー移動アクセプター分子としての使用のために適
切である特定の化合物は、広範なピークを有し得、それにより、エネルギーが、
上記のD(em)とA(ex)との間の差よりも大きな差を有する特定の対合さ
れたエネルギー移動ドナーおよびエネルギー移動アクセプター分子間で検出可能
に移動され得る。例えば、特定のドナー−アクセプター対は、それらの間のエネ
ルギー移動が高度に非効率的である場合(すなわち、1つまたは両方のエネルギ
ー移動ドナーおよびアクセプターが、エネルギー移動分子のための励起ピーク波
長および/または放射ピーク波長から離れた波長を有するリガンドとともに使用
され得る場合)でさえも、エネルギー移動ドナーおよびエネルギー移動アクセプ
ターが、検出可能なエネルギー移動が生じるために互いに充分近接領域内にある
限り、本明細書において提供されるエネルギー移動方法論にとって適切であり得
る。当業者は、蛍光共鳴エネルギー移動が存在する場合、適切な(すなわち、適
した)エネルギー移動ドナー−アクセプター対が確立された基準および本明細書
の教示に従って達成されるように、過度の実験を要することなく、容易に決定し
得る。
【0048】 例えば、慣用のスクリーニングが、検出可能なFRETシグナルが生成され得
るか否かを決定するために、試験溶液中で(例えば、本明細書中に提供されるよ
うな宿主細胞の非存在下で)少なくとも候補エネルギー移動ドナー分子および候
補エネルギー移動アクセプター分子(例えば、本明細書中に開示されるようなド
ナーおよびアクセプターエネルギー移動分子ポリペプチド)を組み合わせること
により用いられ得る。特定のエネルギー移動ドナー−アクセプターポリペプチド
組み合わせについて、FRETシグナルの特異的生成は、ドナーポリペプチドお
よびアクセプターポリペプチドの各々が融合される機能的ドメインの結合(例え
ば、本明細書中に提供されるようなANTポリペプチドとCypDポリペプチド
との間の結合相互作用)に依存し得る。溶液中の検出可能なFRETシグナルの
それらの容易化について特定のこのようなドナー−アクセプター対をスクリーニ
ングすることは、試験溶液に、機能的ドメインの性質(例えば、ANT−Cyp
D結合を好む補因子または他の条件)の精通に基づいて当業者によって選択され
る少なくとも1つの適切な生体分子(例えば、タンパク質またはペプチド含有種
、脂質含有種、核酸含有種、または炭水化物含有種)を添加することをさらに包
含し得る。理論に縛られることを望まないが、FRETシグナルを検出するため
に、このようなパイロット実験において使用されるエネルギー移動ドナー分子お
よびアクセプター分子の濃度は、特定のこのような場合においては、本明細書中
で提供されるような本発明の方法において用いられる濃度を超え得る。しかし、
このようなエネルギー移動分子の同様に検出可能な濃度は、エネルギー移動分子
ポリペプチドを含む融合タンパク質の発現を調節するプロモーターの誘導後、本
明細書中に記載のような宿主細胞において(例えば、このような宿主細胞の亜細
胞区画(例えば、ミトコンドリア)において)蓄積し得る。当業者はまた、エネ
ルギー移動ドナー分子およびエネルギー移動アクセプター分子(例えば、エネル
ギー移動分子ポリペプチド)の蛍光スペクトル特性が、用いられる溶液およびサ
ンプル条件(例えば、選択される溶媒、溶媒およびイオン強度、pH、サンプル
の性質など)の関数として変動し得ることを容易に理解する。
【0049】 本発明に従う使用について適切なエネルギー移動ドナー−アクセプター対(例
えば、対合したエネルギー移動分子ドナーポリペプチドおよびアクセプターポリ
ペプチド)を選択する際に有用な別の基準は、励起エネルギー移動アクセプター
により生成した放射シグナルが、励起エネルギー移動ドナーにより生成した放射
シグナルと区別可能でなければならないことである。励起ドナーからの放射シグ
ナルは、例えば、(1)励起アクセプターからの放射シグナルの波長が、励起ド
ナーからの放射シグナルの波長と十分に異なるか、または(2)アクセプターが
励起ドナーからの放射シグナルを消光する場合、非常に区別され得る。
【0050】 エネルギー移動ドナーおよびアクセプター分子ポリペプチドとして働き得るタ
ンパク質の例は、「FLASH」(フルオレセイン含砒素ヘリックス結合剤)配
列(Griffinら、Science 281:269−272,1998)
、またはエクオリンタンパク質もしくはグリーン蛍光タンパク質(GFP)配列
(Kendallら、Trends in Biotechnology 16
:216−224,1998、およびその中で引用される文献)を含む融合タン
パク質を含む。本明細書中で使用されるように、用語「グリーン蛍光タンパク質
」は、野生型グリーン蛍光タンパク質(野生型GFP)、ならびに野生型GFP
の青色シフト、青緑色シフト、赤色シフト、および黄色シフト誘導体(それぞれ
BFP、CFP、RFPおよびYFPと称される;公開PCT出願WO98/0
6737を参照のこと)を包含する。表2(以下の実施例17を参照のこと)は
、代表的なGFPエネルギー移動分子ポリペプチドドナー−アクセプター対の例
を提供し、そしてアミノ酸の一文字表記を用いて種々のGFP誘導体において示
した数のアミノ酸配列位置でのアミノ酸置換の記述を包含する。表2は、これら
のGFPの励起および放射のそれぞれのピーク波長もまた示す。
【0051】 エネルギー移動分子ポリペプチド(例えば、エクオリン、GFP、またはFL
ASHポリペプチド)に融合されたANTポリペプチドまたはCypDポリペプ
チドを含む融合タンパク質をコードする発現構築物を生成するために、遺伝子発
現について適当なポリヌクレオチドを含む発現ベクターは、(1)本明細書中で
提供されるようなANTポリペプチドまたはCypDポリペプチドをコードする
第一の核酸および(2)エクオリンポリペプチド、GFP誘導体またはFLAS
Hポリペプチドをコードする第二の核酸を含むように操作され得、ここで第一の
核酸および第二の核酸は、両核酸を含む共通読み枠を有するように連結される。
【0052】 以下で議論するように、このようなポリペプチドは、タンパク質−タンパク質
相互作用(結合事象(Mahajanら、Nature Biotechnol
ogy 16:547−562,1998を参照のこと)またはタンパク質開裂
(Xuら、Nucl.Acids Res.26:2034−2035,199
8を参照のこと)を含む)を検出するためにFRETアッセイ内で用いられ得る
。このようなアッセイは、例えば、本明細書中に提供されるように、一方のエネ
ルギー移動分子(エネルギードナー発蛍光団)の放射スペクトルが他方のエネル
ギー移動分子(エネルギーアクセプター発蛍光団)の励起スペクトルと重複する
ように選択される2つの蛍光転移分子(例えば、エネルギー移動分子ポリペプチ
ド)を用いる。従って、本明細書中で提供されるFRETに基づくスクリーニン
グ方法は、一般に、それらが蛍光エネルギーを転移することにより宿主細胞にお
いて相互作用するような、重複する励起/放射スペクトルを有する2つのエネル
ギー移動分子を用いる。好ましい実施形態においては、エネルギー移動分子は、
蛍光、リン光、生物発光、または化学発光性のタンパク質、ポリペプチド、また
はペプチドであり得、そしてより好ましくは、蛍光性のタンパク質、ポリペプチ
ド、またはペプチドであり得る。エネルギー移動分子(例えば、エネルギー移動
分子ポリペプチド配列)(例えば、ANTおよび/またはCypDポリペプチド
に融合されて、本明細書中に記載のような検出可能なANTまたはCypD融合
タンパク質を形成し得る)は、それが、物理的(例えば、光子もしくは電子)ま
たは化学的(例えば、酵素もしくはインデューサー)であり得る励起エネルギー
に曝露されたときに検出され得る。好ましい実施形態においては、励起エネルギ
ーは化学的であり、より好ましくは、励起エネルギーは物理的であり、そして最
も好ましくは、励起エネルギーは、約300nm〜約650nmの範囲の波長を
有する光である。
【0053】 本明細書中に記載されるように、本発明は、例えば、例示としてであって限定
ではないが、ANTおよびCypD融合タンパク質の検出、単離および/または
精製を可能にするさらなる機能的もしくは非機能的ポリペプチド配列に融合され
たANTまたはCypDポリペプチドを含むANTおよびCypD融合タンパク
質を提供する。例えば、さらなる機能的ポリペプチド配列は、本明細書中で提供
されるようなエネルギー移動分子ポリペプチドであり得る。本明細書中で記載さ
れたANTおよびCypD融合タンパク質は、FRET、蛍光、リン光、生物発
光、または化学発光によって検出され得、そして、特定の実施形態においては、
タンパク質−タンパク質アフィニティー(例えば、レセプター−リガンド)、金
属アフィニティーまたは電荷アフィニティー方法によって検出、単離、および/
または精製され得る融合タンパク質を含む。特定の他の実施形態においては、本
発明の融合タンパク質は、プロテアーゼ認識配列を含む配列を有する融合タンパ
ク質の特異的プロテアーゼ開裂(これにより、ANTおよびCypDポリペプチ
ドが、さらなるポリペプチド配列から分離可能であり得る)によって検出され得
る。特定の好ましい実施形態においては、例えば、各ANTおよび/またはCy
pDポリペプチド配列は、エネルギー移動分子ポリペプチド配列にインフレーム
に融合される。ANTおよびCypD融合タンパク質に存在する他のポリペプチ
ド配列は、ANTおよびCypDポリペプチドのアフィニティー検出および単離
を容易にし得、そして、例えば、ポリ−Hisまたは規定の抗原性ペプチドエピ
トープ(米国特許第5,011,912号およびHoppら、(1988 Bi
o/Technology 6:1204)に記載)、またはXPRESSTM
ピトープタグ(Invitrogen,Carlsbad,CA)を含み得る。
アフィニティー配列は、細菌宿主の場合マーカーに融合された成熟ポリペプチド
の精製を提供するために、例えば、pBAD/His(Invitrogen)
またはpQE−9ベクターによって供給されるような、ヘキサ−ヒスチジンタグ
であり得る。あるいは、アフィニティー配列は、哺乳動物宿主細胞(例えば、C
OS−7細胞)が用いられる場合、ヘマグルチニン(HA)タグであり得る。H
Aタグは、インフルエンザヘマグルチニンタンパク質に由来する抗体規定エピト
ープに対応する(Wilsonら、1984, Cell 37:767)。
【0054】 ANTおよびCypD融合タンパク質は、ANTおよびCypDの検出、単離
、および/または局在化を容易にするために、ANTおよびCypDに付加され
た免疫グロブリン定常領域ポリペプチドをさらに含み得る。免疫グロブリン定常
領域ポリペプチドは、好ましくは、ANTまたはCypDポリペプチドのC末端
に融合される。抗体由来ポリペプチド(Fcドメインを含む)の種々の部分に融
合された異種ポリペプチドを含む融合タンパク質の一般的な調製は、例えば、A
shkenaziら(1991 Proc.Nat.Acad Sci.USA
,88:10535)およびByrnら(1990 Nature,344:6
77)によって記載されている。ANT:FcまたはCypD:Fc融合タンパ
ク質をコードする遺伝子融合は、適当な発現ベクターに挿入される。本発明の特
定の実施形態においては、ANT:FcおよびCypD:Fc融合タンパク質は
、ほとんど抗体分子のように組み立てられ得、そこでは鎖間ジスルフィド結合が
Fcポリペプチド間で形成し、ダイマーANT融合タンパク質およびダイマーC
ypD融合タンパク質を生じる。
【0055】 ANTおよびCypDをコードする配列にインフレームに連結されたDNA配
列によりコードされた免疫グロブリンV領域ドメインを含む融合ポリペプチドに
よって予め選択された抗原について特異的結合アフィニティーを有するANTお
よびCypD融合タンパク質もまた、本発明の範囲内であり、これは、本明細書
中に提供されるような、それらの改変体およびフラグメントを含む。免疫グロブ
リンV領域融合ポリペプチドを有する融合タンパク質の構築のための一般的なス
トラテジーは、例えば、EP 0318554;U.S.5,132,405;
U.S.5,091,513;およびU.S.5,476,786において開示
される。
【0056】 融合タンパク質は、特定の実施形態においては、所望のアフィニティー特性(
例えば、レセプター−リガンド)を有する1つ以上の他のポリペプチドに融合さ
れたANTまたはCypDポリペプチドを含む。アフィニティー特性を有するポ
リペプチドのいくつかの特異的な例は、限定なく、酵素(例えば、グルタチオン
−S−トランスフェラーゼ(GST))およびStaphylococcus
aureusプロテインAポリペプチドを含む。プロテインAをコードする核酸
および免疫グロブリン定常領域についてアフィニティーを有する融合タンパク質
の構築におけるそれらの使用は、一般に、例えば、米国特許第5,100,78
8号に開示される。ANTおよびCypD融合タンパク質の構築のための他の有
用なアフィニティーポリペプチドは、ストレプトアビジン融合タンパク質(例え
ば、WO89/03422;U.S.5,489,528;U.S.5,672
,691;WO93/24631;U.S.5,168,049;U.S.5,
272,254および他に開示されるような)およびアビジン融合タンパク質(
例えば、EP 511,747を参照のこと)を含み得る。本明細書中および引
用された文献において提供されるように、ANTおよびCypDポリペプチド配
列は、全長融合ポリペプチドであり得る融合ポリペプチド配列、および、あるい
はそれらの改変体またはフラグメントであり得る融合ポリペプチド配列に融合さ
れ得る。
【0057】 (核酸発現構築物) 本発明の核酸構築物は、RNAの形態またはDNAの形態(例えば、cDNA
、ゲノムDNAまたは合成DNA)であり得る。DNAは、二本鎖または一本鎖
であり得、一本鎖であればコード鎖または非コード(アンチセンス)鎖であり得
る。本明細書中で提供されるようなミトコンドリア細孔成分のコード配列は、当
該分野で公知である(例えば、以下の表1を参照のこと)。例えば、例示のため
に(限定ではない)、本発明に従って使用するためのANTまたはCypDポリ
ペプチドをコードするコード配列は、上記のような、ならびに例えば、図1、7
、および8においてヒトANT1[配列番号 ]、ヒトANT2[配列番号
、ヒトANT3[配列番号 ]、ヒトCypA[配列番号 ]およびヒトCyp
D[配列番号 ]について示されているような、任意の所定のANTまたはCy
p(例えば、CypAもしくはCypD)について当該分野で公知のコード配列
に同一であり得るか、あるいは例えば図1、7、または8のcDNAと、遺伝子
暗号の重複性もしくは同義性の結果として、同じANTまたはCypポリペプチ
ドをコードする、異なるコード配列であり得る。
【0058】 ANTまたはCypDポリペプチドをコードする核酸配列は、以下を含む配列
を包含するが、これらに限定されない:ANTまたはCypDポリペプチドのコ
ード配列のみ;ANTまたはCypDポリペプチドのコード配列およびさらなる
コード配列;ANTまたはCypDポリペプチドのコード配列(および必要に応
じてさらなるコード配列)および非コード配列(例えば、イントロンまたはAN
TまたはCypDポリペプチドのコード配列の5’および/または3’の非コー
ド配列(例えば、調節され得る調節核酸配列、外部で調節されるかまたは調節可
能なプロモーター、エンハンサー、他の転写調節配列、リプレッサー結合配列、
翻訳調節配列または任意の他の調節核酸配列))。従って、用語「ANTポリペ
プチドをコードするポリヌクレオチド」および「CypDポリペプチドをコード
するポリヌクレオチド」は、それぞれのポリペプチドのコード配列のみを含むポ
リヌクレオチド、ならびにさらなるコード配列および/または非コード配列を含
むポリヌクレオチドを包含する。 本発明はさらに、本明細書中に記載のポリヌクレオチドの改変体に関し、これ
は、ネイティブなANTポリペプチドおよびCypDポリペプチドのフラグメン
ト、アナログ、または誘導体をコードし得る。例えば、図2および8[配列番号 ]の推定アミノ酸配列を有するヒトANT1、ANT2およびANT3ポリペ
プチドならびにヒトCypDポリペプチド、または任意のANTおよびCypD
ポリペプチドが使用され得る。ANTおよびCypDをコードする核酸配列の改
変体は、核酸の天然に生じる対立遺伝子改変体または天然に生じない改変体であ
り得る。当該分野で公知であるように、対立遺伝子改変体は、1つ以上のヌクレ
オチドの少なくとも1つの置換、欠失、もしくは付加(これらのいずれもが、コ
ードされるANTおよびCypDポリペプチドの機能を実質的に変更しない)を
有し得る核酸配列の代替の形態である。従って、本発明は、例えば、図2および
8[配列番号 ]に示されるのと同じANTおよびCypDポリペプチドをコー
ドする核酸、ならびにこのような核酸の改変体(この改変体は、図2および8[
配列番号 ]のポリペプチドのいずれかのフラグメント、誘導体、またはアナロ
グをコードする)を包含する。
【0059】 ANTおよびCypDの改変体および誘導体は、それぞれANTおよびCyp
Dポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の変異により得られ得る。ネイテ
ィブなアミノ酸配列の変更は、多数の従来の方法のいずれかによって達成され得
る。変異は、ネイティブ配列のフラグメントへの連結を可能にする制限部位に隣
接して変異体配列を含むオリゴヌクレオチドを合成することによって、特定の遺
伝子座で導入され得る。連結後、得られる再構築配列は、所望のアミノ酸挿入、
置換、または欠失を有するアナログをコードする。
【0060】 あるいは、オリゴヌクレオチドに指向された部位特異的変異誘発手順は、変更
された遺伝子を提供するために使用され得、ここで、所定のコドンは、置換、欠
失、または挿入によって変更され得る。このような変更を作製するための例示的
な方法は、Walderら(Gene 42:133,1986);Bauer
ら(Gene 37:73,1985);Craik(BioTechniqu
es,1985年1月,12−19);Smithら(Genetic Eng
ineering:Principles and Methods,Plen
um Press,1981);Kunkel(Proc.Natl.Acad
.Sci.USA 82:488,1985);Kunkelら(Method
s in Enzymol.154:367,1987);ならびに米国特許第
4,518,584号および同第4,737,462によって開示される。
【0061】 アミノ酸残基または配列の種々の付加または置換、あるいは生物学的活性に必
要でない末端残基または内部残基または配列の欠失をコードする等価なDNA構
築物はまた、本発明に含まれる。例えば、生物学的活性に必須ではないCys残
基をコードする配列は、欠失または他のアミノ酸で置換されるCys残基を生じ
るために変更され得、復元の際の不正確または所望でない分子内ジスルフィド架
橋の形成を防止する。他の均等物は、隣接する二塩基性アミノ酸残基の改変によ
って調製され得、KEX2プロテアーゼ活性が存在する酵母系における発現を増
大する。EP 212,914は、タンパク質におけるKEX2プロテアーゼプ
ロセシング部位を不活性化するための部位特異的変異誘発の使用を開示する。K
EX2プロテアーゼプロセシング部位は、残基を欠失、付加または置換し、Ar
g−Arg、Arg−Lys、およびLys−Arg対を変更し、これらの隣接
する塩基性残基の出現を除去することによって不活性化される。Lys−Lys
対形成は、KEX2切断に対してほとんど感受性でなく、そしてArg−Lys
またはLys−Argの、Lys−Lysへの転化は、KEX2部位の不活性化
のための保存的かつ好ましいアプローチを表す。
【0062】 短縮型分子(例えば、短縮型のANTまたはCypDポリペプチドあるいは核
酸)は、この分子の全長バージョン未満を含む任意の分子であり得る。特定の好
ましい実施形態において、本発明は、短縮型のANTおよびCypDポリペプチ
ドを提供し、そして特定の実施形態において、本発明は、このような短縮型ポリ
ペプチドをコードする核酸を提供する。短縮型核酸分子は、全長未満の既知また
は記載される核酸分子のヌクレオチド配列を有し、ここで、このような既知また
は記載される核酸分子は、当業者がこれを全長分子であるとみなす限り、天然に
存在するか、合成核酸分子であるか、または組換え核酸分子であり得る。
【0063】 従って、例えば、遺伝子配列に対応する短縮型核酸分子は、全長未満の遺伝子
を含み、ここで、この遺伝子は、コード配列および非コード配列、プロモーター
、エンハンサーおよび他の調節配列、隣接配列など、ならびに遺伝子の一部とし
て認識される他の機能的および非機能的配列を含む。別の例において、mRNA
配列に対応する短縮型核酸分子は、全長未満のmRNA転写物(これは、種々の
翻訳領域および非翻訳領域、ならびに他の機能的および非機能的配列を含み得る
)を含む。他の好ましい実施形態において、短縮型分子は、特定のタンパク質の
全長未満のアミノ酸配列を含むポリペプチドである。本明細書中で使用される場
合、「欠失」は、当業者によって理解されるようなその通常の意味を有し、そし
て、対応する全長分子(例えば、本明細書中で提供される短縮型分子の場合)と
比較して、いずれかの末端または非末端領域から配列の1つ以上の部分が欠如し
た分子をいい得る。直鎖状の生物学的ポリマー(例えば、核酸分子またはポリペ
プチド)の短縮型分子は、この分子のいずれかの末端からの欠失、またはこの分
子の非末端領域からの欠失のうちの1つ以上を有し得、ここで、このような欠失
は、1〜1500個連続したヌクレオチドまたはアミノ酸残基、好ましくは1〜
500個連続したヌクレオチドまたはアミノ酸残基、そしてより好ましくは1〜
300個連続したヌクレオチドまたはアミノ酸残基の欠失であり得る。
【0064】 ANTおよびCypD短縮化欠失変異体の分析は、本明細書中で提供されるよ
うに、特定の機能的特性(例えば、ANT、シクロスポリンAおよび/またはV
DACへのCypDの結合を媒介し得るポリペプチド領域を含む)の原因である
ANTおよびCypD構造ドメインの同定を可能にする(Cromptonら,
1998 Eur.J.Biochem.258:729)。従って、ANTお
よびCypD短縮化欠失変異体の使用は、ミトコンドリアの分子成分の間のイン
ビトロ結合相互作用および/またはミトコンドリアのインビボの機能の分子の微
細な調節を可能にする。従って、本発明の特定の実施形態において、ANTおよ
び/またはCypD短縮化欠失変異体を用いてトランスフェクトされた細胞にお
ける、MPTの誘導物質に対して直接的に変更された(例えば、増加または減少
した)細胞応答は、特定のミトコンドリア機能(例えば、ETC活性、酸素消費
、ATP生成、変更したミトコンドリア膜電位、変更したミトコンドリアの透過
性、アポトーシスの誘導など)を有する特定のANTまたはCypD構造ドメイ
ンの存在の相関関係を可能にする。特定の他の実施形態において、ANTおよび
CypDの単離された組換え短縮型形態間のインビトロで検出可能に変更された
結合は、分子の相互作用(例えば、認識および結合など)に貢献する特定のAN
TおよびCypD構造ドメインの同定を可能にする。また、本明細書中でより詳
細に記載されるように、短縮型のANTおよび/またはCypDポリペプチドな
らびに核酸は、ANTおよび/またはCypDの機能的活性を変更する因子を同
定するために設計されるスクリーニングアッセイにおける使用のための分子標的
を提供する。
【0065】 本発明はさらに、本明細書中で提供されるANTまたはCypDをコードする
ポリヌクレオチド配列にハイブリダイズする核酸配列に関する。好ましくは、こ
のような配列は、ネイティブのANTまたはCypD配列に対して、少なくとも
70%、好ましくは少なくとも90%、そしてより好ましくは少なくとも95%
の同一性を示す。より好ましくは、このような核酸配列は、ストリンジェントな
条件下で、ネイティブのANTまたはCypDをコードする核酸配列にハイブリ
ダイズする。本明細書中で使用される場合、用語「ストリンジェントな条件」は
、少なくとも95%、および好ましくは少なくとも97%の同一性が配列間に存
在する場合のみにハイブリダイゼーションが起こることを意味する。ANTまた
はCypDをコードするポリヌクレオチドにハイブリダイズするこの核酸配列は
、好ましい実施形態において、図1または8[配列番号_]のcDNAによって
コードされるANTまたはCypDポリペプチドの、生物学的機能または活性を
実質的に保持するポリペプチドをコードする。
【0066】 本明細書中で使用される場合、2つのヌクレオチド配列は、特定のストリンジ
ェンシー条件下で安定なハイブリッドが形成される場合に「ハイブリダイズ」す
るといわれる。ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーは、代表的には、
このようなハイブリッドがアニールおよび洗浄されるイオン強度および温度の条
件において表される。代表的には、「高」、「中程度」、および「低」ストリン
ジェンシーは、以下の条件またはその等価な条件を含む:高ストリンジェンシー
:0.1×SSPEまたはSSC、0.1% SDS、65℃;中程度のストリ
ンジェンシー:0.2×SSPEまたはSSC、0.1% SDS、50℃:お
よび低ストリンジェンシー:1.0×SSPEまたはSSC、0.1% SDS
、50℃。
【0067】 本発明はまた、核酸ベクターおよび本発明の核酸配列を含む構築物(特に、上
記に提供されるようなANTまたはCypDポリペプチドをコードする任意のポ
リヌクレオチドを含む「核酸発現構築物」);本発明のベクターおよび/または
構築物を用いて遺伝子操作された宿主細胞、ならびに生化学的技術および遺伝的
技術によるANTおよびCypDポリペプチドの産生およびスクリーニングにお
ける使用に関する。ANTおよびCypDポリペプチドは、哺乳動物細胞、酵母
、細菌または他の細胞において適切なプロモーターの制御下で発現され得る。無
細胞翻訳系はまた、本発明のDNA構築物由来のRNAを使用してこのようなタ
ンパク質を生成するために使用され得る。原核生物および真核生物宿主を用いる
使用のための適切なクローニングベクターおよび発現ベクターは、例えば、Sa
mbrookら,Molecular Cloning:A Laborato
ry Manual,Second Edition,Cold Spring
Harbor,NY,(1989)によって記載され、そしてプラスミド、コ
スミド、シャトルベクター、ウイルスベクター、および本明細書中で開示される
ような染色体複製起源を含むベクターを含み得る。
【0068】 本発明の核酸発現構築物は、ANTおよび/またはCypDポリペプチド(例
えば、本明細書中に記載されるような、MPTを変更する因子についてのスクリ
ーニングにおいて有用な融合タンパク質)をコードし得る。従って、核酸発現構
築物は、エネルギー伝達分子ポリペプチドに融合されたANTまたはCypDポ
リペプチドをコードするポリヌクレオチドに作動可能に連結するプロモーターを
含み得る。第1のエネルギー伝達分子ポリペプチドに融合されたANTポリペプ
チドおよび第2のエネルギー伝達分子ポリペプチドに融合されたCypDポリペ
プチドの両方を発現する、以下に記載されるような宿主細胞(そしてここで、適
切な第1および第2エネルギー伝達分子ポリペプチドは、本明細書中に記載され
るように選択される)は、例えば、MPTを変更する因子を同定するためのFR
ETアッセイにおいて使用され得る。一般に、核酸発現ベクターは、宿主細胞の
検出可能な形質転換を可能にする複製起源および選択マーカー(例えば、E.c
oliおよびS.cerevisiae TRP1遺伝子のアンピシリン耐性遺
伝子)、ならびに下流構造配列の転写を指向するための高度に発現された遺伝子
由来のプロモーターを含む。このようなプロモーターは、糖分解酵素(例えば、
とりわけ3−ホスホグリセリン酸キナーゼ(PGK)、α因子、酸ホスファター
ゼ、または熱ショックタンパク質)をコードするオペロン由来であり得る。異種
構造配列は、翻訳開始配列および終結配列を用いて適切な期で構築される。必要
に応じて、この異種配列は、所望の特徴(例えば、発現される組換え産物の安定
化または精製の単純化)を付与するN末端(またはC末端)同定ペプチドを含む
融合タンパク質をコードし得る。
【0069】 細菌での使用のための発現構築物は、機能的プロモーターを用いて、作動可能
な読み出し期において、適切な翻訳開始シグナルおよび翻訳終結シグナルと一緒
に所望のタンパク質をコードする構造DNA配列を発現ベクターに挿入すること
によって構築され得る。この構築物は、ベクター構築物の維持を保証するために
、そして所望の場合、この宿主内での増幅を提供するために、1つ以上の表現型
選択マーカーおよび複製起源を含み得る。形質転換のために適切な原核生物宿主
としては、E.coli、Bacillus subtilis、Salmon
ella typhimurium、ならびにPseudomonas、Str
eptomyces、およびStaphylococcusの属内の種々の種が
挙げられるが、他のものもまた、選択できるものとして使用され得る。任意の他
のプラスミドまたはベクターは、それらが宿主中で複製可能かつ生存可能である
限り、使用され得る。
【0070】 代表的であるが非限定的な例として、細菌での使用のための発現ベクターは、
周知のクローニングベクター pBR322(ATCC 37017)の遺伝的
エレメントを含む市販のプラスミド由来の選択マーカーおよび細菌複製起源を含
み得る。このような市販のベクターとしては、例えば、pKK223−3(Ph
armacia Fine Chemicals,Uppsala,Swede
n)およびpGEM1(Promega Corp.,Madison,WI,
USA)が挙げられる。これらのpBR322「幹」部分は、適切なプロモータ
ーおよび発現される構造配列と組み合わされ得る。
【0071】 他のベクターおよび構築物は、染色体、非染色体、および合成のDNA配列(
例えば、SV40の誘導体;細菌プラスミド;ファージDNA;バキュロウイル
ス;酵母プラスミド;酵母人口的染色体(YAC);プラスミドおよびファージ
DNAの組み合わせ由来のベクター;プラスミドおよびウイルスDNAの組み合
わせ由来のシャトルベクター:ウイルスDNA(例えば、ワクシニア、アデノウ
イルス、鶏痘ウイルス、および仮性狂犬病)を含む。しかし、任意の他のベクタ
ーは、これが目的の宿主細胞において複製可能かつ生存可能である限り、核酸発
現構築物の調製のために使用され得る。さらに、いくつかの好ましい実施形態に
おいて、ANTおよびCypDポリペプチドのためのポリヌクレオチドコード配
列を含む核酸発現構築物、ならびに融合タンパク質は、染色体外のままであり得
、そして別の好ましい実施形態において、発現構築物は、少なくとも1つの宿主
細胞の染色体に組み込まれ得る。
【0072】 適切なDNA配列は、種々の手順によってベクターに挿入され得る。一般に、
DNA配列は、当該分野で公知の手順によって、適切な制限エンドヌクレアーゼ
部位に挿入され得る。クローニング、DNAの単離、増幅および精製、DNAリ
ガーゼ、DNAポリメラーゼ、制限エンドヌクレアーゼなどに関する酵素反応に
ついての標準的な技術、ならびに種々の分離技術は、当業者に公知でありそして
通常利用される技術である。多くの標準的な技術は、例えば、Ausubelら
(1993 Current Protocols in Molecular
Biology,Greene Publ.Assoc.Inc.&John
Wiley&Sons,Inc.,Boston,MA);Sambrook
ら(1989 Molecular Cloning,Second Ed.,
Cold Spring Harbor Laboratory,Plainv
iew,NY);Maniatisら(1982 Molecular Clo
ning,Cold Spring Harbor Laboratory,P
lainview,NY);および他の個所に記載される。
【0073】 発現ベクターにおけるコード配列は、mRNA合成を指向するために、少なく
とも1つの適切な発現制御配列(例えば、プロモーター、制御されたプロモータ
ーおよび/または外部から制御されたプロモーター)に作動可能に連結される。
このような発現制御配列の代表例としては、LTRまたはSV40プロモーター
、E.coli lacまたはtrp、ファージλ PLプロモーターおよび原
核生物または真核生物の細胞またはそのウイルスにおいて遺伝子の発現を制御す
ることが公知の他のプロモーターが挙げられる。プロモーター領域は、CAT(
クロラムフェニコールトランスフェラーゼ)ベクターまたは選択マーカーを有す
る他のベクターを使用して、任意の所望の遺伝子から選択され得る。2つの適切
なベクターは、pKK232−8およびpCM7である。特に有名な細菌プロモ
ーターとしては、lacI、lacZ、T3、T7、gpt、λPR、λPLおよ
びtrpが挙げられる。真核生物プロモーターとしては、CMV前初期(例えば
、シャトルベクターpEYFP−C1およびpECFP−N1(Clontec
h Laboratories Inc.,Palo Alto,CA)中に提
供される)、HSVチミジンキナーゼ、初期および後期SV40、レトロウイル
ス由来のLTR、およびマウスメタロチオネイン−1が挙げられる。適切なベク
ターおよびプロモーターの選択は、十分に当業者のレベル内であり、そしてAN
Tおよび/またはCypDポリペプチドをコードするポリヌクレオチドに作動可
能に連結された少なくとも1つのプロモーターまたは制御されたプロモーターを
含む特定の特に好ましい核酸発現構築物の調製が、本明細書中に記載される。
【0074】 特定の好ましい実施形態において、発現制御配列は、「外部から制御されるプ
ロモーター」であり、これはさらなるエレメント、因子、分子、成分、補因子な
どによって変更(例えば、増加または減少)され得る活性を有する機能的プロモ
ーター配列を含む。外部から制御されるプロモーターは、例えば、リプレッサー
結合部位、アクチベーター結合部位または本明細書中で提供されるポリヌクレオ
チド配列の発現を制御する任意の他の制御配列を含み得る。特定の特に好ましい
実施形態において、この外部から制御されるプロモーターは、当業者に公知であ
り、例えば、Guzmanら(J.Bacteriol.,1995,177:
4121)、Carraら(EMBO J.,1993,12:35)、May
er(Gene,1995,163:41)、Haldimannら(J.Ba
cteriol.,1998,180:1277)、Lutzら(Nuc.Ac
.Res.,1997,25:1203)、Allgoodら(Curr.Op
in.Biotechnol.,1997,8:474)およびMakride
s(Microbiol.Rev.,1996,60:512)に記載されるよ
うに、特異的誘導性であり、誘導シグナルの非存在下でその制御下でポリヌクレ
オチド配列の転写をほとんどまたは全く行わない、厳重に制御されるプロモータ
ーである。本発明の他の好ましい実施形態において、誘導性であるが厳密には制
御され得ない外部から制御されるプロモーターが存在する。特定の他の好ましい
実施形態において、本発明の組換え発現構築物にプロモーターが存在し、これは
制御されるプロモーターではない;このようなプロモーターとしては、例えば、
構成的プロモーター(例えば、昆虫ポリヘドリンプロモーターまたは酵母ホスホ
グリセリン酸キナーゼプロモーター)が挙げられ得る(例えば、Giraudら
,1998 J.Mol.Biol.281:409を参照のこと)。核酸発現
構築物はまた、翻訳開始および転写終結のためのリボソーム結合部位を含み得る
。ベクターはまた、発現の増幅のための適切な配列を含み得る。
【0075】 高等な真核生物による本発明のポリペプチドをコードするDNA配列の転写を
、エンハンサー配列をベクターに挿入することによって増加させ得る。エンハン
サーは、DNAのcis−活性エレメント(通常、約10〜300bp)であり
、これは、その転写を増加させるためにプロモーター上で作用する。例としては
、複製起点bp100〜270の後部上のSV40エンハンサー、サイトメガロ
ウイルス初期プロモーターエンハンサー、複製起点の後部上のポリオーマエンハ
ンサー、およびアデノウイルスエンハンサーが挙げられる。
【0076】 上記のように、特定の実施形態において、このベクターは、レトロウイルスベ
クターのようなウイルスベクターであり得る。例えば、レトロウイルスプラスミ
ドベクターが誘導され得るレトロウイルスには、モロニーマウス白血病ウイルス
、脾臓壊死ウイルス、レトロウイルス、例えば、ラウス肉腫ウイルス、ハーベイ
肉腫ウイルス、ニワトリ白血病ウイルス、テナガザル白血病ウイルス、ヒト免疫
不全ウイルス、アデノウイルス、骨髄増殖性肉腫ウイルス、および乳癌ウイルス
が挙げられるが、これらに限定されない。
【0077】 ウイルスベクターは、一般に、1以上のプロモーターを含む。適切なプロモー
ターには、以下が挙げられるが、これらに限定されない:レトロウイルスLTR
;SV40プロモーター;およびヒトサイトメガロウイルス(CMV)プロモー
ター(Millerら、Biotechniques 7:980−990(1
989)に記載される)、または任意の他のプロモーター、例えば、真核生物細
胞プロモーターのような細胞プロモーター(ヒストン、pol III、および
βアクチンプロモーターが挙げられるが、これらに限定されない)。他のウイル
スプロモーターとしては、アデノウイルスプロモーター、チミジンキナーゼ(T
K)プロモーター、およびB19パルボウイルスプロモーターが挙げられるが、
これらに限定されない。適切なプロモーターの選択は、本願明細書中に含まれる
技術から当業者に理解され、そして調節プロモーターまたは上記のようなプロモ
ーターのいずれかの中から選択され得る。
【0078】 レトロウイルスプラスミドベクターを使用して、パッケージング細胞株を形質
導入し、プロデューサー細胞株を形成する。トランスフェクトされ得るパッケー
ジング細胞株の例としては、その全体が本明細書中で参考として援用される、M
iller、Human Gene Theapy、1:5〜14(1990)
にて記載されるようなPE501、PA317、ψ−2、ψ−AM、PA12、
T19−14X、VT−19−17−H2、ψCRE、ψCRIP、GP+E−
86、GP+envAm12およびDAN細胞株が挙げられるが、これらに限定
されない。このベクターは、当該分野で公知の任意の手段により、パッケージン
グ細胞を形質導入し得る。そのような手段としては、エレクトロポレーション、
リポソームの使用、およびCaPO4沈殿が挙げられるが、それらに限定されな
い。1つの代替法において、このレトロウイルスプラスミドベクターをリポソー
ムにカプセル化するか、または脂質に結合して、次いで宿主に投与し得る。
【0079】 このプロデューサー細胞株は、ANTおよび/またはCypDポリペプチドを
コードするポリヌクレオチド配列を含む感染性レトロウイルスベクター粒子を産
生する。次いで、そのようなレトロウイルスベクター粒子を使用して、インビト
ロまたはインビボのどちらかにおいて、真核生物細胞を形質導入し得る。この形
質導入された真核生物細胞は、一般に、ANTおよび/またはCypDポリペプ
チドをコードするポリヌクレオチド配列を発現する。形質導入され得る真核生物
細胞としては、真核生物幹細胞、真核生物癌細胞、および造血幹細胞、肝細胞、
線維芽細胞、筋芽細胞、ケラチノサイト、内皮細胞、および気管支の上皮細胞が
挙げられるが、これらに限定されない。
【0080】 ウイルスベクターが、ANTおよびCypDの核酸発現構築物を調製するため
に使用される本発明の実施形態の別の例として、ANTまたはCypDポリペプ
チドの発現に関する組換えウイルス構築物によって形質導入された宿主細胞は、
ウイルスの発芽の間にウイルス粒子によって取り込まれた宿主細胞株の一部から
誘導される、発現したANTおよび/またはCypDポリペプチドを含むウイル
ス粒子を産生し得る。別の好ましい実施形態において、ANT−またはCypD
−コードポリペプチド配列は、バキュロウイルスシャトルベクターにクローニン
グされ得、次いで、組換えバキュロウイルス発現構築物を産生するために、バキ
ュロウイルスを用いて組換えし、これを使用して、例えば、Sf9宿主細胞を感
染する(Baculovirus Expression Protocols
,Methods in Molecular Biology、第39巻、C
hristopher D.Richardson,Editor,Human
Press、Totowa,NJ,1995;Piwnica−Worms,
「Expression of Proteins in Insect Ce
ll Using Baculoviral Vector」、第II節、第1
6章、Short Protocols in Molecular Biol
ogy,第2版、Ausubelら編、John Wiley & Sons,
New York,New York,1992,16−32 to 16−4
8頁に記載されている)。
【0081】 適切な宿主株の形質導入および適切な細胞密度に対する宿主細胞の増殖後に、
選択されたプロモーター(それが、外部的に制御されたプロモーターである場合
)は、適切な手段で(例えば、温度シフトまたは化学的誘導)によって導入され
、そして細胞が、さらなる期間、培養される。代表的に、細胞を遠心分離により
回収して、物理学的手段または化学的手段により壊し、そして得られた粗抽出物
を、さらなる精製のために保持した。タンパク質の発現において使用した微生物
細胞を、任意の従来の方法(凍結乾燥サイクル(freeze−thaw cy
cling)、音波破砕、機械的崩壊、または細胞溶解剤(このような方法は、
当業者に周知である))によって壊した。
【0082】 (宿主細胞) 上記のように、上記のANTおよびCypD発現構築物を含む宿主細胞ならび
にANTおよびCypDポリペプチドを調製するため方法はまた、本発明に包含
される。宿主細胞は、一般に、1以上のベクターおよび/または上記のような発
現構築物を用いて遺伝子操作(形質移入、形質転換、またはトランスフェクト)
される。遺伝子操作された宿主細胞を、プロモーターを活性化するため、形質転
換株を選択するため、または特定の遺伝子(ANTおよびCypDポリペプチド
をまたは融合タンパク質をコードする遺伝子)を増幅するために適切なものとし
て、改変された従来の栄養培地中で培養し得る。特定の宿主細胞のために適切な
培養条件は、当業者に容易に理解される。本明細書中で提供されるような、AN
Tおよび/またはCypD融合タンパク質を含む、ANTおよびCypDポリペ
プチドを調製するために、ANTまたはCypDポリペプチドをコードする核酸
発現構築物を含む宿主細胞が、ポリペプチドの発現を可能にする条件下で培養さ
れる。次いで、ANTまたはCypDポリペプチドを培地から回収する。
【0083】 宿主細胞を、アッセイにおいてさらに使用して、ANTポリペプチドとCyp
Dポリペプチドとの間の相互作用を検出する。一般に、このような宿主細胞は、
ANTおよびCypD融合タンパク質(各々、エネルギー伝達分子を含む)を発
現する。好ましくは、このエネルギー伝達分子は、異なる波長において励起およ
び発光最大を有する。最も好ましい実施形態において、ANTおよびCypDポ
リペプチドに融合されたこのエネルギー伝達分子は、緑色の蛍光タンパク質(G
FP)および色素シフトしたその誘導体(例えば、YFP、BFP、CFP、お
よびRFP(公開されたPCT出願WO98/06737を参照のこと))であ
り得る。特定の局面において、発現したANTおよびCypDポリペプチド内に
存在するこのエネルギー伝達分子は、約300nm〜650nmの範囲の波長に
励起最大を有し、そして約350nm〜675nmの範囲に発光最大を有する。
好ましい実施形態において、1つのエネルギー伝達分子は、約400nm〜50
0nmの範囲に励起最大を有し、そして約450nm〜525nmの範囲に発光
最大を有し、そして第2のエネルギー伝達分子は、約450nm〜525nmの
範囲に励起最大を有し、そして約500nm〜約550nmの範囲に発光最大を
有する。より好ましい実施形態において、1つのエネルギー伝達分子は、約43
3nmに励起最大を有し、そして約475nmの波長に発光最大を有し、そして
第2のエネルギー伝達分子は、約513nmの波長に励起最大を有し、そして約
527nmの波長に発光最大を有する。好ましくは、2つのエネルギー伝達分子
の励起/発光スペクトルが重なり合い、その結果、CypDポリペプチドとAN
Tポリペプチドとの結合により、エネルギー伝達分子の間の検出可能なエネルギ
ー伝達が得られる。
【0084】 例えば、MPTを変更させる薬剤を同定するための宿主細胞は、野生型GFP
のシアンシフト誘導体をコードするポリヌクレオチドに融合されたヒトCypD
ポリペプチド(CFP、すなわち、第1エネルギー伝達分子ポリペプチド)をコ
ードするポリヌクレオチドに作動可能に連結したプロモーターを有する第1核酸
発現構築物および野生型GFPの黄色シフト誘導体をコードするポリヌクレオチ
ドに融合されたヒトANT3(huANT3)ポリペプチド(YFP、すなわち
、第2エネルギー伝達分子ポリペプチド)をコードするポリヌクレオチドに作動
可能に連結したプロモーターを有する第2核酸発現構築物を含み得る。CFPエ
ネルギー伝達分子は、433nmの励起最大を有し、そして475nmの発光最
大を有する一方で、YFPは、527nmの発光最大を有する。433nmの波
長の光は、CFPを励起するのに十分であるが、YFPを励起するのには、十分
でなく、しかし、CFPによって475nmで発光された光は、YFPを励起し
て、527nmの光を発光するのに十分である。従って、このようなhuANT
3およびCypD融合タンパク質を発現する宿主細胞は、適切な励起エネルギー
(すなわち、433nmの光)に曝露され得、そしてこの融合タンパク質が、隣
接する場合、または相互作用する場合、発光スペクトルCFP(ドナー発蛍光団
)が励起スペクトルYFP(アクセプター発蛍光団)と重なり合い、その結果と
して、検出可能なエネルギー伝達(すなわち、527nmでの蛍光)が得られる
。huANT3およびCypD融合タンパク質は、例えば、相互作用を絶ち切る
薬剤に起因して、隣接しない場合、または相互作用しない場合、475nmに発
光が存在し、検出可能なエネルギー伝達の欠如を示す。増加した発光または減少
した(クエンチされた)発光のいずれかが、検出され得る。
【0085】 宿主細胞は、より高等な真核生物細胞(例えば、哺乳動物細胞)、もしくはよ
り下等な真核生物細胞(例えば、酵母細胞)であり得、またはこの宿主細胞は、
原核生物細胞(例えば、細菌細胞)であり得る。本発明に従う、適切な宿主細胞
の代表的な例は、微生物細胞(例えば、E.coli,Streptomyce
s,Salmonella tvphimurium);真菌細胞(例えば、酵
母);昆虫細胞(Drosophila S2およびSpodoptera S
f9);動物細胞(例えば、MDCK、Hep−2、CHOもしくはCOS(例
えば、COS−7));ヒト細胞(例えば、Jurkatもしくは293細胞)
;アデノウイルス;植物細胞、またはインビトロでの伝播にすでに順応されたか
、または、このように新規に構築された任意の適切な細胞が挙げられるが、これ
らに限定されない。適切な宿主の選択は、本明細書の技術から当業者の範囲内で
あることが理解される。
【0086】 種々の哺乳動物細胞の培地系をまた使用して、組換えタンパク質を発現し得る
。哺乳動物の発現系の例は、Gluzman,Cell 23:175(198
1)に記載されるようなサル腎臓線維芽細胞のCOS−7株、および適合性ベク
ター(例えば、C127、3T3、CHO、HeLaおよびBHK細胞株)を発
現し得る他の細胞株を含む。哺乳動物の発現ベクターは、複製の起点、適切なプ
ロモーターおよびエンハンサーを含み、そしてまた、任意の必要なリボソーム結
合部位、ポリアデニル化部位、スプライシングドナーおよびアクセプター部位、
転写性末端配列、および5’側方非転写性配列(例えば、ANTおよびCypD
発現構築物の調製に関して、本明細書中に記載される)を含む。SV40スプラ
イス由来のDNA配列、およびポリアデニル化部位を使用して、必要な非転写性
遺伝子エレメントを提供する。この構築物を宿主細胞に導入することは、当業者
に公知の種々の方法によって実施され、この方法としては、例えば、カルシウム
ホスフェートトランスフェクション、リポソーム媒介トランスフェクション、裸
のDNAを用いたトランスフェクション、微粒子銃媒介トランスフェクション、
DEAE−Dextran媒介トランスフェクション、またはエレクトロボレー
ション(例えば、Davisら、1986 Basic Method in
Molecular Biology)が挙げられるが、これらに限定されない
。本発明の開示に従って、および当業者に理解されるように、特定の実施形態に
おいて、少なくとも1個の宿主細胞中の核酸発現構築物は、染色体外であり、一
方で、特定の実施形態において、少なくとも1個の宿主細胞中の核酸発現構築物
は、宿主細胞染色体中に一体化され得る。特定の実施形態において、この宿主細
胞の染色体は、核酸染色体を有し、そして特定の実施形態において、この宿主細
胞染色体は、上記のように、ミトコンドリア染色体を含む。
【0087】 ある好ましい実施形態において、宿主細胞は、細胞質雑種(例えば、共通の核
酸成分を含むが、異なる個体由来のミトコンドリアを有する細胞質ハイブリット
細胞)であり得る。細胞質雑種を調製するため、および使用するための方法は、
米国特許第5,888,438号、公開されたPCT出願WO95/26973
およびWO98/17826、KingおよびAttardi(Science
246:500−503、1989)、Chomynら(Mol.Cell.
Biol.11:2236−2244、1991)、Millerら(J.Ne
urochem.67:1897−1907、1996)、Swerdlowら
(Annals of Neurology 40:663−671,1996
)、Cassarinoら(Biochim.Biophys.Acta 13
62:77−86,1997)、Swerdlowら(Neurology 4
9:918−925、1997)、Sheehanら(J.Neurochem
.68:1221−1233、1997)およびSheehanら(J.Neu
rosci.17:4612−4622、1997)に記載される。
【0088】 当業者に理解されるように、特定の状況において、内因性ANTおよび/また
はCypD発現が妥協して処理される宿主細胞を使用することが所望され得る。
例えば、特定のANT−および/またはCypD−コード核酸配列あるいはAN
Tおよび/またはCypDポリペプチド(これは、宿主細胞ゲノムによってコー
ドされるポリペプチドと高度に類似している)は、宿主細胞ANTおよび/また
はCypD遺伝子発現を阻害することによって容易にされ得る。別の実施形態に
おいて、内因的に導入された組換えANTおよびCypDポリペプチドの機能活
性が宿主細胞中で決定される場合、内因性宿主細胞ANTおよび/またはCyp
D遺伝子発現を阻害することがまた、利点があり得る。
【0089】 従って、本発明の特定の実施形態において、宿主細胞は、内因性ANTおよび
/またはCypDの少なくとも1個のアイソフォーム(isoform)を欠失
し得、そして特定の好ましい実施形態において、宿主細胞は、内因性ANTおよ
び/またはCypDイソフォームの全てを欠失し得る。例えば、Giraudら
(1998 J.Mol.Biol.281:409)によって記載される酵母
系において、全3つの酵母ANTイソフォームを欠失するS.cerevisi
ae3重ヌル改変体が記載され、嫌気的条件において成長し得ない。他の好まし
い実施形態において、内因性ANTおよび/またはCypDイソフォームをコー
ドする少なくとも1個の遺伝子の宿主細胞中の発現は、実質的に障害性である。
内因性ANTおよびCypDイソフォームの発現の実質的な障害は、特定の遺伝
子発現を阻害するために、当業者に周知の任意の種々の方法によって達成され得
、この方法としては、上記のような部位特異的または部位直接的突然変異誘発、
遺伝子発現のアンチセンス阻害、遺伝子発現のリボザイム媒介阻害、およびミト
コンドリアDNA劣化(ρ0)細胞の産生が挙げられる。
【0090】 アンチセンス剤としての使用のためのオリゴヌクレオチドおよびリボザイムな
らびに遺伝子治療のための標的送達のための遺伝子をコードするDNAを同定す
ることは、当業者に周知の方法を含む。例えば、このようなオリゴヌクレオチド
の記載された特性、長さおよび他の特徴は、周知である。アンチセンスヌクレオ
チドは、代表的に、このような結合を使用することで、内因性核酸酵素による分
解を阻害するように設定されており、このような結合としては、ホスホロチオエ
ート、メチルホスホネート、スルホン、スルフェート、ケチル、ホスホロジチオ
エート、ホスホルアミデート、ホスフェートエステルおよび他のこのような結合
(例えば、Agrwalら、Tetrahedron Lett.28:353
9−3542(1987;Millerら、J.Am.Chem.Soc.93
:6657−6665(1971);Stecら、Tetrahedron L
ett.26:2191−2194(1985);Moodyら、Nucl.A
cids Res.12:4769−4782(1989);Uznanski
ら、Nucl.Acids Res.(1989);Letsingerら、T
etrahedron 40:137−143(1984):Eckstein
,Annu.Rev.Biochem.54:367−402(1985);E
ckstein,Trend Biol.Sci.14:97−100(198
9);Stein:Oligodeoxynucleotides.Antis
ense Inhibitors of Gene Expression,C
ohen,Ed,Macmillan Press,London,97−11
7頁(1989);Jagerら,Biochemistry27:7237−
7246(1988)を参照のこと)。
【0091】 アンチセンスヌクレオチドは、配列特異的様式で核酸(例えば、mRNAまた
はDNA)に結合するオリゴヌクレオチドである。相補配列を有するmRNAに
結合する場合、アンチセンスは、mRNAの翻訳を妨げる(例えば、Altma
nらに対する米国特許第5,168,053号;Inouyeに対する米国特許
第5,190,931号、Burchに対する米国特許第5,135,917号
;ダンベルアンチセンスオリゴヌクレオチドが記載されるSmithおよびCl
uselら(1993)Nucl.Acids Res.21:3405−34
11に対する米国特許第5,087,617号を参照のこと)。三重らせん分子
は、共直線三重らせん分子を形成し、それにより転写を妨げる二重らせんDNA
を結合する単一DNA鎖を指す(例えば、二重らせんDNA上の標的部位に結合
する合成オリゴヌクレオチドを作製する方法が記載されるHoganらに対する
米国特許第5,176,996号を参照のこと)。
【0092】 本発明のこの実施形態に従って、特に有用なアンチセンスヌクレオチドおよび
三重らせん分子は、ANTもしくはCypDポリペプチドをコードするDNAも
しくはmRNAのセンス鎖、または内因性のANTおよび/もしくはCypD遺
伝子の発現に関連する任意の他のプロセスを媒介する他のタンパク質(例えば、
ANTおよび/またはCypDポリペプチドをコードするmRNAの翻訳の阻害
をこうむる)に相補的なあるいは結合する分子である。
【0093】 リボザイムは、RNA基質(例えば、mRNA)を特異的に切断し、その結果
細胞性遺伝子発現を特異的に阻害または干渉するRNA分子である。RNA鎖の
切断および/または結合に関与する少なくとも5つの公知のクラスのリボザイム
がある。リボザイムは、任意のRNA転写物に対して標的化され得、そしてこの
ような転写物を触媒的に切断し得る(例えば、米国特許第5,272,262号
;米国特許第5,144,019号;ならびにCechらに対する米国特許第5
,168,053号、同第5,180,818号、同第5,116,742号お
よび同第5,093,246号を参照のこと)。本発明の特定の実施形態に従っ
て、任意のこのようなANTもしくはCypD mRNA特異的リボザイム、ま
たはこのようなリボザイムをコードする核酸は、宿主細胞へ送達され、ANTお
よび/またはCypD遺伝子発現の阻害をもたらし得る。従ってリボザイムなど
は、真核生物のプロモーター(例えば、真核生物ウイルスプロモーター)に連結
されたリボザイムをコードするDNAによって宿主細胞へ送達され得、それによ
り核へ導入され、このリボザイムは、直接転写される。
【0094】 本明細書で使用される場合、内因性ANTまたはCypDアイソフォームをコ
ードする遺伝子の発現は、任意の上の阻害の方法によって実質的に減損される。
これは、細胞が実質的にしかし必然的に完全ではなく内因性ANTおよびCyp
Dアイソフォームをコードする機能的DNAもしくは機能的mRNA、または関
連したANTおよびCypDポリペプチドを奪われる場合である。ANTおよび
CypDアイソフォーム発現は、細胞が好ましくは内因性ANTおよびCypD
をコードするDNAまたはmRNAの少なくとも50%が奪われる(上に記載さ
れるように高いストリンジェンシーハイブリダイゼーションを使用して測定され
る)か、またはANTおよびCypDポリペプチドが奪われる(本明細書に記載
されるようなウエスタン免疫ブロットによって測定される、例えば、Girau
dら、1998 J.Mol Biol.281:409をまた参照のこと);
そしてより好ましくは内因性ANTおよびCypD DNA、mRNAまたはポ
リペプチドの少なくとも75%が奪われる場合、実質的に減損される。最も好ま
しくは、細胞が、その内因性ANTおよびCypD DNA、mRNA、または
ポリペプチドの>90%が奪われる場合、ANTおよびCypDアイソフォーム
発現が、実質的に減損される。
【0095】 あるいは、内因性ANTおよび/またはCypDアイソフォームをコードする
遺伝子の発現は、ミトコンドリアDNA減損ρ0細胞の使用を介して実質的に減
損され得る。この細胞は、ミトコンドリア複製ができず、それにより機能的AN
TおよびCypDポリペプチドを発現し続け得ない。ρ0細胞を生成する方法は
、公知であり、そして例えば、参考として援用されるPCT/UC95/040
63で見出され得る。
【0096】 (スクリーニングアッセイおよびキット) 本発明は、ミトコンドリア透過性移行(MPT)を変更する薬剤を同定する使
用のための組成物、方法およびキットを提供する。このようなスクリーニングお
よびアッセイは、ANTとCypDポリペプチドとの間の結合(例えば、融合タ
ンパク質)に対する候補薬剤の効果を検出するために設計される。理論によって
結合させることを望まない場合、上に記載のようにMPTを一部分調節し得るA
NTとCypDとの間の装置相互作用を考慮して、インビボ(例えば、インタク
ト宿主細胞において)およびインビボ(例えば、単離されたANTおよびCyp
Dの直接結合)におけるANT−CypD結合に基づくアッセイは、MPTの測
定を提供し得る。
【0097】 本明細書で使用される場合、用語「スクリーニング」は、MPTを変化する(
例えば、増加するまたは減少する)薬剤を同定するために設計されたアッセイの
使用をいう。簡単には、ANTおよびCypDポリペプチドは、候補薬剤と接触
し、そしてANTとCypDとの間の相互作用に対するこの薬剤の効果が、決定
される。このようなアッセイは、ANTおよびCypDポリペプチドを発現する
宿主細胞中で、または単離されたANTおよびCypDポリペプチドを使用して
実施され得る。ついで、ANT−CypD結合または相互作用に対する効果は、
モニターされ、候補薬剤の非存在下でコントロールアッセイと比較される(例え
ば、薬剤を送達するために使用されるビヒクルで処理された)。検出は、直接(
例えば、競合結合アッセイによって)または非直接(例えば、ミトコンドリア機
能またはCypDポリペプチドに結合するANTポリペプチドの検出によって)
であり得る。
【0098】 候補薬剤は、MPTを直接的(例えば、ANT、CypD、および/またはA
NT−CypD複合体との物理的接触によって)または非直接的(例えば、1つ
以上の付加分子成分との相互作用によって(例えば、ミトコンドリア分子成分が
宿主細胞中に存在し、そこでこのような付加成分が薬剤との接触に応答してAN
T−CypD相互作用を変化する))に変化し得る。いくつかの実施形態におい
て、候補薬剤は、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質または低分子であり得る
。代表的に、そしてより好ましい実施形態(例えば、高いスループットスクリー
ニングについて)において、候補薬剤は、「ライブラリー」または化合物、組成
物もしくは分子のコレクションとして提供される。このような分子は、代表的に
「低分子」として当該分野で公知の化合物を含み、そして105ダルトン未満、
好ましくは104ダルトン未満およびさらにより好ましくは103ダルトン未満の
分子量を有する。例えば、試験化合物のライブラリーのメンバーは、多数のサン
プルに投与され得、各メンバーは、本明細書において提供されるような少なくと
も1つのANTポリペプチドまたは融合タンパク質および少なくとも1つのCy
pDポリペプチドまたは融合タンパク質を含み、ついで細胞ベースアッセイにお
いてMPTを変化するまたは非細胞ベース(例えば、インビトロ)アッセイにお
いてANT−CypD結合を高めるまたは阻害する能力についてアッセイされる
【0099】 さらに、候補薬剤は、無作為配列ライブラリーのメンバーとして提供され得る
。好ましくは、このライブラリーが、多数の反応容器内で実施される多数の前も
って決定された化学反応に従って調整された合成薬剤を含む。例えば、種々の開
始化合物は、1つ以上の固相合成、記録されたランダム混合方法論および所定の
成分が追跡可能に多数の反応条件の順列および/または組み合わせをこうむり得
る記録された反応分離技術を使用して調整され得る。生じた産物は、反復選択お
よび合成手順に続いてスクリーニングされ得るライブラリー(例えば、ペプチド
(例えば、PCT/US91/08694およびPCT/US91/04666
を参照のこと)または本明細書中に提供されるような低分子を含み得る他の組成
物(例えば、PCT/US94/08542、欧州特許第0774464号、米
国特許第5,798,035号、米国特許第5,789,172号、米国特許第
5,751,629号を参照のこと)の合成組み合わせライブラリー)を含む。
当業者は、このようなライブラリーの多様な組み合わせが、確立された手順に従
って調整され、そしてCSP標的(例えば、p95.6/YN52ポリペプチド
)または本開示に従うホモログを使用して試験され得ることを理解する。
【0100】 特定の局面において、スクリーニング方法は、ANTのCypDへの検出可能
な結合を可能にするのに十分な条件下および時間において、ANTおよびCyp
Dポリペプチドを接触させる工程を包含する。このアッセイは、候補薬剤の存在
および非存在下で行われ、候補薬剤のANT−CypD結合に及ぼす影響は、こ
の薬剤の存在および非存在下におけるCypDのANTへの結合のレベルを比較
することによって評価される。
【0101】 ポリペプチド間の結合相互作用を検出ための、当該分野で公知の種々のアッセ
イフォーマットが存在する。例えば、HarlowおよびLane,Antib
odies:A Laboratory Manual.Cold Sprin
g Harbor Laboratory,1988を参照のこと。1実施形態
において、1つのポリペプチドが、ビーズ、マトリクス、細胞、オルガネラ(例
えば、以下でより詳細に記載されるようなミトコンドリア粒子またはサブミトコ
ンドリア粒子)またはリポソームのような膜ベシクル、タンパクリポソーム、天
然もしくは人工の単層膜ベシクルもしくは多層膜ベシクルなどのような粒子の成
分として提供される。従って、特定の好ましい実施形態において、このような結
合相互作用に関与する1つのポリペプチドは、ミトコンドリアまたはサブミトコ
ンドリア粒子と結合され、特定の他の好ましい実施形態において、このようなポ
リペプチドは、リポソームまたはタンパクリポソームと結合される。他の好まし
い実施形態において、このようなポリペプチドは、固相マトリクスと結合される
。例えば、1つの実施形態において、少なくとも1つのポリペプチドは、他のポ
リペプチドとの接触の前に、固体支持体上に固定化される。次いで、ポリペプチ
ド結合は、相互作用するポリペプチド(例えば、抗体またはそのフラグメント)
の一方または両方に特異的に結合する検出試薬を使用して、またはこのポリペプ
チドの一方または両方の検出可能な部分を使用して、検出され得る(例えば、色
素の直接検出、または2つの分子間のエネルギー移動の検出)。
【0102】 固体支持体は、当業者に公知の任意の材料であり得る。例えば、固体支持体は
、マイクロタイタープレート中の試験ウエルまたはニトロセルロースまたは他の
適切な膜であり得る。あるいは、この支持体は、ビーズまたはディスクであり得
、例えば、ガラス、ガラス繊維、ラテックスもしくはプラスチック材料(例えば
、ポリスチレンもしくはポリ塩化ビニル)であり得る。ポリペプチドは、当業者
に公知の種々の技術を使用して、固体支持体上に固定化され得、これは、特許文
献および科学文献に十分に記載される。本発明の状況において、用語「固定化」
は、例えば、吸着のような非共有結合および共有結合(薬剤と固体支持体上の官
能基との間の直接結合であり得るか、または架橋剤による結合であり得る)の両
方をいう。マイクロタイター中のウエルまたは膜への吸着による固定化が、好ま
しい。このような場合、吸着は、適切な緩衝液中の結合剤を、適切な時間で、固
体支持体と接触させることによって達成され得る。
【0103】 結合は、一般に、結合ポリペプチドを検出するのに十分な時間量で起こること
が許容される。適切な量の時間は、一般に、期間にわたって起こる結合のレベル
をアッセイすることによって決定され得る。CypD、ANT、および候補薬剤
の相互作用を可能にするのに十分な条件下および時間、インキュベートした後、
CypD−ANT結合のレベルが検出され、薬剤の非存在下における結合のレベ
ルと比較される。幾つかの好ましい実施形態において、ANTおよびCypDポ
リペプチドは、GST、ヘキサ−ヒスチジン、およびFLAG(登録商標)ポリ
ペプチドのような、本明細書中で提供されるさらなるポリペプチド配列に融合さ
れる。従って、好ましい実施形態において、ANTおよびCypDに融合された
さらなるポリペプチドは、本明細書中に記載されるように、レセプター(例えば
、抗体またはストレプトアビジン/アビジン)によって結合されるリガンド(例
えば、抗原またはビオチン)である。他の実施形態において、ANTおよびCy
pD融合タンパク質は、ANTおよびCypDポリペプチドが、本明細書中に記
載されるように、さらなるポリペプチド配列からタンパク質分解的に分離され得
るように、プロテアーゼ認識配列を含み得る。なお別の実施形態において、AN
TおよびCypDは、GFPまたは関連した変異GFP(WO98/06737
)(例えば、YEP、BFP、CFP、またはRFP)に融合され得、これが使
用され、例えば、ミトコンドリアに対する亜細胞性位置を変更し得るか、あるい
は本発明に従う核酸発現構築物によってコードされた発現ANTまたはCypD
融合タンパク質の改変されたMPTを検出し得る。本発明のこのような実施形態
は、高スループットスクリーニングアッセイとして有用である。
【0104】 次いで、結合していないポリペプチドは除去され、結合したポリペプチドは、
連結されたレポーター基、またはレポーター基を含む個別の検出可能なマーカー
を使用して検出される。結合を検出するために使用される方法は、使用されるレ
ポーター基の性質に依存する。エネルギー移動が検出される際、本明細書中に記
載されるようなFRET技術が使用され得る。放射性基の場合、シンチレーショ
ンカウンティングまたはオートラジオグラフィー法が、一般に適切である。分光
学的方法は、色素、発光基および蛍光基を検出するために使用され得る。ビオチ
ンは、異なるレポーター基(通常は、放射性基もしくは蛍光基または酵素)に結
合したアビジンを使用して検出され得る。酵素レポーター基は、一般に、基質の
添加によって検出され得(一般に、特定の時間において)、次いで、反応生成物
の分光学的または他の分析によって検出され得る。
【0105】 ANT、CypD、および/またはANT−CypD複合体に結合する薬剤は
、ANT−CypD結合における検出可能な減少または増加を生じ得る。ANT
−CypD結合タンパク質のこのような改変したレベルは、モニターされるポリ
ペプチドまたは融合タンパク質、および特定の試薬、機器および選択される方法
に依存して定量的に変更し得る、容易に検出可能な増加または減少に関する。好
ましくは、ANT−CypD結合の改変したレベルは、統計学的に重要な増加ま
たは減少をいう。
【0106】 MPTを変更する薬剤についてスクリーニングするための他の方法は、ミトコ
ンドリアを有する宿主細胞におけるFRETに関し、これは、ANT融合タンパ
ク質およびCypD融合タンパク質を発現し、ここで、各融合タンパク質は、適
切なエネルギー移動分子ポリペプチドを含む。簡略すると、このような細胞は、
候補薬剤およびMPTの誘導因子と接触される。次いで、この細胞は、励起エネ
ルギーに対して曝露され、エネルギー移動分子間のエネルギー移動のレベルが検
出され、本明細書中に提供される参照シグナルのような参照レベルと比較され、
この参照レベルは、候補薬剤の非存在下で発生され得る。非限定的な理論により
、ANT、CypD、ANT−CypD複合体に結合し、および/または他に、
ANT−CypD相互作用を妨害する薬剤は、例えば、本明細書中に記載される
ANT−CypD結合を改変することによって、FRETシグナルの検出可能な
改変(例えば、減少または増加)を生じ得る。
【0107】 このようなアッセイにおいて、宿主細胞は、一般的に、MPTの誘導因子と接
触される。このような誘導因子は、例えば、本明細書中に記載されるような、A
NT融合タンパク質とCypD融合タンパク質との間のエネルギー移動のレベル
を測定することによって、または当該分野で公知の任意の他の適切な方法によっ
て決定される場合、MPTを誘導するのに十分な量および時間で、使用され得る
。「MPTの誘導因子」は、ミトコンドリア膜浸透性を向上することが公知の任
意の化合物であり得る。MPTの誘導因子は、例えば、アトラクチロシド、bo
ngkrekic acid、タプシガルジン、アミノ酸神経伝達物質、グルタ
メート、N−メチル−D−アスパラギン酸、カルバコール、イオノフォア、イノ
マイシン、カリウム脱分極の誘導因子、およびプログラムされた細胞死、すなわ
ち「アポトーシス」を誘導する「アポプトゲン(apoptogen)」(Gr
eenら、1998 Science 281:1309)のような、ミトコン
ドリアのCa+2濃度を増加する化合物が挙げられる。MPTを改変する薬剤は、
MPTの誘導因子の存在下および/または非存在下においてANT−CypD結
合に及ぼす影響を発揮し得る。別の実施形態において、宿主細胞は、mPTの第
2誘導因子、好ましくは、酸化性応力の誘導因子と接触され、最も好ましくは、
この誘導因子は、エタクリン酸、ブチオニンスルホキイミン、ジアミド、メナジ
オン、t−ブチル過酸化水素、フェニル−アルシン酸化物および酸化窒素から選
択される。当業者は、過度の実験なしに決定し得、MPTの誘導因子の組み合わ
せは、ANTおよびCypD融合タンパク質からの最も検出可能なシグナルを生
じる。
【0108】 特定の好ましい実施形態において、本発明の方法に従って検出されるシグナル
を、少なくとも1つの参照シグナルと比較することが所望され得る。幾つかの実
施形態において、参照シグナル(単数または複数)は、特定の条件下で、適切な
エネルギー移動分子(例えば、本明細書中に提供されるようなエネルギー移動分
子ポリペプチド)間で検出可能であるエネルギー移動の1つ以上のレベルであり
得る。このような適切な参照シグナルの選択は、当業者に精通された基準に従い
、特定のアッセイ条件(例えば、宿主細胞、MPTの誘導因子、速度論、MPT
のインヒビター、励起エネルギー、候補薬剤)および使用される特定のエネルギ
ー移動分子ドナー−アクセプター対に依存して変化し得る。例えば、参照シグナ
ルは、エネルギー移動分子ドナーポリペプチドまたはエネルギー移動分子アクセ
プターポリペプチドまたは本明細書中で提供されるようなインジケータである個
別のレポーター分子のような参照化合物によって発生され得、サンプルの非存在
下または存在下でさらに発生され得る。このようなレポーター分子またはインジ
ケータは、一種以上の一定量の検出可能な成分の指標または検出可能な成分の位
置などとして検出され得る検出可能な化合物を含み得る。例えば、例示のために
、限定することなく、参照シグナルは、存在する細胞の番号に従って検出される
エネルギー移動シグナルの規格化を可能にするレポーター分子によって発生され
得る(例えば、このレポーターは、細胞核についての選択的染色(例えば、ヨウ
化プロピジウムまたは臭化エチジウム)のような細胞番号の多数の公知のインジ
ケータのいずれかであり得る)。
【0109】 特定の他の実施形態において、参照シグナルは、存在するミトコンドリア量、
ミトコンドリア数またはミトコンドリア容量のインジケータによって発生される
。例えば、ミトコンドリア量のインジケータが選択される場合、ノニルアクリジ
ンオレンジのようなレポーター分子が使用され得る。ミトコンドリア量、容量、
および/またはミトコンドリア数を定量するための方法は、当該分野で公知であ
り、例えば、代表的な生物学的サンプルの定量的な染色を含み得る。代表的には
、ミトコンドリアの定量的染色は、オルガネラ選択性プローブまたは色素を使用
して行われ得、これには、ミトコンドリア分子成分(例えば、ノニルアクリジン
オレンジ、MitoTrackersTM)に結合する蛍光色素またはミトコンド
リア内側膜電気化学的電位の関数としてミトコンドリア内に蓄積する電位差測定
色素(potentiometric dye)のようなミトコンドリア選択性
試薬が挙げられるが、これらに限定されない(例えば、Haugland,19
96 Handbook of Fluorescent Probes an
d Research Chemicals−第6編、Molecular P
robes,Eugene,OR)。別の例として、ミトコンドリア量、容量お
よび/または数は、形態計測学的分析によって定量され得る(例えば、Cruz
−Oriveら、1990 Am.J.Physiol.258:L148;S
chwerzmannら、1986 J.Cell Biol.102:97)
。サンプル中のミトコンドリア量、容量および/またはミトコンドリア数を定量
するための当該分野で公知のこれらの手段または任意の他の手段は、本発明の考
慮された範囲内にある。例えば、ミトコンドリア密度を計算するためのこのよう
な定量的決定の使用が考えられ、限定することを意図しない。特定の非常に好ま
しい実施形態において、サンプル中のミトコンドリアタンパク質の量は、周知の
手順を使用して決定される。例えば、当業者は、確立された細胞分別技術を使用
して、生物学的サンプルから単離されたミトコンドリア画分を容易に調製し得、
それより、当業者に周知の多数のタンパク質定量法のうちのいずれかを使用して
タンパク質含量を決定し得る。
【0110】 他の実施形態において、参照シグナルは、存在するタンパク質の量に従って検
出されるエネルギー移動シグナルの規格化を可能にするレポーター分子(例えば
、coomassie blue、フルオレスカミン、bicinchonin
ic acid)または存在する核酸の量に従って検出されるエネルギー移動シ
グナルの規格化を可能にするレポーター分子(例えば、臭化エチジウム、アクリ
ジンオレンジ、メチレンブルー)によって発生され得る。別の例として、参照シ
グナルは、サンプルを含む液体媒体中に可溶である検出可能なレポーター分子に
よって発生され得るが、これは、細胞膜を横断し得ず、従って、細胞外媒体のマ
ーカーとして、例えば、流体体積のインジケータとして作用する。例えば、特別
な感度の機器(例えば、以下を参照のこと)がFRETシグナルを検出するため
に使用され得る場合、このようなインジケータは、サンプル容量の較正/規格化
によって、改善された定量精度を可能にし得る。このような参照シグナルとして
の使用に適切である多くの化合物は、当業者に公知であり、彼らは、特に、特定
のアッセイ条件(例えば、宿主細胞、MPTの誘導因子、速度論、MPTのイン
ヒビター、励起エネルギー、候補薬剤)および使用される特定のエネルギー移動
分子ドナー−アクセプター対に依存する様式で、参照シグナルの供給源としてこ
のような化合物を選択し得る。
【0111】 本明細書中で使用される場合、シグナルの「相対量」を検出することは、上に
提供されるように、参照シグナルに対してシグナルを比較する目的のためにシグ
ナルを検出することが挙げられるが、これに限定されない。従って、シグナルの
相対量を検出するとは、シグナルの一部のみを検出すること(例えば、100%
未満の効率でシグナルを検出すること)、またはエネルギー移動によって発生さ
れるシグナルの一部のみを検出すること、またはコントロールサンプルのような
別のサンプルから検出されるシグナルに対してシグナルの一部を検出することを
言及し得る。これは、本明細書中に提供されるように、このような検出される他
のシグナルのいずれかが参照シグナルであるかどうかに関わらない。本明細書中
に開示される方法に従うシグナルの検出は、通常通りまたは任意に割り当てた尺
度の単位によるエネルギー移動の定量を含み得る。特定の実施形態において、シ
グナルは、シグナルの1つ以上の挙動が時間の関数として分析され得るような時
間にわたって検出され得る。例えば、本明細書中に記載される幾つかの実施形態
において、シグナルは、ある一定時間にわたって検出され得、これは、シグナル
検出事象より多くを提供する様式でサンプルを検出する任意の方法をいい、その
結果、検出シグナルの別々の時間点との相関が確立され得る。従って、例えば、
特定の実施形態において、シグナルの量の変化は、2つ以上の点にわたって検出
され得、シグナルのレベルにおける変化の割合が決定される(例えば、シグナル
レベルが時間の関数としてプロットされる場合、一次導関数のような傾きまたは
傾きの割合変化が決定される)。別の例として、特定の他の実施形態において、
シグナルの量は、別々の時間間隔にわたって累積的に決定され得、合計されたシ
グナルを提供する(例えば、積分されたシグナル)。定量データを分析するため
の、特に、時間成分を有するこのようなデータを分析するための、当該分野で公
知のこれらおよび他の技術は、考慮された本発明の範囲内にある。
【0112】 従って、本発明によって提供される方法のいずれも、例えば、細胞数の標準化
、細胞性タンパク質または細胞性核酸の定量、ミトコンドリアの質量、ミトコン
ドリアタンパク質またはミトコンドリア核酸の定量、液量の表示などの目的のた
めに、目的の参照パラメーターと相関する参照シグナルをまた含むように改変さ
れ得る。内部標準として使用され得るこの参照シグナルは、エネルギー移動から
の結果である必要はなく、そして所望の参照パラメーターと相関し得るが、試験
/アッセイシグナルの検出を妨害しない任意のシグナルを含み得る。本発明の文
脈において、参照化合物は、これが、試験/アッセイシグナルから分離され得な
いシグナルを生成する場合、またはこれが、エネルギー移動供与体分子ポリペプ
チドおよびエネルギー移動受容体分子ポリペプチドとして同一の亜細胞区画に局
在化し、そしてそれ自体が、エネルギー移動受容体またはエネルギー移動供与体
として作用する場合、試験/アッセイシグナルを妨害し得る。
【0113】 FLIPRTMのような機器をセットし、約1秒の周期時間を有する2つの異な
る波長におけるリーディングシグナル間で交互になり得る;この様式において、
参照シグナルおよび試験/アッセイシグナル(例えば、FRET、ΔΨ)は、同
一の時間経過にわたって読まれ得る。しかし、この参照は、試験/アッセイシグ
ナルと同一の時間に読まれることを必要としない。例えば、本発明のいくつかの
局面において、参照シグナルを検出するために細胞を破壊する必要があり、そし
てこれは、代表的に、この参照シグナルが、試験またはアッセイが完了した後に
読まれることを必要とする。
【0114】 参照シグナルのいくつかの非限定的な例としては、以下が挙げられる。試験ま
たはアッセイの後に、当該分野で公知のように、細胞性タンパク質(ミトコンド
リアタンパク質を含む)は、BradfordアッセイまたはLowryアッセ
イのような方法を用いて測定され得、そして核酸は、ヨウ化プロピジウム(PI
)のような蛍光色素の使用を介して測定され得る。核酸はまた、生存細胞におい
て測定され得る。例えば、ジギトニン透過性細胞において、ヨウ化プロピジウム
(PI;核酸に結合した場合、励起ピーク、536nm;発光ピーク、617n
m)は、核および細胞質核酸に結合するが、ミトコンドリアマトリックスおよび
その中に含まれるミトコンドリア核酸に到達し得ない;従って、PIは、細胞性
核酸の量についての参照シグナルを提供する。浸透化合物アクリジンオレンジ(
AO)は、生存細胞において使用され、RNAおよびDNAを識別する。これは
、アクリジンオレンジが結合する核酸の型に依存して異なる励起/発光スペクト
ルを有するためである(AO:DNA、励起ピーク、500nm;発光ピーク、
526nm;AO:RNA、励起ピーク、460nm;発光ピーク、650nm
)。SYTO染色をまた使用し、生存細胞における核酸を検出し得る;このSY
TO染色の製造業者(Molecular Probes,Inc.,Euge
ne,OR)は、SYTO染色の全てが、核性核酸および細胞性核酸に到達し、
そしていくつかがまた、ミトコンドリア核酸に到達し得ることを示す;当業者は
、例えば、蛍光顕微鏡のような技術を適用し、どの型の核酸が特定のSYTO染
色の使用によって決定されるかを決定し得る。JC−1緑蛍光およびNAO蛍光
を使用して、生存細胞におけるミトコンドリアの質量を測定し得る(それぞれ、
Manciniら、Ann.Surg.Oncol.5:287−295,19
98;Vayssiereら、In Vitro Cell.Dev.Biol
.28A:763−772,1992)。
【0115】 このアッセイの他の実施形態において、MPT細孔は、シクロスポリンAによ
って選択的に阻害され得、これは、シクロフィリンDペプチジル−プロリルイソ
メラーゼ活性を阻害することによって、そしてそれによりそのANTとの相互作
用を阻害することによってMPTを遮断し得る(Murphyら、1998 M
itochondria & Free Radicals in Neuro
degenerative Diseases,Beal,Howellおよび
Bodis−Wollner編、Wiley−Liss、New York、第
159頁〜第186頁;WhiteおよびReynolds,1996 J.N
eurosci.16:5688)。好ましくは、本発明は、第2の参照レベル
を生成する方法として、MPTのインヒビターを添加することを提供し;MPT
の他のインヒビターとしては、低pHおよび高いミトコンドリア膜電位のインデ
ューサーが挙げられる。
【0116】 アポトーシスを調節する因子の能力もまた評価され得る。一般的に、細胞は、
候補因子の存在下および非存在下で、アポトーゲン(apoptogen)で処
理され、そしてアポトーシスに対する影響を評価される。種々のアポトーゲンが
当業者に公知であり、そして例えば以下のアポトーゲンが例示として挙げられ得
るがこれらに限定されない:当業者がよく知っている適切な条件下で細胞に対し
て添加される場合には、腫瘍壊死因子、FasL、グルタメート、NMDA、I
L−3、コルチコステロン、ミネラルコルチコイド、またはグルココルチコイド
レセプター(単数または複数)のような特異的なレセプターを必要とするアポト
ーゲン。アポトーゲンとしてさらに、以下が挙げられ得る:ヘルビマイシンA、
(Manciniら、1997、J.Cell.Biol.138:449−4
69);パラコート(Costantiniら、1995、Toxicolog
y 99:1−2)、エチレングリコール類;プロテインキナーゼインヒビター
(例えば、スタウロスポリン、カスホスチンC、カフェー酸フェネチルエステル
、キレリチン(chelerythrine)クロライド、ゲニステイン);1
−(5−イソキノリンスルホニル)−2−メチルピペラジン;N−[2−((p
−ブロモシンナミル)アミ)エチル]−5−5−イソキノリンスルホンアミド;
KN−93;クエリシチン(quercitin);d−エリスロ−スフィンゴ
シン誘導体;UV照射;イオノフォア(例えば、イオノマイシン、バリノマイシ
ン、および当該分野で公知の他のイオノフォア);MAPキナーゼインデューサ
ー(例えば、アニソマイシンおよびアナンダミン);細胞周期ブロッカー(例え
ば、アフィジコリン(aphidicolin)、コルセミド、5−フルオロウ
ラシル、およびホモハリングトニン);アセチルコリンエステラーゼインヒビタ
ー(例えば、ベルベリン);抗エストロゲン(例えば、タモキシフェン);酸化
促進剤(例えば、tert−ブチルペルオキシド、過酸化水素;フリーラジカル
(例えば、一酸化二窒素);無機金属イオン(例えば、カドミウム);DNA合
成インヒビター(例えば、アクチノマイシンD);DNAインターカレーター(
例えば、ドキソルビシン、硫酸ベロマイシン、ヒドロキシ尿素、メトトレキセー
ト、マイトマイシンC、カンプトセシン、およびダウノルビシン:タンパク質合
成インヒビター(例えば、シクロヘキシミド、プロマイシン、およびラパマイシ
ン);微小管の形成または安定性をもたらす因子(例えば、ビンブラスチン、ビ
ンクリスチン、コルヒチン、4−ヒドロキシフェニルレチナミド、およびパクリ
タキセルなど);ならびに他のMPTインデューサー(例えば、Baxタンパク
質(Jurgenmeierら、1998 PNAS 95:4997−500
2)、カルシウムおよび無機リン酸塩(Kroemerら、1998 Ann.
Rev.Physiol.60:619)。
【0117】 候補因子のアポトーシスの開始を阻害するかまたは遅らせる能力は、当該分野
で公知の任意の方法を使用して評価され得る。例えば、細胞は、形態学的変化、
浸透性の変化、またはアポトーシスの状態の指標である他の変化について試験さ
れ得る。このような変化としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない
:変更された形態学的な外観(例えば、原形質膜の気泡、細胞の形状の変化、基
質の接着特性の欠失、または光学顕微鏡を使用することによって当業者によって
容易に検出され得る他の形態学的変化);染色体の断片化および崩壊(これは、
顕微鏡によって、そして/または当該分野で公知であるDNA特異的色素もしく
はクロマチン特異的色素(蛍光色素を含む)の使用により、明らかであり得る)
;および/または変更された原形質膜の浸透性の特性(生命体の色素(例えば、
ヨウ化プロピジウム、トリパンブルー)の使用により、または細胞外環境への乳
酸デヒドロゲナーゼの漏出の検出によって、容易に検出され得る)。別のアポト
ーシスアッセイにおいては、原形質膜の内のリーフレットから外のリーフレット
への細胞膜のホスファチジルセリン(PS)のトランスロケーションについては
、PS特異的タンパク質アネキシンによる外部のリーフレットへの結合を測定す
ることによって評価され得る。(Martinら、J.Exp.Med.182
:1545、1995;Fadokら、J.Immunol.148:2207
、1992)。
【0118】 本発明のなお別のアポトーシスアッセイにおいては、アポトーシス誘導因子に
対する細胞性の応答が、カスパーゼとして公知のアポトーシスによって活性化さ
れるプロテアーゼのファミリーにおける特異的なプロテアーゼ活性の誘導は、例
えば、特異的に認識されるタンパク質基質のカスパーゼ媒介切断の決定により、
測定され得る。このような基質として、例えば、当該分野で公知であるカスパー
ゼによって切断される、ポリ−(ADP−リボース)ポリメラーゼ(PARP)
または他の天然に存在するかもしくは合成のペプチドおよびタンパク質が挙げら
れ得る(例えば、Ellerbyら、1997 J.Nuerosci.17:
6165を参照のこと)。合成のペプチド Z−Tyr−Val−Ala−Asp−AFC [配列番号 ]、 (ここで、「Z」は、ベンゾイルカルボニル部分を示し、そしてAFCは7−ア
ミノ−4−トリフルオロメチルクマリン(Kluckら、1997 Scien
ce 275:1132;Nicholsonら、1995 Nature 3
76:37)を示す)がこのような基質1つである。他の基質として、U1−7
0kDaおよびDNA−PKcsのような核タンパク質が挙げられる(Rose
nおよびCasciola−Rosen、1997、J.Cell Bioch
em.64:50;Cohen,1997 Biochem.J.326:1)
【0119】 さらなるアポトーシスアッセイは、アポトーシス細胞においてミトコンドリア
により放出されたミトコンドリアタンパク質シトクロムcの検出に基づく(Li
uら、Cell 86:147、1996)。シトクロムcのこのような検出は
、分光測光的に、免疫化学的に行われ得るか、または特定のタンパク質の存在を
決定するための十分に確立された方法によって行われ得る。親和性による捕捉と
組合せたマトリックス支援レーザー脱離イオン化−飛行時間(MALDI−TO
F)質量スペクトル分析は、アポ−シトクロムcおよびハロ−シトクロムcがそ
れらの特有の分子量に基づいて区別され得るので、このような分析に特に適切で
あり得る。例えば、表面増感レーザー脱離/イオン化(Surface−Enh
anced Laser Desorption/Ionization)(S
ELDITM)システム(Ciphergen,Palo Alto、Calif
ornia)は、アポトーシス刺激物質(stimulus)(例えば、イオノ
マイシン、周知のカルシウムイオノフォア)で処理された細胞中のミトコンドリ
アからのシトクロムcの放出に対する因子の影響を決定するために利用され得る
。このアプローチにおいては、固体支持体上に固定されたシトクロムc特異的抗
体が、可溶性の細胞抽出物中に存在する、放出されたシトクロムcを捕捉するた
めに使用される。捕捉されたタンパク質は、次いで、エネルギー吸収分子(EA
M)のマトリックス中に入れられ、そしてパルスレーザ励起を使用して固体支持
体の表面から脱離させられる。タンパク質の分子量は、SELDITM質量分析計
の検出器へのその飛行時間によって決定される。
【0120】 本発明はさらに、MPTを変更する因子についてのスクリーニングのためのキ
ットを提供する。このようなキットは、一般的に、単離されたCypDポリペプ
チド、単離されたANTポリペプチドおよび、必要に応じて、CypDまたはA
NTの少なくとも1つに特異的に結合する検出試薬を含む。好ましくは、Cyp
DポリペプチドまたはANTポリペプチドは、固体支持体上に固定化され、そし
て必要に応じた検出試薬は、抗体またはその抗原結合フラグメントである。
【0121】 本発明はまた、細胞ベースのアッセイにおいてMPTを変更する因子について
のスクリーニングのためのキットを提供する。このキットは、本明細書中に記載
されるように、宿主細胞、第1のエネルギー移動分子に融合されたANTポリペ
プチドをコードするポリヌクレオチドに作動可能に連結されたプロモーターを有
する第1の核酸発現構築物、および第2のエネルギー移動分子に融合されたCy
pDポリペプチドをコードするポリヌクレオチドに作動可能に連結されたプロモ
ーターを有する第2の核酸発現構築物を含み得る。この宿主細胞は、原核生物細
胞でも真核生物細胞でもよい。第1および第2のエネルギー移動分子は、本明細
書中に記載されるように、好ましくは、GFP、BFP、CFP、RFPまたは
YFPである。
【0122】 (治療方法) MPTを変更し、かつまた好ましくはアポトーシスの開始を阻害するかまたは
遅らせる因子は、種々の目的のために使用され得る。例えば、このような因子は
、ミトコンドリアにおけるMPTを変更するために使用され得る。ミトコンドリ
アは、単離され得るか、または細胞内に存在し得る。簡潔には、ミトコンドリア
は、上記のような因子とMPTを変更するために十分な条件および時間で接触さ
れる。種々の標準的な技術のいずれかを使用して、ミトコンドリアにおけるMP
Tの変化を検出し得る。
【0123】 代表的には、ミトコンドリアの膜電位は、当業者に容易に知られている方法に
従って決定され得る。これらには、以下が含まれるが、これらに限定されない:
蛍光指標のような検出可能な化合物の検出および/または測定、光学的なプロー
ブ、および/または感受性のpH、ならびにイオン選択性電極(例えば、Ern
sterら、1981 J.Cell Biol.91:227sおよび引用さ
れる参考文献を参照のこと、Haugland、1996 Handbook
of Fluorescent Probes and Research C
hemicals 第6版、Molecular Probes,Eugene
,OR、266−274頁および589−594頁をもまた参照のこと)。例え
ば、例示であって限定的ではないが、蛍光プローブである、2,4−ジメチルア
ミノスチリル−N−メチルピリジニウム(DASPMI)およびテトラメチルロ
ーダミンエステル(例えば、テトラメチルローダミンメチルエステル、TMRM
;テトラメチルローダミンエチルエステル、TMRE)、または関連する化合物
(例えば、Haugland、1996、前出)が、ミトコンドリア膜電位に依
存しそしてそれに対して比例するプロセスであるミトコンドリア中での蓄積の後
に定量し得る(例えば、Murphyら、1998、Mitchondria
& Free Radicals in Neurodegerative D
isease、Beal,HowellおよびBodis−Wollner編、
Wiley−Liss、New York、159−186頁およびその中で引
用されている参考文献;ならびに、Molecular Probes On−
line Handbook of Fluorescent Probes
and Research Chemicals、http://www.pr
obes.com/handbook/toc.htmlを参照のこと)。本発
明において使用され得る他の蛍光検出可能な化合物として、以下が挙げられるが
これらに限定されない:ローダミン123、ローダミンBヘキシルエステル、D
iOC6(3)、JC−1[5,5’,6,6’−テトラクロロ−1,1’,3
,3’−テトラエチルベンズイミダゾール−カルボシアニンヨーダイド](Co
ssarizzaら、1993 Biochem.Biophys.Res.C
omm.197:40;Reersら、1995 Meth.Enzymol.
260:406)、rhod−2(米国特許第5,049,673号を参照のこ
と;上記の化合物の全てが、Molecular Probes,Eugene
,Oregonから入手可能である)およびローダミン800(Lambda
Physik,GmbH,Goettingen、Germany;Sakan
oueら、1997,J.Biochem.121:29)。
【0124】 ミトコンドリアの膜電位はまた、蛍光ではない手段によって、例えば、TTP
(テトラフェニルホスホニウムイオン)およびTTP−感受性電極を使用するこ
とによって、測定され得る(Kamoら、1979 J.Membrane B
iol.49:105;PorterおよびBrand,1995 Am.J.
Physiol.269:R1213)。当業者は、ΔΨmを測定するための、
適切な検出可能な化合物または他の適切な手段を選択することが可能である。例
示であって、限定的ではないが、TMRMはTMREよりもいくらか好ましい。
なぜなら、ミトコンドリアからの流出後に、TMREは、TMRMよりも、小胞
体および細胞質中にわずかにより残存しているシグナルを生じるからである。
【0125】 別の限定的ではない例として、膜電位は、分光測光的な定量または蛍光による
定量と組み合わせた、マトリックスの容積および/またはピリジンヌクレオチド
の酸化還元の決定を使用して、検出可能に荷電した溶質に対する、ミトコンドリ
アの浸透性の間接の測定から、さらにまたは代替的に計算され得る。ミトコンド
リア内膜を横切る膜電位依存性の基質交換拡散の測定もまた、膜電位の間接的な
測定を提供し得る。(例えば、Quinn、1976、The Molecul
ar Biology of Cell Membranes、Univers
ity Park Press,Baltimore、Maryland、20
0−217頁、およびその中で引用されている参考文献を参照のこと)。
【0126】 従って、本明細書中で提供されるように、例えば以下を含む、MPTを受けた
ミトコンドリアを含む細胞についての任意の実験的に測定可能な結果が用いられ
得る:ΔΨの散逸の測定、ミトコンドリア膜間空間タンパク質(例えば、シトク
ロムc)の細胞質への損失の検出、アポトーシスシグナル伝達カスケード(以下
を参照のこと)における下流の事象としての1つ以上のカスパーゼの活性化、細
胞死および任意の他の表現型パラメーター、生化学的パラメーター、生物物理学
的パラメーター、代謝パラメーター、呼吸パラメーターまたはその変化がMPT
に依存し得る他の有用なパラメーター。変化したミトコンドリア機能に関連した
疾患の処置に適切である、本発明の方法に従って同定された因子は、MPTおよ
び/またはMPT関連調節機構の頻度および/または発生を増強し得るか、損な
い得るかまたは変更し得る。特に好ましいのは、MPTの1以上の上記のインジ
ケータの出現を阻害する因子である。
【0127】 またこのような薬剤を使用して細胞の生存度を変化させ得る。簡単には、細胞
の生存度を調節するための条件下で、細胞の生存度を調節するのに十分な時間、
細胞を薬剤と接触させる。次に生存細胞が、当業者にとって慣習的な標準技術を
使用してアッセイされ得る。例えば、細胞の生存度および/またはアポトーシス
に入る細胞を生存細胞の指標として使用し得、これらはさらに、変更したミトコ
ンドリアの機能(例えば、MPT)についての1以上の指標を反映し得る(Gr
eenおよびReed,Science 281:1309〜1321、199
8;Susinら、Biochim.et Biophys.Acta 136
6:151〜165、1998)。アポトーシスを起こすと思われる細胞は、ア
ポトーシスの状態を示す形態学的変化、浸透性の変化または他の変化に対して調
べられ得る。例示であって限定を意図しない例として、多くの細胞型におけるア
ポトーシスは、形態学的外観の変化(例えば、細胞膜小疱形成、細胞形状の変化
、基質の付着特性の喪失または光学顕微鏡を使用して当業者により容易に検出さ
れ得る他の形態学的変化)を引き起こし得る。別の例として、アポトーシスが進
行している細胞は、染色体の断片化および崩壊を示し得、このことは光学顕微鏡
により、および/または当該分野で公知のDNA特異的またはクロマチン特異的
色素(蛍光色素を含む)の使用を介して明らかにされ得る。このような細胞はま
た、生体染色(例えば、ヨウ化プロピジウム、トリパンブルー)の使用または細
胞外環境への乳酸デヒドロゲナーゼの漏出の検出により容易に検出され得る膜透
過性の変化を示す。DNAの損傷はまた、電気泳動技術を用いてアッセイされ得
る(例えば、Morrisら、BioTechniques 26:282−2
89、1999を参照のこと)。形態学的変化、浸透性の変化、および関連する
変化によりアポトーシス細胞を検出するこれらの手段および他の手段が、当業者
に明らかである。
【0128】 このアポトーシスアッセイの別の局面において、ホスファチジルセリン(PS
)特異的タンパク質であるアネキシンによる外側のリーフレットとの結合を測定
することによって形質膜リーフレットの内側から外側への細胞膜PSのトランス
ロケーションが定量化される(Martinら、J.Exp.Med.182:
1545、1995;Fadokら、J.Immunol.148:2207、
1992)。好ましい形式において、形質膜PSの外面化は、標識されたアネキ
シン誘導体(例えば、アネキシン−フルオレセインイソチオシアネート複合体(
annexin−FITC、Oncogene Research Produ
cts.Cambridge,MA))を使用して96ウエルプレート上で評価
される。
【0129】 アポトーシスアッセイの別の局面において、ミトコンドリアタンパク質である
シトクロムc(アポトーシスの細胞ではミトコンドリアの外に漏出している)の
定量化は、容易に検出され得るアポトーシスの標識を提供し得る(Liuら、C
ell 86:147〜157、1996)。シトクロムcのこのような定量化
は、分光光度法により免疫化学的に、または特定のタンパク質の存在を検出する
十分に確立された他の方法により行われ得る。アポトーシス刺激物質(例えば、
カルシウムイオノフォアとして周知のイオノマイシン)を用いて試みられる細胞
内ミトコンドリアからのシトクロムcの放出の次に種々の免疫学的方法がなされ
得る。アポシトクロムcとホロシトクロムcはそれらの固有の分子量に基づいて
区別され得るので、親和性捕捉因子に結合させてのマトリックスアシスティドレ
ーザーデソープションイオン化飛行時間型(MSLDI TOF)質量分析が、
このような分析に特に適している。例えば、SELDIシステム(Cipher
gen、Palo Alto、USA)を使用して、イオノマイシン処置した細
胞中のミトコンドリアからのシトクロムc放出に対するミトコンドリア保護剤に
よる阻害を追跡し得る。このアプローチにおいて、固体支持体上に固定されたシ
トクロムc特異的抗体を使用して可溶性細胞抽出物中に存在する放出されたシト
クロムcが捕捉される。捕捉されたタンパク質は次に、エネルギー吸収分子(E
AM)のマトリックスに混入され、そしてパルスレーザーエキサイテーションを
使用して固体支持体表面から脱離される。タンパク質の分子量は、SELDI質
量分析検出器でその飛行時間により検出される。
【0130】 アポトーシスアッセイの別の局面において、カスパーゼ(Thornberr
yおよびLazebnik、Science 281:1312〜1316、1
998)として公知のアポトーシス活性化プロテアーゼファミリーに含まれる特
定のプロテアーゼ活性の誘導が、例えば、特異的に認識されたタンパク質基質の
カスパーゼ媒介切断の検出により測定される。これらの基質として、例えば、ポ
リ−(ADP−リボース)ポリメラーゼ(PARP)または他の天然に存在する
ペプチドまたは合成ペプチドおよび当該分野で公知であるカスパーゼにより切断
されたタンパク質が挙げられ得る(例えば、Ellerbyら、1997 J.
Neurosci.17:6165)。標識された合成ペプチドZ−Tyr−V
al−Ala−Asp−AFC(ここで「Z」は、ベンゾイルカルボニル部分を
示し、そしてAFCは、7−アミノ−4−トリフルオロメチルクマリン(Klu
ckら、1997 Science 275:1132;Nicholsonら
、1995 Nature 376:37)を示す)は、このような基質の1つ
である。カスパーゼ−3に対する標識された別の合成ペプチド基質は、プロテア
ーゼに対する認識/切断部位を含むペプチドリンカーを介して相互に結合された
2つのフルオレセインタンパク質から成る(Xuら、Nucleic Acid
s Res.26:2034〜2035、1998)。他の基質として、核タン
パク質(例えば、U1−70kDaおよびDNA−PKcs)が挙げられる(R
osenおよびCasciola−Rosen、1997 J.Cell.Bi
ochem.64:50;Cohen、1997 Biochem.J.326
:1)。
【0131】 アポトーシスアッセイの別の局面において、アポトーゲン(apoptoge
n)にさらされた細胞集団中の死滅細胞に対する生存細胞の比、または死滅細胞
の割合は、アポトーシスの最終的な結果を測定して決定される。生存細胞は、当
業者に公知の多くの任意の技術を使用して死滅細胞と区別され得る。非限定的な
例として、ヨウ化プロピジウムまたはトリパンブルーのような生体色素を使用し
てアポトーゲンおよび本発明による化合物で処置された細胞集団中の死滅細胞の
割合を決定し得る(実施例7を参照のこと)。
【0132】 当業者は、細胞の生存および/またはアポトーシスを定量化する他の適切な技
術があり得ること、および細胞の生存、またはアポトーシスの誘発および反応速
度に対するMPTを変化される薬剤の影響を決定する目的のためのこのような技
術は、本明細書中で開示されるアッセイの範囲内であることを容易に理解する。
【0133】 他の局面において、薬剤は変更したミトコンドリアの機能に関する疾患の処置
または予防のために患者に投与され得る。このような使用のための好ましい薬剤
は、MPTの喪失を阻害する。変更したミトコンドリア機能に関する疾患として
、AD、真性糖尿病;パーキンソン病:ハンチントン病;失調症;レーバー遺伝
性視神経萎縮;精神分裂病;ミトコンドリア脳障害、乳酸アシドーシス、および
発作(MELAS);癌;乾癬;過剰増殖障害;ミトコンドリア糖尿病ならびに
難聴(MIDD)および不整赤色線維を伴うミオクローヌスてんかん、が挙げら
れるがこれらに限定されない。このような疾患は、当該分野で周知の標準的な臨
床基準を使用して診断され得る。
【0134】 MPT変更薬剤は、ANTおよびCypDポリペプチドの結合または活性に関
する疾患の処置を可能にするので、一般的に、MPT変更薬剤は、治療目的のた
めに有益である。ANT−CypD結合を直接的に増強するかまたは弱めること
によってもしくはANT−CypD結合に影響を及ぼすミトコンドリアの分子成
分に間接的に影響することによって、MPTを変更するこの薬剤は、本発明の方
法で使用される場合、好ましくは薬学的組成物の一部である。薬学的組成物は、
1以上のMPT変更薬剤に加えて、少なくとも1つの薬学的に受容可能なキャリ
ア、希釈剤または賦形剤、および必要に応じて他の成分を含む。
【0135】 治療的な使用のための「薬学的に受容可能なキャリア」は薬学的分野で周知で
あり、そして例えば、Remingtons Pharmaceutical
Sciences、Mack Publishing Co.(A.R.Gen
naro編、1985)に記載される。例えば、滅菌生理食塩水およびリン酸緩
衝生理食塩水が生理的pHで使用され得る。保存剤、安定化剤、色素、さらに香
味剤が薬学的組成物に提供され得る。例えば、安息香酸ナトリウム、ソルビン酸
およびp−ヒドロキシ安息香酸エステルは、保存剤として添加され得る。さらに
、抗酸化剤および懸濁剤が使用され得る。
【0136】 「薬学的に受容可能な塩」は、このような化合物と有機酸もしくは無機酸との
組み合わせ(酸付加塩)、またはこの化合物と有機塩基もしくは無機塩基の組み
合わせ(塩基付加塩)から誘導された本発明の化合物の塩を言う。本発明の化合
物は、遊離塩基または塩の形態のいずれかにおいて使用され得、両形態は、本発
明の範囲内であると考えられる。
【0137】 1以上のMPT変更薬剤を含む薬学的組成物は、この組成物が患者に投与され
得る任意の形態であり得る。例えば、組成物は固体、液体または気体(エアロゾ
ール)の形態であり得る。局所投与経路として、経口、局所、非経口(例えば、
舌下、頬)、舌下、直腸、膣、および鼻腔内が挙げられるが、限定ではない。本
明細書中で使用される用語非経口は、皮下注射、静脈内、筋肉内、胸骨下、硬膜
下腔内、海綿体動脈内、道内、尿管間注射または注入技術を含む。薬学的組成物
は、その中に含まれる活性成分が、患者への組成物の投与において生物的に利用
可能であるように処方される。患者に投与される組成物は、1以上の投薬単位の
形態を取り、ここで例えば、錠剤は1の投薬単位であり得、そしてエアロゾル形
態中の本発明の1以上の化合物の容器は複数の投薬単位を保持し得る。
【0138】 経口投与のために、賦形剤および/または結合剤が存在し得る。例として、ス
クロース、カオリン、グリセリン、デンプン、デキストリン、アルギン酸ナトリ
ウム、カルボキシメチルセルロース、およびエチルセルロースが挙げられる。着
色剤および/または芳香剤が存在し得る。コーティング殻が使用され得る。
【0139】 この組成物は液体の形態(例えば、エリキシル、シロップ、溶液、エマルジョ
ン、または懸濁液)であり得る。液体は、2つの例として、経口投与または注射
による送達のためであり得る。経口投与が企図される場合、好ましい組成物は、
1以上のMPT変更剤に加えて、1以上の甘味剤、保存剤、色素/着色料および
芳香増強剤を含む。注射による投与が企図される組成物において、1以上の界面
活性剤、保存剤、湿潤剤、分散剤、懸濁剤、緩衝剤、安定化剤および等張剤が含
まれ得る。
【0140】 本明細書中で使用される液体の薬学的組成物は、溶液、懸濁液、または他の類
似形態のいずれであっても、1以上の次のアジュバンドを含み得る:注射用水の
ような滅菌希釈物、生理食塩水溶液、好ましくは生理学的食塩水、リンガー溶液
、等張性塩化ナトリウム、溶媒または懸濁媒体として役に立ち得る合成モノグリ
セリドまたは合成ジグリセリドのような不揮発性油、ポリエチレングリコール、
グリセリン、プロピレングリコールまたは他の溶媒;ベンジルアルコールまたは
メチルパラベンのような抗菌剤;アスコルビン酸、または亜硫酸水素ナトリウム
のような抗酸化剤;エチレンジアミンテトラ酢酸のようなキレート剤;酢酸、ク
エン酸またはリン酸のようなバッファーおよび塩化ナトリウムまたはデキストロ
ースのような張度の調整のための薬剤。非経口の調製物は、アンプル、使い捨て
シリンジもしくはガラスまたはプラスチックの複数投薬バイアルに封入され得る
。生理学的生理食塩水は、好ましいアジュバントである。注射可能な薬学的組成
物は、好ましくは無菌である。
【0141】 非経口または経口投与のいずれかが企図される液体組成物は、適切な投薬量が
得られるMPT変更剤量を含むべきである。代表的には、この量は、組成物中に
少なくとも0.01wt%のMPT変更剤である。経口投与が企図される場合、
この量は組成物の0.1〜約70重量%の間で変化しうる。好ましい経口組成物
は、約4%〜約50%の間のMPT変更剤を含む。好ましい組成物および調製物
は、非経口投薬単位が活性化合物の0.01〜1重量%の間で含むように調整さ
れる。
【0142】 この薬学的組成物は局所投与が企図され得、このような場合、キャリアは溶液
、エマルジョン、オイントメントまたはゲル基材を適切に含み得る。例えば、ゲ
ル基材として、以下の1以上を含み得る:ペトロラタム、ラノリン、ポリエチレ
ングリコール、蜜蝋、鉱油、水およびアルコールのような希釈物、および乳化剤
および安定化剤。濃化剤が局所投与のための薬学的組成物中に存在し得る。経皮
投与が企図される場合、この組成物として経皮パッチまたはイオン導入デバイス
が挙げられる。局所的な処方物は、約0.1〜約10%w/v(重量/単位容量
)の濃度のMPT変更剤を含み得る。
【0143】 組成物は、例えば、直腸で溶解し、薬物を放出する坐剤の形態で、直腸投与を
企図され得る。直腸投与のための組成物は、適切な非刺激性の賦形剤として油性
基材を含み得る。このような基材として、ラノリン、ココアバターおよびポリエ
チレングリコールが挙げられるが、限定ではない。
【0144】 本発明の方法において、MPT変更剤は、挿入物、ビーズ、徐放性処方物、パ
ッチまたは高速放出処方物であり得る。MPT変更剤の最適な投薬量が、以下に
依存し得ることは当業者には明白である;患者の体重および物理状態;処置され
る物理的状態の重症度および寿命;活性成分の特定の形態;使用される投与手段
および組成物。化学療法におけるMPT変更剤の使用として、別の化合物に結合
する薬剤、例えば、この化合物の送達を補助するモノクローナル抗体またはポリ
クローナル抗体、タンパク質またはリポソームが挙げられ得ることが理解される
【0145】 以下の実施例は、限定目的でなく例示目的で提供される。
【0146】 (実施例) (実施例1:細菌におけるHisタグ化ヒトANT(6×His−ANT)タ
ンパク質のクローニングおよび発現) (A.ANT cDNAのPCRによる増幅) ヒトの脳全体から調製された細胞の総RNAを、市販の供給源物質から得た(
Clontech、Palo Alto、CA)。このRNAを、37℃で30
分間RNaseフリーのDNaseI(Roche Molecular Bi
ochemicals、以前はBoehringer Mannheim Bi
ochemicals、Indianapolis、IN)(緩衝液(40mM Tris−HCl(pH7.0)、6mM 塩化マグネシウム、および2mM 塩化カルシウムを含有する)中の1μgのDNase I(10U/μl)を
用いた)処理により精製した。この処理の後に、2回のフェノール/クロロホル
ム抽出、1回のクロロホルム抽出、および酢酸ナトリウムの存在下でエタノール
沈殿を行った。RNAのペレットを遠心分離により収集し、70%エタノールで
洗浄し、風乾し、そしてRNaseフリー滅菌水に再縣濁した。RNase H
欠損逆転写酵素(SUPERSCRIPTTM;Life Technologi
es.Rockville、MD)を用いてcDNAを生成するために、このR
NAを逆転写した。
【0147】 ANT cDNAを、製造者の説明書に従って、以下のプライマー、AMPL
ITAQTM DNAポリメラーゼ(Perkin−Elmer、Foster
City、CA)、ならびにGENEAMPTM PCR Reagentキット
(Perkin−Elmer)に供給された試薬および緩衝液を用いてサーマル
サイクラーでのポリメラーゼ連鎖反応(PCR)により増幅した。以下に記載の
プライマーにおいて、下線が引かれたヌクレオチドは、ANT cDNAの5’
末端および3’末端と相補的な配列を示し、二重線が引かれたヌクレオチドは、
制限酵素XhoI(認識配列;5’−CTCGAG)および制限酵素Asp71
8(認識配列;5’−GGTACC)の認識配列を示し、そしてANT開始コド
ン(ATG)およびANT終止コドンの逆方向の相補鎖(TAA)は、太字で示
される。
【0148】 ヒトANT1(huANT1;配列番号1)に対して、次のヌクレオチド配列
を有するプライマーを用いた: 正方向(センス):
【0149】
【化1】 (配列番号4)、および 逆方向(アンチセンス)
【0150】
【化2】 (配列番号5)。
【0151】 ヒトANT2(huANT2;配列番号2)に対して、次のヌクレオチド配列
を有するプライマーを用いた: 正方向(センス):
【0152】
【化3】 (配列番号6)、および 逆方向(アンチセンス)
【0153】
【化4】 (配列番号7)。
【0154】 ヒトANT3(huANT3;配列番号3)に対して、次のヌクレオチド配列
を有するプライマーを用いた: 正方向(センス):
【0155】
【化5】 (配列番号8)、および 逆方向(アンチセンス)
【0156】
【化6】 (配列番号9)。
【0157】 (B.ANT発現構築物の作製) PCR産物を、製造者の推奨に従い、製造者の提供する反応緩衝液を用いて、
制限エンドヌクレアーゼXhoIおよびAsp718で消化した(両酵素は、R
oche Molecular Biochemicalsから購入した)。制
限処理したDNAを、水平方向のアガロースゲル電気泳動およびUltraCl
eanTM GelSpinキット(Mo Bio Laboratories、
Inc.、Solana Beach、CA)を用いたバンドの抽出により精製
した。
【0158】 発現ベクターpBAD/His(「B」誘導体;Invitrogen、Ca
rlsbad、CA)を用いた。このベクターは、5’から3’方向に作動可能
に連結された以下のエレメントを含有する:誘導性であるが、厳密に調節可能な
araBADプロモーター;E.coliに最適化された翻訳開始シグナル;ア
ミノ末端ポリヒスチジン(6×His)をコードする配列(「Hisタグ」とも
呼ばれる);XPRESSTMエピトープをコードする配列;エンテロキナーゼ切
断部位(タンパク質精製後に前述のN末端アミノ酸を除去するために使用され得
るこのような方法が所望される場合);マルチクローニングサイト;およびイン
フレームの終止コドン。
【0159】 プラスミドpBAD/HisのDNAを、製造者の説明書に従い、制限エンド
ヌクレアーゼXhoIおよびAsp718で消化することにより調製し、そして
水平方向のアガロースゲル電気泳動およびUltraCleanTM GelSp
inキット(Mo Bio Laboratories)を用いたバンドの抽出
に供した。制限処理したANTのcDNAを、製造者の反応緩衝液を使用しそし
て製造者の説明書に従って、T4 DNAリガーゼ(New England
Biolabs、Berverly、MA)を用いて、制限処理した発現ベクタ
ーのDNAに連結した。製造者の説明書に従って、コンピテントなrecA1
hsdR endA1 E.coli細胞(TOP10F’株;Invitro
gen)を、この原核生物用ベクター構築物を含有するライゲーション混合物で
形質転換した。単一のコロニーを選択し、そして50μg/mlのアンピシリン
(Roche Molecular Biochemicals)を含有する3
〜5mlのLBブロス(Sambrook、J.、Fritsch、E.F.、
およびManiatis、T.、Molecular Cloning:A L
aboratory Manual、Cold Spring Harbor
Laboratory Press、Cold Spring Harbor、
NY、1989)中で培養した。プラスミドDNAを、WIZARDTMPlus
Series 9600 Miniprep Reagents Syste
m(Promega、Madison、WI)を用いて、細菌培養物から単離し
た。
【0160】 発現構築物中に存在する組み換えhuANTヌクレオチド配列を決定し、PR
ISMTM Ready BIG DYETM Terminator Cycle
Sequencing Kit(The Perkin−Elmer Cor
p.、Norwalk、CT)および以下の配列決定用プライマーを用いたDN
A配列決定により、公開されているANT配列(huANT1については、図1
;Neckelmannら、Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.
A.84:7580〜7584(1987);huANT2につては、Batt
iniら、J.Biol.Chem.262:4355〜4359(1987)
、およびhuANT3については、Cozensら、J.Mol.Biol.2
06:261〜280(1989)を参照のこと)と比較してその信頼性を確認
した。
【0161】
【化7】 それぞれのヒトhuANT配列について、両方のプライマーは、挿入されたDN
Aに隣接するベクター配列の内側に位置付けされる。配列データを、SEQUE
NCE NAVIGATORTM分析ソフトウェアパッケージ(Perkin−E
lmer)を用いて分析した。このヒトhuANT3発現構築物を、pMK3A
−huANT3と命名した。
【0162】 Hisタグ化ヒトANT1、ANT2、およびANT3をコードするこの発現
プラスミドは、本明細書中で次のように呼ばれる:ヒトANT1については、「
pMK1(Hisタグ化huANT1)」または「pMK1」;ヒトANT2に
ついては、「pMK2(Hisタグ化huANT2)」または「pMK2」;ヒ
トANT3については、「pMK3A(Hisタグ化huANT3)」または「
pMK3A」;以下に詳述されるように、外側リンカーN末端アミノ酸が欠損さ
れているヒトANT3については、「pMK3B(エピトープリンカーを短縮さ
れた、Hisタグ化huANT3)」または「pMK3B」。プラスミドpMK
1、pMK2、およびpMK3Aは、1998年11月3日にアメリカンタイプ
カルチャーコレクション(ATCC;Manassas、VA)に寄託され、そ
してそれぞれ受託番号ATCC98969、ATCC98970、およびATC
C98971が付与されている。
【0163】 ヒトANT1(pMK1−huANT1)およびヒトANT2(pMK2−h
uANT2)をコードするヌクレオチド配列を含有する発現構築物を制限マップ
化し、これらの構造を確認した。プラスミドpMK1−huANT1およびpM
K2−huANT2のヌクレオチド配列を、上述の方法およびプライマー(配列
番号10および配列番号11)を用いて決定する。
【0164】 pMK3A−huANT3から発現した組換えhuANT3タンパク質のエン
テロキナーゼ処理により、huANT3タンパク質からHis−Tag/XPR
ESSTMエピトープポリペプチドを遊離させた;しかし、生じたhuANT3タ
ンパク質は、いくらかの外側N末端アミノ酸(すなわち、Pro−Ser−Se
r−Ser−Met、「Met」はhuANT3の翻訳開始コドンによりコード
されたアミノ酸を示す)を含有した。この外側アミノ酸はおそらく、組換えhu
ANT3タンパク質に対して、ほとんど影響がないか、あるいは全く影響がない
が、この外側アミノ酸をコードするヌクレオチド配列が欠損された誘導体発現構
築物を、以下の様式で調製した。
【0165】 QUIK−CHANGETM Site−Directed Mutagene
sis Kit(Stratagene、La Jolla、CA)は、本質的
に製造者の説明書に従って使用した。簡単に言うと、製造者の提供する反応緩衝
液中に精製されたプラスミドpMK3A−huANT3 DNA、変異誘導性オ
リゴヌクレオチドプライマー
【0166】
【化8】 (配列番号12) (下線が引かれた配列は、huANT3のリーディングフレームの5’末端に対
して逆方向の相補である)、および
【0167】
【化9】 (配列番号13)(下線が引かれた配列は、huANT3のリーディングフレー
ムの5’末端に対応する)、Pfu DNAポリメラーゼおよびdNTPを含有
する反応混合物を調製した。この変異誘導性オリゴヌクレオチドプライマーを過
剰に存在させ、そして製造者のプロトコルに従って、DNA合成のサイクルを、
サーマルサイクラーにおいて実行した。この反応産物を制限酵素DpnI(この
酵素は、メチル化したDNAおよび半メチル化したDNAを切断するが、メチル
化していないDNA(すなわち、アニーリングした反応産物)はインタクトなま
ま残す)で処理し、これを用いてEPICUREAN COLITM XL−1−
Blue E.coli細胞(Stratagene、Inc.、La Jol
la、CA)を形質転換した。プラスミドDNAを無作為に選択した12個の形
質転換体から調製し、そして上述の方法に従って、マルチクローニングサイトの
カセットを含む領域のヌクレオチド配列を決定した。12個のうちわずか1つの
プラスミドが、pMK−huANT3で見出される本来の配列を保持しており、
そして3個のプラスミドが、望ましくない点変異を含んでいた。8個の「正確な
」プラスミドのうちの1個を選択し、そしてpMK3B−huANT3と命名し
た。
【0168】 (C.Hisタグ化huANT3の発現) pMK3A−huANT3を含有するE.coli細胞の培養物を、50μg
/mlのアンピシリンを含有するLB培地で、対数増殖中期(OD600約0.5
)まで増殖し、そして漸増量のL−アラビノース(すなわち、0.00002%
、0.0002%、0.002%、0.02%および0.2%)を用いて3〜4
時間誘導した。1mlの各培養物を5,000×g、4℃で10分間遠心分離し
、細胞をペレットにした。細胞のペレットを、1% コール酸塩、1% n−ド
デシルマルトシド、および0.1% 2−メルカプトエタノールを含有する10
0μlのリン酸緩衝生理食塩水(PBS;pH7.4)を加えることにより再縣
濁し、そして溶解した(前述のテキストにおいて、および本明細書を通して、別
途特定されない限り、全ての化学物質は、Sigma、St.Louis、MO
から購入した)。この溶解物に含まれる総タンパク質を、BCA(ビシンコニッ
ク(bicinchoninic)酸;Smithら、1985、Anal.B
iochem.150:76−85)Protein Assayキット(Pi
erce Chemical Co.、Rockford、IL)を用いて決定
した。SDSポリアクリルアミドゲル上のレーンごとに、10μgの総タンパク
質をロードし、電気泳動し、そしてニトロセルロースメンブレン(HYBOND TM ECL Nitrocellulose Membrane、Amersh
am Pharmacia、Biotech、以前はAmersham Lif
e Sciences、Piscataway、NJ)に転写した。ヒトANT
3融合タンパク質を、製造者の説明書に従い、ANTI−XPRESSTM An
tibody(Invitrogen)および西洋ワサビペルオキシダーゼ結合
体化抗マウス二次抗体(Amersham Pharmacia Biotec
h)を用いたウエスタンブロットで検出した。
【0169】 この結果を図3に示す。図の左から右に、次のサンプルが示される:レーン「
M」、分子量マーカー;レーン「0」、形質転換されていないE.coli細胞
;レーン「o/n」、誘導せずに一晩培養したpMK3A−huANT3を含有
するE.coli;レーン「1」〜「5」、漸増量のL−アラビノース(それぞ
れ、0.00002%、0.0002%、0.002%、0.02%および0.
2%)で誘導培養したpMK3A−huANT3を含有するE.coli。予想
した通り、形質転換されていないE.coli(レーン0)および誘導されてい
ないE.coli(レーンo/n)は、XPRESSTM−huANT3物質を示
さなかった。しかし、分子量36.6kDの組換えANT3融合タンパク質の発
現が、レーン3およびレーン4(それぞれ、0.002%および0.02%のL
−アラビノース)で観察された。XPRESSTM−huANT3物質は、レーン
1およびレーン2(それぞれ、0.00002%および0.0002%のL−ア
ラビノース)で検出されなかった。このことから、これらの条件下では誘導の程
度が不十分であったことが示される。
【0170】 最も高い濃度のL−アラビノース(0.2%、レーン5)の存在下で培養した
細胞は、集菌の時より前に溶解し始め、そして死滅した;結果的に、組換えタン
パク質が、検出されなかった。このことから、E.coliにおける、非常に高
い組換えhuANTの発現が、細胞死を引き起こしたことが示された。同様のこ
とは、細菌における異種タンパク質の過剰発現の間のケースでもときどき起こる
【0171】 (D.組換えhuANT3は細菌の膜に局在化する) E.coli細胞内で発現されたヒトANT3を局在化するために、細胞を培
地中で培養し、上述のようにL−アラビノースで誘導し、そして異なる区画に細
分化した(例えば、膜、封入体(inclusion bodies)およびサ
イトゾル)。細菌を、5,000×g、4℃で10分間遠心分離することでペレ
ットにした。細胞のペレットを、1/10量の細胞緩衝液A(50mM Tri
s−HCl(pH 8.0)、2mM EDTA、100μg/ml リゾチー
ムおよび0.1% TritonX−100)で再縣濁し、そして30℃で15
分間、旋回性シェーカー内でインキュベートした。この細胞混合物を、2分間超
音波破砕し、そして膜を、12,000×g、4℃で15分間遠心分離すること
によりペレットにした。サイトゾルを示すこの上清を、分析のために回収し(図
4、レーン4)、膜および封入体を含有するペレットの一部を同様に回収した(
図4、レーン3)。ペレットの残りの部分を、細胞緩衝液B(10mM Tri
s−HCl(pH 7.0)、0.1mM EDTA、および1mM DTT)
で二度洗浄し、12,000×g、4℃で15分間遠心分離した。このペレット
を、細胞緩衝液C(20mM Tris−HCl(pH 8.0)、100mM 塩化ナトリウム、6mM 塩酸グアニジウム)で再縣濁し、そして室温で1時
間インキュベートした。次いでこの溶液を、12,000×g、4℃で15分間
遠心分離した。この上清(可溶性封入体を含有する;図4、レーン1)およびこ
のペレット(不溶性封入体を含有する;図4、レーン2)を、上述のウエスタン
ブロットにより分析した。
【0172】 結果を図4に示す。組換えhuANT3(分子量36.6kD)は、レーン2
、3、および4、ならびにポジティブコントロールレーン(+)(上記のように
ウエスタン免疫ブロット分析によってANT3タンパク質の存在について以前に
試験された総細胞溶解物)において検出した。最大量の組換えhuANT3をレ
ーン3において検出し、これは膜画分を示す。このことは、huANT3融合タ
ンパク質の大多数が、E.coli細胞膜に組み込まれたことを意味する。より
小さいタンパク質シグナルが、レーン2および4において可視であり、組み込ま
れたANT3といくつかの膜を含んでいたかもしれない不溶性の封入体画分、お
よびタンパク質合成が生じる細胞質画分を示す。レーン1の可溶性封入体画分に
おいて検出可能なタンパク質は存在せず、細菌中のANT3の発現制御は、封入
体の形成において生じなかったことを示し、これは、細菌中のいくつかの異種タ
ンパク質の過剰発現の望ましくない結果である。
【0173】 (E.ANTタンパク質の精製) 本明細書中に記載される発現系によって産生されるANTタンパク質、および
ANT融合タンパク質は、種々の方法を使用して精製されてきた。ANTタンパ
ク質の精製、特にヒトANTタンパク質が、この実施例において記載される。
【0174】 以下のタンパク質精製方法のいずれが使用されるか、または、本開示に由来し
得る他の方法が使用されるかにも関わらず、細菌細胞が溶解されている場合(ま
たはそのすぐ後に)、いくつかの細菌溶解物(代表的には、10μg/mLの各
酵素;共にRoche Biochemicalsより)に関連した粘性を除去
するのに、十分な量のDNaseおよびRNaseを添加することが重要である
。粘性が除去され、そして、ANT溶解性が最適化される代替的なまたは付加的
な手段は、標準的な超音波処理と反対に、溶解物の激しい超音波処理である。用
語「激しい超音波処理」は、例えば、テーパー状の先端が平らのプローブを使用
する(カップアンドホーン(cup and horn)装置を用いる超音波処
理と反対に)50%の義務サイクルおよび80%の出力で、2回の(各回30秒
)、Branson Sonifier(Model 450)を使用する超音
波処理をいう。超音波処理のいずれかのタイプが十分であるが、激しい超音波処
理が使用される場合、代表的により優れた収率が観察される。
【0175】 さらに、使用される種々のANT精製方法において、最大の可能な量のANT
タンパク質を可溶化するために、少なくとも1%Triton−Xで、溶解物を
作製することがしばしば所望であり、その後、不溶性物質を高速(すなわち、約
100,000g)遠心分離によって除去した。代表的には、例えば、ペプスタ
チン、ロイペプチン、フェニルメチルスルホニルフルオライド(PMSF)およ
び/またはアプロチニン(全てSigmaより)が、調製の間に、効果的なレベ
ル(代表的には10μg/mL)で存在する。単離される特定のANTタンパク
質またはANT融合タンパク質に依存して、4つ全てのプロテアーゼインヒビタ
ーまたは効果的なその任意の組み合わせが使用される。例えば、GST−huA
NT3融合タンパク質の調製において、ロイペプシンおよびペプスタチンのみが
使用される場合、許容範囲の結果が得られるが、4つ全てのプロテアーゼインヒ
ビターが使用される場合、もっとも優れた結果が観察される。
【0176】 1つの方法は、非ヒト哺乳動物(すなわち、ウシ心臓組織およびラット)由来
のANTタンパク質を精製するためだけに以前使用された、いくつかの技術と新
規の方法を組み入れる(Aquilaら、1982.Hoppe−Seyler
’s Z. Physiol.Chem.363:345−349;およびSt
erling,1986,Endocrinology 119:292−29
5)。手短に言うと、GST−ANT3融合タンパク質を発現する細菌細胞をリ
ゾチ−ム処理によって溶解し、そして、E.coliの1グラム当り50nmo
lの濃度で、14C−パルミチル−CoA(Sigma)を添加した。それは、A
NTタンパク質と会合するので、14C−パルミチル−CoAは、引き続く精製工
程におけるANTタンパク質に伴うように使用され得る放射性標識トレーサーと
して作用する。次いで、溶解物を超音波処理し、6% Triton X−10
0(Sigma)を作製し、4℃で1時間インキュベートして物質を可溶化した
。高速遠心分離を使用して、不溶性物質を除去し、そして、基本的に製造業者の
指示に従って、得られた溶質を(1)小規模調製のために、ヒドロキシアパタイ
トビーズ(Bio−Rad Laboratories,Hercules,C
A)か、または(2)大規模の調製の場合(すなわち、1リットルを超える細菌
培養物)、ヒドロキシアパタイトカラム(Bio−Rad)のいずれかに適用し
た。他の膜内のミトコンドリアタンパク質とは異なり、ANTは、ヒドロキシア
パタイトについて低い親和性を有する(Klingenbergら、1978、
Biochim.et Biophys.Acta 503:193−210)
。ヒドロキシアパタイトカラムをColumn Buffer A(10mM
MOPS,pH 7.2,100mM NaCl,9.5% Triton X
100)を使用して溶出し、そして、Column Buffer B(10m
M MOPS,pH 7.2,100mM NaCl,400mM リン酸ナト
リウム)を使用して洗浄した。非ヒト種由来の非組換えANTタンパク質を、C
olumn Buffer Aを使用して空間(void)容量で溶出し、そし
て、GST−huANT3融合タンパク質が、空間容量にも同様に存在すること
が予想される;Column Buffer Bを使用して、GST−huAN
T3融合タンパク質が異なって挙動する事象においてカラムを洗浄する。最終濃
度30mM オクチルグリコシド(Calbiochem)(活性に対する最小
の効果を有するANTタンパク質を可溶化するのを助ける非イオン性界面活性剤
)を有するような様式で、サンプルを収集した(Sterling,1986,
Endrocrinol.119:292−295)。ビーズ抽出された上清ま
たはカラム溶出液を収集し、そして、基本的に製造業者の指示に従って、EXT
RACTI−GELTMアフィニティーマトリックス(Pierce)を使用して
、そこからTriton X−100を除去した(また、Bermanら、19
85、Bichemistry 24:7140−7147を参照のこと)。
【0177】 上記方法で調製された種々の量のGST−huANT3をPAGEに供し、そ
して、ゲルを、コロイド性青色タンパク質染色(Novex,San Dieg
o,CA)を使用して染色した。この染色されたゲルは、融合タンパク質につい
て推定された分子量に対応する分子量を有する単一バンドを示した。種々の容量
のサンプル由来のバンド強度、そして、公知の調製物の容量および染色の最小感
受性に基づいて、100mLの細菌培養物由来の収量は、約50μgであると推
定される。ゲルの1つのレーンにおいて、約500ngのタンパク質をロードし
、そして、混入したバンドは検出されなかった;このことは、GST−huAN
T3タンパク質が、少なくとも約90%純粋〜少なくとも約95%純粋であるこ
とを示す。
【0178】 GST−huANT3融合タンパク質(前述の実施例を参照のこと)は、この
方法によって精製され、そして他のANT融合タンパク質(Hisタグ化huA
NT3および他のHisタグ化ANTタンパク質を含む)が同様の様式で精製さ
れる。精製されたhuANT3融合タンパク質を使用して、以下のように精製さ
れたヒトANTタンパク質を産生する。
【0179】 GST−huANT3融合タンパク質は、基本的に製造業者の指示に従って、
グルタチオン−アガロースビーズ(Sigma)を介してさらに精製される。手
短に言うと、GST−huANT融合タンパク質を含む溶液をグルタチオン−ア
ガロースビーズと接触させ、そして、ビーズを洗浄して所望でない混入物を放出
する。次に、[樹脂:GST−huANT]複合体を適切な酵素(すなわち、融
合タンパク質の残りに由来するhuANTポリペプチドを分離する酵素)で処理
する。本明細書中で記載されるGST−huANT3融合タンパク質(すなわち
、pMK3Cによってコードされる)の場合、トロンビン(Sigma)は、2
つのポリペプチド:GST部分に対応する第1のポリペプチド、および6つのさ
らなるアミノ酸(すなわち、Gly−Ser−Pro−Gly−Ile−Leu
)がそのN末端に存在するヒトANT3に対応する第2のポリペプチド、を産生
するような方法で、融合タンパク質を切断する。
【0180】 Hisタグ化huANT融合タンパク質を、基本的に製造業者の指示に従って
、ニッケルコーティング樹脂(例えば、PROBOUNDTMNi2+電荷アガロー
ス樹脂;Invitrogenなど)を介してさらに精製した。手短に言うと、
Hisタグ化huANT融合タンパク質を含む溶液をニッケルコーティング樹脂
と接触させ、そして、この樹脂を洗浄して所望でない混入物を放出した。次に、
[樹脂:Hisタグ化−huANT]複合体を適切な酵素(すなわち、融合タン
パク質の残りに由来するhuANTポリペプチドを分離する酵素)で処理する。
本明細書中で記載されるHisタグ化−huANT3融合タンパク質の場合、エ
ンテロキナーゼ(Sigma、またはInvitrogennからのEKMAX TM も使用され得る)は、2つのポリペプチド:Hisタグ化およびXPRESS TM エピトープ部分を含む第1のポリペプチド、およびヒトANT3に対応する第
2のポリペプチド、を産生するような方法で、融合タンパク質を切断する。使用
される発現構築物がpMK3Aである場合、得られた精製されたヒトANT3タ
ンパク質は、そのN末端に4つのさらなるアミノ酸(すなわち、Pro−Ser
−Ser−Ser)を有する。pMK3Bが、Hisタグ化huANT3が単離
される細胞中に存在する発現構築物である場合、得られた精製されたヒトANT
3タンパク質は、ネイティブなhuANT3の配列(すなわち、配列番号3)を
有する。
【0181】 前述の両方の精製工程において、固体支持体に結合されたANT融合タンパク
質を、融合タンパク質の残り(これは固体支持体に結合されたままである)から
ANTタンパク質を遊離酵素(すなわち、トロンビンまたはエンテロキナーゼ)
で処理する。ANTタンパク質は液相に放出され、次いで、収集されて、ANT
タンパク質を含む溶液およびいくらかの量の遊離酵素を産生する。必要とされる
遊離酵素の量は最小である。なぜなら、この処理は、天然で触媒性であるためで
ある;それにも関わらず、いくつかの酵素は、調製物中に残ったままである。所
望であれば、酵素分子は、当該分野で公知の種々の手段のいずれかを使用して、
調製物中から除去され得る。例えば、酵素は、その酵素について高い親和性を有
するリガンドに結合体化した樹脂を使用して、溶液と接触させることによって溶
液から除去され得る。エンテロキナーゼの場合では、このような樹脂の1つは、
エンテロキナーゼについて高い親和性を有するダイズトリプシンインヒビターを
含む、EK−AWAYTM樹脂(Invitrogen)である。トロンビンでG
ST融合タンパク質を処置する方法および所望の組換えタンパク質を精製する方
法が以前に記載されている(例えば、SmithおよびCorcoran,Sh
ort Protocols in Molecular Biology、第
2版、16章、ユニット16.7、Ausubelら編、John Wiley
&Sons,New York,New York,1992、16−28〜1
6−31頁)。しかし、一般的に、任意の所定のANTタンパク質から遊離酵素
を分離するための任意の適した方法が使用され得る。
【0182】 (実施例2:) (GST−huANT3融合タンパク質の発現) (A.GST−huANT3発現構築物の作製) 以下のプライマーを使用するが、実施例1のように、PCRによって、pMK
3A−huANT3からヒトANT3を増幅した。PCRプライマーの以下の提
示において、下線部のヌクレオチドは、ANT cDNAの5’末端および3’
末端に相補的な配列を示し、そして、二重下線部のヌクレオチドは、制限酵素X
hoI(認識配列:5’−CTCGAG)またはEcoRI(認識配列:5’−
GAATTC)についての認識配列を示す。
【0183】 PCR増幅について使用されるプライマーは:
【0184】
【化10】 発現ベクターpGEX−4T−2(Amersham Pharmacia
Biotech)を使用して、酵素ポリペプチドおよびANTポリペプチドを含
むhuANT3融合タンパク質を産生した。このベクターは、Schistos
oma japonicum由来のグルタチオンS−トランスフェラーゼ(GS
T)遺伝子に作動可能に連結されたtacプロモーターlacIq(リプレッサ
ー)遺伝子を含む(Smithら、1988、Gene 67:31−40)。
このコード配列は、多数のクローニング部位のすぐ5’側のトロンビン切断部位
をコードするヌクレオチド配列を含むように改変されている。GST融合タンパ
ク質は、抗GSTを用いるウエスタンブロットによってかまたは比色定量アッセ
イを使用することによって検出され得る;後者のアッセイは、GSTの基質とし
て、グルタチオンおよび1−クロロ−2−4−ジニトロベンゼン(CDNB)を
利用し、そして、340nmで検出可能な黄色産物を生じる(Habigら、1
974、J.Biol.Chem.249:7130−7139)。この発現ベ
クター由来の発現構築物から産生されたGST融合タンパク質は、例えば、グル
タチオン親和性クロマトグラフィーによって精製され得、そして、所望のポリペ
プチドが、トロンビンによる融合産物から放出され得る。従って、この発現ベク
ターは、融合タンパク質の迅速な精製、および比較的小数の異種N末端アミノ酸
を有するタンパク質の放出を提供するが、得られた組換え的に産生されたタンパ
ク質は、アミノ末端に2つのさらなるアミノ酸(Gly−Ser)を含む。この
tacプロモーターは、例えば、1〜5mMイソプロピル−β−D−チオガラク
トピラノシド(IPTG;Fluka,Miluwaukee,WI)の培養さ
れた細胞への添加によって誘導され得、そして、高レベルの発現を提供する。
【0185】 プラスミドpGEX−4T−2を、製造業者の指示に従って、制限エンドヌク
レアーゼEcoRIおよびXhoIを用いて消化することによって調製し、そし
て、水平アガロースゲル電気泳動およびUltraClean GelSpin
kit(Mo Bio Laboratories)を使用するバンド抽出に
供した。制限されたANT cDNAを、前述の実施例に記載されるように、制
限された発現ベクターを用いて連結した。単一コロニーを50μg/mlアンピ
シリン(Roche Molecular Biochemicals)を含む
3〜5mlのLBブロース中での増殖のために選択し、そして、WIZARDTM Plus Series 9600 Miniprep Reagents
System(Promega)を使用して、細菌培養物からプラスミドDNA
を単離した。これらの確実性を確かめるために、pGEX誘導体プラスミド中に
存在する組換えhuANTヌクレオチド配列を、以前に記載されたオリゴヌクレ
オチドプライマーおよび5’および3’PGEX配列決定プライマー(Amer
sham Pharmacia Biotech)を使用して、前述の実施例に
記載されるように決定した。
【0186】 得られたGST−huANT3発現構築物をpMK3C−GST−huANT
3と命名した(また本明細書中でpMK3Cともいう)。プラスミドpMK3C
を1998年11月3日にAmerican Type Culture Co
llection(ATCC;Manassas,VA)に寄託し、そして、登
録番号ATCC98973を与えられた。pMK3C−GST−huANT3発
現構築物から産生されたトロンビン処理組換えhuANT3タンパク質は、いく
つかの異種N末端アミノ酸(すなわちGly−Ser−Pro−Gly−Ile
−Leu−Met)を含み、ここで、「Met」は、huANT3の翻訳開始コ
ドンによってコードされたアミノ酸を示す。しかし、6つの異種アミノ末端アミ
ノ酸が、得られた組換えhuANT3タンパク質に対する何らかの効果を有する
証拠はない。
【0187】 GST−huANT3融合タンパク質の発現を確認するために、以下の実験を
行った。8個の独立して単離したpMK3C−GST−huANT3形質転換体
および1つのコントロール(ベクター形質転換)単離体を、LB−アンピシリン
中で一晩増殖し、次いで、2mlの新鮮な培養液で1:20に希釈した。37℃
で3時間増殖した後、IPTGを、0.1mMの最終濃度まで添加した。細胞増
殖を2時間続け、この後、1.5の細胞をミクロチューブに移し、ペレット化し
、0.1%のTriton X−100を含む冷却したPBS300μLに再懸
濁し、そして8秒間、2回超音波処理した。超音波処理器を4°で5分間回転さ
せ、懸濁液を新しいミクロチューブに移し、そして50μLのグルタチオン−ア
ガロースビーズ(Sigma)を添加して、50%スラリーを生成した。周囲温
度で5分間インキュベートした後、このビーズを回転させ、そして1mlのPB
Sで3回洗浄した。この洗浄したペレットをSDSspl緩衝液(62.5mM
Tris、pH 6.8、2% SDS、10% グリセロール、5% β−
メルカプトエタノール、および可視の呈色を与えるのに十分なブロモフェノール
ブルー)に再懸濁し、そして各々30μLの調製物(15μLの培養液に等しい
)をSDS−PAGEに供した。ゲルを、Colloidal Coomass
ie(G−250)Staining Kit(Novex、San Dieg
o、DA)を使用して染色した。pMK3C−GST−huANT3形質転換体
由来の8種の調製物の各々において、同じ強度を有する予測分子量のGST−h
uANT3融合タンパク質のバンドは容易に明らかであり;このバンドはコント
ロール調製物においては存在しなかった。
【0188】 (B.huANT3融合タンパク質の発現のウエスタンブロット分析) (1)pMK3A−huANT3(pBAD/His−huANT3発現構築
物)または(2)pMK3C−GST−huANT3(pGEX/GST−hu
ANT3発現構築物)のいずれかで形質転換したE.coliを、室温で20分
間のリゾチーム(100μg/μl;Sigma)の添加、続く1回の凍結/解
凍サイクルにより溶解した。前者の形質転換体の陰性コントロールは、アラビノ
ース誘導を受けなかった形質転換細胞の並行培養物であった。後者の形質転換体
のコントロールは、pGEX−4T−2ベクターのみで形質転換したE.col
iの並行培養物であった。
【0189】 各溶解物の全タンパク質濃度を、BCA Protein Assayキット
(Pierce Chemical Co.)を使用して決定し、そして、等量
の各溶解調製物由来の全タンパク質を、等量の2×Laemmili電気泳動緩
衝液と混合し、そしてSDS−PAGEに供した。このタンパク質を、ニトロセ
ルロースに電形動的に移動させ、次いでこのニトロセルロースを、各ベクターに
含まれる適切なエピトープに対する抗体(すなわち、pMK3A−huANT3
について、Invitrogen製のANTI−XPRESSTM、およびpMK
3C−GST−huANT3について、Amersham Parmacia
Biotech(以前は、Nycomed Amersham plc and
Pharmacia & UpJohn Inc.)製のポリクローナルヤギ
抗GST)と接触させた。
【0190】 別個の実験において、pMK3C−GST−huANT3形質転換体由来の細
菌溶解物を、メーカーの説明書に従って、アガロース−グルタチオンビーズ(S
igma)と共にインキュベートした(前の章、およびSmithら、Expr
ession and Purification of Glutathio
ne S−Transferase Fusion Proteins,チャプ
ター16の第16.7部:Short Protocols in Molec
ular Biology、第2版、Asubelら編、John Wiley
& Sons、New York,New York,1992,16−28
〜16−31頁を参照のこと)。このビーズをLeammliサンプル緩衝液に
懸濁し、そして上記のようにして、SDS−PAGEおよびウエスタンブロット
分析に供した。GST−huANT3の収率は低かったが、おそらく、融合タン
パク質が細菌膜に挿入されるため、この実験に十分な量の材料が回収された。
【0191】 この結果(図5)は、予測分子量(His−Tag+エンテロキナーゼ部位+
抗原性部位+huANT3=38キロダルトン)の特定のバンドは、pBAD/
his−huANT3ベクターで形質転換したアラビノース誘導性E.coli
において観察されたが、非誘導性コントロール培養物においては存在しなかった
ことを示す。同様に、GST−huANT3に対応するバンドは、pMK3C−
GST−huANT3で形質転換したE.coliにおいて観察され、一方、変
化のないGSTバンドのみが、発現ベクターで形質転換したコントロールE.c
oliにおいて観察された。アガロース−GSHビーズを使用するGST−hu
ANT融合タンパク質の精製により、pMK3C−GST−huANT3形質転
換細菌の粗溶解物において観察されるものと同じサイズのバンドが生じた。
【0192】 (実施例3) (昆虫細胞におけるANT3の発現) (A.バキュロウイルス発現構築物の生成) huANT3をコードするヌクレオチド配列を含むDNAを、以下のプライマ
ーを使用して、全ヒト脳cDNAライブラリ(Clontech)からPCRに
よって増幅した。以下のPCRプライマーの表示において、下線付きのヌクレオ
チドは、ANT cDNAの5’末端および3’末端に対して相補的な配列を示
し、そして二重線付きのヌクレオチドは、制限酵素BamHI(認識配列:5’
−GGATCC)またはEcoRI(認識配列:5’−GAATTC)に対する
認識配列を示す。
【0193】 使用されたPCRプライマーは、以下である: 前方(センス):
【0194】
【化11】 (配列番号16)および 逆方向(アンチセンス):
【0195】
【化12】 (配列番号17)。
【0196】 PCR産物を、制限エンドヌクレアーゼのBamHI(New Englan
d Biolabs)およびEcoRI(New England Biola
bs)で、製造者の使用書に従って消化した。続いて、水平アガロースゲル電気
泳動およびUltraCleanTMGalSpinキット(MoBio Lab
oratories,Inc.)を使用するバンド抽出によって、精製を行った
【0197】 バキュロウイルス転移ベクターのpBlueBacHis2(Bバージョン、
Invitrogen)は、5’から3’の方向で、以下の(1)〜(4)をコ
ードするヌクレオチド配列に作動可能に連結された構成的な多核プロモーターを
含む:(1)翻訳開始配列、(2)N末端ポリヒスチジン配列(「Hisタグ」
)、(3)組換えタンパク質の検出および精製のためのXPRESSTMエピトー
プタグ、および(4)エンテロキナーゼ切断部位、続いてcDNAが挿入され得
る多クローニング部位。
【0198】 転移ベクターpBlueBacHis2を、製造者の使用書に従って、制限エ
ンドヌクレアーゼBamHIおよびEcoRIで消化することによって調製し、
そして制限DNAを水平アガロースゲル電気泳動、およびUltraClean TM GelSpinキット(Mo Bio Laboratories,Inc.
)を使用するバンド抽出に供した。制限PCR産物を、上記の実施例におけるよ
うに、制限発現ベクターDNAにライゲーションした。
【0199】 E.coli TOP10F’コンピテント細胞(Invitrogen)を
、製造者の説明書に従って、ライゲーション反応物で形質転換した。50μg/
mlのアンピシリンを含有するLBブロス3〜5ml中での増殖のための単一の
コロニーを選択した。プラスミドDNAを、WIZATDTMPlus Seri
es 9600 Miniprep Reagents System(Pro
mega)を使用して、細菌培養物から単離した。
【0200】 組換えANT遺伝子配列を決定し、そしてそれらの信頼性を、Prism R
eady Dye Terminator Cycle Sequencing
Kit(Perkin−Elmer,Ctalog #402080)および
以下のプライマーを使用するDNA配列決定によって確認した(配列番号1、2
および3は、ぞれぞれ、ヒトANT1、2および3に対応する):Polyhe
drin Forward Sequencing Priming Site
、5’−AAATGATAACCATCTCGC(配列番号18);Bacul
ovirus Reverse Sequencing Priming Si
te、5’−ACTTCAAGGAGAATTTCC(配列番号19);ANT
3コード配列の内部のプライマー(センス鎖)、5’−ACTTCGCCTTC
ACGGATA(配列番号20);および5’−TACGGCCAAGGGCA
TTCT(配列番号21);ANT3コード配列の内部のプライマー(アンチセ
ンス鎖)、5’−TGAAGCGGAAGTTCCTAT(配列番号22);お
よび5’−ATGCCGGTTCCCGTACGA(配列番号23)。配列デー
タは、SEQUENCE NAVIGATORTM分析ソフトウエアパッケージ(
Perkin−Elmer)を使用して分析した。正確な配列を有する単離した
プラスミドを、pMK4A−huANT3と命名した。
【0201】 pMK4A−huANT3は、信頼性のあるhuANT3コード配列を含むが
、ANT3リーディングフレームは、発現ベクターのHis−Tag/EPRE
SSTMエピトープのリーディングフレームと同調ではない。従って、pMK4A
−huANT3は、組換えANTタンパク質を産生すると期待されないが、これ
を含む細胞はコントロールとして使用され得る。
【0202】 pMK4A−huANT3のインフレームの誘導体を生成するために、使用し
た変異原性オリゴヌクレオチドプライマーが、5’−GGCCTGTTCCGT CAT CTTATCGTCATCGTCG(配列番号24;下線付きの配列は、
huANT3リーディングフレームの5’末端の逆相補体である)および5’−
CGACGATGACGATAAGATGACGGAACAGGCC(配列番号
25;下線付きの配列は、huANT3リーディングフレームの5’末端に対応
する)であること以外は、実施例1のようにして、プラスミドを、QUIK−C
HANGETM Site Directed Mutagenesis Kit
(Stratagene)を使用して変異誘発した。いくつかの形質転換体を単
離し、そしてそれからプラスミドDNAを精製した。プラスミドDNAのヌクレ
オチド配列を決定し、そして「正確な」配列を有するものを同定し、pMK4B
−huANT3と命名した。
【0203】 ヒトANT3をコードするバキュロウイルス発現プラスミドを、「pMK4A
(バキュロウイルスシャトル、アウトオブフレームのhu ANT3)」または
「pMK4A」;および「pMK4B(バキュロウイルスシャトル、インフレー
ムのhuANT3)」または「pMK4B」と称する。プラスミドpM4Bは、
American Type Culture Collection(ATC
C;Manassas,VA)に、1998年11月3日に寄託され、受託番号
ATCC 98972を与えられた。
【0204】 huANT3タンパク質(および関連の調節配列)をコードする配列をバキュ
ロウイルスゲノムに挿入するために、昆虫細胞(MAXBACTM Spodap
tera frugiperda Sf9細胞、Invitrogen,Car
lsbad,CA;またはTrichoplusia ni細胞、PharMi
ngen,San Diego,CA)を、メーカーの使用書に従い、BAC−
N−BLUETM Transfection Kit(Invitrogen)
を使用して、バキュロウイルス転移構築物pMK4B−huANT3、およびl
acZ遺伝子(BAC−N−BLUETM,Invitrogen)のプロモータ
ーを含まない3’フラグメントを含むように操作された線状バキュロウイルスD
NA(Autographa californica 多核ウイルス、AcM
NPV)と同時トランスフェクトした。組換えバキュロウイルスプラークは、機
能的β−ガラクトシダーゼを発現し、そしてX−gal(5−ブロモ−4−クロ
ロ−3−インドイル−β−D−ガラクトシダーゼ)の存在下で青色のプラークと
して同定された。これらの組換えウイルスは、以下の実験により示されるように
、昆虫細胞においてヒトANT3ポリペプチドを発現する発現構築物である。
【0205】 (B.バキュロウイルス発現系のウエスタンブロット分析) 高力価のウイルスストックを生成し、そして、メーカーの使用書に従って、組
換えタンパク質を感染性SF9細胞(Invitrogen,Carlsbad
,CA)またはT.ni細胞(PharMingen,San Diego,C
A)において発現させた(Piwnica−Worms、Expression
of Proteins in Insect Cells Using B
aculovirus Vectors,チャプタ16の第II章、Short
Protocols in Molecular Biology,第2版、
Asubelら編、John Wiley & Sons、New York,
New York,1992,16−32〜16−48頁、Kitts,チャプ
タ7、Baculovirus Expression Protocols,
Methods in Molecular Biology,第39巻、C.
R.Richardson編、Humana Press,Totawa,NJ
,1995,129〜142頁もまた参照のこと)。
【0206】 形質転換したSf9細胞を遠心分離によってペレット化し、そして100μl
のMSB緩衝液(210mM マンニトール(Sigma)、70mM スクロ
ース(Fluka)、50mM Tris−HCl、pH7.4、10mM E
DTA)を添加することによって溶解し、そして3回の凍結−解凍サイクルを行
った。全細胞画分、サイトゾル画分、亜ミトコンドリア粒子(SMP)画分、ミ
トコンドリア画分および形質膜画分を以下のように調製した。細胞溶解物を、4
℃で10分間、600gで遠心分離し、形質膜ペレットを調製した。上清を除去
し、そして取りのけた。この形質膜ペレットを100μlのMSBで洗浄し、4
℃で、10分間600gで遠心分離し、そして分析のために使用した。上清を除
去し、第1の上清と合わせ、そして混合した。この上清の半分を使用して、4℃
で15分間、14,000gで遠心分離することによって、ミトコンドリア画分
およびサイトゾル画分を調製した;このペレットは、ミトコンドリア画分を提示
し、そして上清はサイトゾルを提示する。この上清のもう半分を4℃で15分間
、14,000gで遠心分離して、ミトコンドリア含有ペレットを生成し、これ
をMSBに再懸濁し、0.25mg/mlのジギトニン(Roche Mole
cular Biochemicals、以前は、Boehringer Ma
nnheim,Indianapolis,IN)と共に、2分間インキュベー
トし、そして、カップホーン(cup−horn)ソニケーターにおいて、50
%のデューティーサイクルで3分間超音波処理して、亜ミトコンドリア粒子(S
MP)を生成した。
【0207】 各画分のタンパク質含有量を、BCA Protein Assayキット(
Pierce Chemical Co.)を使用して決定し、そして1レーン
につき8μgの全タンパク質をSDSポリアクリルアミドゲルに充填し、電気泳
動し、そしてHYBONDTM ECL Nitrocellulose Mem
brane(Amersham Life Science)に移した。融合タ
ンパク質を、メーカーの使用書に従って、ANTI−XPRESSTM Anti
body(Invitrogen,Catalog #R910−25)および
セイヨウワサビペルオキシダーゼ結合抗マウス二次抗体(Amersham L
ife Science)を使用して、ウエスタンブロットで検出した。
【0208】 ウエスタン分析の結果を図6に示す。組換えGST−huANT3融合タンパ
ク質(分子量36.6kD)が、全細胞、ミトコンドリア、亜ミトコンドリア粒
子および形質膜において検出された。シグナルは、ミトコンドリア粒子および亜
ミトコンドリア粒子において最も強く、一方、サイトゾル画分においては、バン
ドは検出されなかった。これらのデータは、ヒト組換えhuANT3融合タンパ
ク質は、形質膜に組み込まれるよりもより効果的にミトコンドリア膜に取り込ま
れることを示唆する。さらに、全ての組換えタンパク質がタンパク質の組み込ま
れるわけではない。なぜなら、サイトゾル画分においてシグナルは検出されなか
ったからである。最終のレーンのオートラジオグラムは、磁性アガロースビーズ
を使用して細胞溶解物から単離したHisタグ化huANT3が、メーカーの使
用書(Qiagen;Hilden,Germany)に従って、Niに結合し
たことを示す。
【0209】 従って、E.coliにおけるように、huANT3は、バキュロウイルス/
Sf9系において発現される。さらに、組換え生成した6×Hisおよびエピト
ープタグ化huANT3融合タンパク質は、35を越える異種N末端アミノ酸の
存在にもかかわらず、Sf9細胞中のミトコンドリアに適切に局在化し、そして
金属(例えば、ニッケル)に対するHis−Tag部分の親和性を使用すること
によって細胞画分から単離され得る。
【0210】 (実施例4:) (酵母におけるANT3の発現) (A.発現構築物および宿主細胞) ヒトANT3 cDNAを、実施例1におけるように、しかし、以下のプライ
マーを用いてPCRによって増幅した。以下の代表的なPCRプライマーにおい
て、一本下線のヌクレオチドは、ANT cDNAの5’末端および3’末端に
相補的な配列を示し、そして二重下線のヌクレオチドは、制限酵素XhoI(認
識配列:5’−CTCGAG)またはAsp718(認識配列:5’−GGTA
CC)に対する認識配列を示す。
【0211】 PCR増幅のために使用されたプライマーは以下である: 順方向(センス):
【0212】
【化13】 逆方向(アンチセンス):
【0213】
【化14】 PCR産物、および発現ベクターDNAを、製造者によって供給される反応緩
衝液を用いて、製造者の勧告に従って、制限エンドヌクレオチドレアーゼXho
IおよびAsp718(両方ともRoche Molecular Bioch
emicalsからの酵素)で消化した。発現ベクターpYES2(Invit
rogen) を使用した。このベクターは、誘発性GAL1プロモーターから
すぐ下流に位置する多重クローニング部位、ならびにura3酵母細胞における
高い複製保持および選択のために、2u複製起点およびS.cerevisia
e URA3遺伝子をそれぞれ含む。
【0214】 制限されたDNAを、先述の実施例におけるように、水平アガロースゲル電気
泳動法およびUltraClean GelSpin kit(Mo BioL
aboratories)を用いてバンド抽出によって精製し、お互いに連結し
、そしてE.coli細胞を形質転換するために使用した。プラスミドDNAを
いくつからの形質転換株から単離し、そして挿入DNAのヌクレオチド配列を決
定し、そしてhuANT3のものであることを確認した。1つの確認されたプラ
スミドを選択し、さらなる研究のために使用し、そしてpMK5A(huANT
3)と命名した。
【0215】 第2の酵母huANT3発現ベクター、pMK5Bを以下のように構築した。
プラスミドpMK5AおよびpYESTrp2(Invitrogen)を、制
限酵素BglIおよびPvuII(両方ともNew England Biol
absから)で消化し、そしてゲル精製を行い、連結し、そして上記のようにE
.coliを形質転換するために使用した。発現ベクターpYES2Trpは、
pYES2に類似しているが、TRP1選択可能マーカーを含む。プラスミドD
NAをいくつかの形質転換株から単離し、そして制限マッピングを行い、予期さ
れる発現構築物の構造を確認した。1つの確認されたプラスミドを選択し、さら
なる研究のために使用し、そしてpMK5B(huANT3)と命名した。
【0216】 第3の酵母huANT3発現ベクター、pMK5Cを、発現ベクターpYGE
2 (これは、TRP1選択可能マーカー、および多重クローニング部位からの
強力なPGKプロモーター上流を含む(BrunelliおよびPall、19
93 Yeast 9:1299−1308))を用いて構築した。プラスミド
pYPGE2 DNAを、XhoIおよびAsp718で消化し、ゲル精製を行
い、そしてXhoI−およびAsp718−制限された実施例1のhuANT3 PCR産物を用いて連結した。連結混合物を使用してE.coliを形質転換
し、そしてプラスミドDNAをいくつかの形質転換株から単離し、そして制限マ
ッピングを行い、予期される発現ベクターの構造を確認した。1つの確認したプ
ラスミドを選択し、さらなる研究のために使用し、そしてpMK5C(huAN
T3)と命名した。
【0217】 酵母発現系を形成するために、S.cerevisiae株INVScl(M
ATα、his3Δl、leu2、trpl−289、ura3−52)を、S
.c.EASYCOMPTM Transformationl Kit(In
vitrogen)を用いて、精製したpMK5A、pMK5BおよびpMK5
C DNAで形質転換した。第2のS.cerevisiae株、JΔ1Δ3(
MATα、ade2−1、leu2−3、leu2−112、his3−11、
his3−15、trpl−1、ura3−1、canl−100、AACI:
:LEU2、AAC2::HIS3、AAC3::URA3)もまた発現構築物
で形質転換した。ACC遺伝子は、S.cerevisiaeにおけるミトコン
ドリアADP/ATPトランスロケーターの3つのアイソフォームをコードし、
株JΔ1Δ3において中断される(Giraudら、J.Mol.Biol.2
81:409−418(1998))。従って、JΔ1Δ3形質転換株(これは
、内因性ANT(AAC)タンパク質を発現し得ない)は、発現構築物(この発
現構築物によって、JΔ1Δの形質転換株は形質転換された)によってコードさ
れるヒトANTタンパク質を発現するのみであることが予期される。
【0218】 (B.酵母発現系のノーザンブロット分析) 株JΔ1Δ3におけるhuANT3 mRNA産生のレベルを調べるために、
pMK5BおよびpMK5Cで形質転換された細胞のノーザンブロット分析を、
当該分野において公知の方法に従って実施した。簡潔に言うと、対数期の中間ま
で形質転換された細胞およびコントロール(形質転換されていない)細胞を収集
し、そして溶解させた。RNAを溶解産物から抽出し、電気泳動し、そしてニト
ロセルロースフィルターへ移動させた(Molecular Biology、
第2版、Asubelら編、John Wiley & Sons、New Y
ork、NewYork(1992)、13:44−46のShort Pro
tocolsの第13章13.12部、Treco、Preparation
of Yeast RNA、、および前出の4:23−25の第4章4.9部、
Seldon、Analysis of RNA by Northern H
ybridizationを参照のこと。)XhoI−およびAsp718−制
限された実施例1のhuANT3 PCR産物を放射性標識し、そしてプローブ
として使用し、そしてヒト脾臓組織由来のRNA調製物をポジティブコントロー
ルとして使用した。
【0219】 結果(図10)は、適切なサイズのANT3特異的RNAが、ヒト脾臓および
いずれかの発現ベクターで形質転換された酵母細胞において産生されるが、形質
転換されない酵母細胞において産生されないことを示す。pYPGE2由来発現
構築物pMK5Cは、PGKプロモーターからANT3発現を指向するが、pY
ES2T由来構築物pMK5B(これにおいて、ANT発現はGAL1プロモー
ターによって駆動される)より多いANT3 RNAを明らかに生じる。しかし
、いずれの場合も、有意なレベルのhuANT特異的RNAは、任意の内因性ア
デノシンヌクレオチドトランスロケータータンパク質を欠失している酵母バック
グラウンドにおいて産生された。
【0220】 (実施例5) (哺乳動物細胞におけるANT3の発現) 先述の実施例は、ANTおよびANT融合タンパク質が、種々の系において組
換え的に産生され得る種々の手段を記載する。このようなANTタンパク質は、
種々のアッセイにおいて使用され得るが(下を参照)、哺乳動物細胞から大量の
ネイティブANTタンパク質を単離するのに望ましくあり得る。具体的には、こ
の実施例に記載されるように、組換えウイルス粒子(ここでは、ANTタンパク
質がウイルスエンベロープに表示される)を産生する望ましくあり得る。このよ
うなANT表示ウイルス粒子は、非常に安定であり、そして種々のアッセイ(例
えば、ANTタンパク質に結合する化合物がスクリーニングおよび同定されるア
ッセイを含む)において有用であることが予期される。
【0221】 哺乳動物発現系の別の有用な成果は、ヒトミトコンドリアの生成および単離で
あり、このミトコンドリアにおいて、特定のANTアイソフォームが、このよう
なアイソフォームの特定の生物学的役割を決定するために過剰発現する。例えば
、ANT3は、明らかに、ヒト組織において偏在的に発現し、一方、ANT1は
、主に、心臓および骨格筋において発現する(Stepienら、1992、J
.Biol.Chem.267:14592−14597)。培養された心臓ま
たは筋肉細胞におけるhuANT3の指向される過剰発現は、主にANT1アイ
ソフォームを含むミトコンドリアにおいて生じることが予期される。このような
「ANTアイソフォームに富む」ミトコンドリアは、単離され得、そして種々の
ミトコンドリアの機能について試験され得る。
【0222】 哺乳動物細胞においてANTタンパク質を発現するための構築物は、段階的な
プロセスにおいて調製される。まず、ANTタンパク質をコードするヌクレオチ
ド配列に作動可能に連結したプロモーター(および関連調節配列)を含む発現カ
セットを、細菌性プラスミドベースの系において構築し;これらの発現カセット
を含む構築物を評価し、そして哺乳動物細胞(これは、この構築物によって一過
性にトランスフェクトされる)においてANTを産生するそれらの能力について
最適化する。第2に、ANT発現カセットを、ウイルス系に移し、このウイルス
系は、ウイルス(例えば、SV40、BPV、EBV、アデノウイルス;以下を
参照)の溶菌増殖の間、組換えタンパク質を産生するか、または哺乳動物細胞ゲ
ノムへと安定に組込まれそして哺乳動物細胞ゲノムを形質導入し得るウイルス(
例えば、レトロウイルス発現構築物)を形成する。
【0223】 (A.一過性発現) 第1工程に関して、市販の「シャトル」(すなわち、E.coliと哺乳動物
の両方の細胞で複製が可能である)ベクター(これは、哺乳動物細胞において機
能し、そしてANTをコードする配列に作動可能に連結し得るプロモーターを含
む)としては、以下が挙げられるが、これらに限定されない:SV40後期プロ
モーター発現ベクター(例えば、pSVL、Pharmacia)、糖質コルチ
コイド−誘導プロモーター発現ベクター(例えば、pMSG、Pharmaci
a)、ラウス肉腫エンハンサー−プロモーター発現ベクター(例えば、pRc/
RSV、Invitrogen)およびCMV初期プロモーター発現ベクター(
ネオマイシン、ハイグロマイシンまたはZEOCINTMのような因子に対して選
択可能なマーカーを有するそれらの誘導体を含む)(例えば、pRc/CMV2
、pCDM8、pcDNA1.1、pcDNA1.1/Amp、pcDNA3.
1、pcDNA3.1/ZeoおよびpcDNA3.1/Hygro、Invi
trogen)。概して、ANTのための好ましいシャトルベクターは、(形質
転換された細胞の単離および保持を容易にするために)選択可能なマーカー、お
よび(ANT遺伝子の過剰発現が有毒効果を有し得る場合に)誘発性、従って、
調節性のプロモーターを有するベクターである。
【0224】 哺乳動物細胞をトランスフェクトするための方法は、当該分野において公知で
ある(Molecular Biology、第2版、Asubelら編、Jo
hn Wiley & Sons、New York、New York、19
92、頁9−3〜頁9−16のShort Protocolsの第9章I節、
Kingstonら、「Transfection of DNA into
Eukaryotic Cells,」を参照のこと)。コントロールプラスミ
ド(例えば、pC110(Pharmacia)は、試験されるANT発現構築
物で同時トランスフェクトされ得、その結果、ANTのレベルは、コントロール
プラスミドから発現された遺伝子産物に対して正規化され得る。
【0225】 哺乳動物発現系のウエスタン分析は、細菌、昆虫または酵母の細胞に対立する
ものとして、哺乳動物細胞由来のタンパク質調製物の調製のために、異なる方法
が使用される点以外は、先述の実施例に記載されるように基本的に実施される。
酵母からタンパク質を単離するこのような方法は、当該分野において公知である
(例えば、Molecular Biology、第2版、Asubelら編、
John Wiley & Sons、New York、New York、
1992、頁9−17〜頁9−23のShort ProtocolsのKin
gstonおよびSheen、第9章9.6A節ならびにBrasier、第9
章9.6B)を参照のこと)。好ましい発現カセットは、基本的に、プロモータ
ー、および目的のANT遺伝子に作動可能に連結した関連調節配列からなるが、
ANTタンパク質を発現するように誘発される場合、所定のANT発現カセット
を含むベクターで一過性に形質転換した細胞の高レベルのANTタンパク質を発
現する能力によって同定され;これらの発現カセットは、ウイルス発現ベクター
に組込まれる。
【0226】 (B.ウイルス発現) 好ましい発現カセットを含む核酸、好ましくは、DNAは、これらが調製され
、特徴付けられそして最適化された一過性発現構築物から単離される(先述の節
を参照)。このような発現カセットを単離する好ましい方法は、PCRによる増
幅によるが、他の方法(例えば、適切な制限酵素での消化)が使用され得る。好
ましい発現カセットは、以下の形態で、ウイルス発現ベクター、好ましくはレト
ロウイルス発現ベクターに導入される。
【0227】 好ましい発現カセットを含むDNA分子は、連結によってレトロウイルストラ
ンスファーベクターに導入される(先述の実施例を参照)。2つの型のレトロウ
イルストランスファーベクターが、当該分野において公知である:複製不能と複
製可能。複製不能のベクターは、感染粒子を産生するのに必要なウイルス遺伝子
を欠失するが、ウイルス転移のために必要なcis作用性ウイルス配列を保持す
る。このようなcis作用性配列は、Ψパッキング配列、逆方向転写および取込
みのためのシグナル、ならびにウイルスのプロモーター配列、エンハンサー配列
、ポリアデニル化配列および他の調節配列を含む。複製可能なベクターは、これ
ら全ての要素、およびビリオン構造タンパク質をコードする遺伝子(典型的には
、命名された遺伝子gag、polおよびenvによってコードされる遺伝子)
を保持し、従って、種々の細胞株において、感染粒子を形成し得る。対照的に、
これらの機能は、イントランスで、パッキング細胞株(すなわち、gag、po
lおよびenv遺伝子をコードするが、Ψパッキング配列を欠失しているmRN
Aを産生する細胞株)において複製不能なベクターに供給される。通常、Mol
ecular Biology、第2版、Asubelら編、John Wil
ey & Sons、New York、New York、1992、頁9−
30〜頁9−35のShort ProtocolsのCepko、第9章9.
10節: を参照のこと。
【0228】 ANT発現カセットを含むレトロウイルス構築物は、カセット配列およびプサ
イパッケージング配列を含むRNA分子を産生する。これらのRNA分子は、適
切な細胞株にウイルス構造タンパク質によってキャプシド形成されるウイルスゲ
ノムに対応する(「適切な」とは、例えば、パッケージング細胞株が、複製不能
なレトロウイルスベクターに基づく構築物のために使用されなければならないこ
とを意味する)。次いで、感染ウイルス粒子が産生され、そして細胞膜から出芽
することによって、培養液上清へと放出される。感染粒子は、ANT発現カセッ
トを含むウイルスRNAゲノムを含むが、公知の方法に従って調製および濃縮さ
れる。所望されないヘルパーウイルス(すなわち、ANT発現カセットを含まな
いウイルス粒子)をモニターすることが望ましくあり得る。通常、Molecu
lar Biology、第2版、Asubelら編、JohnWiley &
Sons、New York、New York、1992、頁9−36〜頁
9−45のShort Protocols、第9章の9.11部、9.12部
および9.13部、Cepkoを参照のこと。
【0229】 ANT発現カセットを含むウイルス粒子は、インビトロ(例えば、培養された
細胞)で、またはインビボ(例えば、げっ歯類の細胞、または鳥類の細胞(これ
らは全動物の一部である)で感染させるために使用される。組織外植片または培
養胚はまた、当該分野において公知の方法に従って感染させ得る。通常、Mol
ecular Biology、第2版、Asubelら編、JohnWile
y & Sons、New York、New York、1992、頁9−4
5〜頁9−48のShort Protocols、第9章の9.14部、Ce
pkoを参照のこと。使用されるこの型の細胞に関わりなく、ANTタンパク質
の産生は、組換えウイルスゲノムによって指向される。
【0230】 好ましい実施例において、組換え的に産生されたANTタンパク質は、培養細
胞の細胞膜へ挿入される。レトロウイルス発現構築物は、細胞膜の出芽によって
ウイルス粒子を産生するので、培養液上清へ送達された得られるウイルス粒子は
、それらの被膜へ組み込まれたANTタンパク質を、好ましくは粒子の表面上に
有する。このようなANT表示ウイルス粒子は、ANTタンパク質に対して安定
な構成を提供すること、そして、従って、直接的にか、またはANTがさらに精
製され得る供給源材料としてのいずれかで、ANTタンパク質を使用するアッセ
イにおいて有用であることが予期される。ミトコンドリアの膜に挿入されるAN
Tタンパク質の量を最小にすることが望ましい場合、ρ0細胞(これは、ミトコ
ンドリアがほとんどないかまたは全くないような形態で処理されている)が宿主
細胞として使用される。
【0231】 (C.pCDNA−ANT3発現構築物の調製および発現) 製造業者の指示に従って、以下のプライマー、AMPLITAQTMDNAポリ
メラーゼ(Perkin−Elmer)、ならびにGENEAMPTM PCR
Reagent Kit(Perkin−Elmer)に供給された試薬および
緩衝液を用いて、サーマルサイクラーでポリメラーゼ連鎖反応(PCR)によっ
て、ANT3 cDNAを増幅した。PCRプライマーの以下の表示においては
、下線を付したヌクレオチドは、ANT3 cDNAの5’末端および3’末端
に相補的な配列を示し、二重下線を付したヌクレオチドは、制限酵素XhoI(
認識配列:5’−CTCGAG)およびAsp718(認識配列:5’GGTA
CC)の認識配列を示す。そしてANT3開始コドン(ATG)および終止コド
ン(TAA)の逆相補配列を太字にしている。
【0232】 ANT3発現構築物(pMK3A−huANT3,a.k.a.pBAD/H
is−ANT3)からヒトANT3(huANT3;配列番号3)を増幅するた
めに用いたプライマーは以下であった:
【0233】
【化15】 製造業者の供給した反応緩衝液を用い、製造業者の推奨に従って、制限エンド
ヌクレアーゼXhoIおよびAsp718(両方の酵素ともRoche Mol
ecular Biochemicalsから入手)を用いて、PCR産物を消
化した。水平方向アガロースゲル電気泳動およびUltraCleanTMGel
Spinキット(Mo Bio Laboratories,Inc.,Sol
ana Beach,CA)を用いたバンド抽出によって、制限DNAを精製し
た。
【0234】 発現ベクターpcDNA3(Invitrogen,Carlsbad,CA
)を用いた。このベクターは、5’〜3’方向に作動可能に連結された以下のエ
レメントを含む:サイトメガロウイルス(CMV)エンハンサー/プロモーター
(PCMV);いくつかの制限酵素の認識配列を含むマルチクローニングサイト(
MCS);およびウシ成長ホルモン(BGH)ポリアデニル化シグナルおよび転
写終止配列(mRNAの安定性を増強するため)。この発現ベクターはまた、原
核生物(例えば、E.coli)における形質転換体のポジティブ選択用のアン
ピシリン耐性遺伝子、ならびに哺乳動物細胞における形質転換体のポジティブ選
択用のネオマイシン耐性遺伝子、そして細菌および哺乳動物細胞用の複製起点(
それぞれ、ColE1由来およびSV40由来)を含む。SV40の複製起点は
、発現構築物のエピソーム複製、およびSV40のラージT抗原を発現する細胞
(すなわち、COS−1またはCOS−7細胞、それぞれ、ATCC登録番号C
RL−1650およびCRL−1651)における簡易なベクターレスキューを
可能にする。
【0235】 製造業者の指示に従って、制限エンドヌクレアーゼXhoIおよびAsp71
8を用いた消化、そして水平方向アガロースゲル電気泳動に供し、そしてUlt
raCleanTMGelSpinキット(Mo Bio Laboratori
es)を用いたバンド抽出によって、プラスミドpcDNA3を調製した。製造
業者の反応緩衝液を用い、製造業者の指示に従って、T4DNAリガーゼ(Ne
w England Biolabs,Beverly,MA)を用いて、制限
酵素消化したANT cDNAを、同様に消化したpcDNA3発現ベクターD
NAにライゲーションした。製造業者の指示に従って、ライゲーション混合液を
用いて、コンピテントなE.coli細胞(DH5α株;Life Techn
ologies,Inc.{Gibco BRL},Gaithersburg
、MD)を形質転換した。単一のコロニーを選択し、50μg/mlのアンピシ
リン(Roche Molecular Biochemicals)を含有す
る3〜5mlのLBブロス中で増殖した(Sambrook,J.,Frits
ch,E.F.,およびManiatis,T.,Molecular Clo
ning:A Laboratory Manual,Cold Spring
Harbor Laboratory Press,Cold Spring
Harbor,NY,1989)。WIZARDTMPlus Series
9600 Miniprep Reagents System(Promeg
a,Madison,WI)を用いて細菌培養物からプラスミドDNAを単離し
た。pcDNA3−由来ANT3発現構築物のいくつかの単離体を制限マッピン
グして、その構築物を確認した。さらなる実験用に、予想された制限マッピング
を有するpcDNA3−ANT3発現構築物の単離体の1つを選択して、「pM
K6−ANT3」と名づけた。
【0236】 (実施例6:ANT−グリーン蛍光(緑色蛍光)タンパク質(ANT−GFP
)融合タンパク質のクローニングおよび発現) 本実施例において、2つの異なるANT−GFP融合タンパク質発現構築物の
調製および構築を記載する。グリーン(緑色)蛍光タンパク質(GFP)は、天
然に存在する蛍光タンパク質であり、シフトした発光スペクトル、および/また
はネイティブのタンパク質よりも強度に蛍光を発する能力を有するGFP誘導体
を生成するため大きく遺伝子操作されたタンパク質である(GFPの概説につい
ては、Kendallら、Trends in Biotechnology
16:216〜224,1998、およびそれに引用された参考文献を参照のこ
と;GFPでの論文については、Chalfie,M.,およびKain,S編
、Green Fluorescent Protein:Propertie
s,Applications,and Protocols,John Wi
ley & Sons,Inc.,New York,1998,およびそこに
引用されている参考文献を参照のこと)。本明細書において用いる場合、用語「
グリーン蛍光タンパク質」は、野生型グリーン蛍光タンパク質(野生型GFP)
、ならびに青色シフトした野生型GFPの誘導体、シアン色シフトした野生型G
FPの誘導体、赤色シフトした野生型GFPの誘導体、および黄色シフトした野
生型GFPの誘導体(それぞれ、BFP、CFP、RFPおよびYFPと名づけ
られる;PCT公開出願WO98/06737を参照のこと)、ならびにさらな
る機能的ポリペプチド配列を含む他のGFP誘導体を包含する。
【0237】 (A.アミノ末端融合(EYFP−ANT)タンパク質の調製) 実施例2において詳細に記載されるように、pMK3C−GST−huANT
3(本明細書ではpMK3Cとも呼ばれる)は、コード配列を含むpGEX−4
T−2由来の発現構築物であり、GST−huANT3融合タンパク質(GST
,グルタチオンSトランスフェラーゼ)の発現を指向する。プラスミドpMK3
Cを、制限酵素BAMHIおよびXhoIで消化し、ANT3コード配列を含む
がGSTをコードする配列を欠く制限フラグメント、またはpMK3C中でGS
TをANT3に結合するトロンビン切断部位を遊離させる。
【0238】 発現ベクターpEYFP−C1(Clontech Laboratorie
s,Inc.,Palo Alto,CA)を、BglIIおよびSalIを用
いて制限酵素消化した。BglII(pEYFP−C1ベクター中の)およびB
amHI(ANT3フラグメント中の)は、同一の制限配列を有さないが、これ
らの制限酵素は、配列5’−GATCを有する適合性の粘着性の末端を生成する
。同様に、SalI(pEYFP−C1ベクター中の)およびXhoI(ANT
3フラグメント中の)は、同一の制限配列を有さないが、これらの制限酵素は、
配列5’−TCGAを有する適合性の粘着性の末端を生成する。前述の制限フラ
グメントから形成される所望の連結産物において、pEYFP−C1中のBgl
IIは、ANT3コードフラグメント中のBamHI部位に連結され、そしてA
NT3コードフラグメント中のXhoI部位は、pEYFP−C1中のSalI
部位に連結され、そして得られたプラスミドは、YFP−ANT3融合タンパク
質をコードする。用語「EYFP−ANT3融合タンパク質」は、(1)513
nmで最大励起をそして527nmで発光ピークを有する、強化された黄色蛍光
タンパク質(EYFP)に対応するアミノ末端ポリペプチド、および(2)hu
ANT3に対応するカルボキシ末端ポリペプチド部分、を有する単一の連続する
ポリペプチド鎖を示す。
【0239】 当該分野で公知の標準的条件下でT4DNAリガーゼを用いて、制限酵素消化
したDNAを、互いに連結した。製造業者の指示に従って、ライゲーション混合
液を用いて、コンピテントなrecA1 hsdR endA1E.coli細
胞(TOP10F’株;Invitrogen,Carlsbad,CA)を形
質転換した。単一のコロニーを選択し、3〜5mlのLBブロス中で増殖し、そ
してWIZARDTMPlus Series 9600 Miniprep R
eagents System(Promega,Madison,WI)を用
いてプラスミドDNAを細菌培養物から単離し、そして制限マッピングした。推
定される制限マッピングを有するEYFP−ANT3発現構築物の単離体の1つ
をさらなる実験用に選択し、そして「pMK7−EYFP(N)−ANT3」と
名づけた。
【0240】 (B.カルボキシ末端融合(ANT−EYFP)タンパク質の調製) プラスミドpcDNA3−huANT3(pMK6−ANT3)は、XhoI
(huANT3インサートの3’末端で)およびXbaI(MCSにおいてXh
oI部位から3’)で消化した制限酵素である。EYFPをコードする配列を含
むインフレームのXhoI−XbaI制限フラグメントを以下の通り調製した。
製造業者の指示に従って、以下のプライマー、基質としてプラスミドpEYFP
−C1、AMPLITAQTM DNA Polymerase(Perkin−
Elmer,Foster City,CA)、ならびにGENEAMPTM
CR Reagent Kit(Perkin−Elmer)に供給された試薬
および緩衝液を用いて、サーマルサイクラーでのPCRによりDNAを増幅した
。以下に提示するPCRプライマーにおいて、一本線で下線を付したヌクレオチ
ドは、EYFPコードDNAの5’末端および3’末端に相補的な配列を示し、
二本線で下線を付したヌクレオチドは、制限酵素XhoI(制限配列:5’−C
TCGAG)およびXbaI(制限配列:5’−TCTAGA)の制限配列を示
しており、そしてEYFP開始コドン(ATG)およびYFP停止コドン(TA
G)の逆相補配列を太字で示している。
【0241】 用いたプライマーは以下のヌクレオチド配列を有する:
【0242】
【化16】 制限酵素消化したPCR DNAおよびプラスミドDNAを、水平方向アガロ
ースゲル電気泳動、およびUltraCleanTMGelSpinキット(Mo
Bio Laboratories)を用いるバンド抽出によって、精製した
。精製したDNAをT4 DNAリガーゼを用いて共に連結し、そしてこれを用
いて、製造業者の指示に従って、コンピテントなE.coli細胞(DH5α株
;Life Technologies Inc.,Gaithersburg
、MD)を形質転換した。単一のコロニーを選択し、そして50μg/mlのア
ンピシリンを含有する3〜5mlのLBブロス中で増殖した。プラスミドDNA
を前述の実施例のように細菌培養物から単離し、そして制限マッピングした。予
想される制限マッピングを有するANT3−YFP発現構築物の単離体の一つを
、さらなる実験用に選択し、そして「pMK8−ANT3−EYFP(C)」と
名づけた。標準的な方法を用いて、pMK8−ANT3−EYFP(C)中のA
NT3−YFPコード領域のヌクレオチド配列を、確認した。pMK8−ANT
3−EYFP(C)の構築に依って、この発現構築物は、(1)アミノ末端hu
ANT3ポリペプチド、および(2)513nmで最大励起を、そして527n
mでピーク発光を有するカルボキシ末端強化黄色蛍光タンパク質(EYFP)を
有するタンパク質の産生を指向する。
【0243】 (C.ANT3−EYFP融合タンパク質の発現および細胞内局在化) すぐ直前の節に記載された、2つのANT−GFP融合タンパク質の発現およ
び細胞内局在化をいくつかの方法で試験した。第一に、蛍光顕微鏡を用いて、p
MK7−EYFP(N)−ANT3またはpMK8−ANT3−EYFP(C)
のいずれかを用いて形質転換した293細胞を可視化した。pMK7−EYFP
(N)−ANT3の場合、観察された免疫蛍光は、細胞質全体にわたって拡散さ
れ広がった。対照的に、pMK8−ANT3−EYFP(C)で形質転換された
細胞において見られた免疫蛍光は、ミトコンドリアに対して限定されるものであ
る。ANT3−GFP発現構築物で形質転換した他の細胞型(すなわち、COS
−1およびSH−SY5Y)で、類似の結果を見出した。
【0244】 ANT3−EYFP融合タンパク質のミトコンドリア局在化をさらに試験する
ために、細胞内画分のウエスタン分析を以下の通り実行した。形質転換した29
3細胞を遠心分離によってペレット化し、そして100μlのMSB緩衝液(2
10mMマンニトール(Sigma),70mMスクロース(Fluka)、5
0mM Tris−HCl、pH7.4、10mM EDTA)を添加し、そし
て3回の凍結乾燥サイクルを実施することにより溶解した。総細胞画分、細胞質
画分、ミトコンドリア内粒子画分、ミトコンドリア画分および原形質膜画分を以
下の通り調製した。細胞溶解物を、4℃で10分間、600gで遠心分離して原
形質膜ペレットを調製した。上清を、取り除けておいた。原形質膜ペレットを、
100μlのMSBを用いて洗浄し、4℃で10分間、600gで遠心分離し、
そして分析用に用いた。上清を取り出し、最初の上清とあわせて、混合して、そ
してこれを用いて、4℃での15分間の12,000〜14,000gの遠心分
離によって、ミトコンドリア画分および細胞質画分を調製した;このペレットは
、ミトコンドリア画分を示し、そして上清は細胞質を示す。
【0245】 BCA Protein Assayキット(Pierce Chemica
l Co.,Rockford,IL)を用いて各画分についてのタンパク質含
量を決定し、そしてSDSポリアクリルアミドゲル上に1レーンあたりに等量(
10μg)の総タンパク質をロードし、電気泳動し、そしてHYBONDTMEC
Lニトロセルロースメンブレン(Amersham Life Science
,Arlington Heights,IL)に転写した。本質的に製造業者
の指示に従って、すべてのGFP誘導体を認識し、そして西洋ワサビペルオキシ
ダーゼへの結合を介して検出可能に標識されている抗体(the Living
Colors(登録商標)ペプチド抗体、Clontech,Palo Al
to、CA)を用いて、ANT3−EYFP融合タンパク質を、ウエスタンブロ
ット中で検出した。ウエスタンブロット分析の結果により、pMK8−ANT3
−EYFP(C)(ここで、YFPコード配列は、ANT3−GFP融合タンパ
ク質のカルボキシ末端側である)から発現したタンパク質が、ミトコンドリアに
独占的に局在していることが確認される。
【0246】 (実施例7:細菌中のHISタグ化サイクロフィリンA(HIS6X−CYP
A)融合タンパク質のクローニングおよび発現) ANTと相互作用する(Woodfieldら、Biochem J.336
:287〜290,1998)サイクロフィリンD(CypD)とは異なり、構
造的に関連するタンパク質であるサイクロフィリンA(CypA)は、少なくと
も正常の生理学的な条件下では、ANTと相互作用しないようである。従って、
CypAは、CypD:ANT相互作用に影響する因子のアッセイのための比コ
ントロールとして調製された。CypA融合タンパク質を含む大量のCypAタ
ンパク質を産生するために、組み換えDNA技術を用いた。
【0247】 (A.CypA cDNAのPCR増幅) ヒト胎盤より調製した総細胞性RNA由来のcDNAライブラリーを、商業的
供給元より得た(Clontech,Palo Alto CA)。RNAを、
40mM Tris−HCl(pH7.0)、6mM 塩化マグネシウムおよび
2mM 塩化カルシウムを含む緩衝液中に1ulのDNaseI(10u/ul
)を使用する、RNAを含まないDNaseI(Roche Molecula
r Biochemicals,formerly Boehringer M
annheim Biochemicals,Indianapolis,IN
)で、37℃にて30分間の処理によって精製した。この処理に続いて、フェノ
ール/クロロホルム抽出を2回、クロロホルム抽出を1回および酢酸ナトリウム
の存在下でエタノール沈殿を行った。RNAペレットを遠心分離によって回収し
、70%エタノールで洗浄し、風乾し、そしてRNase Hを含まない滅菌水
中に再懸濁した。RNase H欠損逆転写酵素(SUPERSCRIPTTM
Life Technologies,Rockville,MD)を使用して
このRNAを逆転写して、cDNAを作製した。
【0248】 サーマルサイクラーにて、CypA cDNAを、以下のプライマー、AMP
LITAQTM DNAポリメラーゼ(Perkin Elmer)、ならびにG
ENEAMPTM PCR試薬キット(Perkin Elmer)中に供給され
る試薬および緩衝液を製造業者の指示書に従って使用して、ポリメラーゼ連鎖反
応(PCR)によって増幅した。以下に示されるPCRプライマーにおいて、下
線を付したヌクレオチドは、CypA cDNAの5’末端および3’末端に相
補的な配列を示し、二重下線を付したヌクレオチドは、制限酵素XhoI(認識
配列:5’−CTCGAG)およびAsp718(認識配列:5’−GGTAC
C)についての認識配列を示し、そしてhuCypA開始コドン(ATG)およ
び終止コドン(TAA)の逆相補を太字にした。
【0249】 ヒトCypA(huCypA;配列番号(SEQ ID NO:)26)につ
いて、以下のヌクレオチド配列を有するプライマーを使用した: 順方向(センス):
【0250】
【化17】 (配列番号35)、および 逆方向(アンチセンス)
【0251】
【化18】 (配列番号36)。
【0252】 (B.6×His−CypA発現構築物の作製) 発現ベクターpBAD/His(「B」誘導体;Invitrogen)を使
用した。このベクターは、5’から3’の方向に作動可能に連結された以下のエ
レメントを含む:誘導性であるが、強度に調節可能であるaraBADプロモー
ター;最適化されたE.coli翻訳開始シグナル;アミノ末端ポリヒスチジン
(6×His)コード配列(「Hisタグ」としても呼ばれる);XPRESS TM エピトープコード配列;所望される場合、タンパク質精製後にN末端の前にあ
るアミノ酸を除去するために使用され得るエンテロキナーゼ切断部位;多重クロ
ーニング部位;および、インフレームでの終止コドン。
【0253】 プラスミドpBAD/His DNAを、制限エンドヌクレアーゼXhoIお
よびAsp718で製造業者の指示書に従って消化することによって調製し、そ
して垂直アガロースゲル電気泳動、およびUltraClean GelSpi
nキット(Mo Bio Laboratories)を使用するバンド抽出に
供した。制限酵素消化したCypA cDNAを、製造業者の反応緩衝液を使用
するT4 DNAリガーゼ(New England Biolabs,Bev
erly,MA)を製造業者の指示書に従って使用して、制限(消化)した発現
ベクターDNAと連結した。コンピテントE.coli細胞(TOP10F’株
:Invitrogen)を、製造業者の指示書に従って、原核生物ベクター構
築物を含む連結混合物で形質転換した。単一のコロニーを選択しかつ3〜5ml
のLBブロス中で増殖し、そしてプラスミドDNAを、WIZARDTMPlus
シリーズ9600 Miniprep Reagents System(Pr
omega)を使用して細菌培養物から単離した。予想される制限地図(発現ベ
クターおよびヒトCypAのヌクレオチド配列に基づく(図7を参照のこと)(
配列番号26))を有する6×His−huCypA発現構築物の単離物を、さ
らなる実験のために選択し、そして「pMK9−6×His−huCypA」と
名付けた。
【0254】 (実施例8:細菌におけるグルタチオン S−トランスフェラーゼ−シクロフ
ィリンA(GST−CypA)融合タンパク質のクローニングおよび発現) (A.CypA cDNAのPCR増幅) サーマルサイクラーにて、CypA cDNAを、以下のプライマー、AMP
LITAQTM DNAポリメラーゼ(Perkin Elmer)、ならびにG
ENEAMPTM PCR試薬キット(Perkin Elmer)中に供給され
る試薬および緩衝液を製造業者の指示書に従って使用して、pMK9−6His
−huCypAよりPCRによって増幅した。以下に示されるPCRプライマー
において、下線を付したヌクレオチドは、CypA cDNAの5’末端および
3’末端に相補的な配列を示し、二重下線を付したヌクレオチドは、制限酵素X
hoI(認識配列:5’−CTCGAG)およびBamHI(認識配列:5’−
GGATCC)についての認識配列を示し、そしてhuCypA開始コドン(A
TG)および終止コドン(TAA)の逆相補を太字にした。
【0255】 huCypAについて、以下のプライマーを使用した: 順方向(センス):
【0256】
【化19】 (配列番号37)、および 逆方向(アンチセンス)
【0257】
【化20】 (配列番号38)。
【0258】 (B.GST−CypA発現構築物の作製) CypA PCR産物を、制限エンドヌクレアーゼXhoIおよびBamHI
(両酵素ともRoche Molecular Biochemicals)で
製造業者の供給する反応緩衝液を使用して製造業者の指示書に従って消化した。
制限(消化)したDNAを、垂直アガロースゲル電気泳動、およびUltraC
leanTM GelSpinキット(Mo Bio Laboratories
,Inc.)を使用するバンド抽出によって精製した。
【0259】 発現ベクターpGEX−4T−2(Amersham Pharmacia
Biotech)を使用して、酵素的ポリペプチドおよびCypDポリペプチド
を含むhuCypD融合タンパク質を作製した。このベクターは、Schist
osoma japonicum由来のグルタチオンS−トランスフェラーゼ(
GST)遺伝子(Smithら、1988、Gene 67:31−40)に作
動可能に連結されたlacIq(レプレッサー)遺伝子、tacプロモーター、
多重クローニング部位からすぐ5’側のトロンビン切断部位コードヌクレオチド
配列を含むように改変されたコード配列を含む。GST融合タンパク質を、抗G
STでのウエスタンブロットまたは比色アッセイを使用することによって検出し
得る。後者のアッセイは、グルタチオンおよびGSTについての基質として1−
クロロ−2−4−ジニトロベンゼン(CDNB)を利用し、そして340nmで
検出可能な黄色の産物を得る(Habigら、1974、J.Biol.Che
m.,249:7130−7139)。この発現ベクター由来の発現構築物から
産生されたGST融合タンパク質を、例えば、グルタチオンアフィニティクロマ
トグラフィーによって精製し得、そして所望のポリペプチドをトロンビンによっ
て融合産物から放出し得る。従って、この発現ベクターは、融合タンパク質の迅
速な精製を提供し、そして比較的少ない余分なN末端アミノ酸を有するタンパク
質を放出するが、生じた組換え的に産生されたタンパク質は、2つのさらなるア
ミノ酸(Gly−Ser)をアミノ末端に含む。tacプロモーターは、例えば
、1〜5mMイソプロピルβ−D−チオガラクトピラノシド(IPTG;Flu
ka,Milwaukee,WI)の培養される細胞への添加によって誘導され
得、そして高レベルの発現を提供する。
【0260】 プラスミドpGEX−4T−2を、制限エンドヌクレアーゼBamHIおよび
XhoIで製造業者の指示書に従って消化することによって調製し、そして垂直
アガロースゲル電気泳動、およびUltraCleanTM GelSpinキッ
ト(Mo Bio Laboratories)を使用するバンド抽出に供した
。制限酵素消化したANT cDNAを、前述の実施例に記載したように制限(
消化)した発現ベクターDNAと連結した。コンピテントE.coli細胞(T
OP10F’株:Invitrogen)を製造業者の指示書に従って、原核生
物ベクター構築物を含む連結混合物で形質転換した。単一のコロニーを、50u
g/mlのアンピシリンを含有する3〜5mlのLBブロス中での増殖について
選択し、そしてプラスミドDNAを、WIZARDTMPlusシリーズ9600 Miniprep Reagents System(Promega)を使
用して細菌培養物から単離し、そして制限地図を作製した。予想される制限地図
(発現ベクターおよびヒトCypAのヌクレオチド配列に基づく)を有するGS
T−huCypA発現構築物の単離物を、さらなる実験のために選択し、そして
「pMK10−GST−huCypA」と名付けた。
【0261】 (実施例9:細菌におけるHisタグ化シクロフィリンD(His6×−Cy
pD)融合タンパク質のクローニングおよび発現) (A.CypD cDNAのPCR増幅) ヒト心臓より調製した総細胞性RNAより調製したcDNAライブラリーを、
商業的供給元(Clontech,Palo Alto CA)より得た。サー
マルサイクラーにて、CypD cDNAを、以下のプライマー、AMPLIT
AQTM DNAポリメラーゼ(Perkin Elmer)、ならびにGENE
AMPTM PCR試薬キット(Perkin Elmer)中に供給される試薬
および緩衝液を製造業者の指示書に従って使用して、ポリメラーゼ連鎖反応(P
CR)によってcDNAライブラリーより増幅した。以下に示されるPCRプラ
イマーにおいて、下線を付したヌクレオチドは、CypD cDNAの5’末端
および3’末端に相補的な配列を示し、二重下線を付したヌクレオチドは、制限
酵素XhoI(認識配列:5’−CTCGAG)およびAsp718(認識配列
:5’−GGTACC)についての認識配列を示し、そしてhuCypD開始コ
ドン(ATG)および終止コドン(TAA)の逆相補を太字にした。
【0262】 ヒトCypD(huCypD;配列番号39)について、以下のヌクレオチド
配列を有するプライマーを使用した: 順方向(センス):
【0263】
【化21】 (配列番号41)、および 逆方向(アンチセンス)
【0264】
【化22】 (配列番号42)。
【0265】 (B.6×His−CypD発現構築物の作製) 発現ベクターpBAD/His(「B」誘導体;Invitrogen)を使
用した。このベクターは、5’から3’の方向に作動可能に連結された以下のエ
レメントを含む:誘導性であるが、強度に調節可能であるaraBADプロモー
ター;最適化されたE.coli翻訳開始シグナル;アミノ末端ポリヒスチジン
(6×His)コード配列(「Hisタグ」としても呼ばれる);XPRESS TM エピトープコード配列;所望される場合、タンパク質精製後にN末端の前にあ
るアミノ酸を除去するために使用され得るエンテロキナーゼ切断部位;多重クロ
ーニング部位;および、インフレームでの終止コドン。
【0266】 プラスミドpBAD/His DNAを、制限エンドヌクレアーゼXhoIお
よびAsp718で製造業者の指示書に従って消化することによって調製し、そ
して垂直アガロースゲル電気泳動、およびUltraClean GelSpi
nキット(Mo Bio Laboratories)を使用するバンド抽出に
供した。制限酵素消化したCypD cDNAを、製造業者の反応緩衝液を使用
するT4 DNAリガーゼ(New England Biolabs,Bev
erly,MA)を製造業者の指示書に従って、制限(消化)した発現ベクター
DNAと連結した。コンピテントE.coli細胞(TOP10F’株:Inv
itrogen)を製造業者の指示書に従って使用して、原核生物ベクター構築
物を含む連結混合物で形質転換した。単一のコロニーを選択しかつ3〜5mlの
LBブロス中で増殖し、そしてプラスミドDNAを、WIZARDTMPlusシ
リーズ9600 Miniprep Reagents System(Pro
mega)を使用して細菌培養物から単離した。予想される制限地図(発現ベク
ターおよびヒトCypDのヌクレオチド配列に基づく(配列番号39))を有す
る6×His−huCypD発現構築物ベクターの単離物を、さらなる実験のた
めに選択し、そして「pMK11−6×His−huCypD」と名付けた。
【0267】 (実施例10:細菌におけるグルタチオン S−トランスフェラーゼ−シクロ
フィリンD(GST−CypD)融合タンパク質のクローニングおよび発現) (A.CypD cDNAのPCR増幅) サーマルサイクラーにて、CypD cDNAを、以下のプライマー、AMP
LITAQTM DNAポリメラーゼ(Perkin Elmer)、ならびにG
ENEAMPTM PCR試薬キット(Perkin Elmer)中に供給され
る試薬および緩衝液を製造業者の指示書に従って使用して、総細胞性mRNA(
Clontech,Palo Alto CA)よりPCRによって調製したc
DNAライブラリーより増幅した。以下に示されるPCRプライマーにおいて、
下線を付したヌクレオチドは、CypD cDNAの5’末端および3’末端に
相補的な配列を示し、二重下線を付したヌクレオチドは、制限酵素XhoI(認
識配列:5’−CTCGAG)およびBamHI(認識配列:5’−GGATC
C)についての認識配列を示し、そしてhuCypD開始コドン(ATG)およ
び終止コドン(TAA)の逆相補を太字にした。
【0268】 huCypDについて、以下のヌクレオチド配列を有するプライマーを使用し
た: 順方向(センス):
【0269】
【化23】 (配列番号43)、および 逆方向(アンチセンス)
【0270】
【化24】 (配列番号44)。
【0271】 (B.GST−CypD発現構築物の作製) CypD PCR産物を、制限エンドヌクレアーゼXhoIおよびBamHI
(両酵素ともRoche Molecular Biochemicalsより
)で製造業者の供給する反応緩衝液を使用して製造業者の指示書に従って消化し
た。制限(消化)したDNAを、垂直アガロースゲル電気泳動、およびUltr
aCleanTM GelSpinキット(Mo Bio Laboratori
es,Inc)を使用するバンド抽出によって精製した。
【0272】 発現ベクターpGEX−4T−2(Amersham Pharmacia
Biotech)を使用して、酵素的ポリペプチドおよびCypDポリペプチド
を含むhuCypD融合タンパク質を作製した。このベクターは、Schist
osoma japonicum由来のグルタチオンS−トランスフェラーゼ(
GST)遺伝子(Smithら、1988、Gene 67:31−40)に作
動可能に連結されたlacIq(レプレッサー)遺伝子、tacプロモーター、
多重クローニング部位からすぐ5’側のトロンビン切断部位コードヌクレオチド
配列を含むように改変されたコード配列を含む。GST融合タンパク質を、抗G
STでのウエスタンブロットまたは比色アッセイを使用することによって検出し
得る。後者のアッセイは、グルタチオンおよびGSTについての基質として1−
クロロ−2−4−ジニトロベンゼン(CDNB)を利用し、そして340nmで
検出可能な黄色の産物を得る(Habigら、1974、J.Biol.Che
m.,249:7130−7139)。この発現ベクター由来の発現構築物から
産生されたGST融合タンパク質を、例えば、グルタチオンアフィニティクロマ
トグラフィーによって精製し得、そして所望のポリペプチドをトロンビンによっ
て融合産物から放出し得る。従って、この発現ベクターは、融合タンパク質の迅
速な精製を提供し、そして比較的少ない余分なN末端アミノ酸を有するタンパク
質を放出するが、生じた組換え的に産生されたタンパク質は、2つのさらなるア
ミノ酸(Gly−Ser)をアミノ末端に含む。tacプロモーターは、例えば
、1〜5mMイソプロピルβ−D−チオガラクトピラノシド(IPTG;Flu
ka,Milwaukee,WI)の培養される細胞への添加によって誘導され
得、そして高レベルの発現を提供する。
【0273】 プラスミドpGEX−4T−2を、制限エンドヌクレアーゼBamHIおよび
XhoIで製造業者の指示書に従って消化することによって調製し、そして垂直
アガロースゲル電気泳動、およびUltraCleanTM GelSpinキッ
ト(Mo Bio Laboratories)を使用するバンド抽出に供した
。制限酵素消化したANT cDNAを、前述の実施例に記載したように制限(
消化)した発現ベクターDNAと連結した。コンピテントE.coli細胞(T
OP10F’株:Invitrogen)を製造業者の指示書に従って、原核生
物ベクター構築物を含む連結混合物で形質転換した。単一のコロニーを、50u
g/mlのアンピシリンを含有する3〜5mlのLBブロス中での増殖について
選択し、そしてプラスミドDNAを、WIZARDTMPlusシリーズ9600 Miniprep Reagents System(Promega)を使
用して細菌培養物から単離し、そして制限地図を作製した。予想される制限地図
(発現ベクターおよびヒトCypDのヌクレオチド配列に基づく)を有するGS
T−huCypD発現構築物の単離物を、さらなる実験のために選択し、そして
「pMK12−GST−huCypD」と名付けた。
【0274】 (実施例11:シクロフィリンD−グリーン蛍光タンパク質(CypD−GF
P)融合タンパク質のクローニングおよび発現) (A.CypD cDNAのPCR増幅) CypD cDNAを、以下のプライマー、AMPLITAQTM DNAポリ
メラーゼ(Perkin−Elmer)、およびGENEAMPTM PCR R
eagent Kit(Perkin−Elmer)に提供される試薬および緩
衝液を製造業者の指導書に従って使用して、サーマルサイクラーでのPCRによ
って、ヒト心臓より調製した総細胞性mRNAより調製したcDNAライブラリ
ー(Clontech,Palo Alto,CA)から増幅した。以下に示す
PCRプライマーにおいて、下線を付したヌクレオチドは、cypDのリーディ
ングフレームに相補的な配列を示し、二重下線を付したヌクレオチドは、制限酵
素XhoI(認識配列:5’−CTCGAG)およびBamHI(認識配列:5
’−GGATCC)についての認識配列を示し、そしてhuCypD開始コドン
(ATG)は太字で示す。
【0275】 以下のヌクレオチド配列を有するプライマーを使用した: 順方向(センス):
【0276】
【化25】 (配列番号45)、および
【0277】
【化26】 (配列番号46) 直前に記したプライマーにおけるBamHI部位は、増幅産物がcypDについ
ての正常な終止コドンを欠き、そしてcypDリーディングフレーム(コドンの
間でハイホンを付されることによって上述の表示において示した)がpECFP
−N1(先述)中の増強されたシアン蛍光タンパク質(ECFP)DNAと融合
されるように位置される。
【0278】 (B.CypD−ECFP発現構築物の作製) 発現ベクターpECFP−N1(Clontech Laboratorie
s,Inc.)を、BamHIおよびXhoIで制限酵素消化した。先述の制限
フラグメントから形成される所望の連結産物において、pECFP−N1中のB
amHI部位を、ANT3コードフラグメント中のBamHI部位と連結し、そ
してCypDコードフラグメント中のXhoI部位を、pECFP−N1中のX
hoI部位と連結して、そして生じたプラスミドは、CypD−CFP融合タン
パク質をコードする。用語「CypD−ECFP融合タンパク質」は、以下を有
する単一の連続するポリメラーゼ鎖を示す:(1)ヒトCypDに対応する、ア
ミノ末端ポリペプチド部分、および(2)増強されたシアン蛍光タンパク質(E
CFP)に対応する、カルボキシ末端ポリペプチド部分(433nmでの最大励
起(453nmでの副次的なピーク)および475nmでの放射ピーク(501
nmでの副次的なピーク))。
【0279】 制限酵素消化したDNAを、当該分野において公知の標準的条件下でT4 D
NAリガーゼを使用して互いに連結した。コンピテントE.coli細胞(DH
5α株;Life Technologies,Inc.)を、製造業者の手引
書に従って連結混合物で形質転換した。単一のコロニーを選択しかつ3〜5ml
のLBブロスにて増殖し、そしてプラスミドDNAを、WIZARDTM Plu
s Series 9600 Miniprep Reagents Syst
em(Promega)を使用して細菌培養物から単離し、そして制限地図を作
製した。予想された制限地図(発現ベクターおよびヒトCypDのヌクレオチド
配列に基づいた)を有するhuCypD−ECFP発現構築物の1つの単離物を
、さらなる実験のために選択し、そして「pMK13−huCypD−ECFP
」と名付けた。
【0280】 (C.CypD−ECFP融合タンパク質の発現および細胞内局在) 直前の項に記載されたCypD−ECFP融合タンパク質の発現および細胞内
局在を、蛍光顕微鏡によって試験した。COS−1細胞または293細胞を、コ
ンフルエントにまで増殖し、そして細胞の1mlを、1mlの低血清培地のOp
ti−MEMTM I(Life Technologies,Inc.)、0.
2、1.0、または2.0μgのDNA(pECFP−N1、pMK13−Cy
pD−CFP、またはベクターなしのコントロール)を含む溶液、および3〜4
μlのLipofectAMINETM(Life Technologies,
Inc.)と混合した。5時間のインキュベート後、20%の胎児ウシ血清を含
む1mlの培地を添加し、そしてインキュベートの総時間が約48時間になるよ
うに、細胞を、さらなる期間にわたって24時間ごとに培地を交換してインキュ
ベートした。
【0281】 次いで、形質転換したCOS−1細胞および293細胞を、GFPフィルター
(励起側(excitator)、450±25nm;二色性(dichroi
c)、480nm;エミッター、485nm、長経路;Nikon,Inc.,
Melville,NY)を使用する蛍光顕微鏡によって試験した。0.2また
は1.0μgのpMK13−CtpD−ECFP DNAで形質転換した細胞は
、CypD−ECFP融合タンパク質のミトコンドリア送達を示す斑点の蛍光を
示した。より高い量(2.0μg)のpMK13−CtpD−ECFP DNA
で形質転換した細胞は、いくらか低いレベルの細胞質の蛍光を有したが、ほとん
どの細胞が斑点の蛍光を示した。COS−1細胞は、一般に293細胞より高程
度の蛍光を発し、このことはおそらく、高程度の形質転換および/または発現を
示す。発現ベクターpECFP−N1で形質転換した細胞は、低レベルの細胞質
の蛍光のみを示し、そしてコントロール(mock形質転換)細胞は、検出可能
な蛍光を示さなかった。蛍光顕微鏡の結果は、CypD−ECFP融合タンパク
質がもっぱらミトコンドリアに局在することを示す。
【0282】 (実施例12:Hisタグ化ヒトCypDタンパク質の精製) 前出の実施例に記載されるシクロフィリン発現構築物を使用して、以下の実施
例に記載されるアッセイにおけるリガンドとして使用されるシクロフィリンタン
パク質および融合タンパク質を産生し得た。
【0283】 例えば、実施例9に記載される(6×His)−(XPRESSTMエピトープ
)−(ヒトシクロフィリンD)についての発現構築物を使用して、Hisタグ化
CypD融合タンパク質を産生した。pMK11−6×His−huCypDを
保有するE.coli(DH5α株)細胞を、アンピシリン(00μg/ml)
を含むTB培地またはLB培地にて37℃で攪拌しながら一晩培養した。一晩の
培養物を、新鮮培地でOD600=0.1まで希釈し、次いで、約2時間攪拌しな
がら37℃でインキュベートした(すなわち、OD600が約0.5になるまで)
。発現を誘導するために、L−アラビノースを貯蔵20%溶液から最終濃度0.
01%にまで添加した。次いで、Hisタグ化CypD融合タンパク質の最大産
生を可能にするために、培養物を、約4時間より長くなる前までインキュベート
した。
【0284】 細菌細胞を、遠心分離によって回収した(乾燥ペレットを凍結し得、そして所
望の場合、この時点で、−80℃で貯蔵し得る)。ペレットを、イミダゾール(
3mM)および効果的なレベル(典型的には10μg/ml)で存在するプロテ
アーゼインヒビター(ペプスタチン、ロイペプチン、フェニルメチルスルホニル
フルオリド(PMSF)および/またはアプロチニン(全てSigmaから))
を含む適切な容量のPBSに再懸濁した。再懸濁した細胞を、20秒間超音波処
理し、そして溶解物を14,000×gで4℃にて20分間遠心分離することに
よって清澄化した。
【0285】 次いで、清澄化した溶解物質を使用して、当業者に公知の種々の方法でHis
タグ化huCypDを調製した。典型的には、溶解物を、Nickelビーズ(
アガロースまたは磁気性であるが、アガロースNickelビーズはタンパク質
のよりよい特異的収量を提供するようである)に添加した。約50μlのNic
kelアガロースビーズ(Qiagen)を、500μlの溶解物に添加して、
そして2〜48時間、4℃で攪拌しながらインキュベートした。ビーズを簡単に
洗浄して、そしてHisタグ化huCypDをイミダゾール(50〜500mM
、好ましくは250mM、約4〜約6のpH)またはEDTA(10〜500m
M、好ましくは100mM、約4〜約8のpH)で処理することによってそこか
ら放出した;記載した実験においては100mMのEDTAを使用した。
【0286】 (6×His)−(XPRESSTMエピトープ)−(ヒトシクロフィリンD)
融合タンパク質は、可溶性であり、そして以下の実施例に記載されるアッセイに
直接使用され得る。しかし、所望される場合、pMK11−6×His−huC
ypDから発現した組換えhuCypDタンパク質をエンテロキナーゼで処理し
て、His−Tag/XPRESSTMエピトープポリペプチドをhuCypDタ
ンパク質から遊離し得る。このことを、(6×His)−(XPRESSTMエピ
トープ)−(ヒトシクロフィリンD)融合タンパク質がNickelビーズに結
合した後に実施し得る。この場合、His−Tag/XPRESSTMエピトープ
ポリペプチドは、Nickelビーズ上に残り、そしてhuCypDタンパク質
を、単にビーズを抽出しそして抽出物質を回収することにより調製し得る。
【0287】 シクロフィリンA、またはCypA融合タンパク質を、(6×His)−(X
PRESSTMエピトープ)−(ヒトシクロフィリンA)についての発現構築物で
あるpMK9−6×His−huCypA(実施例7)を保有する細胞を使用す
る同様の様式において調製する。ANT−GFP融合タンパク質、CypA−G
FP融合タンパク質およびCypD−GFP融合タンパク質(それぞれ、実施例
、および )を、精製の簡便化のためのHisタグまたはGSTポリペプチド
をさらに含むように操作し得るか、または適切な発現構築物を保有する細菌細胞
より精製し得る(このようなプロトコールの1つについて、Gonzaelez
およびWard,Protocol I.E,「Purification o
f GFP」:Green Fluorescent Protein:Pro
perties,Applications, and Protocols,
Chalfie,M.およびKain,S.編、John Wiley&Son
s,Inc.,New York,1998,289−294頁)を参照のこと
【0288】 (実施例13:他のミトコンドリア因子由来の融合タンパク質についての発現
構築物の調製) 本明細書の技術を使用して、当業者は、他のミトコンドリア因子の融合タンパ
ク質誘導体を調製し得る。このミトコンドリア因子は、ミトコンドリア透過性移
動(MPT)細孔の一部であると考えられるかまたは推測されるタンパク質、お
よびMPT細孔の1以上の成分と相互作用すると考えられるかまたは推測される
他のタンパク質を含む。このような融合タンパク質は、Hisタグ化タンパク質
、エピトープタグ化タンパク質、GST融合タンパク質およびGFP融合タンパ
ク質を含み得、これらは、例示の目的であって限定の目的ではない。
【0289】 表1は、以下を列挙する:(1)ミトコンドリア透過性移動(MPT)細孔の
一部であると考えられるかまたは推測されるミトコンドリア因子、および(2)
MPT細孔の1以上の成分と相互作用すると考えられるかまたは推測される他の
タンパク質。表1はさらに、これらのミトコンドリア因子をコードする遺伝子に
ついての利用可能なヌクレオチド配列情報を記載し、これらから、当業者は、オ
リゴヌクレオチドプライマーを設計してDNAフラグメントを増幅するようにP
CR反応において使用し得、このDNAフラグメントは、(a)表1に記載され
る因子の1つについてのタンパク質コード配列、および(b)所望の発現ベクタ
ーにクローニングするために適した、増幅したDNAの末端での制限酵素部位、
を有する。
【0290】 (表1:ミトコンドリア細孔成分および配列)
【0291】
【表1】 (実施例14) (抗体) 本発明の方法のアッセイに有用な抗体は、公知の方法と組み合わせて本開示の
教示を使用して、当業者によって調製され得る。ヒトANT3に対する抗体の調
製を、本実施例に記載し、同様に、いくつかの有用な市販の補足的な抗体も記載
する。
【0292】 (A.ヒトANT3に対して特異的な抗体の調製) huANT3に特異的な一重特異的(抗ペプチド)抗体を、以下のように調製
した。カルボキシ末端付近に位置し、Jameson−Wolf指数(Wolf
ら、Comput.Appl.Biosci.4:187−191(1988)
)に従って高い抗原性を有することが推定されるhuANT3の部分に対応する
合成ペプチドを、Alpha Diagnostic Internation
al(San Antonio,TX)による公知の手段を用いて合成し、そし
てHPLC分析およびMS分析によって、少なくとも約70%純粋、好ましくは
少なくとも約90%純粋であると決定した。合成ポリペプチドの配列(配列番号
30)は: Cys−Trp−Arg−Lys−Ile−Phe−Arg−Asp−
Glu−Gly−Gly−Lys−Ala−Phe−Phe である。
【0293】 合成ポリペプチドを、キャリア分子であるキーホールリンペットヘモシアニン
(KLH)に、MSB(m−マレイミドベンゾイル−N−ヒドロキシスクシンイ
ミドエステル;Pierce Chemical Co.,Rockford,
Illinois)を用いて結合体化し、そしてこの結合体化物質を使用して、
公知の手段(CollawnおよびPaterson,第11章のユニット11
.14および11.15:Short Protocols in Molec
ular Biology、第2版、Asubelら、編、John Wile
y & Sons,New York,New York(1992)11:3
7−41)に従って数匹のウサギを免疫した。このウサギを、接種後の0週(免
疫前、2mL)、7週、9週、11週、13週(各採血について15mL)また
は15週(50mL)に採血した。アジ化ナトリウム(0.1%)を、保存剤と
してこれらの採血に添加した。
【0294】 (B.有用な市販の一次抗体) GST融合タンパク質を検出するため、またはGST融合タンパク質を固体支
持体に連結させるために有用な、グルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GS
T)に対する抗体は、記載され、そして市販される(BD Pharminge
n,San Diego,CA;Clontech,Palo Alto,CA
;Zymed Laboratories,Inc.,South San F
rancisco,CA;Sigma Chemical Co.,St.Lo
uis,MO;およびOxis International,Inc.,Po
rtland,OR)。
【0295】 Hisタグ融合タンパク質を検出するため、またはHisタグ融合タンパク質
を固体支持体に連結させるために有用な、アミノ末端またはカルボキシ末端の6
×Hisタグに対する抗体は、記載され、そして市販される(Invitrog
en,Carlsbad,CA;Clontech;およびBerkley A
ntibody Co.,Richmond,CA)。各検出に関して、抗(H
isタグ)は、検出可能な物質および/または生成物が利用可能である種々の酵
素のうちの1つ(西洋ワサビペルオキシダーゼ(Clontech)を含む)に
連結された結合体として利用可能である。
【0296】 GFP融合タンパク質を検出するため、またはGFP融合タンパク質を固体支
持体に連結させるために有用な、グリーン蛍光タンパク質(GFP)に対する抗
体は、記載され、そして市販される(Clontech;Berkley An
tibody Co.;Torrey Pines Biolabs,San
Diego,CA;Aurora Biosciences Corp.,Sa
n Diego,CA)。検出の容易さのために、抗GFPは、検出可能な物質
および/または生成物が利用可能である種々の酵素のうちの1つ(西洋ワサビペ
ルオキシダーゼおよびアルカリホスファターゼ(両方ともClontechから
)を含む)に連結された結合体として利用可能である。
【0297】 XPRESSTMエピトープを含む融合タンパク質を検出するため、またはXP
RESSTMエピトープを含む融合タンパク質を固体支持体に連結させるために有
用なXPRESSTMエピトープに対する抗体は、記載され、そして市販される(
Invitrogen)。
【0298】 (実施例15) (huANT3−huCypD相互作用のアッセイ) 前出の実施例に記載される試薬を、ミトコンドリア透過性変化細孔(MPT)
の成分間の相互作用を測定するために設計された種々のアッセイに使用し得る。
本実施例は、ミトコンドリアアデニンヌクレオチドトランスロケーターのアイソ
フォーム(huANT3)とシクロフィリンD(huCypD)との間の相互作
用を測定するために設計されたイムノアッセイを記載する。
【0299】 (A.ニッケルビーズ:HIS−タグhuANT3複合体の調製) 未感染のT.ni細胞またはHis−タグ−huANT3を発現するバキュロ
ウイルスで感染されたT.ni細胞(実施例3を参照のこと)由来のペレットに
するミトコンドリアを、以下のように調製した。T.ni細胞を、1チューブあ
たり約250mgの細胞の部分としてサブコントラクター(PharMinge
n,San Diego,CA)によって調製した。各部分を、プロテアーゼイ
ンヒビター(ロイペプチン、終濃度10μg/ml;ペプスタチン、終濃度10
μg/ml;アプロチニン、終濃度2μg/ml;フェニルメチルスルホニルフ
ルオライド{PMSF}、終濃度100μM;全てSigma Chemica
l Co.,St.Louis,MOより)を有する1mlのMSB中に再懸濁
した。再懸濁した細胞懸濁物を、2回凍結融解し、次いで、回転するテフロン(
登録商標)コートされたプローブおよび近接して適合したガラス容器を用いてホ
モジナイズした(10回のパス)。細胞ホモジェネートを4℃で5分間遠心分離
し(3,700rpm、約1,500×g);この最初の回転からの上清を取っ
た。このペレットを、プロテアーゼインヒビターを有する約500μlのMSB
を用いて洗浄し、4℃で5分間(3,800rpm、約1,600×g)遠心分
離し、そしてこの回転からの上清を、最初の回転からの上清と合わせた。この合
わせた上清を4℃で15分間(14,000rpm、約20,800×g)遠心
分離し、そしてペレットを、300μlの、(a)20mM MOPSおよび(
b)MSBの1:1の溶液中に再懸濁し、ここで、(a)および(b)の両方は
、前記のプロテアーゼインヒビターを含む。生じる懸濁液を3回凍結融解した。
【0300】 100μlのT.niミトコンドリア(9.83μg/ml)を氷上でゆっく
りと融解し、次いで、4℃で15分間遠心分離して、ミトコンドリアをペレット
にした。このペレットを、1mM 2−メルカプトエタノールであるように新し
く作製された100μlの可溶化緩衝液(20mM KH2PO4、0.3M
NaCl、20μM イミダゾール、10mM HEPES、pH7.2、3% Triton X−100)中で可溶化し、そしてこの緩衝液には、周囲温度
で2分間かまたは4℃で3分間、以下のプロテアーゼインヒビターが効果的なレ
ベルで(代表的に10μg/mL)新しく添加されていた:ペプスタチン、ロイ
ペプチン、フェニルメチルスルホニルフルオライドおよびアプロチニン(全てS
igmaより)。次いで、この溶液を、希釈緩衝液(20mM KH2PO4、2
0mM イミダゾール、50mM NaCl、0.5% Triton X−1
00、pH7.2)を用いて300μlの最終溶液に希釈した。
【0301】 (B.huANT3:huCypD相互作用のアッセイ) 60μlのT.niミトコンドリアのアリコートを、洗浄緩衝液(20mM
KH2PO4、20mM イミダゾール、50mM NaCl、1.3% Tri
ton X−100、pH7.2)で1回、前洗浄されたニッケルプレート化ア
ガロースビーズ(Qiagen)の75μlのアリコートのスラリーに添加した
。このビーズを、適切な期間(代表的に、約5〜15分間であるが、インキュベ
ーションは、結局可視の変化を伴わずに、2〜30分間進行され得る)、周囲温
度で、連続した混合を提供するために回転試験管スタンドにおいてインキュベー
トする。いくつかのサンプルにおいて、GST−CypD融合タンパク質(実施
例10)を、huANT3に対するリガンドとして添加した(1チューブあたり
12μg);これらのいくつかのサンプルにおいて、CypDの作用を特異的に
阻害するシクロスポリンA(終濃度、10μM;エタノール中の2μMストック
溶液より)をまた、添加した。
【0302】 このインキュベーション中に形成された複合体を、以下のように図解し得る(
ここで、「−」は、化学結合を示し、そして「:」は、2分子間の相互作用を示
す) (ビーズ)−ニッケル:6×His−ANT3:CypD−GST。
【0303】 インキュベーションを、過剰(1ml)の冷(すなわち、氷上で保存)洗浄緩
衝液を添加することによって停止した。このビーズを、30秒間、低速度の遠心
分離によってペレットにし、1mlの冷洗浄緩衝液で1回洗浄し、そして多数の
方法によって即座に抽出した。総結合リガンド(GST−CypD)を決定する
ために、80μlの1×NuPAGE SDSサンプル緩衝液(Novex,S
an Diego,CA)をビーズに添加し、これを次いで、約5〜10分間、
沸騰水浴中においた。ANTに対するリガンド(GST−CypD)結合の量を
決定するために、60μlの溶出緩衝液(50〜500mM、好ましくは、25
0mMのイミダゾール、pHは、約4〜約6;または10〜500mM、好まし
くは100mMのEDTA、pHは、約4〜約8;記載される実験においては、
100mM EDTAを使用した)を、第2セットの別の方法で同一に処理した
ビーズに添加した。EDTAは、His−タグhuANT3のHis−タグ(6
×His)部分が結合するニッケルイオンをキレートするので、後者の実体は、
EDTAの添加によってニッケルビーズから置換される。His−タグANT3
タンパク質がニッケルビーズから溶出される場合、ANT3ポリペプチドに特異
的に結合するGST−CypDタンパク質がまた、溶出される。理論に束縛され
ることを望まないが、これは、(1)GST−CypD融合タンパク質CypD
部分がANTポリペプチド配列に結合したままであり、そしてHis−タグAN
T3タンパク質と一緒に運ばれること、または(2)全ANT3:CypD複合
体の不安定化および分離を引き起こすニッケルビーズからのHis−タグANT
タンパク質の置換、あるいはこれらの機構および/または他の機構のいくつかの
組み合わせに起因して生じると考えられる。
【0304】 抽出物を、ウエスタンブロット分析によって評価した。簡単に言うと、ローデ
ィング色素を、必要である場合この抽出物に添加し、このサンプルを、約5〜1
0分間、沸騰水中に配置し、次いで、成形済みのポリアクリルアミドゲル(No
vex)上で電気泳動し、そしてニトロセルロースフィルターに電気的にブロッ
トした。CypD−GST融合タンパク質のGST部分に特異的な抗体を、フィ
ルターをプローブする際の一次抗体として使用し、そして結果として、内因性シ
クロフィリンDタンパク質は、このアッセイにおいて示されない。このフィルタ
ーを、まず1:10,000希釈されたマウス抗GST(BD Pharmin
gen)を用いて60分間インキュベートし、次いで、1:5,000希釈され
た西洋ワサビペルオキシダーゼと結合体化されたヒツジ抗マウスIg抗体(Am
ersham Pharmacia Biotech,Arlington H
eights,IL)を用いて約30分間〜約60分間インキュベートした(両
インキュベーションは、周囲温度で実施した)。西洋ワサビペルオキシダーゼに
関してアクリダン(acridan)ベースの物質を用いたインキュベーション
によってフィルターを開発し、この生成物は、高レベルの徐放出力の光を放出す
る(ECL Plus Western blotting detectio
n system,Amersham Pharmacia Biotech)
。このフィルターを、適切な曝露時間、フィルムに曝露し(代表的に1〜2分間
)、次いで、分離し、ヒトANT3に特異的な抗体を用いて再プローブした(実
施例14)。
【0305】 代表的な実験の結果を、図9に示す。最も右において、0.5μgの精製Cy
pD−GST融合タンパク質を、抗GSTとのその反応を介して明らかにする。
EDTA溶出によって明らかにされたタンパク質を、レーン1’〜5’に可視化
する。レーン1’において、非HisタグhuANT3がサンプル中に存在し、
そしてニッケルコートされたアガロースビーズへのCypD−GST結合はわず
かな量のみ非特異的様式で存在した。レーン2’および3’において、His−
タグhuANT3は、サンプル中に存在し、そして保持されたCypD−GST
の量は、おおよそ10倍までの範囲で可視的に増加する。
【0306】 通常の成分に加えて、レーン3’中のサンプル(ならびにレーン3中のサンプ
ル)を、シクロスポリンA(Sigma)(これは、エタノールベースの保存溶
液として調製される)が添加されるサンプルに対するコントロールとして0.5
%エタノールで作製した。図7のレーン2’および3’を比較することによって
見出され得るように、0.5% エタノールの存在は、このアッセイの結果に対
して可視的な効果を有さなかった。レーン4’において、CypD−GST融合
タンパク質を、ニッケルビーズ:His−タグANT3混合物と接触させる前に
10μM シクロスポリンAを用いてプレインキュベートし;予想したように、
シクロスポリンAの存在は、ANT媒介CypD−GST保持を排除した。
【0307】 レーン5’において、ニッケルビーズ:His−タグANT3:CypD−G
ST複合体を、10μM シクロスポリンAの添加前に、実施した。これらの条
件下において、添加の順序は、結果に識別可能な影響を有さなかった。ローディ
ングおよび回復が実験を介して初めから終わりのチューブまで一貫していたとい
う事実を、レーン2’、3’、4’および5’中のANT3の一貫した回復によ
って示す。
【0308】 レーン1〜5は、結合タンパク質のEDTA媒介溶出後に結合タンパク質が剥
離される(1×NuPAGE SDSサンプル緩衝液の添加および沸騰水浴中に
10分間配置することによる)レーン1’〜5’のサンプルに対応する、EDT
A溶出サンプルを示す。図9に見出され得るように、EDTAを用いた溶出後に
ニッケルコートしたビーズに結合したままである検出可能なCypD−GSTま
たはHis−タグANT3はない。
【0309】 これらの結果は、このアッセイが、ヒトCypDおよびANTの公知のパラメ
ーターを反映することを実証する。すなわち、CypD−GST融合タンパク質
は、固体支持体上のHis−タグANT3に特異的に結合し、そしてこの結合は
、シクロスポリンAによって阻害される。
【0310】 (実施例16) (ANT3−CypD相互作用の他のインビトロアッセイ) 本明細書中に記載される試薬および系を、MPT細孔成分と他の各ミトコンド
リア因子および/または他のミトコンドリア因子との相互作用の種々のインビト
ロアッセイにおいて使用し得る。例としてANTおよびCypDを使用して、本
実施例は、このような他の用途ならびに本明細書中に開示される組成物および方
法の実施形態を記載する。
【0311】 例えば、1つの関連する実施形態において、結合アッセイに添加されるCyp
Dリガンドは、エピトープ−タグCypD融合タンパク質であり、ここで、この
エピトープは、例えば、6×His「タグ」またはXPRESSTMエピトープで
ある(実施例9)。この様式において、各サンプルに存在するCypDリガンド
の量を、エピトープに特異的に結合する抗体または他の検出可能な試薬を用いて
測定する。
【0312】 別の関連する実施形態において、この結合アッセイに添加されるCypDリガ
ンドは、CypD−GFP融合タンパク質である(実施例11)。この様式にお
いて、各サンプルに存在するCypDリガンドの量を、蛍光計を用いて測定する
【0313】 さらに関連する実施形態において、このアッセイに使用されるANT融合タン
パク質は、グルタチオンコートされたビーズ(Sigma)に結合されるANT
−GST融合タンパク質であり(実施例2)、そしてCypDリガンドは、例え
ば、エピトープ−タグCypD融合タンパク質(ここで、このエピトープは、6
×His「タグ」もしくはXPRESSTMエピトープでである)(実施例9)で
あるか、またはCypD−GFP融合タンパク質である(実施例11)。種々の
ビーズおよび他の支持体が使用され得るが;このようなアッセイに使用されるC
ypDリガンドがグルタチオンビーズまたは他の選択支持体に結合しないことを
確実にするための注意がなされなければならない。この様式において、各サンプ
ルに存在するCypDリガンドの量を、エピトープに特異的に結合する抗体また
は他の検出可能な試薬を用いて、あるいは蛍光計(選択したCypDリガンドに
適切であるどちらでも)を用いて測定する。
【0314】 さらなる関連した実施形態において、アッセイにおいて使用されるATN融合
タンパク質は、Hisタグまたは他の官能基(例えば、GTSポリペプチド)を
さらに含む、ANT−EYFP融合タンパク質(実施例5)であり、これは、支
持体(すなわち、Hisタグ化ANT−EYFP融合タンパク質を使用する場合
は、Nickelビーズ)へのANT−EYFP融合タンパク質の付着の目的の
ためのリンカーとして機能し、そしてCypDリガンドは、CypD−ECFP
融合タンパク質である(実施例11)。この様式では、ANT−EYFPおよび
CypD−ECFP融合タンパク質が密に近位である場合に生じるFRETを測
定するために蛍光光度計が使用される(次の実施例を参照のこと)。
【0315】 本発明のアッセイのこれらおよび他の実施形態を、当業者により適応される自
動化アッセイシステムへ組み込み得る。このような自動化システムは、CypD
:ANT相互作用(またはMPT有孔成分の相互の相互作用および/または他の
ミトコンドリアの因子との相互作用)に影響する候補化合物、またはそのような
化合物を含む化学的ライブラリーの高処理能力スクリーニング(HTS)のため
に有用である。このような化合物は、1以上のANT、シクロフィリンもしくは
シクロスポリンタンパク質の過剰発現もしくは機能不全、または1以上のANT
、シクロフィリンもしくはシクロスポリンタンパク質の、正に調節するかもしく
は刺激する因子の過剰発現もしくは機能不全から生じる疾患もしくは障害を予防
、処置もしくは治療するために有用な薬物候補物および薬物としてさらに特徴付
け、そして開発し得る。
【0316】 多くの自動化アッセイシステムの好ましい要素は、96ウェルプレートへの標
的分子の組み込みである。このフォーマットは、種々の自動化標識検出システム
における使用のために容易に適用可能である。HTSアッセイについては、ロボ
ット化標識検出システムが好ましい。蛍光CypDリガンドが、このようなHT
Sアッセイにおいて使用される場合、自動化蛍光計数器が使用され、そして例え
ば、それはFLUOROCONTTMCounter(Packard Inst
rument Company,Meriden,CT)であり得る。
【0317】 (実施例17) (MPT有孔成分とミトコンドリア因子との間の相互作用のFRETベースの
アッセイ:全体的な考慮) 前述の実施例は、密に物理的に近位の2つの分子の間の共鳴蛍光エネルギー移
動(FRET)に基づくアッセイにおいて使用され得る例示的な試薬の生成およ
びシステムを記載する。インビトロまたはインビボで行なわれ得るこのようなア
ッセイ、およびこれらアッセイのための設計的考慮は、本実施例に一般的に記載
され、具体的には、引き続く実施例において、ヒトANT3:CypD相互作用
について記載される。
【0318】 (A.FRETベースのアッセイの一般的な記載) 一般に、エネルギー移動(ET)は、2つの分子(エネルギー供与性「ドナー
」分子およびエネルギー受容性「アクセプター」分子)間の共鳴相互作用から生
じる。エネルギー移動は、以下の場合に生じ得る:(1)ドナーの放出スペクト
ルがアクセプターの吸収スペクトルと重複する場合、および(2)ドナーおよび
アクセプターが互いから特定の距離内にある場合(例えば、約10nm未満)。
エネルギー移動の効率は、ドナーおよびアクセプターの接近によりほとんど決定
され、そして距離の6乗に従って減少する。従って、ETの測定は、アクセプタ
ー化合物およびドナー化合物の接近を強く反映し、そしてETにおける変化は、
化合物の接近における変化(例えば、ドナーおよびアクセプターの会合または解
離)を感受的に反映する。
【0319】 本発明において、ドナー化合物およびアクセプター化合物は、典型的には両方
とも、MPT有孔成分および/またはミトコンドリア因子由来の融合タンパク質
である。本発明のアッセイでは、ドナー化合物およびアクセプター化合物(融合
タンパク質)は、生じる特定の型のエネルギー移動について、特定の条件下で、
互いに十分な接近を達成するような様式で互いに相互作用する。本発明の特定の
局面では、このような相互作用は、1以上の化学的因子により影響され(例えば
、増強されるか、調節されるか、阻害されるか、またはブロックされる)、モニ
ターされ得るエネルギー移動の増加(増強された相互作用)または減少(減少さ
れた相互作用)を生じる。従って、ドナー融合タンパク質とアクセプター融合タ
ンパク質との間のエネルギー移動の程度または速度の測定は、融合タンパク質が
由来する2つの内在性(ミトコンドリア性および/または細胞性)タンパク質の
間の相互作用についてのアッセイの一部として機能する。
【0320】 本発明では必要としないが、ドナー分子およびアクセプター分子は両方とも、
測定の簡易性のために、励起光により励起される場合に光を発光する、光放出分
子(例えば蛍光性分子、りん光分子および化学発酵分子)であり得る。本発明に
使用され得る好ましいドナー−アクセプターの組み合わせは、蛍光性ドナーとり
ん光性アクセプターとの組み合わせ、またはりん光性ドナーとりん光性もしくは
蛍光生アクセプターとの組み合わせである。「蛍光(性)」とは、通常異なる波
長で、1つの波長(「励起」)における放射の吸収次いで即座の再放射(「放出
」)により引き起こされ、これは、入射放射が止んだときにほとんど一度に生じ
る。分子レベルでは、蛍光は、蛍光団として知られる特定の化合物が光エネルギ
ーにより、基底状態から励起のより高い状態へ持ち上げられる場合;それらの基
底状態へ分子が戻る場合に、典型的には異なる波長でこれらが光を放出する場合
に生じる。「りん光」は、対照的に、1つの波長での放射の吸収、それに続く異
なる波長で生じそして入射放射が止んだ後のそれと分かる時間の間続く遅い放射
により引き起こされる発光をいう。「化学発光」は、化学反応から生じる発光を
いい、そして「生物発光」は、生体もしくは生細胞、細胞小器官またはそれらに
由来する抽出物からの光の放出をいう。
【0321】 例示の目的で、そして限定の目的ではなく、1つの例示的なクラスのエネルギ
ー移動が、共鳴蛍光エネルギー移動(FRET)として公知である。FRETは
、励起されたドナー蛍光団が、直接アクセプター蛍光団へ移動される場合に、1
つの分子内、または2つの異なる型の分子間で生じる(概説について、Wuら,
Analytical Biochem.218:1〜13,1994を参照の
こと)。一般に、励起された蛍光団(ドナー)から吸収体(アクセプター)への
エネルギー移動は、以下により測定される:(1)ドナーおよびアクセプターか
らの蛍光のスペクトル(スペクトルの変化を含む)を測定すること;(2)パル
ス−レーザー誘起後にドナーの蛍光強度が減少する速度(すなわち、蛍光寿命)
を測定すること;または(3)ドナー化合物からの蛍光の強度の減少(FRET
の間接的測定)、もしくはアクセプター化合物からの蛍光強度の増加(FRET
の直接的測定)を測定すること。エネルギー移動の直接的な測定は、励起された
アクセプター化合物からのシグナルをモニターすることを含み、これは、これら
の化合物が互いに近位になるにつれて増加し、一方、エネルギー移動の間接的な
測定は、化合物が近位になるほど減少する(すなわち、クエンチされる)、励起
されたドナー化合物からのシグナルをモニターすることを含む。
【0322】 (B.GRETベースのアッセイのための、ドナーポリペプチドモチーフ:ア
クセプターポリペプチドモチーフの対) 本発明のFRETベースのアッセイのために受容可能なエネルギードナー化合
物(ドナー)およびエネルギー受容化合物(アクセプター)の組み合わせを決定
するために、多くの基準が一般的に使用される。1つの基準は、ドナー化合物の
放出スペクトルが、アクセプター化合物の吸収スペクトルに少なくとも部分的に
重複し、その結果ドナーからアクセプターへのエネルギー移動が生じることであ
る。代表的に、ドナー化合物は、放出ピーク波長(本明細書中、「λD(em)
」)を有し、これは、アクセプター化合物の励起ピーク波長(本明細書中、「λ
A(ex)」)の数nm内である。換言すると、D(em)とA(ex)との間
の差は、典型的には、約70nm〜約20nm未満であり、λD(em)−λA
(ex)についての典型的な値は、60nm、50nm、40nm、30nm、
25nm、20nm、15nm、10nm、5nmまたは1nmである。
【0323】 別の基準は、励起されたアクセプター化合物からの放出シグナルが、励起され
たドナー化合物からの放出シグナルとは異なり得なければならないことである。
励起されたドナーからの放出シグナルは、例えば、以下の場合にそのように異な
り得る:(1)励起されたアクセプターからの放出シグナルの波長が、励起され
たアクセプターからの放出シグナルの波長と十分に異なっている場合、または(
2)アクセプターが、励起されたアクセプターからの放出シグナルをクエンチす
る場合。
【0324】 種々のクラスの化合物が、アクセプターおよびドナーとして機能し得、そして
アクセプターおよびドナーは、同じクラスの化合物に属し得るがその必要はない
。任意の適切なシグナル放出(好ましくは光放出(蛍光性、りん光性または化学
発光性))ポリペプチドモチーフまたは化学部分は、本発明における検出可能な
標識として使用され得る。化学的部分は、当該分野で公知の方法に従ってポリペ
プチドに結合体化され得る。
【0325】 以下を含む融合タンパク質の組換え産物は、本発明のアッセイにおいて有用で
ある蛍光性リガンドとして機能するタンパク質の相同性バッチを生成するための
簡単な方法である:(1)目的のミトコンドリア因子に対応するかまたはそれに
由来するポリペプチド配列、および(2)蛍光性ポリペプチド。表2は、蛍光性
ポリペプチドモチーフの適切に重複した(ドナー放出およびアクセプター励起ス
ペクトルについて)対を列挙する。グリーン蛍光タンパク質が上に記載される(
実施例6)。「FLASH」(フルオレセイン砒素ヘリックスバインダー)配列
を含む融合タンパク質が、記載されている(Griffinら,Science
281:269〜272,1998)。
【0326】 (表2:FRETベースのアッセイのための、エネルギー移動分子ドナー−ア
クセプター対)
【0327】
【表2】 (C.エネルギー移動を検出するための装置) 種々の装置を、エネルギー移動ドナー化合物であるエネルギー移動分子を誘起
するため、およびエネルギー移動アクセプター化合物であるエネルギー移動分子
からの放出を測定するために、本発明の方法において使用し得る。どの装置が特
定のドナー−アクセプター対について適用可能であるのかは、例えば、以下のよ
うな因子に依存する:(1)ドナー化合物を励起する波長(好ましくは、λD(
ex)であるかまたはそれに近い)のエネルギーをサンプルに適用する必要性;
(2)アクセプター化合物の放出スペクトル(好ましくは、λA(em)である
かそれに近い)内のエネルギーを測定する必要性;(3)所定のプログラム内で
アッセイされるサンプルの型;ならびに(4)所定のプログラム内でアッセイさ
れるサンプルの数。
【0328】 因子(1)および(2)に関して、ドナー化合物を励起するためにサンプルに
適用されるエネルギーのスペクトル、および励起されたアクセプター化合物によ
り放射されそしてサンプルにおいて測定されるエネルギーのスペクトルは、一般
に、どの型の装置が使用されるかを決定する。例えば、λD(em)は、λA(
em)と同一であるはずがないが、これら2つの値の間の差異の受容可能な最小
量は、数ある因子の中でも、使用される装置により影響される。すなわち、λD
(em)がλA(em)に近づくにつれ、近接した間隔の波長を分解できる装置
が必要であり、そしてλD(em)とλA(em)との間の差異が約3〜約5n
m未満であるドナー−アクセプター対を使用するアッセイは、高分解装置を必要
とする。逆に、λD(em)とλA(em)との間の差異が約50〜約75nm
を超えるドナー−アクセプター対を使用するアッセイは、中〜低分解の装置を必
要とする。
【0329】 特に因子(2)に関して、励起されたアクセプター化合物により放射されそし
てサンプルにおいて測定されるエネルギーの型は、一般に、どの型の装置が使用
されるかを決定する。定義により、蛍光測定器は、蛍光エネルギーを測定するデ
バイスであり、そのためこの装置の一部であるべきである。蛍光測定器は、一回
に2〜3個のサンプルチューブのみしか適応しない比較的単純な手動操作される
装置から、例えば、96ウェルマイクロプレート(例えば、fmaxTM蛍光プレ
ートリーダー、Molecular Devices Corp.、Sunny
vale、CA;またはCytofluor蛍光プレートリーダー、モデル番号
2350、Millipore Corp.、Bedford、MA)のような
形態でより多数のサンプルに適応するいくらかより複雑な手動操作される装置ま
たはロボット装置、あるいは96ウェルマイクロプレートのような種々の形態で
多数のサンプルに適応する複雑なロボット装置(例えば、FLIPRTM装置;前
出を参照のこと)までの何でもであり得る。
【0330】 因子(3)(所定のプログラムにおいてアッセイされるサンプルの型)は、種
々の形態が、種々の型のサンプルに適切である。例えば、96ウェルマイクロプ
レートが、目的の細胞もしくは単離されたオルガネラがそのマイクロプレートの
材料に付着するかまたはそのマイクロプレートのウェルに適用されたいくつかの
材料に付着する場合に適切であるが、プラスチック蛍光は、約400nmより低
い励起波長でより大きなバックグラウンド成分を生じる。非接着細胞もしくはオ
ルガネラまたはそれらから調製された可溶性抽出物を含む測定のために、ガラス
またはポリマー性のチューブまたはチュービングにおける蛍光シグナルを読み取
ることができる装置が、好ましい。どの型の形式が使用されるかに関わらず、ド
ナー化合物およびアクセプター化合物ならびにコントロール試薬および評価され
る化合物を適時に適切な点でサンプルに導入することを可能にすべきである。
【0331】 因子(4)(所定のプログラムにおいてアッセイされるサンプルの数)は、そ
の装置がどのように自動化されるかに影響する。例えば、多数のサンプルの高ス
ループット(HTS)アッセイが所望される場合、ロボット装置もしくは半ロボ
ット装置が、好ましい。しかし、特に、多くのサンプル数に適応する形態(例え
ば、96ウェルマイクロプレート)が使用される場合、かなり多数のサンプルを
手動で処理し得る。
【0332】 そのアッセイに依存して、Fluorometric Imaging Pl
ate Reader(FLIPRTM)装置(Molecular Devic
es、Sunnyvale、CA)が、しばしば、本発明のETベースのアッセ
イのための選り抜きの装置である。FLIPRTMシステム(http://ww
w.moleculardevices.com/pages/flipr.h
tmlを参照のこと)は、以下の所望の特徴を有する。このシステムは、水冷ア
ルゴンイオンレーザー照明と、画像に曝露され結果としてそのシグナル対ノイズ
特徴が従来の画像化オプティクスよりも一般的に大きい期間にわたってシグナル
を蓄積する積算検出器としての冷却式CCDカメラとの組み合わせを使用する。
このシステムはまた、細胞単層上のシグナル識別を可能にする特許細胞層分離オ
プティクスを利用し、それにより望ましくない細胞外バックグラウンド蛍光を減
少する。このシステムは、リアルタイムでデータを提供し、そしてまた、動力学
的データ(すなわち、多くの時点での読取り)を提供し得る。このシステムは、
96ウェルマイクロプレートの96ウェルすべてを同時に刺激しそして読み取る
能力を有する。このシステムは、分析の間のサンプルの温度および湿度の正確な
制御を提供する。このシステムは、一体型の最新の96ウェルピペッターを備え
、このピペッターは、実験の間の持ち越しを排除するために使い捨てチップを使
用し、マイクロプレートから正確な体積の流体を吸引、分配および混合するため
に使用され得る。そしてFLIPR384装置の場合、このシステムは、ロボット
様式または半ロボット様式でサンプルアッセイを実行するように適合され得、そ
れにより、最短時間での多数のサンプルの分析(例えば、1日に約100個の9
6ウェルマイクロプレートまで)を提供する。
【0333】 (実施例18) (ANT3:CypD相互作用のFRETベースアッセイ) 実施例1〜12に記載される試薬およびシステムを、CypD:ANT相互作
用(特に、huANT3:huCypD)のFRETベースアッセイにて使用し
得る。このようなアッセイ(インビトロでもインビボでも実行し得る)を実施す
るための手順が、この実施例に記載される。
【0334】 (A.CypD:ANT相互作用のインビボFRETベースのアッセイ) 細胞を、互いとのエネルギー移動ドナー:アクセプター対として作用し得る2
つ以上の蛍光(または他の方法で検出可能に標識された)ミトコンドリア融合タ
ンパク質の産生を指令する発現構築物で、(一過性または永続的に)形質転換す
る。あるいは、細胞を、少なくとも1つのエネルギー移動ドナー:アクセプター
対を構成する2つ以上の蛍光(または他の方法で検出可能に標識された)ミトコ
ンドリア融合タンパク質の産生を指令する単一の発現構築物で、形質転換する。
この融合タンパク質の形質転換および適切な局在化を、例えば、GFP融合タン
パク質について蛍光顕微鏡および/または蛍光検出によって、確認する。
【0335】 huANT3およびhuCypDの場合、これらのミトコンドリア因子のGF
T融合タンパク質誘導体を、その相互作用のFRETベースのアッセイにおいて
使用する。詳細には、そのドナー分子はhuCypD−ECFP(λex、43
3nm、マイナーピーク453nm;λem、475nm、マイナーピーク50
1nm:実施例11)であり、そしてアクセプター分子はhuANT3−EYF
P(C)(λex、513nm;λem、527nm)であり、ここでEYFP
ポリペプチドは、融合タンパク質のカルボキシ末端側にある(実施例6)。これ
らの融合タンパク質の結合(正の相互作用)を、種々の様式で検出および測定し
得る。第1に、huCypD−ECFPからhuANT3−EYFP(C)への
エネルギーの転移を、励起したアクセプター分子からの蛍光の増加として(すな
わち、huANT3−EYFP(C)についてのピーク放射波長(527nm)
付近の蛍光の増加として)直接検出し得る。第2に、huCypD−ECFPか
らhuANT3−EYFP(C)へのエネルギーの転移を、励起したドナー分子
からの蛍光の減少(クエンチング)として(すなわち、huCypD−ECFP
についてのピーク放射波長(475nm、マイナーピーク501nm)付近の蛍
光の減少により)、間接的に検出し得る。逆に、これらの融合タンパク質の分子
相互作用の阻害および/または反発(負の相互作用)の促進を、直接(すなわち
、huANT3−EYFP(C)についてのピーク放射波長(527nm)付近
での、huCypD−ECFPからhuANT3−EYFP(C)へのエネルギ
ー移動の減少から生じる、蛍光の減少として)検出および測定し得るか、あるい
は間接的に(すなわち、励起したドナー分子からの蛍光の増加として)(すなわ
ち、huCypD−ECFPについてのピーク放射波長(475nm、マイナー
ピーク501nm)付近の蛍光の減少により)検出および測定し得る。
【0336】 形質転換した細胞を、候補化合物および候補組成物と接触させる。用語「候補
の化合物および候補組成物」は、有機低分子、ポリペプチド、タンパク質、オリ
ゴヌクレオチド(リボザイムおよび他のアンチセンスオリゴヌクレオチド、遺伝
子治療構築物およびアンチセンス構築物を含む核酸)、ならびに天然の生物学的
供給源由来の抽出物(特定の植物組織もしくは動物組織由来の抽出物を含む)を
含む、化合物を包含することが意図される。検出可能なシグナル(例えば、サン
プルの相互作用から生じる蛍光)を、例えば、経時的に(候補化合物および/ま
たは候補組成物の添加前および後を含む)かまたは適切なインキュベーション期
間の後の単一時点で、測定する。その結果を、ANT3とCypDとの相互作用
に対する候補化合物および/または候補組成物の効果(正、中性、または負)を
評価するために、試験する。
【0337】 細胞を、インビボでのCypD:ANT相互作用に影響する能力について試験
する化合物の侵入を容易にするために必要なように可溶化する。当該分野で公知
の方法および/または本開示の方法を使用して、当業者は、変化したミトコンド
リア状態を誘導するために特定の薬剤および/または状態を利用するアッセイの
ために、適切な用量、状態およびサンプル(例えば、細胞全体または透過性細胞
、および適切な細胞型もしくは細胞株)を決定することができる。限定のためで
なく例示として、細胞を、透過性化薬剤(例えば、ジギトニン、ストレプトリジ
ンO、Staphylococcus aureus α−毒素(α−溶血素)
、サポニン(すべて、Sigma Chemical Co.、St.Loui
s、MO;Sigmaカタログ「Biochemicals and Reag
ents for Life Science Research」Anon.
1999およびその中で引用される参考文献を、これら透過性化薬剤について参
照のこと)の添加によってか、あるいは物理的操作(例えば、エレクトロポレー
ション)によって、透過性化し得る。
【0338】 関連実施形態において、ミトコンドリアを、エネルギー移動ドナー:アクセプ
ター対として作用し得る2つ以上の蛍光(または他の方法で検出可能に標識され
た)ミトコンドリア融合タンパク質の産生を指令する発現構築物で形質転換され
た細胞から、調製する。候補化合物および候補組成物を、融合タンパク質のER
ETドナー:アクセプター対を含む単離されたミトコンドリアに直接添加し、そ
してサンプル中の蛍光を、例えば、経時的に(候補化合物および/または候補組
成物の添加前および後を含む)かまたは適切なインキュベーション期間の後の単
一時点で、測定する。
【0339】 (B.CypD:ANT相互作用のインビトロFRETベースアッセイ) CypD:ANT相互作用のインビトロFRETベースアッセイを、本実施例
および実施例15に記載される方法に従って実行する。マルチウェルプレートを
、ANT−EYFP融合タンパク質またはCypD−ECFP融合タンパク質の
いずれかでコーティングし得、次いで、それぞれ、CypD−ECFP融合タン
パク質またはANT−EYFP融合タンパク質のいずれかと、候補化合物の存在
下もしくは非存在下で接触させ、そして各ウェル中の蛍光シグナル(互いに近接
するANT分子とCypD分子の数に直接対応する)を、自動蛍光測定器もしく
は半自動蛍光測定器により読取り得る。
【0340】 インビトロアッセイは、ANT融合タンパク質およびCypD融合タンパク質
が同じ亜細胞区画に同時局在化する必要がないので、本明細書中に記載されるA
NT−EYFP融合タンパク質のいずれか(すなわち、EYFPポリペプチドが
融合タンパク質のカルボキシ末端に位置する、ANT−EYFP、またはEYF
Pポリペプチドがアミノ末端に位置する、EYFP−ANTのいずれか)を、こ
のようなアッセイにおいて使用し得る。
【0341】 (実施例19:亜ミトコンドリア粒子を用いたCYPD−ANT結合相互作用
のアッセイ) この実施例では、ヒト組換えANT3発現細胞由来のミトコンドリアから調製
された亜ミトコンドリア粒子(SMP)とのCypDの結合についてのアッセイ
のための組成物および方法について記載する。上記実施例3に記載されるHis
タグ化ヒト組換えANT3を発現するトランスフェクトしたT.ni昆虫細胞を
SMPの供給源とした。
【0342】 SMPの調製は、Halestrapら(1998 Biochim.Bio
phys.Acta.1366:79−94)の改変に従い、すべての工程を4
℃で実施した。出発物質は、1×109個のT.ni細胞に対応する1リットル
の細胞培養物であった。細胞を遠心分離してペレットにし、そして−20℃で凍
結保存した。ミトコンドリアの単離のために、この細胞ペレットを、15mlの
ミトコンドリア単離緩衝液(MIB、他に示されない限り、すべての試薬はSi
gma、St.Louis、MOから購入した:0.22M マンニトール、7
0mM スクロース、10mM Hepes、0.2mM EDTA、0.2m
M 2−メルカプトエタノール(2−ME)、pH7.2、および標準プロテア
ーゼインヒビター混液(Roche Molecular Biochemic
als、Indianapolis、IN))中で融解および懸濁した。この懸
濁液を、ドライアイス/エタノール槽中で容器をシェル−凍結(shell−f
reeseing)することによって、2回の凍結融解サイクルに供し、次いで
この懸濁液を室温で解凍し、次いで20mlのMIBで希釈した。次に、Pot
ter−Elvehjemホモジナイザー(rheostat setting
28)における10回のストロークでこの懸濁液をホモジナイズした。生じた
ホモジネートをさらにMIBで希釈して、約200mlの容量にし、そして60
0×g、4℃で10分間遠心分離した。上清液を回収し、そしてペレットを20
mlのMIBに懸濁して上記のようにホモジナイズし、MIBで希釈して最終容
量100mlにし、再度600×gで10分間遠心分離した。上清をプールし、
そして遠心分離後の上清液が清澄になるまで、ペレットをさらに3回、上記のよ
うにホモジナイズした。プールした上清液を、再度600×gで10分間遠心分
離し、混入している核を除去した。ここで核は、遠心分離後に白色の外見を有す
るペレット形態で堆積した。核除去後の上清を、次いで12,000×gで15
分間遠心分離し、桃色のミトコンドリアペレットを回収した。このペレットを、
プロテアーゼインヒビターを補充した8mlのMIBに再懸濁した。タンパク質
の濃度を、Pierce BCA(Pierce Chemical Co.、
Rockford、IL)を用いて、製造者の説明書に従って測定した。
【0343】 単離されたT.niミトコンドリアからのSMPの調製を、改変されたNic
olliらの方法(1996 J Biol Chem 271(4):218
5−92)により実施した。簡単にいうと、氷/水槽中に固定した25mlガラ
スビーカー中で、ミトコンドリアをMito B緩衝液(0.25M スクロー
ス、10mM Tris−HCl(pH7.4)、0.1mM EGTA−Tr
is)に、(タンパク質濃度に基づいて)30mg/mlで懸濁し、Sonof
ierTMモデル450プローブチップソニケーター(Branson Ultr
asonics、Inc.Danbury、CT)を用いてアルゴン気流下で超
音波破砕した(サイクルを60%およびパワーセッティング(Brinkman
n Instruments Westbury NY)を20に設定し、3回
の超音波破砕を、それぞれ連続3分間ずつ行った)。次いで、破砕されなかった
ミトコンドリアを、8,000×gで10分間遠心分離により除去し、その後上
清を、100,000×gで60分間高速遠心分離し、SMPをペレットにした
。上清をデカンテーションし、SMPペレットをMito B緩衝液でリンスし
、次いで同じ緩衝液に再懸濁した。
【0344】 SMP中に存在するANTとのシクロフィリンの結合を、可溶性組換えGST
−シクロフィリンD(上記の実施例10を参照のこと)を用いて決定した。GS
T−CypD調製物のロータマーゼ(ペプチジルプロリルシス−トランスイソメ
ラーゼ)活性を、Kofronらの「ソルベントジャンプ」法(1991 Bi
ochemistry 30:6127−6134)に従い決定した。簡単にい
うと、Ala−Ala−cis/trans−Pro−Phe−pNaをロータマーゼ基
質として用い、α−キモトリプシンによるすべてのトランス−Pro含有ペプチ
ドの切断と組み合わせて、p−ニトロアニリドを産生し、これを390nmでの
吸光度により検出した。図12(左パネル)に示されるように、添加したGST
−CypDの非存在下で実施した基質ペプチドの非酵素的なシスからトランスへ
の異性化を決定する目的の試験反応と比較して、GST−CypDは、直ちにに
ロータマーゼ活性の存在を示した。シクロスポリンA(CsA)は、投薬用量に
依存する様式で(図12右パネル)CypDのロータマーゼ活性を阻害した(図
12)。これより、組換えGST−CypD融合タンパク質の活性をさらに確認
した。同じ方法論を用いて、ポリHisタグ化組換えCypD融合タンパク質(
上記のようにニッケルカラムでアフィニティー精製されたHis−CypD、高
速タンパク質液体クロマトグラフィー(FPLCTM、Pharmacia、Pi
scataway、NJ)により精製されたHis−CypD、およびエンテロ
キナーゼ切断後の、ポリHis融合タグから遊離したCypD(Ek−CypD
)を含む;これらのデータを図13に示す)についてもまた、ロータマーゼ活性
を実証した(図9を参照のこと)。
【0345】 T.ni細胞から調製されたSMPとのシクロフィリンの結合をアッセイする
ために、最終容量1mlの結合緩衝液(50mM NaCl;20mM イミダ
ゾール;10mM HEPES(pH7.2);10mM K2HPO4;1mM EDTA)に1mg SMPおよび2.6μM GST−シクロフィリンD(
実施例10)を含む結合反応をポリカーボネート遠心チューブに準備した。特定
の反応のために、10μM シクロスポリンA(CsA)もまた存在させた。こ
の反応成分の安定性を評価するために、GST−CypDおよびSMPを、(i
)SMPの調製後に直ちに結合させる(図11、0時間)か、または(ii)4
℃で3〜6時間静置した後に結合アッセイを開始させる(図11、3時間および
6時間)かの、いずれかを行った。結合反応混合液を、室温で20分間インキュ
ベートし、15℃に予備冷却された遠心分離ローターに設置し、次いで100,
000×gで60分間遠心分離してSMPをペレットにした。ペレットをSDS
−PAGEサンプルバッファー中で、37℃で一晩溶解し、溶解したペレットの
アリコートおよび上清のアリコートに対して、上記のようにタンパク質決定を行
った。等価濃度のリガンド(GST−CypD)に対応するペレットサンプルお
よび上清サンプルをSDSポリアクリルアミド上で電気泳動し、そして標準的手
順に従ってブロットをニトロセルロースに転写した。ペレットに存在するSMP
に結合したCypDおよび上清に存在する結合していない(遊離の)CypDを
、上記のようなウエスタンブロット分析により決定した。ただし、Bergsm
aら(1991、J.Biol.Chem.266:23204)の方法に従う
CypDペプチドによる免疫化により生成した、CypD特異的抗体を含有する
ウサギ抗血清を一次抗体の供給源として用いた。図11は、このウエスタンブロ
ット分析の結果を示す。ここで、SMPを添加しなかったコントロールサンプル
のペレット(p)フラクションからCypDは検出されなかったが、このコント
ロールサンプルの上清(s)フラクションからCypDは容易に検出された。G
ST−CypD調製後直ちにSMPを加えた場合(0時間)、または3〜6時間
後に加えた場合(3時間、6時間)、GST−CypDは、CsAにより阻害さ
れる様式で、SMPペレットフラクションから容易に検出可能であった。
【0346】 (実施例20:プロテオリポソームを用いたCypD−ANT結合相互作用の
アッセイ) この実施例では、バクテリオロドプシン(BR)および/またはHisタグ化
組換えヒトANT3を発現するT.ni細胞由来の組換えヒトANT3ミトコン
ドリアを用いて再構成された脂質から調製したプロテオリポソーム(PLS)へ
のCypDの結合をアッセイするための、組成物および方法について記載する(
上記実施例3および15を参照のこと)。再構成されたリポソーム中のBRの封
入は、プロテオリポソームの単離を容易にする密度および可視的な色の供給源を
提供し、そしてタンパク質−タンパク質の結合に対する非特異的コントロールも
また提供した。
【0347】 精製されたANTのリポソームへの再構成を、吸着ビーズを用いて素早く界面
活性剤を除去する方法(Kramerら、1986、Biochim.Biop
hys.Acta、863、286−289)、および非イオン性界面活性剤を
用いた比較的大きい単層リポソーム形成のための方法(Uenoら、1984
Biochemistry、23、3070−3076)に基づいて実施した。
ここで、これらの方法は、プロテオリポソーム形成プロセスを加速するために、
そしてビーズへの吸着による脂質の損失を最小化するために改変した。生成した
リポソームを、凍結/解凍/超音波処理の手順により調製した。簡単にいうと、
卵黄レクチン(240mg)を、3mlの再構成緩衝液(50mM NaCl、
10mM HEPES(pH7.4))で懸濁した。この懸濁液を、アルゴン気
流をパルスして酸素を除去し、容器をドライアイス/エタノール槽に接触させる
ことにより部分的に凍結させ、そして(超音波処理時間が1分間であることを除
いて)上記のSMPについての記載のように超音波破砕した。脂質懸濁液の清澄
度が達成されるまで、この解凍/超音波処理工程を、少なくとも3〜4回繰り返
した。
【0348】 Small EconoColumnsTM(BioRad、Hercules
、CA)を、1.7mgのSM−2 BioBeadsTM(BioRad)で満
たし、メタノールで洗浄し、その後に水で洗浄し、そして再構成緩衝液で平衡化
した。アフィニティー精製されたHisタグ化組換えヒトANT3を含む溶出緩
衝液(50mM NaCl、1mM EDTA、10mM Hepes、1.3
% Triton−X100TM、0.5ml)を、200μlの生成したリポソ
ームと混合し、次いで、ATP(50mM)またはメチルウンベリフェロンホス
フェート(MUP、5mM、Molecular Probes、Inc.、E
ugene、OR)のいずれかを加えた。200μlのリポソーム懸濁液に、0
.5mlの溶出緩衝液(50mM NaCl、1mM EDTA、10mM H
epes、1.3% Triton−X100TM)を加えることにより、コント
ロール(タンパク質フリー)リポソームを並行して調製した。それぞれの混合液
をボルテックスし、BioBeadsTM SM−2カラムに供し、そして5〜6
回カラムを通した。プロテオリポソームの形成は、溶液の外見上の濁度により可
視化された。捕捉されなかったMUPまたはATPを、遠心分離によるプロテオ
リポソームのペレット化工程の間か、またはSephadexTM G−50(P
harmacia、Piscataway、NJ)カラムでプロテオリポソーム
懸濁液を濾過することによるかのいずれかで除去した。
【0349】 バクテリオロドプシン(BR)を、次のようにANTリポソーム中に同時再構
成させた。バクテリオロドプシン(5mg、Sigma St.Louis、M
O)を、200μlの溶出緩衝液(1.3%のTritonを含有する)中で、
ローター上での6時間のプレインキュベーションによりモノマー化した。上記の
ようにATPまたはMUPの添加の前ではなく、ANTを脂質に加えた後に、モ
ノマータンパク質をこのANT−脂質混合液に加えた。
【0350】 リポソームおよびプロテオリポソームの完全性を、供給者の説明書に従って、
封入されたMUP(Molecular Probes)の保持率を決定するこ
とにより評価した。簡単にいうと、アルカリホスファターゼに曝した一定量のリ
ポソームおよびプロテオリポソーム中のメチルウンベリフェリルアニオン(MU
Pのアルカリホスファターゼ切断産物)の蛍光検出をモニターした。リポソーム
およびプロテオリポソームの完全性を、NADPHの蛍光定量的な検出に関して
記載されるのと同様に(Streicher−Scottら、1993、Ana
l.Biochem.210、69−76)ヘキソキナーゼおよびグルコース−
6−ホスフェートデハイドロゲナーゼを組み合わせた系を用いて、捕捉されたA
TPの流出として検出可能なリポソームの透過性を決定することによっても評価
した。これらの手順を用いて、捕捉された指標のリポソームまたはプロテオリポ
ソームからの喪失は、検出されなかった。
【0351】 GST−CypDのリポソームまたはプロテオリポソームとの結合を検出する
ためのアッセイを、SMPをリポソーム(LS)またはプロテオリポソーム(P
LS)で置換し、次のさらなる改変を加えることを除き、本質的には上記の図1
9のように実施した:この結合アッセイのための反応緩衝液は、5mM K2
PO4、10mM HEPES(pH7.2)であり、それぞれの結合反応には
、上記のように調製された200μlのLSまたはPLS懸濁液を含み、そして
LSおよびPLSのペレット化には140,000×gでの遠心分離を必要とし
た。
【0352】 図14は、ウエスタンブロット分析を示す。ここでは、ヒトANT3およびバ
クテリオロドプシンの両方を用いて再構成さしたPLSへのGST−CypDの
結合が、容易に目視され得る。図14の上パネルは、前述の実施例のように抗ヒ
トCypD抗体を用いて実施したウエスタンブロットを示す。ここで、PLSが
加えられなかった場合、CypDは、上清に残存した(最も左のレーン)が、P
LSが加えられた場合、ANT/BR PLSペレットに明らかなCypDシグ
ナルが表れ、対応する上清フラクションには検出可能なシグナルが存在しなかっ
た。図14にまた示されるように、CsAの存在下でCypDの分布が変化した
。ここで、容易に検出可能なシグナルは、上清に残存したままだった。図14の
下パネルは、上記のようにhuANT3構築物中へと操作されたEXPRESS TM エピトープタグに対して特異的なモノクローナル抗体を用いて実施した、同様
のウエスタンブロットを示す。CypD−ANT3結合相互作用に対するCsA
阻害の特異性をさらに特徴付けるために、結合アッセイを実施し、BRのみでか
またはBRおよびANTの両方で再構成したPLSへのCypDの結合と比較し
た。図15に示されるように、ANT/BR PLSへのGST−CypDの結
合は、容易に検出可能であり、そしてCsAにより阻害された。CsAは、AN
T/BR PLSペレットにおいて検出可能なCypDの明らかな減少をもたら
すが(図15右から4つのレーン)、BR PLSペレットからそのような減少
は見られなかった(図15左から4番目のレーン)。
【0353】 上記のANT/CypD結合アッセイの代替法として、結合相互作用を同定す
るためにPLSを遠心分離することを特徴とする「回転透析(spin dia
lysis)」方法もまた開発した。このアッセイは、タンパク質フリーのリポ
ソーム(LS)ならびにPLSとの結合相互作用の決定を可能にする。なぜなら
、上記のように、超遠心分離によりPLSの回収を容易にした、タンパク質を用
いる再構成による、PLSに付与される余分な密度を必要としないからである。
CypD−ANT結合を決定するためのこの回転透析アッセイ方法は、以下のよ
うに実施された。
【0354】 上記のように調製されたそれぞれのリポソーム調製物(例えばLS、BR P
LS、ANT/BR、PLS)のアリコート(100μl)を、10μgのGS
T−CypDと混合し、そして400μlの標準緩衝液(50mM NaCl、
10mM Hepes、pH7.4)で希釈した。コントロール(リポソームフ
レー)サンプルは、500μlの緩衝液および10μgのGST−CypDを含
有した。全てのサンプルを室温で20分間、ローター上でインキュベートし、次
いで、それぞれ、100kDa分子量カットオフフィルター付きのAmicon
(Beverly、MA)マイクロンセントレーター(microncentr
ator)チューブに移した。製造者に提供された説明書に従い、このチューブ
を、4℃で(バケットローターを用いて)遠心分離した。遠心時間は、滞留容量
が、各チューブで約40μlになるように調製し、サンプル間で変化させた。コ
ントロールサンプルを、手短に遠心分離し(4分間)、タンパク質フリーリポソ
ーム、BRリポソーム、およびANT/BRリポソームを含むサンプルを、それ
ぞれ、55分間、65分間、75分間遠心分離した。フロースルーの溶液(遊離
CypDリガンドを含有する)および濃縮されたリポソーム(例えば、結合リガ
ンドを有する)を含む滞留物の両方、または緩衝液のみ(コントロール)を、上
記の抗CypD抗体を用いたウエスタンブロット分析によって、CypDの内容
物について試験した。濃縮フィルターへの吸着によってCypDがサンプルから
損失している可能性を排除するために、このフィルターを90μlの希釈された
SDSサンプル緩衝液で洗浄し、この洗浄液を、ウエスタンブロットによりCy
pDについて分析した。この洗浄液からは、CypDが検出されなかった。この
ことは、このフィルターへのCypDの結合が明らかに存在しないことを示す。
【0355】 前述のことから、本発明の特定の実施形態は、例示の目的で本明細書中に記載
されているが、本発明の意図および範囲から外れることなく、種々の改変が成さ
れ得ることが理解される。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲による以外
は限定されない。
【配列表】
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、ヒトANT1(「ANT1m」)、ヒトANT2(「ANT2m」)
、およびヒトANT3(「ANT3m」)のコード領域のヌクレオチド配列を示
す。
【図2】 図2は、ヒトANT1(「ANT1p」)、ヒトANT2(「ANT2p」)
、およびヒトANT3(「ANT3p」)のポリペプチド配列を示す。
【図3】 図3は、ウエスタン分析によって決定される、E.coli中のHisタグ化
XPRESSTMエピトープ含有huANT3タンパク質の誘導を示す。
【図4】 図4は、ウエスタン分析によって決定される、E.coli中のHisタグ化
XPRESSTMエピトープ含有huANT3タンパク質の局在を示す。
【図5】 図5は、E.coli発現系におけるヒトANT3(huANT3)の発現を
示す。
【図6】 図6は、バキュロウイルス感染Sf9細胞におけるhuANT3の発現を示す
【図7】 図7は、ヒトシクロフィリンA(huCypA)のヌクレオチド配列(配列番
号26)およびアミノ酸配列(配列番号27)を示す。
【図8】 図8は、ヒトシクロフィリンD(huCypD)のヌクレオチド配列(配列番
号39)およびアミノ酸配列(配列番号40)を示す。
【図9】 図9は、ヒトANT3とヒトCypDとの間の相互作用を測定するアッセイの
結果を示す。
【図10】 図10は、酵母発現系において検出されるhuANT3転写物のノーザンブロ
ット分析を示す。レーン内容:レーン「M」、分子量マーカー(1.4、2.4
、4.4、7.5および9.5キロベースのマーカーの位置が示される);レー
ン1〜3、擬形質転換AAC-酵母の3つの独立単離物由来の10μgのRNA
;レーン4〜6、pMK5C(pYPGE2−huANT3)で形質転換された
AAC-酵母の3つの独立単離物由来の10μgのRNA;レーン7〜9、pM
K5B(pYESTrp2−huANT3)で形質転換されたAAC-酵母の3
つの独立単離物由来の10μgのRNA;レーン10および11、ヒト脾臓のサ
ンプルから調製される0.2μg(レーン10)および0.8μg(レーン11
)のRNA。
【図11】 図11は、検出のために抗CypD抗体を使用して、huANT3含有T.n
i細胞亜ミトコンドリア粒子に結合するGST−CypDの安定性のウエスタン
免疫ブロット分析を示す。CsA、シクロスポリンA;s、上清;p、ペレット
【図12】 図12は、GST−CypD融合タンパク質のロータマーゼ活性を示す。
【図13】 図13は、GST−CypおよびHis−CypD融合タンパク質、およびま
たはCypD融合タンパク質のエンテロキナーゼ(Ek)切断に続いて回収され
る組換えCypDのロータマーゼ活性を示す。
【図14】 図14は、huANT3およびバクテリオロドプシンで再構築されるプロテオ
リポソームに結合するGST−CypDのウエスタン免疫ブロット分析を示す。
【図15】 図15は、バクテリオロドプシン(BR PLS)またはhuANT3および
バクテリオロドプシン(ANT/BR)で再構成されるプロテオリポソームに結
合するGST−CypDのウエスタン免疫ブロット分析を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12N 1/21 C12P 21/02 C 4H045 5/10 C12Q 1/02 C12P 21/02 G01N 33/15 Z C12Q 1/02 33/50 Z G01N 33/15 33/53 D 33/50 M 33/53 33/566 C12N 15/00 ZNAA 33/566 5/00 B (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,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,B Z,CA,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK ,DM,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE, GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,J P,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR ,LS,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK, MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,R O,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ, VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 ウィリー, サンドラ イー. アメリカ合衆国 カリフォルニア 92122, サン ディエゴ, ギャロウェイ ドラ イブ 3195 (72)発明者 アンドレイェフ, アレクサンドル ワ イ. アメリカ合衆国 カリフォルニア 92128, サン ディエゴ, カミニト ピネロ 179, アパートメント 163 (72)発明者 フライゲリ, ルチアーノ ジー. アメリカ合衆国 カリフォルニア 92122, サン ディエゴ, ハッギンズ ウェイ 4669 (72)発明者 ベリセレビ, ゴヌル アメリカ合衆国 カリフォルニア 92130, サン ディエゴ, タランテラ レーン 4688 (72)発明者 デイビス, ロバート イー. アメリカ合衆国 カリフォルニア 92130, サン ディエゴ, グレンクリフ ウェ イ 13272 Fターム(参考) 2G045 AA40 BA11 BB50 DA12 DA13 DA14 DA36 4B024 AA01 BA80 CA04 DA02 DA03 DA06 DA12 FA15 HA17 4B063 QA18 QQ08 QQ79 QR48 QR74 QR82 QX02 4B064 AG01 BH09 CA19 CC24 CE02 CE09 CE12 DA01 4B065 AA93Y AB01 CA24 CA44 4H045 AA10 AA20 BA10 BA41 BA60 CA45 EA20 FA74

Claims (48)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シクロフィリンポリペプチドへのアデニンヌクレオチドトラ
    ンスロケーターポリペプチドの結合を変更する薬剤を同定する方法であって、以
    下: (a)候補薬剤の非存在下および存在下で、シクロフィリンポリペプチドまた
    はその改変体を含む第1の単離された組換えポリペプチド(i)に、組換えヒト
    アデニンヌクレオチドトランスロケーターポリペプチドまたはその改変体を含む
    第2の単離された組換えポリペプチドを含むサンプル(ii)を接触させる工程
    であって、該工程は、該シクロフィリンポリペプチド、該アデニンヌクレオチド
    トランスロケーターポリペプチドおよび該候補薬剤が相互作用するのを可能にす
    るのに十分な条件下かつ時間で行われる、工程;および (b)該候補薬剤の非存在下での該第2の単離された組換えポリペプチドへの
    該第1の単離された組換えポリペプチドの結合のレベルを、該候補薬剤の存在下
    での該第2の単離された組換えポリペプチドへの該第1の単離された組換えポリ
    ペプチドの結合のレベルと比較する工程であって、ここで、該薬剤の存在下での
    結合のレベルの減少は、該薬剤が、シクロフィリンポリペプチドへのアデニンヌ
    クレオチドトランスロケーターポリペプチドの結合を阻害することを示し、そし
    て、該薬剤の存在下での結合のレベルの増加は、該薬剤が、シクロフィリンポリ
    ペプチドへのアデニンヌクレオチドトランスロケーターポリペプチドの結合を増
    強することを示し、そしてそれから、シクロフィリンポリペプチドへのアデニン
    ヌクレオチドトランスロケーターポリペプチドの結合を変更する薬剤を同定する
    、工程 を包含する、方法。
  2. 【請求項2】 前記第1および第2の単離された組換えポリペプチドの少な
    くとも一方が、融合ポリペプチドである、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記第1の単離された組換えポリペプチドが、さらなるポリ
    ペプチドに融合されているヒトシクロフィリンDポリペプチドを含み、ここで、
    該さらなるポリペプチドは、グルタチオン−S−トランスフェラーゼ以外である
    、請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 前記シクロフィリンポリペプチドが、ヒトシクロフィリンA
    、ヒトシクロフィリンB、ヒトシクロフィリンCおよびヒトCyp−60からな
    る群より選択される、請求項1に記載の方法。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載の方法であって、ここで、前記第1の単離さ
    れた組換えポリペプチドが、さらなるポリペプチドに融合されているシクロフィ
    リンポリペプチドを含み、該さらなるポリペプチドは、ポリヒスチジン、ポリリ
    ジン、赤血球凝集素エピトープタグ、XPRESSTMエピトープタグ、FLAG
    (登録商標)エピトープタグ、Mycエピトープポリペプチド、FLASHペプ
    チド、免疫グロブリン定常領域ポリペプチド、ストレプトアビジン、グリーン蛍
    光タンパク質ポリペプチド、エクオリンポリペプチド、グルタチオン−S−トラ
    ンスフェラーゼポリペプチドおよびStaphylococcus aureu
    sプロテインAポリペプチドからなる群より選択される、方法。
  6. 【請求項6】 前記第1の単離された組換えポリペプチドが、連結されたレ
    ポーター基で検出可能に標識されている、請求項1に記載の方法。
  7. 【請求項7】 前記第1の単離された組換えポリペプチドが、さらなるポリ
    ペプチドに融合されているシクロフィリンポリペプチドを含み、該さらなるポリ
    ペプチドが、ポリリジンであり、かつ前記第2の単離された組換えポリペプチド
    が、XPRESSTMエピトープタグに融合されている組換えヒトアデニンヌクレ
    オチドトランスロケーターポリペプチドを含む、請求項1に記載の方法。
  8. 【請求項8】 前記第1の単離された組換えポリペプチドが、連結されたレ
    ポーター基で検出可能に標識されている、請求項7に記載の方法。
  9. 【請求項9】 前記連結されたレポーター基が、放射性レポーター基、色素
    、酵素、リガンド、レセプター、プロテアーゼ認識配列、発光レポーター基およ
    び蛍光レポーター基からなる群より選択される、請求項6または8のいずれか1
    項に記載の方法。
  10. 【請求項10】 前記第2の単離された組換えポリペプチドを含む前記サン
    プルが、少なくとも1つの単離されたミトコンドリアを含む、請求項1に記載の
    方法。
  11. 【請求項11】 前記第2の単離された組換えポリペプチドを含む前記サン
    プルが、少なくとも1つの亜ミトコンドリア粒子を含む、請求項1に記載の方法
  12. 【請求項12】 前記第2の単離された組換えポリペプチドを含む前記サン
    プルが、固体支持体に固定されている、請求項1に記載の方法。
  13. 【請求項13】 請求項1に記載の方法であって、ここで、前記第2の単離
    された組換えポリペプチドが、さらなるポリペプチドに融合されているヒトアデ
    ニンヌクレオチドトランスロケーターポリペプチドまたはその改変体を含み、該
    さらなるポリペプチドは、ポリヒスチジン、ポリリジン、赤血球凝集素エピトー
    プタグ、XPRESSTMエピトープタグ、FLAG(登録商標)エピトープタグ
    、Mycエピトープポリペプチド、FLASHペプチド、免疫グロブリン定常領
    域ポリペプチド、ストレプトアビジン、グリーン蛍光タンパク質ポリペプチド、
    エクオリンポリペプチド、グルタチオン−S−トランスフェラーゼポリペプチド
    およびStaphylococcus aureusプロテインAポリペプチド
    からなる群より選択される、方法。
  14. 【請求項14】 結合レベルを比較する前記工程が、前記第1の単離された
    組換えポリペプチドおよび前記第2の単離された組換えポリペプチドからなる群
    より選択される前記ポリペプチドの少なくとも一方に特異的に結合する検出試薬
    を検出することを包含する、請求項1に記載の方法。
  15. 【請求項15】 前記検出試薬が、抗体である、請求項14に記載の方法。
  16. 【請求項16】 請求項15に記載の方法であって、ここで、前記第2の単
    離された組換えポリペプチドが、XPRESSTMエピトープタグおよびFLAG
    (登録商標)エピトープタグからなる群より選択されるポリペプチドに融合され
    ている、ヒトアデニンヌクレオチドトランスロケーターまたはその改変体を含み
    、かつ前記抗体が、該ヒトアデニンヌクレオチドトランスロケーターポリペプチ
    ド、該XPRESSTMエピトープタグおよび該FLAG(登録商標)エピトープ
    タグからなる群より選択される少なくとも1つのポリペプチドに特異的に結合す
    る、方法。
  17. 【請求項17】 請求項1に記載の方法であって、前記第1の単離された組
    換えポリペプチドが、ヒトシクロフィリンDを含み、そして前記第2の単離され
    た組換えポリペプチドを含む前記サンプルが、XPRESSTMエピトープタグに
    融合されている組換えヒトアデニンヌクレオチドトランスロケーター−3ポリペ
    プチドを発現するT.ni細胞から単離された、少なくとも1つの亜ミトコンド
    リア粒子を含む、方法。
  18. 【請求項18】 核酸発現構築物であって、該構築物は、さらなるポリペプ
    チドまたはその改変体に融合されているミトコンドリア透過性変化細孔成分ポリ
    ペプチドまたはその改変体をコードするポリヌクレオチドを含み、該ポリヌクレ
    オチドに、発現制御配列が作動可能に連結されており、ここで、該ミトコンドリ
    ア透過性変化細孔成分は、ヒトANT1、ヒトANT2およびヒトANT3から
    なる群より選択されるアデニンヌクレオチドトランスロケーターであり、そして
    該発現制御配列は、調節されるプロモーターおよび外因的に調節されるプロモー
    ターからなる群より選択される、核酸発現構築物。
  19. 【請求項19】 前記外因的に調節されるプロモーターが、厳密に調節され
    るプロモーターである、請求項18に記載の発現構築物。
  20. 【請求項20】 前記融合されているさらなるポリペプチドが、ポリヒスチ
    ジン、ポリリジン、赤血球凝集素エピトープタグ、FLAG(登録商標)エピト
    ープタグおよびXPRESSTMエピトープタグからなる群より選択される、請求
    項18に記載の発現構築物。
  21. 【請求項21】 前記融合されているさらなるポリペプチドが、Mycポリ
    ペプチド、FLASHペプチド、免疫グロブリン定常領域ポリペプチド、ストレ
    プトアビジン、グリーン蛍光タンパク質ポリペプチド、エクオリンポリペプチド
    、ストレプトアビジン、グルタチオン−S−トランスフェラーゼポリペプチドお
    よびStaphylococcus aureusプロテインAポリペプチドか
    らなる群より選択される、請求項18に記載の発現構築物。
  22. 【請求項22】 核酸発現構築物であって、該構築物は、さらなるポリペプ
    チドまたはその改変体に融合されているシクロフィリンポリペプチドまたはその
    改変体をコードするポリヌクレオチドを含み、該ポリヌクレオチドに、発現制御
    配列が作動可能に連結されており、ここで、該シクロフィリンが、シクロフィリ
    ンDであり、そして該さらなるポリペプチドが、グルタチオン−S−トランスフ
    ェラーゼ以外である、核酸発現構築物。
  23. 【請求項23】 前記融合されているさらなるポリペプチドが、ポリヒスチ
    ジン、ポリリジン、赤血球凝集素エピトープタグ、FLAG(登録商標)エピト
    ープタグおよびXPRESSTMエピトープタグからなる群より選択される、請求
    項22に記載の発現構築物。
  24. 【請求項24】 前記融合されているさらなるポリペプチドが、Mycポリ
    ペプチド、FLASHペプチド、免疫グロブリン定常領域ポリペプチド、グリー
    ン蛍光タンパク質ポリペプチド、エクオリンポリペプチド、ストレプトアビジン
    およびStaphylococcus aureusプロテインAポリペプチド
    からなる群より選択される、請求項22に記載の発現構築物。
  25. 【請求項25】 核酸発現構築物であって、該構築物は、さらなるポリペプ
    チドまたはその改変体に融合されているシクロフィリンポリペプチドまたはその
    改変体をコードするポリヌクレオチドを含み、該ポリヌクレオチドに、発現制御
    配列が作動可能に連結されており、ここで、該シクロフィリンポリペプチドが、
    ヒトシクロフィリンA、シクロフィリンB、ヒトシクロフィリンCおよびヒトC
    yp−60からなる群より選択される、核酸発現構築物。
  26. 【請求項26】 前記融合されているさらなるポリペプチドが、ポリヒスチ
    ジン、ポリリジン、赤血球凝集素エピトープタグ、XPRESSTMエピトープタ
    グ、FLAG(登録商標)エピトープタグ、Mycエピトープポリペプチド、F
    LASHペプチド、免疫グロブリン定常領域ポリペプチド、ストレプトアビジン
    、グリーン蛍光タンパク質ポリペプチド、エクオリンポリペプチド、グルタチオ
    ン−S−トランスフェラーゼポリペプチドおよびStaphylococcus
    aureusプロテインAポリペプチドからなる群より選択される、請求項2
    5に記載の発現構築物。
  27. 【請求項27】 請求項18、21または25のいずれか1項に記載の発現
    構築物であって、該構築物は、プラスミド、コスミド、シャトルベクター、ウイ
    ルスベクター、および染色体複製起点を含むベクターからなる群より選択される
    ベクターを含む、構築物。
  28. 【請求項28】 前記ベクターが、pBAD−His、pEYFP−C1お
    よびpECFP−N1からなる群より選択される、請求項27に記載の発現構築
    物。
  29. 【請求項29】 単離されたポリペプチドであって、該単離されたポリペプ
    チドは、ミトコンドリア透過性変化細孔成分ポリペプチドまたはその改変体を含
    み、該ミトコンドリア透過性変化細孔成分ポリペプチドまたはその改変体は、さ
    らなるポリペプチドまたはその誘導体に融合されており、ここで、該ミトコンド
    リア透過性変化コア成分は、ヒトANT1、ヒトANT2およびヒトANT3か
    らなる群より選択される、アデニンヌクレオチドトランスロケーターである、単
    離されたポリペプチド。
  30. 【請求項30】 前記融合されているさらなるポリペプチドが、ポリヒスチ
    ジン、ポリリジン、赤血球凝集素エピトープタグ、FLAG(登録商標)エピト
    ープタグおよびXPRESSTMエピトープタグからなる群より選択される、請求
    項29に記載のポリペプチド。
  31. 【請求項31】 前記融合されているさらなるポリペプチドが、Mycエピ
    トープポリペプチド、FLASHペプチド、免疫グロブリン定常領域ポリペプチ
    ド、ストレプトアビジン、グリーン蛍光タンパク質ポリペプチド、エクオリンポ
    リペプチド、グルタチオン−S−トランスフェラーゼポリペプチドおよびSta
    phylococcus aureusプロテインAポリペプチドからなる群よ
    り選択される、請求項29に記載のポリペプチド。
  32. 【請求項32】 単離されたポリペプチドであって、該単離されたポリペプ
    チドは、ミトコンドリア透過性変化細孔成分ポリペプチドまたはその改変体を含
    み、該ミトコンドリア透過性変化細孔成分ポリペプチドまたはその改変体は、さ
    らなるポリペプチドまたはその誘導体に融合されており、ここで、該ミトコンド
    リア透過性変化コア成分は、ポーリン、ヘキソキナーゼ、クレアチンキナーゼ、
    PRAX、CAMLおよび末梢ベンゾジアゼピンレセプターからなる群より選択
    される、単離されたポリペプチド。
  33. 【請求項33】 前記融合されているさらなるポリペプチドが、ポリヒスチ
    ジン、ポリリジン、赤血球凝集素エピトープタグ、FLAG(登録商標)エピト
    ープタグおよびXPRESSTMエピトープタグからなる群より選択される、請求
    項32に記載のポリペプチド。
  34. 【請求項34】 前記融合されているさらなるポリペプチドが、Mycエピ
    トープポリペプチド、FLASHペプチド、免疫グロブリン定常領域ポリペプチ
    ド、ストレプトアビジン、グリーン蛍光タンパク質ポリペプチド、エクオリンポ
    リペプチド、グルタチオン−S−トランスフェラーゼポリペプチドおよびSta
    phylococcus aureusプロテインAポリペプチドからなる群よ
    り選択される、請求項32に記載のポリペプチド。
  35. 【請求項35】 単離されたポリペプチドであって、該単離されたポリペプ
    チドは、シクロフィリンまたはその改変体を含み、該シクロフィリンまたはその
    改変体は、さらなるポリペプチドまたはその改変体に融合されており、ここで、
    該シクロフィリンは、シクロフィリンDであり、そして該さらなるポリペプチド
    は、ポリヒスチジン、ポリリジン、赤血球凝集素エピトープタグ、FLAG(登
    録商標)エピトープタグおよびXPRESSTMエピトープタグからなる群より選
    択される、単離されたポリペプチド。
  36. 【請求項36】 単離されたポリペプチドであって、該単離されたポリペプ
    チドは、シクロフィリンまたはその改変体を含み、該シクロフィリンまたはその
    改変体は、さらなるポリペプチドまたはその改変体に融合されており、ここで、
    該シクロフィリンは、ヒトシクロフィリンA、ヒトシクロフィリンB、ヒトシク
    ロフィリンCおよびヒトCyp−60からなる群より選択される、単離されたポ
    リペプチド。
  37. 【請求項37】 前記融合されているさらなるポリペプチドが、ポリヒスチ
    ジン、ポリリジン、赤血球凝集素エピトープタグ、FLAG(登録商標)エピト
    ープタグおよびXPRESSTMエピトープタグからなる群より選択される、請求
    項36に記載のポリペプチド。
  38. 【請求項38】 前記融合されているさらなるポリペプチドが、Mycエピ
    トープポリペプチド、FLASHペプチド、免疫グロブリン定常領域ポリペプチ
    ド、ストレプトアビジン、グリーン蛍光タンパク質ポリペプチド、エクオリンポ
    リペプチド、グルタチオン−S−トランスフェラーゼポリペプチドおよびSta
    phylococcus aureusプロテインAポリペプチドからなる群よ
    り選択される、請求項36に記載のポリペプチド。
  39. 【請求項39】 前記グリーン蛍光タンパク質が、青色シフトGFP、シア
    ン色シフトGFP、赤色シフトGFPおよび黄色シフトGFPからなる群より選
    択される、請求項31、34および38のいずれか1項に記載のポリペプチド。
  40. 【請求項40】 ミトコンドリア透過性変化を変更する薬剤を同定するため
    の宿主細胞であって、少なくとも1つのミトコンドリアおよび請求項18〜27
    のいずれか1項に記載の核酸発現構築物を含む、宿主細胞。
  41. 【請求項41】 前記宿主細胞が、原核生物細胞である、請求項40に記載
    の宿主細胞。
  42. 【請求項42】 前記宿主細胞が、真核生物細胞である、請求項40に記載
    の宿主細胞。
  43. 【請求項43】 前記真核生物細胞が、293、COS−7、Sf9、CH
    O、Hep−2、MDCK、SH−SY5YおよびJurkatからなる群より
    選択される細胞株に由来する、請求項42に記載の宿主細胞。
  44. 【請求項44】 前記真核生物細胞が、T.ni細胞である、請求項42に
    記載の宿主細胞。
  45. 【請求項45】 前記組換え発現構築物が、染色体外にある、請求項40に
    記載の宿主細胞。
  46. 【請求項46】 前記核酸発現構築物が、宿主細胞染色体内に組み込まれて
    いる、請求項40に記載の宿主細胞。
  47. 【請求項47】 前記宿主細胞染色体が、ミトコンドリア染色体である、請
    求項46に記載の宿主細胞。
  48. 【請求項48】 さらなるポリペプチドに融合されているシクロフィリンポ
    リペプチドを調製するための方法であって、以下の工程: (a)融合タンパク質の発現を可能にする条件下で、核酸発現構築物を含む宿
    主細胞を培養する工程であって、該核酸発現構築物は、以下: (i)さらなるポリペプチドまたはその改変体に融合されたシクロフィリン
    ポリペプチドまたはその改変体をコードするポリヌクレオチドを含み、該ポリヌ
    クレオチドに、発現制御配列が作動可能に連結されている、核酸発現構築物であ
    って、該シクロフィリンは、シクロフィリンDであり、そして該さらなるポリペ
    プチドは、グルタチオン−S−トランスフェラーゼ以外である、核酸発現構築物
    ;および (ii)さらなるポリペプチドまたはその改変体に融合されたシクロフィリ
    ンポリペプチドまたはその改変体をコードするポリヌクレオチドを含み、該ポリ
    ヌクレオチドに、発現制御配列が作動可能に連結されている、核酸発現構築物で
    あって、該シクロフィリンポリペプチドは、ヒトシクロフィリンA、シクロフィ
    リンB、ヒトシクロフィリンCおよびヒトCyp−60からなる群より選択され
    る、核酸発現構築物 からなる群より選択され、 エネルギー移動分子ポリペプチドまたはその誘導体に融合されたシクロフィリ
    ンポリペプチドまたはその誘導体を含む融合タンパク質をコードする、 工程;ならびに (b)該培養物から融合タンパク質を回収する工程 を包含する、方法。
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