JP2004500812A - Protease - Google Patents

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ニュエン、ダニエル・ビー
タング、ワイ・トム
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Abstract

本発明は、ヒトプロテアーゼ(PRTS)、及びPRTSを識別しコードするポリヌクレオチドに関する。本発明はまた、発現ベクター及び宿主細胞、抗体、アゴニスト、アンタゴニストを提供する。更に、本発明は、PRTSの異常発現に関連する疾患の診断・治療・予防方法を提供する。The present invention relates to human proteases (PRTS) and polynucleotides that identify and encode PRTS. The invention also provides expression vectors and host cells, antibodies, agonists, antagonists. Further, the present invention provides a method for diagnosing, treating, and preventing a disease associated with abnormal expression of PRTS.

Description

【0001】
本発明は、プロテアーゼの核酸配列及びアミノ酸配列に関する。本発明はまた、これらの配列を利用した胃腸疾患、心血管疾患、自己免疫/炎症性の疾患、細胞増殖異常、発生障害、上皮の疾患、神経の疾患、および生殖障害の診断・治療・予防に関する。本発明はさらに、プロテアーゼの核酸配列及びアミノ酸配列の発現における外来性化合物の効果についての評価に関する。
【0002】
(発明の背景)
プロテアーゼは、タンパク質の骨格またはペプチド鎖を形成するペプチド結合部位においてタンパク質及びペプチドを切断する。蛋白分解は、細胞の内外で起こる最も重要かつ頻繁に起こる酵素反応の1つである。蛋白分解は、新生ポリペプチドの活性化及び成熟、誤って折り畳まれたタンパク質及び損傷を受けたタンパク質の分解、細胞内のペプチドの制御された代謝回転を担っている。プロテアーゼは、胚発生中の消化、内分泌機能、および組織形成や、創傷の治癒および正常な成長に関与する。プロテアーゼは、調節タンパク質の半減期を変えて調節作用において重要な役割を果たしている。プロテアーゼは、炎症、脈管形成、腫瘍の拡散および転移、心血管疾患、神経の疾患、細菌感染、ウイルス感染、および寄生虫感染などの病因または疾患状態の進行に関係する。
【0003】
プロテアーゼは、その基質をどの部位で切断するかによって分類することができる。アミノペプチダーゼ、ジペプチジルペプチダーゼ、トリペプチダーゼ、カルボキシペプチダーゼ、ペプチジルジペプチダーゼ、ジペプチダーゼ、およびω‐ペプチダーゼを含むエキソペプチダーゼは基質の末端における残基を切断する。セリンプロテアーゼ、システインプロテアーゼ、およびメタロプロテアーゼを含むエンドペプチダーゼは、ペプチド内の残基を切断する。哺乳動物プロテアーゼ、活性部位の構造、動作機構、および全体的な3次元構造によって主に4つの種類に分けられた(See Beynon, R. J.およびJ. S. Bond (1994) Proteolytic Enzymes Practical Approach, Oxford University Press, New York NY, pp. 1−5.)。
【0004】
セリンプロテアーゼ
セリンプロテアーゼ(SP)は、タンパク質分解酵素の広範で大きなファミリーであって、消化酵素であるトリプシンおよびキモトリプシン、補体および血液凝固カスケードの成分、細胞内および細胞外マトリックスの巨大分子の分解および代謝回転を調節する酵素を含む。20以上のサブファミリーのほとんどが、それぞれが共通の祖先を持つ6つのクランに分類され得る。これら6つのクランは、少なくとも4つの進化的に異なった祖先に由来すると推定される。SPは、ほとんどのファミリーの活性触媒部位にセリン残基が存在することから命名された。活性部位は、触媒作用に重要な一群の保存されたアスパラギン酸、ヒスチジン、およびセリン残基の3つの触媒三連構造によって形成される。これらの残基が基質の結合を促進する電荷リレーネットワークを形成する。活性部位の外側のその他の残基が、触媒作用中に形成される四面体形遷移中間体を安定化させるオキシアニオンホールを形成する。SPは広範な基質を有し、その基質特異性によってサブファミリーに分けることができる。主なサブファミリーは切断した後の残基から命名され、trypases(アルギニンまたはリシンの後)、aspases(アスパラギン酸の後)、チマーゼ(フェニルアラニンまたはロイシンの後)、metases(メチオニンの後)、およびserases(セリンの後)がある(Rawlings, N. D.およびA. J. Barrett (1994) Meth. Enzymol. 244:19−61)。
【0005】
ほとんどの哺乳動物セリンプロテアーゼは、蛋白分解によって活性化される不活性な前駆体である酵素前駆体として合成される。例えば、トリプシノーゲンは、エンテロペプチダーゼによってその活性型であるトリプシンに変換される。エンテロペプチダーゼは、トリプシノーゲンからN末端断片を除去する腸プロテアーゼである。残った活性断片がトリプシンであって、その他の膵酵素の前駆体を活性化する。同様に、トロンビンの前駆体であるプロトロンビンの蛋白分解によって、3つの異なったポリペプチド断片が生成される。活性型トロンビンを含む2つの断片がジスルフィド結合によって結合している時にN末端断片が切断される。
【0006】
2つの最も大きなSPサブファミリーは、キモトリプシン(S1)ファミリーおよびサブチリシン(S8)ファミリーである。キモトリプシンファミリーのメンバーの中には、このファミリーに固有の2つの構造的ドメインを含むものもある。クリングルドメインは、変動するコピー数に見られる3重ループジスルフィド架橋ドメインである。クリングルドメインは、膜、その他のタンパク質やホスホリピッドなどの媒介物の結合、並びに蛋白分解の調節においてある役割を果たすと考えられる(PROSITE PDOC00020)。Appleドメインは90のアミノ酸からなる反復ドメインであって、それぞれが6個の保存されたシステインを含む。3つのジスルフィド結合によって、第1のシステインと第6のシステイン、第2のシステインと第5のシステイン、および第3のシステインと第4のシステインとが結合されている(PROSITE PDOC00376)。Appleドメインは、タンパク質−タンパク質相互作用に関与する。S1ファミリーメンバーには、トリプシン、キモトリプシン、凝固因子IX−XII、補体因子B、C、およびD、グランザイム、カリクレイン、および組織プラスミノーデンアクチベーターおよびウロキナーゼプラスミノーデンアクチベーターが含まれる。サブチリシンファミリーは、真性細菌、古細菌、真核生物、およびウイルスに見られるメンバーを含む。サブチリシンには、タンパク質−タンパク質エンドペプチダーゼであるkexinおよびfurin、脳下垂体プロホルモンコンバターゼPC1、PC2、PC3、PC6、およびPACE4が含まれる(RawlingsおよびBarrett, 前出)。
【0007】
SPは多くの正常なプロセスにおいて作用するが、SPの中には疾患の病因や治療に関係するものもある。腸消化のインヒビターであるエンテロキナーゼは、腸刷子(intestinal brush)の縁に見られ、そこでトリプシノーゲンから酸性プロペプチドを切断して活性なトリプシンを生成する(Kitamoto, Y.他 (1994) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91:7588−7592)。アンギオテンシンIIおよびIII、および[des−Arg9]ブラジキニンなどのペプチドを切断するリソソームセリンペプチダーゼであるプロリルカルボキシペプチダーゼは、セリンカルボキシペプチダーゼおよびプロリルエンドペプチダーゼファミリーの両方のメンバーと配列相同性を共有する(Tan, F.他 (1993) J. Biol. Chem. 268:16631−16638)。プロテアーゼであるニューロプシンは、神経シグナル伝達に応答して海馬におけるシナプス形成およびニューロンの結合に影響を与え得る(Chen, Z.−L.他(1995) J Neurosci 15:5088−5097)。組織プラスミノーゲンアクチベーターは、発作(Zivin, J. A. (1999) Neurology 53:14−19)および心筋梗塞(Ross, A. M. (1999) Clin. Cardiol. 22:165−171)の救急処置に有用である。消化管の至る所で高発現されているある種の受容体(PAR:プロテアーゼ活性化受容体)は、細胞外ドメインの蛋白分解による切断によって活性化される。PAR、トロンビン、トリプシン、および肥満細胞トリプターゼの主なアゴニストは、アレルギーおよび炎症の状態で放出される。プロテアーゼによるPAR活性の調節は、有望な治療標的であると提案された(Vergnolle, N. (2000) Aliment. Pharmacol. Ther. 14:257−266 ; Rice, K. D.他 (1998) Curr. Pharm. Des. 4:381−396)。前立腺特異的抗原(PSA)は、前立腺の上皮細胞のみで合成および分泌されるカリクレイン様セリンプロテアーゼである。血清PSAは前立腺癌においてそのレベルが上昇し、癌の進行および治療による効果をモニタリングするための最も感度の良い生理学的マーカーである。またPSAによって、転移性癌の原発癌として前立腺を同定することができる(Brawer, M. K.およびP. H. Lange (1989) Urology 33:11−16)。
【0008】
シグナルペプチダーゼは、全ての真核細胞型および原核細胞型に見られるSPの或るクラスであって、ある種のタンパク質からのシグナルペプチドのプロセシングに作用する。シグナルペプチドはタンパク質のアミノ末端ドメインであって、リボソーム組み立て部位からそのタンパク質を所定の細胞内或いは細胞外の部位に導く。一旦タンパク質が輸送されると、シグナルペプチダーゼによってそのシグナル配列が除去され、グリコシル化またはリン酸化などの翻訳後プロセシングによってそのタンパク質が活性化される。シグナルペプチダーゼは、酵母および哺乳動物の両方において多サブユニット複合体として存在する。イヌシグナルペプチダーゼ複合体は、5つのサブユニットから成り、その全てのサブユニットがミクロソーム膜と結合し、膜を1回或いは複数回貫通する疎水性領域を含む(Shelness, G. S.およびG. Blobel (1990) J. Biol. Chem. 265:9512−9519)。これらのサブユニットのあるものは、その複合体を膜上の適切な位置に移動させ、別のものは実際の触媒活性を含む。
【0009】
活性部位にセリンを含むプロテアーゼの別のファミリーは、その活性がATPの加水分解に依存する。これらのプロテアーゼは、ATP/GTP−結合モチーフであるPループの存在によって同定することができる調節性ATPアーゼドメインおよび蛋白分解コアドメインを含む(PROSITE PDOC00803)。このファミリーのメンバーには、真核生物ミトコンドリアマトリックスプロテアーゼ、C1pプロテアーゼ、およびプロテアソームが含まれる。C1pプロテアーゼは、初めは植物の葉緑体で見出されたが、原核細胞および真核細胞の両方において広範に存在すると考えられる。早発性捻転ジストニーの遺伝子は、C1pプロテアーゼに関連するタンパク質をコードする(Ozelius, L. J.他 (1998) Adv. Neurol. 78:93−105)。
【0010】
プロテアソームは、ある種の細菌および全ての真核細胞に見られる細胞内プロテアーゼ複合体であって、細胞内の生理機能において重要な役割を果たす。プロテアソームは、全てのタイプの細胞内タンパク質の分解の主な経路であるユビキチン抱合系(ubiquitin conjugation system:UCS)と関連する。その細胞内タンパク質の中には、転写や細胞周期の進行などの細胞プロセスを活性化或いは抑制するように作用するタンパク質も含まれる(Ciechanover, A. (1994) Cell 79:13−21)。UCS経路では、分解標的となるタンパク質に、小さな耐熱性タンパク質であるユビキチンが結合する。次にユビキチンが結合したタンパク質が、プロテアソームによって認識され分解される。得られるユビキチン−ペプチド複合体は、ユビキチンカルボキシル末端ヒドラーゼによって加水分解され、UCSによって再利用されるために遊離ユビキチンが放出される。ユビキチンプロテアソーム系は、有糸分裂周期キナーゼ(mitotic cyclic kinases)、オンコプロテイン、腫瘍抑制遺伝子(p53)、シグナル伝達に関係する細胞表面受容体、転写調節因子、および変異タンパク質または損傷タンパク質の分解に関与する(Ciechanover, 前出)。この経路は、嚢胞性繊維症、Angelman’s症候群、およびリドル症候群を含む様々な疾患に関与する(Schwartz, A. L.およびA. Ciechanover (1999) Annu. Rev. Med. 50:57−74を参照)。マウスプロトオンコジーンUnpは、過剰な発現がNIH3T3細胞の癌化を引き起こす核ユビキチンプロテアーゼ(nuclear ubiquitin protease)をコードする。この遺伝子のヒト相同体は、肺の小さな細胞腫瘍および腺癌においてそのレベルが一貫して高い(Gray, D. A. (1995) Oncogene 10:2179−2183)。ユビキチンカルボキシル末端加水分解酵素は、リンパ芽球白血病細胞系の非分裂成熟状態への分化に関与する(Maki, A.他 (1996) Differentiation 60:59−66)。ヒト神経変性疾患に生じる異常な構造において、ニューロンにおけるユビキチンカルボキシル末端加水分解酵素(PGP9.5)が高発現する。このプロテアソームは、活性部位が中心腔に向いた4つの7員環に配置された様々なプロテアーゼを含む中心触媒コアと、腔の外側のポートを覆い基質のエントリーを調節する末端ATPアーゼサブユニットとから成る巨大多サブユニット複合体(〜2000 kDa)である(Schmidt, M.他 (1999) Curr. Opin. Chem. Biol. 3:584591を参照)。
【0011】
システインプロテアーゼ
システインプロテアーゼ(CP)は、前駆体タンパク質のプロセシングから細胞内分解に至る多様な細胞プロセスに関係する。既知のCPの約半数がウイルスのみに存在する。CPは、活性部位における主な触媒残基としてシステインを有する。活性部位では、触媒作用がジオエステル中間体によって進行し、近接するヒスチジン残基およびアスパラギン酸残基によって促進される。グルタミン残基も重要であって、オキシアニオンホールの形成を助ける。2つの重要なCPファミリーには、パパイン様酵素(C1)およびカルパイン(C2)が含まれる。パパイン様ファミリーメンバーは、通常はリソソーム酵素または分泌酵素であるためシグナルペプチドおよびプロペプチドから合成される。ほとんどのメンバーは、構造的重要性を有し得るプロペプチドに保存されたモチーフを含む(Karrer, K. M.他 (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90:3063−3067)。パパインファミリーメンバーの3次元構造は、2つのローブ(lobe)の間に配置された触媒部位を備えた2ローブ分子(bilobed molecule)である。パパインには、カテプシンB、C、H、L、およびS、ある種の植物アレルゲンおよびジペプチジルペプチダーゼが含まれる(Rawlings, N. D.およびA. J. Barrett (1994) Meth. Enzymol. 244:461−486を参照)。
【0012】
或る種のCPは至る所で発現されるが、別の種類のCPは免疫系の細胞によってのみ発現される。注目すべきは、CPが、単球、マクロファージ、および炎症部位に遊走し組織の修復に関与する分子を分泌するその他の細胞によって生成される。これらの修復分子の過剰は、或る種の疾患に役割を果たしている。リウマチ様関節炎などの自己免疫疾患において、システインペプチダーゼカテプシンCの分泌によって、コラーゲン、ラミニン、エラスチン、および骨の細胞外マトリックスに見られるその他の構造タンパク質を分解する。このような分解によって脆弱化した骨はまた、腫瘍の侵入および転移を受け易い。カテプシンLの発現によって、リウマチ様滑液の破壊を進行させる単核細胞の流入が助けられ得る(Keyszer, G. M. (1995) Arthritis Rheum. 38:976−984)。
【0013】
カルパインはカルシウム依存性細胞質エンドペプチダーゼで、N末端触媒ドメインおよびC末端カルシウム結合ドメインを含む。カルパインは、それぞれのアイソホームに固有の触媒サブユニットと様々なアイソホームに共通の調節サブユニットとから成るプロ酵素ヘテロ二量体として発現される。それぞれのサブユニットは、カルシウム結合EFハンドドメインを有する。調節サブユニットはまた、酵素が細胞膜と結合できるようにする疎水性高グリシンドメインを含む。カルパインは細胞内のカルシウム濃度の上昇によって活性化され、構造における変化および制限された自己分解を引き起こす。得られる活性な分子は、その活性のために低いカルシウム濃度が必要である(Chan, S. L.およびM. P. Mattson (1999) J. Neurosci. Res. 58:167−190)。カルパインは主にニューロンで発現するが、その他の組織でも発現する。ALS、パーキンソン病、およびアルツハイマー病を含むある種の慢性の神経変性疾患は、カルパイン発現の上昇に関連する(ChanおよびMattson, 前出)。細胞骨格のカルパイン仲介性分解が、頭部外傷による脳障害に関係すると報告された(McCracken, E.他 (1999) J. Neurotrauma 16:749−761)。カルパイン3は、主に骨格筋で発現され、肢帯筋ジストロフィー2A型に関係する(Minami, N.他 (1999) J. Neurol. Sci. 171:31−37)。
【0014】
カスパーゼはチオールプロテアーゼの別のファミリーであって、アポトーシスの開始および終了に関係する。前アポトーシス信号は、イニシエーターであるカスパーゼを活性化して、タンパク質分解カスパーゼカスケードを開始させ、標的タンパク質の加水分解および細胞の古典的なアポトーシス死を導く。システインおよびヒスチジンの2つの活性部位の残基が、触媒のメカニズムに関係する。カスパーゼは最も特異的なエンドペプチダーゼの1つであってアスパラギン酸残基の後を切断する。カスパーゼは、小さなスペーサー領域によって分離された1つの大きなサブユニット(p20)および1つの小さなサブユニット(p10)、および可変N末端プロドメインとから成る不活性な酵素前駆体として合成される。このプロドメインは、アポトーシスをポジティブ或いはネガティブな影響を与える補助因子と相互作用する。活性化信号による自己蛋白分解によって、特定のアスパラギン酸残基(番号付け規則に従うカスパーゼ1のD297)が切断され、スペーサーおよびプロドメインが除去され、p10/p20ヘテロ二量体が残る。これら2つのヘテロ二量体がそれらの小さなサブユニットを介して相互作用し、触媒的に活性な四量体を形成する。あるカスパーゼファミリーメンバーの長いプロドメインが、プロカスパーゼの二量体化および自己プロセシングを促進することが分かった。ある種のカスパーゼは、そのプロドメインに「死効果ドメイン(death effector domain)」を含み、それによってカスパーゼが、死受容体またはTNF受容体複合体に関連するFADDタンパク質およびその他のカスパーゼと共に自己活性化複合体の中に動員され得る。更に、異なったカスパーゼファミリーメンバーからの2つの二量体が結合して、得られる四量体の基質特異性が変化し得る。内在性カスパーゼインヒビター(アポトーシスタンパク質のインヒビター、またはIAP)も存在する。これらの相互作用の全てがアポトーシスの制御に影響を与えていることが明らかである(ChanおよびMattson, 前出; Salveson, G. S.およびV. M. Dixit (1999) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 96:10964−10967を参照)。
【0015】
カスパーゼは或る種の疾患に関係する。ある種のカスパーゼが欠損したマウスは、感覚上皮のアポトーシスの失敗による重度の神経系の障害を持ち、早期に死亡する。その他のものは炎症反応における重度の障害を示す。例えば、カスパーゼは、IL−1bのプロセシングに関係し、その他の炎症性サイトカインにも関係する可能性がある(ChanおよびMattson, 前出)。牛痘ウイルスおよびバキュロウイルスは、それらの宿主細胞の死を回避するためおよび感染を成功させるためにカスパーゼを標的とする。加えて、AIDS、神経変性疾患、および虚血性外傷で不適切なアポトーシスが増大し、細胞死の減少が癌に関連することが報告された(SalvesonおよびDixit, 前出: Thompson, C. B. (1995) Science 267:1456−1462)。
【0016】
アスパルチルプロテアーゼ
アスパルチルプロテアーゼ(AP: aspartyl proteases)には、リソソームプロテアーゼカテプシンDおよびE、キモシン、レニン、および胃ペプシンが含まれる。ほとんどのレトロウイルスは、通常はpolポリタンパク質の一部としてAPをコードする。酸性プロテアーゼとも呼ばれるAPは2つのドメインから成る単量体酵素で、各ドメインは自身の触媒アスパラギン酸残基を備えた1/2の活性部位を含む。APはpH2−3の範囲で最も活性であり、そのpHでは1つのアスパラギン酸残基がイオン化しており、その他は中性である。APのペプシンファミリーは多くの分泌酵素を含み、その全てがシグナルペプチドおよびプロペプチドで合成されると思われる。ほとんどのファミリーメンバーは3つのジスルフィドループを含み、第1のアスパラギン酸の後に最大5個の残基からなる第1のループがあり、第2のアスパラギン酸の前に5個から6個の残基から成る第2のループがあり、第3の最も大きいループはC末端に向かって形成されている。一方、レトロペプシン(retropepsins)はペプシンの1つのドメインに類似しており、1/2の活性部位を提供するそれぞれのレトロペプシン単量体を有するホモ二量体として活性化する。レトロペプシンはウイルスポリタンパク質のプロセシングに必要である。
【0017】
APは様々な組織に作用し、あるものは疾患に関係する。レニンは、電解質バランスおよび血圧の調節を担うホルモンであるアンギオテンシンのプロセシングの第1のステップを仲介する(Crews, D. E.およびS. R. Williams (1999) Hum. Biol. 71:475−503を参照)。様々な炎症性の疾患状態においてカテプシンの異常な調節および発現が起こることは明らかである。カテプシンDの発現は、リウマチ様関節炎および変形性関節症の患者の滑液膜組織において増大する。カテプシンの発現の上昇および異なった調節は様々な癌の転移能力に関係する(Chambers, A. F.他 (1993) Crit. Rev. Oncol. 4:95−114)。
【0018】
メタロプロテアーゼ
ほとんどの亜鉛依存性メタロプロテアーゼは亜鉛結合ドメインにおける共通の配列を共有する。この活性部位は、亜鉛リガンドとして作用する2つのヒスチジンと、第1のヒスチジンの触媒グルタミン酸C末端とから成る。このシグネチャ配列を含むタンパク質はmetzincinsとして知られ、アミノペプチダーゼN、アンギオテンシン変換酵素、神経溶解素、マトリックスメタロプロテアーゼ、およびadamalysins(ADAMS)を含む。亜鉛カルボキシペプチダーゼに別の配列が見つかり、その配列では、2つのヒスチジン残基および1つのグルタミン酸残基の3つの保存された残基が亜鉛結合に関与する。
【0019】
アンギオテンシン変換酵素およびアミノペプチダーゼを含むいくつかの中性メタロエンドペプチダーゼは、ペプチドホルモンの代謝に関与する。例えば、アミノペプチダーゼBの高い活性が、高血圧のラットの甲状腺および神経下垂体に見られる(Prieto, I.他 (1998) Horm. Metab. Res. 30:246−248)。オリゴペプチダーゼM/神経溶解素は、ブラジキニンおよびニューロテンシンを加水分解できる(Serizawa, A.他 (1995) J. Biol. Chem 270:2092−2098)。ニューロテンシンは血管作動性ペプチドであって、脳において神経伝達物質として働くことができ、食事摂取の制限に関係すると思われる(Tritos, N. A.他 (1999) Neuropeptides 33:339−349)。
【0020】
マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)は、細胞外マトリックス(ECM)の成分を分解できる少なくとも23の酵素のファミリーである。MMPはN末端触媒ドメインを有するZn+2エンドペプチダーゼである。このファミリーのほとんど全てのメンバーが、組織によって生成されるインヒビターまたはECMの基質分子に結合可能なC末端ドメインおよびヒンジペプチド(hinge peptide)を有する(TIMP:メタロプロテアーゼの組織インヒビター; Campbell, I. L.他 (1999) Trends Neurosci. 22:285)。フィブルロネクチン様リピート、膜貫通ドメイン、またはC末端hemopexinase様ドメインの存在を利用して、MMPをコラーゲナーゼ、ゼラチナーゼ、ストロメライシンおよび膜型MMPサブファミリーに分けることができる。活性型では、活性部位におけるZn+2イオンがプロ配列のシステインと相互作用する。活性化因子が、活性部位を露出させるZn+2システイン相互作用または「システインスイッチ」を阻害する。これによって酵素が部分的に活性化され、次にそのプロペプチドを切断して完全に活性化する。MMPは、セリンプロテアーゼであるプラスミンおよびfurinによって活性化される場合が多い。MMPは、インヒビターとの化学量論的非共有結合相互作用、すなわちプロテアーゼとインヒビターとのバランスによって調節される場合が多く、組織恒常性において極めて重要である。(Yong, V. W.他 (1998) Trends Neurosci. 21:75を参照)。
【0021】
MMPは様々な疾患に関与し、その中には骨関節炎(Mitchell, P. ら (1996) J. Clin. Invest. 97 : 761)、アテローム斑破裂(Sukhova, G. K. ら (1999) Circulation 99 : 2503)、大動脈瘤(Schneiderman, J. ら (1998) Am. J. Path. 152 : 703)、非創傷治癒(Saarialho−Kere, U. K. ら (1994) J. Clin. Invest. 94 : 79)、骨再吸収 (Blavier, L. および J. M. Delaisse (1995) J. Cell Sci. 108 : 3649)、加齢性黄斑変性症(Steen, B. ら (1998) Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 39 : 2194)、肺気腫(inlay, G. A. ら (1997) Thorax 52 : 502)、心筋梗塞 (Rohde, L. E. ら (1999) Circulation 99 : 3063)、および拡張型心筋症(Thomas, C. V. ら (1998) Circulation 97 : 1708)が含まれる。MMPインヒビターは、ラットにおける乳癌および実験的腫瘍の転移を阻害し、マウスにおけるルイス肺癌、血管腫、およびヒト卵巣癌異種移植片の転移を阻害する(Eccles, S. A.他 (1996) Cancer Res. 56:2815; Anderson他 (1996) Cancer Res. 56:715−718 ; Volpert, O. V.他 (1996) J. Clin. Invest. 98:671; Taraboletti, G.他 (1995) J. NCI 87:293 ; Davies, B.他 (1993) Cancer Res. 53:2087)。MMPはアルツハイマー病で活性化しているであろう。或る種のMMPが多発性硬化症に関与し、MMPインヒビターの投与でその症状の一部を緩和できる(Yong, 前出、を参照)。
【0022】
メタロプロテアーゼの別のファミリーはADAM(disintegrinドメインおよびメタロプロテアーゼドメイン)であり、ヘビ毒メタロプロテアーゼ(SVMP)であるadamalysinsの類似体を共有する。ADAMは細胞表面接着分子およびプロテアーゼの両方の構造を組み合わせたものであって、プロドメイン、プロテアーゼドメイン、disintegrinドメイン、高システインドメイン、上皮成長因子リピート、膜貫通ドメイン、および細胞質尾部を含む。これらの最初の3つのドメインはSVMPにも見られる。ADAMは、蛋白分解、接着、シグナル伝達、および融合の4つの潜在的な機能を有する。ADAMは、metzincin亜鉛結合配列を共有し、TIMP−1などのある種のMMPアンタゴニストによって阻害される。
【0023】
ADAMは、精子−卵結合および融合、筋芽細胞の融合や、サイトカイン、サイトカイン受容体、接着タンパク質およびその他の細胞外タンパク質ドメインのタンパク質外部ドメインのプロセシングまたは分断などのプロセスに関与する(Schlondorff, J.およびC. P. Blobel (1999) J. Cell. Sci. 112:3603−3617)。Kuzbaniaタンパク質は、NOTCH経路の基質を切断し(NOTCH自体も可能)、ショウジョウバエの神経の発達における側方の阻害のためのプログラムを活性化する。TACE(ADAM17)およびADAM10の2つのADAMは、脳におけるアミロイド前駆体タンパク質のプロセシングにおいて類似の機能を果たすと提案された(SchlondorffおよびBlobel, 前出)。TACEもまた、TNF活性化酵素として同定された(Black, R. A.他 (1997) Nature 385:729)。TNFは多面発現サイトカインであって、感染或いは外傷に応じる宿主防御の動員に重要であるが、過剰に発現すると重度の障害を与え、自己免疫疾患で過剰に発現される場合が多い。TACEは、膜結合プロTNFを切断して可溶型を放出する。他のADAMはその他の膜結合分子の類似のプロセシングに関与すると思われる。
【0024】
ADAMTSサブファミリーはADAMファミリーメタロプロテアーゼの全ての特徴を有し、更にトロンボスポンジンドメイン(TS)を含む。プロトタイプADAMTSがマウスで同定され、心臓および腎臓で発現され、炎症誘発性刺激によってアップレギュレートされる(Kuno, K.他 (1997) J. Biol. Chem. 272:556)。これまでにHuman Genome Organizationによって11のメンバーが確認された(HUGO; http://www.gene.ucl.ac.uk/users/hester/adamts.html#Approved)。このファミリーのメンバーは、関節炎の進行により喪失する収縮能力を含む重要な力学的機能を軟骨に与える高分子量のプロテオグリカンであるaggrecanを分解する能力を有する。従って、aggrecanを分解する酵素は、間接の軟骨の分解を防止或いは緩和するための魅力的な標的と考えられる(例えば、Tortorella, M. D. (1999) Science 284:1664; Abbaszade, I. (1999) J. Biol. Chem. 274:23443を参照)。その他のメンバーは、抗血管形成の可能性(Kuno他、 前出)および/またはプロコラーゲンのプロセシングに関係すると報告された(Colige, A.他 (1997) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94:2374)。
【0025】
プロテアーゼインヒビター
プロテアーゼインヒビターおよびその他のプロテアーゼ活性の調節因子は、プロテアーゼの活性および効果を調節する。プロテアーゼインヒビターは、蛋白分解に関連する疾患の動物モデルにおける病因を調節すると報告された(Murphy, G. (1991) Agents Actions Suppl. 35:69−76)。システインプロテアーゼの低分子量インヒビターであるシスタチンの低下が悪性腫瘍の進行に相関する(Calkins, C.他 (1995) Biol. Biochem. Hoppe Seyler 376:71−80)。serpinsは哺乳動物血漿セリンプロテアーゼのインヒビターである。多くのserpinsが、哺乳動物における血液凝固カスケードおよび/または補体カスケードの調節に作用する。SP32は哺乳動物アクロソームプロテアーゼであるアクロシンの正の調節因子であって、プロ酵素であるプロアクロシンと結合してその酵素をアクロソームマトリックスに折り畳む助けをする(Baba, T.他 (1994) J. Biol. Chem. 269:10133−10140)。セリンプロテアーゼインヒビターのKunitzファミリーは1或いは複数の「Kunitzドメイン」によって特徴づけられる。Kunitzドメインは、約50個のアミノ酸残基の間隔で規則的に離れ、3つの鎖内ジスルフィド結合を形成する一連のシステイン残基を含む。このファミリーのメンバーには、アプロチニン、組織因子経路インヒビター(TFPI−1およびTFPI−2)、インター−α−トリプシンインヒビター、およびbikuninが含まれる(Marlor, C. W.他 (1997) J. Biol. Chem. 272:12202−12208.)。このファミリーのメンバーが、カリクレインおよびプラスミンなどのセリンプロテアーゼに対する強力なインヒビター(ナノモル範囲における)である。アプロチニンは、手術中の血液損失の抑制に有用である。
【0026】
新規のプロテアーゼおよびそれらをコードするポリヌクレオチドの発見により、新規の組成物を提供することで当分野の要望に応えることができる。この新規の組成物は、胃腸疾患、心血管疾患、自己免疫/炎症性の疾患、細胞増殖異常、発生障害、上皮の疾患、神経の疾患、および生殖障害の診断・治療・予防において有用であり、また、プロテアーゼの核酸配列及びアミノ酸配列の発現における外来性化合物の効果についての評価にも有用である。
【0027】
(発明の要約)
本発明は、総称して「PRTS」、個別にはそれぞれ「PRTS−1」、「PRTS−2」、「PRTS−3」、「PRTS−4」、「PRTS−5」、「PRTS−6」、「PRTS−7」、「PRTS−8」、「PRTS−9」、「PRTS−10」、「PRTS−11」、「PRTS−12」、「PRTS−13」、及び「PRTS−14」と呼ぶプロテアーゼである精製されたポリペプチドを提供する。本発明の一実施態様では、(a)SEQ ID NO:1乃至14(SEQ ID NO:1−14)からなる一群から選択されたアミノ酸配列と、(b)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有する天然のアミノ酸配列と、(c)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列の生物学的に活性な断片と、(d)SEQ ID NO:1−14とからなる一群から選択されたアミノ酸配列の免疫原性断片とで構成される一群から選択されたアミノ酸配列を含む単離されたポリペプチドを提供する。別法では、SEQ ID NO:1−14のアミノ酸配列を含む単離されたポリペプチドを提供する。
【0028】
更に本発明は、(a)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列と、(b)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有する天然のアミノ酸配列と、(c)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列の生物学的に活性な断片と、(d)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列の免疫原性断片とで構成される一群から選択されたアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードする単離されたポリヌクレオチドを提供する。別法では、このポリヌクレオチドは、SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたポリペプチドをコードする。別法では、このポリヌクレオチドは、SEQ ID NO:15−28からなる一群から選択される。
【0029】
更に、本発明は、(a)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列と、(b)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有する天然のアミノ酸配列と、(c)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列の生物学的に活性な断片と、(d)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列の免疫原性断片とで構成される一群から選択されたアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードするポリヌクレオチドと機能的に結合されたプロモーター配列を含む組換えポリヌクレオチドを提供する。別法では、本発明は、この組換えポリヌクレオチドで形質転換された細胞を提供する。更なる別法では、本発明は、この組換えポリヌクレオチドを含む遺伝子組換え生物を提供する。
【0030】
また、本発明は、(a)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列と、(b)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有する天然のアミノ酸配列と、(c)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列の生物学的に活性な断片と、(d)SEQ ID NO:1−14とからなる一群から選択されたアミノ酸配列の免疫原性断片とで構成される一群から選択されたアミノ酸配列を含むポリペプチドの生産方法を提供する。この方法は、(a)このポリペプチドの発現に好適な条件下で、このポリペプチドをコードするポリヌクレオチドと機能的に結合されたプロモーター配列を含む組換えポリヌクレオチドで形質転換された細胞を培養するステップと、(b)このように発現したポリペプチドを回収するステップとを含む。
【0031】
更に、本発明は、(a)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列と、(b)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有する天然のアミノ酸配列と、(c)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列の生物学的に活性な断片と、(d)SEQ ID NO:1−14とからなる一群から選択されたアミノ酸配列の免疫原性断片とで構成される一群から選択されたアミノ酸配列を含むポリペプチドに特異的に結合する単離された抗体を提供する。
【0032】
更に、本発明は、(a)SEQ ID NO:15−28からなる一群から選択されたポリヌクレオチド配列と、(b)SEQ ID NO:15−28からなる一群から選択されたポリヌクレオチド配列と90%以上の配列同一性を有する天然のポリヌクレオチド配列と、(c)前記(a)に相補的なポリヌクレオチド配列と、(d)前記(b)に相補的なポリヌクレオチド配列と、(e)前記(a)乃至(d)のRNA等化物とで構成される一群から選択されたポリヌクレオチド配列を含む単離されたポリヌクレオチドを提供する。別法では、このポリヌクレオチドは、少なくとも60個の連続するヌクレオチドを含む。
【0033】
更に本発明は、(a)SEQ ID NO:15−28からなる一群から選択されたポリヌクレオチド配列と、(b)SEQ ID NO:15−28からなる一群から選択されたポリヌクレオチド配列と90%以上の配列同一性を有する天然のポリヌクレオチド配列と、(c)前記(a)に相補的なポリヌクレオチド配列と、(d)前記(b)に相補的なポリヌクレオチド配列と、(e)前記(a)乃至(d)のRNA等化物とで構成される一群から選択されたポリヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチド配列を有する標的ポリヌクレオチドをサンプルにおいて検出する方法を提供する。この方法は、(a)前記サンプル内の標的ポリヌクレオチドと相補的な配列を構成する少なくとも20個の連続するヌクレオチドを含むプローブと前記サンプルをハイブリダイズさせるステップであって、前記プローブと前記標的ポリヌクレオチドまたはその断片とでハイブリダイゼーション複合体が形成される条件下で、前記プローブが前記標的ポリヌクレオチドに特異的にハイブリダイズする、該ステップと、(b)前記ハイブリダイゼーション複合体の存在するか否かを検出し、存在する場合には随意選択でその収量を測定するステップとを含む。別法では、前記プローブは、少なくとも60個の連続するヌクレオチドを含む。
【0034】
更に本発明は、(a)SEQ ID NO:15−28からなる一群から選択されたポリヌクレオチド配列と、(b)SEQ ID NO:15−28からなる一群から選択されたポリヌクレオチド配列と90%以上の配列同一性を有する天然のポリヌクレオチド配列と、(c)前記(a)に相補的なポリヌクレオチド配列と、(d)前記(b)に相補的なポリヌクレオチド配列と、(e)前記(a)乃至(d)のRNA等化物とで構成される一群から選択されたポリヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチド配列を有する標的ポリヌクレオチドをサンプルにおいて検出する方法を提供する。この方法は、(a)ポリメラーゼ連鎖反応増幅を用いて、前記標的ポリヌクレオチドまたはその断片を増幅するステップと、(b)増幅された前記標的ポリヌクレオチドまたはその断片が存在するか否かを検出し、存在する場合には随意選択でその収量を測定するステップとを含む。
【0035】
更に本発明は、(a)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列と、(b)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有する天然のアミノ酸配列と、(c)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列の生物学的に活性な断片と、(d)SEQ ID NO:1−14とからなる一群から選択されたアミノ酸配列の免疫原性断片とで構成される一群から選択されたアミノ酸配列を含む効果的な量のポリペプチド及び好適な医薬用賦形剤を含む組成物を提供する。一実施例では、SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列を含む組成物を提供する。更に、本発明は、患者にこの組成物を投与することを含む、機能的PRTSの発現の低下に関連した疾患やその症状の治療方法を提供する。
【0036】
更に本発明は、(a)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列と、(b)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有する天然のアミノ酸配列と、(c)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列の生物学的に活性な断片と、(d)SEQ ID NO:1−14とからなる一群から選択されたアミノ酸配列の免疫原性断片とで構成される一群から選択されたアミノ酸配列を含むポリペプチドのアゴニストとして効果的な化合物をスクリーニングする方法を提供する。この方法は、(a)このポリペプチドを含むサンプルを化合物に曝露するステップと、(b)このサンプルのアゴニスト活性を検出するステップとを含む。別法では、本発明は、この方法によって同定されたアゴニスト化合物と好適な医薬用賦形剤とを含む組成物を提供する。更なる別法では、本発明は、この組成物の患者への投与を含む、機能的PRTSの発現の低下に関連した疾患やその症状の治療方法を提供する。
【0037】
更に、本発明は、(a)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列と、(b)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有する天然のアミノ酸配列と、(c)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列の生物学的に活性な断片と、(d)SEQ ID NO:1−14とからなる一群から選択されたアミノ酸配列の免疫原性断片とで構成される一群から選択されたアミノ酸配列を含むポリペプチドのアンタゴニストとして効果的な化合物をスクリーニングする方法を提供する。この方法は、(a)このポリペプチドを含むサンプルを化合物に曝露するステップと、(b)このサンプルのアンタゴニスト活性を検出するステップとを含む。別法では、本発明は、この方法によって同定されたアンタゴニスト化合物と好適な医薬用賦形剤とを含む組成物を提供する。更なる別法では、本発明は、この組成物の患者への投与を含む、機能的PRTSの過剰な発現に関連した疾患やその症状の治療方法を提供する。
【0038】
更に本発明は、(a)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列と、(b)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有する天然のアミノ酸配列と、(c)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列の生物学的に活性な断片と、(d)SEQ ID NO:1−14とからなる一群から選択されたアミノ酸配列の免疫原性断片とで構成される一群から選択されたアミノ酸配列を含むポリペプチドに特異的に結合する化合物をスクリーニングする方法を提供する。この方法は、(a)このポリペプチドを好適な条件下で少なくとも1つの化合物と結合させるステップと、(b)このポリペプチドとこの試験化合物との結合を検出して、このポリペプチドと特異的に結合する化合物を同定するステップとを含む。
【0039】
更に本発明は、(a)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列と、(b)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列と90%以上の配列同一性を有する天然のアミノ酸配列と、(c)SEQ ID NO:1−14からなる一群から選択されたアミノ酸配列の生物学的に活性な断片と、(d)SEQ ID NO:1−14とからなる一群から選択されたアミノ酸配列の免疫原性断片とで構成される一群から選択されたアミノ酸配列を含むポリペプチドの活性を調節する化合物をスクリーニングする方法を提供する。このスクリーニング方法は、(a)このポリペプチドを、その活性が許容される条件下で少なくとも1つの化合物と結合させるステップと、(b)この試験化合物の存在下でのこのポリペプチドの活性を評価するステップと、(c)この試験化合物の存在下でのこのポリペプチドの活性と、この試験化合物の不在下でのこのポリペプチドの活性とを比較するステップとを含み、この試験化合物の存在下でのこのポリペプチドの活性の変化が、このポリペプチドの活性を調節する化合物の存在を示唆するという特徴を有する。
【0040】
更に本発明は、SEQ ID NO:15−28からなる一群から選択された配列を含む標的ポリヌクレオチドの発現を変化させるのに効果的な化合物をスクリーニングする方法であって、(a)この標的ポリヌクレオチドを含むサンプルを化合物に曝露するステップと、(b)この標的ポリヌクレオチドの発現の変化を検出するステップとを含む、該スクリーニング方法を提供する。
【0041】
本発明はさらに、試験化合物の毒性を評価する方法を提供する。この方法は、(a)核酸を含む生体サンプルを前記試験化合物で処理するステップと、(b)処理した前記生体サンプルの核酸をプローブとハイブリダイズするステップと、(c)ハイブリダイゼーション複合体の収量を測定するステップと、(d)前記処理した生体サンプルにおけるハイブリダイゼーション複合体の収量を、未処理の生体サンプルにおけるハイブリダイゼーション複合体の収量とを比較するステップとを含み、前記処理した生体サンプルにおけるハイブリダイゼーション複合体の収量の差異が試験化合物の毒性を示唆する。この方法における前記プローブは、(1)SEQ ID NO:15−28からなる一群から選択されたポリヌクレオチド配列と、(2)SEQ ID NO:15−28からなる一群から選択されたポリヌクレオチド配列と少なくとも90%の配列同一性を有する天然のポリヌクレオチド配列と、(3)前記(1)に相補的なポリヌクレオチド配列と、(4)前記(2)に相補的なポリヌクレオチド配列と、(5)前記(1)乃至(4)のRNA等価物とで構成される一群から選択されたポリヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチドの連続する少なくとも20個のヌクレオチドを含む。また、前記ハイブリダイゼーションは、前記プローブと前記生体サンプルの標的ポリヌクレオチドとの間で特異的なハイブリダイゼーション複合体が形成される条件下で行わる。また、前記標的ポリヌクレオチドが、(1)SEQ ID NO:15−28からなる一群から選択されたポリヌクレオチド配列と、(2)SEQ ID NO:15−28からなる一群から選択されたポリヌクレオチド配列と少なくとも90%の配列同一性を有する天然のポリヌクレオチド配列と、(3)前記(1)に相補的なポリヌクレオチド配列と、(4)前記(2)に相補的なポリヌクレオチド配列と、(5)前記(1)乃至(5)のRNA等価物とを含む。代替的に前記標的ポリヌクレオチドは前記ポリヌクレオチド配列の断片である。
【0042】
(本発明の記載について)
本発明のタンパク質及び核酸配列、方法について説明する前に、本発明は、ここに開示した特定の装置及び材料、方法に限定されず、その実施形態を変更できることを理解されたい。また、ここで用いられる用語は、特定の実施例のみを説明する目的で用いられたものであり、後述の請求の範囲によってのみ限定され、本発明の範囲を限定することを意図したものではないということも理解されたい。
【0043】
本明細書及び請求の範囲において単数形を表す「或る」、「その(この等)」は、文脈で明確に示していない場合は複数形を含むことに注意されたい。従って、例えば「或る宿主細胞」は複数の宿主細胞を含み、その「抗体」は複数の抗体は含まれ、当業者には周知の等価物なども含まれる。
【0044】
本明細書で用いた全ての科学技術用語は、別の方法で定義されていない限り、本発明の属する技術分野の一般的な技術者が普通に解釈する意味と同じである。本明細書で記述したものと類似、或いは同等の全ての装置及び材料、方法は本発明の実施及びテストに使用できるが、好適な装置及び材料、方法をここに記す。本明細書に記載の全ての文献は、本発明に関連して使用する可能性のある文献に記載された細胞系、プロトコル、試薬、ベクターを記述し開示するために引用した。従来の発明を引用したからと言って、本発明の新規性が損なわれると解釈されるものではない。
【0045】
(定義)
用語「PRTS」は、天然、合成、半合成或いは組換え体など全ての種(特にウシ、ヒツジ、ブタ、マウス、ウマ及びヒトを含む哺乳動物)から得られる実質的に精製されたPRTSのアミノ酸配列を指す。
【0046】
用語「アゴニスト」は、PRTSの生物学的活性を強めたり、模倣する分子を指す。このアゴニストは、PRTSに直接相互作用するか、或いはPRTSが関与する生物学的経路の成分と作用して、PRTSの活性を調節するタンパク質、核酸、糖質、小分子、任意の他の化合物や組成物を含み得る。
【0047】
用語「アレル変異配列」は、PRTSをコードする遺伝子の別の形を指す。アレル変異配列は、核酸配列における少なくとも1つの変異によって生じ、変異mRNA若しくは変異ポリペプチドになり、これらの構造や機能は変わる場合もあれば変わらない場合もある。ある遺伝子は、天然型のアレル変異配列が存在しないもの、1つ或いは多数存在するものがある。一般にアレル変異配列を生じる変異は、ヌクレオチドの自然な欠失、付加、或いは置換による。これらの各変異は、単独或いは他の変異と同時に起こり、所定の配列内で一回或いはそれ以上生じる。
【0048】
PRTSをコードする「変異」核酸配列は、様々なヌクレオチドの欠失、挿入、或いは置換が起こっても、PRTSと同じポリペプチド或いはPRTSの機能特性の少なくとも1つを備えるポリペプチドを指す。この定義には、PRTSをコードするポリヌクレオチド配列の正常な染色体の遺伝子座ではない位置でのアレル変異配列との不適当或いは予期しないハイブリダイゼーション、並びにPRTSをコードするポリヌクレオチドの特定のオリゴヌクレオチドプローブを用いて容易に検出可能な或いは検出困難な多形性を含む。コードされたタンパク質も変異され得り、サイレント変化を生じPRTSと機能的に等価となるアミノ酸残基の欠失、挿入、或いは置換を含み得る。意図的なアミノ酸置換は、生物学的或いは免疫学的にPRTSの活性が保持される範囲で、残基の極性、電荷、溶解度、疎水性、親水性、及び/または両親媒性についての類似性に基づいて成され得る。例えば、負に荷電したアミノ酸にはアスパラギン酸及びグルタミン酸が含まれ、正に荷電したアミノ酸にはリシン及びアルギニンが含まれ得る。類似の親水性の値をもち極性非荷電側鎖を有するアミノ酸には、アスパラギン、グルタミン、セリン、トレオニンが含まれ得る。類似の親水性の値をもち非荷電側鎖を有するアミノ酸には、ロイシン、イソロイシン、バリン、グリシン、アラニン、フェニルアラニン及びチロシンが含まれ得る。
【0049】
用語「アミノ酸」及び「アミノ酸配列」は、オリゴペプチド、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質配列、或いはそれらの任意の断片を指し、天然の分子及び合成分子を含む。「アミノ酸配列」が天然のタンパク質分子の配列を指す場合、「アミノ酸配列」及び類似の用語は、アミノ酸配列を記載したタンパク質分子に関連する完全で元のままのアミノ酸配列に限定するものではない。
【0050】
用語「増幅」は、核酸配列の複製物を作製することに関連する。一般に増幅は、この技術分野で周知のポリメラーゼ連鎖反応(PCR)技術によって行われる。
【0051】
用語「アンタゴニスト」は、PRTSの生物学的活性を阻害或いは減弱する分子である。アンタゴニストは、PRTSに直接相互作用するか、或いはPRTSが関与する生物学的経路の成分と作用して、PRTSの活性を調節する抗体、核酸、糖質、小分子、任意の他の化合物や組成物などのタンパク質を含み得る。
【0052】
用語「抗体」は、抗原決定基と結合可能なFab及びF(ab’)、及びそれらの断片、Fv断片などの無傷の分子を指す。PRTSポリペプチドと結合する抗体は、抗体を免疫する小ペプチドを含む無傷の分子またはその断片を用いて作製可能である。動物(例えば、マウス、ラット、若しくはウサギ)を免疫化するのに使用されるポリペプチド或いはオリゴペプチドは、RNAの翻訳から、或いは化学的に合成可能であり、必要に応じて担体タンパク質と結合させることも可能である。ペプチドと化学的に結合した一般に用いられる担体は、ウシ血清アルブミン、チログロブリン、及びキーホールリンペットヘモニアン(KLH)を含む。次ぎに、この結合したペプチドを用いて動物を免疫化する。
【0053】
用語「抗原決定基」は、特定の抗体と接触する分子の領域(即ちエピトープ)を指す。タンパク質或いはタンパク質の断片が、宿主動物を免疫化するのに用いられるとき、このタンパク質の種々の領域は、抗原決定基(タンパク質上の特定の領域或いは三次元構造体)に特異的に結合する抗体の産生を誘発し得る。抗原決定基は、抗体と結合するために無傷の抗原(即ち、免疫応答を引き出すために用いられる免疫原)と競合し得る。
【0054】
本明細書において「アンチセンス」は、特定の核酸配列のセンス(コーディング)鎖と塩基対を形成し得る任意の組成物を指す。アンチセンス成分には、DNAと、RNAと、ペプチド核酸(PNA)と、ホスホロチオネートやメチルホスホネート、ベンジルホスホネート(benzylphosphonate)などの修飾された骨格(backbone linkage)を有するオリゴヌクレオチドと、2’−メトキシエチル糖または2’−メトキシエトキシ糖などの修飾された糖を有するオリゴヌクレオチドと、5−メチルシトシンまたは2’−deoxyuracil、7−deaza−2’−deoxyguanosineなどの修飾された塩基を有するオリゴヌクレオチドを含み得る。アンチセンス分子は、化学合成や転写を含む任意の方法で作り出すことができる。相補的アンチセンス分子は、一度細胞に導入されると、細胞によって作られた天然の核酸配列と塩基対となって二重鎖を形成し、転写や翻訳を阻害する。「負」または「マイナス」という表現はアンチセンス鎖であり、「正」または「プラス」という表現はセンス鎖である。
【0055】
用語「生物学的に活性」は、天然分子の構造的、調節的、或いは生化学的な機能を有するタンパク質を指す。同様に、用語「免疫学的に活性」または「免疫原性」は、天然或いは組換え体のPRTS、合成のPRTSまたはそれらの任意のオリゴペプチドが、適当な動物或いは細胞の特定の免疫応答を誘発して特定の抗体と結合する能力を指す。
【0056】
用語「相補的」は、塩基対合によってアニールする2つの一本鎖核酸配列間の関係を指す。例えば、配列「5’AGT3’」が相補的な配列「3’TCA5’」と対をなす。
【0057】
「所定のポリヌクレオチド配列を含む組成物」または「所定のアミノ酸配列を含む組成物」は広い意味で、所定のヌクレオチド配列若しくはアミノ酸配列を含む任意の組成物を指す。この組成物は、乾燥した製剤或いは水溶液を含み得る。PRTS若しくはPRTSの断片をコードするポリヌクレオチド配列を含む組成物は、ハイブリダイゼーションプローブとして使用され得る。このプローブは、凍結乾燥状態で保存可能であり、糖質などの安定化剤と結合させることが可能である。ハイブリダイゼーションにおいて、プローブは、塩(例えば、NaCl)及び界面活性剤(例えば、SDS:ドデシル硫酸ナトリウム)、その他の物質(例えば、デンハート液、乾燥ミルク、サケ精子DNAなど)を含む水溶液に展開され得る。
【0058】
「コンセンサス配列」は、不要な塩基を分離するためにDNA配列の解析を繰り返し行い、XL−PCRキット(PE Biosystems,Foster City CA)を用いて5’及び/または3’の方向に伸長され、再度シークエンシングされた核酸配列、またはGELVIEW 断片構築システム(GCG, Madison, WI)またはPhrap (University of Washington, Seattle WA)等の断片構築用のコンピュータプログラムを用いて1つ或いはそれ以上の重複するcDNAやEST、またはゲノムDNA断片から構築された核酸配列を指す。伸長及び重複の両方によって構築されるコンセンサス配列もある。
【0059】
用語「保存的なアミノ酸置換」は、元のタンパク質の特性を殆ど変えない置換を指す。即ち、置換によってそのタンパク質の構造や機能が大きくは変わらず、そのタンパク質の構造、特にその機能が保存される。以下に、あるタンパク質の元のアミノ酸が別のアミノ酸に置換される保存的なアミノ酸置換を示す。
元の残基       保存的な置換
Ala         Gly, Set
Arg         His, Lys
Asn         Asp, Gln, His
Asp         Asn, Glu
Cys         Ala, Ser
Gln         Asn, Glu, His
Glu         Asp, Gln, His
Gly         Ala
His         Asn, Arg, Gln, Glu
Ile         Leu, Val
Leu         Ile, Val
Lys         Arg, Gln, Glu
Met         Leu, Ile
Phe         His, Met, Leu, Trp, Tyr
Ser         Cys, Thr
Thr         Ser, Val
Trp         Phe, Tyr
Tyr         His, Phe, Trp
Val         Ile. Leu, Thr
一般に、保存されたアミノ酸置換の場合は、a)置換された領域のポリペプチドの骨格構造、例えば、βシートやαヘリックス高次構造、b)置換された部位の分子の電荷または疎水性、及び/または、c)側鎖の大半が維持される。
【0060】
用語「欠失」は、1個以上のアミノ酸残基が欠如するアミノ酸配列の変化、或いは1個以上のヌクレオチドが欠如する核酸配列の変化を指す。
【0061】
用語「誘導体」は、化学修飾されたポリヌクレオチドまたはポリペプチドを指す。ポリヌクレオチド配列の化学修飾には、例えば、アルキル基、アシル基、ヒドロキシル基、或いはアミノ基による水素の置換がある。誘導体ポリヌクレオチドは、自然分子(未修飾の分子)の生物学的或いは免疫学的機能の少なくとも1つを維持するポリペプチドをコードする。誘導体ポリペプチドとは、もとのポリペプチドの生物学的機能、或いは免疫学的機能の少なくとも1つを維持する、グリコシル化、ポリエチレングリコール化、或いは任意の同様のプロセスによって修飾されたポリペプチドのことである。
【0062】
「検出可能な標識」は、測定可能な信号を生成し得る、ポリヌクレオチドやポリペプチドに共有結合或いは非共有結合するレポーター分子や酵素を指す。
【0063】
用語「断片」は、PRTSまたはPRTSをコードするポリヌクレオチドの固有の部分であって、その親配列(parent sequence)と同一であるがその配列より長さが短いものを指す。「断片」の最大の長さは、親配列から1つのヌクレオチド/アミノ酸残基を差し引いた長さである。例えば、ある断片は、5〜1000個の連続するヌクレオチド或いはアミノ酸残基を含む。プローブ、プライマー、抗原、治療用分子、またはその他の目的に用いる断片は、少なくとも5、10、15、16、20、25、30、40、50、60、75、100、150、250若しくは500個の連続するヌクレオチド或いはアミノ酸残基の長さである。断片は、優先的に分子の特定の領域から選択される場合もある。例えば、ポリペプチド断片は、所定の配列に示された最初の250若しくは500のアミノ酸(或いは、ポリペプチドの最初の25%または50%)から選択された連続するアミノ酸の所定の長さを含み得る。これらの長さは一例であり、配列表及び表、図面を含む明細書に記載の任意の長さが、本発明の実施例に含まれ得る。
【0064】
SEQ ID NO:15−28の断片は、例えば、この断片を得たゲノム内の他の配列とは異なる、SEQ ID NO:15−28を明確に同定する固有のポリヌクレオチド配列の領域を含む。SEQ ID NO:15−28のある断片は、例えば、ハイブリダイゼーションや増幅技術、またはSEQ ID NO:15−28を関連ポリヌクレオチド配列から区別する類似の方法に有用である。ある断片と一致するSEQ ID NO:15−28の正確な断片の長さや領域は、その断片の目的に基づいて当分野で一般的な技術によって日常的に測定できる。
【0065】
SEQ ID NO:1−14のある断片は、SEQ ID NO:15−28のある断片によってコードされる。SEQ ID NO:1−14のある断片は、SEQ ID NO:1−14を特異的に同定する固有のアミノ酸配列の領域を含む。例えば、SEQ ID NO:1−14のある断片は、SEQ ID NO:1−14を特異的に認識する抗体の開発における免疫原性ペプチドとして有用である。ある断片と一致するSEQ ID NO:1−14の正確な断片の長さや領域は、その断片の目的に基づいて当分野で一般的な技術によって日常的に決定できる。
【0066】
「完全長」ポリヌクレオチド配列とは、少なくとも1つの翻訳開始コドン(例えばメチオニン)、それに続くオープンリーディングフレーム及び翻訳終止コドンを有する配列である。「完全長」ポリヌクレオチド配列は、「完全長」ポリペプチド配列をコードする。
【0067】
「相同性」は、2つ以上のポリヌクレオチド配列間または2つ以上のポリペプチド配列間の配列類似性である。この配列類似性は配列同一性と言い換えることができる。
【0068】
ポリヌクレオチド配列についての用語「パーセントの同一性」または「%の同一性」とは、標準化されたアルゴリズムを用いてアラインメントされる、2つ以上のポリヌクレオチド配列間の一致する残基の百分率のことである。このようなアルゴリズムは、標準化され再現できる方法で、2つの配列間のアラインメントを最適化するべく、配列にギャップを挿入して、より意味をもつ2つの配列間の比較を行うことができる。
【0069】
ポリヌクレオチド配列間の同一性のパーセントは、MEGALIGN version 3.12e配列アラインメントプログラムに組込まれるCLUSTAL Vアルゴリズムのデフォルトパラメータを用いて決定可能である。このプログラムはLASERGENEソフトウェアパッケージの一部であり、分子生物学分析プログラム一式(DNASTAR, Madison WI)である。このCLUSTAL Vは、Higgins, D.G. 及び P.M. Sharp (1989) CABIOS 5:151−153、Higgins, D.G. 他 (1992) CABIOS 8:189−191に記載されている。ポリヌクレオチド配列の対のアライメントの場合、デフォルトパラメータは、Ktuple=2、gap penalty=5、window=4、「diagonals saved」=4と設定する。「重み付けされた」残基重み付け表が、デフォルトとして選択された。同一性のパーセントは、アラインメントされたポリヌクレオチド配列間の「類似性のパーセント」としてCLUSTAL Vによって報告される。
【0070】
別法では、National Center for Biotechnology Information (NCBI) Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) (Altschul, S.F. 他 (1990) J. Mol. Biol. 215:403−410)が提供する、広く用いられている無料の配列比較アルゴリズム一式が、NCBI(Bethesda、MD)を含む幾つかのソース及びインターネット(http://WWW.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/)で入手可能である。このBLASTソフトウェア一式には、既知のポリヌクレオチド配列と様々なデータベースの別のポリヌクレオチド配列とのアラインメントに用いられる「blastn」を含む、様々な配列分析プログラムが含まれる。「BLAST 2 Sequences」と呼ばれるツールが入手可能であり、2つのヌクレオチド配列の対を直接比較するために用いられる。「BLAST 2 Sequences」は、http://WWW.ncbi.nlm.nih.gov/gorf/b12.htmlにアクセスして、対話形式で利用ができる。「BLAST 2 Sequences」ツールは、blastn 及び blastp(以下に記載)の両方に用いることができる。BLASTプログラムは、一般的には、デフォルトを設定するギャップ及び他のパラメーターと共に用いられる。例えば、2つのヌクレオチド配列を比較する場合、ある者は、デフォルトパラメータに設定された「BLAST 2 Sequences」ツールVersion 2.0.12 (April−21−2000)でblastnを使用するであろう。そのようなデフォルトパラメータは、例えば、以下のようにする。
【0071】
Matrix: BLOSUM62
Reward for match: 1
Penalty for mismatch: −2
Open Gap: 5 及び Extension Gap: 2 penalties
Gap x drop−off: 50
Expect: 10
Word Size: 11
Filter: on
同一性のパーセントは、例えば、特定の配列番号で決められた、所定の配列の全長に対して測定してもよいし、それより短い長さに対して、例えば、ある大きな所定の配列から得られた断片、例えば、連続する少なくとも、20または30、40、50、70、100、200のヌクレオチドの断片の長さに対して測定してもよい。このような長さは単なる例であり、配列表及び表、図面を含む明細書に記載の配列の任意の長さの断片を用いて、同一性のパーセントが測定される長さを示すことができる。
【0072】
高い同一性を示さない核酸配列でも、遺伝子コードの縮重によって類似のアミノ酸配列をコードし得る。縮重を利用して核酸配列を変え、それぞれが実質的に同じタンパク質をコードする様々な核酸配列を作製できることを理解されたい。
【0073】
ポリペプチド配列に用いられる用語「パーセントの同一性」または「%の同一性」とは、標準化されたアルゴリズムを用いてアラインメントされる2つ以上のポリペプチド配列間の一致する残基の百分率のことである。ポリペプチド配列アラインメントの方法は周知である。アラインメント方法の中には、保存的なアミノ酸置換を考慮したものもある。詳細に上述したこのような保存的な置換は、一般に、置換部位の電荷や疎水性が保存され、ポリペプチドの構造(従って機能も)が保存される。
【0074】
ポリペプチド配列間の同一性のパーセントは、MEGALIGN バージョン3.12e配列アラインメントプログラム(上記)に組込まれるCLUSTAL Vアルゴリズムのデフォルトパラメータを用いて決定可能である。CLUSTAL Vを用いる対方式のポリぺプチド配列のアライメントの場合、デフォルトパラメータは、Ktuple=1、gap penalty=3、window=5、及び「diagonals saved」=5と設定する。PAM250マトリクスが、デフォルトの残基重み付け表として選択される。ポリヌクレオチドアラインメントと同様に、アラインメントされたポリペプチド配列の対の同一性のパーセントは、「類似性のパーセント」としてCLUSTAL Vによって報告される。
【0075】
別法では、NCBI BLASTソフトウェア一式が用いられる。例えば、2つのポリペプチド配列を対で比較をする場合、ある者は、デフォルトパラメータで設定された「BLAST 2 Sequences」ツールVersion 2.0.12 (Apr−21−2000)でblastpを使用するであろう。そのようなデフォルトパラメータは、例えば、以下のようにする。
【0076】
Matrix: BLOSUM62
Open Gap: 11 及び Extension Gap: 1 penalties
Gap x drop−off: 50
Expect: 10
Word Size: 3
Filter: on
同一性のパーセントは、例えば、特定の配列番号で決められた、所定のポリペプチド配列の全長に対して測定してもよいし、それより短い長さに対して、例えば、ある大きな所定のポリペプチド配列から得られた断片、例えば、連続する少なくとも15、20または30、40、50、70、150の残基の断片の長さに対して測定してもよい。このような長さは単なる例であり、配列表及び表、図面を含む明細書に記載の配列の任意の長さの断片を用いて、同一性のパーセントが測定される長さを示すことができる。
【0077】
「ヒト人工染色体(HAC)」は、約6kb(キロベース)〜10MbのサイズのDNA配列を含み得る、安定した有糸分裂染色体の分離及び維持に必要な全てのエレメントを含む直鎖状の小染色体である。
【0078】
用語「ヒト化抗体」は、もとの結合能力を保持しつつよりヒトの抗体に似せるために、非抗原結合領域のアミノ酸配列が変えられた抗体分子を指す。
【0079】
「ハイブリダイゼーション」とは、所定のハイブリダイゼーション条件下で、ある一本鎖ポリヌクレオチドがある相補的な一本鎖と塩基対を形成するアニーリングのプロセスである。特異的なハイブリダイゼーションとは、2つの核酸配列が高い相同性を有することを意味する。アニーリングが許容される条件下で、特異的なハイブリダイゼーション複合体が形成され、洗浄過程の後もハイブリダイズしたままである。洗浄過程は、ハイブリダイゼーションプロセスの厳密性即ちストリンジェンシー(stringency)の決定において特に重要であり、よりストリンジェントな条件では、非特異的な結合、即ち完全には一致しない核酸鎖間の対の結合が減少する。核酸配列間のアニーリングが許容される条件は、当業者によって日常的に決定され、ハイブリダイゼーションの間は一定であるが、洗浄過程は、目的のストリンジェンシーにするためにその最中に条件の変更が可能であり、ハイブリダイゼーション特異性が得られる。アニーリングが許容される条件は、例えば、温度が68℃で、約6×SSC、約1%(w/v)のSDS、並びに約100μg/mlのせん断して変性したサケ精子DNAが含まれる。
【0080】
一般に、ハイブリダイゼーションのストリンジェンシーは、洗浄過程を行う際の温度によっても左右される。この洗浄温度は通常、所定のイオン強度とpHにおける特定の配列の熱融点(Tm)より約5〜20℃低く選択される。このTmは、(所定のイオン強度とpHの下)標的の配列の50%が完全に一致するプローブとハイブリダイズする温度である。Tmを計算する式及び核酸のハイブリダイゼーションの条件は、周知であり、Sambrook, J. 他による, 1989, Molecular Cloning: Laboratory Manual, 第2版の1−3巻, Cold Spring Harbor Press, Plainview NY; 特に2巻の9章に記載されている。
【0081】
本発明のポリヌクレオチド間の高いストリンジェンシーのハイブリダイゼーションでは、約0.2x SSC及び約1%のSDSの存在の下、約68℃で1時間の洗浄過程を含む。別法では、65℃、60℃、55℃、42℃の温度で行う。SSCの濃度は、約0.1%のSDSが存在の下、約0.1〜2x SSCの範囲である。通常は、ブロッキング試薬を用いて非特異的なハイブリダイゼーションを阻止する。このようなブロッキング試薬には、例えば、約100〜200μg/mlの切断され変性したサケ精子DNAが含まれる。約35〜50%v/vの濃度のホルムアミドなどの有機溶剤が、例えば、RNAとDNAのハイブリダイゼーションなどの特定の場合に用いることができる。これらの洗浄条件の有用な改変は、当業者には周知である。特に高いストリンジェントな条件でのハイブリダイゼーションは、ヌクレオチド間の進化における類似性を示唆し得る。このような類似性は、それらのヌクレオチド及びコードされたポリペプチドが類似の役割を果たしていることを強く示唆する。
【0082】
用語「ハイブリダイゼーション複合体」は、相補的な塩基間の水素結合によって、形成された2つの核酸配列の複合体を指す。ハイブリダイゼーション複合体は溶液中(例えば、CtまたはRt分析)で形成されるか、或いは溶液中の1つの核酸配列と固体の支持物(例えば、紙、膜、フィルター、チップ、ピン、或いはスライドガラス、または細胞及びその核酸を固定する任意の適当な基板)に固定されたもう一つの核酸配列とで形成され得る。
【0083】
用語「挿入」或いは「付加」は、1個以上のアミノ酸残基或いはヌクレオチドがそれぞれ追加されるアミノ酸配列或いは核酸配列の変化を指す。
【0084】
「免疫応答」は、炎症性疾患及び外傷、免疫異常、感染症、遺伝病などに関連する症状を指す。これらの症状は、細胞系及び全身防衛系に影響を及ぼすサイトカイン及びケモカイン、別の情報伝達分子などの様々な因子の発現という特徴をもつ。
【0085】
用語「免疫原性断片」は、例えば哺乳動物などの生きている動物に導入すると、免疫反応を引き起こすGVREDのポリペプチド断片またはオリゴペプチド断片を指す。用語「免疫原性断片」はまた、本明細書で開示するまたは当分野で周知のあらゆる抗体生産方法に有用なPRTSのポリペプチド断片またはオリゴペプチド断片を含む。
【0086】
用語「マイクロアレイ」は、基質上の複数のポリヌクレオチド、ポリペプチドまたはその他の化合物の構成を指す。
【0087】
用語「エレメント」または「アレイエレメント」は、マイクロアレイ上に固有の指定された位置を有する、ポリヌクレオチド、ポリペプチドまたはその他の化合物を指す。
【0088】
用語「調節」は、PRTSの活性の変化を指す。例えば、調節によって、PRTSのタンパク質活性、或いは結合特性、またはその他の生物学的特性、機能的特性或いは免疫学的特性の変化が起こる。
【0089】
用語「核酸」及び「核酸配列」は、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、或いはそれらの断片を指し、一本鎖若しくは二本鎖であって、センス鎖或いはアンチセンス鎖であるゲノム起源若しくは合成起源のDNA或いはRNA、ペプチド核酸(PNA)、任意のDNA様物質、及びRNA様物質である。
【0090】
「機能的に結合した」は、第1の核酸配列と第2の核酸配列が機能的な関係にある状態を指す。例えば、プロモーターがコード配列の転写または発現に影響を与える場合、そのプロモーターはそのコード配列に機能的に結合している。一般に、機能的に結合したDNA配列は、同じ読み枠内で2つのタンパク質をコードする領域が結合する必要がある場合は、非常に近接或いは連続する。
【0091】
「ペプチド核酸(PNA)」は、末端がリシンで終わるアミノ酸残基のペプチド骨格に結合した、少なくとも約5ヌクレオチドの長さのオリゴヌクレオチドを含む、アンチセンス分子または抗遺伝子剤を指す。この末端のリシンにより、この組成物が溶解性となる。PNAは、相補的な一本鎖DNAやRNAに優先的に結合して転写物の伸長を止め、ポリエチレングリコール化して細胞における寿命を延ばし得る。
【0092】
PRTSの「翻訳後修飾」には、脂質化、グリコシル化、リン酸化、アセチル化、ラセミ化、蛋白分解性切断及びその他の当分野で既知の修飾を含まれ得る。これらのプロセスは、合成或いは生化学的に生じ得る。生化学的修飾は、PRTSの酵素環境に依存し、細胞の種類によって異なり得る。
【0093】
「プローブ」とは、同一配列或いはアレル核酸配列、関連する核酸配列の検出に用いる、PRTSやそれらの相補配列、またはそれらの断片をコードする核酸配列のことである。プローブは、検出可能な標識またはレポーター分子が結合され単離されたオリゴヌクレオチドやポリヌクレオチドである。典型的な標識には、放射性アイソトープ及びリガンド、化学発光試薬、酵素がある。「プライマー」とは、相補的な塩基対を形成して標的のポリヌクレオチドにアニーリング可能な、通常はDNAオリゴヌクレオチドである短い核酸である。プライマーがポリヌクレオチドにアニーリングした後、あるDNAポリメラーゼ酵素によって、標的のDNA一本鎖に沿って伸長される。プライマーの組は、例えば、PCR法における核酸配列の増幅(及び同定)に用いることができる。
【0094】
本発明に用いられるプローブ及びプライマーは、既知の配列の少なくとも15の連続するヌクレオチドを含む。特異性を高めるために、より長いプローブ及びプライマーが用いることも可能である。例えば、開示した核酸配列の連続する少なくとも20または25、30、40、50、60、70、80、90、100、150のヌクレオチドを含む。プローブ及びプライマーは、上記した例より相当長いものも用いることができ、本明細書の表及び図面、配列表に示された任意の長さのヌクレオチドも用いることができることを理解されたい。
【0095】
プローブ及びプライマーの準備及び使用方法については、例えば、Sambrook, J.他による、1989年、名称「Molecular Cloning: A Laboratory Manual」、第2版の1−3巻(Cold Spring Harbor Press, Plainview NY)、またはAusubel, F.M. 他による、1987年、名称「Current Protocols in Molecular Biology」(Greene Pubi. Assoc. & Wiley−Intersciences, New York NY)、並びに Innis他による、1990年、名称「PCR Protocols, A Guide to Methods and Applications」(Academic Press, San Diego CA.)を参照されたい。PCR用のプライマーの組は、例えば、Primer (Version 0.5, 1991, Whitehead Institute for Biomedical Research, Cambridge MA)などのそのような目的のためのコンピュータプログラムを用いて、ある既知の配列から引き出すことができる。
【0096】
プライマーとして用いるオリゴヌクレオチドは、当分野で周知のプライマー選択用のコンピュータプログラムで選択される。例えば、OLIGO 4.06ソフトウェアは、それぞれが最大100ヌクレオチドまでのPCR用のプライマーの対の選択、及び32,000塩基までの入力ポリヌクレオチド配列から最大5,000ヌクレオチドまでの大きなポリヌクレオチド及びオリゴヌクレオチドの分析に有用である。類似のプライマー選択用プログラムには、能力を拡大する追加の機能が含まれている。例えば、PrimOUプライマー選択プログラム(Genome Center at University of Texas South West Medical Center, Dallas TXより入手可能)は、メガベース配列から特定のプライマーを選択できるため、ゲノムワイドスコープ(genome−wide scope)におけるプライマーの設計に有用である。Primer3プライマー選択プログラム(Whitehead Institute/MIT Center for Genome Research, Cambridge MA1より入手可能)によって、ユーザーは、プライマー結合部位として避けたい配列を指定できる「非プライミングライブラリ(mispriming libaray)」を入力できる。また、Primer3は、特にマイクロアレイのオリゴヌクレオチドの選択に有用である(後の方の2つのプライマー選択プログラムのソースコードは、それぞれのソースから得ることができ、ユーザーのニーズを満たすように変更することもできる)。PrimerGenプログラム(UK Human Genome Mapping Project Resource Centre, Cambridge UK より入手可能)は、多数の配列アラインメントに基づいてプライマーを設計するため、アラインメントされた核酸配列の最も保存された領域或いは最も保存されていない領域のどちらかとハイブリダイズするプライマーを選択することができる。従って、このプログラムは、固有及び保存されたオリゴヌクレオチドやポリヌクレオチドの断片の同定に有用である。上記した任意の選択方法で同定されたオリゴヌクレオチドやポリヌクレオチドの断片は、例えば、PCR法やシークエンシングプライマー、マイクロアレイエレメント、或いはサンプルの核酸の完全或いは部分的に相補的なポリヌクレオチドを同定する特定のプローブなどの、ハイブリダイゼーション技術に有用である。オリゴヌクレオチドの選択方法は、上記した方法に制限されるものではない。
【0097】
本明細書における「組換え核酸」は天然の配列ではなく、2つ以上の配列の離れたセグメントを人工的に組み合わせた配列である。この人工の組み合せは、化学合成によって作られる場合も多いが、前出のSambrook に記載されたような遺伝子工学の技術を用いて核酸の離れたセグメントを人工的に操作する方がより一般的である。この「組換え核酸」には、単に核酸の一部の追加または置換、欠失によって変更された核酸も含む。組換え核酸は、あるプロモーター配列に機能的に結合した核酸配列を含む場合もある。このような組換え核酸は、例えば、ある細胞を形質転換するのに用いられるベクターの一部であり得る。
【0098】
別法では、このような組換え核酸は、この組換え核酸を発現する哺乳動物のワクチン接種に用いると、その哺乳動物の防衛的な免疫応答を誘発する、ワクシニアウイルスに基づいたウイルスベクターの一部であり得る。
【0099】
「調節エレメント」は、通常は遺伝子の非翻訳領域に由来する核酸配列であり、エンハンサー、プロモーター、イントロン及び5’及び3’の非翻訳領域(UTR)を含む。調節エレメントは、転写や翻訳、またはRNAの安定性を調節する宿主またはウイルスタンパク質と相互作用する。
【0100】
「レポーター分子」は、核酸、アミノ酸または抗体の標識に用いられる化学的または生化学的な部分である。レポーター分子には、放射性核種、酵素、蛍光剤、化学発光剤、発色剤、基質、補助因子、インヒビター、磁気粒子及びその他の当分野で既知の成分が含まれる。
【0101】
本明細書において、DNA配列に対する「RNA等価物」とは、基準となるDNA配列と同じ直鎖の核酸配列から構成されるが、窒素性塩基のチミンがウラシルに置換され、糖鎖の背骨がデオキシリボースではなくリボースからなる。
【0102】
用語「サンプル」は、その最も広い意味で用いられている。PRTS、PRTSをコードする核酸、またはその断片を含むと推定されるサンプルは、体液と、細胞からの抽出物や細胞から単離された染色体や細胞内小器官、膜と、細胞と、溶液中に存在するまたは基板に固定されたゲノムDNA、RNA、cDNAと、組織と、組織プリント等を含み得る。
【0103】
用語「特異的結合」及び「特異的に結合する」は、タンパク質若しくはペプチドと、アゴニスト、抗体、アンタゴニスト、小分子、若しくは任意の天然若しくは合成の結合組成物との間の相互作用を指す。この相互作用は、結合する分子によって認識される、例えば、抗原決定基つまりエピトープなどのタンパク質の特定の構造の存在によって左右される。例えば、抗体がエピトープ「A」に対して特異的である場合、結合していない標識した「A」及び抗体を含む反応液に、エピトープAを含むポリペプチド或いは結合していない無標識の「A」が存在すると、抗体と結合する標識Aの量が減少する。
【0104】
用語「実質的に精製された」は、自然の環境から取り除かれてから、単離或いは分離された核酸配列或いはアミノ酸配列であって、自然に結合している組成物が少なくとも約60%除去されたものであり、好ましくは約75%以上の除去、最も好ましいくは90%以上除去されたものを指す。
【0105】
「置換」とは、一つ以上のアミノ酸またはヌクレオチドをそれぞれ別のアミノ酸またはヌクレオチドに置き換えることである。
【0106】
用語「基板」は、任意の好適な固体或いは半固体の支持物を指し、膜及びフィルター、チップ、スライド、ウエハ、ファイバー、磁気または非磁気ビード、ゲル、チューブ、プレート、ポリマー、微小粒子、毛細管が含まれる。この基板には、壁または塹壕、ピン、チャンネル、細孔などの様々な表面形態があり、そこにポリヌクレオチドやポリペプチドが結合する。
【0107】
「転写イメージ」は、所定条件下での所定時間における特定の細胞の種類または組織による集合的遺伝子発現のパターンを指す。
【0108】
「形質転換」とは、外来DNAが受容細胞に導入されるプロセスのことである。形質転換は、当分野で周知の種々の方法により、自然或いは人工の条件下で起こり、原核宿主細胞若しくは真核宿主細胞の中に外来核酸配列を挿入する任意の周知の方法によって行うことができる。この形質転換の方法は、形質転換される宿主細胞のタイプによって選択される。この方法には、バクテリオファージまたはウイルス感染、電気穿孔法(エレクトロポレーション)、リポフェクション、及び微粒子照射が含まれるが、これらに限定されるものではない。「形質転換された」細胞には、導入されたDNAが自律的に複製するプラスミドとして或いは宿主染色体の一部として複製可能である安定的に形質転換された細胞が含まれる。さらに、限られた時間に一時的に導入DNA若しくは導入RNAを発現する細胞も含まれる。
【0109】
本明細書における「遺伝子組換え生物」とは、当分野で周知の遺伝子組換え技術などを用いて、人間が生物の1つ以上の細胞に異種の核酸を導入した任意の生物であり、動物及び植物を含むが、それらに限定されるものではない。微量注入や組換えウイルスに感染させるなどの慎重な遺伝子操作によって、細胞の前駆体に直接或いは間接的に異種核酸を細胞に導入する。「遺伝子操作」とは、典型的な交雑育種やin vitroでの受精ではなく、組換えDNA分子を導入することである。本発明に従った遺伝子組換え生物には、細菌及びラン藻類、菌類、植物、動物が含まれる。本発明の単離されたDNAは、当分野で周知の、例えば、感染、形質移入、形質転換、トランス接合(transconjugation)などの方法によって、宿主に導入することができる。本発明のDNAをそのような生物に導入する技術は周知であり、前出のSambrook他(1989)に記載されている。
【0110】
特定の核酸配列の「変異配列」とは、デフォルトパラメータ設定の「BLAST 2 Sequences」ツールVersion 2.0.9 (May−07−1999)を用いるblastnによって、ある核酸配列のある長さに対する該特定の核酸配列の同一性が、少なくとも40%と決定された核酸配列のことである。このような核酸の対は、ある長さにおいて、例えば、少なくとも50%または60%、70%、80%、85%、90%、95%、98%、或いはそれ以上の同一性を示し得る。ある変異配列は、例えば、「アレル」変異配列(上述)または「スプライス」変異配列、「種」変異配列、「多型」変異配列と表すことができる。スプライス変異配列は基準分子と同一性が極めて高い可能性があるが、mRNAプロセッシング中のエキソンの択一的スプライシングによってポリヌクレオチドの数が多くなったり、少なくなったりする。対応するポリペプチドは、基準分子に存在する追加の機能ドメインを有したり、基準分子に存在するドメインが欠落したりし得る。種変異配列は、種によって異なるポリヌクレオチド配列である。得られるポリペプチドは、互いに高いアミノ酸同一性を有する。多型変異配列は、所定の種と種における特定の遺伝子のポリヌクレオチド配列が異なる。多型変異配列はまた、ポリヌクレオチド配列の1つのヌクレオチドが異なる「1ヌクレオチド多型」(SNP)も含み得る。SNPの存在は、例えば、或る集団、病態、病態の性向を示唆し得る。
【0111】
特定のポリペプチド配列の「変異体」とは、デフォルトパラメータ設定の「BLAST 2 Sequences」ツールVersion 2.0.9 (May−07−1999)を用いるblastpによって、ある核酸配列のある長さに対する該特定のポリペプチド配列の同一性が、少なくとも40%と決定されたポリペプチド配列のことである。このようなポリペプチドの対は、ある長さにおいて、例えば、少なくとも50%または60%、70%、80%、85%、90%、95%、98%、或いはそれ以上の同一性を示し得る。
【0112】
(発明)
本発明は、新規のヒトプロテアーゼ(PRTS)及びPRTSをコードするポリヌクレオチドの発見に基づき、これらの組成物を利用した胃腸疾患、心血管疾患、自己免疫/炎症性の疾患、増殖異常、発生障害、上皮の疾患、神経の疾患、および生殖障害の診断、治療、及び予防に関する。
【0113】
表1は、本発明のポリヌクレオチド配列及びポリペプチド配列の識別番号を示す。各ポリヌクレオチドおよびそれに対応するポリペプチドは、1つのインサイトプロジェクト識別番号(Incyte Project ID)に相関する。各ポリペプチド配列は、記載されているようにポリペプチド配列識別番号(Polypeptide SEQ ID NO :)およびインサイトポリペプチド配列番号(Incyte Polypeptide ID)の両方によって示されている。各ポリヌクレオチド配列は、記載されているようにポリヌクレオチド配列識別番号(Polypeptide SEQ ID NO :)およびインサイトポリヌクレオチドコンセンサス配列番号(Incyte Polypeptide ID)の両方によって示されている。
【0114】
表2は、GenBankタンパク質(genept)データベースにおいてBLAST解析により同定された本発明のポリペプチドに相同性を有する配列を示す。列1および列2はそれぞれ、本発明の各ポリペプチドに対するポリペプチド配列識別番号(Polypeptide SEQ ID NO :)およびそれに対応するインサイトポリペプチド配列番号(Incyte Polypeptide ID)を示す。列3は、GenBankの最も近い相同体のGenBankの識別番号(Genbank ID NO :)を示す。列4は、各ポリペプチドとそのGenBank相同体との間の一致を表す確率スコアを示す。列5は、GwnBank相同体のアノテーションを示し、更に該当箇所には適当な引用文も示す。これらを引用することを以って本明細書の一部とする。
【0115】
表3は、本発明の各ポリペプチドの様々な構造的特徴を示す。列1および列2はそれぞれ、本発明の各ポリペプチドのポリペプチド配列識別番号(SEQ ID NO :)およびそれに対応するインサイトポリペプチド配列番号(Incyte Polypeptide ID)を示す。列3は、各ポリペプチドのアミノ酸残基数を示す。列4および列5はそれぞれ、GCG配列分析ソフトウェアパッケージのMOTIFSプログラム(Genetics Computer Group, Madison WI)によって決定された、潜在的なリン酸化部位および潜在的なグリコシル化部位を示す。列6は、シグネチャ(signature)配列、ドメイン、およびモチーフを含むアミノ酸残基を示す。列7は、タンパク質の構造/機能の分析のための分析方法を示し、該当箇所にはさらに分析方法に利用した検索可能なデータベースを示す。
【0116】
表4に示されているように、本発明のポリヌクレオチド配列は、cDNA配列、またはゲノムDNA由来のコード(エキソン)配列、或いはこれらの2種類の配列のあらゆる組み合わせを用いて組み立てた。列1および列2はそれぞれ、本発明の各ポリヌクレオチドのポリヌクレオチド配列識別番号(Polynucleotide SEQ ID NO :)およびそれに対応するインサイトポリヌクレオチドコンセンサス配列番号(Incyte Polynucleotide ID)を示す。列3は、塩基対における各ポリヌクレオチド配列の長さを示す。列4は、例えば、SEQ ID NO:15−28を同定するため、或いはSEQ ID NO:15−28と関連するポリヌクレオチド配列とを区別するためのハイブリダイゼーションまたは増幅技術に有用なポリヌクレオチド配列の断片を示す。列5は、cDNA配列、ゲノムDNAから推定されるコード配列(エキソン)、および/またはcDNAおよびゲノムDNAの両方からなる群に対応する識別番号を示す。これらの配列を用いて本発明のポリヌクレオチド配列を組み立てた。表4の列6および列7はそれぞれ、列5の配列に対応するcDNA配列およびゲノム配列の開始ヌクレオチド(5’)位置および終了ヌクレオチド(3’)位置を示す。
【0117】
表4の列5に示されている識別番号は、具体的には、例えばインサイトcDNAおよびそれらに対応するcDNAライブラリの識別番号を示す。例えば、7032724H1はインサイトcDNA配列の識別番号であり、BRAXTDR12はそれが由来するcDNAライブラリの識別番号である。cDNAライブラリが示されていないインサイトcDNAは、プールされているcDNAライブラリ(例えば、70152356V1)に由来した。列5の識別番号は、完全長ポリヌクレオチド配列の組み立てに用いたGenBankのcDNAすなわちEST(例えば、g5364348)の識別番号の場合もある。または、列5の識別番号は、Genscan分析によって推定されるゲノムDNAのコード領域の場合もある。例えば、GNN.g6436155_002.editは、Genscan推定コード配列の識別番号であって、g6436155がGenscan分析によって得られたGenBankの配列の識別番号である。このGenscan推定コード配列は、配列を組み立てる前に編集する場合がある(実施例4を参照)。または、列5の識別番号は、”exon−stitching”アルゴリズムによってcDNAおよびGenscan推定エキソンの両方からなる群の場合もある(実施例5を参照)。または、列5の識別番号は、”exon−stretching”アルゴリズムによってcDNAおよびGenscan推定エキソンの両方からなる群の場合もある(実施例5を参照)。場合によっては、列5に示されている配列の範囲と重複するインサイトcDNAの範囲が得られ、最終的なコンセンサス配列が決定されるが、それに相当するインサイトcDNAの識別番号は示されていない。
【0118】
表5は、インサイトcDNA配列を用いて組み立てられたこれらのポリヌクレオチド配列が由来する代表的なcDNAライブラリを示す。代表的なcDNAライブラリとは、上記ポリヌクレオチド配列の組み立ておよび決定に用いられたインサイトcDNA配列を最も多く含むインサイトcDNAライブラリのことである。表5に示されているcDNAライブラリを作製するために用いた組織およびベクターが表6に示されている。
【0119】
本発明はまた、PRTSの変異体も含む。好適なPRTSの変異体は、PRTSの機能的或いは構造的特徴の少なくともどちらか一方を有し、かつPRTSアミノ酸配列に対して少なくとも約80%のアミノ酸配列同一性、或いは少なくとも約90%のアミノ酸配列同一性、更には少なくとも約95%のアミノ酸配列同一性を有する。
【0120】
本発明はまた、PRTSをコードするポリヌクレオチドを提供する。特定の実施例において、本発明は、PRTSをコードするSEQ ID NO:15−28からなる一群から選択された配列を含むポリヌクレオチド配列を提供する。配列表に示したSEQ ID NO:15−28のポリヌクレオチド配列は、窒素系塩基のチミンがウラシルに置換され、糖鎖の背骨がデオキシリボースではなくリボースからなる等価RNA配列を含む。
【0121】
本発明はまた、PRTSをコードするポリヌクレオチド配列の変異配列を含む。詳細には、このようなポリヌクレオチド配列の変異配列は、PRTSをコードするポリヌクレオチド配列と少なくとも70%のポリヌクレオチド配列同一性、或いは少なくとも85%のポリヌクレオチド配列同一性、更には少なくとも95%ものポリヌクレオチド配列同一性を有する。本発明の特定の実施形態は、SEQ ID NO:15−28からなる一群から選択された核酸配列と少なくとも70%のポリヌクレオチド配列同一性、或いは少なくとも85%のポリヌクレオチド配列同一性、更には少なくとも95%ものポリヌクレオチド配列同一性を有するSEQ ID NO:15−28からなる一群から選択された配列を含むポリヌクレオチド配列の変異配列を提供する。上記したポリヌクレオチド変異配列は何れも、PRTSの機能的或いは構造的特徴の少なくとも1つを有するアミノ酸配列をコードする。
【0122】
遺伝暗号の縮重により作り出され得るPRTSをコードする種々のポリヌクレオチド配列には、既知の自然発生する任意の遺伝子のポリヌクレオチド配列と最小の類似性しか有しないものも含まれることを、当業者は理解するであろう。したがって本発明には、可能なコドン選択に基づいた組み合わせの選択によって作り出され得る可能なポリヌクレオチド配列の変異の全てが含まれ得る。これらの組み合わせは、天然のPRTSのポリヌクレオチド配列に適用される標準的なトリプレット遺伝暗号を基に作られ、全ての変異が明確に開示されていると考慮する。
【0123】
PRTSをコードするヌクレオチド配列及びその変異配列は一般に、好適に選択されたストリンジェントな条件下で、天然のPRTSのヌクレオチド配列とハイブリダイズ可能であるが、非天然のコドンを含めるなどの実質的に異なった使い方のコドンを有するPRTS或いはその誘導体をコードするヌクレオチド配列を作ることは有利となり得る。特定のコドンが宿主によって利用される頻度に基づいてコドンを選択して、ペプチドの発現が特定の真核細胞または原核宿主に発生する割合を高めることが可能である。コードされたアミノ酸配列を変えないで、PRTS及びその誘導体をコードするヌクレオチド配列を実質的に変更する別の理由は、天然の配列から作られる転写物より例えば長い半減期など好ましい特性を備えるRNA転写物を作ることにある。
【0124】
本発明はまた、PRTS及びその誘導体をコードするDNA配列またはそれらの断片を完全に合成化学によって作り出すことも含む。作製後にこの合成配列を、当分野で良く知られた試薬を用いて、種々の入手可能な発現ベクター及び細胞系の何れの中にも挿入可能である。更に、合成化学を用いて、PRTSまたはその任意の断片をコードする配列の中に突然変異を導入することも可能である。
【0125】
更に本発明には、種々のストリンジェントな条件下で、請求項に記載されたポリヌクレオチド配列、特に、SEQ ID NO:15−28及びそれらの断片とハイブリダイズ可能なポリヌクレオチド配列が含まれる(例えば、Wahl, G.M.及びS.L. Berger (1987) Methods Enzymol. 152:399−407; and Kimmel. A.R. (1987) Methods Enzymol. 152:507−511.を参照)。アニーリング及び洗浄条件を含むハイブリダイゼーションの条件は、「定義」に記載されている。
【0126】
当分野で周知のDNAのシークエンシング方法を用いて、本発明の何れの実施例も実行可能である。この方法には、例えばDNAポリメラーゼIのクレノウ断片、SEQUENASE(US Biochemical, Cleveland OH)、Taqポリメラーゼ(Applied Biosystems)、熱安定性T7ポリメラーゼ(Amersham, Pharmacia Biotech Piscataway NJ)、或いはELONGASE増幅システム(Life Technologies, Gaithersburg MD)にみられるような校正エキソヌクレアーゼとポリメラーゼとの組み合わせなどの酵素が用いられる。好ましくは、MICROLAB2200液体転移システム(Hamilton, Reno, NV)、PTC200 Thermal Cycler200(MJ Research, Watertown MA)及びABI CATALYST 800 (PE Biosystems) などの装置を用いて配列の準備を自動化する。次に、ABI 373或いは377 DNAシークエンシングシステム(PE Biosystems)、MEGABACE 1000 DNAシークエンシングシステム(Molecular Dynamics. Sunnyvale CA)または当分野で周知の他の方法を用いてシークエンシングを行う。得られた配列を当分野で周知の様々なアルゴリズムを用いて分析する(例えば、Ausubel, F.M. (1997) Short Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York NY, unit 7.7; Meyers, R.A. (1995) Molecular Biology and Biotechnology, Wiley VCH, New York NY, pp. 856−853.を参照)。
【0127】
当分野で周知のPCR法をベースにした種々の方法で、部分的なヌクレオチド配列を利用して、PRTSをコードする核酸配列を伸長し、プロモーターや調節エレメントなどの上流にある配列を検出する。例えば制限部位PCR法を利用する1つの方法では、一般的なプライマー及び入れ子プライマー(nested primer)を用いてクローニングベクター内のゲノムDNAから未知の配列を増幅する(例えば、Sarkar, G. (1993) PCR Methods Applic 2:318−322を参照)。逆PCR法を用いる別法では、広範な方向に伸長して環状化した鋳型から未知の配列を増幅するプライマーを用いる。この鋳型は、既知のゲノム遺伝子座及びその周辺の配列を含む制限断片に由来する(例えば、Triglia, T.ら(1988)Nucleic Acids Res 16:8186を参照)。キャプチャPCR法を用いる第3の方法は、ヒト及び酵母菌人工染色体DNAの既知の配列に隣接するDNA断片のPCR増幅を含む(例えば、Lagerstrom, M.他(1991)PCR Methods Applic 1:111−119を参照)。この方法では、多数の制限酵素による消化及びライゲ−ションを用いて、PCRを行う前に未知の配列の領域の中に組換え二本鎖配列を挿入することが可能である。また、当分野で周知の別の方法を用いて未知の配列を得ることも可能である。(例えば、Parker, J.D. 他 (1991)Nucleic Acids Res. 19:3055−3060を参照)。更に、PCR、ネスト化プライマー、PROMOTERFINDERライブラリ(Clontech, Palo Alto CA)を用いれば、ゲノムDNA内の歩行が可能である。この方法ではライブラリをスクリーニングする必要がなく、イントロン/エキソン接合部を探すのに有用である。全てのPCR法をベースにした方法では、プライマーは、市販のOLIGO 4.06 Primer Analysis software(National Biosciences, Plymouth MN)或いは別の好適なプログラムなどを用いて、長さが22〜30ヌクレオチド、GC含量が50%以上、約68℃〜72℃の温度で鋳型に対してアニーリングするよう設計される。
【0128】
完全長のcDNAをスクリーニングする場合は、大きなcDNAを含むようにサイズが選択されたライブラリを用いるのが好ましい。更に、オリゴd(T)ライブラリが完全な長さのcDNAを産生できない場合は、遺伝子の5’領域を有する配列を含むものが多いランダムに初回抗原刺激を受けたライブラリが有用である。ゲノムライブラリは、5’非転写調節領域への配列の伸長に有用であろう。
【0129】
市販のキャピラリー電気泳動システムを用いて、シークエンシングまたはPCR産物のヌクレオチド配列のサイズの分析、または確認が可能である。詳しくは、キャピラリーシークエンシングには、電気泳動による分離のための流動性ポリマー、及び4つの異なったヌクレオチドに特異的なレーザーで活性化される蛍光色素、放出された波長の検出に利用するCCDカメラを使用することが可能である。出力/光強度は、適切なソフトウェア(例えば、GENOTYPER及びSEQUENCE NAVIGATOR、PE Biosystems)を用いて電気信号に変換され、サンプルのローディングからコンピュータ分析までのプロセス及び電子データ表示がコンピュータ制御可能である。キャピラリー電気泳動法は、特定のサンプルに少量しか存在しない場合もあるDNAの小片のシークエンシングに特に適している。
【0130】
本発明の別の実施例では、PRTSをコードするポリヌクレオチド配列またはその断片を組換えDNA分子にクローニングして、適切な宿主細胞内にPRTS、その断片または機能的等価物を発現させることが可能である。遺伝暗号固有の縮重により、実質的に同じ或いは機能的に等価のアミノ酸配列をコードする別のDNA配列が作られ得り、これらの配列をPRTSのクローン化及び発現に利用可能である。
【0131】
種々の目的でPRTSをコードする配列を変えるために、当分野で一般的に知られている方法を用いて、本発明のヌクレオチド配列を組換えることができる。この目的には、遺伝子産物のクローン化、プロセッシング及び/または発現の調節が含まれるが、これらに限定されるものではない。ランダムな断片によるDNAの混合や遺伝子断片と合成オリゴヌクレオチドのPCR再組み立てを用いて、ヌクレオチド配列の組換えが可能である。例えば、オリゴヌクレオチド媒介性定方向突然変異誘発を利用して、新しい制限部位を生成する突然変異の導入、グリコシル化パターンの変更、コドン選択の変更、スプライスバリアントの作製等が可能である。
【0132】
本発明のヌクレオチドを、MOLECULARBREEDING (Maxygen Inc., Santa Clara CA; 米国特許第5,837,458号; Chang, C.−C. 他 (1999) Nat. Biotechnol. 17:793−797; Christians, F.C. 他 (1999) Nat. Biotechnol. 17:259−264; Crameri, A. 他 (1996) Nat. Biotechnol. 14:315−319)などのDNAシャフリング技術を用いてシャフリングして、PRTSの生物学的または酵素的な活性、或いは他の分子や化合物と結合する能力などのPRTSの生物学的特性を変更或いは改良することができる。DNAシャフリングは、PCR法による遺伝子断片の組換えで遺伝子変異体のライブラリを作製するプロセスである。次に、このライブラリを、目的の特性を有する遺伝子変異体を同定するために選択或いはスクリーニングする。これらの好ましい変異体をプールし、DNAシャフリング及び選択/スクリーニングを繰り返す。従って、人工的な育種及び急速な分子の進化によって多様な遺伝子が作られる。例えば、ランダムな位置に変異がある1つの遺伝子の断片を、目的の特性が最適化するまで、組換え及びスクリーニング、シャフリングを実施することもできる。別法では、所定の遺伝子の断片を、同じ或いは異なった種の同じ遺伝子ファミリーの相同な遺伝子の断片で組換え、それによってプロトコルに従った調節可能な方法で、多数の天然遺伝子の遺伝子多様性を最大にすることができる。
【0133】
別の実施例によれば、PRTSをコードする配列は、当分野で周知の化学的方法を用いて、全体或いは一部が合成可能である(例えば、Caruthers. M.H.ら(1980)Nucl. Acids Res. Symp. Ser 7:215−223; 及びHorn, T.他(1980)Nucl. Acids Res. Symp. Ser.225−232を参照)。別法として、化学的方法を用いてPRTS自体またはその断片を合成することが可能である。例えば、ペプチド合成は種々の固相技術を用いて実行可能である(例えば、Creighton, T. (1984) Proteins. Structures and Molecular Properties, WH Freeman, New York NY, pp. 55−60; Roberge, J.Y.ら(1995) Science 269:202−204を参照)。また、合成の自動化は例えばABI 431Aペプチドシンセサイザー(PE Biosystems)を用いて達成し得る。更にPRTSのアミノ酸配列または任意のその一部は、直接的な合成の際の変更、及び/または化学的方法を用いた他のタンパク質または任意のその一部からの配列との組み合わせにより、天然のポリペプチド配列を有するポリペプチドまたは変異体ポリペプチドを作製することが可能である。
【0134】
このペプチドは、分離用高速液体クロマトグラフィー(例えば、Chiez, R.M. 及び F.Z. Regnier (1990)Methods Enzymol. 182:392−421を参照)を用いて実質的に精製可能である。合成されたペプチドの組成は、アミノ酸分析或いはシークエンシングにより確認することができる(例えば、Creighton、前出、pp28−53を参照)。
【0135】
生物学的に活性なPRTSを発現させるために、PRTSをコードするヌクレオチド配列またはその誘導体を好適な発現ベクターに挿入する。この発現ベクターは、好適な宿主に挿入されたコーディング配列の転写及び翻訳の調節に必要なエレメントを含む。これらのエレメントには、ベクター及びPRTSをコードするポリヌクレオチド配列におけるエンハンサー、構成型及び発現誘導型のプロモーター、5’及び3’の非翻訳領域などの調節配列が含まれる。このようなエレメントは、その長さ及び特異性が様々である。特定の開始シグナルによって、PRTSをコードする配列のより効果的な翻訳を達成することが可能である。このようなシグナルには、ATG開始コドン及びコザック配列などの近傍の配列が含まれる。PRTSをコードする配列及びその開始コドン、上流の調節配列が好適な発現ベクターに挿入された場合は、更なる転写調節シグナルや翻訳調節シグナルは必要なくなるであろう。しかしながら、コーディング配列或いはその断片のみが挿入された場合は、インフレームのATG開始コドンを含む外来性の翻訳調節シグナルが発現ベクターに含まれなければならない。外来性の翻訳要素及び開始コドンは、自然及び合成の様々なものから得ることが可能である。用いられる特定の宿主細胞系に好適なエンハンサーを含めることで発現の効率を高めることが可能である。(例えば、Scharf, D. 他 (1994) Results Probl. Cell Differ. 201−18−162.を参照)。
【0136】
当業者に周知の方法を用いて、PRTSをコードする配列、好適な転写及び翻訳調節エレメントを含む発現ベクターを作製することが可能である。これらの方法には、in vitro組換えDNA技術、合成技術、及びin vivo遺伝子組換え技術が含まれる。(例えば、 Sambrook, J. 他. (1989) Molecular Cloning. Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press, Plainview NY, 4章及び8章, 及び16−17章; 及び Ausubel, F.M. 他. (1995) Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York NY, ch. 9章及び13章1−4章を参照)。
【0137】
種々の発現ベクター/宿主系を利用して、PRTSをコードする配列の保持及び発現が可能である。これらには、限定するものではないが、組換えバクテリオファージ、プラスミド、またはコスミドDNA発現ベクターで形質転換された細菌などの微生物や、酵母菌発現ベクターで形質転換された酵母菌や、ウイルス発現ベクター(例えば、バキュロウイルス)に感染した昆虫細胞系や、ウイルス発現ベクター(例えば、カリフラワーモザイクウイルス、CaMV;タバコモザイクウイルス、TMV)または細菌発現ベクター(例えば、TiまたはpBR322プラスミド)で形質転換された植物細胞系や、動物細胞系などが含まれる(例えば、前出のSambrook、前出のAusubel、Van Heeke, G. および S.M. Schuster (1989) J. Biol. Chem. 264:5503−5509、Engelhard、E.K. 他 (1994) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91:3224−3227、Sandig, V. 他 (1996) Hum. Gene Ther. 7:1937−1945、Takamatsu, N. (1987) EMBOJ. 6:307−311; The McGraw Hill Yearbook of Science and Technology (1992) McGraw Hill, New York NY, pp. 191−196、Logan, J. and T. Shenk (1984) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 81:3655−3659、Harrington, J.J. 他 (1997) Nat. Genet. 15:345−355を参照)。レトロウイルス、アデノウイルス、ヘルペスウイルスまたはワクシニアウイルス由来の発現ベクター、または種々の細菌性プラスミド由来の発現ベクターを用いて、ヌクレオチド配列を標的器官、組織または細胞集団へ輸送することができる(Di Nicola, M. 他 (1998) Cancer Gen. Ther. 5(6):350−356、Yu, M. 他(1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90(13):6340−6344、Buller, R.M. 他(1985) Nature 317(6040):813−815; McGregor, D.P. 他(1994) Mol. Immunol. 31(3):219−226、Verma, I.M. and N. Somia (1997) Nature 389:239−242等を参照)。本発明は使用される宿主細胞によって限定されるものではない。
【0138】
細菌系では、多数のクローニングベクター及び発現ベクターが、PRTSをコードするポリヌクレオチド配列の使用目的に応じて選択可能である。例えば、PRTSをコードするポリヌクレオチド配列の日常的なクローニング、サブクローニング、増殖には、PBLUESCRIPT(Stratagene, La Jolla CA)またはpSPORT1プラスミド(GIBCO BRL)などの多機能の大腸菌ベクターを用いることができる。ベクターの多数のクローニング部位にPRTSをコードする配列をライゲーションするとlacZ遺伝子が破壊され、組換え分子を含む形質転換された細菌の同定のための比色スクリーニング法が可能となる。更に、これらのベクターを用いて、クローニングされた配列のin vitroでの転写、ジデオキシンスクリーニング、ヘルパーファージによる一本鎖の救出、入れ子状態の欠失を作り出すことが可能である(例えば、Van Heeke, G.及びS.M. Schuster (1989) J. Biol. Chem. 264:5503−5509.を参照)。例えば、抗体の産生のためなどに多量のPRTSが必要な場合は、PRTSの発現をハイレベルで誘導するベクターが使用できる。例えば、強力に発現を誘発するT5またはT7バクテリオファージプロモーターを含むベクターを使用できる。
【0139】
PRTSの発現に酵母の発現系の使用が可能である。α因子やアルコールオキシダーゼやPGHプロモーターなどの構成型或いは誘導型のプロモーターを含む多種のベクターが、酵母菌サッカロミセス−セレビジエまたはPichia pastorisに使用可能である。更に、このようなベクターは、発現したタンパク質の分泌か細胞内への保持のどちらかを誘導し、安定した増殖のために宿主ゲノムの中に外来配列を組み込む。(例えば、Ausubel, 1995,前出、Bitter, G.A. ら (1987) Methods Enzymol.153:516−544、及びScorer. C. A. ら (1994) Bio/Technology 121−181−184.を参照)。
【0140】
植物系もPRTSの発現に使用可能である。PRTSをコードする配列の転写は、例えば、CaMV由来の35S及び19Sプロモーターなどのウイルスプロモーターが単独で、或いはTMV(例えば、Coruzzi, G. ら. (1984) EMBO J. 3 : 1671−1680 ; Broglie, R. ら (1984) Science 224 : 838−843 ; および Winter, J. ら (1991) Results Probl. Cell Differ. 17 : 85−105を参照)由来のオメガリーダー配列と組み合わせて促進される。これらの作製物は、直接のDNA形質転換或いは病原体を介したトランスフェクションによって、植物細胞の中に導入可能である。(例えば、The McGraw Hill Yearbook of Science and Technology(1992)McGraw Hill NY, pp.191−196を参照)。
【0141】
哺乳動物細胞では、多種のウイルスベースの発現系が利用され得る。アデノウイルスが発現ベクターとして用いられる場合、後発プロモーター及び3連リーダー配列からなるアデノウイルス転写物/翻訳複合体にPRTSをコードする配列を結合し得る。ウイルスのゲノムの非必須のE1またはE3領域への挿入により、感染した宿主細胞にPRTSを発現する生ウイルスを得ることが可能である(Logan, J.及びShenk, T.(1984)Proc. Natl. Acad. Sci. 81:3655−3659を参照)。さらに、ラウス肉腫ウイルス(RSV)エンハンサーなどの転写エンハンサーを用いて、哺乳動物宿主細胞における発現を増大させることが可能である。タンパク質を高レベルで発現させるために、SV40またはEBVを基にしたベクターを用いることが可能である。
【0142】
ヒト人工染色体(HAC)を用いて、プラスミドで発現しそれに含まれているものより大きなDNAの断片を供給可能である。治療のために約6kb〜10MbのHACsを作製し、従来の輸送方法(リポソーム、ポリカチオンアミノポリマー、またはベシクル)で供給する。(例えば、Harrington. J.J. 他 (1997) Nat Genet.15:345−355.を参照)。
【0143】
哺乳動物系の組換えタンパク質の長期にわたる産生のためには、株化細胞におけるPRTSの安定した発現が望ましい。例えば、発現ベクターを用いて、PRTSをコードする配列を株化細胞に形質転換することが可能である。このような発現ベクターは、ウイルス起源の複製及び/または内在性の発現要素や、同じ或いは別のベクターの上の選択マーカー遺伝子を含む。ベクターの導入の後、細胞を選択培地に移す前に、強化培地で約1〜2日の間増殖させる。選択マーカーの目的は選択的な媒介物に対する抵抗性を与えるとともに、その存在により導入された配列を確実に発現する細胞の増殖及び回収が可能となる。安定的に形質転換された細胞の耐性クローンは、その細胞型に好適な組織培養技術を用いて増殖可能である。
【0144】
任意の数の選択系を用いて、形質転換された細胞系を回収することが可能である。選択系には、以下のものに限定はしないが、単純ヘルペスウイルスチミジンキナーゼ遺伝子及びアデニンホスホリボシルトランスフェラーゼ遺伝子が含まれ、それぞれtkまたはapr細胞において使用される。(例えば、Wigler, M. 他 (1977) Cell 11:223−232; 及びLowy, I. 他(1980) Cell 22:817−823を参照)。また代謝拮抗物質、抗生物質或いは除草剤への耐性を選択のベースとして用いることができる。例えばdhfrはメトトレキセートに対する耐性を与え、neoはアミノグリコシッドネオマイシン及びG−418に対する耐性を与え、als或いはpatはクロルスルフロン(cPRTSsulfuron)、ホスフィノトリシンアセチルトランスフェラーゼ(phosphinotricin acetyltransferase)に対する耐性を与える(例えば、Wigler, M. 他. (1980) Proc. Natl. Acad. Sci. 77:3567−3570; Colbere−Garapin, F. 他(1981) J. Mol. Biol. 150:1−14を参照)。さらに選択に利用できる遺伝子、例えば、代謝のために細胞が必要なものを変えるtrpB及びhisDが文献に記載されている(例えば、Hartman, S.C.及びR.C. Mulligan(1988)Proc. Natl. Acad. Sci. 85:8047−51を参照)。アニトシアニン、緑色蛍光タンパク質(GFP;Clontech)、βグルクロニダーゼ及びその基質GUS,ルシフェラーゼ及びその基質ルシフェリンなどの可視マーカーが用いられる。緑色蛍光タンパク質(GFP)(Clontech, Palo Alto, CA)も使用できる。これらのマーカーを用いて、トランスフォーマントを特定するだけでなく、特定のベクター系に起因する一過性或いは安定したタンパク質発現を定量することが可能である(例えば、Rhodes, C.A.他(1995)Methods Mol. Biol. 55:121−131を参照)。
【0145】
マーカー遺伝子の発現の存在/不在によって目的の遺伝子の存在が示されても、その遺伝子の存在及び発現の確認が必要な場合もある。例えば、PRTSをコードする配列がマーカー遺伝子配列の中に挿入された場合、PRTSをコードする配列を含む形質転換された細胞は、マーカー遺伝子機能の欠落により特定可能である。または、1つのプロモーターの制御下でマーカー遺伝子がPRTSをコードする配列と一列に配置することも可能である。誘導または選択に応答したマーカー遺伝子の発現は、通常タンデム遺伝子の発現も示す。
【0146】
一般に、PRTSをコードする核酸配列を含み、PRTSを発現する宿主細胞は、当業者に周知の種々の方法を用いて特定することが可能である。これらの方法には、DNA−DNA或いはDNA−RNAハイブリダイゼーションや、PCR法、核酸或いはタンパク質の検出及び/または数量化のための膜系、溶液ベース、或いはチップベースの技術を含むタンパク質生物学的試験法または免疫学的アッセイが含まれるが、これらに限定されるものではない。
【0147】
特異的なポリクローナル抗体またはモノクローナル抗体のどちらかを用いるPRTSの発現の検出及び計測のための免疫学的な方法は、当分野で周知である。このような技法には、酵素に結合したイムノソルベントアッセイ(ELISA)、ラジオイムノアッセイ(RIA)、蛍光標示式細胞分取器(FACS)などがある。PRTS上の2つの非干渉エピトープに反応するモノクローナル抗体を用いた、2部位のモノクローナルベースイムノアッセイ(two−site, monoclonal−based immunoassay)が好ましいが、競合の結合アッセイも用いることもできる。これらのアッセイ及びその他のアッセイは、当分野では十分に知られている。(例えば、 Hampton. R. 他.(1990) Serological Methods, Laboratory Manual. APS Press. St Paul. MN, Sect. IV; Coligan, J. E. 他Current Protocols in Immunology, Greene Pub. Associates and Wiley−Interscience, New York. NY; 及びPound, J.D. (1990) Immunochemical Protocols, Humans Press, Totowa NJ)。
【0148】
種々の標識技術及び結合技術が当業者には周知であり、様々な核酸アッセイおよびアミノ酸アッセイに用いられ得る。PRTSをコードするポリヌクレオチドに関連する配列を検出するための、標識されたハイブリダイゼーションプローブ或いはPCRプローブを生成する方法には、オリゴ標識化、ニックトランスレーション、末端標識化、または標識されたヌクレオチドを用いるPCR増幅が含まれる。別法として、PRTSをコードする配列、またはその任意の断片をmRNAプローブを生成するためのベクターにクローニングすることも可能である。当分野では周知であり市販されているこのようなベクターを、T7,T3,またはSP6などの好適なRNAポリメラーゼ及び標識されたヌクレオチドの追加によって、in vitroでのRNAプローブの合成に用いることができる。これらの方法は、例えば、Amersham Pharmacia Biotech及びPromega(Madison WI)、U.S. Biochemical Corp(Cleveland OH)が市販する種々のキットを用いて行うことができる。容易な検出のために用い得る好適なレポーター分子或いは標識には、基質、コファクター、インヒビター、磁気粒子、及び放射性核種、酵素、蛍光剤、化学発光剤、色素産生剤などが含まれる。
【0149】
PRTSをコードするヌクレオチド配列で形質転換された宿主細胞は、細胞培地でのこのタンパク質の発現及び回収に好適な条件下で培養される。形質転換された細胞から産生されたタンパク質が分泌されるか細胞内に留まるかは、使用されるその配列及び/またはそのベクターによる。PRTSをコードするポリヌクレオチドを含む発現ベクターは、原核細胞膜及び真核細胞膜を透過するPRTSの分泌を誘導するシグナル配列を含むように設計できることは、当業者には理解されよう。
【0150】
更に、挿入した配列の発現調節能力または発現したタンパク質を所望の形にプロセシングする能力によって宿主細胞株が選択される。このようなポリペプチドの修飾には、アセチル化、カルボキシル化、グリコシル化、リン酸化、脂質化(lipidation)、及びアシル化が含まれるが、これらに限定されるものではない。タンパク質の「プレプロ」または「プロ」形を切断する翻訳後のプロセシングを利用して、標的タンパク質、折りたたみ及び/または活性を特定することが可能である。翻訳後の活性のための特定の細胞装置及び特徴のある機構をもつ種種の宿主細胞(例えば、CHO、HeLa、MDCK、MEK293、WI38)がAmerican Type Culture Collection(ATCC; Bethesda, MD)より入手可能であり、外来のタンパク質の正しい修飾及びプロセシングを確実にするために選択される。
【0151】
本発明の別の実施例では、PRTSをコードする自然或いは変更された、または組換えの核酸配列を上記した任意の宿主系の融合タンパク質の翻訳となる異種配列に結合させる。例えば、市販の抗体によって認識できる異種部分を含むキメラPRTSタンパク質が、PRTSの活性のインヒビターに対するペプチドライブラリのスクリーニングを促進し得る。また、異種タンパク質部分及び異種ペプチド部分が、市販の親和性基質を用いて融合タンパク質の精製を促進し得る。このような部分には、グルタチオンSトランスフェラーゼ(GST)、マルトース結合タンパク質(MBP)、チオレドキシン(Trx)、カルモジュリン結合ペプチド(CBP)、6−His、FLAG、c−mc、赤血球凝集素(HA)が含まれるが、これらに限定されるものではない。GST及びMBP、Trx、CBP、6−Hisによって、固定されたグルタチオン、マルトース、フェニルアルシン酸化物(phenylarsine oxide)、カルモジュリン、金属キレート樹脂のそれぞれで同族の融合タンパク質の精製が可能となる。FLAG、c−mc、及び赤血球凝集素(HA)によって、これらのエピトープ標識を特異的に認識する市販のモノクローナル抗体及びポリクローナル抗体を用いた融合タンパク質の免疫親和性の精製ができる。また、PRTSをコードする配列と異種タンパク質配列との間にあるタンパク質分解切断部位を融合タンパク質が含むように遺伝子操作すると、PRTSが精製の後に異種部分から切断され得る。融合タンパク質の発現と精製の方法は、Ausubel. (1995、前出 ch 10).に記載されている。市販されている様々なキットを用いて、融合タンパク質の発現及び精製を促進できる。
【0152】
本発明の別の実施例では、TNTウサギ網状赤血球可溶化液またはコムギ胚芽抽出系(Promega)を用いてin vitroで放射能標識したPRTSの合成が可能である。これらの系は、T7またはT3、SP6プロモーターと機能的に結合したタンパク質をコードする配列の転写と翻訳をつなげる。翻訳は、例えば、35Sメチオニンである放射能標識されたアミノ酸前駆体の存在の下で起こる。
【0153】
本発明のPRTSまたはその断片を用いて、PRTSに特異結合する化合物をスクリーニングすることができる。少なくとも1つまたは複数の試験化合物を用いて、PRTSへの特異的な結合をスクリーニングすることが可能である。試験化合物の例には、抗体、オリゴヌクレオチド、タンパク質(例えば受容体)または小分子が挙げられる。
【0154】
一実施例では、このように同定された化合物は、例えばリガンドやその断片などのPRTSの天然のリガンド、または天然の基質、構造的または機能的な擬態性または自然結合パートナーに密接に関連している(Coligan, J.E. 他 (1991) Current Protocols in Immunology 1(2)の5章等を参照)。同様に、化合物は、PRTSが結合する天然受容体、或いは例えばリガンド結合部位などの少なくとも受容体のある断片に密接に関連し得る。何れの場合も、既知の技術を用いてこの化合物を合理的に設計することができる。一実施例では、このような化合物に対するスクリーニングには、分泌タンパク質或いは細胞膜上のタンパク質の何れか一方としてPRTSを発現する好適な細胞の作製が含まれる。好適な細胞には、哺乳動物、酵母、大腸菌からの細胞が含まれる。PRTSを発現する細胞またはPRTSを含有する細胞膜断片を試験化合物と接触させて、PRTSまたは化合物の何れかの結合、刺激または阻害を分析する。
【0155】
あるアッセイは、単に試験化合物をポリペプチドに実験的に結合させ、結合を、フルオロフォア、放射性同位体、酵素抱合体またはその他の検出可能な標識により検出することができる。例えば、このアッセイは、少なくとも1つの試験化合物を、溶液中の或いは固体支持物に固定されたPRTSと結合させるステップと、PRTSとこの化合物との結合を検出するステップを含み得る。別法では、標識された競合物の存在下での試験化合物の結合の検出及び測定を行うことができる。更にこのアッセイでは、細胞遊離剤、化学ライブラリまたは天然の生成混合物を用いて実施することができ、試験化合物は、溶液中で遊離させるか固体支持体に固定させる。
【0156】
本発明のPRTSまたはその断片を用いて、PRTSの活性を調整する化合物をスクリーニングすることが可能である。このような化合物には、アゴニスト、アンタゴニスト、或るいは部分的または逆アゴニスト等が含まれる。一実施例では、PRTSが少なくとも1つの試験化合物と結合する、PRTSの活性が許容される条件下でアッセイを実施し、試験化合物の存在下でのPRTSの活性が試験化合物不在下でのPRTSの活性と比較する。試験化合物の存在下でのPRTSの活性の変化は、PRTSの活性を調整する化合物の存在を示唆する。別法では、試験化合物をPRTSの活性に適した条件下でPRTSを含むin vitroまたは細胞遊離系と結合させてアッセイを実施する。これらアッセイの何れかにおいて、PRTSの活性を調整する試験化合物は間接的に結合することが可能であり、試験化合物と直接接触する必要がない。少なくとも1つから複数の試験化合物をスクリーニングすることができる。
【0157】
別の実施例では、胚性幹細胞(ES細胞)における相同組換えを用いて動物モデル系内で、PRTSまたはその哺乳動物相同体をコードするポリヌクレオチドを「ノックアウト」する。このような技術は当技術分野において周知であり、ヒト疾患動物モデルの作製に有用である(米国特許第5,175,383号及び第5,767,337号等を参照)。例えば129/SvJ細胞株等のマウスES細胞は初期のマウス胚に由来し、培地で増殖させることができる。このES細胞は、ネオマイシンホスホトランスフェラーゼ遺伝子(neo: Capecchi, M.R. (1989) Science 244:1288−1292)等のマーカー遺伝子で破壊した目的の遺伝子を含むベクターで形質転換する。このベクターは、相同組換えにより宿主ゲノムの対応する領域に組み込まれる。別法では、Cre−loxP系を用いて相同組換えを行い、組織特異的または発生段階特異的に目的遺伝子をノックアウトする(Marth, J.D. (1996) Clin. Invest. 97:1999−2002; Wagner, K.U. 他 (1997) Nucleic Acids Res. 25:4323−43 30)。形質転換したES細胞を同定し、例えばC57BL/6マウス系等から採取したマウス細胞胚盤胞に微量注入する。胚盤胞を偽妊娠メスに外科的に導入し、得られるキメラ子孫の遺伝形質を決め、これを交配させてヘテロ接合性系またはホモ接合性系を作製する。このようにして作製した遺伝子組換え動物は、潜在的な治療薬や毒性薬剤で検査することができる。
【0158】
PRTSをコードするポリヌクレオチドをin vitroでヒト胚盤胞由来のES細胞において操作することが可能である。ヒトES細胞は、内胚葉、中胚葉及び外胚葉の細胞の種類を含む少なくとも8つの別々の細胞系統に分化する可能性を有する。これらの細胞系統は、例えば神経細胞、造血系統及び心筋細胞に分化する(Thomson, J.A. 他 (1998) Science 282:1145−1 147)。
【0159】
PRTSをコードするポリヌクレオチドを用いて、ヒト疾患をモデルとした「ノックイン」ヒト化動物(ブタ)または遺伝子組換え動物(マウスまたはラット)を作製することが可能である。ノックイン技術を用いて、PRTSをコードするポリヌクレオチドの或る領域を動物ES細胞に注入し、注入した配列を動物細胞ゲノムに組み込ませる。形質転換細胞を胞胚に注入し、胞胚を上記のように移植する。遺伝子組換え子孫または近交系について研究し、潜在的な医薬品を用いて処理し、ヒトの疾患の治療に関する情報を得る。別法では、例えばPRTSを乳汁内に分泌するなどPRTSを過剰に発現する哺乳動物近交系は、便利なタンパク質源となり得る(Janne, J. 他 (1998) Biotechnol. Annu. Rev. 4:55−74)。
【0160】
(治療)
PRTSのある領域とプロテアーゼのある領域との間に、例えば配列及びモチーフの文脈における化学的及び構造的類似性が存在する。更に、PRTSの発現は、胃腸組織、上皮組織、生殖組織、心血管組織、癌組織、および炎症組織に密接に関連し、また、健康な腎臓及び皮膚組織に密接に関連する。従って、PRTSは、胃腸疾患、心血管疾患、自己免疫/炎症性の疾患、増殖異常、発生障害、上皮の疾患、神経の疾患、および生殖障害においてある役割を果たすと考えられる。PRTSの発現若しくは活性の増大に関連する疾患の治療においては、PRTSの発現または活性を低下させることが望ましい。また、PRTSの発現または活性の低下に関連する疾患の治療においては、PRTSの発現または活性を増大させることが望ましい。
【0161】
従って、一実施例において、PRTSの発現または活性の低下に関連した疾患の治療または予防のために、患者にPRTSまたはその断片や誘導体を投与することが可能である。限定するものではないが、このような疾患には胃腸疾患、心血管疾患、自己免疫/炎症性の疾患、細胞増殖異常、発生障害、上皮の疾患、神経の疾患、および生殖障害が含まれ、胃腸疾患の中には、嚥下障害、消化性食道炎、食道痙攣、食道狭窄、食道癌、消化不良、消化障害、胃炎、胃癌、食欲不振、悪心、嘔吐、胃不全麻痺、洞または幽門の浮腫、腹部アンギナ、胸焼け、胃腸炎、イレウス、腸管感染、消化性潰瘍、胆石症、胆嚢炎、胆汁うっ滞、膵臓炎、膵臓癌、胆道疾患、肝炎、高ビリルビン血症、硬変症、肝臓の受動性うっ血、ヘパトーム、感染性大腸炎、潰瘍性大腸炎、潰瘍性直腸炎、クローン病、ホイップル病、マロリー‐ヴァイス症候群、結腸癌、結腸閉塞、過敏性腸症候群、短小腸症候群、下痢、便秘、胃腸出血、及び後天性免疫不全症候群(AIDS)腸症、黄疸、肝性脳症、肝腎症候群、肝炎、肝脂肪症、血色素症、ウィルソン病、α−1−アンチトリプシン欠損症、ライ症候群、原発性硬化性胆管炎、肝梗塞、門脈循環閉塞及び血栓、小葉中心壊死、肝臓紫斑病、肝静脈血栓、肝静脈閉塞症、子癇前症、子癇、妊娠性急性肝脂肪、妊娠性肝臓内胆汁うっ滞と、結節性再生及び腺腫、癌腫を含む肝癌とが含まれ、心血管疾患の中には、動静脈瘻、アテローム硬化、高血圧、脈管炎、レイノー病、静脈奇形、動脈解離、静脈瘤、血栓静脈炎及び静脈血栓、血管の腫瘍、血栓崩壊の合併症、バルーン血管形成術(balloon angioplasty)、血管置換術(vascular replacement)、大動脈冠動脈バイパス術移植手術(coronary artry bypass graft suegery)、うっ血性心不全、虚血性心疾患、狭心症、心筋梗塞、高血圧性心疾患、変性弁膜性心疾患、石灰化大動脈弁狭窄症、先天性2尖大動脈弁、僧帽弁輪状石灰化(mitral annular calcification)、僧帽弁脱出、リウマチ熱、リウマチ性心疾患、感染性心内膜炎、非細菌性血栓性心内膜炎、全身性エリテマトーデスの心内膜炎、カルチノイド心疾患、心筋症、心筋炎、心膜炎、腫瘍性心疾患、先天性心臓疾患、先天性肺異常(congenital lung anomalies)、肺拡張不全、肺うっ血及び肺水腫、肺動脈塞栓症、肺出血、肺梗塞、肺高血圧症、血管硬化症、閉塞性肺疾患、拘束性肺疾患(restrictive pulmonary disease)、慢性閉塞性肺疾患、肺気腫、慢性気管支炎、気管支喘息、細気管支拡張症、細菌性肺炎、ウイルス性肺炎及びマイコプラズマ肺炎、肺膿瘍、肺結核、びまん性間質性疾患(diffuse interstitial diseases)、塵肺症、サルコイド症、特発性肺繊維症(idiopathic pulmonary fibrosis)、剥離性間質性肺炎、過敏症肺炎(hypersensivitity pneumonitis)、肺好酸球増加閉塞性細気管支炎―器質性肺炎(pulmonary eosinophilia bronchiolitis obliterans−organizing pneumonia)、びまん性肺出血症候群(diffuse pulmonary hemorrhage syndromes)、グッドパスチャー症候群、特発性肺血鉄症、肺併発膠原血管病(pulmonary involvement in collagen−vascular disorders)、肺胞たんぱく症、肺腫瘍、炎症性及び非炎症性胸水(inflammatory and noninflammatory pleural effusions)、気胸症、胸膜腫瘍、薬物による肺疾患(drug−induced lung disease)、放射線による肺疾患(radiation−induced lung desease)及び肺移植の合併症などが含まれ、自己免疫/炎症性の疾患の中には、炎症及び日光性角化症、後天性免疫不全症候群(AIDS)及び副腎機能不全、成人呼吸窮迫症候群、アレルギー、強直性脊椎炎、アミロイド症、貧血、喘息、アテローム性動脈硬化症、アテローム斑破裂、自己免疫性溶血性貧血、自己免疫性甲状腺炎、自己免疫性多腺性内分泌カンジダ性外胚葉ジストロフィー(APECED)、気管支炎、胆嚢炎、接触皮膚炎、クローン病、アトピー性皮膚炎、皮膚筋炎、糖尿病、肺気腫、リンパ球毒素性一時性リンパ球減少症、赤芽球症、結節性紅斑、萎縮性胃炎、糸球体腎炎、グッドパスチャー症候群、痛風、グレーブス病、橋本甲状腺炎、過好酸球増加症、過敏性大腸症候群、多発性硬化症、重症筋無力症、心筋または心膜炎症、骨関節炎、関節軟骨の分解、骨粗しょう症、膵炎、乾癬、ライター症候群、リウマチ様関節炎、強皮症、シェ−グレン症候群、全身性アナフィラキシー、全身性エリテマトーデス、全身性硬化症、原発性血小板血症、血小板減少症、潰瘍性大腸炎、ウェルナー症候群、癌合併症、血液透析、体外循環、ウイルス感染症、細菌感染症、真菌感染症、寄生虫感染症、原虫感染症、蠕虫感染症、外傷が含まれ、細胞増殖異常の中には日光性角化症及びアテローム性動脈硬化、滑液包炎、硬変、肝炎、混合型結合組織病(MCTD)、骨髄線維症、発作性夜間ヘモグロビン尿症、真性多血症、乾癬、原発性血小板血症、並びに腺癌及び白血病、リンパ腫、黒色腫、骨髄腫、肉腫、及び奇形癌、具体的には、副腎、膀胱、骨、骨髄、脳、乳房、頚部、胆嚢、神経節、消化管、心臓、腎臓、肝臓、肺、筋肉、卵巣、膵臓、副甲状腺、陰茎、前立腺、唾液腺、皮膚、精巣、胸腺、甲状腺、及び子宮の癌が含まれ、発生障害も含まれ、その中には尿細管性アシドーシス、貧血、クッシング症候群、軟骨形成不全性小人症、デュシェンヌ‐ベッカー型筋ジストロフィー、骨吸収、癲癇、性腺形成異常、WAGR症候群(ウィルムス腫瘍、無虹彩症、尿生殖器異常、精神薄弱)、スミス‐マジェニス症候群(Smith− Magenis syndrome)、脊髄形成異常症候群、遺伝性粘膜上皮異形成、遺伝性角皮症、シャルコー‐マリー‐ツース病及び神経線維腫症などの遺伝性神経病、甲状腺機能低下症、水頭症、Syndenham舞踏病(Syndenham’s chorea)及び脳性小児麻痺などの発作障害、脊髄二分裂、無脳症、頭蓋脊椎披裂、先天性緑内障、白内障、加齢性黄斑変性症、感覚神経性聴力損失が含まれ、上皮の疾患の中には、汗疱状湿疹、アレルギー性接触皮膚炎、角化上皮症、黒皮症、白斑、日光性角化症、基底細胞癌、扁平上皮癌、脂漏性角化症、毛包炎、単純ヘルぺス、帯状疱疹、水痘、カンジダ症、皮膚糸状菌症、疥癬、昆虫刺症、老年性血管腫、ケロイド、皮膚線維腫、尖端線維性軟肬、じんま疹、一過性棘融解性皮膚症、乾燥症、湿疹、アトピー性皮膚炎、接触性皮膚炎、手湿疹、貨幣状湿疹、ビダール苔癬、asteatotic eczema、うっ血性皮膚炎、うっ血性潰瘍、脂漏性皮膚炎、乾癬、扁平苔癬、バラ色粃糖疹、膿痂疹、膿瘡、皮膚糸状菌症、なまず、疣贅、尋常性座瘡、赤鼻、尋常性天疱瘡、落葉状天疱瘡、腫瘍随伴性天疱瘡、水疱性類天疱瘡、妊娠性疱疹、疱疹状皮膚炎、線形性IgA疾患、後天性表皮水疱症、皮膚筋炎、紅斑性狼瘡、強皮症および限局性強皮症、紅皮症、脱毛症、定形皮膚障害(figurate skin lesions)、血管拡張症、色素沈着低下、色素沈着過度、小疱疹/水疱、発疹、皮膚薬物反応、丘疹小結節皮膚障害(papulonodular skin lesions)、慢性非治癒性創傷、感光性疾患、単純表皮水泡症、表皮剥離および非表皮剥離性掌蹠角皮症、ジーメンス水疱魚鱗癬(ichthyosis bullosa of Siemens)、剥脱性魚鱗癬、手掌足底角化症、掌蹠角皮症(keratosis palmoplantarisまたはpalmoplantar keratoderma)、keratosis punctata、Meesmann’s corneal dystrophy、先天性爪肥厚症、白色海綿母斑、多発性皮脂嚢腫、表皮性母斑/表皮剥離性角化型、moniletbrix、trichothiodystrophy、慢性肝炎/特発性肝硬変、結腸直腸過形成が含まれ、神経の疾患の中には、癲癇、虚血性脳血管障害、脳卒中、大脳新生物、アルツハイマー病、ピック病、ハンチントン病、痴呆、パーキソン病及びその他の錐体外路障害、筋萎縮性側策硬化及びその他の運動ニューロン障害、進行性神経性筋萎縮症、色素性網膜炎、遺伝性運動失調、多発性硬化症及び他の脱髄疾患、細菌性及びウイルス性髄膜炎、脳膿瘍、硬膜下蓄膿症、硬膜外膿瘍、化膿性頭蓋内血栓性静脈炎、脊髄炎及び神経根炎、ウイルス性中枢神経系疾患と、クールー及びクロイツフェルト‐ヤコブ病、ゲルストマン症候群、Gerstmann−Straussler−Scheinker症候群を含むプリオン病と、致死性家族性不眠症、神経系性栄養病及び代謝病、神経線維腫症、結節硬化症、小脳網膜血管芽腫(cerebelloretinal hemangioblastomatosis)、脳3叉神経血管症候群、ダウン症を含む中枢神経系性精神薄弱及び他の発生障害、脳性麻痺、神経骨格異常症、自律神経系障害、末梢神経疾患、皮膚筋炎及び多発性筋炎と、遺伝性、代謝性、内分泌性、及び中毒性ミオパシーと、重症筋無力症、周期性四肢麻痺と、気分性及び不安性の障害、分裂病性疾患を含む精神病と、季節性障害(SAD)と、静座不能、健忘症、緊張病、糖尿病性ニューロパシー、錐体外路性終末欠陥症候群、ジストニー、分裂病性精神障害、帯状疱疹後神経痛、及びトゥーレット病と、進行性核上麻痺、皮質基部変性(corticobasal degeneration)及び家族性の前頭側頭性健忘症とが含まれ、生殖障害の中には、プロラクチンの産生異常と、卵管病及び排卵異常、子宮内膜症、発情期異常、月経周期異常、多嚢胞卵巣症候群、卵巣過剰刺激症候群、子宮内膜癌及び卵巣癌、子宮筋腫、自己免疫異常、異所性妊娠、奇形発生を含む不妊症と、乳癌、線維嚢胞性乳腺症、乳漏症と、精子形成異常、生理学上の精子異常、精巣癌、前立腺癌、良性の前立腺過形成、前立腺炎、ペーロニー病、インポテンス、男性乳房及び女性化乳房癌とが含まれる。
【0162】
別の実施例では、限定するものではないが上に列記した疾患を含むPRTSの発現または活性の低下に関連した疾患の治療または予防のために、PRTSまたはその断片や誘導体を発現し得るベクターを患者に投与することも可能である。
【0163】
更に別の実施例では、限定するものではないが上に列記した疾患を含むPRTSの発現または活性の低下に関連した疾患の治療または予防のために、実質的に精製されたPRTSを含む組成物を好適な医薬用担体と共に患者に投与することも可能である。
【0164】
更に別の実施例では、限定するものではないが上に列記した疾患を含むPRTSの発現または活性の低下に関連した疾患の治療または予防のために、PRTSの活性を調節するアゴニストを患者に投与することも可能である。
【0165】
更なる実施例では、PRTSの発現または活性の増大に関連した疾患の治療または予防のために、患者にPRTSのアンタゴニストを投与することが可能である。限定するものではないが、このような疾患の例には、上記した胃腸疾患、心血管疾患、自己免疫/炎症性の疾患、増殖異常、発生障害、上皮の疾患、神経の疾患、および生殖障害が含まれる。一実施態様では、PRTSと特異的に結合する抗体が直接アンタゴニストとして、或いはPRTSを発現する細胞または組織に薬剤を運ぶターゲッティング或いは運搬機構として間接的に用いられ得る。
【0166】
別の実施例では、限定するものではないが上に列記した疾患を含むPRTSの発現または活性の増大に関連した疾患の治療または予防のために、PRTSをコードするポリヌクレオチドの相補配列を発現するベクターを患者に投与することも可能である。
【0167】
別の実施例では、本発明の任意のタンパク質、アンタゴニスト、抗体、アゴニスト、相補的な配列、ベクターを別の好適な治療薬と組み合わせて投与することもできる。当業者は、従来の医薬原理にしたがって併用療法で用いる好適な治療薬を選択可能である。治療薬との組み合わせにより、上に列記した種々の疾患の治療または予防に相乗効果をもたらし得る。この方法を用いて少ない量の各薬剤で医薬効果をあげることが可能であり、広範囲な副作用の可能性を低減し得る。
【0168】
PRTSのアンタゴニストは、当分野で一般的な方法を用いて製造することが可能である。詳しくは、精製されたPRTSを用いて抗体を作ったり、治療薬のライブラリをスクリーニングしてPRTSと特異的に結合するものを同定が可能である。PRTSの抗体も、当分野で一般的な方法を用いて製造することが可能である。このような抗体には、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体、キメラ抗体、一本鎖、Fabフラグメント、及びFab発現ライブラリによって作られたフラグメントが含まれる。但し、これらに限定されるものではない。治療用には、中和抗体(即ち、二量体の形成を阻害するもの)が特に好ましい。
【0169】
抗体の産生のためには、ヤギ、ウサギ、ラット、マウス、ヒト及びその他のものを含む種々の宿主が、PRTSまたは任意の断片、または免疫原性の特性を備えるそのオリゴペプチドの注入によって免疫化され得る。宿主の種に応じて、種々のアジュバントを用いて免疫応答を高めることもできる。このようなアジュバントにはフロイントアジュバント、水酸化アルミニウムなどのミネラルゲルアジュバント、リゾレシチン、プルロニックポリオル、ポリアニオン、ペプチド、油性乳剤、キーホールリンペットヘモシニアン、及びジニトロフェノールなどの界面活性剤が含まれるが、これらに限定されるものではない。ヒトに用いられるアジュバントの中では、BCG(bacilli Calmette−Guerin)及びCorynebacterium parvumが特に好ましい。
【0170】
PRTSに対する抗体を誘発するために用いられるオリゴペプチド、ペプチド、または断片は、少なくとも約5個のアミノ酸からなり、一般的には約10個以上のアミノ酸からなるものが好ましい。これらのオリゴペプチド或いはペプチド、またはそれらの断片は、天然のタンパク質のアミノ酸配列の一部と同一であることが望ましい。PRTSアミノ酸の短いストレッチは、KLHなどの別のタンパク質の配列と融合し、キメラ分子に対する抗体が産生され得る。
【0171】
PRTSに対するモノクローナル抗体は、培地内の連続した細胞株によって、抗体分子を産生する任意の技術を用いて作製することが可能である。これらの技術には、ハイブリドーマ技術、ヒトB細胞ハイブリドーマ技術、及びEBV−ハイブリドーマ技術が含まれるが、これらに限定されるものではない(例えば、Kohler, G. ら. (1975) Nature 256:495−497; Kozbor, D. ら. (1985) .J. Immunol. Methods 81−8−42; Cote, R.J. ら. (1983) Proc. Natl. Acad. Sci. 80:2026−2030; Cole, S.P. ら. (1984) Mol. Cell Biol. 62:109−120を参照)。
【0172】
更に、「キメラ抗体」作製のために発達したヒト抗体遺伝子にマウス抗体遺伝子をスプライシングするなどの技術が、好適な抗原特異性及び生物学的活性を備える分子を得るために用いられる(例えば、Morrison, S.L.他. (1984) Proc. Natl. Acad. Sci. 81−4851−4855; Neuberger, M.S.他. (1984) Nature 312:604−608; Takeda, S.ら. (1985) Nature 314:452,454を参照)。別法では、当分野で周知の方法を用いて、一本鎖抗体の産生のための記載された技術を適用して、PRTS特異性一本鎖抗体を生成する。関連する特異性を備えるが別のイディオタイプの組成の抗体は、ランダムな組み合わせの免疫グロブリンライブラリから鎖混合によって生成することもできる(例えば、Burton D.R. (1991) Proc. Natl. Acad. Sci. 88:11120−3を参照)。
【0173】
抗体は、リンパ球集団の中のin vivo産生を誘発することによって、または免疫グロブリンライブラリのスクリーニングまたは文献に示されているような、高度に特異的な結合試薬のパネルをスクリーニングすることによって、得ることもできる(例えば、Orlandi, R. 他. (1989) Proc. Natl. Acad. Sci. 86: 3833−3837; Winter, G. 他. (1991) Nature 349:293−299を参照)。
【0174】
PRTSに対する特異的な結合部位を含む抗体も得ることができる。例えば、このような断片には、抗体分子のペプシン消化によって生成されるF(ab’)に断片と、F(ab’)に断片のジスルフィド架橋を減じることによって生成されるFab断片が含まれるが、これらに限定されるものではない。別法では、Fab発現ライブラリを作製することによって、所望の特異性とモノクローナルFab断片の迅速且つ容易な同定が可能となる(例えば、Huse, W.D. ら. (1989) Science 254:1275−1281を参照)。
【0175】
種々のイムノアッセイを用いてスクリーニングし、所望の特異性を有する抗体を同定する。隔離された特異性を有するポリクローナル抗体またはモノクローナル抗体の何れかを用いる競合的な結合、または免疫放射線活性のための数々のプロトコルが、当分野では周知である。通常このようなイムノアッセイには、PRTSとその特異性抗体との間の複合体調整の計測が含まれる。二つの非干渉性PRTSエピトープに対して反応性のモノクローナル抗体を用いる、2部位モノクローナルベースのイムノアッセイが一般に利用されるが、競合的結合アッセイも利用することができる(Pound、前出)。
【0176】
ラジオイムノアッセイ技術と共にScatchard分析などの様々な方法を用いて、PRTSに対する抗体の親和性を評価する。親和性を結合定数Kaで表すが、このKaは、平衡状態の下でPRTS抗体複合体のモル濃度を遊離抗体と遊離抗原のモル濃度で除して得られる値である。多数のPRTSエピトープに対して親和性が不均一なポリクローナル抗体医薬のKaは、PRTSに対する抗体の平均親和性または結合活性を表す。特定のPRTSエピトープに単一特異的なモノクローナル抗体医薬のKaは、親和性の真の測定値を表す。Ka値が10〜1012L/molの高親和性抗体医薬は、PRTS抗体複合体が激しい操作に耐えなければならないイムノアッセイに用いるのが好ましい。Ka値が10〜10L/molの低親和性抗体医薬は、PRTSが抗体から最終的に活性化状態で解離する必要がある免疫精製(immunopurification)及び類似の処理に用いるのが好ましい。(Catty, D. (1988) Antibodies, Volume I: Practical Approach. IRL Press, Washington, DC; Liddell, J. E. and Cryer, A. (1991) Practical Guide to Monoclonal Antibodies, John Wiley & Sons, New York NY)。
【0177】
ある下流での適用におけるこのような医薬品の品質及び適性を調べるために、ポリクローナル抗体医薬の抗体価及び結合活性を更に評価する。例えば、少なくとも1〜2mg/mlの特異的な抗体、好ましくは5〜10mg/mlの特異的な抗体を含むポリクローナル抗体医薬は一般に、PRTS抗体複合体を沈殿させなければならない処理に用いられる。様々な適用例における抗体の特異性及び抗体価、結合活性、抗体の品質や使用法の指針は一般に入手可能である。(例えば、Catty, 前出, 及びColigan 他、前出を参照)。
【0178】
本発明の別の実施例では、PRTSをコードするポリヌクレオチド、またはその任意の断片や相補配列が、治療目的で使用することができる。ある実施態様では、PRTSをコードする遺伝子のコーディング領域や調節領域に相補的な配列やアンチセンス分子(DNA及びRNA、修飾ヌクレオチド)を設計して遺伝子発現を変更することができる。このような技術は当分野では周知であり、センスまたはアンチセンスオリゴヌクレオチドまたは大きな断片が、PRTSをコードする配列の制御領域から、またはコード領域に沿ったさまざまな位置から設計可能である。
【0179】
治療に用いる場合、アンチセンス配列を好適な標的細胞に導入するのに好適な任意の遺伝子送達系を用いることができる。アンチセンス配列は、転写時に標的タンパク質をコードする細胞配列の少なくとも一部に相補的な配列を発現する発現プラスミドの形で細胞内に送達することができる(例えば、Slater, J.E. 他 (1998) J. Allergy Clin. Immunol. 102(3):469−475; and Scanlon, K.J. 他 (1995)9(13):1288−1296.を参照 )。また、アンチセンス配列は、例えばレトロウイルスやアデノ関連ウイルスベクター等のウイルスベクターを用いて細胞内に導入することもできる(例えば、Miller, A.D. (1990) Blood 76:271; Ausubel, 前出; Uckert, W. and W. Walther (1994) Pharmacol. Ther. 63(3):323−347を参照)。その他の遺伝送達機構には、リポソーム系、人工的なウイルスエンベロープ、及び当分野で周知のその他の系が含まれる(Rossi, J.J. (1995) Br. Med. Bull. 51(1):217−225; Boado, R.J.他 (1998) J. Pharm. Sci. 87(11):1308−1315; and Morris, M.C. 他 (1997) Nucleic Acids Res. 25(14):2730−2736.を参照)。
【0180】
本発明の別の実施例では、PRTSをコードするポリヌクレオチドを、体細胞若しくは生殖細胞の遺伝子治療に用いることが可能である。遺伝子治療は、(i)遺伝子欠損症(例えば、X染色体連鎖遺伝(Cavazzana−Calvo, M. 他 (2000) Science 288:669−672)によって特徴づけられる重度の複合型免疫欠損(SCID)−X1)、遺伝性アデノシン−デアミナーゼ(ADA)欠損症(Blaese, R.M. 他 (1995) Science 270:475−480; Bordignon, C. 他 (1995) Science 270:470−475)に関連する重度の複合型免疫欠損、嚢胞性繊維症(Zabner, J. 他 (1993) Cell 75:207−216: Crystal, R.G. 他 (1995) Hum. Gene Therapy 6:643−666; Crystal, R.G. 他. (1995) Hum. Gene Therapy 6:667−703)、サラセミア(thalassamia)、家族性高コレステロール血症、第VIII因子若しくは第IX因子欠損による血友病(Crystal, 35 R.G. (1995) Science 270:404−410; Verma, I.M. and Somia. N. (1997) Nature 389:239−242)を治療したり、(ii)条件的致死性遺伝子産物(例えば、細胞増殖の制御不能による癌の場合)を発現させたり、及び(iii)細胞内の寄生虫(例えば、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)(Baltimore, D. (1988) Nature 335:395−396; Poescbla, E. 他 (1996) Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 93:11395−11399)や、B型若しくはC型肝炎ウイルス(HBV、HCV)、Candida albicans及びParacoccidioides brasiliensis等の真菌寄生虫、Plasmodium falciparum及びTrypanosoma cruzi等の原虫寄生体)に対する防御機能を有するタンパク質を発現させて行うことができる。PRTSの発現若しくは調節に必要な遺伝子の欠損が疾患を引き起こす場合、導入した細胞の好適な集団からPRTSを発現させて、遺伝子欠損によって起こる症状の発現を緩和することが可能である。
【0181】
本発明の更なる実施例では、PRTSの欠損による疾患や異常症は、PRTSをコードする哺乳動物発現ベクターを作製して、これらのベクターを機械的手段によってPRTS欠損細胞に導入することによって治療する。in vivo或いはex vitroの細胞に用いる機械的な導入技術には、(i)個々の細胞内へのDNAのマイクロインジェクション、(ii)金粒子の打ち込み、(iii)リポソーム仲介性トランスフェクション、(iv)受容体仲介性遺伝子導入、及び(v)DNAトランスポソン(Morgan, R.A. and W.F. Anderson (1993) Annu. Rev. Biochem. 62:191−217; Ivics, Z. (1997) Cell 91:501−510; Boulay, J−L. and H. Recipon (1998) Curr. Opin. Biotechnol. 9:445−450)の使用が含まれる。
【0182】
PRTSの発現に影響を及ぼし得る発現ベクターには、限定するものではないが、PCDNA 3.1、EPITAG、PRCCMV2、PREP、PVAXベクター(Invitrogen, Carlsbad CA)、PCMV−SCRIPT、PCMV−TAG、PEGSH/PERV (Stratagene, La Jolla CA)、PTET−OFF、PTET−ON、PTRE2、PTRE2−LUC、PTK−HYG (Clontech, Palo Alto CA)が含まれる。PRTSを発現させるために、(i)恒常的に活性なプロモーター(例えば、サイトメガロウイルス(CMV)、ラウス肉腫ウイルス(RSV)、SV40ウイルス、チミジンキナーゼ(TK)、若しくはβ−アクチン遺伝子等)、(ii)誘導性プロモーター(例えば、市販されているT−REXプラスミド(Invitrogen)に含まれている、テトラサイクリン調節性プロモーター(Gossen, M. and H. Bujard (1992) Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 89:5547−5551; Gossen, M. 他 (1995) Science 268:1766−1769; Rossi, F.M.V. and H.M. Blau (1998) Curr. Opin. Biotechnol. 9:451−456))、エクジソン誘導性プロモーター(市販されているプラスミドPVGRXR及びPINDに含まれている:Invitrogen)、FK506/ラパマイシン誘導性プロモーター、またはRU486/ミフェプリストーン誘導性プロモーター(Rossi, F.M.V. and H.M. Blau, 前出)、または(iii)正常な個体に由来するPRTSをコードする内在性遺伝子の天然のプロモーター若しくは組織特異的プロモーターを用いることが可能である。
【0183】
市販のリポソーム形質転換キット(例えば、Invitrogenが販売しているPERFECT LIPID及びTRANSFECTION KIT)を用いれば、当業者は経験にそれほど頼らないでもポリヌクレオチドを培養中の標的細胞に導入することが可能である。別法では、リン酸カルシウム法(Graham. F.L. and A.J. Eb (1973) Virology 52:456−467)若しくは電気穿孔法 (Neumann, B. 他 (1982) EMBO J. 1:841−845)を用いて形質転換を行う。初代細胞にDNAを導入するためには、これらの標準的な哺乳動物トランスフェクションプロトコルを変更する必要がある。
【0184】
本発明の別の実施例では、PRTSの発現に関連する遺伝子欠損によって起こる疾患や異常症は、(i)レトロウイルス末端反復配列(LTR)プロモーター若しくは独立したプロモーターのコントロール下でPRTSをコードするポリヌクレオチドと、(ii)好適なRNAパッケージングシグナルと、(iii)追加のレトロウイルス・シス作用性RNA配列及び効率的なベクターの増殖に必要なコーディング配列を伴うRev応答性エレメント(RRE)とからなるレトロウイルスベクターを作製して治療することができる。レトロウイルスベクター(例えば、PFB及びPFBNEO)はStratagene社から入手可能であり、公表データ(Riviere, I. 他. (1995) Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 92:6733−6737)に基づいている。上記データを引用することをもって本明細書の一部とする。このベクターは、VSVg(Armentano, D. 他 (1987) J. Virol. 61:1647−1650; Bender, M.A. 他 (1987) J. Virol. 61:1639−1646; Adam, M.A. and A.D. Miller (1988) J. Virol. 62:3802−3806; Dull, T. 他 (1998) J. Virol. 72:8463−8471; Zufferey, R. 他 (1998) J. Virol. 72:9873−9880)等の乱交雑エンベロープタンパク質若しくは標的細胞上の受容体に対する親和性を有するエンベロープ遺伝子を発現する好適なベクター産生細胞系(VPCL)において増殖される。RIGGに付与された米国特許第5,910,434号(「Method for obtaining retrovirus packaging cell lines producing high transducing efficiency retroviral supernatant」)において、レトロウイルスパッケージング細胞系を得るための方法が開示されており、引用することをもって本明細書の一部とする。レトロウイルスベクターの増殖、ある細胞集団(例えば、CD4T細胞)の形質導入、並びに形質導入した細胞を患者に戻す方法は、遺伝子治療の分野では周知であり、多数の文献に記載されている(Ranga, U. 他. (1997) J. Virol. 71:7020−7029; Bauer, G. 他 (1997) Blood 89:2259−2267; Bonyhadi, M.L. (1997) J. Virol. 71:4707−4716; Ranga, U. 他 (1998) Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 95:1201−1206: Su, L. (1997) Blood 89:2283−2290)。
【0185】
別法では、アデノウイルス系遺伝子治療の送達系を用いて、PRTSの発現に関連する1或いは複数の遺伝子異常を有する細胞にPRTSをコードするポリヌクレオチドを送達する。アデノウイルス系ベクターの作製及びパッケージングは当分野では周知である。複製欠損型アデノウイルスベクターは、免疫調節タンパク質をコードする遺伝子を膵臓の無損傷の膵島の中に導入するために可変性であることが証明された(Csete, M.E. 他. (1995) Transplantation 27:263−268)。使用できる可能性のあるアデノウイルスベクターが、米国特許第5,707,618号(「Adenovirus vectors for gene therapy」)に記載されており、引用することをもって本明細書の一部とする。アデノウイルスベクターについてはまた、Antinozzi, P.A. 他 (1999) Annu. Rev. Nutr. 19:511−544; and Verma, I.M. and N. Somia (1997) Nature 18:389:239−242を参照し、引用することをもって本明細書の一部とする。
【0186】
別法では、ヘルペス系遺伝子治療の送達系を用いて、PRTSの発現に関連する1或いは複数の遺伝子異常を有する標的細胞にPRTSをコードするポリヌクレオチドを送達する。単純疱疹ウイルス(HSV)系のベクターは、HSV親和性の中枢神経細胞にPRTSを導入する際に特に重要である。ヘルペス系ベクターの作製及びパッケージングは当分野では周知である。複製適格性の単純疱疹ウイルス(HSV)I型系のベクターは、霊長類の眼にレポーター遺伝子を送達するために用いられてきた(Liu, X. 他 (1999) Exp. Eye Res.169:385−395)。HSV−1ウイルスベクターの作製は、DeLucaに付与された米国特許第5,804,413号(Herpes simplex virus swains for gene transfer)に記載されており、引用することをもって本明細書の一部とする。米国特許第5,804,413号には、ヒト遺伝子治療を含む目的のために、好適なプロモーターのコントロールの下で、細胞に導入される少なくとも1つの内在性遺伝子を含むゲノムからなる組換えHSV d92についての記載がある。また上記特許には、ICP4、ICP27及びICP22のために除去される組換えHSV株の作製及び使用方法が開示されている。HSVベクターについては、Goins, W.F. 他 (1999) J. Virol. 73:519−532 and Xu, H. 他 (1994) Dev. Biol. 163:152−161を参照し、引用することをもって本明細書の一部とする。クローニングされたヘルペスウイルス配列の操作や、巨大ヘルペスウイルスのゲノムの異なった部分を含む多数のプラスミドをトランスフェクトした後の組換えウイルスの継代、ヘルペスウイルスの成長及び増殖、並びにヘルペスウイルスの細胞への感染は当分野で周知の技術である。
【0187】
別法では、αウイルス(正の一本鎖RNAウイルス)ベクターを用いてPRTSをコードするポリヌクレオチドを標的細胞に送達する。プロトタイプのαウイルスであるセムリキ森林熱ウイルス(Semliki Forest Virus, SFV)の生物学的な研究が広範に行われ、遺伝子伝達ベクター(gene transfer vector)がSFVゲノムに基づいていることが分かった(Garoff, H. and K.−J. Li (1998) Cun. Opin. Biotech. 9:464−469)。αウイルスRNAの複製中に、通常はウイルスカプシドタンパク質をコードするサブゲノムRNAが作り出される。このサブゲノムRNAが完全長のゲノムRNAより高いレベルで複製されるため、酵素活性(例えばプロテアーゼ及びポリメラーゼ)を有するウイルスタンパク質に対してカプシドタンパク質が過剰に産生される。同様に、PRTSをコードする配列をαウイルスゲノムのカプシドをコードする領域に導入することによって、ベクター導入細胞において多数のPRTSをコードするRNAが産生され、高いレベルでPRTSが合成される。通常はαウイルス感染は2〜3日以内の細胞溶解に関係するが、シンドビスウイルス(SIN)の変異体を有するハムスターの正常な腎細胞(BHK−21)の持続的な感染を確立する能力は、αウイルスの溶解性の複製が遺伝子治療に適用できるように好適に変更することが可能であることを示唆している(Dryga, S.A. 他. (1997) Virology 228 :74−83)。様々な宿主にαウイルスを導入できることから、様々なタイプの細胞にPRTSを導入することできる。ある集団における細胞のサブセットの特定の形質導入には、形質導入する前に細胞のソーティングを必要とする場合がある。αウイルスの感染性cDNAクローンの操作、αウイルスcDNA及びRNAのトランスフェクション、並びにαウイルスの感染方法は当分野で周知である。
【0188】
例えば開始部位から約−10から約+10までの転写開始部位に由来するオリゴヌクレオチドを用いて、遺伝子の発現を阻害することが可能である。同様に、三重らせん塩基対合法を用いて阻害することができる。三重らせん構造は、二重らせんがポリメラーゼ、転写因子、または調節分子の結合のために十分に広がるのを阻止するため有用である。三重式DNAを用いる最近の治療の進歩は文献に記載されている(例えば、Gee, J.E. ら. (1994) In: Huber, B.E. 及び B.I. Carr, Molecular and ImmunologiPRTSproaches, Futura Publishing Co., Mt. Kisco, NYを参照)。相補的な配列またはアンチセンス分子もまた、転写物がリボソームに結合するのを阻止することによってmRNAの翻訳を阻止するように設計できる。
【0189】
酵素性RNA分子であるリボザイムは、RNAの特異的切断を触媒するために用いることができる。リボザイム作用の機構には、相補的な標的RNAへのリボザイム分子の配列特異性ハイブリダイゼーションが含まれ、ヌクレオチド鎖切断が続く。例えば、PRTSをコードする配列のヌクレオチド鎖切断を、特異的且つ効果的に触媒する組換え型のハンマーヘッド型リボザイム分子が含まれる。
【0190】
任意の潜在的RNA標的内の特異的なリボザイム切断部位が、後続の配列GUA、GUU、及びGUCを含むリボザイム切断部位に対して、標的分子をスキャニングすることによって初めに同定される。一度同定されると、切断部位を含む標的遺伝子の領域に対応する15個から20個のリボヌクレオチドの短いRNA配列を、オリゴヌクレオチドの機能を不全にする二次的な構造の特徴について評価することが可能である。候補標的の適合性も、リボヌクレアーゼ保護アッセイを用いて、相補的なオリゴヌクレオチドとのハイブリダイゼーションの容易性をテストすることによって評価することが可能である。
【0191】
本発明の相補的なリボ核酸分子及びリボザイムは、当分野で周知の方法を用いて、核酸分子の合成のために作製することができる。これらの方法には、固相ホスホラミダイト化合物などのオリゴヌクレオチドを化学的に合成する方法が含まれる。別法では、RNA分子がin vitro及びin vivoでPRTSをコードするDNA配列の転写によって生成され得る、このようなDNA配列はT7またはSP6等の好適なRNAポリメラーゼプロモータを用いて、種々のベクターの中に組み入れることが可能である。別法では、相補的なRNAを構成的または誘導的に合成するこれらのcDNA作製物は、細胞株、細胞、または組織の中に導入することができる。
【0192】
RNA分子を修飾することによって、細胞内の安定性を高め、半減期を長くすることができる。可能な修飾には、分子の5’及び/または3’端部でのフランキング配列の追加、または分子のバックボーン内のホスホジエステル結合の代わりにホスホロチオネートまたは2’Oメチルを用いる修飾が含まれるが、これらに限定されるものではない。PNAの生成に固有のこの概念は、内在性のエンドヌクレアーゼによって容易には認識されないアデニン、シチジン、グアニン、チミン、及びウリジンのアセチル−、メチル−、チオ−、及び同様の修飾形態だけでなく、イノシン、キュエオシン(queosine)、及びワイブトシン(wybutosine)などの従来のものでない塩基を含めることによって、これらの分子の全体に拡大することができる。
【0193】
本発明の更なる実施例は、PRTSをコードするポリヌクレオチドの発現の変化に有効な化合物をスクリーニングする方法を含む。特定のポリヌクレオチドの発現の変化に有効な化合物には、限定するものではないが、特定のポリヌクレオチド配列と相互作用可能な非高分子化学物質、オリゴヌクレオチド、アンチセンスオリゴヌクレオチド、三重らせん形成オリゴヌクレオチド、転写因子やその他のポリペプチド転写調節因子が含まれる。有効な化合物は、ポリヌクレオチド発現のインヒビター或いはエンハンサーとして作用し、ポリヌクレオチドの発現を変化させ得る。従って、PRTSの発現または活性の増加に関連する疾患の治療においては、PRTSをコードするポリヌクレオチドの発現を特異的に阻害する化合物が治療上有用であり、PRTSの発現または活性の低下に関連する疾患の治療においては、PRTSをコードするポリヌクレオチドの発現を特異的に促進する化合物が治療上有用であり得る。
【0194】
特定のポリヌクレオチドの発現の変化の有効性を調べるために、少なくとも1個から複数個の試験化合物をスクリーニングすることができる。試験化合物は、有効な化合物の化学修飾を含む当分野で周知の任意の方法で得ることができる。このような方法は、ポリヌクレオチドの発現を変化させる場合、一般に市販されている或いは専売の天然または非天然の化合物ライブラリから選択する場合、標的ポリヌクレオチドの化学的及び/または構造的特性に基づいて化合物を合理的にデザインする場合、更に組合せ的にまたは無作為に生成した化合物のライブラリから選択する場合に有効である。PRTSをコードするポリヌクレオチドを含むサンプルは、少なくとも1つの試験化合物に曝露して得る。サンプルには、例えば無傷細胞、透過化処理した細胞、in vitro細胞遊離系または再構成生化学系が含まれ得る。PRTSをコードするポリヌクレオチドの発現における変化は、当分野で周知の任意の方法でアッセイする。通常、PRTSをコードするポリヌクレオチドの配列に相補的なヌクレオチド配列を有するプローブを用いたハイブリダイゼーションにより、特定のヌクレオチドの発現を検出する。ハイブリダイゼーションの収量を定量し、その値が1或いは複数の試験化合物に曝露される及び曝露されないポリヌクレオチドの発現の比較における基準となり得る。試験化合物に曝露されるポリヌクレオチドの発現の変化が検出される場合は、ポリヌクレオチドの発現の変化に試験化合物が有効であることを示している。特定のポリヌクレオチドの発現の変化に有効な化合物を調べるために、例えばSchizosaccharomyces pombe遺伝子発現系(Atkins, D. 他 (1999) 米国特許第5,932,435号、Arndt, G.M. 他 (2000) Nucleic Acids Res. 28:E15)またはHeLa細胞等のヒト細胞株(Clarke, M.L. 他 (2000) Biochem. Biophys. Res. Commun. 268:8−13)を用いてスクリーニングする。本発明の特定の実施例は、特異的ポリヌクレオチド配列に対するアンチセンス活性を調べるための、各オリゴヌクレオチド(デオキシリボヌクレオチド、リボヌクレオチド、ペプチド核酸、及び修飾オリゴヌクレオチド)の組み合わせライブラリのスクリーニングを含む(Bruice, T.W. 他 (1997) 米国特許第5,686,242号、Bruice, T.W. 他 (2000) 米国特許第6,022,691号)。
【0195】
ベクターを細胞または組織に導入する多数の方法が利用でき、in vivoin vitro、及びex vivoでの使用に等しく適している。ex vivoでの治療の場合、患者から採取された肝細胞の中にベクターを導入して、自家移植で同じ患者に戻すためにクローニング増殖される。トランスフェクション、リボソーム注入またはポリカチオンアミノポリマーによる運搬は、当分野で周知の方法を用いて実行することができる(例えば、Goldman, C.K. 他. (1997) Nature Biotechnology 15:462−66:を参照)。
【0196】
上記したいかなる治療方法も、例えば、ヒト、イヌ、ネコ、ウシ、ウマ、ウサギ及びサルなどの哺乳動物を含む、治療が必要な全ての被験者に適用できる。
【0197】
本発明の別の実施例は、上記した全ての治療効果のために、医学上認められる担体と共に医薬品或いは無菌組成物の投与に関連する。このような組成物は、PRTS、PRTSの抗体、擬態、アゴニスト、アンタゴニスト、またはPRTSのインヒビターなどからなる。この組成物は、単体で、或いは安定剤などの1種類以上の別の薬剤と共に、無菌の生体適合性医薬品担体に投与することができる。このような医薬品担体には、生理食塩水、緩衝食塩水、ブドウ糖、及び水などが含まれるがこれらに限定されるものではない。この組成物は、単独或いは薬物またはホルモンなどの別の薬剤と共に投与することができる。
【0198】
本発明に用いられる組成物は、様々な経路を用いて投与するが可能である。この経路には、経口、静脈内、筋肉内、動脈内、骨髄内、クモ膜下、心室内、経皮、皮下、腹腔内、鼻腔内、腸内、局所、舌下、または直腸が含まれるがこれらに限定されるものではない。
【0199】
肺投与用の組成物は、液状または乾燥粉末状に調製することができる。このような組成物は通常、患者が吸入する直前にエアロゾル化する。小分子(例えば、従来の低分子量有機薬剤)の場合には、速効製剤のエアロゾル輸送が当分野で周知である。高分子(例えばより大きなペプチドやタンパク質)の場合には、肺の肺胞領域を介する肺輸送の技術が近年向上したため、インスリン等の薬剤を実際に血中に輸送することが可能となった(Patton, J.S. 他, 米国特許第5,997,848号等を参照)。肺輸送は、針注射を用いないで投与できるという点で優れており、潜在的に有毒な浸透エンハンサーが必要でなくなる。
【0200】
本発明に用いる好適な組成物には、目的を達成するため、効果的な量の活性処方成分を含む組成物が含まれる。当業者は、十分に自身の能力で効果的な服用量を決めることができる。
【0201】
PRTSまたはその断片を含む高分子を直接細胞内に輸送するべく、特殊な形態に組成物が調製されるのが好ましい。例えば、細胞不透過性高分子を含むリポソーム製剤は、細胞融合及び高分子の細胞内輸送を促進し得る。別法では、PRTSまたはその断片をHIV Tat−1タンパク質の陽イオンN末端部に結合することもできる。このようにして作製された融合タンパク質は、マウスモデル系の脳を含む全ての組織の細胞に形質導入されることが確認されている(Schwarze, S.R. 他 (1999) Science 285:1569−1572)。
【0202】
どのような組成物であっても、治療に効果的な薬用量は、初めは、例えば腫瘍細胞の腫瘍細胞アッセイで、或いは動物モデルのどちらかで推定することができる。通常、動物モデルには、マウス、ウサギ、イヌ、サル、またはブタなどが用いられる。動物モデルはまた、好適な濃縮範囲及び投与の経路を決めるのに用いることができる。このような治療をもとに、ヒトへの有益な薬用量及び投与経路を決定することができる。
【0203】
医学的に効果的な薬用量は、症状や容態を回復させる、たとえばPRTSまたはその断片、PRTSの抗体、PRTSのアゴニストまたはアンタゴニスト、インヒビターなどの活性処方成分の量に関連する。薬用有効度及び毒性は、たとえば、ED50(服用に対して集団の50%に医薬的効果がある用量)またはLD50(服用に対して集団の50%に致命的である用量)統計を計算するなど、細胞培養または動物実験における標準的な薬剤手法によって決定することができる。毒性効果と治療効果との薬用量比は治療指数であり、LD50/ED50と示すことができる。高い治療指数を示す組成物が望ましい。細胞培養アッセイ及び動物実験から得られたデータが、ヒトへの適用のために、薬用量の範囲を調剤するのに用いられる。このような組成物が含まれる薬用量は、毒性を殆ど或いは全く含まず、ED50を含む血中濃度の範囲であることが望ましい。薬用量は、用いられる投与形態及び患者の感受性、投与の経路によって、この範囲内で様々である。
【0204】
正確な薬用量は、治療が必要な患者に関する要素を考慮して、実務者によって決められるであろう。薬用量及び投与は、効果的なレベルの活性成分を与えるため或いは所望の効果を維持するために調節される。薬用量の要素として考慮されるものには、疾患の重症度、患者の一般的な健康状態、年齢、体重、及び患者の性別、投与の時間及び頻度、併用する薬剤、反応感受性、及び治療に対する応答が含まれる。作用期間が長い組成物は、三日か四日に一度、一週間に一度、二週間に一度、特定の製剤の半減期及びクリアランス率によって左右され、投与され得る。
【0205】
通常の薬用量は投与の経路によって異なるが、約0.1〜100,000μgまでの最大約1グラムまでである。特定の薬用量及び運搬の方法に関するガイダンスは文献に記載されており、一般に当分野の実務者はそれを利用することができる。当業者は、タンパク質またはインヒビターとは異なったヌクレオチドの製剤を利用するであろう。同様に、ポリヌクレオチドまたはポリペプチドの運搬は、特定の細胞、状態、位置などに対して特異的であろう。
【0206】
(診断)
別の実施例では、PRTSに特異的に結合する抗体が、PRTSの発現によって特徴付けられる疾患の診断、またはPRTSやPRTSのアゴニストまたはアンタゴニスト、インヒビターで治療を受けている患者をモニターするためのアッセイに用いられる。診断に有用な抗体は、治療のところで記載した方法と同じ方法で製剤される。PRTSの診断アッセイには、抗体及び標識を用いてヒトの体液或いは細胞や組織から採取されたものからPRTSを検出する方法が含まれる。これらの抗体は、修飾をして或いはしないで使用され、レポーター分子の共有結合性或いは非共有結合性の接着によって標識化され得る。当分野で周知の種々のレポーター分子が用いられるが、その内の幾つかは上記した。
【0207】
PRTSを測定するためのELISA,RIA,及びFACSを含む種々のプロトコルは、当分野では周知であり、変わった或いは異常なレベルのPRTSの発現を診断する元となるものを提供する。正常或いは標準的なPRTSの発現の値は、複合体の形成に適した条件の下、正常な哺乳動物、例えばヒトなどの被験者から採取した体液または細胞とPRTSに対する抗体とを結合させることによって決定する。標準的な複合体形成の量は、測光法(photometric)などの種々の方法で定量され得る。被験者のPRTSの発現の量、制御及び疾患、生検組織からのサンプルが基準値と比較される。基準値と被験者との間の偏差が、診断の指標となる。
【0208】
本発明の別の実施例によれば、PRTSをコードするポリヌクレオチドを診断のために用いることもできる。用いられるポリヌクレオチドには、オリゴヌクレオチド配列、相補的なRNA及びDNA分子、及びPNAが含まれる。このポリヌクレオチドを用いて、疾患と相関し得るPRTSを発現する生検組織における遺伝子の発現を検出し定量する。この診断アッセイを用いて、PRTSの存在の有無、更に過剰な発現を調べ、治療中のPRTS値の調節を監視する。
【0209】
一実施形態では、PRTSまたは近縁の分子をコードする遺伝子配列を含むポリヌクレオチド配列を検出可能なPCRプローブを用いたハイブリダイゼーションによって、PRTSをコードする核酸配列を同定することが可能である。例えば5’調節領域である高度に特異的な領域か、例えば保存されたモチーフであるやや特異性の低い領域から作られているかのプローブの特異性と、ハイブリダイゼーション或いは増幅のストリンジェントは、プローブがPRTSをコードする自然界の配列のみを同定するかどうか、或いはアレルや関連配列コードする自然界の配列のみを同定するかどうかによって決まるであろう。
【0210】
プローブはまた、関連する配列の検出に利用され、PRTSをコードする任意の配列と少なくとも50%の配列同一性を有し得る。目的の本発明のハイブリダイゼーションプローブには、DNAあるいはRNAが可能であり、SEQ ID NO:15−28の配列、或いはPRTS遺伝子のプロモーター、エンハンサー、イントロンを含むゲノム配列に由来し得る。
【0211】
PRTSをコードするDNAに対して特異的なハイブリダイゼーションプローブの作製方法には、PRTS及びPRTS誘導体をコードするポリヌクレオチド配列をmRNAプローブの作製のためのベクターにクローニングする方法がある。このようなベクターは市販されており、当業者には周知であり、好適なRNAポリメラーゼ及び好適な標識されたヌクレオチドを加えることによって、in vitroでRNAプローブを合成するために用いられる。ハイブリダイゼーションプローブは、例えば32P或いは35Sなどの放射性核種、或いはアビジン/ビオチン(biotin)結合系によってプローブに結合されたアルカリホスファターゼなどの酵素標識等の種々のレポーターの集団によって標識され得る。
【0212】
PRTSをコードするポリヌクレオチド配列を用いて、PRTSの発現に関連する疾患を診断することが可能である。限定するものではないが、このような疾患には胃腸疾患、心血管疾患、自己免疫/炎症性の疾患、細胞増殖異常、発生障害、上皮の疾患、神経の疾患、および生殖障害が含まれ、胃腸疾患の中には、嚥下障害、消化性食道炎、食道痙攣、食道狭窄、食道癌、消化不良、消化障害、胃炎、胃癌、食欲不振、悪心、嘔吐、胃不全麻痺、洞または幽門の浮腫、腹部アンギナ、胸焼け、胃腸炎、イレウス、腸管感染、消化性潰瘍、胆石症、胆嚢炎、胆汁うっ滞、膵臓炎、膵臓癌、胆道疾患、肝炎、高ビリルビン血症、硬変症、肝臓の受動性うっ血、ヘパトーム、感染性大腸炎、潰瘍性大腸炎、潰瘍性直腸炎、クローン病、ホイップル病、マロリー‐ヴァイス症候群、結腸癌、結腸閉塞、過敏性腸症候群、短小腸症候群、下痢、便秘、胃腸出血、及び後天性免疫不全症候群(AIDS)腸症、黄疸、肝性脳症、肝腎症候群、肝炎、肝脂肪症、血色素症、ウィルソン病、α−1−アンチトリプシン欠損症、ライ症候群、原発性硬化性胆管炎、肝梗塞、門脈循環閉塞及び血栓、小葉中心壊死、肝臓紫斑病、肝静脈血栓、肝静脈閉塞症、子癇前症、子癇、妊娠性急性肝脂肪、妊娠性肝臓内胆汁うっ滞と、結節性再生及び腺腫、癌腫を含む肝癌とが含まれ、心血管疾患の中には、動静脈瘻、アテローム硬化、高血圧、脈管炎、レイノー病、静脈奇形、動脈解離、静脈瘤、血栓静脈炎及び静脈血栓、血管の腫瘍、血栓崩壊の合併症、バルーン血管形成術(balloon angioplasty)、血管置換術(vascular replacement)、大動脈冠動脈バイパス術移植手術(coronary artry bypass graft suegery)、うっ血性心不全、虚血性心疾患、狭心症、心筋梗塞、高血圧性心疾患、変性弁膜性心疾患、石灰化大動脈弁狭窄症、先天性2尖大動脈弁、僧帽弁輪状石灰化(mitral annular calcification)、僧帽弁脱出、リウマチ熱、リウマチ性心疾患、感染性心内膜炎、非細菌性血栓性心内膜炎、全身性エリテマトーデスの心内膜炎、カルチノイド心疾患、心筋症、心筋炎、心膜炎、腫瘍性心疾患、先天性心臓疾患、先天性肺異常(congenital lung anomalies)、肺拡張不全、肺うっ血及び肺水腫、肺動脈塞栓症、肺出血、肺梗塞、肺高血圧症、血管硬化症、閉塞性肺疾患、拘束性肺疾患(restrictive pulmonary disease)、慢性閉塞性肺疾患、肺気腫、慢性気管支炎、気管支喘息、細気管支拡張症、細菌性肺炎、ウイルス性肺炎及びマイコプラズマ肺炎、肺膿瘍、肺結核、びまん性間質性疾患(diffuse interstitial diseases)、塵肺症、サルコイド症、特発性肺繊維症(idiopathic pulmonary fibrosis)、剥離性間質性肺炎、過敏症肺炎(hypersensivitity pneumonitis)、肺好酸球増加閉塞性細気管支炎―器質性肺炎(pulmonary eosinophilia bronchiolitis obliterans−organizing pneumonia)、びまん性肺出血症候群(diffuse pulmonary hemorrhage syndromes)、グッドパスチャー症候群、特発性肺血鉄症、肺併発膠原血管病(pulmonary involvement in collagen−vascular disorders)、肺胞たんぱく症、肺腫瘍、炎症性及び非炎症性胸水(inflammatory and noninflammatory pleural effusions)、気胸症、胸膜腫瘍、薬物による肺疾患(drug−induced lung disease)、放射線による肺疾患(radiation−induced lung desease)及び肺移植の合併症などが含まれ、自己免疫/炎症性の疾患の中には、炎症及び日光性角化症、後天性免疫不全症候群(AIDS)及び副腎機能不全、成人呼吸窮迫症候群、アレルギー、強直性脊椎炎、アミロイド症、貧血、喘息、アテローム性動脈硬化症、アテローム斑破裂、自己免疫性溶血性貧血、自己免疫性甲状腺炎、自己免疫性多腺性内分泌カンジダ性外胚葉ジストロフィー(APECED)、気管支炎、胆嚢炎、接触皮膚炎、クローン病、アトピー性皮膚炎、皮膚筋炎、糖尿病、肺気腫、リンパ球毒素性一時性リンパ球減少症、赤芽球症、結節性紅斑、萎縮性胃炎、糸球体腎炎、グッドパスチャー症候群、痛風、グレーブス病、橋本甲状腺炎、過好酸球増加症、過敏性大腸症候群、多発性硬化症、重症筋無力症、心筋または心膜炎症、骨関節炎、関節軟骨の分解、骨粗しょう症、膵炎、乾癬、ライター症候群、リウマチ様関節炎、強皮症、シェ−グレン症候群、全身性アナフィラキシー、全身性エリテマトーデス、全身性硬化症、原発性血小板血症、血小板減少症、潰瘍性大腸炎、ウェルナー症候群、癌合併症、血液透析、体外循環、ウイルス感染症、細菌感染症、真菌感染症、寄生虫感染症、原虫感染症、蠕虫感染症、外傷が含まれ、細胞増殖異常の中には日光性角化症及びアテローム性動脈硬化、滑液包炎、硬変、肝炎、混合型結合組織病(MCTD)、骨髄線維症、発作性夜間ヘモグロビン尿症、真性多血症、乾癬、原発性血小板血症、並びに腺癌及び白血病、リンパ腫、黒色腫、骨髄腫、肉腫、及び奇形癌、具体的には、副腎、膀胱、骨、骨髄、脳、乳房、頚部、胆嚢、神経節、消化管、心臓、腎臓、肝臓、肺、筋肉、卵巣、膵臓、副甲状腺、陰茎、前立腺、唾液腺、皮膚、精巣、胸腺、甲状腺、及び子宮の癌が含まれ、発生障害も含まれ、その中には尿細管性アシドーシス、貧血、クッシング症候群、軟骨形成不全性小人症、デュシェンヌ‐ベッカー型筋ジストロフィー、骨吸収、癲癇、性腺形成異常、WAGR症候群(ウィルムス腫瘍、無虹彩症、尿生殖器異常、精神薄弱)、スミス‐マジェニス症候群(Smith− Magenis syndrome)、脊髄形成異常症候群、遺伝性粘膜上皮異形成、遺伝性角皮症、シャルコー‐マリー‐ツース病及び神経線維腫症などの遺伝性神経病、甲状腺機能低下症、水頭症、Syndenham舞踏病(Syndenham’s chorea)及び脳性小児麻痺などの発作障害、脊髄二分裂、無脳症、頭蓋脊椎披裂、先天性緑内障、白内障、加齢性黄斑変性症、感覚神経性聴力損失が含まれ、上皮の疾患の中には、汗疱状湿疹、アレルギー性接触皮膚炎、角化上皮症、黒皮症、白斑、日光性角化症、基底細胞癌、扁平上皮癌、脂漏性角化症、毛包炎、単純ヘルぺス、帯状疱疹、水痘、カンジダ症、皮膚糸状菌症、疥癬、昆虫刺症、老年性血管腫、ケロイド、皮膚線維腫、尖端線維性軟肬、じんま疹、一過性棘融解性皮膚症、乾燥症、湿疹、アトピー性皮膚炎、接触性皮膚炎、手湿疹、貨幣状湿疹、ビダール苔癬、asteatotic eczema、うっ血性皮膚炎、うっ血性潰瘍、脂漏性皮膚炎、乾癬、扁平苔癬、バラ色粃糖疹、膿痂疹、膿瘡、皮膚糸状菌症、なまず、疣贅、尋常性座瘡、赤鼻、尋常性天疱瘡、落葉状天疱瘡、腫瘍随伴性天疱瘡、水疱性類天疱瘡、妊娠性疱疹、疱疹状皮膚炎、線形性IgA疾患、後天性表皮水疱症、皮膚筋炎、紅斑性狼瘡、強皮症および限局性強皮症、紅皮症、脱毛症、定形皮膚障害(figurate skin lesions)、血管拡張症、色素沈着低下、色素沈着過度、小疱疹/水疱、発疹、皮膚薬物反応、丘疹小結節皮膚障害(papulonodular skin lesions)、慢性非治癒性創傷、感光性疾患、単純表皮水泡症、表皮剥離および非表皮剥離性掌蹠角皮症、ジーメンス水疱魚鱗癬(ichthyosis bullosa of Siemens)、剥脱性魚鱗癬、手掌足底角化症、掌蹠角皮症(keratosis palmoplantarisまたはpalmoplantar keratoderma)、keratosis punctata、Meesmann’s corneal dystrophy、先天性爪肥厚症、白色海綿母斑、多発性皮脂嚢腫、表皮性母斑/表皮剥離性角化型、moniletbrix、trichothiodystrophy、慢性肝炎/特発性肝硬変、結腸直腸過形成が含まれ、神経の疾患の中には、癲癇、虚血性脳血管障害、脳卒中、大脳新生物、アルツハイマー病、ピック病、ハンチントン病、痴呆、パーキソン病及びその他の錐体外路障害、筋萎縮性側策硬化及びその他の運動ニューロン障害、進行性神経性筋萎縮症、色素性網膜炎、遺伝性運動失調、多発性硬化症及び他の脱髄疾患、細菌性及びウイルス性髄膜炎、脳膿瘍、硬膜下蓄膿症、硬膜外膿瘍、化膿性頭蓋内血栓性静脈炎、脊髄炎及び神経根炎、ウイルス性中枢神経系疾患と、クールー及びクロイツフェルト‐ヤコブ病、ゲルストマン症候群、Gerstmann−Straussler−Scheinker症候群を含むプリオン病と、致死性家族性不眠症、神経系性栄養病及び代謝病、神経線維腫症、結節硬化症、小脳網膜血管芽腫(cerebelloretinal hemangioblastomatosis)、脳3叉神経血管症候群、ダウン症を含む中枢神経系性精神薄弱及び他の発生障害、脳性麻痺、神経骨格異常症、自律神経系障害、末梢神経疾患、皮膚筋炎及び多発性筋炎と、遺伝性、代謝性、内分泌性、及び中毒性ミオパシーと、重症筋無力症、周期性四肢麻痺と、気分性及び不安性の障害、分裂病性疾患を含む精神病と、季節性障害(SAD)と、静座不能、健忘症、緊張病、糖尿病性ニューロパシー、錐体外路性終末欠陥症候群、ジストニー、分裂病性精神障害、帯状疱疹後神経痛、及びトゥーレット病と、進行性核上麻痺、皮質基部変性(corticobasal degeneration)及び家族性の前頭側頭性健忘症とが含まれ、生殖障害の中には、プロラクチンの産生異常と、卵管病及び排卵異常、子宮内膜症、発情期異常、月経周期異常、多嚢胞卵巣症候群、卵巣過剰刺激症候群、子宮内膜癌及び卵巣癌、子宮筋腫、自己免疫異常、異所性妊娠、奇形発生を含む不妊症と、乳癌、線維嚢胞性乳腺症、乳漏症と、精子形成異常、生理学上の精子異常、精巣癌、前立腺癌、良性の前立腺過形成、前立腺炎、ペーロニー病、インポテンス、男性乳房及び女性化乳房癌とが含まれる。PRTSをコードするポリヌクレオチド配列は、サザーン法やノーザン法、ドットブロット法、或いはその他の膜系の技術、PCR法、ディップスティック(dipstick)、ピン(pin)、ELISA式アッセイ、及び変異PRTSの発現を検出するために患者から採取した体液或いは組織を利用するマイクロアレイに使用することが可能である。このような質的或いは量的方法は、当分野では周知である。
【0213】
ある実施態様では、PRTSをコードするヌクレオチド配列は、関連する疾患、特に上記した疾患を検出するアッセイにおいて有用であろう。PRTSをコードするヌクレオチド配列は、標準的な方法で標識化され、ハイブリダイゼーション複合体の形成に好適な条件の下、患者から採取した体液或いは組織のサンプルに加えることができるであろう。好適な培養期間の後、サンプルを洗浄し、シグナルを定量して基準値と比較する。患者のサンプルのシグナルの量が、制御サンプルと較べて著しく変わっている場合は、サンプル内のPRTSをコードするヌクレオチド配列の変異レベルにより、関連する疾患の存在が明らかになる。このようなアッセイを用いて、動物実験、臨床試験、或いは個人の患者の治療を監視における、特定の治療効果を推定することが可能である。
【0214】
PRTSの発現に関連する疾患の診断の基準となるものを提供するために、発現の正常すなわち標準的なプロファイルが確立される。これは、ハイブリダイゼーション或いは増幅に好適な条件の下、動物或いはヒトの何れかの正常な被験者から抽出された体液或いは細胞と、PRTSをコードする配列或いはその断片とを結合させることにより達成され得る。標準的なハイブリダイゼーションは、正常な被験者から得た値と周知の量の実質的に精製されたポリヌクレオチドが用いられる実験からの値とを比較することによって定量可能である。正常なサンプルから得た標準的な値を、疾患の症状を示す被験者から得た値と比較可能である。基準値と被験者の値との偏差を用いて罹患しているかどうを決定する。
【0215】
疾患の存在が確定され、治療プロトコルが開始されると、ハイブリダイゼーションアッセイを通常ベースで繰り返して、被験者における発現のレベルが正常な患者に示される値に近づき始めたかどうかを推定することが可能である。繰り返し行ったアッセイの結果を、数日から数ヶ月の期間の治療の効果を見るのに用いることができる。
【0216】
癌では、個体からの生体組織における異常な量の転写物が、疾患の発生の素因を示し、また実際に臨床的症状が出る前に疾患を検出する方法を提供することが可能である。この種のより明確な診断により、医療の専門家が予防方法或いは積極的な治療法を早くから利用して、癌の発生または進行を防ぐことが可能となる。
【0217】
PRTSをコードする配列から設計されたオリゴヌクレオチドのさらなる診断への利用には、PCRの利用が含まれ得る。このようなオリゴマーは、化学的な合成、酵素を用いた生成、或いはin vitroで生成され得る。オリゴマーは、好ましくはPRTSをコードするポリヌクレオチドの断片、或いはPRTSをコードするポリヌクレオチドと相補的なポリヌクレオチドの断片を含み、最適な条件の下、特定の遺伝子や条件を識別するために利用される。また、オリゴマーは、やや緩いストリンジェントな条件の下、近縁のDNA或いはRNA配列の検出及び/または定量のため用いることが可能である。
【0218】
或る実施態様において、PRTSをコードするポリヌクレオチド配列由来のオリゴヌクレオチドプライマーを用いて、一塩基多型(SNP)を検出し得る。SNPは、ヒトの先天性または後天性遺伝病の原因となる場合が多いヌクレオチドの置換、挿入及び欠失である。限定するものではないが、SNPの検出方法には、一本鎖立体構造多型(SSCP)及び蛍光SSCP(fSSCP)法が含まれる。SSCPでは、PRTSをコードするポリヌクレオチド配列由来のオリゴヌクレオチドプライマーを用いたポリメラーゼ連鎖反応(PCR)でDNAを増幅する。このDNAは、例えば病変或いは正常な組織、生検サンプル、体液等に由来し得る。このDNA内のSNPは、一本鎖形状のPCR産物の2次及び3次構造に差異を生じさせる。この差異は非変性ゲル中でのゲル電気泳動法を用いて検出可能である。fSCCPでは、オリゴヌクレオチドプライマーを蛍光標識することによって、DNAシークエンシング装置などのハイスループット機器でアンプリマー(amplimer)の検出をすることが可能になる。更に、インシリコSNP(in silico SNP:isSNP)と呼ばれる配列データベース分析法は、共通のコンセンサス配列の構築に用いられる個々の重複するDNA断片の配列を比較することによって、多型を同定することができる。これらのコンピュータベースの方法は、DNA配列クロマトグラムの自動分析及び統計モデルを用いたシークエンシングエラーや研究室でのDNAの調整に起因する配列のばらつきを排除する。別法では、例えばハイスループットのMASSARRAYシステム(Sequenom, Inc., San Diego CA)を用いた質量分析によりSNPを検出し、特徴付ける。
【0219】
PRTSの発現を定量するために用いられ得る方法には、ヌクレオチドの放射標識或いはビオチン標識、調節核酸の相互増幅(coamplification)、及び標準的な曲線に結果が加えられたものが含まれる(例えば、Melby, P.C.ら(1993) J. Immunol. Methods, 159:235−44;Duplaa, C.ら(1993) Anal. Biochem. 229−236を参照)。多数のサンプルの定量速度は、ハイスループット型のアッセイを用いることで速くなるであろう。このアッセイでは、目的のオリゴマーやポリヌクレオチドが様々な希釈液中に含まれ、分光光度法或いは非色応答によって定量が迅速である。
【0220】
更に別の実施例では、本明細書で記載した任意のポリヌクレオチド配列に由来するオリゴヌクレオチドまたはより長い断片を、マイクロアレイにおける標的として用いることができる。マイクロアレイを、上記したように多数の遺伝子の相対的な発現レベルを同時にモニタリングする転写イメージング技術に用いてることができる。マイクロアレイはまた、遺伝子変異、突然変異及び多型の同定に用いることができる。この情報を用いて、遺伝子機能を決定し、疾患の遺伝的根拠を解明し、疾患を診断し、遺伝子発現に関連する疾病の進行/後退をモニタリングし、疾患の治療における治療薬の開発や活性のモニタリングを行うことができる。特に、患者にとって最適かつ有効な治療法を選択するために、この情報を用いて患者の薬理ゲノムプロフィールを作成することができる。例えば、患者の薬理ゲノムプロフィールに基づいて、患者に対して極めて効果的でありながら副作用を殆ど示さない治療薬を選択することができる。
【0221】
別の実施例では、PRTS、PRTSの断片、PRTSに特異的な抗体をマイクロアレイ上のエレメントとして用いることができる。マイクロアレイを用いて、上記のようにタンパク質間相互作用、薬剤−標的相互作用及び遺伝子発現プロファイルをモニタリング及び測定することが可能である。
【0222】
特定の実施例は、或る組織または細胞型の転写イメージを生成する本発明のポリヌクレオチドの使用に関連する。転写イメージは、特定の組織または細胞型により遺伝子発現の包括的パターンを表す。包括的遺伝子発現パターンは、所定の条件下で所定の時間に発現した遺伝子の数及び相対存在量を定量することにより分析される(Seilliamer 他、米国特許第5,840,484号の”Comparative Gene Transcript Analysis” を参照。この特許に言及することを以って本明細書の一部とする)。従って、特定の組織または細胞型の転写物または逆転写物の全てに本発明のポリヌクレオチドまたはその相補配列をハイブリダイズすることにより、転写イメージが生成され得る。或る実施例では、本発明のポリヌクレオチドまたはその相補配列がマイクロアレイ上に複数のエレメントのサブセットを構成するハイスループット型でハイブリダイゼーションさせる。結果として得られる転写イメージは、遺伝子活性のプロファイルとなり得る。
【0223】
転写イメージは、組織、細胞株、生検サンプル、またはその他の生体サンプルから単離した転写物を用いて生成し得る。従って、転写イメージは、組織または生検サンプルの場合にはin vivo、または細胞株の場合にはin vitroにおける遺伝子発現を反映する。
【0224】
本発明のポリヌクレオチドの発現プロファイルを示す転写イメージはまた、合成化合物または天然化合物の毒性試験のみならず、in vitroモデル系及び薬剤の前臨床評価に関連して使用され得る。全ての化合物は、作用及び毒性の機構を示唆する、頻繁に分子フィンガープリント若しくは毒性シグネチャ(signature)と称されるような特徴的な遺伝子発現パターンを引き起こす(Nuwaysir, E.F. 他 (1999) Mol. Carcinog. 24:15 3−159、Steiner, S. and N.L. Anderson (2000) Toxicol. Lett. 112−113:467−471、また言及することを以って本明細書の一部とする)。試験化合物が、毒性を有する既知の化合物のシグネチャと同一のシグネチャを有する場合には、毒性特性を共有している可能性が高い。フィンガープリンまたはシグネチャが、より多くの遺伝子及び遺伝子ファミリーからの発現情報を含んでいれば、より有用かつ正確になる。理想としては、発現のゲノム全域にわたって測定し、最高品質のシグネチャを提供することである。任意の試験化合物によっても発現が変化しない遺伝子も同様に重要である。それは、これらの遺伝子の発現レベルを用いて残りの発現データを標準化することができるためである。標準化処理は、異なる化合物で処理した後の発現データの比較に有用である。毒性シグネチャのエレメントへの遺伝子機能を割り当てることは毒性機構の解明に役立つが、毒性の予測につながるシグネチャの統計的な一致には遺伝子機能の知識は必要ではない(例えば2000年2月29日にNational Institute of Environmental Health Sciencesより発行されたPress Release 00−02を参照されたい。これについてはhttp://www.niehs.nih.gov/oc/news/toxchip.htmで入手可能である)。従って、毒性シグネチャを用いる毒性スクリーニングにおいて、全ての発現した遺伝子配列を含めることは重要でありまた望ましいことである。
【0225】
一実施例では、試験化合物の毒性は、核酸を含有する生体サンプルをその試験化合物で処理して評価する。処理した生体サンプル中で発現した核酸は、本発明のポリヌクレオチドに特異的な1若しくは複数のプローブでハイブリダイズさせ、それによって本発明のポリヌクレオチドに対応する転写レベルを定量することができる。処理した生体サンプル中の転写レベルを、非処理生体サンプル中のレベルと比較する。両サンプルの転写レベルの差が、処理されたサンプル中で試験化合物が引き起こす毒性反応を示唆する。
【0226】
別の実施例は、本発明のポリペプチド配列を用いて組織または細胞型のプロテオームを分析することに関連する。「プロテオーム」という用語は、或る特定の組織または細胞型におけるタンパク質発現の包括的パターンを指す。プロテオームを構成する各タンパク質は、個々に更なる分析をすることができる。プロテオーム発現パターン即ちプロファイルは、所定の条件下で所定の時間に発現したタンパク質の数及びそれらの相対的な存在量を定量することにより分析する。従って、ある細胞のプロテオームのプロファイルは、特定の組織または細胞型のポリペプチドを分離及び分析することにより作成し得る。或る実施例では、このような分離は2次元ゲル電気泳動によって行う。この2次元ゲル電気泳動法では、まず、1次元の等電点電気泳動によりサンプルからタンパク質を分離し、次に、2次元のドデシル硫酸ナトリウムスラブゲル電気泳動により分子量に従って分離する(前出のSteiner and Anderson)。これらのタンパク質は、通常クーマシーブルーまたはシルバーまたは蛍光染色などの染色剤を用いてゲルを染色して、分散した個別の位置にあるスポットとしてゲル中で可視化される。各タンパク質スポットの光学密度は、通常サンプル中のタンパク質レベルに比例する。異なるサンプル、例えば試験化合物または治療薬で処理済みまたは未処理のいずれかの生体サンプルから得られる等位置にあるタンパク質スポットの光学密度を比較し、処理に関連するタンパク質スポット密度の変化を調べる。スポット内のタンパク質は、例えば化学的または酵素的に切断した後、質量分析する標準的な方法を用いて部分的にシークエンシングする。スポット内のタンパク質の同一性は、好適には少なくとも5個の連続するアミノ酸残基であるその部分的な配列を、本発明のポリペプチド配列と比較することにより決定し得る。場合によっては、決定的なタンパク質同定のための更なる配列が得られる。
【0227】
プロテオームのプロファイルは、PRTSに特異的な抗体を用いてPRTS発現レベルを定量することによっても作成可能である。或る実施例では、マイクロアレイ上のエレメントとして抗体を用い、マイクロアレイをサンプルに曝露して各アレイエレメントへのタンパク質結合レベルを検出することによりタンパク質発現レベルを定量する(Lueking, A. ら. (1999) Anal. Biochern. 270:103−111、Mendoze, L.G. ら. (1999) Biotechniques 27:778−788)。検出は当分野で既知の様々な方法で行うことができ、例えば、チオール反応性またはアミノ反応性蛍光化合物を用いてサンプル中のタンパク質を反応させ、各アレイエレメントにおける蛍光結合の量を検出し得る。
【0228】
プロテオームレベルでの毒性シグネチャも中毒学的スクリーニングに有用であり、転写レベルでの毒性シグネチャと並行して分析するべきである。或る組織における或るタンパク質では、転写物の存在量とタンパク質の存在量との相関性が低いことがあるため(Anderson, N.L. and J. Seilhamer (1997) Electrophoresis 18:533−537)、プロテオーム毒性シグネチャは、転写イメージにはそれ程影響しないがプロテオームのプロファイルを変化させる化合物の分析において有用たり得る。更に、体液中での転写の分析は、mRNAが急速に分解するため困難である。しがたがって、このような場合にはプロテオームのプロファイル作成はより信頼でき、情報価値がある。
【0229】
別の実施例では、試験化合物の毒性は、タンパク質を含む生体サンプルをその試験化合物で処理して評価する。処理された生体サンプル中で発現したタンパク質を分離して、各タンパク質の量が定量できるようにする。各タンパク質の量を、未処理生体サンプル中の対応するタンパク質の量と比較する。両サンプル中のタンパク質の量の差は、処理されたサンプル中の試験化合物に対する毒性反応を示唆する。個々のタンパク質は、それらのアミノ酸残基をシークエンシングし、これらの部分配列を本発明のポリペプチドと比較することで同定する。
【0230】
別の実施例では、試験化合物の毒性は、タンパク質を含む生体サンプルをその試験化合物で処理することにより評価する。生体サンプルから得たタンパク質を、本発明のポリペプチドに特異的な抗体と共にインキュベートする。その抗体により認識されたタンパク質の量を定量する。処理された生体サンプル中のタンパク質の量を、未処理生体サンプル中のタンパク質の量と比較する。両サンプルのタンパク質量の差が、処理サンプル中の試験化合物に対する毒性反応を示唆する。
【0231】
当分野で周知の方法でマイクロアレイを準備して使用し、分析する。(例えば、Brennan, T.M. 他 (1995) 米国特許第5,474,796号;Schena, M. 他 (1996) Proc. Natl. Acad. Sci. 93:10614−10619; Baldeschweiler 他(1995) PCT出願番号WO95/251116; Shalon, D.他 (1995) PCT出願番号WO95/35505; Heller, R.A. 他(1997) Proc. Natl. Acad. Sci. 94:2150−2155; 及び Heller, M.J. 他 (1997) 米国特許第5,605,662号を参照)。様々なタイプのマイクロアレイが周知であり、詳細については、DNA Microarrays: Practical Approach, M. Schena, ed. (1999) Oxford University Press, Londonに記載されている。また、この文献を引用することを以って本明細書の一部とする。
【0232】
本発明の別の実施例ではまた、PRTSをコードする核酸配列を用いて、天然のゲノム配列をマッピングするのに有用なハイブリダイゼーションプローブを作製することが可能である。コーディング配列または非コーディング配列の何れかを用いることができるが、或る例では、コーディング配列より非コード配列が好ましい。例えば、多重遺伝子ファミリーのメンバー間にコーディング配列が保存されていることにより、染色体マッピング時に望ましくない交差ハイブリダイゼーションが生じる可能性がある。この配列は、特定の染色体、染色体の特定領域または人工の染色体、例えば、ヒト人工染色体(HAC)、酵母人工染色体(YAC)、細菌人工染色体(BAC)、細菌P1産物、或いは単一染色体cDNAライブラリに対してマッピングされる(Harrington, J.J. ら (1997) Nat Genet. 15:345−355、Price, C.M. (1993) Blood Rev. 7:127−134、Trask, B.J. (1991) Trends Genet. 7:149−154等を参照)。一度マッピングすると、本発明の核酸配列を用いて、例えば病状の遺伝と特定の染色体領域やまたは制限断片長多型(RFLP)の遺伝とが相関するような遺伝子連鎖地図を作成可能である(Lander, E.S. and D. Botstein (1986) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:7353−7357を参照)。
【0233】
in sit蛍光ハイブリダイゼーション(FISH)は、他の物理的及び遺伝子地図データと相関し得る(例えば、Heinz−Ulrich, 他による(1995) in Meyers, 前出, pp. 965−968を参照)。遺伝子地図データの例は、種々の科学誌あるいはOnline Mendelian Inheritance in Man(OMIM)のワールドワイドウェブのサイトで見付けることができる。物理的な染色体地図上のPRTSをコードする遺伝子の位置と特定の疾患との相関性、或いは特定の疾患に対する素因が、このような疾患と関連するDNA領域の決定に役立つため、更なる位置を決定するクローニングが行われる。
【0234】
染色体標本のin sitハイブリダイゼーション、及び確定した染色体マーカーを用いた結合分析などの物理的マッピング技術を用いて、遺伝子地図を拡張することもできる。マウスなどの別の哺乳動物の染色体上に遺伝子を配置させることにより、たとえ正確なヒト染色体の位置が分かっていなくても、関連するマーカーが明らかになる場合が多い。この情報は、位置クローニング或いは別の遺伝子発見技術を用いて遺伝的疾患の研究をしている研究者にとって価値がある。疾患や症候群に関与する1つ或いは複数の遺伝子の位置が、例えば血管拡張性失調症の11q22−23などの特定の遺伝子領域に遺伝子結合によって大まかに決定されると、その領域に対するどの配列マッピングも、さらなる調査のための関連する遺伝子或いは調節遺伝子を表す(例えば、Gatti, R.A.他による(1988)Nature 336:577−580を参照)。また、目的の本発明のヌクレオチド配列を用いて、正常者、保有者、即ち感染者の間の、転位置、反転などによる染色体位置の違いを検出することもある。
【0235】
本発明の別の実施例では、PRTS、その触媒作用断片或いは免疫原断片またはそのオリゴペプチドを、種々の任意の薬剤スクリーニング技術における化合物のライブラリのスクリーニングに用いることができる。このようなスクリーニングに用いる断片は、溶液に遊離、固体支持物に固定、細胞の表面上に保持、或いは細胞内に存在する。PRTSと検査する薬剤との結合による複合体の形成を測定してもよい。
【0236】
薬剤スクリーニングに用いる別の方法は、目的のタンパク質に対して、好適な結合親和性を有する化合物のスクリーニング処理能力を高めるために用いられる(例えば、Geysen,他による(1984) PCT出願番号 WO84/03564を参照)。この方法では、相当な数の異なる小さな試験用化合物が、プラスチックピン或いは他の基板の上に合成される。試験用化合物は、PRTS、或いはその断片と反応してから洗浄される。次ぎに、結合されたPRTSが、当分野で周知の方法で検出される。精製されたPRTSはまた、前記した薬剤をスクリーニングする技術に用いられるプレート上で直接被覆することもできる。別法では、非中和抗体を用いて、ペプチドを捕らえ、固体支持物に固定することもできる。
【0237】
別の実施例では、PRTSと結合可能な中和抗体がPRTSと結合するため試験用化合物と特に競合する、競合的薬剤スクリーニングアッセイを用いることができる。この方法では、抗体が、PRTSと1つ以上の抗原決定因子を共有するどのペプチドの存在も検出する。
【0238】
別の実施例では、発展途上の分子生物学技術にPRTSをコードするヌクレオチド配列を用いて、限定はされないが、現在知られているトリプレット暗号及び特異的な塩基対相互作用などのヌクレオチド配列の特性に依存する新しい技術を提供することができる。
【0239】
当分野の技術者であれば、更なる説明がなくても前述の説明だけで最大限に本発明を利用できるであろう。したがって、以下に記載する特定の好適な実施例は、例示目的であって本発明を限定するものではない。
【0240】
前述した及び以下に記載する全ての特許出願、特許、刊行物、特に米国特許出願第60/172,055号、同第60/177,334号、同第60/178,844号、および同第60/179,903号に言及することをもって本明細書の一部とする。
【0241】
(実施例)
1  cDNA ライブラリの作製
インサイトcDNAはLIFESEQ GOLD データベース (Incyte Genomics, Palo Alto CA)に含まれているcDNAライブラリに由来し、表4の列5に示されている。SEQ ID NO:15として示されているインサイトcDNAは、小腸、卵巣、肺、皮膚、乳房、前立腺epilthelium、及び、神経前駆物質に含まれる臍帯血や奇形癌細胞などの混合子宮筋組織から作製されたcDNAライブラリに由来する。SEQ ID NO:17のインサイトcDNAは、気管支上皮第一株化細胞、皮膚微小血管内皮細胞、膵臓、クローン病に関連する回腸組織、パトー症候群に関連する肋骨組織、腎臓、胸部後根神経節、及び陰茎海綿体組織から作製されたcDNAライブラリに由来する。SEQ ID NO:18のインサイトcDNAは、脳腫瘍組織から作製されたcDNAライブラリに由来する。SEQ ID NO:19のインサイトcDNAは、副腎、大腸、および乳房組織より作製されたcDNAライブラリに由来する。SEQ ID NO:20のインサイトcDNAは、T−リンパ球、肺、乳房、陰茎海綿体組織より作製されたcDNAライブラリに由来する。まず、組織の一部をホモジナイズしてグアニジニウムイソチオシアネート溶液に溶解する一方、この組織の別の一部をホモジナイズしてフェノールに溶解するか、或いはTRIZOL (Life Technologies)、グアニジニウムイソチオシアネート及びフェノールの単相溶液などの好適な変性剤の混合液に溶解した。この溶解物を塩化セシウムにおいて遠心分離によって、或いはクロロホルムで抽出した。イソプロパノール或いは酢酸ナトリウムのどちらかとエタノール、或いは別の方法でこの溶解物からRNAを沈殿させた。
【0242】
RNAの純度を高めるためにRNAのフェノールによる抽出及び沈殿を必要な回数繰り返した。場合によっては、DNA分解酵素でRNAを処理する。殆どのライブラリでは、オリゴd(T)連結常磁性粒子(Promega)またはOLIGOTEXラテックス粒子(QIAGEN. Valencia CA)、OLIGOTEX mRNA精製キット(QIAGEN)を用いてポリ(A+)RNAを単離した。別法では、POLY(A)PURE mRNA精製キット(Ambion, Austin TX)などの別のRNA単離キットを用いて組織溶解物から直接単離した。
【0243】
ある場合には、Stratagene社にRNAを提供し、Stratagene社が対応するcDNAライブラリを作製した。そうでない場合は、UNIZAPベクターシステム(Stratagene)またはSUPERSCRIPT プラスミドシステム(Life Technologies)を用いて当分野で周知の推奨方法または類似の方法でcDNAを合成してcDNAライブラリを作製した。(例えば、Ausubel, 1997,前出,ユニット5.1−6.6を参照)。逆転写は、オリゴd(T)またはランダムプライマーを用いて開始した。合成オリゴヌクレオチドアダプターを二本鎖cDNAに結合させてから、好適な1つの制限酵素或いは複数の制限酵素でcDNAを消化した。殆どのライブラリでは、SEPHACRYL S 1000または SEPHAROSE CL2B、SEPHAROSE CL4Bカラムクロマトグラフィー(Amersham Pharmacia Biotech)、アガロースゲル電気泳動法によってcDNAの大きさ(300〜1000bp)を選択した。PBLUESCRIPTプラスミド(Stratagene)またはpSPORT1プラスミド(Life Technologies)、pcDNA2.1プラスミド(Invitrogen Carlsbad CA)、PBK−CMVプラスミド(Stratagene)、plNCYプラスミド(Incyte Pharmaceuticals, Palo Alto CA)若しくはその誘導体などの好適なプラスミドのポリリンカーの適合性制限酵素部位にcDNAを結合させた。この組換えプラスミドを、Stratagene社のXL1−Blue, XL1−BIueMRF、SOLR、またはLife Technologies社のDH5αまたはDH 10B、ELECTROMAX DH 10Bを含むコンピテント大腸菌細胞に導入し組み込んだ。
【0244】
2  cDNA クローンの単離
上記実施例1に記載したように得たプラスミドを、UNIZAPベクターシステム(Stratagene)或いは細胞溶解を利用したin vivo切除によって宿主細胞から回収した。MagicまたはWIZARD Minipreps DNA精製システム(Promega)、及びAGTC Miniprep精製キット(Edge Biosystems, Gaithersburg MD)、QIAGEN社のQIAWELL 8 Plasmid、QIAWELL 8 Plus Plasmid、QIAWELL 8 Ultra Plasmid 精製システム、REAL Prep 96プラスミドキットの内の少なくとも1つを用いてプラスミドを精製した。沈殿させた後、0.1mlの蒸留水に再懸濁して、凍結乾燥して或いは凍結乾燥しないで4℃で保管した。
【0245】
別法では、ハイスループットの直接結合PCR法によって宿主細胞溶解物からプラスミドDNAを増幅した。(Rao, V.B. (1994) Anal. Biochem. 216:1−14)。宿主細胞の溶解及び熱サイクリング過程を単一反応混合液で行った。サンプルを処理してから384−ウェルプレートに移して保管し、増幅したプラスミドDNAの濃度をPICOGREEN色素(Molecular Probes, Eugene OR)及びFluoroskan II蛍光スキャナ(Labsystems Oy, Helsinki, Finland)を用いて蛍光定量的に測定した。
【0246】
3 シークエンシング及び分析
実施例2に記載したようにプラスミドから回収したインサイトcDNAを、以下に示すようにシークエンシングした。cDNAのシークエンシング反応は標準的な方法で行うか、またはHYDRAマイクロディスペンサー(Robbins Scientific)或いはMICROLAB 2200 (Hamilton) 液体移送装置と共にABI CATALYST 800 (PE Biosystems) サーマルサイクラー或いはPTC−200 thermal cycler (MJ Research)などのハイスループット装置を用いて行った。cDNAのシークエンシング反応は、Amersham Pharmacia Biotech社の試薬、またはABI PRISM BIGDYE Terminator cycle sequencing ready reactionキット(PE Biosystems)などのABIシークエンシングキットに含まれる試薬を用いて行った。cDNAシークエンシングの反応物の電気泳動的による分離及び標識したポリヌクレオチドの検出は、MEGABACE 1000 DNAシークエンシングシステム(Molecular Dynamics)、標準ABIプロトコル及び塩基対呼び出しソフトウェアを用いるABI PRISM 373または377シークエンシングシステム(PE Biosystems)、または当分野で周知のその他の配列解析システムを用いて行った。cDNA配列内の読み枠は、標準的な方法(Ausubel, 1997, 前出, unit 7.7)を用いて決定した。cDNA配列の幾つかを選択して、実施例8に記載した方法で配列を伸長した。
【0247】
インサイトcDNAに由来する本ポリヌクレオチド配列の確認は、BLAST、動的プログラミング、およびジヌクレオチドの分布による解析(dinucleotide nearest neighbor analysis)に基づいたプログラム及びアルゴリズムを用いて、ベクター、リンカー、およびポリA配列を取り除き、更にあいまいな塩基対をマスクすることで行った。次に、インサイトcDNA配列およびそれらの翻訳を、公共のデータベースであるGenBankの霊長類、げっ歯類、哺乳類、脊椎動物、および真核生物のデータベース、およびBLOCKS、PRINTS、DOMO、PRODOM、およびPFAMなどの隠れマルコフモデル(HMM)を基にしたタンパク質ファミリーのデータベースから選択した配列に対して問合せた(HMMは、遺伝子ファミリーのコンセンサス主構造を分析する確率的手法である。例えば、Eddy, S. R. (1996) Curr. Opin. Struct. Biol. 6 : 361−365を参照)。このような問合せは、BLAST、FASTA、BLIMPS、およびHMMRに基づいたプログラムを用いて行った。インサイトcDNA配列を組み立てて、完全長ポリヌクレオチド配列を作製した。或いは、GenBank cDNAs、GenBank EST、ステッチ配列(stitched sequence)、ストレッチ配列(stretched sequences)、またはGenscan−推定コード配列(実施例4および5を参照)を用いて、インサイトcDNA群を完全長の配列に伸長した。配列の組み立ては、Phred、Phrap、およびConsedに基づいたプログラムを用いて行い、GeneMark、BLAST、およびFASTAに基づいたプログラムを用いてcDAN群をスクリーニングし、オープンリーディングフレームを決定した。これらの完全長ポリヌクレオチド配列を翻訳して対応する完全長ポリペプチド配列を得た。次に、これらのポリペプチド配列をGenBankタンパク質データベース(genpept)、SwissProt、BLOCKS、PRINTS、DOMO、PRODOM、Prosite、およびPFAMなどの隠れマルコフモデル(HMM)に基づいたタンパク質ファミリーデータベースに対して問合せて分析した。こられの完全長ポリヌクレオチド配列はまた、MACDNASIS PRO ソフトウェア(Hitachi Software Engineering, South San Francisco CA)およびLASERGENEソフトウェア(DNASTAR)を用いて分析した。ポリヌクレオチド配列およびポリペプチド配列のアラインメントを、アライメントした配列間のパーセント同一性も計算するMEGALIGNマルチシークエンスアラインメントプログラム(DNASTAR)に組み込まれたCLUSTALアルゴリズムによって指定されたデフォルトパラメータを用いて作成した。
【0248】
表7は、インサイトcDNAの組み立ておよび完全長配列の分析に利用したツール、プログラム、およびアルゴリズム、並びにそれらの説明、引用文献、閾値パラメーターを簡単に示す。表7の列1は用いたツール、プログラム、およびアルゴリズム、列2はそれらの簡単な説明、列3は引用することで本明細書の一部とした引用文献、列4の記載されている部分は2つの配列の一致の程度を評価するために用いたスコア、確率値、およびその他のパラメータを示す(スコアが高くなれば高くなるほど即ち確率値が低ければ低いほど、配列間の相同性が高くなる)。
【0249】
完全長ポリヌクレオチド配列およびポリペプチド配列の組み立て及び分析に用いる上記のプログラムは、SEQ ID NO:15−28のポリヌクレオチド配列断片の同定にも利用できる。ハイブリダイゼーション及び増幅技術に有用である約20〜約4000ヌクレオチドの断片を表4の列4に示した。
【0250】
4 ゲノム DNA 由来のコード配列の同定および編集
推定プロテアーゼは、公共のゲノム配列データベース(例えば、gbpriやgbhtg)においてGenscan遺伝子同定プログラムを実行して初めに同定された。Genscanは、様々な生物に由来するゲノムDNA配列を分析するための汎用遺伝子同定プログラムである(Burge, C. および S. Karlin (1997) J. Mol. Biol. 268 : 78−94、Burge, C. および S. Karlin (1998) Curr. Opin. Struct. Biol. 8 : 346−354を参照)。このプログラムは推定エキソンを連結して、メチオニンから停止コドンまで伸長した組み立てcDNA配列を構築する。Genscanにより得られる配列は、FASTAデータベースのポリヌクレオチド配列およびポリペプチド配列になる。Genscanによって一回で解析できる配列の最大長さは30kbに設定されている。これらのGenscan推定cDNA配列の内、どの配列がプロテアーゼをコードするかを決定するために、コードされたポリペプチドをPFAMモデルにおいてプロテアーゼについて問合せて分析した。潜在的なプロテアーゼが、プロテアーゼとしてアノテーションが付けられたインサイトcDNA配列に対する相同性を基に同定された。次に、これらの選択されたGenscan推定配列を、BLAST解析を用いてgeneptおよびgbpri公共データベースの配列と比較した。必要に応じて、Genscan推定cDNA配列を、geneptにおいてBLASTで最もヒットした配列と比較して、Genscan推定配列における余分なエキソンや省いてしまったエキソンなどのエラーを修正し、編集した。BLAST解析を用いてGenscan推定cDNA配列を含むインサイトcDNAまたは公共のcDNAを見つけ出すことにより、転写の証拠が得られる。インサイトcDNAがGenscan推定cDNA配列を含む場合、この情報を用いてGenscan推定配列を修正或いは確認できる。完全長ポリヌクレオチド配列は、実施例3に説明した組み立て方法でGenscan推定コード配列とインサイトcDNAおよび/または公共のcDNA配列を組み立てて作製した。また、完全長ポリヌクレオチド配列は、最終的には、編集および編集されていないGenscan推定配列に由来した。
【0251】
5 ゲノム配列データと cDNA 配列データとの組み立て
ステッチ配列( Stiched Sequence
部分的なcDNA配列を、実施例4に記載したGenscan遺伝子同定プログラムによって推定されたエキソンで伸長した。実施例3に記載されたように組み立てられた部分的なcDNAをゲノムDNAにマッピングし、関連するcDNAおよび1或いは複数のゲノム配列に由来する関連する推定Genscanエキソンを含む複数のクラスターに入れた。各クラスターを、グラフ理論および動的計画法に基づいたアルゴリズムを用いて、cDNAおよびゲノム情報を統合して分析し、後に確認される潜在的なスプライスバリアントを生成し、編集或いは伸長して完全長の配列を作製した。或るクラスターの2つ以上の配列に或る区間の全長が存在する配列区間を同定し、推移(transitivity)により同定した区間を同等と考える。例えば、或る区間がcDNAおよび2つのゲノム配列のそれぞれに存在する場合、これら3つ全ての区間を同等と考える。この方法によって、関連しないが連続するゲノム配列をcDNA配列によって繋ぎ1つにする。このようにして同定された区間を、親配列(parent sequence)に沿って現われるようにステッチアルゴリズムで縫い合わせ、可能な最も長い配列および変異配列を作製する。或るタイプ(cDNAとcDNA、またはゲノム配列とゲノム配列)の親配列に沿って連結される区間と区間との繋ぎ合わせは、親配列のタイプが異なる(cDNAとゲノム配列)連結より好ましい。得られたステッチ配列を翻訳し、BLAST解析でgenpeptおよびgbpri公共データベースにおける配列と比較した。Genscanによって推定された不適当なエキソンを、geneptにおいてBLASTで最もヒットした配列と比較して修正する。このような配列を更なるcNDA配列で伸長し、必要に応じてゲノムDNAで検査した。
【0252】
ストレッチ配列( Stretched Sequence
部分的なDNA配列をBLAST解析に基づいたアルゴリズムで完全長に伸長した。まず、実施例3に記載したように組み立てた部分的なcDNAを、BLASTプログラムを用いてGenBankの霊長類、げっ歯類、哺乳類、脊椎動物、および真核生物のデータベースなどの公共のデータベースに対して問い合わせた。次に、GenBankの相同性の最も高いタンパク質を、実施例4に記載したインサイトcDNA或いはGenScanエキソン推定配列の何れかと比較した。得られた複数の高スコアのセグメント対(HSP)を用いてキメラタンパク質を作製し、GenBnakの相同タンパク質上に翻訳した配列をマッピングした。元のGenBnakの相同タンパク質に対して、キメラタンパク質に挿入や欠失が起こり得る。公共のヒトゲノムデータベースから相同ゲノム配列を探し出すために、GenBnakの相同タンパク質およびキメラタンパク質の両方をプローブとして用いた。このようにして、部分的なDNA配列を相同ゲノム配列の付加によりストレッチすなわち伸長した。完全な遺伝子を含んでいるか得られたストレッチ配列を検査した。
【0253】
6  PRTS をコードするポリヌクレオチドの染色体マッピング
SEQ ID NO:15−28を組み立てるために用いた配列を、BLAST及びSmith−Watermanアルゴリズムを用いて、インサイトLIFESEQデータベース及び公共のドメインデータベースの配列と比較した。SEQ ID NO:15−28と一致するこれらのデータベースの配列を、Phrap(表7)などの構築アルゴリズムを使用して、連続及び重複した配列のクラスターに組み入れた。Stanford Human Genonse Center (SHGC)、Whitehead Institute for Genome Research (WIGR)及びGenethonなどの公共の情報源から入手できる放射線ハイブリッド(radiation hybrid)及び遺伝子マッピングのデータを用いて、クラスター化した配列がすでにマッピングされているかを調べる。クラスターにマッピングされた配列が含まれている場合は、そのクラスターの全ての配列(特定のSEQ ID NOを含む)をそのマッピング位置に割り当てた。
【0254】
遺伝子地図の位置は、範囲、区間、またはヒト染色体によって表される。センチモルガンで示したマッピング位置の範囲は、染色体の短腕(p)の末端から測定した(センチモルガン(cM)は、同一染色体上の遺伝子間の乗換え率に基づいた距離を表す単位である。平均すると、1cMはヒトの染色体の1メガベースに概ね等しいいが、組換え率の高い部分と低い部分があるため、大きく変化し得る)。距離cMは、配列がそれぞれのクラスターに含まれている放射線ハイブリッドマーカーの境界を検出できるGenethonによってマッピングされた遺伝子マーカーに基づいている。NCBI「GeneMap99」(http://www.ncbi.nlm.nih.gpv/genemap)などの公衆が入手可能なヒト遺伝子マップおよびその他の情報源を用いて、上記した区間が既に同定されている疾患遺伝子マップ内若しくは近傍に位置するかを決定できる。
【0255】
7 ポリヌクレオチド発現の分析
ノーザン分析は、遺伝子の転写物の存在を検出するために用いられる実験用技術であり、特定の細胞種或いは組織からのRNAが結合されている膜への標識されたヌクレオチド配列のハイブリダイゼーションを伴う(例えば、Sambrook,前出, 7章; 及び Ausubel. F.M. 他、前出, 4章及び16章を参照)。
【0256】
BLASTに用いる類似のコンピュータ技術を用いて、GenBank或いはLIFESEQ(Incyte Pharmaceuticals)のようなcDNAデータベース内の同一或いは関連する分子を検索する。この分析は多くの膜系ハイブリダイゼーションより非常に速度が速い。さらにコンピュータ検索の感度を変更して、任意の特定の一致が、厳密な一致或いは相同的一致の何れかとして分類されるかを確定することができる。検索の基準は、
【0257】
【数1】

Figure 2004500812
として定義される積スコアである。積スコアは、0〜100の標準化された値であり、以下のように求める。BLASTスコアにヌクレオチド配列の一致率を乗じ、その積を2つの配列の短い方の長さの5倍で除する。高スコアのセグメントの対(HSP)において一致する各塩基に+5のスコアを割り当て、各不適性塩基対に−4を割り当てることにより、BLASTスコアを計算する。2つの配列は、2以上のHSPを共有し得る(ギャップにより離隔される)。2以上のHSPがある場合には、最高BLASTスコアの塩基対を用いて積スコアを計算する。積スコアは、BLASTアラインメントの断片的重複と質とのバランスを表す。例えば積スコア100は、比較した2つの配列の短い方の長さ全体にわたって100%一致する場合にのみ得られる。積スコア70は、100%の一致で一端が70%重畳しているか、或いは88%一致で他端が100%重畳しているかの何れかの場合である。積スコア50は、100%の一致で一端が50%重畳しているか、或いは79%の一致で他端が100%重畳しているかの何れかの場合である。
【0258】
或いは、PRTSをコードするポリヌクレオチド配列は、由来する組織に対して分析する。例えば、ある完全長の配列は、少なくとも部分的にインサイトcDNA配列をオーバーラップさせて組み立てられる(実施例3を参照)。各cDNA配列は、ヒト組織から作製されたcDNAライブラリに由来する。各ヒト組織は、心血管系、結合組織、消化系、胚構造、内分泌系、外分泌腺、女性生殖器、男性生殖器、生殖細胞、血液および免疫系、肺、筋骨格系、神経系、膵臓、呼吸器系、感覚器官、皮膚、顎口腔系、分類不能/混合、または尿管などの1つの生物/組織のカテゴリーに分類される。各カテゴリーにおけるライブラリの数をカウントし、その合計数を全カテゴリーのライブラリ数で除す。同様に、各ヒト組織は、癌、細胞系、発生、炎症、神経、外傷、心血管、プール(pooled)などの1つの疾患/症状のカテゴリーに分類され、各カテゴリーにおけるライブラリの数をカウントし、その合計数を全カテゴリーのライブラリ数で除す。得られるパーセンテージは、PRTSをコードするcDNAの疾患特異的な発現を反映する。cDNA配列およびcDNAライブラリ/組織の情報は、LIFESEQ GOLD データベース(Incyte Genomics, Palo Alto CA)から得ることができる。
【0259】
8  PRTS をコードするポリヌクレオチドの伸長
完全長のポリヌクレオチド配列は、完全長分子の好適な断片から設計したオリゴヌクレオチドプライマーを用いてその完全長分子の好適な断片を伸長して作製した。一方のプライマーは既知の断片の5’の伸長を開始するために合成し、他方のプライマーは既知の断片の3’の伸長を開始するために合成した。開始プライマーは、OLIGO 4.06ソフトウェア(National Biosciences)或いは他の適切なプログラムを用いて、約22個から約30個のヌクレオチドの長さで約50%以上のGC含量を有し、かつ約68〜72℃の温度で標的配列にアニールするように設計した。ヘアピン構造及びプライマー−プライマー二量体が生じないようにヌクレオチドを伸長した。
【0260】
選択されたヒトcDNAライブラリを用いてこの配列を伸長した。2段階以上の伸長が必要な場合、若しくは望ましい場合は、追加或いはネスト化プライマーの組を設計する。
【0261】
当分野で既知の方法を利用したPCR法で高い忠実度で増幅した。PCRはPTC−200 thermal cycler (MJ Research, Inc.)用いて96ウェルブロックプレートで行った。反応混合液は、鋳型DNA及び200 nmolの各プライマー、Mg と(NHSOとβ−メルカプトエタノールを含むバッファー、Taq DNAポリメラーゼ(Amersham Pharmacia Biotech)、ELONGASE酵素(Life Technologies)、Pfu DNAポリメラーゼ(Stratagene)を含む。プライマーの組、PCI AとPCI Bに対して以下のパラメーターで増幅を行った。
ステップ1  94℃で3分間
ステップ2  94℃で15秒
ステップ3  60℃で1分間
ステップ4  68℃で2分間
ステップ5  ステップ2、3、及び4を20回繰り返す
ステップ6  68℃で5分間
ステップ7  4℃で保管
別法では、プライマーの組、T7とSK+に対して以下のパラメーターで増幅を行った。
ステップ1  94℃で3分間
ステップ2  94℃で15秒
ステップ3  57℃で1分間
ステップ4  68℃で2分間
ステップ5  ステップ2、3、及び4を20回繰り返す
ステップ6  68℃で5分間
ステップ7  4℃で保管。
【0262】
各ウェルのDNA濃度は、1X TE及び0.5μlの希釈していないPCR産物に溶解した100μlのPICOGREEN定量試薬(0.25% (v/v) PICOGREEN; Molecular Probes, Eugene OR)を不透明な蛍光光度計プレート(Coming Costar, Acton MA)の各ウェルに分配してDNAが試薬と結合できるようにして測定する。このプレートをFluoroskan II (Labsystems Oy, Helsinki, Finland)でスキャンして、サンプルの蛍光を計測してDNAの濃度を定量化する。反応混合物の5〜10μlのアリコットを1%のアガロースミニゲル上での電気泳動によって解析し、何れの反応物が配列を伸長することに成功したかを決定する。
【0263】
伸長したヌクレオチドを脱塩及び濃縮してから384ウェルプレートに移し、CviJIコレラウィルスエンドヌクレアーゼ(Molecular Biology Research, Madison WI)で消化し、pUC 18ベクター(Amersham Pharmacia Biotech)に再連結する前に音波処理またはせん断を行った。ショットガンシークエンシングのために、消化したヌクレオチドを低濃度(0.6〜0.8%)のアガロースゲル上に分離して断片を切断し、寒天をAgar ACE (Promega)で消化した。T4リガーゼ(New England Biolabs, Beverly MA)を用いて伸長したクローンをpUC 18ベクター(Amersham Pharmacia Biotech)に再連結し、Pfu DNAポリメラーゼ(Stratagene)で制限部位の延び出しを処理してコンピテント大腸菌細胞に形質移入した。形質移入した細胞を選択して抗生物質を含む培地に移し、それぞれのコロニーを切りとってLB/2Xカルベニシリン培養液の384ウェルプレートに37℃で一晩培養した。
【0264】
細胞を溶解して、Taq DNAポリメラーゼ(Amersham Pharmacia Biotech)及びPfu DNAポリメラーゼ(Stratagene)を用いて以下の手順でDNAをPCR増幅した。
ステップ1  94℃で3分間
ステップ2  94℃で15秒
ステップ3  60℃で1分間
ステップ4  72℃で2分間
ステップ5  ステップ2、3、及び4を29回繰り返す
ステップ6  72℃で5分間
ステップ7  4℃で保管。
上記したようにPICOGREEN試薬(Molecular Probes)でDNAを定量化した。DNA回収率の悪いサンプルは、上記した条件で再び増幅した。サンプルを20%のジメチルサルホサイド(dimethysulphoxide)(1:2, v/v)で希釈し、DYENAMIC DIRECTキット(Amersham Pharmacia Biotech)またはABI PRISM BIGDYE Terminator cycle sequencing ready reactionキット(Applied Biosystems)を用いてシークエンシングした。
【0265】
同様に上述の手順で、完全長のポリヌクレオチド配列を検査したり、或いは完全長のポリヌクレオチド配列を利用して、この伸長のために設計したオリゴヌクレオチドと好適なゲノムライブラリを用いて5′調節配列を得た。
【0266】
9 個々のハイブリダイゼーションプローブの標識化及び使用法
SEQ ID NO:15−28から導き出されたハイブリダイゼーションプローブを用いて、cDNA、mRNA、またはゲノムDNAをスクリーニングする。約20塩基対からなるオリゴヌクレオチドの標識について特に記すが、より大きなcDNAフラグメントの場合でも基本的に同じ手順を用いる。オリゴヌクレオチドを、OLIGO4.06ソフトウェア(National Bioscience)のような最新式のソフトウェアを用いてデザインし、50pmolの各オリゴマーと、250μCiの[γ‐32P]アデノシン三リン酸(Amersham, Chicago, IL)及びT4ポリヌクレオチドキナーゼ(DuPont NEN、Boston MA)とを組み合わせて用いることにより標識する。標識されたオリゴヌクレオチドを、SEPHADEX G−25超精細排除デキストランビードカラム(Amersham Pharmacia Biotech)を用いて実質的に精製する。毎分10カウントの標識されたプローブを含むアリコットを、次のエンドヌクレアーゼ、Ase I、Bgl II、Eco RI、Pst I、Xba1或いはPvu II(DuPont NEN)の1つを用いて切断したヒトゲノムDNAの典型的な膜ベースのハイブリダイゼーション解析において用いる。
【0267】
各切断物からのDNAを、0.7%アガロースゲル上で分画して、ナイロン製メンブラン(Nytran Plus, Schleicher & Schuell, Durham NH)に転写する。ハイブリダイゼーションは40℃で16時間かけて行う。非特異的シグナルを取り除くため、例えば、最大0.1xクエン酸ナトリウム食塩水及び0.5%ドデシル硫酸ナトリウムの条件の下、ブロットを順次室温にて洗浄する。ハイブリダイゼーションパターンをオートラジオグラフィー或いは別のイメージ化手段で視覚化して比較する。
【0268】
10 マイクロアレイ
マイクロアレイ上のアレイエレメントの連結または合成は、フォトリソグラフィ、ピエゾプリント(インクジェットプリンター、前出のBaldeschweiler等を参照)、機械的マイクロスポッティング技術及びこれらから派生したものを用いて達成することが可能である。上記各技術において基板は、均一な非多孔性の固体とするべきである(Schena (1999).前出)。推奨する基板には、シリコン、シリカ、スライドガラス、ガラスチップ及びシリコンウエハがある。別法では、ドットブロット法またはスロットブロット法に類似のアレイを利用して、熱や紫外線、または化学的或いは機械的な結合手段で基板の表面にエレメントを配置して結合させることができる。通常のアレイは利用可能な方法や機械を用いて作製でき、任意の適正な数のエレメントを含めることができる(Schena, M. 他 (1995) Science 270:467−470、Shalon. D. 他 (1996) Genome Res. 6:639−645、Marshall, A. and J. Hodgson (1998) Nat. Biotechnol. 16:27−31.を参照)。
【0269】
完全長cDNA、発現遺伝子配列断片(EST)、或いはそれらの断片やオリゴマーが、マイクロアレイのエレメントとなり得る。ハイブリダイゼーションに好適な断片やオリゴマーを、LASERGENEソフトウェア(DNASTAR)などの当分野で周知のソフトウェアを用いて選択することが可能である。このアレイエレメントを、生体サンプル中のポリヌクレオチドとハイブリダイズさせる。生体サンプル中のポリヌクレオチドは、検出を容易にするために蛍光標識またはその他の分子タグに結合する。ハイブリダイゼーションの後、生体サンプルからハイブリダイズしなかったヌクレオチドを除去し、蛍光スキャナを用いて各アレイエレメントにおけるハイブリダイゼーションを検出する。別法では、レーザー脱離及び質量スペクトロメトリーを用いてもハイブリダイゼーションを検出し得る。マイクロアレイ上のエレメントにハイブリダイズする各ポリヌクレオチドの相補性の程度及び相対的存在量は、算定することができる。一実施例におけるマイクロアレイの調整及び使用について、以下に詳述する。
【0270】
組織または細胞サンプルの調製
グアニジウムチオシアネート法を用いて組織サンプルから全RNAを単離し、オリゴ(dT)セルロース法を用いてポリ(A)RNAを精製する。各ポリ(A)RNAサンプルは、MMLV逆転写酵素、0.05 pg/μlのオリゴ(dT)プライマー(21mer)、1×第1鎖緩衝液、0.03単位/μlのRNアーゼインヒビター、500μM dATP、500μM dGTP、500μM dTTP、40μM dCTP、40μM dCTP−Cy3(BDS)またはdCTP−Cy5(Amersham Pharmacia Biotech)を用いて逆転写する。この逆転写反応は、GEMBRIGHTキット(Incyte)を用いて、200 ngのポリ(A)RNAを含む25 ml容量で行う。特異的なコントロールポリ(A)RNAは、in vitro転写により非コーディング酵母ゲノムDNAから合成する。370℃で2時間インキュベートした後、各反応サンプル(一方はCy3標識、他方はCy5標識)は、2.5mlの0.5M 水酸化ナトリウムで処理し、850℃で20分間インキュベートし、反応を停止させてRNAを変性する。サンプルは、2つの連続するCHROMA SPIN 30ゲル濾過スピンカラム(CLONTECH Laboratories, Inc. (CLONTECH), Palo Alto CA)を用いて精製する。結合後、2つの反応サンプルを、1mlのグリコーゲン(1mg/ml)、60mlの酢酸ナトリウム及び300mlの100%エタノールを用いてエタノール沈殿させる。サンプルは次に、SpeedVAC(Savant Instruments Inc., Holbrook NY)を用いて乾燥して仕上げ、14μl 5×SSC/0.2% SDS中で再懸濁する。
【0271】
マイクロアレイの準備
本発明の配列を用いて、アレイエレメントを作製する。各アレイエレメントは、クローン化cDNA挿入断片を含むベクターを含有する細菌性細胞から増幅する。PCR増幅は、cDNA挿入断片に隣接するベクター配列に相補的なプライマーを用いる。30サイクルのPCRによって、1〜2ngの初期量から5μgを超える最終量までアレイエレメントを増幅する。増幅されたアレイエレメントは、SEPHACRYL−400(Amersham Pharmacia Biotech)を用いて精製する。
【0272】
精製したアレイエレメントを、ポリマーコートされたスライドガラス上に固定する。顕微鏡スライドガラス(Corning)は、処理中及び処理後に大量の蒸留水での洗浄と、0.1%のSDS及びアセトン中で超音波による洗浄を行う。スライドガラスは、4%フッ化水素酸(VWR Scientific Products Corporation (VWR), West Chester PA)中でエッチングし、蒸留水中で広範囲にわたって洗浄し、95%エタノール中の0.05%アミノプロピルシラン(Sigma)でコーティングする。コーティングしたスライドガラスは、110℃の天火で硬化させる。
【0273】
米国特許第5,807,522号に記載されている方法を用いて、コーティングしたガラス基板にアレイエレメントを付加する。この特許に引用することを以って本明細書の一部とする。平均濃度が100ng/μlのアレイエレメントDNA1μlを高速機械装置により開放型キャピラリープリンティングエレメント(open capillary printing element)に充填する。次にこの装置が、スライド毎に約5nlのアレイエレメントサンプルを分注する。
【0274】
マイクロアレイには、STRATALINKER UVクロスリンカー(Stratagene)を用いてUV架橋する。マイクロアレイは、室温において0.2%SDSで1回洗浄し、蒸留水で3回洗浄する。非特異的な結合部位は、リン酸緩衝生理食塩水 (PBS)(Tropix, Inc., Bedford MA)における0.2%カゼイン中で60℃で30分間マイクロアレイをインキュベートし、その後上述したように0.2%SDS及び蒸留水で洗浄することによってブロックする。
【0275】
ハイブリダイゼーション
ハイブリダイゼーション反応液は、5×SSC、0.2%SDSハイブリダイゼーション緩衝液にCy3及びCy5標識したcDNA合成産物を各0.2μg含む9μlのサンプル混合体を含めたものである。サンプル混合液を、65℃で5分間加熱し、マイクロアレイ表面上に一定量分注してから1.8cm のカバーガラスで覆う。このアレイを、顕微鏡スライドより僅かに大きいキャビティを有する防水チェンバーに移す。チャンバーの角に140μlの5×SSCを加えて、チャンバー内を湿度100%に保持する。このアレイを含むチャンバーを、60℃で約6.5時間インキュベートする。アレイは、第1洗浄緩衝液中(1×SSC,0.1%SDS)において45℃で10分間、第2洗浄緩衝液中(0.1×SSC)において45℃で10分間それぞれ3回洗浄し、その後乾燥させる。
【0276】
検出
レポーター標識されたハイブリダイゼーション複合体は、Cy3を励起するための488nm、及びCy3を励起するための632nmのスペクトル線を生成し得るInnova 70混合ガス10 Wレーザー(Coherent, Inc., Santa Clara CA)を備えた顕微鏡で検出する。20倍の顕微鏡対物レンズ(Nikon, Inc., Melville NY)を用いて、アレイ上に励起レーザー光を集中させる。このアレイを含むスライドを顕微鏡のコンピュータ制御X−Yステージに置き、対物レンズを通してラスタスキャンする。本実施例で用いた1.8cm×1.8cmのアレイは、20μmの解像度でスキャンする。
【0277】
2つの異なるスキャンにおいて、混合ガスマルチラインレーザーは2つの蛍光体を連続的に励起する。放射された光は、波長に基づいて2つの蛍光体に対応する2つの光電子増倍管検出器(PMT R1477, Hamamatsu Photonics Systems, Bridgewater NJ)に分割される。アレイと光電子増倍管との間に配設された好適なフィルターを用いて信号をフィルタリングする。用いる蛍光体の最大発光は、Cy3では565nm、Cy5では650nmである。装置は両方の蛍光体からのスペクトルを同時に記録できるが、レーザー源に好適なフィルターを用いて、蛍光体1つにつき1回スキャンし、各アレイを通常2回スキャンする。
【0278】
スキャンの感度は通常、既知濃度のサンプル混合体に添加されるcDNAコントロール種により生成されるシグナル強度を用いて較正する。アレイ上の特定の位置には相補的DNA配列を含め、その位置におけるシグナルの強度がハイブリダイズする種の重量比1:100,000に相関するようにする。異なる試料(例えば検査細胞及びコントロール細胞を代表する)からの2つのサンプルを、各々異なる蛍光体で標識し、他と異なって発現する遺伝子を同定するために単一のアレイにハイブリダイズさせる場合には、較正は2つの蛍光体を有する較正するcDNAのサンプルを標識して、ハイブリダイゼーション混合液に各々等量を加えて行う。
【0279】
光電子増倍管の出力は、IBMコンパチブルPCコンピュータにインストールされた12ビットRTI−835Hアナログ−ディジタル(AID)変換ボード(Analog Devices, Inc., Norwood MA)を用いてディジタル化される。ディジタル化されたデータは、リニア20色変換を用いてシグナル強度が青色(低シグナル)から赤色(高シグナル)までの擬似カラー範囲にマッピングされるイメージとして表示される。データはまた、定量的に分析される。2つの異なる蛍光体を同時に励起して測定する場合には、各蛍光体の発光スペクトルを用いて、先ずデータは蛍光体間の光学的漏話(重複発光スペクトルに起因する)に対して補正される。
【0280】
グリッドを蛍光シグナルイメージ上に重畳して、各スポットからのシグナルがグリッドの各エレメントに中央に位置するようにする。各エレメント内の蛍光シグナルを統合し、シグナルの平均強度に対応する数値を得る。シグナル分析に用いるソフトウェアは、GEMTOOLS遺伝子発現分析プログラム(Incyte)である。
【0281】
11 相補的ポリヌクレオチド
PRTSをコードする配列或いはその任意の一部に対して相補的な配列は、天然のPRTSの発現を低下させるため即ち阻害するために用いられる。約15〜約30個の塩基対を含むオリゴヌクレオチドの使用について記すが、より小さな或いはより大きな配列の断片の場合でも本質的に同じ方法を用いることができる。Oligo4.06ソフトウェア(National Biosciences)及びPRTSのコーディング配列を用いて、適切なオリゴヌクレオチドを設計する。転写を阻害するためには、最も独特な5′配列から相補的なオリゴヌクレオチドを設計し、これを用いてプロモーターがコーディング配列に結合するのを阻害する。翻訳を阻害するためには、相補的なオリゴヌクレオチドを設計して、リボソームがPRTSをコードする転写物に結合するのを阻害する。
【0282】
12  PRTS の発現
PRTSの発現及び精製は、細菌若しくはウイルスを基にした発現系を用いて行うことができる。細菌でPRTSが発現するために、抗生物質耐性及びcDNAの転写レベルを高める誘導性のプロモーターを含む好適なベクターにcDNAをサブクローニングする。このようなプロモーターには、lacオペレーター調節エレメントに関連するT5またはT7バクテリオファージプロモーター及びtrp−lac(tac)ハイブリッドプロモーターが含まれるが、これらに限定されるものではない。組換えベクターを、BL21(DE3)などの好適な細菌宿主に形質転換する。抗生物質耐性をもつ細菌が、イソプロピルβ−Dチオガラクトピラノシド(IPTG)で誘発されるとPRTSを発現する。真核細胞でのPRTSの発現は、昆虫細胞株または哺乳動物細胞株に一般にバキュロウイスルスとして知られているAutographica californica核多面性ウイルス(AcMNPV)を感染させて行う。バキュロウイルスの非必須ポリヘドリン遺伝子を、相同組換え或いは転移プラスミドの媒介を伴う細菌の媒介による遺伝子転移のどちらかによって、PRTSをコードするcDNAと置換する。ウイルスの感染力は維持され、強いポリヘドリンプロモータによって高いレベルのcDNAの転写が行われる。組換えバキュロウイルスは、多くの場合はSpodoptera frugiperda (Sf9)昆虫細胞に感染に用いられるが、ヒト肝細胞の感染にも用いられることもある。後者の感染の場合は、バキュロウイルスの更なる遺伝的変更が必要になる。(例えば、Engelhard. E. K.他 (1994) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91:3224−3227; Sandig, V. 他 (1996) Hum. Gene Ther. 7:1937−1945.を参照)。
【0283】
殆どの発現系では、PRTSが、例えばグルタチオンSトランスフェラーゼ(GST)、またはFLAGや6−Hisなどのペプチドエピトープ標識で合成された融合タンパク質となるため、未精製の細胞溶解物からの組換え融合タンパク質の親和性ベースの精製が素早く1回で行うことができる。Schistosoma japonicumからの26キロダルトンの酵素GSTによって、タンパク質の活性及び抗原性を維持した状態で固定されたグルタチオンで融合タンパク質の精製が可能となる(Amersham Pharmacia Biotech)。精製の後、GST部分を特定の操作部位でPRTSからタンパク分解的に切断できる。アミノ酸8個のペプチドであるFLAGで、市販のモノクローナル及びポリクローナル抗FLAG抗体(Eastman Kodak)を用いた免疫親和性の精製が可能となる。6個の連続するヒスチジン残基のストレッチである6−Hisによって、金属キレート樹脂(QIAGEN)で精製が可能となる。タンパク質の発現及び精製の方法は、Ausubel (1995,前出, ch 10, 16)に記載されている。これらの方法で精製したPRTSを直接用いて以下の実施例16、17、18、及び19のアッセイを行うことができる。
【0284】
13 機能のアッセイ
PRTSの機能は、哺乳動物細胞培養系において生理学的に高められたレベルでのPRTSをコードする配列の発現によって評価する。cDNAを、cDNAを高いレベルで発現する強いプロモーターを含む哺乳動物発現ベクターにサブクローニングする。このようなベクターには、pCMV SPORTTM (Life Technologies.)及びpCR 3.1 (Invitrogen, Carlsbad, CA)が含まれ、どちらもサイトメガロウイルスプロモーターを含んでいる。5〜10μgの組換えベクターを、例えば内皮由来か造血由来のヒト細胞株にリポソーム製剤或いは電気穿孔法によって一時的に形質移入する。更に、標識タンパク質をコードする配列を含む1〜2μgのプラスミドを同時に形質移入する。標識タンパク質の発現により、形質移入された細胞と形質移入されていない細胞とを区別できる。また、標識タンパク質の発現によって、cDNAの組換えベクターからの発現を正確に予想できる。このような標識タンパク質には、緑色蛍光タンパク質(GFP;Clontech)、及びCD64またはCD64−GFP融合タンパク質が含まれる。レーザー光学に基づいた技術を利用した自動流動細胞計測法(FCM)を用いて、GFPまたはCD64−GFPを発現する形質移入された細胞を同定し、その細胞のアポトーシス状態や他の細胞特性を評価する。また、FCMで、先行した或いは同時の細胞死の現象を診断する蛍光分子の取り込みを検出して計量する。これらの現象には、プロピジウムヨウ化物でのDNAの染色によって計測される核DNA内容物の変化と、ブロモデオキシウリジンの取り込み量の低下によって計測されるDNA合成の下方調節と、特異的な抗体との反応性によって計測される細胞表面及び細胞内のタンパンク質の発現の変化と、蛍光複合アネキシンVタンパク質の細胞表面への結合によって計測される原形質膜組成の変化とが含まれる。流動細胞計測法は、Ormerod, M. G.による (1994) Flow Cytometry Oxford, New York, NY.に記載されている。
【0285】
遺伝子発現におけるPRTSの影響は、PRTSをコードする配列とCD64またはCD64−GFPのどちらかが形質移入された高度に精製された細胞集団を用いて評価することができる。CD64またはCD64−GFPは形質転換された細胞表面で発現し、ヒト免疫グロブリンG(IgG)の保存された領域と結合する。形質転換された細胞と形質転換されない細胞とは、ヒトIgGかCD64に対する抗体のどちらかで被覆された磁気ビードを用いて分離することができる(DYNAL. Lake Success. NY)。mRNAは、当分野で周知の方法で細胞から精製することができる。PRTS及び目的の他の遺伝子をコードするmRNAの発現は、ノーザン分析やマイクロアレイ技術で分析することができる。
【0286】
14  PRTS に特異的な抗体の作製
ポリアクリルアミドゲル電気泳動法(PAGE;例えば、Harrington, M.G. (1990) Methods Enzymol. 1816−3088−495を参照)または他の精製技術で実質的に精製されたPRTSを用いて、標準的なプロトコルでウサギを免疫化して抗体を作り出す。
【0287】
別法では、PRTSアミノ酸配列をLASERGENEソフトウェア(DNASTAR)を用いて解析して免疫原性の高い領域を決定し、対応するオリゴペプチドを合成してこれを用いて当業者に周知の方法で抗体を生産する。C末端付近の、或いは隣接する親水性領域内のエピトープなどの適切なエピトープの選択については、当分野で周知である(例えば、前出のAusubel, 1995,11章を参照)。
【0288】
通常、約15残基の長さのオリゴペプチドを、Applied BiosystemsのABI 431Aペプチドシンセサイザー(PE Biosystems)を用いてfmoc法のケミストリにより合成し、N−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(MBS)を用いた反応によりKLH(Sigma−Aldrich, St. Louis MO)に結合させて、免疫原性を高める(例えば、前出のAusubel, 1995を参照)。フロイントの完全アジュバントにおいてオリゴペプチド−KLH複合体を用いてウサギを免疫化する。得られた抗血清の抗ペプチド活性及び抗PRTS活性を検査するには、ペプチドまたはPRTSを基板に結合し、1%BSAを用いてブロッキング処理し、ウサギ抗血清と反応させて洗浄し、さらに放射性ヨウ素標識されたヤギ抗ウサギIgGと反応させる。
【0289】
15 特異的抗体を用いる天然 PRTS の精製
天然PRTS或いは組換えPRTSを、PRTSに特異的な抗体を用いるイムノアフィニティークロマトグラフィにより実質的に精製する。イムノアフィニティーカラムは、CNBr−活性化SEPHAROSE(Amersham Pharmacia Biotech)のような活性化クロマトグラフィー用レジンと抗PRTS抗体とを共有結合させることにより形成する。結合の後、そのレジンを製造者の使用説明書に従ってブロッキング処理し洗浄する。
【0290】
PRTSを含む培養液をイムノアフィニティーカラムに通し、PRTSを優先的に吸着できる条件で(例えば、界面活性剤の存在下において高イオン強度のバッファーで)そのカラムを洗浄する。そのカラムを、抗体とPRTSとの結合を切るような条件で(例えば、pH2〜3のバッファー、或いは高濃度の尿素またはチオシアン酸塩イオンのようなカオトロピックイオンで)溶出させ、PRTSを回収する。
【0291】
16  PRTS と相互作用する分子の同定
PRTSまたは生物学的に活性なその断片を、125Iボルトンハンター試薬(例えば、Bolton A.E.及びW.M. Hunter (1973) Biochem. J. 133:529を参照)で標識する。マルチウェルプレートに予め配列しておいた候補の分子を、標識したPRTSと共にインキュベートし、洗浄して、標識したPRTS複合体を有する全てのウェルをアッセイする。様々なPRTS濃度で得られたデータを用いて、候補分子と結合したPRTSの数量及び親和性、会合についての値を計算する。
【0292】
別法では、PRTSと相互作用する分子を、Fields, S.及びO. Song(1989, Nature 340:245−246)に記載の酵母2−ハイブリッドシステム(yeast two−hybrid system)やMATCHMAKERシステム(Clontech)などの2−ハイブリッドシステムに基づいた市販のキットを用いて分析する。
【0293】
PRTSはまた、ハイスループット型の酵母2ハイブリッドシステムを使用するPATHCALLINGプロセス(CuraGen Corp., New Haven CT)に用いて、遺伝子の2つの大きなライブラリによってコードされるタンパク質間の全ての相互作用を決定することができる(Nandabalan, K. 他 (2000) 米国特許第6,057,101号)。
【0294】
17  PRTS の活性の実証
プロテアーゼ活性は、様々な色素分子と共役された適切な合成ペプチド基質加水分解によって測定され、色素分子内部では、加水分解の程度が放出発色団の分光光度法(蛍光)吸収(Beynon, R. J.及びJ. S. Bond (1994)、Proteolytic Enzymes Practical Approach, Oxford University Press, New York NY, pp. 25−55)で定量される。ペプチド基質は、エンドペプチダーゼ(セリン、システイン、アスパラギン酸プロテアーゼ、若しくはメタロプロテアーゼ)、アミノペプチダーゼ(ロイシンアミノペプチダーゼ)、若しくはカルボキシペプチダーゼ(カルボキシペプチダーゼA及びB、プロコラーゲンC−プロテイナーゼ)としての、プロテアーゼ活性カテゴリーに従ってデザインされる。通常、用いられたクロモーゲンは、2−ナフチルアミン、4−ニトロアニリン、フリルアクリル酸である。アッセイは外界温度で実行され、好適なバッファ内の酵素及び適切な基質のアリコットを含んでいる。反応は蛍光キュベット内で実行され、ペプチド基質の加水分解の間に遊離された色素原の吸光度における増加/減少が測定される。吸光度に於ける変化は、アッセイ中の酵素活性に比例する。
【0295】
ユビキチン加水分解酵素活性のための代替アッセイは、ユビキチン前駆体の加水分解を測定する。アッセイは外界温度で実行され、適当なバッファ中に適切な基質及びPRTSのアリコットを含んでいる。化学的に合成されたヒトユビキチン−バリンは基質として用いられる。基質よりのC−末端バリン残基の切断は、毛細管電気泳動(Franklin, K.ら(1997) Anal. Biochem. 247 : 305−309)でモニターされる。
【0296】
別法では、プロテアーゼ活性のためのアッセイが蛍光共鳴エネルギー変換(FRET)を利用する。FERTは、一つのドナー及び一つのアクセプターフルオロフォアが適切なスペクトルの重なりを有して近接している場合に発生する。PRTSに特異的な切断部位を有するフレキシブルなペプチドリンカーは、緑蛍光タンパク質の、赤シフト(red−shifted variant)変異体(RSGFP4)及び青変異体間で融着する。
【0297】
この融着タンパク質は、エネルギー移動をBFP5からRSGFP4へと発生させるスペクトル特性を有する。融着タンパク質がPRTSと共にインキューベートされる場合、基質が切断され二つの蛍光タンパク質が分離される。このことは、PRTSの付加前後における発行スペクトルを比較すること(Mitra, R. Dら、(1996) Gene 173:13−17)で定量される、エネルギー移動中の顕著な減少を伴う。アッセイは生細胞内でも行われ得る。このような場合は、蛍光基質タンパク質は細胞中で恒常的に発現され、またPRTSが誘導ベクター上に提供され、よってFRETがPRTSの存在及び不在という形でモニターされうる(Sagot, Iら: (1999) FEBS Lett. 447 : 53−57)。
【0298】
18  PRTS 基質の同定
ファージディスプレイライブラリが、PRTSの光学基質配列を識別するのに用いられてもよい。リンカー及び既知の抗体エピトープに続くランダムな六量体は繊維状ファージライブラリ中の遺伝子IIIのN−末端延長としてクローン化される。遺伝子IIIコードが外殻蛋白質をコードし、またエピトープが各々のファージ分子表面上に表示されてもよい。ライブラリはタンパク分解性条件下で、PRTSとインキュベートされ、エピトープはPRTSのための六量体コードが部位を切断する場合取り除かれてもよい。エピトープを認識する抗体が、固定化タンパク質Aと共に添加される。エピトープを有している切断されていないファージは遠心分離によって取り除かれる。表面のファージは次に増幅され、スクリーニングのさらなる複数のラウンドが生じる。個々のファージクローンは次に単離され、配列決定される。これらペプチド基質に対する速度論は、実施例17に於けるアッセイを用いて研究されてもよく、また最適切断配列が得られうる(Ke, S. H.ら(1997) J. Biol. Chem 272 : 16603−16609)。
【0299】
in vivoPRTS基質のスクリーンのため、この方法は、ファージ分子(T7SELECTTM10−3 ファージディスプレイベクター、 Novagen, Madison, WI)、若しくは酵母菌(pYD1 酵母ディスプレイベクターキット、 Invitrogen, Carlsbad, CA)の表面上にディスプレイされたcDNA発現ライブラリをスクリーンするべく拡張されてもよい。このような場合、全体のcDNAは、遺伝子IIIと適切なエピトープとの間で融着される。
【0300】
19  PRTS 阻害剤の同定
試験される化合物は、実施例17のアッセイで記述されているように、適切なバッファ及び基質に沿って濃度を変化させ、マルチウェルプレート上に配列される。PRTS活性は各々の穴で測定され、PRTS活性を抑制するために各化合物の各化合物の能力が決定されてもよい。用量‐応答の速度論も同様である。アッセイはPRTSの活性を向上させる分子を同定することに用いられてもよい。
【0301】
別法では、ファージディスプレイライブラリがペプチドPRTS阻害剤をスクリーンするために用いられてもよい。候補はプロテアーゼに強く結合されたペプチド中に見られた。この場合、マルチウェルプレートの各ウェルは、PRTSでコートされ、ランダムなペプチドファージディスプレイライブラリ若しくは周期的なペプチドライブラリでインキュベートされる(Koivunen, E.ら、(1999) Nat. Biotechnol. 17 : 768−774)。結合していないファージは洗い流され、選択されたファージが複数のさらなるラウンドで増幅され、再スクリーニングされる。候補は、実施例17に記載のアッセイを用いてPRTSの阻害活性のために試験される。
【0302】
当業者は、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく本発明の記載した方法及びシステムの種々の改変を行うことができるであろう。特定の好適な実施例に基づいて本発明を説明したが、本発明の範囲が、そのような特定の実施例に不当に制限されるべきではないことを理解されたい。実際に、分子生物学或いは関連する分野の専門家には明らかな、本明細書に記載の本発明の実施例の様々な改変は、特許請求の範囲に含まれる。
【0303】
(表の簡単な説明)
表1は、本発明のポリヌクレオチド配列及びポリペプチド配列に対する系統的な名称を示す。
【0304】
表2は、本発明の各ポリペプチドに最も近いGenBankの相同体のGenBankの識別番号およびアノテーションを示す。各ポリペプチドとそのGenBankの相同体との間の一致を表す確率値スコアも示す。
【0305】
表3は、推定上のモチーフおよびドメインを含む各ポリペプチド配列の構造的な特徴、並びに各ポリペプチドの分析に用いた方法、アルゴリズム、および検索可能なデータベースを示す。
【0306】
表4は、各ポリヌクレオチド配列の組み立てに用いたcDNA断片およびゲノムDNA断片のリスト、並びにポリヌクレオチド配列の選択された断片のリストを示す。
【0307】
表5は、本発明の各ポリヌクレオチドの代表的なcDNAライブラリを示す。
【0308】
表6は、表5に示すcDNAライブラリの作製に用いた組織およびベクターを示す付録である。
【0309】
表7は、本発明のポリヌクレオチド及びポリペプチドの分析に用いたツール、プログラム、及びアルゴリズム、並びにその説明、引用文献、閾値パラメーターを示す。
【表1】
Figure 2004500812
【表2】
Figure 2004500812
【表3】
Figure 2004500812
【表4】
Figure 2004500812
【表5】
Figure 2004500812
【表6】
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【表7】
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【表8】
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【表9】
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【表10】
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【表11】
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【表12】
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【表13】
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【表14】
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【表15】
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【表16】
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[0001]
The present invention relates to nucleic acid and amino acid sequences of proteases. The present invention also provides diagnosis, treatment, and prevention of gastrointestinal diseases, cardiovascular diseases, autoimmune / inflammatory diseases, abnormal cell proliferation, developmental disorders, epithelial diseases, neurological diseases, and reproductive disorders using these sequences. About. The invention further relates to the evaluation of the effects of foreign compounds on the expression of the nucleic acid and amino acid sequences of the protease.
[0002]
(Background of the Invention)
Proteases cleave proteins and peptides at the peptide backbone or peptide binding site forming a peptide chain. Proteolysis is one of the most important and frequently occurring enzymatic reactions occurring inside and outside cells. Proteolysis is responsible for the activation and maturation of nascent polypeptides, the degradation of misfolded and damaged proteins, and the controlled turnover of intracellular peptides. Proteases are involved in digestion, endocrine function, and tissue formation during embryonic development, and in wound healing and normal growth. Proteases play an important role in regulatory action by altering the half-life of regulatory proteins. Proteases are involved in the pathogenesis or progression of disease states such as inflammation, angiogenesis, tumor spread and metastasis, cardiovascular disease, neurological disease, bacterial, viral, and parasitic infections.
[0003]
Proteases can be classified by where to cut their substrate. Exopeptidases, including aminopeptidases, dipeptidyl peptidases, tripeptidases, carboxypeptidases, peptidyl dipeptidases, dipeptidases, and ω-peptidases cleave residues at the end of the substrate. Endopeptidases, including serine proteases, cysteine proteases, and metalloproteases, cleave residues within peptides. Mammalian proteases were divided into four main types by active site structure, mechanism of action, and overall three-dimensional structure (See Beynon, RJ and JS Bond (1994)).Proteolytic Enzymes : A Practical Approach, Oxford University Press, New York NY, pp. 1-5. ).
[0004]
Serine protease
Serine proteases (SPs) are a broad and large family of proteolytic enzymes, including the digestive enzymes trypsin and chymotrypsin, components of the complement and blood coagulation cascades, and the breakdown and turnover of macromolecules in the intracellular and extracellular matrix. Contains enzymes that regulate Most of the 20 or more subfamilies can be classified into six clans, each with a common ancestor. These six clans are presumed to be from at least four evolutionarily different ancestors. SP was named for the presence of a serine residue at the active catalytic site of most families. The active site is formed by three catalytic triads of a group of conserved aspartic, histidine, and serine residues important for catalysis. These residues form a charge relay network that facilitates substrate binding. Other residues outside the active site form oxyanion holes that stabilize the tetrahedral transition intermediate formed during catalysis. SP has a wide range of substrates and can be divided into subfamilies by their substrate specificity. The major subfamilies are named for the residues after cleavage, tryases (after arginine or lysine), asses (after aspartic acid), timase (after phenylalanine or leucine), metases (after methionine), and serases. (After Serine) (Rawlings, ND and AJ Barrett (1994) Meth. Enzymol. 244: 19-61).
[0005]
Most mammalian serine proteases are synthesized as pro-enzymes, which are inactive precursors that are activated by proteolysis. For example, trypsinogen is converted to its active form, trypsin, by enteropeptidase. Enteropeptidase is an intestinal protease that removes the N-terminal fragment from trypsinogen. The remaining active fragment is trypsin, which activates other precursors of pancreatic enzymes. Similarly, proteolysis of prothrombin, a precursor of thrombin, produces three different polypeptide fragments. The N-terminal fragment is cleaved when two fragments containing activated thrombin are linked by a disulfide bond.
[0006]
The two largest SP subfamilies are the chymotrypsin (S1) family and the subtilisin (S8) family. Some members of the chymotrypsin family contain two structural domains unique to this family. Kringle domains are triple loop disulfide bridging domains found in variable copy numbers. The kringle domain is thought to play a role in regulating membranes, other proteins and mediators such as phospholipids, as well as in regulating proteolysis (PROSITE PDOC00020). The Apple domain is a repetitive domain of 90 amino acids, each containing six conserved cysteines. The first cysteine and the sixth cysteine, the second cysteine and the fifth cysteine, and the third cysteine and the fourth cysteine are linked by three disulfide bonds (PROSITE PDOC00376). Apple domains are involved in protein-protein interactions. S1 family members include trypsin, chymotrypsin, coagulation factors IX-XII, complement factors B, C, and D, granzyme, kallikrein, and tissue and urokinase plasminoden activators. The subtilisin family includes members found in eubacteria, archaebacteria, eukaryotes, and viruses. Subtilisins include the protein-protein endopeptidases kexin and furin, pituitary prohormone convertases PC1, PC2, PC3, PC6, and PACE4 (Rawlings and Barrett, supra).
[0007]
Although SP acts in many normal processes, some SPs are involved in the etiology and treatment of disease. Enterokinase, an inhibitor of intestinal digestion, is found on the edge of the intestinal brush where it cleaves acidic propeptides from trypsinogen to produce active trypsin (Kitamoto, Y. et al. (1994) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 7588-7592). Prolyl carboxypeptidase, a lysosomal serine peptidase that cleaves peptides such as angiotensin II and III, and [des-Arg9] bradykinin, shares sequence homology with members of both the serine carboxypeptidase and prolyl endopeptidase families ( Tan, F. et al. (1993) J. Biol. Chem. 268: 16631-16638). The protease neuropsin can affect synapse formation and neuronal connections in the hippocampus in response to neural signaling (Chen, ZL-L. Et al. (1995) J Neurosci 15: 5088-5097). Tissue plasminogen activator has been identified in seizures (Zivin, JA (1999) Neurology 53: 14-19) and myocardial infarction (Ross, AM (1999) Clin. Cardiol. 22: 165-171). Useful for first aid. Certain receptors, which are highly expressed throughout the gastrointestinal tract (PARs: protease-activated receptors), are activated by proteolytic cleavage of the extracellular domain. Major agonists of PAR, thrombin, trypsin, and mast cell tryptase are released in allergic and inflammatory conditions. Regulation of PAR activity by proteases has been proposed as a promising therapeutic target (Vergnoll, N. (2000) Alignment. Pharmacol. Ther. 14: 257-266; Rice, KD et al. (1998) Curr. Pharm. Des. 4: 381-396). Prostate specific antigen (PSA) is a kallikrein-like serine protease that is synthesized and secreted only by prostate epithelial cells. Serum PSA is elevated in prostate cancer and is the most sensitive physiological marker for monitoring cancer progression and treatment response. PSA also allows the prostate to be identified as the primary cancer of metastatic cancer (Brawer, MK and PH Language (1989) Urology 33: 11-16).
[0008]
Signal peptidases are a class of SP found in all eukaryotic and prokaryotic cell types and affect the processing of signal peptides from certain proteins. A signal peptide is the amino-terminal domain of a protein that directs the protein from a ribosome assembly site to a predetermined intracellular or extracellular site. Once the protein is transported, its signal sequence is removed by signal peptidases and the protein is activated by post-translational processing such as glycosylation or phosphorylation. Signal peptidases exist as multi-subunit complexes in both yeast and mammals. The canine signal peptidase complex is composed of five subunits, all of which are associated with the microsomal membrane and contain a hydrophobic region that penetrates the membrane one or more times (Shelness, GS and G.S. Blobel (1990) J. Biol. Chem. 265: 9512-9519). Some of these subunits move the complex to the proper location on the membrane, others contain the actual catalytic activity.
[0009]
Another family of proteases that include a serine in the active site relies on ATP hydrolysis for its activity. These proteases contain a regulatory ATPase domain and a proteolytic core domain that can be identified by the presence of the ATP / GTP-binding motif P-loop (PROSITE PDOC008003). Members of this family include eukaryotic mitochondrial matrix proteases, C1p proteases, and proteasomes. C1p protease was first found in chloroplasts of plants, but is thought to be widely present in both prokaryotic and eukaryotic cells. The gene for premature torsion dystonia encodes a protein related to the C1p protease (Ozelius, LJ et al. (1998) Adv. Neurol. 78: 93-105).
[0010]
The proteasome is an intracellular protease complex found in certain bacteria and all eukaryotic cells and plays an important role in intracellular physiology. The proteasome is associated with the ubiquitin conjugation system (UCS), which is the main pathway for the degradation of all types of intracellular proteins. The intracellular proteins also include proteins that act to activate or suppress cellular processes such as transcription and cell cycle progression (Ciechanover, A. (1994) Cell 79: 13-21). In the UCS pathway, a small heat-resistant protein, ubiquitin, binds to a protein to be a degradation target. Next, the ubiquitin-bound protein is recognized and degraded by the proteasome. The resulting ubiquitin-peptide conjugate is hydrolyzed by ubiquitin carboxyl terminal hydrolase, releasing free ubiquitin for reuse by UCS. The ubiquitin proteasome system is involved in the degradation of mitotic cyclic kinases, oncoproteins, tumor suppressor genes (p53), cell surface receptors involved in signal transduction, transcription factors, and mutated or damaged proteins (Ciechanover, supra). This pathway is involved in a variety of diseases including cystic fibrosis, Angelman's syndrome, and Riddle syndrome (Schwartz, AL and A. Ciechanover (1999) Annu. Rev. Med. 50: 57-74. See). The mouse proto-oncogene Unp encodes a nuclear ubiquitin protease whose overexpression causes oncogenic transformation of NIH3T3 cells. The human homolog of this gene has consistently high levels in small cell tumors of the lung and adenocarcinoma (Gray, DA (1995) Oncogene 10: 2179-2183). Ubiquitin carboxyl-terminal hydrolase is involved in the differentiation of lymphoblastic leukemia cell lines to a non-dividing maturation state (Maki, A. et al. (1996) Differentiation 60: 59-66). Ubiquitin carboxyl-terminal hydrolase (PGP9.5) is highly expressed in neurons in abnormal structures that occur in human neurodegenerative diseases. The proteasome contains a central catalytic core containing various proteases arranged in four 7-membered rings with the active site facing the central cavity, a terminal ATPase subunit covering the outer ports of the cavity and regulating substrate entry. (〜2000 kDa) (see Schmidt, M. et al. (1999) Curr. Opin. Chem. Biol. 3: 584591).
[0011]
Cysteine protease
Cysteine protease (CP) is involved in a variety of cellular processes, from precursor protein processing to intracellular degradation. About half of the known CPs are present in the virus only. CP has cysteine as the main catalytic residue in the active site. At the active site, catalysis proceeds through the diester intermediate and is facilitated by histidine and aspartic acid residues in close proximity. Glutamine residues are also important and aid in the formation of oxyanion holes. Two important CP families include papain-like enzymes (C1) and calpain (C2). Papain-like family members are synthesized from signal and propeptides, usually because they are lysosomal or secreted enzymes. Most members contain motifs conserved in the propeptide that may have structural significance (Karrer, KM et al. (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 3063-3067). The three-dimensional structure of papain family members is a bilobed molecule with a catalytic site located between two lobes. Papains include cathepsins B, C, H, L, and S, certain plant allergens and dipeptidyl peptidases (Rawlings, ND and AJ Barrett (1994) Meth. Enzymol. 244: 461-486).
[0012]
Some CPs are expressed everywhere while others are expressed only by cells of the immune system. Of note, CP is produced by monocytes, macrophages, and other cells that migrate to sites of inflammation and secrete molecules involved in tissue repair. Excess of these repair molecules plays a role in certain diseases. In autoimmune diseases such as rheumatoid arthritis, secretion of cysteine peptidase cathepsin C degrades collagen, laminin, elastin, and other structural proteins found in the extracellular matrix of bone. Bone weakened by such degradation is also susceptible to tumor invasion and metastasis. Cathepsin L expression may help the influx of mononuclear cells that promotes the destruction of rheumatoid synovial fluid (Keyszer, GM (1995) Arthritis Rheum. 38: 976-984).
[0013]
Calpain is a calcium-dependent cytoplasmic endopeptidase that contains an N-terminal catalytic domain and a C-terminal calcium binding domain. Calpain is expressed as a proenzyme heterodimer consisting of a catalytic subunit unique to each isoform and a regulatory subunit common to various isoforms. Each subunit has a calcium binding EF hand domain. The regulatory subunit also contains a hydrophobic high glycine domain that allows the enzyme to associate with the cell membrane. Calpain is activated by increasing intracellular calcium levels, causing changes in structure and limited autolysis. The resulting active molecule requires low calcium concentrations for its activity (Chan, SL and MP Mattson (1999) J. Neurosci. Res. 58: 167-190). Calpain is mainly expressed in neurons, but also in other tissues. Certain chronic neurodegenerative diseases, including ALS, Parkinson's disease, and Alzheimer's disease, are associated with elevated calpain expression (Chan and Mattson, supra). Calpain-mediated degradation of the cytoskeleton has been reported to be involved in brain injury due to head trauma (McCracken, E. et al. (1999) J. Neurotrauma 16: 749-761). Calpain 3 is mainly expressed in skeletal muscle and is associated with limb girdle muscular dystrophy type 2A (Minami, N. et al. (1999) J. Neurol. Sci. 171: 31-37).
[0014]
Caspases are another family of thiol proteases and are involved in the initiation and termination of apoptosis. Pro-apoptotic signals activate the initiator caspase, initiating the proteolytic caspase cascade, leading to target protein hydrolysis and classical apoptotic death of cells. Two active site residues, cysteine and histidine, are involved in the mechanism of catalysis. Caspases are one of the most specific endopeptidases and cleave after aspartic acid residues. Caspases are synthesized as inactive zymogens consisting of one large subunit (p20) and one small subunit (p10) separated by a small spacer region, and a variable N-terminal prodomain. This prodomain interacts with cofactors that positively or negatively affect apoptosis. Autoproteolysis by an activation signal cleaves certain aspartic acid residues (D297 of caspase 1 according to numbering rules), removes the spacer and prodomain, and leaves the p10 / p20 heterodimer. These two heterodimers interact via their small subunits to form catalytically active tetramers. The long prodomain of certain caspase family members was found to promote pro-caspase dimerization and self-processing. Certain caspases contain a "death effector domain" in their prodomain, whereby the caspase self-activates together with the FADD protein and other caspases associated with the death receptor or the TNF receptor complex. Can be recruited into the complex. In addition, two dimers from different caspase family members can bind and alter the substrate specificity of the resulting tetramer. There are also endogenous caspase inhibitors (inhibitors of apoptotic proteins, or IAPs). It is clear that all of these interactions influence the regulation of apoptosis (Chan and Mattson, supra; Salveson, GS and VM Dixit (1999) Proc. Natl. Acad. ScL USA 96: 10964-10967).
[0015]
Caspases are involved in certain diseases. Mice deficient in certain caspases have severe nervous system damage due to failure of sensory epithelium apoptosis and die early. Others show severe impairment in the inflammatory response. For example, caspases are involved in the processing of IL-1b and may also be involved in other inflammatory cytokines (Chan and Mattson, supra). Cowpox and baculoviruses target caspases to avoid death of their host cells and to succeed in infection. In addition, it has been reported that inappropriate apoptosis is increased in AIDS, neurodegenerative diseases, and ischemic trauma, and that reduced cell death is associated with cancer (Salveson and Dixit, supra: Thompson, CB. (1995) Science 267: 1456-1462).
[0016]
Aspartyl protease
Aspartyl proteases (AP) include the lysosomal proteases cathepsins D and E, chymosin, renin, and gastric pepsin. Most retroviruses are usuallypolEncodes AP as part of a polyprotein. AP, also called acidic protease, is a two-domain monomeric enzyme, each domain containing one-half active site with its own catalytic aspartic acid residue. AP is most active in the pH range 2-3, at which one aspartic acid residue is ionized and the others are neutral. The pepsin family of APs contains many secreted enzymes, all of which appear to be synthesized with signal and propeptides. Most family members contain three disulfide loops, with the first aspartic acid followed by a first loop of up to five residues, and the second aspartic acid by five to six residues. And the third largest loop is formed towards the C-terminus. On the other hand, retropepsins resemble one domain of pepsin and activate as a homodimer with each retropepsin monomer providing a 1/2 active site. Retropepsin is required for processing of viral polyprotein.
[0017]
APs act on various tissues, some have been implicated in disease. Renin mediates the first step in the processing of angiotensin, a hormone responsible for regulating electrolyte balance and blood pressure (Crews, DE and SR Williams (1999) Hum. Biol. 71: 475-503). See). It is clear that aberrant regulation and expression of cathepsin occurs in various inflammatory disease states. Cathepsin D expression is increased in synovial membrane tissue of patients with rheumatoid arthritis and osteoarthritis. Elevated cathepsin expression and differential regulation are associated with the metastatic potential of various cancers (Chambers, AF et al. (1993) Crit. Rev. Oncol. 4: 95-114).
[0018]
Metalloprotease
Most zinc-dependent metalloproteases share a common sequence in the zinc binding domain. This active site consists of two histidines acting as zinc ligands and the catalytic glutamic acid C-terminus of the first histidine. Proteins containing this signature sequence are known as metzincins and include aminopeptidase N, angiotensin converting enzyme, neurolysin, matrix metalloproteases, and adamalysins (ADAMS). Another sequence was found for zinc carboxypeptidase, in which three conserved residues, two histidine residues and one glutamic acid residue, are involved in zinc binding.
[0019]
Several neutral metalloendopeptidases, including angiotensin converting enzyme and aminopeptidase, are involved in the metabolism of peptide hormones. For example, high activity of aminopeptidase B is found in the thyroid and pituitary gland of hypertensive rats (Prieto, I. et al. (1998) Horm. Metab. Res. 30: 246-248). Oligopeptidase M / neurolysin is capable of hydrolyzing bradykinin and neurotensin (Serizawa, A. et al. (1995) J. Biol. Chem 270: 2092-2098). Neurotensin is a vasoactive peptide that can act as a neurotransmitter in the brain and appears to be involved in limiting dietary intake (Tritos, NA et al. (1999) Neuropeptides 33: 339-349).
[0020]
Matrix metalloproteases (MMPs) are a family of at least 23 enzymes that can degrade components of the extracellular matrix (ECM). MMP is Zn with N-terminal catalytic domain+2Endopeptidase. Almost all members of this family have a C-terminal domain and a hinge peptide capable of binding to inhibitors produced by the tissue or substrate molecules of the ECM (TIMP: tissue inhibitor of metalloproteases; Campbell, IL). (1999) Trends Neurosci. 22: 285). Utilizing the presence of fibruronectin-like repeats, transmembrane domains, or C-terminal hemopexinase-like domains, MMPs can be divided into collagenases, gelatinases, stromelysins, and membrane-type MMP subfamilies. In the active form, Zn at the active site+2Ions interact with cysteines in the prosequence. Activator is Zn that exposes the active site+2Inhibits cysteine interactions or "cysteine switches". This partially activates the enzyme, which then cleaves the propeptide to fully activate it. MMPs are often activated by the serine proteases plasmin and furin. MMPs are often regulated by stoichiometric non-covalent interactions with inhibitors, ie, the balance between proteases and inhibitors, and are critical in tissue homeostasis. (See Young, VW, et al. (1998) Trends Neurosci. 21:75).
[0021]
MMPs are involved in various diseases, among them osteoarthritis (Mitchell, P. et al. (1996) J. Clin. Invest. 97: 761), atheroma plaque rupture (Sukhova, GK et al. (1999) Circulation). 99: 2503), aortic aneurysm (Schneiderman, J. et al. (1998) Am. J. Path. 152: 703), non-wound healing (Sarialho-Kere, UK, et al. (1994) J. Clin. Invest. 94. : 79), bone resorption (Blavier, L. and JM Delaise (1995) J. Cell Sci. 108: 3649), age-related macular degeneration (Sten, B. et al. (1998) Invest. Opthalmol. Vis. S 39: 2194), emphysema (inlay, GA et al. (1997) Thorax 52: 502), myocardial infarction (Rohde, LE et al. (1999) Circulation 99: 3063), and dilated cardiomyopathy ( Thomas, CV, et al. (1998) Circulation 97: 1708). MMP inhibitors inhibit the metastasis of breast and experimental tumors in rats and the metastasis of Lewis lung carcinoma, hemangiomas, and human ovarian cancer xenografts in mice (Eccles, SA et al. (1996) Cancer Res. 56: 2815; Anderson et al. (1996) Cancer Res. 56: 715-718; Volpert, OV et al. (1996) J. Clin. Invest. 98: 671; Taraboletti, G. et al. (1995) J. NCI. Davies, B. et al. (1993) Cancer Res. 53: 2087). MMPs may be activated in Alzheimer's disease. Certain MMPs are involved in multiple sclerosis, and administration of MMP inhibitors can alleviate some of the symptoms (see Young, supra).
[0022]
Another family of metalloproteases is the ADAM (disintegrin domain and metalloprotease domain), which shares an analog of the adamalysins, a snake venom metalloprotease (SVMP). ADAM combines the structures of both cell surface adhesion molecules and proteases and includes a pro domain, a protease domain, a disintegrin domain, a high cysteine domain, an epidermal growth factor repeat, a transmembrane domain, and a cytoplasmic tail. These first three domains are also found in SVMP. ADAM has four potential functions: proteolysis, adhesion, signal transduction, and fusion. ADAM shares the metzincin zinc binding sequence and is inhibited by certain MMP antagonists such as TIMP-1.
[0023]
ADAMs are involved in processes such as sperm-egg binding and fusion, myoblast fusion, and processing or disruption of the protein ectodomain of cytokines, cytokine receptors, adhesion proteins and other extracellular protein domains (Schlondorff, J And CP Blobel (1999) J. Cell. Sci. 112: 3603-3617). The Kuzbania protein cleaves substrates of the NOTCH pathway (NOTCH itself is possible) and activates a program for lateral inhibition of Drosophila neural development. Two ADAMs, TACE (ADAM17) and ADAM10, have been proposed to perform similar functions in processing amyloid precursor protein in the brain (Schlondorff and Blobel, supra). TACE has also been identified as a TNF activating enzyme (Black, RA, et al. (1997) Nature 385: 729). TNF is a pleiotropic cytokine that is important in mobilizing host defenses in response to infection or trauma, but overexpression causes severe damage and is often overexpressed in autoimmune diseases. TACE cleaves membrane-bound pro-TNF, releasing a soluble form. Other ADAMs appear to be involved in similar processing of other membrane-bound molecules.
[0024]
The ADAMTS subfamily has all the features of the ADAM family metalloproteases and additionally contains a thrombospondin domain (TS). A prototype ADAMTS has been identified in mice, expressed in the heart and kidney, and up-regulated by proinflammatory stimuli (Kuno, K. et al. (1997) J. Biol. Chem. 272: 556). To date, 11 members have been identified by Human Genome Organization (HUGO; http://www.gene.ucl.ac.uk/users/hester/adamts.html#Approved). Members of this family have the ability to degrade aggrecan, a high molecular weight proteoglycan that provides cartilage with important mechanical functions, including the ability to contract, which is lost by the development of arthritis. Thus, enzymes that degrade aggrecan are considered attractive targets for preventing or reducing indirect cartilage degradation (eg, Tortorella, MD (1999) Science 284: 1664; Abbaszade, I.). 1999) J. Biol. Chem. 274: 23443). Other members have been reported to be involved in anti-angiogenic potential (Kuno et al., Supra) and / or in the processing of procollagen (Colige, A. et al. (1997) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94). : 2374).
[0025]
Protease inhibitor
Protease inhibitors and other modulators of protease activity modulate the activity and effects of proteases. Protease inhibitors have been reported to modulate the pathogenesis in animal models of proteolysis-related diseases (Murphy, G. (1991) Agents Actions Suppl. 35: 69-76). Decrease in cystatin, a low molecular weight inhibitor of cysteine protease, correlates with malignant tumor progression (Calcins, C. et al. (1995) Biol. Biochem. Hoppe Seyler 376: 71-80). Serpins are inhibitors of mammalian plasma serine proteases. Many serpins affect the regulation of the blood coagulation cascade and / or the complement cascade in mammals. SP32 is a positive regulator of the mammalian acrosomal protease acrosin, which binds to the proenzyme proacrosin and helps to fold that enzyme into the acrosome matrix (Baba, T. et al. (1994) J. Biol. Chem. 269: 10133-10140). The Kunitz family of serine protease inhibitors is characterized by one or more "Kunitz domains." The Kunitz domain contains a series of cysteine residues that are regularly spaced at about 50 amino acid residue intervals and form three intrachain disulfide bonds. Members of this family include aprotinin, tissue factor pathway inhibitors (TFPI-1 and TFPI-2), inter-α-trypsin inhibitor, and bikunin (Marlor, CW et al. (1997) J. Biol. Chem. 272: 12220-12208.). Members of this family are potent inhibitors (in the nanomolar range) for serine proteases such as kallikrein and plasmin. Aprotinin is useful in controlling blood loss during surgery.
[0026]
The discovery of novel proteases and polynucleotides encoding them can meet the needs in the art by providing new compositions. The novel compositions are useful in the diagnosis, treatment, and prevention of gastrointestinal, cardiovascular, autoimmune / inflammatory, cell proliferation abnormalities, developmental disorders, epithelial disorders, neurological disorders, and reproductive disorders. It is also useful for evaluating the effects of foreign compounds on the expression of protease nucleic acid and amino acid sequences.
[0027]
(Summary of the Invention)
The present invention is generally referred to as "PRTS", and individually referred to as "PRTS-1," "PRTS-2," "PRTS-3," "PRTS-4," "PRTS-5," and "PRTS-6." , "PRTS-7", "PRTS-8", "PRTS-9", "PRTS-10", "PRTS-11", "PRTS-12", "PRTS-13", and "PRTS-14". A purified polypeptide is provided, which is a protease called. In one embodiment of the present invention, (a) an amino acid sequence selected from a group consisting of SEQ ID NOs: 1 to 14 (SEQ ID NOs: 1 to 14) and (b) SEQ ID NOs: 1 to 14 A natural amino acid sequence having at least 90% sequence identity with an amino acid sequence selected from the group; and (c) a biologically active fragment of the amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1-14. And (d) an immunogenic fragment of an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-14. . Alternatively, provided is an isolated polypeptide comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1-14.
[0028]
Further, the present invention relates to (a) an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-14 and (b) an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-14 by 90% or more. A natural amino acid sequence having sequence identity, (c) a biologically active fragment of an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-14, and (d) SEQ ID NOs: 1-14. And an immunogenic fragment of an amino acid sequence selected from the group consisting of: an isolated polynucleotide encoding a polypeptide comprising an amino acid sequence selected from the group consisting of: Alternatively, the polynucleotide encodes a polypeptide selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-14. Alternatively, the polynucleotide is selected from the group consisting of SEQ ID NO: 15-28.
[0029]
Furthermore, the present invention relates to (a) an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1-14 and (b) an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1-14 by 90% or more. A natural amino acid sequence having the sequence identity of: (c) a biologically active fragment of an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-14; and (d) a SEQ ID NO: 1- And a recombinant polypeptide comprising a promoter sequence operably linked to a polynucleotide encoding a polypeptide comprising an amino acid sequence selected from the group consisting of an immunogenic fragment of the amino acid sequence selected from the group consisting of: Provide nucleotides. Alternatively, the invention provides a cell transformed with the recombinant polynucleotide. In yet another alternative, the invention provides a transgenic organism comprising the recombinant polynucleotide.
[0030]
Further, the present invention relates to (a) an amino acid sequence selected from a group consisting of SEQ ID NO: 1-14 and (b) an amino acid sequence selected from a group consisting of SEQ ID NO: 1-14 by 90% or more. A natural amino acid sequence having the sequence identity of: (c) a biologically active fragment of an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-14; and (d) a SEQ ID NO: 1- 14. A method for producing a polypeptide comprising an amino acid sequence selected from the group consisting of: an immunogenic fragment of the amino acid sequence selected from the group consisting of: The method comprises the steps of (a) culturing cells transformed with a recombinant polynucleotide comprising a promoter sequence operably linked to a polynucleotide encoding the polypeptide under conditions suitable for expression of the polypeptide. And (b) recovering the polypeptide thus expressed.
[0031]
Furthermore, the present invention relates to (a) an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1-14 and (b) an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1-14 by 90% or more. A natural amino acid sequence having the sequence identity of: (c) a biologically active fragment of an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-14; and (d) a SEQ ID NO: 1- 14. An isolated antibody that specifically binds to a polypeptide comprising an amino acid sequence selected from the group consisting of an immunogenic fragment of the amino acid sequence selected from the group consisting of:
[0032]
Further, the present invention relates to a method comprising: (a) a polynucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 15-28; and (b) a polynucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 15-28. (E) a polynucleotide sequence complementary to (a), (d) a polynucleotide sequence complementary to (b), and (e) a polynucleotide sequence complementary to (a). The present invention provides an isolated polynucleotide comprising a polynucleotide sequence selected from the group consisting of the RNA equivalents (a) to (d). Alternatively, the polynucleotide comprises at least 60 contiguous nucleotides.
[0033]
Further, the present invention relates to (a) a polynucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 15-28 and (b) a polynucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 15-28 by 90% A natural polynucleotide sequence having the above sequence identity, (c) a polynucleotide sequence complementary to (a), (d) a polynucleotide sequence complementary to (b), (e) Provided is a method for detecting in a sample a target polynucleotide having a polynucleotide sequence that includes a polynucleotide sequence selected from the group consisting of the RNA equivalents of (a) to (d). The method comprises the steps of: (a) hybridizing a sample containing at least 20 contiguous nucleotides constituting a sequence complementary to a target polynucleotide in the sample with the sample, the method comprising: Said step of specifically hybridizing said probe to said target polynucleotide under conditions in which a hybridization complex is formed with nucleotides or fragments thereof, and (b) whether said hybridization complex is present And optionally measuring its yield, if present. Alternatively, the probe comprises at least 60 contiguous nucleotides.
[0034]
Further, the present invention relates to (a) a polynucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 15-28 and (b) a polynucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 15-28 by 90% A natural polynucleotide sequence having the above sequence identity, (c) a polynucleotide sequence complementary to (a), (d) a polynucleotide sequence complementary to (b), (e) Provided is a method for detecting in a sample a target polynucleotide having a polynucleotide sequence that includes a polynucleotide sequence selected from the group consisting of the RNA equivalents of (a) to (d). The method comprises: (a) amplifying the target polynucleotide or a fragment thereof using polymerase chain reaction amplification; and (b) detecting whether the amplified target polynucleotide or a fragment thereof is present. Optionally measuring the yield, if present.
[0035]
Further, the present invention relates to (a) an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-14 and (b) an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-14 by 90% or more. A natural amino acid sequence having sequence identity, (c) a biologically active fragment of an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-14, and (d) SEQ ID NOs: 1-14. A composition comprising an effective amount of a polypeptide comprising an amino acid sequence selected from a group consisting of an immunogenic fragment of an amino acid sequence selected from the group consisting of: and a suitable pharmaceutical excipient. I do. In one embodiment, there is provided a composition comprising an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-14. Further, the present invention provides a method for treating a disease or a symptom thereof associated with reduced expression of functional PRTS, comprising administering the composition to a patient.
[0036]
Further, the present invention relates to (a) an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-14 and (b) an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-14 by 90% or more. A natural amino acid sequence having sequence identity, (c) a biologically active fragment of an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-14, and (d) SEQ ID NOs: 1-14. And an immunogenic fragment of an amino acid sequence selected from the group consisting of: and a method for screening a compound effective as an agonist of a polypeptide containing an amino acid sequence selected from the group consisting of: The method comprises: (a) exposing a sample comprising the polypeptide to a compound; and (b) detecting agonist activity of the sample. Alternatively, the invention provides a composition comprising an agonist compound identified by this method and a suitable pharmaceutical excipient. In a further alternative, the invention provides a method of treating a disease or condition associated with reduced expression of functional PRTS, comprising administering the composition to a patient.
[0037]
Furthermore, the present invention relates to (a) an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1-14 and (b) an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1-14 by 90% or more. A natural amino acid sequence having the sequence identity of: (c) a biologically active fragment of an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-14; and (d) a SEQ ID NO: 1- 14. A method for screening a compound effective as an antagonist of a polypeptide comprising an amino acid sequence selected from the group consisting of an immunogenic fragment of an amino acid sequence selected from the group consisting of: The method includes: (a) exposing a sample containing the polypeptide to a compound; and (b) detecting the antagonist activity of the sample. Alternatively, the invention provides a composition comprising an antagonist compound identified by this method and a suitable pharmaceutical excipient. In yet another alternative, the invention provides a method of treating a disease or condition associated with overexpression of functional PRTS, comprising administering the composition to a patient.
[0038]
Further, the present invention relates to (a) an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-14 and (b) an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-14 by 90% or more. A natural amino acid sequence having sequence identity, (c) a biologically active fragment of an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-14, and (d) SEQ ID NOs: 1-14. A method of screening for a compound that specifically binds to a polypeptide containing an amino acid sequence selected from the group consisting of: an immunogenic fragment of an amino acid sequence selected from the group consisting of: The method comprises the steps of: (a) binding the polypeptide to at least one compound under suitable conditions; and (b) detecting binding of the polypeptide to the test compound to specifically bind the polypeptide to the test compound. Identifying a compound that binds to.
[0039]
Further, the present invention relates to (a) an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-14 and (b) an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-14 by 90% or more. A natural amino acid sequence having sequence identity, (c) a biologically active fragment of an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-14, and (d) SEQ ID NOs: 1-14. A method of screening for a compound that modulates the activity of a polypeptide comprising an amino acid sequence selected from the group consisting of an immunogenic fragment of an amino acid sequence selected from the group consisting of: The screening method comprises the steps of (a) binding the polypeptide to at least one compound under conditions permitting its activity; and (b) assessing the activity of the polypeptide in the presence of the test compound. (C) comparing the activity of the polypeptide in the presence of the test compound to the activity of the polypeptide in the absence of the test compound, Is characterized by the fact that a change in the activity of the polypeptide in E. coli indicates the presence of a compound that modulates the activity of the polypeptide.
[0040]
The invention further provides a method of screening for a compound effective to alter the expression of a target polynucleotide comprising a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 15-28, comprising the steps of: The present invention provides the screening method, comprising: exposing a sample containing nucleotides to a compound; and (b) detecting a change in expression of the target polynucleotide.
[0041]
The invention further provides a method for assessing the toxicity of a test compound. The method comprises the steps of (a) treating a biological sample containing a nucleic acid with the test compound, (b) hybridizing the nucleic acid of the treated biological sample with a probe, and (c) yield of a hybridization complex. And (d) comparing the yield of the hybridization complex in the treated biological sample with the yield of the hybridization complex in the untreated biological sample. Differences in the yield of hybridization complexes indicate toxicity of the test compound. The probe in this method comprises: (1) a polynucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 15-28; and (2) a polynucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 15-28. A natural polynucleotide sequence having at least 90% sequence identity, (3) a polynucleotide sequence complementary to (1), (4) a polynucleotide sequence complementary to (2), (5) And) at least 20 consecutive nucleotides of a polynucleotide comprising a polynucleotide sequence selected from the group consisting of the RNA equivalents of (1) to (4). In addition, the hybridization is performed under a condition where a specific hybridization complex is formed between the probe and a target polynucleotide of the biological sample. Further, the target polynucleotide may be (1) a polynucleotide sequence selected from a group consisting of SEQ ID NO: 15-28, and (2) a polynucleotide sequence selected from a group consisting of SEQ ID NO: 15-28. (3) a polynucleotide sequence complementary to (1), (4) a polynucleotide sequence complementary to (2), and (3) a polynucleotide sequence complementary to (1). 5) RNA equivalents of the above (1) to (5). Alternatively, said target polynucleotide is a fragment of said polynucleotide sequence.
[0042]
(About the description of the present invention)
Before describing the protein and nucleic acid sequences and methods of the present invention, it is to be understood that this invention is not limited to particular devices, materials, and methods disclosed herein, which may vary in its embodiments. Further, the terms used herein are used only for the purpose of describing a specific embodiment, and are limited only by the claims described below, and are not intended to limit the scope of the present invention. It should be understood that.
[0043]
It should be noted that in the specification and claims, the terms "a", "an", and the like include "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise. Thus, for example, “a host cell” includes a plurality of host cells, and the “antibody” includes a plurality of antibodies, including equivalents well known to those skilled in the art.
[0044]
Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Although all devices and materials and methods similar or equivalent to those described herein can be used in the practice and testing of the present invention, the preferred devices, materials and methods are described here. All references mentioned herein have been cited to describe and disclose the cell lines, protocols, reagents, and vectors described in the literature that may be used in connection with the present invention. Citing a conventional invention does not, however, be construed as impairing the novelty of the present invention.
[0045]
(Definition)
The term "PRTS" refers to substantially purified PRTS amino acids obtained from all species, particularly natural, synthetic, semi-synthetic or recombinant, including mammals, including cows, sheep, pigs, mice, horses and humans. Points to an array.
[0046]
The term “agonist” refers to a molecule that enhances or mimics the biological activity of PRTS. The agonist may interact directly with PRTS or with components of the biological pathways involving PRTS to regulate the activity of PRTS, including proteins, nucleic acids, carbohydrates, small molecules, any other compounds, It may include a composition.
[0047]
The term "allelic variant" refers to another form of the gene encoding PRTS. Allelic variant sequences result from at least one mutation in the nucleic acid sequence, resulting in a variant mRNA or variant polypeptide, whose structure and function may or may not change. Some genes have no natural allelic variant, one or a large number thereof. In general, mutations that result in allelic variants are due to natural deletions, additions, or substitutions of nucleotides. Each of these mutations may occur alone or concurrently with other mutations, and may occur one or more times within a given sequence.
[0048]
A “mutated” nucleic acid sequence that encodes PRTS refers to a polypeptide that retains the same polypeptide as PRTS or has at least one of the functional properties of PRTS despite the occurrence of various nucleotide deletions, insertions, or substitutions. This definition includes inappropriate or unexpected hybridization of the polynucleotide sequence encoding PRTS with an allelic variant at a position that is not a normal chromosomal locus, as well as specific oligonucleotide probes of the polynucleotide encoding PRTS. And polymorphisms that are easily detectable or difficult to detect using The encoded protein may also be mutated and may contain deletions, insertions or substitutions of amino acid residues which produce a silent change and are functionally equivalent to PRTS. Intentional amino acid substitutions are similar to residues in terms of polarity, charge, solubility, hydrophobicity, hydrophilicity, and / or amphipathicity, as long as the activity of the PRTS is retained biologically or immunologically. It can be done based on For example, negatively charged amino acids can include aspartic acid and glutamic acid, and positively charged amino acids can include lysine and arginine. Amino acids with similar hydrophilicity values and polar uncharged side chains may include asparagine, glutamine, serine, threonine. Amino acids with similar hydrophilicity values and uncharged side chains may include leucine, isoleucine, valine, glycine, alanine, phenylalanine and tyrosine.
[0049]
The terms "amino acid" and "amino acid sequence" refer to oligopeptides, peptides, polypeptides, protein sequences, or any fragment thereof, and include natural and synthetic molecules. Where "amino acid sequence" refers to the sequence of a naturally occurring protein molecule, "amino acid sequence" and similar terms are not limited to the complete, intact amino acid sequence associated with the described protein molecule.
[0050]
The term "amplification" relates to making a copy of a nucleic acid sequence. Generally, amplification is performed by the polymerase chain reaction (PCR) technique well known in the art.
[0051]
The term "antagonist" is a molecule that inhibits or attenuates the biological activity of PRTS. Antagonists are antibodies, nucleic acids, carbohydrates, small molecules, any other compounds or compositions that directly interact with PRTS or interact with components of the biological pathway in which PRTS is involved to modulate the activity of PRTS. Can include proteins such as objects.
[0052]
The term "antibody" refers to Fab and F (ab ') that are capable of binding an antigenic determinant.2, And their fragments, Fv fragments and the like. Antibodies that bind a PRTS polypeptide can be produced using intact molecules or fragments thereof, including small peptides that immunize the antibody. The polypeptide or oligopeptide used to immunize an animal (eg, a mouse, rat, or rabbit) can be synthesized from the translation of RNA or chemically, and can be coupled to a carrier protein if necessary. It is also possible. Commonly used carriers that are chemically coupled to the peptide include bovine serum albumin, thyroglobulin, and keyhole limpet haemonian (KLH). The animal is then immunized with the conjugated peptide.
[0053]
The term "antigenic determinant" refers to a region of a molecule (ie, an epitope) that contacts a particular antibody. When a protein or a fragment of a protein is used to immunize a host animal, various regions of the protein may be antibodies that specifically bind to an antigenic determinant (a specific region or three-dimensional structure on the protein). Can be induced. Antigenic determinants can compete with the intact antigen (ie, the immunogen used to elicit the immune response) to bind the antibody.
[0054]
As used herein, "antisense" refers to any composition capable of base-pairing with the sense (coding) strand of a particular nucleic acid sequence. Antisense components include DNA, RNA, peptide nucleic acids (PNA), oligonucleotides having a modified backbone linkage such as phosphorothionate, methylphosphonate, benzylphosphonate, and 2 ′. Oligonucleotides having a modified sugar, such as -methoxyethyl sugar or 2'-methoxyethoxy sugar, and oligos having a modified base, such as 5-methylcytosine or 2'-deoxyuracil, 7-deaza-2'-deoxyguanosine May contain nucleotides. Antisense molecules can be created by any method, including chemical synthesis and transcription. Once introduced into a cell, a complementary antisense molecule base pairs with a natural nucleic acid sequence created by the cell to form a duplex and inhibit transcription and translation. The expression "negative" or "minus" is the antisense strand, and the expression "positive" or "plus" is the sense strand.
[0055]
The term "biologically active" refers to a protein having structural, regulatory, or biochemical functions of a natural molecule. Similarly, the term "immunologically active" or "immunogenic" refers to the ability of natural or recombinant PRTS, synthetic PRTS or any of their oligopeptides to induce a specific immune response in a suitable animal or cell. Refers to the ability to induce and bind to a particular antibody.
[0056]
The term "complementary" refers to the relationship between two single-stranded nucleic acid sequences that anneal by base pairing. For example, the sequence "5'AGT3 '" pairs with the complementary sequence "3'TCA5'."
[0057]
"Composition comprising a given polynucleotide sequence" or "composition comprising a given amino acid sequence" refers in a broad sense to any composition comprising a given nucleotide or amino acid sequence. The composition may include a dry formulation or an aqueous solution. Compositions comprising a polynucleotide sequence encoding PRTS or a fragment of PRTS can be used as a hybridization probe. This probe can be stored in a lyophilized state, and can be bound to a stabilizer such as a carbohydrate. In hybridization, the probe is developed in an aqueous solution containing a salt (eg, NaCl), a surfactant (eg, SDS: sodium dodecyl sulfate), and other substances (eg, Denhardt's solution, dried milk, salmon sperm DNA, etc.). obtain.
[0058]
The “consensus sequence” is repeatedly subjected to DNA sequence analysis to separate unnecessary bases, and is extended in the 5 ′ and / or 3 ′ direction using an XL-PCR kit (PE Biosystems, Foster City CA), One or more overlapping cDNAs using a resequenced nucleic acid sequence or a computer program for fragment construction such as the GELVIEW fragment construction system (GCG, Madison, WI) or Phrap (University of Washington, Seattle WA). And ESTs, or nucleic acid sequences constructed from genomic DNA fragments. Some consensus sequences are constructed by both extension and duplication.
[0059]
The term "conservative amino acid substitution" refers to a substitution that does not significantly alter the properties of the original protein. That is, the structure and function of the protein are not significantly changed by the substitution, and the structure of the protein, particularly its function, is preserved. The following shows conservative amino acid substitutions in which the original amino acid of one protein is replaced by another amino acid.
Original residue conservative substitution
Ala @ Gly, Set
Arg @ His, Lys
Asn @ Asp, Gln, His
Asp @ Asn, Glu
Cys @ Ala, Ser
Gln @ Asn, Glu, His
Glu @ Asp, Gln, His
Gly @ Ala
His @ Asn, Arg, Gln, Glu
Ile @ Leu, Val
Leu @ Ile, Val
Lys @ Arg, Gln, Glu
Met @ Leu, Ile
Phe @ His, Met, Leu, Trp, Tyr
Ser @ Cys, Thr
Thr @ Ser, Val
Trp @ Phe, Tyr
Tyr @ His, Phe, Trp
Val @ Ile. Leu, Thr
In general, for conserved amino acid substitutions, a) the backbone structure of the polypeptide in the substituted region, for example, a β-sheet or α-helical conformation; b) the charge or hydrophobicity of the molecule at the substituted site; And / or c) the majority of the side chains are maintained.
[0060]
The term "deletion" refers to a change in the amino acid sequence that lacks one or more amino acid residues, or a change in the nucleic acid sequence that lacks one or more nucleotides.
[0061]
The term “derivative” refers to a chemically modified polynucleotide or polypeptide. Chemical modifications of a polynucleotide sequence include, for example, replacement of hydrogen by an alkyl, acyl, hydroxyl, or amino group. A derivative polynucleotide encodes a polypeptide that retains at least one of the biological or immunological functions of the native molecule (the unmodified molecule). A derivative polypeptide is a polypeptide modified by glycosylation, polyethyleneglycolation, or any similar process that maintains at least one of the biological or immunological functions of the original polypeptide. That is.
[0062]
"Detectable label" refers to a reporter molecule or enzyme that is capable of producing a measurable signal, covalently or non-covalently linked to a polynucleotide or polypeptide.
[0063]
The term "fragment" refers to a unique portion of a PRTS or a polynucleotide encoding a PRTS that is identical to, but shorter in length than, its parent sequence. The maximum length of a "fragment" is the parent sequence minus one nucleotide / amino acid residue. For example, some fragments contain from 5 to 1000 contiguous nucleotide or amino acid residues. At least 5, 10, 15, 16, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 75, 100, 150, 250, or 500 probes, primers, antigens, therapeutic molecules, or fragments used for other purposes Is the length of consecutive nucleotides or amino acid residues. Fragments may be preferentially selected from particular regions of the molecule. For example, a polypeptide fragment can include a predetermined length of contiguous amino acids selected from the first 250 or 500 amino acids set forth in the predetermined sequence (or the first 25% or 50% of the polypeptide). . These lengths are examples, and any length described in the specification including the sequence listing and the tables and drawings can be included in the examples of the present invention.
[0064]
Fragments of SEQ ID NO: 15-28 include, for example, regions of the unique polynucleotide sequence that unambiguously identify SEQ ID NO: 15-28, different from other sequences in the genome from which the fragment was obtained. Certain fragments of SEQ ID NO: 15-28 are useful, for example, in hybridization and amplification techniques, or similar methods that distinguish SEQ ID NO: 15-28 from related polynucleotide sequences. The exact fragment length or region of SEQ ID NO: 15-28 that corresponds to a fragment can be routinely determined by techniques common in the art based on the purpose of the fragment.
[0065]
A fragment with SEQ ID NO: 1-14 is encoded by a fragment with SEQ ID NO: 15-28. Certain fragments of SEQ ID NOs: 1-14 include regions of unique amino acid sequences that specifically identify SEQ ID NOs: 1-14. For example, certain fragments of SEQ ID NO: 1-14 are useful as immunogenic peptides in the development of antibodies that specifically recognize SEQ ID NO: 1-14. The exact fragment length or region of SEQ ID NO: 1-14 that matches a fragment can be routinely determined by techniques common in the art based on the purpose of the fragment.
[0066]
A “full-length” polynucleotide sequence is a sequence that has at least one translation initiation codon (eg, methionine) followed by an open reading frame and a translation stop codon. A "full length" polynucleotide sequence encodes a "full length" polypeptide sequence.
[0067]
"Homology" is sequence similarity between two or more polynucleotide sequences or two or more polypeptide sequences. This sequence similarity can be translated into sequence identity.
[0068]
The terms "percent identity" or "% identity" with respect to polynucleotide sequences are the percentage of matching residues between two or more polynucleotide sequences that are aligned using a standardized algorithm. It is. Such an algorithm can insert gaps in the sequences to make a more meaningful comparison between the two sequences in a standardized and reproducible manner to optimize the alignment between the two sequences.
[0069]
The percent identity between polynucleotide sequences can be determined using the default parameters of the CLUSTAL V algorithm incorporated into the MEGALIGN version 3.12e sequence alignment program. This program is part of the LASERGENE software package and is a suite of molecular biology analysis programs (DNASTAR, Madison WI). This CLUSTAL V is available from Higgins, D.W. G. FIG. And P.A. M. Sharp (1989) CABIOS 5: 151-153; Higgins, D.W. G. FIG. Et al. (1992) CABIOS 8: 189-191. For alignment of pairs of polynucleotide sequences, the default parameters are set as Ktuple = 2, gap penalty = 5, window = 4, and “diagonals saved” = 4. A "weighted" residue weight table was selected as the default. Percent identity is reported by CLUSTAL V as "percent similarity" between the aligned polynucleotide sequences.
[0070]
Alternatively, National Center for Biotechnology Information (NCBI) Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) (Altschul, SF, et al. (1990) J. Mol. Biol. A complete set of free sequence comparison algorithms is available from several sources, including NCBI (Bethesda, MD) and the Internet (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/). The BLAST software suite includes various sequence analysis programs, including "blastn" used to align known polynucleotide sequences with other polynucleotide sequences in various databases. A tool called "BLAST 2 Sequences" is available and is used to directly compare pairs of two nucleotide sequences. “BLAST 2 Sequences” is available at http: // www. ncbi. nlm. nih. gov / gorf / b12. You can access html and use it interactively. The "BLAST 2 Sequences" tool can be used for both blastn and blastp (described below). BLAST programs are typically used with gaps and other parameters to set defaults. For example, when comparing two nucleotide sequences, one would use blastn with the "BLAST 2 Sequences" tool Version 2.0.12 (April-21-2000) set to default parameters. Such default parameters are, for example, as follows.
[0071]
Matrix: BLOSUM62
Reward for match: 1
Penalty for Mismatch: -2
Open Gap: 5 and Extension Gap: 2 penalties
Gap x drop-off: 50
Expect: 10
Word Size: 11
Filter: on
Percent identity may be measured, for example, for the entire length of a given sequence, as determined by a particular SEQ ID NO: or for a shorter length, for example, from a larger given sequence. It may be measured against the length of a given fragment, for example a fragment of at least 20 or 30, 40, 50, 70, 100, 200 nucleotides in a row. Such lengths are merely examples, and any length fragment of the sequences set forth in the specification, including the sequence listing and the tables and drawings, may be used to indicate the length at which percent identity is measured. it can.
[0072]
Nucleic acid sequences that do not show a high degree of identity may encode similar amino acid sequences due to the degeneracy of the genetic code. It should be understood that degeneracy can be used to alter nucleic acid sequences to produce various nucleic acid sequences, each encoding substantially the same protein.
[0073]
The terms "percent identity" or "% identity" as used in polypeptide sequences refer to the percentage of matching residues between two or more polypeptide sequences that are aligned using a standardized algorithm. It is. Methods for polypeptide sequence alignment are well known. Some alignment methods take into account conservative amino acid substitutions. Such conservative substitutions, as described in detail above, generally preserve the charge and hydrophobicity of the substitution site and preserve the structure (and therefore function) of the polypeptide.
[0074]
The percent identity between polypeptide sequences can be determined using the default parameters of the CLUSTAL V algorithm incorporated in the MEGALIGN version 3.12e sequence alignment program (described above). In the case of paired polypeptide sequence alignment using CLUSTAL V, the default parameters are set as Ktuple = 1, gap penalty = 3, window = 5, and “diagons saved” = 5. The PAM250 matrix is selected as the default residue weight table. As with polynucleotide alignments, the percent identity of a pair of aligned polypeptide sequences is reported by CLUSTAL V as "percent similarity".
[0075]
Alternatively, the NCBI BLAST software suite is used. For example, when comparing two polypeptide sequences in pairs, one may use blastp with the "BLAST 2 Sequences" tool Version 2.0.12 (Apr-21-2000) set with default parameters. There will be. Such default parameters are, for example, as follows.
[0076]
Matrix: BLOSUM62
Open Gap: 11 and Extension Gap: 1 penalties
Gap x drop-off: 50
Expect: 10
Word Size: 3
Filter: on
Percent identity may be measured, for example, over the entire length of a given polypeptide sequence, as determined by a particular SEQ ID NO: It may be measured against the length of fragments obtained from the peptide sequence, for example fragments of at least 15,20 or 30,40,50,70,150 contiguous residues. Such lengths are merely examples, and any length fragment of the sequences set forth in the specification, including the sequence listing and the tables and drawings, may be used to indicate the length at which percent identity is measured. it can.
[0077]
"Human artificial chromosomes (HACs)" are linear, small elements containing all the elements necessary for the separation and maintenance of stable mitotic chromosomes, which can include DNA sequences of about 6 kb (kilobases) to 10 Mb in size. It is a chromosome.
[0078]
The term "humanized antibody" refers to an antibody molecule in which the amino acid sequence of the non-antigen binding region has been changed to more closely resemble a human antibody while retaining its original binding ability.
[0079]
“Hybridization” is the process of annealing in which a single-stranded polynucleotide forms a base pair with a complementary single-strand under predetermined hybridization conditions. Specific hybridization means that two nucleic acid sequences have high homology. Under conditions that permit annealing, a specific hybridization complex is formed and remains hybridized after the washing step. The washing step is particularly important in determining the stringency or stringency of the hybridization process; in more stringent conditions, non-specific binding, ie, binding of pairs between nucleic acid strands that are not perfectly matched. Decrease. The conditions under which annealing between nucleic acid sequences is permissible are routinely determined by those skilled in the art, and are constant during hybridization, but the washing process is altered during the process to achieve the desired stringency. And hybridization specificity is obtained. Conditions that permit annealing include, for example, about 6 × SSC, about 1% (w / v) SDS at about 68 ° C., and about 100 μg / ml shear denatured salmon sperm DNA.
[0080]
In general, the stringency of hybridization also depends on the temperature at which the washing step is performed. This washing temperature is usually selected to be about 5-20C below the thermal melting point (Tm) of the particular arrangement at a given ionic strength and pH. This Tm is the temperature (under a given ionic strength and pH) at which 50% of the target sequence hybridizes with a perfectly matched probe. The equation for calculating the Tm and the conditions for nucleic acid hybridization are well known and are described in Sambrook, J. et al. By others, 1989,Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Second Edition, Volume 1-3, Cold Spring Harbor Press, Plainview NY;
[0081]
High stringency hybridization between polynucleotides of the present invention involves a washing step at about 68 ° C. for 1 hour in the presence of about 0.2 × SSC and about 1% SDS. Alternatively, it is performed at a temperature of 65 ° C, 60 ° C, 55 ° C, 42 ° C. The concentration of SSC ranges from about 0.1 to 2x SSC in the presence of about 0.1% SDS. Usually, blocking reagents are used to block non-specific hybridization. Such blocking reagents include, for example, about 100-200 μg / ml of cleaved and denatured salmon sperm DNA. Organic solvents such as formamide at a concentration of about 35-50% v / v can be used in certain cases, such as, for example, hybridization of RNA and DNA. Useful modifications of these washing conditions are well known to those skilled in the art. Hybridization under particularly high stringency conditions can indicate evolutionary similarities between nucleotides. Such similarities strongly suggest that their nucleotides and encoded polypeptides play a similar role.
[0082]
The term "hybridization complex" refers to a complex of two nucleic acid sequences formed by hydrogen bonding between complementary bases. The hybridization complex is in solution (eg, C0t or R0t-analysis) or one nucleic acid sequence in solution and a solid support (eg, paper, membrane, filter, chip, pin, or glass slide, or any suitable fixation of cells and their nucleic acids) And another nucleic acid sequence immobilized on another substrate.
[0083]
The term "insertion" or "addition" refers to a change in the amino acid or nucleic acid sequence to which one or more amino acid residues or nucleotides are added, respectively.
[0084]
"Immune response" refers to symptoms associated with inflammatory diseases and trauma, immune disorders, infectious diseases, genetic diseases, and the like. These conditions are characterized by the expression of various factors, such as cytokines and chemokines, and other signaling molecules, that affect the cell line and the systemic defense system.
[0085]
The term “immunogenic fragment” refers to a polypeptide or oligopeptide fragment of GVRED that elicits an immune response when introduced into a living animal, eg, a mammal. The term "immunogenic fragment" also includes polypeptide or oligopeptide fragments of PRTS useful in any of the antibody production methods disclosed herein or known in the art.
[0086]
The term "microarray" refers to an arrangement of a plurality of polynucleotides, polypeptides or other compounds on a substrate.
[0087]
The term "element" or "array element" refers to a polynucleotide, polypeptide or other compound that has a unique, designated location on a microarray.
[0088]
The term "modulation" refers to a change in the activity of PRTS. For example, modulation results in a change in PRTS protein activity, or binding, or other biological, functional, or immunological properties.
[0089]
The terms "nucleic acid" and "nucleic acid sequence" refer to nucleotides, oligonucleotides, polynucleotides, or fragments thereof, single or double stranded, of genomic or synthetic origin that are sense or antisense strands DNA or RNA, peptide nucleic acid (PNA), any DNA-like substance, and RNA-like substance.
[0090]
"Operably linked" refers to the state in which a first nucleic acid sequence and a second nucleic acid sequence are in a functional relationship. For example, when a promoter affects the transcription or expression of a coding sequence, the promoter is operably linked to the coding sequence. Generally, operably linked DNA sequences are very close together or contiguous if, in the same reading frame, the regions encoding the two proteins need to be joined.
[0091]
“Peptide nucleic acid (PNA)” refers to an antisense molecule or an antigenic agent that comprises an oligonucleotide at least about 5 nucleotides in length attached to a peptide backbone of amino acid residues terminating in lysine. This terminal lysine renders the composition soluble. PNAs can preferentially bind to complementary single-stranded DNA or RNA, stop transcript elongation, and become polyethylene glycolated to extend cell life.
[0092]
"Post-translational modifications" of a PRTS may include lipidation, glycosylation, phosphorylation, acetylation, racemization, proteolytic cleavage and other modifications known in the art. These processes can occur synthetically or biochemically. Biochemical modifications depend on the enzymatic environment of PRTS and can vary from cell type to cell type.
[0093]
The term "probe" refers to a nucleic acid sequence encoding PRTS, its complementary sequence, or a fragment thereof, which is used for detecting the same or allele nucleic acid sequence or a related nucleic acid sequence. A probe is an isolated oligonucleotide or polynucleotide to which a detectable label or reporter molecule has been attached. Typical labels include radioisotopes and ligands, chemiluminescent reagents, and enzymes. A “primer” is a short nucleic acid, usually a DNA oligonucleotide, capable of forming complementary base pairs and annealing to a target polynucleotide. After the primer anneals to the polynucleotide, it is extended along the target DNA single strand by a DNA polymerase enzyme. The set of primers can be used, for example, for amplification (and identification) of a nucleic acid sequence in a PCR method.
[0094]
Probes and primers used in the present invention comprise at least 15 contiguous nucleotides of a known sequence. Longer probes and primers can be used to increase specificity. For example, it comprises at least 20 or 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 150 contiguous nucleotides of the disclosed nucleic acid sequences. It is to be understood that probes and primers can be used which are considerably longer than the examples described above, and that nucleotides of any length shown in the tables, drawings and sequence listings herein can be used.
[0095]
For the preparation and use of probes and primers, see, for example, Sambrook, J. et al. 1989, entitled "Molecular Cloning: A Laboratory Manual", Second Edition, Volume 1-3 (Cold Spring Harbor Press, Plainview NY), or Ausubel, F.C. M. In 1987, "Current Protocols in Molecular Biology" (Greene Pubi. Assoc. & Wiley-Intersciences, New York NY), and in 1990, by Innis et al. (Academic Press, San Diego CA.). A set of primers for PCR can be derived from a known sequence using a computer program for such purposes, such as Primer (Version 0.5, 1991, Whitehead Institute for Biomedical Research, Cambridge MA). Can be.
[0096]
Oligonucleotides to be used as primers are selected by a computer program for selecting primers well known in the art. For example, OLIGO 4.06 software can select primer pairs for PCR up to 100 nucleotides each, and large polynucleotides and oligonucleotides up to 5,000 nucleotides from input polynucleotide sequences of up to 32,000 bases. It is useful for analysis. Similar primer selection programs include additional features to expand capacity. For example, the PrimOU primer selection program (available from the Genome Center at University of Texas South West Medical Center, Dallas TX) allows the selection of specific primers from the megabase sequence, thus providing a primer for genome-wide design. Useful for The Primer3 primer selection program (available from Whitehead Institute / MIT Center for Genome Research, Cambridge MA1) allows the user to enter a "non-priming library" that allows the designation of sequences to be avoided as primer binding sites. In addition, Primer 3 is particularly useful for selecting oligonucleotides for microarrays (the source code of the latter two primer selection programs can be obtained from the respective sources and modified to meet the needs of the user. You can also). The PrimerGen program (available from the UK Human Genome Mapping Project Resource Center, Cambridge UK) designs the primers based on multiple sequence alignments, and therefore the most conserved or least conserved regions of the aligned nucleic acid sequences. Can be selected. Thus, the program is useful for identifying unique and conserved oligonucleotide and polynucleotide fragments. Oligonucleotide or polynucleotide fragments identified by any of the selection methods described above may be used, for example, to identify polynucleotides, sequencing primers, microarray elements, or polynucleotides that completely or partially complement the nucleic acids of the sample. Useful for hybridization techniques, such as a probe. The method for selecting the oligonucleotide is not limited to the method described above.
[0097]
As used herein, a “recombinant nucleic acid” is not a natural sequence, but a sequence in which two or more separate segments of a sequence are artificially combined. Although this artificial combination is often made by chemical synthesis, it is more common to artificially manipulate discrete segments of nucleic acids using genetic engineering techniques such as those described in Sambrook, supra. is there. The “recombinant nucleic acid” also includes a nucleic acid that has been changed simply by adding, replacing, or deleting a part of the nucleic acid. A recombinant nucleic acid may include a nucleic acid sequence operably linked to a promoter sequence. Such a recombinant nucleic acid can be, for example, part of a vector used to transform a cell.
[0098]
Alternatively, such a recombinant nucleic acid may be one of vaccinia virus-based viral vectors that, when used for vaccination of a mammal expressing the recombinant nucleic acid, elicits a protective immune response in the mammal. Department.
[0099]
A "regulatory element" is a nucleic acid sequence usually derived from the untranslated region of a gene, and includes enhancers, promoters, introns, and 5 'and 3' untranslated regions (UTRs). Regulatory elements interact with host or viral proteins that regulate transcription or translation, or RNA stability.
[0100]
A “reporter molecule” is a chemical or biochemical moiety used to label nucleic acids, amino acids or antibodies. Reporter molecules include radionuclides, enzymes, fluorescent agents, chemiluminescent agents, chromogenic agents, substrates, cofactors, inhibitors, magnetic particles, and other components known in the art.
[0101]
As used herein, the term "RNA equivalent" for a DNA sequence is composed of the same linear nucleic acid sequence as the reference DNA sequence, but the thymine of the nitrogenous base is replaced with uracil, and the backbone of the sugar chain is Consists of ribose, not deoxyribose.
[0102]
The term "sample" is used in its broadest sense. A sample presumed to contain PRTS, a nucleic acid encoding PRTS, or a fragment thereof is obtained by analyzing a body fluid, an extract from a cell or a chromosome or an organelle or a membrane isolated from a cell, a membrane, a cell, Genomic DNA, RNA, cDNA present in or immobilized on a substrate, tissue, tissue prints and the like.
[0103]
The terms "specific binding" and "specifically bind" refer to the interaction between a protein or peptide and an agonist, antibody, antagonist, small molecule, or any natural or synthetic binding composition. This interaction depends on the presence of specific structures of the protein, such as, for example, antigenic determinants or epitopes, recognized by the binding molecule. For example, if the antibody is specific for the epitope "A", the unbound labeled "A" and the reaction solution containing the antibody may contain the polypeptide containing epitope A or the unlabeled "A" ”Reduces the amount of label A that binds to the antibody.
[0104]
The term "substantially purified" refers to an isolated or isolated nucleic acid or amino acid sequence that has been removed from its natural environment and has at least about 60% of its naturally associated composition removed. Preferably at least about 75% removed, most preferably at least 90% removed.
[0105]
"Substitution" refers to the replacement of one or more amino acids or nucleotides with another amino acid or nucleotide, respectively.
[0106]
The term "substrate" refers to any suitable solid or semi-solid support, including membranes and filters, chips, slides, wafers, fibers, magnetic or non-magnetic beads, gels, tubes, plates, polymers, microparticles, capillaries. Is included. The substrate has various surface features, such as walls or trenches, pins, channels, pores, etc., to which polynucleotides or polypeptides bind.
[0107]
"Transcription image" refers to the pattern of collective gene expression by a particular cell type or tissue at a given time under given conditions.
[0108]
"Transformation" refers to the process by which foreign DNA is introduced into recipient cells. Transformation can occur under natural or artificial conditions by a variety of methods known in the art, and can be performed by any known method of inserting foreign nucleic acid sequences into prokaryotic or eukaryotic host cells. . The method of transformation is selected according to the type of host cell to be transformed. The methods include, but are not limited to, bacteriophage or viral infection, electroporation, lipofection, and microparticle irradiation. "Transformed" cells include stably transformed cells in which the introduced DNA is capable of replicating autonomously as a plasmid or as part of the host chromosome. Furthermore, cells that express the introduced DNA or introduced RNA temporarily for a limited time are also included.
[0109]
As used herein, a "genetically modified organism" is any organism in which a human has introduced a heterologous nucleic acid into one or more cells of the organism, using genetically well-known techniques in the art, and the like. And plants, but is not limited thereto. Heterologous nucleic acids are introduced into cells directly or indirectly into their precursors by careful genetic manipulation, such as microinjection or infection with recombinant viruses. "Genetic manipulation" refers to typical cross breeding andin in vitroIs to introduce a recombinant DNA molecule instead of fertilization at Genetically modified organisms according to the present invention include bacteria and cyanobacteria, fungi, plants and animals. The isolated DNA of the present invention can be introduced into a host by methods well known in the art, for example, infection, transfection, transformation, transconjugation, and the like. Techniques for introducing the DNA of the present invention into such organisms are well known and are described in Sambrook et al. (1989), supra.
[0110]
The “variant sequence” of a specific nucleic acid sequence is defined as a specific sequence for a certain nucleic acid sequence by blastn using a “BLAST 2 Sequences” tool Version 2.0.9 (May-07-1999) with default parameter settings. Is a nucleic acid sequence whose identity is determined to be at least 40%. Such pairs of nucleic acids may exhibit, for example, at least 50% or 60%, 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98%, or more identity in certain lengths. Certain variant sequences can be referred to, for example, as "allelic" variant sequences (described above) or "splice" variant sequences, "species" variant sequences, "polymorphic" variant sequences. A splice variant may have very high identity to a reference molecule, but will have more or less polynucleotides due to alternative splicing of exons during mRNA processing. The corresponding polypeptide may have additional functional domains present in the reference molecule, or may lack domains present in the reference molecule. Species variant sequences are polynucleotide sequences that vary from species to species. The resulting polypeptides have high amino acid identity with each other. Polymorphic variant sequences differ in the polynucleotide sequence of a particular gene in a given species. Polymorphic variant sequences can also include "single nucleotide polymorphisms" (SNPs) in which one nucleotide of the polynucleotide sequence differs. The presence of a SNP may, for example, indicate a certain population, condition, or propensity for the condition.
[0111]
A "variant" of a particular polypeptide sequence is defined as the blastp using a "BLAST 2 Sequences" tool Version 2.0.9 (May-07-1999) with default parameter settings, for a given length of a nucleic acid sequence. A polypeptide sequence whose identity is determined to be at least 40% for a particular polypeptide sequence. Such pairs of polypeptides may exhibit, for example, at least 50% or 60%, 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98% or more identity in a certain length. .
[0112]
(invention)
The present invention is based on the discovery of novel human proteases (PRTS) and polynucleotides encoding PRTS, and uses these compositions to treat gastrointestinal diseases, cardiovascular diseases, autoimmune / inflammatory diseases, abnormal growth, and developmental disorders. Diagnosing, treating, and preventing epithelial diseases, neurological diseases, and reproductive disorders.
[0113]
Table 1 shows the identification numbers of the polynucleotide and polypeptide sequences of the present invention. Each polynucleotide and its corresponding polypeptide correlate to one Incyte Project ID number (Incyte Project ID). Each polypeptide sequence is indicated by both a polypeptide sequence identification number (Polypeptide SEQ ID NO :) and an incyte polypeptide sequence number (Incyte Polypeptide ID) as described. Each polynucleotide sequence is indicated by both the polynucleotide sequence identification number (Polypeptide SEQ ID NO :) and the incyte polynucleotide consensus sequence number (Incyte Polypeptide ID) as described.
[0114]
Table 2 shows sequences having homology to the polypeptides of the invention identified by BLAST analysis in the GenBank protein (genept) database. Columns 1 and 2 show the polypeptide sequence identification number (Polypeptide SEQ ID NO :) and the corresponding insite polypeptide sequence number (Incyte Polypeptide ID) for each polypeptide of the invention. Column 3 shows the GenBank identification number (Genbank ID NO :) of the closest homolog of GenBank. Column 4 shows the probability score representing the match between each polypeptide and its GenBank homolog. Column 5 shows the annotation of the GwnBank homolog, with the appropriate citation in place. These are incorporated herein by reference.
[0115]
Table 3 shows various structural features of each polypeptide of the invention. Columns 1 and 2 show the polypeptide sequence identification number (SEQ ID NO :) and the corresponding insite polypeptide sequence number (Incyte Polypeptide ID) of each polypeptide of the invention. Column 3 shows the number of amino acid residues in each polypeptide. Rows 4 and 5 show the potential phosphorylation and glycosylation sites, respectively, as determined by the MOTIFS program (Genetics Computer Group, Madison WI) of the GCG sequence analysis software package. Column 6 shows the amino acid residues that include the signature sequence, domain, and motif. Column 7 shows the analysis method for analysis of the structure / function of the protein, and the relevant part shows a searchable database used for the analysis method.
[0116]
As shown in Table 4, the polynucleotide sequences of the present invention were assembled using cDNA sequences, or coding (exon) sequences derived from genomic DNA, or any combination of these two sequences. Columns 1 and 2 show the polynucleotide sequence identification number (Polynucleotide SEQ ID NO :) of each polynucleotide of the present invention and the corresponding insite polynucleotide consensus sequence number (Incyte Polynucleotide ID), respectively. Column 3 shows the length of each polynucleotide sequence in base pairs. Row 4 contains polynucleotide sequences useful for hybridization or amplification techniques, for example, to identify SEQ ID NO: 15-28 or to distinguish SEQ ID NO: 15-28 from related polynucleotide sequences. Shows a fragment. Column 5 indicates the cDNA sequence, the coding sequence (exons) deduced from genomic DNA, and / or the identification number corresponding to the group consisting of both cDNA and genomic DNA. These sequences were used to construct a polynucleotide sequence of the present invention. Columns 6 and 7 of Table 4 indicate the starting nucleotide (5 ') and ending nucleotide (3') positions of the cDNA and genomic sequences, respectively, corresponding to the sequence of column 5.
[0117]
Specifically, the identification numbers shown in column 5 of Table 4 indicate, for example, the identification numbers of in-site cDNAs and their corresponding cDNA libraries. For example, 7032724H1 is the identification number of the insite cDNA sequence, and BRAXTDR12 is the identification number of the cDNA library from which it was derived. Insite cDNAs for which no cDNA library is shown were derived from a pooled cDNA library (eg 70152356V1). The identification number in row 5 may be the identification number of the GenBank cDNA or EST (eg, g536364) used to assemble the full-length polynucleotide sequence. Alternatively, the identification number in column 5 may be the coding region of the genomic DNA deduced by Genscan analysis. For example, GNN. g6436155_002. edit is the identification number of the Genscan deduced coding sequence, and g6436155 is the identification number of the GenBank sequence obtained by Genscan analysis. This Genscan putative coding sequence may be edited before the sequence is assembled (Example 4See). Alternatively, the identification number in column 5 may be a group consisting of both cDNA and Genscan putative exons by the "exon-stitching" algorithm (Example 5See). Alternatively, the identification number in column 5 may be a group consisting of both cDNA and Genscan putative exons by the “exon-stretching” algorithm (Example 5See). In some cases, a range of in-site cDNAs that overlap the range of sequences shown in column 5 is obtained and the final consensus sequence is determined, but the corresponding in-site cDNA identification numbers are indicated. Absent.
[0118]
Table 5 shows a representative cDNA library from these polynucleotide sequences assembled using the insite cDNA sequence. A typical cDNA library is an insite cDNA library containing the largest amount of insite cDNA sequences used for assembling and determining the polynucleotide sequence. The tissues and vectors used to generate the cDNA libraries shown in Table 5 are shown in Table 6.
[0119]
The invention also includes variants of PRTS. Preferred variants of PRTS have at least one of functional and / or structural characteristics of PRTS and have at least about 80% amino acid sequence identity to the PRTS amino acid sequence, or at least about 90% amino acid sequence. Have identity, and even at least about 95% amino acid sequence identity.
[0120]
The present invention also provides a polynucleotide encoding PRTS. In certain embodiments, the present invention provides a polynucleotide sequence comprising a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOS: 15-28 encoding PRTS. The polynucleotide sequence of SEQ ID NO: 15-28 shown in the sequence listing includes an equivalent RNA sequence in which thymine, a nitrogenous base, is substituted with uracil, and the backbone of the sugar chain is composed of ribose instead of deoxyribose.
[0121]
The invention also includes mutant sequences of the polynucleotide sequence encoding PRTS. In particular, such a variant of the polynucleotide sequence will have at least 70% polynucleotide sequence identity to the polynucleotide sequence encoding PRTS, or at least 85% polynucleotide sequence identity, or even at least 95%. Has polynucleotide sequence identity. Certain embodiments of the present invention provide that at least 70% polynucleotide sequence identity, or at least 85% polynucleotide sequence identity, or even at least 85% polynucleotide sequence identity to a nucleic acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 15-28. A variant sequence of the polynucleotide sequence comprising a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 15-28 having as much as 95% polynucleotide sequence identity is provided. Each of the above-described polynucleotide variants encodes an amino acid sequence having at least one of the functional or structural features of PRTS.
[0122]
Those skilled in the art will recognize that the various polynucleotide sequences encoding PRTS that can be created by the degeneracy of the genetic code include those that have minimal similarity to the polynucleotide sequences of any known naturally occurring genes. Will understand. Thus, the present invention may include all possible polynucleotide sequence variations that may be made by selecting combinations based on possible codon choices. These combinations are made based on the standard triplet genetic code as applied to the polynucleotide sequence of native PRTS, and all variations are considered to be expressly disclosed.
[0123]
The nucleotide sequence encoding PRTS and its variant sequences are generally capable of hybridizing to the nucleotide sequence of a native PRTS under suitably selected stringent conditions, but are substantially non-naturally occurring, such as including non-naturally occurring codons. It may be advantageous to generate nucleotide sequences encoding PRTS or derivatives thereof with different usage codons. Codons can be selected based on the frequency with which particular codons are utilized by the host to increase the rate at which expression of the peptide occurs in a particular eukaryotic or prokaryotic host. Another reason for substantially altering the nucleotide sequence encoding PRTS and its derivatives without altering the encoded amino acid sequence is that RNA transcripts have favorable properties, such as longer half-lives, than transcripts made from the native sequence. Is to make things.
[0124]
The present invention also includes the production of DNA sequences encoding PRTS and its derivatives, or fragments thereof, entirely by synthetic chemistry. After construction, the synthetic sequence can be inserted into any of a variety of available expression vectors and cell lines using reagents well known in the art. In addition, synthetic chemistry can be used to introduce mutations into the sequence encoding PRTS or any fragment thereof.
[0125]
The invention further includes polynucleotide sequences that are capable of hybridizing under various stringent conditions to the claimed polynucleotide sequences, particularly SEQ ID NO: 15-28 and fragments thereof ( See, e.g., Wahl, GM and SL Berger (1987) Methods Enzymol. 152: 399-407; and Kimmel.AR (1987) Methods Enzymol. 152: 507-511.). Hybridization conditions, including annealing and washing conditions, are described in Definitions.
[0126]
Any of the embodiments of the present invention can be performed using DNA sequencing methods well known in the art. This method includes, for example, a Klenow fragment of DNA polymerase I, SEQUENASE (US Biochemical, Cleveland OH), Taq polymerase (Applied Biosystems), thermostable T7 polymerase (Amersham, Pharmacia Biotech or Pisca Nevada, Biotech, Pisca, NY, USA). Enzymes, such as a combination of a proofreading exonuclease and a polymerase, such as those found in Gaithersburg MD, are used. Preferably, a device such as MICROLAB2200 liquid transfer system (Hamilton, Reno, NV), PTC200 Thermal Cycler200 (MJ Research, Watertown MA) and ABI CATARYST 800 (PE Biosystems) are used to automatically prepare and arrange devices. Next, sequencing is performed using an ABI 373 or 377 DNA sequencing system (PE Biosystems), a MEGABACE 1000 DNA sequencing system (Molecular Dynamics. Sunnyvale CA), or another method known in the art. The resulting sequence is analyzed using various algorithms well known in the art (eg, Ausubel, FM (1997)).Short Protocols in Molecular BiologyMeyers, R., John Wiley & Sons, New York NY, unit 7.7; A. (1995)Molecular Biology and Biotechnology, Wiley VCH, New York NY, pp. 856-853. See).
[0127]
Various methods based on the PCR method well known in the art are used to extend the nucleic acid sequence encoding PRTS and detect upstream sequences such as promoters and regulatory elements using partial nucleotide sequences. For example, one method utilizing restriction site PCR involves amplifying an unknown sequence from genomic DNA in a cloning vector using common and nested primers (eg, Sarkar, G. (1993)). PCR Methods Appl. 2: 318-322). Another method using the inverse PCR method uses primers that amplify an unknown sequence from a circularized template that has been extended in a wide range of directions. This template is derived from restriction fragments containing known genomic loci and surrounding sequences (see, eg, Triglia, T. et al. (1988) Nucleic Acids Res 16: 8186). A third method using the capture PCR method involves PCR amplification of DNA fragments adjacent to known sequences of human and yeast artificial chromosomal DNA (eg, Lagerstrom, M. et al. (1991) PCR Methods Applic 1: 111-). 119). In this method, it is possible to insert the recombinant double-stranded sequence into a region of unknown sequence before performing PCR using digestion and ligation with a number of restriction enzymes. It is also possible to obtain unknown sequences using other methods well known in the art. (See, e.g., Parker, JD, et al. (1991) Nucleic Acids Res. 19: 3055-3060). Furthermore, the use of PCR, nested primers, and a PROMOTERFINDER library (Clontech, Palo Alto CA) allows walking within genomic DNA. This method eliminates the need to screen libraries and is useful for finding intron / exon junctions. In all PCR-based methods, the primers are 22-30 nucleotides in length using a commercially available OLIGO 4.06 Primer Analysis software (National Biosciences, Plymouth MN) or another suitable program. It is designed to anneal to the mold at a temperature of about 68 ° C to 72 ° C with a content of 50% or more.
[0128]
When screening for full-length cDNAs, it is preferable to use libraries whose size has been selected to include large cDNAs. In addition, if the oligo d (T) library cannot produce full-length cDNA, a randomly primed library, often containing a sequence having the 5 'region of the gene, is useful. Genomic libraries will be useful for extension of sequence into 5 'non-transcribed regulatory regions.
[0129]
Using a commercially available capillary electrophoresis system, it is possible to analyze or confirm the size of the nucleotide sequence of the sequencing or PCR product. Specifically, for capillary sequencing, a flowable polymer for electrophoretic separation, a laser-activated fluorescent dye specific for four different nucleotides, and a CCD camera for detecting the emitted wavelength It is possible to use The output / light intensity is converted to an electrical signal using appropriate software (eg, GENOTYPER and SEQUENCE NAVIGATOR, PE Biosystems), and the process from sample loading to computer analysis and electronic data display are computer controllable. Capillary electrophoresis is particularly suitable for sequencing small pieces of DNA that may be present in small amounts in a particular sample.
[0130]
In another embodiment of the present invention, a polynucleotide sequence encoding PRTS or a fragment thereof can be cloned into a recombinant DNA molecule to express the PRTS, fragment or functional equivalent in a suitable host cell. It is. Due to the inherent degeneracy of the genetic code, alternative DNA sequences that encode substantially the same or a functionally equivalent amino acid sequence can be generated, and these sequences can be used for PRTS cloning and expression.
[0131]
The nucleotide sequence of the present invention can be recombined using methods generally known in the art to alter the sequence encoding PRTS for various purposes. This purpose includes, but is not limited to, cloning, processing and / or regulating expression of the gene product. Recombination of nucleotide sequences is possible using mixing of DNA with random fragments or PCR reassembly of gene fragments and synthetic oligonucleotides. For example, oligonucleotide-mediated directed mutagenesis can be used to introduce mutations that create new restriction sites, alter glycosylation patterns, alter codon choices, create splice variants, and the like.
[0132]
The nucleotides of the present invention may be synthesized using MOLECULARBREEDING (Maxygen Inc., Santa Clara CA; U.S. Pat. No. 5,837,458; Chang, C.-C. et al. (1999) Nat. Biotechnol. 17: 793-797; Christians, F. C. et al. (1999) Nat. Biotechnol. 17: 259-264; Crameri, A. et al. (1996) Nat. Biotechnol. 14: 315-319). The biological properties of PRTS, such as its biological or enzymatic activity, or its ability to bind to other molecules or compounds, can be altered or improved. DNA shuffling is a process for preparing a library of gene variants by recombination of gene fragments by the PCR method. Next, the library is selected or screened to identify gene variants having the desired properties. These preferred variants are pooled and the DNA shuffling and selection / screening is repeated. Thus, diverse genes are created by artificial breeding and rapid molecular evolution. For example, recombination, screening, and shuffling of a single gene fragment having a mutation at a random position can be performed until the desired property is optimized. Alternatively, a given gene fragment may be recombined with a homologous gene fragment of the same gene family of the same or a different species, thereby controlling the genetic diversity of the large number of native genes in a controllable manner according to the protocol. Can be maximized.
[0133]
According to another embodiment, the sequence encoding PRTS can be synthesized, in whole or in part, using chemical methods well known in the art (eg, Caruthers. MH. Et al. (1980) Nucl. Acids Res. Symp. Ser 7: 215-223; and Horn, T. et al. (1980) Nucl. Acids Res. Symp. Ser. 225-232. Alternatively, PRTS itself or a fragment thereof can be synthesized using chemical methods. For example, peptide synthesis can be performed using a variety of solid-phase techniques (eg, Creighton, T. (1984)).Proteins. Structures and Molecular Properties, WH Freeman, New York NY, pp. 55-60; Roberte, J .; Y. (1995) Science 269: 202-204). Automation of the synthesis can also be achieved using, for example, an ABI 431A peptide synthesizer (PE Biosystems). In addition, the amino acid sequence of PRTS, or any portion thereof, may be altered by direct synthesis and / or in combination with sequences from other proteins or any portion thereof, using chemical methods, to produce the native sequence. It is possible to produce a polypeptide having a polypeptide sequence or a variant polypeptide.
[0134]
This peptide can be substantially purified using preparative high performance liquid chromatography (see, for example, Chiez, RM and FZ Regnier (1990) Methods Enzymol. 182: 392-421). The composition of the synthesized peptide can be confirmed by amino acid analysis or sequencing (see, eg, Creighton, supra, pp. 28-53).
[0135]
To express a biologically active PRTS, the nucleotide sequence encoding PRTS or a derivative thereof is inserted into a suitable expression vector. This expression vector contains the necessary elements for the regulation of transcription and translation of the coding sequence inserted in a suitable host. These elements include regulatory sequences such as enhancers, constitutive and inducible promoters, 5 'and 3' untranslated regions in the vector and polynucleotide sequences encoding PRTS. Such elements vary in their length and specificities. With certain initiation signals, it is possible to achieve more efficient translation of the sequence encoding PRTS. Such signals include the ATG start codon and nearby sequences such as the Kozak sequence. If the sequence encoding PRTS, its initiation codon, and upstream regulatory sequences are inserted into a suitable expression vector, no additional transcriptional or translational regulatory signals will be necessary. However, if only the coding sequence or a fragment thereof is inserted, an exogenous translational control signal including an in-frame ATG initiation codon must be included in the expression vector. Exogenous translational elements and initiation codons can be obtained from a variety of sources, both natural and synthetic. Inclusion of suitable enhancers for the particular host cell line used can increase the efficiency of expression. (See, e.g., Scharf, D. et al. (1994) Results Probl. Cell Differ. 201-18-162.).
[0136]
Using methods well known to those skilled in the art, it is possible to create an expression vector containing a sequence encoding PRTS and suitable transcriptional and translational regulatory elements. These methods include:in in vitroRecombinant DNA technology, synthetic technology, andin VivoGenetic recombination techniques are included. (See, for example, Sambrook, J. et al. (1989)Molecular Cloning. A Laboratory ManualAusubel, F., Cold Spring Harbor Press, Plainview NY, Chapters 4 and 8, and 16-17; M. other. (1995)Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York NY, ch. (See Chapters 9 and 13 1-4).
[0137]
Various expression vector / host systems can be used to retain and express the sequence encoding PRTS. These include, but are not limited to, microorganisms such as bacteria transformed with recombinant bacteriophage, plasmid, or cosmid DNA expression vectors, yeast transformed with yeast expression vectors, and viral expression vectors. (E.g., baculovirus) -infected insect cell lines, and plants transformed with a viral expression vector (e.g., cauliflower mosaic virus, CaMV; tobacco mosaic virus, TMV) or a bacterial expression vector (e.g., Ti or pBR322 plasmid). Cell lines, animal cell lines, etc. (for example, Sambrook, supra, Ausubel, Van Heke, G. and SM Schuster (1989) J. Biol. Chem. 264: 5503-5509; Enge Lhard, EK, et al. (1994) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 3224-3227, Sandig, V. et al. (1996) Hum. Gene Ther. 7: 1937-1945, Takamatsu, N. (1987). ) EMBOJ.6: 307-311;The McGraw Hill Yearbook of Science and Technology (1992) McGraw Hill, New York NY, pp. 146-64. 191-196, Logan, J.M. and T. Shenk (1984) Proc. Natl. Acad. Sci. ScL USA 81: 3655-3659, Harrington, J.M. J. Et al. (1997) Nat. Genet. 15: 345-355). Expression vectors derived from retroviruses, adenoviruses, herpesviruses or vaccinia viruses, or expression vectors derived from various bacterial plasmids can be used to transport nucleotide sequences to target organs, tissues or cell populations (Di Nicola, 5 (6): 350-356, Yu, M. et al. (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90 (13): 6340-6344, Buller, R. M. et al. (1998) Cancer Gen. Ther. McGregor, DP et al. (1994) Mol. Immunol. 31 (3): 219-226, Verma, IM and N. Somia (1985) Nature 317 (6040): 813-815; 1997) Na See 239-242, etc.): ure 389. The present invention is not limited by the host cell used.
[0138]
In bacterial systems, a number of cloning and expression vectors may be selected depending upon the use intended for the polynucleotide sequence encoding PRTS. For example, a multifunctional E. coli vector such as PBLUESCRIPT (Stratagene, La Jolla CA) or pSPORT1 plasmid (GIBCO BRL) can be used for routine cloning, subcloning, and propagation of a polynucleotide sequence encoding PRTS. Ligation of the sequence encoding PRTS into the multiple cloning sites of the vector disrupts the lacZ gene, allowing a colorimetric screening method to identify transformed bacteria containing the recombinant molecule. In addition, using these vectors,in in vitroTranscription, dideoxin screening, single-stranded rescue by helper phage, and nested deletions can be created (eg, Van Heeke, G. and SM Schuster (1989) J. Biol. Chem. 264: 5503-5509.). For example, when a large amount of PRTS is required for production of an antibody or the like, a vector that induces PRTS expression at a high level can be used. For example, vectors containing a T5 or T7 bacteriophage promoter that strongly induces expression can be used.
[0139]
A yeast expression system can be used for PRTS expression. A variety of vectors containing constitutive or inducible promoters, such as α-factor, alcohol oxidase, and PGH promoter, have been used for yeast Saccharomyces cerevisiaePichia pastorisIt can be used for Furthermore, such vectors induce either the secretion of the expressed protein or its retention in cells, incorporating foreign sequences into the host genome for stable growth. (See, for example, Ausubel, 1995, supra, Bitter, GA, et al. (1987) Methods Enzymol. 153: 516-544, and Scorer. CA, et al. (1994) Bio / Technology 121-181-184. reference).
[0140]
Plant systems can also be used for expression of PRTS. Transcription of the sequence encoding PRTS can be performed, for example, by using a viral promoter such as CaMV-derived 35S and 19S promoters alone, or by using TMV (for example, Coruzzi, G. et al. (1984) EMBO J. 3: 1671-1680; Broglie). , R. et al. (1984) Science 224: 838-843; and Winter, J. et al. (1991) Results Probl. Cell Differ. 17: 85-105). These constructs can be introduced into plant cells by direct DNA transformation or pathogen-mediated transfection. (For example,The McGraw Hill Yearbook of Science and Technology(1992) McGraw-Hill NY, pp. 191-196).
[0141]
In mammalian cells, a variety of virus-based expression systems may be utilized. When an adenovirus is used as an expression vector, a sequence encoding PRTS can be ligated to an adenovirus transcript / translation complex consisting of the late promoter and tripartite leader sequence. Insertion of the viral genome into a non-essential E1 or E3 region makes it possible to obtain a live virus expressing PRTS in infected host cells (Logan, J. and Shenk, T. (1984) Proc. Natl. Acad. Sci. 81: 3655-3659). In addition, transcription enhancers such as the Rous sarcoma virus (RSV) enhancer can be used to increase expression in mammalian host cells. To express proteins at high levels, vectors based on SV40 or EBV can be used.
[0142]
Human artificial chromosomes (HACs) can be used to provide fragments of DNA larger than those expressed and contained in a plasmid. Approximately 6 kb to 10 Mb of HACs are made for treatment and supplied by conventional delivery methods (liposomes, polycationic amino polymers, or vesicles). (See, e.g., Harrington. JJ, et al. (1997) Nat Genet. 15: 345-355.).
[0143]
For long-term production of recombinant mammalian proteins, stable expression of PRTS in cell lines is desirable. For example, an expression vector can be used to transform a PRTS-encoding sequence into a cell line. Such expression vectors include replication and / or endogenous expression elements of viral origin and a selectable marker gene on the same or another vector. After the introduction of the vector, the cells are allowed to grow for about 1-2 days in an enriched medium before being transferred to a selective medium. The purpose of the selectable marker is to confer resistance to the selective mediator, and its presence allows the growth and recovery of cells that reliably express the introduced sequence. Resistant clones of stably transformed cells can be propagated using tissue culture techniques appropriate for the cell type.
[0144]
The transformed cell lines can be recovered using any number of selection systems. Selection systems include, but are not limited to, the herpes simplex virus thymidine kinase gene and the adenine phosphoribosyltransferase gene, each with a tkOr aprUsed in cells. (See, e.g., Wigler, M. et al. (1977) Cell 11: 223-232; and Lowy, I. et al. (1980) Cell 22: 817-823). Also, resistance to antimetabolites, antibiotics or herbicides can be used as a basis for selection. For example, dhfr confers resistance to methotrexate, neo confers resistance to aminoglycoside neomycin and G-418, als or pat confers resistance to chlorsulfuron (cPRTSsulfuron), phosphinothricin acetyltransferase (eg,). (1980) Proc. Natl. Acad. Sci. 77: 3567-3570; Colbere-Garapin, F. et al. (1981) J. Mol. Biol. 150: 1-14). In addition, genes available for selection, such as trpB and hisD, which alter what cells need for metabolism, have been described in the literature (eg, Hartman, SC and RC Mulligan (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. 85: 8047-51). Visible markers such as anitocyanin, green fluorescent protein (GFP; Clontech), β-glucuronidase and its substrate GUS, luciferase and its substrate luciferin are used. Green fluorescent protein (GFP) (Clontech, Palo Alto, CA) can also be used. These markers can be used to not only identify transformants, but also quantify transient or stable protein expression due to particular vector systems (see, eg, Rhodes, CA et al. 1995) Methods Mol. Biol. 55: 121-131).
[0145]
Even if the presence / absence of marker gene expression indicates the presence of the gene of interest, it may be necessary to confirm the presence and expression of that gene. For example, if the sequence encoding PRTS is inserted into a marker gene sequence, transformed cells containing the sequence encoding PRTS can be identified by a lack of marker gene function. Alternatively, the marker gene can be aligned with the sequence encoding PRTS under the control of one promoter. Expression of the marker gene in response to induction or selection usually also indicates expression of the tandem gene.
[0146]
Generally, host cells that contain the nucleic acid sequence encoding PRTS and that express PRTS can be identified using a variety of methods well known to those of skill in the art. These methods include DNA-DNA or DNA-RNA hybridization, PCR, and protein biology including membrane-based, solution-based, or chip-based techniques for the detection and / or quantification of nucleic acids or proteins. Test methods or immunological assays include, but are not limited to.
[0147]
Immunological methods for detecting and measuring expression of PRTS using either specific polyclonal or monoclonal antibodies are well known in the art. Such techniques include immunosorbent assays (ELISA), radioimmunoassays (RIAs), and fluorescence activated cell sorters (FACS) coupled to enzymes. A two-site, monoclonal-based immunoassay using monoclonal antibodies reactive to two non-interfering epitopes on PRTS is preferred, but a competitive binding assay can also be used. These and other assays are well known in the art. (For example, Hampton. R. et al. (1990)Serological Methods, a Laboratory Manual. APS Press. St Paul. MN, Sect. IV; Coligan, J .; E. FIG. otherCurrent Protocols in Immunology, Green Pub. Associates and Wiley-Interscience, New York. NY; and Pound, J .; D. (1990)Immunochemical Protocols, Humans Press, Totowa NJ).
[0148]
Various labeling and conjugation techniques are well known to those skilled in the art and can be used in various nucleic acid and amino acid assays. Methods for generating labeled hybridization or PCR probes for detecting sequences related to the polynucleotide encoding PRTS include oligo-labeling, nick translation, end-labeling, or labeled nucleotides. The PCR amplification used is included. Alternatively, the sequence encoding PRTS, or any fragment thereof, can be cloned into a vector for generating an mRNA probe. Such vectors, which are well known and commercially available in the art, can be prepared by adding a suitable RNA polymerase such as T7, T3 or SP6 and labeled nucleotides.in in vitroCan be used for the synthesis of RNA probes. These methods are described, for example, in Amersham Pharmacia Biotech and Promega (Madison WI), U.S. Pat. S. Biochemical Corp (Cleveland OH) can use various kits commercially available. Suitable reporter molecules or labels that can be used for easy detection include substrates, cofactors, inhibitors, magnetic particles, and radionuclides, enzymes, fluorescent agents, chemiluminescent agents, chromogenic agents, and the like.
[0149]
Host cells transformed with the nucleotide sequence encoding PRTS are cultured under conditions suitable for the expression and recovery of the protein from cell culture. Whether a protein produced from a transformed cell is secreted or remains in the cell depends on the sequence used and / or the vector. Those skilled in the art will appreciate that expression vectors containing a polynucleotide encoding PRTS can be designed to include a signal sequence that directs secretion of PRTS across prokaryotic and eukaryotic cell membranes.
[0150]
In addition, a host cell strain may be chosen for its ability to modulate expression of the inserted sequences or to process the expressed protein in the desired fashion. Such modifications of the polypeptide include, but are not limited to, acetylation, carboxylation, glycosylation, phosphorylation, lipidation, and acylation. Post-translational processing that cleaves the "prepro" or "pro" form of the protein can be used to identify the target protein, folding and / or activity. A variety of host cells (eg, CHO, HeLa, MDCK, MEK293, WI38) with specific cellular devices and characteristic mechanisms for post-translational activity are available from the American Type Culture Collection (ATCC; Bethesda, MD). And selected to ensure correct modification and processing of the foreign protein.
[0151]
In another embodiment of the present invention, a natural or altered or recombinant nucleic acid sequence encoding PRTS is ligated to a heterologous sequence which translates into a fusion protein in any of the host systems described above. For example, a chimeric PRTS protein containing a heterologous moiety that can be recognized by a commercially available antibody may facilitate screening of a peptide library for inhibitors of PRTS activity. Also, the heterologous protein portion and the heterologous peptide portion can facilitate purification of the fusion protein using commercially available affinity substrates. Such portions include glutathione S-transferase (GST), maltose binding protein (MBP), thioredoxin (Trx), calmodulin binding peptide (CBP), 6-His, FLAG, c-mc, hemagglutinin (HA). Including, but not limited to. GST and MBP, Trx, CBP, 6-His allow the purification of homologous fusion proteins with immobilized glutathione, maltose, phenylarsine oxide, calmodulin, and metal chelating resins, respectively. FLAG, c-mc, and hemagglutinin (HA) allow immunoaffinity purification of the fusion protein using commercially available monoclonal and polyclonal antibodies that specifically recognize these epitope tags. Alternatively, if the fusion protein is genetically engineered so that the fusion protein contains a proteolytic cleavage site between the sequence encoding PRTS and the heterologous protein sequence, PRTS may be cleaved from the heterologous portion after purification. Methods for expression and purification of the fusion protein are described in Ausubel. (1995, supra ch 10). It is described in. Various commercially available kits can be used to facilitate expression and purification of the fusion protein.
[0152]
In another embodiment of the invention, a TNT rabbit reticulocyte lysate or a wheat germ extract system (Promega) is used.in in vitroThe synthesis of PRTS radioactively labeled with is possible. These systems link the transcription and translation of sequences encoding proteins operably linked to the T7 or T3, SP6 promoter. Translation, for example,35It occurs in the presence of a radiolabeled amino acid precursor that is S-methionine.
[0153]
A compound that specifically binds to PRTS can be screened using the PRTS of the present invention or a fragment thereof. At least one or more test compounds can be used to screen for specific binding to PRTS. Examples of test compounds include antibodies, oligonucleotides, proteins (eg, receptors) or small molecules.
[0154]
In one embodiment, the compound so identified is closely associated with a natural ligand of PRTS, eg, a ligand or fragment thereof, or a natural substrate, structural or functional mimetic or natural binding partner. (Coligan, JE, et al. (1991)Current Protocols in Immunology (See Chapter 5 of 1 (2)). Similarly, the compound may be closely related to the natural receptor to which the PRTS binds, or at least some fragment of the receptor, eg, a ligand binding site. In each case, the compound can be rationally designed using known techniques. In one embodiment, screening for such compounds involves producing suitable cells that express PRTS as either a secreted protein or a protein on the cell membrane. Suitable cells include cells from mammals, yeast, E. coli. Cells expressing PRTS or cell membrane fragments containing PRTS are contacted with a test compound and analyzed for binding, stimulation or inhibition of either PRTS or the compound.
[0155]
Some assays simply allow the test compound to be experimentally bound to the polypeptide and the binding detected by a fluorophore, radioisotope, enzyme conjugate or other detectable label. For example, the assay can include binding at least one test compound to PRTS, either in solution or immobilized on a solid support, and detecting binding of the compound to PRTS. Alternatively, detection and measurement of binding of a test compound in the presence of a labeled competitor can be performed. In addition, this assay can be performed using cell release agents, chemical libraries or natural product mixtures, wherein the test compound is released in solution or immobilized on a solid support.
[0156]
Using the PRTS of the present invention or a fragment thereof, it is possible to screen for a compound that regulates the activity of PRTS. Such compounds include agonists, antagonists, or partial or inverse agonists and the like. In one example, the assay is performed under conditions where the activity of the PRTS is such that the PRTS binds to at least one test compound, and the activity of the PRTS in the presence of the test compound is greater than the activity of the PRTS in the absence of the test compound. Compare with activity. A change in the activity of PRTS in the presence of the test compound indicates the presence of a compound that modulates the activity of PRTS. Alternatively, the test compound comprises PRTS under conditions suitable for PRTS activity.in in vitroAlternatively, the assay is performed in combination with a cell release system. In any of these assays, the test compound that modulates the activity of PRTS can bind indirectly and does not need to be in direct contact with the test compound. At least one and a plurality of test compounds can be screened.
[0157]
In another example, a polynucleotide encoding PRTS or a mammalian homolog thereof is "knocked out" in an animal model system using homologous recombination in embryonic stem cells (ES cells). Such techniques are well known in the art and are useful for generating animal models of human disease (see, eg, US Pat. Nos. 5,175,383 and 5,767,337). For example, mouse ES cells such as the 129 / SvJ cell line are derived from an early mouse embryo and can be grown in a medium. These ES cells are transformed with a vector containing a gene of interest disrupted with a marker gene such as the neomycin phosphotransferase gene (neo: Capecchi, MR (1989) Science 244: 1288-1292). This vector is integrated into the corresponding region of the host genome by homologous recombination. In another method, homologous recombination is performed using the Cre-loxP system to knock out the target gene in a tissue-specific or developmental stage-specific manner (Marth, JD (1996) Clin. Invest. 97: 1999-2002). Wagner, KU, et al. (1997) Nucleic Acids Res. 25: 4323-4330). The transformed ES cells are identified and microinjected into mouse cell blastocysts collected, for example, from the C57BL / 6 mouse line. The blastocysts are surgically introduced into pseudopregnant females, the genetic traits of the resulting chimeric progeny are determined, and they are bred to produce heterozygous or homozygous lines. The transgenic animals thus produced can be tested for potential therapeutic or toxic agents.
[0158]
A polynucleotide encoding PRTSin in vitroIt is possible to operate on ES cells derived from human blastocysts. Human ES cells have the potential to differentiate into at least eight distinct cell lineages, including endoderm, mesoderm and ectoderm cell types. These cell lines differentiate into, for example, neurons, hematopoietic lineages and cardiomyocytes (Thomson, JA, et al. (1998) Science 282: 1145-1147).
[0159]
Using the polynucleotides encoding PRTS, it is possible to create "knock-in" humanized animals (pigs) or transgenic animals (mouse or rat) using human disease as a model. Using knock-in technology, a region of the polynucleotide encoding PRTS is injected into animal ES cells, and the injected sequence is integrated into the animal cell genome. The transformed cells are injected into a blastula and the blastula is implanted as described above. Study transgenic progeny or inbred lines, treat with potential medicines, and get information about the treatment of human disease. Alternatively, inbred mammalian strains that overexpress PRTS, eg, secrete PRTS into milk, may be a convenient source of proteins (Janne, J. et al. (1998) Biotechnol. Annu. Rev. 4:55). -74).
[0160]
(Treatment)
There is chemical and structural similarity between certain regions of the PRTS and certain regions of the protease, for example, in the context of sequence and motifs. In addition, expression of PRTS is closely related to gastrointestinal, epithelial, reproductive, cardiovascular, cancerous, and inflammatory tissues, and to healthy kidney and skin tissues. Thus, PRTS is believed to play a role in gastrointestinal, cardiovascular, autoimmune / inflammatory, proliferative, developmental, epithelial, neurological, and reproductive disorders. In treating diseases associated with increased PRTS expression or activity, it is desirable to reduce PRTS expression or activity. In the treatment of a disease associated with decreased expression or activity of PRTS, it is desirable to increase the expression or activity of PRTS.
[0161]
Thus, in one embodiment, it is possible to administer PRTS or a fragment or derivative thereof to a patient for the treatment or prevention of a disease associated with reduced expression or activity of PRTS. Such disorders include, but are not limited to, gastrointestinal disorders, cardiovascular disorders, autoimmune / inflammatory disorders, abnormal cell proliferation, developmental disorders, epithelial disorders, neurological disorders, and reproductive disorders, Some gastrointestinal disorders include dysphagia, peptic esophagitis, esophageal spasm, esophageal stricture, esophageal cancer, indigestion, digestive disorders, gastritis, stomach cancer, anorexia, nausea, vomiting, gastroparesis, sinus or pyloric edema , Abdominal angina, heartburn, gastroenteritis, ileus, intestinal infection, peptic ulcer, cholelithiasis, cholecystitis, cholestasis, pancreatitis, pancreatic cancer, biliary disease, hepatitis, hyperbilirubinemia, cirrhosis, liver Passive congestion, hepatome, infectious colitis, ulcerative colitis, ulcerative proctitis, Crohn's disease, Whipple disease, Mallory-Weiss syndrome, colon cancer, colonic obstruction, irritable bowel syndrome, short small bowel syndrome, diarrhea, constipation , Gastrointestinal bleeding, and later Autoimmune deficiency syndrome (AIDS) enteropathy, jaundice, hepatic encephalopathy, hepatorenal syndrome, hepatitis, hepatic steatosis, hemochromatosis, Wilson disease, α-1-antitrypsin deficiency, Reye syndrome, primary sclerosing cholangitis, Hepatic infarction, portal venous occlusion and thrombus, central lobular necrosis, hepatic purpura, hepatic vein thrombosis, hepatic vein obstruction, preeclampsia, eclampsia, gestational acute hepatic fat, gestational intrahepatic cholestasis, and nodularity Regeneration and adenomas, liver cancer including carcinoma, and cardiovascular diseases include arteriovenous fistula, atherosclerosis, hypertension, vasculitis, Raynaud's disease, venous malformation, arterial dissection, varices, thrombophlebitis and Venous thrombosis, vascular tumor, thrombolysis complications, balloon angioplasty, vascular replacement, aortic coronary artery bypass graft surgery ary artery bypass graft), congestive heart failure, ischemic heart disease, angina pectoris, myocardial infarction, hypertensive heart disease, degenerative valvular heart disease, calcified aortic stenosis, congenital bicuspid aortic valve, mitral Mitral annular calcification, mitral prolapse, rheumatic fever, rheumatic heart disease, infective endocarditis, nonbacterial thrombotic endocarditis, systemic lupus erythematosus endocarditis, carcinoid Heart disease, cardiomyopathy, myocarditis, pericarditis, neoplastic heart disease, congenital heart disease, congenital lung anomalies, pulmonary insufficiency, pulmonary congestion and edema, pulmonary embolism, pulmonary bleeding, Pulmonary infarction, pulmonary hypertension, vascular sclerosis, obstructive pulmonary disease, restrictive pulmonary disease (restrictive pulmona) y disease, chronic obstructive pulmonary disease, emphysema, chronic bronchitis, bronchial asthma, bronchiectasis, bacterial pneumonia, viral pneumonia and mycoplasma pneumonia, lung abscess, pulmonary tuberculosis, diffuse interstitial diseases ), Pneumoconiosis, sarcoidosis, idiopathic pulmonary fibrosis, exfoliative interstitial pneumonia, hypersensitivity pneumonia, hypereosinophilic obstructive bronchiolitis-organic pneumonia eosinophilia bronchiolitis obliterans-organizing pneumonia, diffuse pulmonary hemorrhage (diffuse pulmonary hemorrhage) age syndromes), Goodpasture's syndrome, idiopathic pulmonary hematosis, pulmonary involvment in collagen-vascular disorders, alveolar proteinosis, lung tumors, inflammatory and non-inflammatory inflammatory effusions effusions, pneumothorax, pleural tumors, drug-induced lung disease, radiation-induced lung disease, and complications of lung transplantation, and autoimmune / inflammatory diseases. Among them are inflammation and actinic keratosis, acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) and adrenal insufficiency, adult respiratory distress syndrome, allergyー, ankylosing spondylitis, amyloidosis, anemia, asthma, atherosclerosis, atherosclerotic plaque rupture, autoimmune hemolytic anemia, autoimmune thyroiditis, autoimmune polyglandular endocrine candidal ectoderm dystrophy ( APECED), bronchitis, cholecystitis, contact dermatitis, Crohn's disease, atopic dermatitis, dermatomyositis, diabetes, pulmonary emphysema, lymphocotoxin temporary lymphopenia, erythroblastosis, erythema nodosum, atrophic Gastritis, glomerulonephritis, Goodpasture's syndrome, gout, Graves' disease, Hashimoto's thyroiditis, hypereosinophilia, irritable bowel syndrome, multiple sclerosis, myasthenia gravis, myocardial or pericardial inflammation, osteoarthritis, Articular cartilage degradation, osteoporosis, pancreatitis, psoriasis, Reiter's syndrome, rheumatoid arthritis, scleroderma, Sjogren's syndrome, systemic anaphylaxis, systemic lupus erythematosus Systemic sclerosis, primary thrombocythemia, thrombocytopenia, ulcerative colitis, Werner syndrome, cancer complications, hemodialysis, extracorporeal circulation, viral infections, bacterial infections, fungal infections, parasitic infections, Protozoal infections, helminth infections, trauma, and cell proliferation abnormalities include actinic keratosis and atherosclerosis, bursitis, cirrhosis, hepatitis, mixed connective tissue disease (MCTD), Myelofibrosis, paroxysmal nocturnal hemoglobinuria, polycythemia vera, psoriasis, primary thrombocythemia, and adenocarcinoma and leukemia, lymphoma, melanoma, myeloma, sarcoma, and teratocarcinoma, specifically adrenal gland , Bladder, bone, bone marrow, brain, breast, cervix, gallbladder, ganglion, digestive tract, heart, kidney, liver, lung, muscle, ovary, pancreas, parathyroid, penis, prostate, salivary gland, skin, testis, thymus, Includes thyroid and uterine cancers, including developmental disorders. Some include tubular acidosis, anemia, Cushing's syndrome, chondrodysplasia dwarfism, Duchenne-Becker muscular dystrophy, bone resorption, epilepsy, gonad dysplasia, WAGR syndrome (Wilms tumor, aniridia, urogenital abnormalities, Hereditary neuropathies such as mental retardation, Smith-Magenis syndrome, myelodysplastic syndrome, hereditary mucosal epithelial dysplasia, hereditary keratosis, Charcot-Marie-Tooth disease and neurofibromatosis , Hypothyroidism, hydrocephalus, seizure disorders such as Syndenham's chorea and cerebral palsy, spinal cord fission, anencephaly, cranial spondylolysis, congenital glaucoma, cataract, age-related macular degeneration Includes sensory nerve hearing loss, some epithelial diseases, eczema, eczema, alleles Germinal contact dermatitis, keratosis, melasma, vitiligo, actinic keratosis, basal cell carcinoma, squamous cell carcinoma, seborrheic keratosis, folliculitis, herpes simplex, shingles, Chickenpox, candidiasis, dermatophytosis, scabies, insect sting, senile hemangioma, keloid, dermal fibroma, apical fibrous tenderness, urticaria, transient acantholytic dermatosis, xerosis, eczema , Atopic dermatitis, contact dermatitis, hand eczema, monetary eczema, lichen lichen, asthetic eczema, congestive dermatitis, congestive ulcer, seborrheic dermatitis, psoriasis, lichen planus, rose pity Rash, impetigo, acne, dermatophytosis, nausea, wart, acne vulgaris, red nose, pemphigus vulgaris, pemphigus foliaceus, paraneoplastic pemphigus, bullous pemphigoid, gestational Herpes, herpes dermatitis, linear IgA disease, acquired epidermolysis bullosa, dermatomyositis, lupus erythematosus, scleroderma and Localized scleroderma, erythroderma, alopecia, fixed skin lesions, vasodilatation, hypopigmentation, hyperpigmentation, vesicle / blister, rash, skin drug reaction, papular nodule skin disorder (Papulonodular skin lesions), chronic non-healing wounds, photosensitive diseases, simple epidermolysis bullosa, exfoliative and non-epidermal palmoplantar keratoderma, ichthyosis bulosa of Siemens, exfoliative ichthyosis, palmar Plantar keratosis, palmatoplantar keratoderma (keratosis palmoplantaris or palmoplantar keratoderma), keratosis punctata, Meesmann's cornea dystrophy, congenital nail hyperplasia, white spongiform nevus Includes onset sebaceous cysts, epidermal nevus / epidermal keratinization, moniletbrix, trichothiodystrophy, chronic hepatitis / idiopathic cirrhosis, colorectal hyperplasia, and some neurological disorders include epilepsy, ischemic cerebrovascular disease Disorders, stroke, cerebral neoplasms, Alzheimer's disease, Pick's disease, Huntington's disease, dementia, Parkinson's disease and other extrapyramidal disorders, amyotrophic lateral sclerosis and other motor neuron disorders, progressive neuromuscular atrophy, Retinitis pigmentosa, hereditary ataxia, multiple sclerosis and other demyelinating diseases, bacterial and viral meningitis, brain abscess, subdural pyometra, epidural abscess, purulent intracranial thrombotic vein Inflammation, myelitis and radiculitis, viral central nervous system disease, Kuru and Creutzfeldt-Jakob disease, Gerstmann syndrome, Gerstmann-Strau Prion diseases including sler-Scheinker syndrome, fatal familial insomnia, neurotrophic and metabolic diseases, neurofibromatosis, tuberous sclerosis, cerebellar retinal hemangioblastoma, trigeminal neurovascular Syndrome, central nervous system mental retardation including Down syndrome and other developmental disorders, cerebral palsy, nervous skeletal disorders, autonomic nervous system disorders, peripheral neuropathy, dermatomyositis and polymyositis, and hereditary, metabolic, endocrine And toxic myopathy, myasthenia gravis, periodic limb paralysis, psychosis including disorders of mood and anxiety, schizophrenia, seasonal disorders (SAD), restlessness, amnesia, nervousness Disease, diabetic neuropathy, extrapyramidal terminal defect syndrome, dystonia, schizophrenic psychiatric disorder, postherpetic neuralgia, and Poulet's disease includes progressive supranuclear palsy, corticobasal degeneration and familial frontotemporal amnesia, among which reproductive disorders include abnormal production of prolactin, fallopian tube disease and ovulation Abnormalities, endometriosis, abnormal estrus, abnormal menstrual cycle, polycystic ovary syndrome, ovarian hyperstimulation syndrome, endometrial and ovarian cancer, uterine fibroids, autoimmune abnormalities, ectopic pregnancy, infertility including teratogenesis Disease, breast cancer, fibrocystic mastosis, mastolacia, spermatogenesis, physiological sperm abnormalities, testicular cancer, prostate cancer, benign prostatic hyperplasia, prostatitis, Peyronie's disease, impotence, male breast and female And breast cancer.
[0162]
In another embodiment, a vector capable of expressing PRTS or a fragment or derivative thereof for the treatment or prevention of a disease associated with reduced expression or activity of PRTS, including, but not limited to, the diseases listed above. It can also be administered to patients.
[0163]
In yet another embodiment, a composition comprising substantially purified PRTS for the treatment or prevention of a disease associated with reduced expression or activity of PRTS, including but not limited to the diseases listed above. Can be administered to a patient together with a suitable pharmaceutical carrier.
[0164]
In yet another embodiment, an agonist that modulates PRTS activity is administered to a patient for the treatment or prevention of a disease associated with reduced expression or activity of PRTS, including but not limited to the diseases listed above. It is also possible.
[0165]
In a further embodiment, an antagonist of PRTS can be administered to a patient for the treatment or prevention of a disease associated with increased expression or activity of PRTS. Examples of such diseases include, but are not limited to, gastrointestinal diseases, cardiovascular diseases, autoimmune / inflammatory diseases, abnormal growth, developmental disorders, epithelial disorders, neurological disorders, and reproductive disorders as described above. Is included. In one embodiment, an antibody that specifically binds to PRTS can be used directly as an antagonist or indirectly as a targeting or delivery mechanism for delivering an agent to cells or tissues that express PRTS.
[0166]
In another embodiment, the complement of a polynucleotide encoding PRTS is expressed for the treatment or prevention of a disease associated with increased expression or activity of PRTS, including but not limited to the diseases listed above. The vector can be administered to the patient.
[0167]
In another embodiment, any of the proteins, antagonists, antibodies, agonists, complementary sequences, and vectors of the invention may be administered in combination with another suitable therapeutic agent. One skilled in the art can select a suitable therapeutic agent to use in combination therapy according to conventional pharmaceutical principles. Combinations with therapeutic agents can have synergistic effects in the treatment or prevention of the various diseases listed above. Using this method, it is possible to achieve a medicinal effect with a small amount of each drug, and to reduce the possibility of a wide range of side effects.
[0168]
PRTS antagonists can be prepared using methods common in the art. Specifically, it is possible to produce antibodies using purified PRTS, or to screen a therapeutic drug library to identify those that specifically bind to PRTS. An antibody to PRTS can also be produced using a method common in the art. Such antibodies include polyclonal, monoclonal, chimeric, single chain, Fab fragments, and fragments produced by Fab expression libraries. However, it is not limited to these. For therapeutic use, neutralizing antibodies (ie, those that inhibit dimer formation) are particularly preferred.
[0169]
For the production of antibodies, various hosts, including goats, rabbits, rats, mice, humans, and others, are immunized by injection of PRTS or any fragment, or oligopeptide thereof with immunogenic properties. Can be done. Depending on the host species, various adjuvants can be used to enhance the immune response. Such adjuvants include surfactants such as Freund's adjuvant, mineral gel adjuvants such as aluminum hydroxide, lysolecithin, pluronic polyols, polyanions, peptides, oily emulsions, keyhole limpet hemocyanin, and dinitrophenol. However, the present invention is not limited to these. Among adjuvants used in humans, BCG (bacilli Calmette-Guerin) andCorynebacterium parvumIs particularly preferred.
[0170]
Oligopeptides, peptides, or fragments used to elicit antibodies to PRTS are composed of at least about 5 amino acids, and generally are preferably composed of about 10 or more amino acids. Desirably, these oligopeptides or peptides, or fragments thereof, are identical to a portion of the amino acid sequence of the native protein. Short stretches of PRTS amino acids can be fused to sequences of another protein, such as KLH, to produce antibodies against the chimeric molecule.
[0171]
Monoclonal antibodies to PRTS can be produced by continuous cell lines in culture using any technique that produces antibody molecules. These technologies include, but are not limited to, hybridoma technology, human B cell hybridoma technology, and EBV-hybridoma technology (eg, Kohler, G. et al. (1975) Nature 256: 495-495). (497) Kozbor, D. et al. (1985) J. Immunol. Methods 81-8-42; Cote, RJ. Et al. (1983) Proc. Natl. Acad. Sci. 80: 2026-2030; (See SP et al. (1984) Mol. Cell Biol. 62: 109-120).
[0172]
In addition, techniques such as splicing a mouse antibody gene to a human antibody gene developed for the production of a “chimeric antibody” are used to obtain molecules with suitable antigen specificity and biological activity (eg, Morrison (1984) Proc. Natl. Acad. Sci. 81-4855-14855; Neuberger, MS et al. (1984) Nature 312: 604-608; Takeda, S. et al. ) Nature 314: 452,454). Alternatively, PRTS-specific single-chain antibodies are generated using the techniques described for the production of single-chain antibodies, using methods well known in the art. Antibodies of related idiotype composition with related specificity can also be generated by chain mixing from random combinations of immunoglobulin libraries (see, eg, Burton DR (1991) Proc. Natl. Acad. Sci. 88: 11120-3).
[0173]
Antibodies in lymphocyte populationsin VivoIt can also be obtained by inducing production, or by screening immunoglobulin libraries or by screening a panel of highly specific binding reagents as indicated in the literature (eg, Orlandi, R. et al. (1989) Proc. Natl. Acad. Sci. 86: 3833-3837; Winter, G. et al. (1991) Nature 349: 293-299).
[0174]
Antibodies containing specific binding sites for PRTS can also be obtained. For example, such fragments include a fragment at F (ab ') generated by pepsin digestion of an antibody molecule and a Fab fragment at F (ab') generated by reducing the disulfide bridges of the fragment. However, the present invention is not limited to these. Alternatively, creating a Fab expression library allows for the rapid and easy identification of monoclonal Fab fragments with the desired specificity (eg, Huse, WD et al. (1989) Science 254: 1275-). 1281).
[0175]
Screening is performed using various immunoassays to identify antibodies with the desired specificity. Numerous protocols for competitive binding, using either polyclonal or monoclonal antibodies with sequestered specificity, or immunoradioactivity, are well known in the art. Usually, such immunoassays involve the measurement of complex modulation between the PRTS and its specific antibody. Two-site, monoclonal-based immunoassays using monoclonal antibodies reactive to two non-interfering PRTS epitopes are commonly used, but competitive binding assays can also be used (Pound, supra).
[0176]
Various methods, such as Scatchard analysis, are used in conjunction with radioimmunoassay techniques to assess the affinity of the antibody for PRTS. Affinity is represented by the binding constant Ka, which is a value obtained by dividing the molar concentration of the PRTS antibody complex by the molar concentration of free antibody and free antigen under equilibrium conditions. The Ka of a polyclonal antibody drug with heterogeneous affinity for multiple PRTS epitopes indicates the average affinity or avidity of the antibody for PRTS. The Ka of a monoclonal antibody drug monospecific for a particular PRTS epitope represents a true measure of affinity. Ka value is 109-1012The L / mol high affinity antibody drug is preferably used for immunoassays in which the PRTS antibody complex must withstand severe manipulations. Ka value is 106-107The L / mol low-affinity antibody drug is preferably used for immunopurification and similar treatments where the PRTS must eventually dissociate in an activated state from the antibody. (Catty, D. (1988)Antibodies, Volume I: A Practical Approach. IRL Press, Washington, DC; E. FIG. and Cryer, A.C. (1991)A Practical Guide to Monoclonal Antibodies, John Wiley & Sons, New York NY).
[0177]
To determine the quality and suitability of such drugs for certain downstream applications, the antibody titer and avidity of the polyclonal antibody drug are further evaluated. For example, polyclonal antibody medicaments containing at least 1-2 mg / ml specific antibody, preferably 5-10 mg / ml specific antibody, are generally used in processes where the PRTS antibody complex must be precipitated. Guidance on antibody specificity and titer, binding activity, antibody quality and usage in various applications is generally available. (See, eg, Catty, supra, and Colligan et al., Supra).
[0178]
In another embodiment of the invention, a polynucleotide encoding PRTS, or any fragment or complement thereof, can be used for therapeutic purposes. In one embodiment, sequences that are complementary to the coding and regulatory regions of the gene encoding PRTS and antisense molecules (DNA and RNA, modified nucleotides) can be designed to alter gene expression. Such techniques are well known in the art, and sense or antisense oligonucleotides or large fragments can be designed from the control region of the PRTS-encoding sequence or from various locations along the coding region.
[0179]
For use in therapy, any gene delivery system suitable for introducing the antisense sequences into suitable target cells can be used. Antisense sequences can be delivered intracellularly in the form of an expression plasmid that, upon transcription, expresses a sequence that is complementary to at least a portion of the cell sequence encoding the target protein (see, eg, Slater, JE. Et al. 1998) J. Allergy Clin. Immunol. 102 (3): 469-475; and Scanlon, KJ. Et al. (1995) 9 (13): 1288-1296. Antisense sequences can also be introduced into cells using, for example, viral vectors such as retroviruses and adeno-associated virus vectors (eg, Miller, AD (1990) Blood 76: 271; Ausubel, supra). Uckert, W. and W. Walther (1994) Pharmacol. Ther. 63 (3): 323-347). Other genetic delivery mechanisms include liposome systems, artificial viral envelopes, and other systems well known in the art (Rossi, JJ (1995) Br. Med. Bull. 51 (1): 217-225; Boado, RJ, et al. (1998) J. Pharm. Sci. 87 (11): 1308-1315; and Morris, MC, et al. (1997) Nucleic Acids Res. 25 (14): 2730. -2736.).
[0180]
In another embodiment of the present invention, a polynucleotide encoding PRTS can be used for somatic or germ cell gene therapy. Gene therapy involves (i) a severe combined immunodeficiency (SCID) -X1 characterized by a genetic deficiency (eg, X chromosome linkage (Cavazzana-Calvo, M. et al. (2000) Science 288: 669-672)). ), A hereditary adenosine-deaminase (ADA) deficiency (Blaese, RM et al. (1995) Science 270: 475-480; Bordignon, C. et al. (1995) Science 270: 470-475). Complex immunodeficiency, cystic fibrosis (Zabner, J. et al. (1993) Cell 75: 207-216: Crystal, RG et al. (1995) Hum. Gene @ Therapy 6: 643-666; Crystal, RG Others (199 Hum. Gene Therapy 6: 667-703), thalassemia, familial hypercholesterolemia, hemophilia due to factor VIII or factor IX deficiency (Crystal, 35 ° RG (1995) Science 270: Verma, IM and Somia, N. (1997) Nature 389: 239-242), or (ii) a conditional lethal gene product (eg, in cancer due to uncontrolled cell proliferation). And (iii) intracellular parasites such as the human immunodeficiency virus (HIV) (Baltimore, D. (1988) Nature 335: 395-396; Poescbla, E. et al. (1996) Proc. Natl.Aca USA 93: 11395-11399), hepatitis B or C virus (HBV, HCV),Candida albicansas well asParacoccidioides brasiliensisFungal parasites, such asPlasmodium falciparumas well asTrypanosoma cruziEtc.) can be carried out by expressing a protein having a protective function against parasite parasites such as When a deficiency in a gene required for PRTS expression or regulation causes a disease, PRTS can be expressed from a suitable population of the introduced cells to mitigate the symptoms caused by the gene deficiency.
[0181]
In a further embodiment of the invention, diseases and disorders caused by PRTS deficiency are treated by creating mammalian expression vectors encoding PRTS and introducing these vectors into PRTS-deficient cells by mechanical means. .in VivoOrex in vitroMechanical transfection techniques used for cells of (i) include (i) microinjection of DNA into individual cells, (ii) bombardment of gold particles, (iii) liposome-mediated transfection, (iv) receptor-mediated Gene transfer and (v) DNA transposon (Morgan, RA and WF Anderson (1993) Annu. Rev. Biochem. 62: 191-217; Ivics, Z. (1997) Cell 91: 501-). 510; Boulay, JL and H. Recipon (1998) Curr. Opin. Biotechnol. 9: 445-450).
[0182]
Expression vectors that can affect PRTS expression include, but are not limited to, PCDNA 3.1, EPITAG, PRCCMV2, PREP, PVAX vector (Invitrogen, Carlsbad CA), PCMV-SCRIPT, PCMV-TAG, PEGSH / PERV (Stratagene, La Jolla CA), PTT-OFF, PTTET-ON, PTRE2, PTRE2-LUC, PTK-HYG (Clontech, Palo Alto CA). To express PRTS, (i) a constitutively active promoter (eg, cytomegalovirus (CMV), rous sarcoma virus (RSV), SV40 virus, thymidine kinase (TK), or β-actin gene); (Ii) Inducible promoters (eg, a tetracycline-regulated promoter (Gossen, M. and H. Bujard (1992) Proc. Natl. Acad. Sci. Inc.) contained in a commercially available T-REX plasmid (Invitrogen). U.S.A. 89: 5547-5551; Gossen, M. et al. (1995) Science 268: 1766-1769; Rossi, FMV and HM Bluu (1998) Curr. Opin. Biotechn. 9: 451-456)), an ecdysone inducible promoter (included in commercially available plasmids PVGRXR and PIND: Invitrogen), an FK506 / rapamycin inducible promoter, or a RU486 / mifepristone inducible promoter ( Rossi, FMV and HM Blau, supra), or (iii) the natural or tissue-specific promoter of an endogenous gene encoding PRTS from a normal individual. It is.
[0183]
Using commercially available liposome transformation kits (eg, PERFECT LIPID and TRANSFECTION KIT sold by Invitrogen), one skilled in the art can introduce polynucleotides into target cells in culture without much recourse to experience. . Alternative methods include the calcium phosphate method (Graham. FL and AJ Eb (1973) Virology 52: 456-467) or the electroporation method (Neumann, B. et al. (1982) EMBO J. 1: 841-845. ). In order to introduce DNA into primary cells, these standard mammalian transfection protocols need to be modified.
[0184]
In another embodiment of the present invention, a disease or disorder caused by a gene deficiency associated with PRTS expression comprises: (i) a polynucleotide encoding PRTS under the control of a retroviral terminal repeat (LTR) promoter or an independent promoter; Nucleotides and (ii) a suitable RNA packaging signal and (iii) a Rev responsive element (RRE) with additional retroviral cis-acting RNA sequences and coding sequences necessary for efficient vector propagation. Retroviral vectors can be made and treated. Retroviral vectors (eg, PFB and PFBNEO) are available from Stratagene and published data (Riviere, I. et al. (1995) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92: 6733-6737). ) Based on. The above data is incorporated herein by reference. This vector is VSVg (Armentano, D. et al. (1987) J. Virol. 61: 1647-1650; Bender, MA. Et al. (1987) J. Virol. 61: 1639-1646; Adam, MA. and AD Miller (1988) J. Virol. 62: 3802-3806; Dull, T. et al. (1998) J. Virol. 72: 8463-8471; Zufferey, R. et al. (1998) J. Virol. : 9873-9880) or a suitable vector producing cell line (VPCL) that expresses a promiscuous envelope protein or an envelope gene that has an affinity for the receptor on the target cell. U.S. Patent No. 5,910,434 to RIGG ("Method for observing retrovirus packaging cell lines producing high transducing effect"; a method for disseminating the virus in a retrospective system) Citation is incorporated herein by reference. Propagation of retroviral vectors, certain cell populations (eg, CD4+Methods for transducing T cells) and returning the transduced cells to the patient are well known in the field of gene therapy and are described in numerous references (Ranga, U. et al. (1997) J. Virol. 71: 7020-7029; Bauer, G. et al. (1997) Blood 89: 2259-2267; Bonyhadi, M. L. (1997) J. Virol. 71: 4707-4716; Ranga, U. et al. (1998) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95: 1201-1206: Su, L. (1997) Blood 89: 2283- 2290).
[0185]
Alternatively, an adenovirus-based gene therapy delivery system is used to deliver a polynucleotide encoding PRTS to cells having one or more genetic abnormalities associated with PRTS expression. The production and packaging of adenovirus-based vectors is well known in the art. Replication-defective adenovirus vectors have been shown to be variable to introduce genes encoding immunomodulatory proteins into intact pancreatic islets of the pancreas (Csete, ME et al. (1995)). Transplantation 27: 263-268). Adenovirus vectors that may be used are described in US Pat. No. 5,707,618 (“Adenovirus vectors for gene therapy”), which is hereby incorporated by reference. For adenovirus vectors, see also Antinozzi, P. et al. A. Et al. (1999) Annu. Rev .. Nutr. 19: 511-544; and Verma, I .; M. and N.M. Somia (1997) Nature 18: 389: 239-242, which is hereby incorporated by reference.
[0186]
Alternatively, a herpes-based gene therapy delivery system is used to deliver a polynucleotide encoding PRTS to target cells having one or more genetic abnormalities associated with PRTS expression. Herpes simplex virus (HSV) -based vectors are particularly important in introducing PRTS into HSV-affected central nervous cells. The production and packaging of herpes-based vectors is well known in the art. Vectors of the replication-competent herpes simplex virus (HSV) type I system have been used to deliver reporter genes to primate eyes (Liu, X. et al. (1999) Exp. Eye Res. 169: 385). -395). The construction of the HSV-1 viral vector is described in U.S. Pat. No. 5,804,413 to DeLuca (Herpes simple viruses against genes transfer), which is incorporated herein by reference. . U.S. Patent No. 5,804,413 discloses a recombinant HSV comprising a genome containing at least one endogenous gene introduced into a cell under the control of a suitable promoter for purposes including human gene therapy. There is a description about d92. The patent also discloses methods for making and using recombinant HSV strains that are removed for ICP4, ICP27 and ICP22. For HSV vectors, see Goins, W. et al. F. Et al. (1999) J. Am. Virol. 73: 519-532 and Xu, H .; Et al. (1994) Dev. Biol. 163: 152-161, which are hereby incorporated by reference. Manipulation of cloned herpesvirus sequences, passage of recombinant virus after transfection of multiple plasmids containing different parts of the genome of the herpesvirus giant, growth and propagation of herpesvirus, and transfer to herpesvirus cells Infection is a technique well known in the art.
[0187]
Alternatively, a polynucleotide encoding PRTS is delivered to target cells using an alphavirus (positive single-stranded RNA virus) vector. Biological studies of the prototype alphavirus, Semliki Forest Virus (SFV), have been performed extensively and found that the gene transfer vector is based on the SFV genome (Garoff). , H. and K.-J. Li (1998) Cun. Opin. Biotech. 9: 464-469). During the replication of alpha viral RNA, subgenomic RNA is usually created that encodes the viral capsid protein. Because this subgenomic RNA is replicated at a higher level than full-length genomic RNA, capsid proteins are produced in excess of viral proteins having enzymatic activity (eg, proteases and polymerases). Similarly, by introducing the sequence encoding PRTS into the region encoding the capsid of the α virus genome, a large number of RNAs encoding PRTS are produced in the vector-transfected cells, and PRTS is synthesized at a high level. Alpha virus infection usually involves cell lysis within 2-3 days, but the ability to establish persistent infection of normal kidney cells of hamsters (BHK-21) with Sindbis virus (SIN) variants Suggest that the lytic replication of the α virus can be suitably altered to be applicable to gene therapy (Dryga, SA et al. (1997) Virology 228: 74-83). ). Since the α virus can be introduced into various hosts, PRTS can be introduced into various types of cells. Specific transduction of a subset of cells in a population may require sorting of the cells before transduction. The manipulation of infectious cDNA clones of α-virus, transfection of α-virus cDNA and RNA, and methods of infecting α-virus are well known in the art.
[0188]
For example, oligonucleotides derived from the transcription initiation site from about -10 to about +10 from the start site can be used to inhibit gene expression. Similarly, inhibition can be achieved using triple helix base pairing. Triple helix structures are useful because they prevent the double helix from spreading sufficiently for the binding of polymerases, transcription factors, or regulatory molecules. Recent therapeutic advances using triplex DNA have been described in the literature (eg, Gee, JE et al. (1994) In: Huber, BE and BI Carr,Molecular and ImmunologyPRTSProaches, Futura Publishing Co., Ltd. , Mt. Kisco, NY). Complementary sequences or antisense molecules can also be designed to prevent translation of the mRNA by preventing the transcript from binding to the ribosome.
[0189]
Ribozymes, which are enzymatic RNA molecules, can be used to catalyze the specific cleavage of RNA. The mechanism of ribozyme action involves sequence-specific hybridization of the ribozyme molecule to complementary target RNA, followed by nucleotide strand breaks. For example, it includes a recombinant hammerhead ribozyme molecule that specifically and effectively catalyzes nucleotide chain cleavage of a sequence encoding PRTS.
[0190]
Specific ribozyme cleavage sites within any potential RNA target are initially identified by scanning the target molecule for ribozyme cleavage sites that include the following sequences GUA, GUU, and GUC. Once identified, the short RNA sequence of 15-20 ribonucleotides corresponding to the region of the target gene containing the cleavage site is evaluated for secondary structural features that render the oligonucleotide dysfunctional Is possible. The suitability of a candidate target can also be assessed by using a ribonuclease protection assay to test the ease of hybridization with a complementary oligonucleotide.
[0191]
The complementary ribonucleic acid molecules and ribozymes of the invention can be made for synthesis of the nucleic acid molecule using methods well known in the art. These methods include methods for chemically synthesizing oligonucleotides such as solid phase phosphoramidite compounds. Alternatively, the RNA moleculein in vitroas well asin VivoSuch DNA sequences, which can be generated by transcription of a DNA sequence encoding PRTS, can be incorporated into a variety of vectors using a suitable RNA polymerase promoter, such as T7 or SP6. Alternatively, those cDNA constructs that synthesize complementary RNA constitutively or inducibly can be introduced into a cell line, cell, or tissue.
[0192]
Modification of an RNA molecule can increase intracellular stability and increase half-life. Possible modifications include the addition of flanking sequences at the 5 'and / or 3' end of the molecule, or modifications using phosphorothioate or 2'O methyl instead of phosphodiester bonds in the backbone of the molecule. Including, but not limited to. This concept inherent in the production of PNAs includes acetyl-, methyl-, thio-, and similar modified forms of adenine, cytidine, guanine, thymine, and uridine that are not readily recognized by endogenous endonucleases, as well as These molecules can be expanded throughout by including non-conventional bases such as inosine, queosine, and wybutosine.
[0193]
A further embodiment of the invention includes a method of screening for a compound that is effective in altering the expression of a polynucleotide encoding PRTS. Compounds that are effective in altering the expression of a particular polynucleotide include, but are not limited to, non-polymeric chemicals, oligonucleotides, antisense oligonucleotides, triple helix-forming oligonucleotides that can interact with a particular polynucleotide sequence. Includes nucleotides, transcription factors and other polypeptide transcription regulators. An effective compound can act as an inhibitor or enhancer of polynucleotide expression and alter polynucleotide expression. Therefore, in the treatment of diseases associated with increased PRTS expression or activity, compounds that specifically inhibit the expression of a polynucleotide encoding PRTS are therapeutically useful, and are associated with decreased PRTS expression or activity. In treating disease, compounds that specifically promote the expression of a polynucleotide encoding PRTS may be therapeutically useful.
[0194]
At least one to a plurality of test compounds can be screened to determine the effectiveness of an alteration in the expression of a particular polynucleotide. Test compounds can be obtained by any method known in the art, including chemical modification of an effective compound. Such methods may be based on the chemical and / or structural properties of the target polynucleotide when altering the expression of the polynucleotide, selecting from a library of commercially available or proprietary natural or non-natural compounds, and altering the expression of the polynucleotide. It is effective when designing a compound rationally and further selecting from a library of compounds generated in combination or randomly. A sample comprising a polynucleotide encoding PRTS is obtained by exposing to at least one test compound. Samples include, for example, intact cells, permeabilized cells,in in vitroCell free or reconstituted biochemical systems may be included. Changes in the expression of a polynucleotide encoding PRTS are assayed by any method known in the art. Usually, the expression of a specific nucleotide is detected by hybridization using a probe having a nucleotide sequence complementary to the sequence of the polynucleotide encoding PRTS. The hybridization yield is quantified, and that value can be a basis for comparing the expression of polynucleotides exposed and unexposed to one or more test compounds. A change in the expression of a polynucleotide that is exposed to the test compound is detected, indicating that the test compound is effective in altering the expression of the polynucleotide. To determine compounds that are effective at altering the expression of a particular polynucleotide, for example,Schizosaccharomyces pombeGene expression system (Atkins, D. et al. (1999) U.S. Pat. No. 5,932,435, Arndt, GM et al. (2000) Nucleic Acids Res. 28: E15) or human cell lines such as HeLa cells (Clarke) , ML, et al. (2000) Biochem. Biophys. Res. Commun. 268: 8-13). A particular embodiment of the present invention involves screening a combinatorial library of each oligonucleotide (deoxyribonucleotides, ribonucleotides, peptide nucleic acids, and modified oligonucleotides) for antisense activity against a specific polynucleotide sequence (Bruice). (1997) U.S. Patent No. 5,686,242, Bruice, TW et al. (2000) U.S. Patent No. 6,022,691).
[0195]
Numerous methods for introducing vectors into cells or tissues are available,in Vivo,in in vitro,as well asex VivoEqually suitable for use inex VivoIn the case of treatment with, the vector is introduced into hepatocytes collected from a patient and cloned and propagated to return the same patient by autologous transplantation. Transfection, ribosome injection, or delivery by polycation amino polymer can be performed using methods well known in the art (eg, Goldman, CK et al. (1997) Nature Biotechnology 15: 462-66: See).
[0196]
Any of the treatment methods described above can be applied to all subjects in need of treatment, including, for example, mammals such as humans, dogs, cats, cows, horses, rabbits, and monkeys.
[0197]
Another embodiment of the present invention relates to the administration of a medicament or sterile composition with a pharmaceutically acceptable carrier for all of the above-mentioned therapeutic effects. Such compositions comprise PRTS, antibodies, mimetics, agonists, antagonists of PRTS, or inhibitors of PRTS, and the like. The composition can be administered alone or in combination with one or more other agents, such as stabilizers, to a sterile, biocompatible pharmaceutical carrier. Such pharmaceutical carriers include, but are not limited to, saline, buffered saline, glucose, water, and the like. The composition can be administered alone or with another drug, such as a drug or hormone.
[0198]
The composition used in the present invention can be administered using various routes. This route includes oral, intravenous, intramuscular, intraarterial, intramedullary, intrathecal, intraventricular, transdermal, subcutaneous, intraperitoneal, intranasal, intestinal, topical, sublingual, or rectal Is not limited to these.
[0199]
Compositions for pulmonary administration can be prepared in liquid or dry powder form. Such compositions typically aerosolize shortly before inhalation by the patient. In the case of small molecules (eg, conventional low molecular weight organic drugs), aerosol delivery of fast acting formulations is well known in the art. In the case of macromolecules (e.g., larger peptides and proteins), the technology for pulmonary transport through the alveolar region of the lung has improved in recent years, making it possible to actually transport drugs such as insulin into the blood ( See Patton, JS, et al., US Patent No. 5,997,848). Pulmonary delivery is advantageous in that it can be administered without needle injection, eliminating the need for potentially toxic penetration enhancers.
[0200]
Suitable compositions for use in the present invention include compositions that contain an effective amount of the active ingredient to achieve its intended purpose. One skilled in the art can determine the effective dose with sufficient ability.
[0201]
Preferably, the composition is prepared in a special form to deliver the macromolecule containing PRTS or a fragment thereof directly into the cell. For example, a liposome formulation containing a cell-impermeable polymer can promote cell fusion and intracellular transport of the polymer. Alternatively, PRTS or a fragment thereof can be linked to the cationic N-terminus of the HIV Tat-1 protein. It has been confirmed that the fusion protein thus produced is transduced into cells of all tissues including the mouse model system brain (Schwarze, SR, et al. (1999) Science 285: 1569-). 1572).
[0202]
For any composition, a therapeutically effective dose can be estimated initially either in tumor cell assays, for example, on tumor cells, or in animal models. Usually, a mouse, rabbit, dog, monkey, pig, or the like is used as an animal model. Animal models can also be used to determine suitable enrichment ranges and routes of administration. Based on such treatment, beneficial dosages and routes for administration in humans can be determined.
[0203]
A medically effective dosage relates to the amount of active ingredient that ameliorates the symptoms or condition, eg, PRTS or a fragment thereof, an antibody to PRTS, an agonist or antagonist of PRTS, an inhibitor, and the like. Medicinal efficacy and toxicity are, for example, ED50(Dose that is pharmaceutically effective in 50% of the population for taking) or LD50(Dose that is lethal to 50% of the population for dosing) can be determined by standard pharmaceutical techniques in cell culture or animal studies, such as calculating statistics. The dose ratio between toxic and therapeutic effects is the therapeutic index and the LD50/ ED50It can be shown. Compositions that exhibit high therapeutic indices are desirable. The data obtained from the cell culture assays and animal studies is used in formulating a range of dosage for human application. Dosages in which such compositions are included may have little or no toxicity, ED50It is desirable that the concentration be in the blood concentration range containing The dosage varies within this range depending upon the dosage form employed, the sensitivity of the patient, and the route of administration.
[0204]
The exact dosage will be determined by the practitioner, in light of factors related to the patient requiring treatment. Dosage and administration are adjusted to provide effective levels of the active ingredient or to maintain the desired effect. Factors to consider include dose severity, general health of the patient, age, weight, and gender of the patient, time and frequency of administration, concomitant medications, response sensitivities, and Response is included. Long-acting compositions can be administered once every three or four days, once a week, once every two weeks, depending on the half-life and clearance rate of the particular formulation.
[0205]
Normal dosage amounts will vary depending on the route of administration, but will range up to about 0.1-100,000 μg up to about 1 gram. Guidance on specific dosages and methods of delivery is provided in the literature and is generally available to practitioners in the art. One skilled in the art will utilize formulations of nucleotides that are different from the protein or inhibitor. Similarly, delivery of a polynucleotide or polypeptide will be specific to a particular cell, condition, location, etc.
[0206]
(Diagnosis)
In another embodiment, an assay for diagnosing a disease characterized by the expression of PRTS, or for monitoring a patient being treated with PRTS or an agonist or antagonist or inhibitor of PRTS, wherein the antibody that specifically binds to PRTS is used. Used for Antibodies useful for diagnosis are formulated in the same manner as described for therapy. PRTS diagnostic assays include methods of detecting PRTS from human bodily fluids or from cells or tissues using antibodies and labels. These antibodies can be used with or without modification, and can be labeled by covalent or non-covalent attachment of a reporter molecule. Various reporter molecules known in the art may be used, some of which are described above.
[0207]
Various protocols for measuring PRTS, including ELISA, RIA, and FACS, are well known in the art and provide a basis for diagnosing abnormal or abnormal levels of expression of PRTS. Normal or standard PRTS expression values are determined by combining an antibody against PRTS with body fluids or cells collected from a subject, such as a normal mammal, eg, a human, under conditions suitable for complex formation. I do. The amount of standard complex formation can be quantified by various methods such as photometric. A subject's PRTS expression level, control and disease, samples from biopsy tissue are compared to baseline values. The deviation between the reference value and the subject is a diagnostic indicator.
[0208]
According to another embodiment of the present invention, polynucleotides encoding PRTS may be used for diagnosis. Polynucleotides used include oligonucleotide sequences, complementary RNA and DNA molecules, and PNA. The polynucleotide is used to detect and quantify the expression of the gene in a biopsy tissue that expresses PRTS that can be correlated with the disease. This diagnostic assay is used to check for the presence and overexpression of PRTS and to monitor the modulation of PRTS levels during treatment.
[0209]
In one embodiment, nucleic acid sequences encoding PRTS can be identified by hybridization with a PCR probe capable of detecting a polynucleotide sequence comprising the gene sequence encoding PRTS or a closely related molecule. The specificity of a probe, whether it is made from a highly specific region, for example, the 5 'regulatory region, or a region of relatively low specificity, such as a conserved motif, and the stringency of hybridization or amplification, Will identify only natural sequences that encode PRTS, or only natural sequences that encode alleles and related sequences.
[0210]
Probes may also be used to detect related sequences and have at least 50% sequence identity with any sequence encoding PRTS. The target hybridization probe of the present invention can be DNA or RNA, and can be derived from the sequence of SEQ ID NO: 15-28 or a genomic sequence containing the promoter, enhancer, and intron of the PRTS gene.
[0211]
As a method for preparing a hybridization probe specific to DNA encoding PRTS, there is a method of cloning a polynucleotide sequence encoding PRTS and a PRTS derivative into a vector for producing an mRNA probe. Such vectors are commercially available and are well known to those skilled in the art, and by adding a suitable RNA polymerase and a suitable labeled nucleotide,in in vitroUsed to synthesize RNA probes. Hybridization probes are, for example,32P or35It can be labeled with a population of various reporters, such as radionuclides such as S, or enzymatic labels such as alkaline phosphatase linked to the probe by an avidin / biotin binding system.
[0212]
The polynucleotide sequence encoding PRTS can be used to diagnose a disease associated with PRTS expression. Such disorders include, but are not limited to, gastrointestinal disorders, cardiovascular disorders, autoimmune / inflammatory disorders, abnormal cell proliferation, developmental disorders, epithelial disorders, neurological disorders, and reproductive disorders, Some gastrointestinal disorders include dysphagia, peptic esophagitis, esophageal spasm, esophageal stricture, esophageal cancer, indigestion, digestive disorders, gastritis, stomach cancer, anorexia, nausea, vomiting, gastroparesis, sinus or pyloric edema , Abdominal angina, heartburn, gastroenteritis, ileus, intestinal infection, peptic ulcer, cholelithiasis, cholecystitis, cholestasis, pancreatitis, pancreatic cancer, biliary disease, hepatitis, hyperbilirubinemia, cirrhosis, liver Passive congestion, hepatome, infectious colitis, ulcerative colitis, ulcerative proctitis, Crohn's disease, Whipple disease, Mallory-Weiss syndrome, colon cancer, colonic obstruction, irritable bowel syndrome, short small bowel syndrome, diarrhea, constipation , Gastrointestinal bleeding, and later Autoimmune deficiency syndrome (AIDS) enteropathy, jaundice, hepatic encephalopathy, hepatorenal syndrome, hepatitis, hepatic steatosis, hemochromatosis, Wilson disease, α-1-antitrypsin deficiency, Reye syndrome, primary sclerosing cholangitis, Hepatic infarction, portal venous occlusion and thrombus, central lobular necrosis, hepatic purpura, hepatic vein thrombosis, hepatic vein obstruction, preeclampsia, eclampsia, gestational acute hepatic fat, gestational intrahepatic cholestasis, and nodularity Regeneration and adenomas, liver cancer including carcinoma, and cardiovascular diseases include arteriovenous fistula, atherosclerosis, hypertension, vasculitis, Raynaud's disease, venous malformation, arterial dissection, varices, thrombophlebitis and Venous thrombosis, vascular tumor, thrombolysis complications, balloon angioplasty, vascular replacement, aortic coronary artery bypass graft surgery ary artery bypass graft), congestive heart failure, ischemic heart disease, angina pectoris, myocardial infarction, hypertensive heart disease, degenerative valvular heart disease, calcified aortic stenosis, congenital bicuspid aortic valve, mitral Mitral annular calcification, mitral prolapse, rheumatic fever, rheumatic heart disease, infective endocarditis, nonbacterial thrombotic endocarditis, systemic lupus erythematosus endocarditis, carcinoid Heart disease, cardiomyopathy, myocarditis, pericarditis, neoplastic heart disease, congenital heart disease, congenital lung anomalies, pulmonary insufficiency, pulmonary congestion and edema, pulmonary embolism, pulmonary bleeding, Pulmonary infarction, pulmonary hypertension, vascular sclerosis, obstructive pulmonary disease, restrictive pulmonary disease (restrictive pulmona) y disease, chronic obstructive pulmonary disease, emphysema, chronic bronchitis, bronchial asthma, bronchiectasis, bacterial pneumonia, viral pneumonia and mycoplasma pneumonia, lung abscess, pulmonary tuberculosis, diffuse interstitial diseases ), Pneumoconiosis, sarcoidosis, idiopathic pulmonary fibrosis, exfoliative interstitial pneumonia, hypersensitivity pneumonia, hypereosinophilic obstructive bronchiolitis-organic pneumonia eosinophilia bronchiolitis obliterans-organizing pneumonia, diffuse pulmonary hemorrhage (diffuse pulmonary hemorrhage) age syndromes), Goodpasture's syndrome, idiopathic pulmonary hematosis, pulmonary involvment in collagen-vascular disorders, alveolar proteinosis, lung tumors, inflammatory and non-inflammatory inflammatory effusions effusions, pneumothorax, pleural tumors, drug-induced lung disease, radiation-induced lung disease, and complications of lung transplantation, and autoimmune / inflammatory diseases. Among them are inflammation and actinic keratosis, acquired immunodeficiency syndrome (AIDS) and adrenal insufficiency, adult respiratory distress syndrome, allergyー, ankylosing spondylitis, amyloidosis, anemia, asthma, atherosclerosis, atherosclerotic plaque rupture, autoimmune hemolytic anemia, autoimmune thyroiditis, autoimmune polyglandular endocrine candidal ectoderm dystrophy ( APECED), bronchitis, cholecystitis, contact dermatitis, Crohn's disease, atopic dermatitis, dermatomyositis, diabetes, pulmonary emphysema, lymphocotoxin temporary lymphopenia, erythroblastosis, erythema nodosum, atrophic Gastritis, glomerulonephritis, Goodpasture's syndrome, gout, Graves' disease, Hashimoto's thyroiditis, hypereosinophilia, irritable bowel syndrome, multiple sclerosis, myasthenia gravis, myocardial or pericardial inflammation, osteoarthritis, Articular cartilage degradation, osteoporosis, pancreatitis, psoriasis, Reiter's syndrome, rheumatoid arthritis, scleroderma, Sjogren's syndrome, systemic anaphylaxis, systemic lupus erythematosus Systemic sclerosis, primary thrombocythemia, thrombocytopenia, ulcerative colitis, Werner syndrome, cancer complications, hemodialysis, extracorporeal circulation, viral infections, bacterial infections, fungal infections, parasitic infections, Protozoal infections, helminth infections, trauma, and cell proliferation abnormalities include actinic keratosis and atherosclerosis, bursitis, cirrhosis, hepatitis, mixed connective tissue disease (MCTD), Myelofibrosis, paroxysmal nocturnal hemoglobinuria, polycythemia vera, psoriasis, primary thrombocythemia, and adenocarcinoma and leukemia, lymphoma, melanoma, myeloma, sarcoma, and teratocarcinoma, specifically adrenal gland , Bladder, bone, bone marrow, brain, breast, cervix, gallbladder, ganglion, digestive tract, heart, kidney, liver, lung, muscle, ovary, pancreas, parathyroid, penis, prostate, salivary gland, skin, testis, thymus, Includes thyroid and uterine cancers, including developmental disorders. Some include tubular acidosis, anemia, Cushing's syndrome, chondrodysplasia dwarfism, Duchenne-Becker muscular dystrophy, bone resorption, epilepsy, gonad dysplasia, WAGR syndrome (Wilms tumor, aniridia, urogenital abnormalities, Hereditary neuropathies such as mental retardation, Smith-Magenis syndrome, myelodysplastic syndrome, hereditary mucosal epithelial dysplasia, hereditary keratosis, Charcot-Marie-Tooth disease and neurofibromatosis , Hypothyroidism, hydrocephalus, seizure disorders such as Syndenham's chorea and cerebral palsy, spinal cord fission, anencephaly, cranial spondylolysis, congenital glaucoma, cataract, age-related macular degeneration Includes sensory nerve hearing loss, some epithelial diseases, eczema, eczema, alleles Germinal contact dermatitis, keratosis, melasma, vitiligo, actinic keratosis, basal cell carcinoma, squamous cell carcinoma, seborrheic keratosis, folliculitis, herpes simplex, shingles, Chickenpox, candidiasis, dermatophytosis, scabies, insect sting, senile hemangioma, keloid, dermal fibroma, apical fibrous tenderness, urticaria, transient acantholytic dermatosis, xerosis, eczema , Atopic dermatitis, contact dermatitis, hand eczema, monetary eczema, lichen lichen, asthetic eczema, congestive dermatitis, congestive ulcer, seborrheic dermatitis, psoriasis, lichen planus, rose pity Rash, impetigo, acne, dermatophytosis, nausea, wart, acne vulgaris, red nose, pemphigus vulgaris, pemphigus foliaceus, paraneoplastic pemphigus, bullous pemphigoid, gestational Herpes, herpes dermatitis, linear IgA disease, acquired epidermolysis bullosa, dermatomyositis, lupus erythematosus, scleroderma and Localized scleroderma, erythroderma, alopecia, fixed skin lesions, vasodilatation, hypopigmentation, hyperpigmentation, vesicle / blister, rash, skin drug reaction, papular nodule skin disorder (Papulonodular skin lesions), chronic non-healing wounds, photosensitive diseases, simple epidermolysis bullosa, exfoliative and non-epidermal palmoplantar keratoderma, ichthyosis bulosa of Siemens, exfoliative ichthyosis, palmar Plantar keratosis, palmatoplantar keratoderma (keratosis palmoplantaris or palmoplantar keratoderma), keratosis punctata, Meesmann's cornea dystrophy, congenital nail hyperplasia, white spongiform nevus Includes onset sebaceous cysts, epidermal nevus / epidermal keratinization, moniletbrix, trichothiodystrophy, chronic hepatitis / idiopathic cirrhosis, colorectal hyperplasia, and some neurological disorders include epilepsy, ischemic cerebrovascular disease Disorders, stroke, cerebral neoplasms, Alzheimer's disease, Pick's disease, Huntington's disease, dementia, Parkinson's disease and other extrapyramidal disorders, amyotrophic lateral sclerosis and other motor neuron disorders, progressive neuromuscular atrophy, Retinitis pigmentosa, hereditary ataxia, multiple sclerosis and other demyelinating diseases, bacterial and viral meningitis, brain abscess, subdural pyometra, epidural abscess, purulent intracranial thrombotic vein Inflammation, myelitis and radiculitis, viral central nervous system disease, Kuru and Creutzfeldt-Jakob disease, Gerstmann syndrome, Gerstmann-Strau Prion diseases including sler-Scheinker syndrome, fatal familial insomnia, neurotrophic and metabolic diseases, neurofibromatosis, tuberous sclerosis, cerebellar retinal hemangioblastoma, trigeminal neurovascular Syndrome, central nervous system mental retardation including Down syndrome and other developmental disorders, cerebral palsy, nervous skeletal disorders, autonomic nervous system disorders, peripheral neuropathy, dermatomyositis and polymyositis, and hereditary, metabolic, endocrine And toxic myopathy, myasthenia gravis, periodic limb paralysis, psychosis including disorders of mood and anxiety, schizophrenia, seasonal disorders (SAD), restlessness, amnesia, nervousness Disease, diabetic neuropathy, extrapyramidal terminal defect syndrome, dystonia, schizophrenic psychiatric disorder, postherpetic neuralgia, and Poulet's disease includes progressive supranuclear palsy, corticobasal degeneration and familial frontotemporal amnesia, among which reproductive disorders include abnormal production of prolactin, fallopian tube disease and ovulation Abnormalities, endometriosis, abnormal estrus, abnormal menstrual cycle, polycystic ovary syndrome, ovarian hyperstimulation syndrome, endometrial and ovarian cancer, uterine fibroids, autoimmune abnormalities, ectopic pregnancy, infertility including teratogenesis Disease, breast cancer, fibrocystic mastosis, mastolacia, spermatogenesis, physiological sperm abnormalities, testicular cancer, prostate cancer, benign prostatic hyperplasia, prostatitis, Peyronie's disease, impotence, male breast and female And breast cancer. The polynucleotide sequence encoding PRTS can be obtained by Southern, Northern, dot blot, or other membrane-based techniques, PCR, dipstick, pin, ELISA, and the expression of mutant PRTS. Can be used for microarrays utilizing body fluids or tissues collected from patients to detect Such qualitative or quantitative methods are well known in the art.
[0213]
In certain embodiments, the nucleotide sequence encoding PRTS will be useful in assays that detect related diseases, particularly those described above. The nucleotide sequence encoding PRTS could be labeled by standard methods and added to a body fluid or tissue sample taken from a patient under conditions suitable for the formation of hybridization complexes. After a suitable incubation period, the sample is washed and the signal is quantified and compared to a reference value. If the amount of signal in the patient's sample is significantly altered compared to the control sample, the level of mutation in the nucleotide sequence encoding PRTS in the sample will reveal the presence of the associated disease. Such assays can be used to estimate the efficacy of a particular treatment in animal studies, clinical trials, or monitoring the treatment of an individual patient.
[0214]
A normal or standard profile of expression is established to provide a basis for the diagnosis of diseases associated with PRTS expression. This can be achieved by combining a PRTS-encoding sequence or a fragment thereof with a body fluid or cell extracted from a normal animal or human subject under conditions suitable for hybridization or amplification. . Standard hybridization can be quantified by comparing values obtained from normal subjects to values from experiments in which known amounts of substantially purified polynucleotides are used. Standard values obtained from normal samples can be compared to values obtained from subjects exhibiting symptoms of the disease. The deviation between the reference value and the subject's value is used to determine whether the subject is affected.
[0215]
Once the presence of the disease has been determined and the treatment protocol has begun, the hybridization assay can be repeated on a regular basis to estimate if the level of expression in the subject has begun to approach the value shown in a normal patient. is there. The results of repeated assays can be used to see the effect of treatment over a period of days to months.
[0216]
In cancer, abnormal amounts of transcripts in living tissue from an individual are predisposed to the development of the disease and can provide a way to detect the disease before actual clinical symptoms occur. This type of more definitive diagnosis allows medical professionals to use preventative or aggressive treatment early to prevent the development or progression of cancer.
[0217]
Additional diagnostic uses for oligonucleotides designed from PRTS-encoding sequences may include the use of PCR. Such oligomers can be chemically synthesized, enzymatically produced, orin in vitroCan be generated. The oligomer preferably includes a fragment of a polynucleotide encoding PRTS, or a fragment of a polynucleotide complementary to the polynucleotide encoding PRTS, and is used to identify a specific gene or condition under optimal conditions. You. Oligomers can also be used for the detection and / or quantification of closely related DNA or RNA sequences under somewhat mild stringent conditions.
[0218]
In some embodiments, oligonucleotide primers derived from a polynucleotide sequence encoding PRTS can be used to detect single nucleotide polymorphisms (SNPs). SNPs are nucleotide substitutions, insertions, and deletions that often cause congenital or acquired genetic disorders in humans. Non-limiting methods for detecting SNPs include single-stranded conformation polymorphism (SSCP) and fluorescent SSCP (fSSCP) methods. In SSCP, DNA is amplified by the polymerase chain reaction (PCR) using oligonucleotide primers derived from the polynucleotide sequence encoding PRTS. This DNA can be derived, for example, from lesions or normal tissue, biopsy samples, body fluids, and the like. The SNPs in this DNA cause a difference in the secondary and tertiary structure of the single-stranded PCR product. This difference is detectable using gel electrophoresis in a non-denaturing gel. In fSCCP, by labeling oligonucleotide primers with fluorescence, it becomes possible to detect an amplimer with a high-throughput device such as a DNA sequencing device. Further, a sequence database analysis method called in silico SNP (isSNP) can identify polymorphisms by comparing the sequences of individual overlapping DNA fragments used to construct a common consensus sequence. . These computer-based methods eliminate sequence variability due to automated analysis of DNA sequence chromatograms and sequencing errors using statistical models and laboratory DNA preparation. Alternatively, SNPs are detected and characterized by mass spectrometry using, for example, a high-throughput MASSARRAY system (Sequenom, Inc., San Diego CA).
[0219]
Methods that can be used to quantify PRTS expression include radiolabeling or biotin labeling of nucleotides, co-amplification of regulatory nucleic acids, and standard curves with results added (eg, (See Melby, PC et al. (1993) J. Immunol. Methods, 159: 235-44; Duplaa, C. et al. (1993) Anal. Biochem. 229-236). The rate of quantification of large numbers of samples will be faster using high-throughput assays. In this assay, the oligomer or polynucleotide of interest is contained in various diluents and quantitation is rapid by spectrophotometry or non-color response.
[0220]
In yet another example, oligonucleotides or longer fragments from any of the polynucleotide sequences described herein can be used as targets in a microarray. Microarrays can be used in transcription imaging techniques to simultaneously monitor the relative expression levels of a large number of genes as described above. Microarrays can also be used to identify genetic mutations, mutations and polymorphisms. This information is used to determine gene function, elucidate the genetic basis of the disease, diagnose the disease, monitor the progression / regression of the disease associated with gene expression, and develop and develop therapeutic agents in the treatment of the disease. Monitoring. In particular, this information can be used to create a pharmacological genomic profile for the patient in order to select the optimal and effective treatment for the patient. For example, based on a patient's pharmacogenomic profile, one can select a therapeutic that is extremely effective for the patient but has few side effects.
[0221]
In another embodiment, PRTS, fragments of PRTS, antibodies specific to PRTS can be used as elements on the microarray. Microarrays can be used to monitor and measure protein-protein interactions, drug-target interactions and gene expression profiles as described above.
[0222]
Particular embodiments relate to the use of the polynucleotides of the present invention to produce transcribed images of certain tissues or cell types. The transcribed image represents the global pattern of gene expression by a particular tissue or cell type. Global gene expression patterns are analyzed by quantifying the number and relative abundance of genes expressed at predetermined times under predetermined conditions (Seilliamer et al., US Patent No. 5,840,484, "Comparative Gene"). Transscript Analysis ", incorporated herein by reference to this patent). Thus, by hybridizing all of the transcripts or reverse transcripts of a particular tissue or cell type with the polynucleotide of the present invention or its complementary sequence, a transcribed image can be generated. In some embodiments, the polynucleotides of the invention or their complements are hybridized on a microarray in a high-throughput format that constitutes a subset of a plurality of elements. The resulting transcribed image can be a profile of gene activity.
[0223]
Transcript images may be generated using transcripts isolated from tissues, cell lines, biopsy samples, or other biological samples. Therefore, the transcribed image isin Vivo, Or in the case of cell linesin in vitroReflects gene expression in
[0224]
Transcript images showing the expression profile of the polynucleotide of the present invention can also be used not only for toxicity testing of synthetic or natural compounds,in in vitroIt can be used in connection with preclinical evaluation of model systems and drugs. All compounds cause characteristic gene expression patterns, often referred to as molecular fingerprints or toxic signatures, suggesting mechanisms of action and toxicity (Nuwaysir, EF et al. (1999) Mol. Carcinog. 24: 153-159, Steiner, S. and N. L. Anderson (2000) Toxicol. Lett. 112-113: 467-471, also incorporated herein by reference. And). If the test compounds have the same signature as the signature of a known toxic compound, it is likely that they share toxic properties. The more useful a fingerprint or signature becomes, the more useful it is and the more accurate it contains expression information from genes and gene families. Ideally, expression should be measured across the genome to provide the highest quality signature. Genes that are not altered by any test compound are equally important. This is because the expression levels of these genes can be used to normalize the remaining expression data. The standardization process is useful for comparing expression data after treatment with different compounds. Assigning gene function to elements of a toxic signature helps to elucidate the mechanism of toxicity, but knowledge of gene function is not required for statistical matching of signatures leading to toxicity prediction (eg, February 29, 2000). See Press Release 00-02, published by the National Institute of Environmental Health Sciences, which is available at http://www.niehs.nih.gov/oc/news/toxchip.htm. Therefore, it is important and desirable to include all expressed gene sequences in a toxicity screen using a toxicity signature.
[0225]
In one example, the toxicity of a test compound is assessed by treating a biological sample containing nucleic acids with the test compound. The nucleic acid expressed in the treated biological sample is hybridized with one or more probes specific for the polynucleotide of the present invention, whereby the level of transcription corresponding to the polynucleotide of the present invention can be quantified. The transcript level in the treated biological sample is compared to the level in an untreated biological sample. Differences in transcript levels between the two samples indicate a toxic reaction caused by the test compound in the treated sample.
[0226]
Another example involves analyzing a tissue or cell type proteome using a polypeptide sequence of the invention. The term "proteome" refers to the global pattern of protein expression in a particular tissue or cell type. Each protein that makes up the proteome can be further analyzed individually. Proteome expression patterns or profiles are analyzed by quantifying the number of proteins expressed at a given time under given conditions and their relative abundance. Thus, a proteomic profile of a cell can be generated by separating and analyzing polypeptides of a particular tissue or cell type. In some embodiments, such separation is performed by two-dimensional gel electrophoresis. In the two-dimensional gel electrophoresis, proteins are first separated from a sample by one-dimensional isoelectric focusing, and then separated according to molecular weight by two-dimensional sodium dodecyl sulfate slab gel electrophoresis (Steiner and above). Anderson). These proteins are usually visualized in the gel as dispersed discretely located spots by staining the gel with a stain such as Coomassie blue or silver or fluorescent stain. The optical density of each protein spot is usually proportional to the protein level in the sample. The optical densities of equipotent protein spots obtained from different samples, eg, biological samples, either treated or untreated with a test compound or therapeutic agent, are compared to determine changes in protein spot density associated with treatment. The proteins in the spots are partially sequenced using standard methods of mass spectrometry, for example, after cleavage chemically or enzymatically. The identity of a protein within a spot can be determined by comparing its partial sequence, which is preferably at least 5 contiguous amino acid residues, to a polypeptide sequence of the invention. In some cases, additional sequences are obtained for definitive protein identification.
[0227]
Proteome profiles can also be generated by quantifying PRTS expression levels using an antibody specific for PRTS. In one embodiment, protein expression levels are quantified using antibodies as elements on the microarray and exposing the microarray to a sample to detect the level of protein binding to each array element (Lueking, A. et al. (1999). ) Anal. Biochern. 270: 103-111, Mendose, LG et al. (1999) Biotechniques 27: 778-788). Detection can be performed in a variety of ways known in the art, for example, reacting proteins in a sample with a thiol-reactive or amino-reactive fluorescent compound to detect the amount of fluorescent binding at each array element .
[0228]
Toxic signatures at the proteome level are also useful for toxicological screening and should be analyzed in parallel with toxic signatures at the transcript level. For certain proteins in certain tissues, the correlation between the abundance of the transcript and the abundance of the protein may be low (Anderson, NL and J. Seilhammer (1997) Electrophoresis 18: 533-537). The proteome toxicity signature may be useful in the analysis of compounds that do not significantly affect the transcribed image but alter the proteome profile. In addition, analysis of transcription in body fluids is difficult due to the rapid degradation of mRNA. Thus, in such cases, proteome profiling is more reliable and informative.
[0229]
In another embodiment, the toxicity of the test compound is assessed by treating a biological sample containing the protein with the test compound. The proteins expressed in the treated biological sample are separated so that the amount of each protein can be quantified. The amount of each protein is compared to the amount of the corresponding protein in the untreated biological sample. A difference in the amount of protein in both samples is indicative of a toxic response to the test compound in the treated sample. Individual proteins are identified by sequencing their amino acid residues and comparing these subsequences to the polypeptides of the invention.
[0230]
In another embodiment, the toxicity of the test compound is assessed by treating a biological sample containing the protein with the test compound. A protein obtained from a biological sample is incubated with an antibody specific for a polypeptide of the invention. The amount of protein recognized by the antibody is quantified. The amount of protein in the treated biological sample is compared to the amount of protein in the untreated biological sample. A difference in the amount of protein between the two samples indicates a toxic response to the test compound in the treated sample.
[0231]
Microarrays are prepared, used and analyzed by methods well known in the art. (See, for example, Brennan, TM et al. (1995) U.S. Patent No. 5,474,796; Schena, M. et al. (1996) Proc. Natl. Acad. Sci. 93: 10614-10619; Baldeschweiler et al. (1995)). PCT Application No. WO95 / 251116; Shalon, D. et al. (1995) PCT Application No. WO95 / 35505; Heller, RA et al. (1997) Proc. Natl. Acad. Sci. 94: 2150-2155; and Heller, M. J. et al. (1997) U.S. Patent No. 5,605,662). Various types of microarrays are well known, and for more informationDNA Microarrays: A Practical Approach, M .; Schena, ed. (1999) Oxford University Press, London. This document is incorporated herein by reference.
[0232]
In another embodiment of the invention, nucleic acid sequences encoding PRTS can also be used to generate hybridization probes useful for mapping native genomic sequences. Although either coding or non-coding sequences can be used, in certain instances, non-coding sequences are preferred over coding sequences. For example, conserved coding sequences between members of a multigene family can result in unwanted cross-hybridization during chromosome mapping. This sequence may be a specific chromosome, a specific region of a chromosome or an artificial chromosome, such as a human artificial chromosome (HAC), a yeast artificial chromosome (YAC), a bacterial artificial chromosome (BAC), a bacterial P1 product, or a single chromosome cDNA library. (Harrington, JJ, et al. (1997) Nat Genet. 15: 345-355, Price, CM (1993) Blood Rev. 7: 127-134, Trask, BJ. (1991) Trends Genet. 7: 149-154 and the like). Once mapped, a nucleic acid sequence of the present invention can be used to create a genetic linkage map that correlates, for example, the inheritance of a disease state with the inheritance of a particular chromosomal region or restriction fragment length polymorphism (RFLP) (Lander , ES and D. Botstein (1986) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83: 7353-7357).
[0233]
in sitFluorescence hybridization (FISH) can be correlated with other physical and genetic map data (see, eg, Heinz-Ulrich, et al. (1995) in Meyers, supra, pp. 965-968). Examples of genetic map data can be found in various scientific journals or on the World Wide Web site of Online Mendelian Inheritance in Man (OMIM). Since the correlation between the location of the gene encoding PRTS on the physical chromosomal map and a particular disease, or a predisposition to a particular disease, can help determine the DNA region associated with such a disease, additional locations are Determining cloning is performed.
[0234]
Chromosome specimenin sitThe genetic map can also be extended using physical mapping techniques such as hybridization and binding analysis using defined chromosomal markers. Placing a gene on the chromosome of another mammal, such as a mouse, often reveals related markers, even if the exact location of the human chromosome is not known. This information is valuable to researchers working on genetic diseases using positional cloning or other gene discovery techniques. Once the location of one or more genes involved in the disease or syndrome has been roughly determined by gene binding to a particular gene region, such as 11q22-23 in telangiectasia, any sequence mapping for that region (See, eg, Gatti, RA et al. (1988) Nature 336: 577-580) for further investigation. The target nucleotide sequence of the present invention may be used to detect a difference in chromosomal position between a normal person and a carrier, that is, an infected person due to translocation or inversion.
[0235]
In another embodiment of the present invention, PRTS, its catalytic or immunogenic fragments or oligopeptides thereof can be used to screen libraries of compounds in any of a variety of drug screening techniques. The fragments used for such screening are free in solution, fixed to a solid support, retained on the surface of a cell, or exist in a cell. Complex formation due to binding of PRTS to the agent to be tested may be measured.
[0236]
Another method used for drug screening is used to increase the screening capacity of compounds having suitable binding affinity for the protein of interest (eg, Geysen, et al. (1984) PCT Application No. WO84 / 03564). See). In this method, a significant number of different small test compounds are synthesized on plastic pins or other substrates. The test compound is washed after reacting with PRTS or a fragment thereof. Next, the bound PRTS is detected by methods well known in the art. Purified PRTS can also be coated directly on plates used in the drug screening techniques described above. Alternatively, non-neutralizing antibodies can be used to capture the peptide and immobilize it on a solid support.
[0237]
In another example, a competitive drug screening assay can be used in which neutralizing antibodies capable of binding to PRTS specifically compete with the test compound for binding to PRTS. In this method, the antibody detects the presence of any peptide that shares one or more antigenic determinants with the PRTS.
[0238]
In another embodiment, the nucleotide sequence encoding PRTS is used in developing molecular biology techniques to characterize nucleotide sequences such as, but not limited to, the currently known triplet code and specific base pairing interactions. Can provide new technologies that depend on
[0239]
Those skilled in the art will be able to utilize the present invention to its fullest extent without the need for further explanation. Therefore, the specific preferred embodiments described below are for illustration purposes and do not limit the invention.
[0240]
All patent applications, patents, and publications mentioned above and below, particularly US patent applications Ser. Nos. 60 / 172,055, 60 / 177,334, 60 / 178,844, and No. 60 / 179,903 is incorporated herein by reference.
[0241]
(Example)
1 cDNA Creating a library
Incyte cDNA is derived from the cDNA library contained in the LIFESEQ GOLD database (Incyte Genomics, Palo Alto CA) and is shown in column 4 of Table 4. Incyte cDNA, shown as SEQ ID NO: 15, was made from small intestine, ovary, lung, skin, breast, prostate epithelium, and mixed uterine muscle tissue such as cord blood and teratocarcinoma cells contained in neural progenitors. From the cDNA library. The in situ cDNA of SEQ ID NO: 17 includes bronchial epithelial first cell line, cutaneous microvascular endothelial cells, pancreas, ileal tissue associated with Crohn's disease, rib tissue associated with Pateau's syndrome, kidney, dorsal root ganglion , And a cDNA library made from corpus cavernosum tissue. The in-site cDNA of SEQ ID NO: 18 is derived from a cDNA library generated from brain tumor tissue. The in-site cDNA of SEQ ID NO: 19 is derived from a cDNA library created from adrenal gland, large intestine, and breast tissue. The in-site cDNA of SEQ ID NO: 20 is derived from a cDNA library prepared from T-lymphocytes, lung, breast, and corpus cavernosum tissues. First, a part of the tissue is homogenized and dissolved in a guanidinium isothiocyanate solution, while another part of the tissue is homogenized and dissolved in phenol, or TRIZOL (Life Technologies) or guanidinium isothiocyanate. And a suitable modifier such as a single phase solution of phenol. The lysate was extracted by centrifugation on cesium chloride or with chloroform. RNA was precipitated from this lysate with either isopropanol or sodium acetate and ethanol, or otherwise.
[0242]
Extraction and precipitation of RNA with phenol were repeated as necessary to increase the purity of the RNA. Optionally, the RNA is treated with a DNase. For most libraries, poly (A +) RNA was isolated using oligo d (T) -linked paramagnetic particles (Promega) or OLIGOTEX latex particles (QIAGEN. Valencia CA) and the OLIGOTEX mRNA purification kit (QIAGEN). Alternatively, isolation was performed directly from tissue lysates using another RNA isolation kit such as the POLY (A) PURE mRNA purification kit (Ambion, Austin TX).
[0243]
In some cases, the RNA was provided to Stratagene and Stratagene generated a corresponding cDNA library. If not, cDNA was synthesized using the UNIZAP vector system (Stratagene) or the SUPERSCRIPT plasmid system (Life Technologies) by recommended or similar methods well known in the art to create a cDNA library. (See, e.g., Ausubel, 1997, supra, units 5.1-6.6). Reverse transcription was started with oligo d (T) or random primer. After binding the synthetic oligonucleotide adapter to the double-stranded cDNA, the cDNA was digested with one or more suitable restriction enzymes. For most libraries, the size of the cDNA (300-1000 bp) was selected by SEPHACRYL S1000 or SEPHAROSE CL2B, SEPHAROSE CL4B column chromatography (Amersham Pharmacia Biotech), or agarose gel electrophoresis. PBLUESCRIPT plasmids (Stratagene) or pSPORT1 plasmids (Life Technologies), pcDNA2.1 plasmids (Invitrogen Carlsbad CA), PBK-CMV plasmids (Stratagene), plNCY plasmids (Incyte Pharmaceuticals such as Incyte Pharmaceuticals, etc.) The cDNA was ligated to the compatible restriction enzyme sites of the polylinker. This recombinant plasmid was introduced into competent E. coli cells containing XL1-Blue, XL1-BIueMRF, SOLR from Stratagene, or DH5α or DH 10B, ELECTROMAX DH 10B from Life Technologies.
[0244]
2 cDNA Clone isolation
the aboveExample 1Plasmids obtained as described in (1) were obtained using the UNIZAP vector system (Stratagene) or cell lysis.in VivoRecovered from host cells by excision. Magic or WIZARD Minipreps DNA Purification System (Promega), AGTC Miniprep Purification Kit (Edge Biosystems, Gaithersburg MD), QIAGEN Plasmid, QIAPELPlasmid, QIAPELPlasmid, QIAPELPlasmid of QIAGEN The plasmid was purified using at least one of the following. After settling, they were resuspended in 0.1 ml of distilled water and stored at 4 ° C. with or without lyophilization.
[0245]
Alternatively, plasmid DNA was amplified from host cell lysates by a high-throughput direct binding PCR method. (Rao, VB (1994) Anal. Biochem. 216: 1-14). The lysis and thermal cycling process of the host cells was performed in a single reaction mixture. Samples are processed and then transferred to a 384-well plate for storage, and the concentration of amplified plasmid DNA is determined using a PICOGREEN dye (Molecular Probes, Eugene OR) and a Fluoroskan II fluorescence scanner (Labsystems Oy, Helsinki, Finland). Was measured.
[0246]
3 Sequencing and analysis
Example 2The in-site cDNA recovered from the plasmid as described in, was sequenced as shown below. The cDNA sequencing reaction is performed by standard methods, or ABI CATALYST 800 (PE Biosystems) thermal cycler or PTC-Mercer Cycler with a HYDRA microdispenser (Robbins Scientific) or MICROLAB 2200 (Hamilton) liquid transfer device. ) Was performed using a high-throughput apparatus. The cDNA sequencing reaction is carried out using Amersham Pharmacia Biotech's reagent or ABI PRISM BIGDYE Terminator cycle sequencing ready reaction kit (PE Biosystems). Separation of cDNA sequencing reactions by electrophoresis and detection of labeled polynucleotides was performed using the MEGABACE 1000 DNA sequencing system (Molecular Dynamics), the ABI PRISM 373 or 377 sequencing system using standard ABI protocols and base pairing software. (PE Biosystems) or other sequence analysis systems well known in the art. The reading frame within the cDNA sequence was determined using standard methods (Ausubel, 1997, supra, unit 7.7). Select some of the cDNA sequences,Example 8The sequence was extended by the method described in (1).
[0247]
Confirmation of the polynucleotide sequence derived from the insite cDNA can be performed by using programs and algorithms based on BLAST, dynamic programming, and analysis of dinucleotide neighbors, using vectors, linkers, and polyA. This was done by removing the sequence and further masking ambiguous base pairs. Next, the insite cDNA sequences and their translations were compiled from the public databases of the primates, rodents, mammals, vertebrates, and eukaryotes of GenBank, and BLOCKS, PRINTS, DOMO, PRODOM, and PFAM. (HMM is a probabilistic method for analyzing the main consensus structure of a gene family. For example, see Eddy, S. et al., Hidden Markov Model (HMM). R. (1996) Curr. Opin. Struct. Biol. 6: 361-365). Such an inquiry was made using a program based on BLAST, FASTA, BLIMPS, and HMMR. The in-site cDNA sequence was assembled to generate a full-length polynucleotide sequence. Alternatively, GenBank cDNAs, GenBank ESTs, stitched sequences, stretched sequences, or Genscan-predicted coding sequences (Examples 4 and 5) To extend the insite cDNAs to the full length sequence. Sequence assembly was performed using programs based on Phred, Prap, and Consed, and screened through a set of cDNAs using GeneMark, BLAST, and FASTA-based programs to determine open reading frames. These full-length polynucleotide sequences were translated to obtain the corresponding full-length polypeptide sequences. Next, these polypeptide sequences are queried and analyzed against a GenBank protein database (genpept), a protein family database based on a hidden Markov model (HMM) such as SwissProt, BLOCKS, PRINTS, DOMO, PRODOM, Prosite, and PFAM. did. These full-length polynucleotide sequences were also analyzed using MACDNASIS PRO software (Hitachi Software Engineering, South San Francisco CA) and LASERGENE software (DNASTAR). Alignments of polynucleotide and polypeptide sequences were made using default parameters specified by the CLUSTAL algorithm incorporated into the MEGALIGN multi-sequence alignment program (DNASTAR), which also calculates the percent identity between the aligned sequences.
[0248]
Table 7 briefly summarizes the tools, programs, and algorithms used to assemble insight cDNAs and analyze full-length sequences, along with their descriptions, references, and threshold parameters. Column 1 in Table 7 shows the tools, programs, and algorithms used, column 2 gives a brief description of them, column 3 shows the cited references which are incorporated herein by reference, and column 4 describes the part. Indicates the score, probability value, and other parameters used to evaluate the degree of match between the two sequences (the higher the score, the lower the probability value, the higher the homology between the sequences) Become).
[0249]
The programs described above for assembling and analyzing full-length polynucleotide and polypeptide sequences can also be used to identify polynucleotide sequence fragments of SEQ ID NO: 15-28. Fragments of about 20 to about 4000 nucleotides that are useful for hybridization and amplification techniques are set forth in Table 4, column 4.
[0250]
4 Genome DNA Identification and editing of coding sequences of origin
Putative proteases were first identified by running the Genscan gene identification program in public genomic sequence databases (eg, gbpri and gbhtg). Genscan is a universal gene identification program for analyzing genomic DNA sequences from various organisms (Burge, C. and S. Karlin (1997) J. Mol. Biol. 268: 78-94, Burge, C. And S. Karlin (1998) Curr. Opin. Struct. Biol. 8: 346-354). This program ligates putative exons to construct an assembled cDNA sequence extending from methionine to a stop codon. The sequences obtained by Genscan become the polynucleotide and polypeptide sequences of the FASTA database. The maximum length of a sequence that can be analyzed at one time by Genscan is set to 30 kb. To determine which of these Genscan deduced cDNA sequences encodes the protease, the encoded polypeptide was interrogated and analyzed for the protease in a PFAM model. Potential proteases were identified based on homology to the in-site cDNA sequence annotated as a protease. These selected Genscan deduced sequences were then compared to sequences in the genept and gbpri public databases using BLAST analysis. If necessary, the Genscan putative cDNA sequence was compared with the sequence that BLAST hit most in genept to correct and edit errors such as extra exons or omitted exons in the Genscan putative sequence. Finding in-site or public cDNA containing the Genscan deduced cDNA sequence using BLAST analysis provides evidence of transcription. If the insite cDNA contains a Genscan deduced cDNA sequence, this information can be used to correct or confirm the Genscan deduced sequence. The full-length polynucleotide sequence isExample 3The Genscan deduced coding sequence and the insite cDNA and / or public cDNA sequence were assembled and prepared using the assembly method described in. Also, the full-length polynucleotide sequence was ultimately derived from the edited and unedited Genscan deduced sequence.
[0251]
5 Genome sequence data and cDNA Assembling with sequence data
Stitch arrangement ( Stitched Sequence )
Partial cDNA sequence,Example 4In the exon estimated by the Genscan gene identification program described in.Example 3The partial cDNA, assembled as described in, was mapped to genomic DNA and placed in multiple clusters containing the relevant cDNA and the relevant putative Genscan exons from one or more genomic sequences. Each cluster is integrated and analyzed with cDNA and genomic information using algorithms based on graph theory and dynamic programming, generating potential splice variants that are later identified, edited or extended to full length. Was prepared. Sequence sections in which the entire length of a section exists in two or more sequences of a cluster are identified, and sections identified by transitivity are considered to be equivalent. For example, if a section exists in each of the cDNA and two genomic sequences, all three sections are considered equivalent. In this way, unrelated but continuous genomic sequences are joined together by cDNA sequences. The sections thus identified are stitched together with a stitching algorithm so that they appear along the parent sequence to create the longest possible sequence and variant sequences. The joining of sections connected along a parent sequence of a certain type (cDNA and cDNA, or a genomic sequence and a genomic sequence) is more preferable than the connection of different parent sequence types (cDNA and genomic sequence). The resulting stitch sequences were translated and compared by BLAST analysis to sequences in the genpept and gbpri public databases. The incorrect exons estimated by Genscan are corrected in genept compared to the BLAST most hit sequences. Such sequences were extended with additional cNDA sequences and examined with genomic DNA as needed.
[0252]
Stretch array ( Stretched Sequence )
The partial DNA sequence was extended to full length by an algorithm based on BLAST analysis. First,Example 3The partial cDNA, assembled as described in, was queried against public databases, such as the GenBank primate, rodent, mammalian, vertebrate, and eukaryotic databases using the BLAST program. Next, the highest homology protein of GenBank isExample 4Were compared with either the insite cDNA or the GenScan exon deduced sequence described above. A chimeric protein was prepared using the obtained plurality of high-scoring segment pairs (HSP), and the translated sequence was mapped on a homologous protein of GenBnak. Insertion or deletion may occur in the chimeric protein with respect to the original GenBnak homologous protein. Both GenBnak homologous and chimeric proteins were used as probes to search for homologous genomic sequences from public human genome databases. In this way, the partial DNA sequence was stretched or extended by the addition of a homologous genomic sequence. The resulting stretch sequences containing the complete gene were examined.
[0253]
6 PRTS Chromosome Mapping of Polynucleotide Encoding
The sequences used to construct SEQ ID NO: 15-28 were compared to sequences in the Insight LIFESEQ database and the public domain database using the BLAST and Smith-Waterman algorithms. Sequences from these databases consistent with SEQ ID NO: 15-28 were incorporated into clusters of contiguous and overlapping sequences using construction algorithms such as Phrap (Table 7). Radiation hybrid and gene mapping data are already clustered using radiation hybrid and gene mapping data available from public sources such as the Stanford Human Genonce Center (SHGC), the Whitehead Institute for Genome Research (WIGR) and Genethon. Find out if. If the cluster contained a sequence that was mapped, all sequences in that cluster (including the specific SEQ ID NO) were assigned to that mapping location.
[0254]
Genetic map locations are represented by ranges, intervals, or human chromosomes. The range of the mapping position indicated by centiMorgan was measured from the end of the short arm (p) of the chromosome. (Centimorgan (cM) is a unit indicating a distance based on the crossover rate between genes on the same chromosome. On average, 1 cM is approximately equal to one megabase of human chromosome, but can vary greatly due to high and low recombination rates). The distance cM is based on Genethon-mapped gene markers that can detect the boundaries of radiation hybrid markers whose sequences are contained in each cluster. Diseases in which the above-mentioned interval has already been identified using publicly available human genetic maps and other information sources such as NCBI “GeneMap99” (http: //www.ncbi.nlm.nih.gpv/genemap). Whether it is located in or near the genetic map can be determined.
[0255]
7. Analysis of polynucleotide expression
Northern analysis is an experimental technique used to detect the presence of a gene transcript, which involves the hybridization of a labeled nucleotide sequence to a membrane to which RNA from a particular cell type or tissue is bound. (See, eg, Sambrook, supra, chapter 7, and Ausubel FM et al., Supra, chapters 4 and 16).
[0256]
Similar computer techniques used for BLAST are used to search for identical or related molecules in a cDNA database such as GenBank or LIFESEQ (Incyte Pharmaceuticals). This analysis is much faster than many membrane-based hybridizations. In addition, the sensitivity of the computer search can be changed to determine whether any particular match is classified as an exact match or a homologous match. Search criteria are:
[0257]
(Equation 1)
Figure 2004500812
Is the product score defined as The product score is a standardized value of 0 to 100, and is obtained as follows. Multiply the BLAST score by the percent identity of the nucleotide sequences and divide the product by 5 times the shorter length of the two sequences. A BLAST score is calculated by assigning a +5 score to each matching base in the high score segment pair (HSP) and -4 to each mismatched base pair. The two sequences may share more than one HSP (separated by a gap). If there is more than one HSP, calculate the product score using the base pair with the highest BLAST score. The product score represents a balance between fragmented overlap and quality of the BLAST alignment. For example, a product score of 100 is only obtained if there is a 100% match over the shorter length of the two compared sequences. The product score 70 is either the case where one end overlaps 70% at 100% match or the other end overlaps 100% at 88% match. The product score 50 is either the case where one end overlaps 50% at 100% match or the other end overlaps 100% at 79% match.
[0258]
Alternatively, the polynucleotide sequence encoding PRTS is analyzed against the tissue from which it was derived. For example, certain full-length sequences are assembled with at least partially overlapping insite cDNA sequences (Example 3See). Each cDNA sequence is derived from a cDNA library made from human tissue. Each human tissue has a cardiovascular system, connective tissue, digestive system, embryo structure, endocrine system, exocrine glands, female genitalia, male genitalia, germ cells, blood and immune system, lung, musculoskeletal system, nervous system, pancreas, respiration Fall into one organism / tissue category such as organs, sensory organs, skin, stomatognathic system, unclassified / mixed, or ureter. Count the number of libraries in each category and divide the total by the number of libraries in all categories. Similarly, each human tissue is categorized into one disease / symptom category, such as cancer, cell line, development, inflammation, neurology, trauma, cardiovascular, pooled, and the number of libraries in each category is counted. , And divide the total number by the number of libraries in all categories. The percentage obtained reflects the disease-specific expression of the cDNA encoding PRTS. cDNA sequence and cDNA library / tissue information can be obtained from the LIFESEQ GOLD database (Incyte Genomics, Palo Alto CA).
[0259]
8 PRTS Of polynucleotides encoding
Full length polynucleotide sequences were generated by extending a suitable fragment of the full length molecule using oligonucleotide primers designed from the suitable fragment of the full length molecule. One primer was synthesized to initiate the 5 'extension of a known fragment and the other primer was synthesized to initiate the 3' extension of a known fragment. The starting primer is about 22 to about 30 nucleotides in length, has a GC content of about 50% or more, using OLIGO 4.06 software (National Biosciences) or other suitable program, and has a GC content of about 68%. It was designed to anneal to the target sequence at a temperature of 7272 ° C. Nucleotides were extended to avoid hairpin structures and primer-primer dimers.
[0260]
This sequence was extended using a selected human cDNA library. If more than one step extension is required or desired, additional or nested primer sets are designed.
[0261]
Amplification was performed with high fidelity by a PCR method using a method known in the art. PCR was performed in a 96-well block plate using a PTC-200 thermal cycler (MJ Research, Inc.). The reaction mixture was composed of template DNA and 200 nmol of each primer, Mg2 +And (NH4)2SO4And a buffer containing β-mercaptoethanol, Taq DNA polymerase (Amersham Pharmacia Biotech), ELONGASE enzyme (Life Technologies), and Pfu DNA polymerase (Stratagene). Amplification was performed on the primer set, PCI A and PCI B, with the following parameters.
Step 1 @ 94 ° C for 3 minutes
Step 2: 15 seconds at 94 ° C
Step 3-1 minute at 60 ° C
Step 4 @ 68 ° C for 2 minutes
Step 5—Repeat steps 2, 3, and 4 20 times
Step 6 @ 68 ° C for 5 minutes
Step 7 Store at 4 ℃
Alternatively, amplification was performed on the primer set, T7 and SK +, with the following parameters.
Step 1 @ 94 ° C for 3 minutes
Step 2: 15 seconds at 94 ° C
Step 3-1 minute at 57 ° C
Step 4 @ 68 ° C for 2 minutes
Step 5—Repeat steps 2, 3, and 4 20 times
Step 6 @ 68 ° C for 5 minutes
Step 7 Store at 4 ° C.
[0262]
The DNA concentration in each well was determined by adding 100 μl of PICOGREEN quantitative reagent (0.25% (v / v) PICOGREEN; Molecular Probes, Eugene OR) dissolved in 1 × TE and 0.5 μl of undiluted PCR product to opaque fluorescence The solution is distributed to each well of a photometer plate (Coming Costar, Acton MA) so that the DNA can bind to the reagent and the measurement is performed. The plate is scanned with a Fluoroskan II (Labsystems Oy, Helsinki, Finland) and the fluorescence of the sample is measured to quantify the DNA concentration. An aliquot of 5-10 μl of the reaction mixture is analyzed by electrophoresis on a 1% agarose minigel to determine which reaction has successfully extended the sequence.
[0263]
The extended nucleotides are desalted and concentrated, transferred to a 384-well plate, digested with CviJI choleravirus endonuclease (Molecular Biology Research, Madison WI), and religated to a pUC 18 vector (Amersham Pharmacia Biotech) prior to sonication. Or shear was performed. For shotgun sequencing, the digested nucleotides were separated on a low concentration (0.6-0.8%) agarose gel to cut the fragments and the agar was digested with Agar ACE (Promega). A clone extended using T4 ligase (New England Biolabs, Beverly MA) was religated to a pUC18 vector (Amersham Pharmacia Biotech), and Pfu DNA polymerase (Stratagene) was used to extend the restriction site in E. coli cells by treating with Pfu DNA polymerase (Stratagene). Was transfected. The transfected cells were selected and transferred to a medium containing an antibiotic, and each colony was cut out and cultured in a 384-well plate of LB / 2X carbenicillin culture at 37 ° C. overnight.
[0264]
The cells were lysed, and the DNA was PCR-amplified using Taq DNA polymerase (Amersham Pharmacia Biotech) and Pfu DNA polymerase (Stratagene) according to the following procedure.
Step 1 @ 94 ° C for 3 minutes
Step 2: 15 seconds at 94 ° C
Step 3-1 minute at 60 ° C
Step 4-2 minutes at 72 ° C
Step 5—Repeat steps 2, 3, and 4 29 times
Step 6-5 minutes at 72 ° C
Step 7 Store at 4 ° C.
DNA was quantified with the PICOGREEN reagent (Molecular Probes) as described above. Samples with poor DNA recovery were amplified again under the conditions described above. The sample was diluted with 20% dimethylsulfoxide (1: 2, v / v), and the DYENAMIC DIRECT kit (Amersham Pharmacia Biotech) or the ABI PRISM BIGDYE responsivity quantification cycle kit was used. Thing.
[0265]
Similarly, the full length polynucleotide sequence can be tested using the procedure described above, or the full length polynucleotide sequence can be used to control 5 'regulation using oligonucleotides designed for this extension and a suitable genomic library. The sequence was obtained.
[0266]
9 Labeling and use of individual hybridization probes
A cDNA, mRNA, or genomic DNA is screened using a hybridization probe derived from SEQ ID NO: 15-28. Particular mention is made of the labeling of oligonucleotides of about 20 base pairs, but essentially the same procedure is used for larger cDNA fragments. Oligonucleotides were designed using state-of-the-art software such as OLIGO 4.06 software (National Bioscience), and 50 pmol of each oligomer and 250 μCi of [γ-32P] Adenosine triphosphate (Amersham, Chicago, IL) and T4 polynucleotide kinase (DuPont NEN, Boston MA) are used in combination for labeling. The labeled oligonucleotide is substantially purified using a SEPHADEX G-25 ultra-fine exclusion dextran bead column (Amersham Pharmacia Biotech). 10 per minute7An aliquot containing the labeled probe in counts is typically human genomic DNA cut with one of the following endonucleases: Ase I, Bgl II, Eco RI, Pst I, Xbal or Pvu II (DuPont NEN). Used in membrane-based hybridization analysis.
[0267]
DNA from each cut is fractionated on a 0.7% agarose gel and transferred to a nylon membrane (Nytran Plus, Schleicher & Schuell, Durham NH). Hybridization is performed at 40 ° C. for 16 hours. To remove non-specific signals, blots are sequentially washed at room temperature, for example, under conditions of up to 0.1 × sodium salt citrate and 0.5% sodium dodecyl sulfate. Hybridization patterns are visualized and compared by autoradiography or other imaging means.
[0268]
10 microarray
The concatenation or synthesis of array elements on a microarray can be achieved using photolithography, piezo printing (see inkjet printers, see Baldschweiler, supra), mechanical microspotting techniques and derivatives thereof. . In each of the above techniques, the substrate should be a uniform, non-porous solid (Schena (1999), supra). Recommended substrates include silicon, silica, glass slides, glass chips and silicon wafers. Alternatively, arrays similar to dot or slot blots can be used to place and attach elements to the surface of the substrate by thermal, ultraviolet, or chemical or mechanical binding means. Regular arrays can be made using available methods and machines and can include any suitable number of elements (Schena, M. et al. (1995) Science 270: 467-470; Shalon. D. et al. ( 1996) Genome Res. 6: 639-645, Marshall, A. and J. Hodgson (1998) Nat. Biotechnol. 16: 27-31.).
[0269]
Full-length cDNA, expressed gene sequence fragments (ESTs), or fragments or oligomers thereof, can be elements of a microarray. Fragments or oligomers suitable for hybridization can be selected using software well known in the art such as LASERGENE software (DNASTAR). The array element is hybridized with a polynucleotide in a biological sample. Polynucleotides in a biological sample are conjugated to a fluorescent label or other molecular tag to facilitate detection. After hybridization, unhybridized nucleotides are removed from the biological sample and hybridization at each array element is detected using a fluorescence scanner. Alternatively, hybridization can be detected using laser desorption and mass spectrometry. The degree of complementarity and relative abundance of each polynucleotide that hybridizes to an element on the microarray can be calculated. The preparation and use of the microarray in one embodiment is described in detail below.
[0270]
Preparation of tissue or cell samples
Total RNA was isolated from tissue samples using the guanidinium thiocyanate method and poly (A) was isolated using the oligo (dT) cellulose method.+Purify the RNA. Each poly (A)+RNA samples were MMLV reverse transcriptase, 0.05 pg / μl oligo (dT) primer (21 mer), 1 × first strand buffer, 0.03 units / μl RNase inhibitor, 500 μM dATP, 500 μM dGTP, Reverse transcription is performed using 500 μM dTTP, 40 μM dCTP, 40 μM dCTP-Cy3 (BDS) or dCTP-Cy5 (Amersham Pharmacia Biotech). This reverse transcription reaction was performed using a GEMBRIGHT kit (Incyte) using 200 ng of poly (A).+Perform in a 25 ml volume containing RNA. Specific control poly (A)+RNA isin in vitroIt is synthesized from non-coding yeast genomic DNA by transcription. After incubation at 370 ° C. for 2 hours, each reaction sample (one Cy3 label and the other Cy5 label) was treated with 2.5 ml of 0.5 M sodium hydroxide and incubated at 850 ° C. for 20 minutes to stop the reaction. To denature the RNA. Samples are purified using two consecutive CHROMA SPIN 30 gel filtration spin columns (CLONTECH Laboratories, Inc. (CLONTECH), Palo Alto CA). After binding, the two reaction samples are ethanol precipitated using 1 ml glycogen (1 mg / ml), 60 ml sodium acetate and 300 ml 100% ethanol. The sample is then dried and finished using a SpeedVAC (Savant Instruments Inc., Holbrook NY) and resuspended in 14 μl 5 × SSC / 0.2% SDS.
[0271]
Preparation of microarray
Array elements are made using the sequences of the present invention. Each array element is amplified from bacterial cells containing the vector containing the cloned cDNA insert. PCR amplification uses primers complementary to the vector sequence adjacent to the cDNA insert. The array elements are amplified from an initial amount of 1-2 ng to a final amount greater than 5 μg by 30 cycles of PCR. The amplified array elements are purified using SEPHACRYL-400 (Amersham Pharmacia Biotech).
[0272]
The purified array element is immobilized on a polymer-coated glass slide. Microscope glass slides (Corning) are washed during and after treatment with large amounts of distilled water and ultrasonically in 0.1% SDS and acetone. Slides are etched in 4% hydrofluoric acid (VWR Scientific Products Corporation (VWR), West Chester PA), washed extensively in distilled water, and 0.05% aminopropylsilane in 95% ethanol (Sigma). ). The coated slide glass is cured by heating at 110 ° C.
[0273]
Array elements are added to a coated glass substrate using the method described in US Pat. No. 5,807,522. The specification is incorporated herein by reference. 1 μl of array element DNA having an average concentration of 100 ng / μl is filled into an open capillary printing element by a high-speed mechanical device. The device then dispense approximately 5 nl of array element samples per slide.
[0274]
The microarray is UV cross-linked using the STRATALLINKER UV crosslinker (Stratagene). The microarray is washed once with 0.2% SDS at room temperature and three times with distilled water. Non-specific binding sites were determined by incubating the microarray in 0.2% casein in phosphate buffered saline (PBS) (Tropix, Inc., Bedford MA) at 60 ° C. for 30 minutes, followed by 0 minutes as described above. Block by washing with 2% SDS and distilled water.
[0275]
Hybridization
The hybridization reaction solution contained 9 μl of a sample mixture containing 0.2 μg each of Cy3 and Cy5 labeled cDNA synthesis products in a 5 × SSC, 0.2% SDS hybridization buffer. The sample mixture was heated at 65 ° C. for 5 minutes, dispensed aliquots on the microarray surface and then 1.8 cm2 Cover with cover glass. The array is transferred to a waterproof chamber with a cavity slightly larger than the microscope slide. 140 μl of 5 × SSC is added to the corner of the chamber to keep the inside of the chamber at 100% humidity. The chamber containing the array is incubated at 60 ° C. for about 6.5 hours. Arrays were washed three times in a first wash buffer (1 × SSC, 0.1% SDS) for 10 minutes at 45 ° C. and in a second wash buffer (0.1 × SSC) for 10 minutes at 45 ° C. And then dried.
[0276]
detection
The reporter-labeled hybridization complex is an Innova 70 mixed gas 10 W laser (Coherent, Inc., Santa Clara CA) capable of producing 488 nm spectral lines for exciting Cy3 and 632 nm for exciting Cy3. Detect with a microscope equipped with. Focus the excitation laser light on the array using a 20 × microscope objective lens (Nikon, Inc., Melville NY). The slide containing the array is placed on a computer controlled XY stage of a microscope and raster scanned through an objective. The 1.8 cm × 1.8 cm array used in this example is scanned at a resolution of 20 μm.
[0277]
In two different scans, the mixed gas multi-line laser excites the two phosphors sequentially. The emitted light is split into two photomultiplier tube detectors (PMT R1277, Hamamatsu Photonics Systems, Bridgewater NJ) corresponding to the two phosphors based on wavelength. The signal is filtered using a suitable filter located between the array and the photomultiplier. The maximum emission of the phosphor used is 565 nm for Cy3 and 650 nm for Cy5. The instrument can record spectra from both fluorophores simultaneously, but scans once per fluorophore and filters each array typically twice, using filters suitable for the laser source.
[0278]
The sensitivity of the scan is usually calibrated using the signal intensity generated by the cDNA control species added to the known concentration of the sample mixture. Specific locations on the array include complementary DNA sequences so that the intensity of the signal at that location correlates to a 1: 100,000 weight ratio of hybridizing species. When two samples from different samples (eg, representative of test and control cells) are each labeled with a different fluorophore and hybridized to a single array to identify genes that are differentially expressed The calibration is performed by labeling a cDNA sample to be calibrated having two fluorophores, and adding an equal amount to each of the hybridization mixtures.
[0279]
The output of the photomultiplier is digitized using a 12-bit RTI-835H analog-to-digital (AID) conversion board (Analog Devices, Inc., Norwood MA) installed on an IBM compatible PC computer. The digitized data is displayed as an image in which the signal intensity is mapped to a pseudo-color range from blue (low signal) to red (high signal) using a linear 20-color conversion. The data is also analyzed quantitatively. If two different phosphors are excited and measured simultaneously, the data is first corrected for optical crosstalk between the phosphors (due to overlapping emission spectra) using the emission spectra of each phosphor. .
[0280]
The grid is superimposed on the fluorescent signal image so that the signal from each spot is centered on each element of the grid. The fluorescent signal within each element is integrated to give a numerical value corresponding to the average intensity of the signal. The software used for signal analysis is a GEMTOOOLS gene expression analysis program (Incyte).
[0281]
11 Complementary polynucleotide
A sequence that is complementary to the sequence encoding PRTS or any portion thereof is used to reduce or inhibit the expression of native PRTS. Although the use of oligonucleotides containing from about 15 to about 30 base pairs is noted, essentially the same method can be used for fragments of smaller or larger sequences. The appropriate oligonucleotides are designed using the Oligo 4.06 software (National Biosciences) and the coding sequence of the PRTS. To inhibit transcription, a complementary oligonucleotide is designed from the most unique 5 'sequence and used to prevent the promoter from binding to the coding sequence. To inhibit translation, complementary oligonucleotides are designed to prevent ribosomes from binding to transcripts encoding PRTS.
[0282]
12 PRTS Expression of
Expression and purification of PRTS can be performed using a bacterial or viral based expression system. For expression of PRTS in bacteria, the cDNA is subcloned into a suitable vector containing an inducible promoter that increases antibiotic resistance and the level of cDNA transcription. Such promoters include, but are not limited to, the T5 or T7 bacteriophage promoter and the trp-lac (tac) hybrid promoter associated with the lac operator regulatory element. The recombinant vector is transformed into a suitable bacterial host, such as BL21 (DE3). Bacteria with antibiotic resistance express PRTS when induced with isopropyl β-D thiogalactopyranoside (IPTG). Expression of PRTS in eukaryotic cells is commonly known as baculovirus in insect or mammalian cell linesAutographica californicaIt is performed by infecting with a nuclear pleiotropic virus (AcMNPV). The non-essential polyhedrin gene of the baculovirus is replaced with the cDNA encoding PRTS by either homologous recombination or bacterial-mediated gene transfer with transfer plasmid-mediated. The infectivity of the virus is maintained and the strong polyhedrin promoter drives high levels of cDNA transcription. Recombinant baculoviruses are oftenSpodoptera frugiperda (Sf9) Used for infection of insect cells, but may also be used for infection of human hepatocytes. In the latter case, further genetic modification of the baculovirus is required. (See, for example, Engelhard. EK. Et al. (1994) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 3224-2327; Sandig, V. et al. (1996) Hum. Gene Ther. 7: 1937-1945.) .
[0283]
In most expression systems, PRTS is a fusion protein synthesized with, for example, glutathione S-transferase (GST) or a peptide epitope tag such as FLAG or 6-His. Can be performed quickly and in one go.Schistosoma japonicumThe 26-kilodalton enzyme, GST, allows purification of fusion proteins with immobilized glutathione while maintaining protein activity and antigenicity (Amersham Pharmacia Biotech). After purification, the GST moiety can be proteolytically cleaved from the PRTS at a specific manipulation site. FLAG, an eight amino acid peptide, allows for immunoaffinity purification using commercially available monoclonal and polyclonal anti-FLAG antibodies (Eastman Kodak). 6-His, a stretch of six consecutive histidine residues, allows purification on metal chelating resins (QIAGEN). Methods for protein expression and purification are described in Ausubel (1995, supra, ch 10, 16). The assays of Examples 16, 17, 18, and 19 below can be performed directly using PRTS purified by these methods.
[0284]
13 Function Assay
PRTS function is assessed by expression of PRTS-encoding sequences at physiologically elevated levels in mammalian cell culture systems. The cDNA is subcloned into a mammalian expression vector containing a strong promoter that expresses the cDNA at high levels. Such vectors include pCMV SPORTTM (Life Technologies.) And pCR 3.1 (Invitrogen, Carlsbad, CA), both containing the cytomegalovirus promoter. 5-10 μg of the recombinant vector is transiently transfected into human cell lines, eg, endothelial or hematopoietic, by liposome preparation or electroporation. In addition, 1-2 μg of plasmid containing the sequence encoding the labeled protein is co-transfected. Expression of the labeled protein allows one to distinguish between transfected and non-transfected cells. In addition, the expression of the cDNA from the recombinant vector can be accurately predicted by the expression of the labeled protein. Such labeled proteins include green fluorescent protein (GFP; Clontech), and CD64 or CD64-GFP fusion protein. Identify transfected cells that express GFP or CD64-GFP using automated flow cytometry (FCM) using laser optics-based technology and evaluate the apoptotic state and other cellular properties of the cells I do. In addition, the FCM detects and measures the incorporation of a fluorescent molecule that diagnoses the phenomenon of preceding or simultaneous cell death. These phenomena include changes in nuclear DNA content as measured by staining of DNA with propidium iodide, down-regulation of DNA synthesis as measured by reduced uptake of bromodeoxyuridine, and specific antibodies. And changes in plasma membrane composition as measured by binding of the fluorescent complex annexin V protein to the cell surface, as measured by the reactivity of E. coli. Flow cytometry is described in Ormerod, M .; G. FIG. By (1994)Flow Cytometry Oxford, New York, NY. It is described in.
[0285]
The effect of PRTS on gene expression can be assessed using a highly purified cell population transfected with the sequence encoding PRTS and either CD64 or CD64-GFP. CD64 or CD64-GFP is expressed on the surface of transformed cells and binds to a conserved region of human immunoglobulin G (IgG). Transformed and non-transformed cells can be separated using magnetic beads coated with either human IgG or an antibody against CD64 (DYNAL. Lake Success. NY). mRNA can be purified from cells by methods well known in the art. Expression of mRNA encoding PRTS and other genes of interest can be analyzed by Northern analysis or microarray technology.
[0286]
14 PRTS Of antibodies specific for
Polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE; see, e.g., Harrington, MG (1990) Methods Enzymol. 1816-3088-495) or other purification techniques using PRTS substantially purified by standard techniques Immunize rabbits with a simple protocol to produce antibodies.
[0287]
Alternatively, the PRTS amino acid sequence is analyzed using LASERGENE software (DNASTAR) to determine the region of high immunogenicity, and the corresponding oligopeptide is synthesized and used to generate antibodies using methods well known to those skilled in the art. Produce. The selection of suitable epitopes, such as those near the C-terminus or in adjacent hydrophilic regions, is well known in the art (see, eg, Ausubel, 1995, supra, Chapter 11).
[0288]
Usually, an oligopeptide having a length of about 15 residues is synthesized by an Fmoc method chemistry using an Applied Biosystems ABI 431A peptide synthesizer (PE Biosystems) to give N-maleimidobenzoyl-N-hydroxysuccinimide ester (MBS). The reaction used binds KLH (Sigma-Aldrich, St. Louis MO) to enhance immunogenicity (see, eg, Ausubel, 1995, supra). Rabbits are immunized with the oligopeptide-KLH complex in Freund's complete adjuvant. In order to examine the anti-peptide activity and anti-PRTS activity of the obtained antiserum, the peptide or PRTS was bound to a substrate, blocked with 1% BSA, reacted with rabbit antiserum, washed, and further radioactively washed. React with iodine-labeled goat anti-rabbit IgG.
[0289]
15 Natural using specific antibodies PRTS Purification
The natural or recombinant PRTS is substantially purified by immunoaffinity chromatography using an antibody specific for PRTS. The immunoaffinity column is formed by covalently binding an anti-PRTS antibody to an activation chromatography resin such as CNBr-activated SEPHAROSE (Amersham Pharmacia Biotech). After binding, the resin is blocked and washed according to the manufacturer's instructions.
[0290]
The culture solution containing PRTS is passed through an immunoaffinity column, and the column is washed under conditions that allow preferential adsorption of PRTS (for example, with a buffer having high ionic strength in the presence of a surfactant). The column is eluted under conditions that break the binding between the antibody and PRTS (eg, with a buffer of pH 2-3 or a high concentration of chaotropic ions such as urea or thiocyanate ions) to recover the PRTS.
[0291]
16 PRTS Of molecules that interact with
PRTS or a biologically active fragment thereof,125Label with I Bolton Hunter reagent (see, for example, Bolton AE and WM Hunter (1973) Biochem. J. 133: 529). Candidate molecules pre-arranged in a multi-well plate are incubated with the labeled PRTS, washed, and all wells with the labeled PRTS complex are assayed. Using the data obtained at the various PRTS concentrations, values are calculated for the quantity and affinity of PRTS bound to the candidate molecule and for association.
[0292]
Alternatively, molecules that interact with PRTS are identified in Fields, S .; And O. The analysis is performed using a commercially available kit based on a two-hybrid system such as the yeast two-hybrid system described in Song (1989, Nature 340: 245-246) or the MATCHMAKER system (Clontech).
[0293]
PRTS also uses the PATHHCALLING process (CuraGen Corp., New Haven CT) using a high-throughput yeast two-hybrid system to determine all interactions between proteins encoded by two large libraries of genes. (Nandabalan, K. et al. (2000) U.S. Patent No. 6,057,101).
[0294]
17 PRTS Demonstration of activity
Protease activity is measured by hydrolysis of an appropriate synthetic peptide substrate conjugated to various dye molecules, where the degree of hydrolysis is determined by the spectrophotometric (fluorescent) absorption of the released chromophore (Beynon, RJ). And JS Bond (1994);Proteolytic Enzymes : A Practical Approach, Oxford University Press, New York NY, pp. 25-55). Peptide substrates include protease activity categories as endopeptidases (serine, cysteine, aspartic protease or metalloprotease), aminopeptidases (leucine aminopeptidase), or carboxypeptidases (carboxypeptidases A and B, procollagen C-proteinase). It is designed according to. Typically, the chromogens used are 2-naphthylamine, 4-nitroaniline, furylacrylic acid. The assay is performed at ambient temperature and includes an aliquot of the enzyme and a suitable substrate in a suitable buffer. The reaction is performed in a fluorescent cuvette and the increase / decrease in absorbance of the chromogen released during hydrolysis of the peptide substrate is measured. The change in absorbance is proportional to the enzymatic activity in the assay.
[0295]
An alternative assay for ubiquitin hydrolase activity measures the hydrolysis of ubiquitin precursor. The assay is run at ambient temperature and contains an aliquot of the appropriate substrate and PRTS in a suitable buffer. Chemically synthesized human ubiquitin-valine is used as a substrate. Cleavage of the C-terminal valine residue from the substrate is monitored by capillary electrophoresis (Franklin, K. et al. (1997) Anal. Biochem. 247: 305-309).
[0296]
Alternatively, assays for protease activity utilize fluorescence resonance energy conversion (FRET). FERT occurs when one donor and one acceptor fluorophore are in close proximity with proper spectral overlap. A flexible peptide linker with a cleavage site specific for PRTS fuses between the red-shifted variant (RSGFP4) and blue mutants of green fluorescent protein.
[0297]
This fused protein has spectral properties that cause energy transfer to occur from BFP5 to RSGFP4. When the fused protein is incubated with the PRTS, the substrate is cleaved and the two fluorescent proteins are separated. This is accompanied by a significant decrease during energy transfer as determined by comparing the emitted spectra before and after the addition of PRTS (Mitra, RD et al. (1996) Gene 173: 13-17). Assays can also be performed in living cells. In such cases, the fluorescent substrate protein is constitutively expressed in the cell and PRTS is provided on an inducible vector, so that FRET can be monitored in the presence and absence of PRTS (Sagot, I et al .: ( 1999) FEBS Lett. 447: 53-57).
[0298]
18 PRTS Substrate identification
A phage display library may be used to identify the optical substrate sequence of PRTS. The random hexamers following the linker and the known antibody epitope are cloned as N-terminal extensions of gene III in a filamentous phage library. The gene III code encodes a coat protein and the epitope may be displayed on the surface of each phage molecule. The library is incubated with PRTS under proteolytic conditions, and the epitope may be removed if the hexameric code for PRTS cleaves the site. An antibody that recognizes the epitope is added with immobilized protein A. Uncleaved phage bearing the epitope are removed by centrifugation. The surface phage is then amplified, generating additional rounds of screening. Individual phage clones are then isolated and sequenced. The kinetics for these peptide substrates may be studied using the assay in Example 17, and optimal cleavage sequences may be obtained (Ke, SH et al. (1997) J. Biol. Chem 272: 16603-16609).
[0299]
in VivoDue to the screening of PRTS substrates, this method uses phage molecules (T7SELECT).TM10-3 A phage display vector, Novagen, Madison, WI), or expanded to screen a cDNA expression library displayed on the surface of a yeast (pYD1 yeast display vector kit, Invitrogen, Carlsbad, CA). In such a case, the entire cDNA is fused between gene III and the appropriate epitope.
[0300]
19 PRTS Inhibitor identification
Compounds to be tested are arrayed on multi-well plates at varying concentrations along appropriate buffers and substrates as described in the assay of Example 17. PRTS activity is measured in each well and the ability of each compound to inhibit PRTS activity may be determined. Dose-response kinetics are similar. Assays may be used to identify molecules that enhance the activity of PRTS.
[0301]
Alternatively, a phage display library may be used to screen for peptide PRTS inhibitors. Candidates were found in peptides strongly bound to the protease. In this case, each well of the multi-well plate is coated with PRTS and incubated with a random peptide phage display library or a periodic peptide library (Koivunen, E. et al. (1999) Nat. Biotechnol. 17: 768-). 774). Unbound phage are washed away and selected phage are amplified in multiple further rounds and rescreened. Candidates are tested for PRTS inhibitory activity using the assay described in Example 17.
[0302]
Those skilled in the art will be able to make various modifications of the described method and system without departing from the scope and spirit of the invention. Although the invention has been described with reference to certain preferred embodiments, it is to be understood that the scope of the invention should not be unduly limited to such specific embodiments. Indeed, various modifications of the described embodiments of the invention which are obvious to those skilled in molecular biology or related fields are within the scope of the following claims.
[0303]
(Brief description of the table)
Table 1 shows the systematic names for the polynucleotide and polypeptide sequences of the present invention.
[0304]
Table 2 shows the GenBank identification numbers and annotations of the closest GenBank homologs for each polypeptide of the invention. Also shown is the probability score representing the match between each polypeptide and its GenBank homolog.
[0305]
Table 3 shows the structural features of each polypeptide sequence, including putative motifs and domains, and the methods, algorithms, and searchable databases used to analyze each polypeptide.
[0306]
Table 4 shows a list of cDNA and genomic DNA fragments used to assemble each polynucleotide sequence, and a list of selected fragments of the polynucleotide sequence.
[0307]
Table 5 shows a representative cDNA library of each polynucleotide of the present invention.
[0308]
Table 6 is an appendix showing tissues and vectors used for preparing the cDNA library shown in Table 5.
[0309]
Table 7 shows the tools, programs, and algorithms used to analyze the polynucleotides and polypeptides of the present invention, along with descriptions, references, and threshold parameters.
[Table 1]
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[Table 2]
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[Table 3]
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[Table 4]
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[Table 5]
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[Table 6]
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[Table 7]
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[Table 8]
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[Table 9]
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[Table 10]
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[Table 11]
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[Table 12]
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[Table 13]
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[Table 14]
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[Table 15]
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[Table 16]
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Claims (28)

単離されたポリペプチドであって、
(a)SEQ ID NO:1乃至SEQ ID NO:14(SEQ ID NO:1−14)からなる群から選択されたアミノ酸配列と、
(b)SEQ ID NO:1−14からなる群から選択されたアミノ酸配列と少なくとも90%の配列同一性を有する天然のアミノ酸配列と、
(c)SEQ ID NO:1−14からなる群から選択されたアミノ酸配列の生物学的に活性な断片と、
(d)SEQ ID NO:1−14からなる群から選択されたアミノ酸配列の免疫原性断片とで構成される群から選択されたアミノ酸配列を含むことを特徴とする単離されたポリペプチド。
An isolated polypeptide,
(A) an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 14 (SEQ ID NO: 1-14);
(B) a natural amino acid sequence having at least 90% sequence identity with an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-14;
(C) a biologically active fragment of an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-14;
(D) an isolated polypeptide comprising an amino acid sequence selected from the group consisting of an immunogenic fragment of an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-14.
SEQ ID NO:1−14からなる群から選択された請求項1の単離されたポリペプチド。2. The isolated polypeptide of claim 1, selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-14. 請求項1のポリペプチドをコードする単離されたポリヌクレオチド。An isolated polynucleotide encoding the polypeptide of claim 1. 請求項2のポリペプチドをコードする単離されたポリヌクレオチド。An isolated polynucleotide encoding the polypeptide of claim 2. SEQ ID NO:40−78からなる群から選択された請求項4の単離されたポリヌクレオチド。5. The isolated polynucleotide of claim 4, selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 40-78. 請求項3のポリヌクレオチドに機能的に結合されたプロモーター配列を含む組換えポリヌクレオチド。A recombinant polynucleotide comprising a promoter sequence operably linked to the polynucleotide of claim 3. 請求項6の組換えポリヌクレオチドで形質転換された細胞。A cell transformed with the recombinant polynucleotide of claim 6. 請求項6の組換えポリヌクレオチドを含む遺伝子組換え生物。A transgenic organism comprising the recombinant polynucleotide of claim 6. 請求項1のポリペプチドを生産する方法であって、
(a)前記ポリペプチドの発現に好適な条件下で、請求項1のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドに機能的に結合されたプロモーター配列を含む組換えポリヌクレオチドで形質転換された細胞を培養するステップと、
(b)そのように発現したポリペプチドを回収するステップとを含むことを特徴とする請求項1のポリペプチドの生産方法。
A method for producing the polypeptide of claim 1,
(A) culturing cells transformed with a recombinant polynucleotide comprising a promoter sequence operably linked to a polynucleotide encoding the polypeptide of claim 1 under conditions suitable for expression of said polypeptide. Steps and
(B) recovering the polypeptide thus expressed.
請求項1のポリペプチドに特異的に結合する単離された抗体。An isolated antibody that specifically binds to the polypeptide of claim 1. 単離されたポリヌクレオチドであって、
(a)SEQ ID NO:15−28からなる群から選択されたポリヌクレオチド配列と、
(b)SEQ ID NO:15−28からなる群から選択されたポリヌクレオチド配列と少なくとも90%の配列同一性を有する天然のポリヌクレオチド配列と、
(c)前記(a)に相補的なポリヌクレオチド配列と、
(d)前記(b)に相補的なポリヌクレオチド配列と、
(e)前記(a)乃至(d)のRNA等価物とで構成される群から選択されたポリヌクレオチド配列を含む単離されたポリヌクレオチド。
An isolated polynucleotide, comprising:
(A) a polynucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 15-28;
(B) a natural polynucleotide sequence having at least 90% sequence identity to a polynucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 15-28;
(C) a polynucleotide sequence complementary to (a),
(D) a polynucleotide sequence complementary to (b);
(E) an isolated polynucleotide comprising a polynucleotide sequence selected from the group consisting of the RNA equivalents of (a) to (d) above.
請求項11のポリヌクレオチドの少なくとも60個の連続するヌクレオチドを含む単離されたポリヌクレオチド。An isolated polynucleotide comprising at least 60 contiguous nucleotides of the polynucleotide of claim 11. サンプルにおいて、請求項11に記載のポリヌクレオチド配列を有する標的ポリヌクレオチドを検出する方法であって、
(a)前記サンプルをプローブでハイブリダイズするステップであって、前記プローブが、前記サンプル内の前記標的ポリヌクレオチドと相補的な配列を含む少なくとも20個の連続するヌクレオチドを含み、前記プローブと前記標的ポリヌクレオチドまたはその断片との間でハイブリダイゼーション複合体が形成される条件下で、前記プローブが前記標的ポリヌクレオチドと特異的にハイブリダイズする、該ステップと、
(b)前記ハイブリダイゼーション複合体が存在するか否かを検出し、存在する場合には随意選択でその収量を測定するステップとを含むことを特徴とする標的ポリヌクレオチドの検出方法。
A method for detecting a target polynucleotide having a polynucleotide sequence according to claim 11 in a sample,
(A) hybridizing the sample with a probe, wherein the probe comprises at least 20 contiguous nucleotides comprising a sequence complementary to the target polynucleotide in the sample, wherein the probe and the target The probe specifically hybridizing to the target polynucleotide under conditions in which a hybridization complex is formed with the polynucleotide or a fragment thereof;
(B) detecting whether the hybridization complex is present and, if so, optionally measuring the yield thereof.
前記プローブが少なくとも60個の連続するヌクレオチドを含むことを特徴とする請求項13に記載の方法。14. The method of claim 13, wherein said probe comprises at least 60 contiguous nucleotides. サンプルにおいて、請求項11のポリヌクレオチド配列を有する標的ポリヌクレオチドを検出する方法であって、
(a)ポリメラーゼ連鎖反応増幅を用いて、前記標的ポリヌクレオチドまたはその断片を増幅するステップと、
(b)増幅された前記標的ポリヌクレオチドまたはその断片が存在するか否かを検出し、存在する場合には随意選択でその収量を測定するステップとを含むことを特徴とする標的ポリヌクレオチドの検出方法。
A method for detecting, in a sample, a target polynucleotide having the polynucleotide sequence of claim 11,
(A) amplifying the target polynucleotide or a fragment thereof using polymerase chain reaction amplification;
(B) detecting whether the amplified target polynucleotide or a fragment thereof is present, and, if present, optionally measuring the yield thereof. Method.
有効量の請求項1のポリペプチド及び医薬的に容認できる賦形剤を含む組成物。A composition comprising an effective amount of the polypeptide of claim 1 and a pharmaceutically acceptable excipient. 前記ポリペプチドが、SEQ ID NO:1−14からなる群から選択されたアミノ酸配列を含むことを特徴とする請求項16の組成物。17. The composition of claim 16, wherein said polypeptide comprises an amino acid sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 1-14. 機能的なPRTSの発現の低下に関連する疾患や病態の治療方法であって、そのような治療が必要な患者に請求項16の組成物を投与することを含むことを特徴とする治療方法。17. A method for treating a disease or condition associated with reduced expression of a functional PRTS, comprising administering the composition of claim 16 to a patient in need of such treatment. 請求項1のポリペプチドのアゴニストとして効果的な化合物をスクリーニングする方法であって、
(a)請求項1のポリペプチドを含むサンプルを化合物に曝露するステップと、
(b)前記サンプルにおいてアゴニスト活性を検出するステップとを含むことを特徴とするスクリーニング方法。
A method for screening a compound effective as an agonist of the polypeptide of claim 1,
(A) exposing a sample comprising the polypeptide of claim 1 to a compound;
(B) detecting agonist activity in the sample.
請求項19のスクリーニング方法によって同定されたアゴニスト化合物及び医薬的に容認できる賦形剤を含む組成物。A composition comprising an agonist compound identified by the screening method of claim 19 and a pharmaceutically acceptable excipient. 機能的なPRTSの発現の低下に関連する疾患や病態の治療方法であって、そのような治療が必要な患者に請求項20の組成物を投与することを含むことを特徴とする治療方法。21. A method for treating a disease or condition associated with reduced expression of a functional PRTS, comprising administering to a patient in need of such treatment the composition of claim 20. 請求項1のポリペプチドのアンタゴニストとして効果的な化合物をスクリーニングする方法であって、
(a)請求項1のポリペプチドを含むサンプルを化合物に曝露するステップと、
(b)前記サンプルにおいてアンタゴニスト活性を検出するステップとを含むことを特徴とするスクリーニング方法。
A method for screening a compound effective as an antagonist of the polypeptide of claim 1,
(A) exposing a sample comprising the polypeptide of claim 1 to a compound;
(B) detecting antagonist activity in the sample.
請求項22のスクリーニング方法によって同定されたアンタゴニスト化合物及び医薬的に容認できる賦形剤を含む組成物。A composition comprising an antagonist compound identified by the screening method of claim 22 and a pharmaceutically acceptable excipient. 機能的なPRTSの過剰な発現に関連する疾患や病態の治療方法であって、そのような治療が必要な患者に請求項23の組成物を投与することを含むことを特徴とする治療方法。24. A method of treating a disease or condition associated with overexpression of functional PRTS, comprising administering to a patient in need of such treatment the composition of claim 23. 請求項1のポリペプチドに特異的に結合する化合物をスクリーニングする方法であって、
(a)請求項1のポリペプチドを好適な条件下で少なくとも1つの試験化合物と結合させるステップと、
(b)請求項1のポリペプチドと前記試験化合物との結合を検出して、請求項1のポリペプチドと特異的に結合する化合物を同定するステップとを含むことを特徴とするスクリーニング方法。
A method for screening for a compound that specifically binds to the polypeptide of claim 1,
(A) binding the polypeptide of claim 1 to at least one test compound under suitable conditions;
(B) detecting the binding between the polypeptide of claim 1 and the test compound to identify a compound that specifically binds to the polypeptide of claim 1.
請求項1のポリペプチドの活性を変化させる化合物をスクリーニングする方法であって、
(a)請求項1のポリペプチドを、その活性が許容される条件下で少なくとも1つの試験化合物と結合させるステップと、
(b)前記試験化合物の存在下での請求項1のポリペプチドの活性を評価するステップと、
(c)前記試験化合物の存在下での請求項1のポリペプチドの活性と、前記試験化合物の不在下での請求項1のポリペプチドの活性とを比較するステップとを含み、
前記試験化合物の存在下での請求項1のポリペプチドの活性の変化が、請求項1のポリペプチドの活性を変化させる化合物の存在を示唆すること特徴とするスクリーニング方法。
A method for screening a compound that changes the activity of the polypeptide according to claim 1,
(A) binding the polypeptide of claim 1 to at least one test compound under conditions permitting its activity;
(B) assessing the activity of the polypeptide of claim 1 in the presence of said test compound;
(C) comparing the activity of the polypeptide of claim 1 in the presence of the test compound to the activity of the polypeptide of claim 1 in the absence of the test compound;
A screening method, wherein a change in the activity of the polypeptide of claim 1 in the presence of the test compound indicates the presence of a compound that alters the activity of the polypeptide of claim 1.
請求項5の配列を含む標的ポリヌクレオチドの発現を変化させるのに効果的な化合物をスクリーニングする方法であって、
(a)前記標的ポリヌクレオチドの発現に好適な条件下で、前記標的ポリヌクレオチドを含むサンプルを化合物に曝露するステップと、
(b)前記標的ポリヌクレオチドの発現の変化を検出するステップと、
(c)様々な量の前記化合物の存在下での前記標的ポリヌクレオチドの発現と、前記化合物の不在下での前記標的ポリヌクレオチドの発現とを比較するステップとを含むことを特徴とするスクリーニング方法。
A method for screening a compound effective for altering the expression of a target polynucleotide comprising the sequence of claim 5, comprising:
(A) exposing a sample containing the target polynucleotide to a compound under conditions suitable for expression of the target polynucleotide;
(B) detecting a change in expression of the target polynucleotide;
(C) comparing expression of the target polynucleotide in the presence of various amounts of the compound with expression of the target polynucleotide in the absence of the compound. .
試験化合物の毒性を評価する方法であって、
(a)核酸を含む生体サンプルを前記試験化合物で処理するステップと、
(b)処理した前記生体サンプルの核酸と、請求項11のポリヌクレオチドの少なくとも20の連続するヌクレオチドを含むプローブをハイブリダイズさせるステップであって、このハイブリダイゼーションゼーションが、前記プローブと前記生体サンプルの標的ポリヌクレオチドとの間で特異的なハイブリダイゼーション複合体が形成される条件下で行われ、前記標的ポリヌクレオチドが、請求項11のポリヌクレオチドのポリヌクレオチド配列またはその断片を含むポリヌクレオチドである、前記ステップと、
(c)ハイブリダイゼーション複合体の収量を定量するステップと、
(d)前記処理した生体サンプルにおけるハイブリダイゼーション複合体の収量を、未処理の生体サンプルにおけるハイブリダイゼーション複合体の収量と比較するステップとを含み、
前記処理した生体サンプルにおけるハイブリダイゼーション複合体の収量の差が試験化合物の毒性を示唆することを特徴とする試験化合物の毒性評価方法。
A method for evaluating the toxicity of a test compound, comprising:
(A) treating a biological sample containing nucleic acids with the test compound;
(B) hybridizing the treated nucleic acid of the biological sample with a probe comprising at least 20 contiguous nucleotides of the polynucleotide of claim 11, wherein the hybridization comprises the hybridization of the probe and the biological sample. The method is carried out under conditions under which a specific hybridization complex is formed with the target polynucleotide, wherein the target polynucleotide is a polynucleotide comprising the polynucleotide sequence of the polynucleotide of claim 11 or a fragment thereof. Said steps;
(C) quantifying the yield of the hybridization complex;
(D) comparing the yield of the hybridization complex in the treated biological sample with the yield of the hybridization complex in the untreated biological sample.
A method for evaluating toxicity of a test compound, wherein a difference in the yield of the hybridization complex in the treated biological sample indicates the toxicity of the test compound.
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