JP2004533813A - 哺乳動物におけるアミノ酸吸収を増大するための組成物および方法 - Google Patents

哺乳動物におけるアミノ酸吸収を増大するための組成物および方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、イヌPepT1(cPepT1)をエンコードするか、またはイヌPepT1(cPepT1)に対して相補的で、新規な、単離されかつ精製された核酸(RNAまたはDNA)を提供する。本発明はまた、ペプチドのイヌPepT1輸送能力を決定するための方法、または動物において有益な栄養上の特性を有するペプチドを決定するための方法を提供する。本発明はさらに、上述の方法によって同定されたペプチドを含む動物用の食餌性組成物を提供する。

Description

【背景技術】
【0001】
イヌのトリプトファンおよびロイシンのような必須アミノ酸を吸収する能力は、細胞代謝に限定される可能性があると考えられる。イヌの腸細胞の刷子縁(管腔に面する)膜のアミノ酸吸収能力を特徴付けるようにデザインされた最近の研究によって、観察される比較的少量の遊離アミノ酸輸送能力を考慮すれば、ペプチド吸収は特に重要であり得るということが示唆される。(Buddington RK, Paulsen DB. Development of the Canine and Feline Gastrointestinal Tract. In: Reinhart GA, Carey DP, eds. Recent Advances in Canine and Feline Nutrition, Vol. II: 1998 Iams Nutrition Symposium Proceedings. Wilmington: Orange Frazer Press, 1998; 195-215)他の単胃の動物における遊離アミノ酸対ペプチドアミノ酸の量的重要性を理解するためにデザインされた研究からの収集データによると、ペプチド結合したアミノ酸は、腸の管腔からの腸細胞によって吸収されるアミノ酸の大部分の割合を占めることと(Matthews, DM. Protein Absorption, Development and Present State of the Subject, New York: Wiley-Liss, 1991)、ペプチド由来のアミノ酸吸収の速度は、等量の遊離アミノ酸の吸収速度よりも速いこと(Ohkohchi N, Andoh T, Ohi R, Mori S.)とを強力に示している。規定された定法の食餌(配合飼料)は、成長中のラットのアミノ酸およびペプチドの腸輸送の特徴を変化させる(J Pediatr Gastroenterol Nutr 1990 May; 10(4):490-6)。
【0002】
2つのタイプのペプチドトランスポーター(輸送体)が、単胃の動物からクローン化される(Liang R, Fei YJ, Prasad PD, Ramamoorthy S, Han H, Yang-Feng TL, Hediger MA, Ganapathy V, Leibach FH. Human intestinal H+/peptide cotransporter. Cloning, functional expression, and chromosomal localization. J Biol Chem 1995 Mar 24; 270(12):6456-63. Liu W, Liang R, Ramamoorthy S, Fei YJ, Ganapathy ME, Hediger MA, Ganapathy V, Leibach FH. Molecular cloning of PEPT 2, a new member of the H+/peptide cotransporter family, from human kidney. Biochim Biophys Acta 1995 May 4; 1235(2):461-6)。PepT1は、H+依存性、低親和性(mM)、高速のトランスポーターであり、腸の絨毛の成熟腸細胞の刷子縁膜に主に優先的に局在する。PepT2は、H+依存性、高親和性(μM)、低速のトランスポーターであり、腎近位尿細管上皮細胞の先端膜に最も豊富に発現する。ペプチドトランスポーターの重要な特徴は、異なるペプチドに対してある範囲の相対的親和性を有するにもかかわらず、ほとんどのジペプチドおよびトリペプチドを認識し且つ輸送する能力である。さらに両方のトランスポーターは、βラクタム系抗生物質およびカルボキシ末端改質遊離アミノ酸を認識する。これらのトランスポーターの生理学的な機能は、消化器および血液それぞれからジペプチドおよびトリペプチドを吸収することであると考えられる。分子的な証拠は得られていないが、これらの細胞の側底膜において機能する異なるペプチド輸送タンパク質については、強力な生化学的証拠が存在する(Saito H, Inui KI. Dipeptide transporters in apical and basolateral membranes of the human intestinal cell line Caco-2. Am J Physiol 1993 Aug; 265(2 Pt 1): G289-94. Thwaites DT, Brown CD, Hirst BH, Simmons NL. Transepithelial glycylsarcosine transport in intestinal Caco-2 cells mediated by the expression of H+-coupled carriers at both the apical and basal membranes. J Biol Chem 1993 Apr 15; 268(11):7640-2)。
【0003】
Caco−2細胞を用いた研究によって、PepT1トランスポーターのmRNA、タンパク質、および活性は、細胞外基質濃度増加の直接効果と一致する様式で増大することが示されている(Walker D, Thwaites DT, Simmons NL, Gilbert HJ, Hirst BH. Substrate upregulation of the human small intestinal peptide transporter, hPepT1. J Physiol 1998 Mar 15; 507(Pt 3):697-706)。腸の研究により必須アミノ酸トランスポーターについてのmRNAとは対照的に、ペプチドトランスポーターmRNAの発現は、食餌のタンパク質の増加に応答して増大することが示されている(Erickson RH, Gum JR Jr, Lindstrom MM, McKean D, Kim YS. Regional expression and dietary regulation of rat small intestinal peptide and amino acid transporter mRNAs. Biochem Biophys Res Commun 1995 Nov 2; 216(1):249-57)。同様に、PepT1のmRNAおよびタンパク質の腸粘膜における発現は、組織の創傷に応答して増大するが、一方、必須アミノ酸トランスポーターのmRNAは減少する(Tanaka H, Miyamoto KI, Morita K, Haga H, Segawa H, Shiraga T, Fujioka A, Kuoda T, Taketani Y, Hisano S, Fukui Y, Kitagawa K, Takeda E. Regulation of the PepT1 peptide transporter in the rat small intestine in response to 5-fluorouracil-induced injury. Gastroenterology 1998 Apr; 114(4):714-23)。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
イヌが小ペプチドの形態で大量の必須アミノ酸を吸収する能力、並びにその能力が基質の供給によって調節され得るか否かを評価するための研究はほとんど実施されていない。それ故、推定のイヌペプチドトランスポーターによる、ペプチド結合したロイシンおよびトリプトファンの吸収能力を評価する必要性が依然として存在している。さらに、イヌのPepT1をコード化する核酸配列を提供することが望ましい。また、cPepT1に相当するmRNA転写物を提供することも所望される。GlySar取り込みによってcPepT1の機能を特徴付けることと、cPepT1によって十分認識されるジペプチドおよびトリペプチドを同定することと、そしてイヌPepT1(cPepT1)の輸送能力に対するペプチド基質の補充の効果を特徴付けることとがさらに望まれる。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、イヌPepT1(cPepT1)をコード化するか、またはイヌPepT1(cPepT1)に相補的で新規な単離された且つ精製された核酸(RNAまたはDNA)を提供する。この核酸は、配列番号7、配列番号8、配列番号9、もしくは配列番号20であってもよく、またはこれらの配列のうちのいずれかに対して穏やかな若しくはストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下でハイブリダイズさせる核酸であってもよい。また、これらの核酸によってコード化されるペプチド、例えば、配列番号13または配列番号21も提供される。
【0006】
本発明はまた、ペプチドのイヌPepT1輸送能力を決定するための方法、または動物における有益な栄養上の特性を有するペプチドを決定するための方法を提供する。この方法は、不死化した腎臓遠位尿細管上皮(Madin−Darby Canine Kidney(MDCK))細胞と、2〜10アミノ酸を有するペプチドを提供する工程と、この細胞へ輸送されたこのペプチドの量を決定する工程とを包含し、ここで該量が、該ペプチドのイヌPepT1輸送能力に相関する。動物において有益な栄養上の特性を有するペプチドとは、アミノ酸が、ペプチド結合型ではなくむしろ遊離型である場合、そのアミノ酸の吸収速度よりも高速で吸収される少なくとも1つの必須アミノ酸を含むペプチドである。このペプチドは、例えば、GlySar、GlyGly、AlaHis、β−AlaHis(カルノシン)、GlnGln、GlyMet、LeuMet、LeuTrp、MetLeu、MetMet、MetPhe、MetPro、TrpLeu、TrpTrp、GlnGlu、MetGlu、MetLys、TrpGly、MetGlyMetMet(配列番号10)、TrpGlyGly、LeuArg、ArgLeu、GlyLeu、またはArgTrpのように、ジペプチドであっても、トリペプチドであっても、またはテトラペプチドであってもよい。本発明の方法で用いられる細胞は、約5〜8のpH;または約5.5〜7.5のpH、または約6〜6.5のpHの培地中にあってもよい。このペプチドは、約10nm〜約50mMの濃度で存在することもできる。
【0007】
不死化されたMDCK細胞によるGlySar取り込みの特徴づけによって、MDCK細胞がPepT1様活性を表すことが実証され、これによってMDCK細胞によるPepT1 mRNA発現の検出、およびイヌPepT1の生化学的機能を特徴付けるためのモデルとしてのMDCK細胞の使用が確認される。
【0008】
本発明のcPepT1はまた、イヌの栄養に特に重要であるとみなされている必須アミノ酸であるロイシンおよびトリプトファンを含むものが含有する種々のジペプチドおよびトリペプチドを認識し得る。さらに、培養されたMDCK細胞における、H+依存性ペプチド輸送は、少なくとも2つのPepT1基質である、GlySarおよびカルノシンによって刺激され得る。さらに、MDCKによるGlySarのH+依存性の取り込みは、栄養欠乏およびインスリン様増殖因子I(IGF−I)に対して高感度である。
【0009】
本発明はさらに、上述の方法によって同定される少なくとも1つのペプチドを含む、動物の栄養上の利点を改善する食餌性組成物を提供する。
【0010】
本発明は動物、例えばイヌにおける必須アミノ酸の吸収を変更するためのプロセスを提供する。このプロセスは、上述の食餌性組成物を含む食餌を動物に与える工程と、該組成物が、動物の消化器系によって吸収されることを可能にするのに十分な時間に亘り該動物を該食餌で飼育する工程とを包含する。この食餌は、約20〜約30%の粗タンパク質、約10〜約20%の脂肪、および約3〜約10%の食餌性線維を含み得る。
【0011】
本明細書において用いる用語「cPePT1」とは、この輸送タンパク質の改変体、または生物学的に活性もしくは不活性なフラグメントを含む。このポリペプチドの「改変体(variant)」とは、ネイティブなcPepT1タンパク質に対して完全に同一でないcPepT1タンパク質である。改変cPepT1タンパク質は、1つ以上のアミノ酸の挿入、欠失、または置換によりアミノ酸配列を変更することによって得ることができる。このタンパク質のアミノ酸配列は、例えば、置換によって改質されて、ネイティブなポリペプチドに比べて実質的に同じかまたは改善した質を有するポリペプチドを生成する。この置換は、保存的置換であってもよい。「保存的置換(conserved substitution)」とは、あるアミノ酸の、類似の側鎖を有する別のアミノ酸での置換である。保存的置換とは、ペプチドの全体が、その空間的構造を保持するが、生物学的活性は変更されるような、アミノ酸の電荷またはアミノ酸の側鎖の大きさ(あるいは、側鎖の化学基の大きさ、電荷、もしくは種類)におけるできるだけ小さい変化を行うアミノ酸での置換である。例えば、通常の保存的変化としては、次を挙げることもできる:AspからGlu、Asn、またはGln;HisからLys、Arg、またはPhe;AsnからGln、Asp、またはGlu、およびSerからCys、Thr、またはGly。アラニンは、他のアミノ酸の置換に共通して用いられる。20の通常のアミノ酸は、次のように分類され得る:アラニン、バリン、ロイシン、イソロイシン、プロリン、フェニルアラニン、トリプトファン、および非極性側鎖を有するメチオニン;グリシン、セリン、トレオニン、システイン、チロシン、アスパラギン、および無電荷の極性側鎖を有するグルタミン;酸性側鎖を有するアスパラギン酸およびグルタミン酸;ならびに塩基性側鎖を有するリジン、アルギニン、およびヒスチジン(Stryer, L. Biochemistry (2d edition) W. H. Freeman and Co. San Francisco (1981), p. 14-15;Lehninger, A. Biochemistry (2d ed., 1975), p.73-75)。他の、それほど一般的でないアミノ酸、例えばヒドロキシリジン、または上記に列挙した20の一般的なアミノ酸のうちいずれか1つの誘導体の輸送もまた、本発明の範囲内であることが当業者に既知である。
【0012】
改変ポリペプチドが、生物学的活性を改変または改善するために、ポリペプチド構造において、特定のアミノ酸を他のアミノ酸で置換することに基づき、入手し得ることは既知である。例えば、代替的アミノ酸の置換を通して、小さい立体配置上の変化がポリペプチドに与えられ、これが生物学的活性の増大を生じるということがあり得る。あるいは、特定のポリペプチドにおけるアミノ酸置換を用いて、残基を提供し、これが次に、他の分子に連結されて、この出発ポリペプチドの特性を、他の目的に有用であるように十分に保持しているペプチド−分子接合体を提供するということもあり得る。
【0013】
当業者は、あるポリペプチドに相互作用的な生物学的機能を付与するのに、アミノ酸の疎水親水性インデックスを用いることができる。ここでは、特定のアミノ酸が、類似の疎水親水性インデックスを有する他のアミノ酸で置換され、且つ依然として類似の生物学的活性を保持していることが可能であることが見出される。あるいは、同様のアミノ酸の置換は、親水性に基づいてなされてもよい。置換は、各々のアミノ酸に対して割り当てられた親水性に基づいてなされ得ることに注意すべきである。各々のアミノ酸に対して値を割り当てる親水性インデックス、または疎水親水性インデックスのいずれかを用いて、アミノ酸の置換を値が±2、特に好ましくは±1、そして最も好ましくは±0.5以内で行うことが適切である。
【0014】
改変体cPepT1タンパク質は、少なくとも7つのアミノ酸残基、好ましくは約20〜約700のアミノ酸残基、そしてより好ましくは約50〜約700のアミノ酸残基を含み、ここで改変体cPepT1タンパク質は、対応するネイティブなcPepT1タンパク質のアミノ酸配列に対して、少なくとも50%、好ましくは少なくとも約80%、そしてより好ましくは少なくとも約90%、ただし100%未満の連続するアミノ酸配列相同性または同一性を有する。
【0015】
改変体cPepT1タンパク質のアミノ酸配列は、ネイティブなcPepT1タンパク質のアミノ酸配列に本質的に対応する。本明細書において用いる「〜に本質的に対応する(correspond essentially to)」とは、ネイティブなcPepT1タンパク質によって刺激された吸収の値と実質的に同じ吸収の値を惹起するポリペプチド配列をいう。このような吸収は、ネイティブなcPepT1タンパク質によって生じたレベルの少なくとも60%であり得、そしてネイティブなcPepT1タンパク質によって生じたレベルの少なくとも80%でさえあり得る。
【0016】
本発明の改変体は、対応するネイティブなcPepT1タンパク質に存在しないアミノ酸残基を含んでもよいし、または対応するネイティブなcPepT1タンパク質に対して欠失を含んでいてもよい。改変体はまた、対応するネイティブなcPepT1タンパク質に比べて、短縮された「フラグメント」、すなわち、全長タンパク質の一部のみであってもよい。cPepT1タンパク質改変体はまた、少なくとも1つのDアミノ酸を有するペプチドを含む。
【0017】
本発明のcPepT1タンパク質は、cPepT1タンパク質をコード化する単離された核酸(DNAまたはRNA)の配列から発現され得る。ネイティブなcPepT1タンパク質から改変体cPepT1タンパク質へのアミノ酸変化は、対応する核酸配列のコドンを変化させることによって達成され得る。「組み換え体(Recombinant)」とは、遺伝子操作のプロセスによって生み出されたペプチドまたは核酸として同定する。遺伝子コードの重剰性に起因して、個々のヌクレオチドは、コドン中で容易に交換され得、それでもなお同一のアミノ酸配列を生じることは当該分野で周知であることに注意すべきである。用語「タンパク質(protein)」、「ペプチド(peptide)」、および「ポリペプチド(polypeptide)」は、本明細書において交換可能に用いられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
(定義)
用語「遺伝子(gene)」とは、広義には、生物学的機能に関連した核酸の任意のセグメントをいう。従って、遺伝子は、その発現に必要なコード配列、および/または調節配列を含む。例えば、遺伝子とは、mRNA、機能的RNA、または調節配列を含む特異的タンパク質を発現する核酸フラグメントを指す。遺伝子はまた、例えば、他のタンパク質の認識配列を形成する発現されないDNAセグメントを含む。遺伝子は、目的の供給源からのクローン化、または既知の、もしくは予想される配列情報からの合成を含む種々の供給源から入手され得、所望のパラメーターを有するように設計された配列を含むこともできる。
【0019】
用語「ネイティブな遺伝子(native gene)」とは、形質転換されていない細胞のゲノムに存在する遺伝子をいう。
【0020】
「天然に存在する(naturally occuring)」とは、人によって人工的に生み出されることとは区別された、天然に見出され得る物体について述べるために用いられる。例えば、生物体(ウイルスを含む)に存在する天然の供給源から単離され得、実験室において人によって意図的に改質されていないタンパク質またはヌクレオチド配列は、天然に存在している。
【0021】
「マーカー遺伝子(marker gene)」は、選択可能な形質、またはスクリーニング可能な形質をコード化する。
【0022】
用語「キメラ遺伝子(chimeric gene)」とは、次を含む任意の遺伝子をいう:1)天然には一緒に見出されることはない、調節配列およびコード配列を含むDNA配列、または2)天然には隣接していないタンパク質部分をコード化する配列、または3)天然には隣接していないプロモーター部分。従って、異なる供給源に由来するキメラ遺伝子は、調節配列およびコード配列を含んでもよいし、または同じ供給源由来であっても天然に見出されるものとは異なった様式で整列された、調節配列およびコード配列を含んでもよい。
【0023】
「導入遺伝子(transgene)」とは、形質転換によってゲノムに導入され、且つ安定に維持されている遺伝子をいう。導入遺伝子は、例えば、形質転換されるべき特定の細胞の遺伝子に対して異種である遺伝子かまたは相同である遺伝子かのいずれかを含むこともできる。さらに、導入遺伝子は、ネイティブでない生物体に挿入されたネイティブな遺伝子、またはキメラ遺伝子を含んでもよい。用語「内因性遺伝子(endogenous gene)」とは、ある生物体のゲノム中のその天然の位置におけるネイティブな遺伝子をいう。「外来(foreign)」遺伝子とは、宿主生物体では通常見いだされないが、遺伝子移入によって導入されている遺伝子をいう。
【0024】
用語「タンパク質」、「ペプチド」、および「ポリペプチド」は、本明細書において、交換可能に用いられる。
【0025】
発現カセットは、目的のヌクレオチド配列に連結された本発明の転写開始領域を含む。このような発現カセットは、調節領域での転写調製下にある目的の遺伝子を挿入するために複数の制限部位によって提供する。この発現カセットは、選択マーカー遺伝子をさらに含んでもよい。
【0026】
転写カセットは、転写の5’〜3’方向に、転写開始領域および翻訳開始領域、目的のDNA配列、ならびに転写終止領域および翻訳終止領域を含む。この終止領域は転写開始領域固有であってもよく、目的のDNA配列固有であってもよく、または別の供給源由来であってもよい。
【0027】
プロービング(probing)または増幅反応における使用のためのオリゴヌクレオチドは、約30ヌクレオチド長、またはそれより少数のヌクレオチド長(例えば、9、12、15、18、20、21、もしくは24、または9〜30の任意の数)であってもよい。一般的に特定のプライマーは、14ヌクレオチド長より長い。最適の特異性およびコスト効果のためには、16〜24ヌクレオチド長のプライマーが好ましいかもしれない。当業者は、PCRのようなプロセスに用いるためのプライマーのデザインに習熟している。必要に応じて、本明細書に開示された遺伝子の制限フラグメントの全体を用いて、プロービングを行い得、ここでは、100ヌクレオチド長であるか、または1000ヌクレオチド長でさえよい。
【0028】
「コード配列(coding sequence)」とは、特定のアミノ酸配列をコード化し、且つ非コード配列を除外するDNA配列またはRNA配列を指す。これは、「中断されていないコード配列(uninterrupted coding sequence)」を構成し得る、すなわち、cDNAにおけるように、イントロンを欠いているか、または適切なスプライス結合によって結びついた1つ以上のイントロンを含み得る。「イントロン(intron)」とは、一次転写物に含まれるが、タンパク質に翻訳され得る成熟mRNAを生成するために、細胞内のRNAの開裂および再連結を通じて除去されるRNAの配列である。
【0029】
用語「オープンリーディングフレーム(open reading frame)」および「ORF」とは、コード配列の翻訳開始コドンと翻訳終止コドンとの間にコード化されたアミノ酸配列を指す。用語「開始コドン」および「終止コドン」とは、タンパク質合成(mRNA翻訳)の開始および鎖のそれぞれの終止を特定する、コード配列における3つの連続するヌクレオチドの単位(「コドン」)を指す。
【0030】
「機能的なRNA(functional RNA)」とは、翻訳されないアンチセンスRNA、リボザイム、または他のRNAをいう。
【0031】
用語「RNA転写物(RNA transcript)」とは、DNA配列のRNAポリメラーゼ触媒転写から生じる産物を指す。RNA転写物が、DNA配列の完全に相補的なコピーである場合、これは一次転写物と呼ばれるか、または一次転写物の翻訳後プロセッシング由来のRNA配列であってもよく、成熟RNAと呼ばれる。「メッセンジャーRNA(Messenger RNA)」(mRNA)とは、イントロンのないRNAであって、細胞によってタンパク質に翻訳され得るRNAをいう。「cDNA」とは、mRNAに相補的であり、且つmRNAに由来する1本鎖または2本鎖のDNAをいう。
【0032】
「調節配列(regulatory sequence)」および「適切な調節配列(suitable regulatory sequence)」はそれぞれがコード配列の上流(5’非コード配列)、コード配列の中、またはコード配列の下流(3’非コード配列)に配置されており、関連するコード配列の転写、RNAプロセッシングもしくは安定性、または翻訳に影響する、ヌクレオチド配列をいう。調節配列は、エンハンサー、プロモーター、翻訳リーダー配列、イントロン、およびポリアデニル化シグナル配列を含む。それらは、天然配列および合成配列、ならびに合成配列および天然配列の組み合わせであり得る配列を含む。上述で注記されるように、用語「適切な調節配列」とは、プロモーターに限定されない。
【0033】
「5’非コード配列(5’non−coding sequence)」とは、コード配列の5’側(上流)に配置されたヌクレオチド配列をいう。それは、開始コドンの上流の完全にプロセッシングされたmRNAに存在し、mRNAへの一次転写物のプロセッシング、mRNAの安定性、または転写効率に影響することもある(Turner et al., Molecular Biotechnology, 3:225 (1995))。
【0034】
「3’非コード配列(3’non−coding sequence)」とは、コード配列の3’側(下流)に配置され、且つポリアデニル化シグナル配列、およびmRNAプロセッシングまたは遺伝子発現に影響し得る調節シグナルをコード化する他の配列を含む、ヌクレオチド配列をいう。ポリアデニル化シグナルは、通常、mRNA前駆体の3’末端に対するポリアデニル酸域の付加に影響することによって特徴付けられる。
【0035】
用語、「翻訳リーダー配列(translation leader sequence)」とは、プロモーターとコード配列との間の遺伝子のDNA配列部分であって、RNAに転写され、翻訳開始コドンの上流(5’側)の完全にプロセッシングされたmRNAに存在する配列をいう。翻訳リーダー配列は、mRNAへの一次転写物のプロセッシング、mRNA安定性、または翻訳効率に影響する可能性もある。
【0036】
用語「成熟(mature)」タンパク質とは、シグナルペプチドのない、翻訳後プロセッシングされたポリペプチドをいう。「前駆体(precursor)」タンパク質とは、mRNAの翻訳の一次産物をいう。「シグナルペプチド(signal peptide)」とは、ポリペプチドのアミノ酸末端伸長であって、前駆体ペプチドを形成するポリペプチドと共に翻訳され、分泌経路への進入に必要であるものをいう。用語「シグナル配列」とは、シグナルペプチドをコード化するヌクレオチド配列をいう。
【0037】
「細胞内局在配列(intracellular localization sequence)」という用語は、細胞内標的化シグナルをコード化するヌクレオチド配列をいう。「細胞内標的化シグナル(intracellular targeting signal)」とは、タンパク質と共に翻訳され、そしてそれを特定の半細胞区画へ指向するアミノ酸配列である。「小胞体(ER)終止移行シグナル(endoplasmic reticulum(ER)stop transit signal)」とは、ポリペプチドのカルボキシ末端伸長であって、該ポリペプチドと共に翻訳され、分泌経路に進入するタンパク質をER中に保持されるようにするものをいう。「ER停止移行配列(ER stop transit sequence)」とは、ER標的化シグナルをコード化するヌクレオチド配列をいう。
【0038】
「プロモーター(promoter)」とは、ヌクレオチド配列であって、通常そのコード配列の上流(5’側)であり、RNAポリメラーゼおよび適切な転写に必要な他の因子を認識させることによって、そのコード配列の発現を制御するヌクレオチド配列をいう。「プロモーター」としては、TATAボックスからなる短いDNA配列である最小プロモーター、および転写開始の部位を特定するように機能する他の配列が挙げられ、これに対して、発現の制御のために調節エレメントが付加される。「プロモーター」とはまた、最小プロモーターにプラスして、コード配列または機能的RNAの発現を制御し得る調節エレメントを含むヌクレオチド配列をいう。このタイプのプロモーター配列は、近位の、およびより遠位の上流のエレメントからなり、後者のエレメントはしばしば、エンハンサーと呼ばれる。従って、「エンハンサー」は、プロモーター活性を刺激し得るDNA配列であり、プロモーターの本来のエレメント、またはプロモーターのレベルまたは組織特異性を増強するために挿入された異種のエレメントであってもよい。エンハンサーは、両方の配向(正常または反転した配向)で作動可能であり、プロモーターの上流または下流のいずれかに移動した場合でさえ機能し得る。エンハンサーと他の上流のプロモーターエレメントとの両方が、DNA結合タンパク質特異的配列に結合し、この配列が効果を媒介する。プロモーターは、ネイティブな遺伝子からその全体が誘導されてもよく、または天然に見出される異なるプロモーター由来の異なるエレメントから構成されてもよく、または合成DNAセグメントさえからも構成されてもよい。プロモーターは、生理的条件または発生上の条件に応答して転写開始の効率を制御するタンパク質因子の結合に関与するDNA配列を含むこともできる。
【0039】
「開始部位(initiation site)」とは、転写された配列の一部である第一ヌクレオチドの周囲の位置であって、位置+1としても規定される。この部位に関しては、遺伝子の全ての他の配列およびその制御領域を番号付けする。下流配列(すなわち、3’方向のさらなるタンパク質コード配列)を、正と呼び、一方、下流配列(5’方向の制御領域のほとんど)を負と呼ぶ。
【0040】
プロモーターエレメント、特に、不活性であるかまたは上流活性化の非存在下でかなり減少したプロモーター活性を有するTATAエレメントは、「最小プロモーターまたはコアプロモーター(minimal or core promoters)」と呼ばれる。適切な転写因子の存在下で、この最小プロモーターは、転写を可能にするように機能する。従って、「最小プロモーターまたはコアプロモーター(minimal or core promoter)」は、転写開始に必要な全ての基本のエレメント、例えば、TATAボックス、および/またはイニシエーターのみからなる。
【0041】
「誘導性プロモーター(inducible promoter)」とは、調節されたプロモーターであって、化学物質、光、ホルモン、ストレス、または病原体などの外部刺激によって、1つ以上の細胞型において興奮され得るプロモーターをいう。
【0042】
「作動可能に連結された(operably−linked)」とは、一方の機能が、もう一方によって影響されるような単一核酸フラグメント上の核酸配列の会合を指す。例えば、調節性DNA配列は、調節性DNA配列がコードDNA配列の発現に影響する(すなわち、コード配列または機能的RNAが、プロモーターの転写制御下にある)ように、2つの配列が配置されている場合、RNAまたはポリペプチドをコード化するDNA配列と「作動可能に連結された」または「会合された(関連した)(associated with)」という。コード配列は、センス方向またはアンチセンス方向で、調節配列に作動可能に連結され得る。
【0043】
「発現(expression)」とは、細胞中の内因性遺伝子または導入遺伝子の転写、および/または翻訳をいう。例えば、アンチセンス構築物の場合においては、発現とは、アンチセンスDNAの転写のみを指すこともできる。さらに、発現とは、センス(mRNA)または機能的RNAの転写および適切な蓄積をいう。発現はまた、タンパク質の生成を指すこともできる。
【0044】
事実上全てのプロモーターにおける転写開始位置の分析によって、通常、そこで転写が開始する単一の塩基というのはなく、むしろいくらか集合したセットの開始部位があることが明らかになり、その開始部位の各々がmRNAのいくつかの開始位置に相当する。この分布は、プロモーターからポロモーターへと変わるので、それぞれの集団におけるレポーターmRNAの配列は相互に異なる。それぞれのmRNA種は多少とも分解する傾向にあるので、異なるレポーターmRNAについて、単一の分解速度は予測され得ない。種々の真核生物プロモーター配列について、開始部位(「イニシエータ(initiator)」の周囲の配列が、特定のプロモーターによって指向されるRNA発現のレベルを決定するのに重要な役割を果たすことが示されている。これは記載された配列の一部をも含む。従って、プロモーターからレポーター配列への直接融合によって、最適状態にかなり及ばないレベルの転写がもたらされる。
【0045】
発現のパターンおよびレベルを分析するために通常用いられる手順は、細胞におけるタンパク質蓄積の「定常状態」レベルの決定による。当業者に既知のレポーター遺伝子の通常用いられる候補物は、9−グルクロニダーゼ(GUS)、成長ホルモン(GH)、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CAT)、および蛍光特性を有するタンパク質、例えば、Aequora victoria由来の緑色蛍光タンパク質(Green Fluorescent Protein)(GFP)である。しかし、原則的に、より多くのタンパク質が必須の細胞機能を妨害しないという条件で、この目的に適している。局在化の数量化および決定のためには、多数のツールが適している。検出システムは容易に作製されるか、または利用可能であり、これは例えば、免疫化学的、酵素的、蛍光的な検出および数量化に基づく。タンパク質レベルは、細胞抽出物中で、または損なわれていない組織中で、タンパク質発現の原位置分析を用いて決定され得る。
【0046】
一般に、1つのキメラプロモーターレポーター構築物を有する、個々の形質転換された系統は、レポーター遺伝子の発現のレベルにおいて変化する。また、頻繁に観察されるのは、そのような形質転換体がどのような検出可能な産物(RNAまたはタンパク質)も発現しないという現象である。発現の可変性は通常、位置の影響に帰せられるが、この不活性の基礎にある分子機構は通常明確ではない。
【0047】
「非特異的な発現(non−specific expression)」とは、「調節されたプロモーター(regulated promoter)」からの、所望されない細胞または組織における、構成的発現または低レベルの基礎的な(「リーキー(leaky)」)発現をいう。
【0048】
「アンチセンス阻害(antisense inhibition)」とは、内因性遺伝子または導入遺伝子からのタンパク質の発現を抑制し得るアンチセンスRNA転写物からの生産物を指す。
【0049】
「同時抑制(co−suppression)」および「トランスイッチ(transwitch)」はそれぞれ、同一かまたは実質的に同様の導入遺伝子または内因性遺伝子の発現を抑制し得るセンスRNA転写物からの産物を指す(米国特許第5,231,020号)。
【0050】
「に対して相同な(homologous to)」とは、2つの核酸分子のヌクレオチド配列の間の類似性、または2つのタンパク質分子のアミノ酸配列間の類似性をいう。このような相同性の評価は、当業者によって十分に理解されるように(Haines and Higgins (eds.), Nucleic Acid Hybridization, IRL Press, Oxford, U.Kに記載されるように)、ストリンジェンシーな条件下で、DNA−DNAのハイブリダイゼーションもしくはDNA−RNAのハイブリダイゼーションのいずれかによって、または2つの核酸もしくはタンパク質間の配列類似性の比較によって提供される。
【0051】
「実質的に同様(substantially similar)」という用語は、本発明の配列の等価物を表す、ヌクレオチド配列およびアミノ酸配列をいう。例えば、遺伝子コードの縮重性を単に反映するが、それにもかかわらず本発明のアミノ酸配列に同一のアミノ酸配列をエンコードする、変更したヌクレオチド配列は本発明の配列と実質的に同様である。さらに、本発明の配列と実質的に同様のアミノ酸配列とは、本発明の配列に対して全体的なアミノ酸同一性が95%以上である配列である。等価なヌクレオチド配列またはアミノ酸配列を生じる、本発明に対する改変は十分に当該分野の慣用的な技術の範囲内である。さらに、当技術者は、本発明によって包含される等価なヌクレオチド配列がまた、本発明の特許請求の語義どおりの範囲内であるヌクレオチド配列と、ストリンジェントな条件下(0.1×SSC、0.1%SDS、65℃)でハイブリダイズさせる能力によって同定され得ることを認識する。
【0052】
「導入遺伝子活性化系(transgene activation system)」とは、不活性な導入遺伝子およびキメラの部位特異的リコンビナーゼ遺伝子からなる発現系であって、一緒に機能して、調節された様式で導入遺伝子発現をもたらす発現系をいう。組み換えの特異性は、調節されたプロモーターの特異性、および野生型または変異の部位特異的配列の使用によって決定される。この系の両方のエレメントは、染色体に組み込まれ、且つ独立して遺伝され得る。
【0053】
「標的遺伝子(target gene)」とは、所望の標的コード配列、機能的RNA、またはタンパク質を発現するレプリコン上の遺伝子をいう。標的遺伝子は、レプリコン複製にとって必須ではない。さらに、標的遺伝子は、ネイティブでない生物体中に挿入されたネイティブな非ウイルス遺伝子、またはキメラ遺伝子を含み得、適切な調節配列の制御下にある。従って、標的遺伝子中の調節配列は、ウイルスを含む任意の供給源に由来してもよい。
【0054】
「転写停止フラグメント(transcription stop fragment)」とは、転写を終止し得るポリアデニル化シグナル配列のような1つ以上の調節シグナルを含む、ヌクレオチド配列をいう。例としては、ノパリンシンターゼ、およびリブロースビスホスフェートカルボキシラーゼの小サブユニットをコード化する遺伝子の3’非調節性領域が挙げられる。
【0055】
「翻訳停止フラグメント(translation stop fragment)」とは、翻訳を終止させ得る、3つのフレーム全てにおける1つ以上の終止コドンのような1つ以上の調節シグナルを含むヌクレオチド配列をいう。コード配列の5’末端における開始コドンに隣接するかまたはその付近の翻訳停止フラグメントの挿入は、いかなる翻訳、あるいは不適切な翻訳も結果として生じない。部位特異的組み換えによる翻訳停止フラグメントの切除によって、コード配列に部位特異的配列が残るが、これは開始コドンを用いる適切な翻訳を妨害することはない。
【0056】
「ブロッキングフラグメント(blocking fragment)」とは、不活性な導入遺伝子を生じるコード配列の転写、および/または適切な翻訳をブロックし得る、部位特異的配列に隣接しているDNAフラグメントをいう。ブロッキングフラグメントが、ポリアデニル化シグナル配列、および転写を終止させ得る調節シグナルをエンコードする他の配列を含む場合、ブロッキングフラグメントは、5’非翻訳領域、すなわち、転写開始部位とORFとの間に配置される場合、コード配列の転写をブロックし得る。コード配列に挿入された場合、ブロッキングフラグメントは、そのオープンリーディングフレームを中断することによって、適切な翻訳をブロックし得る。部位特異的組み換えによるDNA再整列によって、転写、および/または適切な翻訳可能性を回復することができる。例えば、部位特異的組み換えによるブロッキングフラグメントの切除によって、部位特異的配列が残されたままになり、これが転写、および/または適切な翻訳可能性を可能にする。転写または翻訳停止フラグメントは、ブロッキングフラグメントであるとみなされる。
【0057】
「シスの(in cis)」、および「トランスの(in trans)」という用語はそれぞれ、同じDNA分子上か、または異なるDNA分子上のウイルスの複製起点およびタンパク質遺伝子複製起点のようなDNAエレメントの存在をいう。
【0058】
「シス作用配列(cis−acting sequence)」および「シス作用エレメント(cis−acting element)」という用語は、DNA配列またはRNA配列であって、その機能は、それらが同じ分子上にあることを要する配列をいう。レプリコン上のシス作用配列の例はウイルス複製起点である。
【0059】
「トランス作用配列(trans−acting sequence)」および「トランス作用エレメント(trans−acting element)」という用語は、DNA配列またはRNA配列であって、その機能は、それらが同じ分子上にあることを要さない配列をいう。
【0060】
「シス作用ウイルス配列(cis−acting viral sequence)」とは、ウイルス複製に必要なウイルス配列(例えば、複製起点)であって、且つシス方向のウイルス配列をいう。
【0061】
「トランス活性化遺伝子(transactivating gene)」とは、トランス活性化タンパク質をコード化する遺伝子を指す。この遺伝子は、ウイルス複製タンパク質、または部位特異的レプリカーゼをコード化し得る。この遺伝子は、天然の遺伝子、例えば、ウイルス複製遺伝子、またはキメラ遺伝子であり得、例えば、調節配列が部位特異的リコンビナーゼまたはウイルス複製タンパク質のオープンリーディングフレームに作動可能に連結されている場合である。「トランス活性化遺伝子」は、染色体に組み込まれても、または一過性に発現されてもよい。
【0062】
「野生型(wild−type)」とは、いかなる既知の変異もない、天然に見出される正常な遺伝子、ウイルス、または生物体をいう。
【0063】
「ゲノム(genome)」とは、生物体の完全な遺伝物質をいう。「核酸(nucleic acid)」という用語は、1本鎖型もしくは2本鎖型のいずれかのデオキシリボヌクレオチドまたはリボヌクレオチド、およびそれらの重合体であって、プリンまたはピリミジンのいずれかである糖、リン酸、および塩基を含有する単量体(ヌクレオチド)から構成されるものをいう。特に限定しない限り、この用語は、参照核酸と同様の結合特性を有し、そして天然に存在するヌクレオチドと同様の様式で代謝される、天然のヌクレオチドの既知のアナログを含む核酸を包含する。他に示さない限り、特定の核酸配列はまた暗黙のうちに、それらの保存的に改質された改変体(例えば、縮重コドン置換)および相補的な配列、ならびに明白に示された配列を包含する。特に、縮重コドン置換は、1つ以上の選択された(または全ての)コドンの第3位置が、混合された塩基、および/またはデオキシイノシン残基で置換されている配列を生じることによって達成され得る(Batzer et al., Nucleic Acid Res., 19, 5081 (1991); Ohtsuka et al., J. Biol. Chem., 260, 2605 (1985); Rossolini et al., Mol. Cell. Probes, 8, 91 (1994))。「核酸フラグメント(nucleic acid fragment)」とは、所定の核酸分子の画分である。高等動物では、デオキシリボ核酸(DNA)は、遺伝物質であるが、一方リボ核酸(RNA)は、DNAに含まれている情報をタンパク質へ転移することに関与している。「ゲノム(genome)」とは、生物体のそれぞれの細胞内に含まれる遺伝物質の全体である。「ヌクレオチド配列(nucleotide sequence)」という用語は、1本鎖であっても、または2本鎖であってもよいDNAまたはRNAの重合体を指す。これには、必要に応じて、DNAまたはRNAの重合体に組み込み得る、合成の、天然でないかまたは変更されたヌクレオチド塩基を含む。「核酸(nucleic acid)」または「核酸配列(nucleic acid sequence)」という用語は、遺伝子、遺伝子にエンコードされるcDNA、DNA、およびRNAと交換可能に用いることができる。
【0064】
本発明は、単離されるかまたは実質的に精製された核酸またはタンパク質組成物を包含する。本発明の状況において、「単離された(isolated)」DNA分子もしくは「精製された(purified)」DNA分子、または「単離された」ポリペプチド、もしくは「精製された」ポリペプチドとは、人の手によって、そのネイティブな環境とは離れて存在し、従って天然の産物ではないDNA分子、またはポリペプチドである。単離されたDNA分子またはポリペプチドは、精製された形態で存在してもよいし、または例えば、トランスジェニック宿主細胞のように、ネイティブでない環境に存在してもよい。例えば、「単離された」か、または「精製された」、核酸分子もしくはタンパク質、またはそれらの生物学的に活性な部分は、組み換え技術によって生成された場合は他の細胞物質もしくは培養培地を実質的に含まないか、または化学的に合成された場合は化学的前駆体もしくは他の化学物質を実質的に含まない。好ましくは、「単離された(isolated)」核酸は、その核酸が由来する生物体のゲノムDNA中の核酸(すなわち、その核酸の5’末端および3’末端に配置された配列)に天然に隣接する配列(好ましくはタンパク質コード配列)を含まない。例えば、種々の実施形態において、単離された核酸分子は、その核酸が由来する細胞のゲノムDNA中の核酸分子に天然に隣接するヌクレオチド配列の約5kb、4kb、3kb、2kb、1kb、0.5kb、または0.1kb未満を含み得る。細胞物質を実質的に含まないタンパク質は、混入する乾燥したタンパク質の約30重量%、20重量%、10重量%、5重量%未満を有するタンパク質またはポリペプチドの調製物を含む。本発明のタンパク質、またはその生物学的に活性な部分が、組み換え生成される場合、好ましくは、培養培地は、乾燥した化学物質の前駆体または乾燥した目的とする化学物質の非タンパク質約30%、20%、10%、または5%未満である。開示されたヌクレオチド配列のフラグメントおよび改変体、およびそれらによってエンコードされるタンパク質または部分長のタンパク質も本発明によって包含する。「フラグメント」によって、ヌクレオチド配列の一部、またはアミノ酸配列の一部、さらにそれらによってエンコードされるポリペプチドまたはタンパク質の一部を意図する。あるいは、ハイブリダイゼーションプローブとして有用なヌクレオチド配列のフラグメントは一般に、生物学的活性を保持するフラグメントタンパク質をエンコードしない。従って、ヌクレオチド配列のフラグメントは、少なくとも約9ヌクレオチド、約12ヌクレオチド、約20ヌクレオチド、約50ヌクレオチド、約100ヌクレオチド、またはそれ以上の範囲に及んでもよい。
【0065】
「改変体(variant)」とは、実質的に同様の配列を意図する。ヌクレオチド配列について、改変体は、遺伝子コードの縮重性により、ネイティブなタンパク質のアミノ酸配列と同一のアミノ酸配列をエンコードする配列を含む。天然に存在する対立遺伝子改変体は、例えば、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)およびハイブリダイゼーション技術と同様の周知の分子生物学的技術の使用によって同定され得るものである。改変ヌクレオチド配列はまた、ネイティブなタンパク質をエンコードする、部位特異的な変異誘発性を用いることによって生成された配列などの合成的に誘導されたヌクレオチド配列、およびアミノ酸置換を有するポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む。概して、本発明のヌクレオチド配列改変体は、ネイティブなヌクレオチド配列に対して、少なくとも40%、50%、60%〜70%、例えば、好ましくは71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%〜79%、一般には少なくとも80%、例えば、81%〜84%、少なくとも85%、例えば、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%〜98%の配列同一性を有する。
【0066】
「改変体」ポリペプチドとは、次によるネイティブなタンパク質由来のポリペプチドを意図する:ネイティブなタンパク質のN末端、および/またはC末端に対する1つ以上のアミノ酸の欠失(いわゆる短縮)または付加;ネイティブタンパク質における1つ以上の部位での1つ以上のアミノ酸の欠失または付加;あるいはネイティブなタンパク質における1つ以上の部位での1つ以上のアミノ酸の置換。このような改変体は、例えば、遺伝的多形性から、またはヒトの操作から生じ得る。このような操作の方法は、当該分野で一般に公知である。
【0067】
従って、本発明のポリペプチドは、アミノ酸の置換、欠失、短縮、および挿入を含む種々の方法で変更され得る。このような操作のための方法は一般に当該分野で公知である。例えば、ポリペプチドのアミノ酸配列改変体は、DNA中での変異によって調製され得る。変異誘発およびヌクレオチド配列変更の方法は、当該分野で周知である。例えば、次の参考文献およびそれらに引用される参考文献を参照のこと:Kunkel, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 488 (1985); Kunkel et al., Methods in Enzymol., 154, 367 (1987);米国特許第4,873,192号;Walker and Gaastra, eds., Techniques in Molecular Biology, MacMillan Publishing Company, New York (1983)。目的のタンパク質の生物学的活性に影響しない適切なアミノ酸置換に対する手引きは、本明細書において参考として援用され、次に見出すことができる:Dayhoff et al., Atlas of Protein Sequence and Structure, Natl. Biomed. Res. Found., Washington, C.D. (1978)。1つのアミノ酸を、同様の特性を有する別のアミノ酸と交換するような保存的置換が好ましい。
【0068】
従って、本発明の遺伝子およびヌクレオチド配列は、天然に存在する配列および変異体の両方を含む。同様に、本発明のポリペプチドは、天然に存在するタンパク質、ならびにその改変体およびその改質された型の両方を包含する。このような改変体は所望の活性を保有したままである。本明細書に包含されるポリペプチド配列の欠失、挿入、および置換は、このポリペプチドの特徴においてラジカルな変化を生じるとは予想されない。しかし、置換、欠失、または挿入の正確な影響を、事前に予想することが難しい場合、当業者は、その影響が慣用的なスクリーニングアッセイで評価されることを認識するであろう。
【0069】
本明細書において用いられる「発現カセット」とは、適切な宿主細胞において特定のヌクレオチド配列の発現を指向し得るDNA配列であって、終止シグナルに作動可能に連結されている、目的のヌクレオチド配列に作動可能に連結されたプロモーターを含むことを意味する。発現カセットはまた、代表的には、ヌクレオチド配列の適切な翻訳に必要な配列を含む。コード領域は通常、目的のタンパク質をコード化するが、また目的の機能的RNA、例えば、アンチセンスRNAまたは非翻訳RNAをセンス方向またはアンチセンス方向でコード化してもよい。目的のヌクレオチド配列を含む発現カセットは、その成分の少なくとも1つが、その他の成分の少なくとも1つに関して異種であることを意味するキメラであってもよい。この発現カセットはまた、天然に存在するものであってもよいが、異種発現に有用な組み換え型で得られているものであってもよい。発現カセットにおけるヌクレオチド配列の発現は、構成的プロモーターの制御下であっても、あるいは宿主細胞がいくつかの特定の外部刺激に曝された時にのみ、転写を開始する誘導性プロモーターの制御下であってもよい。多細胞生物の場合、プロモーターはまた、特定の組織もしくは器官、または発生の段階に特異的であり得る。
【0070】
本発明のタンパク質は、アミノ酸の置換、欠失、短縮、および挿入を含む種々の方法で変更することもできる。このような操作の方法は当該分野で公知である。変異誘発およびヌクレオチド配列変更の方法は、当該分野で周知である。例えば、次の参考文献およびそれらに引用される参考文献を参照のこと:Kunkel, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82:488-492 (1985);Kunkel et al., Methods in Enzymol. 154:367-382 (1987);米国特許第4,873,192号;Walker and Gaastra, eds. (1983) Techniques in Molecular Biology Biology (MacMillan Publishing Company, New York)。目的のタンパク質の生物学的活性に影響しない適切なアミノ酸置換に対する手引きは、本明細書において参考として援用される次のモデルに見出され得る:Dayhoff et al. (1978) Atlas of Protein Sequence and Structure (Natl. Biomed. Res. Found., Washington, D.C.)。1つのアミノ酸を、同様の特性を有する別のアミノ酸と交換するような保存的置換が好ましいこともある。
【0071】
従って、本発明の遺伝子およびヌクレオチド配列は、天然に存在する配列型および変異体型の両方を含む。同様に、本発明のタンパク質は、天然に存在するタンパク質、ならびにそのバリエーションおよび改変された型の両方を包含する。このような改変体は、所望の疾患耐性活性を保有したままである。明らかに、この改変体をコード化するDNAにおいてなされる変異は、リーディングフレーム以外の配列を置いてはならず、そして好ましくは、二次的なmRNA構造を生じ得る相補的な領域を生成しない。例えば、欧州特許出願公開第75,444号を参照のこと。
【0072】
本明細書に包含されるタンパク質配列の欠失、挿入、および置換は、このタンパク質の特徴においてラジカルな変化を生じるとは予想されない。しかし、置換、欠失、または挿入の正確な効果を前もって予想することが難しい場合、当業者は、その効果が慣用的なスクリーニングアッセイで評価されることを認識するであろう。このような配列のハイブリダイゼーションは、ストリンジェントな条件下で実行されることもできる。
【0073】
「ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件(stringent hybridization conditions)」および「ストリンジェントなハイブリダイゼーション洗浄条件(stringent hybridization wash conditions)」とは、サザンハイブリダイゼーションおよびノーザンハイブリダイゼーションのような核酸ハイブリダイゼーション実験の状況では配列依存性であり、異なる環境パラメーターの下では相違する。より長い配列は、高温で特異的にハイブリダイズさせる。核酸のハイブリダイゼーションに対する広範な手引きを次に挙げる:Tijssen, Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular biology-Hybridization with Nucleic Acid Probes, page 1, chapter 2 "Overview of principles of hybridization and the strategy of nucleic acid probe assays" Elsevier, New York (1993)。概して、高度にストリンジェントなハイブリダイゼーション条件および洗浄条件は、ある同定されたイオン強度およびpHで、特定の配列についての熱融点(Tm)より約5℃低くなるように選択される。代表的には、「ストリンジェントな条件」下では、プローブはその標的配列にハイブリダイズさせるが、他の配列にはハイブリダイズさせない。例えば、「ストリンジェントな条件」または「ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件」とは、プローブが、他の配列よりもその標的配列に対して、検出可能に大きい程度(例えば、バックグラウンドを少なくとも2倍上回る)までハイブリダイズさせる条件を意図する。ハイブリダイゼーションのストリンジェンシー、および/または洗浄条件を制御することによって、プローブに100%相補的である標的配列が同定され得る(相同性プロービング(homologous probing))。あるいは、ストリンジェンシー条件を調整して、より低い程度の類似性が検出される(異種性プロービング(heterologous probing))ように、配列中のいくつかのミスマッチを可能にさせることができる。一般に、プローブは、約1000ヌクレオチド長未満、好ましくは500ヌクレオチド長未満である。
【0074】
代表的に、ストリンジェントな条件とは、塩濃度が、pH7.0〜8.3で、1.5M Naイオン未満、代表的には0.01〜0.1M Naイオン濃度(または他の塩)であり、温度が、短い(例えば、10〜50ヌクレオチドの)プローブについては、少なくとも約30℃、そして長い(例えば、50ヌクレオチドより長い)プローブについては、少なくとも約60℃である。ストリンジェントな条件はまた、ホルムアミドのような不安定化剤の添加によって達成することもできる。
【0075】
代表的な低ストリンジェンシー条件は、37℃で、30〜35%のホルムアミド、1M NaCl、1% SDS(ドデシル硫酸ナトリウム)の緩衝液を用いたハイブリダイゼーション、および50〜55℃で、1×SSCまたは2×SSC(20×SSC=3.0M NaCl/0.3Mのクエン酸三ナトリウム)中の洗浄を含む。代表的な穏やかなストリンジェンシー条件は、37℃で、40〜45%のホルムアミド、1.0M NaCl、1% SDS中でのハイブリダイゼーションと55〜60℃で、0.5×SSCまたは1×SSC中の洗浄とを含む。代表的な高ストリンジェンシー条件は、37℃で、50%のホルムアミド、1M NaCl、1% SDS中でのハイブリダイゼーションと、60〜65℃で、0.1×SSC中の洗浄とを含む。
【0076】
特異性は代表的に、ハイブリダイゼーション後洗浄の関数であり、重要な因子は、最終洗浄溶液のイオン強度および温度である。DNA−DNAハイブリッドについては、Tmは、MeinkothおよびWahl(Anal.Biochem.138:267-284(1984))の等式(Tm81.5℃+16.6(log M)+0.41(GC%)−0.61(form%)−500/L)から概算され得る;ここでMは、1価の陽イオンのモル濃度であり、GC%は、DNA中のグアノシンヌクレオチドおよびシトシンヌクレオチドのパーセンテージであり、form%は、ハイブリダイゼーション溶液中のホルムアミドのパーセンテージであり、そしてLは、塩基対中のハイブリッドの長さである。Tmは、相補的な標的配列のうち50%が、完全にマッチしたプローブにハイブリダイズさせる(同定されたイオン強度およびpHの下で)温度である。
【0077】
特定のプローブについてのTmに等しくなるように、極めてストリンジェントな条件を選択する。サザンブロットまたはノーザンブロットにおけるフィルター上に100を超える相補的な残基を有する、相補的な核酸のハイブリダイゼーションのためのストリンジェントなハイブリダイゼーション条件の例は、42℃で1mgのヘパリンを有する50%ホルムアミドであり、このハイブリダイゼーションは一晩実行される。高度にストリンジェントな条件の例は、約15分間72℃で0.15MのNaClである。ストリンジェントな洗浄条件の例は、15分間65℃の0.2×SSC洗浄である(SSC緩衝液の説明については、Sambrook(後出)を参照のこと)。しばしば、バックグラウンドのプローブシグナルを取り除くために、高ストリンジェンシーな洗浄に先立って、低ストリンジェンシーな洗浄が行われる。例えば、100ヌクレオチドを超える2重鎖についての穏やかなストリンジェンシーの例は、45℃、15分間の1×SSCである。例えば、100ヌクレオチドを超える2重鎖についての低ストリンジェンシーな洗浄の例は、40℃、15分間の4〜6×SSCである。短いプローブ(例えば、約10〜50ヌクレオチド)に関しては、ストリンジェントな条件は、代表的に、pH7.0〜8.3で、約1.0M Naイオン未満の塩濃度、代表的に約0.01〜1.0MのNaイオン濃度(または他の塩)を含み、温度は代表的に少なくとも約30℃である。ストリンジェントな条件はまた、ホルムアミドのような不安定化剤の添加によって達成され得る。一般に、特定のハイブリダイゼーションアッセイにおいて関連のないプローブについて観察されたシグナル対ノイズ比に対して2×(またはそれ以上)のシグナル対ノイズ比は、特定のハイブリダイゼーションの検出を示す。ストリンジェントな条件下でお互いにハイブリダイズさせない核酸は、それらがエンコードするタンパク質が実質的に同一である場合は、依然として実質的に同一である。これは、例えば、遺伝子コードによって許容される最大のコドン縮重を用いて核酸のコピーが生成される場合に生じる。
【0078】
次は、本発明の参照ヌクレオチド配列に対して実質的に同一であるクローン相同体(ホモログ)ヌクレオチド配列に対して用いることもできるハイブリダイゼーション条件/洗浄条件のセットの例である:参照ヌクレオチド配列は好ましくは、50℃で、7%ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、0.5M NaPO4、1mM EDTA中で50℃、2×SSC、0.1%SDS中での洗浄を伴い;望ましくは、50℃で7%ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、0.5M NaPO4、1mM EDTA中で、50℃、1×SSC、0.1%SDS中での洗浄を伴い;なおより望ましくは、50℃で、7%ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、0.5M NaPO4、1mM EDTA中で、50℃、0.5×SSC、0.1%SDS中での洗浄を伴って;好ましくは、50℃で、7%ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、0.5M NaPO4、1mM EDTA中で、50℃、0.1×SSC、0.1%SDS中での洗浄を伴って;より好ましくは、50℃で、7%ドデシル硫酸ナトリウム(SDS)、0.5M NaPO4、1mM EDTA中で、65℃、0.1×SSC、0.1%SDS中での洗浄を伴って、この参照ヌクレオチド配列にハイブリダイズさせる。
【0079】
mは、ミスマッチの1%ごとについて、約1℃ずつ低下する;従って、Tm、ハイブリダイゼーション、および/または洗浄の条件は、所望の同一性の配列に対してハイブリダイズさせるように調整され得る。例えば、90%を超える同一性を有する配列を探す場合、Tmは、10℃低下され得る。一般に、特定の配列およびその相補体について、所定のイオン強度およびpHで、熱融点(Tm)よりも約5℃低くなるように、ストリンジェントな条件が選択される。しかし、厳密にストリンジェントな条件は、熱融点(Tm)よりも1、2、3、または4℃低いハイブリダイゼーション、および/または洗浄を利用し得る;穏やかなストリンジェントな条件は、熱融点(Tm)よりも6、7、8、9または10℃低いハイブリダイゼーション、および/または洗浄を利用し得る;低度にストリンジェントな条件は、熱融点(Tm)よりも11、12、13、14、15、または20℃低いハイブリダイゼーション、および/または洗浄を利用し得る。これらのパラメーター、ハイブリダイゼーションおよび洗浄の構成、ならびに所望のTを用いて、当業者は、ハイブリダイゼーション、および/または洗浄溶液のストリンジェンシーにおけるバリエーションが、本質的に記載されていることを理解するであろう。所望のミスマッチの程度が、45℃(水溶液)、または32℃(ホルムアミド溶液)未満のTを生じる場合、より高い温度が用いられ得るようにSSC濃度を上昇させることが好ましい。核酸のハイブリダイゼーションに対する広範な手引きは次を参照のこと:Tijssen (1993) Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology-Hybridization with Nucleic Acid Probes, Part 1, Chapter 2 (Elsevier, New York); and Ausubel et al., eds. (1995) Current Protocols in Molecular Biology, Chapter 2 (Greene Publishing and Wiley - Interscience, New York). See Sambrook et al. (1989) ) Molecular Cloning: A Laboratory Manual (2d ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press, Plainview, New York)。
【0080】
一般に、特定の配列について、所定のイオン強度およびpHで、熱融点(Tm)よりも約5℃低くなるように、ストリンジェントな条件が選択される。しかし、ストリンジェントな条件は、本明細書において他の方法で認可したような所望の程度のストリンジェンシーに依存して、約1℃〜約20℃の範囲の温度を包含する。ストリンジェントな条件下で相互にハイブリダイズさせない核酸は、それらがコード化するポリペプチドが本質的に同一である場合、依然として実質的に同一である。これは、例えば、遺伝子コードによって許容される最大のコドン縮重を用いて核酸のコピーが生成される場合に生じることもある。2つの核酸配列が実質的に同一であるというインデックスの1つは、この第一の核酸によってエンコードされるポリペプチドが、第二の核酸によってエンコードされるポリペプチドと免疫学的に交差反応性である時である。
【0081】
「ベクター(vector)」は、とりわけ、2本鎖または1本鎖の直線または環形である任意のプラスミド、コスミド、またはファージを含むと同定され、これらは自己遺伝性であっても移動性であっても、またはそうでなくてもよく、細胞ゲノムへの組み込みかまたは染色体外に存在する(例えば、複製起点を有する自律性複製プラスミド)かのいずれかによって、原核生物宿主または真核生物宿主を形質転換し得る。
【0082】
特別に含まれるのはシャトルベクターである。シャトルベクターとは、2つの異なる宿主生物体において天然にまたは設計により複製し得るDNAビヒクルを意味する。この宿主生物体は、放線菌類および関連の種、細菌、ならびに真核生物(例えば、高等生物細胞、哺乳動物、酵母、または真菌細胞)から選択されてもよい。
【0083】
好ましくは、ベクター中の核酸は、微生物、例えば、細菌、または動物の細胞のような、宿主細胞における転写のための適切なプロモーター、または他の調節エレメントの制御下であり且つ作動可能に連結されている。ベクターは、複数の宿主において機能する2機能性の発現ベクターであってもよい。ゲノムDNAの場合、これは、自己のプロモーターまたは他の調節性エレメントを含んでもよく、cDNAの場合、これは、宿主細胞における発現のための適切なプロモーターまたは他の調節性エレメントの制御下であってもよい。
【0084】
「クローニングベクター(cloning vector)」は代表的に、外来のDNA配列が、そのベクターの必須の生物学的機能を損なうことなく、決定可能な様式で挿入され得る1または少数の制限エンドヌクレアーゼ認識部位に、ならびにこのクローニングベクターで形質転換された細胞の同定および選択における使用に適切なマーカー遺伝子を含む。マーカー遺伝子としては代表的に、テトラサイクリン耐性、ハイグロマイシン耐性、またはアンピシリン耐性を提供する遺伝子が挙げられる。
【0085】
「作動可能に連結される(operably linked)」とは、同じ核酸分子の一部として連結され、転写がプロモーターから開始されるように適切に配置および方向付けされていることを意味する。プロモーターに作動可能に連結されたDNAは、このプロモーターの「転写開始調節下(under transcriptional initiation regulation)」である。
【0086】
「キメラの(chimeric)」は、ベクターまたは遺伝子のようなDNA配列が、組み換えDNA技術によって一緒に融合された、異なる起源の1つ以上のDNA配列から構成され、天然には存在しないDNA配列を生じることを示すために用いられる。
【0087】
用語「異種のDNA配列(heterologous DNA sequence)」、「外因性DNAセグメント(exogenous DNA segment)」、または「異種の核酸(heterologous nucleic acid)」が本明細書において用いられる場合、それぞれ特定の宿主細胞に対して外来の供給源が起源である配列か、またはもし同じ供給源由来である場合はその元の形態から改質されている配列をいう。従って、宿主細胞中の異種遺伝子としては、特定の宿主細胞に対して内因性であるが、例えば、DNAシャッフリングの使用によって改変されている遺伝子が挙げられる。この用語はまた、天然に存在するDNA配列の天然には存在しない複数のコピーを含む。従って、この用語は、細胞に対して外来または異種であるDNAセグメントか、または細胞に対して同種(相同)であるが、宿主細胞核酸内の位置において、そのエレメントが、本来見い出されないDNAセグメントをいう。外因性DNAセグメントが発現されて、外因性ポリペプチドが生じる。
【0088】
「同種の(相同な)(homologous)」DNA配列とは、それが導入される宿主細胞と天然に関連しているDNA配列である。
【0089】
次の用語は、2つ以上の核酸またはポリヌクレオチド間の配列の関係を記載するために用いられる:(a)「参照配列(reference sequence)」、(b)「比較ウインドウ(comparison window)」、(c)「配列同一性(sequence identity)」、(d)「配列同一性のパーセンテージ(percentage of sequence identity)」、および(e)「実質的な同一性(substantial identity)」。
【0090】
本明細書において用いる場合、「参照配列」とは、配列比較のための基礎として用いられる同定の配列である。例えば、全長cDNAもしくは遺伝子配列のセグメント、または完全なcDNAもしくは遺伝子配列として、参照配列は特定の配列のサブセットであってもまたは全体であってもよい。
【0091】
本明細書において用いる場合、「比較ウインドウ」は、ポリヌクレオチド配列の連続するセグメントおよび特定のセグメントに対する参照を作成する。ここで比較ウインドウ中のポリヌクレオチド配列は、この2つの配列の最適アラインメントのために、参照配列(付加も欠失も含まない)に比べて付加または欠失(すなわち、ギャップ)を含んでもよい。一般に、比較ウインドウは、少なくとも20連続するヌクレオチド長であり、任意選択的に30、40、50、100、またはそれ以上であってもよい。当業者は、ポリヌクレオチド配列におけるギャップの包含に起因して、参照配列に対する高い類似性を回避するために、ギャップペナルティーが代表的には導入され、マッチの数から差引きされることを理解する。
【0092】
比較のための配列アラインメントの方法は、当該分野で周知である。従って、任意の2つの配列間パーセント同一性の決定は、数学的アルゴリズムを用いて達成され得る。好ましくは、このような数学的アルゴリズムの非限定的な例は、Karlin および AltschulのProc. Nath. Acad. Sci. USA 90:5873-5877 (1993)で改質されたように、次が挙げられる:Myers および Miller のアルゴリズム、CABIOS 4:11-17 (1988);Smith et al の局所相同性アルゴリズム、Adv. Appl. Math. 2:482 (1981);Needleman および Wunsch の相同性アラインメントアルゴリズム、J. Mol. Biol. 48:443-453(1970);Pearson および Lipman の類似性検索法(search-for-similarity-method)Proc. Natl. Acad. Sci. 85:2444-2448(1988);Karlin および Altschul,Proc. Nath. Acad Sci. USA 872264(1990)。
【0093】
これらの数学的アルゴリズムのコンピューターによる実行は、配列を比較して配列同一性を決定するために利用可能である。このような実行としては、次が挙げられるがこれらに限定されない:PC/Geneプログラム中のCLUSTAL(Intelligenetics, Mountain View, California から入手可能);ALIGNプログラム(バージョン2.0)、ならびに the Wisconsin Genetics Software Package, Version 8でのGAP、BESTFIT、BLAST、FASTA、およびTFASTA(Genetics Computer Group (GCG), 575 Science Drive, Madison, Wisconsin, USA から入手可能)。これらのプログラムを用いるアラインメントは、デフォールトパラメーターを用いて実施され得る。CLUSTALプログラムは次により記載されている:Higgins et al. Gene 73:237 244 (1988);Higgins et al. CABIOS 5:151-153 (1989);Corpet et al. Nucleic Acids Res. 16;Huang et al. CABIOS 8:155-65 (1992);および Pearson et al. Meth. Mol. Biol. 24:307-33l (1994)。ALIGNプログラムは、MyersおよびMiller(前出)のアルゴリズムに基づく。AltschulらのBLASTプログラム、J.Mol.Biol.215:403(1990)は、KarlinおよびAltschul(前出)のアルゴリズムに基づく。比較目的でギャップアラインメントを得るために、Altschul et al、Nucleic Acids Res. 25:3389 (1997)に記載のように、Gapped BLAST(BLAST 2.0)を利用し得る。あるいは、PSI−BLAST(BLAST 2.0)は、分子の間の遠い関係を検出する反復検索を実施するために用いることができる。Altschulら(前出)を参照のこと。BLAST、Gapped BLAST、PSI−BLASTを利用する場合、各々のプログラムのデフォールトパラメーター(例えば、ヌクレオチド配列についてはBLASTN、タンパク質についてはBLASTX)を用いることができる。BLASTNプログラム(ヌクレオチド配列について)は、デフォールトとして11のワード長(W)、10の期待値(E)、100のカットオフ、M=5、N=−4、および両鎖の比較を使用する。アミノ酸配列について、BLASTPプログラムは、デフォールトとして3のワード長(W)、10の期待値(E)、およびBLOSUM62スコアリングマトリックス(Henikoff & Henikoff, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 89, 10915 (1989)を参照のこと)を使用する。http://www.ncbi.n1m.nih.govを参照されたい。アラインメントはまた、インスペクションによって手動で実施されてもよい。
【0094】
本発明の目的のために、本明細書に開示される配列同一性パーセントの決定のためのヌクレオチド配列の比較は、好ましくはデフォールトパラメーターまたは任意の等価なプログラムを用いるBlastNプログラム(バージョン1.4.7またはそれ以降)を用いてなされる。「等価なプログラム」とは、任意の配列比較プログラムであって、問題の任意の2つの配列について、好ましいプログラムによって生成された対応するアラインメントと比べた場合、同一のヌクレオチドまたはアミノ酸残基のマッチ、および同一のパーセントの配列同一性を有するアラインメントを生成するプログラムを意図する。
【0095】
本明細書における、2つの核酸またはポリペプチド配列の文脈で「配列同一性(sequence identity)」または「同一性」identity)」とは、特定の比較ウインドウにまたがって、そこでの最大の一致を探すために一列に並べる場合、同じになる2つの配列における残基について言及するものである。配列同一性のパーセンテージをタンパク質に関して用いる時、同一でない残基位置はしばしば保存的アミノ酸置換ごとに異なることが認識される。この保存的アミノ酸置換においては、アミノ酸残基が同様の化学的特性(例えば、電荷または疎水性)を有する他のアミノ酸残基で置換され、従ってその分子の機能的な特性は変化していない。保存的置換において配列が異なる場合、配列同一性パーセントは、その置換の保存的性質に関して補正するために上方に調整することもできる。このような保存的置換が異なる配列は、「配列類似性(sequence similarity)」または「類似性(similarity)」を有するといわれる。この調整を行うための方法は当業者には周知である。代表的には、この方法は、保存的置換を、完全なミスマッチではなく部分的なミスマッチとしてのスコアリングを包含することによって、配列同一性パーセンテージが増大する。従って、例えば、同一のアミノ酸が1のスコアを与えられ、非保存的置換が0のスコアを与えられる場合、保存的置換は、0と1との間のスコアを与えられる。保存的置換のスコアリングは、例えば、PC/GENEプログラム(Intelligenetics, Mountain View, California)において実施されるように算出される。
【0096】
本明細書において用いる「配列同一性のパーセンテージ」とは、比較ウインドウにまたがる2つの最適に整列された配列を比較することによって決定された値を意味する。ここで比較ウインドウ中のポリヌクレオチド配列の部分は、この2つの配列の最適アラインメントについて参照配列(付加も欠失も含まない)と比較した場合、付加または欠失(すなわち、ギャップ)を含んでもよい。このパーセンテージは、同一の核酸塩基またはアミノ酸残基が両方の配列に存在する位置の数を決定して、マッチした位置の数を得ること、このマッチした位置の数を比較ウインドウにおける位置の総数で割ること、およびその結果に100を掛けて配列同一性パーセンテージを得ることによって算出される。
【0097】
ポリヌクレオチド配列の「実質的な同一性(substantial identity)」という用語は、ポリヌクレオチドが、標準的なパラメーターを用いて記載されたアラインメントプログラムの1つを用いて、参照配列と比較し、少なくとも70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、または79%、好ましくは少なくとも80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、または89%、より好ましくは少なくとも90%、91%、92%、93%、または94%、最も好ましくは少なくとも95%、96%、97%、98%、または99%の配列同一性を有する配列を含むことを意味する。当業者は、これらの値が、コドン縮重、アミノ酸類似性、リーディングフレーム位置決めなどを考慮することによって、2つのヌクレオチド配列によってエンコードされるタンパク質の対応する同一性を決定するために適切に調整され得ることを認識するであろう。これらの目的のためのアミノ酸配列の実質的な同一性は通常、少なくとも70%、より好ましくは少なくとも80%、90%、そして最も好ましくは少なくとも95%の配列同一性を意味する。
【0098】
ヌクレオチド配列が実質的に同一である別のインデックスは、2つの分子がストリンジェントな条件下で相互にハイブリダイズするか否かである。一般に、特定の配列について、同定されたイオン強度およびpHで、熱融点(Tm)よりも約5℃低くなるように、ストリンジェントな条件が選択される。しかし、ストリンジェントな条件は、本明細書において他の方法で認定したような所望の程度のストリンジェンシーに依存して、約1℃〜約20℃の範囲の温度を包含する。ストリンジェントな条件下で相互にハイブリダイズしない核酸は、それらがエンコードするポリペプチドが実質的に同一である場合、依然として実質的には同一である。これは、例えば、遺伝子コードによって許容される最大のコドン縮重を用いて核酸のコピーが生成される場合に生じ得る。2つの核酸配列が実質的に同一であるというインデックスの1つは、第一の核酸によってエンコードされるポリペプチドが、第二の核酸によってエンコードされるポリペプチドと免疫学的に交差反応性である時である。
【0099】
ペプチドの文脈において、「実質的な同一性(substantial identity)」という用語は、ペプチドが、特定の比較ウインドウにわたって、参照配列に対して、少なくとも70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、または79%、好ましくは80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、または89%、より好ましくは少なくとも90%、91%、92%、93%、または94%、なおより好ましくは95%、96%、97%、98%、または99%の配列同一性を有する配列を含むことを示す。好ましくは、最適アラインメントは、Needleman および Wunsch(J. Mol. Biol. 48:443-453 (1970))の相同性アラインメントアルゴリズムを用いて実行する。2つのペプチド配列が実質的に同一であると表示するには、1つのペプチドが、第二のペプチドに対して惹起された抗体と免疫学的に反応性があるということである。従って、例えば、2つのペプチドが保存的置換によってのみ異なる場合、その2つのうちの1つのペプチドは、もう1つの第二のペプチドに対して実質的に同一である。
【0100】
(発明の詳細な説明)
本発明は、イヌにおけるペプチドアミノ酸吸収に関し、そしてより詳細には、推定のイヌの低親和性、高能力のH+/ペプチド輸送タンパク質(cPepT1)をエンコードする別々の、全長または部分長の相補的DNA、cPepT1に対応するmRNA転写物、グリシルサルコシン(GlySar)取り込みによるcPepT1の特徴付け、cPepT1によって十分に認識されるジペプチド、トリペプチド、およびテトラペプチドの同定、ならびにcPepT1の輸送能力に対する補充によるペプチド基質の効果に関する。
【0101】
本発明はまた、PepT1によるアミノ酸の取り込み増強を提供する少なくとも1つのジペプチド、トリペプチド、またはテトラペプチドを含むペット用食物組成物を提供する。本発明における用途のための代表的なイヌの食餌は、例えば、約20〜約30%の粗タンパク質、約10〜約20%の脂肪、および約10%の総食餌線維を含んでもよい。しかし、これらおよび他の栄養物の特定の比率またはパーセンテージは必要ではない。
【0102】
本発明者らは、実施例2に示されるように、特にラクトアルブミン加水分解産物と共にインキュベートし、且つ播種後最適時間でアッセイした場合、PepT1によるアミノ酸の輸送を増大するペプチド(例えば、ジペプチド、トリペプチド、またはテトラペプチド)を、MDCK細胞を用いて同定するための方法を開発している。
【0103】
本発明がさらに容易に理解され得るように、次の実施例を参照として言及するが、実施例は本発明を例示する意図であって、その範囲を限定するものではない。
【実施例】
【0104】
(実施例1)
部分長のイヌPepT1 cDNAの生成
小腸の上皮からのイヌPepT1(cPepT1)の部分的クローニング
逆転写酵素ポリメラーゼ連鎖反応(RT−PCR)法によって推定のイヌPepT1 cDNAを部分的にクローン化する初期の試み(150を超える)は失敗した。mRNAの供給源は、約6ヶ月間凍結されていたイヌ肝臓組織(Mississippi State University Dr. Randal Buddingtonによって提供された)であり、オリゴマープライマーは、ウサギPepT1配列に基づいていた。実質的に、凍結イヌ「中部」小腸(空腸)組織セグメントが利用可能になり(Dr. Buddingtonによって提供された)、約780塩基対(bp)の部分長cDNAを、RT−PCRによってクローン化した。腸の切片から削り取った空腸上皮から、標準的な酸性フェノール−クロロホルムプロトコールを用いて、総RNAを単離した。POLY A TRACT SYSTEM(登録商標)(Promega, Madison, WI)を用いて、総RNAから、1μgのmRNAを単離し、マウス白血病ウイルス逆転写酵素(Perkin Elmer, Foster City, CA)およびオリゴ(dT)プライマー(Gibco BRL,Grand Island, N.Y.)を用いて逆転写した。首尾よいPCR反応物は、50μLであり、1μM MgCl2、およびTaqポリメラーゼ(Perkin Elmer)を含んでいた。94℃1分間、40℃45秒間、72℃1分間の25回の熱サイクルを用いた。このサイクルに先んじて、95℃で55秒のRT産物の変性、それに続いて72℃でRT−PCR産物の10分間の伸長を行った。このプロトコールを達成するには、10の異なるプライマーセットを試験する、150より多くのRT−PCR反応物を必要とした。プライマーセット4を用いて得られたcDNA(図1)を、pCR(登録商標)IIベクター(Invitrogen, Carlsbad, CA)中にTAクローン化して、ブルー/ホワイトスクリーニングによってプラスミド含有コロニーを選択し、製造業者の指示に従って増幅した。回収されたpCR(登録商標)II/cDNAプラスミドの制限分析によって、cDNAを含んだ56のクローンのうち4つが、ウサギPepT1 cDNA(図2)と一致することが明らかになった。
【0105】
イヌの組織およびMDCK細胞におけるcPepT1発現のノーザンブロット分析
イヌの腎臓、小腸上皮、および不死化した腎臓遠位尿細管上皮細胞(Madin−Darby Canine Kidney,MDCK)によるcPepT1 mRNAの潜在的な発現を、イヌ空腸上皮由来のcDNAを用いてノーザン分析によって評価した(図3)。0.02Mホルムアルデヒドの存在下で、RNAを1%ゲル電気泳動に供し、0.45μmのナイロンメンブレン(Hybond-N, Amersham, Arlington Heights, IL)に下向きの毛管現象によって移し、紫外光によって共有結合性に架橋した。キット(Gibco BRL)を用いて[32P]−CTPと共に、cDNAをランダムに標識し、Sephadex−50カラム(Amersham Pharmacia, Piscataway, N.J.))を通して精製して、56℃で18時間ブロットとハイブリダイズさせた。次いで、このブロットを56℃で15分間、2回、57℃で10分間、1回洗浄した。オートラジオグラフを80℃で24時間ブロットに曝露し、18S(1.9kb)および28S(4.9kb)のRNAの移動距離に対するハイブリダイズさせたバンドの回帰によって、転写物のサイズを決定した。
【0106】
各々のイヌ組織由来cDNA(TAクローン26、図3A;TAクローン6、図3B)は、イヌ腎臓、イヌ小腸上皮、およびMDCK細胞における3つのmRNA種にハイブリダイズさせた。これらのイヌcDNAによるPepT1 mRNAの同定を確認するため、全長ウサギPepT1 cDNAを用いて、イヌの腎臓および肝臓組織から単離したRNAを、PepT1 mRNAの発現についてプローブ(探索)した(図4;ウサギPepT1 cDNAはMedical College of Georgia, Dr. F. Leibach、およびDr. V. Ganapathyから提供された)。この結果はまた、イヌ組織による同じ3つのPepT1 mRNA種の発現を実証した。このことは、本研究における全長ウサギPepT1 cDNAおよびイヌ組織由来のcDNAが、同じ転写物を同定したことを示す。これらの3つのブロットから算出した転写産物のサイズの平均/SDは、それぞれ、4.2/0.22kb、2.75/0.26kb、および1.46/0.42kbであった。まとめると、これらのデータによって、肝臓、腸上皮、およびMDCK細胞が、同じサイズおよび数のPepT1転写物を発現することが示される。相対的に、ニワトリ、ヒツジ、ウシ、ブタ、ウサギ、ラット、ヒトの種々の組織、およびCaco2細胞は、単一の転写物を発現することが報告されている。この転写物は、ニワトリ(1.9)と哺乳動物種(それぞれ、2.8、2.8、2.9、2.9、3.0、3.1、2.9)との間でサイズの本質的な違いを有する。
【0107】
MDCK細胞からのイヌPepT1(cPepT1)cDNAの部分的クローン化および配列同定
ポジティブなノーザン分析を確認するために、つまりイヌ小腸上皮から生成したcDNAを用いるPepT1 mRNA発現の同定RT−PCR方法論を用いて、MDCK細胞からPepT1 cDNAを生成してきた。標的cDNA領域は、イヌ小腸からRT−PCRによって生成したcDNAのサブセットであった(ウサギPepT1のbp83〜887)。従って、ウサギPepT1(GenBank口座番号U06467)のbp259〜619に相当するPCRプライマーを用いて、MDCK細胞から単離したmRNAにより部分長の「イヌPepT1」(cPepT1)cDNAを生成した。ラットテールコラーゲンでコーティングしたシャーレ上に30,000cm2でプレートして、10%ウシ胎仔血清/DMEM中で3日間培養した細胞から、RNAを収集した。製造業者(Gibco-BRL)の指示に従って、ランダムプライマーおよびオリゴ(dT)プライマーを用いて、SUPERSCRIPT(登録商標)II逆転写酵素(Gibco-BRL)によって、5μgの総RNAの逆転写を実施した。全てのPCR反応物は、2mM MgCl2および94℃2分間、55℃1分間、および72℃2分間での30サイクルを含むTaqポリメラーゼを用いる熱サイクルを含んでいた。このサイクルに先立って、94℃で10分のRT産物の変性、それに続いて72℃で10分のRT−PCR産物の伸長を行った。このプロトコールを達成するためには、100より多いRT−PCR反応物を必要とした。
【0108】
約380bpの得られたcDNAを、pCR(登録商標)IIベクター(上述のような)の部位中にTAクローン化し、増幅し、ブルー/ホワイトスクリーニングによって細菌のコロニーを評価し、pCR(登録商標)II/cDNAプラスミドを、EcoRI/PstI制限分析(上述のような)によって、cDNAについて評価した。回収されたプラスミドの制限分析によって、36のクローンのうち6個が、ウサギPepT1 cDNAと一致するcDNAを含むことが明らかになった。確認したプラスミドのうち2つを細菌中で増幅して回収し、the University of Florida DNA Sequencing Core Facility (Gainesville)による配列決定のために送付した。BLAST2.0.14ソフトウェア(blast@ncbi.nlm.nih.gov)を用いたこの380bpのcDNA(図5)と他の種のPepT1配列との配列比較によって、イヌの配列は、ウサギのPepT1配列(bp259〜640;GenBank口座番号473375)に対して79%、ラットのPepT1配列(bp213〜593;GenBank口座番号D50664.1)に対して83%、マウスのPepT1配列(bp213〜589;GenBank口座番号AF205540)に対して83%、そしてヒトのPepT1配列(bp285〜665;GenBank口座番号473375およびU13173)に対して87%の配列相同性を共有することが明らかになった。
【0109】
MDCK細胞におけるPepT1様輸送活性の実証
図3および図5に示されるように、MDCK細胞は、哺乳動物PepT1 mRNAのイヌ相同体(ホモログ)を発現する。細胞全体輸送技術、およびモデルジペプチド基質としてグリシルサルコシン(GlySar)を用いて、融合性MDCK細胞による、PepT1輸送活性(H+依存性、ジペプチド阻害可能、低親和性ジペプチド輸送)の潜在的な発現を評価した。細胞をラットテールコラーゲンまたはポリ−L−リジンでコーティングされている24ウェルのトレイ中に60,000細胞/cm2で播種し、ダルベッコの改質イーグル培地(Dulbecco's Modified Eagle Medium)/10%ウシ胎仔血清/1%抗菌抗微生物培地からなる媒地中で3日間培養した(37℃で、95%O2:5%CO2)。24ウェルクラスタートレイ法および代表シンチレーションカウントを用いて、[3H]−グリシル−L−サルコシン(GlySar;6mCi/mL,Moravek Biochemicals, Brea, CA)の吸収(pmols/タンパク質(mg))を決定した。輸送前に、37(Cで30分間、25mM Hepes/Tris(pH7.5)、140mM NaCl、5.4mM KCl、1.8mM CaCl2、0.8mM MgSO4、および5mMグルコース(取り込み緩衝液)中で、細胞をインキュベートさせ、細胞内のアミノ酸およびペプチドのプールを正規化した。2.88μm GlySarを含んだ取り込み緩衝液の0.25mLの添加によって輸送を開始した。37℃での取り込みの30分後、4℃の取り込み緩衝液を4×2mL用いる細胞の素早い洗浄によって輸送を終了した。10%のトリクロロ酢酸を用いて細胞タンパク質を沈殿させ、そして上清を回収してカウントし、放射能(3H)含量を決定した。次いで、細胞タンパク質を0.2N NaOHおよび0.2%SDSに可溶化し、標準物としてウシ血清アルブミンを用いるローリー法によって定量した。吸収されたH+依存性GlySarの量を、pH6.0の取り込み緩衝液とpH7.5の取り込み緩衝液との間の取り込みの差異として算出した。競合物の基質阻害可能GlySar取り込みの量を、100%を乗じた10mM競合物基質(ジペプチドまたはアミノ酸)の有無におけるGlySar取り込みの商として算出した。
【0110】
細胞内のH+勾配(細胞外pH6.0)の存在下でのGlySar取り込みは、pH7.5の培地における取り込みよりも、コラーゲン上にプレートされた細胞中で2.3倍高く、そしてポリ−L−リジン上で増殖された場合1.7倍高かった(表1)。MDCK細胞によるGlySarのH+依存性取り込みは、それぞれ、コラーゲン上で増殖された場合、10mM LeuTrpまたはTrpLeuの存在によって、88%または92%まで阻害され、ポリ−L−リジン上で増殖された場合、87%または92%まで阻害された(表1)。
【0111】
表1 コラーゲンでコーティングされたトレイまたはポリ−L−リジンでコーティングされたトレイ上で培養されたMDCK細胞による[3H]−グリシルサルコシンの取り込みに対する細胞外pHおよび競合基質の影響。細胞をテキストに記載されるとおり培養して、2.88[3H]−グリシルサルコシンを含むpH7.5または6.0の培地中で、30分間、取り込みを比較した。
【0112】
【表1】
Figure 2004533813
1na、適用不能(not applicable)
【0113】
MDCK細胞によるペプチド輸送の動態学的なパラメーターを予備的に特徴付けるため、pH6.0および0.00064、0.0025、0.010、0.04、0.160、0.640、2.56、または10.2mMのGlySarを含む培地中のGlySarの取り込みを測定した(図6)。総GlySar取り込みは、相対的に低親和性の機構(約4.0mMの見かけ上のKm)、および高い取り込み速度によるものであった。まとめると、GlySar取り込みのこれらの特徴は、高い親和性、PepT2によるH+依存性取り込み(μmKm)とは相反して、他の種によって発現されたPepT1の機能的活性に一致する。従って、MDCK細胞は、RT−PCR(図1、2、5)およびノーザンブロット分析(図3、4)によるPepT1 mRNAの検出と一致して、PepT1様活性を保有すると結論される。
【0114】
実施例1のまとめ
イヌ小腸上皮(n=2;図1、2)、および不死化したイヌ腎細胞(MDCK細胞、n=1)からのRT−PCR分析によって、別々の部分長のイヌPepT1 cDNA(cPepT1)を生成した。MDCK cDNAを配列し(図5)、他の哺乳動物種によって発現されたPepT1 mRNAと79%〜87%の配列同一性を共有することを見出した。腸上皮由来のRT−PCR cDNAを用いるノーザンブロット分析によって、イヌの組織(肝臓、n=3;腎臓、n=3;小腸 n=1)およびMDCK細胞(n=2)によるイヌPepT1(cPepT1)の発現を確認した。部分長のイヌ由来PepT1cDNA(図3)を用いる、PepT1に相当するmRNA転写物の同定を、全長ウサギcDNA(図4)に対するハイブリダイゼーションによって確認した。MDCK細胞によるGlySar取り込みの特徴づけによって、MDCK細胞が、PepT1様活性を発現することが実証された(表1、図5)。これによって、MDCK細胞によるPepT1 mRNA発現の検出、およびイヌPepT1の機能を特徴付けるためのモデルとしてのMDCK細胞の用途が確認される。
【0115】
(実施例2)
PepT1活性の発現に対する、種々のペプチド、および薬物基質、およびホルモン、および/または増殖因子の効果を評価するためのMDCK細胞の実験的モデル
上記の実施例1によって、(1)小腸中部(空腸)の上皮からクローン化されたPepT1(cPepT1)mRNAのイヌ相同体(ホモログ)が、他のいくつかの種によって発現されたPepT1と高い配列同一性を共有すること、(2)イヌの肝臓、腎臓、および空腸上皮が、同様のパターンのcPepT1 mRNAを発現すること、および(3)MDCK細胞が、H+依存性ペプチド取り込み可能であること、が示された。従って、MDCK細胞は、cPepT1の生物化学的特徴を評価するための適切なモデルである。本研究の特有な目標は、(1)MDCK細胞によって、低親和性H+依存性GlySar取り込み(PepT1活性)の機能的活性を特徴付けること、および(2)cPepT1(cPepT1)によって十分に認識されるジペプチドおよびトリペプチド、特にトリプトファンおよびロイシンを含むものを同定することである。
【0116】
以前の研究(Brandsch et al., 1994, Biochem J. 299:253-260)によって、遊離のアミノ酸を含む培地(DMEM)に較べて、ラクトアルブミン加水分解産物(LHM)を含む培地で細胞が増殖された場合、MDCK細胞によるH+依存性ペプチド取り込みが大きいことが簡単に報告された。従って、MDCK細胞におけるペプチド輸送系を評価することが可能な最も鋭敏なモデルを確立するための試みにおいて、DMEM(ペプチド欠損)培地に対するLHM(ペプチド含有)培地の潜在的な影響、および最初の細胞プレーティング密度のコンフルエントに対するサブコンフルエントの潜在的な影響を比較した。MDCK細胞をDMEM中で、60,000細胞/ウェル(サブコンフルエント)または120,000細胞/ウェル(コンフルエント)のいずれかに播種し1日後に、1、2、3、または5日間、DMEM培地またはLHM培地中で培養した。次いで、各ウェルの細胞によって発現された、タンパク質の量(細胞増殖のインデックス)、およびGlySar取り込み(ペプチド取り込み能力のインデックス)を決定した。図7に示されるように、細胞タンパク質の量は、播種密度および培地の両方に関して、培養時間と共に増大した(P<0.05)。時間×培地の相互作用が観察され、これは、6日目のDMEM中の細胞増殖のタンパク質含量が、LHM中でのそれらの増殖に比べて大きいことを反映している。しかし、2日目、3日目、または4日目には、タンパク質含量に差異は観察されなかった。
【0117】
図7に記載されたMDCK細胞による[3H]−GlySarの取り込み(2.88μM,5μCi/mL)を、細胞外から細胞内へのH+(水素イオン)勾配の有り(pH6.0の取り込み緩衝液)、および無し(pH7.4の取り込み緩衝液)において測定した。代表的なグラフ(図8)は、60,000/ウェルで播種され、LHM中またはDMEM中で培養された細胞によるGlySarの取り込みを比較する。両方の培養培地に関して、pH6.0の存在下でのGlySar取り込みは、pH7.4の緩衝液における取り込みよりも大きく(P<0.01)、培養の長さに対して二次式の応答を示し(P<0.01)、緩衝液×日数の培養相互作用を反映する(P<0.01)。120,000/ウェルで播種したDMEM培養細胞は、60,000/ウェルで播種した細胞について記載されたのとほとんど同一の取り込み特徴を示した。対照的に、LHM培養した細胞による3日目のpH6.0の緩衝液の存在下でのGlySar取り込みは、60,000/ウェルで播種されたDMEM培養した細胞によって観察された取り込みよりも28%(定量的に)大きかっただけであった。
【0118】
1ウェルあたり、60,000細胞または120,000細胞でプレートされたMDCK細胞のペプチド輸送能力に対する培地の影響の分析をさらに精緻にするため、H+依存性GlySar取り込みを、pH6.0の緩衝液とpH7.4の緩衝液との取り込み間の算術的な差異として算出した(図9)。3日目に観察された細胞の匹敵するタンパク質含量(図7)にもかかわらず、60,000で播種され、且つLHM培地中で増殖された細胞は、DMEM中での細胞増殖での取り込みよりも、GlySar取り込みについて約60%大きい能力を示した(図9;日数×培地 相互作用,P<0.01)。細胞のすべてについて、1mgの細胞タンパク質あたりのGlySar取り込みの能力は、6日目に低下した。この差異は、LHM培養細胞によってpH6.0での取り込みが少なかったことの結果であって、pH7.4での取り込みがより大きいことの結果ではない。
【0119】
この実験の結果によって、細胞を60,000/ウェルで播種し、且つLHM中で2日間培養する場合、ペプチドを含む培地中で細胞を培養することは、増殖速度を上昇させないが、ペプチド取り込みの能力を上昇させることを示す。従って、これらのデータは、ペプチド含有培地での培養によるPepT1発現の誘導と一致しており、イヌPepT1トランスポーターのH+依存性ペプチド輸送活性を特徴付けるための培養条件の最適のセットを表している。これらのデータはまた、Brandschら(1994)によって最初に報告された、ペプチド輸送タンパク質LHM培地に対するDMEM培地の効果を刺激することを確証し、より周到に表している。
【0120】
実験3において決定した最大取り込み刺激培養パラメーターを用いて、最大のGlySar取り込みが達成され得るが、生理的な条件を複製するpHのレベルを決定するためにGlySar取り込みに対する細胞外から細胞内へのpH勾配の効果をさらに評価した(図10)。予想どおり、pH勾配の存在によって、二次式で(P<0.01)、H+依存性GlySar取り込みが刺激された(P<0.001)。pH5.5または6.0の取り込みは、pH7.5で達成されるよりも約2.7倍大きかった。これらの結果は、図8および図9のデータ、ならびに哺乳動物ペプチド輸送タンパク質の既知のH+依存性と一致している。従って、H+依存性GlySar取り込みの特徴づけのために、pH6.0の緩衝液の使用を、標準的な実験条件中に組み込んだ。
【0121】
適切な時間間隔を決定して、GlySar取り込みの最初の(線形の)速度を測定するために、分単位の時間経過実験を実施した。図11に示されるように、H+依存性GlySar(100uM)取り込みは、1時間、直線的に増大し、次いで減速した(二次の応答、P<0.01)。pH6.0の緩衝液におけるGlySarの取り込みは、3.75分、7.5分、15分、30分、60分、および120分において、pH7.4の緩衝液での取り込みよりも、それぞれ、約2倍、2.1倍、2.25倍、2.65倍、2.79倍、および2.62倍大きかった(P<0.001)。取り込みは、1時間にわたり取り込みの時間に対して比例したので、さらなる実験を30分の時間間隔を用いて実施した。
【0122】
+依存性GlySar取り込みが飽和性であり、従って媒介されることを確認するために、0.025mM、0.1mM、0.4mM、1.6mM、6.4mM、または25.6mMのGlySarを含有する、pH6.0の取り込み緩衝液、およびpH7.4の取り込み緩衝液からのGlySarの取り込みを評価した(図12)。GlySarの取り込みは、pH6.0の緩衝液からの取り込みが全ての濃度で最大であった(P<0.001)。H+依存性GlySar取り込みは、飽和性であり、約1.1mMのGlySarについての見掛けのKmと一致していた。これらの値は本発明者らの予備試験と一致している。この試験は、pH6.0の取り込み緩衝液のみを用いてDMCK細胞によるGlySar取り込みについて1.1mMのKmを見積もっており、H+依存性GlySar取り込みが、完全ではなくても、優勢であることを示すものであり、低親和性(mM)H+/ペプチド同時トランスポーター活性(PepT1)の結果である。比較の値として、PepT1発現Caco−2細胞によるGlySar取り込みについて報告されたKmはまた、1.1mMである。pH勾配のない時(pH7.4の緩衝液)GlySar取り込みがまた、線形(P<0.01)および二次式(P<0.001)の次の成分を示すことにも注意することが有益である:(1)pH「7.4」の緩衝液は、実際はわずかに酸性であることを反映する;(2)「逆(reverse)」に駆動する推定の基底外側のペプチドトランスポーターの活性を示す;または(3)特徴付けられていないペプチド輸送系の存在を示す。本実験の結果として、引き続くH+依存性ペプチド輸送試験を、100μMのGlySar、Kmよりもかなり低いが、輸送活性の増大を生じ、従って感受性である値を用いて実施した。
【0123】
βラクタム系抗生物質の全てではない、いくつかを認識した結果として、数種の膜小胞を用いて古典的に同定され、さらに最近では、ヒト、ラットおよびウサギのPepT1 cDNAを用いた機能的発現研究によって同定された低親和性H+/ペプチド同時輸送活性の特徴的な特質が認識される。さらに、セファドロキシルのPepT1認識は、低い(PepT1によるGlySar取り込みのセファドロキシル阻害のKiは、3mMである)が、一方、PepT2によるセファドロキシルの認識は高い(GlySarPepT2輸送のセファドロキシル阻害のKiは30μMである)。MDCK cPepT1活性が、これらの機能的な特徴を共有するか否かを決定するため、pH7.5の緩衝液およびpH6.0の緩衝液の有無において、ならびにpH6.0の緩衝液、1mMの追加のGlySar(自己インヒビターコントロール)、3mMペニシリン−G、30μMセファドロキシル、または3mMセファドロキシルの存在における、100μM GlySarの取り込みを比較した(図13)。H+依存性GlySar取り込みは、ペニシリン−Gによっても、30μMセファドロキシルによっても阻害されなかったが、3mMセファドロキシルでは約76%阻害された。予想どおり、1mM GlySarの存在によって、100μM GlySar取り込みは64%まで自己阻害された。これらの結果によって、MDCK細胞によるGlySarのH+依存性取り込みは、PepT1活性によることが示される。
【0124】
PepT1機能の他の特性は、Gly含有ペプチドの長さに比例する、Gly含有ペプチドがGlySarを阻害する能力の低下、およびカルノシン(β−Ala−His)による阻害に対する感受性である。cPepT1活性が、他のPepT1活性について報告されたように挙動するか否かを決定するため、H+依存性100μM GlySarを阻害する、1mM Gly([3H]−Gly遊離アミノ酸コントロール)、GlyGly、[Gly]4、または[Gly]5の相対的な能力を決定した(図14)。Gly(5.0%)、および[Gly]5(7.3%)は、取り込みに影響しなかったが、GlyGlyは取り込みを阻害し、[Gly]4は、それぞれ63%および23%まで取り込みを阻害する傾向であった。イヌMDCK細胞モデルにおけるグリシル残基の数に対して反比例してGlySar取り込みを阻害するGly含有ペプチドのこのパターンは、他の種について報告されたPepT1活性と一致している。同様に、GlySar取り込みは、1mMカルノシンによって50%阻害された(データは示していないが、以降表2に列挙している)。
【0125】
全長ウサギcDNAおよび本発明者らのイヌRT−PCR産物を用いる、MDCK細胞におけるPepT1mRNA発現の分子同定(実施例1のデータを参照のこと)と合わせれば、上記の生化学的特徴づけデータによって、MDCK細胞におけるH+依存性GlySar取り込み活性が、低親和性、高能力のPepT1輸送タンパク質と一致することが示される。まとめると、上述の実験から培養のための実験レジメンの生成、およびMDCK細胞におけるH+依存性ペプチド輸送活性の決定が得られ、これによって、イヌPepT1(cPepT1)の相対的な基質優先権を評価する。
【0126】
従って、次の一般的なレジメンを用いて、MDCK細胞において内因性に発現されたcPepT1により、候補のジ−(主に)ペプチド、およびトリ−ペプチドがGlySar取り込みを阻害する、相対的能力を評価した一連の実験を実施した。
【0127】
1.コラーゲンでコーティングした24ウェルトレイ中に、60,000細胞/ウェルをプレートし、抗生物質を含むDMEM/10% FCS中で、95%空気/5%CO2の環境中、37℃で1日間培養した。
2.その培地を取り除き、細胞をLHM/10% FCS/抗生物質中で1日培養した。
3.その培地を取り除き、細胞をLHM/10% FCS(抗生物質なし)中で20時間培養した。
4.その培地を取り除き、枯渇培地(25mM Hepes/Tris(pH7.5)、140mM Nacl、5.4mM KCl、1.8mM CaCl2、0.8mM MgSo4および5mMグルコース)中37℃の空気中において、30分間、細胞を培養して、細胞内栄養プールを正規化した。
5.取り込み培地(pH6.0に調整されたか、またはpH7.4に保持された枯渇培地)で枯渇培地を置換することによって、輸送を開始した。この取り込み培地は、100μM GlySar(総GlySar基質の2.88%を供給する[3H]−GlySarを有した5μCi/mLの比活性における)および(または)1mMの阻害ペプチドを含んでいた。
【0128】
この文献は、PepT1についての代表的なKm値が0.5〜5mMの範囲を示しているので、1mMの阻害性基質濃度を選択した。従って、1mM委インヒビター濃度(取り込みを完全に阻害するとは予期されない)を選択することによって、代表的な5mMのインヒビター濃度(GlySar取り込みの100%阻害に接近すると期待される)を用いる場合よりも、候補インヒビターの相対的な能力をさらに精密に表すことが、本発明者らの目標であった。候補ペプチドが含有するTrp、Leu、Met、および(または)Arg基質に基づいて、候補ペプチドを選択した。全部で、このプロトコールを用いて、23の阻害性ペプチドおよび2つの薬物化合物をスクリーニングした。
【0129】
cPepT1による、ジペプチドとしてのTrpおよびLeuの吸収の可能性を決定するため、100μM GlySar取り込みを、TrpLeuジペプチドが阻害する能力対LeuTrpジペプチドが阻害する能力を評価した(図15)。pH6.0の取り込み緩衝液中のTrpLeuまたはLeuTrpのいずれかの存在によって、H+依存性GlySar取り込みは、それぞれ117%または114%まで消滅した。対照的に、LeuもTrpも、H+依存性GlySar取り込みに有意には影響しなかった。これらの結果によって、cPepT1による、TruLeuおよびLeuTrpの相対的認識を表すには、より低い濃度のインヒビターが必要であることが示される。これらの実験を通じて観察されたH+非依存性GlySar取り込みの機構に関しては、TrpLeuおよびLeuTrpが、H+非依存性GlySar取り込みを、それぞれ36%および46%まで阻害したことに注意することは有益である。
【0130】
cPepT1によってTrpがペプチドの形態で吸収される可能性をさらに評価するために、TrpTrp、TrpGly、およびTrpGlyGlyが、GlySar取り込みを阻害する能力を比較した(図16)。TrpLeuについて観察されるように(図15)、TrpTrpは、H+依存性GlySar取り込みを消滅させ、そしてH+非依存性取り込みを約22%まで阻害した。TrpGlyは、H+依存性GlySar取り込みを消滅させたが、H+非依存性取り込みには影響しなかった。トリペプチドTrpGlyGlyはまた、GlySar取り込みを有意に阻害したが、TrpTrpまたはTrpGlyが阻害するよりは少ない程度(73%)までの阻害であった。
【0131】
他のアミノ酸(例えば、Met、Arg、Lys、Phe)がペプチド結合形態で吸収される相対的能力を決定するために、上記のレジメン、および種々の候補ペプチドを1mM用いて、さらなるGlySar競合阻害実験を実施した。これらの実験の結果を表2にまとめる。この表にはまた、図13、14、15、および16に記載した実験の結果も、比較目的で含んでいる。
【0132】
【表2】
Figure 2004533813
1pmol/タンパク質(mg)/30分
230μM
33mM
4100を超える阻害値(%)の部分は、H+非依存性GlySar取り込みを阻害する能力を示すと思われる。
【0133】
100μMのGlySar取り込みを阻害する相対能力の順序で、インヒビターがグループ内に列挙される。列挙されたペプチドに加えて、遊離アミノ酸の成分を適切な実験内で試験して、このペプチド結合または遊離アミノ酸が、GlySar取り込みに対する任意の影響についての原因であるか否かを評価した。予想どおり、遊離アミノ酸の1mMの成分の存在は、GlySar取り込みに影響しない。50%の阻害パーセンテージによって、インヒビター基質は、GlySarのKmが約1mMであることが決定され(図12)、その基質が1mMで存在するという条件下で少なくともGlySarが認識されるのと同様に認識されることが示される。評価した19の処理ペプチドのうち、11が、H+依存性GlySar取り込みを消滅させ、これらのうち7つがまたH+非依存性GlySar取り込みを阻害する能力を示す。試験した残りの8つのペプチドのうち、4つが、80%阻害より大きい阻害を示し、一方、他の4つは、GlySar取り込みを50%以下まで阻害した。これらの結果によって、栄養上重要なアミノ酸成分の広範な種々のペプチドが、cPepT1によって認識されることが示される。
【0134】
全体として、cPepT1活性は多数の基質に対して感受性であるという観察が、代表的なPepT1機能である。しかし、驚くべきことは、GlySar取り込みを完全に阻害したのは多数のペプチドであった。80%を超えるまで、GlySar取り込みを阻害したペプチドの中で、より感受性である相対阻害順序、つまりより正確に認識する能力を確立するため、14個のペプチドを、それが100μM GlySar取り込みを阻害する能力について再スクリーニングした。この再スクリーニングには、同じ細胞培養物および輸送レジメンを用いたが、ただし、前のインヒビター濃度(100μM)のわずか10%を用いただけであった。100μMのTrp含有ペプチドの能力を直接比較するための実験からのデータを図17に示す。Trp含有ペプチドの全てがH+依存性GlySar取り込みを阻害した。しかし、TrpLeuは、LeuTrp(58%)、TrpTrp(62%)、またはTrpGly(45%)が阻害するよりも多くを阻害した(92%)。これらの値、ならびにLeu含有ペプチド、Met含有ペプチド、およびArg含有ペプチドの相対能力を比較する他の実験の結果を表3に列挙する。
【0135】
【表3】
Figure 2004533813
1pmol/タンパク質(mg)/30分
2データは実験ごとにグループ分けしている。
【0136】
全体として、ペプチドのうち4つがGlySar取り込みを少なくとも80%まで阻害し、6つが40%より多く阻害し、4つが40%未満阻害したことによって、cPepT1による認識についての相対的ランキングを確立した。5つのTrp含有ペプチド(図17、表3)の中で、TrpLeuは、GlySar取り込みを阻害する最大能力を実証した。TrpLeuはまた、Leu含有ペプチドの中で、GlySar取り込みを阻害する(94%)最大能力を実証した。同じ実験内で直接比較したMet含有基質の中で、中性のペプチドであるMetMetおよびMetPheは、陰イオン性(MetClu)、または陽イオン性(MetLys)のカルボキシル残基が阻害するよりもGlySar取り込みを阻害した。興味深いことに、Argペプチドは、集団として最小の阻害能力を実証した。これは、一見したところ、荷電した残基を有する基質のPepT1による、見かけ上の認識がより少ないことを持続している。しかし、100μM ArgLeuが、LeuArgが阻害するよりもGlySar取り込みを阻害する、かなり大きい能力を実証したことに注意することは有益である(49%対8.9%)。
【0137】
GlySarのTrpLeu>TrpTrpである阻害の相対的ランキングを確認するために(表2および3)、IC50実験のグラフ分析(図18)によって、TrpLeuおよびTrpTrpによるGlySar取り込みの基質阻害(Ki)のためのミカエリス−メンテン定数を引き出した。100μM−阻害研究において得られた結果を保ちながら、TrpLeuは、TrpTrpが阻害するよりも低濃度でGlySar取り込みを阻害した(Ki=0.2μM対Ki=0.75μMのそれぞれ)。
【0138】
まとめると、MDCK細胞を用いたcPepT1競合阻害試験の結果によって、TrpLeuは、あらゆる他の試験したペプチドよりも、cPepT1によって良好に認識されることが示される。この結果によってまた、多数のTrp含有ペプチド、Leu含有ペプチド、およびMet含有ペプチドがまたcPepT1によって十分認識されることが示される。最終的に、腸の環境において、これは、トランスポーターによる認識と、管腔結合ペプチダーゼおよび膜結合ペプチダーゼに対するこのペプチドの相対的耐性との組み合わせで、所定のペプチドのどれぐらい多くが吸収されるかを決定する。これに関して、Gly−Xペプチドが、特に血液または腎臓ペプチダーゼによって、他のペプチドよりも耐性であることを示唆するいくつかの証拠が存在する。そのような場合は、GlyLeuは、Leuを供給するためには、TrpLeuよりも良好な候補基質であり得る。同様に、トリペプチダーゼは、集団として、加水分解に対して比較的耐性であると考えられる。従って、より多くのTrpGlyGlyが、TrpLueよりも腸によって大量に吸収されることが証明され得る。
【0139】
このセットの実験の重要な結果は、ペプチド輸送能力の潜在的な影響を評価するための鋭敏な実験レジメン/モデルを確立したことであった。従って、LHMにおいて増殖されたMDCK細胞の実験的モデルは、PepT1の発現に対する、種々のペプチドおよび薬物基質、ならびにホルモンおよび(または)増殖因子の効果を評価する機会を与える。
【0140】
従って、LHM対DMEMにおいて、MDCK細胞の培養は、哺乳動物PepT1様活性と一致する、H+依存性GlySar取り込み(Km=1.1mM)の増大を生じる。この刺激されたモデルを用いて、PepT1による認識のインデックスとして、それらが100μM GlySar取り込みを阻害する能力について、細胞外濃度1mMで23のジペプチドおよびトリペプチドの能力、並びに細胞外濃度100μMで14のジペプチドおよびトリペプチドの能力をスクリーニングした。評価したTrp含有ペプチド、および(または)Leu含有ペプチドのうち、TrpLeu(Ki=0.2μM)およびLeuTrp(Ki=0.75μM)は、GlySar取り込みを阻害する最大の能力を実証し、TrpLeuは、PepT1について比較的高い親和性(低Ki)を実証していた。評価したMet含有ペプチドのうち、4つ(MetMet、MetPhe、LeuMet、MetLeu)が、PepT1によって特によく認識されるように見える。対照的に、Arg含有ペプチドは、集団として、PepT1活性の最小の阻害を示した。全体的に、これらの結果によって、cPepT1が、ロイシンおよびトリプトファンを含有するようなジペプチドおよびトリペプチドを含む種々のジペプチドおよびトリペプチドを認識し得ることを示す。
【0141】
(実施例3)
MDCK細胞によって発現されたH + /ペプチド輸送能力が、基質調節に対して感受性であるか否かを決定するための実験モデル
試行1
上記の実施例1および2は、Madin−Darbyイヌ腎臓(MDCK)細胞が、PepT1 mRNAを発現することを実証し、H+依存性生化学特性を特徴付けた。従って、MDCK細胞によって発現されたH+/ペプチド輸送能力が、基質調節に対して感受性であるか否かを決定するため、MDCK細胞を実験モデルとして選択した。実施例2由来の研究によって、ラクトアルブミン加水分解産物培地(LHM)中で増殖したMDCK細胞は、ペプチド取り込み能力のレベルが上昇していたことが実証された。従って、ペプチド含有LHM、および個々の処理ペプチドの効果を混同する可能性を回避するために、適切な培地としてDMEM(ペプチドを含まない)および非LHMを選択して、MDCK細胞のイヌPepT1機能性能力に対する細胞外ペプチドの影響を試験した。Glypheは、PepT1の刷子縁膜含量を増大することが報告されているため、基質として、GlyPheを選択し、(Shiraga T, Miyamoto K, Tanaka H, Yamamoto H, Taketani Y, Morita K, Tamai I, Tsuji A, Takada E. Cellular and molecular mechanisms of dietary regulation on rat intestinal H+/peptide transporter PepT1. Gastroenterology 1999; 116:354-362)一方、PheおよびGlyは、遊離アミノ酸処理コントロール成分として試験された。カルノシンは肉ベースの食餌に高含量であるので選択した。
【0142】
細胞培養:全ての細胞をプレート(60,000/2cm2ウェル)し、ダルベッコの改質されたイーグル培地/10%ウシ胎仔血清(FCS)/1%抗生物質/抗菌溶液(ABAM)(DMEM培地)中で24時間培養した(95%空気/5%CO2、37℃)。これらの初期の共通培養条件の後、DMEM、または10mMのカルノシン、GlyPhe、Phe、もしくはGlyを含んだDMEM中で細胞を培養した。培地を24時間ごとに交換した。培地処理(n=8)は次のとおりであった:
DMEM
DMEM+10mM カルノシン
DMEM+10mM GlyPhe
DMEM+10mM Phe
DMEM+10mM Gl
取り込みの測定:24ウェルクラスタートレイ法(24−well cluster tray method)(Kilberg MS. Measurement of amino acid transport by hepatocytes in suspension and monolayer culture. Methods Enzym 1989; 173:564-575. Matthews JC, Aslanian A, McDonald KK, Yang W, Malandro MS, Novak DA, Kilberg MS. An expression system for mammalian amino acid transport using a stably maintained episomal vector. Anal Biochem 1997; 254:208-214)を用いて[3H]グリサルコシン取り込みの測定を実施し、実施例1および2において使用した。細胞を、枯渇培地(25mM Hepes/Tris(pH7.5)、140mM NaCl、5.4mM KCl、1.8mM CaCl2、0.8mM MgSO4、および5mMグルコース)中で、37℃の空気中において30分間培養して、輸送前に細胞内栄養物のプールを正規化した。取り込み培地(pH6.0に調整された枯渇培地)で枯渇培地を置換することによって、輸送アッセイを開始した。この取り込み培地は、100μM GlySar(5μCi/mLの比活性であって、これには総GlySarの2.88%を供給する[3H]−GlySarを有する)を含んでいた。30分間のインキュベーション期間の後、4℃の枯渇培地(pH7.5)の4回のリンスによって、輸送を終了させた。220μLの10%のトリクロロ酢酸を各々のウェルに添加し、流体シンチレーションカウントによって上清の放射能を定量した。各々のウェルの細胞を、0.2N NaOH/0.2% SDSに可溶化し、標準物としてウシ血清を用いる、改質ローリーアッセイを用いてタンパク質を定量した。すなわち、ペプチド取り込みは、pmol/タンパク質(mg)/30分として報告される。取り込み測定は、処理培地における培養の24時間、48時間、および72時間後に行った。
【0143】
結果:MDCK細胞によるH+依存性ペプチド輸送を特徴付ける、前の調査(上述の実施例2)によって、輸送速度がタンパク質含量に依存することが明確に示された。従って、GlySar取り込みに対する種々の処理パラメーターの有効な比較を行うために、比較された処理群のタンパク質含量が異なってはならない。従って、MDCK細胞タンパク質に対する培養培地の影響を評価した(図19)。全ての培地処理細胞増殖を1〜3日間補助し、処理の間でのタンパク質含量に差異は観察されなかった。同様に、処理群の中で、あらゆる培養期間について、取り込み速度(能力)における差異は観察されなかった(図20)。
【0144】
試行2
試行1の結果によって、イヌPepT1は、基質調節には感受性でないか、あるいはその基質および(または)刺激時間が、MDCK細胞におけるH+依存性ペプチド取り込みに影響を及ぼすには不十分であったかのいずれかであることが示唆される。この場合もやはり、DMEMを基本培地として選択して、ペプチド輸送活性に対する個々のペプチドの効果を評価することを可能にした。後者の2つの可能性を評価するために、9日間の培養期間を含む第二の試行を行った。H+依存性ペプチドトランスポーター能力の別の潜在的影響因子として、GlySarを添加した。なぜなら10mMのGlySarは、Caco−2細胞中で増大したPepT1活性を刺激し得ることが報告されている(Adibi S. The oligopeptide transporter PepT1 in human intestine: biology and function. Gastroenterology 1997; 113:332-340)からである。GlyProは、筋肉組織において高含量であるので添加した。従って肉ベースの食餌には豊富であると考えられる。
【0145】
細胞培養:試行1の方法の節に既に記載したとおり、MDCK細胞株を維持した。初期の且つ通常の培養条件の後、細胞をDMEM中か、または10mMのGlySar、GlyPro、GlyPhe、もしくはカルノシンを含有するDMEM中で培養した。培地は24時間ごとに交換した。培地処理(n=8)は次のとおりであった:
DMEM
DMEM+10mM GlySar
DMEM+10mM GlyPro
DMEM+10mM GlyPhe
DMEM+10mM カルノシン
取り込みの測定:試行1の方法の節に既に記載したとおり、24ウェルクラスタートレイ法を用いることによって、[3H]グリサルコシン取り込みの測定を実施した。ペプチド取り込みは、pmol/タンパク質(mg)/30分として報告される。取り込み測定は、処理培地における培養の4時間、12時間、24時間、36時間、72時間、120時間、168時間、および216時間後に行った。
【0146】
結果:全ての処理群におけるタンパク質含量が、全ての処理群について、培養の4時間〜216時間(9日)に直線的に増大した(図21)。しかし、培養期間内には、処理群のタンパク質含量は異ならなかった。216時間の培養期間にわたって、タンパク質は、約4.5倍(約40〜220μg/ウェル)に増大した。試行1の結果と対照的に、培地処理は、GlySar取り込み能力に影響した(図22)。さらに、処理×時間の効果が観察され、この効果は、GlySar取り込み能力の、GlySarおよびカルノシン処理刺激に必要な培養の時間の差異を表す。特に、DMEM培養処理を含むGlySarは、培養時間の24時間まで、DMEMコントロール培地を約30%上回るGlySar取り込み能力の増大を生じた。このレベルの増大は、216時間を通じて維持された。対照的に、カルノシン含有培地中の培養は、培養の72時間までのDMEM培養細胞による取り込み能力の増大を上回るGlySar取り込み能力の有意な(23%)増大は生じなかった。次いで、この刺激は、培養の216時間にわたって291%に着実に増大した。この2つのペプチド基質の間の刺激による取り込みの性質も異なった。すなわち、カルノシン刺激されたGlySar取り込みの大きさは、72時間〜216時間本質的に一定であったが、GlySar培養についての取り込みの大きさはこの期間中に減少した。まとめると、これらのデータによって、培養されたMDCK細胞におけるH+依存性ペプチド輸送は、少なくとも2つのPepT1基質、GlySar、およびカルノシンによって刺激され得ることが示される。
【0147】
試行3
試行2のデータによって、栄養供給されたMDCK細胞によるH+依存性GlySar取り込み能力が、少なくとも24時間の10mMGlySar、および少なくとも72時間の10mMカルノシンの包含によって上方制御(アップレギュレート)され得ることが示される。H+依存性GlySar取り込み能力が、栄養欠乏、および(または)グルココルチコイドによる刺激に対して感受性であるか否かを理解することは等しく有益である。予備的研究によって、絶食が、ラット小腸上皮におけるPepT1の発現を増大させることが示される(Thamotharan M, Bawani S, Zhou X, Adibi S. Functional and molecular expression of intestinal oligopeptide transporter (PepT1) after a brief fast. Metabolism 1999; 48:681-684))。
【0148】
GlySar取り込み能力のMDCK細胞発現における絶食およびグルココルチコイドの潜在的影響の検討を開始するために、栄養枯渇または栄養供給およびデキサメタゾン(Dex)を用いた培養の72時間にわたって、GlySarのH+依存性取り込みを評価し、DMEMまたはインスリンを含んだDMEM(陰性コントロール)において培養した細胞による取り込みと比較した(試行3A)。「栄養枯渇(nutrient deprived)」処理は実際には、十分な基本的代謝条件を保証するために、5mMグルコースおよび適切な塩を含んでいた。
【0149】
PepT1タンパク質の補充および活性は、Caco−2−2細胞における細胞質小胞からのインスリン刺激性の補充に対して感受性であると考えられる(Thamotharan M, Bawani S, Zhou X, Adibi S. Hormonal regulation of oligopeptide transporter PepT1 after a brief fast. Am J Physiol 1999; 276:C821-826)が、MDCK細胞は、インスリンレセプターを発現不能であるのと同様に、インスリンに対して非感受性であることが報告されている(Hofmann C, Cretta)M, Bruns P, Hessel P, Hadawi G. Cellular responses elicited by insulin mimickers in cells lacking detectable plasma membrane insulin receptors. J Cell Biol 1985; 27:401-414)。インスリン感受性の欠如とは対照的に、IGF−Iは、MDCK細胞においてDNA合成、および細胞増殖を刺激することが既知である(Sukegawa I, Hizuka N, Takano K, Asakawa K, Shizume K. Characterization of IGF-1 receptors on MDCK cell line. Endocrinol Japan 1987; 34(3):339-346. Mouzon SH, Kahn R. Insulin-like growth factor-mediated phosphorylation and proto-ontogeny induction in MDCK cells. Mol Endocrinol 1991; 5:51-60)。MDCK細胞が、インスリン刺激に対して明らかに非感受性であるがIGF−I刺激に対しては感受性であるという理解は、もし、この両方の基質の超生理学的なレベルを使用し、予測的な研究においてインスリンがIGF−Iレセプターと交差反応する能力が既知であることを考えると、矛盾しているように思われる。従って、同じプレーティングストックのMDCKによるH+依存性GlySar取り込みにおける漸増するIGF−I濃度の影響を評価するために、別の試行(試行3B)を実施した。
【0150】
試行3A
細胞培養:輸送試行を実施する前に1日に亘ってのみ細胞を培養したことを除けば、試行1に記載したとおりMDCK細胞を維持した。初期の且つ通常の培養条件の後、「栄養枯渇した」緩衝液(Hepes/Tris(pH7.5)、140mM NaCl、5.4mM KCl、1.8mM CaCl2、0.8mM MgSO4)中で細胞を培養した。この緩衝液は、エネルギー源として5mMグルコースを含んだが、アミノ酸源またはビタミン源を欠いていた。対照的に、DMEM中か、または5nM Dex、500nM Dex、5nMインスリン、または500nMインスリンを含有するDMEM中で培養した細胞には適切に栄養を与えた。培地処理(n=4)は次のとおりであった:
栄養枯渇した
DMEM
DMEM+5nM Dex
DMEM+500nM Dex
DMEM+5nM インスリン
DMEM+500nM インスリン
取り込みの測定:試行1の方法の節に既に記載したとおり、24ウェルクラスタートレイ法を用いることによって、[3H]グリサルコシン取り込みの測定を実施した。ペプチド取り込みは、pmol/タンパク質(mg)/30分として報告される。取り込み測定は、処理培地における培養の30分後、および4時間後に行った。
【0151】
試行3B
細胞を、DMEM中か、または1nM IGF−I、5nM IGF−1、25nM IGF−1、または100nM IGF−1を含有するDMEM中で培養したことを除けば、試行3Aに記載したのと同じ様式で試行3Bを実施した。取り込み測定は、培養時間の30分後、および4時間後に行った。培地処理(n=4)は次のとおりであった:
DMEM(pH6測定)
DMEM(pH7.5測定)
DMEM+1nM IGF−1
DMEM+5nM IGF−1
DMEM+25nM IGF−1
DMEM+100nM IGF−1
結果:試行3Aまたは3B内で、処理のタンパク質含量に違いはなかった。しかし4時間の培養後、H+依存性ペプチド取り込みの能力は、栄養枯渇されたがエネルギーは十分であった細胞においては35%低下した(図23)。対照的に、デキサメタゾンは、GlySar取り込みに効果を有さなかった。予想どおり、そしてMDCK細胞がインスリン非感受性であるという概念と一致して、インスリンの4時間の存在によって、GlySar取り込み能力に効果はなかった。同様に、IGF−Iの漸増する量を用いた細胞の培養によって、H+依存性GlySar取り込みの有意な刺激は現れなかった(図24)。しかし、量的に、1〜25nMのIGF−Iは、GlySar取り込み能力を10〜15%まで上昇させる傾向であった。
【0152】
試行3の注記された限定、ならびに試行3Aおよび3Bの観察結果(n=4)の数の少なさを考慮すれば、MDCKによる、GlySarのH+依存性取り込みは、栄養枯渇に、および恐らくはIGF−Iに感受性であることが示唆される。
【0153】
(実施例4)
PepT1配列
クローン12(5回;配列番号11)プライマー対は、GSP3−4;標準のRT−PCRを使用するGSP3−1R
【0154】
【表4】
Figure 2004533813
【0155】
【表5】
Figure 2004533813
【0156】
クローン37開始(6回;配列番号12)プライマー対は、GSP3−9;AUAP(3’RACEプロトコールを使用)
【0157】
【表6】
Figure 2004533813
【0158】
【表7】
Figure 2004533813
【0159】
マージ配列(配列番号8)は以下である:
【0160】
【表8】
Figure 2004533813
【0161】
ヌクレオチド全長配列のマルチプルアラインメント
【0162】
【表9−1】
Figure 2004533813
【0163】
【表9−2】
Figure 2004533813
【0164】
【表9−3】
Figure 2004533813
【0165】
【表9−4】
Figure 2004533813
【0166】
【表9−5】
Figure 2004533813
【0167】
【表9−6】
Figure 2004533813
【0168】
【表9−7】
Figure 2004533813
【0169】
【表9−8】
Figure 2004533813
【0170】
【表9−9】
Figure 2004533813
【0171】
【表9−10】
Figure 2004533813
【0172】
イヌおよびヒトのヌクレオチド全長配列のアラインメント
【0173】
【表10−1】
Figure 2004533813
【0174】
【表10−2】
Figure 2004533813
【0175】
【表10−3】
Figure 2004533813
【0176】
【表10−4】
Figure 2004533813
【0177】
イヌのタンパク質配列
【0178】
【表11】
Figure 2004533813
【0179】
アミノ酸配列のマルチプルアラインメント
【0180】
【表12−1】
Figure 2004533813
【0181】
【表12−2】
Figure 2004533813
【0182】
【表12−3】
Figure 2004533813
【0183】
イヌおよびヒトのアミノ酸配列のアラインメント
【0184】
【表13】
Figure 2004533813
タンパク質配列の分析および他種とのアラインメントを実施した後、Genbankへの提出のために下線のイタリック体を取り除いた。
【0185】
Genbankへ提出する配列(配列番号7)
【0186】
【表14】
Figure 2004533813
【0187】
イヌ PepT1 ヌクレオチド配列(配列番号20)
【0188】
【表15】
Figure 2004533813
【0189】
イヌ PepT1 アミノ酸配列(配列番号21)
【0190】
【表16】
Figure 2004533813
【0191】
全ての刊行物、特許および特許文書を、個々に参考として援用するとして、本明細書において参考として組み入れる。本発明を、種々の特定の且つ好ましい実施形態および技術への参照として記載してきた。しかし、多くの改質および改変が、本発明の範囲内でなされ得ることが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【0192】
【図1】電気泳動ゲルの写真であって、逆転写ポリメラーゼ連鎖反応(RT−PCR)法によって生成した部分長のイヌPepT1 cDNA反応産物を示す。部分長のイヌPepT1(cPepT1、約783bp)cDNAは、逆転写ポリメラーゼ連鎖反応(RT−PCR)法によって生成した。イヌ空腸上皮から単離したmRNA、および2つの異なるPCRプライマーセットを用いて、RT−PCR反応産物を生成した。ゲルの内容物は次のとおりである:レーン1、1Kb分子量のDNAラダー;レーン2、陰性コントロールのPCR反応物(Taqポリメラーゼを欠く);レーン3、プライマーセット4を用いたPCR反応産物(ウサギPepT1の塩基対83〜863に対応する);レーン4、プライマーセット10を用いる、プライマーセット10〜780bp cDNA産物を用いたPCR反応産物(ウサギPepT1の塩基対85〜861に対応する)。レーン3および4における約780塩基対の反応産物に注意のこと。
【図2】AおよびBはプライマーセット4由来RT−PCR cDNAのTAクローン化によって生成されたpCR(登録商標)II/cPepT1プラスミドの制限分析の代表的な結果を示す、アガロースゲルの写真である。プライマーセット4由来RT−PCR cDNAのTAクローン化によって生成されたpCR(登録商標)II/cPepT1プラスミドの制限分析をこれらの図に示す。データは、ブルー/ホワイトスクリーニングによって選択した56個の「陽性(positive)」の細菌コロニーの全ての代表的な4個のcDNA含有プラスミドである。TAクローンを増幅し、pCR(登録商標)II/cDNAベクターを単離し、そしてXhoIおよびKpnIのエンドヌクレアーゼ制限産物を、1.2%アガロースゲルを通してサイズ分類した。図2Aは、TAクローン26のPCRベース分析の代表的な結果を示すアガロースゲルの写真である。詳細には、pCR(登録商標)II/cPepT1−26(TA−クローン26)の分析を示す;レーン1、1DNAサイズ標準物;レーン2、負のエンドヌクレアーゼ制限コントロール(未切断pCR(登録商標)IIプラスミド);レーン3、正の制限コントロール(空のpCR(登録商標)IIベクターのXhoI制限);レーン4、未切断のpCR(登録商標)II/cPepT1−26(クローン26);レーン5、XhoI制限クローン26およびKpnI制限クローン26。空のpCR(登録商標)IIベクターは、3.9kbの大きさであり、レーン5は、約780塩基対の産物を含むことに注意のこと。図2Bは、TAクローン4および6のPCRベース分析の代表的な結果を示すアガロースゲルの写真である。特に、TAクローン4およびTAクローン6の分析を示す;レーン1、DNAサイズ標準物;レーン2、未切断pCR(登録商標)II/cPepT1−4(TAクローン4);レーン3、XhoI制限pCR(登録商標)II/cPepT1−4およびKpnI制限pCR(登録商標)II/cPepT1−4;レーン4、未切断pCR(登録商標)II/cPepT1−6(TAクローン6);レーン5、XhoI制限pCR(登録商標)II/cPepT1−6およびKpnI制限pCR(登録商標)II/cPepT1−6。空のpCR(登録商標)IIベクターは、3.9kbの大きさであり、レーン3は、約780塩基対の産物を含まないが、レーン5は含むことに注意のこと。
【図3】AおよびBは、イヌの腸上皮由来RT−PCR cDNAを用いる、イヌ組織およびMDCK細胞によるcPepT1 mRNA発現のノーザンブロット同定の代表的な結果を示す写真である。両方のブロットにおける、組織ホモジネートまたは細胞ホモジネートから単離されたRNAの配置は次のとおりである:レーン1、腎臓(動物番号1031A);レーン2、腎臓(動物K−9−1);レーン3、MDCK細胞;レーン4、空腸上皮(動物K−9−4)。図3Aは、[32P]−cPepT1−26 cDNAとハイブリダイズさせたA+RNA(3μg/レーン)のノーザンブロット同定を示す写真である。図3Bは、[32P]−cPepT1−6 cDNAとハイブリダイズさせた総RNA(20μg/レーン)のノーザンブロット同定を示す写真である。
【図4】全長ウサギPepT1 cDNAを用いるイヌ組織におけるcPepT1 mRNA発現のノーザンブロット同定の代表的な結果を示す写真である。10μgの総RNA(レーン1)または6μgA+RNA(レーン2〜5)は、3匹の動物由来の肝臓組織および腎臓組織から単離した。レーン1、肝臓(動物番号1042A);レーン2、肝臓(動物番号1008A);レーン3、腎臓(動物番号1008A);レーン4、肝臓(動物番号1031A);レーン5、腎臓(動物番号1031A)。
【図5】MDCK細胞からクロー化された、本発明のイヌPepT1 cDNAの部分長の核酸配列である(配列番号9)。381塩基対のTAクローンPepT1−6R−20は、ウサギPepT1(Genbank登録番号473375)の塩基対259〜640に対して79%の相同性を共有する。
【図6】pH6.0の培地中のコンフルエントなMDCK細胞によるGlySar取り込みに対する細胞外GlySar濃度の影響を示すグラフである。グラフの評価によって、約4mMの見かけ上のKmが実証された。各々のデータポイントは、5〜6の観察の平均であり、改変の全ての係数が15%未満であった。
【図7】DMEMまたはLHM中で培養されたMDCK細胞のタンパク質含量を図示するグラフである。値は、60,000細胞/ウェルまたは120,000細胞/ウェルで播種した後、DMEM中での1日培養、その後、1日、2日、3日、または5日間(それぞれ、2日目、3日目、4日目、および6日目)のDMEMまたはLHM中での培養のMDCK細胞のウェル(n=12)のタンパク質含量の平均±SDである。標準物としてウシ血清アルブミンを用い、ローリー法によって、タンパク質含量を決定した。
【図8】DMEMまたはLHM中で培養したMDCK細胞による、pH6.0の緩衝液またはpH7.4の緩衝液中でのGlySar(2.88μM)取り込みを図示するグラフである。細胞外から細胞内へのH+勾配の無し(pH7.4)または有り(pH6.0)において、取り込みを測定した。
【図9】DMEMまたはLHM中で培養したMDCK細胞による、H+依存性[3H]−GlySar(2.88μM)取り込みを図示するグラフである。細胞外から細胞内へのH+水素イオン勾配の有り(pH6.0の取り込み緩衝液)および無し(pH7.4の取り込み緩衝液)において、GlySar取り込みの差異として値を算出した。
【図10】60,000細胞/ウェルで播種され、そしてLHM中で2日間培養されたMDCK細胞によるpH依存性Gly−Sar取り込みを図示するグラフである。標準的な条件を用いて培養したMDCK細胞によるpH依存性GlySar(2.88μM)取り込み。値は、pH6.0またはpH7.4の緩衝液の存在下でのGlySar取り込みからの相違として算出した、MDCK細胞のウェル(n=16)のH+依存性GlySar取り込み平均±SDを表す。
【図11】MDCK細胞によるGlySar取り込み(100μM)に対する時間の効果を図示するグラフである。標準的な条件を用いて培養したMDCK細胞によるGlySar取り込みについての、分単位でみた時間経過。細胞のウェル(n=6)のGlySar取り込み(平均±SD)を、3.75分、7.5分、15分、30分、60分、または120分で分析評価した。
【図12】LHM中で増殖させた、60K/ウェルで播種したMDCK細胞に対するGlySar濃度の効果を図示するグラフである。このグラフは、MDCK細胞によるH+依存性GlySar取り込みのKmの特徴づけ(1.0mM)を示す。各々の値は、標準的な条件を用いて培養したMDCK細胞の、ウェル(n=8)ごとのGlySar取り込みの平均±SDを表す。
【図13】抗生物質を用いたMDCK細胞によるペプチド取り込みの阻害を図示するグラフである。平均±SDは、GlySar(1mM)、ペニシリン−G(3mM)、セファドロキシル(30μM)、またはセファドロキシル(3mM)の有無におけるMDCK細胞のウェル(n=5〜8)ごとのGlySarの取り込みである。
【図14】Gly含有ペプチドを用いたMDCK細胞によるペプチド取り込みの阻害を図示するグラフである。指示された競合基質(1mM)の有無におけるMDCK細胞のウェル(n=7〜8)ごとのGlySarの取り込みの平均±SDである。
【図15】水素イオン勾配の無し(pH7.5)および有り(pHの指定なし)、および指示された基質(1mM)における1mMのTrpLeu,LeuTrp、Leu、またはTrpによる100μM GlySar取り込みの阻害を図示するグラフである。値は、MDCK細胞のウェル(n=7〜8)ごとのGlySarの取り込みの平均±SDである。
【図16】水素イオン勾配の無し(pH7.5)、および有り(pHの指定なし)、および1mMのTrp含有ペプチドにおける、MDCK細胞による100μMのGlySar取り込みの阻害を図示するグラフである。値は、MDCK細胞のウェル(n=7〜8)ごとのGlySarの取り込みの平均±SDである。
【図17】水素イオン勾配の無し(pH7.5)および有り(pHの指定なし)、および100μMのTrp含有ペプチドにおける、MDCK細胞による100μMのGlySar取り込みの阻害を図示するグラフである。値は、MDCK細胞のウェル(n=8)ごとのGlySarの取り込みの平均±SDである。
【図18】TrpLeuおよびTrpTrpによるH+依存性GlySar取り込みのIC50阻害を図示するグラフである。0、0.025、0.1、0.4、または1.6mMのTrpTrpまたはTrpLeuの存在下で、MDCK細胞によるH+依存性100μM GlySar取り込みの阻害について、Ki値を決定した。値は、MDCK細胞のウェル(n=6〜8)ごとのGlySarの取り込みの平均±SDである。
【図19】DMEM中で培養したMDCK細胞のタンパク質含量の基質(10mM)調節を図示するグラフである。詳細には、MDCK細胞のタンパク質含量に対する、DMEMの10mMのカルノシン、グリシルフェニルアラニン(GlyPhe)、Phe、またはGlyの補充の影響を測定した。
【図20】DMEM中で培養したMDCK細胞によるGlySarの取り込みの基質(10mM)調節を図示するグラフである。詳細には、MDCK細胞による[3H]グリシルサルコシン(GlySar)のH+依存性取り込みに対する、DMEMの10mMのカルノシン、グリシルフェニルアラニン(GlyPhe)、Phe、またはGlyの補充の影響を測定した。
【図21】DMEM中で培養したMDCK細胞のタンパク質含量の基質(10mM)調節を図示するグラフである。詳細には、MDCK細胞のタンパク質含量に対する、DMEMの10mMのグリシルサルコシン(GlySar)、グリシルプロリン(GlyPro)、グリシルフェニルアラニン(GlyPhe)、またはカルノシンの影響を測定した。
【図22】DMEM中で培養したMDCK細胞によるGlySarの取り込みの基質(10mM)調節を図示するグラフである。詳細には、MDCK細胞による[3H]グリシルサルコシン(GlySar)のH+依存性取り込みに対する、10mMの、グリシルサルコシン(GlySar)、グリシルプロリン(GlyPro)、グリシルフェニルアラニン(GlyPhe)、またはカルノシンの影響を測定した。
【図23】MDCK細胞による[3H]グリシルサルコシン(GlySar)のH+依存性取り込みに対する、DMEM、栄養枯渇、デキサメサゾン(Dex)、またはインスリン(ins)の影響を図示するグラフである。
【図24】MDCK細胞による[3H]グリシルサルコシン(GlySar)のH+依存性取り込みに対する、IGF−Iの影響を図示するグラフである。

Claims (26)

  1. ペプチドのイヌPepT1−輸送能力を決定する方法であって、
    (a)不死化した腎臓遠位尿細管上皮(Madian−Darby Canine Kidney(MDCK))細胞、および約2〜約4のアミノ酸を有するペプチドを提供すること、および
    (b)該細胞中に輸送された該ペプチドの量を決定すること、
    を含み、
    ここで該量が該ペプチドのイヌPepT1−輸送能力と相関している当該方法。
  2. 動物にとって有益な栄養上の特性を有するペプチドを同定するための方法であって、
    (a)不死化した腎臓遠位尿細管上皮(Madian−Darby Canine Kidney(MDCK))細胞、および約2〜約4のアミノ酸を有するペプチドを提供すること、および
    (b)該細胞中に輸送された該ペプチドの量を決定すること、
    を含み、
    ここで該量が有益な栄養上の特性と相関している当該方法。
  3. 前記MDCK細胞へのペプチド輸送量の決定に先立って、ラクトアルブミン加水分解産物を含有する培地中で該MDCK細胞をインキュベートする工程をさらに含む請求項1または2に記載の方法。
  4. 前記ペプチドが、ジペプチド、トリペプチドまたはテトラペプチドである、請求項1または2に記載の方法。
  5. 前記細胞が、pH約5〜8の培地中にある、請求項1または2に記載の方法。
  6. 前記ペプチドが、約10nM〜約50mMの濃度で存在する、請求項1または2に記載の方法。
  7. 請求項1乃至6のいずれかに記載の方法によって同定されたペプチドを含む、動物用の食餌性組成物。
  8. 前記ペプチドがジペプチド、トリペプチドまたはテトラペプチドである、請求項7に記載の組成物。
  9. 請求項1乃至6のいずれかに記載の方法によって同定された少なくとも約10nmのジペプチド、トリペプチドまたはテトラペプチドを含む食餌性組成物。
  10. 動物における必須アミノ酸の吸収を変更する過程であって、
    (a)請求項9に記載の組成物を含有する食餌を該動物に与える工程と、
    (b)該組成物が該動物の消化器系によって吸収されることを可能にするに十分な時間に亘り該動物を該食餌で飼育する工程と、
    を包含するプロセス。
  11. 前記動物がイヌである、請求項10に記載のプロセス。
  12. 前記食餌が、約20%〜約30%の粗タンパク質、約10%〜約20%の脂肪、および約3%〜約10%の食餌性線維を含む、請求項9または10に記載の過程。
  13. 細胞中のH+依存性ペプチド輸送を刺激する方法であって、該方法は、PepT1基質と該細胞とを(インビトロまたはインビボで)接触させる工程を包含する方法。
  14. 前記PepT1基質がGlySarまたはカルノシンである、請求項13に記載の方法。
  15. 前記PePT1基質がGlySarである、請求項13または14に記載の方法。
  16. 前記PePT1基質がカルノシンである、請求項13に記載の方法。
  17. 前記PepT1基質が、請求項1乃至6のいずれかにおいて同定されたペプチドである、請求項13に記載の方法。
  18. 前記接触が、前記PePT1基質を動物に対して投与することによって実施される、請求項13に記載の方法。
  19. イヌPepT1をコード化するか、またはイヌPepT1に相補的である単離された核酸を含む組成物。
  20. 前記核酸がDNAである、請求項19に記載の組成物。
  21. 配列番号7〜9、若しくは20、またはそれらの相補体のうちのいずれか1つに対して穏やかなハイブリダイゼーション条件下でハイブリダイズさせる、請求項19に記載の組成物。
  22. 配列番号7〜9、若しくは20、またはそれらの相補体のうちのいずれか1つに対してストリンジェントなハイブリダイゼーション条件下でハイブリダイズさせる、請求項19に記載の組成物。
  23. 前記核酸が配列番号7〜9、または20である、請求項19に記載の組成物。
  24. 前記核酸がRNAである、請求項19に記載の組成物。
  25. 配列番号7〜9または20の核酸によってコード化されるアミノ酸配列を有するペプチド。
  26. 配列番号13または21によってコード化されるアミノ酸配列を有するペプチド。
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