JP2005095181A - Method for evaluating safety - Google Patents

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Koji Hayashi
浩司 林
Toshiyuki Sakaki
利之 榊
Yoshiyasu Yabusaki
義康 薮崎
Koichiro Komai
浩一郎 駒井
Hideo Kaneko
秀雄 金子
Iwao Nakatsuka
巌 中塚
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for evaluating safety of a compound duplicating a human metabolic system in vitro. <P>SOLUTION: The method for evaluating the safety comprises a step constructing a yeast fungal body expressing (i) the molecular species of a molecular species group consisting of cytochrome P450 1A2, P450 2C9, P450 2E1 and P450 3A4 derived from a human and yeast NADPH-P450 reductase or (ii) the above mentioned molecular species and an artificial fusion enzyme of a yeast NADPH-P450 reductasea in the yeast, a step for reacting the yeast fungal body or a crushed fungal body with a specimen compound, and a step for analyzing the metabolite of the resultant reactional solution, and a step discriminating the presence or absence of the antidotal metabolism of the specimen compound or the presence or absence of the metabolism into a carcinogen. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、安全性評価方法に関するものである。   The present invention relates to a safety evaluation method.

新規化合物の開発では、化合物の、ヒトにおける代謝・薬効・毒性を早期に予測・評価する必要がますます高くなってきている。特に、農薬、一般化合物などのように、ヒトへの投与による安全性評価試験を行なうことが不可能な場合、実験動物への投与による安全性評価試験の結果をヒトへ外挿することにより安全性評価を行っている。
しかしながら、近年チトクロムP450を始めとする薬物代謝酵素系の動物種間による違いが明らかになりつつある。
In the development of new compounds, it is becoming increasingly necessary to predict and evaluate the metabolism, efficacy and toxicity of compounds in humans at an early stage. In particular, when it is impossible to conduct safety assessment tests by administration to humans, such as agricultural chemicals and general compounds, it is possible to extrapolate the results of safety assessment tests by administration to laboratory animals to humans. We are conducting sex assessment.
However, in recent years, differences among animal species in drug metabolizing enzyme systems such as cytochrome P450 are becoming clear.

その結果、実験動物を安全性評価試験に用いることは、ヒトにおける代謝・薬効・毒性を早期に予測・評価するのに必ずしも常に充分なものであるとはいえなくなった。このために、新規化合物をヒトへの投与する安全性評価試験、または入手が倫理的、技術的に困難であるヒト肝臓等の生体組織を用いる安全性評価試験を行なうことなく、ヒトにおける代謝系をin vitro系において再現する評価方法が望まれている。   As a result, it has not always been sufficient to use experimental animals for safety assessment tests to predict and evaluate metabolism, drug efficacy and toxicity in humans at an early stage. For this reason, the metabolic system in humans can be obtained without conducting a safety evaluation test in which a new compound is administered to humans, or a safety evaluation test using biological tissues such as human liver that are ethically and technically difficult to obtain. There is a need for an evaluation method that reproduces in vitro systems.

本発明者らは、上記の状況を鑑み、よりすぐれたヒトにおける代謝系をin vitro系において再現する評価方法を見い出すべく、鋭意検討を重ねた結果、酵母発現系は酵母菌体の優れた増殖能力によりヒト由来のチトクロムP450分子種あるいは該分子種と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素を大量生産するのに適すること、かつ (i)ヒト由来のチトクロムP450分子種をコードする塩基配列を有する遺伝子および酵母NADPH−P450還元酵素をコードする塩基配列を有する遺伝子あるいは(ii)上記の分子種と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素をコードする塩基配列を有する遺伝子を含む酵母内発現プラスミドを用いることにより著しく大量の代謝産物が短時間でしかも安定して得られるために精密な分析が可能であること、さらにある種のヒト由来のチトクロムP450分子種を必須的に組み合せて用いることによりヒト肝臓における代謝系をin vitroで再現できることを見い出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、(I)ヒト由来のチトクロムP450 1A2、ヒト由来のチトクロムP450 2C9、ヒト由来のチトクロムP450 2E1ならびにヒト由来のチトクロムP450 3A4からなる分子種群に含まれる全ての分子種について、
(1)(a) 酵母内で発現させるためのプロモーターならびに(b)(i)上記の分子種をコードする塩基配列を有する遺伝子および酵母NADPH−P450還元酵素をコードする塩基配列を有する遺伝子あるいは(ii)上記の分子種と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素をコードする塩基配列を有する遺伝子を含む酵母内発現プラスミドを構築する工程(工程1)、
(2)構築された酵母内発現プラスミドを酵母に導入することにより、酵母内で(i) 上記の分子種および酵母NADPH−P450還元酵素あるいは(ii)上記の分子種と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素を発現させる酵母菌体を作製する工程(工程2)、
(3)作製された酵母菌体または該菌体破砕物を検体である化合物と反応する工程(工程3)、
(4)反応後、反応液中に存在する代謝産物を分析することによって、検体である化合物の解毒代謝の有無または発癌物質への代謝の有無を判定する工程(工程4A)、
(5)上記の判定により、(a)検体である化合物の解毒代謝の存在(有)または発癌物質への代謝の非存在(無)の場合、検体である化合物を安全と評価し、または、(b)検体である化合物の解毒代謝の非存在(無)または発癌物質への代謝の存在(有)の場合、検体である化合物を非安全と評価する工程(工程5A)、
からなることを特徴とする評価方法(以下、評価方法と記す。)、および
(II) ヒト由来のチトクロムP450 1A2、ヒト由来のチトクロムP450 2C9、ヒト由来のチトクロムP450 2E1ならびにヒト由来のチトクロムP450 3A4からなる分子種群に含まれる全ての分子種について、
(1)(a) 酵母内で発現させるためのプロモーターならびに(b)(i)上記の分子種をコードする塩基配列を有する遺伝子および酵母NADPH−P450還元酵素をコードする塩基配列を有する遺伝子あるいは(ii)上記の分子種と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素をコードする塩基配列を有する遺伝子を含む酵母内発現プラスミドを構築する工程(工程1)、
(2)構築された酵母内発現プラスミドを酵母に導入することにより、酵母内で(i) 上記の分子種および酵母NADPH−P450還元酵素あるいは(ii)上記の分子種と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素を発現させる酵母菌体を作製する工程(工程2)、
(3)作製された酵母菌体または該菌体破砕物を検体である化合物と反応する工程(工程3)、
(4)反応後、反応液中に存在する代謝産物を栄養要素要求性の微生物に作用させることによって、該栄養要素に対して非要求性となった微生物の存在量を測定する工程(工程4B)、
(5)上記の測定により、(a)栄養要素に対して非要求性となった微生物が、上記の酵母内発現プラスミドが導入されていない酵母菌体を用いて上記(3)および(4)を行う場合(コントロール)と同程度に存在する場合、検体である化合物を変異原性無と評価し、または、(b)栄養要素に対して非要求性となった微生物が、上記の酵母内発現プラスミドが導入されていない酵母菌体を用いて上記(3)および(4)を行う場合(コントロール)と比較して実質的に多く存在する場合、検体である化合物を変異原性有と評価する工程(工程5B)、
からなることを特徴とする評価方法(以下、変異原性評価方法と記す。)、さらに
(III) ヒト由来のチトクロムP450 1A2、ヒト由来のチトクロムP450 2C9、ヒト由来のチトクロムP450 2E1ならびにヒト由来のチトクロムP450 3A4からなる分子種群に含まれる全ての分子種について、
(1)(a) 酵母内で発現させるためのプロモーターならびに(b)(i)上記の分子種をコードする塩基配列を有する遺伝子および酵母NADPH−P450還元酵素をコードする塩基配列を有する遺伝子あるいは(ii)上記の分子種と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素をコードする塩基配列を有する遺伝子を含む酵母内発現プラスミドを構築する工程(工程1)、
(2)構築された酵母内発現プラスミドを酵母に導入することにより、酵母内で(i) 上記の分子種および酵母NADPH−P450還元酵素あるいは(ii)上記の分子種と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素を発現させる酵母菌体を作製する工程(工程2)、
(3)作製された酵母菌体または該菌体破砕物を検体である化合物と反応する工程(工程3)、
(4)反応後、反応液中に存在する代謝産物を分析することによって、上記の分子種群に含まれる1種類の(i) ヒト由来のチトクロムP450分子種あるいは(ii)ヒト由来のチトクロムP450分子種と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素の場合のみ、特異的に存在する代謝産物の有無を判定する工程(工程4C)、
(5)上記の判定により、(a)1種類の(i) ヒト由来のチトクロムP450分子種あるいは(ii)ヒト由来のチトクロムP450分子種と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素の場合のみに特異的に存在する代謝産物が存在する場合、該検体化合物を該チトクロムP450分子種の代謝プローブとして有効であると評価し、または(b)特異的に存在する代謝産物が非存在の場合、該検体化合物を該チトクロムP450分子種の代謝プローブとして有効でないと評価する工程(工程5C)、
からなることを特徴とする評価方法(以下、代謝プローブ評価方法と記す。)を提供するものである。
In view of the above situation, the present inventors have intensively studied to find an evaluation method for reproducing a superior human metabolic system in an in vitro system, and as a result, the yeast expression system has an excellent growth of yeast cells. Suitable for mass production of human-derived cytochrome P450 molecular species or an artificial fusion enzyme of said molecular species and yeast NADPH-P450 reductase, and (i) a nucleotide sequence encoding human-derived cytochrome P450 molecular species Yeast expression plasmid comprising a gene having a gene having a nucleotide sequence encoding a gene having a nucleotide sequence encoding a gene having the gene and yeast NADPH-P450 reductase, or (ii) an artificial fusion enzyme of the above molecular species and yeast NADPH-P450 reductase Precise analysis because a very large amount of metabolites can be obtained in a short time and stably by using Further, the present inventors have found that the metabolic system in the human liver can be reproduced in vitro by using an essential combination of certain human cytochrome P450 molecular species.
That is, the present invention relates to (I) all molecular species included in the molecular species group consisting of human-derived cytochrome P450 1A2, human-derived cytochrome P450 2C9, human-derived cytochrome P450 2E1 and human-derived cytochrome P450 3A4.
(1) (a) a promoter for expression in yeast and (b) (i) a gene having a base sequence encoding the above molecular species and a gene having a base sequence encoding yeast NADPH-P450 reductase or ( ii) a step of constructing an expression plasmid in yeast comprising the above-mentioned molecular species and a gene having a base sequence encoding an artificial fusion enzyme of yeast NADPH-P450 reductase (step 1),
(2) By introducing the constructed yeast expression plasmid into yeast, (i) the above molecular species and yeast NADPH-P450 reductase or (ii) the above molecular species and yeast NADPH-P450 reductase in yeast A step of producing a yeast cell for expressing the artificial fusion enzyme (step 2),
(3) a step of reacting the produced yeast cells or the disrupted cells thereof with a compound as a specimen (step 3),
(4) After the reaction, a step of determining the presence or absence of detoxification metabolism of the compound as a sample or the presence or absence of metabolism to a carcinogen by analyzing a metabolite present in the reaction solution (step 4A),
(5) Based on the above determination, (a) in the presence (existence) of the detoxification metabolism of the compound as the specimen or absence (absence) of metabolism to the carcinogen, the compound as the specimen is evaluated as safe, or (B) a step (step 5A) of evaluating the compound as a non-safety in the absence (no) of detoxification metabolism of the compound as a specimen or the presence (present) of metabolism to a carcinogen (step 5A),
An evaluation method characterized by comprising (hereinafter referred to as an evaluation method), and
(II) For all molecular species included in the molecular species group consisting of human-derived cytochrome P450 1A2, human-derived cytochrome P450 2C9, human-derived cytochrome P450 2E1, and human-derived cytochrome P450 3A4,
(1) (a) a promoter for expression in yeast and (b) (i) a gene having a base sequence encoding the above molecular species and a gene having a base sequence encoding yeast NADPH-P450 reductase or ( ii) a step of constructing an expression plasmid in yeast comprising the above-mentioned molecular species and a gene having a base sequence encoding an artificial fusion enzyme of yeast NADPH-P450 reductase (step 1),
(2) By introducing the constructed yeast expression plasmid into yeast, (i) the above molecular species and yeast NADPH-P450 reductase or (ii) the above molecular species and yeast NADPH-P450 reductase in yeast A step of producing a yeast cell for expressing the artificial fusion enzyme (step 2),
(3) a step of reacting the produced yeast cells or the disrupted cells thereof with a compound as a specimen (step 3),
(4) After the reaction, by causing the metabolite present in the reaction solution to act on microorganisms that require nutrient elements, the step of measuring the abundance of microorganisms that are no longer required for the nutrient elements (step 4B) ),
(5) According to the above measurement, (a) microorganisms that have become non-required for nutritional elements are obtained by using the yeast cells into which the above-described yeast expression plasmid has not been introduced (3) and (4) If the sample is present in the same degree as the control (control), the sample compound is evaluated as non-mutagenic, or (b) the microorganism that has become non-required for the nutritional element is contained in the yeast. When a substantial amount is present as compared with the case where the above (3) and (4) are performed using the yeast cells into which the expression plasmid has not been introduced (control), the test compound is evaluated as mutagenic. Step (step 5B),
An evaluation method characterized by comprising (hereinafter referred to as a mutagenicity evaluation method), and
(III) All molecular species included in the molecular species group consisting of human-derived cytochrome P450 1A2, human-derived cytochrome P450 2C9, human-derived cytochrome P450 2E1 and human-derived cytochrome P450 3A4,
(1) (a) a promoter for expression in yeast and (b) (i) a gene having a base sequence encoding the above molecular species and a gene having a base sequence encoding yeast NADPH-P450 reductase or ( ii) a step of constructing an expression plasmid in yeast comprising the above-mentioned molecular species and a gene having a base sequence encoding an artificial fusion enzyme of yeast NADPH-P450 reductase (step 1),
(2) By introducing the constructed yeast expression plasmid into yeast, (i) the above molecular species and yeast NADPH-P450 reductase or (ii) the above molecular species and yeast NADPH-P450 reductase in yeast A step of producing a yeast cell for expressing the artificial fusion enzyme (step 2),
(3) a step of reacting the produced yeast cells or the disrupted cells thereof with a compound as a specimen (step 3),
(4) After the reaction, one kind of (i) human-derived cytochrome P450 molecular species or (ii) human-derived cytochrome P450 molecules included in the molecular species group is analyzed by analyzing metabolites present in the reaction solution. A step of determining the presence or absence of a metabolite specifically present only in the case of an artificial fusion enzyme of seed and yeast NADPH-P450 reductase (step 4C),
(5) According to the above determination, only (a) one type of (i) human-derived cytochrome P450 molecular species or (ii) human-derived cytochrome P450 molecular species and yeast NADPH-P450 reductase artificial fusion enzyme If a metabolite that is specifically present is present, the analyte compound is evaluated as effective as a metabolic probe of the cytochrome P450 molecular species, or (b) if a metabolite that is specifically present is absent, A step (step 5C) for evaluating the sample compound as not effective as a metabolic probe of the cytochrome P450 molecular species,
An evaluation method (hereinafter referred to as a metabolic probe evaluation method) is provided.

本発明は、よりすぐれたヒトにおける代謝系をin vitro系において再現する安全性評価方法であり、高精度で代謝・薬効・毒性を早期に予測・評価することを可能にした。   The present invention is a safety evaluation method that reproduces a superior human metabolic system in an in vitro system, and has made it possible to predict and evaluate metabolism, drug efficacy, and toxicity at an early stage with high accuracy.

ヒトにおける代謝系をin vitroで再現する安全性評価方法としては、従来ラット等の実験動物の肝臓ホモジネートを用いる試験等が使用されている。
一方、近年ヒト由来のチトクロムP450分子種をコードする塩基配列を有する遺伝子をヒト培養細胞に導入したシステムもすでに構築されているが、ヒト培養細胞は増殖能力が低く、かつ高密度培養が困難であることから大量のチトクロムP450分子種を得ことができず、代謝産物の分析には適さない。また、酵母等の微生物と比較すると、培養コストも高く、かつ高度な培養技術を必要とする。
上記のような欠点を解消するために、本発明では、ある種の(i) ヒト由来のチトクロムP450分子種および酵母NADPH−P450還元酵素あるいは(ii)ヒト由来のチトクロムP450の分子種と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素を発現させる酵母菌体を用いている。そのために、酵母内で発現させるためのプロモーター、ある種の(i) ヒト由来のチトクロムP450分子種をコードする塩基配列を有する遺伝子および酵母NADPH−P450還元酵素をコードする塩基配列を有する遺伝子あるいは(ii)ヒト由来のチトクロムP450の分子種と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素をコードする塩基配列を有する遺伝子を含む酵母内発現プラスミドを構築する必要がある。
以下に説明する。
As a safety evaluation method for reproducing a human metabolic system in vitro, a test using a liver homogenate of an experimental animal such as a rat has been conventionally used.
On the other hand, in recent years, a system in which a gene having a base sequence encoding a cytochrome P450 molecular species derived from human is introduced into a human cultured cell has already been constructed. However, the human cultured cell has low proliferation ability and is difficult to culture at high density. For this reason, a large amount of cytochrome P450 molecular species cannot be obtained, which is not suitable for analysis of metabolites. Moreover, compared with microorganisms, such as yeast, culture | cultivation cost is high and an advanced culture | cultivation technique is required.
In order to eliminate the above-described drawbacks, the present invention provides certain (i) human cytochrome P450 molecular species and yeast NADPH-P450 reductase or (ii) human cytochrome P450 molecular species and yeast NADPH. -A yeast cell that expresses an artificial fusion enzyme of P450 reductase is used. Therefore, a promoter for expression in yeast, a certain (i) gene having a base sequence encoding a cytochrome P450 molecular species derived from human and a gene having a base sequence encoding yeast NADPH-P450 reductase or ( ii) It is necessary to construct a yeast expression plasmid containing a gene having a base sequence encoding a human cytochrome P450 molecular species and yeast NADPH-P450 reductase artificial fusion enzyme.
This will be described below.

本発明では、ヒト由来のチトクロムP450分子種としてP450 1A2、P450 2C9、2E1ならびにP450 3A4からなる分子種群に含まれる全ての分子種を組み合せて用いることが必須である。これは、ヒト肝臓における各種チトクロムP450分子種の種類・存在量は人種差、個人差があるが、しかしながらいずれのヒトの場合においても、上記の分子種群に含まれる全てのチトクロムP450分子種を必須的に組み合せて用いることにより、ヒト肝臓における代謝系をin vitroで効率的に再現することが可能なためである。なお、本発明システムでは、上記の工程1から工程3、ならびに工程4A、4Bおよび4Cの各工程を上記のチトクロムP450分子種ごとに独立した状態(チトクロムP450分子種をおのおの別々の系で並列的に存在させる状態を意味する。)または複数のチトクロムP450分子種を混合した状態(複数のチトクロムP450分子種を混合し、1つの系で同時に存在させる状態を意味する。)あるいは両者の中間的な状態(一部は独立した状態で、一部は混合した状態で存在させる状態を意味する。)で行ない、次に工程5A、5Bおよび5Cにおいて、上記の全ての分子種について検討、評価してもかまわない。さらに必要に応じて、上記の分子種群に含まれるチトクロムP450分子種の他に、たとえば、P450 1A1、P450 2A6、P450 2B6、P450 2C8、P450 2C18、P450 2C19またはP450 2D6等の他のチトクロムP450分子種を補助的に組み合わせることによって、ヒト肝臓における代謝系をin vitroでより精度よく再現することができる。
本発明において用いられるヒト由来のチトクロムP450分子種の必須的な組み合わせ(P450 1A2、P450 2C9、2E1ならびにP450 3A4からなる分子種群)でヒト肝臓における全チトクロムP450の約85%程度を網羅することができ、さらに、たとえば該分子種群にP450 2A6および/またはP450 2C19および/またはP450 2D6を補助的に加えることにより約90%以上を網羅することができると推測される。
また、具体的には、たとえばP450 3A4(約35±10%)、P450 P450 2C9(約25±10%)、P450 1A2(約23±10%)、P450 2E1(約17±10%)等の存在量の割合の組み合せをあげることができる。なお、上記の例にかかることなく適宜増加させたり、減少させることができることは言うまでもなく、この割合を変えることにより、ヒトにおける人種差、個人差にもより正確に対応することもできる。
In the present invention, it is essential to use in combination all molecular species included in the molecular species group consisting of P450 1A2, P450 2C9, 2E1 and P450 3A4 as human-derived cytochrome P450 molecular species. This is because the types and abundances of various cytochrome P450 molecular species in human liver vary between races and individuals, but in any human case, all cytochrome P450 molecular species included in the above molecular species group are essential. This is because the metabolic system in the human liver can be efficiently reproduced in vitro by using in combination. In the system of the present invention, the above steps 1 to 3 and steps 4A, 4B, and 4C are independent for each cytochrome P450 molecular species (the cytochrome P450 molecular species are connected in parallel in separate systems). Or a state in which a plurality of cytochrome P450 molecular species are mixed (a state in which a plurality of cytochrome P450 molecular species are mixed and simultaneously exist in one system) or an intermediate between the two. In a state (partially independent state, partly present in a mixed state), and then in steps 5A, 5B and 5C, all the above molecular species are examined and evaluated. It doesn't matter. Further, if necessary, in addition to the cytochrome P450 molecular species included in the above molecular species group, for example, other cytochrome P450 molecules such as P450 1A1, P450 2A6, P450 2B6, P450 2C8, P450 2C18, P450 2C19 or P450 2D6 By supplementally combining species, the metabolic system in human liver can be reproduced more accurately in vitro.
The essential combination of human cytochrome P450 molecular species used in the present invention (molecular species group consisting of P450 1A2, P450 2C9, 2E1 and P450 3A4) covers about 85% of the total cytochrome P450 in the human liver. Further, for example, it is estimated that about 90% or more can be covered by supplementary addition of P450 2A6 and / or P450 2C19 and / or P450 2D6 to the molecular species group.
Specifically, for example, P450 3A4 (about 35 ± 10%), P450 P450 2C9 (about 25 ± 10%), P450 1A2 (about 23 ± 10%), P450 2E1 (about 17 ± 10%), etc. A combination of abundance ratios can be given. It goes without saying that it can be increased or decreased as appropriate without taking the above example, and by changing this ratio, it is also possible to more accurately cope with race differences and individual differences in humans.

つぎに酵母内発現プラスミドを構築する工程(工程1)に関して説明する。
上記のヒト由来のチトクロムP450分子種をコードする塩基配列は配列番号1から配列番号7で示される塩基配列中に開示されている。なお、これらのヒト由来のチトクロムP450分子種をコードする塩基配列を有する遺伝子は、たとえば、(1)(a)該遺伝子のmRNAを含むmRNA画分を調製し、逆転写酵素を用いてcDNAを作製後、該cDNAをファージベクター及びプラスミドベクターに挿入して得たcDNAライブラリー 、または(b) 市販のヒト肝由来のcDNAライブラリー、から目的とする遺伝子を、(i) その遺伝子と相同性を有するDNA断片、あるいは(ii)その遺伝子により産生されるタンパク質を認識する抗体、を用いるような通常の方法に従いクローニングする方法、または(2) 上記(1) 記載のcDNAライブラリーからPCR 法を用いてクローニングする方法、等の通常の方法により調製することができる。
Next, the step of constructing an expression plasmid in yeast (step 1) will be described.
The base sequence encoding the above human cytochrome P450 molecular species is disclosed in the base sequences shown in SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 7. The gene having the base sequence encoding the cytochrome P450 molecular species derived from human is, for example, (1) (a) preparing an mRNA fraction containing mRNA of the gene, and using reverse transcriptase to prepare cDNA. After the preparation, the target gene from the cDNA library obtained by inserting the cDNA into a phage vector and a plasmid vector, or (b) a commercially available cDNA library derived from human liver, is (i) homologous to the gene. (Ii) a method of cloning according to a conventional method using an antibody that recognizes a protein produced by the gene, or (2) a PCR method from the cDNA library described in (1) above. It can be prepared by a usual method such as a method of cloning using the method.

一方、酵母NADPH-チトクロムP450還元酵素をコードする塩基配列を有する遺伝子は、たとえば、(1) (a) 該遺伝子のmRNAを含むmRNA画分を調製し、逆転写酵素を用いてcDNAを作製後、該cDNAをファージベクター及びプラスミドベクターに挿入して得たcDNAライブラリー 、または(b) 市販の酵母由来のcDNAライブラリー、から目的とする遺伝子を、(i) その遺伝子と相同性を有するDNA断片、あるいは(ii)その遺伝子により産生されるタンパク質を認識する抗体、を用いるような通常の方法に従いクローニングする方法、または(2) 上記(1) 記載のcDNAライブラリーからPCR 法を用いてクローニングする方法、等の通常の方法により調製することができる。具体的には、たとえば、特開昭62-19085号公報に記載される方法等により単離することができる。   On the other hand, for a gene having a nucleotide sequence encoding yeast NADPH-cytochrome P450 reductase, for example, (1) (a) After preparing an mRNA fraction containing the mRNA of the gene and preparing cDNA using reverse transcriptase, A cDNA library obtained by inserting the cDNA into a phage vector and a plasmid vector, or (b) a commercially available yeast-derived cDNA library, and (i) a DNA having homology with the gene. A method of cloning according to a conventional method such as using a fragment, or (ii) an antibody that recognizes a protein produced by the gene, or (2) cloning using a PCR method from the cDNA library described in (1) above It can be prepared by ordinary methods such as Specifically, for example, it can be isolated by the method described in JP-A-62-19085.

本発明において用いられる酵母内で発現させるためのプロモーターとしては、通常の酵母発現系において用いられるプロモーターであれば特に制限されるものではないが、たとえば酵母アルコール脱水素酵素遺伝子のプロモーター(以下、ADH プロモーターと記す。)、グリセルアルデヒド−3リン酸脱水素酵素(以下、GAPDH プロモーターと記す。)、フォスフォグリセリン酸キナーゼ(以下、PGK プロモーターと記す。)等をあげることができる。なお、ADH プロモーターは、たとえば酵母ADH1プロモーターおよび同ターミネーターを保持する酵母発現ベクターpAAH5(Washington Research Foundationから入手可能、Ammerer ら、Methods in Enzymology,101,p.192-201)から通常の遺伝子操作方法により調製することができる。酵母ADH1プロモーターは、Washington Research Foundationの米国特許第299,733(1981/9/31)に含まれており、米国において、工業的、商業的目的で使用する場合は権利者からの権利許諾を必要とする。   The promoter used in the present invention for expression in yeast is not particularly limited as long as it is a promoter used in a normal yeast expression system. For example, a promoter of a yeast alcohol dehydrogenase gene (hereinafter referred to as ADH) And glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (hereinafter referred to as GAPDH promoter), phosphoglycerate kinase (hereinafter referred to as PGK promoter), and the like. The ADH promoter can be obtained from a yeast expression vector pAAH5 (available from Washington Research Foundation, Ammerer et al., Methods in Enzymology, 101, p. Can be prepared. The yeast ADH1 promoter is included in Washington Research Foundation U.S. Patent No. 299,733 (1981/9/31) and requires license from the rights holder for use in the United States for industrial and commercial purposes. .

上記の酵母内で発現させるためのプロモーター、前記のヒト由来のチトクロムP450分子種をコードする塩基配列を有する遺伝子および前記の酵母NADPH−P450還元酵素をコードする塩基配列を有する遺伝子を含む酵母内発現プラスミドは通常の遺伝子組み換え方法を用いて構築することができる。たとえば、特開平2-21180 等に記載されるADHプロモーターとADHターミネーターを保有する酵母発現ベクターpAAH5Nから調製したNotI断片と特開平2-211880等に記載される酵母NADPH−P450還元酵素をコードする塩基配列を有する遺伝子を保有するプラスミドpARRNのNotI部位に挿入し、得られたプラスミドpAHRRのHind III部位にヒト由来のチトクロムP450分子種をコードする塩基配列を有する遺伝子を挿入することにより構築する方法等をあげることができる。また必要に応じてpAAH5NベクターのHind III部位を別な制限酵素用の部位に交換したベクターを利用して構築する方法もあげられる。   Yeast expression including a promoter for expression in the yeast, a gene having a base sequence encoding the human cytochrome P450 molecular species, and a gene having a base sequence encoding the yeast NADPH-P450 reductase Plasmids can be constructed using conventional genetic recombination methods. For example, a NotI fragment prepared from a yeast expression vector pAAH5N having an ADH promoter and ADH terminator described in JP-A-2-21180 and a base encoding a yeast NADPH-P450 reductase described in JP-A-2-21880 A method of constructing by inserting a gene having a base sequence encoding a cytochrome P450 molecular species derived from human into the Hind III site of the plasmid pAHRR obtained by inserting the gene having a sequence into the NotI site of the plasmid pARRN Can give. In addition, a method of constructing using a vector obtained by exchanging the Hind III site of the pAAH5N vector with another site for restriction enzyme as necessary may be mentioned.

さらに本発明では、前記のヒト由来のチトクロムP450分子種をコードする塩基配列を有する遺伝子および前記の酵母NADPH−P450還元酵素をコードする塩基配列を有する遺伝子の他に、ヒト由来のチトクロムP450分子種と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素(ヒト由来のチトクロムP450分子種の有する1原子酸素添加活性および酵母NADPH−P450還元酵素の有するNADPHからの還元力供給能を同一分子内に有する酵素)をコードする塩基配列を有する遺伝子を用いることもできる。 このような遺伝子は、ヒト由来のチトクロムP450分子種をコードする塩基配列を有する遺伝子と酵母NADPH−P450還元酵素をコードする塩基配列を有する遺伝子を通常の遺伝子操作方法により接続し、単一の遺伝子とすることにより構築することができる。そして構築された遺伝子を特開平2-21180 等に記載されるADHプロモーターとADHターミネーターを保有する酵母発現ベクターpAAH5NのHind III部位に挿入することにより酵母内発現プラスミドを構築する方法をあげることができる。
また、複数種の分子種を同時に発現するような単一の酵母内発現プラスミドを調製することもできる。
Furthermore, in the present invention, in addition to the gene having the base sequence encoding the human cytochrome P450 molecular species and the gene having the base sequence encoding the yeast NADPH-P450 reductase, the human cytochrome P450 molecular species And yeast NADPH-P450 reductase artificial fusion enzyme (enzyme having the ability to supply monoatomic oxygen of human cytochrome P450 molecular species and the ability to supply reducing power from NADPH of yeast NADPH-P450 reductase in the same molecule) A gene having a base sequence encoding can also be used. Such a gene is obtained by connecting a gene having a base sequence encoding a cytochrome P450 molecular species derived from human and a gene having a base sequence encoding yeast NADPH-P450 reductase by a normal gene manipulation method. Can be constructed. A method for constructing an expression plasmid in yeast can be exemplified by inserting the constructed gene into the Hind III site of the yeast expression vector pAAH5N having the ADH promoter and ADH terminator described in JP-A-2-21180. .
It is also possible to prepare a single yeast expression plasmid that simultaneously expresses multiple types of molecular species.

つぎに酵母内で(i) ヒト由来のチトクロムP450分子種および酵母NADPH−P450還元酵素あるいは(ii)ヒト由来のチトクロムP450の分子種と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素を発現させる酵母菌体を作製する工程(工程2)に関して説明する。
酵母内でヒト由来のチトクロムP450分子種および酵母NADPH−P450還元酵素あるいは(ii)ヒト由来のチトクロムP450の分子種と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素を発現させる酵母菌体は、構築された酵母内発現プラスミドをたとえばプロトプラスト法、アルカリ金属(LiCl)法等の通常の方法によって酵母に導入することで得ることができる。
本発明システムにおいて用いられる酵母菌株としては、たとえばサッカロミセス・セレビシェー(Saccharomyces cerevisiae)等をあげることができる。好ましくはサッカロミセス・セレビシェーAH22株(ATCC38626)があげられる。
また、複数種の分子種を同時に発現するように複数種の酵母内発現プラスミドを単一の酵母菌株に導入することもできる。
Next, yeast that expresses (i) a human cytochrome P450 molecular species and yeast NADPH-P450 reductase or (ii) an artificial fusion enzyme of human cytochrome P450 molecular species and yeast NADPH-P450 reductase in yeast The process for producing the body (process 2) will be described.
A yeast cell that expresses human cytochrome P450 molecular species and yeast NADPH-P450 reductase in yeast or (ii) an artificial fusion enzyme of human cytochrome P450 molecular species and yeast NADPH-P450 reductase is constructed. The yeast expression plasmid can be obtained by introducing it into the yeast by a conventional method such as protoplast method or alkali metal (LiCl) method.
Examples of the yeast strain used in the system of the present invention include Saccharomyces cerevisiae. Saccharomyces cerevisiae AH22 strain (ATCC38626) is preferable.
In addition, a plurality of yeast expression plasmids can be introduced into a single yeast strain so that a plurality of molecular species can be expressed simultaneously.

このように作製させた酵母菌体を用いることによって、ヒト由来のチトクロムP450分子種内における電子伝達効率を上昇させ、そしてヒト由来のチトクロムP450あるいはヒト由来のチトクロムP450の分子種と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素の一原子酸素添加活性を著しく向上させることが可能になる。   By using the yeast cells thus prepared, the electron transfer efficiency in the human cytochrome P450 molecular species is increased, and the human cytochrome P450 or human cytochrome P450 molecular species and yeast NADPH-P450 are used. It becomes possible to significantly improve the monoatomic oxygenation activity of the reductase artificial fusion enzyme.

つぎに作製された酵母菌体または該菌体破砕物を検体である化合物と反応させる工程(工程3)に関して説明する。
酵母菌体としては通常、生菌体が使用される。菌体破砕物としては、たとえばミクロソームを含む菌体破砕液、ミクロソーム画分、またはミクロソームならびに細胞質の両者を含む画分等をあげることができる。これらの調製法は、たとえばDNA,Vol.4,No. 3,p203−p210(1985)等に記載される通常の方法でよい。なお、上記のうち、菌体破砕物を検体である化合物と反応させることが特に好ましい。菌体破砕物のなかでも、一般的には、ミクロソーム画分を検体である化合物と反応させることが好ましいが、たとえば後述するような生物学的分析方法(変異原性または毒性評価)においてはこの限りではなく、ミクロソームならびに細胞質の両者を含む画分の方が好ましい場合がある。
反応は、酵母菌体または該菌体破砕物を含む培養液、緩衝液等の溶液に検体である化合物を添加し、該混合物をたとえば約10℃〜約40℃で、約0.1時間〜約48時間インキュベートすることにより行なうことができる。なお、酵母菌体または該菌体破砕物の溶液中、存在量および検体である化合物の添加量は、反応温度、反応時間、検体である化合物の種類等の各種条件によって異なるが、たとえば、酵母菌体または該菌体破砕物の溶液中存在量としては溶液1mlあたり約1010〜約1015程度のP450分子数(酵母菌体として溶液1mlあたり約105 〜約1010程度の菌体数)、好ましくは溶液1mlあたり約1012〜約1013のP450分子数(酵母菌体として溶液あたり約107 〜約108 の菌体数)であり、検体である化合物の添加量としては、溶液1mlあたり約0.01μmol 〜約1μmol 程度の範囲が望ましい。なお、上記の範囲にかかることなく適宜増加させたり、減少させることができることは言うまでもない。
Next, the step (step 3) of reacting the produced yeast cells or the disrupted cells with a compound as a specimen will be described.
As the yeast cells, live cells are usually used. Examples of the disrupted cells include a cell disruption solution containing microsomes, a microsome fraction, or a fraction containing both microsomes and cytoplasm. These preparation methods may be ordinary methods described in, for example, DNA, Vol. 4, No. 3, p203-p210 (1985). Of the above, it is particularly preferable to react the crushed microbial cell with a compound as a specimen. Among the disrupted bacterial cells, it is generally preferable to react the microsomal fraction with the compound that is the specimen. For example, in biological analysis methods (mutagenicity or toxicity evaluation) as described later, The fraction containing both microsomes and cytoplasm is sometimes preferred.
In the reaction, a compound as a specimen is added to a solution such as a culture solution or a buffer solution containing yeast cells or a disrupted product of the cells, and the mixture is heated at about 10 ° C. to about 40 ° C. for about 0.1 hour to about This can be done by incubating for about 48 hours. In addition, the amount of the abundance and the amount of the compound serving as the sample in the solution of the yeast cells or the disrupted cells vary depending on various conditions such as the reaction temperature, the reaction time, and the type of the compound serving as the sample. The abundance of the cells or the disrupted cells in the solution is the number of P450 molecules of about 10 10 to about 10 15 per ml of the solution (the number of cells of about 10 5 to about 10 10 per ml of the solution of yeast cells). ), Preferably about 10 12 to about 10 13 P450 molecules per 1 ml of solution (about 10 7 to about 10 8 cells per solution as yeast cells), A range of about 0.01 μmol to about 1 μmol per 1 ml of the solution is desirable. Needless to say, it can be appropriately increased or decreased without being in the above range.

つぎに反応後、反応液中に存在する代謝産物を分析することによって、検体である化合物の解毒代謝の有無または発癌物質への代謝の有無を判定する工程(工程4A)および検体である化合物の安全性を評価する工程(工程5A)に関して説明する。
反応後、反応液中に存在する代謝産物を分析する方法は、監修 塩川二郎ら機器分析のてびき(2) (増補改訂版)第1刷,化学同人発行(1985年)、R. M. SILVERSTEIN ら,有機化合物のスペクトルによる同定法 第4版 第3刷,東京化学同人発行(1984年)等に記載される通常の分析方法を用いることができる。
そして上記の分析結果に基づいて、検体である化合物の解毒代謝の有無または発癌物質への代謝の有無を判定すればよい。
Next, after the reaction, a step of determining the presence or absence of detoxification metabolism of the compound as a sample or the presence or absence of metabolism to a carcinogen by analyzing a metabolite present in the reaction solution (step 4A) and The process for evaluating safety (process 5A) will be described.
After the reaction, the method of analyzing metabolites present in the reaction solution is supervised by Jiro Shiokawa et al. (2) (Amendment and revised edition), 1st edition, Chemical Dojin (1985), RM SILVERSTEIN et al., Identification method by spectrum of organic compound 4th edition, 3rd edition, published by Tokyo Kagaku Dojin (1984), etc., can be used.
Then, based on the above analysis results, the presence or absence of detoxification metabolism of the compound as a sample or the presence or absence of metabolism to a carcinogen may be determined.

また反応液中に存在する代謝産物を分析する方法として、たとえば下記のような生物学的分析方法を利用することもできる(工程4B)。この場合、たとえば「反応液中に存在する代謝産物を分析する」ために、「反応液中に存在する代謝産物を栄養要素要求性の微生物に作用させる」ことによって、該栄養要素に対して非要求性となった微生物の存在量を測定し、該測定によって、(a)栄養要素に対して非要求性となった微生物が、上記の酵母内発現プラスミドが導入されていない酵母菌体を用いて上記(3)および(4)を行う場合(コントロール)と同程度に存在する場合、検体である化合物を変異原性無と評価し、または、(b)栄養要素に対して非要求性となった微生物が、上記の酵母内発現プラスミドが導入されていない酵母菌体を用いて上記(3)および(4)を行う場合(コントロール)と比較して実質的に多く存在する場合、検体である化合物を変異原性有と評価する(工程5B)ことにより検体である化合物の変異原性を決定することができる。さらに具体的には、たとえばヒスチジン要求性のサルモネラ菌株〔Salmonella typhimurium (his - ) 〕またはトリプトファン要求性の大腸菌株〔Escherichia coil (trp - ) 〕に反応液中に存在する代謝産物を作用させ、該菌株のアミノ酸に対して非要求性(His + またはTrp + ) となった菌、すなわち復帰突然変異菌がコロニーを形成するか否(復帰突然変異誘発性の有無)または形成したコロニーの数(復帰突然変異誘発性の強弱)を調べる生物学的分析方法をあげることができる。なお、上記の生物学的分析方法を用いる場合には、(a) 作製された酵母菌体または該菌体破砕物を検体である化合物と反応させる工程(工程3)と(b) 反応後、反応液中に存在する代謝産物を分析することによって、解毒代謝または発癌物質への代謝を判定する工程(工程4A)を同時に進行させることも可能である。
アリールアミン系化合物の多くはヒト肝臓において代謝活性化を受けることにより、変異原性を示すようになるため、上記の生物学的分析方法を用いる本発明を利用することが有利である。たとえば、チトクロムP450 1A2を20pmol存在させる系の場合、約0.1μg程度の2−アミノアントラセンの変異原性を検出することができる。
また、上記の微生物の代わりに哺乳動物由来の細胞を用いた生物学的分析方法も可能である。たとえば、米国特許第4532204号に記載されるヒトBリンパ芽球細胞AHH−1の変異体であるL3細胞株から誘導されるMCL−5細胞株(親株と比較して多くの化合物の細胞毒性に対してより感受性が高い細胞株)に、反応液中に存在する代謝産物を作用させ、該細胞株の個体数増加を調べる。代謝産物を作用させた細胞株の個体数増加を代謝産物を作用させていない細胞株の個体数増加と比較してその検体である化合物の毒性を前記の微生物を用いる生物学的分析方法の場合と同様に評価することもできる。
As a method for analyzing metabolites present in the reaction solution, for example, the following biological analysis method can be used (step 4B). In this case, for example, in order to “analyze the metabolite present in the reaction solution”, the “metabolite present in the reaction solution is allowed to act on the nutrient component-requiring microorganism”, so Measure the abundance of the microorganisms that became required, and by the measurement, (a) the microorganisms that became non-required for the nutrient element used yeast cells into which the yeast expression plasmid was not introduced. When (3) and (4) are present to the same extent as in the case of (control), the sample compound is evaluated as mutagenic, or (b) is not required for nutritional elements. If there are substantially more microorganisms than in the case where the above (3) and (4) are performed using the yeast cells into which the yeast expression plasmid is not introduced (control), Some compounds have mutagenic properties It is possible to determine the mutagenicity of the compound is subject by evaluating (step 5B). More specifically, for example, histidine auxotrophy of Salmonella strains [Salmonella typhimurium (his -)] or tryptophan auxotrophic E. coli strain [Escherichia coil (trp -)] by the action of metabolites present in the reaction solution, the Bacteria that have become non-required for the amino acid of the strain (His + or Trp + ), that is, whether or not the revertant bacteria form colonies (whether or not they have reversion mutagenesis) or the number of colonies formed (reversion) Biological analysis methods for investigating mutagenicity). In the case of using the above biological analysis method, (a) a step of reacting the produced yeast cells or the disrupted cells with a compound as a specimen (step 3) and (b) after the reaction, By analyzing metabolites present in the reaction solution, it is possible to simultaneously proceed with the step of determining detoxification metabolism or metabolism to a carcinogen (step 4A).
Since many of the arylamine compounds become mutagenic by undergoing metabolic activation in the human liver, it is advantageous to utilize the present invention using the biological analysis method described above. For example, in the case of a system in which 20 pmol of cytochrome P450 1A2 is present, the mutagenicity of about 0.1 μg of 2-aminoanthracene can be detected.
In addition, a biological analysis method using cells derived from mammals instead of the above microorganisms is also possible. For example, the MCL-5 cell line derived from the L3 cell line, which is a variant of human B lymphoblast cell AHH-1 described in US Pat. No. 4,532,204 (the cytotoxicity of many compounds compared to the parental line) On the other hand, a metabolite present in the reaction solution is allowed to act on a more sensitive cell line), and the increase in the population of the cell line is examined. In the case of the biological analysis method using the above-mentioned microorganisms, the toxicity of the compound as a sample is compared with the increase in the number of cell lines in which the metabolite is acted on and in the cell line in which the metabolite is not acted. Can be evaluated in the same way.

また本発明を利用することにより、代謝プローブをスクリーニングすることができる。
代謝プローブは、生体内において薬物代謝の中心的な役割を果たす前記の分子種群に含まれるチトクロムP450の分子種の存在量を調べるのに用いられる。
すなわち、代謝プローブとしてある種のヒト由来のチトクロムP450分子種の特異的な基質となる化合物をヒトに投与し、血中や尿等の排泄物中の特異的な代謝産物を分析することにより、ヒト肝臓における該P450分子種の存在量を推定することができる。したがって、前記の分子種群に含まれる1種類のヒト由来のチトクロムP450分子種あるいはヒト由来のチトクロムP450の分子種と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素の場合のみに特異的に存在する代謝産物を見い出すことができれば、その検体である化合物は前記の分子種群に含まれるチトクロムP450の分子種に関する代謝プローブとして利用可能である。すなわち、反応後、反応液中に存在する代謝産物を分析することによって、上記の分子種群に含まれる1種類の(i) ヒト由来のチトクロムP450分子種あるいは(ii)ヒト由来のチトクロムP450の分子種と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素の場合のみ、特異的に存在する代謝産物の有無を判定する工程(工程4C)、上記の判定により、(a)1種類の(i) ヒト由来のチトクロムP450分子種あるいは(ii)ヒト由来のチトクロムP450の分子種と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素の場合のみに特異的に存在する代謝産物が存在する場合、該検体化合物を該チトクロムP450分子種の代謝プローブとして有効であると評価し、または(b)特異的に存在する代謝産物が非存在の場合、該検体化合物を該チトクロムP450分子種の代謝プローブとして有効でないと評価する工程(工程5C)により代謝プローブをスクリーニングすることもできる。
In addition, metabolic probes can be screened by using the present invention.
The metabolic probe is used to examine the abundance of cytochrome P450 molecular species contained in the molecular species group that plays a central role in drug metabolism in vivo.
That is, by administering to humans a compound that is a specific substrate of a certain human-derived cytochrome P450 molecular species as a metabolic probe, and analyzing a specific metabolite in excreta such as blood and urine, The abundance of the P450 molecular species in the human liver can be estimated. Therefore, one kind of human-derived cytochrome P450 molecular species included in the molecular species group or a metabolite specifically present only in the case of an artificial fusion enzyme of human-derived cytochrome P450 molecular species and yeast NADPH-P450 reductase If it can be found, the compound as the sample can be used as a metabolic probe for the molecular species of cytochrome P450 contained in the molecular species group. That is, after the reaction, by analyzing metabolites present in the reaction solution, one type of (i) human-derived cytochrome P450 molecular species or (ii) human-derived cytochrome P450 molecules included in the above molecular species group Only in the case of an artificial fusion enzyme of seed and yeast NADPH-P450 reductase, a step of determining the presence or absence of a metabolite that specifically exists (step 4C), and by the above determination, (a) one type of (i) human origin Cytochrome P450 molecular species or (ii) a human-derived cytochrome P450 molecular species and yeast NADPH-P450 reductase artificial fusion enzyme, and there is a metabolite that specifically exists, If it is evaluated as a metabolic probe of a P450 molecular species, or (b) the metabolite specifically present is absent, the analyte compound is Metabolic probes can also be screened by the step of evaluating that they are not effective as metabolic probes for tochrome P450 molecular species (step 5C).

以下、実施例についてさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例にはなんら限定されるものではない。   Hereinafter, examples will be described in more detail. However, the present invention is not limited to these examples.

実施例1 (ヒト由来のチトクロムP450分子種をコードする塩基配列を有する遺伝子の取得)
市販のヒト肝臓由来のcDNAライブラリー(Clontech社)から図1〜図4記載のヒト由来のチトクロムP450遺伝子クローニング用プライマーを用いるPCR法および図5記載のヒト由来のチトクロムP450遺伝子クローニング用合成リンカー等を用いることによりヒト由来のチトクロムP450分子種をコードするcDNAを得た。得られたcDNAの塩基配列および検定アミノ酸配列を配列表に記載した。
なお、下記に示す配列番号とヒト由来のチトクロムP450分子種との関係は、
1.本発明に必須的なヒト由来のチトクロムP450分子種
(1)配列番号1 1A2
(2)配列番号2 2C9
(3)配列番号3 2E1
(4)配列番号4 3A4
2.本発明に補助的なヒト由来のチトクロムP450分子種
(1)配列番号5、6、7 1A1
(2)配列番号8、9 2A6
(3)配列番号10 2B6
(2)配列番号11、12、13 2C8
(4)配列番号14 2C18
(5)配列番号15 2C19
(6)配列番号16、17、18、19 2D6
である。
Example 1 (Acquisition of a gene having a base sequence encoding a human-derived cytochrome P450 molecular species)
A PCR method using a human cytochrome P450 gene cloning primer described in FIGS. 1 to 4 from a commercially available cDNA library derived from human liver (Clontech), a human-derived cytochrome P450 gene cloning linker shown in FIG. Was used to obtain cDNA encoding human cytochrome P450 molecular species. The nucleotide sequence of the obtained cDNA and the test amino acid sequence are shown in the sequence listing.
In addition, the relationship between the sequence number shown below and the cytochrome P450 molecular species derived from human is as follows:
1. Human-derived cytochrome P450 molecular species essential for the present invention (1) SEQ ID NO: 1 1A2
(2) SEQ ID NO: 2 2C9
(3) SEQ ID NO: 3 2E1
(4) SEQ ID NO: 4 3A4
2. Human-derived cytochrome P450 molecular species auxiliary to the present invention (1) SEQ ID NOs: 5, 6, and 7 1A1
(2) SEQ ID NO: 8, 92 A6
(3) SEQ ID NO: 10 2B6
(2) SEQ ID NO: 11, 12, 13 2C8
(4) SEQ ID NO: 14 2C18
(5) SEQ ID NO: 15 2C19
(6) SEQ ID NOs: 16, 17, 18, 19 2D6
It is.

実施例2 (酵母内発現プラスミドの構築:p1A2、p1A2R)
図6にヒト由来のチトクロムP450 1A2の酵母内発現プラスミドの構築方法を示す。図1で示すプライマーを用いて、PCR法により、ヒト由来のチトクロムP450 1A2遺伝子のタンパク質コーディング領域のN末端約40bpを除く約1.5kbを増幅した。得られた約1.5kb断片は、SacIで切断し、pUC118ベクターにサブクローン化した。N末端約40bpは図5で示す合成リンカーを用い、pUC118ベクターのHind III、SacI部位にサブクローン化した。1.5kb断片を持つベクターは、Hind IIIで処理後、平滑化し、EcoRIリンカーを挿入した。これをEcoRIとSacIで切り出し、N末端40bpを含むベクターと連結した後、EcoRIで処理、平滑化し、Hind IIIリンカーを挿入、さらにHind IIIで切り出し、pAAH5N、及びpAHRRに挿入し、ヒト由来のチトクロムP450 1A2の酵母内発現プラスミドp1A2、及びヒト由来のチトクロムP450 1A2と酵母NADPH−P450還元酵素の同時酵母内発現プラスミドp1A2Rを構築した。
Example 2 (Construction of expression plasmid in yeast: p1A2, p1A2R)
FIG. 6 shows a method for constructing an expression plasmid in yeast of human-derived cytochrome P450 1A2. About 1.5 kb was amplified by PCR using the primers shown in FIG. 1, excluding the N-terminal of about 40 bp of the protein coding region of human-derived cytochrome P450 1A2 gene. The resulting approximately 1.5 kb fragment was cut with SacI and subcloned into the pUC118 vector. The N-terminal of about 40 bp was subcloned into the HindIII and SacI sites of the pUC118 vector using the synthetic linker shown in FIG. A vector having a 1.5 kb fragment was blunted after treatment with HindIII and inserted with an EcoRI linker. This was excised with EcoRI and SacI, ligated with a vector containing N-terminal 40 bp, treated with EcoRI, smoothed, inserted with a Hind III linker, further excised with Hind III, inserted into pAAH5N and pAHRR, and human-derived cytochrome A yeast expression plasmid p1A2 of P450 1A2 and a yeast expression plasmid p1A2R of cytochrome P450 1A2 derived from human and yeast NADPH-P450 reductase were constructed.

実施例3 (酵母内発現プラスミドの構築:p2C9、p2C9R)
図7にヒト由来のチトクロムP450 2C9の酵母内発現プラスミドの構築方法を示す。図1で示すプライマーを用いて、PCR法により、ヒト由来のチトクロムP450 2C9遺伝子のタンパク質コーディング領域を約0.9kbと約0.6kbの2つの断片に分けて増幅した。得られた約0.9kb断片はPstIで切断してpUC Bベクター(pUC19 が有するEcoRI 部位をHindIII 部位に改変し、形成されたHindIII とHindIII 部位の間のクローニングサイトを下記のクローニングサイト(化1):
Example 3 (Construction of expression plasmid in yeast: p2C9, p2C9R)
FIG. 7 shows a method for constructing a human-derived cytochrome P450 2C9 expression plasmid in yeast. Using the primers shown in FIG. 1, the protein coding region of the human-derived cytochrome P450 2C9 gene was amplified into two fragments of about 0.9 kb and about 0.6 kb by PCR. The obtained about 0.9 kb fragment was cleaved with PstI to change the pUC B vector (the EcoRI site of pUC19 was changed to the HindIII site, and the cloning site formed between the HindIII and HindIII sites was changed to the following cloning site (Formula 1). ):

Figure 2005095181
に交換することにより作製されたサブクローン用のプラスミド)にサブクローン化し、さらに約0.6kb断片をXbaI、PstI部位に組み込んで、2つの断片を連結させた。このプラスミドのKpnI部位を平滑化し、XbaIリンカーを挿入したものからコーディング領域を含むXbaI断片を切り出し、pUCベクター中にADHプロモーター、ターミネーター領域を持つpUCANベクター(市販されるpUC19 ベクターが有するEcoRI 部位とHindIII部位をそれぞれNotI部位に改変し、形成されたNotI部位とNotI部位の間にpAAH5Nから調製したNotI断片を組み込んで得たベクター)のHind III部位を平滑化、XbaIリンカーを導入したpUCANXに挿入した。これをNotIで切り出し、同様にNotI処理したpAAH5N、及びpAHRRに挿入し、ヒト由来のチトクロムP450 2C9の酵母内発現プラスミドp2C9及び、ヒト由来のチトクロムP450 2C9と酵母NADPH−P450還元酵素の同時酵母内発現プラスミドp2C9Rを構築した。
Figure 2005095181
The plasmid was subcloned into a plasmid for subclone prepared by exchanging with (1), and an about 0.6 kb fragment was further incorporated into the XbaI and PstI sites to link the two fragments. The KpnI site of this plasmid was smoothed, an XbaI fragment containing the coding region was excised from the plasmid inserted with the XbaI linker, and a pUCAN vector having an ADH promoter and terminator region in the pUC vector (EcoRI site and HindIII of the commercially available pUC19 vector). Each site was modified to a NotI site, and the HindIII site of a vector obtained by incorporating a NotI fragment prepared from pAAH5N between the NotI site and NotI site was smoothed and inserted into pUCANX into which an XbaI linker was introduced. . This was cut out with NotI, inserted into pAAH5N and pAHRR similarly treated with NotI, and a human-derived cytochrome P450 2C9 expression plasmid p2C9 and a human-derived cytochrome P450 2C9 and yeast NADPH-P450 reductase in the yeast. The expression plasmid p2C9R was constructed.

実施例4 (酵母内発現プラスミドの構築:p2E1、p2E1R)
図8にヒト由来のチトクロムP450 2E1の酵母内発現プラスミドの構築方法を示す。図1で示すプライマーを用いて、PCR法により、ヒト由来のチトクロムP450 2E1遺伝子のタンパク質コーディング領域を約0.5kbと約1.0kbの2つの断片に分けて増幅した。得られた約0.5kb断片はEcoRI、BamHIで切断してpUC118ベクターにサブクローン化し、さらに約1.0kbの断片をBamHI、SphI部位に組み込んで2つの断片を連結させた。これをEcoRI、SphIで切断し、一旦pUC Bに挿入後、Hind IIIで切り出し、pAAH5N、及びpAHRRベクターに挿入し、ヒト由来のチトクロムP450 2E1の酵母内発現プラスミドp2E1、及びヒト由来のチトクロムP450 2E1と酵母NADPH−P450還元酵素の同時酵母内発現プラスミドp2E1Rを構築した。
Example 4 (Construction of expression plasmid in yeast: p2E1, p2E1R)
FIG. 8 shows a method for constructing a human-derived cytochrome P450 2E1 expression plasmid in yeast. Using the primers shown in FIG. 1, the protein coding region of the human-derived cytochrome P450 2E1 gene was amplified into two fragments of about 0.5 kb and about 1.0 kb by PCR. The obtained about 0.5 kb fragment was cleaved with EcoRI and BamHI, subcloned into the pUC118 vector, and the about 1.0 kb fragment was further incorporated into the BamHI and SphI sites to link the two fragments. This was cut with EcoRI and SphI, and once inserted into pUC B, then cut out with Hind III, inserted into pAAH5N and pAHRR vectors, and the human-derived cytochrome P450 2E1 expression plasmid p2E1 in humans and human-derived cytochrome P450 2E1 And yeast NADPH-P450 reductase co-yeast expression plasmid p2E1R was constructed.

実施例5 (酵母内発現プラスミドの構築:p3A4、p3A4R)
図9にヒト由来のチトクロムP450 3A4の酵母内発現プラスミドの構築方法を示す。図2で示すプライマーを用いて、PCR法により、ヒト由来のチトクロムP450 3A4遺伝子のタンパク質コーディング領域を約0.6kbと約0.9kbの2つの断片に分けて増幅した。得られた約0.6kb断片はSacIで切断してpUC118ベクターにサブクローン化した。その後、EcoRIで切断、平滑化し、XbaIリンカーを導入したものに、XbaI、SacIで切断した0.9kb断片を組み込み、2つの断片を連結させた。このプラスミドをSphIで切断後、平滑化し、XbaIリンカーを導入したものからXbaI断片を切り出し、pUCANXのXbaI部位に挿入した。これをNotIで切り出し、同様にNotI処理したpAAH5N、及びpAHRRに挿入し、ヒト由来のチトクロムP450 3A4の酵母内発現プラスミドp3A4、及びヒト由来のチトクロムP450 3A4と酵母NADPH−P450還元酵素の同時酵母内発現プラスミドp3A4Rを構築した。
Example 5 (Construction of expression plasmid in yeast: p3A4, p3A4R)
FIG. 9 shows a method for constructing a human-derived cytochrome P450 3A4 expression plasmid in yeast. Using the primers shown in FIG. 2, the protein coding region of the human-derived cytochrome P450 3A4 gene was amplified into two fragments of about 0.6 kb and about 0.9 kb by PCR. The obtained approximately 0.6 kb fragment was cut with SacI and subcloned into the pUC118 vector. Thereafter, the 0.9 kb fragment cleaved with XbaI and SacI was incorporated into the product into which XbaI linker had been introduced after being cut and smoothed with EcoRI, and the two fragments were ligated. This plasmid was digested with SphI, blunted, and an XbaI fragment was excised from the plasmid into which the XbaI linker had been introduced, and inserted into the XbaI site of pUCANX. This was cut out with NotI, inserted into pAAH5N and pAHRR similarly treated with NotI, and the yeast-derived plasmid p3A4 of human-derived cytochrome P450 3A4 and the human-derived cytochrome P450 3A4 and yeast NADPH-P450 reductase in the same yeast The expression plasmid p3A4R was constructed.

実施例6 (酵母内発現プラスミドの構築:p1A1、p1A1R)
図10にヒト由来のチトクロムP450 1A1の酵母内発現プラスミドの構築方法を示す。図2で示すプライマーを用いて、PCR法により、ヒト由来のチトクロムP450 1A1遺伝子のタンパク質コーディング領域を、約1.0kbと約0.5kbの2つの断片に分けて増幅した。得られた約1.0kbの断片は、XbaIとSacIにより切断し、pUCAベクター(pUC19 が有するEcoRI 部位をHindIII 部位に改変し、形成されたHindIII とHindIII 部位の間のクローニングサイトを下記のクローニングサイト(化2):
Example 6 (Construction of expression plasmid in yeast: p1A1, p1A1R)
FIG. 10 shows a method for constructing an expression plasmid in yeast of human-derived cytochrome P450 1A1. The protein coding region of human-derived cytochrome P450 1A1 gene was amplified into two fragments of about 1.0 kb and about 0.5 kb by PCR using the primers shown in FIG. The obtained approximately 1.0 kb fragment was cleaved with XbaI and SacI, and the pUCA vector (pUC19 has an EcoRI site changed to a HindIII site, and the resulting cloning site between the HindIII and HindIII sites was defined as the cloning site below. (Chemical Formula 2):

Figure 2005095181
に交換することにより作製されたサブクローン用のプラスミド)にサブクローンした。増幅した約0.5kb断片は、一旦pUC 19ベクターをHincIIで切断したものにサブクローン化し、SacIで切断後、1.0kb断片を持つベクターと連結した。こうして得られた1A1遺伝子のコーディング領域をHind IIIで切り出した後、ADHプロモーターおよびターミネーター領域を有する酵母発現用ベクターpAAH5N、及びその上流に酵母NADPH−P450還元酵素遺伝子を有するP450と酵母NADPH−P450還元酵素同時発現用ベクターpAHRRのHind III部位に挿入し、ヒト由来のチトクロムP4501A1の酵母内発現プラスミドp1A1、及びヒト由来のチトクロムP4501A1と酵母NADPH−P450還元酵素の同時酵母内発現プラスミドp1A1Rを構築した。
さらに、ごく一部の塩基配列のみが異なる2種のヒト由来のチトクロムP450 1A1遺伝子断片を上記と同様に得て、2種のヒト由来のチトクロムP450 1A1の酵母内発現プラスミドp1A1 Variant1、p1A1 Variant2、及び2種のヒト由来のチトクロムP450 1A1と酵母NADPH−P450還元酵素の同時酵母内発現プラスミドp1A1R Variant1、p1A1R Variant2を構築した。
Figure 2005095181
Subclone into a subclone plasmid prepared by exchanging The amplified about 0.5 kb fragment was subcloned into a pUC19 vector once cut with HincII, cut with SacI, and ligated with a vector having a 1.0 kb fragment. After the 1A1 gene coding region thus obtained was excised with HindIII, the yeast expression vector pAAH5N having an ADH promoter and terminator region, and P450 having a yeast NADPH-P450 reductase gene upstream thereof and yeast NADPH-P450 reductase It was inserted into the Hind III site of the enzyme co-expression vector pAHRR, and a human-derived cytochrome P4501A1 yeast expression plasmid p1A1 and a human-derived cytochrome P4501A1 and yeast NADPH-P450 reductase co-yeast expression plasmid p1A1R were constructed.
Furthermore, two human-derived cytochrome P450 1A1 gene fragments differing only in a small part of the base sequence were obtained in the same manner as described above, and two human-derived cytochrome P450 1A1 expression plasmids p1A1 Variant1, p1A1 Variant2, And two types of human-derived cytochrome P450 1A1 and yeast NADPH-P450 reductase co-yeast expression plasmids p1A1R Variant1 and p1A1R Variant2 were constructed.

実施例7 (酵母内発現プラスミドの構築:p2A6、p2A6R)
図11にヒト由来のチトクロムP450 2A6の酵母内発現プラスミドの構築方法を示す。図3で示すプライマー用いて、PCR法により、ヒト由来のチトクロムP450 2A6遺伝子のタンパク質コーディング領域を、約0.6kbと約0.9kbの2つの断片に分けて増幅した。その結果、ごく一部の塩基配列のみが異なる2種のヒト由来のチトクロムP450 2A6遺伝子断片が得られた。
得られた約0.6kbの断片は、XbaIとHincIIで切断してpUC Aベクターにサブクローン化し、さらに0.9kb断片をHincII、KpnI部位に組み込んで2つの断片を連結させた。これをHind IIIで切り出し、pAAH5N及び、pAHRRに挿入し、2種のヒト由来のチトクロムP450 2A6の酵母内発現プラスミドp2A6、p2A6 Variant1及び2種のヒト由来のチトクロムP450 2A6と酵母NADPH−P450還元酵素の同時酵母内発現プラスミドp2A6R、p2A6R Variant1を構築した。
Example 7 (Construction of expression plasmid in yeast: p2A6, p2A6R)
FIG. 11 shows a method for constructing an expression plasmid in yeast of human-derived cytochrome P450 2A6. Using the primers shown in FIG. 3, the protein coding region of the human-derived cytochrome P450 2A6 gene was amplified by dividing it into two fragments of about 0.6 kb and about 0.9 kb. As a result, two types of human-derived cytochrome P450 2A6 gene fragments differing only in a small part of the base sequence were obtained.
The obtained approximately 0.6 kb fragment was cleaved with XbaI and HincII and subcloned into a pUCA vector, and the 0.9 kb fragment was further incorporated into the HincII and KpnI sites to link the two fragments. This was excised with HindIII, inserted into pAAH5N and pAHRR, and two human-derived cytochrome P450 2A6 expression plasmids p2A6, p2A6 Variant1 and two human-derived cytochrome P450 2A6 and yeast NADPH-P450 reductase The plasmids p2A6R and p2A6R Variant1 were simultaneously constructed.

実施例8 (酵母内発現プラスミドの構築:p2B6、p2B6R)
図12にヒト由来のチトクロムP450 2B6酵母内発現プラスミドの構築方法を示す。図3で示すプライマーを用いて、PCR法により、ヒト由来のチトクロムP450 2B6遺伝子全タンパク質コーディング領域を増幅した。得られた断片は、XbaIとBamHIで切断してpUC Aにサブクローン化した。これをHind IIIで部分消化し、pAAH5N及び、pAHRRベクターに挿入し、ヒト由来のチトクロムP450 2B6の酵母内発現プラスミドp2B6及び、ヒト由来のチトクロムP450 2B6と酵母NADPH−P450還元酵素の同時酵母内発現プラスミドp2B6Rを構築した。
Example 8 (Construction of expression plasmid in yeast: p2B6, p2B6R)
FIG. 12 shows a method for constructing a human-derived cytochrome P450 2B6 expression plasmid in yeast. Using the primers shown in FIG. 3, the human-derived cytochrome P450 2B6 gene whole protein coding region was amplified by PCR. The resulting fragment was cleaved with XbaI and BamHI and subcloned into pUCA. This was partially digested with Hind III, inserted into pAAH5N and pAHRR vector, and the expression cytoplasm P450 2B6 derived from human cytochrome P450 2B6 and the expression of human cytochrome P450 2B6 and yeast NADPH-P450 reductase simultaneously in yeast Plasmid p2B6R was constructed.

実施例9 (酵母内発現プラスミドの構築:p2C8、p2C8R)
図13にヒト由来のチトクロムP450 2C8の酵母内発現プラスミドの構築方法を示す。図3で示すプライマーを用いて、PCR法により、ヒト由来のチトクロムP450 2C8遺伝子全タンパク質コーディング領域を増幅した。その結果、ごく一部の塩基配列のみが異なる3種のヒト由来のチトクロムP450 2C8遺伝子が得られた。得られた断片は、XbaIで部分消化して、一旦pUC Aにサブクローン化した。これをHind IIIで切り出し、pAAH5N及び、pAHRRベクターに挿入し、3種のヒト由来のチトクロムP450 2C8の酵母内発現プラスミドp2C8、p2C8 Variant1、p2C8 Variant2、及び3種のヒト由来のチトクロムP450 2C8と酵母NADPH−P450還元酵素の同時酵母内発現プラスミドp2C8R、p2C8R Variant1、p2C8R Variant2を構築した。
Example 9 (Construction of expression plasmid in yeast: p2C8, p2C8R)
FIG. 13 shows a method for constructing a human-derived cytochrome P450 2C8 expression plasmid in yeast. The human-derived cytochrome P450 2C8 gene whole protein coding region was amplified by PCR using the primers shown in FIG. As a result, three human-derived cytochrome P450 2C8 genes differing only in a small part of the base sequence were obtained. The obtained fragment was partially digested with XbaI and once subcloned into pUCA. This was excised with Hind III, inserted into pAAH5N and pAHRR vector, and three human-derived cytochrome P450 2C8 expression plasmids p2C8, p2C8 Variant1, p2C8 Variant2, and three human-derived cytochrome P450 2C8 and yeast. NADPH-P450 reductase co-yeast expression plasmids p2C8R, p2C8R Variant1, and p2C8R Variant2 were constructed.

実施例10 (酵母内発現プラスミドの構築:p2C18、p2C18R)
図14にヒト由来のチトクロムP450 2C18の酵母内発現プラスミドの構築方法を示す。図3で示すプライマーを用いて、PCR法により、ヒト由来のチトクロムP450 2C18遺伝子のタンパク質コーディング領域を約1.4kbと約0.9kbの2つの断片に分けて増幅した。得られた約1.4kb断片はPstIで切断してpUC Aベクターにサブクローン化し、さらに約0.9kb断片をXbaI、PstI部位に組み込んで、2つの断片を連結させた。このプラスミドをSmaIで切断後、XbaIリンカーを導入したものからXbaI断片を切り出し、pUCANXのXbaIサイトに挿入した。これをNotIで切り出し、同様にNotI処理したpAAH5N、及びpAHRRに挿入し、ヒト由来のチトクロムP450 2C18の酵母内発現プラスミドp2C18及び、ヒト由来のチトクロムP450 2C18と酵母NADPH−P450還元酵素の同時酵母内発現プラスミドp2C18Rを構築した。
Example 10 (Construction of expression plasmid in yeast: p2C18, p2C18R)
FIG. 14 shows a method for constructing a human-derived cytochrome P450 2C18 expression plasmid in yeast. Using the primers shown in FIG. 3, the protein coding region of the human-derived cytochrome P450 2C18 gene was amplified by dividing it into two fragments of about 1.4 kb and about 0.9 kb. The obtained about 1.4 kb fragment was cleaved with PstI and subcloned into a pUC A vector, and the about 0.9 kb fragment was further incorporated into the XbaI and PstI sites to link the two fragments. After this plasmid was digested with SmaI, an XbaI fragment was excised from the plasmid into which the XbaI linker had been introduced, and inserted into the XbaI site of pUCANX. This was cut out with NotI, inserted into pAAH5N and pAHRR similarly treated with NotI, and a human-derived cytochrome P450 2C18 expression plasmid p2C18 and a human-derived cytochrome P450 2C18 and yeast NADPH-P450 reductase in the same yeast. The expression plasmid p2C18R was constructed.

実施例11 (酵母内発現プラスミドの構築:p2C19、p2C19R)
図15にヒト由来のチトクロムP450 2C19の酵母内発現プラスミドの構築方法を示す。配列番号20から26で示される塩基配列を有するプライマーNo.1、No.2、No.3およびNo.4、ならびにNo.5およびNo.6、ならびにNo.5およびNo.7をそれぞれ用いて、PCR法により、ヒト由来のチトクロムP450 2C19遺伝子のタンパク質コーディング領域の一部を増幅した(断片a,b,c)。他の領域については、配列番号27から40で示される塩基配列を有するプライマーNo.8からNo.21 までを用いて、PCR法によってヒト由来のチトクロムP450 2C9遺伝子に変異を導入しながらヒト由来のチトクロムP450 2C19遺伝子のタンパク質コーディング領域の一部を増幅(断片e,f)し、さらに残りの領域については、直接的にDNAを合成することによって配列番号41および42で示される塩基配列を有するリンカーNo.1およびNo.2を得た(断片d)。このようにして、ヒト由来のチトクロムP450 2C19遺伝子のタンパク質コーディング領域全体をカバーする断片を調製した。
なお、以下に配列番号とプライマーNo.との関係を示す。
配列番号20:プライマーNo.1 配列番号21:プライマーNo.2 配列番号22:プライマーNo.3 配列番号23:プライマーNo.4 配列番号24:プライマーNo.5 配列番号25:プライマーNo.6 配列番号26:プライマーNo.7 配列番号27:プライマーNo.8 配列番号28:プライマーNo.9 配列番号29:プライマーNo.10 配列番号30:プライマーNo.11 配列番号31:プライマーNo.12 配列番号32:プライマーNo.13 配列番号33:プライマーNo.14 配列番号34:プライマーNo.15 配列番号35:プライマーNo.16 配列番号36:プライマーNo.17 配列番号37:プライマーNo.18 配列番号38:プライマーNo.19 配列番号39:プライマーNo.20 配列番号40:プライマーNo.21 配列番号41:リンカーNo.1 配列番号42:リンカーNo.2
つぎに、XhoIとBamHIで処理された断片aおよびBamHIとPstIで処理された断片bを同時にBlue Script(+)のXhoI、PstI部位に挿入し、さらにXbaIとXhoIで処理された断片eを得られたプラスミドのXbaI、XhoI部位に挿入することによって断片a,b,eを含むプラスミドを得た。さらに、PstIとKpnIで処理された断片cおよびリンカーである断片dを同時にBlue Script(+)のPstI、EcoRI部位に挿入後、再びPstI/EcoRIで切り出すことによって得られた断片(断片c,d含む断片)およびEcoRIで処理された断片fを同時に前記のプラスミド(断片a,b,eを含むプラスミド)のPstI、HincII部位に挿入した。このようにしてヒト由来のチトクロムP450 2C19遺伝子のタンパク質コーディング領域全体を含むプラスミドを構築した。構築されたプラスミドをHindIIIで切り出し、同様にHindIII処理したpAAH5N、及びpAHRRに挿入し、ヒト由来のチトクロムP450 2C19の酵母内発現プラスミドp2C19及び、ヒト由来のチトクロムP450 2C19と酵母NADPH−P450還元酵素の同時酵母内発現プラスミドp2C19Rを構築した。
Example 11 (Construction of expression plasmid in yeast: p2C19, p2C19R)
FIG. 15 shows a method for constructing a human-derived cytochrome P450 2C19 expression plasmid in yeast. Using primers No.1, No.2, No.3 and No.4, No.5 and No.6, and No.5 and No.7 having the base sequences shown in SEQ ID NOs: 20 to 26, respectively A part of the protein coding region of human-derived cytochrome P450 2C19 gene was amplified by the PCR method (fragments a, b, c). As for other regions, human-derived cytochrome P450 2C9 gene was introduced by introducing a mutation into the human-derived cytochrome P450 2C9 gene by PCR using primers No. 8 to No. 21 having the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOs: 27 to 40. A part of the protein coding region of cytochrome P450 2C19 gene is amplified (fragments e and f), and the remaining regions are linkers having the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOs: 41 and 42 by directly synthesizing DNA. No. 1 and No. 2 were obtained (fragment d). In this way, a fragment covering the entire protein coding region of human-derived cytochrome P450 2C19 gene was prepared.
In the following, SEQ ID NO: and primer No. Shows the relationship.
Sequence number 20: Primer No. 1 Sequence number 21: Primer No. 2 Sequence number 22: Primer No. 3 Sequence number 23: Primer No. 4 Sequence number 24: Primer No. 5 Sequence number 25: Primer No. 6 Sequence number 26: Primer No. 7 SEQ ID NO: 27: Primer No. 8 SEQ ID NO: 28: Primer No. 9 SEQ ID NO: 29: Primer No. 10 SEQ ID NO: 30: Primer No. 11 SEQ ID NO: 31: Primer No. 12 SEQ ID NO: 32: Primer No. 13 SEQ ID NO: 33: Primer No. 14 SEQ ID NO: 34: Primer No. 15 SEQ ID NO: 35: Primer No. 16 SEQ ID NO: 36: Primer No. 17 SEQ ID NO: 37: Primer No. 18 SEQ ID NO: 38: Primer No .19 SEQ ID NO: 39: Primer No. 20 SEQ ID NO: 40: Primer No. 21 SEQ ID NO: 41: Linker No. 1 SEQ ID NO: 42: Linker No. 2
Next, the fragment a treated with XhoI and BamHI and the fragment b treated with BamHI and PstI are simultaneously inserted into the XhoI and PstI sites of Blue Script (+) to obtain a fragment e treated with XbaI and XhoI. A plasmid containing fragments a, b and e was obtained by inserting into the XbaI and XhoI sites of the resulting plasmid. Further, the fragment c treated with PstI and KpnI and the fragment d, which is a linker, were simultaneously inserted into the PstI and EcoRI sites of Blue Script (+) and then excised again with PstI / EcoRI (fragments c, d And the fragment f treated with EcoRI were simultaneously inserted into the PstI and HincII sites of the aforementioned plasmid (the plasmid containing the fragments a, b and e). In this way, a plasmid containing the entire protein coding region of human cytochrome P450 2C19 gene was constructed. The constructed plasmid was excised with HindIII and similarly inserted into HindIII-treated pAAH5N and pAHRR, and the human-derived cytochrome P450 2C19 expression plasmid p2C19 in human and cytochrome P450 2C19 derived from human and yeast NADPH-P450 reductase A simultaneous yeast expression plasmid p2C19R was constructed.

実施例12 (酵母内発現プラスミドの構築:p2D6、p2D6R)
図16にヒト由来のチトクロムP450 2D6の酵母内発現プラスミドの構築方法を示す。図4で示すプライマーを用いて、PCR法により、ヒト由来のチトクロムP450 2D6遺伝子のタンパク質コーディング領域のN末端約200bpを除くを1.3kbを約0.4kbと約0.9kbの2つの断片に分けて増幅した。得られた約0.9kb断片はKpnIで切断してpUC Aにサブクローン化した。N末端200bpは、図5で示した3本の合成リンカーを用い、まずN末端側の2本のリンカーをBlue Script (+)ベクターのXbaI、PstI部位に組み込み、その後もう一本のリンカーをそのSmaI、PstI部位に組み込んだ。さらにこのプラスミドのPstI、HincII部位にPCR法で得られた約0.4kb断片を組み込み、その後NspV、XbaIで切断し、0.9kb断片を含むプラスミドに挿入してコーディング領域を連結させた。これをHind IIIで切り出し、pAAH5N、及びpAHRRベクターに挿入し、ヒト由来のチトクロムP450 2D6の酵母内発現プラスミドp2D6、及びヒト由来のチトクロムP450 2D6と酵母NADPH−P450還元酵素の同時酵母内発現プラスミドp2D6Rを構築した。
さらに、ごく一部の塩基配列のみが異なる3種のヒト由来のチトクロムP450 2D6遺伝子断片を上記と同様に得て、3種のヒト由来のチトクロムP450 2D6の酵母内発現プラスミドp2D6 Variant1、p2D6 Variant2、p2D6 Variant3、及び2種のヒト由来のチトクロムP450 2D6と酵母NADPH−P450還元酵素の同時酵母内発現プラスミドp2D6R Variant1、p2D6R Variant2、p2D6R Variant3を構築した。
Example 12 (Construction of expression plasmid in yeast: p2D6, p2D6R)
FIG. 16 shows a method for constructing a human-derived cytochrome P450 2D6 expression plasmid in yeast. Using the primers shown in FIG. 4, except for the N-terminal of about 200 bp of the protein coding region of human-derived cytochrome P450 2D6 gene, 1.3 kb is divided into two fragments of about 0.4 kb and about 0.9 kb. Amplified separately. The resulting approximately 0.9 kb fragment was cut with KpnI and subcloned into pUCA. The N-terminal 200 bp uses the three synthetic linkers shown in FIG. 5. First, the two linkers on the N-terminal side are incorporated into the XbaI and PstI sites of the Blue Script (+) vector, and then another linker is added. Incorporated into SmaI and PstI sites. Further, an approximately 0.4 kb fragment obtained by PCR was inserted into the PstI and HincII sites of this plasmid, then cleaved with NspV and XbaI, inserted into a plasmid containing a 0.9 kb fragment, and the coding region was ligated. This was excised with HindIII, inserted into pAAH5N and pAHRR vectors, and a human-derived cytochrome P450 2D6 expression plasmid p2D6, and a human-derived cytochrome P450 2D6 and yeast NADPH-P450 reductase co-yeast expression plasmid p2D6R Built.
Furthermore, three human-derived cytochrome P450 2D6 gene fragments differing only in a small part of the base sequence were obtained in the same manner as described above, and three human-derived cytochrome P450 2D6 expression plasmids p2D6 Variant1, p2D6 Variant2, The plasmids p2D6R Variant1, p2D6R Variant1, and p2D6R Variant3 were constructed in p2D6 Variant3 and two human-derived cytochrome P450 2D6 and yeast NADPH-P450 reductase simultaneously in yeast.

実施例13 (人工融合酵素遺伝子を含む酵母内発現プラスミドの構築)
図17にしたがってプラスミドを構築した。プラスミドp3A4を鋳型とし、図4に示したプライマーを用いてXbaI-XhoI 断片を得た。また、プラスミドpBFCR1 (特願平4-209226) から得た約2.1kb のXhoI-HindIII断片を市販のベクターBlue Script(+)のXhoI、HindIII 部位に挿入した後、制限酵素XhoIおよびXbaIで同時消化し、断片を得た。これら両断片を同時に、ベクターpUCAN のXbaI部位に挿入することにより得られたプラスミドを制限酵素NotIにより消化して約5.6kbの断片を得た。この断片とベクターpAAH5Nから得た約10.5kbのNotI断片を連結することにより目的とする人工融合酵素遺伝子を含む酵母内発現プラスミドpF3A4 を得た。該人工融合酵素は1156アミノ酸残基から成り、その構造はN末端からヒト肝チトクロムP450 3A4をコードする全アミノ酸配列(503残基) 、リンカーに由来する配列 (Ala-Arg-Ala)、酵母NADPH-チトクロムP450還元酵素N末端42番目からC末端と続いている。
Example 13 (Construction of an expression plasmid in yeast containing an artificial fusion enzyme gene)
A plasmid was constructed according to FIG. An XbaI-XhoI fragment was obtained using plasmid p3A4 as a template and the primers shown in FIG. In addition, the approximately 2.1 kb XhoI-HindIII fragment obtained from plasmid pBFCR1 (Japanese Patent Application No. 4-209226) was inserted into the XhoI and HindIII sites of the commercially available vector Blue Script (+) and then digested simultaneously with restriction enzymes XhoI and XbaI. And a fragment was obtained. Both of these fragments were simultaneously inserted into the vector pUCAN at the XbaI site, and the resulting plasmid was digested with the restriction enzyme NotI to obtain an approximately 5.6 kb fragment. By ligating this fragment with the approximately 10.5 kb NotI fragment obtained from the vector pAAH5N, the yeast expression plasmid pF3A4 containing the target artificial fusion enzyme gene was obtained. The artificial fusion enzyme consists of 1156 amino acid residues, and its structure is the entire amino acid sequence (503 residues) encoding human liver cytochrome P450 3A4 from the N-terminus, a sequence derived from a linker (Ala-Arg-Ala), yeast NADPH -Continued from the 42nd to the C-terminal of the N-terminal cytochrome P450 reductase.

実施例14 (形質転換酵母菌体の作製)
YPD培地(1%酵母エキス,2%ポリペプトン、2%グルコース)1.0mlにサッカロミセス・セレビシェーAH22株を植菌し、30℃で18時間振盪した後、遠心分離(5000Xg、10分間) により集菌した。得られた菌体を1.0mlの0.2M LiC1溶液に懸濁した後、再度遠心分離(5000Xg、10分間) し、得られたペレットに20μlの1M LiC1溶液、30μlの70%ポリエチレングリコール4000溶液、約1.0μgの実施例2から13によって構築された各種の(i) ヒト由来のチトクロムP450と酵母NADPH−P450還元酵素の同時酵母内発現プラスミドあるいは(ii)ヒト由来のチトクロムP450と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素の酵母内発現プラスミドをおのおの単独で含む10μlの溶液を添加した。これを十分に混合した後、30℃で1時間インキュベートし、さらに140μlの滅菌水を加えて攪拌した。この溶液をSD合成培地プレート(2.0%グルコース、0.67%窒素源アミノ酸不含(Nitrogen base w/o amino acids, Difco製)、20μg/mlヒスチジン2.0%寒天)上に蒔き、30℃で3日間インキュベートし、上記の酵母内発現プラスミドを保有する形質転換酵母菌体を選抜した。このようにして、酵母内で(i) ヒト由来のチトクロムP450分子種および酵母NADPH−P450還元酵素あるいは(ii)ヒト由来のチトクロムP450と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素を発現させる各種の酵母菌体を作製した。
Example 14 (Production of transformed yeast cells)
Saccharomyces cerevisiae AH22 strain is inoculated into 1.0 ml of YPD medium (1% yeast extract, 2% polypeptone, 2% glucose), shaken at 30 ° C. for 18 hours, and then collected by centrifugation (5000 × g, 10 minutes). did. The obtained cells were suspended in 1.0 ml of 0.2M LiC1 solution and then centrifuged again (5000 × g, 10 minutes). The obtained pellet was added to 20 μl of 1M LiC1 solution, 30 μl of 70% polyethylene glycol 4000. About 1.0 μg of a solution, various (i) human-derived cytochrome P450 and yeast NADPH-P450 reductase co-expression plasmids in yeast or (ii) human-derived cytochrome P450 and yeast 10 μl of a solution containing each NADPH-P450 reductase artificial fusion enzyme expression plasmid in yeast was added. After thoroughly mixing this, it was incubated at 30 ° C. for 1 hour, and further 140 μl of sterilized water was added and stirred. This solution was plated on an SD synthetic medium plate (2.0% glucose, 0.67% nitrogen source amino acid-free (Nitrogen base w / o amino acids, manufactured by Difco), 20 μg / ml histidine 2.0% agar) at 30 ° C. Incubated for 3 days to select transformed yeast cells having the above-mentioned yeast expression plasmid. Thus, in yeast, (i) human-derived cytochrome P450 molecular species and yeast NADPH-P450 reductase or (ii) various human fusion enzymes that express human-derived cytochrome P450 and yeast NADPH-P450 reductase are expressed. Yeast cells were prepared.

実施例15 (酵母内で発現したヒト由来のチトクロムP450の定量)
実施例14によって作製された(i) ヒト由来のチトクロムP450分子種および酵母NADPH−P450還元酵素あるいは(ii)ヒト由来のチトクロムP450と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素を発現させる各種の酵母菌体のおのおのの培養液(SD合成培地、菌体濃度約1.5×107 菌体/ml)200mlを集菌し、該菌体を10mlの100mMリン酸カリウム緩衝液(pH7.0)を懸濁した後、遠心分離(5000×g、10分間)した。得られたペレットを新たに2.0mlの100mMリン酸カリウム緩衝液(pH7.0 )に懸濁し、2本のキュベットに1.0mlずつ分注した。サンプル側のキュベットに一酸化炭素を吹き込んだ後、両キュベット内にジチオナイト5−10mgを添加し、攪拌したのち400−500nmの差スペクトルを測定し、酵母内に存在する(i) ヒト由来のチトクロムP450あるいは(ii)ヒト由来のチトクロムP450と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素濃度を算出した。各種の形質転換酵母菌体における各種の(i) ヒト由来のチトクロムP450あるいは(ii)ヒト由来のチトクロムP450と酵母NADPH−P450還元酵素の発現量はすべて約105 −約106 分子/菌体のレベルであった。
Example 15 (Quantification of human-derived cytochrome P450 expressed in yeast)
Various yeasts that express the human-derived cytochrome P450 molecular species and yeast NADPH-P450 reductase or (ii) the artificial fusion enzyme of human-derived cytochrome P450 and yeast NADPH-P450 reductase prepared according to Example 14 200 ml of each cell culture medium (SD synthesis medium, cell concentration of about 1.5 × 10 7 cells / ml) was collected, and the cells were collected in 10 ml of 100 mM potassium phosphate buffer (pH 7.0). Was suspended and then centrifuged (5000 × g, 10 minutes). The obtained pellet was newly suspended in 2.0 ml of 100 mM potassium phosphate buffer (pH 7.0), and 1.0 ml was dispensed into two cuvettes. After carbon monoxide was blown into the cuvette on the sample side, 5-10 mg of dithionite was added to both cuvettes, and after stirring, the difference spectrum of 400-500 nm was measured, and (i) human-derived cytochrome present in yeast The artificial fusion enzyme concentration of P450 or (ii) human-derived cytochrome P450 and yeast NADPH-P450 reductase was calculated. Expression levels of various types of (i) human-derived cytochrome P450 or (ii) human-derived cytochrome P450 and yeast NADPH-P450 reductase in various transformed yeast cells are all about 10 5 to about 10 6 molecules / cell. It was the level of.

実施例16 (酵母S−9 Mix画分、細胞質画分およびミクロソーム画分の調製)
実施例14によって作製された(i) ヒト由来のチトクロムP450分子種および酵母NADPH−P450還元酵素あるいは(ii)ヒト由来のチトクロムP450と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素を発現させる各種の酵母菌体のおのおのの培養液(SD合成培地、菌体濃度約1.0×108 菌体/ml)3.8lを集菌し、得られた菌体を400mlの緩衝液A(10mM Tris−HCl(pH7.5),2M ソルビトール,0.1mM DTT,0.2mM EDTA)に懸濁し、160mg ザイモリエイス 100,000(zymolyase100T)を加え、30℃で60分間インキュベートした。遠心分離(5000×g、10分間)して得られたスフェロプラストを100mlの緩衝液Aに懸濁した後、遠心分離(5000×g、10分間)した。同じ遠心分離操作をもう一度繰り返してスフェロプラストの洗浄を行った後、スフェロプラストを200mlの緩衝液(10mM Tris−HCl(pH7.5),0.65M ソルビトール,0.1mM DTT)に懸濁し超音波破砕(50W,5分間)した。該破砕物を遠心分離(9000×g、20分間)して、上清を回収することにより酵母S−9 Mix画分を得た。また、これをさらに遠心分離(125000×g、70分間)して沈澱を集め、0.1Mリン酸カリウム緩衝液(pH7.4)10mlに再懸濁することによりミクロソーム画分を得た。一方、上清を回収することにより細胞質画分を得た。
Example 16 (Preparation of yeast S-9 Mix fraction, cytoplasmic fraction and microsomal fraction)
Various yeasts that express the human-derived cytochrome P450 molecular species and yeast NADPH-P450 reductase or (ii) the artificial fusion enzyme of human-derived cytochrome P450 and yeast NADPH-P450 reductase prepared according to Example 14 3.8 l of each cell culture medium (SD synthesis medium, cell concentration of about 1.0 × 10 8 cells / ml) was collected, and the resulting cells were collected with 400 ml of buffer A (10 mM Tris− It was suspended in HCl (pH 7.5), 2M sorbitol, 0.1 mM DTT, 0.2 mM EDTA, 160 mg zymolyase 100,000 (zymolyase 100T) was added, and the mixture was incubated at 30 ° C. for 60 minutes. Spheroplasts obtained by centrifugation (5000 × g, 10 minutes) were suspended in 100 ml of buffer A and then centrifuged (5000 × g, 10 minutes). After repeating the same centrifugation operation once again to wash the spheroplasts, the spheroplasts were suspended in 200 ml of a buffer (10 mM Tris-HCl (pH 7.5), 0.65 M sorbitol, 0.1 mM DTT) Sonication (50 W, 5 minutes) was performed. The crushed material was centrifuged (9000 × g, 20 minutes), and the supernatant was collected to obtain a yeast S-9 Mix fraction. Further, this was further centrifuged (125000 × g, 70 minutes), and the precipitate was collected and resuspended in 10 ml of 0.1 M potassium phosphate buffer (pH 7.4) to obtain a microsomal fraction. On the other hand, the cytoplasmic fraction was obtained by collecting the supernatant.

実施例17 (GAPDHプロモーターを用いる酵母内発現プラスミドの構築および酵母内発現)
図18に、GAPDHプロモーターを用いる酵母内発現プラスミドの構築法示す。pUC19をEcoRIで切断し平滑化した後、NotIリンカーを挿入して得たプラスミドpUNのHindIII部位にpARRNから得たHindIII断片(約3.0Kb)を挿入し、pURを得た。一方、プラスミドpAAH5のXhoI部位を平滑化し、XbaIリンカーを挿入した後、制限酵素XbaIおよびSalIにより切断し、得られた断片(約2.2Kb)をpUC19のXbaI、SaII部位に挿入した。得られたプラスミドをXbaIおよびPstIにより切断して得た断片(約2.2Kb)、サッカロミセス・セレビシェーAH22株から調製した2μmDNAから切り出したXbaI−PstI断片(約1.3Kb)、およびpURをPstIで切断して得た断片、の3断片を連結することによりpURLを得た。さらに、pURLをHindIIIで切断し平滑化した後連結することによりHindIII部位を消失させた。次に、GAPDHプロモーターおよびターミネーターを含むNotI断片(約1.6Kb)〔Agric. Biol. Chem.,51,1641-1647(1987), J. Biol. Chem.,267,16497-16502(1992) に記載される方法により得る〕をpURLのNotI部位に挿入することによりpURLGを得た。pURLGのHindIII部位に、実施例9に準じて得られたヒト由来のチトクロムP450 2D6 cDNAを挿入することにより、ヒト由来のチトクロムP450 2D6と酵母NADPH−P450還元酵素の同時酵母内発現プラスミドpG2D6Rを得た。このプラスミドをサッカロミセス・セレビシェーAH22株に実施例14に準じて導入したところ、ヒト由来のチトクロムP450 2D6の産生が認められた。
Example 17 (Construction of expression plasmid in yeast using GAPDH promoter and expression in yeast)
FIG. 18 shows a method for constructing an expression plasmid in yeast using the GAPDH promoter. After cutting pUC19 with EcoRI and smoothing, the HindIII fragment (about 3.0 Kb) obtained from pARRN was inserted into the HindIII site of the plasmid pUN obtained by inserting NotI linker to obtain pUR. On the other hand, the XhoI site of the plasmid pAAH5 was blunted and the XbaI linker was inserted, then cleaved with restriction enzymes XbaI and SalI, and the resulting fragment (about 2.2 Kb) was inserted into the XbaI and SaII sites of pUC19. A fragment (about 2.2 Kb) obtained by cutting the obtained plasmid with XbaI and PstI, an XbaI-PstI fragment (about 1.3 Kb) excised from 2 μm DNA prepared from Saccharomyces cerevisiae AH22 strain, and pUR with PstI A pURL was obtained by ligating three fragments obtained by cutting. Furthermore, the HindIII site was eliminated by ligating pURL with HindIII, smoothing and then ligating. Next, a NotI fragment (about 1.6 Kb) containing the GAPDH promoter and terminator [Agric. Biol. Chem., 51, 1641-1647 (1987), J. Biol. Chem., 267, 16497-16502 (1992)] PURLG was obtained by inserting into the NotI site of pURL. By inserting the human-derived cytochrome P450 2D6 cDNA obtained in accordance with Example 9 into the HindIII site of pURLG, a simultaneous yeast expression plasmid pG2D6R of human-derived cytochrome P450 2D6 and yeast NADPH-P450 reductase is obtained. It was. When this plasmid was introduced into Saccharomyces cerevisiae AH22 according to Example 14, production of human-derived cytochrome P450 2D6 was observed.

つぎに、ヒト肝臓における代謝系をin vitroで効率的に再現するためにはヒト由来のチトクロムP450分子種としてP450 1A2、P450 2C9、P450 2E1ならびにP450 3A4からなる分子種群に含まれる全ての分子種を組み合せて用いることが必須であること、また上記の分子種群にP450 2A6および/またはP450 2C19および/またはP450 2D6を補助的に加えることがより好ましいこと、さらにP450 1A1、P450 2A6、P450 2B6、P450 2C8、P450 2C18、P450 2C19またはP450 2D6等の他のチトクロムP450分子種を補助的に組み合わせることによって精度が向上することを示すために複数の試験例により以下に説明する。まず実施例14または16によって作製された酵母菌体または該菌体破砕物を各種の化合物と反応させる試験を行った。   Next, in order to efficiently reproduce the metabolic system in human liver in vitro, all the molecular species included in the molecular species group consisting of P450 1A2, P450 2C9, P450 2E1 and P450 3A4 as human-derived cytochrome P450 molecular species. It is essential that P450 2A6 and / or P450 2C19 and / or P450 2D6 be supplementarily added to the above molecular species group, and P450 1A1, P450 2A6, P450 2B6, A number of test examples are described below to show that accuracy is improved by supplemental combination of other cytochrome P450 molecular species such as P450 2C8, P450 2C18, P450 2C19 or P450 2D6. First, a test was conducted in which the yeast cells produced in Example 14 or 16 or the disrupted cells were reacted with various compounds.

試験例1 (形質転換酵母生菌体を用いる7−エトキシクマリンO−脱エチル化反応および代謝産物の分析)
実施例14によって作製された(i) ヒト由来のチトクロムP450分子種および酵母NADPH−P450還元酵素あるいは(ii)ヒト由来のチトクロムP450と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素を発現させる各種の酵母菌体のおのおのの培養液(SD合成培地、菌体濃度約2.0×107 菌体/ml)6mlに7−エトキシクマリンを終濃度0.5mMになるように添加し、30℃で2あるいは5時間インキュベートした後、遠心分離(5000×g、10分間)し上清を得た。これに62.5μlの15% TCA、2mlのクロロホルムを加え、よく攪拌した後、遠心分離(5000×g、10分間)した。分離した層からクロロホルム層を回収し、これに0.1M NaClを含む0.01N NaOHを4ml添加し、よく攪拌した後、再び遠心分離(5000×g、10分間)した。上清を回収した後、該上清画分について蛍光(ex.366nm,em.452nm)を測定し、生成した7−ヒドロキシクマリンを定量した。その結果、11種のヒト由来のチトクロムP450分子種を発現させる各種の酵母菌体すべてにおいて7−エトキシクマリンO−脱エチル化活性がみられた。各分子種における活性の程度は、P450 1A1、P450 2B6では強いものであり、P450 1A2、P450 2E1、P450 2A6、P450 2D6では充分なものであった。またP450 2C8、P450 2C9、P450 3A4、P450 2C18、P450 2C19では弱いものであった。
Test Example 1 (7-ethoxycoumarin O-deethylation reaction and metabolite analysis using living transformed yeast cells)
Various yeasts that express the human-derived cytochrome P450 molecular species and yeast NADPH-P450 reductase or (ii) the artificial fusion enzyme of human-derived cytochrome P450 and yeast NADPH-P450 reductase prepared according to Example 14 Add 7-ethoxycoumarin to a final concentration of 0.5 mM in 6 ml of each cell culture medium (SD synthesis medium, cell concentration approximately 2.0 × 10 7 cells / ml), and add 2 at 30 ° C. Alternatively, after incubation for 5 hours, the supernatant was obtained by centrifugation (5000 × g, 10 minutes). 62.5 μl of 15% TCA and 2 ml of chloroform were added thereto, and the mixture was stirred well and then centrifuged (5000 × g, 10 minutes). The chloroform layer was recovered from the separated layers, and 4 ml of 0.01N NaOH containing 0.1 M NaCl was added thereto, and after stirring well, the mixture was centrifuged again (5000 × g, 10 minutes). After collecting the supernatant, fluorescence (ex. 366 nm, em. 452 nm) was measured for the supernatant fraction, and the produced 7-hydroxycoumarin was quantified. As a result, 7-ethoxycoumarin O-deethylation activity was observed in all of the various yeast cells expressing 11 types of human cytochrome P450 molecular species. The degree of activity in each molecular species was strong in P450 1A1 and P450 2B6, and sufficient in P450 1A2, P450 2E1, P450 2A6, and P450 2D6. P450 2C8, P450 2C9, P450 3A4, P450 2C18, and P450 2C19 were weak.

試験例2 (形質転換酵母生菌体を用いるトルブタミド水酸化反応および代謝物の分析)
試験例2と同様に、(i) ヒト由来のチトクロムP450分子種および酵母NADPH−P450還元酵素あるいは(ii)ヒト由来のチトクロムP450と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素を発現させる各種の酵母菌体のおのおのの培養液にトルブタミドを終濃度1.0mMになるように添加し、30℃で15時間インキュベートした後、遠心分離(5000×g、10分間)し上清を得た。これに2mlのジクロロメタンを加え、よく攪拌した後、再び遠心分離(5000×g、10分間)した。分離した層からジクロロメタン層を回収し、減圧下で溶媒を除去した。得られた残渣を100μlのアセトニトリルに溶解し、該溶液を下記の条件下でHPLCにより分析した。その結果、ヒト由来のチトクロムP450 2C8、P450 2C9 P450 、2C18および P450 2C19発現酵母菌体においてトルブタミド水酸化物が検出された。各分子種における活性の程度は、P450 2C9 では強いものであり、P450 2C19では充分なものであった。またP450 2C8、P450 2C18では弱いものであった。一方、それ以外の分子種を発現させる酵母菌体では検出されなかった。
<HPLCの条件>
カラム:μBondapak C18(Waters社製)
キャリヤー:10−70% アセトニトリル−dist. water
(直線濃度勾配 20分)
温度:50℃
検出:UV 230nm
試料量:50μl
Test Example 2 (Tolbutamide hydroxylation reaction and metabolite analysis using living transformed yeast cells)
As in Test Example 2, (i) human-derived cytochrome P450 molecular species and yeast NADPH-P450 reductase or (ii) various yeasts that express human-derived cytochrome P450 and yeast NADPH-P450 reductase artificial fusion enzyme Tolbutamide was added to each culture solution to a final concentration of 1.0 mM and incubated at 30 ° C. for 15 hours, followed by centrifugation (5000 × g, 10 minutes) to obtain a supernatant. 2 ml of dichloromethane was added to this, and after stirring well, it was centrifuged again (5000 × g, 10 minutes). The dichloromethane layer was collected from the separated layers, and the solvent was removed under reduced pressure. The obtained residue was dissolved in 100 μl of acetonitrile, and the solution was analyzed by HPLC under the following conditions. As a result, tolbutamide hydroxide was detected in human-derived cytochrome P450 2C8, P450 2C9 P450, 2C18 and P450 2C19 expressing yeast cells. The degree of activity in each molecular species was strong in P450 2C9 and sufficient in P450 2C19. P450 2C8 and P450 2C18 were weak. On the other hand, it was not detected in yeast cells expressing other molecular species.
<HPLC conditions>
Column: μ Bondapak C18 (Waters)
Carrier: 10-70% acetonitrile-dist. Water
(Linear concentration gradient 20 minutes)
Temperature: 50 ° C
Detection: UV 230nm
Sample volume: 50 μl

試験例3 (形質転換酵母生菌体を用いるテストステロン水酸化反応および代謝産物の分析)
試験例1と同様に、(i) ヒト由来のチトクロムP450分子種および酵母NADPH−P450還元酵素あるいは(ii)ヒト由来のチトクロムP450と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素を発現させる各種の酵母菌体のおのおのの培養液にテストステロンを終濃度0.05mMになるように添加し、30℃で15時間インキュベートした後、遠心分離(5000×g、10分間)し、上清を得た。これに2mlのジクロロメタンを加え、よく攪拌した後、再び遠心分離(5000×g、10分間)した。分離した層からジクロロメタン層を回収し、減圧下で溶媒を除去した。得られた残渣を100μlのアセトニトリルに溶解し、該溶液を下記の条件下でHPLCにより分析した。その結果、ヒト由来のチトクロムP450 1A1、P450 2C8および P450 3A4発現酵母菌体においてテストステロン水酸化物が検出された。各分子種における活性の程度は、P450 3A4では強いものであり、P450 1A1、P450 2C8では弱いものであった。一方、それ以外の分子種を発現させる酵母菌体では検出されなかった。
<HPLCの条件>
カラム:μBondapak C18(Waters社製)
キャリヤー:20−70% アセトニトリル−dist. water (直線濃度勾配 25分)
温度:50℃
検出:UV 254nm
試料量:50μl
Test Example 3 (Testosterone hydroxylation reaction using living transformed yeast cells and analysis of metabolites)
As in Test Example 1, (i) human-derived cytochrome P450 molecular species and yeast NADPH-P450 reductase or (ii) various yeasts expressing human-derived cytochrome P450 and yeast NADPH-P450 reductase artificial fusion enzyme Testosterone was added to each culture solution to a final concentration of 0.05 mM and incubated at 30 ° C. for 15 hours, followed by centrifugation (5000 × g, 10 minutes) to obtain a supernatant. 2 ml of dichloromethane was added to this, and after stirring well, it was centrifuged again (5000 × g, 10 minutes). The dichloromethane layer was collected from the separated layers, and the solvent was removed under reduced pressure. The obtained residue was dissolved in 100 μl of acetonitrile, and the solution was analyzed by HPLC under the following conditions. As a result, testosterone hydroxide was detected in human-derived cytochrome P450 1A1, P450 2C8 and P450 3A4-expressing yeast cells. The degree of activity in each molecular species was strong in P450 3A4 and weak in P450 1A1 and P450 2C8. On the other hand, it was not detected in yeast cells expressing other molecular species.
<HPLC conditions>
Column: μ Bondapak C18 (Waters)
Carrier: 20-70% acetonitrile-dist. Water (linear concentration gradient 25 minutes)
Temperature: 50 ° C
Detection: UV 254nm
Sample volume: 50 μl

試験例4 (形質転換酵母生菌体およびミクロソーム画分を用いるクロロゾキサゾン水酸化反応および代謝産物の分析)
形質転換酵母生菌体を用いる場合には、試験例1と同様に、(i) ヒト由来のチトクロムP450分子種および酵母NADPH−P450還元酵素あるいは(ii)ヒト由来のチトクロムP450と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素を発現させる各種の酵母菌体のおのおのの培養液にクロロゾキサゾンを終濃度0.5mMになるように添加し、30℃で15時間インキュベートした後、遠心分離(5000×g、10分間)し、上清を得た。これに2mlのジクロロメタンを加え、よく攪拌した後、再び遠心分離(5000×g、10分間)した。分離した層からジクロロメタン層を回収し、減圧下で溶媒を除去した。得られた残渣を100μlのアセトニトリルに溶解し、該溶液を下記の条件下でHPLCにより分析した。
一方、ミクロソーム画分を用いる場合には、実施例16によって得られた(i) ヒト由来のチトクロムP450分子種および酵母NADPH−P450還元酵素あるいは(ii)ヒト由来のチトクロムP450と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素を発現させる各種の酵母ミクロソーム画分にNADPHとクロロゾキサゾンをそれぞれ終濃度0.5mM、250μMになるように添加し、37℃で10分間インキュベートした。その後、トリクロロ酢酸を終濃度約10%(v/v) になるように添加した。これに2mlのジクロロメタンを加え、よく攪拌した後、再び遠心分離(15000 ×g、5分間)した。分離した層からジクロロメタン層を回収し、減圧下で溶媒を除去した。得られた残渣を100μlのアセトニトリルに溶解し、該溶液を下記の条件下でHPLCにより分析した。
その結果、11種のヒト由来のチトクロムP450分子種を発現させる各種の酵母菌体すべてにおいてクロロゾキサゾン水酸化物が検出された。各分子種における活性の程度は、P450 2E1では強いものであり、P450 1A1、P450 1A2、P450 2A6、P450 2D6では充分なものであった。またP450 2C8、P450 2C9、P450 2B6、P450 2C18、P450 2C19、P450 3A4では弱いものであった。
<HPLCの条件>
カラム:μBondapak C18(Waters社製)
キャリヤー:20−70% アセトニトリル−dist. water (直線濃度勾配 25分)
温度:50℃
検出:UV 254nm
試料量:50μl
Test Example 4 (Analysis of chlorozoxazone hydroxylation and metabolites using living transformed yeast cells and microsomal fraction)
When living transformed yeast cells are used, as in Test Example 1, (i) human-derived cytochrome P450 molecular species and yeast NADPH-P450 reductase or (ii) human-derived cytochrome P450 and yeast NADPH-P450 Chloroxoxazone was added to each culture solution of various yeast cells expressing a reductase artificial fusion enzyme to a final concentration of 0.5 mM, incubated at 30 ° C. for 15 hours, and then centrifuged (5000 × g, For 10 minutes) to obtain a supernatant. 2 ml of dichloromethane was added to this, and after stirring well, it was centrifuged again (5000 × g, 10 minutes). The dichloromethane layer was collected from the separated layers, and the solvent was removed under reduced pressure. The obtained residue was dissolved in 100 μl of acetonitrile, and the solution was analyzed by HPLC under the following conditions.
On the other hand, when the microsomal fraction is used, (i) human cytochrome P450 molecular species and yeast NADPH-P450 reductase obtained in Example 16 or (ii) human cytochrome P450 and yeast NADPH-P450 reduction NADPH and chlorozoxazone were added to various yeast microsomal fractions expressing the enzyme artificial fusion enzyme to final concentrations of 0.5 mM and 250 μM, respectively, and incubated at 37 ° C. for 10 minutes. Thereafter, trichloroacetic acid was added to a final concentration of about 10% (v / v). 2 ml of dichloromethane was added to this, and after stirring well, it was centrifuged again (15000 × g, 5 minutes). The dichloromethane layer was collected from the separated layers, and the solvent was removed under reduced pressure. The obtained residue was dissolved in 100 μl of acetonitrile, and the solution was analyzed by HPLC under the following conditions.
As a result, chlorozoxazone hydroxide was detected in all of the various yeast cells expressing 11 human cytochrome P450 molecular species. The degree of activity in each molecular species was strong in P450 2E1 and sufficient in P450 1A1, P450 1A2, P450 2A6, and P450 2D6. P450 2C8, P450 2C9, P450 2B6, P450 2C18, P450 2C19, and P450 3A4 were weak.
<HPLC conditions>
Column: μ Bondapak C18 (Waters)
Carrier: 20-70% acetonitrile-dist. Water (linear concentration gradient 25 minutes)
Temperature: 50 ° C
Detection: UV 254nm
Sample volume: 50 μl

試験例5 (酵母S−9 Mix画分およびミクロソーム画分を用いる2−アミノアントラセン水酸化反応および代謝産物の分析:エイムズ試験)
エイムズ試験方法は、Mutat. Res.(1975) 31,347等に記載される通常の方法に従った。なお、検体である化合物としてアリ−ルアミン系化合物である2−アミノアントラセンを使用した。ただし、代謝活性化源として、(1) 各種のヒト由来のチトクロムP450発現酵母菌体から得た酵母S−9 Mix画分、(2) 該酵母S−9 Mix画分から調製されたミクロソーム画分、あるいは(3) 1サンプルあたり約1200pmolのヒト由来のチトクロムP450分子種を含むラットS−9 Mix〔比較例:肝臓をホモジナイズした後、遠心分離(9000×g、10分間)により得られた上清画分(キッコーマン製)〕をエイムズ試験に使用した。その結果、ヒト由来のチトクロムP450 2A6発現酵母菌体(サッカロミセス・セレビシェーAH22/p2A6R)、ヒト由来のチトクロムP450 2C8発現酵母菌体(サッカロミセス・セレビシェーAH22/p2C8R)およびヒト由来のチトクロムP450 3A4発現酵母菌体(サッカロミセス・セレビシェーAH22/p3A4R)から得られた酵母S−9 Mix画分および該酵母S−9 Mix画分から調製されたミクロソーム画分を用いた場合には、復帰突然変異コロニーが検出されなかったが、ヒト由来のチトクロムP450 1A2発現酵母菌体(サッカロミセス・セレビシェーAH22/p1A2R)およびヒト由来のチトクロムP450 2E1発現酵母菌体(サッカロミセス・セレビシェーAH22/p2E1R)から得られた酵母S−9 Mix画分および該酵母S−9 Mix画分から調製されたミクロソーム画分を用いた場合には、供試量1μg/プレート(直径90mm)において1,000個以上の復帰突然変異コロニーが検出された。検出された復帰突然変異コロニー数から判断して、P4501A2分子種は強い代謝活性を有していたが、P450 2E1分子種は弱い代謝活性しか存在しなかった。
一方、ラットS−9 Mixとの比較において、ヒト由来のチトクロムP450 1A2発現酵母菌体(サッカロミセス・セレビシェーAH22/p1A2R)から得られた酵母S−9 Mix画分および該酵母S−9 Mix画分から調製されたミクロソーム画分を用いた場合には、ラットS−9 Mixを用いた場合に比べて、供試したP450の量が少ない(1/500 および1/30以下)にもかかわらず、2倍以上の復帰突然変異コロニーが検出された。
Test Example 5 (2-aminoanthracene hydroxylation reaction and metabolite analysis using yeast S-9 Mix fraction and microsome fraction: Ames test)
The Ames test method followed the usual method described in Mutat. Res. (1975) 31,347 etc. In addition, 2-aminoanthracene which is an arylamine type compound was used as a compound which is a specimen. However, as metabolic activation sources, (1) a yeast S-9 Mix fraction obtained from various human-derived cytochrome P450-expressing yeast cells, and (2) a microsomal fraction prepared from the yeast S-9 Mix fraction. Or (3) Rat S-9 Mix containing about 1200 pmol of human-derived cytochrome P450 molecular species per sample [Comparative Example: obtained by homogenizing the liver and then centrifuging (9000 × g, 10 minutes) The clear fraction (manufactured by Kikkoman)] was used for the Ames test. As a result, human-derived cytochrome P450 2A6-expressing yeast cells (Saccharomyces cerevisiae AH22 / p2A6R), human-derived cytochrome P450 2C8-expressing yeast cells (Saccharomyces cerevisiae AH22 / p2C8R) and human-derived cytochrome P450 3A4 expressing yeast cells When using the yeast S-9 Mix fraction obtained from the body (Saccharomyces cerevisiae AH22 / p3A4R) and the microsomal fraction prepared from the yeast S-9 Mix fraction, no backmutant colonies were detected. However, human-derived cytochrome P450 1A2-expressing yeast cells (Saccharomyces cerevisiae AH22 / p1A2R) and human-derived cytochrome P450 2E1-expressing yeast cells (Saccharomyces cerevisiae AH22 / p2E1R) ) And a microsome fraction prepared from the yeast S-9 Mix fraction, 1,000 or more in a test amount of 1 μg / plate (diameter 90 mm) Of back mutation colonies were detected. Judging from the number of backmutant colonies detected, the P4501A2 molecular species had strong metabolic activity, while the P450 2E1 molecular species had only weak metabolic activity.
On the other hand, in comparison with rat S-9 Mix, a yeast S-9 Mix fraction obtained from a human-derived cytochrome P450 1A2 expressing yeast (Saccharomyces cerevisiae AH22 / p1A2R) and the yeast S-9 Mix fraction were obtained. When the prepared microsomal fraction was used, the amount of P450 tested was smaller (1/500 and 1/30 or less) than when rat S-9 Mix was used. More than double back mutation colonies were detected.

試験例6 (形質転換酵母生菌体を用いるアセトアニリド水酸化反応および代謝産物の分析)
試験例1と同様に、(i) ヒト由来のチトクロムP450分子種および酵母NADPH−P450還元酵素あるいは(ii)ヒト由来のチトクロムP450と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素を発現させる各種の酵母菌体のおのおのの培養液にアセトアニリドを終濃度5mMになるように添加し、30℃で15時間インキュベートした後、遠心分離(5000xg,10分間)し、上清を得た。得られた上清画分を下記の条件下でHPLCにより分析した。その結果、11種のヒト由来のチトクロムP450分子種を発現させる各種の酵母菌体すべてにおいてアセトアニリド水酸化物が検出された。各分子種における活性の程度は、P450 1A2、P450 2D6では強いものであり、P450 1A1、P450 2A6、P450 2B6、P450 2C8、P450 2C9、P450 2C18、P450 2C19、P450 2E1では充分なものであった。またP450 3A4では弱いものであった。
<HPLCの条件>
カラム:μBondapak C18(Waters社製)
キャリヤー:メタノール:水:酢酸=15:84:1
温度:30℃
検出:UV 245nm
試料量:50μl
Test Example 6 (Acetanilide hydroxylation reaction and metabolite analysis using living transformed yeast cells)
As in Test Example 1, (i) human-derived cytochrome P450 molecular species and yeast NADPH-P450 reductase or (ii) various yeasts expressing human-derived cytochrome P450 and yeast NADPH-P450 reductase artificial fusion enzyme Acetanilide was added to each culture broth to a final concentration of 5 mM, incubated at 30 ° C. for 15 hours, and then centrifuged (5000 × g, 10 minutes) to obtain a supernatant. The obtained supernatant fraction was analyzed by HPLC under the following conditions. As a result, acetanilide hydroxide was detected in all of the various yeast cells expressing 11 types of human cytochrome P450 molecular species. The degree of activity in each molecular species was strong in P450 1A2 and P450 2D6, and was sufficient in P450 1A1, P450 2A6, P450 2B6, P450 2C8, P450 2C9, P450 2C18, P450 2C19, and P450 2E1. . P450 3A4 was weak.
<HPLC conditions>
Column: μ Bondapak C18 (Waters)
Carrier: methanol: water: acetic acid = 15: 84: 1
Temperature: 30 ° C
Detection: UV 245nm
Sample volume: 50 μl

試験例7 (形質転換酵母生菌体を用いるクマリン7位水酸化反応および代謝産物の分析)
実施例14によって作製された(i) ヒト由来のチトクロムP450分子種および酵母NADPH−P450還元酵素あるいは(ii)ヒト由来のチトクロムP450と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素を発現させる各種の酵母菌体のおのおのの培養液(SD合成培地、菌体濃度約2.0×107 菌体/ml)6mlにクマリンを終濃度0.5mMになるように添加し、30℃で2あるいは5時間インキュベートした後、遠心分離(5000×g、10分間)し上清を得た。これに62.5μlの15% TCA、2mlのクロロホルムを加え、よく攪拌した後、遠心分離(5000×g、10分間)した。分離した層からクロロホルム層を回収し、これに0.1M NaClを含む0.01N NaOH、を4ml添加し、よく攪拌した後、再び遠心分離(5000×g、10分間)した。上清を回収した後、該上清画分について蛍光(ex.366nm,em.452nm)を測定し、生成した7−ヒドロキシクマリンを定量した。その結果、ヒトP450 2A6発現酵母菌体のみにおいて特異的に活性が検出され、それ以外のヒトP450発現酵母菌体では検出されなかった。
Test Example 7 (Coumarine 7-position hydroxylation using transformed yeast cells and analysis of metabolites)
Various yeasts that express the human-derived cytochrome P450 molecular species and yeast NADPH-P450 reductase or (ii) the artificial fusion enzyme of human-derived cytochrome P450 and yeast NADPH-P450 reductase prepared according to Example 14 Coumarin was added to 6 ml of each cell culture solution (SD synthesis medium, cell concentration of about 2.0 × 10 7 cells / ml) to a final concentration of 0.5 mM, and at 30 ° C. for 2 or 5 hours. After incubation, the supernatant was obtained by centrifugation (5000 × g, 10 minutes). 62.5 μl of 15% TCA and 2 ml of chloroform were added thereto, and the mixture was stirred well and then centrifuged (5000 × g, 10 minutes). The chloroform layer was recovered from the separated layers, and 4 ml of 0.01N NaOH containing 0.1 M NaCl was added to the chloroform layer. After stirring well, the mixture was centrifuged again (5000 × g, 10 minutes). After collecting the supernatant, fluorescence (ex. 366 nm, em. 452 nm) was measured for the supernatant fraction, and the produced 7-hydroxycoumarin was quantified. As a result, the activity was specifically detected only in the human P450 2A6-expressing yeast cells and not detected in the other human P450-expressing yeast cells.

試験例8 (酵母ミクロソーム画分を用いるデブリキソン水酸化反応および代謝産物の分析)
実施例16によって作製された(i) ヒト由来のチトクロムP450分子種および酵母NADPH−P450還元酵素あるいは(ii)ヒト由来のチトクロムP450と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素を発現させる各種の酵母ミクロソーム画分にNADPHと1 4 Cで標識したデブリキソンをそれぞれ終濃度6mM、100μMになるように添加し、37℃で30分間インキュベートした。その後、過塩素酸を終濃度10%(v/v) になるように添加し、よく攪拌した後、遠心分離(15000 ×g、5分間)し上清を得た。得られた上清画分を下記の条件下でHPLCにより分析した。その結果、ヒト由来のチトクロムP4501A1、P450 2D6発現酵母ミクロソーム画分においてデブリキソン水酸化物が検出された。各分子種における活性の程度は、P450 2D6では強いものであり、P450 1A1では充分なものであった。一方、それ以外のヒト由来のチトクロムP450発現酵母菌体では検出されなかった。
<HPLCの条件>
カラム:COSMOSIL 5C18(ナカライテスク社製)
キャリアー:A液:アセトニトリル、B液:20mM過塩素酸ナトリウム(pH2.5)
0〜15分 A/B=9/91
15〜30分 A/B=9/91から25/75に直線勾配
30〜32分 A=100%
32〜42分 A/B=9/91
カラム温度:室温
検出器:RI(1 4 C)
試料量:100μl
Test Example 8 (Debrixone hydroxylation reaction using yeast microsome fraction and analysis of metabolites)
Various yeasts expressing (i) a human cytochrome P450 molecular species and yeast NADPH-P450 reductase or (ii) an artificial fusion enzyme of human cytochrome P450 and yeast NADPH-P450 reductase prepared according to Example 16 microsomal fraction NADPH and 1 4 C-labeled Deburikison each final concentration 6 mM, was added to a 100 [mu] M, and incubated at 37 ° C. 30 min. Thereafter, perchloric acid was added to a final concentration of 10% (v / v), the mixture was stirred well, and centrifuged (15000 × g, 5 minutes) to obtain a supernatant. The obtained supernatant fraction was analyzed by HPLC under the following conditions. As a result, debrixone hydroxide was detected in the human-derived cytochrome P4501A1, P450 2D6-expressing yeast microsome fraction. The degree of activity in each molecular species was strong in P450 2D6 and sufficient in P450 1A1. On the other hand, other human-derived cytochrome P450-expressing yeast cells were not detected.
<HPLC conditions>
Column: COSMOSIL 5C18 (manufactured by Nacalai Tesque)
Carrier: Liquid A: Acetonitrile, Liquid B: 20 mM sodium perchlorate (pH 2.5)
0-15 minutes A / B = 9/91
15-30 minutes A / B = 9/91 to 25/75, linear gradient 30-32 minutes A = 100%
32-42 minutes A / B = 9/91
Column temperature: room temperature Detector: RI (1 4 C)
Sample volume: 100 μl

試験例9 (酵母ミクロソーム画分を用いるS−メフェイトニン水酸化反応および代謝産物の分析)
実施例16によって作製された(i) ヒト由来のチトクロムP450分子種および酵母NADPH−P450還元酵素あるいは(ii)ヒト由来のチトクロムP450と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素を発現させる各種の酵母ミクロソーム画分にNADPHと1 4 Cで標識したS−メフェイトニンをそれぞれ終濃度3mM、25μMになるように添加し、37℃で30分間インキュベートした。その後、該反応液と等量のメタノールを添加し、よく攪拌した後、遠心分離(15000 ×g、5分間)し上清を得た。得られた上清画分を下記の条件下でHPLCにより分析した。その結果、ヒト由来のチトクロムP450 2C19発現酵母菌体のみにおいて特異的に活性が検出され、それ以外のヒト由来のチトクロムP450発現酵母菌体では検出されなかった。
<HPLCの条件>
カラム:COSMOSIL 5C18(ナカライテスク社製)
キャリアー:A液:メタノール/10mMリン酸カリウム緩衝液(pH7.0) =40/60混合液、B液:メタノール
0〜18分 A=100%
18〜20分 B=100%
20〜35分 A=100%
カラム温度:室温
検出器:RI(1 4 C)
試料量:100μl
Test Example 9 (S-mephetonin hydroxylation reaction using yeast microsomal fraction and analysis of metabolites)
Various yeasts expressing (i) a human cytochrome P450 molecular species and yeast NADPH-P450 reductase or (ii) an artificial fusion enzyme of human cytochrome P450 and yeast NADPH-P450 reductase prepared according to Example 16 microsomal fraction NADPH and 1 4 C-labeled S- Mefeitonin each final concentration 3 mM, was added to a 25 [mu] M, and incubated at 37 ° C. 30 min. Thereafter, the same amount of methanol as the reaction solution was added and stirred well, followed by centrifugation (15000 × g, 5 minutes) to obtain a supernatant. The obtained supernatant fraction was analyzed by HPLC under the following conditions. As a result, the activity was specifically detected only in human-derived cytochrome P450 2C19-expressing yeast cells, and was not detected in other human-derived cytochrome P450-expressing yeast cells.
<HPLC conditions>
Column: COSMOSIL 5C18 (manufactured by Nacalai Tesque)
Carrier: A solution: methanol / 10 mM potassium phosphate buffer (pH 7.0) = 40/60 mixed solution, B solution: methanol 0-18 minutes A = 100%
18-20 minutes B = 100%
20-35 minutes A = 100%
Column temperature: room temperature Detector: RI (1 4 C)
Sample volume: 100 μl

上記の試験例1から試験例9の結果をまとめて下記の表に示した。
ヒト肝臓における代謝系をin vitroで再現するためには、できるだけ多くのチトクロムP450分子種を選択すればよいが、効率的に再現するには、ヒト肝臓における代謝系への各分子種の寄与度を判断すればよく、簡単には、代謝活性の高いものおよび/またはできるだけ多くの化合物を代謝するものを適切に選択すればよい。
そこで、まずトルブタミドに対して代謝活性の高いチトクロムP450分子種の選択を検討した。代謝活性を有するチトクロムP450分子種は、P4502C9、P450 2C8、P450 2C18、P450 2C19であった。このうち、特に代謝活性の高いチトクロムP450分子種はP450 2C9のみであったので、この分子種を選択した。つぎにテストステロンに対して代謝活性の高いチトクロムP450分子種の選択を検討した。代謝活性を有するチトクロムP450分子種は、P450 2C8、P450 3A4、P450 1A1であった。このうち、代謝活性の高いチトクロムP450分子種はP450 3A4のみであったので、この分子種を選択した。さらに2−アミノアントラセン、クロロゾキサゾンに対して代謝活性の高いチトクロムP450分子種の選択を検討した。2−アミノアントラセンに対して代謝活性を有するチトクロムP450分子種は、P450 1A2、P450 2E1であった。このうち、代謝活性の最も高いチトクロムP450分子種はP450 1A2であったので、この分子種を選択した。クロロゾキサゾンに対しては全てのP450分子種で代謝活性を有した。このうち、代謝活性の最も高いチトクロムP450分子種はP450 2E1であったので、この分子種を選択した。つぎにアセトアニリド、7−エトキシクマリンに対して代謝活性の高いチトクロムP450分子種の選択を検討した。その結果、上記で選択された4種類の分子種で対応できることが分かったので他の分子種の選択はしないことにした。このようにして選択された4種類の分子種で9種の供試化合物のうち、代表的な6種の供試化合物に対して代謝反応を可能とした。そこで、残りの3種の供試化合物(クマリン、デブリソキン、S−メフェイトニン)に対して代謝活性の高いチトクロムP450分子種の選択を検討した。いずれの供試化合物においても、代謝には特異的な分子種が関与しており、ヒト肝臓における代謝系をin vitroで効率的に再現するためには、必ずしも必須的なものではなく、上記の選択された4種類の分子種に補助的に組み合わせることによってヒト肝臓における代謝系をin vitroでより精度よく再現することができるものであることがわかった。以上より、本発明では、ヒト由来のチトクロムP450分子種としてP450 1A2、P450 2C9、P450 2E1ならびにP450 3A4からなる分子種群に含まれる全ての分子種を組み合せて用いることが必須であることがわかる。
The results of Test Example 1 to Test Example 9 are summarized in the following table.
In order to reproduce the metabolic system in human liver in vitro, as many cytochrome P450 molecular species as possible should be selected. In order to reproduce efficiently, the contribution of each molecular species to the metabolic system in human liver In simple terms, one having a high metabolic activity and / or one that metabolizes as many compounds as possible may be appropriately selected.
Therefore, selection of cytochrome P450 molecular species having high metabolic activity against tolbutamide was first examined. Cytochrome P450 molecular species having metabolic activity were P4502C9, P450 2C8, P450 2C18, and P450 2C19. Of these, the only cytochrome P450 molecular species with particularly high metabolic activity was P450 2C9, so this molecular species was selected. Next, selection of cytochrome P450 molecular species having high metabolic activity against testosterone was examined. Cytochrome P450 molecular species having metabolic activity were P450 2C8, P450 3A4, and P450 1A1. Among these, since the only cytochrome P450 molecular species having high metabolic activity was P450 3A4, this molecular species was selected. Furthermore, selection of cytochrome P450 molecular species having high metabolic activity against 2-aminoanthracene and chlorozoxazone was examined. Cytochrome P450 molecular species having metabolic activity for 2-aminoanthracene were P450 1A2 and P450 2E1. Among these, the cytochrome P450 molecular species having the highest metabolic activity was P450 1A2, and this molecular species was selected. For chlorozoxazone, all P450 molecular species had metabolic activity. Among these, the cytochrome P450 molecular species having the highest metabolic activity was P450 2E1, and this molecular species was selected. Next, selection of cytochrome P450 molecular species having high metabolic activity against acetanilide and 7-ethoxycoumarin was examined. As a result, it was found that the four kinds of molecular species selected above can be used, so it was decided not to select other molecular kinds. Thus, metabolic reaction was made possible with respect to 6 representative test compounds out of 9 test compounds with the 4 molecular species thus selected. Therefore, selection of cytochrome P450 molecular species having high metabolic activity for the remaining three test compounds (coumarin, debrisoquin, S-mefetonin) was examined. In any of the test compounds, specific molecular species are involved in metabolism, and it is not always essential to efficiently reproduce the metabolic system in human liver in vitro. It was found that the metabolic system in the human liver can be reproduced more accurately in vitro by auxiliary combination with the four selected molecular species. From the above, it can be seen that, in the present invention, it is essential to use in combination all molecular species included in the molecular species group consisting of P450 1A2, P450 2C9, P450 2E1 and P450 3A4 as human-derived cytochrome P450 molecular species.

Figure 2005095181
Figure 2005095181

実施例18 (混合ミクロソーム画分を用いたクロロゾキサゾンの代謝活性の測定)
実施例16で作製された各種のヒト由来のチトクロムP450発現酵母のミクロソーム画分を混合し、これを用いてクロロゾキサゾンの水酸化活性を測定した。各種のヒト由来のチトクロムP450分子種の混合割合は、
(1) P450 3A4(35%)、P450 2C9(25%)、P450 1A2(23%)、P450 2E1(17%)(以下、混合系Aと記す。)
(2) P450 3A4(33%)、P450 2C9(5.8%)、P450 2C8(5.8%)、P450 2C18(5.8%)、P450 2C19(5.8%)、P450 1A2(19%)、P450 2E1(15%)、P450 1A1(2.4%)、P450 2A6(3.0%)、P450 2B6(2.4%)、P450 2D6(2.4%)(以下、混合系Bと記す。)
を用いた。各混合系で混合された酵母ミクロソーム画分に、基質として1 4 Cで標識したクロロゾキサゾンと補酵素NADPHをそれぞれ382μM、3mMとなるように添加した。37℃で30分間インキュベートした後、ジクロロメタンを1mLを添加し、反応を停止した。攪拌後、遠心分離(10,000xg、5分間)によりジクロロメタン層を回収し、窒素気流で溶媒を除去した。得られた残渣にアセトニトリル54μL、水146μLを加えて溶解し、得られた溶液を下記の条件下でHPLCで分析した。その結果、混合系A,BともPeter らがヒト肝ミクロソーム画分を用いたクロロゾキサゾンの代謝で報告している(Chem.Res.Toxicol.Vol.3,p566-573,1990) のと類似したクロロゾキサゾン代謝物のパターンが得られた。
<HPLCの条件>
カラム:COSMOSIL 5C18(ナカライテスク社製)
キャリアー:A液:アセトニトリル/水=27/73混合液、B液:アセトニトリル
0〜15分 A=100%
15〜17分 B=100%
17〜25分 A=100%
カラム温度:室温
検出器:RI(1 4 C)
試料量:100μl
さらに、各混合系で混合された酵母ミクロソーム画分およびヒト肝ミクロソーム画分(Peter らの報告)でのヒト由来のチトクロムP450の代謝回転速度を算出した。混合系Aの場合、1.8〔product nmol/nmol P450/min〕で、混合系Bの場合、1.6〔product nmol/nmol P450/min〕であった。一方、ヒト肝ミクロソーム画分の場合、文献記載のVmax とKm ならびに基質濃度〔S〕を用いて下記に示す方法により代謝回転速度Vを算出した結果(表2に示す)、個体差による変動幅は存在しているものの、下限が1.0〔product nmol/nmol P450/min〕で、上限が5.9〔product nmol/nmol P450/min〕であった。この範囲内に混合系Bでの代謝回転速度Vはもちろん、本発明である混合系Aでの代謝回転速度Vも充分に含まれるものであった(オーダー的には全く一致しているものであった。)
したがって、選択された4種類の分子種のみでも充分にヒト肝臓における代謝系をin vitroでよく再現することができるものであることがわかった。
<算出方法>
Peter らの文献記載のVmax とKm ならびに本実施例で用いられた基質濃度〔S〕を、ミカエリス−メンテン式
(数1)
V=(Vmax *〔S〕)/(Km +〔S〕)
に代入することによって、任意の基質濃度〔S〕におけるヒト由来のチトクロム
P450の代謝回転速度Vを算出する。
Example 18 (Measurement of metabolic activity of chlorozoxazone using mixed microsomal fraction)
The microsomal fractions of various human-derived cytochrome P450-expressing yeast prepared in Example 16 were mixed and used to measure the hydroxylation activity of chlorozoxazone. The mixing ratio of various human cytochrome P450 molecular species is
(1) P450 3A4 (35%), P450 2C9 (25%), P450 1A2 (23%), P450 2E1 (17%) (hereinafter referred to as mixed system A)
(2) P450 3A4 (33%), P450 2C9 (5.8%), P450 2C8 (5.8%), P450 2C18 (5.8%), P450 2C19 (5.8%), P450 1A2 (19 %), P450 2E1 (15%), P450 1A1 (2.4%), P450 2A6 (3.0%), P450 2B6 (2.4%), P450 2D6 (2.4%) (hereinafter, mixed system) (B)
Was used. Yeast microsomal fraction mixed with each mixture system was added as a substrate in 1 4 C labeled Kurorozokisazon coenzyme NADPH to respective concentrations 382MyuM, and 3 mM. After incubation at 37 ° C. for 30 minutes, 1 mL of dichloromethane was added to stop the reaction. After stirring, the dichloromethane layer was recovered by centrifugation (10,000 × g, 5 minutes), and the solvent was removed with a nitrogen stream. The resulting residue was dissolved by adding 54 μL of acetonitrile and 146 μL of water, and the resulting solution was analyzed by HPLC under the following conditions. As a result, chlorozoxazone similar to that reported by Peter et al. In the metabolism of chlorozoxazone using human liver microsomal fractions (Chem. Res. Toxicol. Vol. 3, p566-573, 1990) for both mixed systems A and B Metabolite patterns were obtained.
<HPLC conditions>
Column: COSMOSIL 5C18 (manufactured by Nacalai Tesque)
Carrier: A liquid: acetonitrile / water = 27/73 mixed liquid, B liquid: acetonitrile 0-15 minutes A = 100%
15-17 minutes B = 100%
17-25 minutes A = 100%
Column temperature: room temperature Detector: RI (1 4 C)
Sample volume: 100 μl
Furthermore, the turnover rate of human cytochrome P450 in the yeast microsome fraction and human liver microsome fraction (reported by Peter et al.) Mixed in each mixed system was calculated. In the case of the mixed system A, it was 1.8 [product nmol / nmol P450 / min], and in the case of the mixed system B, it was 1.6 [product nmol / nmol P450 / min]. On the other hand, in the case of the human liver microsome fraction, the results of calculation of the turnover rate V by the following method using Vmax and Km and the substrate concentration [S] described in the literature (shown in Table 2), the fluctuation range due to individual differences However, the lower limit was 1.0 [product nmol / nmol P450 / min] and the upper limit was 5.9 [product nmol / nmol P450 / min]. Within this range, the turnover speed V in the mixed system B as well as the turnover speed V in the mixed system A according to the present invention are sufficiently included (they are completely in order). there were.)
Therefore, it was found that the metabolic system in the human liver can be sufficiently reproduced in vitro even with only the four selected molecular species.
<Calculation method>
The Vmax and Km described in Peter et al. And the substrate concentration [S] used in this example were determined by the Michaelis-Menten equation (Equation 1).
V = (Vmax * [S]) / (Km + [S])
By substituting into, the turnover rate V of human-derived cytochrome P450 at an arbitrary substrate concentration [S] is calculated.

Figure 2005095181
Figure 2005095181

実施例19 (混合ミクロソーム画分を用いたデブリソキンの代謝活性の測定)
実施例16で作製された各種のヒト由来のチトクロムP450発現酵母のミクロソーム画分を混合し、これを用いてデブリソキンの水酸化活性を測定した。各種のヒト由来のチトクロムP450分子種の混合割合は、P450 3A4(33%)、P450 2C9(5.8%)、P450 2C8(5.8%)、P450 2C18(5.8%)、P450 2C19(5.8%)、P450 1A2(19%)、P450 2E1(15%)、P450 2B6(2.4%)、P450 2D6(2.4%)を用いた。混合された酵母ミクロソーム画分に、基質として1 4 Cで標識したデブリソキンと補酵素NADPHをそれぞれ100μM、6mMとなるように添加した。37℃で30分間インキュベートした後、60%過塩素酸50μL(終濃度として12.5%(v/v) )を添加し、反応を停止した。攪拌後、遠心分離(15,000xg、5分間)により上清を回収し、反応生成物をHPLCで分析した(分析条件は試験例8に記載のものと同様)。その結果、Kronbachらがヒト肝ミクロソームを用いたデブリソキンの代謝で報告している(Methods in Enzymology,Vol.206,p509-517(1991)) のと類似したデブリソキン代謝物のパターンが得られた。
Example 19 (Measurement of metabolic activity of debrisoquin using mixed microsomal fraction)
Microsomal fractions of various human-derived cytochrome P450-expressing yeast prepared in Example 16 were mixed, and the hydroxylation activity of debrisoquine was measured using this. The mixing ratio of various human-derived cytochrome P450 molecular species is P450 3A4 (33%), P450 2C9 (5.8%), P450 2C8 (5.8%), P450 2C18 (5.8%), P450 2C19. (5.8%), P450 1A2 (19%), P450 2E1 (15%), P450 2B6 (2.4%), P450 2D6 (2.4%) were used. The mixed yeast microsomal fraction was added as a substrate in 1 4 C labeled debrisoquine coenzyme NADPH to as respectively 100 [mu] M, a 6 mM. After incubating at 37 ° C. for 30 minutes, 50 μL of 60% perchloric acid (12.5% (v / v) as final concentration) was added to stop the reaction. After stirring, the supernatant was collected by centrifugation (15,000 × g, 5 minutes), and the reaction product was analyzed by HPLC (analysis conditions are the same as those described in Test Example 8). As a result, a pattern of debrisoquin metabolites similar to that reported by Kronbach et al. In the metabolism of debrisoquin using human liver microsomes (Methods in Enzymology, Vol. 206, p509-517 (1991)) was obtained.

実施例20 (混合ミクロソーム画分を用いたS−メフェイトニンの代謝活性の測定)
実施例16で作製された各種のヒト由来のチトクロムP450発現酵母のミクロソーム画分を混合し、これを用いてS−メフェイトニンの水酸化活性を測定した。各種のヒト由来のチトクロムP450分子種の混合割合は、実施例18に記載された混合系Bで示されるものを用いた。混合された酵母ミクロソーム画分に、基質として1 4 Cで標識したS−メフェイトニンと補酵素NADPHをそれぞれ28μM、6mMとなるように添加した。37℃で30分間インキュベートした後、メタノールを250μLを添加し、反応を停止した。攪拌後、遠心分離(15,000xg、5分間)により上清を回収し、反応生成物をHPLCで分析した(分析条件は試験例9に記載のものと同様)。その結果、Goldstein らがヒト肝ミクロソームを用いたS−メフェイトニンの代謝で報告している(Biochemistry Vol.33,p1743-1752,(1994)) のと類似したS−メフェイトニン代謝物のパターンが得られた。
Example 20 (Measurement of metabolic activity of S-mefetonin using mixed microsomal fraction)
The microsomal fractions of various human-derived cytochrome P450-expressing yeast prepared in Example 16 were mixed and used to measure the hydroxylation activity of S-mefetonin. As the mixing ratio of various human-derived cytochrome P450 molecular species, those shown in the mixed system B described in Example 18 were used. The mixed yeast microsomal fraction, as a substrate in 1 4 C labeled S- Mefeitonin coenzyme NADPH, respectively 28 .mu.M, was added to a 6 mM. After incubating at 37 ° C. for 30 minutes, 250 μL of methanol was added to stop the reaction. After stirring, the supernatant was collected by centrifugation (15,000 × g, 5 minutes), and the reaction product was analyzed by HPLC (analysis conditions are the same as those described in Test Example 9). As a result, a pattern of S-mephetonin metabolites similar to that reported by Goldstein et al. In the metabolism of S-mefetonin using human liver microsomes (Biochemistry Vol.33, p1743-1752, (1994)) was obtained. It was.

本発明は、よりすぐれたヒトにおける代謝系をin vitro系において再現する安全性評価方法であり、高精度で代謝・薬効・毒性を早期に予測・評価することを可能にした。   The present invention is a safety evaluation method that reproduces a superior human metabolic system in an in vitro system, and has made it possible to predict and evaluate metabolism, drug efficacy, and toxicity at an early stage with high accuracy.

配列番号20
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー(プライマーNo.1)
配列番号21
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー(プライマーNo.2)
配列番号22
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー(プライマーNo.3)
配列番号23
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー(プライマーNo.4)
配列番号24
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー(プライマーNo.5)
配列番号25
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー(プライマーNo.6)
配列番号26
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー(プライマーNo.7)
配列番号27
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー(プライマーNo.8)
配列番号28
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー(プライマーNo.9)
配列番号29
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー(プライマーNo.10)
配列番号30
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー(プライマーNo.11)
配列番号31
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー(プライマーNo.12)
配列番号32
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー(プライマーNo.13)
配列番号33
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー(プライマーNo.14)
配列番号34
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー(プライマーNo.15)
配列番号35
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー(プライマーNo.16)
配列番号36
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー(プライマーNo.17)
配列番号37
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー(プライマーNo.18)
配列番号38
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー(プライマーNo.19)
配列番号39
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー(プライマーNo.20)
配列番号40
PCRのために設計されたオリゴヌクレオチドプライマー(プライマーNo.21)
配列番号41
リンカーのために設計されたオリゴヌクレオチド(リンカーNo.1)
配列番号42
リンカーのために設計されたオリゴヌクレオチド(リンカーNo.2)
SEQ ID NO: 20
Oligonucleotide primer designed for PCR (Primer No. 1)
SEQ ID NO: 21
Oligonucleotide primer designed for PCR (Primer No. 2)
SEQ ID NO: 22
Oligonucleotide primer designed for PCR (Primer No. 3)
SEQ ID NO: 23
Oligonucleotide primer designed for PCR (Primer No. 4)
SEQ ID NO: 24
Oligonucleotide primer designed for PCR (Primer No. 5)
SEQ ID NO: 25
Oligonucleotide primer designed for PCR (Primer No. 6)
SEQ ID NO: 26
Oligonucleotide primer designed for PCR (Primer No. 7)
SEQ ID NO: 27
Oligonucleotide primer designed for PCR (Primer No. 8)
SEQ ID NO: 28
Oligonucleotide primer designed for PCR (Primer No. 9)
SEQ ID NO: 29
Oligonucleotide primer designed for PCR (Primer No. 10)
SEQ ID NO: 30
Oligonucleotide primer designed for PCR (Primer No. 11)
SEQ ID NO: 31
Oligonucleotide primer designed for PCR (Primer No. 12)
SEQ ID NO: 32
Oligonucleotide primer designed for PCR (Primer No. 13)
SEQ ID NO: 33
Oligonucleotide primer designed for PCR (Primer No. 14)
SEQ ID NO: 34
Oligonucleotide primer designed for PCR (Primer No. 15)
SEQ ID NO: 35
Oligonucleotide primer designed for PCR (Primer No. 16)
SEQ ID NO: 36
Oligonucleotide primer designed for PCR (Primer No. 17)
SEQ ID NO: 37
Oligonucleotide primer designed for PCR (Primer No. 18)
SEQ ID NO: 38
Oligonucleotide primer designed for PCR (Primer No. 19)
SEQ ID NO: 39
Oligonucleotide primer designed for PCR (Primer No. 20)
SEQ ID NO: 40
Oligonucleotide primer designed for PCR (Primer No. 21)
SEQ ID NO: 41
Oligonucleotide designed for linker (Linker No.1)
SEQ ID NO: 42
Oligonucleotide designed for linker (Linker No. 2)

ヒト由来のチトクロムP450 1A2、P450 2C9およびP4502E1遺伝子クローニング用プライマーを示す図である。It is a figure which shows the primer for human-derived cytochrome P450 1A2, P450 2C9 and P4502E1 gene cloning. ヒト由来のチトクロムP450 3A4、P450 1A1およびP4502A6遺伝子クローニング用プライマーを示す図である。It is a figure which shows the primer for human-derived cytochrome P450 3A4, P450 1A1, and P4502A6 gene cloning. ヒト由来のチトクロムP450 2B6、P450 2C8およびP4502C18遺伝子クローニング用プライマーを示す図である。It is a figure which shows the primer for cytochrome P450 2B6 of human origin, P450 2C8, and P4502C18 gene cloning. ヒト由来のチトクロムP450 2C19、P450 2D6およびP450 3A4(XbaI-XhoI断片)遺伝子クローニング用プライマーを示す図である。It is a figure which shows the primer for human-derived cytochrome P450 2C19, P450 2D6 and P450 3A4 (XbaI-XhoI fragment) gene cloning. ヒト由来のチトクロムP450 1A2およびP450 2D6遺伝子クローニングに用いた合成リンカーを示す図である。It is a figure which shows the synthetic linker used for cytochrome P450 1A2 of human origin, and P450 2D6 gene cloning. ヒト由来のチトクロムP450 1A2遺伝子を含む酵母内発現プラスミド(p1A2,p1A2R)の構築法を示す図である。It is a figure which shows the construction method of the expression plasmid (p1A2, p1A2R) in yeast containing the cytochrome P450 1A2 gene derived from a human. ヒト由来のチトクロムP450 2C9遺伝子を含む酵母内発現プラスミド(p2C9,p2C9R)の構築法を示す図である。It is a figure which shows the construction method of the expression plasmid (p2C9, p2C9R) in yeast containing the cytochrome P450 2C9 gene derived from a human. ヒト由来のチトクロムP450 2E1遺伝子を含む酵母内発現プラスミド(p2E1,p2E1R)の構築法を示す図である。It is a figure which shows the construction method of the expression plasmid (p2E1, p2E1R) in yeast containing the cytochrome P450 2E1 gene derived from a human. ヒト由来のチトクロムP450 3A4遺伝子を含む酵母内発現プラスミド(p3A4,p3A4R)の構築法を示す図である。It is a figure which shows the construction method of the expression plasmid (p3A4, p3A4R) in yeast containing the cytochrome P450 3A4 gene derived from a human. ヒト由来のチトクロムP450 1A1遺伝子を含む酵母内発現プラスミド(p1A1,p1A1R)の構築法を示す図である。It is a figure which shows the construction method of the expression plasmid (p1A1, p1A1R) in yeast containing the cytochrome P450 1A1 gene derived from a human. ヒト由来のチトクロムP450 2A6遺伝子を含む酵母内発現プラスミド(p2A6,p2A6R)の構築法を示す図である。It is a figure which shows the construction method of the expression plasmid (p2A6, p2A6R) in yeast containing the cytochrome P450 2A6 gene derived from a human. ヒト由来のチトクロムP450 2B6遺伝子を含む酵母内発現プラスミド(p2B6,p2B6R)の構築法を示す図である。It is a figure which shows the construction method of the expression plasmid (p2B6, p2B6R) in yeast containing the cytochrome P450 2B6 gene derived from a human. ヒト由来のチトクロムP450 2C8遺伝子を含む酵母内発現プラスミド(p2C8,p2C8R)の構築法を示す図である。It is a figure which shows the construction method of the expression plasmid (p2C8, p2C8R) in yeast containing the cytochrome P450 2C8 gene derived from a human. ヒト由来のチトクロムP450 2C18遺伝子を含む酵母内発現プラスミド(p2C18,p2C18R)の構築法を示す図である。It is a figure which shows the construction method of the expression plasmid (p2C18, p2C18R) in yeast containing the cytochrome P450 2C18 gene derived from a human. ヒト由来のチトクロムP450 2C19遺伝子を含む酵母内発現プラスミド(p2C19,p2C19R)の構築法を示す図である。It is a figure which shows the construction method of the expression plasmid (p2C19, p2C19R) in yeast containing the cytochrome P450 2C19 gene derived from a human. ヒト由来のチトクロムP450 2D6遺伝子を含む酵母内発現プラスミド(p2D6,p2D6R)の構築法を示す図である。It is a figure which shows the construction method of the expression plasmid (p2D6, p2D6R) in yeast containing the cytochrome P450 2D6 gene derived from a human. ヒト由来のチトクロムP450 3A4と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素遺伝子を含む酵母内発現プラスミド(pF3A4)の構築法を示す図である。It is a figure which shows the construction method of the expression plasmid in yeast (pF3A4) containing the artificial fusion enzyme gene of human-derived cytochrome P450 3A4 and yeast NADPH-P450 reductase. GAPDHプロモーターを用いた酵母内発現プラスミドの構築法を示す図である。It is a figure which shows the construction method of the expression plasmid in yeast using the GAPDH promoter.

Claims (6)

検体である化合物と下記の試薬との接触後の反応液中に存在する代謝産物を分析することによって、検体である化合物の解毒代謝の有無または発癌物質への代謝の有無を判定し、当該判定により、(a)検体である化合物の解毒代謝の存在(有)または発癌物質への代謝の非存在(無)の場合、検体である化合物を安全と評価し、または、(b)検体である化合物の解毒代謝の非存在(無)または発癌物質への代謝の存在(有)の場合、検体である化合物を非安全と評価するための試薬としての、下記の工程により作製された酵母菌体または該菌体破砕物の使用。
<作製工程>
ヒト由来のチトクロムP450 1A2、ヒト由来のチトクロムP450 2C9、ヒト由来のチトクロムP450 2E1ならびにヒト由来のチトクロムP450 3A4からなる分子種群に含まれる全ての分子種について、
(1)(a) 酵母内で発現させるためのプロモーターならびに(b)(i)上記の分子種をコードする塩基配列を有する遺伝子および酵母NADPH−P450還元酵素をコードする塩基配列を有する遺伝子あるいは(ii)上記の分子種と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素をコードする塩基配列を有する遺伝子を含む酵母内発現プラスミドを構築する工程、及び
(2)構築された酵母内発現プラスミドを酵母に導入することにより、酵母内で(i) 上記の分子種および酵母NADPH−P450還元酵素あるいは(ii)上記の分子種と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素を発現させる酵母菌体を作製する工程
Analyzes the metabolites present in the reaction solution after contact between the sample compound and the following reagents to determine whether the sample compound is detoxified or metabolized to carcinogens. According to (a) the presence or absence of detoxification metabolism of a compound as a specimen or the absence (absence) of metabolism to a carcinogen, the compound as a specimen is evaluated as safe, or (b) is a specimen. Yeast cells produced by the following steps as a reagent for evaluating the sample compound as unsafe in the absence (no) of detoxification metabolism of the compound or in the presence of metabolism to a carcinogen (yes) Or use of this microbial cell crushed material.
<Production process>
For all molecular species included in the molecular species group consisting of human-derived cytochrome P450 1A2, human-derived cytochrome P450 2C9, human-derived cytochrome P450 2E1, and human-derived cytochrome P450 3A4,
(1) (a) a promoter for expression in yeast and (b) (i) a gene having a base sequence encoding the above molecular species and a gene having a base sequence encoding yeast NADPH-P450 reductase or ( ii) a step of constructing an expression plasmid in yeast comprising the above-mentioned molecular species and a gene having a base sequence encoding an artificial fusion enzyme of yeast NADPH-P450 reductase, and (2) the constructed yeast expression plasmid in yeast Introducing a yeast cell that expresses (i) the above molecular species and yeast NADPH-P450 reductase or (ii) an artificial fusion enzyme of the above molecular species and yeast NADPH-P450 reductase in yeast Process
検体である化合物と下記の試薬との接触後の反応液中に存在する代謝産物を栄養要素要求性の微生物に作用させることによって、該栄養要素に対して非要求性となった微生物の存在量を測定し、当該測定により、(a)栄養要素に対して非要求性となった微生物が、上記の酵母内発現プラスミドが導入されていない酵母菌体を用いて上記の測定と同様な測定を行う場合(コントロール)と同程度に存在する場合、検体である化合物を変異原性無と評価し、または、(b)栄養要素に対して非要求性となった微生物が、上記の酵母内発現プラスミドが導入されていない酵母菌体を用いて上記の測定と同様な測定を行う場合(コントロール)と比較して実質的に多く存在する場合、検体である化合物を変異原性有と評価するための試薬としての、下記の工程により作製された酵母菌体または該菌体破砕物の使用。
<作製工程>
ヒト由来のチトクロムP450 1A2、ヒト由来のチトクロムP450 2C9、ヒト由来のチトクロムP450 2E1ならびにヒト由来のチトクロムP450 3A4からなる分子種群に含まれる全ての分子種について、
(1)(a) 酵母内で発現させるためのプロモーターならびに(b)(i)上記の分子種をコードする塩基配列を有する遺伝子および酵母NADPH−P450還元酵素をコードする塩基配列を有する遺伝子あるいは(ii)上記の分子種と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素をコードする塩基配列を有する遺伝子を含む酵母内発現プラスミドを構築する工程、及び
(2)構築された酵母内発現プラスミドを酵母に導入することにより、酵母内で(i) 上記の分子種および酵母NADPH−P450還元酵素あるいは(ii)上記の分子種と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素を発現させる酵母菌体を作製する工程
The abundance of microorganisms that have become non-required for the nutritional element by causing the metabolite present in the reaction solution after contacting the compound as the specimen to the following reagent to act on the microorganism that requires the nutritional element. , And by the measurement, (a) a microorganism that has become non-required for the nutritional element is subjected to the same measurement as the above measurement using yeast cells into which the yeast expression plasmid has not been introduced. When present in the same degree as in the case of control (control), the test compound is evaluated as mutagenic, or (b) microorganisms that are not required for nutritional elements are expressed in the yeast as described above. In order to evaluate the compound as a mutagenic agent when there is a substantial amount compared to the case where the same measurement as described above (control) is performed using yeast cells into which a plasmid has not been introduced. As a reagent of The use of yeast cells produced by serial processes or microbial cells disruption product.
<Production process>
For all molecular species included in the molecular species group consisting of human-derived cytochrome P450 1A2, human-derived cytochrome P450 2C9, human-derived cytochrome P450 2E1, and human-derived cytochrome P450 3A4,
(1) (a) a promoter for expression in yeast and (b) (i) a gene having a base sequence encoding the above molecular species and a gene having a base sequence encoding yeast NADPH-P450 reductase or ( ii) a step of constructing an expression plasmid in yeast comprising the above-mentioned molecular species and a gene having a base sequence encoding an artificial fusion enzyme of yeast NADPH-P450 reductase, and (2) the constructed yeast expression plasmid in yeast Introducing a yeast cell that expresses (i) the above molecular species and yeast NADPH-P450 reductase or (ii) an artificial fusion enzyme of the above molecular species and yeast NADPH-P450 reductase in yeast Process
検体である化合物と下記の試薬との接触後の反応液中に存在する代謝産物を分析することによって、上記の分子種群に含まれる1種類の(i)ヒト由来のチトクロムP450分子種あるいは(ii)ヒト由来のチトクロムP450分子種と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素の場合のみ、特異的に存在する代謝産物の有無を判定し、当該判定により、(a)1種類の(i)ヒト由来のチトクロムP450分子種あるいは(ii)ヒト由来のチトクロムP450分子種と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素の場合のみに特異的に存在する代謝産物が存在する場合、該検体化合物を該チトクロムP450分子種の代謝プローブとして有効であると評価し、また(b)特異的に存在する代謝産物が非存在の場合、該検体化合物を該チトクロムP450分子種の代謝プローブとして有効でないと評価するための試薬としての、下記の工程により作製された酵母菌体または該菌体破砕物の使用。
<作製工程>
ヒト由来のチトクロムP450 1A2、ヒト由来のチトクロムP450 2C9、ヒト由来のチトクロムP450 2E1ならびにヒト由来のチトクロムP450 3A4からなる分子種群に含まれる全ての分子種について、
(1)(a) 酵母内で発現させるためのプロモーターならびに(b)(i)上記の分子種をコードする塩基配列を有する遺伝子および酵母NADPH−P450還元酵素をコードする塩基配列を有する遺伝子あるいは(ii)上記の分子種と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素をコードする塩基配列を有する遺伝子を含む酵母内発現プラスミドを構築する工程、及び
(2)構築された酵母内発現プラスミドを酵母に導入することにより、酵母内で(i) 上記の分子種および酵母NADPH−P450還元酵素あるいは(ii)上記の分子種と酵母NADPH−P450還元酵素の人工融合酵素を発現させる酵母菌体を作製する工程
By analyzing a metabolite present in the reaction solution after contact between the compound as a specimen and the following reagent, one type of (i) human-derived cytochrome P450 molecular species or (ii ) Only in the case of an artificial fusion enzyme of cytochrome P450 molecular species derived from human and yeast NADPH-P450 reductase, the presence or absence of a metabolite that specifically exists is determined, and according to the determination, (a) one type of (i) human When there is a metabolite that specifically exists only in the case of an artificial fusion enzyme of cytochrome P450 molecular species derived from human or cytochrome P450 molecular species derived from human and yeast NADPH-P450 reductase, the sample compound is designated as cytochrome When it is evaluated that it is effective as a metabolic probe of P450 molecular species, and (b) when a metabolite specifically present is absent, Using beam P450 as a reagent for assessing the ineffective as molecular species metabolic probe, yeast cells produced by the following process or said cell-product.
<Production process>
For all molecular species included in the molecular species group consisting of human-derived cytochrome P450 1A2, human-derived cytochrome P450 2C9, human-derived cytochrome P450 2E1, and human-derived cytochrome P450 3A4,
(1) (a) a promoter for expression in yeast and (b) (i) a gene having a base sequence encoding the above molecular species and a gene having a base sequence encoding yeast NADPH-P450 reductase or ( ii) a step of constructing an expression plasmid in yeast comprising the above-mentioned molecular species and a gene having a base sequence encoding an artificial fusion enzyme of yeast NADPH-P450 reductase, and (2) the constructed yeast expression plasmid in yeast Introducing a yeast cell that expresses (i) the above molecular species and yeast NADPH-P450 reductase or (ii) an artificial fusion enzyme of the above molecular species and yeast NADPH-P450 reductase in yeast Process
作製された酵母菌体または該菌体破砕物が、前記全ての分子種における酵母菌体が混合されてなる酵母菌体または該菌体破砕物であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかの請求項に記載される使用。 The produced yeast cells or the disrupted cells thereof are yeast cells or yeast cell fragments obtained by mixing yeast cells in all the molecular species. Use according to any claim. 作製された酵母菌体または該菌体破砕物が、ヒト肝臓から調製されたミクロソーム画分が有するヒト由来のチトクロムP450の代謝回転速度とオーダー的に一致する代謝回転速度を有する酵母菌体または該菌体破砕物であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかの請求項に記載される使用。 The produced yeast cell or the disrupted cell thereof has a turnover rate that is in order coincident with the turnover rate of cytochrome P450 derived from human possessed by the microsomal fraction prepared from human liver, The use according to any one of claims 1 to 4, which is a crushed bacterial cell. ヒト肝臓から調製されたミクロソーム画分が有するヒト由来のチトクロムP450の代謝回転速度が、1.0〜5.9[product nmol/nmol P450/min]の範囲内に含まれる代謝回転速度であることを特徴とする請求項5記載の使用。
The turnover rate of human-derived cytochrome P450 contained in the microsomal fraction prepared from human liver is within the range of 1.0 to 5.9 [product nmol / nmol P450 / min]. Use according to claim 5, characterized in that
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