JP2005503831A - Antimicrobial methods and materials - Google Patents

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Abstract

本発明は、遺伝子産物の機能に干渉する剤を含めた、微生物、好ましくはブドウ球菌微生物の生存に臨界的な遺伝子産物に結合する剤を同定する方法を提供する。The present invention provides methods for identifying agents that bind to a gene product critical for the survival of a microorganism, preferably a staphylococcal microorganism, including agents that interfere with the function of the gene product.

Description

【0001】
そのうちスタフィロコッカス・アウレウス(Staphylococcus Aureus)が最も重要なヒト病原体であるブドウ球菌は、ほとんどのヒトの皮膚にコロニーを形成する丈夫なグラム陽性菌である。コアグラーゼを生産するブドウ球菌の株はエス・アウレウスと命名され;他の臨床的に重要なコアグラーゼ−陰性ブドウ球菌はエス・エピデルミディス(S. epidermidis)およびエス・サプロフィティカス(S. saprophyticus)である。皮膚または粘膜の膜バリアーが破壊されると、ブドウ球菌は、通常有害であって、自己−制限的である局所化された表層感染を引き起こしかねない。しかしながら、ブドウ球菌がリンパ系および血液に侵入すると、実質的に全ての器官において、心内膜炎、関節炎、骨髄炎、肺炎および膿瘍を含めた菌血症、敗血性ショック、および重篤な転移性感染のごとき潜在的に重篤な合併症がもたらされかねない。エス・アウレウスのある種の株は、(トキシンショック症候群におけるごとく)皮膚赤斑、食中毒または多系統機能不全を引き起こす毒素を産生する。エス・アウレウスおよびエス・エピデルミディスが、一緒に、合衆国の病院において非泌尿系院内感染の最も普通の原因となっている。それらは、一次および二次的菌血症の双方において、および皮膚および外科創傷感染において最も頻繁に単離される病原体である。一般に、Harrison's Principles of Internal Medicine, 13版, Isselbacherら編, McGraw-Hill, New York (1994), 特に第611-617頁参照。
【0002】
エス・アウレウスによる鼻の一過的コロニー形成は70ないし90パーセントの人々で観察され、そのうち、20ないし30パーセントは比較的長い期間細菌を保菌する。会陰領域の独立したコロニー形成は5ないし20パーセントの人々で起こる。エス・アウレウスのより高い保菌率は、アトピー性皮膚炎を持つ人、病院の雇用者、入院患者、そのケアが皮膚の頻繁な穿刺を必要とする患者および静脈内薬物乱用者で記録されてきた。
【0003】
ブドウ球菌による感染は、細菌のビルレンス因子および宿主防御の減少の組合せに由来する。重要な微生物因子は、過酷な条件下で生き残るブドウ球菌の能力、その細胞壁の構成要素、組織侵入を促進する酵素およびトキシンの生産、ある種の食細胞における細胞内で持続するその能力、および抗微生物剤に対する耐性を獲得するその能力を含む。重症な宿主因子は、無傷粘膜皮膚バリアー、適切な数の機能的好中球、および異物または死滅組織の除去を含む。
【0004】
エス・アウレウスの細胞壁構成成分は、生物に対して剛性を付与する大きなペプチドグリカン複合体を含み、不都合な浸透圧条件、共に細胞の最も外側部分にわたってペプチドグリカンに結合し、可溶性形態で放出されることが見出される、ペプチドグリカンおよびプロテインAに連結したユニークなタイコ酸の条件下で生き残ることを可能とする。femAおよびfemBと命名される蛋白質は、細胞壁のペプチドグリカンペンタグリシンクロス−ブリッジの形成に関与し、メチシリン抵抗性における因子である(Berger-Bachiら, Mol. Gen. Genet., 219, 263-269 (1989))。また、エス・アウレウスは、他の組織への血流を介する生物の広がりを媒介し得るラミニンおよびフィブロネクチンに対する特異的受容体を有する。ペプチドグリカンおよびテコ酸は共に、別の経路を介して補体カスケードを活性化することができる。また、エス・アウレウスは、凝固経路において組織因子を活性化するように見える。
【0005】
エス・アウレウスによって生産されるある種の酵素はビルレンスにおいて役割を演じることができる。カタラーゼは過酸化水素を分解し、ファゴサイトーシスの間に生物を保護することができる。コアグラーゼは可溶性および細胞−結合形態双方で存在し、トロンビン−様物質の形成によって血漿が凝固するのを引き起こす。コアグラーゼの生産およびビルレンスとの間の高い相関関係は、この物質がブドウ球菌性感染の病因で重要であることを示唆するが、病因の決定因子としてのその正確な役割は決定されていない。また、多くの株はヒアルロニラーゼ(結合組織マトリックスにおいてヒアルロン酸を分解し、感染の拡大を促進しうる酵素)を生産する。いくつかの株からのトレプシン−様プロテアーゼは、ウイルス前駆体血球凝集層の活性な断片への蛋白質分解切断によってインフルエンザウイルスの感染を増強し、そのような共感染の罹患率に寄与し得る。エス・アウレウスは、病気プロセスに関連付けられてきた多数の細胞外エキソトキシンを生産する。エクスフォリアチントキシンAおよびB、ブドウ球菌エンテロトキシンおよびトキシンショック症候群デトキシンであるTSST-1は、T細胞および単球マクロファージを活性化し、形成されたトキシンの量、宿主の免疫状態、およびトキシンの循環へのアクセスに応じて、局所的または全身的効果を媒介するサイトカインの生産をもたらす微生物超抗原の増大するファミリーに属する。エクスフォリタチントキシンはブドウ球菌性熱傷様皮膚症候群および水胞性膿痂疹の皮膚科学的発現を媒介する。これらのトキシンは顆粒層において皮膚の表皮内切断を引き起こし、水疱の形成および裸出に導く。7つの区別されるエンテロトキシン(A、B、C1、C2、C3、DおよびE)は、エス・アウレウスによる食中毒に関連付けられてきた。これらのトキシンは腸蠕動を増強し、中枢神経系に対する直接的効果によって嘔吐を誘導するようである。トキシンショック症候群(TSS)は、エス・アウレウスの臨床的単離体の5ないし25%に存在するPSST−1によって最も普通には媒介される。また、TSSは、より頻度が低いが、エンテロトキシンBおよび、まれには、エンテロトキシンC1によって媒介される。
【0006】
エス・アウレウスはビルレンスにおけるその役割が不完全にしか理解されていない他のトキシンを生産する。アルファ、ベータ、ガンマおよびデルタと貴信と命名されている4つの異なる赤血球細胞ヘモリシンが同定されている。動物に皮下注射した場合、アルファトキシンは皮膚の壊死を引き起こし、他方、デルタトキシンは腸における水吸収を阻害し、ブドウ球菌性感染のいくつかの場合に観察される急性水様性下痢で役割を演じることができる。ロイコシジンは、カチオンが透過できる膜ポアを生じさせることによって顆粒球およびマクロファージの膜を溶解させる。
【0007】
agr、xpr、saeおよびsarコーディング配列は、ブドウ球菌性エキソトキシンの調節に関与するものとして同定されてきた。米国特許第5,587,285号ならびに国際特許公開WO96/10579およびWO97/11690参照。興味深いのは、これらの調節システムの阻害剤に対するスクリーニングのWO97/11690における報告である。
【0008】
ブドウ球菌は、火傷、創傷、磨耗、虫さされまたは皮膚炎によって外傷化され塞がれた毛嚢および皮脂腺または領域を介して皮膚または粘膜に侵入することができる。ブドウ球菌はしばしば補綴デバイスおよび静脈内カテーテルで集落化し;血管アクセス部位のエス・アウレウス感染は、血液透析中の患者の間で罹患および死亡の主な原因である。肺の集落化および侵入は気管内挿管で、または肺のクリアランスメカニズムが低下した場合、例えば、ウイルス感染後、吸引後、または嚢胞性線維症の患者で起こり得る。細胞毒性化学療法または放射線療法に続く胃腸管に対する粘膜損傷は、その部位からの侵入に対する素因である。
【0009】
一旦皮膚または粘膜が破壊されれば、局所的細菌の増殖には感染の部位における炎症、好中球蓄積、組織壊死、血栓形成およびフィブリン沈積が伴う。後に、線維芽細胞はその領域の周りに比較的非血管壁を作り出す。宿主メカニズムが皮膚または粘膜下感染を含まないならば、ブドウ球菌リンパ系および血流に侵入し得る。転移性拡大の通常の部位は肺、腎臓、心臓弁、心筋、肝臓、脾臓、骨および脳を含む。
【0010】
エス・アウレウスによる菌血症は、血管外(皮膚注射、バムス(bums)、小胞炎、骨髄炎、関節炎)または血管内病巣(静脈内カテーテル)透析アクセス部位、静脈内薬物乱用いずれかにおいて、いずれかの局所的感染に由来し得る。通常、該病気は消耗熱および転移性膿瘍形成を伴ってゆっくりと進行する。まれには、菌血症を持つ患者が高熱、頻脈、チアノーゼおよび血管崩壊を伴って12ないし24時間以内に死亡する。播種性血管内凝固は、髄膜炎菌に似た病気を生じ得る。
【0011】
エス・アウレウス菌血症の主な合併症は、心内膜炎である。エス・アウレウスは、心内膜炎の第2の最も普通の原因であり、薬物嗜癖で最も普通の原因である。該病気は典型的には急性であり、高熱、進行性貧血および頻繁な塞栓性および心臓外敗血性合併症を伴う。弁環および心筋膿瘍は普通である。死亡率は20ないし30%である。
【0012】
ブドウ球菌性熱傷様皮膚症候群(SSSS)は、エス・アウレウスのエクスフォリアチトントキシン生産株による感染の合併症である全身性剥脱性皮膚炎である。該病気は、典型的には、新生児(リッター病)および五歳以下の子供で起こる。猩紅熱様発疹は口囲領域で始まり、体幹に渡って全身化し、最後には、落屑を呈する。該病気は湿疹単独(ブドウ球菌性猩紅熱)、局在化または全身化し得る大きな弛緩性水疱発生よりなる。水疱は破裂し、赤色の熱傷に似た裸出された皮膚を生じる。SSSSの大部分の成人は免疫抑制されるか、または腎不全を有する。血液培養は頻繁に陽性であり、死亡率が大きい。
【0013】
この毒素ショック(TSS)は、エス・アウレウスのある種の株により産生された毒素(一般的には、TSST−1、および頻度は低いが、エンテロトキシンBおよびC1)により媒介される多系統疾患である。それは最初に小児において言及されたが、1980年には生理中の若い女性に流行した。TSSの診断は、高熱、引き続いての1または2週間にわたる手のひらおよび足の裏での落屑を呈する広汎性の発疹、起立性であり得る低血圧症、および3以上の臓器系における関与の証拠を含む臨床的基準に基づいている。かかる関与は、共通して、胃腸機能障害(嘔吐および下痢)、腎臓または肝臓の機能不全、粘膜充血、血小板減少症、クレアチンホスホキナーゼ(CK)レベルの上昇を伴う筋肉痛、および通常の脳脊髄液検査を伴う失見当識を含む。TSSの死亡率は3%である。
【0014】
エス・アウレウスは、地域感染型の細菌性肺炎のほぼ3パーセントを惹起する。この疾患は、ブドウ球菌性肺炎が比較的より一般的である場合に、インフルエンザの流行中を除いて、散発的に生じるが、依然として肺炎球菌性肺炎より少ない頻度である。幼児および小児における一次的ブドウ球菌性肺炎は、高熱および咳と共に頻繁に存在する。多重薄壁膿瘍は、胸部X線で見られ、膿胸形成が共通している。年長の小児または健康な成人において、ブドウ球菌性肺炎は、インフルエンザ様の呼吸器感染により一般的に先行される。ブドウ球菌の関与の始まりは、悪寒を伴う突然の高熱、進行性呼吸困難、チアノーゼ、咳、胸膜痛および時々、血痰である。ブドウ球菌性肺炎は、嚢胞性線維症の患者、集中治療室内の挿管された患者、および吸引しがちな衰弱した患者においてより頻繁にみられる。
【0015】
エス・アウレウスは、急性骨髄炎の大部分のケースの原因である。その疾患は、20歳未満の人々に最も一般的であるが、それは、特に脊椎の関与を持つ50才を超える成人において増加的に流行している。主要な入口は頻繁には確認されていないが、多数の患者が関連する領域に対する先行したトラウマの病歴を与える。一旦確立されると、感染は、骨を通って骨膜に、または骨髄腔に沿って広がる。まれに、関節嚢を貫通し、化膿性関節炎を生じる。小児における骨髄炎は、急性プロセスとして存在し、悪寒、高熱、吐き気、嘔吐、および骨関与の部位での進行性痛と共に突然に始まりかねない。
【0016】
エス・アウレウスは、1ないし9パーセントのケースの細菌性髄膜炎および10ないし15%パーセントの脳膿瘍を惹起する。最も共通して、その細菌は、胸骨傍および髄膜傍の膿瘍からの拡張により、または神経外科的処置に続いての院内感染により、中枢神経系外の病巣から、典型的には、感染性心内膜炎から広がる。50%パーセントを超える硬膜膿瘍は、エス・アウレウスのためであり;これらのケースの半分までが、化膿性脊椎炎と関連付けられる。患者は、急性または慢性の背痛のいずれか、通常、微熱および倦怠感が共に存在する。神経根痛の開始は、疾患が神経学的な機能不全および最終的な麻痺に進行しかねない凶兆である。
【0017】
ブドウ球菌性発熱による抗微生物剤耐性は、病院環境内のそれらの持続を助ける。感染を惹起するエス・アウレウスの病院および地域社会型の株の双方の90パーセントを超えるものが、ペニシリンに耐性である。この耐性は、β−ラクタマーゼ酵素の産生のためであり;これらの酵素をコードするヌクレオチドは、通常プラスミドにより運ばれる。かかる後天性の耐性を持つ微生物に起因する感染は、時々、ペニシリナーゼ耐性β−ラクタム抗微生物剤で処置できる。しかしながら、メチシリン耐性エス・アウレウス(MILSA)と呼ばれる真性のペニシリナーゼ耐性エス・アウレウス細菌は、そのβ−ラクタム抗微生物剤ならびにセファロスポリン系の全てに耐性である。MRSA耐性は、染色体上で媒介され、ラクタムに対して低結合親和性で変更されたペニシリン結合蛋白質(PBP 2aおよびPBP 2')の産生に関与する。また、MRSAは、頻繁に、エリスロマイシン、テトラサイクリン、クロラムフェニコール、クリンダマイシンおよびアミノグリコシド系薬剤に後天性のプラスミドで媒介される耐性を有する。MRSAは、世界中で、特に、専門治療紹介病院において増加的に一般化している。合衆国において、エス・アウレウスのほぼ5パーセントの病院単離体がメチシリン耐性である。
【0018】
かくして、細菌感染、特に、抗生物質耐性菌により惹起されるものを治療するのに有用な新しい剤、およびかかる新しい剤を同定する方法についての必要性が存在し続けている。かかる方法は、理想的には、存在する抗微生物剤に関係がなく、かつ存在する抗微生物剤に比較して、その宿主のブドウ球菌の侵入およびその宿主内の複製という異なる態様を標的とする剤を同定することであろう。
【0019】
発明の概要
本発明は、ポリペプチドに結合する剤を同定する方法を提供する。該方法はポリペプチドおよび剤を結合させて混合物を形成させ、次いで、該剤がポリペプチドに結合するか否かを決定することを含む。いくつかの態様において、該ポリペプチドは配列番号:7,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137または141のヌクレオチド配列を有するコーディング配列によってコードされ得る。本発明のもう1つの態様において、該ポリペプチドは配列番号:7,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133または137のヌクレオチド配列に対して少なくとも約57%の構造類似性を持つヌクレオチド配列を有する必須コーディング配列によってココードされる。もう1つの態様において、該ポリペプチドは、ヌクレオチド配列(配列番号:141)に対して少なくとも50%の構造類似性を持つヌクレオチド配列を有する臨界的コーディング配列によってコードされる。
【0020】
該剤が該ポリペプチドに結合するか否かの決定は、酵素アッセイ、結合アッセイまたはリガンド結合アッセイを行うことによって達成することができる。該方法は、さらに該剤が微生物の増殖速度を減少させるか否かを決定することを含むことができる。これは、微生物を該剤と接触させ、該剤と接触していない微生物の増殖に適した条件下で該微生物および該剤をインキュベートし、次いで、該剤と接触した微生物の増殖速度を決定することを含む。該剤と接触していない微生物と比較した増殖速度の減少は、該剤が微生物の増殖速度を減少させることを意味する。該微生物はイン・ビトロまたはイン・ビボのものとすることができ、該微生物はスタフィロコッカス・アウレウスとすることができる。本発明は該方法によって同定された剤も提供する。
【0021】
また、本発明は、微生物の増殖速度を減少させる剤を同定する方法を提供する。該方法は微生物を該剤と接触させ、該剤と接触していない微生物の増殖に適した条件下で該微生物および該剤をインキュベートし、次いで、該剤と接触した該微生物の増殖速度を決定することを含む。該剤と接触していない微生物と比較した増殖速度の減少は、該剤が微生物の増殖速度を減少させることを示す。いくつかの態様において、該ポリペプチドと配列番号:7,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137または141のヌクレオチド配列を有するコーディング配列によってコードされ得る。本発明のもう1つの態様において、該ポリペプチドは配列番号:7,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133または137のヌクレオチド配列に対して少なくとも約57%の構造的類似性を持つヌクレオチド配列を有する必須コーディング配列によってコードされる。もう1つの態様において、該ポリペプチドはヌクレオチド配列(配列番号:141)に対して少なくとも約57パーセントの構造的類似性を持つヌクレオチド配列を有する臨界的コーディング配列によってコードされる。該微生物はイン・ビトロまたはイン・ビボのものであってよく、該微生物はスタフィロコッカス・アウレウスとすることができる。本発明は該方法によって同定された剤も提供する。また、本発明によって微生物の増殖速度を減少させる方法が提供される。該方法は、ポリペプチドに結合する剤と微生物とを接触させることを含む。いくつかの態様において該ポリペプチドは配列番号:7,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137または141のヌクレオチド配列を有するコーディング配列によってコードされる。本発明のもう1つの態様において、該ポリペプチドは配列番号:7,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133または137のヌクレオチド配列に対して少なくとも約57%の構造的類似性を持つヌクレオチド配列によってコードされる。もう1つの態様において、該ポリペプチド、ヌクレオチド配列(141)に対して少なくとも57%の構造的類似性を持つ臨界的コーディング配列によってコードされる。該微生物はイン・ビトロまたはイン・ビボのものとすることができ、該微生物はスタフィロコッカス・アウレウスとすることができる。
【0022】
本発明は、低下したビルレンスを持つエス・アウレウスの生産方法を提供する。該方法は、エス・アウレウスにおけるコーディング配列を突然変異を含むように改変し、次いで、該突然変異を有するエス・アウレウスが、該突然変異を有しない、エス・アウレウスと比較して低下したビルレンスを有するかを決定することを含む。突然変異を含むように改変されたコーディング配列は、配列番号:7,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137または141のヌクレオチド配列を含むことができる。本発明のもう1つの態様において、突然変異を含むように改変されたコーディング配列は、配列番号:7,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133または137ヌクレオチド配列に対して少なくとも約57%の構造的類似性を有するヌクレオチド配列を含むことができる必須コーディング配列である。さらにもう1つの態様において、突然変異を含むように改変されたコーディング配列は、配列番号141のヌクレオチド配列に対して少なくとも約57%の構造的類似性を有するヌクレオチド配列を含むことができる臨界的コーディング配列である。また、本発明は、低下したビルレンスを有するエス・アウレウス、および低下したビルレンスを有する該エス・アウレウスを含むワクチン組成物を提供する。
【0023】
本発明は、さらに、単離されたポリヌクレオチドを提供する。ポリヌクレオチドは、配列番号:7,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137または141のヌクレオチド配列を含むことができる。もう1つの態様において、ポリヌクレオチドは、配列番号:7,21,23,25,27,29,31,109,113,117,121,125,129,133または137のヌクレオチド配列に対して少なくとも約57パーセントの構造的類似性を有するヌクレオチド配列を含むことができ、ここに、該単離されたポリヌクレオチドは必須コーディング配列を含む。さらにもう1つの態様において、ポリヌクレオチドは、配列番号:141のヌクレオチド配列に対して少なくとも約57パーセントの構造的類似性を有するヌクレオチド配列を含むことができ、ここに、該単離されたポリヌクレオチドは臨界的コーディング配列を含む。また、ポリヌクレオチドは、前記したヌクレオチド配列より実質的になることができ、該ポリヌクレオチドは、所望により、さらに、ヌクレオチド配列の上流および/または下流に0ないし約5,000のヌクレオチドを含むことができる。また、本発明により、配列番号:2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28,30,32,34,110,114,118,122,126,130,134,138または142のアミノ酸配列を含む単離されたポリペプチドが提供される。
【0024】
定義
本明細書中で用いるごとく、用語「剤」とは、例えば、有機化合物、無機化合物、金属、ポリペプチド、非−リボソームポリペプチド、ポリケチド、または特定のポリペプチドに結合するペプチドミメティック化合物を含めた化学化合物をいう。
【0025】
本明細書中で用いるごとく、用語「ポリペプチド」とは、アミノ酸のポリマーをいい、アミノ酸のポリマーの特定の長さのものをいわない。かくして、例えば、用語ペプチド、オリゴペプチド、蛋白質および酵素はポリペプチドの定義に含まれる。また、この用語は、ポリペプチドの発現後修飾、例えば、グルコシル化、アセチル化、リン酸化等も含む。
【0026】
用語「ポリペプチドに結合する」とは、剤およびポリペプチドの間の隣接性の条件をいう。該会合は非共有結合のものでよく、ここに、該併置は、水素結合、ファン・デル・ワールス力、または静電気的相互作用によってエネルギー的に有利となり、あるいは、それは共有結合であり得る。
【0027】
本明細書中で用いるごとく、「イン・ビトロ」での微生物の増殖は、例えば、試験管または寒天プレートでの増殖をいう。「イン・ビボ」での微生物の増殖は、例えば、培養細胞または動物での増殖をいう。
本明細書中で用いるごとく、用語「微生物」および「細菌」は相互交換的に使用され、単細胞の原核生物および低級真核(例えば、真菌)生物、好ましくは原核生物を含む。
【0028】
発明の好ましい具体例の詳細な記載
エス・アウレウスのゲノムの配列は決定されており、約3,500コーディング配列を含む(例えば、Kunschら, EP 0 786 519 A2参照)。本明細書中で用いるごとく、用語「コーディング配列」、「コーディング領域」および「オープンリーディングフレーム」は本明細書中では相互交換的に使用され、ポリペプチドをコードし、適当な調節配列の制御下に置かれると、コードされたポリペプチドを発現するヌクレオチド配列をいう。コーディング領域の境界は、一般に、その5´末端における翻訳停止コドンその3´末端における翻訳停止コドンによって決定される。調節配列が、それに対してそれが作動可能に連結されたコーディング領域の発現を調節するヌクレオチド配列である。調節配列の非限定的例はプロモータ、転写開始部位、翻訳開始部位、翻訳停止部位、およびターミネーター部位を含む。「作動可能に連結した」とは、そのように記載された構成要素がそれらがその意図したように機能することを可能とする関係にある併置をいう。調節配列は、それが、コーディング領域の発現が調節配列に適合した条件下で達成されるように連結された場合に、コーディング領域に「作動可能に連結」されている。
【0029】
この時点において、エス・アウレウスのゲノムのほぼ3,500コーディング配列はコードすることが予測されるポリペプチドのいくつかの機能を予測するのは可能でない。コーディング配列のこのサブセットを、本明細書中では、「未知のコーディング配列」という。エス・アウレウスのゲノムにおける多数の未知コーディング配列のうち、細胞増殖に必要なものは抗微生物療法に対して潜在的に新規な標的である。エス・アウレウスのゲノムの他のコーディング配列の機能は、エス・アウレウスのコーディング配列をもう1つの生物からの第二のコーディング配列と比較することによって仮定することができ、ここに、第二のコーディング配列は未知の機能を有する。コーディング配列のこのサブセットは、本明細書中では、「既知のコーディング配列」という。しかしながら、これらのコーディング配列の機能を仮定することができるものの、多くにおいては、それが細菌の増殖に必要であるかは知られていない。細菌の増殖に必要な既知のコーディング配列は、抗微生物療法に対して潜在的に新規な標的である。
【0030】
本明細書中で用いるごとく、「臨界的コーディング配列」は、イン・ビトロまたはイン・ビボにて、好ましくはイン・ビトロにて細菌細胞、好ましくはエス・エピデルミディス(S. epidermidis)、エス・サプロフィティカス(S. saprophyticus)またはエス・アウレウス、より好ましくはエス・アウレウス細胞が通常の増殖速度で増殖するのに必要なポリペプチドをコードする。そのようなポリペプチドが、本明細書中においては「臨界的ポリペプチド」という。コーディング配列は、細菌細胞中のコーディング配列の突然変異誘発が、好ましい増加レベルにおいて、細菌細胞の増殖速度を、突然変異したコーディング配列を含まない細菌細胞の増殖速度の約50%未満、約60%未満、約80%未満、最も好ましくは約90%未満まで低下させる場合に、臨界的コーディング配列である。微生物の増殖速度を測定する方法は当該分野においてはよく知られており、かつルーチン的である。臨界的コーディング配列は未知の機能を有するポリペプチドをコードすることができ、本発明のいくつかの態様においては既知の機能を有するポリペプチドをコードする。好ましくは臨界的コーディング配列は未知の機能を有するポリペプチドをコードする。
【0031】
好ましくは、臨界的コーディング配列は必須コーディング配列である。本明細書中で用いる「必須コーディング配列」は、細菌細胞、好ましくはエス・エピデルミディス、エス・サプロフィティカス、またはエス・アウレウス、より好ましくはエス・アウレウス細胞がイン・ビトロまたはイン・ビボにて、好ましくはイン・ビトロにて増殖するのに必須であるポリペプチドをコードするコーディング配列である。そのようなポリペプチドは、本明細書中では、「必須ポリペプチド」という。必須コーディング配列は未知の機能を有するポリペプチドをコードすることができ、あるいは本発明のいくつかの態様においては、既知の機能を有するポリペプチドをコードする。好ましくは、必須コーディング配列は未知に機能を有するポリペプチドをコードする。
【0032】
これらの臨界的コーディング配列、好ましくは必須コーディング配列の同定は、細菌、好ましくはエス・エピデルミディス、エス・サプロフィティカスまたはエス・アウレウス、より好ましくはエス・アウレウスを阻害するのに用いられる現存の剤と比較して、異なる標的および作用メカニズムを持つ新しい剤を発見する手段を提供する。本発明で有用な微生物、好ましくはエス・エピデルミディス、エス・サプロフィティカスまたはエス・アウレウス、より好ましくはエス・アウレウスの必須コーディング配列の同定は、ポリペプチド、好ましくは既知の機能を有しないポリペプチドをコードするコーディング配列を同定することによって開始することができる。コーディング配列は、例えば、University of Oklahoma, TIGR, NCBI, Sanger, HGS コンティグデータベース、およびHGS GSTSデータベースから入手可能なエス・アウレウスのデータベースを含めたデータベースで突き止めることができる。そのようなコーディング配列の同定は、そのようなデータベースに存在するデータからのコンティグを構築することを含む。
【0033】
本明細書に記載するごとく、未知のコーディング配列は、典型的には、公に知られたポリヌクレオチド配列を分析することによって同定された。データベースから得られたデータは、ゲノムクローンおよび予測されるオープンリーディングフレームのヌクレオチド配列を含むものであった。しかしながら、推定コーディング配列が知られていたとしても、コーディング配列は、事実、発現され、あるいは事実臨界的コーディング配列であることを示すものはなかった。例えば、エス・アウレウスにおけるヌクレオチド配列の転写に必要な調節領域に関しては当業者に知られたデータは限定的である。さらに、本明細書中で同定された臨界的コーディング配列および必須コーディング配列は現実には発現されている証拠は一般にはない。かくして、ゲノムクローンのポリヌクレオチド配列を有する当業者であれば、オープンリーディングフレームが転写されるかあるいはコーディング配列が臨界的、好ましくは必須であることを予測できないであろう。
【0034】
典型的には、コーディング配列が臨界的コーディング配列、好ましくは必須コーディング配列であるか否かは、細菌細胞におけるコーディング配列を不活化し、次いで、細菌細胞の増殖速度を決定することによって決定することができる。増殖はイン・ビトロまたはイン・ビボにて、好ましくはイン・ビトロにて測定することができる。コーディング配列の不活化は、細菌細胞に存在するコーディング配列を突然変異させることによってなされる。突然変異は、例えば、欠失突然変異(すなわち、コーディング配列からのヌクレオチドの欠失)、挿入突然変異(すなわち、さらなるヌクレオチドのコーディング配列への挿入)、ナンセンス突然変異(すなわち、コドンのヌクレオチドの変化、従って、該コドンは異なるアミノ酸をコードする)、およびミスセンス突然変異(すなわち、コドンのヌクレオチドの変化、従って、該コドンは停止コドンとして機能する)を含む。いくつかの挿入突然変異および欠失突然変異の結果、シフト突然変異がもたらされる。好ましくは、細菌細胞におけるコーディング配列は欠失を含むように作成される。
【0035】
一般に、選択されたコーディング配列の内部断片は、例えば、ポリメラーゼ鎖反応(PCR)を含めた当該分野で公知の方法によって単離され、または合成することができる。典型的には、内部断片は長さが約150塩基対、約350塩基対、好ましくは約300塩基対である。内部断片は、このコーディング配列の5´末端に対応する。好ましくは、内部断片を増幅するのに用いられるプライマーは、増幅された内部断片のベクターへの連結を可能とする制限部位を含む。例えば。ベクターは(後記する)pSPT246である場合、1つのプライマーはPstI部位を含むことができ、他のプライマーはSacI部位を含むことができる。
【0036】
内部断片は、典型的には、ベクターに連結させ、これは、細菌細胞におけるコーディング配列を不活化するのに用いることができ、かつコーディング配列が臨界的コーディング配列または必須コーディング配列であるかを決定することができる。有用なベクターは、不活化すべきコーディング配列を含む細菌細胞においてある条件下で複製することができないものを含む。好ましくは、ベクターは温度感受性ベクターであり、すなわち、それは高温にて、例えば、少なくとも約42℃においてエス・アウレウスで複製することができないか、あるいはベクターは自殺ベクターであり、すなわち、それはエス・アウレウスで複製することができない。好ましくは、温度感受性ベクターはシャトルベクターであり、すなわち、適当な条件下でイー・コリ(E. coli)およびエス・アウレウスにおいて複製することができる。エス・アウレウスにおいてコーディング配列を不活化するのに用いることができる温度感受性プラスミドの例はpSPT181(Janzon and Arvidson, EMBO J., 9, 1391-1399 (1990))、およびpSPT246(後記する)を含む。エス・アウレウスにおいてコーディング配列を不活化するのに用いることができる自殺プラスミドの例はpKT4(Tegmarkら, Mol. Microbiol., 37, 398-409 (2000))を含む。
【0037】
これらの方法を用い、以下の必須コーディング配列が同定された:配列番号:1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133および137。コーディング配列によってコードされるポリペプチドは、各々、配列番号:2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28,30,32,34,110,114,118,122,126,130,134,および138である。これらの必須コーディング配列のうち、1つのコーディング配列(配列番号:33)はウリジル酸キナーゼをコードし、かくして、既知のコーディング配列である本発明に先立っては、ウリジル酸キナーゼコーディング配列はエス・アウレウスの成長に必須であることが知られていなかった。これらの方法を用い、配列番号:141に記載されたDNA配列を有する臨界的コーディング配列を同定した。臨界的コーディング配列によってコードされるポリペプチドは配列番号:142である。
【0038】
本発明のコーディング配列は配列番号:1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137,141に存在するコーディング配列に類似するコーディング配列またはその相補体を含む。類似性とは、構造的類似性をいい、2つのポリヌクレオチドの残基(すなわち候補コーディング配列および配列番号:1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137,141のコーディング領域のヌクレオチド配列、またはその相補体)を、それらの配列の長さに沿って同一のヌクレオチドの数を最適化するように整列させることによって決定され;配列のいずれかまたは双方におけるギャップは、共有されるヌクレオチドの数を最適化するような整列を行うことにおいて許されるが、各配列におけるヌクレオチドはそれらの適切な順序のままでなければならない。候補コーディング配列は、配列番号:1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137または141に存在するコーディング領域、またはその相補体と比較すべきコーディング領域である。候補ヌクレオチド配列は微生物、好ましくはエス・アウレウスから単離することができるか、あるいは組換え技術を用いて製造することができるか、あるいは化学的にまたは酵素的に合成することができる。好ましくは、Tatusovaら(FEMS Microbiol Lett 1999, 174: 247-250)によって記載され、www.ncbi.nlm.nih.gov/gorf/bl2.htmlで入手可能なごとく、BLAST 2サーチアルゴリズムのBlastnプログラムを用いて比較される。好ましくは、マッチに対する得点=1、ミスマッチについてのペナルティー=−2、オープンギャップペナルティー=5、延長ギャップペナルティー=2、ギャップx ドロップオフ=50、予測=10、語長=11等を含めた全てのBLAST2サーチパラメーターについての欠陥値を用いる。BLASTサーチアルゴリズムを用いる2つのヌクレオチド配列の比較において、構造類似性は「同一性」をいう。好ましくはポリヌクレオチドは配列番号:1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137,141のコーディング領域またはその相補体に対して構造的類似性を有し、好ましさの増加する順序で少なくとも約57%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、最も好ましくは少なくとも約95%の同一性のヌクレオチド配列を含む。
【0039】
本発明はヌクレオチド配列の配列番号:1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137,141またはその相補体を含む単離されたポリヌクレオチドを含む。本明細書中で用いるごとく、「単離された」ポリペプチドまたはポリヌクレオチドは、組換え技術を用いて生産されたまたは化学的にまたは酵素的に合成された、その天然の環境から取り出されたポリペプチドまたはポリヌクレオチドを意味する。好ましくは、本発明のポリペプチドまたはポリヌクレオチドは精製されており、すなわち、いずれの他のポリペプチドまたはポリヌクレオチドならびに会合した細胞産物または他の不純物も実質的に含まない。本発明の単離されたポリペプチドは、ヌクレオチド配列の配列番号:1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137,141に対して好ましさの増加する順序で少なくとも約57%、少なくとも約60、少なくとも約70%、少なくとも約80、少なくとも約90%、最も好ましくは少なくとも約95%の構造的類似性を有するヌクレオチド配列含むことができ、該単離されたポリヌクレオチドは臨界的コーディング配列、好ましくは必須コーディング配列を含む。本発明は、コーディング配列によってコードされたポリペプチドも含む。
【0040】
本発明のもう1つの態様はヌクレオチド配列の配列番号:1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137,または141またはその相補体より実質的になる単離されたポリヌクレオチドを含む。該ポリヌクレオチドは、所望により、さらに、ヌクレオチド配列の配列番号:1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137,141またはその相補体の上流および/または下流の0ないし5,000ヌクレオチドを含む。本発明の単離されたポリヌクレオチドはヌクレオチド配列の配列番号:1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137,141またはその相補体に対して好ましさの増加する順序で少なくとも約57%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも80%、少なくとも90%、最も好ましくは少なくとも約95%の構造的類似性を有するヌクレオチド配列より実質的になることができ、ここに、単離されたポリヌクレオチドは必須コーディング配列を含む。該ポリヌクレオチドは、所望により、さらに、ヌクレオチド配列の配列番号:1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137,141またはその相補体の上流および/または下流に0ないし5,000ヌクレオチドを含む。また、本発明はコーディング配列によってコードされたポリペプチドも含む。
【0041】
臨界的コーディング配列、好ましくは必須コーディング配列の挿入不活化は、異なるクラスのコーディング配列が同定されるのを可能とする。異なるクラスの例は、例えば、細胞表面代謝に関与する蛋白質をコードするコーディング配列、細胞壁生合成および組み立てを含めた細胞生合成経路に関与する酵素、TCA回路の構成要素、ATP−結合カセット(ABC)トランスポータースーパーファミリーのオリゴペプチド輸送蛋白質に類似し、かつ細胞調節および修復プロセスに関与する蛋白質、および形態および細胞分裂、蛋白質の分泌および分類、およびシグナル変換系に影響するコーディング配列を含む。
【0042】
臨界コーディング配列、好ましくは、必須コーディング配列は微生物、好ましくはエス・エピデルミディス、エス・サプロフィティカスまたはエス・アウレウス、より好ましくはエス・アウレウスのゲノムDNAを鋳型として用いるPCRによってクローンすることができる。オープンリーディングフレームへの挿入の容易性のため、PCRプライマーは、PCR−増幅コーディング配列が開始コドンATGに先立つ5´末端の制限酵素、および終止コドンTAG、TGAまたはTAA後の3´末端の制限酵素を有するように選択することができる。所望により、アミノ酸を変化させることなく、コーディング配列におけるコドンを変化させて、必須コーディング配列によってコードされるポリペプチドの発現を最適化することができる。例えば、必須コーディング配列をイー・コリでが発現させるべきならば、コーディング配列のコドンはイー・コリのコドンの優先性に適合するように変化させることができる(例えば、Grosjean and Fiers, Gene, 18, 199-209 (1982), およびKonigsbergら, Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 80, 687-691 (1983)参照)。コドン用法の最適化は、それから必須コーディング配列が単離された微生物以外の微生物において生産される場合にコードされたポリペプチドの発現の増加に導き得る。もしポリペプチドが細胞外において、例えば、イー・コリまたは他の細菌のペリプラズムにおいて、または細胞培養基に生産されるべきならば、コーディング配列はその開始コドンなくしてクローンし、シグナル配列後の発現ベクターに入れることができる。
【0043】
蛋白質は、公知のプロモーター、ベクターおよび宿主を用いて原核生物または真核生物発現系で生産することができる。そのような発現系、プロモーター、ベクターおよび宿主は当該分野で公知である。イー・コリ、バチルスおよびエス・アウレウスを含めた他の細菌、ピキア・パストリス(Pichia pastoris)およびサッカロミセス・セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)を含めた酵母、昆虫細胞、またはSHO細胞を含めた哺乳動物細胞のごとき適当な宿主細胞を、当該分野で公知の適当なベクターを用いてポリペプチドの発現で用いることができる。蛋白質は、細菌細胞のペリプラズム空間または細胞培養基への分泌によって細胞内または細胞外にて、直接的に生産することができるか、またはポリペプチドに融合させることができる。蛋白質の分泌は、典型的には、(プレ−配列としても知られている)シグナルペプチドを必要とし;原核生物および真核生物からの多数のシグナル配列が、組換え蛋白質の分泌で機能することが知られている。蛋白質分泌プロセスの間にシグナルペプチドはシグナルペプチダーゼよって除去され、成熟蛋白質が得られる。
【0044】
臨界的コーディング配列、好ましくは必須コーディング配列によってコードされるポリペプチドは単離することができる。単離プロセスを単純化するために精製タグをコーディング配列の5´または3´末端いずれかに付加することができる。通常に使用される精製タグは3つのヒスチジン残基のストレッチ(米国特許第5,284,933号および第5,310,663号)、Schmidt and Skerra, Protein Engineering, 6, 109-122 (1993)に記載されているストレプトアビジン−親和性タグ、FLAGペプチド(Hoppら, Biotechnology, 6, 1205-1210 (1988))、グルタチオンS−トランスフェラーゼ(Smith and Johnson, Gene, 67, 31-40 (1988))、およびチオレドキシン(LaVallieら, Bio/Technology, 11, 187-193 (1993))を含む。これらのタグを除去するためには、蛋白質分解切断認識部位を融合接合に挿入することができる。通常に使用されるプロテアーゼは第Xa因子、トロンビンおよびエンテロキナーゼである。好ましくは、必須コーディング配列にコードされるポリペプチドは単離され、より好ましくは精製される。
【0045】
臨界的コーディング配列、好ましくは必須コーディング配列の同定は、それらを、本発明に従って新しい剤を同定する方法において有用とする。そのような方法は臨界的コーディング配列、好ましくは必須コーディング配列の発現に干渉し、それにより、コーディング配列によってコードされるポリペプチドの発現を防止し、その濃度を減少させる能力につき潜在的剤をアッセイすることを含む。限定する意図はないが、剤は、例えば、臨界的コーディング配列、好ましくは必須コーディング配列と相互作用させ、臨界的コーディング配列、好ましくは必須コーディング配列(例えば、プロモーター配列)に隣接するヌクレオチド配列と相互作用させるか、あるいは臨界的コーディング配列、好ましくは必須コーディング領域の発現の調節に関与するポリペプチドの発現を阻害することによって作用することができると予測される。臨界的コーディング配列、好ましくは必須コーディング領域の発現を阻害するのに用いることができる剤は、例えば、コーディング配列から転写されたmRNA分子に相補的なアンチセンスポリペプチド、および二本鎖RNAの使用を含む(Fireら, Nature, 391,806-11 (1998))。
【0046】
そのような方法は、配列番号:1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137,141のいずれか1つに記載されたDNA配列またはその相補的ストランドによって全部がまたは部分的コードされたポリペプチドに結合する能力につき潜在的剤をアッセイすることも含む。所望により、そのようなポリペプチドに結合する剤は、さらに、それらが結合するポリペプチドの機能をそれらが阻害するかを決定して評価することができる。
【0047】
臨界的コーディング配列、好ましくは必須コーディング配列によって生産されるポリペプチドは、例えば、高スループトアッセイを含めたアッセイで用いて、ポリペプチドの機能を阻害する剤につきスクリーニングすることができる。スクリーニングすべき潜在的剤についての源は、例えば、化学化合物ライブラリー、Streptomysetes、他の細菌および真菌の発酵培地、および植物および他の栄養細胞抽出物を含む。既知の酵素活性を持つ蛋白質では、アッセイは活性に基づいて確立することができ、非常に多数の潜在的剤を、活性を阻害する能力につきスクリーニングすることができる。そのようなアッセイは、本明細書中では、「酵素アッセイ」という。酵素アッセイは酵素に応じて変化し、典型的には、当該分野で知られている。
【0048】
もう1つの蛋白質または核酸と相互作用する蛋白質については、アッセイを確立して、そのような相互作用を直接的に測定することができ、潜在的剤を、結合相互作用を阻害する能力につきスクリーニングすることができる(本明細書中では「結合アッセイ」という)。本発明のもう1つの態様において、必須コーディング配列によってコードされるポリペプチドに結合する剤の同定を可能とするようにアッセイを確立することができる(本明細書中では「リガンド結合アッセイ」という)。
【0049】
もう1つの蛋白質または核酸と相互作用する蛋白質では、そのような結合相互作用はFields and Song (Nature, 340, 245-246 (1989))およびFields and Sternglanz (Trends in Genetics, 10, 286-292 (1994))に記載された酵母2−ハイブリッド系を用いて間接的に評価することができる。該2−ハイブリッド系は、2つのポリペプチドの間の相互作用を検出するための遺伝的アッセイである。それを用いて、注目する既知の蛋白質に結合する蛋白質を同定することができ、あるいは相互作用に臨界的なドメインまたは残基を表すことができる。この方法に対する変形を開発して、DNA−結合蛋白質をコードするコーディング配列をクローンし、蛋白質に結合するポリペプチドを同定し、および薬物につきスクリーニングする。2−ハイブリッド系は、レポーターコーディング配列の上流活性化配列(UAS)に結合するDNA−結合ドメインに転写活性化ドメインを近接化させる、相互作用蛋白質の対の能力を開発し、これは、一般に酵母で行われる。該アッセイは(1)プロテインXに融合したDNA−結合ドメイン、および(2)プロテインYに融合した活性化ドメインをコードする2ハイブリッドコーディング配列の構築を必要とする。DNA−結合ドメインは第1のハイブリッド蛋白質をレポーターコーディング配列のUASに対して標的化する;しかしながら、ほとんどの蛋白質は活性化ドメインを欠くので、このDNA−結合ハイブリッド蛋白質はレポーターコーディング配列の転写を活性化しない。活性化ドメインを含む第2のハイブリッド蛋白質は、それ自体では、レポーターの発現を活性化することができない。なぜならば、UASに結合しないからである。しかしながら、双方のハイブリッド蛋白質が存在すると、プロテインXおよびプロテインYの非共有結合的相互作用は活性化ドメインをUASに連結させ、レポーターコーディング配列の転写を活性化させる。例えば、必須コーディング配列によってコードされるポリペプチド(例えばプロテインX)が既にもう1つの蛋白質または核酸(例えば、プロテインY)と相互作用することが既に知られていれば、この結合アッセイを用いてXおよびYの相互作用に干渉する剤を検出することができる。レポーターコーディング配列の発現は、異なるテスト剤が系に添加されつつモニターされる;阻害剤の存在は結合を阻害し、その結果、レポーターシグナルは欠如する。
【0050】
例えば、必須コーディング配列によってコードされるポリペプチドの機能は未知であって、ポリペプチドに結合するリガンドが知られていない場合、やはり酵母2−ハイブリッドアッセイを用いて、ポリペプチドに結合する蛋白質を同定することができる。プロテインXに結合する蛋白質(標的蛋白質)を同定するためのアッセイにおいては、各々が異なるプロテインYを含む非常に多数のハイブリッドコーディング配列が生産され、該アッセイでスクリーニングされる。典型的には、Yは、全cDNAまたはゲノムDNAが活性化ドメインに連結されるプラスミドのプールによってコードされる。この系は広く種々の蛋白質に適用することができ、プロテインYの同一性または機能を知る必要さえない。該系はかなり感度が良く、他の方法によって明らかとされていない相互作用を検出することができ;一時的な相互作用さえ転写をトリガーして、反復して翻訳できる安定なmRNAを生じさせ、レポーター蛋白質が得られる。必須ポリペプチドに結合する蛋白質が同定されれば、2−ハイブリッド系を結合アッセイで用いて、結合を阻害し、その結果、レポーターシグナルが欠如する剤を同定することができる。
【0051】
当該分野で知られたリガンド結合アッセイを用いて標的蛋白質に結合する剤につきサーチすることができる。限定する意図のものではないが、標的蛋白質へのテストリガンドの直接的結合を同定するための1つのそのようなスクリーニング方法はBowieら(米国特許第5,585,277号)に記載されている。この方法は、折りたたまれたおよび折りたたまれていない状態の混合物として蛋白質が一般には存在し、2つの状態の間を連続的に変化するという原理に依拠する。テストリガンドが標的蛋白質の折りたたまれた形態に結合する場合(すなわち、テストリガンドが標的蛋白質のリガンドである場合)、リガンドが結合した標的蛋白質分子は依然としてその折りたたまれた状態にある。かくして、折りたたまれた標的蛋白質は、リガンドの不存在におけるよりも、標的蛋白質に結合するテストリガンドの存在下において大きな程度存在する。標的蛋白質へのリガンドの結合は、標的蛋白質の折りたたまれたおよび折りたたまれていない状態の間を区別するいずれの方法によっても測定することができる。標的蛋白質の機能は、このアッセイを行うためには知られている必要はない。
【0052】
標的蛋白質に対するリガンドを同定するもう1つの方法はWieboldtら, Anal.Chem., 69, 1683-1691 (1997)に記載されている。この技術は、標的蛋白質への結合につき液相にある時点で20ないし30の剤のコンビナトーリアルライブラリーをスクリーニングする。標的蛋白質に結合する剤は、遠心超濾過によって他のライブラリー成分から分離される。フィルター上に保持される特異的に選択された分子は標的蛋白質から引き続いて遊離され、HPLCおよび水力学援助電子スプレー(イオンスプレー)イオン化質量分析によって分析される。この手法は、標的蛋白質に対するより大きな親和性を持つライブラリー成分を選択し、小さな分子のライブラリーで特に有用である。
【0053】
もう1つの方法は、毛細管電気泳動を用いる試料に存在するリガンドの同定を可能とする(Hughesら,米国特許第5,783,397号)。試料および標的蛋白質を合わせ、分解する。電気泳動の条件の結果、試料に存在する成分が同時に分画され、標的分子に結合する成分につきスクリーニングされる。この方法は、例えば、植物、動物、微生物、またはその部分の抽出物、および、例えば、コンビナトーリアル化学によって製造された化学ライブラリーを含めた複雑な試料に特に有用である。
【0054】
初期スクリーニングによって同定された剤は、微生物、好ましくはエス・エピデルミディス、エス・サプロフィティカス、エス・アウレウス、より好ましくはエス・アウレウスの生存に対するそれらの効果につき評価する。細菌の生存に干渉する剤は、感染の確立を妨げることができ、または、一旦それが確立されれば、感染の結果を逆行させることができると予測される。剤は殺菌性(すなわち、微生物を殺し、微生物の複製を妨げる剤)または静菌性(すなわち、微生物の複製を可逆的に妨げる剤)とすることができる。
【0055】
好ましくは、剤は殺菌性である。そのような剤はエス・エピデルミディス、エス・サプロフィティカスまたはエス・アウレウス、好ましくはエス・アウレウスに感染した、あるいはエス・エピデルミディス、エス・サプロフィティカスまたはエス・アウレウス、好ましくは、エス・アウレウスに感染する危険性がある対象を治療するのに有用であろう。
【0056】
エス・アウレウスの臨界的コーディング配列、好ましくは必須コーディング配列の同定は、ワクチンで有用な低下したビルレンスを呈する微生物も提供する。用語「ワクチン」とは、対象への投与に際して、エス・エピデルミディス、エス・サプロフィティカスまたはエス・アウレウス、好ましくはエス・アウレウスに対する保護を与える組成物を言う。対象へのワクチンの投与は、エス・アウレウスに対する免疫学的応答を生じ、その結果免疫性がもたらされる。ワクチンは、対象においてエス・アウレウスによる感染を阻害し、または予防する免疫応答をもたらすように、またはエス・アウレウスに対する抗体の生産をもたらすように、いくつかの治療的利益または効果をもたらすのに効果的な量で投与される。
【0057】
ワクチンで用いることができるそのような微生物は、配列番号:1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137,141のいずれか1つによって表されるコーディング配列またはそれに対して構造的類似性を有するコーディング配列に突然変異を含むエス・エピデルミディス、エス・サプロフィティカスまたはエス・アウレウス、好ましくはエス・アウレウス突然変異体を含む。所望により、エス・エピデルミディス、エス・サプロフィティカスまたはエス・アウレウス、好ましくはエス・アウレウスは1を超える突然変異を含む。これらの生物の低下したビルレンスおよびそれらの免疫原性は対象への投与によって確認することができる。例えば、肺炎、腹膜炎、眼内炎、心内膜炎、敗血症および関節炎を含めた種々の疾患においてエス・アウレウスのビルレンスを評価するのに有用な動物モデルは当該分野で知られている。
【0058】
本発明のアビルレント微生物が単独で投与できる場合、1以上のそのような突然変異体微生物が、好ましくは適当なアジュバント(類)および医薬上許容される希釈剤(類)または担体(類)を含有するワクチン組成物にて投与される。担体(類)は本発明のアビルレント微生物に適合し、免疫化すべき対象に対して有害でないという意味で「許容される」ものでなければならない。典型的には、担体は滅菌され、パイロジェンフリーである水または生理的食塩水であろう。免疫化すべき対象は、エス・アウレウスのビルレント形態によって引き起こされる病気からの保護を必要とする対象である。
【0059】
フロイントの完全アジュバントおよびフロイントの不完全アジュバントのごとき油−ベースのアジュバント、ミコレートベースのアジュバント(例えば、トレハロースジミコレート)、細菌リポ多糖(LPS)、ペプチドグリカン(すなわち、ムミン、ムコペプチドまたはN-Opacaのごとき糖蛋白質、ムラミルジペプチド(MDPまたはMDPアナログ)、プロテオグリカン(例えば、Klebsiela sppから抽出されたもの)、streptococcal調製物(例えば、OK432)、EP 109 942、EP 180 564およびEP231 039の「Iscoms」、水酸化アルミニウム、サポニン、DEAE−デキストラン、(ミグリオールのごとき)中性油、落花生油のごとき植物油、リポソーム、Ribiアジュバント系(例えば、GB-A-2 189 141参照)またはBIOSTIM(例えば、01K2)およびプルロニック(PLURONIC)ポリオールを含めた当該分野で知られたいずれのアジュバントのワクチン組成物で用いることができる。最近、Actinomycetales目における細菌属であるAmycolataの抽出物よりなる別のアジュバントが米国特許第4,877,612号に記載されている。加えて、登録商品名アジュバント混合物が商業的に入手可能である。用いるアジュバントは部分的には受容体生物に依存する。投与すべきアジュバントの量は、動物のタイプおよびサイズに依存する。最適投与量はルーチン的方法によって容易に決定することができる。
【0060】
ワクチン組成物は、所望により、医薬ビヒクル、賦形剤または媒体として働く医薬上許容される(すなわち、滅菌され無毒性)液体、半固体または固体希釈剤を含むことができる。当該分野で公知のいずれの希釈剤も用いることができる。希釈剤の例は、限定されるものではないが、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウレート、ステアリン酸マグネシウム、メチル−およびプロピルヒドロキシベンゾエート、タルク、アルギネート、澱粉、ラクトース、スクロース、デキストロース、ソルビトール、マンニトール、アカシアガム、リン酸カルシウム、鉱油、カカオバターおよびテオブロマ(theobroma)の油を含む。
【0061】
ワクチン組成物は、送達に便利な形態でパッケージすることができる。組成物は、カプセル、サシェ剤、カシェ剤、ゼラチン、紙または他の容器に含むことができる。これらの送達形態は、受容体生物への免疫原生組成物の侵入に適した場合、特に、免疫原生組成物が、単位投与形態で送達される場合、好ましい。投与単位は、例えば、錠剤、カプセル剤、座薬またはカシェ剤にパッケージすることができる。ワクチン組成物は、例えば、静脈内、皮内、筋肉内、乳房内、腹腔内、または皮下注射によって:経口、舌下、鼻腔、肛門、膣、経皮によっておよび/または外科的移植によってを含めたいずれの慣用的方法によっても免疫化すべき対象に導入することができ、例えば、脾臓カプセル下にまたは角膜中に包埋することができる。該処置は、単一容量または長時間にわたる複数の用量よりなることができる。
【0062】
本発明のワクチンは、ヒト医療および動物医療の分野で有用であることが認識されよう。かくして、免疫化すべき対象はヒトまたは動物、例えば、ウシ、ヒツジ、ブタ、ウマ、イヌ、ネコ、ニワトリのごとき家禽、七面鳥、アヒルおよびガチョウであり得、以下の実施例により本発明を説明する。特定の実施例、物質、量および手法は、本明細書に記載した発明の範囲および精神に従い広く解釈されるべきであるのは理解されるべきである。
【0063】
実施例1
臨界的および必須エス・アウレウスコーディング配列の同定
未知コーディング配列の同定
エス・アウレウスのヌクレオチド配列のHGSデータベースには約3500のオープンリーディングフレームがある。速A相同性サーチをこれらのオープンリーディングフレームで行った。これらのオープンリーディングフレームのサーチは、オープンリーディングフレームのうち、662が未知のコーディング配列であることを示した。本明細書中に記載した方法は、典型的には、約100塩基対のオープンリーディングフレームを必要とする;662のオープンリーディングフレームの492が少なくとも300塩基対であった。これらの492のうち、60が他の細菌からの未知のオープンリーディングフレームに対して相同性を有し、270がいずれのオープンリーディングフレームに対しても相同性を有さず、160が真核生物コーディング配列に対して相同性を有した。また、相同性サーチをマイコプラズマ・ゲニタリウム(Mycoplasma genitalium)ゲノムの予測されたコーディング配列およびエス・アウレウスのコーディング配列の間で行った。未知のコーディング配列のヌクレオチド配列を表1に示す。これらのリーディング配列は臨界的であるか必須であるか、本明細書中で記載したごとく決定した。
【0064】
【表1】

Figure 2005503831
【0065】
未知コーディング配列の挿入不活化
不活化は、相同組換えによる標的コーディング配列の5´側半分にプラスミドを組み込むことによって達成された。選択されたコーディング配列の内部断片はPCRによって合成した。増幅された断片の長さは約250塩基対ないし約350塩基対の間であり、コーディング配列の5´末端を含むものであった。増幅で用いたプライマーは、PstI制限部位増幅された断片の1つの端部に付加し、SacI制限部位を増幅された断片の他の端部に付加するようにさらなるヌクレオチドを含むものであった。プライマーは表1に示す。付加された制限部位により、増幅された断片の、温度感受性シャトルベクターpSPT246への連結が可能となった。pSPT264は、pRN8103およびpSP64-PolyAを連結することによって構築した。pRN8103温度感受性複製ベクターは、ユニークなEcoRI制限部位を含み、該ベクターはイー・コリでは複製することができない。pRN8103はNovickら, (J. Mol.Biol., 192, 209-220 (1986))に記載されている。Promega Corp.(Mabison, WI)から入手したpSP64-PolyAベクターはイー・コリでは複製するが、エス・アウレウスでは複製しない。pSP64-PolyAもまたユニークなEcoRI制限部位を含む。イー・コリ/エス・アウレウスシャトルベクターは、各ベクターをEcoRIで消化し、2つのベクターを一緒に連結し、次いで、該DNAをイー・コリに形質転換することによって構築した。得られたシャトルベクターをpSPT264と命名した。
【0066】
組換えプラスミド(すなわち、増幅された断片を含むpSPT246)を用いてイー・コリを形質転換し、それを単離し、次いで、エレクトロポレーションによって(Kreiswirthら, Nature, 305, 709-712 (1983)によって記載された)エス・アウレウスRN4220に移した。形質転換体は、テトラサイクリン(10μg/ml)を含有する栄養寒天プレート上で許容される温度(30℃)でインキュベートすることによって選択した。正しいプラスミドの存在はPCRによって確認した。
【0067】
正しいプラスミドを持つ1つのクローンを、テトラサイクリン(10μg/ml)を含む栄養寒天上で32℃にて一晩増殖させて、該プラスミドおよび選択された染色体対立遺伝子の間の組換えを行った。組換え体につき選択するために、次いで、該細菌を、テトラサイクリンを含まないブレイン・ハート・インフュージョン(BHI)ブロス中で許容されない温度(43℃)にて18時間増殖させ、続いて、5μg/mlテトラサイクリンを含有するBHIブロスに1:10希釈した。細胞を43℃にて一晩インキュベートした。次いで、細菌培養を希釈し、5μg/mlテトラサイクリンを含有する栄養寒天プレート上に広げ、43℃にて一晩インキュベートした。該プラスミドは43℃においては複製できないので、染色体に組み込まれたプラスミドを持つ細胞のみがテトラサイクリン耐性であり、コロニーを形成する。許容されない温度で出現するミクロコロニーも考えられる。というのは、それらは、重要である(例えば、臨界的)が、増殖には必須ではないコーディング配列において突然変異を示し得るからである。
【0068】
該プラスミドは染色体中の他の部位においては組み込まれる頻度が低く、かくして、標的コーディング配列が必須である場合のみテトラサイクリン耐性クローンが出現した。従って、43℃における各選択からの10コロニーを、PCRによって、選択された標的コーディング配列へのプラスミドの特異的組み込みにつきテストした。ベクターDNAに結合する1つのプライマー、および染色体中の標的コーディング配列の上流に結合する第二のプライマーよりなるプライマー対をPCR増幅に用いた。該プライマー対は、介入する染色体−ベクター領域を増幅させ、もし該ベクターが予測される位置に組み込まれた場合のみ、増幅されたDNA断片が生産される。バンドの不存在は、ベクターが組み込むことができず、該コーディング配列が必須であることを示唆する。典型的には、テストしたコロニーの全てが特異的組換え体であるか、あるいはいずれの該組換え体ではなかった。組換え体が見出されない場合、該標的コーディング配列は必須と考えられる。多数の標的コーディング配列(必須および非必須双方)については、全選択手法を繰り返した場合に、同一結果が得られた。
【0069】
このプロトコルは、同定された492の未知の完全なまたは部分的なコーディング配列のうち約300を分析するのに首尾よく用いられた。分析したコーディング配列のうち、26は臨界的なように見え、さらに、後記するごとく分析した。
【0070】
実施例2
必須エス・アウレウスコーディング配列のクローニングおよびイー・コリにおける発現
発現系およびクローニング手法の概観
エス・アウレウス蛋白質の過剰発現は、QiagenタイプATG発現系(Qiagen Gmbh, Santa Clara, CA)を用いて達成される。この系は、その遺伝子型がNals、Strs、rifs、lac-、ara-、gal-、mtl-、F-、recA+、uvr+としてQiagenによって記載されているイー・コリ株「M15」を利用する。2つの複製適合ベクターであるpREP4およびpQE-60(各々、Qiagenから入手)は、当該手法の間にM15株に導入される。あるいは、pQE-70をpQE-60の代わりに用いることができる。pREP4ベクターは、ラクトース(LacI)リプレッサー蛋白質につきコードするlacI遺伝子を含むpACYC-由来ベクターであり、該ベクターはカナマイシン薬物耐性をコードする。発現ベクターpQE-60は、修飾されたT5ファージプロモーター、強力なリボソーム結合部位(RBS)、および発現されるべき特異的エス・アウレウスのコーディング配列のコーディング配列を含むpBR322-由来ベクターである。T5プロモーターの修飾は、LacIリプレッサーによる該プロモーターの結合および調節のためのオペレーターの置き換えを含む。発現の誘導は、対数期培養へのIPTG(イソプロピルチオ−β−D−ガラクトシド)の添加によって行われる。
【0071】
一般的なクローニング戦略は、まず、コーディング配列の5´および3´末端に対するPCRプライマーを用い、エス・アウレウスのゲノムDNAからの特異的コーディング配列を増幅させることである。該PCRプライマーは、各々、コーディング配列の5´および3´末端においてNcoIおよびBglII制限部位を付加するように設計されている。コーディング配列は、いずれのNcoIまたはBglII制限部位も含むべきではない。もしそのような部位が存在すると、それは、当業者に知られた部位特異的PCR突然変異誘発手法を用いて排除する。別法として、異なる制限部位、例えば、BamHI制限部位をBglII制限部位の代わりに用いる。増幅されたエス・アウレウスのコーディング配列をpCR-2.1(Invitrogen, Carlsbad, CA)に連結し、当該分野で知られた技術を用いてイー・コリに形質転換される。PCR増幅またはベクター制限分析によって、コロニーをコーディング配列の存在についてスクリーニングする。クローンはランダムに選択し、挿入DNAのヌクレオチド配列、すなわち、エス・アウレウスのコーディング配列を、挿入の真正を確認するように測定する。
【0072】
所望のコーディング配列含むpCR-2.1ベクターをNcoI/BglIIで消化し、コーディング配列を単離し、pQE-60の対応するNcoI/BglII制限部位に連結する。連結混合物を用いて、ベクターDNAを、pREP4ベクターを含むM15株にエレクトロポレーションにより入れる。得られた形質転換体はPCRまたは制限分析によってスクリーニングする。候補を震盪フラスコ中で増殖させ、SDS-PAGEまたはウエスタン分析によって分析して、適切なサイズを有する蛋白質バンドの過剰発現につきスクリーニングする。抗His抗体(Invitrogen)をウエスタン分析で用いる。単一候補を、各コーディング配列によってコードされた蛋白質の過剰発現および単離につき選択する。
【0073】
培養および培地
イー・コリにおける組換えプラスミドを含む細胞のクローニングおよび維持のための培地は、適当な抗生物質(100μg/mlアンピシリン、25μg/mlカナマイシン)を補足したLBである。エス・アウレウスをミューラー・ヒントン培地中で増殖させた。製造業者の指示に従い、コンピテントINVF'α細胞(Invitrogen, Carlsbad, CA)を用いる。M15 pREP-4株はQiagenから購入した。細胞のエレクトロポレーションでは、SOC培地を用いた。LBおよびSOC培地はSambrookら(Molecular Cloning: A Laboratory Manual., Cold Spring Harbor Laboratory Press, pp. Al-A4 (1989))に記載されている。ミューラー・ヒントン培地はAtlasら, Handbook of Microbiological Media, CRC Pressに記載されている。
【0074】
pQE60発現ベクターの設計
T5プロモーター、RBS、ATG開始コドン(太文字)、NcoI制限部位(下線)、BglII制限部位(下線)、6Hisタグ(二重下線)、およびTAA停止コドン(太文字)を含むpQE-60DNA配列の一部を示す(配列番号:89):
【0075】
【0076】
【化1】
Figure 2005503831
【0077】
エス・アウレウスのコーディング配列は、適合するイン−フレームNcoIおよびBglII制限部位を含むようにPCRで修飾する。
【0078】
プライマーの設計
エス・アウレウスコーディング配列の5´部分に対するプライマーの設計用の一般式は通常5´-CCATGGGAN20-30であり、3´プライマーについての一般式は通常5´-AGATCTN20-30である。これらのプライマーはNcoIおよびBglII制限配列を付加する。5´配列の最初の「N」ヌクレオチドは、そのATG開始後のエス・アウレウスコーディング配列の第二のアミノ酸のコドンに対応する。3´プライマーの最初の「N」ヌクレオチドは、エス・アウレウスコーディング配列の停止コドンに先行するコドン中の第三のヌクレオチドに対応する。プライマーに含まれるヌクレオチドの数は特異的DNA配列に応じて変化するが、典型的には20ないし30塩基の範囲である。該プライマーはリン酸化される。いくつかのコーディング配列を増幅するのに用いることができるプライマーの例は表2に示す。
【0079】
【表2】
Figure 2005503831
【0080】
エス・アウレウスのゲノムDNAの調製
(S.Arvidson, Karolinska Instituteから入手した)株ISP3を用いて、10mlのミュラー・ヒントンブロスを接種する。37℃における一晩の増殖の後、1.5mlの培養をエッペンドルフ試験管中にペレット化し、次いで、400μlのTE(pH8.0)に再懸濁する(Sambrookら(Molecular Cloning: A Laboratory Manual., Cold Spring Harbor Laboratory Press, p. B.20 (1989))。50μlのリソスタフィン溶液(10mg/ml)の添加に続き、細胞を37℃にて1時間インキュベートする。70μlの10%SDSおよび10μlのプロテイナーゼK(20mg/ml)を添加し、37℃にてさらに1時間インキュベーションを継続する。100μlの5mL NaClの添加の後、細胞懸濁液を撹拌し、10%臭化ヘキサデシルトリメチルアンモニウム、0.7M NaClを含有する溶液(CTAB/NaCl)80μlを添加する。細胞を撹拌し、次いで、65℃にて10分間インキュベートする。等容量の25:24:1フェノール:クロロホルム:イソアミルアルコールの添加に続き、細胞を撹拌し、5分間遠心する。次いで、水性層を新鮮な試験管に移し、白色CTAB/NaCl界面を得る。抽出は反復し、水性層を再度新鮮な試験管に移す。等容量のイソプロパノールの添加に続き、該試験管を軽く混合し、糸状沈殿が形成されるようにする。小さなフック形状のパスツールピペットを用いて、沈殿を温和に除去し、それを、1mlの70%エタノールを含有するもう1つの試験管に移す。該試験管を遠心し、得られたペレットを70%エタノールで1回洗浄する。乾燥の後、DNAペレットを100μlの水に再懸濁させ、当該分野で公知の技術を用いて回収されたDNAの濃度を測定する。
【0081】
PCR増幅
Perkin-Elmer Cetus GeneAmp 9600または2400熱サイクラー(Perkin-Elmer, Norwalk, CT)いずれかを用いて、PCR反応を行う。デオキシヌクレオチドミックスおよびPfu DNAポリメラーゼはStratagene(La Jolla, CA)から購入する。AmpliTaq GoldキットはPerkin Elmerから購入する。長い鋳型増幅のためのPCR合成プロトコルは、以下の通りである:1μgのエス・アウレウスゲノムDNA、10μlの10×反応緩衝液(15mm MgCl2)、500mgの各プライマー、16μlの1.25mM dNTP、1μlのAmpliTaq Gold、および100μlまでの水をPCRミクロ試験管当たり加える。5分間の95℃、続いて、30秒間の94℃、1分間の50℃および3分間の72℃の35サイクル、5分間の72℃における延長、および最後の40℃保持のサイクルプログラムを用いる35サイクルにて、DNAを増幅させる。合成反応の10μlのアリコットを1.2%アガロースゲルに負荷し、合成された断片の存在およびサイズを確認する。PCR産物は、多重PCR反応を組合わせ、DNAをEtOH沈殿させ、次いで、1.2%アガロースゲルから所望の断片を切断することによって生じる。Amicon Ultrafree-DA抽出フィルター(Millipore Corp., Bedford, MA)を用い、DNAをアガロースから単離する。フィルターは製造業者の指示に従って用いる。
【0082】
連結および形質転換
pQE-60ベクターおよびエス・アウレウスコーディング配列を含むpCR2.1ベクターをNcoIおよびBglII制限酵素で消化する。pQE-60ベクター断片およびエス・アウレウスコーディング配列をアガロースゲルから単離する。2つのDNAを連結させ、pREP-4を含むエレクトロコンピテントM15細胞に形質転換し、アンピシリンおよびカナマイシンを補足した。LD寒天上で平板培養する。リガーゼはBioLab(Beverley, MA)から購入し、製造業者の指示に従って用いる。連結されたDNAのM15 pREP-4細胞へのエレクトロポレーションは、Bio-Rad Geneパルサー(Hercules, CA)を用いて行う。A550において1の光学密度を持つ1リットルの細胞からコンピテント細胞が調製される。細胞を冷却し、順次、1リットルおよび0.5リットル氷冷滅菌水で洗浄する。細胞を20mlの氷冷滅菌グリセロールに再懸濁させ、再度遠心し、2ないし3mlの冷滅菌10%グリセロールの最終懸濁液に入れる。50μlの細胞を5μl以下の連結DNAと混合する。細胞/DNA混合物をエレクトロポレーションキュベットに移し、25μF,2.5kVの設定、および200Ωに設定されたパルスコントローラーでパルスを与える。次いで、1mlのSOC培地を加える。細胞を30℃にてインキュベートし、選択培地上に置く。
【0083】
形質転換からのいくつの得られたコロニーをランダムに選択し、Qiagenから購入したMiniprepまたはMaxiprepキットを用いてベクターDNAを単離する。ベクターDNAは製造業者の指示に従って単離する。候補は制限酵素消化によってスクリーニングする。制限酵素はNew England BioLab(Beverly, MA)から購入する。制限酵素は製造業者の指示に従って用いる。
【0084】
発現条件
発現培養は、アンピシリンおよびカナマイシンを含有するLBプレート上で画線培養する。単一コロニー単離体を用いて、アンピシリンおよびカナマイシンを補足した50mlのLB培地に接種し、所望の温度にて一晩増殖させる。0.50A550/mlにおける適当な容量の同一培地への継代培養に続き、3.0のA550に達するまで、同一温度にて激しくエアレーションしつつ培養を増殖させる。IPTGの添加によって、培養を1mMの最終濃度まで誘導する。培養アリコットを、SDS-PAGEまたはウエスタン分析のために、誘導後0、2および4時間に取り出す。細胞を4および6時間の間に蛋白質単離のために収穫する。金属キレートアフィニティークロマトグラフィー精製システム(QIA Express、Qiagen)を用い、蛋白質を単離する。
【0085】
実施例3
抗微生物剤についてのスクリーニングにおける必須コーディング配列産物の使用
個々の精製された蛋白質(すなわち、標的蛋白質)を試料と合わせ、標的蛋白質に結合するリガンドにつきスクリーニングする。スクリーニングするのに用いる方法はHughesらの米国特許第5,783,397号に記載されている。スクリーニングは、Cetek Corporation、Narlborough、MAによって行われる。
【0086】
実施例4
イー・コリにおける発現用のエス・アウレウスウリジル酸キナーゼコーディング配列のクローニング
プラスミドpREP4を含むイー・コリ株M15における組換えウリジル酸キナーゼの生産用の発現ベクターpQE60に、ウリジル酸キナーゼにつきコードするエス・アウレウスpyrHコーディング配列をクローンする。pyrHコーディング配列のクローニングは、鋳型としてエス・アウレウスのゲノムDNAを用いる、2つのオリゴヌクレオチドプライマー5´CCCGGGCCATGGCTCAAATT(配列番号:90)および5´GGGCCCAAGCTTAGTGATGG(配列番号:145)でのPCRによるものであった。PCR産物を制限酵素NcoIおよびHindIIIで処理し、アガロースゲル電気泳動によって精製し、NcoIおよびHindIIIで消化したpQE60に連結する。連結混合物を、pREP4を含むM15細胞に形質転換し;形質転換体を選択し、制限酵素分析およびDNA配列決定によって、pyrHコーディング配列のヌクレオチド配列を確認した。イー・コリにおけるエス・アウレウスウルジル酸キナーゼの生産用の得られたプラスミドをpQE60-UMKと命名した。DNAおよびプラスミド調製、制限酵素処理、連結、および形質転換についての手法はSambrookら(Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989))に記載されているものに従った。
【0087】
組換えウリジル酸キナーゼのヌクレオチドおよびアミノ酸配列を図3に示す。Ni-キレーティングクロマトグラフィーでの精製のために、6つのヒスチジン残基をC-末端に付加する。クローニング用のNcoI部位およびベクター配列の使用のため、開始メチオニン後にアラニン残基を付加し、ヒスチジン残基に先立ってアルギニンおよびセリン残基を付加する。
【0088】
実施例5
組換えエス・アウレウスウルジル酸キナーゼの産生
N15(pQE60-UMK)と命名された生産株を、30℃にてNS86培地で約1のA550まで増殖させた。NS86倍地は1リットルの水中の2.6gのK2HPO4、10.9gのNaNH4HPO4-4H2O、2.1gのクエン酸、0.67gの(NH4)2SO4、0.25gのMgSO4-7H2O、10.4gの酵母エキスおよび5gのグリセロールである。NS86培地は100μg/mlのアンピシリンおよび25μg/mlのカナマイシンを補足したものであった。凍結保護剤として20%グリセロールを添加した凍結アンプルを調製し、液体窒素中で保存した。
【0089】
アンプルからの0.1ml解凍細胞の50mlのNS86倍地への接種によって種培養を調製し、30℃で一晩増殖させ、これを用いて100mlのMIM培地を接種した。MIM培地は、A5500.1までの100μg/mlアンピシリンおよび25μg/mlカナマイシンを含有する1リットルの水中の32gのトリプトン、20gの酵母エキス、6gのNa2HPO4、3gのKH2PO4、0.5gのNaClおよび1gのNH4Clである。細胞を30℃にて一晩A5507-8まで増殖させ、10リットルの発酵で用いた。
【0090】
種培養を用いて、A5500.1までMIM培地を含む10リットルのファーメンター(New Brunswick Microgens)を接種した。細胞が30℃にて約1のA550の密度まで増殖すると、イソプロピル−β−D−チオガラクトシドを1mMまで添加して、組換え蛋白質の発現を誘導した。細胞を誘導2時間後に収穫し、凍結保存した。10リットルの発酵から生じた平均量のウリジル酸キナーゼは170mg/lにおいて見積もり、これは合計細胞蛋白質の約20ないし25%に対応する。
【0091】
実施例6
組換えエス・アウレウスウリジル酸キナーゼの精製
10リットルの発酵からの凍結細胞を解凍し、200mlの冷溶解緩衝液(50mMトリス、22℃においてpH7.8、500mM NaCl、10%グリセロール、25mMイミダゾール、5mM 2−メルカプトエタノール、0.1mg/ml DNase)と混合した。ペレットをホモゲナイズして均一な懸濁液が得られ、これをRainieホモゲナイザーで2回処理して、細胞を溶解させた。溶解した細胞を35,000×gにて75分間遠心し、上澄み液体を順次Nalgene 0.45ミクロンおよび0.2ミクロンフィルターを通して濾過して、カラムクロマトグラフィーに先立って粒状物を除去した。
【0092】
カラムクロマトグラフィーは、Qiagen Ni-NTA Superflow樹脂を充填した2.6cm×6.7cmカラムを用いて4℃で行った。カラムを3ベッド容量の水で洗浄し、25mMイミダゾールを含有する3ベッド容量の平衡緩衝液(50mMトリス、22℃にてpH7.8、500mM NaCl、10%グリセロール、5mM 2−メルカプトエタノール)で平衡化した。濾過した上澄みを1時間当たり3ベッド容量の速度でカラムに適応した。負荷の後、280ナノメートル(nm)における吸光度がベースラインの50%まで減少するまで、25mMイミダゾールを含む平衡緩衝液でカラムを洗浄し、続いて、6ないし7ベッド容量の平衡緩衝液+40mMイミダゾール、次いで、6ないし7ベッド容量の平衡緩衝液+50mMイミダゾールで洗浄した。平衡緩衝液+300mMイミダゾールにて1時間当たり2ないし3ベッド容量の速度で結合したウリジル酸キナーゼを溶出させ、4つの別々の画分に回収し、これをプールし、3倍希釈して蛋白質濃度を低下させ、50mMトリス、22℃にてpH7.8、500mM NaCl、10%グリセロール、5mM 2−メルカプトエタノールに対して透析した。透析したプールをさらに使用するまで凍結保存した。
【0093】
この単離により95ないし98%の純度で約700mgの組換えウリジル酸キナーゼ蛋白質が得られた。N−末端の配列決定により、N−末端メチオニンが存在することが示され、これは宿主メチオニンアミノペプチダーゼの活性によるものと予測される。
【0094】
実施例7
ウリジル酸キナーゼ活性についての酵素アッセイ
ウリジル酸キナーゼは、ホスホリル基のATPからUMPへの移動を触媒して、UDPを形成する。細胞中においては、UDPは、RNAおよび合成を含めたいくつかの代謝経路において基質/前駆体である。分光測定アッセイは、ピルビン酸キナーゼおよび乳酸デヒドロゲナーゼを用いてウリジル酸キナーゼ反応物をNADH酸化にカップリングさせることによって確立され、これは、結局は、ウリジル酸キナーゼ反応の産物をラクテートおよびNADに変換する。NADH酸化は、340nmにおける吸光度の減少によってモニターした。5mMの最終濃度におけるEDTAを用いてアッセイを停止した。このアッセイは、ウリジル酸キナーゼを阻害する剤につきスクリーニングするために96−ウエルマイクロタイタープレートにおいて高スループット様式で最適化した。ピルビン酸キナーゼおよび乳酸デヒドロゲナーゼカップリング酵素についての第二のアッセイも開発して、一次カップリングしたアッセイで検出された剤の特異性をテストした。
【0095】
カップリングされたアッセイを以下に示す。
【0096】
【数1】
Figure 2005503831
【0097】
略語:
ATP/ADP−アデノシン5´三リン酸/アデノシン5´−二リン酸
UMP/UDP−ウリジン5´一リン酸/ウリジン5´二リン酸
PEP−ホスホ(エノール)ピルベート
NADH/NAD+−還元された/酸化されたニコチンアミドアデニンジヌクレオチド
ウリジル酸キナーゼカップリングアッセイは200μlの最終容量中に以下の試薬を含む:アッセイ緩衝液(50mM HEPES、pH7.5、100mM KCl、2mM MgCl)、1mM UMP、2mM ATP、0.22mM NADH、2mM PEP、3.2ユニットのピルビル酸キナーゼ(Sigma, St.Louis, MO)、4ユニットの乳酸デヒドロゲナーゼ(Sigma)および10ngのウリジル酸キナーゼ。該アッセイは25℃で行い、1または3時間の動的モードにて15秒間の間隔でモニターして340nmで吸光度が減少した。
【0098】
本明細書中で引用した、例えば、GenBank受託番号およびEMBL受託番号を含めた、全ての特許、特許出願、刊行物、および核酸および蛋白質データベースエントリーの完全な開示は、あたかもここに取り込むごとくここに引用して一体化させる。本発明の種々の修飾および変形は、本発明の範囲および精神を逸脱することなく当業者に明らかであり、本発明は本明細書中に記載した例示的具体例に限定されないと理解されるべきである。
【0099】
【化2】
Figure 2005503831

【図面の簡単な説明】
【0100】
【図1a−z】26のエス・アウレウスコーディング配列のヌクレオチド配列(配列番号:1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137および141)、各コーディング配列によってコードされたペプチドの予測される配列(各々、配列番号:2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28,30,32,34,110,114,118,122,126,130,134,138または142)、および温度感受性プラスミドへの挿入のための断片を調製するために用いるプライマー対(配列番号:35-68,111-112,115-116,119-120,123-124,127-128,131-132,135-136,139-140および143-144)。各コーディング配列における2つの下線を施した配列は、コーディング配列の下方にリストしたプライマーに対応する。
【図2a−i】イー・コリにおける発現用にクローンすべき9つのエス・アウレウスコーディング配列の各々のヌクレオチド配列(配列番号:69,71,73,75,77,79,81,83および85)、適当な発現プラスミドへの挿入後に各コーディング配列によってコードされたペプチドの予測される配列(各々、配列番号:70,72,74,76,78,80,82,84および86)、および増幅によってエス・アウレウスコーディング配列をクローンするのに用いるプライマー対の配列(配列番号:91ないし108)。各プライマー対の頂部プライマーおよび底部プライマーは、各々、順方向プライマーおよび逆方向プライマーである。配列番号:69、73、75、77および79における下線を施したATGGは、発現ベクターpQE-60へのクローニング用の順方向プライマーによってコーディング配列付加されたNcoI制限部位の一部の位置を示す。配列番号:69,71,73,75,79,81,83および85における下線を施したAGATCTは、逆方向プライマーによってコーディング配列に付加されたBglII制限部位の位置を示す。配列番号:77における下線を施したGGATCTは、ベクターの消化されたBglII制限部位と、増幅された断片の消化されたBamHI制限部位の連結の位置を示す。
【図3】エス・アウレウスウリジル酸キナーゼのヌクレオチド配列(ハ列番号:87)および予測されるアミノ酸配列(配列番号:88)。[0001]
Staphylococcus Aureus, Staphylococcus Aureus, the most important human pathogen, is a tough gram-positive bacterium that colonizes most human skin. The strain of staphylococci that produces coagulase is named S. aureus; the other clinically important coagulase-negative staphylococci are S. epidermidis and S. saprophyticus. is there. When the skin or mucosal membrane barrier is disrupted, staphylococci can cause localized superficial infections that are usually harmful and self-limiting. However, when staphylococci enter the lymphatic system and blood, bacteremia, including endocarditis, arthritis, osteomyelitis, pneumonia and abscesses, septic shock, and severe metastases in virtually all organs Potentially serious complications such as sexually transmitted infections can result. Certain strains of S. aureus produce toxins that cause skin erythema, food poisoning or multisystem dysfunction (as in toxin shock syndrome). Together, S. Aureus and S. epidermidis are the most common cause of non-urinary nosocomial infections in US hospitals. They are the most frequently isolated pathogens in both primary and secondary bacteremia and in skin and surgical wound infections. See generally Harrison's Principles of Internal Medicine, 13th edition, edited by Isselbacher et al., McGraw-Hill, New York (1994), especially pages 611-617.
[0002]
Transient colonization of the nose by S. aureus is observed in 70 to 90 percent of people, of which 20 to 30 percent retain bacteria for a relatively long period. Independent colonization of the perineal area occurs in 5 to 20 percent of people. The higher carrier rate of S. aureus has been documented in people with atopic dermatitis, hospital employers, inpatients, patients whose care requires frequent skin punctures, and intravenous drug abusers .
[0003]
Infection with staphylococci results from a combination of bacterial virulence factors and reduced host defense. Important microbial factors include the ability of staphylococci to survive under harsh conditions, its cell wall components, the production of enzymes and toxins that promote tissue invasion, its ability to persist intracellularly in certain phagocytes, and Including its ability to acquire resistance to microbial agents. Severe host factors include the removal of intact mucosal skin barrier, the appropriate number of functional neutrophils, and foreign or dead tissue.
[0004]
S. aureus cell wall components include large peptidoglycan complexes that impart rigidity to the organism, and can bind to peptidoglycans across unfavorable osmotic conditions, together with the outermost part of the cell, and be released in soluble form. It is possible to survive under the conditions of unique tycoic acid linked to peptidoglycan and protein A. Proteins named femA and femB are involved in the formation of peptidoglycan pentaglycine cross-bridges in the cell wall and are factors in methicillin resistance (Berger-Bachi et al., Mol. Gen. Genet., 219, 263-269 ( 1989)). S. aureus also has specific receptors for laminin and fibronectin that can mediate the spread of organisms through the bloodstream to other tissues. Both peptidoglycan and tecoic acid can activate the complement cascade via alternative pathways. S. aureus also appears to activate tissue factor in the coagulation pathway.
[0005]
Certain enzymes produced by S. Aureus can play a role in virulence. Catalase can break down hydrogen peroxide and protect the organism during phagocytosis. Coagulase exists in both soluble and cell-bound forms and causes plasma to clot due to the formation of thrombin-like substances. The high correlation between coagulase production and virulence suggests that this substance is important in the pathogenesis of staphylococcal infections, but its exact role as a determinant of pathogenesis has not been determined. Many strains also produce hyaluronylase, an enzyme that can degrade hyaluronic acid in the connective tissue matrix and promote the spread of infection. Trepsin-like proteases from several strains can enhance influenza virus infection by proteolytic cleavage into active fragments of the viral precursor hemagglutination layer and contribute to the prevalence of such co-infections. S. aureus produces a number of extracellular exotoxins that have been associated with disease processes. Exfoliatin toxins A and B, staphylococcal enterotoxin and toxin shock syndrome detoxin, TSST-1, activates T cells and monocyte macrophages, leading to the amount of toxin formed, host immune status, and toxin circulation Depending on their access, they belong to an increasing family of microbial superantigens that result in the production of cytokines that mediate local or systemic effects. Exforitatin toxin mediates dermatological manifestations of staphylococcal burn-like skin syndrome and vacuolar impetigo. These toxins cause intraepidermal cuts of the skin in the granule layer, leading to blister formation and nakedness. Seven distinct enterotoxins (A, B, C1, C2, C3, D and E) have been associated with food poisoning by S. aureus. These toxins seem to enhance intestinal peristalsis and induce vomiting by direct effects on the central nervous system. Toxin shock syndrome (TSS) is most commonly mediated by PSST-1 present in 5-25% of S. aureus clinical isolates. TSS is also less frequently mediated by enterotoxin B and, rarely, enterotoxin C1.
[0006]
S. aureus produces other toxins whose role in virulence is poorly understood. Four different red blood cell hemolysin have been identified, named alpha, beta, gamma and delta and Takanobu. When injected subcutaneously in animals, alpha toxins cause skin necrosis, while delta toxins inhibit water absorption in the intestine and play a role in acute watery diarrhea observed in some cases of staphylococcal infection. Can play. Leukocidin dissolves the granulocyte and macrophage membranes by creating membrane pores that are permeable to cations.
[0007]
The agr, xpr, sae and sar coding sequences have been identified as being involved in the regulation of staphylococcal exotoxins. See US Pat. No. 5,587,285 and International Patent Publications WO96 / 10579 and WO97 / 11690. Interesting is the report in WO 97/11690 for screening for inhibitors of these regulatory systems.
[0008]
Staphylococci can enter the skin or mucous membranes through hair follicles and sebaceous glands or areas that have been traumatic and blocked by burns, wounds, wear, insect bites or dermatitis. Staphylococci are often colonized with prosthetic devices and intravenous catheters; S. aureus infection of vascular access sites is a major cause of morbidity and mortality among patients undergoing hemodialysis. Lung colonization and invasion can occur with endotracheal intubation or when lung clearance mechanisms are reduced, for example, after viral infection, after aspiration, or in patients with cystic fibrosis. Mucosal damage to the gastrointestinal tract following cytotoxic chemotherapy or radiation therapy is a predisposition to entry from that site.
[0009]
Once the skin or mucous membrane is destroyed, local bacterial growth is accompanied by inflammation, neutrophil accumulation, tissue necrosis, thrombus formation and fibrin deposition at the site of infection. Later, fibroblasts create a relatively non-vascular wall around that area. If the host mechanism does not involve skin or submucosal infection, it can enter the staphylococcal lymphatic system and the bloodstream. Common sites of metastatic spread include the lung, kidney, heart valve, heart muscle, liver, spleen, bone and brain.
[0010]
Bacteremia caused by S. aureus can be either extravascular (cutaneous injection, bums, vesicles, osteomyelitis, arthritis) or intravascular lesions (intravenous catheter) dialysis access site, intravenous drug abuse, It can be from any local infection. The disease usually progresses slowly with wasting fever and metastatic abscess formation. Rarely, patients with bacteremia die within 12 to 24 hours with high fever, tachycardia, cyanosis and vascular collapse. Disseminated intravascular coagulation can result in a disease resembling Neisseria meningitidis.
[0011]
The main complication of S. aureus bacteremia is endocarditis. S. aureus is the second most common cause of endocarditis and the most common cause of drug addiction. The disease is typically acute and is accompanied by high fever, progressive anemia and frequent embolic and extracardiac septic complications. Annulus and myocardial abscess are common. The mortality rate is 20-30%.
[0012]
Staphylococcal scalded skin syndrome (SSSS) is systemic exfoliative dermatitis, a complication of infection by S. aureus exfoliateton toxin producing strain. The disease typically occurs in newborns (Litter disease) and children under 5 years of age. Scarlet fever-like rashes begin in the area around the mouth, become generalized across the trunk, and finally show desquamation. The disease consists of eczema alone (staphylococcal scarlet fever), the development of large flaccid blisters that can be localized or generalized. The blisters rupture, resulting in naked skin that resembles a red burn. Most adults with SSSS are immunosuppressed or have renal failure. Blood cultures are frequently positive and have a high mortality rate.
[0013]
This toxin shock (TSS) is a multisystem disease mediated by toxins produced by certain strains of S. aureus (generally TSST-1, and to a lesser extent enterotoxins B and C1). is there. It was first mentioned in children, but in 1980 it became prevalent among menstruating young women. Diagnosis of TSS is evidence of high fever, a widespread rash with desquamation on the palms and soles over the course of one or two weeks, hypotension that can be orthostatic, and evidence of involvement in more than two organ systems. Based on clinical criteria including. Such involvement is commonly associated with gastrointestinal dysfunction (vomiting and diarrhea), kidney or liver dysfunction, mucosal hyperemia, thrombocytopenia, muscle pain with elevated creatine phosphokinase (CK) levels, and normal cerebrospinal spinal cord Includes disorientation with fluid testing. The death rate of TSS is 3%.
[0014]
S. aureus causes nearly 3 percent of community-acquired bacterial pneumonia. This disease occurs sporadically, except during an influenza epidemic, when staphylococcal pneumonia is relatively more common, but still less frequently than pneumococcal pneumonia. Primary staphylococcal pneumonia in infants and children is frequently present with high fever and cough. Multiple thin wall abscesses are seen on chest x-rays and have common empyema formation. In older children or healthy adults, staphylococcal pneumonia is commonly preceded by influenza-like respiratory infections. The start of staphylococcal involvement is sudden high fever with chills, progressive dyspnea, cyanosis, cough, pleuritic pain and sometimes blood clots. Staphylococcal pneumonia is more frequent in patients with cystic fibrosis, intubated patients in the intensive care unit, and debilitated patients who tend to suck.
[0015]
S. aureus is responsible for most cases of acute osteomyelitis. The disease is most common in people under 20 years of age, but it is increasingly prevalent, especially in adults over the age of 50 with spinal involvement. The main entrance is not frequently confirmed, but many patients give a history of previous trauma to the relevant area. Once established, the infection spreads through the bone to the periosteum or along the bone marrow cavity. Rarely, it penetrates the joint capsule and causes purulent arthritis. Osteomyelitis in children exists as an acute process and can begin suddenly with chills, high fever, nausea, vomiting, and progressive pain at the site of bone involvement.
[0016]
S. aureus causes 1 to 9 percent cases of bacterial meningitis and 10 to 15 percent brain abscesses. Most commonly, the bacterium is from a lesion outside the central nervous system, typically by infectious disease, either by expansion from parasternal and parameningal abscesses, or by nosocomial infections following neurosurgical procedures. Spread from endocarditis. Over 50% percent of the dural abscess is due to S. aureus; up to half of these cases are associated with purulent spondylitis. Patients have either acute or chronic back pain, usually both fever and fatigue. The onset of nerve root pain is a omen that the disease can progress to neurological dysfunction and eventual paralysis.
[0017]
Antimicrobial resistance due to staphylococcal fever helps maintain them in a hospital environment. Over 90 percent of both S. aureus hospitals and community-type strains that cause infection are resistant to penicillin. This resistance is due to the production of β-lactamase enzymes; the nucleotides encoding these enzymes are usually carried by plasmids. Infections resulting from such acquired resistant microorganisms can sometimes be treated with penicillinase resistant β-lactam antimicrobial agents. However, the true penicillinase-resistant S. aureus bacterium called methicillin-resistant S. aureus (MILSA) is resistant to all of its β-lactam antimicrobial agents as well as the cephalosporin system. MRSA resistance is involved in the production of penicillin binding proteins (PBP 2a and PBP 2 ′) that are mediated on chromosomes and modified with low binding affinity for lactams. MRSA also frequently has acquired plasmid-mediated resistance to erythromycin, tetracycline, chloramphenicol, clindamycin and aminoglycosides. MRSA is becoming increasingly common around the world, especially in specialty care referral hospitals. In the United States, nearly 5 percent of hospital isolates of S. Aureus are methicillin resistant.
[0018]
Thus, there continues to be a need for new agents useful for treating bacterial infections, particularly those caused by antibiotic resistant bacteria, and methods for identifying such new agents. Such a method is ideally independent of the antimicrobial agent present and targets different aspects of host staphylococcal invasion and replication within the host compared to the antimicrobial agent present. To identify the agent.
[0019]
Summary of the Invention
The present invention provides a method of identifying an agent that binds to a polypeptide. The method includes combining the polypeptide and the agent to form a mixture and then determining whether the agent binds to the polypeptide. In some embodiments, the polypeptide may be encoded by a coding sequence having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 7, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 109, 113, 117, 121, 125, 129, 133, 137 or 141. In another embodiment of the invention, the polypeptide has at least about 57% structural similarity to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 7,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133 or 137 Cocoded by the essential coding sequence with the sequence. In another embodiment, the polypeptide is encoded by a critical coding sequence having a nucleotide sequence with at least 50% structural similarity to the nucleotide sequence (SEQ ID NO: 141).
[0020]
Determining whether the agent binds to the polypeptide can be accomplished by performing an enzyme assay, a binding assay or a ligand binding assay. The method can further comprise determining whether the agent reduces the growth rate of the microorganism. This involves contacting the microorganism with the agent, incubating the microorganism and the agent under conditions suitable for growth of microorganisms not in contact with the agent, and then determining the growth rate of the microorganism in contact with the agent Including that. A decrease in growth rate compared to a microorganism not in contact with the agent means that the agent decreases the growth rate of the microorganism. The microorganism can be in vitro or in vivo, and the microorganism can be Staphylococcus aureus. The present invention also provides an agent identified by the method.
[0021]
The present invention also provides methods for identifying agents that reduce the growth rate of microorganisms. The method contacts a microorganism with the agent, incubates the microorganism and the agent under conditions suitable for growth of microorganisms not in contact with the agent, and then determines the growth rate of the microorganism in contact with the agent Including doing. A decrease in growth rate compared to a microorganism not in contact with the agent indicates that the agent decreases the growth rate of the microorganism. In some embodiments, the polypeptide may be encoded by a coding sequence having the nucleotide sequence of SEQ ID NOs: 7, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 109, 113, 117, 121, 125, 129, 133, 137, or 141. In another embodiment of the invention, the polypeptide has at least about 57% structural similarity to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 7,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133 or 137 It is encoded by an essential coding sequence having a nucleotide sequence. In another embodiment, the polypeptide is encoded by a critical coding sequence having a nucleotide sequence with at least about 57 percent structural similarity to the nucleotide sequence (SEQ ID NO: 141). The microorganism may be in vitro or in vivo, and the microorganism may be Staphylococcus aureus. The present invention also provides an agent identified by the method. The present invention also provides a method for reducing the growth rate of microorganisms. The method includes contacting the microorganism with an agent that binds to the polypeptide. In some embodiments, the polypeptide is encoded by a coding sequence having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 7, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 109, 113, 117, 121, 125, 129, 133, 137, or 141. In another embodiment of the invention, the polypeptide has at least about 57% structural similarity to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 7,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133 or 137 Encoded by the nucleotide sequence. In another embodiment, the polypeptide is encoded by a critical coding sequence with at least 57% structural similarity to the nucleotide sequence (141). The microorganism can be in vitro or in vivo, and the microorganism can be Staphylococcus aureus.
[0022]
The present invention provides a method for producing S. aureus with reduced virulence. The method modifies the coding sequence in S. aureus to contain a mutation, and then S. aureus with the mutation has reduced virulence compared to S. aureus without the mutation. Including determining whether to have. A coding sequence modified to include a mutation can comprise the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 7, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 109, 113, 117, 121, 125, 129, 133, 137 or 141. In another embodiment of the invention, the coding sequence modified to contain a mutation is at least about 57 to SEQ ID NO: 7, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 109, 113, 117, 121, 125, 129, 133 or 137 nucleotide sequences. An essential coding sequence that can comprise a nucleotide sequence with% structural similarity. In yet another embodiment, the coding sequence modified to contain a mutation can comprise a nucleotide sequence having at least about 57% structural similarity to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 141. Is an array. The present invention also provides S. aureus having reduced virulence and a vaccine composition comprising the S. aureus having reduced virulence.
[0023]
The present invention further provides isolated polynucleotides. The polynucleotide can comprise the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 7, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 109, 113, 117, 121, 125, 129, 133, 137 or 141. In another embodiment, the polynucleotide comprises a nucleotide sequence having at least about 57 percent structural similarity to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 7, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 109, 113, 117, 121, 125, 129, 133 or 137. Wherein the isolated polynucleotide comprises an essential coding sequence. In yet another embodiment, the polynucleotide can comprise a nucleotide sequence having at least about 57 percent structural similarity to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 141, wherein the isolated polynucleotide Contains a critical coding sequence. The polynucleotide can also consist essentially of the nucleotide sequence described above, and the polynucleotide can optionally further comprise 0 to about 5,000 nucleotides upstream and / or downstream of the nucleotide sequence. it can. In addition, according to the present invention, a single sequence comprising the amino acid sequence of SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 110, 114, 118, 122, 126, 130, 134, 138 or 142 is included. A released polypeptide is provided.
[0024]
Definition
As used herein, the term “agent” includes, for example, organic compounds, inorganic compounds, metals, polypeptides, non-ribosomal polypeptides, polyketides, or peptidomimetic compounds that bind to a specific polypeptide. Chemical compound.
[0025]
As used herein, the term “polypeptide” refers to a polymer of amino acids and does not refer to a specific length of a polymer of amino acids. Thus, for example, the terms peptide, oligopeptide, protein and enzyme are included in the definition of polypeptide. The term also includes post-expression modifications of the polypeptide, such as glucosylation, acetylation, phosphorylation, and the like.
[0026]
The term “binds to a polypeptide” refers to the conditions of proximity between an agent and a polypeptide. The association may be non-covalent, where the juxtaposition is energetically favored by hydrogen bonding, van der Waals forces, or electrostatic interactions, or it may be covalent.
[0027]
As used herein, “in vitro” growth of microorganisms refers to, for example, growth in test tubes or agar plates. “In vivo” growth of microorganisms refers, for example, to growth in cultured cells or animals.
As used herein, the terms “microorganism” and “bacteria” are used interchangeably and include unicellular prokaryotic and lower eukaryotic (eg, fungal) organisms, preferably prokaryotes.
[0028]
Detailed Description of the Preferred Embodiments of the Invention
The sequence of the S. aureus genome has been determined and contains approximately 3,500 coding sequences (see, eg, Kunsch et al., EP 0 786 519 A2). As used herein, the terms “coding sequence”, “coding region” and “open reading frame” are used interchangeably herein to encode a polypeptide and under the control of appropriate regulatory sequences. When placed in, refers to a nucleotide sequence that expresses the encoded polypeptide. The boundaries of a coding region are generally determined by a translation stop codon at its 5 'end and a translation stop codon at its 3' end. A regulatory sequence is a nucleotide sequence that regulates the expression of a coding region to which it is operably linked. Non-limiting examples of regulatory sequences include a promoter, transcription start site, translation start site, translation stop site, and terminator site. “Operably linked” refers to a juxtaposition in which components so described are in a relationship permitting them to function as intended. A regulatory sequence is “operably linked” to a coding region when it is ligated in such a way that expression of the coding region is achieved under conditions compatible with the regulatory sequences.
[0029]
At this point, approximately 3,500 coding sequences of the S. aureus genome are not possible to predict some function of the polypeptide predicted to encode. This subset of coding sequences is referred to herein as “unknown coding sequences”. Of the many unknown coding sequences in the S. aureus genome, those required for cell growth are potentially novel targets for antimicrobial therapy. The function of other coding sequences of the S. aureus genome can be hypothesized by comparing the S. aureus coding sequence with a second coding sequence from another organism, where the second coding sequence The sequence has an unknown function. This subset of coding sequences is referred to herein as “known coding sequences”. However, although the function of these coding sequences can be assumed, in many cases it is not known if it is necessary for bacterial growth. Known coding sequences required for bacterial growth are potentially novel targets for antimicrobial therapy.
[0030]
As used herein, a “critical coding sequence” is a bacterial cell, preferably S. epidermidis, S. cerevisiae, in vitro or in vivo, preferably in vitro. It encodes a polypeptide necessary for S. saprophyticus or S. aureus, more preferably S. aureus cells, to grow at a normal growth rate. Such polypeptides are referred to herein as “critical polypeptides”. The coding sequence is such that, at a preferred increase level, mutagenesis of the coding sequence in bacterial cells reduces the growth rate of bacterial cells to less than about 50%, about 60% of the growth rate of bacterial cells not containing the mutated coding sequence. A critical coding sequence when reduced to less than, less than about 80%, most preferably less than about 90%. Methods for measuring the growth rate of microorganisms are well known in the art and are routine. A critical coding sequence can encode a polypeptide with an unknown function, and in some embodiments of the invention encodes a polypeptide with a known function. Preferably the critical coding sequence encodes a polypeptide having an unknown function.
[0031]
Preferably, the critical coding sequence is an essential coding sequence. As used herein, an “essential coding sequence” is a bacterial cell, preferably S. epidermidis, S. saprophyticus, or S. aureus, more preferably S. aureus cells in vitro or in vivo. Preferably, it is a coding sequence that encodes a polypeptide that is essential for growth in vitro. Such polypeptides are referred to herein as “essential polypeptides”. The essential coding sequence can encode a polypeptide having an unknown function, or in some embodiments of the invention, encodes a polypeptide having a known function. Preferably, the essential coding sequence encodes an unknown functional polypeptide.
[0032]
The identification of these critical coding sequences, preferably essential coding sequences, can be used to inhibit bacteria, preferably S. epidermidis, S. saprophyticus or S. aureus, more preferably S. aureus. Compared to agents, it provides a means to discover new agents with different targets and mechanisms of action. Identification of the essential coding sequence of a microorganism useful in the present invention, preferably S. epidermidis, S. saprophyticus or S. aureus, more preferably S. aureus, is a polypeptide, preferably a polymorphism having no known function. One can start by identifying the coding sequence that encodes the peptide. Coding sequences can be located in databases including, for example, the University of Oklahoma, TIGR, NCBI, Sanger, HGS Contig database, and S. Aureus database available from the HGS GSTS database. Identification of such a coding sequence involves constructing a contig from data present in such a database.
[0033]
As described herein, unknown coding sequences were typically identified by analyzing publicly known polynucleotide sequences. The data obtained from the database included genomic clones and predicted open reading frame nucleotide sequences. However, even though the putative coding sequence was known, there was no indication that the coding sequence was in fact expressed or in fact a critical coding sequence. For example, the data known to those skilled in the art are limited regarding the regulatory regions required for transcription of nucleotide sequences in S. aureus. Furthermore, there is generally no evidence that the critical and essential coding sequences identified herein are actually expressed. Thus, one of ordinary skill in the art having a polynucleotide sequence of a genomic clone would not be able to predict that an open reading frame will be transcribed or that the coding sequence is critical, preferably essential.
[0034]
Typically, whether a coding sequence is a critical coding sequence, preferably an essential coding sequence, is determined by inactivating the coding sequence in the bacterial cell and then determining the growth rate of the bacterial cell. Can do. Proliferation can be measured in vitro or in vivo, preferably in vitro. Inactivation of the coding sequence is done by mutating the coding sequence present in the bacterial cell. Mutations include, for example, deletion mutations (ie, deletion of nucleotides from the coding sequence), insertion mutations (ie, insertion of additional nucleotides into the coding sequence), nonsense mutations (ie, changes in codon nucleotides). Thus, the codon encodes a different amino acid), and missense mutations (ie, changes in the nucleotides of the codon, and thus the codon functions as a stop codon). Some insertion and deletion mutations result in shift mutations. Preferably, the coding sequence in the bacterial cell is made to contain a deletion.
[0035]
In general, internal fragments of a selected coding sequence can be isolated or synthesized by methods known in the art including, for example, polymerase chain reaction (PCR). Typically, the internal fragment is about 150 base pairs, about 350 base pairs, preferably about 300 base pairs in length. The internal fragment corresponds to the 5 'end of this coding sequence. Preferably, the primer used to amplify the internal fragment contains a restriction site that allows the amplified internal fragment to be linked to a vector. For example. When the vector is pSPT246 (described below), one primer can contain a PstI site and the other primer can contain a SacI site.
[0036]
The internal fragment is typically linked to a vector, which can be used to inactivate the coding sequence in bacterial cells and determine whether the coding sequence is a critical coding sequence or an essential coding sequence. can do. Useful vectors include those that cannot replicate under certain conditions in bacterial cells containing the coding sequence to be inactivated. Preferably, the vector is a temperature sensitive vector, i.e. it cannot replicate with S. aureus at elevated temperatures, e.g. at least about 42 <0> C, or the vector is a suicide vector, i.e. it is S. aureus. Can not be duplicated. Preferably, the temperature sensitive vector is a shuttle vector, i.e. capable of replication in E. coli and S. aureus under suitable conditions. Examples of temperature sensitive plasmids that can be used to inactivate coding sequences in S. aureus include pSPT181 (Janzon and Arvidson, EMBO J., 9, 1391-1399 (1990)), and pSPT246 (discussed below). . Examples of suicide plasmids that can be used to inactivate coding sequences in S. aureus include pKT4 (Tegmark et al., Mol. Microbiol., 37, 398-409 (2000)).
[0037]
Using these methods, the following essential coding sequences were identified: SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, 27, 29, 31 33, 109, 113, 117, 121, 125, 129, 133 and 137. The polypeptides encoded by the coding sequences are SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 110, 114, 118, 122, 126, 130, 134, and 138. Of these essential coding sequences, one coding sequence (SEQ ID NO: 33) encodes uridylate kinase, and thus prior to the present invention, which is a known coding sequence, the uridylate kinase coding sequence is S. aureus. It was not known to be essential for the growth of Using these methods, a critical coding sequence having the DNA sequence set forth in SEQ ID NO: 141 was identified. The polypeptide encoded by the critical coding sequence is SEQ ID NO: 142.
[0038]
The coding sequence of the present invention is similar to the coding sequence present in SEQ ID NO: 1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137,141 Contains the coding sequence or its complement. Similarity refers to structural similarity between two polynucleotide residues (ie, candidate coding sequences and SEQ ID NOs: 1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21, Determined by aligning the nucleotide sequences of the coding regions of 23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137,141, or their complements, to optimize the number of identical nucleotides along their length Gaps in either or both of the sequences are allowed in making an alignment that optimizes the number of shared nucleotides, but the nucleotides in each sequence must remain in their proper order. Candidate coding sequences are coding regions present in SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 109, 113, 117, 121, 125, 129, 133, 137 or 141, or A coding region to be compared with its complement. Candidate nucleotide sequences can be isolated from microorganisms, preferably S. aureus, or can be produced using recombinant techniques, or can be synthesized chemically or enzymatically. Preferably, the Blast 2 program of the BLAST 2 search algorithm is described as described by Tatusova et al. (FEMS Microbiol Lett 1999, 174: 247-250) and available at www.ncbi.nlm.nih.gov/gorf/bl2.html. To be compared. Preferably, all points including score for match = 1, penalty for mismatch = -2, open gap penalty = 5, extended gap penalty = 2, gap x dropoff = 50, prediction = 10, word length = 11, etc. Use defect values for BLAST2 search parameters. In a comparison of two nucleotide sequences using the BLAST search algorithm, structural similarity refers to “identity”. Preferably, the polynucleotide is against the coding region of SEQ ID NO: 1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137,141 or its complement At least about 57%, at least about 60%, at least about 70%, at least about 80%, at least about 90%, and most preferably at least about 95% in order of increasing preference. Contains nucleotide sequences of identity.
[0039]
The present invention provides an isolation comprising the nucleotide sequence SEQ ID NO: 1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137,141 or its complement A modified polynucleotide. As used herein, an “isolated” polypeptide or polynucleotide has been removed from its natural environment, produced using recombinant techniques, or synthesized chemically or enzymatically. Means polypeptide or polynucleotide. Preferably, the polypeptide or polynucleotide of the invention is purified, i.e. substantially free of any other polypeptide or polynucleotide and associated cell products or other impurities. The isolated polypeptide of the present invention has the nucleotide sequence SEQ ID NO: 1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137,141 Nucleotide sequences having a structural similarity of at least about 57%, at least about 60, at least about 70%, at least about 80, at least about 90%, most preferably at least about 95% in order of increasing preference for The isolated polynucleotide may comprise a critical coding sequence, preferably an essential coding sequence. The invention also includes a polypeptide encoded by the coding sequence.
[0040]
Another aspect of the present invention is the nucleotide sequence SEQ ID NO: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 109, 113, 117, 121, 125, 129, 133, 137, or 141 Or an isolated polynucleotide consisting essentially of its complement. The polynucleotide may further comprise a nucleotide sequence SEQ ID NO: 1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137,141 or Contains 0 to 5,000 nucleotides upstream and / or downstream of its complement. The isolated polynucleotide of the present invention has the nucleotide sequence SEQ ID NO: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 109, 113, 117, 121, 125, 129, 133, 137, 141 or At least about 57%, at least about 60%, at least about 70%, at least 80%, at least 90%, most preferably at least about 95% structural similarity in order of increasing preference for its complement The isolated polynucleotide can comprise an essential coding sequence, wherein the isolated polynucleotide comprises an essential coding sequence. The polynucleotide may further comprise a nucleotide sequence SEQ ID NO: 1,3,5,7,9,11,13,15,17,19,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137,141 or Contains 0 to 5,000 nucleotides upstream and / or downstream of its complement. The invention also includes a polypeptide encoded by the coding sequence.
[0041]
Insertional inactivation of critical coding sequences, preferably essential coding sequences, allows different classes of coding sequences to be identified. Examples of different classes include, for example, coding sequences encoding proteins involved in cell surface metabolism, enzymes involved in cell biosynthetic pathways including cell wall biosynthesis and assembly, components of the TCA circuit, ATP-binding cassette (ABC A) Similar to the transporter superfamily of oligopeptide transport proteins and includes proteins involved in cellular regulation and repair processes, and coding sequences that affect morphology and cell division, protein secretion and classification, and signal transduction systems.
[0042]
The critical coding sequence, preferably the essential coding sequence, can be cloned by PCR using microorganisms, preferably S. epidermidis, S. saprophyticus or S. aureus, more preferably S. aureus genomic DNA as template. . For ease of insertion into the open reading frame, the PCR primers consist of a 5 'end restriction enzyme whose PCR-amplified coding sequence precedes the start codon ATG and a 3' end restriction enzyme after the stop codon TAG, TGA or TAA Can be selected. If desired, the codons in the coding sequence can be changed without changing the amino acid to optimize expression of the polypeptide encoded by the essential coding sequence. For example, if the essential coding sequence is to be expressed in E. coli, the codon of the coding sequence can be changed to match the preference of the E. coli codon (eg, Grosjean and Fiers, Gene, 18 , 199-209 (1982), and Konigsberg et al., Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 80, 687-691 (1983)). Optimization of codon usage can lead to increased expression of the encoded polypeptide when the essential coding sequence is produced in a microorganism other than the microorganism from which it was isolated. If the polypeptide is to be produced extracellularly, e.g., in E. coli or other bacterial periplasm, or in cell culture medium, the coding sequence is cloned without its start codon and expressed in an expression vector after the signal sequence. Can be put.
[0043]
Proteins can be produced in prokaryotic or eukaryotic expression systems using known promoters, vectors and hosts. Such expression systems, promoters, vectors and hosts are known in the art. Such as other bacteria including E. coli, Bacillus and S. aureus, yeasts including Pichia pastoris and Saccharomyces cerevisiae, insect cells, or mammalian cells including SHO cells Appropriate host cells can be used to express the polypeptide using any suitable vector known in the art. Proteins can be produced directly in the cell or extracellularly by secretion into the periplasmic space or cell culture medium of bacterial cells, or can be fused to polypeptides. Protein secretion typically requires a signal peptide (also known as a pre-sequence); many signal sequences from prokaryotes and eukaryotes function in the secretion of recombinant proteins. It has been known. During the protein secretion process, the signal peptide is removed by signal peptidase to obtain the mature protein.
[0044]
A polypeptide encoded by a critical coding sequence, preferably an essential coding sequence, can be isolated. A purification tag can be added to either the 5 ′ or 3 ′ end of the coding sequence to simplify the isolation process. Commonly used purification tags are three stretches of histidine residues (US Pat. Nos. 5,284,933 and 5,310,663), Schmidt and Skerra, Protein Engineering, 6, 109-122 (1993). Streptavidin-affinity tag, FLAG peptide (Hopp et al., Biotechnology, 6, 1205-1210 (1988)), glutathione S-transferase (Smith and Johnson, Gene, 67, 31-40 (1988)) And thioredoxin (LaVallie et al., Bio / Technology, 11, 187-193 (1993)). To remove these tags, proteolytic cleavage recognition sites can be inserted into the fusion junction. Commonly used proteases are factor Xa, thrombin and enterokinase. Preferably, the polypeptide encoded by the essential coding sequence is isolated and more preferably purified.
[0045]
The identification of critical coding sequences, preferably essential coding sequences, makes them useful in the method of identifying new agents according to the present invention. Such methods assay potential agents for the ability to interfere with expression of critical coding sequences, preferably essential coding sequences, thereby preventing expression of the polypeptide encoded by the coding sequence and reducing its concentration. Including doing. Without intending to be limiting, the agent interacts with, for example, a critical coding sequence, preferably an essential coding sequence, and interacts with a nucleotide sequence adjacent to the critical coding sequence, preferably an essential coding sequence (eg, a promoter sequence). It is expected that it can act by inhibiting the expression of a polypeptide involved in the regulation or expression of a critical coding sequence, preferably the essential coding region. Agents that can be used to inhibit expression of critical coding sequences, preferably essential coding regions, include, for example, antisense polypeptides complementary to mRNA molecules transcribed from coding sequences, and the use of double-stranded RNA (Fire et al., Nature, 391,806-11 (1998)).
[0046]
Such a method is described in any one of SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 109, 113, 117, 121, 125, 129, 133, 137, 141. Assaying potential agents for the ability to bind to a polypeptide that is wholly or partially encoded by a DNA sequence or its complementary strand. If desired, agents that bind to such polypeptides can be further evaluated by determining if they inhibit the function of the polypeptide to which they bind.
[0047]
Polypeptides produced by a critical coding sequence, preferably an essential coding sequence, can be used in assays, including, for example, high-throughput assays, to screen for agents that inhibit the function of the polypeptide. Sources for potential agents to be screened include, for example, chemical compound libraries, Streptomysetes, other bacterial and fungal fermentation media, and plant and other vegetative cell extracts. For proteins with known enzymatic activity, assays can be established based on activity and a large number of potential agents can be screened for the ability to inhibit activity. Such assays are referred to herein as “enzyme assays”. Enzymatic assays vary depending on the enzyme and are typically known in the art.
[0048]
For proteins that interact with another protein or nucleic acid, an assay can be established to directly measure such interactions, and potential agents are screened for the ability to inhibit binding interactions. (Referred to herein as a “binding assay”). In another aspect of the invention, an assay can be established to allow identification of an agent that binds to a polypeptide encoded by an essential coding sequence (referred to herein as a “ligand binding assay”). .
[0049]
For proteins that interact with another protein or nucleic acid, such binding interactions are described in Fields and Song (Nature, 340, 245-246 (1989)) and Fields and Sternglanz (Trends in Genetics, 10, 286-292 ( 1994)) can be used for indirect evaluation. The two-hybrid system is a genetic assay for detecting an interaction between two polypeptides. It can be used to identify proteins that bind to known proteins of interest, or to represent domains or residues that are critical for interaction. Variations on this method are developed to clone the coding sequence encoding the DNA-binding protein, identify polypeptides that bind to the protein, and screen for drugs. The two-hybrid system has developed the ability of a pair of interacting proteins to bring the transcriptional activation domain close to the DNA-binding domain that binds to the upstream activation sequence (UAS) of the reporter coding sequence, which is generally yeast. Done in The assay requires the construction of a two-hybrid coding sequence encoding (1) a DNA-binding domain fused to protein X and (2) an activation domain fused to protein Y. The DNA-binding domain targets the first hybrid protein to the reporter coding sequence UAS; however, since most proteins lack the activation domain, this DNA-binding hybrid protein activates transcription of the reporter coding sequence. Do not turn. The second hybrid protein containing the activation domain cannot itself activate reporter expression. Because it doesn't bind to UAS. However, in the presence of both hybrid proteins, the non-covalent interaction of protein X and protein Y links the activation domain to the UAS and activates transcription of the reporter coding sequence. For example, if it is already known that a polypeptide encoded by an essential coding sequence (eg, protein X) already interacts with another protein or nucleic acid (eg, protein Y), this binding assay can be used to Agents that interfere with the Y and Y interactions can be detected. The expression of the reporter coding sequence is monitored as different test agents are added to the system; the presence of the inhibitor inhibits binding and consequently the reporter signal is absent.
[0050]
For example, if the function of the polypeptide encoded by the essential coding sequence is unknown and the ligand that binds to the polypeptide is not known, the yeast two-hybrid assay is also used to identify the protein that binds to the polypeptide. can do. In assays to identify proteins that bind to protein X (target proteins), a large number of hybrid coding sequences, each containing a different protein Y, are produced and screened in the assay. Typically, Y is encoded by a pool of plasmids in which whole cDNA or genomic DNA is linked to the activation domain. This system can be applied to a wide variety of proteins and does not even need to know the identity or function of protein Y. The system is quite sensitive and can detect interactions that have not been revealed by other methods; even transient interactions can trigger transcription to produce stable mRNAs that can be translated repeatedly; A reporter protein is obtained. Once a protein that binds to the essential polypeptide is identified, the two-hybrid system can be used in a binding assay to identify agents that inhibit binding and consequently lack a reporter signal.
[0051]
One can search for agents that bind to the target protein using ligand binding assays known in the art. Without intending to be limiting, one such screening method for identifying direct binding of a test ligand to a target protein is described in Bowie et al. (US Pat. No. 5,585,277). This method relies on the principle that proteins are generally present as a mixture of folded and unfolded states and change continuously between the two states. When the test ligand binds to the folded form of the target protein (ie, when the test ligand is a ligand of the target protein), the target protein molecule to which the ligand is bound is still in its folded state. Thus, the folded target protein is present to a greater extent in the presence of a test ligand that binds to the target protein than in the absence of the ligand. Ligand binding to the target protein can be measured by any method that distinguishes between the folded and unfolded states of the target protein. The function of the target protein need not be known to perform this assay.
[0052]
Another method for identifying ligands for target proteins is described in Wieboldt et al., Anal. Chem., 69, 1683-1691 (1997). This technique screens a combinatorial library of 20-30 agents at a time in liquid phase for binding to the target protein. Agents that bind to the target protein are separated from other library components by centrifugal ultrafiltration. The specifically selected molecules retained on the filter are subsequently released from the target protein and analyzed by HPLC and hydrodynamic assisted electron spray (ion spray) ionization mass spectrometry. This approach selects library components with greater affinity for the target protein and is particularly useful with small molecule libraries.
[0053]
Another method allows the identification of ligands present in a sample using capillary electrophoresis (Hughes et al., US Pat. No. 5,783,397). Combine sample and target protein and degrade. As a result of the electrophoresis conditions, the components present in the sample are fractionated simultaneously and screened for components that bind to the target molecule. This method is particularly useful for complex samples including, for example, extracts of plants, animals, microorganisms, or parts thereof, and chemical libraries produced, for example, by combinatorial chemistry.
[0054]
Agents identified by initial screening are evaluated for their effects on the survival of microorganisms, preferably S. epidermidis, S. saprophyticus, S. aureus, more preferably S. aureus. Agents that interfere with bacterial survival are expected to prevent the establishment of infection or, once it is established, can reverse the outcome of the infection. The agent can be bactericidal (ie, an agent that kills microorganisms and prevents microbial replication) or bacteriostatic (ie, an agent that reversibly prevents microbial replication).
[0055]
Preferably the agent is bactericidal. Such an agent is infected with S. epidermidis, S. saprophyticus or S. aureus, preferably S. aureus, or S. epidermidis, S. saprophyticus or S. aureus, preferably S. aureus. It may be useful to treat subjects at risk of being infected with Aureus.
[0056]
The identification of S. aureus critical coding sequences, preferably essential coding sequences, also provides microorganisms exhibiting reduced virulence useful in vaccines. The term “vaccine” refers to a composition that provides protection against S. epidermidis, S. saprophyticus or S. aureus, preferably S. aureus, upon administration to a subject. Administration of the vaccine to the subject produces an immunological response to S. aureus, resulting in immunity. Vaccines are effective in providing some therapeutic benefit or effect to produce an immune response that inhibits or prevents infection with S. aureus in a subject or to produce antibodies against S. aureus Is administered in appropriate amounts.
[0057]
Such microorganisms that can be used in the vaccine are any of SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 109, 113, 117, 121, 125, 129, 133, 137, 141 S. epidermidis, S. saprophyticus or S. aureus, preferably S. aureus mutants containing mutations in the coding sequence represented by or one of the coding sequences having structural similarity thereto Including. If desired, S. epidermidis, S. saprophyticus or S. aureus, preferably S. aureus, contains more than one mutation. Reduced virulence of these organisms and their immunogenicity can be confirmed by administration to a subject. Animal models useful for assessing S. aureus virulence in various diseases including, for example, pneumonia, peritonitis, endophthalmitis, endocarditis, sepsis and arthritis are known in the art.
[0058]
Where the avirulent microorganism of the invention can be administered alone, one or more such mutant microorganisms preferably contain a suitable adjuvant (s) and a pharmaceutically acceptable diluent (s) or carrier (s). To be administered in a vaccine composition. The carrier (s) must be “acceptable” in the sense of being compatible with the avirulent microorganism of the present invention and not harmful to the subject to be immunized. Typically, the carrier will be sterile or pyrogen-free water or saline. The subject to be immunized is a subject in need of protection from illness caused by S. aureus virulent form.
[0059]
Oil-based adjuvants, such as Freund's complete and incomplete adjuvants, mycolate-based adjuvants (eg trehalose dimycolate), bacterial lipopolysaccharide (LPS), peptidoglycans (ie mumine, mucopeptide or N-Opaca Glycoproteins, muramyl dipeptides (MDP or MDP analogs), proteoglycans (eg extracted from Klebsiela spp), streptococcal preparations (eg OK 432), EP 109 942, EP 180 564 and EP231 039 “Iscoms ”, Aluminum hydroxide, saponin, DEAE-dextran, neutral oil (such as miglyol), vegetable oil such as peanut oil, liposomes, Ribi adjuvant system (see eg GB-A-2 189 141) or BIOSTIM (eg ) And Pluronic poly Vaccine compositions of any adjuvant known in the art, including oals, can be used in recent days.Another adjuvant consisting of an extract of Amycolata, a bacterial genus in the order Actinomycetales, has been described in US Pat. In addition, registered trade name adjuvant mixtures are commercially available, the adjuvant used depends in part on the recipient organism, and the amount of adjuvant to be administered depends on the type and size of the animal. Optimal dosages can be readily determined by routine methods.
[0060]
The vaccine composition can optionally include a pharmaceutically acceptable (ie, sterile and non-toxic) liquid, semi-solid or solid diluent that acts as a pharmaceutical vehicle, excipient or vehicle. Any diluent known in the art can be used. Examples of diluents include, but are not limited to, polyoxyethylene sorbitan monolaurate, magnesium stearate, methyl- and propylhydroxybenzoate, talc, alginate, starch, lactose, sucrose, dextrose, sorbitol, mannitol, acacia Includes gum, calcium phosphate, mineral oil, cocoa butter and theobroma oil.
[0061]
The vaccine composition can be packaged in a form convenient for delivery. The composition can be contained in capsules, sachets, cachets, gelatin, paper or other containers. These delivery forms are preferred when suitable for entry of the immunogenic composition into the recipient organism, particularly when the immunogenic composition is delivered in a unit dosage form. Dosage units can be packaged, for example, in tablets, capsules, suppositories, or cachets. The vaccine composition includes, for example, by intravenous, intradermal, intramuscular, intramammary, intraperitoneal, or subcutaneous injection: oral, sublingual, nasal, anal, vaginal, transdermal and / or by surgical implantation. Any conventional method can be introduced into a subject to be immunized, for example, embedded under a spleen capsule or in the cornea. The treatment can consist of a single dose or multiple doses over time.
[0062]
It will be appreciated that the vaccines of the present invention are useful in the fields of human medicine and veterinary medicine. Thus, the subject to be immunized can be a human or animal such as cattle, sheep, pigs, horses, dogs, cats, chickens such as chickens, turkeys, ducks and geese, and the following examples illustrate the invention. It should be understood that specific examples, materials, amounts and techniques should be broadly construed in accordance with the scope and spirit of the invention described herein.
[0063]
Example 1
Identification of critical and essential S. aureus coding sequences
Identification of unknown coding sequences
There are about 3500 open reading frames in the HGS database of S. aureus nucleotide sequences. A fast A homology search was performed on these open reading frames. A search for these open reading frames indicated that 662 of the open reading frames were unknown coding sequences. The methods described herein typically require an open reading frame of about 100 base pairs; 492 of the 662 open reading frames were at least 300 base pairs. Of these 492, 60 have homology to unknown open reading frames from other bacteria, 270 have no homology to any open reading frame, and 160 are eukaryotic Has homology to the coding sequence. A homology search was also performed between the predicted coding sequence of the Mycoplasma genitalium genome and the coding sequence of S. aureus. The nucleotide sequence of the unknown coding sequence is shown in Table 1. These reading sequences were determined as critical or essential as described herein.
[0064]
[Table 1]
Figure 2005503831
[0065]
Insertion inactivation of unknown coding sequence
Inactivation was achieved by integrating the plasmid into the 5 'half of the target coding sequence by homologous recombination. An internal fragment of the selected coding sequence was synthesized by PCR. The length of the amplified fragment was between about 250 base pairs to about 350 base pairs and included the 5 'end of the coding sequence. The primers used in the amplification included additional nucleotides to add one end of the PstI restriction site amplified fragment and a SacI restriction site to the other end of the amplified fragment. The primers are shown in Table 1. The added restriction site allowed the amplified fragment to be ligated to the temperature sensitive shuttle vector pSPT246. pSPT264 was constructed by ligating pRN8103 and pSP64-PolyA. The pRN8103 temperature sensitive replication vector contains a unique EcoRI restriction site, which cannot replicate in E. coli. pRN8103 is described in Novick et al. (J. Mol. Biol., 192, 209-220 (1986)). The pSP64-PolyA vector obtained from Promega Corp. (Mabison, Wis.) Replicates in E. coli but not in S. aureus. pSP64-PolyA also contains a unique EcoRI restriction site. The E. coli / S. Aureus shuttle vector was constructed by digesting each vector with EcoRI, ligating the two vectors together, and then transforming the DNA into E. coli. The obtained shuttle vector was named pSPT264.
[0066]
A recombinant plasmid (ie, pSPT246 containing the amplified fragment) is used to transform E. coli and then isolated by electroporation (Kreiswirth et al., Nature, 305, 709-712 (1983) Transferred to S. Aureus RN4220). Transformants were selected by incubating at an acceptable temperature (30 ° C.) on nutrient agar plates containing tetracycline (10 μg / ml). The presence of the correct plasmid was confirmed by PCR.
[0067]
One clone with the correct plasmid was grown overnight at 32 ° C. on nutrient agar containing tetracycline (10 μg / ml) to effect recombination between the plasmid and the selected chromosomal allele. To select for recombinants, the bacteria were then grown for 18 hours at an unacceptable temperature (43 ° C.) in brain heart infusion (BHI) broth without tetracycline, followed by 5 μg / Dilute 1:10 in BHI broth containing ml tetracycline. Cells were incubated overnight at 43 ° C. The bacterial culture was then diluted and spread on nutrient agar plates containing 5 μg / ml tetracycline and incubated overnight at 43 ° C. Since the plasmid cannot replicate at 43 ° C., only cells with the plasmid integrated into the chromosome are tetracycline resistant and form colonies. Also considered are microcolonies that appear at unacceptable temperatures. This is because they can show mutations in coding sequences that are important (eg critical) but not essential for growth.
[0068]
The plasmid is less integrated at other sites in the chromosome, and thus a tetracycline resistant clone appeared only when the target coding sequence was essential. Thus, 10 colonies from each selection at 43 ° C. were tested for specific integration of the plasmid into the selected target coding sequence by PCR. A primer pair consisting of one primer that binds to the vector DNA and a second primer that binds upstream of the target coding sequence in the chromosome was used for PCR amplification. The primer pair amplifies the intervening chromosome-vector region and an amplified DNA fragment is produced only if the vector is integrated at the expected position. The absence of bands suggests that the vector cannot be integrated and that the coding sequence is essential. Typically, all of the tested colonies were specific recombinants or none of the recombinants. If no recombinant is found, the target coding sequence is considered essential. For a large number of target coding sequences (both essential and non-essential), identical results were obtained when the entire selection procedure was repeated.
[0069]
This protocol has been successfully used to analyze approximately 300 of the 492 unknown complete or partial coding sequences identified. Of the coding sequences analyzed, 26 seemed critical and were further analyzed as described below.
[0070]
Example 2
Cloning of essential S. aureus coding sequence and expression in E. coli
Overview of expression systems and cloning techniques
Overexpression of S. aureus protein is achieved using the Qiagen type ATG expression system (Qiagen Gmbh, Santa Clara, CA). This system has a genotype of Nal s , Str s , Rif s , Lac - , Ara - , Gal - , Mtl - , F - , RecA + , Uvr + E. coli strain “M15” described by Qiagen as Two replication compatible vectors, pREP4 and pQE-60 (each obtained from Qiagen) are introduced into the M15 strain during the procedure. Alternatively, pQE-70 can be used in place of pQE-60. The pREP4 vector is a pACYC-derived vector containing the lacI gene encoding for the lactose (LacI) repressor protein, which encodes kanamycin drug resistance. The expression vector pQE-60 is a pBR322-derived vector containing a modified T5 phage promoter, a strong ribosome binding site (RBS), and the coding sequence of the specific S. aureus coding sequence to be expressed. Modification of the T5 promoter involves replacement of the operator for binding and regulation of the promoter by the LacI repressor. Induction of expression is performed by adding IPTG (isopropylthio-β-D-galactoside) to log phase culture.
[0071]
A common cloning strategy is to first amplify specific coding sequences from S. aureus genomic DNA using PCR primers for the 5 'and 3' ends of the coding sequence. The PCR primers are designed to add NcoI and BglII restriction sites at the 5 ′ and 3 ′ ends of the coding sequence, respectively. The coding sequence should not contain any NcoI or BglII restriction sites. If such a site is present, it is eliminated using site-specific PCR mutagenesis techniques known to those skilled in the art. Alternatively, a different restriction site, such as a BamHI restriction site, is used in place of the BglII restriction site. The amplified S. aureus coding sequence is ligated into pCR-2.1 (Invitrogen, Carlsbad, Calif.) And transformed into E. coli using techniques known in the art. Colonies are screened for the presence of the coding sequence by PCR amplification or vector restriction analysis. Clones are selected randomly and the nucleotide sequence of the inserted DNA, ie, the S. aureus coding sequence, is measured to confirm the authenticity of the insert.
[0072]
The pCR-2.1 vector containing the desired coding sequence is digested with NcoI / BglII, the coding sequence is isolated and ligated to the corresponding NcoI / BglII restriction sites of pQE-60. Using the ligation mixture, vector DNA is electroporated into the M15 strain containing the pREP4 vector. The resulting transformants are screened by PCR or restriction analysis. Candidates are grown in shake flasks and analyzed by SDS-PAGE or Western analysis to screen for overexpression of protein bands with the appropriate size. Anti-His antibody (Invitrogen) is used for Western analysis. A single candidate is selected for overexpression and isolation of the protein encoded by each coding sequence.
[0073]
Culture and media
The medium for cloning and maintenance of cells containing recombinant plasmids in E. coli is LB supplemented with appropriate antibiotics (100 μg / ml ampicillin, 25 μg / ml kanamycin). S. aureus was grown in Mueller Hinton medium. Competent INVF'α cells (Invitrogen, Carlsbad, CA) are used according to the manufacturer's instructions. M15 pREP-4 strain was purchased from Qiagen. For electroporation of cells, SOC medium was used. LB and SOC media are described in Sambrook et al. (Molecular Cloning: A Laboratory Manual., Cold Spring Harbor Laboratory Press, pp. Al-A4 (1989)). Mueller-Hinton medium is described in Atlas et al., Handbook of Microbiological Media, CRC Press.
[0074]
pQE60 expression vector design
PQE-60 DNA sequence, including T5 promoter, RBS, ATG start codon (bold), NcoI restriction site (underlined), BglII restriction site (underlined), 6His tag (double underline), and TAA stop codon (bold) A part is shown (SEQ ID NO: 89):
[0075]
[0076]
[Chemical 1]
Figure 2005503831
[0077]
The S. aureus coding sequence is modified by PCR to include compatible in-frame NcoI and BglII restriction sites.
[0078]
Primer design
The general formula for primer design for the 5 'part of the S. aureus coding sequence is usually 5'-CCATGGGAN 20-30 The general formula for the 3 'primer is usually 5'-AGATCTN 20-30 It is. These primers add NcoI and BglII restriction sequences. The first “N” nucleotide of the 5 ′ sequence corresponds to the codon of the second amino acid of the S. aureus coding sequence after the start of its ATG. The first “N” nucleotide of the 3 ′ primer corresponds to the third nucleotide in the codon preceding the stop codon of the S. aureus coding sequence. The number of nucleotides contained in the primer varies depending on the specific DNA sequence, but typically ranges from 20 to 30 bases. The primer is phosphorylated. Examples of primers that can be used to amplify several coding sequences are shown in Table 2.
[0079]
[Table 2]
Figure 2005503831
[0080]
Preparation of S. aureus genomic DNA
Strain ISP3 (obtained from S. Arvidson, Karolinska Institute) is used to inoculate 10 ml of Mueller Hinton broth. After overnight growth at 37 ° C., 1.5 ml cultures are pelleted in Eppendorf tubes and then resuspended in 400 μl TE (pH 8.0) (Sambrook et al. (Molecular Cloning: A Laboratory Manual. Cold Spring Harbor Laboratory Press, p. B.20 (1989)) Following the addition of 50 μl lysostaphin solution (10 mg / ml), the cells are incubated for 1 hour at 37 ° C. 70 μl 10% SDS and 10 μl Proteinase K (20 mg / ml) is added and incubation is continued for an additional hour at 37 ° C. After addition of 100 μl 5 mL NaCl, the cell suspension is stirred and 10% hexadecyltrimethylammonium bromide, 0%. Add 80 μl of a solution containing 7 M NaCl (CTAB / NaCl) Stir cells then incubate for 10 minutes at 65 ° C. Equal volume of 25: Following the addition of 24: 1 phenol: chloroform: isoamyl alcohol, the cells are agitated and centrifuged for 5 minutes, and then the aqueous layer is transferred to a fresh tube to obtain a white CTAB / NaCl interface. Transfer the layer back to a fresh test tube, followed by addition of an equal volume of isopropanol, mix the test tube gently until a filamentous precipitate is formed, and use a small hook-shaped Pasteur pipette to remove the precipitate. Remove gently and transfer it to another tube containing 1 ml of 70% ethanol, centrifuge the tube and wash the resulting pellet once with 70% ethanol. The pellet is resuspended in 100 μl water and the concentration of recovered DNA is measured using techniques known in the art.
[0081]
PCR amplification
PCR reactions are performed using either a Perkin-Elmer Cetus GeneAmp 9600 or 2400 thermal cycler (Perkin-Elmer, Norwalk, CT). Deoxynucleotide mix and Pfu DNA polymerase are purchased from Stratagene (La Jolla, CA). The AmpliTaq Gold kit is purchased from Perkin Elmer. The PCR synthesis protocol for long template amplification is as follows: 1 μg S. aureus genomic DNA, 10 μl 10 × reaction buffer (15 mm MgCl 2 2 ), 500 mg of each primer, 16 μl of 1.25 mM dNTP, 1 μl of AmpliTaq Gold, and up to 100 μl of water are added per PCR microtube. Using a cycle program of 95 ° C for 5 minutes followed by 35 cycles of 94 ° C for 30 seconds, 50 ° C for 1 minute and 72 ° C for 3 minutes, extension at 72 ° C for 5 minutes, and last 40 ° C hold 35 Amplify DNA in a cycle. A 10 μl aliquot of the synthesis reaction is loaded onto a 1.2% agarose gel to confirm the presence and size of the synthesized fragment. PCR products are generated by combining multiplex PCR reactions, precipitating DNA with EtOH, and then cleaving the desired fragment from a 1.2% agarose gel. DNA is isolated from agarose using an Amicon Ultrafree-DA extraction filter (Millipore Corp., Bedford, Mass.). Use the filter according to the manufacturer's instructions.
[0082]
Ligation and transformation
The pQE-60 vector and the pCR2.1 vector containing the S. aureus coding sequence are digested with NcoI and BglII restriction enzymes. The pQE-60 vector fragment and the S. aureus coding sequence are isolated from the agarose gel. The two DNAs were ligated and transformed into electrocompetent M15 cells containing pREP-4, supplemented with ampicillin and kanamycin. Plate on LD agar. Ligase is purchased from BioLab (Beverley, MA) and used according to the manufacturer's instructions. Electroporation of the ligated DNA into M15 pREP-4 cells is performed using a Bio-Rad Gene pulser (Hercules, CA). A 550 Competent cells are prepared from 1 liter of cells having an optical density of 1. Cells are cooled and washed sequentially with 1 liter and 0.5 liter ice cold sterile water. Cells are resuspended in 20 ml ice cold sterile glycerol, centrifuged again and placed in a final suspension of 2-3 ml cold sterile 10% glycerol. 50 μl of cells are mixed with 5 μl or less of ligated DNA. The cell / DNA mixture is transferred to an electroporation cuvette and pulsed with a pulse controller set at 25 μF, 2.5 kV, and 200Ω. Then 1 ml of SOC medium is added. Cells are incubated at 30 ° C. and placed on selective medium.
[0083]
Several resulting colonies from the transformation are randomly selected and vector DNA is isolated using a Miniprep or Maxiprep kit purchased from Qiagen. Vector DNA is isolated according to the manufacturer's instructions. Candidates are screened by restriction enzyme digestion. Restriction enzymes are purchased from New England BioLab (Beverly, MA). Restriction enzymes are used according to the manufacturer's instructions.
[0084]
Expression conditions
Expression cultures are streaked on LB plates containing ampicillin and kanamycin. Single colony isolates are used to inoculate 50 ml of LB medium supplemented with ampicillin and kanamycin and grown overnight at the desired temperature. 0.50A 550 Subculture to the same volume of the same medium at / ml, followed by 3.0 A 550 The culture is grown with vigorous aeration at the same temperature until reaching The culture is induced to a final concentration of 1 mM by addition of IPTG. Culture aliquots are removed at 0, 2 and 4 hours after induction for SDS-PAGE or Western analysis. Cells are harvested for protein isolation between 4 and 6 hours. Proteins are isolated using a metal chelate affinity chromatography purification system (QIA Express, Qiagen).
[0085]
Example 3
Use of essential coding sequence products in screening for antimicrobial agents
Individual purified proteins (ie, target proteins) are combined with the sample and screened for ligands that bind to the target protein. The method used for screening is described in US Pat. No. 5,783,397 to Hughes et al. Screening is performed by Cetek Corporation, Narlborough, MA.
[0086]
Example 4
Cloning of S. aureus uridylate kinase coding sequence for expression in E. coli
The S. aureus pyrH coding sequence coding for uridylate kinase is cloned into the expression vector pQE60 for production of recombinant uridylate kinase in E. coli strain M15 containing plasmid pREP4. Cloning of the pyrH coding sequence was by PCR with two oligonucleotide primers 5'CCCGGGCCATGGCTCAAATT (SEQ ID NO: 90) and 5'GGGCCCAAGCTTAGTGATGG (SEQ ID NO: 145) using S. aureus genomic DNA as a template. . The PCR product is treated with restriction enzymes NcoI and HindIII, purified by agarose gel electrophoresis and ligated to pQE60 digested with NcoI and HindIII. The ligation mixture was transformed into M15 cells containing pREP4; transformants were selected and the nucleotide sequence of the pyrH coding sequence was confirmed by restriction enzyme analysis and DNA sequencing. The resulting plasmid for the production of S. aureus urgyrate kinase in E. coli was named pQE60-UMK. Techniques for DNA and plasmid preparation, restriction enzyme treatment, ligation, and transformation were as described in Sambrook et al. (Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989)).
[0087]
The nucleotide and amino acid sequence of recombinant uridylate kinase is shown in FIG. Six histidine residues are added to the C-terminus for purification by Ni-chelating chromatography. For use of the NcoI site and vector sequence for cloning, an alanine residue is added after the start methionine, and an arginine and serine residue is added prior to the histidine residue.
[0088]
Example 5
Production of recombinant S. aureus urdylate kinase
A production strain designated N15 (pQE60-UMK) was obtained at 30 ° C. with NS86 medium at about 1 A. 550 Allowed to grow. NS86 medium is 2.6g K in 1 liter of water 2 HPO Four 10.9 g NaNH Four HPO Four -4H 2 O, 2.1 g citric acid, 0.67 g (NH Four ) 2 SO Four 0.25 g MgSO Four -7H 2 O, 10.4 g yeast extract and 5 g glycerol. NS86 medium was supplemented with 100 μg / ml ampicillin and 25 μg / ml kanamycin. A frozen ampoule with 20% glycerol added as a cryoprotectant was prepared and stored in liquid nitrogen.
[0089]
Seed cultures were prepared by inoculation of 0.1 ml thawed cells from ampules into 50 ml NS86 medium, grown overnight at 30 ° C., and used to inoculate 100 ml of MIM medium. MIM medium is A 550 32 g tryptone, 20 g yeast extract, 6 g Na in 1 liter of water containing up to 0.1 100 μg / ml ampicillin and 25 μg / ml kanamycin 2 HPO Four 3g KH 2 PO Four 0.5 g NaCl and 1 g NH Four Cl. Cells are A overnight at 30 ° C. 550 Grown to 7-8 and used in 10 liter fermentation.
[0090]
Using seed culture, A 550 A 10 liter fermenter (New Brunswick Microgens) containing MIM medium to 0.1 was inoculated. Cells are about 1 A at 30 ° C 550 When grown to a density of 1, isopropyl-β-D-thiogalactoside was added to 1 mM to induce expression of the recombinant protein. Cells were harvested 2 hours after induction and stored frozen. The average amount of uridylate kinase resulting from 10 liters of fermentation is estimated at 170 mg / l, which corresponds to about 20-25% of the total cellular protein.
[0091]
Example 6
Purification of recombinant S. aureus uridylate kinase
Thaw frozen cells from 10 liter fermentation and 200 ml cold lysis buffer (50 mM Tris, pH 7.8 at 22 ° C., 500 mM NaCl, 10% glycerol, 25 mM imidazole, 5 mM 2-mercaptoethanol, 0.1 mg / ml DNase ). The pellet was homogenized to obtain a uniform suspension, which was treated twice with a Rainie homogenizer to lyse the cells. Lysed cells were centrifuged at 35,000 × g for 75 minutes, and the supernatant liquid was sequentially filtered through Nalgene 0.45 micron and 0.2 micron filters to remove particulate matter prior to column chromatography.
[0092]
Column chromatography was performed at 4 ° C. using a 2.6 cm × 6.7 cm column packed with Qiagen Ni-NTA Superflow resin. The column was washed with 3 bed volumes of water and equilibrated with 3 bed volumes of equilibration buffer (50 mM Tris, pH 7.8 at 22 ° C., 500 mM NaCl, 10% glycerol, 5 mM 2-mercaptoethanol) containing 25 mM imidazole. Turned into. The filtered supernatant was applied to the column at a rate of 3 bed volumes per hour. After loading, the column was washed with equilibration buffer containing 25 mM imidazole until the absorbance at 280 nanometers (nm) decreased to 50% of baseline, followed by 6-7 bed volumes of equilibration buffer + 40 mM imidazole. It was then washed with 6-7 bed volumes of equilibration buffer + 50 mM imidazole. Eluted uridylate kinase bound in equilibration buffer + 300 mM imidazole at a rate of 2 to 3 bed volumes per hour, recovered in 4 separate fractions, pooled and diluted 3 fold to increase protein concentration Reduced and dialyzed against 50 mM Tris, 22 ° C., pH 7.8, 500 mM NaCl, 10% glycerol, 5 mM 2-mercaptoethanol. The dialyzed pool was stored frozen until further use.
[0093]
This isolation yielded approximately 700 mg of recombinant uridylate kinase protein with a purity of 95-98%. N-terminal sequencing indicates the presence of an N-terminal methionine, which is predicted to be due to the activity of the host methionine aminopeptidase.
[0094]
Example 7
Enzymatic assay for uridylate kinase activity
Uridylate kinase catalyzes the transfer of the phosphoryl group from ATP to UMP to form UDP. In cells, UDP is a substrate / precursor in several metabolic pathways including RNA and synthesis. A spectrophotometric assay was established by coupling the uridylate kinase reaction to NADH oxidation using pyruvate kinase and lactate dehydrogenase, which eventually resulted in lactate and NAD the product of the uridylate kinase reaction. + Convert to NADH oxidation was monitored by the decrease in absorbance at 340 nm. The assay was stopped with EDTA at a final concentration of 5 mM. This assay was optimized in a high-throughput format in 96-well microtiter plates to screen for agents that inhibit uridylate kinase. A second assay for pyruvate kinase and lactate dehydrogenase coupling enzyme was also developed to test the specificity of the agents detected in the primary coupled assay.
[0095]
The coupled assay is shown below.
[0096]
[Expression 1]
Figure 2005503831
[0097]
Abbreviations:
ATP / ADP-adenosine 5'-triphosphate / adenosine 5'-diphosphate
UMP / UDP-uridine 5 'monophosphate / uridine 5' diphosphate
PEP-phospho (enol) pyruvate
NADH / NAD + -reduced / oxidized nicotinamide adenine dinucleotide
The uridylate kinase coupling assay contains the following reagents in a final volume of 200 μl: assay buffer (50 mM HEPES, pH 7.5, 100 mM KCl, 2 mM MgCl 2 ), 1 mM UMP, 2 mM ATP, 0.22 mM NADH, 2 mM PEP, 3.2 units pyruvate kinase (Sigma, St. Louis, MO), 4 units lactate dehydrogenase (Sigma) and 10 ng uridylate kinase. The assay was performed at 25 ° C. and monitored at 15 second intervals in a 1 or 3 hour dynamic mode and the absorbance decreased at 340 nm.
[0098]
The complete disclosure of all patents, patent applications, publications, and nucleic acid and protein database entries cited herein, including, for example, GenBank accession numbers and EMBL accession numbers, are here as if incorporated herein. Quote and integrate. Various modifications and variations of the present invention will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the invention, and it should be understood that the invention is not limited to the exemplary embodiments described herein. It is.
[0099]
[Chemical formula 2]
Figure 2005503831

[Brief description of the drawings]
[0100]
1a-z: Nucleotide sequences of 26 S. aureus coding sequences (SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15, 17, 19, 21, 23, 25, 27, 29, 31,33,109,113,117,121,125,129,133,137 and 141), the predicted sequences of the peptides encoded by each coding sequence (SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, respectively) 26, 28, 30, 32, 34, 110, 114, 118, 122, 126, 130, 134, 138 or 142), and primer pairs used to prepare fragments for insertion into temperature sensitive plasmids (SEQ ID NOs: 35-68, 111-112, 115-116, 119-120, 123-124, 127-128, 131- 132,135-136,139-140 and 143-144). The two underlined sequences in each coding sequence correspond to the primers listed below the coding sequence.
Figures 2a-i: Nucleotide sequences of each of the nine S. aureus coding sequences to be cloned for expression in E. coli (SEQ ID NOs: 69, 71, 73, 75, 77, 79, 81, 83 and 85). The predicted sequence of the peptide encoded by each coding sequence (SEQ ID NO: 70, 72, 74, 76, 78, 80, 82, 84 and 86, respectively) after insertion into the appropriate expression plasmid, and by amplification Sequence of primer pair used to clone S. aureus coding sequence (SEQ ID NO: 91 to 108). The top and bottom primers of each primer pair are a forward primer and a reverse primer, respectively. The underlined ATGG in SEQ ID NOs: 69, 73, 75, 77 and 79 indicates the position of a portion of the NcoI restriction site to which the coding sequence was added by the forward primer for cloning into the expression vector pQE-60. AGATCT underlined in SEQ ID NOs: 69, 71, 73, 75, 79, 81, 83 and 85 indicates the position of the BglII restriction site added to the coding sequence by the reverse primer. GGATCT underlined in SEQ ID NO: 77 indicates the position of ligation between the digested BglII restriction site of the vector and the digested BamHI restriction site of the amplified fragment.
FIG. 3 shows the nucleotide sequence of S. aureus uridylate kinase (column number: 87) and the predicted amino acid sequence (SEQ ID NO: 88).

Claims (55)

ポリペプチドに結合する剤を同定する方法であって、
ポリペプチドおよび剤を接触させて混合物を形成させ、ここに、該ポリペプチドは配列番号:7,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137および141よりなる群から選択されるヌクレオチド配列を含むコーディング配列によってコードされ;
該剤が該ポリペプチドに結合するかを決定することを特徴とする該方法。
A method for identifying an agent that binds to a polypeptide comprising the steps of:
A polypeptide and an agent are contacted to form a mixture, wherein the polypeptide comprises a nucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 7, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 109, 113, 117, 121, 125, 129, 133, 137 and 141. Encoded by a coding sequence comprising:
Determining the agent binding to the polypeptide.
該決定が、酵素アッセイ、結合アッセイ、およびリガンド結合アッセイよりなる群から選択されるアッセイを含む請求項1記載の方法。The method of claim 1, wherein the determination comprises an assay selected from the group consisting of an enzyme assay, a binding assay, and a ligand binding assay. さらに、該剤と微生物とを接触させ;
該剤と接触させない微生物の増殖に適した条件下で該微生物および該剤をインキュベートし;
該剤と接触した微生物の増殖速度を決定し、ここに、該剤と接触していない微生物と比較した増殖速度の減少が、該剤が微生物の増殖速度を減少させることを示す;
ことを含む、該剤が微生物の増殖速度を減少させるか否かを決定することを含む請求項1記載の方法。
And contacting the agent with a microorganism;
Incubating the microorganism and the agent under conditions suitable for growth of the microorganism not contacted with the agent;
Determining the growth rate of the microorganism in contact with the agent, wherein a decrease in the growth rate compared to a microorganism not in contact with the agent indicates that the agent decreases the growth rate of the microorganism;
The method of claim 1, comprising determining whether the agent reduces the growth rate of the microorganism.
該微生物がイン・ビトロまたはイン・ビボにおけるものである請求項3記載の方法。4. The method of claim 3, wherein the microorganism is in vitro or in vivo. 該微生物がスタフィロコッカス・アウレウス(Staphylococcus aureus)である請求項3記載の方法。The method according to claim 3, wherein the microorganism is Staphylococcus aureus. 請求項1記載の方法によって同定された剤。An agent identified by the method of claim 1. ポリペプチドと結合する剤を同定する方法であって、
ポリペプチドおよび剤を接触させて混合物を形成し、ここに、該ポリペプチドは配列番号:7,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133および137よりなる群から選択されるヌクレオチド配列に対して少なくとも約57パーセントの構造類似性を有するヌクレオチド配列を含む必須コーディング配列によってコードされ;
該剤が該ポリペプチドに結合するかを決定することを含む該方法。
A method for identifying an agent that binds to a polypeptide, comprising:
A polypeptide and an agent are contacted to form a mixture, wherein the polypeptide is a nucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 7, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 109, 113, 117, 121, 125, 129, 133 and 137. Encoded by an essential coding sequence comprising a nucleotide sequence having at least about 57 percent structural similarity to;
Determining the agent binding to the polypeptide.
該決定が酵素アッセイ、結合アッセイ、およびリガンド結合アッセイよりなる群から選択されるアッセイを含む請求項7記載の方法。8. The method of claim 7, wherein the determination comprises an assay selected from the group consisting of an enzyme assay, a binding assay, and a ligand binding assay. さらに、該剤と微生物とを接触させ;
該剤と接触していない微生物の増殖に適した条件下で該微生物および該剤をインキュベートし;次いで、
該剤と接触した微生物の増殖速度を決定し、ここに、該剤と接触していない微生物と比較した増殖速度の減少は該剤が微生物の増殖速度を減少させること示す;
ことを含む、該剤が微生物の増殖速度を減少させるかを決定することを含む請求項7記載の方法。
And contacting the agent with a microorganism;
Incubating the microorganism and the agent under conditions suitable for growth of microorganisms not in contact with the agent;
Determining the growth rate of the microorganism in contact with the agent, wherein a decrease in the growth rate compared to a microorganism not in contact with the agent indicates that the agent decreases the growth rate of the microorganism;
8. The method of claim 7, comprising determining whether the agent reduces the growth rate of the microorganism.
該微生物がイン・ビトロまたはイン・ビボにおけるものである請求項9記載の方法。10. The method of claim 9, wherein the microorganism is in vitro or in vivo. 該微生物がエス・アウレウスである請求項9記載の方法。The method according to claim 9, wherein the microorganism is S. aureus. 請求項9記載の方法によって同定された剤。An agent identified by the method of claim 9. ポリペプチドに結合する剤を同定する方法であって、
ポリペプチドおよび剤を接触させて混合物を形成し、ここに、該ポリペプチドは配列番号:141を含むヌクレオチド配列に対して少なくとも約57パーセントの構造類似性を含む臨界的コーディング配列によってコードされ;
該剤が該ポリペプチドに結合するかを決定することを含む該方法。
A method for identifying an agent that binds to a polypeptide comprising the steps of:
Contacting the polypeptide and the agent to form a mixture, wherein the polypeptide is encoded by a critical coding sequence comprising at least about 57 percent structural similarity to the nucleotide sequence comprising SEQ ID NO: 141;
Determining the agent binding to the polypeptide.
該決定が酵素アッセイ、結合アッセイ、およびリガンド結合アッセイよりなる群から選択されるアッセイを含む請求項13記載の方法。14. The method of claim 13, wherein the determination comprises an assay selected from the group consisting of an enzyme assay, a binding assay, and a ligand binding assay. さらに、該剤と微生物とを接触させ;
該剤に接触していない微生物の増殖に適した条件下で該微生物および該剤をインキュベートし;次いで、
該剤と接触した微生物の増殖速度を決定し、ここに、該剤と接触していない微生物と比較した増殖速度の減少は、該剤が該微生物の増殖速度を減少させることを示す;
ことを含む該剤が微生物の増殖速度を減少させるかを決定することを含む請求項13記載の方法。
And contacting the agent with a microorganism;
Incubating the microorganism and the agent under conditions suitable for growth of microorganisms not in contact with the agent;
Determining the growth rate of a microorganism in contact with the agent, wherein a decrease in growth rate compared to a microorganism not in contact with the agent indicates that the agent decreases the growth rate of the microorganism;
14. The method of claim 13, comprising determining whether the agent comprising reducing the growth rate of the microorganism.
該微生物がイン・ビトロまたはイン・ビボにおけるものである請求項13記載の方法。14. The method of claim 13, wherein the microorganism is in vitro or in vivo. 該微生物がエス・アウレウスである請求項13記載の方法。The method according to claim 13, wherein the microorganism is S. aureus. 請求項13記載の方法によって同定された剤。An agent identified by the method of claim 13. 微生物の増殖速度を減少させる剤を同定する方法であって、
微生物を剤と接触させ、ここに、該剤は配列番号:7,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137および141よりなる群から選択されるヌクレオチド配列を含むコーディング配列によってコードされたポリペプチドに結合し;
該剤に接触していない微生物の増殖に適した条件下で該微生物および該剤をインキュベートし;次いで
該剤と接触した微生物の増殖速度を決定し、ここに、該剤に接触していない微生物と比較した増殖速度の減少は、該剤が微生物の増殖速度を減少させることを示す;
ことを含む該方法。
A method for identifying an agent that reduces the growth rate of a microorganism, comprising:
Contacting the microorganism with an agent, wherein the agent is encoded by a coding sequence comprising a nucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 7, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 109, 113, 117, 121, 125, 129, 133, 137 and 141 Binds to a polypeptide;
Incubating the microorganism and the agent under conditions suitable for the growth of microorganisms not in contact with the agent; then determining the growth rate of the microorganism in contact with the agent, wherein the microorganism not in contact with the agent A decrease in growth rate compared to indicates that the agent decreases the growth rate of the microorganism;
The method comprising:
該微生物がイン・ビトロまたはイン・ビボにおけるものである請求項19記載の方法。20. The method of claim 19, wherein the microorganism is in vitro or in vivo. 該微生物がエス・アウレウスである請求項19記載の方法。The method according to claim 19, wherein the microorganism is S. aureus. 請求項19記載の方法によって同定された剤。20. An agent identified by the method of claim 19. 微生物の増殖速度を減少させる剤を同定するための方法であって、
微生物を剤と接触させ、ここに、該剤は配列番号:7,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133および137よりなる群から選択されるヌクレオチド配列に対して少なくとも約57パーセントの構造類似性を有するヌクレオチド配列を含む必須コーディング配列によってコードされ;
該剤と接触していない微生物の増殖に適した条件下で該微生物および該剤をインキュベートし;次いで、
該剤と接触した微生物の増殖速度を決定し、ここに、該剤と接触していない微生物と比較した増殖の減少は、該剤が微生物の増殖速度を減少させること示す;
ことを含む該方法。
A method for identifying an agent that reduces the growth rate of a microorganism, comprising:
Contacting the microorganism with an agent, wherein the agent is at least about 57 percent relative to a nucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 7, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 109, 113, 117, 121, 125, 129, 133 and 137. Encoded by an essential coding sequence comprising a nucleotide sequence with structural similarity;
Incubating the microorganism and the agent under conditions suitable for growth of microorganisms not in contact with the agent;
Determining the growth rate of a microorganism in contact with the agent, wherein a decrease in growth compared to a microorganism not in contact with the agent indicates that the agent decreases the growth rate of the microorganism;
The method comprising:
該微生物がイン・ビトロまたはイン・ビボにおけるものである請求項23記載の方法。24. The method of claim 23, wherein the microorganism is in vitro or in vivo. 該微生物がエス・アウレウスである請求項23記載の方法。The method according to claim 23, wherein the microorganism is S. aureus. 請求項23記載の方法によって同定された剤。24. An agent identified by the method of claim 23. 微生物の増殖速度を減少させる剤を同定するための方法であって、
微生物を剤と接触させ、ここに、該剤は配列番号:141を含むヌクレオチド配列に対して少なくとも約57パーセントの構造類似性を有するヌクレオチド配列を含む臨界的コーディング配列によってコードされ;
該剤と接触していない微生物の増殖に適した条件下で該微生物および該剤をインキュベートし;次いで、
該剤と接触した微生物の増殖速度を決定し、ここに、該剤と接触していない微生物と比較した増殖速度の減少は、該剤が微生物の増殖速度を減少させることを示す;
ことを含む該方法。
A method for identifying an agent that reduces the growth rate of a microorganism, comprising:
Contacting the microorganism with an agent, wherein the agent is encoded by a critical coding sequence comprising a nucleotide sequence having at least about 57 percent structural similarity to the nucleotide sequence comprising SEQ ID NO: 141;
Incubating the microorganism and the agent under conditions suitable for growth of microorganisms not in contact with the agent;
Determining the growth rate of the microorganism in contact with the agent, wherein a decrease in growth rate compared to a microorganism not in contact with the agent indicates that the agent decreases the growth rate of the microorganism;
The method comprising:
該微生物はイン・ビトロまたはイン・ビボにおけるものである請求項27記載の方法。28. The method of claim 27, wherein the microorganism is in vitro or in vivo. 該微生物がエス・アウレウスである請求項27記載の方法。28. The method of claim 27, wherein the microorganism is S. aureus. 請求項27記載の方法によって同定された剤。28. An agent identified by the method of claim 27. 配列番号:7,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137および141よりなる群から選択されるヌクレオチド配列を含むコーディング配列によってコードされたポリペプチドに結合する剤と微生物とを接触させることを特徴とする微生物の増殖速度を減少させる方法。Contacting a microorganism with an agent that binds to a polypeptide encoded by a coding sequence comprising a nucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 7, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 109, 113, 117, 121, 125, 129, 133, 137 and 141. A method for reducing the growth rate of microorganisms characterized by 該微生物がイン・ビトロまたはイン・ビボにおけるものである請求項31記載の方法。32. The method of claim 31, wherein the microorganism is in vitro or in vivo. 該微生物がエス・アウレウスである請求項31記載の方法。The method according to claim 31, wherein the microorganism is S. aureus. 配列番号:7,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133および137よりなる群から選択されるヌクレオチド配列に対して少なくとも約57パーセントの構造類似性を有するヌクレオチド配列を含む必須コーディング配列によってコードされたポリペプチドに結合する剤と微生物とを接触させることを特徴とする微生物の増殖速度を減少させる方法。By an essential coding sequence comprising a nucleotide sequence having at least about 57 percent structural similarity to a nucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 7, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 109, 113, 117, 121, 125, 129, 133 and 137 A method of reducing the growth rate of a microorganism, comprising contacting the microorganism with an agent that binds to the encoded polypeptide. 該微生物がイン・ビトロまたはイン・ビボにおけるものである請求項34記載の方法。35. The method of claim 34, wherein the microorganism is in vitro or in vivo. 該微生物がエス・アウレウスである請求項34記載の方法。35. The method of claim 34, wherein the microorganism is S. aureus. 配列番号:141を含むヌクレオチド配列に対して少なくとも約57パーセントの構造類似性を有するヌクレオチド配列を含む臨界的コーディング配列によってコードされたポリペプチドに結合する剤と微生物とを接触させることを特徴とする微生物の増殖速度を減少させる方法。Contacting the microorganism with an agent that binds to a polypeptide encoded by a critical coding sequence comprising a nucleotide sequence having at least about 57 percent structural similarity to the nucleotide sequence comprising SEQ ID NO: 141. A method of reducing the growth rate of microorganisms. 該微生物がイン・ビトロまたはイン・ビボにおけるものである請求項37記載の方法。38. The method of claim 37, wherein the microorganism is in vitro or in vivo. 該微生物がエス・アウレウスである請求項38記載の方法。40. The method of claim 38, wherein the microorganism is S. aureus. エス・アウレウスにおけるコーディング配列を突然変異を含むように改変し、突然変異誘発されていないコーディング配列は配列番号:7,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137および141よりなる群から選択されるヌクレオチド配列を含み;次いで、
該突然変異を含むエス・アウレウスが該突然変異を含まないエス・アウレウスと比較して低下したビルレンスを有するかを測定することを特徴とする低下したビルレンスを持つエス・アウレウスの生産方法。
The coding sequence in S. aureus is modified to contain a mutation and the non-mutated coding sequence is selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 7, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 109, 113, 117, 121, 125, 129, 133, 137 and 141 A nucleotide sequence to be
A method for producing S. aureus with reduced virulence, characterized in that it is determined whether S. aureus comprising said mutation has a reduced virulence compared to S. aureus not comprising said mutation.
請求項40記載のエス・アウレウス。41. S. aureus according to claim 40. 請求項40記載のエス・アウレウス生物を含むワクチン組成物。41. A vaccine composition comprising the S. aureus organism of claim 40. エス・アウレウスにおける必須コーディング配列を突然変異を含むように改変し、突然変異誘発されていないコーディング配列は配列番号:7,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133および137よりなる群から選択されるヌクレオチド配列に対して少なくとも約57パーセントの構造類似性を有するヌクレオチド配列を含み;次いで、
該突然変異を含むエス・アウレウスが、該突然変異を含まないエス・アウレウスと比較して低下したビルレンスを有するかを決定することを特徴とする低下したビルレンスを持つエス・アウレウスの生産方法。
The essential coding sequence in S. aureus is modified to contain a mutation, and the non-mutated coding sequence is from the group consisting of SEQ ID NOs: 7, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 109, 113, 117, 121, 125, 129, 133 and 137 A nucleotide sequence having at least about 57 percent structural similarity to the selected nucleotide sequence;
A method for producing S. aureus with reduced virulence, characterized in that it is determined whether S. aureus comprising said mutation has a reduced virulence compared to S. aureus not comprising said mutation.
請求項43記載のエス・アウレウス。44. Aureus according to claim 43. 請求項43記載のエス・アウレウス生物を含むワクチン組成物。44. A vaccine composition comprising the S. aureus organism of claim 43. エス・アウレウスにおける臨界的コーディング配列を突然変異を含むように改変し、突然変異誘発されていないコーディング配列は配列番号:141を含むヌクレオチド配列に対して少なくとも約57パーセントの構造的類似性を有するヌクレオチド配列を含み;次いで、
該突然変異を含むエス・アウレウスが、該突然変異を含まないエス・アウレウスと比較して低下したビルレンスを有するかを決定することを特徴とする低下したビルレンスを持つエス・アウレウスの生産方法。
The critical coding sequence in S. aureus is modified to contain a mutation, and the non-mutated coding sequence has at least about 57 percent structural similarity to the nucleotide sequence comprising SEQ ID NO: 141 Comprising a sequence;
A method for producing S. aureus with reduced virulence, characterized in that it is determined whether S. aureus comprising said mutation has a reduced virulence compared to S. aureus not comprising said mutation.
請求項46記載のエス・アウレウス。S. aureus according to claim 46. 請求項46記載のエス・アウレウス生物を含むワクチン組成物。49. A vaccine composition comprising the S. aureus organism of claim 46. 配列番号:7,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137および141よりなる群から選択されるヌクレオチド配列を含む単離されたポリペプチド。An isolated polypeptide comprising a nucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 7, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 109, 113, 117, 121, 125, 129, 133, 137 and 141. 配列番号:7,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137および141よりなる群から選択されるヌクレオチド配列より実質的になる単離されたポリペプチドであって、該ポリヌクレオチドは、所望により、さらに、配列番号:7,21,23,25,27,29,31,33,109,113,117,121,125,129,133,137および141よりなる群から選択されるヌクレオチド配列の上流および/または下流にゼロないし約5,000ヌクレオチドを含む該ポリヌクレオチド。An isolated polypeptide consisting essentially of a nucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 7, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 109, 113, 117, 121, 125, 129, 133, 137 and 141, wherein the polynucleotide is desired Further comprising zero to about 5,000 nucleotides upstream and / or downstream of the nucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 7, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 33, 109, 113, 117, 121, 125, 129, 133, 137 and 141. Polynucleotide. 配列番号:7,21,23,25,27,29,31,109,113,117,121,125,129,133および137よりなる群から選択されるヌクレオチド配列に対して少なくとも約57パーセントの構造的類似性を有するヌクレオチド配列を含む単離されたポリヌクレオチドであって、該単離されたポリヌクレオチドは必須コーディング配列を含む該ポリヌクレオチド。An isolated poly comprising a nucleotide sequence having at least about 57 percent structural similarity to a nucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOs: 7, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 109, 113, 117, 121, 125, 129, 133 and 137 A polynucleotide, wherein the isolated polynucleotide comprises an essential coding sequence. 配列番号:7,21,23,25,27,29,31,109,113,117,121,125,129,133および137よりなる群から選択されるヌクレオチド配列に対して少なくとも約57パーセントの構造的類似性を有するヌクレオチド配列より実質的になる単離されたポリヌクレオチドであって、該単離されたポリヌクレオチドは必須コーディング配列を含む該ポリヌクレオチド。SEQ ID NO: 7, 21, 23, 25, 27, 29, 31, 109, 113, 117, 121, 125, 129, 133 and 137 substantially isolated from a nucleotide sequence having at least about 57 percent structural similarity to a nucleotide sequence selected from the group consisting of The isolated polynucleotide, wherein the isolated polynucleotide comprises an essential coding sequence. 配列番号:141を含むヌクレオチド配列に対して少なくとも約57パーセントの構造的類似性を有するヌクレオチド配列を含む単離されたポリヌクレオチドであって、該単離されたポリヌクレオチドは臨界的コーディング配列を含む該ポリヌクレオチド。An isolated polynucleotide comprising a nucleotide sequence having at least about 57 percent structural similarity to a nucleotide sequence comprising SEQ ID NO: 141, wherein the isolated polynucleotide comprises a critical coding sequence The polynucleotide. 配列番号:141を含むヌクレオチド配列に対して少なくとも約57パーセントの構造的類似性を有するヌクレオチド配列より実質的になる単離されたポリヌクレオチドであって、該単離されたポリヌクレオチドは臨界的コーディング配列を含む該ポリヌクレオチド。An isolated polynucleotide consisting essentially of a nucleotide sequence having at least about 57 percent structural similarity to a nucleotide sequence comprising SEQ ID NO: 141, wherein the isolated polynucleotide is critical coding The polynucleotide comprising a sequence. 配列番号:2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28,30,32,34,110,114,118,122,126,130,134,138および142よりなる群から選択されるアミノ酸配列を含む単離されたポリペプチド。SEQ ID NO: 2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24,26,28,30,32,34,110,114,118,122,126,130,134,138 and 142 Released polypeptide.
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