JP2005507667A - Ｇタンパク質共役受容体媒介活性の新規細胞系アッセイ - Google Patents
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Abstract
組成物及びそれらの使用方法、例えばＧタンパク質共役受容体、リガンド及びＧタンパク質共役受容体の活性を調整する化合物を同定する方法が開示されている。本組成物及び本方法では、環状ヌクレオチド作動性チャネルと蛍光色素とを使って、Ｇタンパク質共役受容体の刺激に応答して起こる細胞内ｃＡＭＰレベルの変化を検出する。Ｇタンパク質共役受容体の活性化は、蛍光顕微鏡を用いる細胞系イメージングアッセイや、マルチウェルプレートと蛍光プレートリーダーとを用いるハイスループットアッセイ等、様々なアッセイで検出することができる。
Description
【発明者】
【０００１】
Ｙｏｎｇ ＹＡＯ、Ｌｉａｎｇ ＣＡＯ
【関連出願の説明】
【０００２】
本願は、２００１年１０月２６日に出願された特許出願第６０／３３０，６６３号及び２００２年３月４日に出願された特許出願第１０／０８７，２１７号に基づく優先権を主張し、これらの特許出願は、その全体が参照として本明細書に組み入れられる。
【発明の分野】
【０００３】
本発明は概して細胞生理学に関する。特に本発明は、Ｇタンパク質共役受容体（ＧＰＣＲ）のリガンド及びＧＰＣＲ媒介活性を調整する薬剤を同定するための物質及び方法に関する。
【発明の背景】
【０００４】
Ｇタンパク質共役受容体（ＧＰＣＲ）は、７つの疎水性アルファらせん膜貫通（ＴＭ）ドメインならびに３つの細胞内ループ及び３つの細胞外ループを持つことを特徴とする内在性膜タンパク質の大きなスーパーファミリーを構成している（Ｊｉ等，Ｊ Ｂｉｏｌ Ｃｈｅｍ ２７３：１７２９９−１７３０２，１９９８）。また、すべてのＧＰＣＲが、Ｎ末端細胞外ドメインとＣ末端細胞内ドメインとを持っている。細胞外リガンドの結合は、膜貫通ドメイン又はＮ末端ループもしくは細胞外ループが単独で媒介する場合と、これらが共同して媒介する場合がある。例えばエピネフリン、ノルエピネフリン、ドーパミン及びヒスタミン等の生体アミンの結合は、主としてＴＭ３で起こると考えられており、一方、ＴＭ５及びＴＭ６は細胞内シグナルを生成する部位になる。アゴニストがＧＰＣＲに結合すると、１つ以上の細胞内ヘテロ三量体型ＧＴＰ結合タンパク質（Ｇタンパク質）が活性化され、これが、続いて下流のエフェクター分子（酵素、イオンチャネル及び輸送体等）を調整することにより、シグナルを伝達し、増幅する。これは、結果として、第二メッセンジャー（ｃＡＭＰ、ｃＧＭＰ、イノシトールリン酸、ジアシルグリセロール、サイトゾルイオン等）の迅速な産生をもたらす。
【０００５】
ＧＰＣＲはリガンドがＧＰＣＲに結合した時に細胞膜を横切るシグナル伝達を媒介する。ＧＰＣＲの細胞内部分はＧタンパク質と相互作用して、細胞の外側から内側へのシグナル伝達を調整する。ＧＰＣＲはこのようにＧタンパク質と共役している。Ｇタンパク質複合体には３つのポリペプチドサブユニット、すなわちＧＴＰを結合して加水分解するアルファサブユニットと、ベータ−ガンマサブユニット二量体とが含まれている。不活性状態では、Ｇタンパク質はアルファサブユニットとベータ−ガンマサブユニットとのヘテロ三量体として存在する。Ｇタンパク質が不活性である時は、グアノシン二リン酸（ＧＤＰ）がＧタンパク質のアルファサブユニットと結合している。ＧＰＣＲにリガンドが結合してＧＰＣＲが活性化されると、ＧＰＣＲはＧタンパク質ヘテロ三量体に結合して、ＧＤＰに対するＧアルファサブユニットの親和性を低下させる。このＧサブユニットは、その活性状態では、ＧＤＰをグアニン三リン酸（ＧＴＰ）と交換し、活性ＧアルファサブユニットはＧＰＣＲからもベータ−ガンマサブユニット二量体からも解離する。解離した活性Ｇアルファサブユニットは、その細胞内のＧタンパク質シグナル伝達経路の「下流」にあるエフェクターに、シグナルを伝達する。最終的には、Ｇタンパク質の内在性ＧＴＰアーゼ活性が、活性Ｇサブユニットを不活性状態（ＧＤＰ及びベータ−ガンマサブユニット二量体に結合している状態）に戻す。
【０００６】
このシグナル伝達は第二メッセンジャー分子の産生をもたらす。第二メッセンジャーは、一旦産生されると、細胞の活動に対して広範囲にわたる様々な効果を持つ。そのような活性の一つは環状ヌクレオチドｃＡＭＰ及びｃＧＭＰによる環状ヌクレオチド作動性（ＣＮＧ）チャネルの活性化である。ＣＮＧチャネルは、細胞膜を通り抜ける陽イオンのフラックスを制御する膜貫通分子である。これらのチャネルは環状ヌクレオチドの細胞内濃度の増加によって活性化され、開口する。一旦開口すると、これらのチャネルは、例えばＮａ＋、Ｋ＋、Ｍｇ２＋及びＣａ２＋等のイオンを含む混合陽イオン流を通す。ＣＮＧチャネルの活性は、電気的興奮及びＣａ２＋シグナル伝達を、環状ヌクレオチドの細胞内濃度の変化と共役させる（図１）。
【０００７】
受容体機能は、Ｇタンパク質そのものによって（共役にはＧＴＰ結合型が必要である）、リン酸化（Ｇタンパク質共役受容体キナーゼ又はＧＲＫによるリン酸化）によって、更にはβ−アレスチンと呼ばれる阻害タンパク質への結合によって調節される（Ｌｅｆｋｏｗｉｔｚ，Ｊ Ｂｉｏｌ Ｃｈｅｍ，２７３：１８６７７−１８６８０，１９９８）。医学的に重要な多くの生物学的過程が、Ｇタンパク質及び／又は第二メッセンジャーが関与するシグナル伝達経路に参加しているタンパク質によって媒介されることは、かなり前から証明されている（Ｌｅｆｋｏｗｉｔｚ，Ｎａｔｕｒｅ，３５１：３５３−３５４，１９９１）。実際、全処方薬のほぼ３分の１はＧＰＣＲリガンドである（Ｋａｌｌａｌ等，Ｔｒｅｎｄｓ Ｐｈａｒｍａｃｏｌ Ｓｃｉ，２１：１７５−１８０，２０００）。
【０００８】
ＧＰＣＲは、既知の（又は予想される）構造上及び機能上の特性に基づいて、３つの主要クラス（及び複数のサブクラス）に分類される（Ｒａｎａ等，Ａｎｎ Ｒｅｖ Ｐｈａｒｍａｃｏｌ Ｔｏｘｉｃｏｌ，４１：５９３−６２４，２００１；Ｍａｒｃｈｅｓｅ等，Ｔｒｅｎｄｓ Ｐｈａｒｍａｃｏｌ Ｓｃｉ，２０：３７０−３７５，１９９９）。これらの受容体の大半はクラスＡに分類され、これには、匂い物質、光及び生体アミンの受容体、ケモカイン及び小ペプチドの受容体、ならびにいくつかの糖ペプチド／糖タンパク質ホルモンの受容体が含まれる。クラスＢの受容体は、より高分子量のホルモンを結合し、クラスＣにはＧＡＢＡＢ受容体、味覚受容体及びＣａ２＋感知受容体が含まれる。ＧＰＣＲはすべての組織に見いだされる。しかし、個々の受容体の発現は限定され、組織特異的な場合もある。したがって、一部のＧＰＣＲは特定組織タイプのマーカーとして使用することができる。
【０００９】
ＧＰＣＲ及びＧＰＣＲリガンドが広範囲にわたることから予想しうるように、これらの分子の機能異常は数多くのヒト疾患状態に関係づけられている（Ｒａｎａ等及びＪｉ等，前掲）。これらの疾患の多くを処置するために、ＧＰＣＲアゴニスト及びＧＰＣＲアンタゴニストが開発されている。例えば、重要な生体アミン受容体群は、成功を収めた多くの薬物の標的となっている。この受容体群には、エピネフリン及びノルエピネフリンの受容体（α及びβアドレナリン受容体）、ドーパミン、ヒスタミン及びセロトニンの受容体が含まれる。ＧＰＣＲ機能の関与が指摘されている疾患の例には、心臓疾患（例えば頻脈、うっ血性心不全等）、喘息、高血圧、アレルギー反応（アナフィラキシーショックを含む）、胃腸障害及び広範な神経障害（例えばパーキンソン病、うつ病、精神分裂病等）があるが、これらに限られるわけではない。また、多くの乱用薬物受容体はＧＰＣＲである。
【００１０】
多くの動物では、ＧＰＣＲがその身体の至る所に見いだされ、ＧＰＣＲは正常な機能の維持を担うと共に、病的状態の原因にもなっている。また、例えば初期発生段階でのみ発現される等、特定のＧＰＣＲ又はＧＰＣＲファミリーの発現が極めて厳格に制御される場合もある。したがって、必要に応じてＧＰＣＲを刺激もしくは活性化するか、又はＧＰＣＲを阻害もしくは不活化することができる化合物を発見することは重要である。喘息、パーキンソン病、急性心不全、骨粗鬆症、低血圧等の処置には、アゴニスト、すなわちＧＰＣＲの正常な機能を刺激する化合物が使用されている。高血圧、心筋梗塞、潰瘍、喘息、アレルギー、精神障害、神経障害、拒食症及び過食症の処置には、アンタゴニスト、すなわち正常な機能を妨害又は遮断する化合物が使用されている。
【００１１】
詳しく特徴づけられた受容体だけでなく、配列類似性からこれらのファミリーの一部であることは知られているがその機能やリガンドはわかっていない多くの「オーファン」受容体もクローニングされている（Ｍａｒｃｈｅｓｅ等，前掲）。様々な細胞活動の制御にＧＰＣＲが果たす中心的役割を考えると、当技術分野では、これら「オーファン」受容体のアゴニスト及びアンタゴニストを同定するための方法、ならびにアゴニスト（リガンド）がわかっている受容体の新たなアンタゴニストを同定するための方法が、今なお必要とされている。
【００１２】
初めて認識された第二メッセンジャーであるｃＡＭＰは、Ｇタンパク質Ｇｓ及びＧｏｌｆと共役する多くの受容体の活性化に応答してアデニル酸シクラーゼによって合成され、シクラーゼ活性は、Ｇタンパク質Ｇｉと共役する受容体の活性化によって阻害される。ｃＡＭＰはｃＡＭＰ依存性プロテインキナーゼＡ（ＰＫＡ）を活性化して、著しい細胞応答を導く。生理学的には、ｃＡＭＰは、例えば貯蔵エネルギーの動員（例えば肝臓中の糖質又は脂肪細胞中のトリグリセリドの分解、腎臓による水分の保全、及びＣａ２＋ホメオスタシス）、心拍数及び心筋収縮力、平滑筋の弛緩、性ホルモンの産生、ならびに他の多くの内分泌過程及び神経過程の制御等といったホルモン応答を媒介する。
【００１３】
現在利用できるｃＡＭＰアッセイはいくつかある。これには、ルシフェラーゼレポーターをｃＡＭＰ応答性プロモーター配列ＣＲＥで駆動する転写レポーターアッセイ、ｃＡＭＰイムノアッセイ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ，カリフォルニア州フォスターシティー）、アデニリルシクラーゼのインビトロ酵素アッセイ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，カリフォルニア州サニーベール）、及びｃＡＭＰ蛍光偏光アッセイ（ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，マサチューセッツ州ボストン）等が含まれる。しかし、これらのアッセイはいずれも、細胞を溶解して抽出物を試験に使用するエンドポイントアッセイである。Ｒ．Ｙ．Ｔｓｉｅｎとその共同研究者らによって、単一細胞中のｃＡＭＰレベルを記録する蛍光プローブも開発されている。しかし、これらのプローブを細胞に応用する方法は、ハイスループットスクリーニング形式には適さない（Ａｄａｍｓ等，１９９１，Ｎａｔｕｒｅ ３４９：６９４−６９７；Ｚｏｃｃｏｌｏ等，２０００，Ｎａｔ． Ｃｅｌｌ Ｂｉｏｌ． ２：２５−２９）。当技術分野では、ｃＡＭＰ産生に関して、個々の生細胞の活性化を、特に不均一な細胞環境又は組織環境で検出できることが必要とされている。そのような検出が可能になれば、誘発された長期記憶の場合のように、複雑な刺激に対する受容体の活性化及び細胞応答を調べることができるだろう。また当技術分野では、与えられた細胞におけるＣａ２＋とｃＡＭＰ活性化との同時検査に基づいてオーファンＧＰＣＲのリガンドを同定するために、また、ＧＰＣＲ媒介活性を調整する薬剤を同定するために、生細胞中のｃＡＭＰを直接検査する能力も必要とされている。これらの要求及び他の要求は本発明によって満たされる。
【発明の概要】
【００１４】
本発明のアッセイ及び方法では、ＣＮＧチャネルを利用して、ＧＰＣＲシグナル伝達カスケードの活性、特にＧＰＣＲの活性をモニターする。これらのアッセイにおいてＧＰＣＲ及びＣＮＧチャネルは、前記細胞にとって内在性であってもよいし、外来性であってもよい。また、本発明のアッセイ及び方法では、プロミスカスＧタンパク質を含む内在性又は外来性Ｇタンパク質を使用することができる。
【００１５】
いくつかの実施形態では、本発明は、第１ポリヌクレオチドに作動可能に連結された第１プロモーターを含む第１核酸であって、前記ポリヌクレオチドがＧタンパク質共役受容体（ＧＰＣＲ）タンパク質をコードする配列を含むものと、第２ポリヌクレオチドに作動可能に連結されたプロモーターを含む第２核酸であって、前記第２ポリヌクレオチドが環状ヌクレオチド作動性（ＣＮＧ）チャネルをコードする配列を含むものとを含有する宿主細胞を提供する。いくつかの実施形態では、上記環状ヌクレオチド作動性チャネルは、ｃＡＭＰに対するそのチャネルの感受性を当該突然変異を含まないチャネルよりも高くするような突然変異を、少なくとも１つは含む。いくつかの実施形態では、上記ＧＰＣＲ及び／又はＣＮＧチャネルが、上記細胞では、通常は発現していない。上記の核酸は、１つの分子の一部であっても、異なる分子の一部であってもよい。上記の核酸は当業者に知られる任意の形態で細胞に与えることができる。例えば上記の核酸は、その一方又は両方が、ウイルス及び／又はプラスミドの一部であってよく、且つ／又は上記細胞のゲノムから発現してもよい。
【００１６】
いくつかの実施形態では、上記分子の１つ以上を細胞ゲノムから発現させる細胞株を利用又は作製することが望ましい場合がある。タンパク質を発現させるための安定細胞株は当業者であれば作製することができる。本発明のいくつかの実施形態では、一方のタンパク質を細胞のゲノムから発現させ、他方のタンパク質を外来核酸、好ましくはウイルス又はプラスミドから発現させることができる。本発明の細胞は、どの種類の細胞であってもよいが、好ましくは哺乳動物細胞等の真核細胞である。本発明の実施に適した細胞の例にはＢＨＫ細胞、マウスＬ細胞、ジャーカット細胞、１５３ＤＧ４４細胞、ＨＥＫ細胞、ＣＨＯ細胞、ＰＣ１２細胞、ヒトＴリンパ球細胞及びＣｏｓ−７細胞等があるが、これらに限られるわけではない。
【００１７】
本発明で使用されるＣＮＧチャネルは、野生型チャネルであってもよいし、ｃＡＭＰに対する応答性が向上するように突然変異させたチャネルであってもよい。本発明の野生型ＣＮＧチャネルはホモマーであっても、ヘテロマーであってもよい。これらのチャネルは、ｃＡＭＰに対するそのチャネルの感受性を当該突然変異を含まないチャネルよりも高くするような突然変異を１つ以上含むことができる。ｃＡＭＰに対するそのチャネルの感受性を当該突然変異を含まないチャネルよりも高くするような突然変異を２つ以上含むチャネルも、本発明に包含される。ｃＡＭＰに対するそのチャネルの感受性を当該突然変異を含まないチャネルよりも高くするような突然変異を３つ以上含むチャネルも、本発明に包含される。本発明のＣＮＧチャネルをコードする核酸分子は、配列番号：１、５及び７に記載する核酸配列の１つ以上の全部又は一部を含みうる。一部の本発明ＣＮＧチャネルタンパク質は、配列番号：２、４、６及び８に記載するタンパク質配列の１つ以上の全部又は一部を含みうる。
【００１８】
いくつかの実施形態では、本発明で使用されるＣＮＧチャネルは、ｃＧＭＰに応答しうる。他の実施形態では、本発明で使用されるＣＮＧチャネルは、類似体もしくは誘導体環状プリン一リン酸（ｃＰｕＭＰ）又は環状ヌクレオチド一リン酸（ｃＮＭＰ）に応答しうる。更に別の実施形態では、本発明で使用されるＣＮＧチャネルは、ｃＡＭＰ、ｃＧＭＰ、類似体もしくは誘導体ｃＰｕＭＰ又はｃＮＭＰのうちの１つだけに応答しうる。好ましい一実施形態では、本発明で使用されるＣＮＧチャネルは、ｃＡＭＰ、ｃＧＭＰ、類似体もしくは誘導体ｃＰｕＭＰ、又はｃＮＭＰのうちの少なくとも１つに応答しうる。更にもう一つの好ましい実施形態では、本発明で使用されるＣＮＧチャネルは、ｃＡＭＰ、ｃＧＭＰ、類似体もしくは誘導体ｃＰｕＭＰ、又はｃＮＭＰのうちの２つ以上に応答しうる。
【００１９】
本発明のＧＰＣＲをコードする核酸分子は、完全長野生型Ｇタンパク質共役受容体をコードしてもよいし、突然変異型ＧＰＣＲをコードしてもよい。好ましい突然変異体としては、例えばＮ末端切断体、Ｃ末端切断体ならびに挿入及び／又は欠失突然変異体が挙げられる。他の好ましい突然変異体は、少なくとも１つの保存的アミノ酸塩基置換又は非保存的アミノ酸塩基置換を持ちうる。更に他の好ましい突然変異体は、Ｎ末端切断、Ｃ末端切断、挿入、欠失、保存的アミノ酸塩基置換及び非保存的アミノ酸塩基置換からなる群より選択される少なくとも２つを含む突然変異の組合せを持ちうる。ある突然変異型ＧＰＣＲをアゴニストと接触させた時に、その突然変異型ＧＰＣＲがＧＰＣＲ媒介活性を誘発する能力を持つのであれば、その突然変異型ＧＰＣＲは本発明での使用に適している。
【００２０】
いくつかの実施形態では、本発明の細胞は、第３ポリヌクレオチドに作動可能に連結された第３プロモーターを含む第３核酸であって、前記第３ポリヌクレオチドがＧタンパク質をコードする配列を含むものを含有してもよい。上記Ｇタンパク質はプロミスカスＧタンパク質であってもよい。上記Ｇタンパク質は上記細胞中で通常時でも発現しうるが、細胞が第３核酸を含有する場合は、より高レベルに発現しうる。もう一つの選択肢として、上記Ｇタンパク質は、上記細胞では本来発現しないＧタンパク質であってもよい。
【００２１】
本発明のいくつかの実施形態では、上記Ｇタンパク質共役受容体はＧαｓ、Ｇαｉ、Ｇα１６又はＧαｑからなる群より選択される少なくとも１つのＧタンパク質と実質的に共役する。もう一つの選択肢として、上記Ｇタンパク質共役受容体は、例えばＧαｑｓ等のハイブリッドＧタンパク質と実質的に共役してもよい。
【００２２】
もう一つの態様として、本発明は、ＧＰＣＲの活性を検出する方法であって、ｃＡＭＰに対する当該チャネルの感受性を増大させる１つ以上の突然変異を含んでもよい環状ヌクレオチド作動性チャネルを発現させる細胞中で、前記ＧＰＣＲを（所望により、外来ＧＰＣＲコード核酸分子から）発現させて、前記チャネルの活性を測定することによって行われ、前記チャネルの活性が前記ＧＰＣＲの活性を示す方法を提供する。ＣＮＧチャネルは外来核酸から発現させてもよいし、前記細胞のゲノムから発現させてもよい。いくつかの実施形態では、測定は、色素の使用、例えばＵＶに基づくイメージングシステムによって検出することができる蛍光色素の使用を伴ってもよい。好ましい色素には、例えばＣａ２＋感受性色素及び電位感受性色素等があるが、これらに限られるわけではない。いくつかの実施形態では、測定には、単一細胞におけるＣＮＧチャネル活性の活性化を決定することが伴ってもよい。これは、当業者に知られている任意の手段を使って、例えばＵＶに基づく蛍光により、顕微鏡を使って、達成することができる。顕微鏡を使用する場合は、その顕微鏡をコンピュータシステムに接続することが望ましいこともある。このコンピュータシステムは、個々の細胞を追跡し、統計解析を行うために使用することができる。
【００２３】
いくつかの実施形態では、本発明はマルチウェルプレート（９６穴、３８４穴等）で行う構成とし、測定はマルチウェルマイクロプレートリーダーを使って行うことができる。適切なリーダーの例として、ＣＣＤカメラを備えた蛍光測定法に基づくリーダーであるもの、及び蛍光測定法に基づく走査型マイクロプレートリーダーであるものが挙げられる。
【００２４】
いくつかの実施形態では、本発明方法の実施前、実施中又は実施後に、細胞を固体表面に付着させることが望ましい場合がある。適切な固体表面として、例えばスライドやマルチウェルプレートが挙げられるが、これらに限られるわけではない。
【００２５】
場合によっては、本発明方法の感度を増大させることが望ましいこともある。これは、例えば、測定前に細胞をｃＡＭＰ類似体で前処理することによって達成することができる。適切な類似体として、例えばケージド光活性化類似体が挙げられる。
【００２６】
本発明の方法は、プロミスカスＧタンパク質を発現させる細胞を使って実施することができる。プロミスカスＧタンパク質はその細胞のゲノムから発現してもよいし、且つ／又は外来核酸から発現してもよい。
【００２７】
本発明のいくつかの実施形態では、測定されるＧＰＣＲ媒介活性が、イオンフラックスであることができる。この場合、イオンフラックスは、当業者に知られる任意の方法によって、例えば色素のスペクトル特徴の変化を決定する方法や、パッチクランプ法等によって測定することができる。
【００２８】
もう一つの態様として、本発明は、受容体のリガンドを同定する方法であって、前記受容体と、少なくとも１つの環状ヌクレオチド作動性（ＣＮＧ）チャネルとを発現させる細胞を化合物と接触させて、前記ＣＮＧチャネルの活性化を測定することによって行われ、前記化合物が前記受容体のリガンドであることを、前記ＣＮＧチャネルの活性化が示す方法を提供する。いくつかの実施形態では、前記受容体は前記細胞にとって内在性であってよく、そして／又は前記ＣＮＧチャネルは、ｃＡＭＰに対する当該チャネルの感受性が増大するように操作されていてもよい。前記ＣＮＧ及び／又はＧＰＣＲチャネルは外来核酸から発現してもよく、且つ／又は前記細胞のゲノムから発現してもよい。ＣＮＧチャネルの活性化の測定は、当業者に知られる任意の手段によって、例えば色素を使用すること等によって行うことができる。適切な色素の例は、ＵＶに基づくイメージングシステムによって検出することができる蛍光色素である。色素は、好ましくは、Ｃａ２＋感受性色素及び／又は電位感受性色素であることができる。
【００２９】
本リガンド同定法は、単一細胞でのＣＮＧチャネル活性の活性化を測定することにより、単一細胞で使用することができる。このタイプの方法では、顕微鏡を使ったＵＶに基づく蛍光検出を利用することができる。顕微鏡を使用する場合は、顕微鏡をコンピュータシステムに接続することが望ましい。個々の細胞を追跡し、統計解析を行うために、コンピュータシステムを使用してもよい。
【００３０】
本リガンド同定法は、マルチウェル（例えば９６穴、３８４穴）形式で使用することができ、測定はマイクロプレートリーダーを使って行うことができる。適切なリーダーとして、ＣＣＤカメラを備えた蛍光測定法に基づくリーダー及び／又は蛍光測定法に基づく走査型マイクロプレートリーダーが挙げられる。
【００３１】
本リガンド同定法は、固体表面に付着させた細胞を使って行うことができる。細胞は、１つ以上の工程の実施前、実施中又は実施後に、付着させることができる。適切な固体表面として、例えばスライドやマルチウェルプレートが挙げられるが、これらに限られるわけではない。
【００３２】
本リガンド同定法は、リガンドと接触させる前にｃＡＭＰ類似体（例えばケージド光活性化類似体）で前処理しておいた細胞を使って行うことができる。
【００３３】
本リガンド同定法は、プロミスカスＧタンパク質を発現させる１つ以上の細胞を使って行うことができる。
【００３４】
いくつかの実施形態では、本リガンド同定法には、イオンフラックスの決定を含む測定ステップを含めることができる。イオンフラックスは、当業者に知られる任意の手段によって、例えば色素のスペクトル特徴の変化を決定する方法や、パッチクランプ法等によって測定することができる。
【００３５】
もう一つの態様として、本発明は、ＧＰＣ受容体が媒介する活性を調整する薬剤を同定する方法であって、前記受容体と、少なくとも１つの環状ヌクレオチド作動性（ＣＮＧ）チャネル（例えば野生型ＣＮＧ又はｃＡＭＰに対する当該チャネルの感受性が増大するように操作されたＣＮＧ）とを発現させる細胞を、薬剤及び前記受容体のリガンドと接触させ、前記ＣＮＧチャネルの活性化を測定することによって行われる方法を提供する。いくつかの実施形態では、前記薬剤が存在する場合のＣＮＧチャネルの活性化を、前記薬剤が存在しない場合の当該チャネル活性化と比較することが望ましい場合もある。通例、ＣＮＧチャネルの活性化の相異は、その薬剤が活性を調整することを示す。ＣＮＧチャネルは外来核酸から発現してもよく、且つ／又は前記細胞のゲノムから発現してもよい。ＣＮＧチャネルの活性化の測定は色素を使って行うことができる。適切な色素の例は、ＵＶに基づくイメージングシステムによって検出することができる蛍光色素である。色素はＣａ２＋感受性色素及び／又は電位感受性色素であることができる。本発明の色素は、アッセイ前又はアッセイ中に、細胞に外部から添加することができる。あるいは、本発明の色素は、細胞が外来的にプローブとして発現させるものであってもよい。このプローブは、一過性発現又は安定発現が起こるように、前記細胞中に導入することができる。
【００３６】
ＧＰＣ受容体が媒介する活性を調整する薬剤を同定するこの方法は、単一細胞におけるＣＮＧチャネルの活性化を決定することにより、単一細胞で実施することができる。そのような決定を行う方法は当業者には知られており、例えば顕微鏡を使ってＵＶに基づく蛍光による方法等が挙げられる。顕微鏡を使用する場合は、その顕微鏡をコンピュータシステムに接続することができる。そのコンピュータシステムは、個々の細胞を追跡して統計解析を行うものであることができる。
【００３７】
ＧＰＣ受容体が媒介する活性を調整する薬剤を同定するこの方法は、マルチウェル（９６穴、３８４穴等）形式を使用する構成とすることができる。このタイプの構成では、マルチウェルマイクロプレートリーダー、例えばＣＣＤカメラを備えた蛍光測定法に基づくリーダー及び／又は蛍光測定法に基づく走査型マイクロプレートリーダーを使用することができる。
【００３８】
ＧＰＣ受容体が媒介する活性を調整する薬剤を同定する上記の方法は、固体支持体に付着させた細胞を使って実施することができる。細胞は１つ以上の工程の実施前、実施中又は実施後に付着させることができる。適切な固体支持体として、例えばスライドやマルチウェルプレート等が挙げられる。
【００３９】
ＧＰＣ受容体が媒介する活性を調整する薬剤を同定する上記の方法は、環状ヌクレオチド類似体で前処理した細胞を使って行うことができる。適切な類似体として、例えばケージド光活性化類似体が挙げられる。
【００４０】
ＧＰＣ受容体が媒介する活性を調整する薬剤を同定する上記の方法はいずれも、プロミスカスＧタンパク質を発現させる細胞を使って実施することができる。
【００４１】
本発明は更に、本発明方法の実施に適したキットも提供する。そのようなキットは、通例、１つ以上の本発明の細胞を適切な容器に含むだろう。キットは、所望により、緩衝液及び／又は塩類及び／又は色素等の１つ以上の試薬を含んでもよい。色素を含める場合、それらは通例、電位感受性色素及び／又はＣａ２＋感受性色素であるだろう。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
【００４２】
I．一般的説明
本発明は、ＧＰＣＲ媒介活性を解析するための物質及び方法を提供する。また、本発明の物質及び方法は、Ｇタンパク質シグナル伝達を調節するための新規治療薬を発見することを目的として、合成小分子及びコンビナトリアル化合物ライブラリー又は天然化合物ライブラリーをスクリーニングするためにも使用することができる。
【００４３】
Ａ．定義
以下の説明では、当業者に知られている数多く用語及び表現を使用する。明瞭で一貫した解釈がなされるように、いくつかの用語及び表現について定義を述べる。
【００４４】
「実質的に相互作用する」とは、本明細書では、ある分子が別の分子に及ぼす作用の量、例えばＧタンパク質に対するＧＰＣＲの作用の量を指す。ある相互作用が、生理学的影響を持ちうる強さの、検出可能な応答をもたらすならば、その相互作用は実質的である。
【００４５】
細胞の「ゲノム」とは、本明細書では、その細胞の染色体に含まれている遺伝物質を指す。
【００４６】
「ＧＰＣＲ媒介活性」とは、本明細書では、ＧＰＣＲによって媒介されるシグナル伝達が影響を及ぼしうる任意の細胞過程を指す。この用語は、環状ヌクレオチド産生、Ｃａ２＋流入、イノシトール三リン酸（ＩＰ３）及びジアシルグリセロール産生等が含まれると理解されるが、これらに限られるわけではない。
【００４７】
場合によっては、他の既知ＧＰＣＲに対する相同性によって、推定上のＧＰＣＲを同定することもできる。ヌクレオチド配列レベル又はアミノ酸配列レベルでの相同性又は一致度は、配列類似性検索用に設計されたプログラムｂｌａｓｔｐ、ｂｌａｓｔｎ、ｂｌａｓｔｘ、ｔｂｌａｓｔｎ及びｔｂｌａｓｔｘ（Ａｌｔｓｃｈｕｌ等，Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓ ２５：３３８９−３４０２，１９９７、及びＫａｒｌｉｎ等，Ｐｒｏｃ Ｎａｔｌ Ａｃａｄ Ｓｃｉ ＵＳＡ ８７：２２６４−２２６８，１９９０、どちらも参照としてその全文は、本明細書に組み入れられる）で使用されるアルゴリズムを使って、ＢＬＡＳＴ（Ｂａｓｉｃ Ｌｏｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ Ｓｅａｒｃｈ Ｔｏｏｌ）解析により決定される。ＢＬＡＳＴプログラムが用いるアプローチでは、まず、ギャップあり及びギャップなしで、問い合わせ配列とデータベース配列との間の類似セグメントを考え、次に、確認されたすべてのマッチについてその統計的有意性を評価し、最後に、予め選択しておいた有意性の域値を満足するマッチだけを要約する。配列データベースの類似性検索における基本的な問題に関する考察は、参照としてその全文が本明細書に組み入れられるＡｌｔｓｃｈｕｌ等（Ｎａｔｕｒｅ Ｇｅｎｅｔｉｃｓ ６：１１９−１２９，１９９４）にみることができる。ヒストグラム（ｈｉｓｔｇｒａｍ）、一覧表表示数（ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｓ）、アラインメント表示数（ａｌｇｉｎｍｅｎｔｓ）、期待値（ｅｘｐｅｃｔ）（すなわちデータベース配列に対するマッチを表示するための統計的有意性の閾値）、カットオフ（ｃｕｔｏｆｆ）、置換行列（ｍａｔｒｉｘ）及びフィルター（低複雑度領域）（ｆｉｌｔｅｒ（ｌｏｗ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ））に関する検索パラメータはデフォルト設定とする。ｂｌａｓｔｐ、ｂｌａｓｔｘ、ｔｂｌａｓｔｎ、及びｔｂｌａｓｔｘで使用されるデフォルトのスコア行列は、長さが８５（ヌクレオチド塩基又はアミノ酸）を超える問い合わせ配列に推奨されるＢＬＯＳＵＭ６２行列（Ｈｅｎｉｋｏｆｆ等，Ｐｒｏｃ Ｎａｔｌ Ａｃａｄ Ｓｃｉ ＵＳＡ ８９：１０９１５−１０９１９，１９９２，この文献は参照により全文が本明細書に組み込まれる）である。
【００４８】
ｂｌａｓｔｎの場合、スコア行列はＭ（すなわちマッチする残基の対に与えられるスコア）とＮ（すなわちミスマッチする残基のペナルティスコア）との比によって設定され、ＭとＮのデフォルト値はそれぞれ＋５と−４である。４つのｂｌａｓｔｎパラメータは次のように調節した。Ｑ＝１０（ギャップ開始ペナルティ）、Ｒ＝１０（ギャップ延長ペナルティ）、ｗｉｎｋ＝１（問い合わせ配列上の位置ｗｉｎｋ個ごとにワードヒットを生成）、及びｇａｐｗ＝１６（ギャップ付きのアラインメントを生成するウィンドウ幅を設定）。これと等価なＢｌａｓｔｐパラメータ設定は、Ｑ＝９、Ｒ＝２、ｗｉｎｋ＝１及びｇａｐｗ＝３２だった。ＧＣＧパッケージ・バージョン１０．０に含まれる配列間のＢｅｓｔｆｉｔ比較では、ＧＡＰ＝５０（ギャップ開始ペナルティ）及びＬＥＮ＝３（ギャップ延長ペナルティ）というＤＮＡパラメータを使用し、タンパク質比較でこれと等価な設定は、ＧＡＰ＝８及びＬＥＮ＝２である。
【００４９】
「ストリンジェントな条件」とは、本明細書では、（１）洗浄に、低イオン強度及び高温（例えば５０℃の０．０１５Ｍ ＮａＣｌ／０．００１５Ｍクエン酸ナトリウム／０．１％ＳＤＳ）を使用する条件、又は（２）ハイブリダイゼーション中に、ホルムアミド等の変性剤（例えば５０％（容量／容量）ホルムアミド）を、７５０ｍＭ ＮａＣｌ、７５ｍＭクエン酸ナトリウムを含む０．１％ウシ血清アルブミン／０．１％フィコール／０．１％ポリビニルピロリドン／５０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ６．５）と共に、４２℃で使用する条件である。もう一つの例は、４２℃の５０％ホルムアミド、５×ＳＳＣ（０．７５Ｍ ＮａＣｌ、０．０７５Ｍクエン酸ナトリウム）、５０ｍＭリン酸ナトリウム（ｐＨ６．８）、０．１％ピロリン酸ナトリウム、５×デンハルト液、超音波処理サケ精子ＤＮＡ（５０μｇ／ｍｌ）、０．１％ＳＤＳ及び１０％デキストラン硫酸でハイブリダイゼーションを行い、０．２×ＳＳＣ及び０．１％ＳＤＳ中、４２℃で洗浄を行う条件である。当業者であれば、明瞭で検出可能なハイブリダイゼーションシグナルを得るのに適したストリンジェンシー条件を容易に決定し、修正することができる。好ましい分子は、上記の条件で配列番号：１、３の相補鎖にハイブリダイズし、且つ機能的なタンパク質をコードするものである。更に一層好ましいハイブリッド形成分子は、上記の条件で、配列番号：１、３のオープンリーディングフレームの相補鎖にハイブリダイズするものである。
【００５０】
ある核酸分子が他のポリペプチドをコードする夾雑核酸分子から実質的に分離されている場合、その核酸分子を、本明細書では、「単離」されているという。
【００５１】
本発明は更に、コード核酸分子の断片も提供する。コード核酸分子の断片とは、本明細書では、タンパク質コード配列全体の小部分を指す。断片のサイズは意図する目的によって決まるだろう。例えば、当該タンパク質の活性部分をコードするように断片を選択する場合、その断片は、そのタンパク質の機能領域をコードするほどの大きさを持つ必要があるだろう。例えば、予想される抗原領域に相当するペプチドをコードする断片を製造することができる。断片を核酸プローブ又はＰＣＲプライマーとして使用する予定である場合は、プロービング／プライミング中に生じる偽陽性の数が比較的少なくなるように、断片の長さを選択する。
【００５２】
ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）用のプローブ又は特異的プライマーとして使用されるか、本発明のタンパク質をコードする遺伝子配列を合成するために使用される、本発明のコード核酸分子の断片（すなわち合成オリゴヌクレオチド）は、Ｍａｔｔｅｕｃｃｉらのホスホトリエステル法（Ｊ Ａｍ Ｃｈｅｍ Ｓｏｃ １０３，３１８５−３１９１，１９８１）等の化学的方法によって、又は自動合成法を使って、容易に合成することができる。更に大きいＤＮＡ断片も、当該遺伝子の様々なモジュールセグメントを規定するオリゴヌクレオチド群を合成した後、オリゴヌクレオチドを連結して完全な改変遺伝子を構築する方法等、周知の方法によって容易に製造することができる。
【００５３】
本明細書にいう「突然変異体」又は「突然変異型」ＣＮＧチャネルは、改変されたアミノ酸配列を持つサブユニットを含むものである。アミノ酸配列の改変としては、例えばＮ末端切断、Ｃ末端切断、アミノ酸残基欠失、アミノ酸残基付加、保存的又は比保存的アミノ酸残基置換等が挙げられるが、これらに限られるわけではない。突然変異型ＣＮＧチャネルサブユニットはそのアミノ酸配列中に１つ以上、２つ以上又は３つ以上の改変を含みうる。突然変異型ＣＮＧチャネルは、少なくとも２種類のサブユニットタイプ（例えばα及びβ）から構成されるヘテロマーであることができる。突然変異型ＣＮＧチャネルは、異なる突然変異を持つサブユニットを含むという意味でヘテロマーであることができる。突然変異型ＣＮＧチャネルは、少なくとも１つの突然変異型サブユニットと少なくとも１つの野生型サブユニットとを含むという意味でヘテロマーであることができる。また、突然変異型ＣＮＧチャネルは、天然の細胞で発現されるＣＮＧチャネルを通常構成している野生型サブユニットのすべてに相当するサブユニットを含み、それらサブユニットの少なくとも１つが、そのアミノ酸配列に少なくとも１つの改変を含むヘテロマーであることもできる。突然変異型ＣＮＧチャネルは、そのＣＮＧチャネルを発現させるように形質転換される組換え細胞と同じ種に由来するサブユニットから構成させることができる。突然変異型ＣＮＧチャネルは、そのＣＮＧチャネルを発現させるように形質転換される組換え細胞とは異なる種に由来するサブユニットから構成させることができる。突然変異型ＣＮＧチャネルは異なる種に由来するサブユニットから構成させることもできる。突然変異型ＣＮＧチャネルは、例えばラット、マウス、ヒト、ウシ、イヌ、ネコ、その他任意の哺乳動物又は脊椎動物、ショウジョウバエ及び他の昆虫、ならびに線虫（Ｃ．ｅｌｅｇａｎｓ）等、どのような種に由来するサブユニットを含んでもよい。
【００５４】
本明細書にいう「野生型」ＣＮＧチャネルは、自然源から単離されるサブユニットに突然変異が加えられていないサブユニット、又は自然源から単離されるサブユニットと比較して突然変異を持つが、その突然変異がチャネルの機能又は活性を実質的に変化させないようなサブユニットから構成されるものである。野生型ＣＮＧチャネルは、好ましくは、少なくとも２種類のサブユニットタイプ（例えばα及びβ）から構成されるヘテロマーである。いくつかの好ましい実施形態では、野生型ＣＮＧチャネルは、３種類目のサブタイプを含んでもよい。野生型ＣＮＧチャネルは、天然の細胞で発現されるＣＮＧチャネルを通常構成しているサブユニットのすべてを含むヘテロマーであることもできる。野生型ＣＮＧチャネルは、そのＣＮＧチャネルを発現させるように形質転換される組換え細胞と同じ種に由来するサブユニットから構成させることができる。野生型ＣＮＧチャネルは、そのＣＮＧチャネルを発現させるように形質転換される組換え細胞とは異なる種に由来するサブユニットから構成させることができる。野生型ＣＮＧチャネルは異なる種に由来するサブユニットから構成させることができる。また、野生型ＣＮＧチャネルは、例えばラット、マウス、ヒト、ウシ、イヌ、ネコ、その他任意の哺乳動物又は脊椎動物、ショウジョウバエ及び他の昆虫、ならびに線虫（Ｃ．ｅｌｅｇａｎｓ）等、どのような種に由来するサブユニットを含んでもよい。本発明のＣＮＧチャネルサブユニットは、単一のベクターに乗せて宿主細胞に導入してもよいし、複数のベクターに乗せて宿主細胞に導入してもよい。例えば野生型α／βヘテロマー型ＣＮＧチャネルの場合、αサブユニットとβサブユニットのコード配列は、宿主細胞に導入される単一のベクター上にあってもよいし、宿主細胞に個別に又は同時に導入される別個のベクター上にあってもよい。
【００５５】
本明細書で使用する「電位感受性色素」又は「膜電位色素」という用語は、脱分極した細胞に侵入し、細胞内タンパク質又は膜に結合して、増大した蛍光を示す色素を包含する。電位感受性色素には、例えばカルボシアニン、ローダミン、オキソノール類、及びメロシアニンビスバルビツル酸オキソノール類等があるが、これらに限られるわけではない。電位感受性色素及び膜電位色素には、宿主細胞に発現させるためのベクターに組み込むことができる核酸配列によってコードされるプローブも包含される。
【００５６】
本明細書で使用する「カルシウム感受性色素」という用語は、細胞内カルシウムレベルの増加に反応して増大した蛍光を示す色素を包含する。カルシウム感受性色素には、例えばＦｕｒａ−２、Ｆｌｕｏ−３、Ｆｌｕｏ−４及びカルシウムグリーン１等があるが、これらに限られるわけではない。カルシウム感受性色素には、宿主細胞に発現させるためのベクターに組み込むことができる核酸配列によってコードされるプローブも包含され、例えばカメレオン（Ｃａｍｅｌｅｏｎ）等の、エウオリン（Ａｅｕｏｒｉｎ）（Ｅｕｒｏｓｃｒｅｅｎ）や緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）に基づくカルシウムセンサーが挙げられるが、これらに限られるわけではない。
【００５７】
Ｂ．技術
本発明は、コード配列を含有する組換えＤＮＡ分子（ｒＤＮＡ）も提供する。好ましいコード配列は、ＧＰＣＲ及び／又はＧタンパク質及び／又はＣＮＧチャネルの１つ以上の野生型又は突然変異型をコードするものである。ｒＤＮＡ分子とは、本明細書では、その場で分子操作が施されたＤＮＡ分子である。ｒＤＮＡ分子を作製する方法は当技術分野ではよく知られている。例えばＳａｍｂｒｏｏｋ等（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ − Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ，Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｐｒｅｓｓ，ニューヨーク州コールドスプリングハーバー，１９８９）を参照されたい。好ましいｒＤＮＡ分子では、コードＤＮＡ配列は、発現制御配列及び／又はベクター配列に作動可能に連結される。
【００５８】
タンパク質コード配列の一つを作動可能に連結するベクター及び／又は発現制御配列の選択は、当技術分野ではよく知られているように、所望する機能的性質（例えばタンパク質発現）と形質転換しようとする宿主細胞とに直接依存する。本発明が考えるベクターは、少なくとも、ｒＤＮＡ分子に含まれている構造遺伝子の複製又は宿主染色体への挿入を指示する能力を持ち、また好ましくは、その発現も指示することができる。
【００５９】
作動可能に連結されたタンパク質コード配列の発現を調節するために使用される発現制御要素は当技術分野では知られており、例えば誘導性プロモーター、構成的プロモーター、分泌シグナル、及び他の調節要素等が挙げられるが、これらに限られるわけではない。誘導性プロモーターは、宿主細胞の培地中の栄養素に反応する等、制御が容易であることが好ましい。
【００６０】
コード配列を含むｒＤＮＡ分子を形成させるために、真核細胞に適合する発現ベクター（好ましくは哺乳動物細胞に適合するもの）を使用することができる。これらに限られるわけではないが、例えばウイルスベクター、プラスミド、その他の真核細胞発現ベクターは、当技術分野ではよく知られており、いくつかの供給業者から入手することができる。通例、所望のＤＮＡセグメントを挿入するのに便利な制限部位を持つそのようなベクターが提供される。そのようなベクターの典型例は、ｐＳＶＬ及びｐＫＳＶ−１０（Ｐｈａｒｍａｃｉａ）、ｐＢＰＶ−１／ｐＭＬ２ｄ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．）、ｐＴＤＴ１（ＡＴＣＣ，＃３１２５５）等の真核発現ベクターである。
【００６１】
本発明で使用されるｒＤＮＡを構築するために用いられる真核細胞発現ベクターは更に、真核細胞中で有効な選択可能マーカー、好ましくは薬物耐性選択マーカーを含んでもよい。薬物耐性マーカーの一例は、その発現によってネオマイシン耐性をもたらす遺伝子、すなわちネオマイシンホスホトランスフェラーゼ（ｎｅｏ）遺伝子である（Ｓｏｕｔｈｅｒｎ等，Ｊ Ｍｏｌ Ａｎａｌ Ｇｅｎｅｔ １：３２７−３４１，１９８２）。もう一つの選択肢として、選択可能マーカーは、独立したプラスミド上に存在することもでき、それら２つのベクターは、宿主細胞の同時トランスフェクションによって導入され、その選択マーカーに適した薬物を含む培地で培養することによって選択される。
【００６２】
次に、核酸分子を、好ましくは、上述のように適切な制御配列と作動可能に連結した状態にして、タンパク質オープンリーディングフレームを含有する発現単位を形成させる。この発現単位を使って適切な宿主を形質転換し、形質転換した宿主を、組換えタンパク質の産生が可能な条件下で培養する。
【００６３】
組換えタンパク質の発現には、様々な哺乳動物細胞培養系も使用することができる。哺乳類発現系の例には、Ｇｌｕｚｍａｎ（Ｃｅｌｌ ２３：１７５，１９８１）に記載されているサル腎線維芽細胞のＣＯＳ−７株、及び適合するベクターを発現させることができる他の細胞株、例えばＣ１２７、３Ｔ３、ＣＨＯ、ＨｅＬａ及びＢＨＫ細胞株等がある。哺乳類発現ベクターは、複製起点、適切なプロモーター及びエンハンサーを含み、また必要なリボソーム結合部位、ポリアデニル化部位、スプライス供与部位、スプライス受容部位、転写終結配列及び５’隣接比転写配列は、どれでも含むだろう。必要な非転写遺伝要素を提供するために、ＳＶ４０のスプライス部位及びポリアデニル化部位に由来するＤＮＡ配列を使用することができる。上述した工程のそれぞれは、様々な方法で行うことができる。例えば、所望するコード配列をゲノム断片から得て、それを適当な宿主中で直接使用することができる。様々な宿主で作動可能な発現ベクターの構築は、上述のように、適当なレプリコンと制御配列とを用いて達成することができる。制御配列、発現ベクター及び形質転換法は、遺伝子を発現させるために使用する宿主細胞のタイプに依存し、上に詳述したとおりである。そのままでは利用できる適切な制限部位がない場合は、切り出し可能な遺伝子をこれらのベクターに挿入することができるように、適切な制限部位をコード配列の末端に付加することができる。
【００６４】
発現ベクター上の他の変異体として、目的の遺伝子と他のポリペプチドとの融合タンパク質が挙げられる。用途としては、例えば可視化の手段（緑色蛍光タンパク質ＧＦＰ及びその変異体）又はタンパク質精製（ポリヒスチジン又はグルタチオン−Ｓ−トランスフェラーゼＧＳＴ）等が挙げられるが、これらに限られるわけではない。
【００６５】
特に、ゲノムＤＮＡ、ｃＤＮＡ、ｍＲＮＡ及びアンチセンス分子、ならびに代替主鎖に基づく核酸又は代替塩基を含む核酸が考えられ、天然源由来であるか合成物であるかを問わない。しかし、そのような核酸は更に、本発明のタンパク質をコードするもの、本発明のタンパク質をコードする核酸に適切なストリンジェンシー条件でハイブリダイズするもの、又は本発明のタンパク質をコードする核酸に相補的であるものを含めて、先行技術のどの核酸に対しても新規であり非自明であると定義される。
【００６６】
本発明のコード核酸分子は更に、診断用及びプローブ用の検出可能なラベルを含むように修飾することができる。そのようなラベルは当技術分野では種々知られており、本明細書に記載するコード分子と組み合わせて容易に使用することができる。適切なラベルには、例えばビオチン、放射標識ヌクレオチド等があるが、これらに限られるわけではない。当業者であれば、本発明核酸分子の標識変異体を得るために、それらのラベルをどれでも容易に使用することができる。
【００６７】
ヌクレオチド配列の欠失、付加又は改変による核酸分子の一次構造の修飾は、コードされているタンパク質の活性を破壊することなく行うことができる。そのような置換又は他の改変は、本発明の想定範囲に包含されるアミノ酸配列を持つタンパク質をもたらす。
【００６８】
II．具体的実施形態
Ａ．Ｇタンパク質共役受容体
ゲノムデータベースから同定することができるＧＰＣＲ遺伝子は、匂い受容体及び味覚受容体を除いて、現在約４００個ある。これらのうち約２００個についてはリガンドが同定されているが、残りはまだ「オーファン受容体」である。これらオーファンＧＰＣＲの天然の生物学的リガンドを同定して、それらの生物学的機能及び疾患との関連を解明することができれば、それらオーファンＧＰＣＲのアゴニスト及び／又はアンタゴニストが治療上の利益を持つ可能性を明らかにするための手がかりになる。リガンドがわかっているＧＰＣＲについては、ＧＰＣＲ媒介活性を調整する薬剤を同定することにより、これらの受容体に対して高い親和性と望ましい機能性とを持つ医薬を開発して、それらの臨床上の可能性を評価することができる（総説として、Ｄｅｂｏｕｃｋ及びＭｅｔｃａｌｆ，２０００，Ａｎｎｕ．Ｒｅｖ．Ｐｈａｒｍａｃｏｌ． Ｔｏｘｉｃｏｌ． ４０：１９３−２０８；Ｈｏｗａｒｄ等，２００１，Ｔｒｅｎｄｓ Ｐｈａｒｍａｃｏｌ． Ｓｃｉ． ２２：１３２−１４０を参照されたい）。
【００６９】
Ｂ．環状ヌクレオチド作動性チャネル
脊椎動物の環状ヌクレオチド作動性（ＣＮＧ）チャネルは、ｃＧＭＰ及びｃＡＭＰのサイトゾル濃度によって制御される陽イオンチャネルである（総説として、Ｋａｕｐｐ，１９９５，Ｃｕｒｒ． Ｏｐｉｎ． Ｎｅｕｒｏｂｉｏｌ． ５：４３４−４４２；Ｆｉｎｎ等，１９９６，Ａｎｎｕ． Ｒｅｖ． Ｐｈｙｓｉｏ． ５８：３９５−４２６；Ｚｏｇｏｔｔａ及びＳｉｅｇｅｌｂａｕｍ，１９９６，Ａｎｎｕ． Ｒｅｖ． Ｎｅｕｒｏｓｃｉ． １９：２３５−２６３；Ｌｉ等，１９９７，Ｑ． Ｒｅｖ． Ｂｉｏｐｈｙｓ． ３０：１７７−１９３を参照されたい）。これらのチャネルは、混合イオン（Ｎａ＋、Ｋ＋及びＣａ２＋）によって運ばれる陽イオン流を通し、電気的興奮とＣａ２＋シグナル伝達の両方を、細胞内環状ヌクレオチド濃度の変化と共役させるのに役立つ。脊椎動物の光受容体及び嗅覚受容体では、ＣＮＧチャネルが膜電位を脱分極させて、細胞の興奮及び順応に関与する数多くのＣａ２＋調節タンパク質の活性を決定する（総説として、Ｋａｕｐｐ及びＫｏｃｈ，１９９２，Ａｎｎｕ． Ｒｅｖ． Ｐｈｙｓｉｏｌ． ５４：１５３−１７５；Ｋｏｃｈ，１９９５，Ｃｅｌｌ Ｃａｌｃｉｕｍ １８：３１４−３２１を参照されたい）。
【００７０】
ＣＮＧチャネルは通例、相同なαサブユニットとβサブユニットとを含むヘテロマルチマーである。一部のＣＮＧチャネルは、第３のサブユニットも持っている。例えば、第３のサブユニットは、ラット嗅覚ＣＮＧチャネルに関して記載されている（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＦ０６８５７２）。これらは電位作動性チャネルスーパーファミリーのメンバーであるが、電位感受性ではなく、環状ヌクレチド濃度の変化に反応する。現在、ＣＮＧチャネルサブユニットをコードする６つのヒト遺伝子が同定されている。ヒトＣＮＧチャネルのアラインメントを図８のパネルＡ〜Ｃに示す。いくつかの哺乳類ＣＮＧチャネルのアラインメントを図９のパネルＡ及びＢに示す。
【００７１】
ＣＮＧチャネルサブユニットは、通例、細胞質Ｎ末端、６つの膜貫通セグメント、及び細胞質Ｃ末端から構成される。５番目と６番目の膜貫通セグメントの間には、チャネル孔の裏打ちに重要なドメイン（Ｐドメイン）が同定されている。様々なアミノ酸残基が、イオン特異性及び活性化特徴と関係づけられている（Ｇａｖａｚｚｏ等，２０００，Ｊ． Ｇｅｎ． Ｐｈｙｓ． １１６：３１１−１５，Ｖａｒｎｕｍ等，１９９５，Ｎｅｕｒｏｎ． １５：６１９−６２５）。
【００７２】
ラット嗅覚ＣＮＧチャネル（ＣＮＧＡ２）は、哺乳動物細胞中で異種発現させると、ｃＡＭＰの５０％有効濃度（ＥＣ５０）が６８μＭである活性化チャネルを形成する（Ｄｈａｌｌａｎら １９９０）。ＣＮＧＢ２又はＣＮＧＢ２及びＣＮＣβ１ｂ（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＦ０６８５７２）と同時発現させると、ｃＡＭＰのＥＣ５０は１０．３μＭ及び４μＭに低下する（Ｂｏｅｎｉｇｋ等 １９９９）。これら野生型ＣＮＧチャネルは、本明細書に開示する方法を適用することによってＧＰＣＲの活性化をモニターするために、直接使用することができる。本発明の野生型ＣＮＧチャネルは、第３のサブユニット（例えばラット嗅覚ＣＮＧチャネルの第３サブユニット（ＧｅｎＢａｎｋ ＡＦ０６５７２）又はそれと等価なラットもしくは他の種のサブユニット）も含むことができる。しかし、ＣＮＧチャネルの突然変異体及びキメラ構築物を使って、ＧＰＣＲ活性化の検出感度を更に向上させることができる。したがって本発明には野生型ＣＮＧチャネルが包含されると共に、３つの領域、すなわち環状ヌクレオチド結合ドメイン、Ｃリンカー領域及びＮＨ２末端に、ＣＮＧチャネルを開口させる環状ヌクレオチドの効力を強化する突然変異を１つ以上持っているＣＮＧチャネルも包含される（Ａｌｔｅｎｈｏｆｅｎ等，１９９１；Ｇｏｒｄｏｎ及びＺａｇｏｔｔａ，１９９５；Ｖａｒｎｕｍ等，１９９５；Ｚｏｎｇ等，１９９８；Ｐａｏｌｅｔｔｉ等 １９９９；Ｌｉ及びＬｅｓｔｅｒ，１９９９；Ｓｈａｐｉｒｏ等，２０００；Ｓｃｏｔｔ等 ２０００；Ｒｉｃｈ等 ２００１；Ｍｏｅｔｔｉｇ等 ２００１１；及び本明細書に開示）。
【００７３】
本発明のＣＮＧチャネルサブユニットは、単一のベクターに乗せて宿主細胞に導入してもよいし、複数のベクターに乗せて宿主細胞に導入してもよい。例えば野生型α／βヘテロマー型ＣＮＧチャネルの場合、αサブユニットとβサブユニットのコード配列は、宿主細胞に導入される単一のベクター上にあってもよいし、宿主細胞に個別に又は同時に導入される別個のベクター上にあってもよい。
【００７４】
Ｃ．Ｇタンパク質
様々なＧアルファサブユニットをコードする２０個を超える遺伝子を含めて、多くのヘテロ三量体型Ｇタンパク質がクローン化されている。それら多様なＧサブユニットは、アミノ酸配列と機能的相同性に基づいて、６つのファミリーに分類されている。それら６つのファミリーはＧｓ、Ｇｉ、Ｇｑ、Ｇｏｌｆ、Ｇｏ、及びＧ１２と名付けられている。細胞質Ｃａ２＋の放出をもたらすＧｑを除けば、他のＧタンパク質はすべて、環状ヌクレオチド（主にｃＡＭＰ）を介して、そのシグナルを媒介する（Ｗａｔｓｏｎ及びＡｒｋｉｎｓｔａｌｌ，Ｔｈｅ Ｇ−ｐｒｏｔｅｉｎ−Ｌｉｎｋｅｄ Ｒｅｃｅｐｔｏｒ Ｆａｃｔｓ Ｂｏｏｋ，Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，ロンドン，１９９４）。
【００７５】
一部のＧタンパク質は「プロミスカス」Ｇタンパク質であると考えられる。なぜならそれらのＧサブユニットは、それらを、通常は他のファミリーのＧタンパク質と共役しているＧＰＣＲと共役させることができるからである。例えばＧαｑファミリーの２つのメンバー、ヒトＧα１６及びそのマウスホモログＧα１５は、プロミスカスＧタンパク質である。これらのＧサブユニットを持つＧタンパク質は様々なＧＰＣＲと相互作用するが、それでもなお、それらの下流エフェクターを特異的に活性化する（Ｎｅｇｕｌｅｓｃｕ等の米国特許第６，００４，８０８号を参照されたい）。
【００７６】
Ｄ．宿主細胞
本発明は更に、ＧＰＣＲ及び／又はＧタンパク質及び／又はＣＮＧチャネルの１つ以上をコードする核酸分子で形質転換させることができる宿主細胞を提供する。宿主細胞には、組換えＣＮＧチャネル発現と組み合わせて本発明の方法に使用することができる内在性ＧＰＣＲ及び／又はＧタンパク質を持つ細胞又は細胞株も含めることができる。好ましい細胞は真核細胞である。本発明を実施するのに役立つ真核細胞として、哺乳動物細胞が挙げられるが、これらに限られるわけではない。その細胞株が細胞培養法に適合し、発現ベクターの増殖及び遺伝子産物の発現に適合する限り、どの細胞でも使用することができる。好ましい真核宿主細胞には、例えば酵母、昆虫細胞、哺乳動物細胞等があり、好ましくは脊椎動物細胞、例えばマウス、ラット、サル又はヒト細胞株に由来するもの等が挙げられるが、これらに限られるわけではない。好ましい真核宿主細胞としては、チャイニーズハムスター卵巣（ＣＨＯ）細胞、例えばＡＴＣＣからＣＣＬ６１として入手できるもの、ＡＴＣＣからＣＲＬ１６５８として入手することができるＮＩＨスイスマウス胚細胞（ＮＩＨ／３Ｔ３）、ベビーハムスター腎細胞（ＢＨＫ）、マウスＬ細胞、ジャーカット細胞、ＳＦ９、アフリカツメガエル卵母細胞、１５３ＤＧ４４細胞、ＨＥＫ細胞、ＰＣ１２細胞、ヒトＴリンパ球細胞及びＣｏｓ−７細胞、ならびにこれに類する真核宿主細胞が挙げられる。
【００７７】
本発明のｒＤＮＡ分子による適切な細胞宿主のトランスフェクションは、使用するベクターのタイプと使用する宿主系とに通例依存する周知の方法によって、達成される。ｒＤＮＡを含むベクターによる脊椎動物細胞の形質転換の場合は、通例、エレクトロポレーション、陽イオン性脂質又は塩処理法が使用される。例えばＧｒａｈａｍ等（Ｖｉｒｏｌ ５２：４５６，１９７３）及びＷｉｇｌｅｒ等（Ｐｒｏｃ Ｎａｔｌ Ａｃａｄ Ｓｃｉ ＵＳＡ ７６：１３７３−１３７６，１９７９）を参照されたい。同様に、Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ／Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、Ｐｒｏｍｅｇａ、Ｑｉａｇｅｎ等の製品を含めて、市販の選択肢も数多くある。
【００７８】
うまく形質転換された細胞、すなわち本発明のｒＤＮＡ分子を含有する細胞は、選択可能マーカーの選択等、周知の技術によって同定することができる。例えば、本発明のｒＤＮＡを導入することによって得られる細胞をクローン化して、単一コロニーを生成させることができる。これらのコロニーから細胞を収集し、溶解し、Ｓｏｕｔｈｅｒｎ（Ｊ Ｍｏｌ Ｂｉｏｌ ９８：５０３，１９７５）の方法又はＢｅｒｅｎｔ等（Ｂｉｏｔｅｃｈ ３：２０８，１９８５）の方法等を使って、そのＤＮＡ内容物をｒＤＮＡの有無に関して調べるか、その細胞から産生されるタンパク質を、免疫学的方法によってアッセイすることができる。
【００７９】
Ｅ．アッセイ形式
本発明は、ＧＰＣＲ媒介活性の有無及び／又は調整についてアッセイするための様々な方法を提供する。好ましい実施形態では、ＣＮＧチャネルの活性化によってｃＡＭＰ産生を検出することができる。いつくかの実施形態では、ＧＰＣＲが活性化され、そのシグナルがＧタンパク質とアデニルシクラーゼとを介してｃＡＭＰの産生に変換され、その結果生成したｃＡＭＰが宿主細胞を活性化することによって起こるＣａ２＋の流入に関して、本発明の宿主細胞をアッセイする。
【００８０】
いくつかの実施形態では、Ｃａ２＋の流入に応答して１つ以上のスペクトル特性を変化させる色素を、本発明の細胞に負荷することができる。いくつかの実施形態では、色素がＣａ２＋を直接結合して、観察しうるスペクトル特性の変化をもたらす。このタイプの色素の一例はｆｕｒａ−２である。
【００８１】
別の実施形態では、ＣＮＧチャネルの活性化がもたらすイオンフラックスに起因して生じる膜電位の変化に反応する色素を、細胞に負荷することができる。このタイプの色素は当業者に知られており（Ｚｏｃｈｏｗｓｋｉ等，２０００，Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ １９８：１−２１）、例えばＭｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．等から販売されている。
【００８２】
ＣＮＧチャネルは、カルシウム感受性色素Ｆｕｒａ−２を使ってＣａ２＋レベルを検出しようとするアッセイで、ｃＡＭＰのセンサーになると提案されている（Ｒｉｃｈ等，２０００，Ｊ． Ｇｅｎ． Ｐｈｙｓｉｏｌ． １１６：１４７−１６１）。ＣＮＧチャネルアルファサブユニットの突然変異体は、Ｃ４６０Ｗ変異（Ｇｏｒｄｏｎ等，１９９７，Ｎｅｕｒｏｎ １９：４３１−４４１）、Ｅ５８３Ｍ変異（Ｖａｒｎｕｍ等，Ｎｅｕｒｏｎ １５，６１９−９２５）及びＹ５６５Ａ変異（Ｌｉ及びＬｅｓｔｅｒ，１９９８，Ｍｏｌ． Ｐｈａｒｍａｃｏｌ． ５５：８７３−８８２）を含めて、数多く同定されている。これらの突然変異体により、ｃＡＭＰに対するＣＮＧチャネルの感受性は強化されたが、その改善された感度でもマルチウェル形式での使用にはまだ不十分である。現在までに報告されたなかで最も良い例でも、ｃＡＭＰ誘導に反応して上昇したＣａ２＋レベルを分光蛍光計で検出するには、３〜４×１０６個の細胞が必要だった（Ｒｉｃｈ等，２００１，Ｊ． Ｇｅｎ． Ｐｈｙｓｉｏｌ． １１８：６３−７７）。これに対し、典型的なマルチウェルアッセイでは、１ウェルあたり約２０〜５０，０００個の細胞が使用され、これはＣａ２＋感受性蛍光色素に求められる細胞数のおよそ１００分の１である。
【００８３】
本発明のアッセイ及び方法で使用することができる電位感受性色素は、細胞膜電位を取り扱うために、古くから使用されてきた（総説としてＺｏｃｈｏｗｓｋｉ等，Ｂｉｏｌ． Ｂｕｌｌ． １９８：１−２１を参照されたい）。Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ（オレゴン州ユージーン）から入手することができるカルボシアニン、ローダミン、オキソノール類及びメロシアニン等、数種類の蛍光色素が開発されている。しばしばＤｉＢａｃ色素と呼ばれる３つのビスバルビツル酸オキソノール類は、約４９０ｎｍ（ＤｉＢＡＣ４（３））、５３０ｎｍ（ＤｉＳＢＡＣ２（３））及び５９０ｎｍ（ＤｉＢＡＣ４（５））に励起極大を持つスペクトル的に異なる電位差測定プローブの一群を形成している。これらの色素は脱分極した細胞に侵入して、そこで細胞内タンパク質又は膜に結合し、増大した蛍光と赤色スペクトルシフトを示す（Ｅｐｐｓ等，１９９４，Ｃｈｅｍ． Ｐｈｙｓ． Ｌｉｐｉｄｓ ６９：１３７−１５０）。脱分極が増加すると、これら陰イオン性色素の流入量が多くなり、したがって蛍光が増大する。ＤｉＢＡＣ４（３）は最も高い電位感受性を持つと報告されている（Ｂｒａｕｎｅｒ等，Ｂｉｏｃｈｉｍ． Ｂｉｏｐｈｙｓ． Ａｃｔａ． ７７１：２０８−２１６）。同様のアッセイが、ＦＬＩＰＲ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，カリフォルニア州サニーベール）等のハイスループットプラットフォームでの膜電位アッセイ用に開発されている。ｃＡＭＰはＣａ２＋だけでなくＮａ＋フラックス及びＫ＋フラックスも誘導するので、ＣＮＧチャネルの存在下でＮａ＋フラックス及びＫ＋フラックスの結果として起こる膜電位の変化は、細胞内ｃＡＭＰ蓄積の指標として使用することができる。
【００８４】
色素のスペクトル特徴の変化は、当業者に知られている任意の手段によって検出することができる。好ましい態様では、本発明のアッセイを単一細胞で行い、顕微鏡イメージングを使ってスペクトル（すなわち蛍光）特徴の変化を検出するか、又はマルチウェル形式で行い、マイクロプレートリーダーを使ってスペクトル特性を決定する。
【００８５】
単一細胞イメージングの好適な構成の一つでは、コンピュータシステムを装備した顕微鏡を使用する。Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓから入手できるＡＴＴＯ’ｓ Ａｔｔｏｆｌｕｏｒ（登録商標）ＲａｔｉｏＶｉｓｉｏｎリアルタイムデジタル蛍光アナライザーは、生細胞中及び調製した標本中の蛍光プローブを解析するための完全統合型ワークステーションである（ＡＴＴＯ，メリーランド州ロックビル）。カルシウムをリアルタイムで可視化することができる。このシステムでは、これらのイオンを個別に、又は組み合わせて同時に（この組合せは使用中のプローブが持つ光学的性質のみによって限定される）、観察することができる。標準的なイメージングシステムは、Ｆｕｒａ−２（カルシウム用）とＧＦＰ（トランスフェクション用）との組合せ等、複数の色素実験を、同じ細胞で同じ期間に行うことができる。複数の色素を使って得られる比画像とグラフィックデータを、オンラインで表示することができる。
【００８６】
本発明のアッセイをマルチウェル形式で行う場合は、使用する色素のスペクトル特性の変化を検出するのに適した装置は、マルチウェルマイクロプレートリーダーである。適切な装置は例えばＭｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ等から市販されている（ＦＬＥＸｓｔａｔｉｏｎ（商標）マイクロプレートリーダー及び流動体輸送システム又はＦＬＩＰＲ（登録商標）システム）。これらのシステムは、Ｆｌｕｏ−３、Ｆｌｕｏ−４及びカルシウムグリーン−１等の市販色素と一緒に使用することができる。これらの指示薬はすべて、可視波長域で励起する。
【００８７】
Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ＤｅｖｉｃｅｓのＦＬＩＰＲ Ｆｌｕｏｒｏｍｅｔｒｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｐｌａｔｅ Ｒｅａｄｅｒ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，カリフォルニア州サニーベール）は、ホスホリパーゼシグナル伝達経路を活性化するＧｑ共役受容体サブクラスの活性化に応答して起こる細胞内からの一過性カルシウム放出をカルシウム感受性色素で検出するためのハイスループットスクリーニングアッセイで使用されている。プロミスカスＧタンパク質が、他のＧＰＣＲに使用されて、様々な結果が得られている。本発明までは、ＧＰＣＲ受容体活性化に関してリアルタイムの速度論的情報をもたらすｃＡＭＰの類似アッセイは、存在しなかった。更に、イメージングプラットフォーム中の生細胞で、ＧＰＣＲリガンドによって活性化された単一細胞におけるｃＡＭＰの蓄積を直接調べる簡単な方法もなかった。
【００８８】
本発明のいくつかの実施形態では、ｃＡＭＰの細胞内レベルを増大させるように設計された化合物で、本発明の細胞を処理することができる。例えば、光子に反応して遊離させることが可能な「ケージド」ｃＡＭＰ類似体で、細胞を処理することができる（Ｃｏｒｒｉｅ等 Ｂｉｏｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ 第２巻 ２４３−３０５頁，Ｗｉｌｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ， 英国チチェスター，及びＨａｇｅｎ等，１９９６，Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ３５：７７６２−７７７１を参照されたい）。
【００８９】
Ｆ．ＧＰＣＲ媒介活性を調整する薬剤を同定する方法
本発明のもう一つの実施形態として、ＧＰＣＲ媒介活性を調整する薬剤を同定する方法を提供する。前記活性に関与するタンパク質に結合する薬剤又はこれらタンパク質の発現に影響を及ぼす薬剤は、前記タンパク質の機能に影響を与える場合もあるし、与えない場合もある。薬剤の機能的作用の検討には、例えば１）リガンド結合に対する作用、２）Ｇタンパク質共役シグナル伝達経路に対する作用、３）受容体ダウンレギュレーション／脱感作の活性化又は阻害等があるが、これらに限られるわけではない。
【００９０】
本発明の一実施形態では、ここに記載する物質と方法とを使って、ＧＰＣＲのリガンドを同定することができる。この実施形態は「オーファン受容体」、すなわちリガンドがまだ同定されていない受容体のリガンドを同定するのに役立つだろう。リガンドは、本発明の細胞を、推定上のリガンドである化合物と接触させることによって同定することができる。細胞には、問題にしているＧＰＣＲを発現させる核酸と、所望であれば、ＣＮＧチャネルを発現させる核酸（ｃＡＭＰに対する感受性が増大するように突然変異しているものを含む）とを、トランスフェクトすることができる。ＧＰＣＲの活性化は、ＣＮＧチャネルの活性化を測定することによってアッセイされる。例えば、細胞にカルシウム感受性色素及び／又は電位感受性色素を負荷し、色素のスペクトル特徴の変化を、推定上のリガンドの存在下及び不在下で、決定することができる。ある化合物がＣＮＧチャネルの開口と、それに伴う色素のスペクトル特徴の変化とを誘導する場合、その化合物はリガンドであると同定される。
【００９１】
本発明のもう一つの実施形態では、ＧＰＣＲ媒介活性を（例えばリガンド結合を変化させること等によって）調整する薬剤の能力を決定することができる。リガンド結合の改変は、標的ＧＰＣＲに対する既知リガンドの結合を調整する被験薬剤の能力によって評価することができる。これは、細胞にトランスフェクトされるＧＰＣＲのリガンドが既に同定されている場合に、上述のアッセイを使って達成することができる。もう一つの選択肢として、リガンドが同定されている内在性ＧＰＣＲを使用してもよい。同定済みリガンドの活性誘導能力を薬剤の存在下及び不在下でアッセイする。ある薬剤の存在下での活性がその薬剤の不在下での活性とは異なる（すなわち、その薬剤の不在下での活性よりも大きいか、小さいか、速度論的特徴が異なる）場合、その薬剤はＧＰＣＲ媒介活性を調整する。阻害曲線等の標準的データ解析方法を使用して、被験薬剤の作用を解析する。
【００９２】
Ｇタンパク質共役シグナル伝達経路の活性化を改変するには、Ｇタンパク質依存的シグナル伝達系と共役した活性な受容体の存在が必要である。一例として、これは、ＧＰＣＲをＧα１６等のプロミスカスＧタンパク質と共に同時トランスフェクトした細胞株を作製することによって達成することができる。このＧタンパク質は万能アダプタとして働き、ＧＰＣＲパートナーによって活性化されると、カルシウム動員をもたらす（Ｍａｒｃｈｅｓｅ等，Ｔｒｅｎｄｓ Ｐｈａｒｍａｃｏｌ Ｓｃｉ，２０：３７０−３７５，１９９９）。そしてそのカルシウム動員は上述のアッセイを利用して容易に評価される。例えば、多くの蛍光細胞内カルシウムプローブをＭｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ， Ｉｎｃ．から入手することができる。細胞内カルシウム濃度の変化はプローブの蛍光強度及び／又は特徴の変化をもたらし、蛍光プレートリーダーを製造者の説明に従って使用することにより、検出することができる。次に、ある薬剤がＧタンパク質共役シグナル伝達に影響を及ぼすことは、適切な濃度（通例、約１０ｐＭ〜１ｍＭ）の被験薬剤の存在下で細胞をインキュベートし、その結果生じる細胞内カルシウム濃度の変化を決定することによって、確認することができる。標準的な用量反応曲線を作成し、解析する。
【００９３】
Ｇ．ＧＰＣＲ媒介活性を調整する薬剤の用途
１つ以上のＧＰＣＲ媒介活性を調整する薬剤、例えばＧＰＣＲのアゴニスト又はアンタゴニストは、ＧＰＣＲの機能と活性が関係する過程を調整するために使用することができる。いくつかの実施形態では、ＧＰＣＲ媒介活性を調整する（増加、減少、又は活性の速度論的特徴を変化させる）薬剤を使って、１つ以上のＧＰＣＲ媒介活性と関係する生物学的過程及び病理学的過程を調整することができる。
【００９４】
本明細書では、対象は、その脊椎動物又は哺乳動物が、本発明のＧＰＣＲタンパク質によって媒介される病理学的過程又は生物学的過程の調整を必要としている限り、任意の脊椎動物、好ましくは哺乳動物であることができる。「哺乳動物」という用語は、哺乳綱に属する個体と定義される。本発明は、ヒト対象の処置にとりわけ有用である。
【００９５】
病理学的過程とは、有害な作用をもたらす種類の生物学的過程を指す。例えば、ある特定のＧＰＣＲ媒介活性又は活性レベルが疾患又は他の病理学的状態と関係する場合がある。ある薬剤がある病理学的過程の程度又は重症度を軽減する場合、本明細書では、その薬剤が病理学的過程を調整するという。例えばＧＰＣＲ媒介活性はＧタンパク質シグナル伝達障害（例えば他の生体アミン受容体に関係する障害）と関係しうる（例えば上記「背景」の項を参照されたい）。
【００９６】
本発明の薬剤は単独で、又は特定の病理学的過程を調整する他の薬剤と組み合わせて、提供することができる。例えば、本発明の薬剤は、他の既知の薬物と組み合わせて投与することができる。２つの薬剤が同時に投与されるか、又はそれらの薬剤が同時に作用するような形で独立して投与される場合、本明細書では、それら２つの薬剤は組み合わせて投与されるという。
【００９７】
本発明の薬剤は、非経口経路、皮下経路、静脈内経路、筋肉内経路、腹腔内経路、経皮経路、又は口腔内経路によって投与することができる。これらに代えて、又はこれらと同時に、経口経路で投与することもできる。投与量は受容者の年齢、健康及び体重、併用治療があればその種類、処置の頻度、所望する作用の性質に依存するだろう。
【００９８】
Ｈ．ＧＰＣＲ媒介活性を調整する薬剤
潜在的薬剤をスクリーニングして、その薬剤の適用によってＧＰＣＲ媒介活性が調整されるかどうかを決定することができる。これは、例えば異常なＧＰＣＲ媒介活性を特徴とする疾患を持つ特定の患者の処置に、ある特定の薬物が有効かどうかを決定する際等に役立ちうる。活性が潜在的薬剤による影響を受けて、活性が正常に戻るか、又は活性が正常に近づくように変化する場合、その薬剤はその疾患の処置に適応を持ちうる。同様に、疾患状態において発現するような活性を誘導する薬剤は禁忌である。
【００９９】
本発明によれば、リガンドが同定されているＧＰＣＲは、ある細胞（例えば罹患細胞）に対する候補薬物又は候補薬剤の作用を評価するためのアッセイの基礎として使用することができる。候補薬物又は候補薬剤を、ＧＰＣＲによって媒介される活性（例えばＣａ２＋流入）を調整する能力に関して、スクリーニングすることができる。
【０１００】
ＧＰＣＲ媒介活性の調整をモニターするためのアッセイでは、ＣＮＧ活性の変化をモニターするために利用できる手段をどれでも使用することができるが、好ましくは上述したアッセイ形式の１つ以上を用いて行う。
【０１０１】
上述の方法でアッセイされる薬剤は、無作為に選択することも、合理的に選択又は設計することもできる。ある薬剤が、本発明タンパク質だけの会合、又は本発明タンパク質とその関連基質、結合パートナー等の会合に関与する特別な配列を考慮しないで、無作為に選択される場合、その薬剤は、本明細書では、無作為に選択されるという。無作為に選択される薬剤の一例は、化合物ライブラリーもしくはペプチドコンビナトリアルライブラリーの使用、又はある生物の成長培地の使用である。
【０１０２】
ある薬剤が、無作為にではなく、その薬剤の作用との関連で標的部位の配列及び／又はそのコンフォメーションを考慮して選択される場合、その薬剤は、本明細書では、合理的に選択又は設計されるという。薬剤は、これらの部位を構成しているペプチド配列を利用することによって、合理的に選択又は合理的に設計することができる。例えば、合理的に選択されたペプチド剤としては、任意の機能的コンセンサス部位と同一であるか、又はその誘導体であるアミノ酸配列を持つペプチドを挙げることができる。
【０１０３】
本発明の薬剤は、例えばペプチド、小分子、ビタミン誘導体、ならびに糖質、脂質、オリゴヌクレオチド、そしてそれらの共有結合的及び非共有結合的組合せであることができる。ドミナントネガティブタンパク質、これらのタンパク質をコードするＤＮＡ、これらのタンパク質に対する抗体、これらのタンパク質のペプチド断片、又はこれらのタンパク質の模倣物を細胞に導入して、機能に影響を及ぼすことができる。「模倣物」とは、ここでは、親ペプチドとは化学的に異なるが、局所的及び機能的には親ペプチドと類似する構造を与えるようなペプチド分子の一領域又は数領域の修飾を指す（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｅｙｅｒｓ（編集），ＶＣＨ ＰｕｂｌｉｓｈｅｒｓのＧｒａｎｔ（１９９５）を参照されたい）。本発明の薬剤の構造上の性質には何も制約がないことは、当業者であればすぐに理解することができる。
【０１０４】
I．ＧＰＣＲ媒介活性を調整する薬剤を含む組成物
本発明の薬剤を含む組成物は、単独で、又は他の組成物及び／又は薬剤と組み合わせて提供することができる。例えば、本発明の薬剤は、他の既知薬物と組み合わせて投与することができる。２つの組成物及び／又は薬剤が同時に投与されるか、又はそれらの薬剤が同時に作用するような形で独立して投与される場合、本明細書では、それら２つの薬剤は組み合わせて投与されるという。
【０１０５】
本発明の薬剤を含む組成物は、非経口経路、皮下経路、静脈内経路、筋肉内経路、腹腔内経路、経皮経路、又は口腔内経路によって投与することができる。これらに代えて、又はこれらと同時に、経口経路で投与することもできる。投与量は受容者の年齢、健康及び体重、併用治療があればその種類、処置の頻度、所望する作用の性質に依存するだろう。
【０１０６】
本発明は、ＧＰＣＲ媒介活性を調整する薬剤を１つ以上含む組成物も提供する。個々の要求は様々であるが、各成分の有効量の至適範囲は、当業者であれば決定することができる。典型的な投与量は０．１〜１００μｇ／ｋｇ体重を含む。好ましい投与量は０．１〜１０μｇ／ｋｇ体重を含む。最も好ましい投与量は０．１〜１μｇ／ｋｇ体重を含む。
【０１０７】
薬理学的に活性な薬剤の他に、本発明の組成物は、作用部位への送達に薬学的に用いることができる製剤への活性化合物の加工を容易にする賦形剤及び補助剤を含む薬学的に許容できる適切な担体を含有することができる。非経口投与に適した製剤として、例えば水溶性活性化合物（例えば水溶性塩）の水溶液が挙げられる。また、活性化合物の懸濁液、例えば適当な油性注射懸濁液も投与することができる。適切な親油性溶媒又は親油性ビヒクルには、例えば脂肪油、例えばゴマ油、又は合成脂肪酸エステル、例えばオレイン酸エチル又はトリグリセリド等がある。水性注射懸濁液は、懸濁液の粘度を増加させる物質、例えばカルボキシメチルセルロース、ソルビトール及び／又はデキストラン等を含有してもよい。所望により、懸濁液は更に安定剤を含有してもよい。また、細胞内への送達を目的として、リポソームを使って薬剤を封入することもできる。
【０１０８】
本発明の全身投与用医薬製剤は、経腸、非経口又は局所投与用に製剤化することができる。実際、活性成分の全身投与を達成するために、これら３タイプの製剤のすべてを同時に使用することができる。
【０１０９】
経口投与に適した製剤としては、硬及び軟ゼラチンカプセル、丸剤、錠剤（コート錠を含む）、エリキシル剤、懸濁剤、シロップ剤又は吸入剤、ならびにその制御放出型が挙げられる。
【０１１０】
本発明の組成物は、インビボで、通常はヒト、ヒツジ、ウマ、ウシ、ブタ、イヌ、ネコ、ラット及びマウス等の哺乳動物に、又はインビトロで使用することができる。
【０１１１】
これ以上説明しなくても、当業者には、上述の説明と以下の具体例とを使って、本発明の化合物を製造し、利用し、本願クレーム方法を実施することができると考えられる。したがって下記の実施例は本発明の好ましい実施形態を具体的に指摘するものであり、本明細書の他の記載を多少なりとも限定する記載であるとみなしてはならない。
【実施例】
【０１１２】
実施例１
単一細胞イメージングアッセイ
図２に単一細胞イメージングアッセイの結果を示す。この実施例では、ＣＮＧチャネル（配列番号：３）を２日間一過性にトランスフェクトしたＨＥＫ２９３細胞に、カルシウム蛍光色素を負荷した後、記録した。具体的には、ＭＡＴＲＩＧＥＬ（Ｂｅｃｔｏｎ Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ，カリフォルニア州サンホゼ）をプレコートした顕微鏡用Ｆｉｓｈｅｒブランドカバーガラス＃１を５μＭ ｆｕｒａ−２ ＡＭ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ，カリフォルニア州サニーベール）を含む培養培地（１０％ウシ胎仔血清を含むＤＭＥＭ）中でインキュベートし、その上で細胞を培養した。カルシウム蛍光はＡｔｔｏｆｌｕｏｒ（登録商標）ＲａｔｉｏＶｉｓｉｏｎ（登録商標）リアルタイム蛍光イメージング装置（ＡＴＴＯ，メリーランド州ロックビル）で記録した。このシステムは、複数の蛍光プローブ（例えばＦｕｒａ−２（カルシウム用）とＧＦＰ（トランスフェクションマーカー）との組合せ等）を使って、同じ期間に同じ細胞中で、実験を行うことができる。複数の色素を使って得られる比画像とグラフィックデータを、オンラインで表示することができる。この実施例では、ＣＮＧチャネルを発現させている単一細胞中のサイトゾル遊離カルシウム濃度の変化をリアルタイムでモニターすることにより、Ｇｓ共役ＧＰＣＲとアデニリルシクラーゼの活性化を検出できることを実証する。図２の矢印で示す時刻にノルエピネフリン（ＮＥ）とフォルスコリン（ｆｏｒｓｋ）を添加したところ、ＧＦＰ陽性（すなわちトランスフェクト）細胞では、サイトゾルカルシウム濃度が上昇し始めた。個々の細胞の反応を示す代表的な２つの画像を、ＮＥ添加前（パネルＡ）及びＮＥ添加後（パネルＢ）に撮影した。ＧＦＰ陽性細胞集団におけるカルシウム蛍光変化をそれぞれ平均してグラフ表示する（パネルＣ）。
【０１１３】
実施例２
マルチウェル形式でのカルシウム感受性色素と電位感受性色素の比較
この実施例では、マイクロプレートリーダーＦＬＥＸｓｔａｔｉｏｎ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，カリフォルニア州サニーベール）を使って記録し、アッセイキットと一緒に提供されるプロトコールをカルシウムアッセイと膜電位アッセイの両方に採用した。ｃＡＭＰに関するＥＣ５０値が配列番号：３よりも低い（Ｒｉｃｈ等，２００１，Ｊ． Ｇｅｎ． Ｐｈｙｓ． １１８：６３−７７）のでｃＡＭＰ変化に対する感受性が向上していると予想される突然変異型ＣＮＧチャネル（配列番号：５）を使ったマルチウェルアッセイの結果を、図３に表す。ＣＮＧチャネルを一過性にトランスフェクトした細胞におけるイソプロテレノール（β２アドレナリン受容体のアゴニスト）に対する反応を、Ｃａ２＋感受性色素ｆｌｕｏ−４を使って決定したものを、図３Ａに示す。１０μＭという飽和量のイソプロテレノールで細胞を刺激した後でも、色素の蛍光に有意な変化はなかった。図３Ｂには、Ｇｑ経路による細胞内貯蔵カルシウムの動員に関する陽性対照として、カルバコール（ムスカリン受容体アゴニスト）による活性化の結果を示す。この処理の結果として、細胞内Ｃａ２＋濃度の変化を観察することができた。
【０１１４】
細胞内ｃＡＭＰの検出にＣＮＧチャネルと膜電位色素が役立つことを立証するために、アデニリルシクラーゼ活性化剤であるフォルスコリンを使って、細胞内ｃＡＭＰを生成させた。ＣＮＧチャネル（配列番号：５）を一過性にトランスフェクトしたＨＥＫ２９３細胞に、電位感受性色素を室温で約０．５時間負荷した。図４は、フォルスコリンを添加した場合に、電位感受性色素の存在下では、マイクロプレートリーダーを使うことにより、電位感受性色素の存在下で細胞内ｃＡＭＰを容易に検出できることを示している。
【０１１５】
実施例３
突然変異型ＣＮＧチャネルと膜電位色素とを用いる、ＧＰＣＲ活性化に応答して生成する細胞内ｃＡＭＰのアッセイ
膜電位アッセイキット（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ，カリフォルニア州サニーベール）の電位感受性色素を用いる類似アッセイの結果を、図５に示す。電位感受性色素の復元には、その市販キットに含まれる緩衝液ではなく、０．１ｍＭ ＭｇＣｌ２及び１ｍＭ ＥＧＴＡを添加してｐＨ７．３に滴定したＤＰＢＳ（二価陽イオン非含有ダルベッコリン酸緩衝塩類）を使用した。ＣＮＧチャネル（配列番号：５）を一過性にトランスフェクトしたＨＥＫ２９３細胞に、電位感受性色素を室温で約０．５時間負荷した。βアドレナリン受容体を活性化するイソプロテレノールの濃度がわずか０．１μＭでも、容易に検出できる蛍光シグナルの変化が認められたのに対して、図３Ａに示すカルシウム感受性色素では、１０μＭのイソプロテレノールでも変化を検出することができなかった。同様に、膜電位色素と、異なるＣＮＧチャネル突然変異体（配列番号：７）とを使って得られた結果を、図６に示す。
【０１１６】
実施例４
ＧＰＣＲとＣＮＧチャネルとを同時発現させ、膜電位色素を用いる、細胞内ｃＡＭＰのアッセイ
本発明のアッセイは、外部から導入したＧＰＣＲを使って行うことができる。ドーパミンＩ型受容体をコードするＤＮＡと、突然変異型ＣＮＧチャネル（配列番号：７）とを、ＨＥＫ２７３細胞に同時トランスフェクトした。前記受容体をその天然リガンドであるドーパミンで活性化した結果を、図７に示す。膜電位色素（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ，カリフォルニア州サニーベール）の存在下でドーパミンを添加すると直ちに、用量依存的な蛍光シグナルが得られる。
【０１１７】
実施例５
一過性トランスフェクト細胞におけるオーファンＧＰＣＲのリガンドの同定
野生型又は突然変異型ＣＮＧチャネルタンパク質をコードする遺伝子と、興味あるＧＰＣＲをコードする遺伝子とは、標準的なトランスフェクション技術を使って、標的細胞にトランスフェクトすることができる（Ａｕｓｕｅｂｌ等，Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｉｎ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ（２００１）Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ）。トランスフェクションの２日後に、９６穴プレートの場合は約５０，０００個／ウェルの細胞、３８４穴プレートの場合は約１０，０００個／ウェルの細胞を使用し、９６穴プレートの場合は１００μＬ／ウェル、３８４穴プレートの場合は２５μＬ／ウェルの播種量で、コンフルエントな細胞単層を作製することができる。
【０１１８】
終夜培養した後、細胞プレートを培養器から取り出すことができる。等体積のローディングバッファー（Ｌｏａｄｉｎｇ Ｂｕｆｆｅｒ）を膜電位色素（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，カリフォルニア州サニーベール）と共に各ウェルに加え（９６穴プレートの場合は１ウェルあたり１００μＬ、３８４穴プレートの場合は２５μＬ）、その細胞プレートを更に３７℃で３０分間インキュベートすることができる。インキュベーション後に、ＦＬＩＰＲ又はＦｌｅｘＳｔａｔｉｏｎを使って、プレートを直接アッセイすることができる。
【０１１９】
候補天然合成リガンドコレクションを入手して、試験のために１ｎＭ〜１０μＭの濃度に希釈することができる。膜電位アッセイは、ＦＬＩＰＲシステムの膜電位アッセイのマニュアルに記載されているように、化合物の添加後直ちに行われるだろう（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，カリフォルニア州サニーベール）。このようなアッセイはＣａ＋＋感受性色素の存在下でも行うことができる（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，カリフォルニア州サニーベール）。
【０１２０】
実施例６
ＧＰＣＲ媒介活性を調整する薬剤の同定
化合物を、１つ以上のＧＰＣＲ媒介活性を調整するための薬剤として機能するそれらの能力について、スクリーニングすることができる。本発明に従って製造された細胞を化合物と接触させて、１つ以上のＧＰＣＲ媒介活性をアッセイすることができる。一例として、ＣＮＧチャネルタンパク質をコードする遺伝子と、興味あるＧＰＣＲをコードする遺伝子とを発現させる安定細胞株を得ることができる（Ａｕｓｕｅｂｌ等，Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｉｎ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ（２００１）Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ）。ＧＰＣＲ遺伝子は内在性であっても外来性であってももよい。９６穴プレートの場合は約５０，０００個／ウェルの細胞、３８４穴プレートの場合は約１０，０００個／ウェルの細胞を使用し、９６穴プレートの場合は１００μＬ／ウェル、３８４穴プレートの場合は２５μＬ／ウェルの播種量で、コンフルエントな細胞単層を作製することができる。
【０１２１】
終夜培養した後、細胞プレートを培養器から取り出すことができる。次に、等体積のローディングバッファーを膜電位色素（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，カリフォルニア州サニーベール）と共に各ウェルに加え（９６穴プレートの場合は１ウェルあたり１００μＬ、３８４穴プレートの場合は２５μＬ）、その細胞プレートを更に３７℃で３０分間インキュベートすることができる。インキュベーション後に、ＦＬＩＰＲを使って、プレートを直接アッセイすることができる。化合物ライブラリーを入手して、試験のために１ｎＭ〜１０μＭの濃度に希釈することができる。膜電位アッセイは、ＦＬＩＰＲシステムの膜電位アッセイのマニュアルに記載されているように、化合物の添加後直ちに行われる（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，カリフォルニア州サニーベール）。このようなアッセイは膜電位色素とＣａ２＋感受性色素の両方の存在下でも行うことができる（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，カリフォルニア州サニーベール）。
【０１２２】
実施例７
３８４穴プレート中のＨＥＫ２９３−ＣＮＧ細胞と膜電位色素とを使った均一な速度論的アッセイ
ＣＮＧチャネルを発現させるように細胞集団を安定に形質転換して、付着培養条件又は懸濁培養条件下で樹立させる。細胞を収集し、１０％ＦＢＳを含有するＤＭＥＭ（高グルコース）中、１×１０６細胞／ｍｌに調節する。その細胞懸濁液２０μｌを３８４穴マイクロプレート（Ｃｏｒｎｉｎｇ；３７１２）の各ウェルに分注し、アッセイに先立って１６〜２４時間インキュベートする。アッセイ直前に、細胞プレートのウェルを顕微鏡で観察して、均一に拡がったコンフルエントな細胞層の存在を確認する。
【０１２３】
膜電位色素（膜電位試薬キット、成分Ａ、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｒ−７０５６）原液は、キットに入っている色素のビン１本を、２０ｍＭ ＨＥＰＥＳ（ｐＨ７．０）を補足した１０ｍｌのダルベッコリン酸緩衝食塩水（ＤＰＢＳ）に溶解することによって調整し、それを１ｍｌずつに小分けして、−８０℃で保存する。色素ローディングバッファー（Ｄｙｅ Ｌｏａｄｉｎｇ Ｂｕｆｆｅｒ）は、３８４穴プレート１枚につき、１ｍｌの色素原液を、２０ｍＭのＨＥＰＥＳ（ｐｈ７．０）を補足した９ｍｌのＤＰＢＳで希釈することによって、アッセイ当日に調製する。１ウェルにつき２０μｌの色素ローディングバッファーを３８４穴細胞プレートに加える。プレートを室温（約２０〜２５℃）で１〜７時間インキュベートする。インキュベーション中に、試験化合物の希釈液を、化合物バッファー（Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ｂｕｆｆｅｒ）（色素ローディングバッファー中の１０ｍＭ ＥＧＴＡ；ｐＨ７．２）に調製する。
【０１２４】
次に、色素負荷細胞プレートをＦＬＩＰＲ３８４、ＦＬＥＸｓｔａｔｉｏｎ又は他の蛍光マイクロプレートリーダーに装填し、蛍光マイクロプレートリーダーの説明書に従ってアッセイする。例えば、ＦＬＩＰＲ３８４では、４８８ｎｍの励起フィルターと５４０〜５９０ｎｍの蛍光フィルターを使用し、ＦＬＥＸｓｔａｔｉｏｎ及び他の蛍光マイクロプレートリーダーの場合は、色素の吸収極大及び蛍光極大に近い波長（例えばＭｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｒ−７０５６の膜電位色素の場合は、励起波長５４０ｎｍ、蛍光波長５６０ｎｍ）を使用する。各ウェルに化合物バッファー中の試験化合物１０μｌを加え、結果を記録する。
【０１２５】
この実施例では、ＣＮＧチャネルアッセイをＨＴＳプラットフォームの一つ、ＦＬＩＰＲ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ）に適合させた。具体的に述べると、ＣＮＧチャネル（配列番号：７）を発現させる安定形質転換ＨＥＫ２９３Ｈ細胞株を、ｃＡＭＰアッセイに使用した。Ｍｕｌｔｉｄｒｏｐ ３８４ディスペンサー（Ｔｉｔｅｒｔｅｋ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．）を使って、ＭＡＴＲＩＧＥＬ（Ｂｅｃｔｏｎ Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ，３５４２３４）でコーティングした３８４穴プレートに、細胞を播種した。ｃＡＭＰ応答に関するＣＮＧチャネルアッセイのウェル間変動を、図１０に示す４分間の記録中に評価した。記録開始の３０秒後に、第１〜１２列のウェルにイソプロテレノール（最終１μＭ）を加えると共に、第１３〜２４列のウェルには対照として化合物バッファーを加えた（図１０）。図１０Ａ及び図１０Ｂでは、ＨＥＫ２９３Ｈ−ＣＮＧ細胞株と、ＣＮＧを持たない親細胞株を、それぞれ使用した。別の記録で、イソプロテレノールに対する用量依存的な応答を得た。様々な用量のイソプロテレノールに応答して生じる複数の蛍光トレースを重ね合わせた（図１０Ｃ）。図１０Ｄは、図１０Ａのプレートから得た１μＭイソプロテレノールに対する複数の反応曲線を重ね合わせることにより、データの均一性を証明している。
【０１２６】
実施例８
ＨＥＫ２９３Ｈ−ＣＮＧ細胞とカルシウム感受性色素とを用いる速度論的アッセイ
ＣＮＧチャネル（例えば配列番号：７）を発現させるように細胞集団（例えばＨＥＫ２９３又はＨＥＫ２９３Ｈ）を安定に形質転換して、付着培養条件又は懸濁培養条件で樹立させる。細胞を収集し、１０％ＦＢＳを含有するＤＭＥＭ（高グルコース）中、１×１０６細胞／ｍｌに調節する。その細胞懸濁液２０μｌを３８４穴マイクロプレートの各ウェルに分注するか、３９６穴マイクロプレートの各ウェルに細胞懸濁液１００μｌを分注し、アッセイに先立って１６〜２４時間インキュベートする。アッセイ直前に、細胞プレートのウェルを顕微鏡で観察して、均一に拡がったコンフルエントな細胞層の存在を確認する。
【０１２７】
カルシウム感受性色素Ｆｌｕｏ−４ ＡＭ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｆ−１４２０２）をＤＭＳＯ中に４ｍＭ原液として調製し、−２０℃で保存する。アッセイ当日に、原液をハンクス平衡塩類溶液（ＨＢＳＳ，ｐＨ７．２）で希釈して、４μＭの最終色素溶液濃度にする。ウェル中のＤＭＥＭ＋ＦＢＳをＨＢＳＳ色素溶液で置き換え、室温で１時間インキュベートすることにより、細胞に色素を負荷する。インキュベーション中に、化合物プレートを調製する。試験化合物をＨＢＳ又は１０ｍＭ ＣａＣｌ２を補足したＨＢＳに溶解する。
【０１２８】
次に、色素負荷細胞プレートをＦＬＩＰＲ３８４、ＦＬＥＸｓｔａｔｉｏｎ又は他の蛍光マイクロプレートリーダーに装填し、蛍光マイクロプレートリーダーの説明書に従ってアッセイする。
【０１２９】
この実施例では、ＣＮＧチャネル（配列番号：７）を発現させる安定形質転換ＨＥＫ２９３Ｈ細胞株を、カルシウム取り込みについてアッセイした。記録開始の３０秒後にイソプロテレノールを、０．３、１．０、３．０、１０．０、３０．０及び３００．０ｎＭの最終濃度でウェルに加えた。対照ウェルには緩衝液だけを加えた。イソプロテレノールに対する用量依存的な応答を記録して、様々な用量のイソプロテレノールに応答して生じる複数の蛍光トレースを、図１１に示すように重ね合わせた。
【０１３０】
実施例９
単一細胞イメージングアッセイ
この実施例では、ＣＮＧ遺伝子（配列番号：７）を発現させる安定形質転換ＨＥＫ２９３Ｈ細胞を、電位感受性色素（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｒ−７０５６）を使ってアッセイした。ＭＡＴＲＩＧＥＬをプレコートした９６穴プレートに細胞を播種した。膜電位蛍光をＰａｔｈｗａｙ ＨＴイメージングプラットフォーム（ＡＴＴＯ，メリーランド州ロックビル）で、同じ期間に同じ細胞で記録した。共焦点蛍光強度画像を２８０〜６５０の任意強度範囲で図１２に示す。これらの画像は、イソプロテレノールを最終濃度が１μＭになるように添加する前、ならびに添加１５秒後、３０秒後及び４５秒後に、図１２Ａに示す順序で得たものである。５０×５０ｕｍの画像領域の１つを図１２Ａに示した。撮像した７１個の細胞で得られた蛍光トレースの平均を図１２Ｂに示した。イソプロテレノールの添加時刻を矢印で示す。
【０１３１】
実施例１０
野生型サブユニット及び突然変異を含むサブユニットのＣＮＧチャネルを使った細胞内ｃＡＭＰのアッセイ
野生型α＋βサブユニットヘテロマー型ＣＮＧチャネル、様々な突然変異を持つホモマー型ＣＮＧチャネルαサブユニット、又はＣＮＧチャネル野生型αサブユニットのみのホモマーを一過性にトランスフェクトした細胞におけるｃＡＭＰ上昇に応答して起こる相対的蛍光応答を調べた。この実施例では、記録を行う２日前に、ラット嗅覚野生型ＣＮＧチャネルαサブユニット（ＮＣＢＩ ＬｏｃｕｓＩＤ ２５４１１，配列番号：１）＋βサブユニット（ＮＣＢＩ ＬｏｃｕｓＩＤ ８５２５８）、突然変異Ｃ４６０Ｒ／Ｅ５８３Ｍ、Ｃ４６０Ｈ／Ｅ５８３Ｍ、Ｃ４６０Ｗ／Ｙ５６５Ａ／Ｅ５８３Ｍ（配列番号：７）又はＹ５６５Ａ（配列番号：３）を含むラット嗅覚ＣＮＧチャネルαサブユニット、及びαサブユニットのみ（ＮＣＢＩ ＬｏｃｕｓＩＤ ２５４１１，配列番号：１）を、ＨＥＫ２９３細胞にトランスフェクトした。膜電位色素（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｒ−７０５６）を含む室温の色素ローディングバッファー中で、これらの細胞をインキュベートした。イソプロテレノールを実施例８と同様に化合物バッファに溶解して最終濃度を３００ｎＭとし、矢印で示した時刻に添加した（図１３）。図１３は、野生型のαサブユニット及びβサブユニットから構成されるヘテロマー型ＣＮＧチャネルを発現させる細胞におけるイソプロテレノール応答が、野生型αサブユニットホモマー又はＣ４６０Ｒ／Ｅ５８３Ｍ、Ｃ４６０Ｈ／Ｅ５８３Ｍ、Ｃ４６０Ｗ／Ｙ５６５Ａ／Ｅ５８３ＭもしくはＹ５６５Ａの突然変異を含むαサブユニットモノマーによって形成されるＣＮＧチャネルを発現させる細胞と同等か、それより大きいことを示している（図１３）。
【０１３２】
実施例１１
ＣＮＧチャネルアッセイと従来の転写アッセイ及びｃＡＭＰ ＥＬＩＳＡアッセイとの感度比較
ｃＡＭＰ抗体の競合的結合又はｃＡＭＰ応答配列（ＣＲＥ）によって調節される遺伝子の転写という原理に基づいて、多くのｃＡＭＰアッセイ技術が開発されている。ｃＡＭＰ特異抗体を使用するアッセイでは、ｃＡＭＰをアッセイ媒質に放出させるために、細胞溶解が必要である。結果として、細胞数が減少するにつれてアッセイ感度が損なわれる。遺伝子レポーターアッセイでは、様々なシグナル伝達経路がＣＲＥ転写に影響を及ぼしうるので、偽陽性及び陰性の記録が増えると予想される。これに対して、ＣＮＧチャネルアッセイでは、従来の間接的ｃＡＭＰアッセイ技術に付随する問題を避けるために、細胞内でｃＡＭＰの直接的な生理学的読出しが行われる。ＣＮＧチャネルは、形質膜にターゲティングされ、アデニリルシクラーゼと共存して、局所的ｃＡＭＰ上昇の高感度な検出を可能にする。ＣＮＧチャネルアッセイにおける蛍光読出しは単一の生細胞の活性に由来するので、間接的アッセイで起こりうるような細胞数の減少によるアッセイ感度の低下は起こらない。
【０１３３】
９６穴形式で、ＣＮＧチャネルアッセイと、ＥＬＩＳＡ型抗ｃＡＭＰ抗体結合アッセイ（Ａｍｅｒｓｈａｍ Ｂｉｏｔｒａｋキットをキットの使用説明書に従って使用）及び従来のＣＲＥ−ルシフェラーゼ遺伝子レポーターアッセイとの比較を行った。３つのアッセイ形式のすべてについて同じリガンド濃度を使用して、フォルスコリンに対する用量反応曲線を作成した。図１４は、ＣＮＧチャネルアッセイを用いると反応曲線が一般に左方向にシフトすることを示し、低濃度のフォルスコリンが、ＣＮＧチャネルアッセイでは、ＥＬＩＳＡアッセイ形式及び遺伝子レポーターアッセイ形式よりも有意に大きい応答を誘導したことを表しているので、ＣＮＧチャネルアッセイはこれら従来のｃＡＭＰアッセイよりも好感度であることがわかる。
【０１３４】
実施例１２
様々なファミリーのＧｓ共役ＧＰＣＲに関するＣＮＧチャネルアッセイ
Ｇｓ共役ＧＰＣＲに関する速度論的アッセイとしてのＣＮＧチャネルアッセイの感度を示すために、Ｇｓ共役ＧＰＣＲをクラスＢ（セクレチンファミリー）及びクラスＡ（例えば生体アミン受容体、ペプチド受容体、プロスタノイド受容体、及びアデノシン受容体等）から無作為に選択して、アッセイを行った。ＣＮＧチャネルアッセイを応用して、表１に記載のＧＰＣＲの各コグネイトアゴニストによる活性化を調べた。これらのＧＰＣＲはいずれもＣＮＧチャネルアッセイでうまく読み出せたことから、Ｇｓ共役ＣＰＣＲの活性化の正確な速度論的測定は、そのリガンドファミリーにかかわらず、ＣＮＧアッセイによって可能であることがわかった。図１５に、試験した３つのＧＰＣＲの用量反応曲線を図示して、それらの他の薬理学的解析との関連性を例示する。
【０１３５】
【表１】
【０１３６】
実施例１３
プロミスカスＧタンパク質及びＧタンパク質キメラを用いるアッセイと比較したＣＮＧチャネルアッセイの堅牢性
これまでにも、プロミスカスＧタンパク質Ｇα１６及びＧタンパク質キメラＧαｑｓを用いるカルシウム蛍光アッセイを使って、細胞内カルシウム上昇の測定が行われている。しかし、Ｇα１６又はＧαｑｓを用いるＧＰＣＲ活性化の測定は、どちらも、一部のＧｓ共役ＧＰＣＲの活性を、ホスホリパーゼＣを介した細胞内カルシウム上昇に転化するものであるから、間接的である。Ｇα１６及びＧαｑｓの共役効率にはＧｓ共役ＧＰＣＲ間でばらつきがあるので、最終的なカルシウムシグナルの読出しも受容体間でばらつく。
【０１３７】
この実施例では、ＣＮＧチャネルアッセイを使ってチラミン受容体の活性化を調べ、Ｇα１６及びＧαｑｓを用いるカルシウム蛍光アッセイと比較した。チラミン受容体を一過性に発現させるＨＥＫ２９３細胞で、ＣＮＧチャネル、Ｇα１６又はＧαｑｓを含む同等量のプラスミドを使って一過性に発現させた。Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓが提供するプロトコールに従って、カルシウムアッセイを行った。各濃度のチラミンについて３回の記録を行って、Ｇα１６、Ｇαｑｓ及びＣＮＧチャネルをそれぞれ発現させる細胞における平均応答を求めた。図１６に示すように、チラミン受容体の活性化は、ＣＮＧチャネルアッセイと膜電位色素とを使って検出することができるが、Ｇα１６又はＧαｑｓとカルシウム色素とを用いるカルシウム蛍光アッセイでは検出することができない（図１６）。
【０１３８】
実施例１４
ＣＮＧチャネルアッセイを応用したＧＰＣＲのアゴニスト及びアンタゴニストの同定
ＣＮＧチャネルアッセイは、ＧＰＣＲリガンドを同定するために使用することができる。この実施例では、ＣＮＧチャネルアッセイを使って、アドレナリン様化合物のパネルを調べることにより、βアドレナリン受容体のアゴニスト又はアンタゴニストを探した。ＣＮＧチャネル遺伝子（配列番号：７）を発現させる安定形質転換ＨＥＫ２９３Ｈ細胞を、先の実施例で述べたように、９６穴プレートに播種し、生育させた。図１７Ｂに示すように、試験化合物を９６穴プレートの第１〜１１列に配置し、第１２列には対照として緩衝液だけを加えた。記録開始の２０秒後に、最終濃度が１μＭになるように、試験化合物を細胞プレートに加えた。ｃＡＭＰ上昇を誘発するために、１２０秒の時点で、最終濃度１０μＭのイソプロテレノールを加えた。記録時間は２３０秒だった。試験化合物を添加した直後、且つイソプロテレノールを添加する前に、蛍光の上昇を検出することによって、アゴニストを同定した。図１７Ａでは、そのアゴニストを中空の円で示す。イソプロテレノール刺激に対する細胞応答の遅延又は除去によって、アンタゴニストを同定した。図１７Ａでは、そのアンタゴニストを中実の四角形で示す。
【０１３９】
実施例１５
エンドポイントアッセイ
ＣＮＧチャネルアッセイを使ってエンドポイントアッセイを行うこともできる。ＣＮＧチャネルの脱感作によって起こる蛍光応答の減衰は、細胞外カルシウムをＥＧＴＡでキレートし、ホスホジエステラーゼの阻害剤を補足することによって、効果的に除去することができた。ＣＮＧチャネル遺伝子を発現させる安定形質転換細胞を、先の実施例で述べたように、３８４穴プレートに播種し、生育させた。ＥＧＴＡを含有する化合物バッファーに、フォルスコリンを３０μＭの最終濃度で溶解した。フォルスコリンと共に又は化合物バッファーのみと共にインキュベートした細胞の蛍光強度値を、ＦＬＥＸｓｔａｔｉｏｎ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ）を使って、フォルスコリン刺激後の様々な時点に読み取った。フォルスコリンによる処理は、刺激の９０分後に５．３±０．５×１０５ＲＦＵ（３０μＭフォルスコリン，ｎ＝１９２）の蛍光強度をもたらしたのに対して、対照は１．９±０．１×１０５ＲＦＵ（緩衝液対照，ｎ＝１９２）だった。これは２．８倍の増加に相当する。
【０１４０】
上記の実施例に関して本発明を詳しく説明したが、本発明の精神から逸脱せずに、様々な変更を加えうることはいうまでもない。したがって本発明は特許請求の範囲のみによって限定される。本願で言及した特許、特許出願及び刊行物は、すべて参照として本明細書に組み入れられる。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】ＧＰＣＲからＣＮＧチャネルへのシグナル伝達経路の模式図である。
【図２】（Ａ）内在性ＧＰＣＲのリガンドで刺激する前の、突然変異型ラットＣＮＧチャネル遺伝子（配列番号：３）をトランスフェクトしたＨＥＫ２３９細胞の写真である。（Ｂ）Ｇｓ共役受容体である内在性β２アドレナリン受容体を活性化するノルエピネフリン（ＮＥ）で刺激した後の細胞である。シグナルは、蛍光顕微鏡により、カルシウム感受性蛍光色素Ｆｕｒａ−２（Ｍｏｌｅｃｕａｌｒ Ｐｒｏｂｅｓ，オレゴン州ユージーン）を使って検出される。（Ｃ）ＡＴＴＯ Ｇｒａｐｈ（ＡＴＴＯ，メリーランド州ロックビル）を使って、細胞１００個の細胞内Ｃａ２＋濃度に関する積算結果を、時間の関数として表した図である。緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）を発現させるプラスミドをＣＮＧ遺伝子と共に、宿主細胞に同時トランスフェクトした。
【図３】（Ａ）細胞に突然変異型ＣＮＧチャネル遺伝子（配列番号：５）をトランスフェクトし、その細胞を内在性Ｇｓ共役β２アドレナリン受容体のリガンド（これはｃＡＭＰの蓄積とＣＮＧチャネルの活性化をもたらす）で刺激したときの細胞内Ｃａ２＋濃度を、時間の関数として表したグラフである。濃度の決定は、細胞内色素（Ｆｕｒａ−２）の蛍光を市販のマイクロプレートリーダーで測定することによって行った。（Ｂ）細胞にＣＮＧチャネルをトランスフェクトし、その細胞を、Ｇｑ共役ＧＰＣＲを活性化するリガンド（これは細胞内貯蔵Ｃａ２＋の動員をもたらす）で刺激したときの細胞内Ｃａ２＋濃度を、時間の関数として表したグラフである。
【図４】細胞に突然変異型ＣＮＧチャネル遺伝子（配列番号：７）をトランスフェクトし、その細胞をアデニリルシクラーゼの直接活性化剤であるフォルスコリン（これはＣＮＧの活性化をもたらす）で刺激したときの膜電位を、時間の関数として表したグラフである。膜電位の決定は、市販の電位感受性色素キットを使って、マルチウェルプレートリーダーで行った。
【図５】細胞に突然変異型ＣＮＧチャネル遺伝子（配列番号：５）をトランスフェクトし、その細胞を内在性Ｇｓ共役β２アドレナリン受容体のリガンド（これはｃＡＭＰの産生とＣＮＧチャネルの活性化とをもたらす）で刺激したときの膜電位を、時間の関数として表したグラフである。膜電位の決定は、市販の電位感受性色素キットを使って、マルチウェルプレートリーダーで行った。
【図６】細胞に三重突然変異型ＣＮＧチャネル遺伝子（配列番号：７）をトランスフェクトし、その細胞を、表示した濃度の内在性Ｇｓ共役β２アドレナリン受容体リガンド（これはＣＮＧチャネルの活性化をもたらす）で刺激したときの膜電位を、時間の関数として表したグラフである。膜電位の決定は、市販の電位感受性色素キットを使って、マルチウェルプレートリーダーで行った。
【図７】細胞に突然変異型ＣＮＧチャネル遺伝子（配列番号：７）と外来Ｇｓ共役ＧＰＣＲドーパミン受容体Ｄ１膜電位とを両方ともトランスフェクトし、その細胞をドーパミンで刺激したときの膜電位を、時間の関数として表したグラフである。膜電位の決定は、市販の電位感受性色素キットを使って、マルチウェルプレートリーダーで行った。
【図８Ａ】ヒトＣＮＧチャネルの配列アラインメントである。
【図８Ｂ】ヒトＣＮＧチャネルの配列アラインメントである。
【図８Ｃ】ヒトＣＮＧチャネルの配列アラインメントである。
【図９Ａ】哺乳類ＣＮＧチャネルの配列アラインメントである。
【図９Ｂ】哺乳類ＣＮＧチャネルの配列アラインメントである。
【図１０Ａ】１μＭイソプロテレノールに対するＨＥＫ２９３Ｈ−ＣＮＧ細胞の応答を表す図である。
【図１０Ｂ】１μＭイソプロテレノールに対する非トランスフェクト親ＨＥＫ２９３Ｈ細胞の応答を表す図である。
【図１０Ｃ】０（対照）、１ｎＭ、３ｎＭ、１０ｎＭ、３０ｎＭ、０．１μＭ、０．３μＭ及び１μＭイソプロテレノールに対するＨＥＫ２９３Ｈ−ＣＮＧ細胞の用量反応曲線である。
【図１０Ｄ】ＣＮＧ活性化の測定に関する読み取り値のウェル間の整合性を表す図である。
【図１１】０（対照）、０．３ｎＭ、１ｎＭ、３ｎＭ、１０ｎＭ、３０ｎＭ及び３００ｎＭイソプロテレノールに対して用量依存的に起こるＨＥＫ２９３Ｈ−ＣＮＧ細胞によるカルシウム取り込みを表す図である。
【図１２】（Ａ）１μＭイソプロテレノールの添加直前ならびに添加１５秒後、３０秒後及び４５秒後に測定した、同じ生細胞の電位感受性蛍光を表す図である。（Ｂ）撮像した７１個の細胞のバックグラウンド補正後の平均蛍光を表す図である。
【図１３】野生型ヘテロマー（α＋β）サブユニット、野生型ホモマー（α）サブユニットから構成されるＣＮＧチャネルの感受性、又は１つ（Ｙ５６５Ａ）、２つ（Ｃ４６０Ｒ／Ｅ５８３Ｍ及びＣ４６０Ｈ／Ｅ５８３Ｍ）もしくは３つ（Ｃ４６０Ｗ／Ｙ５６５Ａ／Ｅ５８３Ｍ）の置換突然変異を含む突然変異型ホモマーＣＮＧチャネルの感受性を表す図である。
【図１４】ＣＮＧチャネルアッセイと通常のＣＲＥアッセイ及びＥＬＩＳＡアッセイとの比較を表す図である。各アッセイ形式をフォルスコリン刺激に対する用量反応として表す。
【図１５】種々のリガンドに対するＧＰＣＲの活性化に関するＣＮＧチャネルアッセイの感度を表す図である。アゴニストＰＴＨｒＰ（ペプチド）、ヒスタミン（モノアミン）及び５−ＨＴ（モノアミン）に対するそれぞれ副甲状腺ホルモン受容体１（ＰＴＨＲ１）、ヒスタミン受容体Ｈ２（ＨＲＨ２）及び５−ヒドロキシトリプタミン４受容体（５−ＨＴ４）の反応について、代表的な用量反応曲線を表す。
【図１６】チラミン受容体の活性化を検出するための、膜電位色素を使ったＣＮＧチャネルアッセイと、プロミスカスＧタンパク質（Ｇα１６）又はキメラＧタンパク質（Ｇαｑｓ）を使ったカルシウムアッセイとの用量反応比較を表す図である。
【図１７Ａ】図１７Ｂに示すアドレナリン様化合物のパネルに対するＨＥＫ２９３Ｈ−ＣＮＧ細胞の反応を表す図である。
【図１７Ｂ】アドレナリン様化合物のパネルを示す。
【０００１】
Ｙｏｎｇ ＹＡＯ、Ｌｉａｎｇ ＣＡＯ
【関連出願の説明】
【０００２】
本願は、２００１年１０月２６日に出願された特許出願第６０／３３０，６６３号及び２００２年３月４日に出願された特許出願第１０／０８７，２１７号に基づく優先権を主張し、これらの特許出願は、その全体が参照として本明細書に組み入れられる。
【発明の分野】
【０００３】
本発明は概して細胞生理学に関する。特に本発明は、Ｇタンパク質共役受容体（ＧＰＣＲ）のリガンド及びＧＰＣＲ媒介活性を調整する薬剤を同定するための物質及び方法に関する。
【発明の背景】
【０００４】
Ｇタンパク質共役受容体（ＧＰＣＲ）は、７つの疎水性アルファらせん膜貫通（ＴＭ）ドメインならびに３つの細胞内ループ及び３つの細胞外ループを持つことを特徴とする内在性膜タンパク質の大きなスーパーファミリーを構成している（Ｊｉ等，Ｊ Ｂｉｏｌ Ｃｈｅｍ ２７３：１７２９９−１７３０２，１９９８）。また、すべてのＧＰＣＲが、Ｎ末端細胞外ドメインとＣ末端細胞内ドメインとを持っている。細胞外リガンドの結合は、膜貫通ドメイン又はＮ末端ループもしくは細胞外ループが単独で媒介する場合と、これらが共同して媒介する場合がある。例えばエピネフリン、ノルエピネフリン、ドーパミン及びヒスタミン等の生体アミンの結合は、主としてＴＭ３で起こると考えられており、一方、ＴＭ５及びＴＭ６は細胞内シグナルを生成する部位になる。アゴニストがＧＰＣＲに結合すると、１つ以上の細胞内ヘテロ三量体型ＧＴＰ結合タンパク質（Ｇタンパク質）が活性化され、これが、続いて下流のエフェクター分子（酵素、イオンチャネル及び輸送体等）を調整することにより、シグナルを伝達し、増幅する。これは、結果として、第二メッセンジャー（ｃＡＭＰ、ｃＧＭＰ、イノシトールリン酸、ジアシルグリセロール、サイトゾルイオン等）の迅速な産生をもたらす。
【０００５】
ＧＰＣＲはリガンドがＧＰＣＲに結合した時に細胞膜を横切るシグナル伝達を媒介する。ＧＰＣＲの細胞内部分はＧタンパク質と相互作用して、細胞の外側から内側へのシグナル伝達を調整する。ＧＰＣＲはこのようにＧタンパク質と共役している。Ｇタンパク質複合体には３つのポリペプチドサブユニット、すなわちＧＴＰを結合して加水分解するアルファサブユニットと、ベータ−ガンマサブユニット二量体とが含まれている。不活性状態では、Ｇタンパク質はアルファサブユニットとベータ−ガンマサブユニットとのヘテロ三量体として存在する。Ｇタンパク質が不活性である時は、グアノシン二リン酸（ＧＤＰ）がＧタンパク質のアルファサブユニットと結合している。ＧＰＣＲにリガンドが結合してＧＰＣＲが活性化されると、ＧＰＣＲはＧタンパク質ヘテロ三量体に結合して、ＧＤＰに対するＧアルファサブユニットの親和性を低下させる。このＧサブユニットは、その活性状態では、ＧＤＰをグアニン三リン酸（ＧＴＰ）と交換し、活性ＧアルファサブユニットはＧＰＣＲからもベータ−ガンマサブユニット二量体からも解離する。解離した活性Ｇアルファサブユニットは、その細胞内のＧタンパク質シグナル伝達経路の「下流」にあるエフェクターに、シグナルを伝達する。最終的には、Ｇタンパク質の内在性ＧＴＰアーゼ活性が、活性Ｇサブユニットを不活性状態（ＧＤＰ及びベータ−ガンマサブユニット二量体に結合している状態）に戻す。
【０００６】
このシグナル伝達は第二メッセンジャー分子の産生をもたらす。第二メッセンジャーは、一旦産生されると、細胞の活動に対して広範囲にわたる様々な効果を持つ。そのような活性の一つは環状ヌクレオチドｃＡＭＰ及びｃＧＭＰによる環状ヌクレオチド作動性（ＣＮＧ）チャネルの活性化である。ＣＮＧチャネルは、細胞膜を通り抜ける陽イオンのフラックスを制御する膜貫通分子である。これらのチャネルは環状ヌクレオチドの細胞内濃度の増加によって活性化され、開口する。一旦開口すると、これらのチャネルは、例えばＮａ＋、Ｋ＋、Ｍｇ２＋及びＣａ２＋等のイオンを含む混合陽イオン流を通す。ＣＮＧチャネルの活性は、電気的興奮及びＣａ２＋シグナル伝達を、環状ヌクレオチドの細胞内濃度の変化と共役させる（図１）。
【０００７】
受容体機能は、Ｇタンパク質そのものによって（共役にはＧＴＰ結合型が必要である）、リン酸化（Ｇタンパク質共役受容体キナーゼ又はＧＲＫによるリン酸化）によって、更にはβ−アレスチンと呼ばれる阻害タンパク質への結合によって調節される（Ｌｅｆｋｏｗｉｔｚ，Ｊ Ｂｉｏｌ Ｃｈｅｍ，２７３：１８６７７−１８６８０，１９９８）。医学的に重要な多くの生物学的過程が、Ｇタンパク質及び／又は第二メッセンジャーが関与するシグナル伝達経路に参加しているタンパク質によって媒介されることは、かなり前から証明されている（Ｌｅｆｋｏｗｉｔｚ，Ｎａｔｕｒｅ，３５１：３５３−３５４，１９９１）。実際、全処方薬のほぼ３分の１はＧＰＣＲリガンドである（Ｋａｌｌａｌ等，Ｔｒｅｎｄｓ Ｐｈａｒｍａｃｏｌ Ｓｃｉ，２１：１７５−１８０，２０００）。
【０００８】
ＧＰＣＲは、既知の（又は予想される）構造上及び機能上の特性に基づいて、３つの主要クラス（及び複数のサブクラス）に分類される（Ｒａｎａ等，Ａｎｎ Ｒｅｖ Ｐｈａｒｍａｃｏｌ Ｔｏｘｉｃｏｌ，４１：５９３−６２４，２００１；Ｍａｒｃｈｅｓｅ等，Ｔｒｅｎｄｓ Ｐｈａｒｍａｃｏｌ Ｓｃｉ，２０：３７０−３７５，１９９９）。これらの受容体の大半はクラスＡに分類され、これには、匂い物質、光及び生体アミンの受容体、ケモカイン及び小ペプチドの受容体、ならびにいくつかの糖ペプチド／糖タンパク質ホルモンの受容体が含まれる。クラスＢの受容体は、より高分子量のホルモンを結合し、クラスＣにはＧＡＢＡＢ受容体、味覚受容体及びＣａ２＋感知受容体が含まれる。ＧＰＣＲはすべての組織に見いだされる。しかし、個々の受容体の発現は限定され、組織特異的な場合もある。したがって、一部のＧＰＣＲは特定組織タイプのマーカーとして使用することができる。
【０００９】
ＧＰＣＲ及びＧＰＣＲリガンドが広範囲にわたることから予想しうるように、これらの分子の機能異常は数多くのヒト疾患状態に関係づけられている（Ｒａｎａ等及びＪｉ等，前掲）。これらの疾患の多くを処置するために、ＧＰＣＲアゴニスト及びＧＰＣＲアンタゴニストが開発されている。例えば、重要な生体アミン受容体群は、成功を収めた多くの薬物の標的となっている。この受容体群には、エピネフリン及びノルエピネフリンの受容体（α及びβアドレナリン受容体）、ドーパミン、ヒスタミン及びセロトニンの受容体が含まれる。ＧＰＣＲ機能の関与が指摘されている疾患の例には、心臓疾患（例えば頻脈、うっ血性心不全等）、喘息、高血圧、アレルギー反応（アナフィラキシーショックを含む）、胃腸障害及び広範な神経障害（例えばパーキンソン病、うつ病、精神分裂病等）があるが、これらに限られるわけではない。また、多くの乱用薬物受容体はＧＰＣＲである。
【００１０】
多くの動物では、ＧＰＣＲがその身体の至る所に見いだされ、ＧＰＣＲは正常な機能の維持を担うと共に、病的状態の原因にもなっている。また、例えば初期発生段階でのみ発現される等、特定のＧＰＣＲ又はＧＰＣＲファミリーの発現が極めて厳格に制御される場合もある。したがって、必要に応じてＧＰＣＲを刺激もしくは活性化するか、又はＧＰＣＲを阻害もしくは不活化することができる化合物を発見することは重要である。喘息、パーキンソン病、急性心不全、骨粗鬆症、低血圧等の処置には、アゴニスト、すなわちＧＰＣＲの正常な機能を刺激する化合物が使用されている。高血圧、心筋梗塞、潰瘍、喘息、アレルギー、精神障害、神経障害、拒食症及び過食症の処置には、アンタゴニスト、すなわち正常な機能を妨害又は遮断する化合物が使用されている。
【００１１】
詳しく特徴づけられた受容体だけでなく、配列類似性からこれらのファミリーの一部であることは知られているがその機能やリガンドはわかっていない多くの「オーファン」受容体もクローニングされている（Ｍａｒｃｈｅｓｅ等，前掲）。様々な細胞活動の制御にＧＰＣＲが果たす中心的役割を考えると、当技術分野では、これら「オーファン」受容体のアゴニスト及びアンタゴニストを同定するための方法、ならびにアゴニスト（リガンド）がわかっている受容体の新たなアンタゴニストを同定するための方法が、今なお必要とされている。
【００１２】
初めて認識された第二メッセンジャーであるｃＡＭＰは、Ｇタンパク質Ｇｓ及びＧｏｌｆと共役する多くの受容体の活性化に応答してアデニル酸シクラーゼによって合成され、シクラーゼ活性は、Ｇタンパク質Ｇｉと共役する受容体の活性化によって阻害される。ｃＡＭＰはｃＡＭＰ依存性プロテインキナーゼＡ（ＰＫＡ）を活性化して、著しい細胞応答を導く。生理学的には、ｃＡＭＰは、例えば貯蔵エネルギーの動員（例えば肝臓中の糖質又は脂肪細胞中のトリグリセリドの分解、腎臓による水分の保全、及びＣａ２＋ホメオスタシス）、心拍数及び心筋収縮力、平滑筋の弛緩、性ホルモンの産生、ならびに他の多くの内分泌過程及び神経過程の制御等といったホルモン応答を媒介する。
【００１３】
現在利用できるｃＡＭＰアッセイはいくつかある。これには、ルシフェラーゼレポーターをｃＡＭＰ応答性プロモーター配列ＣＲＥで駆動する転写レポーターアッセイ、ｃＡＭＰイムノアッセイ（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｂｉｏｓｙｓｔｅｍｓ，カリフォルニア州フォスターシティー）、アデニリルシクラーゼのインビトロ酵素アッセイ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，カリフォルニア州サニーベール）、及びｃＡＭＰ蛍光偏光アッセイ（ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，マサチューセッツ州ボストン）等が含まれる。しかし、これらのアッセイはいずれも、細胞を溶解して抽出物を試験に使用するエンドポイントアッセイである。Ｒ．Ｙ．Ｔｓｉｅｎとその共同研究者らによって、単一細胞中のｃＡＭＰレベルを記録する蛍光プローブも開発されている。しかし、これらのプローブを細胞に応用する方法は、ハイスループットスクリーニング形式には適さない（Ａｄａｍｓ等，１９９１，Ｎａｔｕｒｅ ３４９：６９４−６９７；Ｚｏｃｃｏｌｏ等，２０００，Ｎａｔ． Ｃｅｌｌ Ｂｉｏｌ． ２：２５−２９）。当技術分野では、ｃＡＭＰ産生に関して、個々の生細胞の活性化を、特に不均一な細胞環境又は組織環境で検出できることが必要とされている。そのような検出が可能になれば、誘発された長期記憶の場合のように、複雑な刺激に対する受容体の活性化及び細胞応答を調べることができるだろう。また当技術分野では、与えられた細胞におけるＣａ２＋とｃＡＭＰ活性化との同時検査に基づいてオーファンＧＰＣＲのリガンドを同定するために、また、ＧＰＣＲ媒介活性を調整する薬剤を同定するために、生細胞中のｃＡＭＰを直接検査する能力も必要とされている。これらの要求及び他の要求は本発明によって満たされる。
【発明の概要】
【００１４】
本発明のアッセイ及び方法では、ＣＮＧチャネルを利用して、ＧＰＣＲシグナル伝達カスケードの活性、特にＧＰＣＲの活性をモニターする。これらのアッセイにおいてＧＰＣＲ及びＣＮＧチャネルは、前記細胞にとって内在性であってもよいし、外来性であってもよい。また、本発明のアッセイ及び方法では、プロミスカスＧタンパク質を含む内在性又は外来性Ｇタンパク質を使用することができる。
【００１５】
いくつかの実施形態では、本発明は、第１ポリヌクレオチドに作動可能に連結された第１プロモーターを含む第１核酸であって、前記ポリヌクレオチドがＧタンパク質共役受容体（ＧＰＣＲ）タンパク質をコードする配列を含むものと、第２ポリヌクレオチドに作動可能に連結されたプロモーターを含む第２核酸であって、前記第２ポリヌクレオチドが環状ヌクレオチド作動性（ＣＮＧ）チャネルをコードする配列を含むものとを含有する宿主細胞を提供する。いくつかの実施形態では、上記環状ヌクレオチド作動性チャネルは、ｃＡＭＰに対するそのチャネルの感受性を当該突然変異を含まないチャネルよりも高くするような突然変異を、少なくとも１つは含む。いくつかの実施形態では、上記ＧＰＣＲ及び／又はＣＮＧチャネルが、上記細胞では、通常は発現していない。上記の核酸は、１つの分子の一部であっても、異なる分子の一部であってもよい。上記の核酸は当業者に知られる任意の形態で細胞に与えることができる。例えば上記の核酸は、その一方又は両方が、ウイルス及び／又はプラスミドの一部であってよく、且つ／又は上記細胞のゲノムから発現してもよい。
【００１６】
いくつかの実施形態では、上記分子の１つ以上を細胞ゲノムから発現させる細胞株を利用又は作製することが望ましい場合がある。タンパク質を発現させるための安定細胞株は当業者であれば作製することができる。本発明のいくつかの実施形態では、一方のタンパク質を細胞のゲノムから発現させ、他方のタンパク質を外来核酸、好ましくはウイルス又はプラスミドから発現させることができる。本発明の細胞は、どの種類の細胞であってもよいが、好ましくは哺乳動物細胞等の真核細胞である。本発明の実施に適した細胞の例にはＢＨＫ細胞、マウスＬ細胞、ジャーカット細胞、１５３ＤＧ４４細胞、ＨＥＫ細胞、ＣＨＯ細胞、ＰＣ１２細胞、ヒトＴリンパ球細胞及びＣｏｓ−７細胞等があるが、これらに限られるわけではない。
【００１７】
本発明で使用されるＣＮＧチャネルは、野生型チャネルであってもよいし、ｃＡＭＰに対する応答性が向上するように突然変異させたチャネルであってもよい。本発明の野生型ＣＮＧチャネルはホモマーであっても、ヘテロマーであってもよい。これらのチャネルは、ｃＡＭＰに対するそのチャネルの感受性を当該突然変異を含まないチャネルよりも高くするような突然変異を１つ以上含むことができる。ｃＡＭＰに対するそのチャネルの感受性を当該突然変異を含まないチャネルよりも高くするような突然変異を２つ以上含むチャネルも、本発明に包含される。ｃＡＭＰに対するそのチャネルの感受性を当該突然変異を含まないチャネルよりも高くするような突然変異を３つ以上含むチャネルも、本発明に包含される。本発明のＣＮＧチャネルをコードする核酸分子は、配列番号：１、５及び７に記載する核酸配列の１つ以上の全部又は一部を含みうる。一部の本発明ＣＮＧチャネルタンパク質は、配列番号：２、４、６及び８に記載するタンパク質配列の１つ以上の全部又は一部を含みうる。
【００１８】
いくつかの実施形態では、本発明で使用されるＣＮＧチャネルは、ｃＧＭＰに応答しうる。他の実施形態では、本発明で使用されるＣＮＧチャネルは、類似体もしくは誘導体環状プリン一リン酸（ｃＰｕＭＰ）又は環状ヌクレオチド一リン酸（ｃＮＭＰ）に応答しうる。更に別の実施形態では、本発明で使用されるＣＮＧチャネルは、ｃＡＭＰ、ｃＧＭＰ、類似体もしくは誘導体ｃＰｕＭＰ又はｃＮＭＰのうちの１つだけに応答しうる。好ましい一実施形態では、本発明で使用されるＣＮＧチャネルは、ｃＡＭＰ、ｃＧＭＰ、類似体もしくは誘導体ｃＰｕＭＰ、又はｃＮＭＰのうちの少なくとも１つに応答しうる。更にもう一つの好ましい実施形態では、本発明で使用されるＣＮＧチャネルは、ｃＡＭＰ、ｃＧＭＰ、類似体もしくは誘導体ｃＰｕＭＰ、又はｃＮＭＰのうちの２つ以上に応答しうる。
【００１９】
本発明のＧＰＣＲをコードする核酸分子は、完全長野生型Ｇタンパク質共役受容体をコードしてもよいし、突然変異型ＧＰＣＲをコードしてもよい。好ましい突然変異体としては、例えばＮ末端切断体、Ｃ末端切断体ならびに挿入及び／又は欠失突然変異体が挙げられる。他の好ましい突然変異体は、少なくとも１つの保存的アミノ酸塩基置換又は非保存的アミノ酸塩基置換を持ちうる。更に他の好ましい突然変異体は、Ｎ末端切断、Ｃ末端切断、挿入、欠失、保存的アミノ酸塩基置換及び非保存的アミノ酸塩基置換からなる群より選択される少なくとも２つを含む突然変異の組合せを持ちうる。ある突然変異型ＧＰＣＲをアゴニストと接触させた時に、その突然変異型ＧＰＣＲがＧＰＣＲ媒介活性を誘発する能力を持つのであれば、その突然変異型ＧＰＣＲは本発明での使用に適している。
【００２０】
いくつかの実施形態では、本発明の細胞は、第３ポリヌクレオチドに作動可能に連結された第３プロモーターを含む第３核酸であって、前記第３ポリヌクレオチドがＧタンパク質をコードする配列を含むものを含有してもよい。上記Ｇタンパク質はプロミスカスＧタンパク質であってもよい。上記Ｇタンパク質は上記細胞中で通常時でも発現しうるが、細胞が第３核酸を含有する場合は、より高レベルに発現しうる。もう一つの選択肢として、上記Ｇタンパク質は、上記細胞では本来発現しないＧタンパク質であってもよい。
【００２１】
本発明のいくつかの実施形態では、上記Ｇタンパク質共役受容体はＧαｓ、Ｇαｉ、Ｇα１６又はＧαｑからなる群より選択される少なくとも１つのＧタンパク質と実質的に共役する。もう一つの選択肢として、上記Ｇタンパク質共役受容体は、例えばＧαｑｓ等のハイブリッドＧタンパク質と実質的に共役してもよい。
【００２２】
もう一つの態様として、本発明は、ＧＰＣＲの活性を検出する方法であって、ｃＡＭＰに対する当該チャネルの感受性を増大させる１つ以上の突然変異を含んでもよい環状ヌクレオチド作動性チャネルを発現させる細胞中で、前記ＧＰＣＲを（所望により、外来ＧＰＣＲコード核酸分子から）発現させて、前記チャネルの活性を測定することによって行われ、前記チャネルの活性が前記ＧＰＣＲの活性を示す方法を提供する。ＣＮＧチャネルは外来核酸から発現させてもよいし、前記細胞のゲノムから発現させてもよい。いくつかの実施形態では、測定は、色素の使用、例えばＵＶに基づくイメージングシステムによって検出することができる蛍光色素の使用を伴ってもよい。好ましい色素には、例えばＣａ２＋感受性色素及び電位感受性色素等があるが、これらに限られるわけではない。いくつかの実施形態では、測定には、単一細胞におけるＣＮＧチャネル活性の活性化を決定することが伴ってもよい。これは、当業者に知られている任意の手段を使って、例えばＵＶに基づく蛍光により、顕微鏡を使って、達成することができる。顕微鏡を使用する場合は、その顕微鏡をコンピュータシステムに接続することが望ましいこともある。このコンピュータシステムは、個々の細胞を追跡し、統計解析を行うために使用することができる。
【００２３】
いくつかの実施形態では、本発明はマルチウェルプレート（９６穴、３８４穴等）で行う構成とし、測定はマルチウェルマイクロプレートリーダーを使って行うことができる。適切なリーダーの例として、ＣＣＤカメラを備えた蛍光測定法に基づくリーダーであるもの、及び蛍光測定法に基づく走査型マイクロプレートリーダーであるものが挙げられる。
【００２４】
いくつかの実施形態では、本発明方法の実施前、実施中又は実施後に、細胞を固体表面に付着させることが望ましい場合がある。適切な固体表面として、例えばスライドやマルチウェルプレートが挙げられるが、これらに限られるわけではない。
【００２５】
場合によっては、本発明方法の感度を増大させることが望ましいこともある。これは、例えば、測定前に細胞をｃＡＭＰ類似体で前処理することによって達成することができる。適切な類似体として、例えばケージド光活性化類似体が挙げられる。
【００２６】
本発明の方法は、プロミスカスＧタンパク質を発現させる細胞を使って実施することができる。プロミスカスＧタンパク質はその細胞のゲノムから発現してもよいし、且つ／又は外来核酸から発現してもよい。
【００２７】
本発明のいくつかの実施形態では、測定されるＧＰＣＲ媒介活性が、イオンフラックスであることができる。この場合、イオンフラックスは、当業者に知られる任意の方法によって、例えば色素のスペクトル特徴の変化を決定する方法や、パッチクランプ法等によって測定することができる。
【００２８】
もう一つの態様として、本発明は、受容体のリガンドを同定する方法であって、前記受容体と、少なくとも１つの環状ヌクレオチド作動性（ＣＮＧ）チャネルとを発現させる細胞を化合物と接触させて、前記ＣＮＧチャネルの活性化を測定することによって行われ、前記化合物が前記受容体のリガンドであることを、前記ＣＮＧチャネルの活性化が示す方法を提供する。いくつかの実施形態では、前記受容体は前記細胞にとって内在性であってよく、そして／又は前記ＣＮＧチャネルは、ｃＡＭＰに対する当該チャネルの感受性が増大するように操作されていてもよい。前記ＣＮＧ及び／又はＧＰＣＲチャネルは外来核酸から発現してもよく、且つ／又は前記細胞のゲノムから発現してもよい。ＣＮＧチャネルの活性化の測定は、当業者に知られる任意の手段によって、例えば色素を使用すること等によって行うことができる。適切な色素の例は、ＵＶに基づくイメージングシステムによって検出することができる蛍光色素である。色素は、好ましくは、Ｃａ２＋感受性色素及び／又は電位感受性色素であることができる。
【００２９】
本リガンド同定法は、単一細胞でのＣＮＧチャネル活性の活性化を測定することにより、単一細胞で使用することができる。このタイプの方法では、顕微鏡を使ったＵＶに基づく蛍光検出を利用することができる。顕微鏡を使用する場合は、顕微鏡をコンピュータシステムに接続することが望ましい。個々の細胞を追跡し、統計解析を行うために、コンピュータシステムを使用してもよい。
【００３０】
本リガンド同定法は、マルチウェル（例えば９６穴、３８４穴）形式で使用することができ、測定はマイクロプレートリーダーを使って行うことができる。適切なリーダーとして、ＣＣＤカメラを備えた蛍光測定法に基づくリーダー及び／又は蛍光測定法に基づく走査型マイクロプレートリーダーが挙げられる。
【００３１】
本リガンド同定法は、固体表面に付着させた細胞を使って行うことができる。細胞は、１つ以上の工程の実施前、実施中又は実施後に、付着させることができる。適切な固体表面として、例えばスライドやマルチウェルプレートが挙げられるが、これらに限られるわけではない。
【００３２】
本リガンド同定法は、リガンドと接触させる前にｃＡＭＰ類似体（例えばケージド光活性化類似体）で前処理しておいた細胞を使って行うことができる。
【００３３】
本リガンド同定法は、プロミスカスＧタンパク質を発現させる１つ以上の細胞を使って行うことができる。
【００３４】
いくつかの実施形態では、本リガンド同定法には、イオンフラックスの決定を含む測定ステップを含めることができる。イオンフラックスは、当業者に知られる任意の手段によって、例えば色素のスペクトル特徴の変化を決定する方法や、パッチクランプ法等によって測定することができる。
【００３５】
もう一つの態様として、本発明は、ＧＰＣ受容体が媒介する活性を調整する薬剤を同定する方法であって、前記受容体と、少なくとも１つの環状ヌクレオチド作動性（ＣＮＧ）チャネル（例えば野生型ＣＮＧ又はｃＡＭＰに対する当該チャネルの感受性が増大するように操作されたＣＮＧ）とを発現させる細胞を、薬剤及び前記受容体のリガンドと接触させ、前記ＣＮＧチャネルの活性化を測定することによって行われる方法を提供する。いくつかの実施形態では、前記薬剤が存在する場合のＣＮＧチャネルの活性化を、前記薬剤が存在しない場合の当該チャネル活性化と比較することが望ましい場合もある。通例、ＣＮＧチャネルの活性化の相異は、その薬剤が活性を調整することを示す。ＣＮＧチャネルは外来核酸から発現してもよく、且つ／又は前記細胞のゲノムから発現してもよい。ＣＮＧチャネルの活性化の測定は色素を使って行うことができる。適切な色素の例は、ＵＶに基づくイメージングシステムによって検出することができる蛍光色素である。色素はＣａ２＋感受性色素及び／又は電位感受性色素であることができる。本発明の色素は、アッセイ前又はアッセイ中に、細胞に外部から添加することができる。あるいは、本発明の色素は、細胞が外来的にプローブとして発現させるものであってもよい。このプローブは、一過性発現又は安定発現が起こるように、前記細胞中に導入することができる。
【００３６】
ＧＰＣ受容体が媒介する活性を調整する薬剤を同定するこの方法は、単一細胞におけるＣＮＧチャネルの活性化を決定することにより、単一細胞で実施することができる。そのような決定を行う方法は当業者には知られており、例えば顕微鏡を使ってＵＶに基づく蛍光による方法等が挙げられる。顕微鏡を使用する場合は、その顕微鏡をコンピュータシステムに接続することができる。そのコンピュータシステムは、個々の細胞を追跡して統計解析を行うものであることができる。
【００３７】
ＧＰＣ受容体が媒介する活性を調整する薬剤を同定するこの方法は、マルチウェル（９６穴、３８４穴等）形式を使用する構成とすることができる。このタイプの構成では、マルチウェルマイクロプレートリーダー、例えばＣＣＤカメラを備えた蛍光測定法に基づくリーダー及び／又は蛍光測定法に基づく走査型マイクロプレートリーダーを使用することができる。
【００３８】
ＧＰＣ受容体が媒介する活性を調整する薬剤を同定する上記の方法は、固体支持体に付着させた細胞を使って実施することができる。細胞は１つ以上の工程の実施前、実施中又は実施後に付着させることができる。適切な固体支持体として、例えばスライドやマルチウェルプレート等が挙げられる。
【００３９】
ＧＰＣ受容体が媒介する活性を調整する薬剤を同定する上記の方法は、環状ヌクレオチド類似体で前処理した細胞を使って行うことができる。適切な類似体として、例えばケージド光活性化類似体が挙げられる。
【００４０】
ＧＰＣ受容体が媒介する活性を調整する薬剤を同定する上記の方法はいずれも、プロミスカスＧタンパク質を発現させる細胞を使って実施することができる。
【００４１】
本発明は更に、本発明方法の実施に適したキットも提供する。そのようなキットは、通例、１つ以上の本発明の細胞を適切な容器に含むだろう。キットは、所望により、緩衝液及び／又は塩類及び／又は色素等の１つ以上の試薬を含んでもよい。色素を含める場合、それらは通例、電位感受性色素及び／又はＣａ２＋感受性色素であるだろう。
【好ましい実施形態の詳細な説明】
【００４２】
I．一般的説明
本発明は、ＧＰＣＲ媒介活性を解析するための物質及び方法を提供する。また、本発明の物質及び方法は、Ｇタンパク質シグナル伝達を調節するための新規治療薬を発見することを目的として、合成小分子及びコンビナトリアル化合物ライブラリー又は天然化合物ライブラリーをスクリーニングするためにも使用することができる。
【００４３】
Ａ．定義
以下の説明では、当業者に知られている数多く用語及び表現を使用する。明瞭で一貫した解釈がなされるように、いくつかの用語及び表現について定義を述べる。
【００４４】
「実質的に相互作用する」とは、本明細書では、ある分子が別の分子に及ぼす作用の量、例えばＧタンパク質に対するＧＰＣＲの作用の量を指す。ある相互作用が、生理学的影響を持ちうる強さの、検出可能な応答をもたらすならば、その相互作用は実質的である。
【００４５】
細胞の「ゲノム」とは、本明細書では、その細胞の染色体に含まれている遺伝物質を指す。
【００４６】
「ＧＰＣＲ媒介活性」とは、本明細書では、ＧＰＣＲによって媒介されるシグナル伝達が影響を及ぼしうる任意の細胞過程を指す。この用語は、環状ヌクレオチド産生、Ｃａ２＋流入、イノシトール三リン酸（ＩＰ３）及びジアシルグリセロール産生等が含まれると理解されるが、これらに限られるわけではない。
【００４７】
場合によっては、他の既知ＧＰＣＲに対する相同性によって、推定上のＧＰＣＲを同定することもできる。ヌクレオチド配列レベル又はアミノ酸配列レベルでの相同性又は一致度は、配列類似性検索用に設計されたプログラムｂｌａｓｔｐ、ｂｌａｓｔｎ、ｂｌａｓｔｘ、ｔｂｌａｓｔｎ及びｔｂｌａｓｔｘ（Ａｌｔｓｃｈｕｌ等，Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓ ２５：３３８９−３４０２，１９９７、及びＫａｒｌｉｎ等，Ｐｒｏｃ Ｎａｔｌ Ａｃａｄ Ｓｃｉ ＵＳＡ ８７：２２６４−２２６８，１９９０、どちらも参照としてその全文は、本明細書に組み入れられる）で使用されるアルゴリズムを使って、ＢＬＡＳＴ（Ｂａｓｉｃ Ｌｏｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ Ｓｅａｒｃｈ Ｔｏｏｌ）解析により決定される。ＢＬＡＳＴプログラムが用いるアプローチでは、まず、ギャップあり及びギャップなしで、問い合わせ配列とデータベース配列との間の類似セグメントを考え、次に、確認されたすべてのマッチについてその統計的有意性を評価し、最後に、予め選択しておいた有意性の域値を満足するマッチだけを要約する。配列データベースの類似性検索における基本的な問題に関する考察は、参照としてその全文が本明細書に組み入れられるＡｌｔｓｃｈｕｌ等（Ｎａｔｕｒｅ Ｇｅｎｅｔｉｃｓ ６：１１９−１２９，１９９４）にみることができる。ヒストグラム（ｈｉｓｔｇｒａｍ）、一覧表表示数（ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎｓ）、アラインメント表示数（ａｌｇｉｎｍｅｎｔｓ）、期待値（ｅｘｐｅｃｔ）（すなわちデータベース配列に対するマッチを表示するための統計的有意性の閾値）、カットオフ（ｃｕｔｏｆｆ）、置換行列（ｍａｔｒｉｘ）及びフィルター（低複雑度領域）（ｆｉｌｔｅｒ（ｌｏｗ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ））に関する検索パラメータはデフォルト設定とする。ｂｌａｓｔｐ、ｂｌａｓｔｘ、ｔｂｌａｓｔｎ、及びｔｂｌａｓｔｘで使用されるデフォルトのスコア行列は、長さが８５（ヌクレオチド塩基又はアミノ酸）を超える問い合わせ配列に推奨されるＢＬＯＳＵＭ６２行列（Ｈｅｎｉｋｏｆｆ等，Ｐｒｏｃ Ｎａｔｌ Ａｃａｄ Ｓｃｉ ＵＳＡ ８９：１０９１５−１０９１９，１９９２，この文献は参照により全文が本明細書に組み込まれる）である。
【００４８】
ｂｌａｓｔｎの場合、スコア行列はＭ（すなわちマッチする残基の対に与えられるスコア）とＮ（すなわちミスマッチする残基のペナルティスコア）との比によって設定され、ＭとＮのデフォルト値はそれぞれ＋５と−４である。４つのｂｌａｓｔｎパラメータは次のように調節した。Ｑ＝１０（ギャップ開始ペナルティ）、Ｒ＝１０（ギャップ延長ペナルティ）、ｗｉｎｋ＝１（問い合わせ配列上の位置ｗｉｎｋ個ごとにワードヒットを生成）、及びｇａｐｗ＝１６（ギャップ付きのアラインメントを生成するウィンドウ幅を設定）。これと等価なＢｌａｓｔｐパラメータ設定は、Ｑ＝９、Ｒ＝２、ｗｉｎｋ＝１及びｇａｐｗ＝３２だった。ＧＣＧパッケージ・バージョン１０．０に含まれる配列間のＢｅｓｔｆｉｔ比較では、ＧＡＰ＝５０（ギャップ開始ペナルティ）及びＬＥＮ＝３（ギャップ延長ペナルティ）というＤＮＡパラメータを使用し、タンパク質比較でこれと等価な設定は、ＧＡＰ＝８及びＬＥＮ＝２である。
【００４９】
「ストリンジェントな条件」とは、本明細書では、（１）洗浄に、低イオン強度及び高温（例えば５０℃の０．０１５Ｍ ＮａＣｌ／０．００１５Ｍクエン酸ナトリウム／０．１％ＳＤＳ）を使用する条件、又は（２）ハイブリダイゼーション中に、ホルムアミド等の変性剤（例えば５０％（容量／容量）ホルムアミド）を、７５０ｍＭ ＮａＣｌ、７５ｍＭクエン酸ナトリウムを含む０．１％ウシ血清アルブミン／０．１％フィコール／０．１％ポリビニルピロリドン／５０ｍＭリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ６．５）と共に、４２℃で使用する条件である。もう一つの例は、４２℃の５０％ホルムアミド、５×ＳＳＣ（０．７５Ｍ ＮａＣｌ、０．０７５Ｍクエン酸ナトリウム）、５０ｍＭリン酸ナトリウム（ｐＨ６．８）、０．１％ピロリン酸ナトリウム、５×デンハルト液、超音波処理サケ精子ＤＮＡ（５０μｇ／ｍｌ）、０．１％ＳＤＳ及び１０％デキストラン硫酸でハイブリダイゼーションを行い、０．２×ＳＳＣ及び０．１％ＳＤＳ中、４２℃で洗浄を行う条件である。当業者であれば、明瞭で検出可能なハイブリダイゼーションシグナルを得るのに適したストリンジェンシー条件を容易に決定し、修正することができる。好ましい分子は、上記の条件で配列番号：１、３の相補鎖にハイブリダイズし、且つ機能的なタンパク質をコードするものである。更に一層好ましいハイブリッド形成分子は、上記の条件で、配列番号：１、３のオープンリーディングフレームの相補鎖にハイブリダイズするものである。
【００５０】
ある核酸分子が他のポリペプチドをコードする夾雑核酸分子から実質的に分離されている場合、その核酸分子を、本明細書では、「単離」されているという。
【００５１】
本発明は更に、コード核酸分子の断片も提供する。コード核酸分子の断片とは、本明細書では、タンパク質コード配列全体の小部分を指す。断片のサイズは意図する目的によって決まるだろう。例えば、当該タンパク質の活性部分をコードするように断片を選択する場合、その断片は、そのタンパク質の機能領域をコードするほどの大きさを持つ必要があるだろう。例えば、予想される抗原領域に相当するペプチドをコードする断片を製造することができる。断片を核酸プローブ又はＰＣＲプライマーとして使用する予定である場合は、プロービング／プライミング中に生じる偽陽性の数が比較的少なくなるように、断片の長さを選択する。
【００５２】
ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）用のプローブ又は特異的プライマーとして使用されるか、本発明のタンパク質をコードする遺伝子配列を合成するために使用される、本発明のコード核酸分子の断片（すなわち合成オリゴヌクレオチド）は、Ｍａｔｔｅｕｃｃｉらのホスホトリエステル法（Ｊ Ａｍ Ｃｈｅｍ Ｓｏｃ １０３，３１８５−３１９１，１９８１）等の化学的方法によって、又は自動合成法を使って、容易に合成することができる。更に大きいＤＮＡ断片も、当該遺伝子の様々なモジュールセグメントを規定するオリゴヌクレオチド群を合成した後、オリゴヌクレオチドを連結して完全な改変遺伝子を構築する方法等、周知の方法によって容易に製造することができる。
【００５３】
本明細書にいう「突然変異体」又は「突然変異型」ＣＮＧチャネルは、改変されたアミノ酸配列を持つサブユニットを含むものである。アミノ酸配列の改変としては、例えばＮ末端切断、Ｃ末端切断、アミノ酸残基欠失、アミノ酸残基付加、保存的又は比保存的アミノ酸残基置換等が挙げられるが、これらに限られるわけではない。突然変異型ＣＮＧチャネルサブユニットはそのアミノ酸配列中に１つ以上、２つ以上又は３つ以上の改変を含みうる。突然変異型ＣＮＧチャネルは、少なくとも２種類のサブユニットタイプ（例えばα及びβ）から構成されるヘテロマーであることができる。突然変異型ＣＮＧチャネルは、異なる突然変異を持つサブユニットを含むという意味でヘテロマーであることができる。突然変異型ＣＮＧチャネルは、少なくとも１つの突然変異型サブユニットと少なくとも１つの野生型サブユニットとを含むという意味でヘテロマーであることができる。また、突然変異型ＣＮＧチャネルは、天然の細胞で発現されるＣＮＧチャネルを通常構成している野生型サブユニットのすべてに相当するサブユニットを含み、それらサブユニットの少なくとも１つが、そのアミノ酸配列に少なくとも１つの改変を含むヘテロマーであることもできる。突然変異型ＣＮＧチャネルは、そのＣＮＧチャネルを発現させるように形質転換される組換え細胞と同じ種に由来するサブユニットから構成させることができる。突然変異型ＣＮＧチャネルは、そのＣＮＧチャネルを発現させるように形質転換される組換え細胞とは異なる種に由来するサブユニットから構成させることができる。突然変異型ＣＮＧチャネルは異なる種に由来するサブユニットから構成させることもできる。突然変異型ＣＮＧチャネルは、例えばラット、マウス、ヒト、ウシ、イヌ、ネコ、その他任意の哺乳動物又は脊椎動物、ショウジョウバエ及び他の昆虫、ならびに線虫（Ｃ．ｅｌｅｇａｎｓ）等、どのような種に由来するサブユニットを含んでもよい。
【００５４】
本明細書にいう「野生型」ＣＮＧチャネルは、自然源から単離されるサブユニットに突然変異が加えられていないサブユニット、又は自然源から単離されるサブユニットと比較して突然変異を持つが、その突然変異がチャネルの機能又は活性を実質的に変化させないようなサブユニットから構成されるものである。野生型ＣＮＧチャネルは、好ましくは、少なくとも２種類のサブユニットタイプ（例えばα及びβ）から構成されるヘテロマーである。いくつかの好ましい実施形態では、野生型ＣＮＧチャネルは、３種類目のサブタイプを含んでもよい。野生型ＣＮＧチャネルは、天然の細胞で発現されるＣＮＧチャネルを通常構成しているサブユニットのすべてを含むヘテロマーであることもできる。野生型ＣＮＧチャネルは、そのＣＮＧチャネルを発現させるように形質転換される組換え細胞と同じ種に由来するサブユニットから構成させることができる。野生型ＣＮＧチャネルは、そのＣＮＧチャネルを発現させるように形質転換される組換え細胞とは異なる種に由来するサブユニットから構成させることができる。野生型ＣＮＧチャネルは異なる種に由来するサブユニットから構成させることができる。また、野生型ＣＮＧチャネルは、例えばラット、マウス、ヒト、ウシ、イヌ、ネコ、その他任意の哺乳動物又は脊椎動物、ショウジョウバエ及び他の昆虫、ならびに線虫（Ｃ．ｅｌｅｇａｎｓ）等、どのような種に由来するサブユニットを含んでもよい。本発明のＣＮＧチャネルサブユニットは、単一のベクターに乗せて宿主細胞に導入してもよいし、複数のベクターに乗せて宿主細胞に導入してもよい。例えば野生型α／βヘテロマー型ＣＮＧチャネルの場合、αサブユニットとβサブユニットのコード配列は、宿主細胞に導入される単一のベクター上にあってもよいし、宿主細胞に個別に又は同時に導入される別個のベクター上にあってもよい。
【００５５】
本明細書で使用する「電位感受性色素」又は「膜電位色素」という用語は、脱分極した細胞に侵入し、細胞内タンパク質又は膜に結合して、増大した蛍光を示す色素を包含する。電位感受性色素には、例えばカルボシアニン、ローダミン、オキソノール類、及びメロシアニンビスバルビツル酸オキソノール類等があるが、これらに限られるわけではない。電位感受性色素及び膜電位色素には、宿主細胞に発現させるためのベクターに組み込むことができる核酸配列によってコードされるプローブも包含される。
【００５６】
本明細書で使用する「カルシウム感受性色素」という用語は、細胞内カルシウムレベルの増加に反応して増大した蛍光を示す色素を包含する。カルシウム感受性色素には、例えばＦｕｒａ−２、Ｆｌｕｏ−３、Ｆｌｕｏ−４及びカルシウムグリーン１等があるが、これらに限られるわけではない。カルシウム感受性色素には、宿主細胞に発現させるためのベクターに組み込むことができる核酸配列によってコードされるプローブも包含され、例えばカメレオン（Ｃａｍｅｌｅｏｎ）等の、エウオリン（Ａｅｕｏｒｉｎ）（Ｅｕｒｏｓｃｒｅｅｎ）や緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）に基づくカルシウムセンサーが挙げられるが、これらに限られるわけではない。
【００５７】
Ｂ．技術
本発明は、コード配列を含有する組換えＤＮＡ分子（ｒＤＮＡ）も提供する。好ましいコード配列は、ＧＰＣＲ及び／又はＧタンパク質及び／又はＣＮＧチャネルの１つ以上の野生型又は突然変異型をコードするものである。ｒＤＮＡ分子とは、本明細書では、その場で分子操作が施されたＤＮＡ分子である。ｒＤＮＡ分子を作製する方法は当技術分野ではよく知られている。例えばＳａｍｂｒｏｏｋ等（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｌｏｎｉｎｇ − Ａ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｍａｎｕａｌ，Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ Ｐｒｅｓｓ，ニューヨーク州コールドスプリングハーバー，１９８９）を参照されたい。好ましいｒＤＮＡ分子では、コードＤＮＡ配列は、発現制御配列及び／又はベクター配列に作動可能に連結される。
【００５８】
タンパク質コード配列の一つを作動可能に連結するベクター及び／又は発現制御配列の選択は、当技術分野ではよく知られているように、所望する機能的性質（例えばタンパク質発現）と形質転換しようとする宿主細胞とに直接依存する。本発明が考えるベクターは、少なくとも、ｒＤＮＡ分子に含まれている構造遺伝子の複製又は宿主染色体への挿入を指示する能力を持ち、また好ましくは、その発現も指示することができる。
【００５９】
作動可能に連結されたタンパク質コード配列の発現を調節するために使用される発現制御要素は当技術分野では知られており、例えば誘導性プロモーター、構成的プロモーター、分泌シグナル、及び他の調節要素等が挙げられるが、これらに限られるわけではない。誘導性プロモーターは、宿主細胞の培地中の栄養素に反応する等、制御が容易であることが好ましい。
【００６０】
コード配列を含むｒＤＮＡ分子を形成させるために、真核細胞に適合する発現ベクター（好ましくは哺乳動物細胞に適合するもの）を使用することができる。これらに限られるわけではないが、例えばウイルスベクター、プラスミド、その他の真核細胞発現ベクターは、当技術分野ではよく知られており、いくつかの供給業者から入手することができる。通例、所望のＤＮＡセグメントを挿入するのに便利な制限部位を持つそのようなベクターが提供される。そのようなベクターの典型例は、ｐＳＶＬ及びｐＫＳＶ−１０（Ｐｈａｒｍａｃｉａ）、ｐＢＰＶ−１／ｐＭＬ２ｄ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．）、ｐＴＤＴ１（ＡＴＣＣ，＃３１２５５）等の真核発現ベクターである。
【００６１】
本発明で使用されるｒＤＮＡを構築するために用いられる真核細胞発現ベクターは更に、真核細胞中で有効な選択可能マーカー、好ましくは薬物耐性選択マーカーを含んでもよい。薬物耐性マーカーの一例は、その発現によってネオマイシン耐性をもたらす遺伝子、すなわちネオマイシンホスホトランスフェラーゼ（ｎｅｏ）遺伝子である（Ｓｏｕｔｈｅｒｎ等，Ｊ Ｍｏｌ Ａｎａｌ Ｇｅｎｅｔ １：３２７−３４１，１９８２）。もう一つの選択肢として、選択可能マーカーは、独立したプラスミド上に存在することもでき、それら２つのベクターは、宿主細胞の同時トランスフェクションによって導入され、その選択マーカーに適した薬物を含む培地で培養することによって選択される。
【００６２】
次に、核酸分子を、好ましくは、上述のように適切な制御配列と作動可能に連結した状態にして、タンパク質オープンリーディングフレームを含有する発現単位を形成させる。この発現単位を使って適切な宿主を形質転換し、形質転換した宿主を、組換えタンパク質の産生が可能な条件下で培養する。
【００６３】
組換えタンパク質の発現には、様々な哺乳動物細胞培養系も使用することができる。哺乳類発現系の例には、Ｇｌｕｚｍａｎ（Ｃｅｌｌ ２３：１７５，１９８１）に記載されているサル腎線維芽細胞のＣＯＳ−７株、及び適合するベクターを発現させることができる他の細胞株、例えばＣ１２７、３Ｔ３、ＣＨＯ、ＨｅＬａ及びＢＨＫ細胞株等がある。哺乳類発現ベクターは、複製起点、適切なプロモーター及びエンハンサーを含み、また必要なリボソーム結合部位、ポリアデニル化部位、スプライス供与部位、スプライス受容部位、転写終結配列及び５’隣接比転写配列は、どれでも含むだろう。必要な非転写遺伝要素を提供するために、ＳＶ４０のスプライス部位及びポリアデニル化部位に由来するＤＮＡ配列を使用することができる。上述した工程のそれぞれは、様々な方法で行うことができる。例えば、所望するコード配列をゲノム断片から得て、それを適当な宿主中で直接使用することができる。様々な宿主で作動可能な発現ベクターの構築は、上述のように、適当なレプリコンと制御配列とを用いて達成することができる。制御配列、発現ベクター及び形質転換法は、遺伝子を発現させるために使用する宿主細胞のタイプに依存し、上に詳述したとおりである。そのままでは利用できる適切な制限部位がない場合は、切り出し可能な遺伝子をこれらのベクターに挿入することができるように、適切な制限部位をコード配列の末端に付加することができる。
【００６４】
発現ベクター上の他の変異体として、目的の遺伝子と他のポリペプチドとの融合タンパク質が挙げられる。用途としては、例えば可視化の手段（緑色蛍光タンパク質ＧＦＰ及びその変異体）又はタンパク質精製（ポリヒスチジン又はグルタチオン−Ｓ−トランスフェラーゼＧＳＴ）等が挙げられるが、これらに限られるわけではない。
【００６５】
特に、ゲノムＤＮＡ、ｃＤＮＡ、ｍＲＮＡ及びアンチセンス分子、ならびに代替主鎖に基づく核酸又は代替塩基を含む核酸が考えられ、天然源由来であるか合成物であるかを問わない。しかし、そのような核酸は更に、本発明のタンパク質をコードするもの、本発明のタンパク質をコードする核酸に適切なストリンジェンシー条件でハイブリダイズするもの、又は本発明のタンパク質をコードする核酸に相補的であるものを含めて、先行技術のどの核酸に対しても新規であり非自明であると定義される。
【００６６】
本発明のコード核酸分子は更に、診断用及びプローブ用の検出可能なラベルを含むように修飾することができる。そのようなラベルは当技術分野では種々知られており、本明細書に記載するコード分子と組み合わせて容易に使用することができる。適切なラベルには、例えばビオチン、放射標識ヌクレオチド等があるが、これらに限られるわけではない。当業者であれば、本発明核酸分子の標識変異体を得るために、それらのラベルをどれでも容易に使用することができる。
【００６７】
ヌクレオチド配列の欠失、付加又は改変による核酸分子の一次構造の修飾は、コードされているタンパク質の活性を破壊することなく行うことができる。そのような置換又は他の改変は、本発明の想定範囲に包含されるアミノ酸配列を持つタンパク質をもたらす。
【００６８】
II．具体的実施形態
Ａ．Ｇタンパク質共役受容体
ゲノムデータベースから同定することができるＧＰＣＲ遺伝子は、匂い受容体及び味覚受容体を除いて、現在約４００個ある。これらのうち約２００個についてはリガンドが同定されているが、残りはまだ「オーファン受容体」である。これらオーファンＧＰＣＲの天然の生物学的リガンドを同定して、それらの生物学的機能及び疾患との関連を解明することができれば、それらオーファンＧＰＣＲのアゴニスト及び／又はアンタゴニストが治療上の利益を持つ可能性を明らかにするための手がかりになる。リガンドがわかっているＧＰＣＲについては、ＧＰＣＲ媒介活性を調整する薬剤を同定することにより、これらの受容体に対して高い親和性と望ましい機能性とを持つ医薬を開発して、それらの臨床上の可能性を評価することができる（総説として、Ｄｅｂｏｕｃｋ及びＭｅｔｃａｌｆ，２０００，Ａｎｎｕ．Ｒｅｖ．Ｐｈａｒｍａｃｏｌ． Ｔｏｘｉｃｏｌ． ４０：１９３−２０８；Ｈｏｗａｒｄ等，２００１，Ｔｒｅｎｄｓ Ｐｈａｒｍａｃｏｌ． Ｓｃｉ． ２２：１３２−１４０を参照されたい）。
【００６９】
Ｂ．環状ヌクレオチド作動性チャネル
脊椎動物の環状ヌクレオチド作動性（ＣＮＧ）チャネルは、ｃＧＭＰ及びｃＡＭＰのサイトゾル濃度によって制御される陽イオンチャネルである（総説として、Ｋａｕｐｐ，１９９５，Ｃｕｒｒ． Ｏｐｉｎ． Ｎｅｕｒｏｂｉｏｌ． ５：４３４−４４２；Ｆｉｎｎ等，１９９６，Ａｎｎｕ． Ｒｅｖ． Ｐｈｙｓｉｏ． ５８：３９５−４２６；Ｚｏｇｏｔｔａ及びＳｉｅｇｅｌｂａｕｍ，１９９６，Ａｎｎｕ． Ｒｅｖ． Ｎｅｕｒｏｓｃｉ． １９：２３５−２６３；Ｌｉ等，１９９７，Ｑ． Ｒｅｖ． Ｂｉｏｐｈｙｓ． ３０：１７７−１９３を参照されたい）。これらのチャネルは、混合イオン（Ｎａ＋、Ｋ＋及びＣａ２＋）によって運ばれる陽イオン流を通し、電気的興奮とＣａ２＋シグナル伝達の両方を、細胞内環状ヌクレオチド濃度の変化と共役させるのに役立つ。脊椎動物の光受容体及び嗅覚受容体では、ＣＮＧチャネルが膜電位を脱分極させて、細胞の興奮及び順応に関与する数多くのＣａ２＋調節タンパク質の活性を決定する（総説として、Ｋａｕｐｐ及びＫｏｃｈ，１９９２，Ａｎｎｕ． Ｒｅｖ． Ｐｈｙｓｉｏｌ． ５４：１５３−１７５；Ｋｏｃｈ，１９９５，Ｃｅｌｌ Ｃａｌｃｉｕｍ １８：３１４−３２１を参照されたい）。
【００７０】
ＣＮＧチャネルは通例、相同なαサブユニットとβサブユニットとを含むヘテロマルチマーである。一部のＣＮＧチャネルは、第３のサブユニットも持っている。例えば、第３のサブユニットは、ラット嗅覚ＣＮＧチャネルに関して記載されている（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＦ０６８５７２）。これらは電位作動性チャネルスーパーファミリーのメンバーであるが、電位感受性ではなく、環状ヌクレチド濃度の変化に反応する。現在、ＣＮＧチャネルサブユニットをコードする６つのヒト遺伝子が同定されている。ヒトＣＮＧチャネルのアラインメントを図８のパネルＡ〜Ｃに示す。いくつかの哺乳類ＣＮＧチャネルのアラインメントを図９のパネルＡ及びＢに示す。
【００７１】
ＣＮＧチャネルサブユニットは、通例、細胞質Ｎ末端、６つの膜貫通セグメント、及び細胞質Ｃ末端から構成される。５番目と６番目の膜貫通セグメントの間には、チャネル孔の裏打ちに重要なドメイン（Ｐドメイン）が同定されている。様々なアミノ酸残基が、イオン特異性及び活性化特徴と関係づけられている（Ｇａｖａｚｚｏ等，２０００，Ｊ． Ｇｅｎ． Ｐｈｙｓ． １１６：３１１−１５，Ｖａｒｎｕｍ等，１９９５，Ｎｅｕｒｏｎ． １５：６１９−６２５）。
【００７２】
ラット嗅覚ＣＮＧチャネル（ＣＮＧＡ２）は、哺乳動物細胞中で異種発現させると、ｃＡＭＰの５０％有効濃度（ＥＣ５０）が６８μＭである活性化チャネルを形成する（Ｄｈａｌｌａｎら １９９０）。ＣＮＧＢ２又はＣＮＧＢ２及びＣＮＣβ１ｂ（ＧｅｎＢａｎｋアクセッション番号ＡＦ０６８５７２）と同時発現させると、ｃＡＭＰのＥＣ５０は１０．３μＭ及び４μＭに低下する（Ｂｏｅｎｉｇｋ等 １９９９）。これら野生型ＣＮＧチャネルは、本明細書に開示する方法を適用することによってＧＰＣＲの活性化をモニターするために、直接使用することができる。本発明の野生型ＣＮＧチャネルは、第３のサブユニット（例えばラット嗅覚ＣＮＧチャネルの第３サブユニット（ＧｅｎＢａｎｋ ＡＦ０６５７２）又はそれと等価なラットもしくは他の種のサブユニット）も含むことができる。しかし、ＣＮＧチャネルの突然変異体及びキメラ構築物を使って、ＧＰＣＲ活性化の検出感度を更に向上させることができる。したがって本発明には野生型ＣＮＧチャネルが包含されると共に、３つの領域、すなわち環状ヌクレオチド結合ドメイン、Ｃリンカー領域及びＮＨ２末端に、ＣＮＧチャネルを開口させる環状ヌクレオチドの効力を強化する突然変異を１つ以上持っているＣＮＧチャネルも包含される（Ａｌｔｅｎｈｏｆｅｎ等，１９９１；Ｇｏｒｄｏｎ及びＺａｇｏｔｔａ，１９９５；Ｖａｒｎｕｍ等，１９９５；Ｚｏｎｇ等，１９９８；Ｐａｏｌｅｔｔｉ等 １９９９；Ｌｉ及びＬｅｓｔｅｒ，１９９９；Ｓｈａｐｉｒｏ等，２０００；Ｓｃｏｔｔ等 ２０００；Ｒｉｃｈ等 ２００１；Ｍｏｅｔｔｉｇ等 ２００１１；及び本明細書に開示）。
【００７３】
本発明のＣＮＧチャネルサブユニットは、単一のベクターに乗せて宿主細胞に導入してもよいし、複数のベクターに乗せて宿主細胞に導入してもよい。例えば野生型α／βヘテロマー型ＣＮＧチャネルの場合、αサブユニットとβサブユニットのコード配列は、宿主細胞に導入される単一のベクター上にあってもよいし、宿主細胞に個別に又は同時に導入される別個のベクター上にあってもよい。
【００７４】
Ｃ．Ｇタンパク質
様々なＧアルファサブユニットをコードする２０個を超える遺伝子を含めて、多くのヘテロ三量体型Ｇタンパク質がクローン化されている。それら多様なＧサブユニットは、アミノ酸配列と機能的相同性に基づいて、６つのファミリーに分類されている。それら６つのファミリーはＧｓ、Ｇｉ、Ｇｑ、Ｇｏｌｆ、Ｇｏ、及びＧ１２と名付けられている。細胞質Ｃａ２＋の放出をもたらすＧｑを除けば、他のＧタンパク質はすべて、環状ヌクレオチド（主にｃＡＭＰ）を介して、そのシグナルを媒介する（Ｗａｔｓｏｎ及びＡｒｋｉｎｓｔａｌｌ，Ｔｈｅ Ｇ−ｐｒｏｔｅｉｎ−Ｌｉｎｋｅｄ Ｒｅｃｅｐｔｏｒ Ｆａｃｔｓ Ｂｏｏｋ，Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，ロンドン，１９９４）。
【００７５】
一部のＧタンパク質は「プロミスカス」Ｇタンパク質であると考えられる。なぜならそれらのＧサブユニットは、それらを、通常は他のファミリーのＧタンパク質と共役しているＧＰＣＲと共役させることができるからである。例えばＧαｑファミリーの２つのメンバー、ヒトＧα１６及びそのマウスホモログＧα１５は、プロミスカスＧタンパク質である。これらのＧサブユニットを持つＧタンパク質は様々なＧＰＣＲと相互作用するが、それでもなお、それらの下流エフェクターを特異的に活性化する（Ｎｅｇｕｌｅｓｃｕ等の米国特許第６，００４，８０８号を参照されたい）。
【００７６】
Ｄ．宿主細胞
本発明は更に、ＧＰＣＲ及び／又はＧタンパク質及び／又はＣＮＧチャネルの１つ以上をコードする核酸分子で形質転換させることができる宿主細胞を提供する。宿主細胞には、組換えＣＮＧチャネル発現と組み合わせて本発明の方法に使用することができる内在性ＧＰＣＲ及び／又はＧタンパク質を持つ細胞又は細胞株も含めることができる。好ましい細胞は真核細胞である。本発明を実施するのに役立つ真核細胞として、哺乳動物細胞が挙げられるが、これらに限られるわけではない。その細胞株が細胞培養法に適合し、発現ベクターの増殖及び遺伝子産物の発現に適合する限り、どの細胞でも使用することができる。好ましい真核宿主細胞には、例えば酵母、昆虫細胞、哺乳動物細胞等があり、好ましくは脊椎動物細胞、例えばマウス、ラット、サル又はヒト細胞株に由来するもの等が挙げられるが、これらに限られるわけではない。好ましい真核宿主細胞としては、チャイニーズハムスター卵巣（ＣＨＯ）細胞、例えばＡＴＣＣからＣＣＬ６１として入手できるもの、ＡＴＣＣからＣＲＬ１６５８として入手することができるＮＩＨスイスマウス胚細胞（ＮＩＨ／３Ｔ３）、ベビーハムスター腎細胞（ＢＨＫ）、マウスＬ細胞、ジャーカット細胞、ＳＦ９、アフリカツメガエル卵母細胞、１５３ＤＧ４４細胞、ＨＥＫ細胞、ＰＣ１２細胞、ヒトＴリンパ球細胞及びＣｏｓ−７細胞、ならびにこれに類する真核宿主細胞が挙げられる。
【００７７】
本発明のｒＤＮＡ分子による適切な細胞宿主のトランスフェクションは、使用するベクターのタイプと使用する宿主系とに通例依存する周知の方法によって、達成される。ｒＤＮＡを含むベクターによる脊椎動物細胞の形質転換の場合は、通例、エレクトロポレーション、陽イオン性脂質又は塩処理法が使用される。例えばＧｒａｈａｍ等（Ｖｉｒｏｌ ５２：４５６，１９７３）及びＷｉｇｌｅｒ等（Ｐｒｏｃ Ｎａｔｌ Ａｃａｄ Ｓｃｉ ＵＳＡ ７６：１３７３−１３７６，１９７９）を参照されたい。同様に、Ｉｎｖｉｔｒｏｇｅｎ／Ｌｉｆｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、Ｐｒｏｍｅｇａ、Ｑｉａｇｅｎ等の製品を含めて、市販の選択肢も数多くある。
【００７８】
うまく形質転換された細胞、すなわち本発明のｒＤＮＡ分子を含有する細胞は、選択可能マーカーの選択等、周知の技術によって同定することができる。例えば、本発明のｒＤＮＡを導入することによって得られる細胞をクローン化して、単一コロニーを生成させることができる。これらのコロニーから細胞を収集し、溶解し、Ｓｏｕｔｈｅｒｎ（Ｊ Ｍｏｌ Ｂｉｏｌ ９８：５０３，１９７５）の方法又はＢｅｒｅｎｔ等（Ｂｉｏｔｅｃｈ ３：２０８，１９８５）の方法等を使って、そのＤＮＡ内容物をｒＤＮＡの有無に関して調べるか、その細胞から産生されるタンパク質を、免疫学的方法によってアッセイすることができる。
【００７９】
Ｅ．アッセイ形式
本発明は、ＧＰＣＲ媒介活性の有無及び／又は調整についてアッセイするための様々な方法を提供する。好ましい実施形態では、ＣＮＧチャネルの活性化によってｃＡＭＰ産生を検出することができる。いつくかの実施形態では、ＧＰＣＲが活性化され、そのシグナルがＧタンパク質とアデニルシクラーゼとを介してｃＡＭＰの産生に変換され、その結果生成したｃＡＭＰが宿主細胞を活性化することによって起こるＣａ２＋の流入に関して、本発明の宿主細胞をアッセイする。
【００８０】
いくつかの実施形態では、Ｃａ２＋の流入に応答して１つ以上のスペクトル特性を変化させる色素を、本発明の細胞に負荷することができる。いくつかの実施形態では、色素がＣａ２＋を直接結合して、観察しうるスペクトル特性の変化をもたらす。このタイプの色素の一例はｆｕｒａ−２である。
【００８１】
別の実施形態では、ＣＮＧチャネルの活性化がもたらすイオンフラックスに起因して生じる膜電位の変化に反応する色素を、細胞に負荷することができる。このタイプの色素は当業者に知られており（Ｚｏｃｈｏｗｓｋｉ等，２０００，Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ １９８：１−２１）、例えばＭｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｉｎｃ．等から販売されている。
【００８２】
ＣＮＧチャネルは、カルシウム感受性色素Ｆｕｒａ−２を使ってＣａ２＋レベルを検出しようとするアッセイで、ｃＡＭＰのセンサーになると提案されている（Ｒｉｃｈ等，２０００，Ｊ． Ｇｅｎ． Ｐｈｙｓｉｏｌ． １１６：１４７−１６１）。ＣＮＧチャネルアルファサブユニットの突然変異体は、Ｃ４６０Ｗ変異（Ｇｏｒｄｏｎ等，１９９７，Ｎｅｕｒｏｎ １９：４３１−４４１）、Ｅ５８３Ｍ変異（Ｖａｒｎｕｍ等，Ｎｅｕｒｏｎ １５，６１９−９２５）及びＹ５６５Ａ変異（Ｌｉ及びＬｅｓｔｅｒ，１９９８，Ｍｏｌ． Ｐｈａｒｍａｃｏｌ． ５５：８７３−８８２）を含めて、数多く同定されている。これらの突然変異体により、ｃＡＭＰに対するＣＮＧチャネルの感受性は強化されたが、その改善された感度でもマルチウェル形式での使用にはまだ不十分である。現在までに報告されたなかで最も良い例でも、ｃＡＭＰ誘導に反応して上昇したＣａ２＋レベルを分光蛍光計で検出するには、３〜４×１０６個の細胞が必要だった（Ｒｉｃｈ等，２００１，Ｊ． Ｇｅｎ． Ｐｈｙｓｉｏｌ． １１８：６３−７７）。これに対し、典型的なマルチウェルアッセイでは、１ウェルあたり約２０〜５０，０００個の細胞が使用され、これはＣａ２＋感受性蛍光色素に求められる細胞数のおよそ１００分の１である。
【００８３】
本発明のアッセイ及び方法で使用することができる電位感受性色素は、細胞膜電位を取り扱うために、古くから使用されてきた（総説としてＺｏｃｈｏｗｓｋｉ等，Ｂｉｏｌ． Ｂｕｌｌ． １９８：１−２１を参照されたい）。Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ（オレゴン州ユージーン）から入手することができるカルボシアニン、ローダミン、オキソノール類及びメロシアニン等、数種類の蛍光色素が開発されている。しばしばＤｉＢａｃ色素と呼ばれる３つのビスバルビツル酸オキソノール類は、約４９０ｎｍ（ＤｉＢＡＣ４（３））、５３０ｎｍ（ＤｉＳＢＡＣ２（３））及び５９０ｎｍ（ＤｉＢＡＣ４（５））に励起極大を持つスペクトル的に異なる電位差測定プローブの一群を形成している。これらの色素は脱分極した細胞に侵入して、そこで細胞内タンパク質又は膜に結合し、増大した蛍光と赤色スペクトルシフトを示す（Ｅｐｐｓ等，１９９４，Ｃｈｅｍ． Ｐｈｙｓ． Ｌｉｐｉｄｓ ６９：１３７−１５０）。脱分極が増加すると、これら陰イオン性色素の流入量が多くなり、したがって蛍光が増大する。ＤｉＢＡＣ４（３）は最も高い電位感受性を持つと報告されている（Ｂｒａｕｎｅｒ等，Ｂｉｏｃｈｉｍ． Ｂｉｏｐｈｙｓ． Ａｃｔａ． ７７１：２０８−２１６）。同様のアッセイが、ＦＬＩＰＲ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，カリフォルニア州サニーベール）等のハイスループットプラットフォームでの膜電位アッセイ用に開発されている。ｃＡＭＰはＣａ２＋だけでなくＮａ＋フラックス及びＫ＋フラックスも誘導するので、ＣＮＧチャネルの存在下でＮａ＋フラックス及びＫ＋フラックスの結果として起こる膜電位の変化は、細胞内ｃＡＭＰ蓄積の指標として使用することができる。
【００８４】
色素のスペクトル特徴の変化は、当業者に知られている任意の手段によって検出することができる。好ましい態様では、本発明のアッセイを単一細胞で行い、顕微鏡イメージングを使ってスペクトル（すなわち蛍光）特徴の変化を検出するか、又はマルチウェル形式で行い、マイクロプレートリーダーを使ってスペクトル特性を決定する。
【００８５】
単一細胞イメージングの好適な構成の一つでは、コンピュータシステムを装備した顕微鏡を使用する。Ｃａｒｌ Ｚｅｉｓｓから入手できるＡＴＴＯ’ｓ Ａｔｔｏｆｌｕｏｒ（登録商標）ＲａｔｉｏＶｉｓｉｏｎリアルタイムデジタル蛍光アナライザーは、生細胞中及び調製した標本中の蛍光プローブを解析するための完全統合型ワークステーションである（ＡＴＴＯ，メリーランド州ロックビル）。カルシウムをリアルタイムで可視化することができる。このシステムでは、これらのイオンを個別に、又は組み合わせて同時に（この組合せは使用中のプローブが持つ光学的性質のみによって限定される）、観察することができる。標準的なイメージングシステムは、Ｆｕｒａ−２（カルシウム用）とＧＦＰ（トランスフェクション用）との組合せ等、複数の色素実験を、同じ細胞で同じ期間に行うことができる。複数の色素を使って得られる比画像とグラフィックデータを、オンラインで表示することができる。
【００８６】
本発明のアッセイをマルチウェル形式で行う場合は、使用する色素のスペクトル特性の変化を検出するのに適した装置は、マルチウェルマイクロプレートリーダーである。適切な装置は例えばＭｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ等から市販されている（ＦＬＥＸｓｔａｔｉｏｎ（商標）マイクロプレートリーダー及び流動体輸送システム又はＦＬＩＰＲ（登録商標）システム）。これらのシステムは、Ｆｌｕｏ−３、Ｆｌｕｏ−４及びカルシウムグリーン−１等の市販色素と一緒に使用することができる。これらの指示薬はすべて、可視波長域で励起する。
【００８７】
Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ＤｅｖｉｃｅｓのＦＬＩＰＲ Ｆｌｕｏｒｏｍｅｔｒｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｐｌａｔｅ Ｒｅａｄｅｒ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，カリフォルニア州サニーベール）は、ホスホリパーゼシグナル伝達経路を活性化するＧｑ共役受容体サブクラスの活性化に応答して起こる細胞内からの一過性カルシウム放出をカルシウム感受性色素で検出するためのハイスループットスクリーニングアッセイで使用されている。プロミスカスＧタンパク質が、他のＧＰＣＲに使用されて、様々な結果が得られている。本発明までは、ＧＰＣＲ受容体活性化に関してリアルタイムの速度論的情報をもたらすｃＡＭＰの類似アッセイは、存在しなかった。更に、イメージングプラットフォーム中の生細胞で、ＧＰＣＲリガンドによって活性化された単一細胞におけるｃＡＭＰの蓄積を直接調べる簡単な方法もなかった。
【００８８】
本発明のいくつかの実施形態では、ｃＡＭＰの細胞内レベルを増大させるように設計された化合物で、本発明の細胞を処理することができる。例えば、光子に反応して遊離させることが可能な「ケージド」ｃＡＭＰ類似体で、細胞を処理することができる（Ｃｏｒｒｉｅ等 Ｂｉｏｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ 第２巻 ２４３−３０５頁，Ｗｉｌｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ， 英国チチェスター，及びＨａｇｅｎ等，１９９６，Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ３５：７７６２−７７７１を参照されたい）。
【００８９】
Ｆ．ＧＰＣＲ媒介活性を調整する薬剤を同定する方法
本発明のもう一つの実施形態として、ＧＰＣＲ媒介活性を調整する薬剤を同定する方法を提供する。前記活性に関与するタンパク質に結合する薬剤又はこれらタンパク質の発現に影響を及ぼす薬剤は、前記タンパク質の機能に影響を与える場合もあるし、与えない場合もある。薬剤の機能的作用の検討には、例えば１）リガンド結合に対する作用、２）Ｇタンパク質共役シグナル伝達経路に対する作用、３）受容体ダウンレギュレーション／脱感作の活性化又は阻害等があるが、これらに限られるわけではない。
【００９０】
本発明の一実施形態では、ここに記載する物質と方法とを使って、ＧＰＣＲのリガンドを同定することができる。この実施形態は「オーファン受容体」、すなわちリガンドがまだ同定されていない受容体のリガンドを同定するのに役立つだろう。リガンドは、本発明の細胞を、推定上のリガンドである化合物と接触させることによって同定することができる。細胞には、問題にしているＧＰＣＲを発現させる核酸と、所望であれば、ＣＮＧチャネルを発現させる核酸（ｃＡＭＰに対する感受性が増大するように突然変異しているものを含む）とを、トランスフェクトすることができる。ＧＰＣＲの活性化は、ＣＮＧチャネルの活性化を測定することによってアッセイされる。例えば、細胞にカルシウム感受性色素及び／又は電位感受性色素を負荷し、色素のスペクトル特徴の変化を、推定上のリガンドの存在下及び不在下で、決定することができる。ある化合物がＣＮＧチャネルの開口と、それに伴う色素のスペクトル特徴の変化とを誘導する場合、その化合物はリガンドであると同定される。
【００９１】
本発明のもう一つの実施形態では、ＧＰＣＲ媒介活性を（例えばリガンド結合を変化させること等によって）調整する薬剤の能力を決定することができる。リガンド結合の改変は、標的ＧＰＣＲに対する既知リガンドの結合を調整する被験薬剤の能力によって評価することができる。これは、細胞にトランスフェクトされるＧＰＣＲのリガンドが既に同定されている場合に、上述のアッセイを使って達成することができる。もう一つの選択肢として、リガンドが同定されている内在性ＧＰＣＲを使用してもよい。同定済みリガンドの活性誘導能力を薬剤の存在下及び不在下でアッセイする。ある薬剤の存在下での活性がその薬剤の不在下での活性とは異なる（すなわち、その薬剤の不在下での活性よりも大きいか、小さいか、速度論的特徴が異なる）場合、その薬剤はＧＰＣＲ媒介活性を調整する。阻害曲線等の標準的データ解析方法を使用して、被験薬剤の作用を解析する。
【００９２】
Ｇタンパク質共役シグナル伝達経路の活性化を改変するには、Ｇタンパク質依存的シグナル伝達系と共役した活性な受容体の存在が必要である。一例として、これは、ＧＰＣＲをＧα１６等のプロミスカスＧタンパク質と共に同時トランスフェクトした細胞株を作製することによって達成することができる。このＧタンパク質は万能アダプタとして働き、ＧＰＣＲパートナーによって活性化されると、カルシウム動員をもたらす（Ｍａｒｃｈｅｓｅ等，Ｔｒｅｎｄｓ Ｐｈａｒｍａｃｏｌ Ｓｃｉ，２０：３７０−３７５，１９９９）。そしてそのカルシウム動員は上述のアッセイを利用して容易に評価される。例えば、多くの蛍光細胞内カルシウムプローブをＭｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ， Ｉｎｃ．から入手することができる。細胞内カルシウム濃度の変化はプローブの蛍光強度及び／又は特徴の変化をもたらし、蛍光プレートリーダーを製造者の説明に従って使用することにより、検出することができる。次に、ある薬剤がＧタンパク質共役シグナル伝達に影響を及ぼすことは、適切な濃度（通例、約１０ｐＭ〜１ｍＭ）の被験薬剤の存在下で細胞をインキュベートし、その結果生じる細胞内カルシウム濃度の変化を決定することによって、確認することができる。標準的な用量反応曲線を作成し、解析する。
【００９３】
Ｇ．ＧＰＣＲ媒介活性を調整する薬剤の用途
１つ以上のＧＰＣＲ媒介活性を調整する薬剤、例えばＧＰＣＲのアゴニスト又はアンタゴニストは、ＧＰＣＲの機能と活性が関係する過程を調整するために使用することができる。いくつかの実施形態では、ＧＰＣＲ媒介活性を調整する（増加、減少、又は活性の速度論的特徴を変化させる）薬剤を使って、１つ以上のＧＰＣＲ媒介活性と関係する生物学的過程及び病理学的過程を調整することができる。
【００９４】
本明細書では、対象は、その脊椎動物又は哺乳動物が、本発明のＧＰＣＲタンパク質によって媒介される病理学的過程又は生物学的過程の調整を必要としている限り、任意の脊椎動物、好ましくは哺乳動物であることができる。「哺乳動物」という用語は、哺乳綱に属する個体と定義される。本発明は、ヒト対象の処置にとりわけ有用である。
【００９５】
病理学的過程とは、有害な作用をもたらす種類の生物学的過程を指す。例えば、ある特定のＧＰＣＲ媒介活性又は活性レベルが疾患又は他の病理学的状態と関係する場合がある。ある薬剤がある病理学的過程の程度又は重症度を軽減する場合、本明細書では、その薬剤が病理学的過程を調整するという。例えばＧＰＣＲ媒介活性はＧタンパク質シグナル伝達障害（例えば他の生体アミン受容体に関係する障害）と関係しうる（例えば上記「背景」の項を参照されたい）。
【００９６】
本発明の薬剤は単独で、又は特定の病理学的過程を調整する他の薬剤と組み合わせて、提供することができる。例えば、本発明の薬剤は、他の既知の薬物と組み合わせて投与することができる。２つの薬剤が同時に投与されるか、又はそれらの薬剤が同時に作用するような形で独立して投与される場合、本明細書では、それら２つの薬剤は組み合わせて投与されるという。
【００９７】
本発明の薬剤は、非経口経路、皮下経路、静脈内経路、筋肉内経路、腹腔内経路、経皮経路、又は口腔内経路によって投与することができる。これらに代えて、又はこれらと同時に、経口経路で投与することもできる。投与量は受容者の年齢、健康及び体重、併用治療があればその種類、処置の頻度、所望する作用の性質に依存するだろう。
【００９８】
Ｈ．ＧＰＣＲ媒介活性を調整する薬剤
潜在的薬剤をスクリーニングして、その薬剤の適用によってＧＰＣＲ媒介活性が調整されるかどうかを決定することができる。これは、例えば異常なＧＰＣＲ媒介活性を特徴とする疾患を持つ特定の患者の処置に、ある特定の薬物が有効かどうかを決定する際等に役立ちうる。活性が潜在的薬剤による影響を受けて、活性が正常に戻るか、又は活性が正常に近づくように変化する場合、その薬剤はその疾患の処置に適応を持ちうる。同様に、疾患状態において発現するような活性を誘導する薬剤は禁忌である。
【００９９】
本発明によれば、リガンドが同定されているＧＰＣＲは、ある細胞（例えば罹患細胞）に対する候補薬物又は候補薬剤の作用を評価するためのアッセイの基礎として使用することができる。候補薬物又は候補薬剤を、ＧＰＣＲによって媒介される活性（例えばＣａ２＋流入）を調整する能力に関して、スクリーニングすることができる。
【０１００】
ＧＰＣＲ媒介活性の調整をモニターするためのアッセイでは、ＣＮＧ活性の変化をモニターするために利用できる手段をどれでも使用することができるが、好ましくは上述したアッセイ形式の１つ以上を用いて行う。
【０１０１】
上述の方法でアッセイされる薬剤は、無作為に選択することも、合理的に選択又は設計することもできる。ある薬剤が、本発明タンパク質だけの会合、又は本発明タンパク質とその関連基質、結合パートナー等の会合に関与する特別な配列を考慮しないで、無作為に選択される場合、その薬剤は、本明細書では、無作為に選択されるという。無作為に選択される薬剤の一例は、化合物ライブラリーもしくはペプチドコンビナトリアルライブラリーの使用、又はある生物の成長培地の使用である。
【０１０２】
ある薬剤が、無作為にではなく、その薬剤の作用との関連で標的部位の配列及び／又はそのコンフォメーションを考慮して選択される場合、その薬剤は、本明細書では、合理的に選択又は設計されるという。薬剤は、これらの部位を構成しているペプチド配列を利用することによって、合理的に選択又は合理的に設計することができる。例えば、合理的に選択されたペプチド剤としては、任意の機能的コンセンサス部位と同一であるか、又はその誘導体であるアミノ酸配列を持つペプチドを挙げることができる。
【０１０３】
本発明の薬剤は、例えばペプチド、小分子、ビタミン誘導体、ならびに糖質、脂質、オリゴヌクレオチド、そしてそれらの共有結合的及び非共有結合的組合せであることができる。ドミナントネガティブタンパク質、これらのタンパク質をコードするＤＮＡ、これらのタンパク質に対する抗体、これらのタンパク質のペプチド断片、又はこれらのタンパク質の模倣物を細胞に導入して、機能に影響を及ぼすことができる。「模倣物」とは、ここでは、親ペプチドとは化学的に異なるが、局所的及び機能的には親ペプチドと類似する構造を与えるようなペプチド分子の一領域又は数領域の修飾を指す（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｍｅｙｅｒｓ（編集），ＶＣＨ ＰｕｂｌｉｓｈｅｒｓのＧｒａｎｔ（１９９５）を参照されたい）。本発明の薬剤の構造上の性質には何も制約がないことは、当業者であればすぐに理解することができる。
【０１０４】
I．ＧＰＣＲ媒介活性を調整する薬剤を含む組成物
本発明の薬剤を含む組成物は、単独で、又は他の組成物及び／又は薬剤と組み合わせて提供することができる。例えば、本発明の薬剤は、他の既知薬物と組み合わせて投与することができる。２つの組成物及び／又は薬剤が同時に投与されるか、又はそれらの薬剤が同時に作用するような形で独立して投与される場合、本明細書では、それら２つの薬剤は組み合わせて投与されるという。
【０１０５】
本発明の薬剤を含む組成物は、非経口経路、皮下経路、静脈内経路、筋肉内経路、腹腔内経路、経皮経路、又は口腔内経路によって投与することができる。これらに代えて、又はこれらと同時に、経口経路で投与することもできる。投与量は受容者の年齢、健康及び体重、併用治療があればその種類、処置の頻度、所望する作用の性質に依存するだろう。
【０１０６】
本発明は、ＧＰＣＲ媒介活性を調整する薬剤を１つ以上含む組成物も提供する。個々の要求は様々であるが、各成分の有効量の至適範囲は、当業者であれば決定することができる。典型的な投与量は０．１〜１００μｇ／ｋｇ体重を含む。好ましい投与量は０．１〜１０μｇ／ｋｇ体重を含む。最も好ましい投与量は０．１〜１μｇ／ｋｇ体重を含む。
【０１０７】
薬理学的に活性な薬剤の他に、本発明の組成物は、作用部位への送達に薬学的に用いることができる製剤への活性化合物の加工を容易にする賦形剤及び補助剤を含む薬学的に許容できる適切な担体を含有することができる。非経口投与に適した製剤として、例えば水溶性活性化合物（例えば水溶性塩）の水溶液が挙げられる。また、活性化合物の懸濁液、例えば適当な油性注射懸濁液も投与することができる。適切な親油性溶媒又は親油性ビヒクルには、例えば脂肪油、例えばゴマ油、又は合成脂肪酸エステル、例えばオレイン酸エチル又はトリグリセリド等がある。水性注射懸濁液は、懸濁液の粘度を増加させる物質、例えばカルボキシメチルセルロース、ソルビトール及び／又はデキストラン等を含有してもよい。所望により、懸濁液は更に安定剤を含有してもよい。また、細胞内への送達を目的として、リポソームを使って薬剤を封入することもできる。
【０１０８】
本発明の全身投与用医薬製剤は、経腸、非経口又は局所投与用に製剤化することができる。実際、活性成分の全身投与を達成するために、これら３タイプの製剤のすべてを同時に使用することができる。
【０１０９】
経口投与に適した製剤としては、硬及び軟ゼラチンカプセル、丸剤、錠剤（コート錠を含む）、エリキシル剤、懸濁剤、シロップ剤又は吸入剤、ならびにその制御放出型が挙げられる。
【０１１０】
本発明の組成物は、インビボで、通常はヒト、ヒツジ、ウマ、ウシ、ブタ、イヌ、ネコ、ラット及びマウス等の哺乳動物に、又はインビトロで使用することができる。
【０１１１】
これ以上説明しなくても、当業者には、上述の説明と以下の具体例とを使って、本発明の化合物を製造し、利用し、本願クレーム方法を実施することができると考えられる。したがって下記の実施例は本発明の好ましい実施形態を具体的に指摘するものであり、本明細書の他の記載を多少なりとも限定する記載であるとみなしてはならない。
【実施例】
【０１１２】
実施例１
単一細胞イメージングアッセイ
図２に単一細胞イメージングアッセイの結果を示す。この実施例では、ＣＮＧチャネル（配列番号：３）を２日間一過性にトランスフェクトしたＨＥＫ２９３細胞に、カルシウム蛍光色素を負荷した後、記録した。具体的には、ＭＡＴＲＩＧＥＬ（Ｂｅｃｔｏｎ Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ，カリフォルニア州サンホゼ）をプレコートした顕微鏡用Ｆｉｓｈｅｒブランドカバーガラス＃１を５μＭ ｆｕｒａ−２ ＡＭ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ，カリフォルニア州サニーベール）を含む培養培地（１０％ウシ胎仔血清を含むＤＭＥＭ）中でインキュベートし、その上で細胞を培養した。カルシウム蛍光はＡｔｔｏｆｌｕｏｒ（登録商標）ＲａｔｉｏＶｉｓｉｏｎ（登録商標）リアルタイム蛍光イメージング装置（ＡＴＴＯ，メリーランド州ロックビル）で記録した。このシステムは、複数の蛍光プローブ（例えばＦｕｒａ−２（カルシウム用）とＧＦＰ（トランスフェクションマーカー）との組合せ等）を使って、同じ期間に同じ細胞中で、実験を行うことができる。複数の色素を使って得られる比画像とグラフィックデータを、オンラインで表示することができる。この実施例では、ＣＮＧチャネルを発現させている単一細胞中のサイトゾル遊離カルシウム濃度の変化をリアルタイムでモニターすることにより、Ｇｓ共役ＧＰＣＲとアデニリルシクラーゼの活性化を検出できることを実証する。図２の矢印で示す時刻にノルエピネフリン（ＮＥ）とフォルスコリン（ｆｏｒｓｋ）を添加したところ、ＧＦＰ陽性（すなわちトランスフェクト）細胞では、サイトゾルカルシウム濃度が上昇し始めた。個々の細胞の反応を示す代表的な２つの画像を、ＮＥ添加前（パネルＡ）及びＮＥ添加後（パネルＢ）に撮影した。ＧＦＰ陽性細胞集団におけるカルシウム蛍光変化をそれぞれ平均してグラフ表示する（パネルＣ）。
【０１１３】
実施例２
マルチウェル形式でのカルシウム感受性色素と電位感受性色素の比較
この実施例では、マイクロプレートリーダーＦＬＥＸｓｔａｔｉｏｎ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，カリフォルニア州サニーベール）を使って記録し、アッセイキットと一緒に提供されるプロトコールをカルシウムアッセイと膜電位アッセイの両方に採用した。ｃＡＭＰに関するＥＣ５０値が配列番号：３よりも低い（Ｒｉｃｈ等，２００１，Ｊ． Ｇｅｎ． Ｐｈｙｓ． １１８：６３−７７）のでｃＡＭＰ変化に対する感受性が向上していると予想される突然変異型ＣＮＧチャネル（配列番号：５）を使ったマルチウェルアッセイの結果を、図３に表す。ＣＮＧチャネルを一過性にトランスフェクトした細胞におけるイソプロテレノール（β２アドレナリン受容体のアゴニスト）に対する反応を、Ｃａ２＋感受性色素ｆｌｕｏ−４を使って決定したものを、図３Ａに示す。１０μＭという飽和量のイソプロテレノールで細胞を刺激した後でも、色素の蛍光に有意な変化はなかった。図３Ｂには、Ｇｑ経路による細胞内貯蔵カルシウムの動員に関する陽性対照として、カルバコール（ムスカリン受容体アゴニスト）による活性化の結果を示す。この処理の結果として、細胞内Ｃａ２＋濃度の変化を観察することができた。
【０１１４】
細胞内ｃＡＭＰの検出にＣＮＧチャネルと膜電位色素が役立つことを立証するために、アデニリルシクラーゼ活性化剤であるフォルスコリンを使って、細胞内ｃＡＭＰを生成させた。ＣＮＧチャネル（配列番号：５）を一過性にトランスフェクトしたＨＥＫ２９３細胞に、電位感受性色素を室温で約０．５時間負荷した。図４は、フォルスコリンを添加した場合に、電位感受性色素の存在下では、マイクロプレートリーダーを使うことにより、電位感受性色素の存在下で細胞内ｃＡＭＰを容易に検出できることを示している。
【０１１５】
実施例３
突然変異型ＣＮＧチャネルと膜電位色素とを用いる、ＧＰＣＲ活性化に応答して生成する細胞内ｃＡＭＰのアッセイ
膜電位アッセイキット（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ，カリフォルニア州サニーベール）の電位感受性色素を用いる類似アッセイの結果を、図５に示す。電位感受性色素の復元には、その市販キットに含まれる緩衝液ではなく、０．１ｍＭ ＭｇＣｌ２及び１ｍＭ ＥＧＴＡを添加してｐＨ７．３に滴定したＤＰＢＳ（二価陽イオン非含有ダルベッコリン酸緩衝塩類）を使用した。ＣＮＧチャネル（配列番号：５）を一過性にトランスフェクトしたＨＥＫ２９３細胞に、電位感受性色素を室温で約０．５時間負荷した。βアドレナリン受容体を活性化するイソプロテレノールの濃度がわずか０．１μＭでも、容易に検出できる蛍光シグナルの変化が認められたのに対して、図３Ａに示すカルシウム感受性色素では、１０μＭのイソプロテレノールでも変化を検出することができなかった。同様に、膜電位色素と、異なるＣＮＧチャネル突然変異体（配列番号：７）とを使って得られた結果を、図６に示す。
【０１１６】
実施例４
ＧＰＣＲとＣＮＧチャネルとを同時発現させ、膜電位色素を用いる、細胞内ｃＡＭＰのアッセイ
本発明のアッセイは、外部から導入したＧＰＣＲを使って行うことができる。ドーパミンＩ型受容体をコードするＤＮＡと、突然変異型ＣＮＧチャネル（配列番号：７）とを、ＨＥＫ２７３細胞に同時トランスフェクトした。前記受容体をその天然リガンドであるドーパミンで活性化した結果を、図７に示す。膜電位色素（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｐｒｏｂｅｓ，カリフォルニア州サニーベール）の存在下でドーパミンを添加すると直ちに、用量依存的な蛍光シグナルが得られる。
【０１１７】
実施例５
一過性トランスフェクト細胞におけるオーファンＧＰＣＲのリガンドの同定
野生型又は突然変異型ＣＮＧチャネルタンパク質をコードする遺伝子と、興味あるＧＰＣＲをコードする遺伝子とは、標準的なトランスフェクション技術を使って、標的細胞にトランスフェクトすることができる（Ａｕｓｕｅｂｌ等，Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｉｎ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ（２００１）Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ）。トランスフェクションの２日後に、９６穴プレートの場合は約５０，０００個／ウェルの細胞、３８４穴プレートの場合は約１０，０００個／ウェルの細胞を使用し、９６穴プレートの場合は１００μＬ／ウェル、３８４穴プレートの場合は２５μＬ／ウェルの播種量で、コンフルエントな細胞単層を作製することができる。
【０１１８】
終夜培養した後、細胞プレートを培養器から取り出すことができる。等体積のローディングバッファー（Ｌｏａｄｉｎｇ Ｂｕｆｆｅｒ）を膜電位色素（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，カリフォルニア州サニーベール）と共に各ウェルに加え（９６穴プレートの場合は１ウェルあたり１００μＬ、３８４穴プレートの場合は２５μＬ）、その細胞プレートを更に３７℃で３０分間インキュベートすることができる。インキュベーション後に、ＦＬＩＰＲ又はＦｌｅｘＳｔａｔｉｏｎを使って、プレートを直接アッセイすることができる。
【０１１９】
候補天然合成リガンドコレクションを入手して、試験のために１ｎＭ〜１０μＭの濃度に希釈することができる。膜電位アッセイは、ＦＬＩＰＲシステムの膜電位アッセイのマニュアルに記載されているように、化合物の添加後直ちに行われるだろう（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，カリフォルニア州サニーベール）。このようなアッセイはＣａ＋＋感受性色素の存在下でも行うことができる（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，カリフォルニア州サニーベール）。
【０１２０】
実施例６
ＧＰＣＲ媒介活性を調整する薬剤の同定
化合物を、１つ以上のＧＰＣＲ媒介活性を調整するための薬剤として機能するそれらの能力について、スクリーニングすることができる。本発明に従って製造された細胞を化合物と接触させて、１つ以上のＧＰＣＲ媒介活性をアッセイすることができる。一例として、ＣＮＧチャネルタンパク質をコードする遺伝子と、興味あるＧＰＣＲをコードする遺伝子とを発現させる安定細胞株を得ることができる（Ａｕｓｕｅｂｌ等，Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｉｎ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ（２００１）Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ）。ＧＰＣＲ遺伝子は内在性であっても外来性であってももよい。９６穴プレートの場合は約５０，０００個／ウェルの細胞、３８４穴プレートの場合は約１０，０００個／ウェルの細胞を使用し、９６穴プレートの場合は１００μＬ／ウェル、３８４穴プレートの場合は２５μＬ／ウェルの播種量で、コンフルエントな細胞単層を作製することができる。
【０１２１】
終夜培養した後、細胞プレートを培養器から取り出すことができる。次に、等体積のローディングバッファーを膜電位色素（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，カリフォルニア州サニーベール）と共に各ウェルに加え（９６穴プレートの場合は１ウェルあたり１００μＬ、３８４穴プレートの場合は２５μＬ）、その細胞プレートを更に３７℃で３０分間インキュベートすることができる。インキュベーション後に、ＦＬＩＰＲを使って、プレートを直接アッセイすることができる。化合物ライブラリーを入手して、試験のために１ｎＭ〜１０μＭの濃度に希釈することができる。膜電位アッセイは、ＦＬＩＰＲシステムの膜電位アッセイのマニュアルに記載されているように、化合物の添加後直ちに行われる（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，カリフォルニア州サニーベール）。このようなアッセイは膜電位色素とＣａ２＋感受性色素の両方の存在下でも行うことができる（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，カリフォルニア州サニーベール）。
【０１２２】
実施例７
３８４穴プレート中のＨＥＫ２９３−ＣＮＧ細胞と膜電位色素とを使った均一な速度論的アッセイ
ＣＮＧチャネルを発現させるように細胞集団を安定に形質転換して、付着培養条件又は懸濁培養条件下で樹立させる。細胞を収集し、１０％ＦＢＳを含有するＤＭＥＭ（高グルコース）中、１×１０６細胞／ｍｌに調節する。その細胞懸濁液２０μｌを３８４穴マイクロプレート（Ｃｏｒｎｉｎｇ；３７１２）の各ウェルに分注し、アッセイに先立って１６〜２４時間インキュベートする。アッセイ直前に、細胞プレートのウェルを顕微鏡で観察して、均一に拡がったコンフルエントな細胞層の存在を確認する。
【０１２３】
膜電位色素（膜電位試薬キット、成分Ａ、Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｒ−７０５６）原液は、キットに入っている色素のビン１本を、２０ｍＭ ＨＥＰＥＳ（ｐＨ７．０）を補足した１０ｍｌのダルベッコリン酸緩衝食塩水（ＤＰＢＳ）に溶解することによって調整し、それを１ｍｌずつに小分けして、−８０℃で保存する。色素ローディングバッファー（Ｄｙｅ Ｌｏａｄｉｎｇ Ｂｕｆｆｅｒ）は、３８４穴プレート１枚につき、１ｍｌの色素原液を、２０ｍＭのＨＥＰＥＳ（ｐｈ７．０）を補足した９ｍｌのＤＰＢＳで希釈することによって、アッセイ当日に調製する。１ウェルにつき２０μｌの色素ローディングバッファーを３８４穴細胞プレートに加える。プレートを室温（約２０〜２５℃）で１〜７時間インキュベートする。インキュベーション中に、試験化合物の希釈液を、化合物バッファー（Ｃｏｍｐｏｕｎｄ Ｂｕｆｆｅｒ）（色素ローディングバッファー中の１０ｍＭ ＥＧＴＡ；ｐＨ７．２）に調製する。
【０１２４】
次に、色素負荷細胞プレートをＦＬＩＰＲ３８４、ＦＬＥＸｓｔａｔｉｏｎ又は他の蛍光マイクロプレートリーダーに装填し、蛍光マイクロプレートリーダーの説明書に従ってアッセイする。例えば、ＦＬＩＰＲ３８４では、４８８ｎｍの励起フィルターと５４０〜５９０ｎｍの蛍光フィルターを使用し、ＦＬＥＸｓｔａｔｉｏｎ及び他の蛍光マイクロプレートリーダーの場合は、色素の吸収極大及び蛍光極大に近い波長（例えばＭｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ Ｒ−７０５６の膜電位色素の場合は、励起波長５４０ｎｍ、蛍光波長５６０ｎｍ）を使用する。各ウェルに化合物バッファー中の試験化合物１０μｌを加え、結果を記録する。
【０１２５】
この実施例では、ＣＮＧチャネルアッセイをＨＴＳプラットフォームの一つ、ＦＬＩＰＲ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ）に適合させた。具体的に述べると、ＣＮＧチャネル（配列番号：７）を発現させる安定形質転換ＨＥＫ２９３Ｈ細胞株を、ｃＡＭＰアッセイに使用した。Ｍｕｌｔｉｄｒｏｐ ３８４ディスペンサー（Ｔｉｔｅｒｔｅｋ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．）を使って、ＭＡＴＲＩＧＥＬ（Ｂｅｃｔｏｎ Ｄｉｃｋｉｎｓｏｎ，３５４２３４）でコーティングした３８４穴プレートに、細胞を播種した。ｃＡＭＰ応答に関するＣＮＧチャネルアッセイのウェル間変動を、図１０に示す４分間の記録中に評価した。記録開始の３０秒後に、第１〜１２列のウェルにイソプロテレノール（最終１μＭ）を加えると共に、第１３〜２４列のウェルには対照として化合物バッファーを加えた（図１０）。図１０Ａ及び図１０Ｂでは、ＨＥＫ２９３Ｈ−ＣＮＧ細胞株と、ＣＮＧを持たない親細胞株を、それぞれ使用した。別の記録で、イソプロテレノールに対する用量依存的な応答を得た。様々な用量のイソプロテレノールに応答して生じる複数の蛍光トレースを重ね合わせた（図１０Ｃ）。図１０Ｄは、図１０Ａのプレートから得た１μＭイソプロテレノールに対する複数の反応曲線を重ね合わせることにより、データの均一性を証明している。
【０１２６】
実施例８
ＨＥＫ２９３Ｈ−ＣＮＧ細胞とカルシウム感受性色素とを用いる速度論的アッセイ
ＣＮＧチャネル（例えば配列番号：７）を発現させるように細胞集団（例えばＨＥＫ２９３又はＨＥＫ２９３Ｈ）を安定に形質転換して、付着培養条件又は懸濁培養条件で樹立させる。細胞を収集し、１０％ＦＢＳを含有するＤＭＥＭ（高グルコース）中、１×１０６細胞／ｍｌに調節する。その細胞懸濁液２０μｌを３８４穴マイクロプレートの各ウェルに分注するか、３９６穴マイクロプレートの各ウェルに細胞懸濁液１００μｌを分注し、アッセイに先立って１６〜２４時間インキュベートする。アッセイ直前に、細胞プレートのウェルを顕微鏡で観察して、均一に拡がったコンフルエントな細胞層の存在を確認する。
【０１２７】
カルシウム感受性色素Ｆｌｕｏ−４ ＡＭ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｆ−１４２０２）をＤＭＳＯ中に４ｍＭ原液として調製し、−２０℃で保存する。アッセイ当日に、原液をハンクス平衡塩類溶液（ＨＢＳＳ，ｐＨ７．２）で希釈して、４μＭの最終色素溶液濃度にする。ウェル中のＤＭＥＭ＋ＦＢＳをＨＢＳＳ色素溶液で置き換え、室温で１時間インキュベートすることにより、細胞に色素を負荷する。インキュベーション中に、化合物プレートを調製する。試験化合物をＨＢＳ又は１０ｍＭ ＣａＣｌ２を補足したＨＢＳに溶解する。
【０１２８】
次に、色素負荷細胞プレートをＦＬＩＰＲ３８４、ＦＬＥＸｓｔａｔｉｏｎ又は他の蛍光マイクロプレートリーダーに装填し、蛍光マイクロプレートリーダーの説明書に従ってアッセイする。
【０１２９】
この実施例では、ＣＮＧチャネル（配列番号：７）を発現させる安定形質転換ＨＥＫ２９３Ｈ細胞株を、カルシウム取り込みについてアッセイした。記録開始の３０秒後にイソプロテレノールを、０．３、１．０、３．０、１０．０、３０．０及び３００．０ｎＭの最終濃度でウェルに加えた。対照ウェルには緩衝液だけを加えた。イソプロテレノールに対する用量依存的な応答を記録して、様々な用量のイソプロテレノールに応答して生じる複数の蛍光トレースを、図１１に示すように重ね合わせた。
【０１３０】
実施例９
単一細胞イメージングアッセイ
この実施例では、ＣＮＧ遺伝子（配列番号：７）を発現させる安定形質転換ＨＥＫ２９３Ｈ細胞を、電位感受性色素（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｒ−７０５６）を使ってアッセイした。ＭＡＴＲＩＧＥＬをプレコートした９６穴プレートに細胞を播種した。膜電位蛍光をＰａｔｈｗａｙ ＨＴイメージングプラットフォーム（ＡＴＴＯ，メリーランド州ロックビル）で、同じ期間に同じ細胞で記録した。共焦点蛍光強度画像を２８０〜６５０の任意強度範囲で図１２に示す。これらの画像は、イソプロテレノールを最終濃度が１μＭになるように添加する前、ならびに添加１５秒後、３０秒後及び４５秒後に、図１２Ａに示す順序で得たものである。５０×５０ｕｍの画像領域の１つを図１２Ａに示した。撮像した７１個の細胞で得られた蛍光トレースの平均を図１２Ｂに示した。イソプロテレノールの添加時刻を矢印で示す。
【０１３１】
実施例１０
野生型サブユニット及び突然変異を含むサブユニットのＣＮＧチャネルを使った細胞内ｃＡＭＰのアッセイ
野生型α＋βサブユニットヘテロマー型ＣＮＧチャネル、様々な突然変異を持つホモマー型ＣＮＧチャネルαサブユニット、又はＣＮＧチャネル野生型αサブユニットのみのホモマーを一過性にトランスフェクトした細胞におけるｃＡＭＰ上昇に応答して起こる相対的蛍光応答を調べた。この実施例では、記録を行う２日前に、ラット嗅覚野生型ＣＮＧチャネルαサブユニット（ＮＣＢＩ ＬｏｃｕｓＩＤ ２５４１１，配列番号：１）＋βサブユニット（ＮＣＢＩ ＬｏｃｕｓＩＤ ８５２５８）、突然変異Ｃ４６０Ｒ／Ｅ５８３Ｍ、Ｃ４６０Ｈ／Ｅ５８３Ｍ、Ｃ４６０Ｗ／Ｙ５６５Ａ／Ｅ５８３Ｍ（配列番号：７）又はＹ５６５Ａ（配列番号：３）を含むラット嗅覚ＣＮＧチャネルαサブユニット、及びαサブユニットのみ（ＮＣＢＩ ＬｏｃｕｓＩＤ ２５４１１，配列番号：１）を、ＨＥＫ２９３細胞にトランスフェクトした。膜電位色素（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｒ−７０５６）を含む室温の色素ローディングバッファー中で、これらの細胞をインキュベートした。イソプロテレノールを実施例８と同様に化合物バッファに溶解して最終濃度を３００ｎＭとし、矢印で示した時刻に添加した（図１３）。図１３は、野生型のαサブユニット及びβサブユニットから構成されるヘテロマー型ＣＮＧチャネルを発現させる細胞におけるイソプロテレノール応答が、野生型αサブユニットホモマー又はＣ４６０Ｒ／Ｅ５８３Ｍ、Ｃ４６０Ｈ／Ｅ５８３Ｍ、Ｃ４６０Ｗ／Ｙ５６５Ａ／Ｅ５８３ＭもしくはＹ５６５Ａの突然変異を含むαサブユニットモノマーによって形成されるＣＮＧチャネルを発現させる細胞と同等か、それより大きいことを示している（図１３）。
【０１３２】
実施例１１
ＣＮＧチャネルアッセイと従来の転写アッセイ及びｃＡＭＰ ＥＬＩＳＡアッセイとの感度比較
ｃＡＭＰ抗体の競合的結合又はｃＡＭＰ応答配列（ＣＲＥ）によって調節される遺伝子の転写という原理に基づいて、多くのｃＡＭＰアッセイ技術が開発されている。ｃＡＭＰ特異抗体を使用するアッセイでは、ｃＡＭＰをアッセイ媒質に放出させるために、細胞溶解が必要である。結果として、細胞数が減少するにつれてアッセイ感度が損なわれる。遺伝子レポーターアッセイでは、様々なシグナル伝達経路がＣＲＥ転写に影響を及ぼしうるので、偽陽性及び陰性の記録が増えると予想される。これに対して、ＣＮＧチャネルアッセイでは、従来の間接的ｃＡＭＰアッセイ技術に付随する問題を避けるために、細胞内でｃＡＭＰの直接的な生理学的読出しが行われる。ＣＮＧチャネルは、形質膜にターゲティングされ、アデニリルシクラーゼと共存して、局所的ｃＡＭＰ上昇の高感度な検出を可能にする。ＣＮＧチャネルアッセイにおける蛍光読出しは単一の生細胞の活性に由来するので、間接的アッセイで起こりうるような細胞数の減少によるアッセイ感度の低下は起こらない。
【０１３３】
９６穴形式で、ＣＮＧチャネルアッセイと、ＥＬＩＳＡ型抗ｃＡＭＰ抗体結合アッセイ（Ａｍｅｒｓｈａｍ Ｂｉｏｔｒａｋキットをキットの使用説明書に従って使用）及び従来のＣＲＥ−ルシフェラーゼ遺伝子レポーターアッセイとの比較を行った。３つのアッセイ形式のすべてについて同じリガンド濃度を使用して、フォルスコリンに対する用量反応曲線を作成した。図１４は、ＣＮＧチャネルアッセイを用いると反応曲線が一般に左方向にシフトすることを示し、低濃度のフォルスコリンが、ＣＮＧチャネルアッセイでは、ＥＬＩＳＡアッセイ形式及び遺伝子レポーターアッセイ形式よりも有意に大きい応答を誘導したことを表しているので、ＣＮＧチャネルアッセイはこれら従来のｃＡＭＰアッセイよりも好感度であることがわかる。
【０１３４】
実施例１２
様々なファミリーのＧｓ共役ＧＰＣＲに関するＣＮＧチャネルアッセイ
Ｇｓ共役ＧＰＣＲに関する速度論的アッセイとしてのＣＮＧチャネルアッセイの感度を示すために、Ｇｓ共役ＧＰＣＲをクラスＢ（セクレチンファミリー）及びクラスＡ（例えば生体アミン受容体、ペプチド受容体、プロスタノイド受容体、及びアデノシン受容体等）から無作為に選択して、アッセイを行った。ＣＮＧチャネルアッセイを応用して、表１に記載のＧＰＣＲの各コグネイトアゴニストによる活性化を調べた。これらのＧＰＣＲはいずれもＣＮＧチャネルアッセイでうまく読み出せたことから、Ｇｓ共役ＣＰＣＲの活性化の正確な速度論的測定は、そのリガンドファミリーにかかわらず、ＣＮＧアッセイによって可能であることがわかった。図１５に、試験した３つのＧＰＣＲの用量反応曲線を図示して、それらの他の薬理学的解析との関連性を例示する。
【０１３５】
【表１】
実施例１３
プロミスカスＧタンパク質及びＧタンパク質キメラを用いるアッセイと比較したＣＮＧチャネルアッセイの堅牢性
これまでにも、プロミスカスＧタンパク質Ｇα１６及びＧタンパク質キメラＧαｑｓを用いるカルシウム蛍光アッセイを使って、細胞内カルシウム上昇の測定が行われている。しかし、Ｇα１６又はＧαｑｓを用いるＧＰＣＲ活性化の測定は、どちらも、一部のＧｓ共役ＧＰＣＲの活性を、ホスホリパーゼＣを介した細胞内カルシウム上昇に転化するものであるから、間接的である。Ｇα１６及びＧαｑｓの共役効率にはＧｓ共役ＧＰＣＲ間でばらつきがあるので、最終的なカルシウムシグナルの読出しも受容体間でばらつく。
【０１３７】
この実施例では、ＣＮＧチャネルアッセイを使ってチラミン受容体の活性化を調べ、Ｇα１６及びＧαｑｓを用いるカルシウム蛍光アッセイと比較した。チラミン受容体を一過性に発現させるＨＥＫ２９３細胞で、ＣＮＧチャネル、Ｇα１６又はＧαｑｓを含む同等量のプラスミドを使って一過性に発現させた。Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓが提供するプロトコールに従って、カルシウムアッセイを行った。各濃度のチラミンについて３回の記録を行って、Ｇα１６、Ｇαｑｓ及びＣＮＧチャネルをそれぞれ発現させる細胞における平均応答を求めた。図１６に示すように、チラミン受容体の活性化は、ＣＮＧチャネルアッセイと膜電位色素とを使って検出することができるが、Ｇα１６又はＧαｑｓとカルシウム色素とを用いるカルシウム蛍光アッセイでは検出することができない（図１６）。
【０１３８】
実施例１４
ＣＮＧチャネルアッセイを応用したＧＰＣＲのアゴニスト及びアンタゴニストの同定
ＣＮＧチャネルアッセイは、ＧＰＣＲリガンドを同定するために使用することができる。この実施例では、ＣＮＧチャネルアッセイを使って、アドレナリン様化合物のパネルを調べることにより、βアドレナリン受容体のアゴニスト又はアンタゴニストを探した。ＣＮＧチャネル遺伝子（配列番号：７）を発現させる安定形質転換ＨＥＫ２９３Ｈ細胞を、先の実施例で述べたように、９６穴プレートに播種し、生育させた。図１７Ｂに示すように、試験化合物を９６穴プレートの第１〜１１列に配置し、第１２列には対照として緩衝液だけを加えた。記録開始の２０秒後に、最終濃度が１μＭになるように、試験化合物を細胞プレートに加えた。ｃＡＭＰ上昇を誘発するために、１２０秒の時点で、最終濃度１０μＭのイソプロテレノールを加えた。記録時間は２３０秒だった。試験化合物を添加した直後、且つイソプロテレノールを添加する前に、蛍光の上昇を検出することによって、アゴニストを同定した。図１７Ａでは、そのアゴニストを中空の円で示す。イソプロテレノール刺激に対する細胞応答の遅延又は除去によって、アンタゴニストを同定した。図１７Ａでは、そのアンタゴニストを中実の四角形で示す。
【０１３９】
実施例１５
エンドポイントアッセイ
ＣＮＧチャネルアッセイを使ってエンドポイントアッセイを行うこともできる。ＣＮＧチャネルの脱感作によって起こる蛍光応答の減衰は、細胞外カルシウムをＥＧＴＡでキレートし、ホスホジエステラーゼの阻害剤を補足することによって、効果的に除去することができた。ＣＮＧチャネル遺伝子を発現させる安定形質転換細胞を、先の実施例で述べたように、３８４穴プレートに播種し、生育させた。ＥＧＴＡを含有する化合物バッファーに、フォルスコリンを３０μＭの最終濃度で溶解した。フォルスコリンと共に又は化合物バッファーのみと共にインキュベートした細胞の蛍光強度値を、ＦＬＥＸｓｔａｔｉｏｎ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ）を使って、フォルスコリン刺激後の様々な時点に読み取った。フォルスコリンによる処理は、刺激の９０分後に５．３±０．５×１０５ＲＦＵ（３０μＭフォルスコリン，ｎ＝１９２）の蛍光強度をもたらしたのに対して、対照は１．９±０．１×１０５ＲＦＵ（緩衝液対照，ｎ＝１９２）だった。これは２．８倍の増加に相当する。
【０１４０】
上記の実施例に関して本発明を詳しく説明したが、本発明の精神から逸脱せずに、様々な変更を加えうることはいうまでもない。したがって本発明は特許請求の範囲のみによって限定される。本願で言及した特許、特許出願及び刊行物は、すべて参照として本明細書に組み入れられる。
【図面の簡単な説明】
【０１４１】
【図１】ＧＰＣＲからＣＮＧチャネルへのシグナル伝達経路の模式図である。
【図２】（Ａ）内在性ＧＰＣＲのリガンドで刺激する前の、突然変異型ラットＣＮＧチャネル遺伝子（配列番号：３）をトランスフェクトしたＨＥＫ２３９細胞の写真である。（Ｂ）Ｇｓ共役受容体である内在性β２アドレナリン受容体を活性化するノルエピネフリン（ＮＥ）で刺激した後の細胞である。シグナルは、蛍光顕微鏡により、カルシウム感受性蛍光色素Ｆｕｒａ−２（Ｍｏｌｅｃｕａｌｒ Ｐｒｏｂｅｓ，オレゴン州ユージーン）を使って検出される。（Ｃ）ＡＴＴＯ Ｇｒａｐｈ（ＡＴＴＯ，メリーランド州ロックビル）を使って、細胞１００個の細胞内Ｃａ２＋濃度に関する積算結果を、時間の関数として表した図である。緑色蛍光タンパク質（ＧＦＰ）を発現させるプラスミドをＣＮＧ遺伝子と共に、宿主細胞に同時トランスフェクトした。
【図３】（Ａ）細胞に突然変異型ＣＮＧチャネル遺伝子（配列番号：５）をトランスフェクトし、その細胞を内在性Ｇｓ共役β２アドレナリン受容体のリガンド（これはｃＡＭＰの蓄積とＣＮＧチャネルの活性化をもたらす）で刺激したときの細胞内Ｃａ２＋濃度を、時間の関数として表したグラフである。濃度の決定は、細胞内色素（Ｆｕｒａ−２）の蛍光を市販のマイクロプレートリーダーで測定することによって行った。（Ｂ）細胞にＣＮＧチャネルをトランスフェクトし、その細胞を、Ｇｑ共役ＧＰＣＲを活性化するリガンド（これは細胞内貯蔵Ｃａ２＋の動員をもたらす）で刺激したときの細胞内Ｃａ２＋濃度を、時間の関数として表したグラフである。
【図４】細胞に突然変異型ＣＮＧチャネル遺伝子（配列番号：７）をトランスフェクトし、その細胞をアデニリルシクラーゼの直接活性化剤であるフォルスコリン（これはＣＮＧの活性化をもたらす）で刺激したときの膜電位を、時間の関数として表したグラフである。膜電位の決定は、市販の電位感受性色素キットを使って、マルチウェルプレートリーダーで行った。
【図５】細胞に突然変異型ＣＮＧチャネル遺伝子（配列番号：５）をトランスフェクトし、その細胞を内在性Ｇｓ共役β２アドレナリン受容体のリガンド（これはｃＡＭＰの産生とＣＮＧチャネルの活性化とをもたらす）で刺激したときの膜電位を、時間の関数として表したグラフである。膜電位の決定は、市販の電位感受性色素キットを使って、マルチウェルプレートリーダーで行った。
【図６】細胞に三重突然変異型ＣＮＧチャネル遺伝子（配列番号：７）をトランスフェクトし、その細胞を、表示した濃度の内在性Ｇｓ共役β２アドレナリン受容体リガンド（これはＣＮＧチャネルの活性化をもたらす）で刺激したときの膜電位を、時間の関数として表したグラフである。膜電位の決定は、市販の電位感受性色素キットを使って、マルチウェルプレートリーダーで行った。
【図７】細胞に突然変異型ＣＮＧチャネル遺伝子（配列番号：７）と外来Ｇｓ共役ＧＰＣＲドーパミン受容体Ｄ１膜電位とを両方ともトランスフェクトし、その細胞をドーパミンで刺激したときの膜電位を、時間の関数として表したグラフである。膜電位の決定は、市販の電位感受性色素キットを使って、マルチウェルプレートリーダーで行った。
【図８Ａ】ヒトＣＮＧチャネルの配列アラインメントである。
【図８Ｂ】ヒトＣＮＧチャネルの配列アラインメントである。
【図８Ｃ】ヒトＣＮＧチャネルの配列アラインメントである。
【図９Ａ】哺乳類ＣＮＧチャネルの配列アラインメントである。
【図９Ｂ】哺乳類ＣＮＧチャネルの配列アラインメントである。
【図１０Ａ】１μＭイソプロテレノールに対するＨＥＫ２９３Ｈ−ＣＮＧ細胞の応答を表す図である。
【図１０Ｂ】１μＭイソプロテレノールに対する非トランスフェクト親ＨＥＫ２９３Ｈ細胞の応答を表す図である。
【図１０Ｃ】０（対照）、１ｎＭ、３ｎＭ、１０ｎＭ、３０ｎＭ、０．１μＭ、０．３μＭ及び１μＭイソプロテレノールに対するＨＥＫ２９３Ｈ−ＣＮＧ細胞の用量反応曲線である。
【図１０Ｄ】ＣＮＧ活性化の測定に関する読み取り値のウェル間の整合性を表す図である。
【図１１】０（対照）、０．３ｎＭ、１ｎＭ、３ｎＭ、１０ｎＭ、３０ｎＭ及び３００ｎＭイソプロテレノールに対して用量依存的に起こるＨＥＫ２９３Ｈ−ＣＮＧ細胞によるカルシウム取り込みを表す図である。
【図１２】（Ａ）１μＭイソプロテレノールの添加直前ならびに添加１５秒後、３０秒後及び４５秒後に測定した、同じ生細胞の電位感受性蛍光を表す図である。（Ｂ）撮像した７１個の細胞のバックグラウンド補正後の平均蛍光を表す図である。
【図１３】野生型ヘテロマー（α＋β）サブユニット、野生型ホモマー（α）サブユニットから構成されるＣＮＧチャネルの感受性、又は１つ（Ｙ５６５Ａ）、２つ（Ｃ４６０Ｒ／Ｅ５８３Ｍ及びＣ４６０Ｈ／Ｅ５８３Ｍ）もしくは３つ（Ｃ４６０Ｗ／Ｙ５６５Ａ／Ｅ５８３Ｍ）の置換突然変異を含む突然変異型ホモマーＣＮＧチャネルの感受性を表す図である。
【図１４】ＣＮＧチャネルアッセイと通常のＣＲＥアッセイ及びＥＬＩＳＡアッセイとの比較を表す図である。各アッセイ形式をフォルスコリン刺激に対する用量反応として表す。
【図１５】種々のリガンドに対するＧＰＣＲの活性化に関するＣＮＧチャネルアッセイの感度を表す図である。アゴニストＰＴＨｒＰ（ペプチド）、ヒスタミン（モノアミン）及び５−ＨＴ（モノアミン）に対するそれぞれ副甲状腺ホルモン受容体１（ＰＴＨＲ１）、ヒスタミン受容体Ｈ２（ＨＲＨ２）及び５−ヒドロキシトリプタミン４受容体（５−ＨＴ４）の反応について、代表的な用量反応曲線を表す。
【図１６】チラミン受容体の活性化を検出するための、膜電位色素を使ったＣＮＧチャネルアッセイと、プロミスカスＧタンパク質（Ｇα１６）又はキメラＧタンパク質（Ｇαｑｓ）を使ったカルシウムアッセイとの用量反応比較を表す図である。
【図１７Ａ】図１７Ｂに示すアドレナリン様化合物のパネルに対するＨＥＫ２９３Ｈ−ＣＮＧ細胞の反応を表す図である。
【図１７Ｂ】アドレナリン様化合物のパネルを示す。
Claims (102)
- ａ）第１ポリヌクレオチドに作動可能に連結された第１プロモーターを含む第１核酸であって、前記ポリヌクレオチドが外来Ｇタンパク質共役受容体（ＧＰＣＲ）をコードする配列を含むもの、及び
ｂ）第２ポリヌクレオチドに作動可能に連結されたプロモーターを含む第２核酸であって、前記第２ポリヌクレオチドが、ヘテロマーである野生型ＣＮＧチャネルと、突然変異型ＣＮＧチャネルであって当該突然変異を含まないチャネルよりもｃＡＭＰに対する感受性が高くなるような突然変異を少なくとも１つは含むチャネルとからなる群より選択される環状ヌクレオチド作動性（ＣＮＧ）チャネルをコードする配列を含むもの、
を含む宿主細胞。 - 前記ＧＰＣＲが前記細胞では通常は発現していない、請求項１に記載の宿主細胞。
- 第１核酸及び第２核酸が１つの分子の一部である、請求項１に記載の宿主細胞。
- 第１核酸及び第２核酸が異なる分子の一部である、請求項１に記載の宿主細胞。
- 第１核酸及び第２核酸の少なくとも一つが、ウイルス及びプラスミドからなる群より選択される、請求項１に記載の宿主細胞。
- 第１核酸及び第２核酸の少なくとも一つが、前記細胞のゲノムの一部である、請求項１に記載の宿主細胞。
- 第１核酸及び第２核酸の少なくとも一つが、前記細胞のゲノムの一部でない、請求項１に記載の宿主細胞。
- 哺乳動物細胞である、請求項１に記載の宿主細胞。
- 細胞が、ＢＨＫ細胞、マウスＬ細胞、ジャーカット細胞、１５３ＤＧ４４細胞、ＨＥＫ細胞、ＣＨＯ細胞、ＰＣ１２細胞、ヒトＴリンパ球細胞及びＣｏｓ−７細胞からなる群より選択される、請求項８に記載の宿主細胞。
- 環状ヌクレオチド作動性チャネルが突然変異型ＣＮＧチャネルであり、ｃＡＭＰに対する当該チャネルの感受性を当該突然変異を含まないチャネルよりも高くするような突然変異を少なくとも２つは含む、請求項１に記載の宿主細胞。
- 環状ヌクレオチド作動性チャネルが突然変異型ＣＮＧチャネルであり、ｃＡＭＰに対する当該チャネルの感受性を当該突然変異を含まないチャネルよりも高くするような突然変異を少なくとも３つは含む、請求項１０に記載の宿主細胞。
- 環状ヌクレオチド作動性チャネルが、配列番号：１、３、５、及び７からなる群より選択されるヌクレオチド配列を含む核酸によってコードされる、請求項１に記載の宿主細胞。
- 環状ヌクレオチド作動性チャネルが、配列番号：２、４、６、及び８からなる群より選択される配列を含む、請求項１に記載の宿主細胞。
- 環状ヌクレオチド作動性チャネルが、図８及び図９に記載の配列を持つＣＮＧチャネルからなる群より選択される配列を含む、請求項１に記載の宿主細胞。
- 第１ポリヌクレオチドが、完全長Ｇタンパク質共役受容体をコードする配列を含む、請求項１に記載の細胞。
- 第１ポリヌクレオチドが、突然変異型Ｇタンパク質共役受容体をコードする配列を含む、請求項１に記載の宿主細胞。
- 第１ポリヌクレオチドが、切断型Ｇタンパク質共役受容体をコードする配列を含む、請求項１６に記載の宿主細胞。
- 第３ポリヌクレオチドに作動可能に連結された第３プロモーターを含む第３核酸を更に含み、前記第３ポリヌクレオチドが、第１核酸によってコードされるＧＰＣＲと相互作用するＧタンパク質をコードする配列を含む、請求項１に記載の細胞。
- Ｇタンパク質がプロミスカスＧタンパク質である、請求項１８に記載の細胞。
- Ｇタンパク質が、Ｇｓ、Ｇｉ、Ｇｑ、Ｇｏｌｆ、Ｇｏ、及びＧ１２からなる群より選択される、請求項１９に記載の細胞。
- Ｇタンパク質共役受容体が、Ｇｓ、Ｇｉ又はＧｑからなる群より選択される少なくとも１つのＧタンパク質と実質的に相互作用する、請求項１に記載の細胞。
- ＧＰＣＲの活性を検出する方法であって、
（ａ）細胞中で前記ＧＰＣＲを外来核酸分子から発現させること、
（ｂ）ヘテロマーである野生型ＣＮＧチャネルと、突然変異型ＣＮＧチャネルであって当該突然変異を含まないチャネルよりもｃＡＭＰに対する感受性が高なるような突然変異を少なくとも１つは含むチャネルとからなる群より選択される環状ヌクレオチド作動性（ＣＮＧ）チャネルを発現させるステップ、及び
（ｃ）前記チャネルの活性を測定するステップであって、前記チャネルの活性により前記ＧＰＣＲの活性が示される、前記ステップ、
を含む方法。 - ＣＮＧチャネルが外来核酸から発現される、請求項２２に記載の方法。
- ＣＮＧチャネルが前記細胞のゲノムから発現される、請求項２２に記載の方法。
- 測定に、色素又はプローブの使用が含まれる、請求項２２に記載の方法。
- 色素又はプローブが、ＵＶに基づくイメージングシステムによって検出することができる蛍光色素又は蛍光プローブである、請求項２５に記載の方法。
- 色素がＣａ２＋感受性色素又はＣａ２＋感受性プローブである、請求項２５に記載の方法。
- 色素が電位感受性色素又は電位感受性プローブである、請求項２５に記載の方法。
- 測定に、単一細胞におけるＣＮＧチャネル活性の活性化を決定することが含まれる、請求項２２に記載の方法。
- 活性化が、顕微鏡を使って、ＵＶに基づく蛍光によって決定される、請求項２９に記載の方法。
- 顕微鏡がコンピュータシステムに接続される、請求項３０に記載の方法。
- コンピュータシステムが個々の細胞を追跡し、統計解析を行う、請求項３１に記載の方法。
- 測定がマルチウェルマイクロプレートリーダーを使って行われる、請求項２２に記載の方法。
- リーダーがＣＣＤカメラを備えた蛍光測定法に基づくリーダーである、請求項３３に記載の方法。
- リーダーが蛍光測定法に基づく走査型マイクロプレートリーダーである、請求項３３の方法。
- 細胞を固体表面に付着させるステップを更に含む、請求項２２に記載の方法。
- 固体表面が、スライド及びマルチウェルプレートからなる群より選択される、請求項３６の記載の方法。
- 細胞が、測定前にｃＡＭＰ類似体で前処理される、請求項２２に記載の方法。
- 細胞がプロミスカスＧタンパク質を更に発現させる、請求項２２に記載の方法。
- 測定に、イオンフラックスを決定することが含まれる、請求項２２に記載の方法。
- イオンフラックスが、色素又はプローブのスペクトル特徴の変化によって決定される、請求項４０に記載の方法。
- イオンフラックスがパッチクランプによって決定される、請求項４０に記載の方法。
- 受容体のリガンドを同定する方法であって、
（ａ）前記受容体及び少なくとも１つの環状ヌクレオチド作動性（ＣＮＧ）チャネルを発現させる細胞を化合物と接触させるステップであって、前記受容体は前記細胞にとって内在性ではなく、前記ＣＮＧチャネルは、ヘテロマーである野生型ＣＮＧチャネルと、ｃＡＭＰに対する感受性が増大するように操作されている突然変異型ＣＮＧチャネルとからなる群より選択される、前記ステップ、及び
（ｂ）前記ＣＮＧチャネルの活性化を測定するステップであって、前記ＣＮＧチャネルの活性化により前記化合物が前記受容体のリガンドであることが示される、前記ステップ、
を含む方法。 - ＣＮＧチャネルが外来核酸から発現される、請求項４３に記載の方法。
- ＣＮＧチャネルが前記細胞のゲノムから発現される、請求項４３に記載の方法。
- 測定に、色素又はプローブの使用が含まれる、請求項４３に記載の方法。
- 色素又はプローブが、ＵＶに基づくイメージングシステムによって検出され得る蛍光色素又は蛍光プローブである、請求項４６に記載の方法。
- 色素又はプローブがＣａ２＋感受性色素又はＣａ２＋感受性プローブである、請求項４６に記載の方法。
- 色素又はプローブが電位感受性色素又は電位感受性プローブである、請求項４６に記載の方法。
- 測定に、単一細胞におけるＣＮＧチャネル活性の活性化を決定することが含まれる、請求項４３に記載の方法。
- 活性化が、顕微鏡を使って、ＵＶに基づく蛍光によって決定される、請求項５０に記載の方法。
- 顕微鏡がコンピュータシステムに接続される、請求項５１に記載の方法。
- コンピュータシステムが個々の細胞を追跡し、統計解析を行う、請求項５１に記載の方法。
- 測定がマルチウェルマイクロプレートリーダーを使って行われる、請求項４３に記載の方法。
- リーダーがＣＣＤカメラを備えた蛍光測定法に基づくリーダーである、請求項５４に記載の方法。
- リーダーが蛍光測定法に基づく走査型マイクロプレートリーダーである、請求項５５に記載の方法。
- 細胞を固体表面に付着させるステップを更に含む、請求項４３に記載の方法。
- 固体表面が、スライド及びマルチウェルプレートからなる群より選択される、請求項５７に記載の方法。
- 細胞を、リガンドと接触させる前に、ｃＡＭＰ類似体で前処理する、請求項４３に記載の方法。
- 細胞がプロミスカスＧタンパク質を更に発現させる、請求項４３に記載の方法。
- 測定に、イオンフラックスを決定することが含まれる、請求項４３に記載の方法。
- イオンフラックスが、色素又はプローブのスペクトル特性の変化によって決定される、請求項６１に記載の方法。
- イオンフラックスがパッチクランプによって決定される、請求項６１に記載の方法。
- ＧＰＣ受容体が媒介する活性を調整する薬剤を同定する方法であって、
（ａ）細胞を薬剤及び前記受容体のリガンドと接触させるステップであって、前記細胞は、前記受容体と、ヘテロマーである野生型ＣＮＧチャネル及びｃＡＭＰに対する感受性が増大するように操作された突然変異型ＣＮＧチャネルとからなる群より選択される少なくとも一つの環状ヌクレオチド作動性（ＣＮＧ）チャネルとを発現させるものである、前記ステップ、
（ｂ）前記ＣＮＧチャネルの活性化を測定するステップ、
を含む方法。 - 更に、
（ｃ）ＣＮＧチャネルの活性化を、前記薬剤が存在しない場合の当該チャネルの活性と比較することを含み、ＣＮＧチャネルの活性化の相異により、前記薬剤が前記活性を調整することが示される、請求項６４に記載の方法。 - ＣＮＧチャネルが外来核酸から発現される、請求項６４に記載の方法。
- ＣＮＧチャネルが前記細胞のゲノムから発現される、請求項６４に記載の方法。
- 測定に、色素又はプローブの使用が含まれる、請求項６４に記載の方法。
- 色素又はプローブが、ＵＶに基づくイメージングシステムによって検出することができる蛍光色素又は蛍光プローブである、請求項６８に記載の方法。
- 色素又はプローブがＣａ２＋感受性色素又はＣａ２＋感受性プローブである、請求項６９に記載の方法。
- 色素又はプローブが電位感受性色素又は電位感受性プローブである、請求項６９に記載の方法。
- 測定に、単一細胞におけるＣＮＧチャネル活性の活性化を決定することが含まれる、請求項６４に記載の方法。
- 活性化が、顕微鏡を使って、ＵＶに基づく蛍光によって決定される、請求項７２に記載の方法。
- 顕微鏡がコンピュータシステムに接続される、請求項７３に記載の方法。
- コンピュータシステムが個々の細胞を追跡し、統計解析を行う、請求項７４に記載の方法。
- 測定がマルチウェルマイクロプレートリーダーを使って行われる、請求項６４に記載の方法。
- リーダーがＣＣＤカメラを備えた蛍光測定法に基づくリーダーである、請求項７６に記載の方法。
- リーダーが蛍光測定法に基づく走査型マイクロプレートリーダーである、請求項７６の方法。
- 細胞を固体表面に付着させるステップを更に含む、請求項６４に記載の方法。
- 固体表面が、スライド及びマルチウェルプレートからなる群より選択される、請求項７９の記載の方法。
- 細胞を、リガンドと接触させる前に、ｃＡＭＰ類似体で前処理する、請求項６４に記載の方法。
- 細胞が更にプロミスカスＧタンパク質を発現させる、請求項６４に記載の方法。
- 請求項１に記載の細胞を含有する容器を含むキット。
- 緩衝剤、塩類及び色素からなる群より選択される少なくとも１つの試薬を更に含む、請求項８３に記載のキット。
- 電位感受性色素及びＣａ感受性色素からなる群より選択される少なくとも１つの色素を更に含む、請求項８４に記載のキット。
- ＧＰＣＲの活性を検出する方法であって、
（ａ）細胞中で、外来核酸分子から前記ＧＰＣＲを発現させるステップ、及び
（ｃ）ＣＮＧチャネルの活性を測定するステップであって、前記チャネルの活性により前記ＧＰＣＲの活性が示される、前記ステップ、
を含む方法。 - ＣＮＧチャネルが外来核酸から発現される、請求項８６に記載の方法。
- ＣＮＧチャネルが前記細胞のゲノムから発現される、請求項８７に記載の方法。
- ＣＮＧチャネルが、ｃＡＭＰに対する当該チャネルの感受性を増大させる突然変異を少なくとも１つは含む、請求項８７に記載の方法。
- 受容体のリガンドを同定する方法であって、
（ａ）細胞を化合物と接触させるステップであって、前記細胞は、前記受容体及び少なくとも１つの環状ヌクレオチド作動性（ＣＮＧ）チャネルを発現させる、前記ステップ、及び
（ｂ）前記ＣＮＧチャネルの活性化を測定するステップであって、前記ＣＮＧチャネルの活性化により、前記化合物が前記受容体のリガンドであることが示される、前記ステップ、
を含む方法。 - ＣＮＧチャネルが外来核酸から発現される、請求項９０に記載の方法。
- ＣＮＧチャネルが前記細胞のゲノムから発現される、請求項９０に記載の方法。
- ＣＮＧチャネルが、ｃＡＭＰに対する当該チャネルの感受性を増大させるように操作されている、請求項９０に記載の方法。
- 前記受容体が外来核酸から発現される、請求項９０に記載の方法。
- 前記受容体が前記細胞のゲノムから発現される、請求項９０に記載の方法。
- ＧＰＣ受容体が媒介する活性を調整する薬剤を同定する方法であって、
（ａ）細胞を、前記薬剤及び前記受容体のリガンドと接触させるステップであって、前記細胞は、前記受容体及び少なくとも１つの環状ヌクレオチド作動性（ＣＮＧ）チャネルを発現させる、前記ステップ、及び
（ｂ）前記ＣＮＧチャネルの活性化を測定するステップ、
を含む方法。 - 更に、
（ｃ）ＣＮＧチャネルの活性化を、前記薬剤が存在しない場合の当該チャネルの活性化と比較することを含み、ＣＮＧチャネルの活性の相異により、前記薬剤が前記活性を調整することが示される、請求項９６に記載の方法。 - ＣＮＧチャネルが外来核酸から発現される、請求項９６に記載の方法。
- ＣＮＧチャネルが前記細胞のゲノムから発現される、請求項９８に記載の方法。
- ＣＮＧチャネルが、ｃＡＭＰに対する当該チャネルの感受性が増大するように操作されている、請求項９６に記載の方法。
- 前記受容体が外来核酸から発現される、請求項９８に記載の方法。
- 前記受容体が前記細胞のゲノムから発現される、請求項９６に記載の方法。
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