JP2006121953A - CALCIUM CHANNEL, VOLTAGE-DEPENDENT, P/Q TYPE, ALPHA 1a SUBUNIT GENE-MUTANT RAT - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、変異Cacna1aポリペプチド、該ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、変異Cacna1aポリペプチドを特異的に認識する抗体、Cacna1a関連疾患モデル非ヒト脊椎動物の製造方法、Cacna1a関連疾患の予防・治療物質のスクリーニング方法、Cacna1a関連疾患の処置方法のスクリーニング方法、Cacna1a関連疾患の検査方法、Groggyラットの同定方法等に関する。 The present invention relates to a mutant Cacna1a polypeptide, a polynucleotide encoding the polypeptide, an antibody that specifically recognizes the mutant Cacna1a polypeptide, a method for producing a Cacna1a-related disease model non-human vertebrate, and a preventive / therapeutic substance for Cacna1a-related disease Screening methods, methods for screening Cacna1a-related diseases, methods for examining Cacna1a-related diseases, methods for identifying Groggy rats, and the like.
「Groggyラット」は愛知県心身障害者コロニー発達障害研究所で維持されていたWistarラットコロニーから発見され、確立された、運動失調を主な特徴とするラットである。Groggyラットは、妊娠4日目のScl:Wistarラットにメチルニトロソウレアを投与し、産仔に生じた運動失調を主症状とするミュータントラットに由来する。
Groggyラットは、通常、生後15日頃より歩行異常が見られ、後肢を引きずったり、絡めたりする運動失調が見られる。生後20日頃から不活発となり、転倒や後肢の伸展が観察される。これらの表現形質は常染色体性劣性遺伝し、原因遺伝子はgroggy(gry)と名づけられている。
病理学的には、生後40日頃までは、Groggyラットの脳に明らかな肉眼的な所見は認められないが、生後60日頃以降では、Groggyラットの小脳は対照(健常ラット)と比較して小さい。また、生後20日頃から60日頃にかけて、多数の神経線維変性が錐体路、毛帯、三叉神経脊髄路、前庭系、脊髄小脳路、脳神経など、脳の各所に見られる。生後60日頃にかけて、線条体に多数の神経細胞変性が認められる。また、電子顕微鏡では、小脳核、前庭核、薄束核の軸索終末部やシナプス全軸索(特に小脳プルキンエ細胞軸索)に同心円状ラメラ小体が観察される。生後180日以上の高齢Groggyラットでは、小脳核に多数のプルキンエ細胞の軸索の腫大が見られる(非特許文献1−7参照)。
一方、カルシウムチャネルサブユニットα1a(以下、Cacna1a、CACNA1A等とも呼ぶ場合がある)は、電位依存性P/Qタイプカルシウムチャネルポアを形成するタンパク質で、Cacna1aによりコードされる。カルシウムチャネルサブユニットα1aは、6回膜貫通部位(S1〜S6)をそれぞれ有する4つの繰り返し構造(ドメインI〜IV)から構成される。
P/Qタイプカルシウムチャネルは、高閾値活性型(HVA)カルシウムチャネルであり、神経系、特に小脳プルキンエ細胞や顆粒細胞の前シナプス末端、樹状突起膜に発現し、神経伝達物質の放出、細胞の興奮伝達、細胞骨格、細胞内代謝、遺伝子発現等の様々な機能を調節することが知られている。
また、P/Qタイプカルシウムチャンネルの遺伝子変異と様々な疾患との関連が示唆されており、例えば、家族性片麻痺性偏頭痛 (Familial Hemiplegic Migraine, FHM)、脊髄小脳性失調症タイプ6 (Spinocerebellar Ataxia 6, SCA6)、発作性失調症タイプ2 (Episodic Ataxia 2, EA2)、特発性全般てんかん (Idioplathic Generalized Epilepsy)等の疾患はCacna1a遺伝子の変異により引き起こされる(非特許文献8)。
このうち、家族性片麻痺性偏頭痛(FHM)は、頭痛に前後して、麻痺、感覚異常といった前兆が現れる片麻痺性偏頭痛のうち家族性のものをいう。家族性片麻痺性偏頭痛の家系においては、小脳萎縮を伴う家系や、進行性小脳失調症を伴う患者も報告されている。家族性片麻痺性偏頭痛の患者又は家族の約半数にCacna1a遺伝子の変異が認められている(非特許文献9)。
脊髄小脳性失調症とは、運動失調を主症状とし、小脳、脊髄に病変の首座を有する変性疾患の総称をいい、特定疾患に認定されている。このうちタイプ6(SCA6)はCacna1a遺伝子のCAGリピートの増大が病因として考えられている(非特許文献10)。SCA6においては、眼振、小脳症状がみられる。
発作性失調症タイプ2(EA2)は、発作性の眼振を伴う運動失調を特徴とする疾患で、小児に多く発症する。約半数以上の患者に、めまい、悪心、嘔吐がみられる。発作は、ストレスや感情の高揚によって誘発される。EA2患者においては、Cacna1a遺伝子の一塩基置換によるミスセンス変異、ナンセンス変異の他、CAGリピートの異常が報告されている(非特許文献11)。眼振、めまい、反復発作性の失調症状は、FHM又はSCA6患者にもみられることがある。
全般てんかんとは、両側の大脳半球全体から同時に始まるとみなされる発作の総称であり、このうち生まれつきの素因が関係するものを特発性全般てんかんという。特発性全般てんかんは、てんかん全体の約60%を占める。全般てんかん発作のなかで、数秒間に渡って意識が中断するてんかんを欠神発作という。近年、欠神発作を示すてんかん患者にCacna1a遺伝子の点突然変異が発見され、P/Qタイプカルシウムチャンネルの機能異常が、てんかんの発症に関係することが示唆されている(非特許文献12)。
このように、Cacna1a遺伝子の変異は様々な疾患を引き起こし、種々の疾患のモデルマウスとして有用な、Cacna1a遺伝子に変異を有する幾つかのマウス系統が確立されている。
例えば、「Totteringマウス」は、Cacna1a遺伝子のドメインII pore-linking領域にミスセンス変異(P→L)を有し、発作性運動異常症、欠神発作、cortical spike-wave discharge等の症状を呈する(非特許文献13)。
「Leanerマウス」は、Cacna1a遺伝子のドメインIV カルボキシル末端において点変異を有し、スプライシング異常が起こる。Leanerマウスは、運動失調、欠神発作、cortical spike-wave discharge、小脳神経細胞消失等の症状を呈する(非特許文献13)。
「Rollingマウス」は、Cacna1a遺伝子のドメインIIIS4においてミスセンス変異(R→G)を有し、運動失調、小脳神経細胞消失等の症状を呈する(非特許文献14)。
「Rockerマウス」は、Cacna1a遺伝子のドメインIIIS5−S6膜貫通部においてミスセンス変異(T→K)を有し、運動失調、欠神発作、cortical spike-wave dischargeなどの症状を呈する(非特許文献15)。
しかしながら、マウスは、体の大きさが小さいため経時的な観察や外科的処置に適さない場合があること、行動、学習能力等の観察に適さない場合があること等の問題点を有するため、より高等で体の大きさの大きなCacna1a関連疾患モデル動物の開発が望まれていた。
Groggy rats usually have gait abnormalities around 15 days after birth, and show ataxia that drags or entangles the hind limbs. It becomes inactive from about 20 days after birth, and falls and extension of the hind limbs are observed. These phenotypes are inherited in autosomal recessive manner, and the causative gene is named groggy ( gry ).
Pathologically, no obvious macroscopic findings are observed in the brains of Groggy rats until about 40 days after birth, but the cerebellum of Groggy rats is smaller than controls (healthy rats) after about 60 days of age. . In addition, from around 20 to 60 days after birth, numerous nerve fiber degenerations are observed in various parts of the brain such as the pyramidal tract, hair band, trigeminal spinal tract, vestibular system, spinocerebellar tract, and cranial nerve. A number of neuronal degenerations are observed in the striatum from around 60 days after birth. In addition, with an electron microscope, concentric lamellar bodies are observed in the axon terminal part of the cerebellar nucleus, vestibular nucleus, and thin bundle nucleus, and in synaptic all axons (particularly, cerebellar Purkinje cell axons). In aged Groggy rats 180 days or older after birth, a large number of Purkinje cell axons are found in the cerebellar nucleus (see Non-Patent Documents 1-7).
On the other hand, the calcium channel subunit α1a (hereinafter sometimes referred to as Cacna1a, CACNA1A, etc.) is a protein that forms a voltage-dependent P / Q type calcium channel pore and is encoded by Cacna1a . The calcium channel subunit α1a is composed of four repeating structures (domains I to IV) each having six transmembrane sites (S1 to S6).
P / Q type calcium channels are high threshold active (HVA) calcium channels, expressed in the nervous system, especially in the presynaptic terminals of cerebellar Purkinje cells and granule cells, in the dendritic membrane, and release of neurotransmitters, cells It is known to regulate various functions such as excitatory transmission, cytoskeleton, intracellular metabolism, and gene expression.
In addition, it has been suggested that gene mutations in P / Q type calcium channels are associated with various diseases. For example, familial hemiplegic migraine (FHM), spinocerebellar ataxia type 6 (Spinocerebellar Diseases such as Ataxia 6, SCA6), paroxysmal ataxia type 2 (Episodic Ataxia 2, EA2), and idioplathic generalized epilepsy are caused by mutations in the Cacna1a gene (Non-patent Document 8).
Of these, familial hemiplegic migraine (FHM) refers to a familial hemiplegic migraine that shows signs of paralysis and sensory abnormalities before and after the headache. In families with familial hemiplegic migraine, families with cerebellar atrophy and patients with progressive cerebellar ataxia have also been reported. A mutation in the Cacna1a gene has been observed in about half of patients with familial hemiplegic migraine or in families (Non-patent Document 9).
Spinocerebellar ataxia is a general term for degenerative diseases whose main symptoms are ataxia and have a lesion head in the cerebellum and spinal cord, and are recognized as specific diseases. Among them, type 6 (SCA6) is considered to be caused by an increase in CAG repeat of the Cacna1a gene (Non-patent Document 10). In SCA6, nystagmus and cerebellar symptoms are observed.
Paroxysmal ataxia type 2 (EA2) is a disease characterized by ataxia with paroxysmal nystagmus, and often occurs in children. More than half of patients have dizziness, nausea and vomiting. Seizures are triggered by stress and emotional uplift. In EA2 patients, CAG repeat abnormalities have been reported in addition to missense mutations and nonsense mutations due to single base substitution of the Cacna1a gene (Non-patent Document 11). Nystagmus, dizziness, and recurrent seizure symptoms may also be seen in FHM or SCA6 patients.
Generalized epilepsy is a general term for seizures that are considered to start simultaneously from the entire cerebral hemisphere on both sides, and the one that is associated with a predisposition to birth is called idiopathic generalized epilepsy. Idiopathic generalized epilepsy accounts for about 60% of all epilepsy. In general epileptic seizures, epilepsy in which consciousness is interrupted for several seconds is called absence seizure. In recent years, point mutations in the Cacna1a gene have been discovered in epileptic patients with absence seizures, and it has been suggested that P / Q-type calcium channel dysfunction is related to the onset of epilepsy (Non-patent Document 12).
Thus, mutations in the Cacna1a gene cause various diseases, and several mouse strains having mutations in the Cacna1a gene that are useful as model mice for various diseases have been established.
For example, the “Tottering mouse” has a missense mutation (P → L) in the domain II pore-linking region of the Cacna1a gene, and exhibits symptoms such as paroxysmal dysmotility, absence seizure, and cortical spike-wave discharge ( Non-patent document 13).
“Leaner mice” have point mutations in the domain IV carboxyl terminus of the Cacna1a gene, resulting in splicing abnormalities. Leaner mice exhibit symptoms such as ataxia, absence seizures, cortical spike-wave discharge, and cerebellar nerve cell loss (Non-patent Document 13).
“Rolling mouse” has a missense mutation (R → G) in domain IIIS4 of Cacna1a gene, and exhibits symptoms such as ataxia and cerebellar nerve cell loss (Non-patent Document 14).
The “Rocker mouse” has a missense mutation (T → K) in the domain IIIS5-S6 transmembrane region of the Cacna1a gene, and exhibits symptoms such as ataxia, absence seizure, and cortical spike-wave discharge (Non-patent Document 15). ).
However, since the mouse has a small body size, it may not be suitable for observation over time or surgical procedures, and may not be suitable for observation of behavior, learning ability, etc. There has been a demand for the development of a higher model Cacna1a-related disease model animal having a large body size.
本発明の目的は、Cacna1a関連疾患の予防・治療物質のスクリーニングに有用な新たなCacna1a関連疾患モデル動物を提供することである。また、本発明の別の目的は、Cacna1a関連疾患の簡便且つ高感度な検査方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a new Cacna1a-related disease model animal useful for screening for a preventive / therapeutic substance for a Cacna1a-related disease. Another object of the present invention is to provide a simple and highly sensitive test method for Cacna1a-related diseases.
上記目的を達成すべく鋭意研究した結果、Groggyラットの疾患原因遺伝子がCacna1a遺伝子であり、該ラットがCacna1a関連疾患モデル動物として極めて有用であることを見出し、本発明を完成させるに至った。即ち、本発明は以下に関する。
(1)配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一若しくは実質的に同一のアミノ酸配列においてアミノ酸番号251のメチオニンがリジンに置換されたアミノ酸配列、又は該アミノ酸番号251のリジンを含む5アミノ酸以上の連続したアミノ酸配列からなるその部分配列を含むポリペプチド。
(2)配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一若しくは実質的に同一のアミノ酸配列においてアミノ酸番号251のメチオニンがリジンに置換されたアミノ酸配列、又は該アミノ酸番号251のリジンを含む5アミノ酸以上の連続したアミノ酸配列からなるその部分配列を含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列又はその相補配列を含むポリヌクレオチド。
(3)配列番号1で表されるヌクレオチド配列において、塩基番号752のチミンがアデニンに置換されたヌクレオチド配列、若しくは塩基番号752のアデニンを含む15塩基以上の連続したヌクレオチド配列からなるその部分配列、又はそれらの相補配列を含むポリヌクレオチド。
(4)上記(2)又は(3)に記載のポリヌクレオチドを含有する組換えベクター。
(5)上記(4)に記載の組換えベクターで形質転換された形質転換体。
(6)配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一若しくは実質的に同一のアミノ酸配列において、アミノ酸番号251のメチオニンがリジンに置換されたアミノ酸配列、又は該アミノ酸番号251のリジンを含む5アミノ酸以上の連続したアミノ酸配列からなるその部分配列を含むポリペプチドを特異的に認識し、
配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一若しくは実質的に同一のアミノ酸配列、又は該アミノ酸番号251のメチオニンを含む5アミノ酸以上の連続したアミノ酸配列からなるそれらの部分配列を含むポリペプチドを認識しない抗体。
(7)配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一若しくは実質的に同一のアミノ酸配列において、アミノ酸番号251のメチオニンがリジンに置換されたアミノ酸配列を含むポリペプチドを発現し得るように染色体を改変することを含む、Cacna1a関連疾患モデル非ヒト脊椎動物の製造方法。
(8)該非ヒト脊椎動物はラットである、上記(7)に記載の方法。
(9)該Cacna1a関連疾患は、偏頭痛、脊髄小脳性失調症、発作性失調症、てんかん、運動失調、小脳萎縮、神経線維変性、神経細胞変性、同心円状ラメラ小体形成、プルキンエ細胞の軸索の腫大、小脳失調症、眼振、小脳症状、めまい、悪心、嘔吐、発作性運動異常症、皮質性スパイク波発射及び小脳神経細胞消失からなる群より選択される疾患である、上記(7)に記載の方法。
(10)該Cacna1a関連疾患は劣性遺伝性である、上記(7)に記載の方法。
(11)配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一若しくは実質的に同一のアミノ酸配列において、アミノ酸番号251のメチオニンがリジンに置換されたアミノ酸配列を含むポリペプチドを発現し得る非ヒト脊椎動物又はその生体の一部に被検物質を適用し、Cacna1a関連疾患の病態に及ぼす該物質の効果を検定することを含む、Cacna1a関連疾患の予防・治療物質のスクリーニング方法。
(12)該非ヒト脊椎動物はラットである、上記(11)に記載の方法。
(13)該ラットはGroggyラット又はその子孫である、上記(11)に記載の方法。
(14)該Cacna1a関連疾患は、偏頭痛、脊髄小脳性失調症、発作性失調症、てんかん、運動失調、小脳萎縮、神経線維変性、神経細胞変性、同心円状ラメラ小体形成、プルキンエ細胞の軸索の腫大、小脳失調症、眼振、小脳症状、めまい、悪心、嘔吐、発作性運動異常症、皮質性スパイク波発射及び小脳神経細胞消失からなる群より選択される疾患である、上記(11)に記載の方法。
(15)該Cacna1a関連疾患は劣性遺伝性である、上記(11)に記載の方法。
(16)配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一若しくは実質的に同一のアミノ酸配列において、アミノ酸番号251のメチオニンがリジンに置換されたアミノ酸配列を含むポリペプチドを発現し得る非ヒト脊椎動物又はその生体の一部に処置を適用し、Cacna1a関連疾患の病態に及ぼす該処置の効果を検定することを含む、Cacna1a関連疾患の処置方法のスクリーニング方法。
(17)該非ヒト脊椎動物はラットである、上記(16)に記載の方法。
(18)該ラットはGroggyラット又はその子孫である、上記(16)に記載の方法。
(19)該Cacna1a関連疾患は、偏頭痛、脊髄小脳性失調症、発作性失調症、てんかん、運動失調、小脳萎縮、神経線維変性、神経細胞変性、同心円状ラメラ小体形成、プルキンエ細胞の軸索の腫大、小脳失調症、眼振、小脳症状、めまい、悪心、嘔吐、発作性運動異常症、皮質性スパイク波発射及び小脳神経細胞消失からなる群より選択される疾患である、上記(16)に記載の方法。
(20)該Cacna1a関連疾患は劣性遺伝性である、上記(16)に記載の方法。
(21)配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一又は実質的に同一なアミノ酸配列におけるアミノ酸番号251のメチオニンのリジンへの変異を検出することを含む、Cacna1a関連疾患の検査方法。
(22)配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一又は実質的に同一なアミノ酸配列におけるアミノ酸番号251のメチオニンをコードするコドンのリジンをコードするコドンへの変異を検出することを含む、Cacna1a関連疾患の検査方法。
(23)該Cacna1a関連疾患は、偏頭痛、脊髄小脳性失調症、発作性失調症、てんかん、運動失調、小脳萎縮、神経線維変性、神経細胞変性、同心円状ラメラ小体形成、プルキンエ細胞の軸索の腫大、小脳失調症、眼振、小脳症状、めまい、悪心、嘔吐、発作性運動異常症、皮質性スパイク波発射及び小脳神経細胞消失からなる群より選択される疾患である、上記(21)又は(22)に記載の方法。
(24)該Cacna1a関連疾患は劣性遺伝性である、上記(21)又は(22)に記載の方法。
(25)配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一又は実質的に同一なアミノ酸配列におけるアミノ酸番号251のメチオニンのリジンへの変異を検出する手段を含む、Cacna1a関連疾患の検査用試薬。
(26)配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一又は実質的に同一なアミノ酸配列におけるアミノ酸番号251のメチオニンをコードするコドンのリジンをコードするコドンへの変異を検出する手段を含む、Cacna1a関連疾患の検査用試薬。
(27)配列番号2で表されるアミノ酸配列におけるアミノ酸番号251のメチオニンのリジンへの変異を検出することを含む、Groggyラット又はその子孫の同定方法。
(28)配列番号1で表されるヌクレオチド配列における塩基番号752のチミンのアデニンへの変異を検出することを含む、Groggyラット又はその子孫の同定方法。
(29)配列番号2で表されるアミノ酸配列におけるアミノ酸番号251のメチオニンのリジンへの変異を検出する手段を含む、Groggyラット又はその子孫の同定用試薬。
(30)配列番号1で表されるヌクレオチド配列における塩基番号752のチミンのアデニンへの変異を検出する手段を含む、Groggyラット又はその子孫の同定用試薬。
(31)配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一若しくは実質的に同一のアミノ酸配列においてアミノ酸番号251のメチオニンがリジンに置換されたアミノ酸配列、又は該アミノ酸番号251のリジンを含む5アミノ酸以上の連続したアミノ酸配列からなるその部分配列を含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の相補配列を含むポリヌクレオチドを含有するCacna1a関連疾患の予防・治療剤。
As a result of diligent research to achieve the above object, it was found that the disease-causing gene of the Groggy rat is the Cacna1a gene, and the rat is extremely useful as a Cacna1a-related disease model animal, and the present invention has been completed. That is, the present invention relates to the following.
(1) An amino acid sequence in which the methionine of amino acid number 251 is substituted with lysine in the same or substantially the same amino acid sequence as shown in SEQ ID NO: 2, or 5 amino acids or more including the lysine of amino acid number 251 A polypeptide comprising a partial sequence consisting of a continuous amino acid sequence.
(2) An amino acid sequence in which the methionine of amino acid number 251 is substituted with lysine in the same or substantially the same amino acid sequence as shown in SEQ ID NO: 2, or 5 amino acids or more including the lysine of amino acid number 251 A polynucleotide comprising a nucleotide sequence encoding a polypeptide comprising a partial sequence consisting of a continuous amino acid sequence or a complementary sequence thereof.
(3) In the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1, a nucleotide sequence in which thymine at base number 752 is substituted with adenine, or a partial sequence consisting of a continuous nucleotide sequence of 15 bases or more including adenine at base number 752; Or a polynucleotide comprising a complementary sequence thereof.
(4) A recombinant vector containing the polynucleotide according to (2) or (3) above.
(5) A transformant transformed with the recombinant vector according to (4) above.
(6) An amino acid sequence in which the methionine of amino acid number 251 is substituted with lysine in the same or substantially the same amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, or five or more amino acids including the lysine of amino acid number 251 Specifically recognizing a polypeptide comprising a partial sequence consisting of a continuous amino acid sequence of
It does not recognize a polypeptide comprising an amino acid sequence identical or substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or a partial sequence thereof consisting of a continuous amino acid sequence of 5 amino acids or more including the methionine of amino acid number 251 antibody.
(7) Modification of the chromosome so that a polypeptide containing an amino acid sequence in which the methionine of amino acid number 251 is replaced with lysine in the same or substantially the same amino acid sequence as shown in SEQ ID NO: 2 A method for producing a Cacna1a-related disease model non-human vertebrate.
(8) The method according to (7) above, wherein the non-human vertebrate is a rat.
(9) The Cacna1a-related diseases include migraine, spinocerebellar ataxia, paroxysmal ataxia, epilepsy, ataxia, cerebellar atrophy, nerve fiber degeneration, neuronal degeneration, concentric lamellar body formation, Purkinje cell axis The disease selected from the group consisting of swollen cord, cerebellar ataxia, nystagmus, cerebellar symptoms, dizziness, nausea, vomiting, paroxysmal dyskinesia, cortical spike wave emission and cerebellar nerve cell loss, The method according to 7).
(10) The method according to (7) above, wherein the Cacna1a-related disease is recessive hereditary.
(11) a non-human vertebrate capable of expressing a polypeptide comprising an amino acid sequence identical to or substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 and wherein the methionine of amino acid number 251 is substituted with lysine, or A screening method for a prophylactic / therapeutic substance for a Cacna1a-related disease, which comprises applying a test substance to a part of the living body and examining the effect of the substance on the pathological condition of the Cacna1a-related disease.
(12) The method according to (11) above, wherein the non-human vertebrate is a rat.
(13) The method according to (11) above, wherein the rat is a Groggy rat or a progeny thereof.
(14) The Cacna1a related diseases include migraine, spinocerebellar ataxia, paroxysmal ataxia, epilepsy, ataxia, cerebellar atrophy, nerve fiber degeneration, neuronal degeneration, concentric lamellar body formation, Purkinje cell axis The disease selected from the group consisting of swollen cord, cerebellar ataxia, nystagmus, cerebellar symptoms, dizziness, nausea, vomiting, paroxysmal dyskinesia, cortical spike wave emission and cerebellar nerve cell loss, The method according to 11).
(15) The method according to (11) above, wherein the Cacna1a-related disease is recessive inherited.
(16) a non-human vertebrate capable of expressing a polypeptide comprising an amino acid sequence identical to or substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, wherein the methionine of amino acid number 251 is substituted with lysine, or A screening method of a method for treating a Cacna1a-related disease, comprising applying the treatment to a part of the living body and assaying the effect of the treatment on the pathology of the Cacna1a-related disease.
(17) The method according to (16) above, wherein the non-human vertebrate is a rat.
(18) The method according to (16) above, wherein the rat is a Groggy rat or a progeny thereof.
(19) The Cacna1a related diseases include migraine, spinocerebellar ataxia, paroxysmal ataxia, epilepsy, ataxia, cerebellar atrophy, nerve fiber degeneration, nerve cell degeneration, concentric lamellar body formation, Purkinje cell axis The disease selected from the group consisting of swollen cord, cerebellar ataxia, nystagmus, cerebellar symptoms, dizziness, nausea, vomiting, paroxysmal dyskinesia, cortical spike wave emission and cerebellar nerve cell loss, The method according to 16).
(20) The method according to (16) above, wherein the Cacna1a-related disease is recessive inherited.
(21) A method for testing a Cacna1a-related disease, comprising detecting a mutation of amino acid number 251 methionine to lysine in an amino acid sequence identical or substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2.
(22) Cacna1a-related comprising detecting a mutation of a codon encoding methionine of amino acid number 251 to a codon encoding lysine in the same or substantially the same amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 Disease testing method.
(23) The Cacna1a-related diseases include migraine, spinocerebellar ataxia, paroxysmal ataxia, epilepsy, ataxia, cerebellar atrophy, nerve fiber degeneration, neuronal degeneration, concentric lamellar body formation, Purkinje cell axis The disease selected from the group consisting of swollen cord, cerebellar ataxia, nystagmus, cerebellar symptoms, dizziness, nausea, vomiting, paroxysmal dyskinesia, cortical spike wave emission and cerebellar nerve cell loss, 21) or the method according to (22).
(24) The method according to (21) or (22) above, wherein the Cacna1a-related disease is recessive hereditary.
(25) A reagent for testing Cacna1a-related disease, comprising means for detecting a mutation of amino acid number 251 methionine to lysine in an amino acid sequence identical or substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2.
(26) Cacna1a-related comprising means for detecting a mutation of a codon encoding methionine of amino acid number 251 to a codon encoding lysine in the same or substantially the same amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 Reagent for disease testing.
(27) A method for identifying a Groggy rat or a progeny thereof, which comprises detecting a mutation of amino acid number 251 methionine to lysine in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2.
(28) A method for identifying a Groggy rat or a progeny thereof, which comprises detecting a mutation of thymine at base number 752 to adenine in the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1.
(29) A reagent for identifying a Groggy rat or a progeny thereof, comprising means for detecting a mutation of methionine of amino acid number 251 in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 to lysine.
(30) A reagent for identifying a Groggy rat or its progeny, comprising a means for detecting a mutation of thymine at base number 752 to adenine in the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1.
(31) An amino acid sequence in which the methionine of amino acid number 251 is substituted with lysine in the same or substantially the same amino acid sequence as shown in SEQ ID NO: 2, or 5 amino acids or more including the lysine of amino acid number 251 A prophylactic / therapeutic agent for a Cacna1a-related disease comprising a polynucleotide comprising a complementary sequence of a nucleotide sequence encoding a polypeptide comprising a partial sequence consisting of a continuous amino acid sequence.
本発明の変異Cacna1aポリペプチドを発現し得る脊椎動物、特にGroggyラットは、種々のCacna1a関連疾患のモデル動物として有用であり、当該モデル動物を用いることにより、Cacna1a関連疾患の予防・治療物質等をスクリーニングすることが可能である。また、Groggyラットに見出されたCacna1a遺伝子の変異と同様の変異を検出することにより、Cacna1a関連疾患を検査することができる。 Vertebrate animals that can express the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention, in particular, Groggy rats, are useful as model animals for various Cacna1a-related diseases. By using the model animals, prophylactic / therapeutic substances for Cacna1a-related diseases and the like can be obtained. It is possible to screen. Moreover, a Cacna1a-related disease can be examined by detecting a mutation similar to the mutation of the Cacna1a gene found in Groggy rats.
本発明のポリペプチドは、配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一若しくは実質的に同一のアミノ酸配列において、アミノ酸番号251のメチオニンがリジンに置換されたアミノ酸配列(「M251K」と略記する場合がある)を含むポリペプチド(「本発明の変異Cacna1aポリペプチド」と略記する場合がある)、又はアミノ酸番号251のリジンを含む5アミノ酸以上の連続したアミノ酸配列からなる、M251Kの部分配列を含むポリペプチド(「本発明の変異Cacna1aの部分ペプチド」と略記する場合がある)である。 The polypeptide of the present invention is an amino acid sequence in which the methionine of amino acid number 251 is substituted with lysine in the same or substantially the same amino acid sequence as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (may be abbreviated as “M251K” in some cases). A polypeptide containing a partial sequence of M251K consisting of a continuous amino acid sequence of 5 amino acids or more including the lysine of amino acid number 251 (sometimes abbreviated as "mutant Cacna1a polypeptide of the present invention") Peptide (may be abbreviated as “partial peptide of mutant Cacna1a of the present invention”).
本発明の変異Cacna1aポリペプチドは、例えば脊椎動物の細胞又は該細胞が存在するあらゆる組織もしくは器官に由来するポリペプチドであってもよく、また、後述のように、化学的に、もしくは無細胞タンパク質合成系を用いて生化学的に合成されたポリペプチドであってもよい。あるいは、上記アミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列を有するポリヌクレオチドを導入された形質転換体から産生される組換えポリペプチドであってもよい。 The mutant Cacna1a polypeptide of the present invention may be a polypeptide derived from, for example, a vertebrate cell or any tissue or organ in which the cell is present, and may be chemically or cell-free protein as described below. A polypeptide synthesized biochemically using a synthetic system may also be used. Alternatively, it may be a recombinant polypeptide produced from a transformant introduced with a polynucleotide having a nucleotide sequence encoding the amino acid sequence.
脊椎動物としては、例えば、哺乳動物、鳥、魚、両生動物及び爬虫類動物が挙げられる。哺乳動物としては、特に限られないが、例えば、マウス、ラット、ハムスター、モルモット等のげっ歯類やウサギ等の実験動物、ブタ、ウシ、ヤギ、ウマ、ヒツジ、ミンク等の家畜、イヌ、ネコ等のペット、ヒト、サル、アカゲザル、マーモセット、オラウータン、チンパンジーなどの霊長類を挙げることが出来る。鳥類としては、ニワトリ、ウズラ、アヒル、ガチョウ、シチメンチョウ、オーストリッチ、エミュ、ダチョウ、ホロホロ鳥、ハト等を挙げることができる。脊椎動物は、好ましくは哺乳動物である。 Examples of vertebrates include mammals, birds, fish, amphibians and reptiles. Examples of mammals include, but are not limited to, laboratory animals such as rodents such as mice, rats, hamsters, guinea pigs, and rabbits, domestic animals such as pigs, cows, goats, horses, sheep, minks, dogs, cats, etc. Primates such as pets, humans, monkeys, rhesus monkeys, marmosets, orangutans, chimpanzees and the like. Examples of birds include chickens, quails, ducks, geese, turkeys, ostrichs, emu, ostriches, guinea fowls, pigeons and the like. The vertebrate is preferably a mammal.
細胞としては、例えば、肝細胞、脾細胞、神経細胞、グリア細胞、プルキンエ細胞、顆粒細胞、膵臓β細胞、骨髄細胞、メサンギウム細胞、ランゲルハンス細胞、表皮細胞、上皮細胞、杯細胞、内皮細胞、平滑筋細胞、繊維芽細胞、繊維細胞、筋細胞、脂肪細胞、免疫細胞(例:マクロファージ、T細胞、B細胞、ナチュラルキラー細胞、肥満細胞、好中球、好塩基球、好酸球、単球)、巨核球、滑膜細胞、軟骨細胞、骨細胞、骨芽細胞、破骨細胞、乳腺細胞、肝細胞もしくは間質細胞、又はこれら細胞の前駆細胞、幹細胞もしくは癌細胞などが挙げられる。 Examples of cells include hepatocytes, spleen cells, neurons, glial cells, Purkinje cells, granule cells, pancreatic β cells, bone marrow cells, mesangial cells, Langerhans cells, epidermal cells, epithelial cells, goblet cells, endothelial cells, smooth cells Muscle cells, fibroblasts, fiber cells, muscle cells, adipocytes, immune cells (eg macrophages, T cells, B cells, natural killer cells, mast cells, neutrophils, basophils, eosinophils, monocytes) ), Megakaryocytes, synoviocytes, chondrocytes, bone cells, osteoblasts, osteoclasts, mammary cells, hepatocytes or stromal cells, or precursor cells of these cells, stem cells or cancer cells.
組織もしくは器官としては、例えば、脳、脳の各部位(例:嗅球、扁桃核、大脳基底球、海馬、視床、視床下部、大脳皮質、延髄、小脳)、脊髄、下垂体、胃、膵臓、腎臓、肝臓、生殖腺、甲状腺、胆嚢、骨髄、副腎、皮膚、筋肉、肺、消化管(例:大腸、小腸)、血管、心臓、胸腺、脾臓、顎下腺、末梢血、前立腺、睾丸、卵巣、胎盤、子宮、骨、関節、脂肪組織(例:褐色脂肪組織、白色脂肪組織)、骨格筋、尾、つめ、粘膜などが挙げられる。 Examples of tissues or organs include the brain, each part of the brain (eg, olfactory bulb, amygdaloid nucleus, basal cerebral sphere, hippocampus, thalamus, hypothalamus, cerebral cortex, medulla, cerebellum), spinal cord, pituitary gland, stomach, pancreas, Kidney, liver, gonad, thyroid, gallbladder, bone marrow, adrenal gland, skin, muscle, lung, gastrointestinal tract (eg, large intestine, small intestine), blood vessel, heart, thymus, spleen, submandibular gland, peripheral blood, prostate, testis, ovary , Placenta, uterus, bone, joint, adipose tissue (eg, brown adipose tissue, white adipose tissue), skeletal muscle, tail, claws, mucous membrane and the like.
配列番号2で表されるアミノ酸配列と実質的に同一のアミノ酸配列とは、配列番号2で表されるアミノ酸配列と約50%以上、好ましくは約60%以上、さらに好ましくは約70%以上、より好ましくは約80%以上、特に好ましくは約90%以上、最も好ましくは約95%以上の相同性を有するアミノ酸配列であって、配列番号2における第251番目のアミノ酸(即ちメチオニン)が保存されており、該アミノ酸配列を有するポリペプチドが配列番号2で表されるアミノ酸配列を含むポリペプチドと実質的に同質の活性を有するような配列をいう。ここで「相同性」とは、当該技術分野において公知の数学的アルゴリズムを用いて2つのアミノ酸配列をアラインさせた場合の、最適なアラインメント(好ましくは、該アルゴリズムは最適なアラインメントのために配列の一方もしくは両方へのギャップの導入を考慮し得るものである)における、オーバーラップする全アミノ酸残基に対する同一アミノ酸及び類似アミノ酸残基の割合(%)を意味する。「類似アミノ酸」とは物理化学的性質において類似したアミノ酸を意味し、例えば、芳香族アミノ酸(Phe、Trp、Tyr)、脂肪族アミノ酸(Ala、Leu、Ile、Val)、極性アミノ酸(Gln、Asn)、塩基性アミノ酸(Lys、Arg、His)、酸性アミノ酸(Glu、Asp)、水酸基を有するアミノ酸(Ser、Thr)、側鎖の小さいアミノ酸(Gly、Ala、Ser、Thr、Met)などの同じグループに分類されるアミノ酸が挙げられる。このような類似アミノ酸による置換はポリペプチドの表現型に変化をもたらさない(即ち、保存的アミノ酸置換である)ことが予測される。保存的アミノ酸置換の具体例は当該技術分野で周知であり、種々の文献に記載されている(例えば、Bowieら,Science, 247: 1306-1310 (1990)を参照)。
アミノ酸配列の相同性を決定するためのアルゴリズムとしては、例えば、Karlinら, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90: 5873-5877 (1993)に記載のアルゴリズム[該アルゴリズムはNBLAST及びXBLASTプログラム(version 2.0)に組み込まれている(Altschulら,Nucleic Acids Res., 25: 3389-3402 (1997))]、Needlemanら, J. Mol. Biol., 48:444-453 (1970)に記載のアルゴリズム[該アルゴリズムはGCGソフトウェアパッケージ中のGAPプログラムに組み込まれている]、Myers及びMiller, CABIOS, 4: 11-17 (1988)に記載のアルゴリズム[該アルゴリズムはCGC配列アラインメントソフトウェアパッケージの一部であるALIGNプログラム(version 2.0)に組み込まれている]、Pearsonら, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85: 2444-2448 (1988)に記載のアルゴリズム[該アルゴリズムはGCGソフトウェアパッケージ中のFASTAプログラムに組み込まれている]等が挙げられるが、それらに限定されない。
The amino acid sequence substantially the same as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is about 50% or more, preferably about 60% or more, more preferably about 70% or more, with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. More preferably, it is an amino acid sequence having a homology of about 80% or more, particularly preferably about 90% or more, most preferably about 95% or more, and the 251st amino acid (ie, methionine) in SEQ ID NO: 2 is conserved. And a polypeptide having the amino acid sequence has substantially the same activity as the polypeptide comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. As used herein, “homology” refers to an optimal alignment when two amino acid sequences are aligned using a mathematical algorithm known in the art (preferably, the algorithm uses a sequence of sequences for optimal alignment). The percentage of the same amino acid residue and similar amino acid residues to all overlapping amino acid residues in (one or both of which can be considered introduction of a gap). "Similar amino acids" means amino acids that are similar in physicochemical properties, such as aromatic amino acids (Phe, Trp, Tyr), aliphatic amino acids (Ala, Leu, Ile, Val), polar amino acids (Gln, Asn) ), Basic amino acids (Lys, Arg, His), acidic amino acids (Glu, Asp), amino acids with hydroxyl groups (Ser, Thr), amino acids with small side chains (Gly, Ala, Ser, Thr, Met), etc. Examples include amino acids classified into groups. It is expected that such substitutions with similar amino acids do not change the phenotype of the polypeptide (ie, are conservative amino acid substitutions). Specific examples of conservative amino acid substitutions are well known in the art and are described in various literature (see, for example, Bowie et al., Science, 247: 1306-1310 (1990)).
As an algorithm for determining the homology of amino acid sequences, for example, the algorithm described in Karlin et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90: 5873-5877 (1993) [the algorithm includes the NBLAST and XBLAST programs ( version 2.0) (Altschul et al., Nucleic Acids Res., 25: 3389-3402 (1997))], Needleman et al., J. Mol. Biol., 48: 444-453 (1970). [The algorithm is incorporated into the GAP program in the GCG software package], the algorithm described in Myers and Miller, CABIOS, 4: 11-17 (1988) [the algorithm is part of the CGC sequence alignment software package Embedded in the ALIGN program (version 2.0)], the algorithm described in Pearson et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85: 2444-2448 (1988) [the algorithm is incorporated into the FASTA program in the GCG software package. Built-in It is to have], and the like, but not limited to.
実質的に同質の活性としては、配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるポリペプチド(「ラットCacna1aポリペプチド」と略記する場合がある)と同様の電位依存性P/Qタイプカルシウムチャンネル活性などが挙げられる。「実質的に同質」とは、それらの活性が定性的に(例:生理学的に、又は薬理学的に)同質であることを意味する。したがって、上記の活性の程度といった量的要素については同等であることが好ましいが、異なっていてもよい(例えば、約0.01〜約100倍、好ましくは約0.1〜約10倍、より好ましくは約0.5〜約2倍)。 The substantially homogeneous activity includes voltage-dependent P / Q type calcium channel activity similar to that of the polypeptide consisting of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (sometimes abbreviated as “rat Cacna1a polypeptide”). Is mentioned. “Substantially homogeneous” means that their activities are qualitatively (eg, physiologically or pharmacologically) homogeneous. Accordingly, the quantitative factors such as the above-mentioned degree of activity are preferably equivalent, but may be different (for example, about 0.01 to about 100 times, preferably about 0.1 to about 10 times, more Preferably about 0.5 to about 2 times).
配列番号2で表されるアミノ酸配列と実質的に同一のアミノ酸配列としては、例えば(1) 配列番号2で表されるアミノ酸配列中の1又は2個以上(好ましくは、1〜30個程度、好ましくは1〜10個程度、さらに好ましくは1〜5個)のアミノ酸が欠失したアミノ酸配列、(2) 配列番号2で表されるアミノ酸配列に1又は2個以上(好ましくは、1〜30個程度、好ましくは1〜10個程度、さらに好ましくは1〜5個)のアミノ酸が付加したアミノ酸配列、(3) 配列番号2で表されるアミノ酸配列に1又は2個以上(好ましくは、1〜30個程度、好ましくは1〜10個程度、さらに好ましくは1〜5個)のアミノ酸が挿入されたアミノ酸配列、(4) 配列番号2で表されるアミノ酸配列中の1又は2個以上(好ましくは、1〜30個程度、好ましくは1〜10個程度、さらに好ましくは1〜5個)のアミノ酸が他のアミノ酸で置換されたアミノ酸配列、又は(5)それらを組み合わせたアミノ酸配列であって、配列番号2における第251番目のアミノ酸(即ちメチオニン)が保存されており、該アミノ酸配列を有するポリペプチドが配列番号2で表されるアミノ酸配列を含むポリペプチドと実質的に同質の活性を有するような配列も含まれる。
上記のようにアミノ酸配列が挿入、欠失又は置換されている場合、その挿入、欠失又は置換の位置は、アミノ酸配列を有するポリペプチドの活性を損なわない限り、特に限定されない。
配列番号2で表されるアミノ酸配列と実質的に同一のアミノ酸配列としては、上述の脊椎動物におけるCacna1aオルソログのポリペプチドのアミノ酸配列が挙げられる。
As an amino acid sequence substantially the same as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, for example, (1) 1 or 2 or more (preferably about 1 to 30) in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, Preferably, about 1 to 10 amino acids, more preferably 1 to 5 amino acid sequences deleted. (2) 1 or 2 or more (preferably 1 to 30) in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (3) 1 or 2 or more (preferably 1 or more) in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (about 3 or more, preferably about 1 to 10, more preferably 1 to 5). About 30 amino acids, preferably about 1-10 amino acids, more preferably 1-5 amino acids, and (4) one or more amino acids in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 ( Preferably, about 1-30, preferably Or an amino acid sequence in which about 1 to 10 amino acids, more preferably 1 to 5 amino acids are substituted with other amino acids, or (5) an amino acid sequence combining them, and the 251st position in SEQ ID NO: 2 And a sequence in which the polypeptide having the amino acid sequence has substantially the same activity as the polypeptide comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2.
When the amino acid sequence is inserted, deleted or substituted as described above, the position of the insertion, deletion or substitution is not particularly limited as long as the activity of the polypeptide having the amino acid sequence is not impaired.
Examples of the amino acid sequence substantially the same as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 include the amino acid sequence of the Cacna1a ortholog polypeptide in the above vertebrates.
「配列番号2で表されるアミノ酸配列と実質的に同一のアミノ酸配列において、アミノ酸番号251のメチオニンが保存されている」とは、配列番号2で表されるアミノ酸配列と実質的に同一のアミノ酸配列を、配列番号2で表されるアミノ酸配列に対して上述のアルゴリズム等でアラインした場合に、配列番号2における第251番目のメチオニンに対応するアミノ酸がメチオニンであることを意味する。アミノ酸番号251のメチオニンは、上述の脊椎動物におけるCacna1aオルソログ間で極めて高度に保存されている。 “In the amino acid sequence substantially the same as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, the methionine of amino acid number 251 is conserved” means that the amino acid sequence is substantially the same as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. When the sequence is aligned with the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 by the above algorithm or the like, it means that the amino acid corresponding to the 251st methionine in SEQ ID NO: 2 is methionine. The methionine at amino acid number 251 is very highly conserved among the Cacna1a orthologs in the vertebrates described above.
「アミノ酸番号251のメチオニン」とは、配列番号2における第251番目のメチオニン、及び配列番号2で表されるアミノ酸配列と実質的に同一のアミノ酸配列中における、配列番号2における第251番目のメチオニンに対応するメチオニンを意味する。
「アミノ酸番号251のリジン」とは、アミノ酸番号251のメチオニンがリジンに置換されて生じたリジンをいう。
The “methionine of amino acid number 251” means the 251st methionine in SEQ ID NO: 2 and the 251st methionine in SEQ ID NO: 2 in the amino acid sequence substantially the same as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. Means methionine corresponding to
“Lysine having amino acid number 251” refers to lysine produced by replacing methionine having amino acid number 251 with lysine.
本発明の変異Cacna1aポリペプチドの具体例としては、例えば、配列番号2で表されるアミノ酸配列において、アミノ酸番号251のメチオニンがリジンに置換されたアミノ酸配列を有するラット変異Cacna1aポリペプチド等が挙げられる。 Specific examples of the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention include a rat mutant Cacna1a polypeptide having an amino acid sequence in which the methionine of amino acid number 251 is substituted with lysine in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, and the like. .
本発明の変異Cacna1aの部分ペプチドとしては、M251Kにおけるアミノ酸番号251のリジンを含む少なくとも5アミノ酸、例えば8アミノ酸、好ましくは10アミノ酸、より好ましくは50アミノ酸、より一層好ましくは100アミノ酸以上の連続したアミノ酸配列からなる部分配列を含むポリペプチドが挙げられる。 The partial peptide of the mutant Cacna1a of the present invention includes at least 5 amino acids including lysine of amino acid number 251 in M251K, for example, 8 amino acids, preferably 10 amino acids, more preferably 50 amino acids, even more preferably 100 amino acids or more. A polypeptide containing a partial sequence consisting of a sequence is exemplified.
本明細書においてアミノ酸配列により特定されるポリヌクレオチドは、ペプチド標記の慣例に従って、左端がN末端(アミノ末端)、右端がC末端(カルボキシル末端)である。本発明のポリペプチドは、C末端がカルボキシル基(−COOH)、カルボキシレート(−COO−)、アミド(−CONH2)又はエステル(−COOR)の何れであってもよい。
ここでエステルにおけるRとしては、例えば、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチルなどのC1−6アルキル基、例えば、シクロペンチル、シクロヘキシルなどのC3−8シクロアルキル基、例えば、フェニル、α−ナフチルなどのC6−12アリール基、例えば、ベンジル、フェネチルなどのフェニル−C1−2アルキル基もしくはα−ナフチルメチルなどのα−ナフチル−C1−2アルキル基などのC7−14アラルキル基、ピバロイルオキシメチル基などが用いられる。
本発明のポリペプチドがC末端以外にカルボキシル基(又はカルボキシレート)を有している場合、カルボキシル基がアミド化又はエステル化されているものも本発明に含まれる。この場合のエステルとしては、例えば上記したC末端のエステルなどが用いられる。
さらに、本発明のポリペプチドには、N末端のアミノ酸残基(例:メチオニン残基)のアミノ基が保護基(例えば、ホルミル基、アセチル基などのC1−6アルカノイルなどのC1−6アシル基など)で保護されているもの、生体内で切断されて生成するN末端のグルタミン残基がピログルタミン酸化したもの、分子内のアミノ酸の側鎖上の置換基(例えば−OH、−SH、アミノ基、イミダゾール基、インドール基、グアニジノ基など)が適当な保護基(例えば、ホルミル基、アセチル基などのC1−6アルカノイル基などのC1−6アシル基など)で保護されているもの、あるいは糖鎖が結合したいわゆる糖タンパク質などの複合ポリペプチドなども含まれる。
In the present specification, the polynucleotide specified by the amino acid sequence is the N-terminus (amino terminus) at the left end and the C-terminus (carboxyl terminus) at the right end according to the convention of peptide designation. In the polypeptide of the present invention, the C-terminus may be any of a carboxyl group (—COOH), a carboxylate (—COO − ), an amide (—CONH 2 ), or an ester (—COOR).
Here, as R in the ester, for example, a C 1-6 alkyl group such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, for example, a C 3-8 cycloalkyl group such as cyclopentyl, cyclohexyl, for example, phenyl C 6-12 aryl groups such as α-naphthyl, C 7- such as phenyl-C 1-2 alkyl groups such as benzyl and phenethyl or α-naphthyl-C 1-2 alkyl groups such as α-naphthylmethyl A 14 aralkyl group, a pivaloyloxymethyl group and the like are used.
When the polypeptide of the present invention has a carboxyl group (or carboxylate) in addition to the C-terminus, those in which the carboxyl group is amidated or esterified are also included in the present invention. As the ester in this case, for example, the above-mentioned C-terminal ester or the like is used.
Further, the polypeptides of the present invention, amino acid residues at the N-terminus: the amino group protecting group (e.g. methionine residue) (e.g., formyl group, such as C 1-6 alkanoyl such as acetyl group C 1-6 A group protected by an acyl group, an N-terminal glutamine residue produced by cleavage in vivo, pyroglutamine oxidized, a substituent on the side chain of an amino acid in the molecule (eg, —OH, —SH) , Amino group, imidazole group, indole group, guanidino group, etc.) are protected with an appropriate protecting group (for example, C 1-6 acyl group such as C 1-6 alkanoyl group such as formyl group, acetyl group, etc.) Or a complex polypeptide such as a so-called glycoprotein to which a sugar chain is bound.
本発明のポリペプチドの塩も、本発明の範囲内である。本発明のポリペプチドの塩としては、生理学的に許容される酸(例:無機酸、有機酸)や塩基(例:アルカリ金属塩)などとの塩が用いられ、とりわけ生理学的に許容される酸付加塩が好ましい。この様な塩としては、例えば、無機酸(例えば、塩酸、リン酸、臭化水素酸、硫酸)との塩、あるいは有機酸(例えば、酢酸、ギ酸、プロピオン酸、フマル酸、マレイン酸、コハク酸、酒石酸、クエン酸、リンゴ酸、蓚酸、安息香酸、メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸)との塩などが挙げられる。 Salts of the polypeptides of the present invention are also within the scope of the present invention. As the salt of the polypeptide of the present invention, a salt with a physiologically acceptable acid (eg, inorganic acid, organic acid) or base (eg, alkali metal salt) is used, and particularly physiologically acceptable. Acid addition salts are preferred. Such salts include, for example, salts with inorganic acids (eg hydrochloric acid, phosphoric acid, hydrobromic acid, sulfuric acid) or organic acids (eg acetic acid, formic acid, propionic acid, fumaric acid, maleic acid, succinic acid). Acid, tartaric acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, methanesulfonic acid, benzenesulfonic acid) and the like.
本発明の変異Cacna1aポリペプチドは、該変異Cacna1aポリペプチドを発現する上述の脊椎動物の細胞又は組織から自体公知のタンパク質の精製方法によって調製することができる。具体的には、該動物の組織又は細胞をホモジナイズした後、酸などで抽出を行い、該抽出液を逆相クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィーなどのクロマトグラフィーを組み合わせることにより精製単離することができる。
本発明の変異Cacna1aポリペプチドを発現する脊椎動物は、例えば、下記のCacna1a関連疾患モデル非ヒト脊椎動物の製造方法に従って製造することが出来る。
The mutant Cacna1a polypeptide of the present invention can be prepared from a vertebrate cell or tissue expressing the mutant Cacna1a polypeptide by a known protein purification method. Specifically, after homogenizing the animal tissue or cells, extraction with an acid or the like is performed, and the extract is purified and isolated by combining chromatography such as reverse phase chromatography or ion exchange chromatography. it can.
A vertebrate expressing the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention can be produced, for example, according to the following method for producing a Cacna1a-related disease model non-human vertebrate.
本発明のポリペプチドは、公知のペプチド合成法に従って製造することもできる。
ペプチド合成法は、例えば、固相合成法、液相合成法のいずれであってもよい。本発明のポリペプチドを構成し得る部分ペプチドもしくはアミノ酸と残余部分とを縮合し、生成物が保護基を有する場合は保護基を脱離することにより目的とするポリペプチドを製造することができる。ここで、縮合や保護基の脱離は、自体公知の方法、例えば、以下の(1)〜(5)に記載された方法に従って行われる。
(1) M. Bodanszky 及び M.A. Ondetti、ペプチド・シンセシス (Peptide Synthesis), Interscience Publishers, New York (1966年)
(2) Schroeder及びLuebke、ザ・ペプチド(The Peptide), Academic Press, New York(1965年)
(3) 泉屋信夫他、ペプチド合成の基礎と実験、 丸善(株) (1975年)
(4) 矢島治明 及び榊原俊平、生化学実験講座 1、 タンパク質の化学IV、 205、(1977年)
(5) 矢島治明監修、続医薬品の開発、第14巻、ペプチド合成、広川書店
The polypeptide of the present invention can also be produced according to a known peptide synthesis method.
The peptide synthesis method may be, for example, either a solid phase synthesis method or a liquid phase synthesis method. When the partial peptide or amino acid that can constitute the polypeptide of the present invention is condensed with the remaining part and the product has a protecting group, the protecting polypeptide is eliminated to produce the desired polypeptide. Here, the condensation and the removal of the protecting group are performed according to a method known per se, for example, the methods described in the following (1) to (5).
(1) M. Bodanszky and MA Ondetti, Peptide Synthesis, Interscience Publishers, New York (1966)
(2) Schroeder and Luebke, The Peptide, Academic Press, New York (1965)
(3) Nobuo Izumiya et al., Basics and Experiments of Peptide Synthesis, Maruzen Co., Ltd. (1975)
(4) Yajima Haruaki and Sugawara Shunpei, Biochemistry Experiment Course 1, Protein Chemistry IV, 205, (1977)
(5) Supervised by Haruaki Yajima, Development of follow-up drugs, Volume 14, Peptide synthesis, Hirokawa Shoten
本発明のポリペプチドの合成には、通常市販のタンパク質合成用樹脂を用いることができる。そのような樹脂としては、例えば、クロロメチル樹脂、ヒドロキシメチル樹脂、ベンズヒドリルアミン樹脂、アミノメチル樹脂、4−ベンジルオキシベンジルアルコール樹脂、4−メチルベンズヒドリルアミン樹脂、PAM樹脂、4−ヒドロキシメチルメチルフェニルアセトアミドメチル樹脂、ポリアクリルアミド樹脂、4−(2’,4’−ジメトキシフェニル−ヒドロキシメチル)フェノキシ樹脂、4−(2’,4’−ジメトキシフェニル−Fmocアミノエチル)フェノキシ樹脂などを挙げることができる。このような樹脂を用い、α−アミノ基と側鎖官能基を適当に保護したアミノ酸を、目的とするポリペプチドの配列通りに、自体公知の各種縮合方法に従い、樹脂上で縮合させる。反応の最後に樹脂からタンパク質又は部分ペプチドを切り出すと同時に各種保護基を除去し、さらに高希釈溶液中で分子内ジスルフィド結合形成反応を実施し、目的のタンパク質もしくは部分ペプチド又はそれらのアミド体を取得する。
上記した保護アミノ酸の縮合に関しては、タンパク質合成に使用できる各種活性化試薬を用いることができるが、特に、カルボジイミド類がよい。カルボジイミド類としては、DCC、N,N’−ジイソプロピルカルボジイミド、N−エチル−N’−(3−ジメチルアミノプロリル)カルボジイミドなどが用いられる。これらによる活性化にはラセミ化抑制添加剤(例えば、HOBt,HOOBt)とともに保護アミノ酸を直接樹脂に添加するか又は、対称酸無水物又はHOBtエステルあるいはHOOBtエステルとしてあらかじめ保護アミノ酸の活性化を行なった後に樹脂に添加することができる。
For the synthesis of the polypeptide of the present invention, commercially available resins for protein synthesis can be used. Examples of such resins include chloromethyl resin, hydroxymethyl resin, benzhydrylamine resin, aminomethyl resin, 4-benzyloxybenzyl alcohol resin, 4-methylbenzhydrylamine resin, PAM resin, 4-hydroxymethylmethyl. Examples include phenylacetamidomethyl resin, polyacrylamide resin, 4- (2 ′, 4′-dimethoxyphenyl-hydroxymethyl) phenoxy resin, 4- (2 ′, 4′-dimethoxyphenyl-Fmocaminoethyl) phenoxy resin, and the like. it can. Using such a resin, an amino acid in which the α-amino group and the side chain functional group are appropriately protected is condensed on the resin according to various known condensation methods according to the sequence of the target polypeptide. At the end of the reaction, the protein or partial peptide is cut out from the resin, and at the same time, various protecting groups are removed, and further, intramolecular disulfide bond forming reaction is performed in a highly diluted solution to obtain the target protein or partial peptide or their amides. To do.
For the above-mentioned condensation of protected amino acids, various activating reagents that can be used for protein synthesis can be used, and carbodiimides are particularly preferable. As the carbodiimide, DCC, N, N′-diisopropylcarbodiimide, N-ethyl-N ′-(3-dimethylaminoprolyl) carbodiimide and the like are used. For activation by these, a protected amino acid is directly added to the resin together with a racemization inhibitor (for example, HOBt, HOBt), or the protected amino acid is activated in advance as a symmetric acid anhydride, HOBt ester or HOBt ester. It can later be added to the resin.
保護アミノ酸の活性化や樹脂との縮合に用いられる溶媒としては、タンパク質縮合反応に使用しうることが知られている溶媒から適宜選択されうる。例えば、N,N−ジメチルホルムアミド,N,N−ジメチルアセトアミド,N−メチルピロリドンなどの酸アミド類、塩化メチレン,クロロホルムなどのハロゲン化炭化水素類、トリフルオロエタノールなどのアルコール類、ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類、ピリジン,ジオキサン,テトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトニトリル,プロピオニトリルなどのニトリル類、酢酸メチル,酢酸エチルなどのエステル類あるいはこれらの適宜の混合物などが用いられる。反応温度はタンパク質結合形成反応に使用され得ることが知られている範囲から適宜選択され、通常約−20℃〜50℃の範囲から適宜選択される。活性化されたアミノ酸誘導体は通常1.5〜4倍過剰で用いられる。ニンヒドリン反応を用いたテストの結果、縮合が不十分な場合には保護基の脱離を行なうことなく縮合反応を繰り返すことにより十分な縮合を行なうことができる。反応を繰り返しても十分な縮合が得られないときには、無水酢酸又はアセチルイミダゾールを用いて未反応アミノ酸をアセチル化することによって、後の反応に影響を与えないようにすることができる。 The solvent used for the activation of the protected amino acid and the condensation with the resin can be appropriately selected from solvents known to be usable for protein condensation reactions. For example, acid amides such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone, halogenated hydrocarbons such as methylene chloride and chloroform, alcohols such as trifluoroethanol, dimethyl sulfoxide, etc. Examples include sulfoxides, ethers such as pyridine, dioxane, and tetrahydrofuran, nitriles such as acetonitrile and propionitrile, esters such as methyl acetate and ethyl acetate, and appropriate mixtures thereof. The reaction temperature is appropriately selected from a range that is known to be usable for protein bond forming reactions, and is usually selected from the range of about -20 ° C to 50 ° C. The activated amino acid derivative is usually used in an excess of 1.5 to 4 times. As a result of a test using the ninhydrin reaction, if the condensation is insufficient, sufficient condensation can be performed by repeating the condensation reaction without removing the protecting group. When sufficient condensation is not obtained even if the reaction is repeated, acetylation of the unreacted amino acid using acetic anhydride or acetylimidazole can prevent the subsequent reaction from being affected.
原料の反応に関与すべきでない官能基の保護ならびに保護基、及びその保護基の脱離、反応に関与する官能基の活性化などは公知の基又は公知の手段から適宜選択しうる。
原料のアミノ基の保護基としては、例えば、Z、Boc、t−ペンチルオキシカルボニル、イソボルニルオキシカルボニル、4−メトキシベンジルオキシカルボニル、Cl−Z、Br−Z、アダマンチルオキシカルボニル、トリフルオロアセチル、フタロイル、ホルミル、2−ニトロフェニルスルフェニル、ジフェニルホスフィノチオイル、Fmocなどが用いられる。
カルボキシル基は、例えば、アルキルエステル化(例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、t−ブチル、シクロペンチル、シクロヘキシル、シクロヘプチル、シクロオクチル、2−アダマンチルなどの直鎖状、分枝状もしくは環状アルキルエステル化)、アラルキルエステル化(例えば、ベンジルエステル、4−ニトロベンジルエステル、4−メトキシベンジルエステル、4−クロロベンジルエステル、ベンズヒドリルエステル化)、フェナシルエステル化、ベンジルオキシカルボニルヒドラジド化、t−ブトキシカルボニルヒドラジド化、トリチルヒドラジド化などによって保護することができる。
セリンの水酸基は、例えば、エステル化又はエーテル化によって保護することができる。このエステル化に適する基としては、例えば、アセチル基などの低級(C1−6)アルカノイル基、ベンゾイル基などのアロイル基、ベンジルオキシカルボニル基、エトキシカルボニル基などの炭酸から誘導される基などが用いられる。また、エーテル化に適する基としては、例えば、ベンジル基、テトラヒドロピラニル基、t−ブチル基などである。
チロシンのフェノール性水酸基の保護基としては、例えば、Bzl、Cl2−Bzl、2−ニトロベンジル、Br−Z、t−ブチルなどが用いられる。
ヒスチジンのイミダゾールの保護基としては、例えば、Tos、4−メトキシ−2,3,6−トリメチルベンゼンスルホニル、DNP、ベンジルオキシメチル、Bum、Boc、Trt、Fmocなどが用いられる。
The protection of the functional group that should not be involved in the reaction of the raw material, the protecting group, the elimination of the protecting group, the activation of the functional group involved in the reaction, etc. can be appropriately selected from known groups or known means.
Examples of the protective group for the amino group of the raw material include Z, Boc, t-pentyloxycarbonyl, isobornyloxycarbonyl, 4-methoxybenzyloxycarbonyl, Cl-Z, Br-Z, adamantyloxycarbonyl, and trifluoroacetyl. , Phthaloyl, formyl, 2-nitrophenylsulfenyl, diphenylphosphinothioyl, Fmoc and the like.
The carboxyl group is, for example, alkyl esterified (eg, linear, branched or cyclic alkyl ester such as methyl, ethyl, propyl, butyl, t-butyl, cyclopentyl, cyclohexyl, cycloheptyl, cyclooctyl, 2-adamantyl, etc. ), Aralkyl esterification (eg, benzyl ester, 4-nitrobenzyl ester, 4-methoxybenzyl ester, 4-chlorobenzyl ester, benzhydryl esterification), phenacyl esterification, benzyloxycarbonylhydrazide, t-butoxy It can be protected by carbonyl hydrazation, trityl hydrazation or the like.
The hydroxyl group of serine can be protected, for example, by esterification or etherification. Examples of groups suitable for esterification include groups derived from carbonic acid such as lower (C 1-6 ) alkanoyl groups such as acetyl groups, aroyl groups such as benzoyl groups, benzyloxycarbonyl groups, and ethoxycarbonyl groups. Used. Examples of the group suitable for etherification include a benzyl group, a tetrahydropyranyl group, and a t-butyl group.
Examples of the protecting group for the phenolic hydroxyl group of tyrosine include Bzl, Cl 2 -Bzl, 2-nitrobenzyl, Br-Z, t-butyl and the like.
Examples of the protecting group for imidazole of histidine include Tos, 4-methoxy-2,3,6-trimethylbenzenesulfonyl, DNP, benzyloxymethyl, Bum, Boc, Trt, Fmoc, and the like.
保護基の除去(脱離)方法としては、例えば、Pd−黒あるいはPd−炭素などの触媒の存在下での水素気流中での接触還元や、また、無水フッ化水素、メタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、トリフルオロ酢酸あるいはこれらの混合液などによる酸処理や、ジイソプロピルエチルアミン、トリエチルアミン、ピペリジン、ピペラジンなどによる塩基処理、また液体アンモニア中ナトリウムによる還元なども用いられる。上記酸処理による脱離反応は、一般に約−20℃〜40℃の温度で行なわれるが、酸処理においては、例えば、アニソール、フェノール、チオアニソール、メタクレゾール、パラクレゾール、ジメチルスルフィド、1,4−ブタンジチオール、1,2−エタンジチオールなどのようなカチオン捕捉剤の添加が有効である。また、ヒスチジンのイミダゾール保護基として用いられる2,4−ジニトロフェニル基はチオフェノール処理により除去され、トリプトファンのインドール保護基として用いられるホルミル基は上記の1,2−エタンジチオール、1,4−ブタンジチオールなどの存在下の酸処理による脱保護以外に、希水酸化ナトリウム溶液、希アンモニアなどによるアルカリ処理によっても除去される。
原料のカルボキシル基の活性化されたものとしては、例えば、対応する酸無水物、アジド、活性エステル〔アルコール(例えば、ペンタクロロフェノール、2,4,5−トリクロロフェノール、2,4−ジニトロフェノール、シアノメチルアルコール、パラニトロフェノール、HONB、N−ヒドロキシスクシミド、N−ヒドロキシフタルイミド、HOBt)とのエステル〕などが用いられる。原料のアミノ基の活性化されたものとしては、例えば、対応するリン酸アミドが用いられる。
Examples of the method for removing (eliminating) the protecting group include catalytic reduction in a hydrogen stream in the presence of a catalyst such as Pd-black or Pd-carbon, anhydrous hydrogen fluoride, methanesulfonic acid, trifluoro. Acid treatment with romethanesulfonic acid, trifluoroacetic acid or a mixture thereof, base treatment with diisopropylethylamine, triethylamine, piperidine, piperazine, etc., reduction with sodium in liquid ammonia, and the like are also used. The elimination reaction by the acid treatment is generally performed at a temperature of about −20 ° C. to 40 ° C. In the acid treatment, for example, anisole, phenol, thioanisole, metacresol, paracresol, dimethyl sulfide, 1,4 Addition of a cation scavenger such as -butanedithiol, 1,2-ethanedithiol, etc. is effective. The 2,4-dinitrophenyl group used as the imidazole protecting group of histidine is removed by thiophenol treatment, and the formyl group used as the indole protecting group of tryptophan is the above 1,2-ethanedithiol, 1,4-butane. In addition to deprotection by acid treatment in the presence of dithiol or the like, it can also be removed by alkali treatment with dilute sodium hydroxide solution, dilute ammonia or the like.
Examples of the activated carboxyl group of the raw material include a corresponding acid anhydride, azide, active ester [alcohol (eg, pentachlorophenol, 2,4,5-trichlorophenol, 2,4-dinitrophenol, And esters thereof with cyanomethyl alcohol, paranitrophenol, HONB, N-hydroxysuccinimide, N-hydroxyphthalimide, HOBt) and the like. As the activated amino group of the raw material, for example, a corresponding phosphoric acid amide is used.
ポリペプチドのアミド体を得る別の方法としては、例えば、まず、カルボキシ末端アミノ酸のα−カルボキシル基をアミド化して保護した後、アミノ基側にペプチド(タンパク質)鎖を所望の鎖長まで延ばした後、該ペプチド鎖のN末端のα−アミノ基の保護基のみを除いたタンパク質又は部分ペプチドとC末端のカルボキシル基の保護基のみを除去したタンパク質又は部分ペプチドとを製造し、これらのポリペプチドを上記したような混合溶媒中で縮合させる。縮合反応の詳細については上記と同様である。縮合により得られた保護タンパク質又はペプチドを精製した後、上記方法によりすべての保護基を除去し、所望の粗ポリペプチドを得ることができる。この粗ポリペプチドは既知の各種精製手段を駆使して精製し、主要画分を凍結乾燥することで所望のポリペプチドのアミド体を得ることができる。
ポリペプチドのエステル体を得るには、例えば、カルボキシ末端アミノ酸のα−カルボキシル基を所望のアルコール類と縮合しアミノ酸エステルとした後、ポリペプチドのアミド体と同様にして、所望のタンパク質又はペプチドのエステル体を得ることができる。
As another method for obtaining an amide form of a polypeptide, for example, first, the α-carboxyl group of the carboxy terminal amino acid is protected by amidation, and then the peptide (protein) chain is extended to the desired chain length on the amino group side. Thereafter, a protein or partial peptide from which only the α-amino group protecting group at the N-terminal of the peptide chain is removed and a protein or partial peptide from which only the protecting group at the C-terminal carboxyl group has been removed are produced, and these polypeptides Are condensed in a mixed solvent as described above. The details of the condensation reaction are the same as described above. After purifying the protected protein or peptide obtained by condensation, all the protecting groups can be removed by the above method to obtain the desired crude polypeptide. This crude polypeptide can be purified using various known purification means, and the main fraction can be freeze-dried to obtain an amide form of the desired polypeptide.
To obtain an ester of a polypeptide, for example, the α-carboxyl group of the carboxy terminal amino acid is condensed with a desired alcohol to form an amino acid ester, and then the desired protein or peptide of the desired protein or peptide is obtained in the same manner as the amide of the polypeptide. An ester body can be obtained.
本発明の変異Cacna1aの部分ペプチドは、上述もしくは後述のいずれかの方法により得られる本発明の変異Cacna1aポリペプチドを、適当なペプチダーゼで切断することによっても製造することができる。 The partial peptide of mutant Cacna1a of the present invention can also be produced by cleaving the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention obtained by any of the methods described above or below with an appropriate peptidase.
このようにして得られた本発明のポリペプチドは、公知の精製法により精製単離することができる。ここで、精製法としては、例えば、溶媒抽出、蒸留、カラムクロマトグラフィー、液体クロマトグラフィー、再結晶、これらの組み合わせなどが挙げられる。
上記方法で得られるポリペプチドが遊離体である場合には、該遊離体を公知の方法あるいはそれに準じる方法によって適当な塩に変換することができるし、逆にポリペプチドが塩として得られた場合には、該塩を公知の方法あるいはそれに準じる方法によって遊離体又は他の塩に変換することができる。
The polypeptide of the present invention thus obtained can be purified and isolated by a known purification method. Here, examples of the purification method include solvent extraction, distillation, column chromatography, liquid chromatography, recrystallization, and combinations thereof.
When the polypeptide obtained by the above method is a free form, the free form can be converted into an appropriate salt by a known method or a method analogous thereto, and conversely, when the polypeptide is obtained as a salt. Alternatively, the salt can be converted to a free form or other salt by a known method or a method analogous thereto.
本発明のポリペプチドは、該ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列(又はその相補配列)を含むポリヌクレオチドを含有する発現ベクターを導入した形質転換体を培養して本発明のポリペプチドを生成せしめ、得られる培養物から該ポリペプチドを分離・精製することによって製造することもできる。
本発明のポリペプチドをコードするヌクレオチド配列(又はその相補配列)を含むポリヌクレオチドとしては、前述した本発明の変異Cacna1aポリペプチド又はその部分ペプチドをコードするヌクレオチド配列(又はその相補配列)を含有するものであればいかなるものでもよい。該ポリヌクレオチドは、DNAであってもRNAであってもよく、あるいはDNA/RNAキメラであってもよいが、好ましくはDNAである。また、該核酸は二本鎖であっても、一本鎖であってもよい。二本鎖の場合は、二本鎖DNA、二本鎖RNA又はDNA:RNAのハイブリッドでもよい。
本発明のポリペプチドをコードするヌクレオチド配列(又はその相補配列)を含むDNAとしては、染色体DNA、本発明のポリペプチドを発現する上記の脊椎動物の細胞又は該細胞が存在するあらゆる組織もしくは器官由来のcDNA、合成DNAなどが挙げられる。本発明のポリペプチドをコードする染色体DNA及びcDNAは、上記した細胞・組織より調製した染色体DNA画分及び全RNAもしくはmRNA画分をそれぞれ鋳型として用い、Polymerase Chain Reaction(以下、「PCR法」と略称する)又はReverse Transcriptase-PCR(以下、「RT−PCR法」と略称する)によって直接増幅することもできる。あるいは、本発明のポリペプチドをコードする染色体DNA及びcDNAは、上記した細胞・組織より調製した染色体DNA、cDNA及び全RNAもしくはmRNAの断片を適当なベクター中に挿入して調製される染色体DNAライブラリー及びcDNAライブラリーから、コロニーもしくはプラークハイブリダイゼーション法又はPCR法などにより、それぞれクローニングすることもできる。ライブラリーに使用するベクターは、バクテリオファージ、プラスミド、コスミド、ファージミドなどいずれであってもよい。
The polypeptide of the present invention is obtained by culturing a transformant introduced with an expression vector containing a polynucleotide containing a nucleotide sequence encoding the polypeptide (or a complementary sequence thereof) to produce the polypeptide of the present invention. The polypeptide can also be produced by separating and purifying the polypeptide from the resulting culture.
The polynucleotide containing the nucleotide sequence encoding the polypeptide of the present invention (or its complementary sequence) includes the nucleotide sequence encoding the above-described mutant Cacna1a polypeptide of the present invention or a partial peptide thereof (or its complementary sequence). Anything can be used. The polynucleotide may be DNA, RNA, or a DNA / RNA chimera, but is preferably DNA. The nucleic acid may be double-stranded or single-stranded. In the case of a double strand, it may be a double-stranded DNA, a double-stranded RNA, or a DNA: RNA hybrid.
The DNA containing the nucleotide sequence encoding the polypeptide of the present invention (or its complementary sequence) is derived from chromosomal DNA, the vertebrate cell expressing the polypeptide of the present invention, or any tissue or organ in which the cell is present. CDNA, synthetic DNA and the like. The chromosomal DNA and cDNA encoding the polypeptide of the present invention are polymerized chain reaction (hereinafter referred to as “PCR method”) using the chromosomal DNA fraction and the total RNA or mRNA fraction prepared from the cells and tissues as templates, respectively. It can also be directly amplified by Reverse Transcriptase-PCR (hereinafter abbreviated as “RT-PCR method”). Alternatively, chromosomal DNA and cDNA encoding the polypeptide of the present invention can be prepared by inserting chromosomal DNA, cDNA and total RNA or mRNA fragments prepared from the cells / tissues described above into an appropriate vector. It can also be cloned from the library and cDNA library by colony or plaque hybridization method or PCR method, respectively. The vector used for the library may be any of bacteriophage, plasmid, cosmid, phagemid and the like.
本発明の変異Cacna1aポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチドとしては、例えば、配列番号1で表されるヌクレオチド配列において、塩基番号752のチミンがアデニンに置換されたヌクレオチド配列(以下、「T752A」と略記する場合がある)を含有するポリヌクレオチド、あるいはT752Aとハイストリンジェントな条件下でハイブリダイズする塩基配列を含有し、塩基番号752のアデニンが保存され、前記した本発明の変異Cacna1aポリペプチドと実質的に同質の活性を有するポリペプチドをコードするポリヌクレオチドなどが挙げられる。
T752Aを含有するポリヌクレオチドとハイストリンジェントな条件下でハイブリダイズできるポリヌクレオチドとしては、例えば、T752Aと約60%以上、好ましくは約70%以上、さらに好ましくは約80%以上、特に好ましくは約90%以上の相同性を有するヌクレオチド配列を含有するポリヌクレオチドなどが用いられる。
本明細書におけるヌクレオチド配列の相同性は、相同性計算アルゴリズムNCBI BLAST(National Center for Biotechnology Information Basic Local Alignment Search Tool)を用い、以下の条件(期待値=10;ギャップを許す;フィルタリング=ON;マッチスコア=1;ミスマッチスコア=-3)にて計算することができる。ヌクレオチド配列の相同性を決定するための他のアルゴリズムとしては、上記したアミノ酸配列の相同性計算アルゴリズムが同様に好ましく例示される。
Examples of the polynucleotide containing the nucleotide sequence encoding the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention include, for example, a nucleotide sequence obtained by substituting adenine for the thymine at base number 752 in the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 (hereinafter referred to as “T752A”). Or a base sequence that hybridizes with T752A under highly stringent conditions, the adenine at base number 752 is conserved, and the mutant Cacna1a poly of the present invention described above is contained. Examples thereof include a polynucleotide encoding a polypeptide having substantially the same quality of activity as a peptide.
Examples of the polynucleotide capable of hybridizing with a polynucleotide containing T752A under highly stringent conditions include, for example, about 60% or more, preferably about 70% or more, more preferably about 80% or more, and particularly preferably about T752A. A polynucleotide containing a nucleotide sequence having 90% or more homology is used.
The homology of nucleotide sequences in the present specification is determined using the homology calculation algorithm NCBI BLAST (National Center for Biotechnology Information Basic Local Alignment Search Tool) under the following conditions (expected value = 10; allow gap; filtering = ON; match) It can be calculated by score = 1; mismatch score = -3). As another algorithm for determining nucleotide sequence homology, the above-described amino acid sequence homology calculation algorithm is also preferably exemplified.
ハイブリダイゼーションは、自体公知の方法あるいはそれに準じる方法、例えば、モレキュラー・クローニング(Molecular Cloning)第2版(J. Sambrook et al., Cold Spring Harbor Lab. Press, 1989)に記載の方法などに従って行なうことができる。また、市販のライブラリーを使用する場合、ハイブリダイゼーションは、添付の使用説明書に記載の方法に従って行なうことができる。ハイブリダイゼーションは、好ましくは、ハイストリンジェントな条件に従って行なうことができる。
ハイストリンジェントな条件としては、例えば、ナトリウム塩濃度が約19〜約40mM、好ましくは約19〜約20mMで、温度が約50〜約70℃、好ましくは約60〜約65℃の条件等が挙げられる。特に、ナトリウム塩濃度が約19mMで温度が約65℃の場合が好ましい。当業者は、ハイブリダイゼーション溶液の塩濃度、ハイブリダゼーション反応の温度、プローブ濃度、プローブの長さ、ミスマッチの数、ハイブリダイゼーション反応の時間、洗浄液の塩濃度、洗浄の温度等を適宜変更することにより、所望のストリンジェンシーに容易に調節することができる。
Hybridization is carried out according to a method known per se or a method analogous thereto, for example, the method described in Molecular Cloning 2nd edition (J. Sambrook et al., Cold Spring Harbor Lab. Press, 1989). Can do. When a commercially available library is used, hybridization can be performed according to the method described in the attached instruction manual. Hybridization can be preferably performed according to highly stringent conditions.
High stringent conditions include, for example, conditions in which the sodium salt concentration is about 19 to about 40 mM, preferably about 19 to about 20 mM, and the temperature is about 50 to about 70 ° C., preferably about 60 to about 65 ° C. Can be mentioned. In particular, it is preferable that the sodium salt concentration is about 19 mM and the temperature is about 65 ° C. Those skilled in the art may appropriately change the salt concentration of the hybridization solution, the temperature of the hybridization reaction, the probe concentration, the length of the probe, the number of mismatches, the time of the hybridization reaction, the salt concentration of the washing solution, the washing temperature, etc. Thus, the desired stringency can be easily adjusted.
本発明の変異Cacna1aポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチドは、好ましくは配列番号:1で表されるヌクレオチド配列において塩基番号752のチミンがアデニンに置換されたヌクレオチド配列を含有するラット変異Cacna1aポリヌクレオチド、若しくはそのアレル変異体等である。 A polynucleotide comprising a nucleotide sequence encoding a mutant Cacna1a polypeptide of the present invention is preferably a rat mutant Cacna1a containing a nucleotide sequence in which thymine at base number 752 is substituted with adenine in the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1. A polynucleotide or an allelic variant thereof.
本発明の変異Cacna1aの部分ペプチドをコードするヌクレオチド配列(又はその相補配列)を含むポリヌクレオチドは、M251Kにおいて、アミノ酸番号251のリジンを含む5アミノ酸以上の連続したアミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列を含むものであればいかなるものであってもよい。また、染色体DNA、上記した細胞・組織由来のcDNA、合成DNA、全RNA、mRNAのいずれでもよい。
具体的には、該部分ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチドとしては、例えば、配列番号1で表されるヌクレオチド配列において配列番号752のチミンがアデニンに置換されたヌクレオチド配列の塩基番号752のアデニンを含む、15塩基、好ましくは30塩基、より好ましくは150塩基、より一層好ましくは300塩基以上の連続したヌクレオチド配列からなるそれら部分配列を含むポリヌクレオチドなどが挙げられる。
A polynucleotide comprising a nucleotide sequence encoding a partial peptide of mutant Cacna1a of the present invention (or a complementary sequence thereof) includes a nucleotide sequence encoding a continuous amino acid sequence of 5 amino acids or more including the lysine of amino acid number 251 in M251K. Any thing can be used. Further, any of chromosomal DNA, cDNA derived from the cells and tissues described above, synthetic DNA, total RNA, and mRNA may be used.
Specifically, examples of the polynucleotide containing the nucleotide sequence encoding the partial peptide include, for example, the nucleotide sequence of nucleotide number 752 of the nucleotide sequence in which thymine of SEQ ID NO: 752 is substituted with adenine in the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1. Examples thereof include a polynucleotide comprising a partial sequence consisting of a continuous nucleotide sequence of 15 bases, preferably 30 bases, more preferably 150 bases, and even more preferably 300 bases or more, including adenine.
本発明のポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチドは、該ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の一部分を有する合成プライマーを用いてPCR法によって増幅するか、又は適当な発現ベクターに組み込んだポリヌクレオチドを、本発明の変異Cacna1aポリペプチドの一部あるいは全領域をコードするヌクレオチド断片もしくは合成核酸を標識したものとハイブリダイゼーションさせることによってクローニングすることができる。ハイブリダイゼーションは、例えば、モレキュラー・クローニング(Molecular Cloning)第2版(前述)に記載の方法などに従って行うことができる。また、市販のライブラリーを使用する場合、ハイブリダイゼーションは、該ライブラリーに添付された使用説明書に記載の方法に従って行うことができる。 A polynucleotide comprising a nucleotide sequence encoding the polypeptide of the present invention is amplified by PCR using a synthetic primer having a part of the nucleotide sequence encoding the polypeptide, or is incorporated into an appropriate expression vector Can be cloned by hybridization with a labeled nucleotide fragment or synthetic nucleic acid encoding part or all of the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention. Hybridization can be performed, for example, according to the method described in Molecular Cloning Second Edition (described above). When a commercially available library is used, hybridization can be performed according to the method described in the instruction manual attached to the library.
あるいは、本発明のポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチドは、配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一若しくは実質的に同一のアミノ酸配列、又はアミノ酸番号251のメチオニンを含む5アミノ酸以上の連続したアミノ酸配列からなるその部分ペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチドから、公知のキット、例えば、MutanTM-super Express Km(宝酒造(株))、MutanTM-K(宝酒造(株))等を用いて、ODA-LA PCR法、Gapped duplex法、Kunkel法等の自体公知の方法あるいはそれらに準じる方法に従って、アミノ酸番号251のメチオニンをコードするコドンを、リジンをコードするコドンへ変換することによっても得ることが出来る。 Alternatively, the polynucleotide comprising a nucleotide sequence encoding the polypeptide of the present invention has an amino acid sequence identical or substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, or 5 amino acids or more including methionine of amino acid number 251 From a polynucleotide comprising a nucleotide sequence encoding a partial peptide consisting of a continuous amino acid sequence, from a known kit such as Mutan ™ -super Express Km (Takara Shuzo), Mutan ™ -K (Takara Shuzo), etc. By converting a codon encoding methionine of amino acid number 251 to a codon encoding lysine according to a method known per se such as ODA-LA PCR method, Gapped duplex method, Kunkel method or the like, using Can also be obtained.
クローン化されたポリヌクレオチドは、目的によりそのまま、又は所望により制限酵素で消化するか、リンカーを付加した後に、使用することができる。該ポリヌクレオチドはその5’末端側に翻訳開始コドンとしてのATGを有し、また3’末端側には翻訳終止コドンとしてのTAA、TGA又はTAGを有していてもよい。これらの翻訳開始コドンや翻訳終止コドンは、適当な合成核酸アダプターを用いて付加することができる。 The cloned polynucleotide can be used as it is or after digestion with a restriction enzyme or addition of a linker, if desired. The polynucleotide may have ATG as a translation initiation codon on the 5 'end side, and may have TAA, TGA or TAG as a translation stop codon on the 3' end side. These translation initiation codon and translation termination codon can be added using an appropriate synthetic nucleic acid adapter.
本発明のポリペプチドをコードするヌクレオチド配列(又はその相補配列)を含むポリヌクレオチドを含有する発現ベクターで宿主を形質転換し、得られる形質転換体を培養することによって、該ポリペプチドを製造することができる。
該発現ベクターは、例えば、本発明の変異Cacna1aポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を有するポリヌクレオチドから目的とする核酸断片を切り出し、該核酸断片を適当な発現ベクター中のプロモーターの下流に連結することにより製造することができる。
発現ベクターとしては、大腸菌由来のプラスミド(例:pBR322,pBR325,pUC12,pUC13);枯草菌由来のプラスミド(例:pUB110,pTP5,pC194);酵母由来プラスミド(例:pSH19,pSH15);λファージなどのバクテリオファージ;レトロウイルス,ワクシニアウイルス,バキュロウイルスなどの動物ウイルス;pA1−11、pXT1、pRc/CMV、pRc/RSV、pcDNAI/Neoなどが用いられる。
プロモーターとしては、遺伝子の発現に用いる宿主に対応して適切なプロモーターであればいかなるものでもよい。
例えば、宿主が動物細胞である場合、SRαプロモーター、SV40プロモーター、LTRプロモーター、CMV(サイトメガロウイルス)プロモーター、HSV-TKプロモーター、Cacna1a遺伝子のプロモーター等が用いられる。なかでも、CMVプロモーター、SRαプロモーター、Cacna1a遺伝子のプロモーターなどが好ましい。
宿主がエシェリヒア属菌である場合、trpプロモーター、lacプロモーター、recAプロモーター、λPLプロモーター、lppプロモーター、T7プロモーターなどが好ましい。
宿主がバチルス属菌である場合、SPO1プロモーター、SPO2プロモーター、penPプロモーターなどが好ましい。
宿主が酵母である場合、PHO5プロモーター、PGKプロモーター、GAPプロモーター、ADHプロモーターなどが好ましい。
宿主が昆虫細胞である場合、ポリヘドリンプロモーター、P10プロモーターなどが好ましい。
Producing a polypeptide by transforming a host with an expression vector containing a polynucleotide containing a nucleotide sequence encoding the polypeptide of the present invention (or its complementary sequence) and culturing the resulting transformant. Can do.
The expression vector is obtained, for example, by cutting out a nucleic acid fragment of interest from a polynucleotide having a nucleotide sequence encoding a mutant Cacna1a polypeptide of the present invention and ligating the nucleic acid fragment downstream of a promoter in an appropriate expression vector. Can be manufactured.
As expression vectors, plasmids derived from E. coli (eg, pBR322, pBR325, pUC12, pUC13); plasmids derived from Bacillus subtilis (eg, pUB110, pTP5, pC194); yeast-derived plasmids (eg, pSH19, pSH15); Bacteriophages; animal viruses such as retroviruses, vaccinia viruses and baculoviruses; pA1-11, pXT1, pRc / CMV, pRc / RSV, pcDNAI / Neo and the like.
The promoter may be any promoter as long as it is appropriate for the host used for gene expression.
For example, when the host is an animal cell, SRα promoter, SV40 promoter, LTR promoter, CMV (cytomegalovirus) promoter, HSV-TK promoter, Cacna1a gene promoter, and the like are used. Of these, the CMV promoter, the SRα promoter, the promoter of the Cacna1a gene, and the like are preferable.
When the host is a bacterium of the genus Escherichia, trp promoter, lac promoter, recA promoter, .lambda.P L promoter, lpp promoter, T7 promoter and the like are preferable.
When the host is Bacillus, SPO1 promoter, SPO2 promoter, penP promoter and the like are preferable.
When the host is yeast, PHO5 promoter, PGK promoter, GAP promoter, ADH promoter, etc. are preferable.
When the host is an insect cell, a polyhedrin promoter, a P10 promoter and the like are preferable.
発現ベクターとしては、上記のプロモーターの他に、所望によりエンハンサー、スプライシングシグナル、ポリA付加シグナル、選択マーカー、SV40複製オリジン(以下、SV40oriと略称する場合がある)などを含有しているものを用いることができる。
また、必要に応じて、宿主に合ったシグナル配列をコードするヌクレオチド配列(シグナルコドン)を、本発明のポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の5’末端側に付加してもよい。
As an expression vector, a vector containing an enhancer, a splicing signal, a poly A addition signal, a selection marker, an SV40 replication origin (hereinafter sometimes abbreviated as SV40ori) and the like is used in addition to the above promoter. be able to.
If necessary, a nucleotide sequence (signal codon) encoding a signal sequence suitable for the host may be added to the 5 ′ end side of the nucleotide sequence encoding the polypeptide of the present invention.
宿主としては、例えば、エシェリヒア属菌、バチルス属菌、酵母、昆虫細胞、昆虫、動物細胞などが用いられる。
エシェリヒア属菌としては、例えば、エシェリヒア・コリ(Escherichia coli)K12・DH1,JM103,JA221,HB101,C600などが用いられる。
バチルス属菌としては、例えば、バチルス・サブチルス(Bacillus subtilis)MI114,207−21などが用いられる。
酵母としては、例えば、サッカロマイセス セレビシエ(Saccharomyces cerevisiae)AH22,AH22R−,NA87−11A,DKD−5D,20B−12、シゾサッカロマイセス ポンベ(Schizosaccharomyces pombe)NCYC1913,NCYC2036、ピキア パストリス(Pichia pastoris)KM71などが用いられる。
As the host, for example, Escherichia bacteria, Bacillus bacteria, yeast, insect cells, insects, animal cells and the like are used.
Examples of the genus Escherichia include Escherichia coli K12 / DH1, JM103, JA221, HB101, and C600.
Examples of Bacillus bacteria include Bacillus subtilis MI114, 207-21, and the like.
Examples of yeast include Saccharomyces cerevisiae AH22, AH22R − , NA87-11A, DKD-5D, 20B-12, Schizosaccharomyces pombe NCYC1913, NCYC2036, Pichia Used.
昆虫細胞としては、例えば、ウイルスがAcNPVの場合、夜盗蛾の幼虫由来株化細胞(Spodoptera frugiperda cell;Sf細胞)、Trichoplusia niの中腸由来のMG1細胞、Trichoplusia niの卵由来のHigh FiveTM細胞、Mamestra brassicae由来の細胞、Estigmena acrea由来の細胞などが用いられる。ウイルスがBmNPVの場合、昆虫細胞としては、蚕由来株化細胞(Bombyx mori N 細胞;BmN細胞)などが用いられる。該Sf細胞としては、例えば、Sf9細胞(ATCC CRL1711)、Sf21細胞(以上、Vaughn, J.L.ら、イン・ヴィボ(In Vivo),13, 213-217,(1977))などが用いられる。
昆虫としては、例えば、カイコの幼虫などが用いられる〔前田ら、ネイチャー(Nature),315巻,592(1985)〕。
Insect cells include, for example, when the virus is AcNPV, larvae-derived cell lines (Spodoptera frugiperda cells; Sf cells), MG1 cells derived from the midgut of Trichoplusia ni, High Five TM cells derived from eggs of Trichoplusia ni , Cells derived from Mamestra brassicae, cells derived from Estigmena acrea, and the like are used. When the virus is BmNPV, moth-derived cell lines (Bombyx mori N cells; BmN cells) and the like are used as insect cells. Examples of the Sf cells include Sf9 cells (ATCC CRL 1711), Sf21 cells (Vaughn, JL et al., In Vivo, 13, 213-217, (1977)).
As insects, for example, silkworm larvae are used [Maeda et al., Nature, 315, 592 (1985)].
動物細胞としては、例えば、サル細胞COS−7,Vero,チャイニーズハムスター細胞CHO(以下、CHO細胞と略記),dhfr遺伝子欠損チャイニーズハムスター細胞CHO(以下、CHO(dhfr−)細胞と略記),マウスL細胞,マウスAtT−20,マウスミエローマ細胞,ラットGH3,ヒトFL細胞などが用いられる。 Examples of animal cells include monkey cells COS-7, Vero, Chinese hamster cells CHO (hereinafter abbreviated as CHO cells), dhfr gene-deficient Chinese hamster cells CHO (hereinafter abbreviated as CHO (dhfr − ) cells), mouse L Cells, mouse AtT-20, mouse myeloma cells, rat GH3, human FL cells and the like are used.
形質転換は、宿主の種類に応じ、公知の方法に従って実施することができる。
エシェリヒア属菌は、例えば、プロシージングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンジイズ・オブ・ザ・ユーエスエー(Proc. Natl. Acad. Sci. USA),69巻,2110(1972)やジーン(Gene),17巻,107(1982)などに記載の方法に従って形質転換することができる。
バチルス属菌は、例えば、モレキュラー・アンド・ジェネラル・ジェネティックス(Molecular & General Genetics),168巻,111(1979)などに記載の方法に従って形質転換することができる。
酵母は、例えば、メソッズ・イン・エンザイモロジー(Methods in Enzymology),1
94巻,182−187(1991)、プロシージングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシイズ・オブ・ザ・ユーエスエー(Proc. Natl. Acad. Sci. USA),75巻,1929(1978)などに記載の方法に従って形質転換することができる。
昆虫細胞及び昆虫は、例えば、バイオ/テクノロジー(Bio/Technology),6, 47-55(1988)などに記載の方法に従って形質転換することができる。
動物細胞は、例えば、細胞工学別冊8 新細胞工学実験プロトコール.263−267(1995)(秀潤社発行)、ヴィロロジー(Virology),52巻,456(1973)に記載の方法に従って形質転換することができる。
Transformation can be performed according to a known method depending on the type of host.
Escherichia bacteria, for example, Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA (Proc. Natl. Acad. Sci. USA), 69, 2110 (1972) and Gene ( Gene), Vol. 17, 107 (1982) and the like.
Bacillus can be transformed according to the method described in, for example, Molecular & General Genetics, 168, 111 (1979).
Yeast is, for example, Methods in Enzymology, 1
94, 182-187 (1991), Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 75, 1929 (1978), Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA. Can be transformed according to the method described in the above.
Insect cells and insects can be transformed according to the method described in, for example, Bio / Technology, 6, 47-55 (1988).
Animal cells are, for example, cell engineering separate volume 8 new cell engineering experiment protocol. 263-267 (1995) (published by Shujunsha), Virology, Vol. 52, 456 (1973).
形質転換体の培養は、宿主の種類に応じ、公知の方法に従って実施することができ、形質転換体の細胞内又は細胞外に本発明のポリペプチドを生成させることができる。 The culture of the transformant can be performed according to a known method according to the type of the host, and the polypeptide of the present invention can be produced inside or outside the transformant.
前記形質転換体を培養して得られる培養物から、本発明のポリペプチドを自体公知の方法に従って分離精製することができる。
例えば、本発明のポリペプチドを培養菌体あるいは細胞から抽出する場合、培養物から公知の方法で集めた菌体あるいは細胞を適当な緩衝液に懸濁し、超音波、リゾチーム及び/又は凍結融解などによって菌体あるいは細胞を破壊した後、遠心分離やろ過により可溶性タンパク質の粗抽出液を得る方法などが適宜用いられる。該緩衝液は、尿素や塩酸グアニジンなどのタンパク質変性剤や、トリトンX−100TMなどの界面活性剤を含んでいてもよい。
このようにして得られた可溶性画分中に含まれる本発明のポリペプチドの単離精製は、自体公知の方法に従って行うことができる。このような方法としては、塩析や溶媒沈澱法などの溶解度を利用する方法;透析法、限外ろ過法、ゲルろ過法、及びSDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動法などの主として分子量の差を利用する方法;イオン交換クロマトグラフィーなどの荷電の差を利用する方法;アフィニティークロマトグラフィーなどの特異的親和性を利用する方法;逆相高速液体クロマトグラフィーなどの疎水性の差を利用する方法;等電点電気泳動法などの等電点の差を利用する方法;などが用いられる。これらの方法は、適宜組み合わせることもできる。
The polypeptide of the present invention can be separated and purified from a culture obtained by culturing the transformant according to a method known per se.
For example, when the polypeptide of the present invention is extracted from cultured cells or cells, the cells or cells collected from the culture by a known method are suspended in an appropriate buffer, and subjected to ultrasound, lysozyme and / or freeze-thaw, etc. A method of obtaining a crude extract of soluble protein by centrifugation or filtration after destroying cells or cells by the method is appropriately used. The buffer may contain a protein denaturant such as urea or guanidine hydrochloride, or a surfactant such as Triton X-100 ™ .
Isolation and purification of the polypeptide of the present invention contained in the soluble fraction thus obtained can be performed according to a method known per se. As such a method, a method using solubility such as salting out or solvent precipitation method; mainly using a difference in molecular weight such as dialysis method, ultrafiltration method, gel filtration method, and SDS-polyacrylamide gel electrophoresis method. A method utilizing a difference in charge such as ion exchange chromatography; a method utilizing a specific affinity such as affinity chromatography; a method utilizing a difference in hydrophobicity such as reverse phase high performance liquid chromatography; A method using a difference in isoelectric point, such as point electrophoresis, is used. These methods can be combined as appropriate.
かくして得られる本発明のポリペプチドが遊離体である場合には、自体公知の方法あるいはそれに準じる方法によって該遊離体を塩に変換することができ、該ポリペプチドが塩として得られた場合には、自体公知の方法あるいはそれに準じる方法により該塩を遊離体又は他の塩に変換することができる。
なお、形質転換体が産生する本発明のポリペプチドを、精製前又は精製後に適当なタンパク質修飾酵素を作用させることにより、任意に修飾を加えたり、ポリペプチドを部分的に除去することもできる。該タンパク質修飾酵素としては、例えば、トリプシン、キモトリプシン、アルギニルエンドペプチダーゼ、プロテインキナーゼ、グリコシダーゼなどが用いられる。
かくして得られる本発明のポリペプチドの存在は、特異的な抗体を用いたエンザイムイムノアッセイやウエスタンブロッティングなどにより確認することができる。
When the polypeptide of the present invention thus obtained is a free form, the free form can be converted into a salt by a method known per se or a method analogous thereto, and when the polypeptide is obtained as a salt. The salt can be converted into a free form or other salt by a method known per se or a method analogous thereto.
The polypeptide of the present invention produced by the transformant can be arbitrarily modified or partially removed by applying an appropriate protein modifying enzyme before or after purification. Examples of the protein modifying enzyme include trypsin, chymotrypsin, arginyl endopeptidase, protein kinase, glycosidase and the like.
The presence of the polypeptide of the present invention thus obtained can be confirmed by an enzyme immunoassay or Western blotting using a specific antibody.
さらに、本発明のポリペプチドは、それをコードするポリヌクレオチド(特にRNA)を鋳型として、ウサギ網状赤血球ライセート、コムギ胚芽ライセート、大腸菌ライセートなどからなる無細胞タンパク質翻訳系を用いてインビトロ翻訳することによっても合成することができる。あるいは、さらにRNAポリメラーゼを含む無細胞転写/翻訳系を用いて、本発明のポリペプチドをコードするDNAを鋳型としても合成することができる。無細胞タンパク質(転写/)翻訳系は市販のものを用いることもできるし、それ自体既知の方法、具体的には大腸菌抽出液はPratt J.M.ら, “Transcription and Tranlation”, Hames B.D.及びHiggins S.J.編, IRL Press, Oxford 179-209 (1984)に記載の方法等に準じて調製することもできる。 Furthermore, the polypeptide of the present invention can be translated in vitro using a polynucleotide encoding it (particularly RNA) as a template using a cell-free protein translation system comprising rabbit reticulocyte lysate, wheat germ lysate, E. coli lysate and the like. Can also be synthesized. Alternatively, a cell-free transcription / translation system further containing RNA polymerase can be used to synthesize DNA encoding the polypeptide of the present invention as a template. Cell-free protein (transcription / translation) translation systems can be commercially available, and methods known per se, specifically, Escherichia coli extract is edited by Pratt JM et al., “Transcription and Tranlation”, Hames BD and Higgins SJ , IRL Press, Oxford 179-209 (1984).
「本発明のポリペプチドをコードするヌクレオチド配列又はその相補配列」を含むポリヌクレオチドとは、前述の本発明の変異Cacna1aポリペプチド又はその部分ペプチドをインフレームでコードするポリヌクレオチドだけではなく、コドンの読み枠の合わない部分ヌクレオチド配列(又はその相補配列)をも含む意味で用いられる。
目的ポリヌクレオチドの標的領域と相補的なヌクレオチド配列(相補配列)を含むポリヌクレオチド、即ち、目的ポリヌクレオチドとハイブリダイズすることができるポリヌクレオチドは、該目的ポリヌクレオチドに対して「アンチセンス」であるということができる。一方、目的ポリヌクレオチドの標的領域と相同性を有する塩基配列を含むポリヌクレオチドは、該目的ポリヌクレオチドに対して「センス」であるということができる。ここで「相同性を有する」又は「相補的である」とは、ヌクレオチド配列間で約70%以上、好ましくは約80%以上、より好ましくは約90%以上、最も好ましくは約95%以上の同一性又は相補性を有することをいう。
The polynucleotide containing “the nucleotide sequence encoding the polypeptide of the present invention or a complementary sequence thereof” refers not only to the polynucleotide encoding the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention described above or a partial peptide thereof in frame, It is used in the sense of including partial nucleotide sequences that do not fit in the reading frame (or their complementary sequences).
A polynucleotide comprising a nucleotide sequence complementary to the target region of the target polynucleotide (complementary sequence), that is, a polynucleotide capable of hybridizing with the target polynucleotide is “antisense” to the target polynucleotide. It can be said. On the other hand, a polynucleotide comprising a base sequence having homology with the target region of the target polynucleotide can be said to be “sense” with respect to the target polynucleotide. Here, “having homology” or “complementary” means about 70% or more, preferably about 80% or more, more preferably about 90% or more, most preferably about 95% or more between nucleotide sequences. Having identity or complementarity.
本発明の変異Cacna1aポリペプチド又はその部分ペプチドをコードするヌクレオチド配列の相補配列を含むポリヌクレオチド(以下、「アンチセンス変異Cacna1aポリヌクレオチド」ともいう)は、本発明の変異Cacna1aポリペプチドをコードするヌクレオチド配列情報に基づき設計し、合成しうる。そうしたポリヌクレオチドは、本発明の変異Cacna1aポリペプチドをコードする遺伝子の複製又は発現を阻害することができる。即ち、アンチセンス変異Cacna1aポリヌクレオチドは、本発明の変異Cacna1aポリペプチドをコードする遺伝子から転写されるRNAとハイブリダイズすることができ、mRNAの合成(プロセッシング)又は機能(タンパク質への翻訳)を阻害することができる。 A polynucleotide comprising a complementary sequence of a nucleotide sequence encoding the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention or a partial peptide thereof (hereinafter also referred to as “antisense mutant Cacna1a polynucleotide”) is a nucleotide encoding the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention. Design and synthesis based on sequence information. Such polynucleotides can inhibit the replication or expression of the gene encoding the mutant Cacna1a polypeptide of the invention. That is, the antisense mutant Cacna1a polynucleotide can hybridize with RNA transcribed from the gene encoding the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention, and inhibits mRNA synthesis (processing) or function (translation into protein). can do.
アンチセンス変異Cacna1aポリヌクレオチドの標的領域は、アミノ酸番号251のリジンをコードする領域を含み、アンチセンスポリヌクレオチドがハイブリダイズすることにより、結果として本発明の変異Cacna1aポリペプチドへの翻訳が阻害されるものであればその長さに特に制限はなく、該ポリペプチドをコードするmRNAの全配列であっても部分配列であってもよく、短いもので約15塩基程度、長いものでmRNA又は初期転写産物の全配列が挙げられる。合成の容易さや抗原性の問題を考慮すれば、約15〜約30塩基からなるオリゴヌクレオチドが好ましいがそれに限定されない。具体的には、例えば、本発明の変異Cacna1aポリペプチドをコードする核酸の5’端ヘアピンループ、5’端6−ベースペア・リピート、5’端非翻訳領域、翻訳開始コドン、タンパク質コード領域、翻訳終止コドン、3’端非翻訳領域、3’端パリンドローム領域、及び3’端ヘアピンループ等が標的領域として選択しうるが、アミノ酸番号251のリジンをコードする領域を含む限り、本発明の変異Cacna1aポリペプチドをコードする遺伝子内の如何なる領域も標的として選択しうる。例えば、該遺伝子のイントロン部分を標的領域とすることもまた好ましい。
さらに、アンチセンス変異Cacna1aポリヌクレオチドは、本発明の変異Cacna1aポリペプチドをコードするmRNAもしくは初期転写産物とハイブリダイズしてポリペプチドへの翻訳を阻害するだけでなく、二本鎖DNAである本発明の変異Cacna1aポリペプチドをコードする遺伝子と結合して三重鎖(トリプレックス)を形成し、RNAの転写を阻害し得るものであってもよい。
The target region of the antisense mutant Cacna1a polynucleotide includes a region encoding lysine of amino acid number 251 and hybridization to the antisense polynucleotide results in inhibition of translation into the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention. The length is not particularly limited, and may be the entire sequence or a partial sequence of mRNA encoding the polypeptide. The short or about 15 bases long and the mRNA or initial transcript. Are all sequences. In view of ease of synthesis and antigenicity, an oligonucleotide consisting of about 15 to about 30 bases is preferable, but not limited thereto. Specifically, for example, the 5 ′ end hairpin loop, 5 ′ end 6-base pair repeat, 5 ′ end untranslated region, translation initiation codon, protein coding region of the nucleic acid encoding the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention, A translation stop codon, 3 ′ end untranslated region, 3 ′ end palindromic region, 3 ′ end hairpin loop and the like can be selected as a target region, but as long as it includes a region encoding amino acid 251 lysine, Any region within the gene encoding the mutant Cacna1a polypeptide can be selected as a target. For example, it is also preferable to use the intron portion of the gene as a target region.
Furthermore, the antisense mutant Cacna1a polynucleotide not only hybridizes with mRNA or initial transcription product encoding the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention to inhibit translation into the polypeptide, but also is a double-stranded DNA of the present invention. It may be one that can bind to a gene encoding the mutant Cacna1a polypeptide to form a triplex and inhibit RNA transcription.
アンチセンス変異Cacna1aポリヌクレオチドは、2本鎖DNA、1本鎖DNA、2本鎖RNA、1本鎖RNA、さらにDNA:RNAハイブリッドであることができ、さらに非修飾ポリヌクレオチド(又は非修飾オリゴヌクレオチド)、さらには公知の修飾の付加されたもの、例えば当該分野で知られた標識のあるもの、キャップの付いたもの、メチル化されたもの、1個以上の天然のヌクレオチドを類縁物で置換したもの、分子内ヌクレオチド修飾のされたもの、例えば非荷電結合(例えば、メチルホスホネート、ホスホトリエステル、ホスホルアミデート、カルバメートなど)を持つもの、電荷を有する結合又は硫黄含有結合(例えば、ホスホロチオエート、ホスホロジチオエートなど)を持つもの、例えばタンパク質(ヌクレアーゼ、ヌクレアーゼ・インヒビター、トキシン、抗体、シグナルペプチド、ポリ−L−リジンなど)や糖(例えば、モノサッカライドなど)などの側鎖基を有しているもの、インターカレント化合物(例えば、アクリジン、プソラレンなど)を持つもの、キレート化合物(例えば、金属、放射活性をもつ金属、ホウ素、酸化性の金属など)を含有するもの、アルキル化剤を含有するもの、修飾された結合を持つもの(例えば、αアノマー型の核酸など)であってもよい。 The antisense mutant Cacna1a polynucleotide can be a double-stranded DNA, a single-stranded DNA, a double-stranded RNA, a single-stranded RNA, or a DNA: RNA hybrid, and an unmodified polynucleotide (or unmodified oligonucleotide). ), With known modifications, such as those with labels known in the art, capped, methylated, one or more natural nucleotides replaced with analogs Those with intramolecular nucleotide modifications, such as those with uncharged bonds (eg, methylphosphonates, phosphotriesters, phosphoramidates, carbamates, etc.), charged bonds or sulfur-containing bonds (eg, phosphorothioates, Having phosphorodithioate, for example, protein (nuclea) , Nuclease inhibitors, toxins, antibodies, signal peptides, poly-L-lysine, etc.) and sugars (eg, monosaccharides), etc., side-current groups, intercurrent compounds (eg, acridine, psoralen, etc.) Etc.), containing chelate compounds (eg metals, radioactive metals, boron, oxidizing metals, etc.), containing alkylating agents, having modified bonds (eg α-anomeric nucleic acid and the like.
アンチセンス変異Cacna1aポリヌクレオチドは、変化せしめられたり、修飾された糖、塩基、結合を含有していてもよく、リポソーム、ミクロスフェアのような特殊な形態で供与されたり、遺伝子治療において適用されたり、付加された形態で与えられることができうる。こうして付加形態で用いられるものとしては、リン酸基骨格の電荷を中和するように働くポリリジンのようなポリカチオン体、細胞膜との相互作用を高めたり、核酸の取込みを増大せしめるような脂質(例えば、ホスホリピド、コレステロールなど)といった疎水性のものが挙げられる。付加するに好ましい脂質としては、コレステロールやその誘導体(例えば、コレステリルクロロホルメート、コール酸など)が挙げられる。こうしたものは、核酸の3’端あるいは5’端に付着させることができ、塩基、糖、分子内ヌクレオシド結合を介して付着させることができうる。その他の基としては、核酸の3’端あるいは5’端に特異的に配置されたキャップ用の基で、エキソヌクレアーゼ、RNaseなどのヌクレアーゼによる分解を阻止するためのものが挙げられる。こうしたキャップ用の基としては、ポリエチレングリコール、テトラエチレングリコールなどのグリコールをはじめとした当該分野で知られた水酸基の保護基が挙げられるが、それに限定されるものではない。 Antisense mutant Cacna1a polynucleotides may be altered, contain modified sugars, bases, linkages, be donated in specialized forms such as liposomes, microspheres, or applied in gene therapy Can be provided in an added form. In this way, the additional form includes polycationic substances such as polylysine that acts to neutralize the charge of the phosphate group skeleton, lipids that enhance interaction with cell membranes and increase nucleic acid uptake ( For example, hydrophobic substances such as phospholipids and cholesterols). Preferred lipids to be added include cholesterol and derivatives thereof (for example, cholesteryl chloroformate, cholic acid, etc.). Such can be attached to the 3 'end or 5' end of the nucleic acid, and can be attached via a base, sugar, intramolecular nucleoside bond. Examples of the other group include a cap group specifically arranged at the 3 'end or 5' end of the nucleic acid, which prevents degradation by nucleases such as exonuclease and RNase. Such capping groups include, but are not limited to, hydroxyl protecting groups known in the art, including glycols such as polyethylene glycol and tetraethylene glycol.
本発明の変異Cacna1aポリペプチドをコードするmRNAもしくは初期転写産物を、コード領域の内部(初期転写産物の場合はイントロン部分を含む)で特異的に切断し得るリボザイムもまた、アンチセンス変異Cacna1aポリヌクレオチドに包含され得る。「リボザイム」とは核酸を切断する酵素活性を有するRNAをいうが、最近では当該酵素活性部位のヌクレオチド配列を有するオリゴDNAも同様に核酸切断活性を有することが明らかになっているので、本明細書では配列特異的な核酸切断活性を有する限りDNAをも包含する概念として用いるものとする。リボザイムとして最も汎用性の高いものとしては、ウイロイドやウイルソイド等の感染性RNAに見られるセルフスプライシングRNAがあり、ハンマーヘッド型やヘアピン型等が知られている。ハンマーヘッド型は約40塩基程度で酵素活性を発揮し、ハンマーヘッド構造をとる部分に隣接する両端の数塩基ずつ(合わせて約10塩基程度)をmRNAの所望の切断部位と相補的な配列にすることにより、標的mRNAのみを特異的に切断することが可能である。このタイプのリボザイムは、RNAのみを基質とするので、染色体DNAを攻撃することがないというさらなる利点を有する。本発明の変異Cacna1aポリペプチドをコードする mRNAが自身で二本鎖構造をとる場合には、RNAヘリカーゼと特異的に結合し得るウイルス核酸由来のRNAモチーフを連結したハイブリッドリボザイムを用いることにより、標的配列を一本鎖にすることができる[Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 98(10): 5572-5577 (2001)]。さらに、リボザイムを、それをコードするDNAを含む発現ベクターの形態で使用する場合には、転写産物の細胞質への移行を促進するために、tRNAを改変した配列をさらに連結したハイブリッドリボザイムとすることもできる[Nucleic Acids Res., 29(13): 2780-2788 (2001)]。 A ribozyme capable of specifically cleaving mRNA or an initial transcript encoding the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention within the coding region (including an intron in the case of the initial transcript) is also an antisense mutant Cacna1a polynucleotide. Can be included. “Ribozyme” refers to RNA having an enzyme activity that cleaves nucleic acid. Recently, it has been clarified that oligo DNA having the nucleotide sequence of the enzyme active site also has a nucleic acid cleaving activity. As long as it has sequence-specific nucleic acid cleavage activity, it is used as a concept including DNA. The most versatile ribozyme is self-splicing RNA found in infectious RNA such as viroid and virusoid, and the hammerhead type and hairpin type are known. The hammerhead type exhibits enzyme activity at about 40 bases, and a few bases at both ends adjacent to the part having the hammerhead structure (about 10 bases in total) are made into a sequence complementary to the desired cleavage site of mRNA. By doing so, it is possible to specifically cleave only the target mRNA. This type of ribozyme has the additional advantage of not attacking chromosomal DNA since only RNA is the substrate. When the mRNA encoding the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention has a double-stranded structure by itself, a hybrid ribozyme linked with an RNA motif derived from a viral nucleic acid that can specifically bind to an RNA helicase can be used as a target. The sequence can be single stranded [Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 98 (10): 5572-5577 (2001)]. Furthermore, when the ribozyme is used in the form of an expression vector containing the DNA encoding the ribozyme, in order to promote the transfer of the transcription product to the cytoplasm, the ribozyme should be a hybrid ribozyme further linked with a tRNA-modified sequence. [Nucleic Acids Res., 29 (13): 2780-2788 (2001)].
本発明の変異Cacna1aポリペプチドをコードするmRNAもしくは初期転写産物のコード領域内の部分配列(初期転写産物の場合はイントロン部分を含む)に相補的なヌクレオチド配列を有する二本鎖オリゴRNA(siRNA)もまた、アンチセンス変異Cacna1aポリヌクレオチドに包含され得る。短い二本鎖RNAを細胞内に導入するとそのRNAの一方の鎖に相補的なmRNAが分解される、いわゆるRNA干渉(RNAi)と呼ばれる現象は、以前から線虫、昆虫、植物等で知られていたが、この現象が哺乳動物細胞でも起こることが確認されて以来[Nature, 411(6836): 494-498 (2001)]、リボザイムの代替技術として広く利用されている。 Double-stranded oligo RNA (siRNA) having a nucleotide sequence complementary to a partial sequence (including an intron portion in the case of the initial transcript) of the mRNA encoding the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention or the initial transcript Can also be included in antisense mutant Cacna1a polynucleotides. A phenomenon called so-called RNA interference (RNAi), in which short double-stranded RNA is introduced into a cell and mRNA complementary to one strand of the RNA is degraded, has been known in nematodes, insects, plants, etc. However, since it was confirmed that this phenomenon also occurs in mammalian cells [Nature, 411 (6836): 494-498 (2001)], it has been widely used as an alternative to ribozyme.
本発明はまた、本発明の変異Cacna1aポリペプチド又はその部分ペプチドに対する抗体(以下、「抗変異Cacna1a抗体」と略記する場合がある)を提供する。抗変異Cacna1a抗体は、本発明の変異Cacna1aポリペプチド又はその部分ペプチドを特異的に認識するものであれば、モノクローナル抗体であってもポリクローナル抗体であってもよい。該抗体は、変異Cacna1aポリペプチド又はその部分ペプチドを抗原として用い、自体公知の抗体又は抗血清の製造法に従って製造することができる。 The present invention also provides an antibody against the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention or a partial peptide thereof (hereinafter sometimes abbreviated as “anti-mutant Cacna1a antibody”). The anti-mutant Cacna1a antibody may be a monoclonal antibody or a polyclonal antibody as long as it specifically recognizes the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention or a partial peptide thereof. The antibody can be produced according to a known method for producing an antibody or antiserum using a mutant Cacna1a polypeptide or a partial peptide thereof as an antigen.
本発明の抗体は、本発明の変異Cacna1aポリペプチドを特異的に認識するが、正常Cacna1aポリペプチド(すなわち、配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一若しくは実質的に同一のアミノ酸配列からなるポリペプチド)を認識しないことを特徴とする。従って、該抗体の製造に用いる抗原としては、配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一若しくは実質的に同一のアミノ酸配列においてアミノ酸番号251のメチオニンがリジンに置換されたアミノ酸配列の部分配列であって、該アミノ酸番号251のリジンを含む5アミノ酸以上の連続したアミノ酸配列からなる部分配列を含むポリペプチドが好ましい。 The antibody of the present invention specifically recognizes the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention, but is a normal Cacna1a polypeptide (ie, a polypeptide comprising the same or substantially the same amino acid sequence as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2). (Peptide) is not recognized. Therefore, the antigen used for the production of the antibody is a partial sequence of an amino acid sequence in which the methionine of amino acid number 251 is substituted with lysine in the same or substantially the same amino acid sequence as shown in SEQ ID NO: 2. A polypeptide containing a partial sequence consisting of a continuous amino acid sequence of 5 amino acids or more containing the lysine of amino acid number 251 is preferred.
モノクローナル抗体の作製においては、本発明のポリペプチドを、哺乳動物に対して、投与により抗体産生が可能な部位に、それ自体あるいは担体、希釈剤とともに投与する。投与に際して抗体産生能を高めるため、完全フロイントアジュバントや不完全フロイントアジュバントを投与してもよい。投与は通常2〜6週毎に1回ずつ、計2〜10回程度行われる。用いられる哺乳動物としては、マウス及びラットが好ましく用いられる。
例えば、抗原で免疫された哺乳動物、例えばマウスから抗体価の認められた個体を選択し、最終免疫の2〜5日後に脾臓又はリンパ節を採取し、それらに含まれる抗体産生細胞を同種又は異種動物の骨髄腫細胞と融合させることにより、モノクローナル抗体産生ハイブリドーマを調製することができる。抗血清中の抗体価の測定は、例えば、自体公知の方法、例えばELISA法等により行うことができる。融合操作は、既知の方法、例えば、ケーラーとミルスタインの方法〔ネイチャー(Nature)、256、495 (1975)〕に従い実施することができる。融合促進剤としては、例えば、ポリエチレングリコール(PEG)やセンダイウィルスなどが挙げられるが、好ましくはPEGが用いられる。
In the production of a monoclonal antibody, the polypeptide of the present invention is administered to a mammal at a site where the antibody can be produced by administration, or with a carrier and a diluent. Complete Freund's adjuvant or incomplete Freund's adjuvant may be administered in order to enhance antibody production ability upon administration. The administration is usually performed once every 2 to 6 weeks, about 2 to 10 times in total. As mammals to be used, mice and rats are preferably used.
For example, an individual having an antibody titer is selected from a mammal immunized with an antigen, such as a mouse, and the spleen or lymph node is collected 2 to 5 days after the final immunization, and the antibody-producing cells contained therein are allogeneic or Monoclonal antibody-producing hybridomas can be prepared by fusing with myeloma cells from different animals. The antibody titer in the antiserum can be measured, for example, by a method known per se, for example, ELISA method. The fusion operation can be performed according to a known method, for example, the method of Kohler and Milstein (Nature, 256, 495 (1975)). Examples of the fusion promoter include polyethylene glycol (PEG) and Sendai virus. Preferably, PEG is used.
骨髄腫細胞としては、例えば、NS−1、P3U1、SP2/0、AP−1などの哺乳動物の骨髄腫細胞が挙げられるが、P3U1が好ましく用いられる。用いられる抗体産生細胞(脾臓細胞)数と骨髄腫細胞数との好ましい比率は、1:1〜20:1程度であり、PEG(好ましくはPEG1000〜PEG6000)が10〜80%程度の濃度で添加され、20〜40℃、好ましくは30〜37℃で1〜10分間インキュベートすることにより効率よく細胞融合を実施できる。
モノクローナル抗体産生ハイブリドーマは、例えば、抗原を直接あるいは担体とともに吸着させた固相(例:マイクロプレート)にハイブリドーマ培養上清を添加し、次に放射性物質や酵素などで標識した抗免疫グロブリン抗体(細胞融合に用いられる細胞がマウスの場合、抗マウス免疫グロブリン抗体が用いられる)又はプロテインAを加え、固相に結合したモノクローナル抗体を検出する方法;抗免疫グロブリン抗体又はプロテインAを吸着させた固相にハイブリドーマ培養上清を添加し、放射性物質や酵素などで標識した本発明のポリペプチドを加え、固相に結合したモノクローナル抗体を検出する方法;などによりスクリーニングすることができる。
モノクローナル抗体の選別は、自体公知あるいはそれに準じる方法に従って行なうことができる。モノクローナル抗体の選別は、通常HAT(ヒポキサンチン、アミノプテリン、チミジン)を添加した動物細胞用培地で行うことができる。モノクローナル抗体の選別及び育種用培地は、ハイブリドーマが生育できるものならばどのような培地を用いてもよい。
このようにして得られたモノクローナル抗体は、自体公知の方法、例えば、免疫グロブリンの分離精製法〔例、塩析法、アルコール沈殿法、等電点沈殿法、電気泳動法、イオン交換体(例:DEAE)による吸脱着法、超遠心法、ゲルろ過法、抗原結合固相あるいはプロテインAあるいはプロテインGなどの活性吸着剤により抗体のみを採取し、結合を解離させて抗体を得る特異的精製法〕に従って分離精製することができる。
Examples of myeloma cells include mammalian myeloma cells such as NS-1, P3U1, SP2 / 0, AP-1, and P3U1 is preferably used. The preferred ratio between the number of antibody-producing cells (spleen cells) and the number of myeloma cells used is about 1: 1 to 20: 1, and PEG (preferably PEG1000 to PEG6000) is added at a concentration of about 10 to 80%. Cell fusion can be carried out efficiently by incubating at 20 to 40 ° C., preferably 30 to 37 ° C. for 1 to 10 minutes.
A monoclonal antibody-producing hybridoma can be prepared, for example, by adding a hybridoma culture supernatant to a solid phase (eg, a microplate) on which an antigen is adsorbed directly or together with a carrier, and then labeling with an anti-immunoglobulin antibody (cells) labeled with a radioactive substance or enzyme. When mouse used for fusion is mouse, anti-mouse immunoglobulin antibody is used) or protein A is added to detect monoclonal antibody bound to the solid phase; solid phase adsorbed with anti-immunoglobulin antibody or protein A The hybridoma culture supernatant is added to the mixture, the polypeptide of the present invention labeled with a radioactive substance or an enzyme is added, and the monoclonal antibody bound to the solid phase is detected.
The selection of the monoclonal antibody can be performed according to a method known per se or a method analogous thereto. The selection of the monoclonal antibody can be usually performed in a medium for animal cells to which HAT (hypoxanthine, aminopterin, thymidine) is added. Any medium can be used for the selection and breeding of the monoclonal antibody as long as the hybridoma can grow.
The monoclonal antibody thus obtained can be obtained by a method known per se, for example, an immunoglobulin separation and purification method [eg, salting out method, alcohol precipitation method, isoelectric point precipitation method, electrophoresis method, ion exchanger (eg, : Adsorption / desorption method by DEAE), ultracentrifugation method, gel filtration method, specific purification method in which only antibody is collected by antigen-binding solid phase or active adsorbent such as protein A or protein G and the binding is dissociated to obtain antibody ] Can be separated and purified according to the above.
本発明の変異Cacna1aポリペプチド又はその部分ペプチドに対するポリクローナル抗体は、自体公知の方法に従って製造することができる。例えば、免疫抗原(例えば本発明のポリペプチド)自体、あるいはそれとキャリアータンパク質との複合体を作製し、上記のモノクローナル抗体の製造法と同様に哺乳動物に免疫を行い、該免疫動物から抗変異Cacna1a抗体含有物を採取して、抗体の分離精製を行うことにより製造することができる。
哺乳動物を免疫するために用いられる免疫抗原とキャリアータンパク質との複合体に関し、キャリアータンパク質の種類及びキャリアーとハプテンとの混合比は、キャリアーに架橋させて免疫したハプテンに対して抗体が効率良くできれば、どのようなものをどのような比率で架橋させてもよいが、例えば、ウシ血清アルブミンやウシサイログロブリン、ヘモシアニン等を重量比でハプテン1に対し、約0.1〜20、好ましくは約1〜5の割合でカプリングさせる方法が用いられる。
縮合生成物は、哺乳動物に対して、抗体産生が可能な部位にそれ自体あるいは担体、希釈剤とともに投与される。投与に際して抗体産生能を高めるため、完全フロイントアジュバントや不完全フロイントアジュバントを投与してもよい。投与は、通常約2〜6週毎に1回ずつ、計約3〜10回程度行われる。
ポリクローナル抗体は、上記の方法で免疫された哺乳動物の血液、腹水など、好ましくは血液から採取することができる。
抗血清中のポリクローナル抗体価の測定は、上記の抗血清中の抗体価の測定と同様にして測定できる。ポリクローナル抗体の分離精製は、上記のモノクローナル抗体の分離精製と同様の免疫グロブリンの分離精製法に従って行うことができる。
A polyclonal antibody against the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention or a partial peptide thereof can be produced according to a method known per se. For example, an immunizing antigen (for example, the polypeptide of the present invention) itself or a complex thereof and a carrier protein is prepared, and a mammal is immunized in the same manner as the above-described monoclonal antibody production method. It can be produced by collecting the antibody-containing material and separating and purifying the antibody.
Regarding the complex of immunizing antigen and carrier protein used to immunize mammals, the kind of carrier protein and the mixing ratio of carrier and hapten should be such that antibodies can be efficiently produced against hapten immunized by cross-linking to carrier. Any ratio may be cross-linked at any ratio. For example, bovine serum albumin, bovine thyroglobulin, hemocyanin and the like are about 0.1 to 20, preferably about 1 to about 1 by weight with respect to hapten 1. A method of coupling at a rate of 5 is used.
The condensation product is administered to a mammal at a site where antibody production is possible, together with the carrier or diluent. Complete Freund's adjuvant or incomplete Freund's adjuvant may be administered in order to enhance antibody production ability upon administration. The administration is usually performed once every about 2 to 6 weeks, about 3 to 10 times in total.
Polyclonal antibodies can be collected from blood, ascites, etc. of mammals immunized by the above method, preferably blood.
The polyclonal antibody titer in the antiserum can be measured in the same manner as the above-described measurement of the antibody titer in the antiserum. Separation and purification of the polyclonal antibody can be performed according to the same immunoglobulin separation and purification method as that of the monoclonal antibody.
本発明のポリペプチドは、該ポリペプチドを特異的に認識する抗体の製造等に有用である。
また、本発明のポリヌクレオチドは、(1)本発明のポリペプチドの製造(2)Cacna1a関連疾患モデル非ヒト脊椎動物の製造(3)Cacna1a関連疾患の検査用試薬(4)Cacna1a関連疾患の予防・治療剤(5)Groggyラットの同定等に有用である。
また、本発明の抗体は、(1)Cacna1a関連疾患の検査用試薬(2)Groggyラットの同定等に有用である。
The polypeptide of the present invention is useful for the production of an antibody that specifically recognizes the polypeptide.
The polynucleotide of the present invention comprises (1) production of the polypeptide of the present invention (2) production of Cacna1a-related disease model non-human vertebrate (3) reagent for testing Cacna1a-related disease (4) prevention of Cacna1a-related disease -Therapeutic agent (5) Useful for identification of Groggy rats.
In addition, the antibody of the present invention is useful for (1) a reagent for testing Cacna1a-related diseases, and (2) identification of Groggy rats.
また、本発明は、配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一若しくは実質的に同一のアミノ酸配列において、アミノ酸番号251のメチオニンがリジンに置換されたアミノ酸配列を含むポリペプチドを発現し得るように染色体を改変することを含む、Cacna1a関連疾患モデル非ヒト脊椎動物の製造方法を提供する。 In addition, the present invention can express a polypeptide comprising an amino acid sequence in which the methionine of amino acid number 251 is substituted with lysine in the same or substantially the same amino acid sequence as shown in SEQ ID NO: 2. A method for producing a Cacna1a-related disease model non-human vertebrate comprising modifying a chromosome is provided.
染色体を改変する方法は、結果として非ヒト脊椎動物が配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一若しくは実質的に同一のアミノ酸配列において、アミノ酸番号251のメチオニンがリジンに置換されたアミノ酸配列を含むポリペプチドを発現し得る範囲において特に限定されない。該方法としては、例えば、
(1)生殖細胞に変異原性因子を作用させることにより染色体を改変し、該生殖細胞に由来する子孫において本発明の変異Cacna1aポリペプチドを発現し得る個体を見出す方法(方法I);
(2)生殖細胞の染色体に本発明の変異Cacna1aポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチドを導入し、該生殖細胞に由来する子孫において本発明の変異Cacna1aポリペプチドを発現し得る個体を獲得する方法(方法II);
(3)胚性幹細胞(ES細胞)の染色体に本発明の変異Cacna1aポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチドを導入し、該ES細胞に由来する子孫において本発明の変異Cacna1aポリペプチドを発現し得る個体を獲得する方法(方法III);
等が挙げられる。以下、各方法について述べる。
As a result, the method for modifying a chromosome includes an amino acid sequence in which a non-human vertebrate has an amino acid sequence identical or substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 and methionine of amino acid number 251 is substituted with lysine. There is no particular limitation as long as the polypeptide can be expressed. As this method, for example,
(1) A method (Method I) of finding an individual capable of modifying a chromosome by allowing a mutagenic factor to act on a germ cell and expressing the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention in offspring derived from the germ cell;
(2) A polynucleotide comprising a nucleotide sequence encoding the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention is introduced into the germ cell chromosome to obtain an individual capable of expressing the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention in offspring derived from the germ cell. A method to perform (Method II);
(3) A polynucleotide containing a nucleotide sequence encoding the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention is introduced into the chromosome of an embryonic stem cell (ES cell), and the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention is expressed in progeny derived from the ES cell. A method for obtaining possible individuals (Method III);
Etc. Each method will be described below.
上記方法Iにおいて、変異原性因子としては、N-エチル-N-ニトロソウレア、メチルニトロソウレア、塩酸プロカルバジン、トリエチレンメラミン、アクリルアミドモノマー、クロラムブシル、メルファラン、シクロホスファミド、ジエチルスルフェート、エチルメタンスルホネート、メチルメタンスルホネート、6−メルカプトプリン、マイトマイシンC、プロカルバジン、N−メチル−N’−ニトロ−N−ニトロソグアニジン、3H20、ウレタン、紫外光、X線、γ線等が挙げられるが、好ましくは、N-エチル-N-ニトロソウレア又はメチルニトロソウレアである。 In the above method I, mutagenic factors include N-ethyl-N-nitrosourea, methylnitrosourea, procarbazine hydrochloride, triethylenemelamine, acrylamide monomer, chlorambucil, melphalan, cyclophosphamide, diethyl sulfate, ethyl Methane sulfonate, methyl methane sulfonate, 6-mercaptopurine, mitomycin C, procarbazine, N-methyl-N′-nitro-N-nitrosoguanidine, 3 H 20 , urethane, ultraviolet light, X-ray, γ-ray, etc. Is preferably N-ethyl-N-nitrosourea or methylnitrosourea.
方法Iにおいて、生殖細胞としては、特に限定されないが、好ましくは雄性生殖細胞である。雄性生殖細胞としては、精子及びその前駆細胞(精原細胞、精細胞、精祖細胞、精母細胞、精娘細胞等)等が挙げられる。 In Method I, the germ cell is not particularly limited, but is preferably a male germ cell. Examples of male germ cells include sperm and progenitor cells thereof (spermatogonia, sperm cells, spermatogonia, spermatocytes, sperm cells, etc.).
生殖細胞に変異原性因子を作用させる方法としては、特に限定されないが、好ましくは、生殖細胞を有する非ヒト脊椎動物に変異原性因子を投与することにより、変異原性因子を生殖細胞に接触させ、作用させる。該脊椎動物としては、ヒトを除く上述の脊椎動物のいずれを用いてもよいが、好ましくは該脊椎動物はげっ歯類であり、より好ましくはラットである。
また、該脊椎動物は好ましくは雄である。
The method of causing the mutagenic factor to act on the germ cell is not particularly limited, but preferably, the mutagenic factor is brought into contact with the germ cell by administering the mutagenic factor to a non-human vertebrate having a germ cell. Let it work. As the vertebrate, any of the above-mentioned vertebrates excluding humans may be used. Preferably, the vertebrate is a rodent, and more preferably a rat.
The vertebrate is preferably a male.
変異原性因子の非ヒト脊椎動物への投与は、自体公知の方法、例えば(Nat. Biotechnol., vol. 21, p. 645-651, 2003)等に記載された方法等に従って行うことができ、非ヒト脊椎動物中の生殖細胞の染色体を適切な頻度で改変し得る用量の変異原性因子が非ヒト脊椎動物に投与される。これによってランダムに染色体が改変された生殖細胞を有する非ヒト脊椎動物を得ることが出来る。 The mutagenic factor can be administered to non-human vertebrates according to a method known per se, for example, the method described in (Nat. Biotechnol., Vol. 21, p. 645-651, 2003), etc. A dose of a mutagenic factor capable of modifying the chromosomes of germ cells in the non-human vertebrate at an appropriate frequency is administered to the non-human vertebrate. As a result, a non-human vertebrate having germ cells whose chromosomes are randomly altered can be obtained.
次に染色体が改変された生殖細胞を有する非ヒト脊椎動物を野生型動物と交配し、該生殖細胞に由来する子孫を獲得する。該子孫動物の体細胞及び生殖細胞には、改変された染色体が伝達される。該交配は自然交配又は人工授精(顕微受精、IVF等)であり得るが、操作の簡易性を考えると自然交配により行うことが好ましい。 Next, a non-human vertebrate having a germ cell having a modified chromosome is mated with a wild-type animal to obtain offspring derived from the germ cell. The modified chromosome is transmitted to the somatic and germ cells of the progeny animal. The mating may be natural mating or artificial insemination (microinsemination, IVF, etc.), but it is preferably performed by natural mating in consideration of the ease of operation.
更に、得られた子孫の中から、内在性のCacna1a遺伝子に変異が導入され、本発明の変異Cacna1aポリペプチドを発現し得る様になった個体を選択する。 Furthermore, from the obtained progeny, an individual into which the mutation has been introduced into the endogenous Cacna1a gene and the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention can be expressed is selected.
該選択においては、例えば、まず得られた子孫動物に由来する上述の細胞又は該細胞が存在するあらゆる組織もしくは器官より調製した染色体DNA画分及び全RNAもしくはmRNA画分をそれぞれ鋳型として用い、PCR法又はRT−PCR法によって該動物のCacna1a遺伝子を増幅する。増幅されたCacna1a遺伝子を単離し、そのヌクレオチド配列をダイレクトシークエンス又は適当なベクターにサブクローニングした後で解析することにより、本発明の変異Cacna1aポリペプチドを発現し得る様な変異が導入されたか否かを決定し、目的とするポリペプチドを発現し得る様になった個体を選択する。 In the selection, for example, the above-mentioned cells derived from the obtained progeny animals or the chromosomal DNA fraction and the total RNA or mRNA fraction prepared from any tissue or organ in which the cells exist are used as templates, respectively. The Cacna1a gene of the animal is amplified by the RT method or the RT-PCR method. Whether or not a mutation capable of expressing the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention was introduced by isolating the amplified Cacna1a gene and analyzing the nucleotide sequence after direct cloning or subcloning into an appropriate vector. Individuals who are determined and capable of expressing the desired polypeptide are selected.
また、得られた個体が、相同染色体の一方にのみ本発明の変異Cacna1aポリペプチドを発現し得る変異が導入されている場合(ヘテロ接合体)、該へテロ接合体の兄妹同士を交雑することにより、相同染色体の両方に、本発明の変異Cacna1aポリペプチドを発現し得る変異が導入された動物(ホモ接合体)を得ることができる。 When the obtained individual has a mutation capable of expressing the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention only in one of the homologous chromosomes (heterozygote), the heterozygous siblings of the heterozygote are crossed. Thus, an animal (homozygote) into which a mutation capable of expressing the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention is introduced into both homologous chromosomes can be obtained.
上記方法IIにおいては、上述の非ヒト脊椎動物の受精卵や、未受精卵、精子及びその前駆細胞(始原生殖細胞、卵原細胞、卵母細胞、卵細胞、精原細胞、精母細胞、精細胞等)などの生殖細胞に、好ましくは受精卵の胚発生の初期段階(さらに好ましくは8細胞期以前)において、リン酸カルシウム共沈殿法、電気穿孔(エレクトロポレーション)法、リポフェクション法、凝集法、顕微注入(マイクロインジェクション)法、遺伝子銃(パーティクルガン)法、DEAE−デキストラン法などの遺伝子導入法によって、本発明の変異Cacna1aポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチドを導入する。 In the above method II, fertilized eggs of the above-mentioned non-human vertebrates, unfertilized eggs, sperm and their progenitor cells (primitive germ cells, oocytes, oocytes, eggs, spermatogonia, spermatocytes, spermatozoa, spermatozoa Cells, etc.), preferably in the early stages of embryo development of fertilized eggs (more preferably before the 8-cell stage), calcium phosphate coprecipitation, electroporation, lipofection, aggregation, A polynucleotide containing a nucleotide sequence encoding the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention is introduced by a gene introduction method such as a microinjection method, a gene gun (particle gun) method, or a DEAE-dextran method.
本発明の変異Cacna1aポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチドを生殖細胞に導入させるにあたっては、目的とするポリペプチドを、対象となる非ヒト脊椎動物の細胞内で発現させ得るプロモーターの下流に連結した遺伝子コンストラクト(例、ベクターなど)として用いるのが一般に有利である。
具体的には、上述の非ヒト脊椎動物に由来し、目的とするポリペプチドを発現させうる各種プロモーターの下流に、該ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチドを連結したベクターを、対象となる非ヒト哺乳動物の受精卵(例えばラット受精卵)等へマイクロインジェクションすることによって、目的とするポリペプチドを高発現する遺伝子導入非ヒト哺乳動物を作出できる。
ベクターとしては、大腸菌由来のプラスミド、枯草菌由来のプラスミド、酵母由来のプラスミド、λファージなどのバクテリオファージ、モロニー白血病ウイルスなどのレトロウイルス、ワクシニアウイルス又はバキュロウイルスなどの動物ウイルスなどが用いられる。なかでも、大腸菌由来のプラスミド、枯草菌由来のプラスミド又は酵母由来のプラスミドなどが好ましく用いられ、特に大腸菌由来のプラスミドが好ましい。
In introducing a polynucleotide comprising a nucleotide sequence encoding the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention into a germ cell, the target polypeptide is downstream of a promoter that can be expressed in the cells of the target non-human vertebrate. It is generally advantageous to use it as a linked gene construct (eg, vector, etc.).
Specifically, a target is a vector obtained by linking a polynucleotide containing a nucleotide sequence encoding the polypeptide downstream of various promoters derived from the above-mentioned non-human vertebrates and capable of expressing the target polypeptide. A transgenic non-human mammal that highly expresses the target polypeptide can be produced by microinjection into a fertilized egg (eg, a rat fertilized egg) of the non-human mammal.
Examples of the vector include Escherichia coli-derived plasmids, Bacillus subtilis-derived plasmids, yeast-derived plasmids, bacteriophages such as λ phage, retroviruses such as Moloney leukemia virus, and animal viruses such as vaccinia virus or baculovirus. Of these, plasmids derived from E. coli, plasmids derived from Bacillus subtilis, or plasmids derived from yeast are preferably used, and plasmids derived from E. coli are particularly preferable.
発現調節を行うプロモーターとしては、例えば、ウイルス(サイトメガロウイルス、モロニー白血病ウイルス、JCウイルス、乳癌ウイルスなど)に由来する遺伝子のプロモーター、各種哺乳動物(ヒト、ウサギ、イヌ、ネコ、モルモット、ハムスター、ラット、マウスなど)及び鳥類(ニワトリなど)に由来する遺伝子(例えば、アルブミン、エンドセリン、オステオカルシン、筋クレアチンキナーゼ、I型及びII型コラーゲン、サイクリックAMP依存蛋白キナーゼβIサブユニット、心房ナトリウム利尿性因子、ドーパミンβ−水酸化酵素、ニューロフィラメント軽鎖、メタロチオネインI及びIIA、メタロプロティナーゼ1組織インヒビター、平滑筋αアクチン、ポリペプチド鎖伸長因子1α(EF1−α)、βアクチン、α及びβミオシン重鎖、ミオシン軽鎖1及び2、ミエリン塩基性蛋白、血清アミロイドPコンポーネント、レニンなど)のプロモーターなどが挙げられる。
好ましくは、Cacna1a遺伝子は通常、神経系、特に小脳プルキンエ細胞や顆粒細胞に特異的に発現しているので、本発明の変異Cacna1aポリペプチドを神経系、特に小脳プルキンエ細胞や顆粒細胞に特異的に高発現させ得るプロモーターを適宜選択することができる。該プロモーターはCacna1a遺伝子自体のプロモーターであり得る。
Examples of promoters that regulate expression include promoters of genes derived from viruses (cytomegalovirus, Moloney leukemia virus, JC virus, breast cancer virus, etc.), various mammals (human, rabbit, dog, cat, guinea pig, hamster, Genes derived from rats, mice, etc.) and birds (such as chickens) (eg, albumin, endothelin, osteocalcin, muscle creatine kinase, type I and type II collagen, cyclic AMP-dependent protein kinase βI subunit, atrial natriuretic factor) , Dopamine β-hydroxylase, neurofilament light chain, metallothionein I and IIA, metalloproteinase 1 tissue inhibitor, smooth muscle α-actin, polypeptide chain elongation factor 1α (EF1-α), β-actin, α and β-mi Osin heavy chain, myosin light chain 1 and 2, myelin basic protein, serum amyloid P component, renin promoter, etc.).
Preferably, since the Cacna1a gene is normally expressed specifically in the nervous system, particularly cerebellar Purkinje cells and granule cells, the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention is specifically expressed in the nervous system, particularly cerebellar Purkinje cells and granule cells. A promoter that can be highly expressed can be appropriately selected. The promoter can be the promoter of the Cacna1a gene itself.
上記ベクターは、非ヒト脊椎動物において、目的とするmRNAの転写を終結する配列(ポリA、一般にターミネーターと呼ばれる)を有していることが好ましく、例えば、ウイルス由来、各種哺乳動物及び鳥類由来の各遺伝子の配列を用いて遺伝子発現を操作することが出来る。好ましくは、シミアンウイルスのSV40ターミネーターなどが用いられる。その他、目的のポリペプチドをさらに高発現させる目的で、各遺伝子のスプライシングシグナル、エンハンサー領域、真核遺伝子のイントロンの一部を、プロモーター領域の5'上流、プロモーター領域と翻訳領域間あるいは翻訳領域の3'下流に連結することも目的により可能である。
また、上記のベクターは、導入されたポリヌクレオチドが安定に組み込まれたクローンを選択するための選択マーカー遺伝子(例:ネオマイシン耐性遺伝子、ハイグロマイシン耐性遺伝子、アンピシリン耐性などの薬剤耐性遺伝子)をさらに含むことが好ましい。
The vector preferably has a sequence (poly A, generally referred to as a terminator) that terminates the transcription of the target mRNA in a non-human vertebrate. For example, it is derived from viruses, various mammals, and birds. Gene expression can be manipulated using the sequence of each gene. Preferably, a simian virus SV40 terminator or the like is used. In addition, for the purpose of further expressing the polypeptide of interest, a splicing signal of each gene, an enhancer region, a part of an intron of a eukaryotic gene, 5 ′ upstream of the promoter region, between the promoter region and the translation region, or between the translation region It is also possible to connect 3 'downstream.
In addition, the vector further includes a selection marker gene (eg, a neomycin resistance gene, a hygromycin resistance gene, a drug resistance gene such as ampicillin resistance) for selecting a clone in which the introduced polynucleotide is stably integrated. It is preferable.
好ましい一実施態様においては、本発明の変異Cacna1aポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチドを含む発現ベクターは、マイクロインジェクション法により対象となる非ヒト脊椎動物の受精卵に導入される。
対象非ヒト脊椎動物の受精卵は、同種の非ヒト脊椎動物の雌雄を交配させて得られる体内受精卵を採取するか、あるいは同種の非ヒト脊椎動物の雌雄からそれぞれ採取した卵と精子を体外受精させることにより得ることができる。
In a preferred embodiment, an expression vector comprising a polynucleotide comprising a nucleotide sequence encoding a mutant Cacna1a polypeptide of the present invention is introduced into a fertilized egg of a target non-human vertebrate by a microinjection method.
The fertilized eggs of the target non-human vertebrate are collected from in-vivo fertilized eggs obtained by mating male and female of the same non-human vertebrate, or eggs and sperm collected from male and female of the same non-human vertebrate in vitro. It can be obtained by fertilization.
受精卵へのポリヌクレオチドの顕微注入は、マイクロマニピュレーター等の公知の装置を用いて常法に従って実施することができる。簡潔に言えば、胚培養用培地の微小滴中に入れた受精卵をホールディングピペットで吸引して固定し、インジェクションピペットを用いてポリヌクレオチド溶液を雄性もしくは雌性前核、好ましくは雄性前核内に直接注入する。導入されるポリヌクレオチドはCsCl密度勾配超遠心等で高度に精製したものを用いることが好ましい。また、導入されるポリヌクレオチドは制限酵素を用いてベクター部分を切断し、直鎖状にしておくことが好ましい。 Microinjection of a polynucleotide into a fertilized egg can be performed according to a conventional method using a known device such as a micromanipulator. Briefly, a fertilized egg placed in a microdrop of embryo culture medium is aspirated and fixed with a holding pipette, and the polynucleotide solution is placed into a male or female pronucleus, preferably into the male pronucleus, using an injection pipette. Inject directly. The polynucleotide to be introduced is preferably highly purified by CsCl density gradient ultracentrifugation or the like. Moreover, it is preferable that the polynucleotide to be introduced is linearized by cleaving the vector portion using a restriction enzyme.
ポリヌクレオチド導入後の受精卵は胚培養用培地中で微小滴培養法等により5%炭酸ガス/95%大気下で1細胞期〜胚盤胞期まで培養した後、偽妊娠させた受胚用雌非ヒト脊椎動物の卵管又は子宮内に移植される。受胚用雌非ヒト脊椎動物は移植される初期胚が由来する動物と同種のものであればよい。受胚用雌非ヒト脊椎動物を偽妊娠状態にする方法としては、例えば、同種の精管切除(結紮)雄非ヒト哺乳動物と交配させて、膣栓の存在が確認されたものを選択する方法が知られている。
受胚用雌は自然排卵のものを用いてもよいし、あるいは精管切除(結紮)雄との交配に先立って、黄体形成ホルモン放出ホルモン(一般にLHRHと略する)もしくはその類縁体を投与し、受精能を誘起させたものを用いてもよい。LHRHもしくはその類縁体の投与量、ならびにその投与後に雄非ヒト脊椎動物と交配させる時期は、非ヒト脊椎動物の種類によりそれぞれ異なる。
The fertilized egg after introduction of the polynucleotide is cultured from the 1st cell stage to the blastocyst stage in 5% carbon dioxide gas / 95% air in the medium for embryo culture by microdrop culture etc. Transplanted into the fallopian tube or uterus of female non-human vertebrates. The female non-human vertebrate for embryos may be of the same kind as the animal from which the early embryo to be transplanted is derived. As a method for making a female non-human vertebrate for embryo transfer into a pseudopregnant state, for example, mating with the same kind of vasectomized (ligated) male non-human mammal and selecting a vaginal plug confirmed The method is known.
Embryonic females may be naturally ovulated, or administered luteinizing hormone-releasing hormone (generally abbreviated as LHRH) or its analogs prior to mating with vasectomized (ligated) males. Alternatively, fertility induced may be used. The dose of LHRH or an analog thereof, and the timing of mating with a male non-human vertebrate after the administration differ depending on the type of non-human vertebrate.
通常、移植される初期胚が8細胞期胚以後の場合は受胚用雌の子宮に、それより前(例えば、1細胞期〜4細胞期胚)であれば卵管に胚移植される。受胚用雌は、移植胚の発生段階に応じて偽妊娠からある日数が経過したものが適宜使用される。受胚用雌を麻酔(好ましくはAvertin等が使用される)後、切開して卵巣を引き出し、胚培養用培地に懸濁した初期胚(約5〜約10個)を胚移植用ピペットを用いて、卵管腹腔口もしくは子宮角の卵管接合部付近に注入する。
移植胚が首尾よく着床し受胚雌が妊娠すれば、自然分娩もしくは帝王切開により仔非ヒト哺乳動物が得られる。自然分娩した受胚雌にはそのまま哺乳を継続させればよく、帝王切開により出産した場合は、産仔は別途用意した哺乳用雌に哺乳させることができる。
Usually, when the early embryo to be transplanted is an 8-cell stage embryo or later, the embryo is transplanted into the uterus of a female for embryo reception, and before that (for example, 1-cell to 4-cell stage embryo). As the female for embryo transfer, a female that has passed a certain number of days from pseudopregnancy according to the stage of development of the transplanted embryo is appropriately used. After anesthesia (preferably Avertin or the like is used) for the embryo recipient female, incision is made to draw out the ovary, and early embryos (about 5 to about 10) suspended in the medium for embryo culture are used with an embryo transfer pipette. Inject into the tubal cavity or the uterine horn near the tubal junction.
If the transplanted embryo is successfully implanted and the embryo recipient female becomes pregnant, a pup non-human mammal can be obtained by natural delivery or caesarean section. It is only necessary to continue suckling to the naturally delivered embryo recipient female. If the baby is delivered by caesarean section, the offspring can be fed to a separately prepared female for suckling.
受精卵細胞段階における、本発明の変異Cacna1aポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチドの導入は、導入されるポリヌクレオチドが対象非ヒト脊椎動物の生殖系列細胞及び体細胞のすべてに存在するように確保される。導入されるポリヌクレオチドが染色体DNAに組み込まれているか否かは、例えば、産仔の尾部より分離抽出した染色体DNAをサザンハイブリダイゼーション又はPCR法によりスクリーニングすることにより検定することができる。上記のようにして得られる仔非ヒト脊椎動物(F0)の生殖系列細胞の染色体において本発明の変異Cacna1aポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチドが存在することは、その後代(F1)の動物全てにおいて、その生殖系列細胞及び体細胞のすべてに目的とするポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチドが伝達されることを意味する。 The introduction of a polynucleotide comprising a nucleotide sequence encoding the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention at the fertilized egg cell stage is such that the introduced polynucleotide is present in all germ line cells and somatic cells of the subject non-human vertebrate. Secured. Whether or not the introduced polynucleotide is incorporated into the chromosomal DNA can be assayed, for example, by screening the chromosomal DNA separated and extracted from the tail of the pup by Southern hybridization or PCR. The presence of a polynucleotide comprising a nucleotide sequence encoding the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention in the chromosome of a germline cell of a non-human vertebrate (F 0 ) obtained as described above indicates that a progeny (F 1 ) In all the germline cells and somatic cells, the polynucleotide containing the nucleotide sequence encoding the polypeptide of interest is transmitted.
通常、F0動物は相同染色体の一方にのみ導入されたポリヌクレオチドを有するヘテロ接合体として得られる。また、個々のF0個体は相同組換えによらない限り異なる染色体上にランダムに挿入される。相同染色体の両方に導入されたポリヌクレオチドを有するホモ接合体を得るためには、F0動物と非トランスジェニック動物とを交雑してF1動物を作出し、相同染色体の一方にのみ導入されたポリヌクレオチドを有するヘテロ接合体の兄妹同士を交雑すればよい。
以上の結果、本発明の変異Cacna1aポリペプチドを発現し得る非ヒト脊椎動物を獲得することができる。
Usually, F 0 animals are obtained as heterozygotes having a polynucleotide introduced into only one of the homologous chromosomes. Individual F 0 individuals are randomly inserted on different chromosomes unless homologous recombination is used. In order to obtain a homozygote having a polynucleotide introduced into both homologous chromosomes, F 0 animals and non-transgenic animals were crossed to produce F 1 animals and introduced into only one of the homologous chromosomes. What is necessary is just to cross the siblings of the heterozygote which has a polynucleotide.
As a result, a non-human vertebrate capable of expressing the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention can be obtained.
方法IIIにおいては、相同組換えにより、ES細胞の内在性のCacna1a遺伝子座に、本発明の変異Cacna1aポリペプチドをコードするポリヌクレオチドが組み込まれたES細胞クローンを選択し、該クローンに由来する子孫を獲得する。 In Method III, an ES cell clone in which a polynucleotide encoding the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention is incorporated into the endogenous Cacna1a locus of ES cells by homologous recombination is selected, and progeny derived from the clone is derived. To win.
具体的には、例えばまず、対象となる非ヒト脊椎動物から内在性Cacna1a遺伝子をコードする染色体DNAを常法に従って単離する。そして、そのORFを含む領域を適当な制限酵素を用いて切除し、かわりに本発明の変異Cacna1aポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを挿入することにより、ターゲッティングベクターを構築する。該ターゲッティングベクターは、Cacna1a遺伝子の3‘非翻訳領域などにネオマイシン耐性遺伝子、ハイグロマイシン耐性遺伝子等のポジティブ選択用薬剤耐性マーカー遺伝子が挿入され、更に、標的配列と相同な領域の外側にHSV−tk遺伝子、ジフテリア毒素遺伝子などのネガティブ選択用マーカー遺伝子が挿入されていてもよい。
また、ポジティブ選択用マーカー遺伝子が導入された本発明の変異Cacna1aポリペプチドの発現を妨げる場合があるので、ポジティブ選択用マーカー遺伝子の両端にloxP配列もしくはfrt配列を配したターゲッティングベクターを用いてもよい。この場合、適当な時期にCreもしくはFlpリコンビナーゼ又は該リコンビナーゼ発現ベクター(例:アデノウイルスベクターなど)を作用させることにより、ポジティブ選択用マーカー遺伝子を切り出すことができる。
Specifically, for example, first, chromosomal DNA encoding the endogenous Cacna1a gene is isolated from a target non-human vertebrate according to a conventional method. Then, the region containing the ORF is excised using an appropriate restriction enzyme, and a polynucleotide encoding the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention is inserted instead to construct a targeting vector. In the targeting vector, a positive selection drug resistance marker gene such as a neomycin resistance gene or a hygromycin resistance gene is inserted into the 3 ′ untranslated region of the Cacna1a gene, and the HSV-tk is outside the region homologous to the target sequence. A negative selection marker gene such as a gene or diphtheria toxin gene may be inserted.
In addition, since the expression of the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention into which the positive selection marker gene has been introduced may be hindered, a targeting vector in which loxP sequences or frt sequences are arranged at both ends of the positive selection marker gene may be used. . In this case, a positive selection marker gene can be cut out by allowing Cre or Flp recombinase or the recombinase expression vector (eg, adenovirus vector) to act at an appropriate time.
このようにして得られたターゲッティングベクターを、リン酸カルシウム共沈殿法、電気穿孔(エレクトロポレーション)法、リポフェクション法、レトロウイルス感染法、凝集法、顕微注入(マイクロインジェクション)法、遺伝子銃(パーティクルガン)法、DEAE−デキストラン法等によりES細胞に導入する。好ましくは、簡便に多数の細胞を処理できること等の点からエレクトロポレーション法が一般的に選択されている。 The targeting vector thus obtained can be used for calcium phosphate coprecipitation method, electroporation method, lipofection method, retrovirus infection method, aggregation method, microinjection method, gene gun (particle gun) Introduced into ES cells by the method, DEAE-dextran method or the like. Preferably, the electroporation method is generally selected from the viewpoint that a large number of cells can be easily treated.
ターゲッティングベクターにポジティブ選択用薬剤耐性マーカー遺伝子が挿入されている場合は、ES細胞を、対応する薬剤を含有する培地中で培養することにより、ターゲッティングベクターが染色体中に導入されたES細胞を効率よく選択することが可能である。例えばネオマイシン耐性遺伝子を含むターゲッティングベクターを用いた場合、遺伝子導入処理後のES細胞をG418等のネオマイシン系抗生物質を含有する培地中で培養する。 When the drug resistance marker gene for positive selection is inserted into the targeting vector, the ES cell in which the targeting vector has been introduced into the chromosome can be efficiently obtained by culturing the ES cell in a medium containing the corresponding drug. It is possible to select. For example, when a targeting vector containing a neomycin resistance gene is used, the ES cell after gene introduction treatment is cultured in a medium containing a neomycin antibiotic such as G418.
また、ターゲッティングベクターにネガティブ選択用薬剤耐性マーカー遺伝子が挿入されている場合は、ES細胞を、対応する薬剤を含有する培地中で培養することにより、ランダムにターゲッティングベクターが導入されてしまったES細胞を除去し、目的とする相同組換えが起こったES細胞のみを効率よく選択することが可能である。 In addition, when a drug resistance marker gene for negative selection is inserted into the targeting vector, ES cells in which the targeting vector has been introduced at random by culturing ES cells in a medium containing the corresponding drug It is possible to efficiently select only ES cells in which the desired homologous recombination has occurred.
選択されたES細胞は、引き続き培養され、その一部から染色体DNAが単離され、PCRもしくはサザンハイブリダイゼーションにより、目的とする相同組換えの存在が確認される。 The selected ES cells are subsequently cultured, chromosomal DNA is isolated from a portion thereof, and the presence of the desired homologous recombination is confirmed by PCR or Southern hybridization.
目的とする相同組換えの存在が確認されたES細胞を宿主胚に導入することによりキメラ胚を得る。宿主の動物種は、導入されるES細胞の動物種と同一であることが好ましい。胚としては、特に限定されないが、例えば胚盤胞、8細胞期胚等が挙げられる。
胚はホルモン剤(例えば、FSH様作用を有するPMSG及びLH作用を有するhCGを使用)等により過排卵処理を施した雌動物を、雄動物と交配させることに等より得ることができる。ES細胞を宿主胚に導入する方法としては、マイクロインジュクション法や凝集法が知られているが、いずれの方法を用いることも可能である。
A chimeric embryo is obtained by introducing ES cells in which the presence of the desired homologous recombination is confirmed into a host embryo. The host animal species is preferably the same as the ES cell species to be introduced. The embryo is not particularly limited, and examples thereof include a blastocyst and an 8-cell stage embryo.
Embryos can be obtained by mating female animals subjected to superovulation treatment with hormone agents (for example, using PMSG having FSH-like action and hCG having LH action) and the like with male animals. As a method for introducing ES cells into a host embryo, a microinjection method and an aggregation method are known, but any method can be used.
キメラ胚を宿主動物の子宮又は卵管に移入しすることにより、キメラ非ヒト脊椎動物を得る。宿主動物は好ましくは偽妊娠動物である。キメラ胚が移入された宿主動物は、妊娠し、キメラ非ヒト脊椎動物を出産する。 A chimeric non-human vertebrate is obtained by transferring the chimeric embryo into the uterus or oviduct of the host animal. The host animal is preferably a pseudopregnant animal. The host animal into which the chimeric embryo has been transferred becomes pregnant and gives birth to a chimeric non-human vertebrate.
更に、当該キメラ非ヒト脊椎動物を正常動物と交配し、次世代(F1)個体の中から目的とする相同組換えの存在する個体を選択することにより、相同染色体の一方にのみ本発明の変異Cacna1aポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを有するヘテロ接合体を得ることが出来る。目的とする相同組換えの存在する個体の選択は、様々な形質を指標として用いることができるが、例えば体色や被毛色が指標として用いられる。また、体の一部から染色体DNAを抽出し、サザンブロット解析やPCRアッセイを行うことにより、選択を行うこともまた可能である。 Furthermore, the chimeric non-human vertebrate is bred with a normal animal, and an individual having the desired homologous recombination is selected from the next generation (F1) individuals, whereby the mutation of the present invention is applied to only one homologous chromosome. A heterozygote having a polynucleotide encoding a Cacna1a polypeptide can be obtained. For selection of an individual in which the desired homologous recombination exists, various traits can be used as an index. For example, body color or coat color is used as an index. It is also possible to select by extracting chromosomal DNA from a part of the body and performing Southern blot analysis or PCR assay.
更に、上述のヘテロ接合体の兄妹同士を交配することにより、相同染色体の両方に本発明の変異Cacna1aポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを有するホモ接合体を得ることが出来る。 Further, by mating the above-mentioned heterozygous siblings, a homozygote having a polynucleotide encoding the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention in both homologous chromosomes can be obtained.
上述の方法I〜IIIにおいては、内在性の正常Cacna1aポリペプチド(配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一若しくは実質的に同一のアミノ酸配列からなるポリペプチド)の発現が除去された個体を得ることが出来る点で、方法I及びIIIが好ましい。また、高い効率で目的とする個体を得ることが出来る点では方法IIIが好ましいが、利用可能なES細胞が入手困難な動物種においても適用可能である点では方法Iが好ましい。 In the above-mentioned methods I to III, an individual from which expression of an endogenous normal Cacna1a polypeptide (polypeptide consisting of the same or substantially the same amino acid sequence as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2) has been removed is obtained. Methods I and III are preferred in that they can be made. In addition, Method III is preferable in that a target individual can be obtained with high efficiency, but Method I is preferable in that it can be applied to animal species for which it is difficult to obtain available ES cells.
上述の方法I〜IIIによって得られる好ましい非ヒト脊椎動物として、配列番号2で表されるアミノ酸配列において、アミノ酸番号251のメチオニンがリジンに置換されたアミノ酸配列からなるポリペプチドを発現し得るように染色体が改変されたラットが挙げられる。該ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は、好ましくは、配列番号1で表されるヌクレオチド配列において、塩基番号752のチミンがアデニンに置換されたヌクレオチド配列であり得る。 As a preferred non-human vertebrate obtained by the above-described methods I to III, a polypeptide comprising an amino acid sequence in which the methionine of amino acid number 251 is substituted with lysine in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 can be expressed. Examples include rats with modified chromosomes. The nucleotide sequence encoding the polypeptide may preferably be a nucleotide sequence in which thymine at base number 752 is substituted with adenine in the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1.
上述の方法I〜IIIによって得られる最も好ましい非ヒト脊椎動物としてGroggyラット及びその子孫が挙げられる。「Groggyラット」は方法Iにより得られたラットで、配列番号2で表されるアミノ酸配列において、アミノ酸番号251のメチオニンがリジンに置換されたアミノ酸配列からなるポリペプチドを発現し得るように染色体が改変されたラットであり、該ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列として、配列番号1で表されるヌクレオチド配列において、塩基番号752のチミンがアデニンに置換されたヌクレオチド配列(ただし、cDNAにおける)を、Cacna1a遺伝子座の両方に有する。 Most preferred non-human vertebrates obtained by the above-mentioned methods I to III include Groggy rats and their progeny. “Groggy rat” is a rat obtained by Method I, and has a chromosome so that a polypeptide consisting of an amino acid sequence in which the methionine of amino acid number 251 is substituted with lysine in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 can be expressed. As a nucleotide sequence that is a modified rat and encodes the polypeptide, in the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1, a nucleotide sequence (in cDNA) in which the thymine at base number 752 is substituted with adenine is represented by Cacna1a Has at both loci.
Groggyラットの受精卵は、2004年10月20日に、日本国茨城県つくば市東1−1−3の独立行政法人産業技術総合研究所特許生物寄託センターに、受領番号 FERM AP−20261として寄託されている。 The fertilized egg of the Groggy rat was deposited on October 20, 2004 at the Patent Organism Depositary, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, 1-1-3 Higashi, Tsukuba, Ibaraki, Japan as receipt number FERM AP-20261. ing.
「Groggyラットの子孫」とは、Groggyラットに由来する子孫であって、Cacna1a遺伝子座の少なくとも一方(好ましくは両方)がGroggyラットに由来し、配列番号1で表されるヌクレオチド配列において、塩基番号752のチミンがアデニンに置換されたヌクレオチド配列(ただし、cDNAにおける)を有するラットをいう。 “Groggy rat progeny” is a progeny derived from Gloggy rat, in which at least one (preferably both) of the Cacna1a locus is derived from Gloggy rat, and in the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1, Refers to a rat having a nucleotide sequence (but in cDNA) with 752 thymine replaced by adenine.
上述の方法I〜III等によって得られる、本発明の変異Cacna1aポリペプチドを発現し得るように染色体が改変された非ヒト脊椎動物は、Cacna1a関連疾患モデルとして極めて有用である。 Non-human vertebrates whose chromosomes have been modified to express the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention obtained by the above-described methods I to III are extremely useful as a Cacna1a-related disease model.
Cacna1a関連疾患とはCacna1aの機能の異常に起因して起こり得る疾患をいう。Cacna1a関連疾患としては、例えば、偏頭痛(特に家族性片麻痺性頭痛)、脊髄小脳性失調症(特にタイプ6)、発作性失調症(特にタイプ2)、てんかん(特に全般てんかん、突発性全般てんかん、又は欠神発作)、運動失調(例えば歩行異常、転倒、後肢の伸展等)、小脳萎縮、神経線維変性(例えば錐体路、毛帯、三叉神経脊髄路、前庭系、脊髄小脳路、脳神経における)、神経細胞変性(例えば線条体における)、同心円状ラメラ小体形成(例えば小脳核、前庭核、薄束核の軸索終末部、シナプス全軸索、小脳プルキンエ細胞軸索における形成)、プルキンエ細胞の軸索の腫大、小脳失調症(特に進行性小脳失調症)、眼振、小脳症状、めまい、悪心、嘔吐、発作性運動異常症、皮質性スパイク波発射(Cortical spike-wave discharge)、小脳神経細胞消失等が挙げられる。 Cacna1a-related disease refers to a disease that can occur due to abnormal function of Cacna1a. Examples of Cacna1a-related diseases include migraine (especially familial hemiplegic headache), spinocerebellar ataxia (especially type 6), paroxysmal ataxia (especially type 2), epilepsy (especially general epilepsy, idiopathic general) Epilepsy or absence seizures), ataxia (eg gait abnormalities, falls, hindlimb extension, etc.), cerebellar atrophy, nerve fiber degeneration (eg pyramidal tract, hair band, trigeminal spinal tract, vestibular system, spinocerebellar tract, (In cranial nerves), neuronal degeneration (eg in striatum), concentric lamellar body formation (eg in cerebellar nucleus, vestibular nucleus, thin bundle nucleus axon terminal, synaptic axon, cerebellar Purkinje cell axon) ), Purkinje cell axon enlargement, cerebellar ataxia (especially progressive cerebellar ataxia), nystagmus, cerebellar symptoms, dizziness, nausea, vomiting, paroxysmal dysmotility, cortical spike- wave discharge Include cerebellar cell loss or the like.
また、本発明の変異Cacna1aポリペプチドを発現し得るように染色体が改変された非ヒト脊椎動物が発症するCacna1a関連疾患は、劣勢遺伝性であり得る。
従って、本発明の変異Cacna1aポリペプチドを発現し得るように染色体が改変された非ヒト脊椎動物をCacna1a関連疾患モデルとして用いる場合、該動物は、内在性の正常Cacna1aポリペプチド(配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一若しくは実質的に同一のアミノ酸配列からなるポリペプチド)の発現が除去された個体であることが好ましい。より好ましくは、該動物は、Cacna1a遺伝子座の相同染色体の両方に本発明の変異Cacna1aポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを有するホモ接合体である。
Also, a Cacna1a-related disease that develops in a non-human vertebrate whose chromosome has been modified to express a mutant Cacna1a polypeptide of the invention can be inferior hereditary.
Therefore, when a non-human vertebrate whose chromosome has been modified to express the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention is used as a Cacna1a-related disease model, the animal has an endogenous normal Cacna1a polypeptide (shown in SEQ ID NO: 2). It is preferable that it is an individual from which the expression of a polypeptide comprising the same or substantially the same amino acid sequence as the amino acid sequence to be determined is removed. More preferably, the animal is a homozygote having a polynucleotide encoding a mutant Cacna1a polypeptide of the present invention on both homologous chromosomes of the Cacna1a locus.
本発明の変異Cacna1aポリペプチドを発現し得るように染色体が改変された非ヒト脊椎動物はCacna1a関連疾患モデルとして極めて有用であるため、該動物又はその生体の一部に被検物質を適用し、Cacna1a関連疾患の病態に及ぼす該物質の効果を検定することにより、Cacna1a関連疾患の予防・治療物質をスクリーニングすることが出来る。 A non-human vertebrate whose chromosome has been modified so that it can express the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention is extremely useful as a Cacna1a-related disease model. Therefore, a test substance is applied to the animal or a part of its living body, By examining the effect of the substance on the pathological condition of the Cacna1a-related disease, a prophylactic / therapeutic substance for the Cacna1a-related disease can be screened.
具体的には、まず、本発明の変異Cacna1aポリペプチドを発現し得るように染色体が改変された非ヒト脊椎動物又はその生体の一部に被検物質を適用する。「生体の一部」としては、特に限定されず、上述の細胞、組織もしくは器官等が挙げられる。 Specifically, first, a test substance is applied to a non-human vertebrate whose chromosome has been modified so that the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention can be expressed or a part of its living body. The “part of the living body” is not particularly limited, and examples thereof include the above-described cells, tissues or organs.
被検物質は特に限定されず、例えば、核酸分子、ペプチド系化合物、糖質、脂質、低分子有機化合物、無機化合物、またそれらの混合液、コンビナトリアルケミストリーにより合成された化合物、天然物や合成品、動植物や菌類、藻類、微生物からの抽出液が挙げられる。 The test substance is not particularly limited, and examples thereof include nucleic acid molecules, peptide compounds, carbohydrates, lipids, low molecular organic compounds, inorganic compounds, mixed solutions thereof, compounds synthesized by combinatorial chemistry, natural products, and synthetic products. And extracts from animals and plants, fungi, algae, and microorganisms.
被検物質が核酸分子である場合は、DNAでもRNAでもよく、その塩基は一般的なA、G、C、T以外にも、天然に存在する他のヌクレオチド又は人工的に合成されたヌクレオチドを含んでもよい。また、PNA(peptide nucleic acid)やチオ化DNA等の分解抵抗性核酸ミミックを用いてもよい。 When the test substance is a nucleic acid molecule, it may be DNA or RNA, and its base may be other naturally occurring nucleotides or artificially synthesized nucleotides in addition to general A, G, C, T. May be included. In addition, degradation resistant nucleic acid mimics such as PNA (peptide nucleic acid) and thiolated DNA may be used.
被検物質として用いられるペプチド系化合物としては、天然アミノ酸からなるペプチド、非天然アミノ酸からなるペプチド及び天然アミノ酸・非天然アミノ酸からなるペプチド、並びに抗体及びその断片が挙げられる。非天然アミノ酸としては、天然アミノ酸のD体、β-アミノ酸、γ−アミノ酸などが挙げられる。また、被検物質として、これらの混合物も用いることができる。従って、被検物質として、例えば、ランダム・ペプチド・ライブラリーのメンバー(例えば、Lam,K.S.ら、1991,Nature 354:82-84;Houghten,R.ら、1991,Nature 354:84-86参照)、及びD/L-の立体配置アミノ酸からなる組合せの(combinatorial)化学誘導分子ライブラリーを含む可溶性ペプチド、リンペプチド(phosphopeptide)などを用いることができる。 Peptide compounds used as test substances include peptides composed of natural amino acids, peptides composed of non-natural amino acids, peptides composed of natural amino acids / non-natural amino acids, and antibodies and fragments thereof. Non-natural amino acids include natural amino acid D-form, β-amino acids, γ-amino acids and the like. Moreover, these mixtures can also be used as a test substance. Therefore, as a test substance, for example, a member of a random peptide library (see, for example, Lam, KS et al., 1991, Nature 354: 82-84; Houghten, R. et al., 1991, Nature 354: 84-86) , And soluble peptides, phosphopeptides and the like including a chemically derived molecular library in a combination of D / L-configuration amino acids.
非ヒト脊椎動物又はその生体の一部への被検物質の適用は、自体公知の方法により行われ、例えば、例えば経口/非経口にて被検物質が非ヒト脊椎動物へ投与される。 The test substance is applied to the non-human vertebrate or a part of the living body by a method known per se, for example, the test substance is administered to the non-human vertebrate, for example, orally / parenterally.
次に、適用された被検物質が、本発明の変異Cacna1aポリペプチドを発現し得るように染色体が改変された非ヒト脊椎動物又はその生体の一部におけるCacna1a関連疾患の病態を治療し得るか否かが検定される。
被検物質が適用された該非ヒト脊椎動物又はその生体の一部におけるCacna1a関連疾患の病態が、被検物質が適用されていない該非ヒト脊椎動物又はその生体の一部(陰性コントロール)におけるCacna1a関連疾患の病態と比較され、その絶対的又は相対的な有意差に基づいて被検物質の治療効果が検定される。
Next, whether the applied test substance can treat the pathological condition of a Cacna1a-related disease in a non-human vertebrate or a part of the living body whose chromosome has been modified so that the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention can be expressed. Whether or not is tested.
The pathological condition of the Cacna1a-related disease in the non-human vertebrate to which the test substance is applied or a part of the living body thereof is Cacna1a-related in the non-human vertebrate or the part of the living body (negative control) to which the test substance is not applied. It is compared with the disease state of the disease, and the therapeutic effect of the test substance is tested based on the absolute or relative significant difference.
比較の結果、Cacna1a関連疾患の病態を改善させる物質を選択することにより、Cacna1a関連疾患の予防・治療物質を同定することが出来る。更に、Cacna1a関連疾患の病態をより効果的に改善させる物質を、Cacna1a関連疾患に対する予防・治療効果がより高い物質として選択してもよい。 As a result of the comparison, by selecting a substance that improves the pathological condition of the Cacna1a-related disease, a preventive / therapeutic substance for the Cacna1a-related disease can be identified. Furthermore, a substance that more effectively improves the pathological condition of the Cacna1a-related disease may be selected as a substance that has a higher preventive / therapeutic effect on the Cacna1a-related disease.
また、同様に、本発明の変異Cacna1aポリペプチドを発現し得るように染色体が改変された非ヒト脊椎動物又はその生体の一部に処置を適用し、Cacna1a関連疾患の病態に及ぼす該処置の効果を検定することにより、Cacna1a関連疾患の処置方法をスクリーニングすることが出来る。 Similarly, the treatment is applied to a non-human vertebrate whose chromosome has been modified so that the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention can be expressed, or a part of its living body, and the effect of the treatment on the pathology of the Cacna1a-related disease. Can be used to screen for methods for treating Cacna1a-related diseases.
具体的には、まず、本発明の変異Cacna1aポリペプチドを発現し得るように染色体が改変された非ヒト脊椎動物又はその生体の一部に処置を適用する。
該処置としては、特に限定されず、上述の被検物質の投与のほか、外科的手術、麻酔、物理的療養、移植等の医療行為が挙げられる。
Specifically, first, treatment is applied to a non-human vertebrate whose chromosome has been modified so that the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention can be expressed or a part of its living body.
The treatment is not particularly limited, and may include medical treatment such as surgery, anesthesia, physical therapy, transplantation, etc. in addition to the administration of the above-described test substance.
次に、適用された処置が、本発明の変異Cacna1aポリペプチドを発現し得るように染色体が改変された非ヒト脊椎動物又はその生体の一部におけるCacna1a関連疾患の病態を治療し得るか否かが検定される。
処置が適用された該非ヒト脊椎動物又はその生体の一部におけるCacna1a関連疾患の病態が、処置が適用されていない該非ヒト脊椎動物又はその生体の一部(陰性コントロール)におけるCacna1a関連疾患の病態と比較され、その絶対的又は相対的な有意差に基づいて処置の治療効果が検定される。
Next, whether the applied treatment can treat the pathology of a Cacna1a-related disease in a non-human vertebrate or a part of its organism whose chromosome has been modified to express the mutant Cacna1a polypeptide of the invention Is tested.
The pathology of the Cacna1a-related disease in the non-human vertebrate or part of the living body to which treatment is applied is the pathology of the Cacna1a-related disease in the non-human vertebrate or part of the living body (negative control) to which treatment is not applied. The therapeutic effects of the treatment are tested based on their absolute or relative significance.
比較の結果、Cacna1a関連疾患の病態を改善させる処置を選択することにより、Cacna1a関連疾患の処置方法を同定することが出来る。更に、Cacna1a関連疾患の病態をより効果的に改善させる処置を、Cacna1a関連疾患に対するより治療効果の高い処置方法として選択してもよい。 As a result of the comparison, a treatment method for Cacna1a-related disease can be identified by selecting a treatment that improves the pathological condition of the Cacna1a-related disease. Furthermore, a treatment that more effectively improves the pathological condition of the Cacna1a-related disease may be selected as a treatment method having a higher therapeutic effect on the Cacna1a-related disease.
また、配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一又は実質的に同一なアミノ酸配列においてアミノ酸番号251のメチオニンがリジンに置換されたアミノ酸配列を発現し得る脊椎動物は、上述のCacna1a関連疾患を発症し得るので、配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一又は実質的に同一なアミノ酸配列におけるアミノ酸番号251のメチオニンのリジンへの変異を検出することで、Cacna1a関連疾患の罹患リスクを判定することが可能である。本発明はこのようなCacna1a関連疾患の検査方法を提供する。 A vertebrate capable of expressing an amino acid sequence in which the methionine of amino acid number 251 is substituted with lysine in the same or substantially the same amino acid sequence as shown in SEQ ID NO: 2 develops the above-mentioned Cacna1a-related disease Therefore, by detecting a mutation of amino acid number 251 methionine to lysine in the amino acid sequence identical or substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, the risk of suffering from Cacna1a-related disease is determined. Is possible. The present invention provides a method for testing such a Cacna1a-related disease.
当該変異の検出は、Cacna1aポリペプチドにおける変異を直接検出することによっても、あるいはCacna1aポリペプチドをコードするポリヌクレオチドにおける変異を検出することによっても可能であり、特に限定されない。 The detection of the mutation can be performed by directly detecting a mutation in the Cacna1a polypeptide or by detecting a mutation in the polynucleotide encoding the Cacna1a polypeptide, and is not particularly limited.
ポリペプチドにおける変異を直接検出する場合は、例えば、本発明の変異Cacna1aポリペプチドを特異的に認識する抗体(例えば本発明の抗体)を用いた免疫学的手法により、本発明の変異Cacna1aポリペプチドの存在が免疫特異的に検出される。
例えば、まず被検脊椎動物から採取した生体試料より、本発明の変異Cacna1aポリペプチドを測定可能なサンプルを調製する。生体試料としては、上述の細胞、組織又は器官等が用いられるが、Cacna1aを発現し得る部位(神経系、小脳プルキンエ細胞、顆粒細胞等)を用いることが好ましい。
本発明の変異Cacna1aをELISA、ウェスタンブロット法、スポット法、凝集法、抗体アレイ、表面プラズモン共鳴等の免疫学的方法により検出する場合、通常、生体試料より液体サンプルが調製される。例えば、生体試料が組織や細胞の場合、これらを機械的に破砕したり、可溶化剤で処理すること等により可溶化物を調製する。本発明の変異Cacna1aポリペプチドをフローサイトメトリー法や免疫学的組織染色等の免疫学的方法により検出する場合は、組織や細胞等の生体試料は適宜固定等の処理に付され、抗体により染色される。
When the mutation in the polypeptide is directly detected, for example, the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention can be detected by an immunological technique using an antibody that specifically recognizes the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention (for example, the antibody of the present invention). Is detected immunospecifically.
For example, a sample capable of measuring the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention is first prepared from a biological sample collected from a test vertebrate. As the biological sample, the above-described cells, tissues, organs, and the like are used, but it is preferable to use a site (nervous system, cerebellar Purkinje cell, granule cell, etc.) that can express Cacna1a.
When the mutant Cacna1a of the present invention is detected by an immunological method such as ELISA, Western blot method, spot method, aggregation method, antibody array, surface plasmon resonance, etc., a liquid sample is usually prepared from a biological sample. For example, when the biological sample is a tissue or a cell, a solubilizate is prepared by mechanically crushing them or treating them with a solubilizer. When the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention is detected by an immunological method such as flow cytometry or immunological tissue staining, a biological sample such as tissue or cell is appropriately subjected to treatment such as fixation and stained with an antibody. Is done.
上記検出の結果、本発明の変異Cacna1aポリペプチドが検出された場合、測定対象の脊椎動物個体はCacna1a関連疾患を罹患するリスクが高いと判定することが出来る。反対に、本発明の変異Cacna1aポリペプチドが検出されなかった場合は、測定対象の脊椎動物個体はCacna1a関連疾患を罹患するリスクが低いと判定することが出来る。
該Cacna1a関連疾患は劣性遺伝性であり得る。
As a result of the detection, when the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention is detected, it can be determined that the vertebrate individual to be measured has a high risk of suffering from a Cacna1a-related disease. On the other hand, when the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention is not detected, it can be determined that the vertebrate individual to be measured has a low risk of suffering from a Cacna1a-related disease.
The Cacna1a associated disease may be recessive.
Cacna1aポリペプチドをコードするポリヌクレオチドにおける変異を検出する場合は、まず、被検脊椎動物から採取した生体試料から染色体DNA、全RNA又はmRNAを調製する。生体試料としては、上述の細胞、組織又は器官等が用いられるが、入手の容易性を考慮すれば、末梢血、毛髪、つめ、皮膚、粘膜等が用いられることが好ましい。また、変異の解析という観点からは、Cacna1aポリペプチドを発現し得る部位(神経系、小脳プルキンエ細胞、顆粒細胞等)を用いることが好ましい。生体試料からの染色体DNA、全RNA又はmRNAの調製は、当該分野で周知の方法によって行なうことができ、また、市販のキットを用いてもよい。 When detecting a mutation in the polynucleotide encoding the Cacna1a polypeptide, first, chromosomal DNA, total RNA or mRNA is prepared from a biological sample collected from the test vertebrate. As the biological sample, the above-described cells, tissues, organs, and the like are used. In consideration of availability, peripheral blood, hair, nails, skin, mucous membranes, and the like are preferably used. Further, from the viewpoint of analysis of mutation, it is preferable to use a site (nervous system, cerebellar Purkinje cell, granule cell, etc.) capable of expressing Cacna1a polypeptide. Preparation of chromosomal DNA, total RNA, or mRNA from a biological sample can be performed by a method well known in the art, or a commercially available kit may be used.
上述のようにして得られた染色体DNA、全RNA又はmRNAに含まれる、Cacna1aポリペプチドをコードするポリヌクレオチドが変異を有するか否かを決定する。該変異は、配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一又は実質的に同一なアミノ酸配列におけるアミノ酸番号251のメチオニンをコードするコドンのリジンをコードするコドンへの変異であり得る。メチオニンをコードするコドンは、通常、ATGである。リジンをコードするコドンは、通常AAA又はAAGであるが、好ましくはAAGである。
脊椎動物がラットである場合、当該変異は配列番号1で表されるヌクレオチド配列において塩基番号752のチミンのアデニンへの変異であり得る。
It is determined whether or not the polynucleotide encoding the Cacna1a polypeptide contained in the chromosomal DNA, total RNA or mRNA obtained as described above has a mutation. The mutation may be a mutation of a codon encoding methionine of amino acid number 251 in the amino acid sequence identical or substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 to a codon encoding lysine. The codon encoding methionine is usually ATG. The codon encoding lysine is usually AAA or AAG, but preferably AAG.
When the vertebrate is a rat, the mutation may be a mutation of thymine at base number 752 to adenine in the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1.
当該変異は周知の方法によって解析することができる。当該方法としては、例えば、RFLP(制限酵素切断断片長多型)法、PCR−SSCP(一本鎖DNA高次構造多型解析)法(例えば、Biotechniques, 16, 296-297 (1994)参照)、ASO(Allele Specific Oligonucleotide)ハイブリダイゼーション法(例えば、Clin. Chim. Acta, 189, 153-157 (1990)参照、ダイレクトシークエンス法(例えば、Biotechniques, 11, 246-249 (1991)参照)、ARMS(Amplification Refracting Mutation System)法(例えば、Nuc. Acids. Res., 19, 3561-3567 (1991)参照)、変性濃度勾配ゲル電気泳動(Denaturing Gradient Gel Electrophoresis)法(例えば、Biotechniqus, 27, 1016-1018 (1999)参照)、RNaseA切断法(例えば、DNA Cell. Biol., 14, 87-94 (1995)参照)、化学切断法(例えば、Biotechniques, 21, 216-218 (1996)参照)、DOL(Dye-labeled Oligonucleotide Ligation)法(例えば、Genome Res., 8, 549-556 (1998)参照)、TaqMan PCR法(例えば、Genet. Anal., 14, 143-149 (1999)参照)、インベーダー法(例えば、Science, 5109, 778-783 (1993); Nat. Biotechnol., 17, 292-296 (1999) 参照)、MALDI−TOF/MS(Matrix Assisted Laser Desorption-time of Flight/Mass Spectrometry)法(Genome Res., 7, 378-388 (1997)参照)、TDI(Template-directed Dye-terminator Incorporation)法(例えば、Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 94, 10756-10761 (1997))、サザンブロッティング法等が挙げられる。 The mutation can be analyzed by a well-known method. Examples of the method include RFLP (restriction fragment length polymorphism) method and PCR-SSCP (single-stranded DNA higher-order structure polymorphism analysis) method (see, for example, Biotechniques, 16, 296-297 (1994)). ASO (Allele Specific Oligonucleotide) hybridization method (see, for example, Clin. Chim. Acta, 189, 153-157 (1990), direct sequencing method (see, for example, Biotechniques, 11, 246-249 (1991)), ARMS ( Amplification Refracting Mutation System (for example, see Nuc. Acids. Res., 19, 3561-3567 (1991)), Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (for example, Biotechniqus, 27, 1016-1018) (See 1999)), RNase A cleavage method (see, for example, DNA Cell. Biol., 14, 87-94 (1995)), chemical cleavage method (see, for example, Biotechniques, 21, 216-218 (1996)), DOL ( Dye-labeled Oligonucleotide Ligation (eg Genome Res., 8, 549-556 (199 8)), TaqMan PCR method (for example, see Genet. Anal., 14, 143-149 (1999)), Invader method (for example, Science, 5109, 778-783 (1993); Nat. Biotechnol., 17, 292-296 (1999)), MALDI-TOF / MS (Matrix Assisted Laser Desorption-time of Flight / Mass Spectrometry) method (Genome Res., 7, 378-388 (1997)), TDI (Template-directed Dye) -terminator Incorporation) method (for example, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 94, 10756-10761 (1997)), Southern blotting method and the like.
例えば上述の本発明のポリヌクレオチドをプローブとして用いることにより、ASOハイブリダイゼーション法や、RNaseA切断法によって変異の有無を検出することが可能である。或いは、配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一又は実質的に同一なアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチド(アミノ酸番号251のアミノ酸はメチオニン又はリジンである)において、アミノ酸番号251のアミノ酸をコードするコドンを含む領域を増幅しえるプライマーを用いることにより、ダイレクトシークエンス法等によって変異の有無を検出することが可能である。 For example, by using the above-described polynucleotide of the present invention as a probe, it is possible to detect the presence or absence of mutation by an ASO hybridization method or an RNase A cleavage method. Alternatively, in a polynucleotide encoding an amino acid sequence identical or substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (amino acid of amino acid number 251 is methionine or lysine), a codon encoding amino acid of amino acid number 251 By using a primer that can amplify a region containing, it is possible to detect the presence or absence of mutation by a direct sequencing method or the like.
上記検出の結果、上記変異が検出された場合、測定対象の脊椎動物個体はCacna1a関連疾患を罹患するリスクが高いと判定することが出来る。反対に、上記変異が検出されなかった場合は、測定対象の脊椎動物個体はCacna1a関連疾患を罹患するリスクが低いと判定することが出来る。 When the mutation is detected as a result of the detection, it can be determined that the vertebrate individual to be measured has a high risk of suffering from a Cacna1a-related disease. On the other hand, when the mutation is not detected, it can be determined that the vertebrate individual to be measured has a low risk of suffering from a Cacna1a-related disease.
また、該Cacna1a関連疾患は劣性遺伝性であり得るので、上記変異を相同染色体の両方に有する場合は、相同染色体の一方にのみ変異を有する場合と比較して、より一層Cacna1a関連疾患を罹患するリスクが高いと判定することが出来る。逆に上記変異を相同染色体の一方にのみ有する場合は、相同染色体の両方に変異を有する場合と比較して、Cacna1a関連疾患を罹患するリスクは低いと判定することができる。 In addition, since the Cacna1a-related disease may be recessive, it is more likely to have a Cacna1a-related disease when the mutation is present in both homologous chromosomes than when the mutation is present in only one of the homologous chromosomes. It can be determined that the risk is high. Conversely, when the mutation is present only on one of the homologous chromosomes, it can be determined that the risk of suffering from a Cacna1a-related disease is lower than when the mutation is present on both homologous chromosomes.
また、本発明は、配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一又は実質的に同一なアミノ酸配列におけるアミノ酸番号251のメチオニンのリジンへの変異を検出する手段を含む、Cacna1a関連疾患の検査用試薬を提供する。該手段は配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一又は実質的に同一なアミノ酸配列におけるアミノ酸番号251のメチオニンをコードするコドンのリジンをコードするコドンへの変異を検出する手段であり得る。該検査用試薬を用いることにより、上述のCacna1a関連疾患の検査方法を容易に実施することが可能である。 The present invention also relates to a reagent for testing Cacna1a-related disease, comprising means for detecting a mutation of amino acid number 251 methionine to lysine in the same or substantially the same amino acid sequence as represented by SEQ ID NO: 2. I will provide a. The means may be a means for detecting a mutation of a codon encoding methionine of amino acid number 251 to a codon encoding lysine in an amino acid sequence identical or substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. By using the test reagent, the above-described test method for Cacna1a-related diseases can be easily performed.
該手段としては、特に限定されないが、例えば、
(1)本発明の変異Cacna1aを特異的に認識する抗体(例えば本発明の抗体);
(2)本発明のポリヌクレオチド;
(3)配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一又は実質的に同一なアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチド(アミノ酸番号251のアミノ酸はメチオニン又はリジンである)において、アミノ酸番号251のアミノ酸をコードするコドンを含む領域を増幅し得るプライマー;
等を挙げることが出来る。
The means is not particularly limited, but for example,
(1) an antibody that specifically recognizes the mutant Cacna1a of the present invention (for example, the antibody of the present invention);
(2) the polynucleotide of the present invention;
(3) In a polynucleotide encoding an amino acid sequence identical or substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (amino acid of amino acid number 251 is methionine or lysine), it encodes the amino acid of amino acid number 251 A primer capable of amplifying the region containing the codon;
Etc. can be mentioned.
上述の手段に加えて、更に上記検査方法において用いられる種々の試薬(例えば、タンパク質抽出用試薬、標識抗体、染色体DNA調製試薬、全RNA調製試薬、mRNA調製試薬、酵素、試薬や生体試料を希釈するための緩衝液、陽性対照、陰性対照、反応容器、検査プロトコールを記載した指示書など)を含めることにより、Cacna1a関連疾患の検査用キットとしてもよい。これらの要素は必要に応じて予め混合しておくことも出来る。また、必要に応じて保存剤や防腐剤を各要素に加えることも出来る。該検査用キットは、上記Cacna1a関連疾患の検査方法を簡便に実施することを可能とするため極めて有用である。 In addition to the above-mentioned means, various reagents used in the above-described inspection methods (for example, protein extraction reagents, labeled antibodies, chromosomal DNA preparation reagents, total RNA preparation reagents, mRNA preparation reagents, enzymes, reagents and biological samples are diluted. For example, a buffer solution, a positive control, a negative control, a reaction container, and an instruction sheet describing a test protocol). These elements can be mixed in advance if necessary. Moreover, a preservative and preservative can also be added to each element as needed. The test kit is extremely useful because it allows the method for testing Cacna1a-related diseases to be carried out easily.
また、GroggyラットのCacna1aポリペプチドのアミノ酸配列は、配列番号2で表されるアミノ酸配列においてアミノ酸番号251のメチオニンがリジンに置換されたアミノ酸配列であるので、配列番号2で表されるアミノ酸配列におけるアミノ酸番号251のメチオニンのリジンへの変異を検出することで、Groggyラット又はその子孫を同定することが可能である。本発明はこのようなGroggyラット又はその子孫の同定方法を提供する。 In addition, since the amino acid sequence of the Clogna1a polypeptide of Gloggy rat is an amino acid sequence in which the methionine of amino acid number 251 is substituted with lysine in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 By detecting the mutation of amino acid number 251 methionine to lysine, it is possible to identify the Groggy rat or its progeny. The present invention provides a method for identifying such Gloggy rats or their progeny.
当該変異の検出は、Cacna1aポリペプチドにおける変異を直接検出することによっても、あるいはCacna1aポリペプチドをコードするポリヌクレオチドにおける変異を検出することによっても可能であり、特に限定されない。 The detection of the mutation can be performed by directly detecting a mutation in the Cacna1a polypeptide or by detecting a mutation in the polynucleotide encoding the Cacna1a polypeptide, and is not particularly limited.
ポリペプチドにおける変異を直接検出する場合は、例えば、上述のCacna1a関連疾患の検査方法と同様に、配列番号2で表されるアミノ酸配列においてアミノ酸番号251のメチオニンがリジンに置換されたアミノ酸配列からなるポリペプチドを特異的に認識する抗体(例えば本発明の抗体)を用いた免疫学的手法により、該変異Cacna1aポリペプチドの存在が免疫特異的に検出される。 In the case of directly detecting a mutation in the polypeptide, for example, the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 is substituted with lysine in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, as in the above-described method for testing Cacna1a-related diseases. The presence of the mutant Cacna1a polypeptide is immunospecifically detected by an immunological technique using an antibody that specifically recognizes the polypeptide (for example, the antibody of the present invention).
上記検出の結果、該変異Cacna1aポリペプチドが検出された場合、該個体はGroggyラット又はその子孫と判定することが出来る。反対に、該変異Cacna1aポリペプチドが検出されなかった場合は、該個体はGroggyラット又はその子孫ではないと判定することが出来る。 As a result of the detection, when the mutant Cacna1a polypeptide is detected, the individual can be determined as a Groggy rat or a progeny thereof. Conversely, if the mutant Cacna1a polypeptide is not detected, it can be determined that the individual is not a Groggy rat or its offspring.
Cacna1aポリペプチドをコードするポリヌクレオチドにおける変異を検出する場合は、まず、被検ラットから採取した生体試料から、上述と同様に、染色体DNA、全RNA又はmRNAを調製する。 When detecting a mutation in the polynucleotide encoding the Cacna1a polypeptide, first, chromosomal DNA, total RNA, or mRNA is prepared from a biological sample collected from the test rat in the same manner as described above.
次に、得られた染色体DNA、全RNA又はmRNAに含まれる、Cacna1aポリペプチドをコードするポリヌクレオチドが変異を有するか否かを決定する。該変異は、配列番号2で表されるアミノ酸配列におけるアミノ酸番号251のメチオニンをコードするコドンのリジンをコードするコドンへの変異であり得る。メチオニンをコードするコドンは、通常、ATGである。リジンをコードするコドンは、通常AAA又はAAGであるが、好ましくはAAGである。
より好ましくは、当該変異は配列番号1で表されるヌクレオチド配列における塩基番号752のチミンのアデニンへの変異である。
Next, it is determined whether or not the polynucleotide encoding the Cacna1a polypeptide contained in the obtained chromosomal DNA, total RNA or mRNA has a mutation. The mutation may be a mutation of a codon encoding methionine of amino acid number 251 in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 to a codon encoding lysine. The codon encoding methionine is usually ATG. The codon encoding lysine is usually AAA or AAG, but preferably AAG.
More preferably, the mutation is a mutation of thymine at base number 752 to adenine in the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1.
当該変異は、上述のCacna1a関連疾患の検査方法と同様に、周知の方法によって解析することができる。 The mutation can be analyzed by a well-known method in the same manner as the above-described method for testing a Cacna1a-related disease.
例えば配列番号1で表されるヌクレオチド配列において、塩基番号752のチミンがアデニンに置換されたヌクレオチド配列、若しくは塩基番号752のアデニンを含む15塩基以上の連続したヌクレオチド配列からなるその部分配列、又はそれらの相補配列を含むポリヌクレオチドをプローブとして用いることにより、ASOハイブリダイゼーション法や、RNaseA切断法によって変異の有無を検出することが可能である。
或いは、配列番号2で表されるアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチド(アミノ酸番号251のアミノ酸はメチオニン又はリジンである)において、アミノ酸番号251のアミノ酸をコードするコドンを含む領域を増幅し得るプライマーを用いることにより、ダイレクトシークエンス法等によって変異の有無を検出することが可能である。
更には、配列番号1で表されるヌクレオチド配列において、変異により新たに生じる制限部位(例えばPsiI部位)を含む領域を増幅し得るプライマーを用いることにより、当該領域を増幅した後に、対応する制限酵素で増幅物が消化され得るか否かを判定することによっても変異の有無を検出することが可能である。
For example, in the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1, a nucleotide sequence in which thymine at base number 752 is substituted with adenine, or a partial sequence consisting of a continuous nucleotide sequence of 15 bases or more including adenine at base number 752, or these It is possible to detect the presence or absence of mutation by an ASO hybridization method or an RNase A cleavage method by using a polynucleotide containing a complementary sequence of.
Alternatively, in the polynucleotide encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (the amino acid of amino acid number 251 is methionine or lysine), a primer capable of amplifying a region containing a codon encoding the amino acid of amino acid number 251 is used. Thus, it is possible to detect the presence or absence of mutation by a direct sequencing method or the like.
Furthermore, in the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1, by using a primer that can amplify a region containing a restriction site newly generated by mutation (for example, PsiI site), the corresponding restriction enzyme is amplified after the region is amplified. It is also possible to detect the presence or absence of mutation by determining whether or not the amplified product can be digested.
上記検出の結果、上記変異が検出された場合、該ラットはGroggyラット又はその子孫であると判定することが出来る。反対に、上記変異が検出されなかった場合、該ラットはGroggyラット又はその子孫ではないと判定することが出来る。 If the mutation is detected as a result of the detection, the rat can be determined to be a Groggy rat or its offspring. Conversely, if the mutation is not detected, it can be determined that the rat is not a Groggy rat or its progeny.
特に、本同定方法を用いれば、Cacna1a遺伝子の相同染色体の一方にのみ上述の変異を有する場合に、ラットが運動失調等のGroggyラットが通常有する表現型を示さなくとも、Groggyラットの子孫であることを判定することが可能であり、Groggyラットの維持、保存、戻し交配等において極めて有用である。 In particular, when this identification method is used, when the above mutation is present only in one of the homologous chromosomes of the Cacna1a gene, the rat is a progeny of the Groggy rat even if the rat does not exhibit the phenotype normally possessed by the Groggy rat such as ataxia. This is extremely useful in the maintenance, storage, backcrossing, etc. of Groggy rats.
また、本発明は、配列番号2で表されるアミノ酸配列におけるアミノ酸番号251のメチオニンのリジンへの変異を検出する手段を含む、Groggyラット又はその子孫の同定用試薬を提供する。該手段は配列番号2で表されるアミノ酸配列におけるアミノ酸番号251のメチオニンをコードするコドンのリジンをコードするコドンへの変異を検出する手段、或いは配列番号1で表されるヌクレオチド配列における塩基番号752のチミンのアデニンへの変異を検出する手段であり得る。該検査用試薬を用いることにより、上述のGroggyラット又はその子孫の同定方法を容易に実施することが可能である。 The present invention also provides a reagent for identifying a Groggy rat or its progeny, comprising a means for detecting a mutation of amino acid number 251 methionine to lysine in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. The means is means for detecting a mutation of a codon encoding methionine of amino acid number 251 in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 to a codon encoding lysine, or base number 752 in the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1. It can be a means for detecting a mutation of thymine to adenine. By using the test reagent, it is possible to easily carry out the above-described method for identifying a Groggy rat or its progeny.
該手段としては、特に限定されないが、例えば、
(1)配列番号2で表されるアミノ酸配列においてアミノ酸番号251のメチオニンがリジンに置換されたアミノ酸配列からなるポリペプチドを特異的に認識する抗体(例えば本発明の抗体);
(2)配列番号1で表されるヌクレオチド配列において、塩基番号752のチミンがアデニンに置換されたヌクレオチド配列、若しくは塩基番号752のアデニンを含む15塩基以上の連続したヌクレオチド配列からなるその部分配列、又はそれらの相補配列を含むポリヌクレオチド;
(3)配列番号2で表されるアミノ酸配列をコードするポリヌクレオチド(アミノ酸番号251のアミノ酸はメチオニン又はリジンである)において、アミノ酸番号251のアミノ酸をコードするコドンを含む領域を増幅し得るプライマー;
(4)配列番号1で表されるヌクレオチド配列において、変異により新たに生じる制限部位(例えばPsiI部位)を含む領域を増幅し得るプライマー及び対応する制限酵素;
等を挙げることが出来る。
The means is not particularly limited, but for example,
(1) an antibody that specifically recognizes a polypeptide comprising an amino acid sequence in which the methionine of amino acid number 251 is substituted with lysine in the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (for example, the antibody of the present invention);
(2) In the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1, a nucleotide sequence in which thymine at base number 752 is substituted with adenine, or a partial sequence consisting of a continuous nucleotide sequence of 15 bases or more including adenine at base number 752; Or a polynucleotide comprising a complementary sequence thereof;
(3) a primer capable of amplifying a region containing a codon encoding the amino acid of amino acid 251 in a polynucleotide encoding the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 (the amino acid of amino acid 251 is methionine or lysine);
(4) a primer capable of amplifying a region containing a restriction site newly generated by mutation (eg, a PsiI site) in the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 and a corresponding restriction enzyme;
Etc. can be mentioned.
上述の手段に加えて、更に上記同定方法において用いられる種々の試薬(例えば、タンパク質抽出用試薬、標識抗体、染色体DNA調製試薬、全RNA調製試薬、mRNA調製試薬、酵素、試薬や生体試料を希釈するための緩衝液、陽性対照、陰性対照、反応容器、試験プロトコールを記載した指示書など)を含めることにより、Groggyラット又はその子孫の同定用キットとしてもよい。これらの要素は必要に応じて予め混合しておくことも出来る。また、必要に応じて保存剤や防腐剤を各要素に加えることも出来る。該同定用キットは、上記Groggyラット又はその子孫の同定方法を簡便に実施することを可能とするため極めて有用である。 In addition to the above-mentioned means, various reagents used in the above identification method (for example, protein extraction reagent, labeled antibody, chromosomal DNA preparation reagent, total RNA preparation reagent, mRNA preparation reagent, enzyme, reagent and biological sample are diluted. Buffer, positive control, negative control, reaction container, instructions describing the test protocol, etc.) may be included to provide a kit for identification of Groggy rats or their progeny. These elements can be mixed in advance if necessary. Moreover, a preservative and preservative can also be added to each element as needed. The identification kit is extremely useful because it enables the above-described method for identifying a Groggy rat or its progeny to be easily carried out.
また、本発明は、配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一若しくは実質的に同一のアミノ酸配列においてアミノ酸番号251のメチオニンがリジンに置換されたアミノ酸配列、又は該アミノ酸番号251のリジンを含む5アミノ酸以上の連続したアミノ酸配列からなるその部分配列を含むポリペプチドをコードするヌクレオチド配列の相補配列を含むポリヌクレオチド(アンチセンス変異Cacna1aポリヌクレオチド)を含有するCacna1a関連疾患の予防・治療剤を提供する。 The present invention also includes an amino acid sequence in which the methionine of amino acid number 251 is substituted with lysine in the same or substantially the same amino acid sequence as shown in SEQ ID NO: 2, or 5 containing the lysine of amino acid number 251 Provided is a prophylactic / therapeutic agent for a Cacna1a-related disease comprising a polynucleotide (antisense mutant Cacna1a polynucleotide) comprising a complementary sequence of a nucleotide sequence encoding a polypeptide comprising a partial sequence consisting of a continuous amino acid sequence of at least amino acids. .
アンチセンス変異Cacna1aポリヌクレオチドを上記予防・治療剤として使用する場合は、常套手段に従って製剤化することができる。
一方、アンチセンス変異Cacna1aポリヌクレオチドを上記予防・治療剤として使用する場合は、アンチセンス変異Cacna1aポリヌクレオチドを単独あるいはレトロウイルスベクター、アデノウイルスベクター、アデノウイルスアソシエーテッドウイルスベクターなどの適当なベクターに挿入した後、常套手段に従って投与することができる。アンチセンス変異Cacna1aポリヌクレオチドは、そのままで、あるいは摂取促進のための補助剤とともに、遺伝子銃やハイドロゲルカテーテルのようなカテーテルによって投与できる。
例えば、アンチセンス変異Cacna1aポリヌクレオチドは、必要に応じて糖衣を施した錠剤、カプセル剤、エリキシル剤、マイクロカプセル剤などとして経口的に、あるいは水もしくはそれ以外の薬学的に許容し得る液との無菌性溶液、または懸濁液剤などの注射剤の形で非経口的に使用できる。例えば、アンチセンス変異Cacna1aポリヌクレオチドを生理学的に認められる公知の担体、香味剤、賦形剤、ベヒクル、防腐剤、安定剤、結合剤などとともに一般に認められた製剤実施に要求される単位用量形態で混和することによって製造することができる。これら製剤における有効成分量は指示された範囲の適当な用量が得られるようにするものである。
When the antisense mutant Cacna1a polynucleotide is used as the prophylactic / therapeutic agent, it can be formulated according to conventional means.
On the other hand, when the antisense mutant Cacna1a polynucleotide is used as the prophylactic / therapeutic agent, the antisense mutant Cacna1a polynucleotide is inserted alone or into an appropriate vector such as a retrovirus vector, adenovirus vector, adenovirus associated virus vector, etc. Thereafter, it can be administered according to conventional means. The antisense mutant Cacna1a polynucleotide can be administered as it is or together with an auxiliary agent for promoting intake by a catheter such as a gene gun or a hydrogel catheter.
For example, the antisense mutant Cacna1a polynucleotide is orally administered as a sugar-coated tablet, capsule, elixir, microcapsule or the like, or with water or other pharmaceutically acceptable liquid as necessary. It can be used parenterally in the form of sterile solutions or injections such as suspensions. For example, unit dosage forms required for the practice of accepted formulations with known physiologically recognized carriers, flavoring agents, excipients, vehicles, preservatives, stabilizers, binders, etc., for antisense mutant Cacna1a polynucleotides Can be produced by mixing with. The amount of active ingredient in these preparations is such that an appropriate dose within the indicated range can be obtained.
錠剤、カプセル剤などに混和することができる添加剤としては、例えばゼラチン、コーンスターチ、トラガント、アラビアゴムのような結合剤、結晶性セルロースのような賦形剤、コーンスターチ、ゼラチン、アルギン酸などのような膨化剤、ステアリン酸マグネシウムのような潤滑剤、ショ糖、乳糖またはサッカリンのような甘味剤、ペパーミント、アカモノ油またはチェリーのような香味剤などが用いられる。調剤単位形態がカプセルである場合には、上記タイプの材料にさらに油脂のような液状担体を含有することができる。注射のための無菌組成物は注射用水のようなベヒクル中の活性物質、胡麻油、椰子油などのような天然産出植物油などを溶解または懸濁させるなどの通常の製剤実施に従って処方することができる。注射用の水性液としては、例えば、生理食塩水、ブドウ糖やその他の補助薬を含む等張液(例えば、D−ソルビトール、D−マンニトール、塩化ナトリウムなど)などが用いられ、適当な溶解補助剤、例えば、アルコール(例、エタノール)、ポリアルコール(例、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール)、非イオン性界面活性剤(例、ポリソルベート80TM、HCO−50)などと併用してもよい。油性液としては、例えば、ゴマ油、大豆油などが用いられ、溶解補助剤である安息香酸ベンジル、ベンジルアルコールなどと併用してもよい。 Additives that can be mixed into tablets, capsules and the like include binders such as gelatin, corn starch, tragacanth and gum arabic, excipients such as crystalline cellulose, corn starch, gelatin, alginic acid and the like A swelling agent, a lubricant such as magnesium stearate, a sweetening agent such as sucrose, lactose or saccharin, a flavoring agent such as peppermint, red oil, or cherry are used. When the dispensing unit form is a capsule, a liquid carrier such as fats and oils can be further contained in the above type of material. Sterile compositions for injection can be formulated according to conventional pharmaceutical practice, such as dissolving or suspending active substances in vehicles such as water for injection, naturally occurring vegetable oils such as sesame oil, coconut oil and the like. As an aqueous solution for injection, for example, isotonic solutions (eg, D-sorbitol, D-mannitol, sodium chloride, etc.) containing physiological saline, glucose and other adjuvants are used. For example, alcohol (eg, ethanol), polyalcohol (eg, propylene glycol, polyethylene glycol), nonionic surfactant (eg, polysorbate 80 ™ , HCO-50) and the like may be used in combination. As the oily liquid, for example, sesame oil, soybean oil and the like are used, and they may be used in combination with solubilizing agents such as benzyl benzoate and benzyl alcohol.
また、上記予防・治療剤は、例えば、緩衝剤(例えば、リン酸塩緩衝液、酢酸ナトリウム緩衝液)、無痛化剤(例えば、塩化ベンザルコニウム、塩酸プロカインなど)、安定剤(例えば、ヒト血清アルブミン、ポリエチレングリコールなど)、保存剤(例えば、ベンジルアルコール、フェノールなど)、酸化防止剤などと配合してもよい。調製された注射液は通常、適当なアンプルに充填される。
このようにして得られる製剤は安全で低毒性であるので、例えば、上述の脊椎動物に対してその有効量を投与することによって、Cacna1a関連疾患を予防・治療し得る。
The preventive / therapeutic agent includes, for example, a buffer (eg, phosphate buffer, sodium acetate buffer), a soothing agent (eg, benzalkonium chloride, procaine hydrochloride, etc.), a stabilizer (eg, human Serum albumin, polyethylene glycol, etc.), preservatives (eg, benzyl alcohol, phenol, etc.), antioxidants, etc. The prepared injection solution is usually filled in a suitable ampoule.
Since the preparation thus obtained is safe and has low toxicity, for example, by administering an effective amount thereof to the above-mentioned vertebrates, Cacna1a-related diseases can be prevented and treated.
アンチセンス変異Cacna1aポリヌクレオチドの投与量は、投与対象、対象臓器、症状、投与方法などにより差異はあるが、経口投与の場合、一般的に例えば、Cacana1a関連疾患のヒト(60kgとして)においては、一日につき約0.1mg〜100mg、好ましくは約1.0〜50mg、より好ましくは約1.0〜20mgである。非経口的に投与する場合は、その1回投与量は投与対象、対象臓器、症状、投与方法などによっても異なるが、例えば、注射剤の形では通常例えば、Cacana1a関連疾患のヒト(60kgとして)においては、一日につき約0.01〜30mg程度、好ましくは約0.1〜20mg程度、より好ましくは約0.1〜10mg程度を静脈注射により投与するのが好都合である。他の脊椎動物の場合も、60kg当たりに換算した量を投与することができる。 Although the dosage of the antisense mutant Cacna1a polynucleotide varies depending on the administration subject, target organ, symptom, administration method, etc., in the case of oral administration, for example, generally in humans (as 60 kg) of Cacana1a related diseases, About 0.1 mg to 100 mg per day, preferably about 1.0 to 50 mg, more preferably about 1.0 to 20 mg. When administered parenterally, the single dose varies depending on the administration subject, target organ, symptom, administration method, etc. For example, in the form of an injection, it is usually a human with Cacanala-related disease (as 60 kg). In this case, it is convenient to administer about 0.01 to 30 mg, preferably about 0.1 to 20 mg, more preferably about 0.1 to 10 mg per day by intravenous injection. In the case of other vertebrates, an amount converted per 60 kg can be administered.
以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下に示す実施例によって何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is shown and this invention is demonstrated more concretely, this invention is not limited at all by the Example shown below.
〔1〕実験方法
(1)遺伝子マッピング
(Groggy X BN) F1雌ラットとGroggy雄ラットとを交配し、戻し交雑仔766匹を作製した。ホモ(gry/gry)個体は、3-4週齢頃から観察される歩行異常によって識別した。動物の脾臓から染色体DNAを抽出し、全てのラット染色体をカバーする100個のマイクロサテライトマーカーを用いてポジショナルクローニングを行った。PCR反応はTaq polymerase (Takara)を用いて、35サイクル(変性 94℃、30秒、アニーリング 55℃、1分、伸張反応 72℃、5秒)の条件で行い、PCR産物はエチジウムブロマイド染色を利用して4%のアガロースゲル電気泳動で観察した。
[1] Experimental method (1) Gene mapping
(Groggy X BN) F1 female rats and Groggy male rats were mated to produce 766 backcross pups. Homo ( gry / gry ) individuals were identified by gait abnormalities observed from around 3-4 weeks of age. Chromosomal DNA was extracted from the spleen of the animal, and positional cloning was performed using 100 microsatellite markers covering all rat chromosomes. PCR is performed using Taq polymerase (Takara) under conditions of 35 cycles (denaturation 94 ° C, 30 seconds, annealing 55 ° C, 1 minute, extension reaction 72 ° C, 5 seconds), and PCR products use ethidium bromide staining. Then, it was observed by 4% agarose gel electrophoresis.
(2)RT-PCR とシークエンス解析
ISOGEN(NIPPON GENE, Tokyo)を用いて、9週齢のGroggyラットの脳から全RNAを抽出し、このうち5 μgを用いて、Superscript II reverse transcriptase (Invitrogen, Leek, Netherland)によって、一本鎖cDNAを合成した。50-μlに溶解したcDNAのうちの1 μlをテンプレートとし、GenBank から検索したrat CACNA1AのcDNA塩基配列 (NM_012918)を基に作製したプライマーを用いてPCR反応を行った(表1)。
(2) RT-PCR and sequence analysis
Total RNA was extracted from 9-week-old Groggy rat brain using ISOGEN (NIPPON GENE, Tokyo), and 5 μg of this was extracted with Superscript II reverse transcriptase (Invitrogen, Leek, Netherland). cDNA was synthesized. Using 1 μl of cDNA dissolved in 50-μl as a template, PCR reaction was performed using primers prepared based on rat CACNA1A cDNA base sequence (NM_012918) retrieved from GenBank (Table 1).
PCR産物は、Big Dye Terninator Ready Reaction Mix (Applied Biosystems, Foster City, CArlif)を利用してサイクルシークエンスを行い、Dye ExTM 2.0 Spin Kit (QIAGEN)で精製した。精製物は60%ホルムアルデヒドに溶解し、ABI 3100 genetic analayzer (Applied Biosystems)によりシークエンスした。 The PCR product was subjected to cycle sequencing using Big Dye Terninator Ready Reaction Mix (Applied Biosystems, Foster City, CArlif) and purified with Dye Ex ™ 2.0 Spin Kit (QIAGEN). The purified product was dissolved in 60% formaldehyde and sequenced by ABI 3100 genetic analyzer (Applied Biosystems).
(3)ゲノムシークエンス
gry遺伝子座を挟むプライマーセット(5’-CGTCCTGAAGTCAATCATGAAG-3’(配列番号29), 5’-AGTCTCAGCTGCTCTGTGGTT-3’(配列番号30))を用いたPCR反応を、Pyrobest (Takara)を用いて30サイクル(変性 98℃、2秒、アニーリング 60℃、30分、伸張反応 72℃、1分)の条件下で行った。テンプレートとして、Groggy親ラット、戻し交雑仔ホモ及びヘテロ個体、ACI、BN、DON、DRH、F344、IS及びWTCラットの染色体DNAを用いた。得られたPCR産物を上述の方法によりシークエンスした。
(3) Genome sequence
PCR reaction using primer set (5'-CGTCCTGAAGTCAATCATGAAG-3 '(SEQ ID NO: 29), 5'-AGTCTCAGCTGCTCTGTGGTT-3' (SEQ ID NO: 30)) sandwiching the gry gene locus using Pyrobest (Takara) for 30 cycles (Denaturation 98 ° C., 2 seconds, annealing 60 ° C., 30 minutes, extension reaction 72 ° C., 1 minute). As templates, chromosomal DNA of Groggy parent rats, backcross homozygous and heterozygous individuals, ACI, BN, DON, DRH, F344, IS and WTC rats were used. The obtained PCR product was sequenced by the method described above.
(4)制限酵素反応
染色体DNAから複製されたPCR産物に制限酵素PSi I(Sib Enzyme)を加え、37℃で14時間放置した。PSi Iによる切断は2%のアガロースゲル電気泳動によって観察した。
(4) Restriction enzyme reaction Restriction enzyme PSi I (Sib Enzyme) was added to the PCR product replicated from the chromosomal DNA and allowed to stand at 37 ° C. for 14 hours. Cleavage with PSi I was observed by 2% agarose gel electrophoresis.
(5)脳波記録
ペントバルビタール麻酔下で、Groggyラットの大脳皮質に脳波記録用電極を埋め込み、 Thermal Array Recorder (Nihon Kohden)と接続するためにミニチュアプラグを頭部正中に設置した。脳波の記録は、手術1週間後より行った。動物は脳波記録用シールド箱(40X40X40 cm)内に30分間放置して馴化させた後、30分間の脳波記録と行動観察を行った。動物の動作停止と一致して出現する脳波上1秒間以上の7-8 Hz棘徐波複合を欠神様発作として、30分間の出現回数と持続時間を測定した。動物の覚醒状態を保持するために、5分ごとにGroggyラットの背部に息を吹きかけて刺激を与えた。
(5) Electroencephalogram recording Under pentobarbital anesthesia, an electrode for electroencephalogram recording was implanted in the cerebral cortex of Groggy rats, and a miniature plug was placed in the middle of the head to connect with Thermal Array Recorder (Nihon Kohden). EEG recordings were made one week after surgery. The animals were allowed to acclimatize for 30 minutes in a shielded box for electroencephalogram recording (40X40X40 cm), and then electroencephalogram recording and behavioral observation were performed for 30 minutes. The number of occurrences and duration for 30 minutes were measured with a 7-8 Hz spine-slow-wave complex over 1 second on the electroencephalogram appearing in coincidence with the animal's movement stop. In order to maintain the animal's wakefulness, the back of the Groggy rat was breathed and stimulated every 5 minutes.
(6)抗てんかん薬の薬理効果試験
エトスクシミド(SIGMA) 200mg/kg と フェニトイン ナトリウム塩 (SIGMA) 20mg/kgを使用した。これらの抗てんかん薬は臨床使用されており、エトスクシミドによって欠神様発作は抑制されるが、フェニトインでは抑制されない。エトスクシミドはポリエチレングリコールに溶解した後、滅菌水によって希釈し、フェニトインは滅菌水に溶解したものを用いた。対照として、5%ポリエチレングリール液(溶媒)を用意した。抗てんかん薬投与前に、15分間のコントロール脳波記録を行った。次いで、溶媒、エトスクシミド、又はフェニトインを腹腔内投与し、投与後15-30及び45-60分後のおのおの15分間の欠神様発作の回数とその持続時間を測定した(図1)。
(6) Pharmacological effect test of antiepileptic drugs Ethosuximide (SIGMA) 200 mg / kg and phenytoin sodium salt (SIGMA) 20 mg / kg were used. These antiepileptic drugs are in clinical use, and absence seizures are suppressed by ethosuximide but not by phenytoin. Ethosuximide was dissolved in polyethylene glycol and then diluted with sterilized water, and phenytoin dissolved in sterilized water was used. As a control, a 5% polyethylene glycol liquid (solvent) was prepared. A 15-minute control electroencephalogram was recorded prior to administration of the antiepileptic drug. Subsequently, a solvent, ethosuximide, or phenytoin was intraperitoneally administered, and the number and duration of absence-like seizures for 15 minutes after 15-30 and 45-60 minutes after the administration were measured (FIG. 1).
〔2〕結果
(1)gry変異の同定
gry遺伝子の連鎖地図上の位置を決定することを目的に、Groggy X (Groggy X BN)F1から得られた戻し交雑仔766個体を用いて、ラット第1番から第20番染色体までをカバーする80個のマイクロサテライトマーカーを利用してポジショナルクローニングを行った。gry遺伝子座は、マーカーD19rat36と D19Rat25に連鎖した。さらに第19番染色体をカバーする20個のマーカーを用いた連鎖解析によって、gry遺伝子はラット第19染色体上のD19Rat122とD19Rat120の間にマップされた(図2)。この領域には、電位依存型P/QタイプカルシウムチャネルのCav2.1サブユニットをコードしているCalcium channel α1A subunit(Cacna1a)遺伝子がマップされている。Cacna1a遺伝子を、gry変異の有力な候補遺伝子として注目し、ラットCACNA1A mRNA の塩基配列をカバーするプライマーと、Groggy ラット由来の脳cDNAを用いてRT-PCRを行った。連続したシークエンス解析により、GroggyラットのCacna1a遺伝子のコーディング領域にチミジン(T)からアデニン(A)への点突然変異を発見した。この変異は、CACNA1Aタンパクの第251番目のメチオニンをリジンに置換し(Met251Lys)、この部位は、チャネルのポアを形成するP-loopの細胞外領域に相当していた。ゲノムシークエンスにより、このミスセンス変異は、Groggy親ラット、及び戻し交雑仔個体にのみみられ、Groggyラット特有のものであった(図3A)。それゆえ、gry遺伝子による突然変異形質は、Cacna1a遺伝子のMet251Lys変異によって生じると推定した(図3C)。解析ソフトGENETIXを用いて制限酵素部位の検索を行った結果、gry変異によって、その領域にPsi Iの切断部位が出現することがわかった。このことを確認するために、ゲノムから増幅したPCR産物を用いて、Psi Iによる制限酵素反応を行った結果、gry対立遺伝子をもつ個体でのみPCR産物の切断が確認された(図3B)。
[2] Results (1) Identification of gry mutation
To determine the position of the gry gene on the linkage map, 766 backcross pups obtained from Groggy X (Groggy X BN) F1 are used to cover rat chromosomes 1 to 20 Positional cloning was performed using 80 microsatellite markers. The gry locus was linked to markers D19rat36 and D19Rat25 . Furthermore, the gry gene was mapped between D19Rat122 and D19Rat120 on rat chromosome 19 by linkage analysis using 20 markers covering chromosome 19 (FIG. 2). In this region, the Calcium channel α1A subunit ( Cacna1a ) gene encoding the Cav2.1 subunit of the voltage-dependent P / Q type calcium channel is mapped. Focusing on the Cacna1a gene as a promising candidate gene for gry mutation, RT-PCR was performed using primers covering the nucleotide sequence of rat CACNA1A mRNA and a brain cDNA derived from Groggy rat. A point sequence mutation from thymidine (T) to adenine (A) was found in the coding region of the Groggy rat Cacna1a gene by sequential sequence analysis. This mutation replaced the 251st methionine of CACNA1A protein with lysine (Met251Lys), and this site corresponded to the extracellular region of the P-loop forming the pore of the channel. According to genomic sequencing, this missense mutation was found only in Groggy parent rats and backcross individuals, and was unique to Groggy rats (FIG. 3A). Therefore, it was presumed that the mutation trait by the gry gene was caused by the Met251Lys mutation of the Cacna1a gene (FIG. 3C). As a result of searching restriction enzyme sites using the analysis software GENEX, it was found that a cleavage site of Psi I appeared in that region due to gry mutation. In order to confirm this, a restriction enzyme reaction with Psi I was performed using a PCR product amplified from the genome, and as a result, cleavage of the PCR product was confirmed only in individuals having the gry allele (FIG. 3B).
(2)Groggyラットの欠神様発作
totteringに代表されるようなCACNA1A遺伝子変異マウスでは、行動上の欠神様発作に一致して棘徐波複合が観察されている。そこで、Groggyラットにおいても、同様な形質が疑われ、行動観察と脳波記録を行った。動物は脳波記録中に突然動作を停止し、この時脳波上7-8Hzの棘徐波複合が観察された。この発作頻度は0.47回/分、 30分間の総持続時間は200.3秒であった(表2, 図3)。
(2) Groggy rat seizure
In CACNA1A gene mutant mice represented by tottering, a spine-slow wave complex is observed consistent with behavioral absence-like seizures. In Groggy rats, similar traits were suspected, and behavioral observation and EEG recording were performed. The animal suddenly stopped moving during the EEG recording, when a 7-8 Hz spike-slow wave complex was observed on the EEG. The seizure frequency was 0.47 / min and the total duration of 30 minutes was 200.3 seconds (Table 2, Figure 3).
表2にはGroggyラットにみられた欠神様発作の頻度(O)と発作1回あたりの持続時間(D)を示す。 Table 2 shows the frequency of absence-like seizures observed in Groggy rats (O) and the duration per seizure (D).
さらに、抗てんかん薬を用いた薬理効果試験では、Groggyラットの欠神様発作はエトスクシミドにより明らかに抑制され、フェニトインでは抑制されなかった(表 3, 図5)。 Furthermore, in a pharmacological effect test using antiepileptic drugs, Groggy rat seizure-like seizures were clearly suppressed by ethosuximide, but not by phenytoin (Table 3, Figure 5).
表3にはGroggyラットの欠神様発作に対する抗てんかん薬の効果を示す。 Table 3 shows the effect of antiepileptic drugs on absence-like seizures in Groggy rats.
本発明の変異Cacna1aポリペプチドを発現し得る脊椎動物、特にGroggyラットは、種々のCacna1a関連疾患のモデル動物として有用であり、当該モデル動物を用いることにより、Cacna1a関連疾患の予防・治療物質等をスクリーニングすることが可能である。また、Groggyラットに見出されたCacna1a遺伝子の変異と同様の変異を検出することにより、Cacna1a関連疾患を検査することができる。 Vertebrate animals that can express the mutant Cacna1a polypeptide of the present invention, in particular, Groggy rats, are useful as model animals for various Cacna1a-related diseases. By using the model animals, prophylactic / therapeutic substances for Cacna1a-related diseases and the like can be obtained. It is possible to screen. Moreover, a Cacna1a-related disease can be examined by detecting a mutation similar to the mutation of the Cacna1a gene found in Groggy rats.
Claims (31)
配列番号2で表されるアミノ酸配列と同一若しくは実質的に同一のアミノ酸配列、又は該アミノ酸番号251のメチオニンを含む5アミノ酸以上の連続したアミノ酸配列からなるそれらの部分配列を含むポリペプチドを認識しない抗体。 In the same or substantially the same amino acid sequence as the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2, an amino acid sequence in which methionine of amino acid number 251 is substituted with lysine, or five or more consecutive amino acids including the lysine of amino acid number 251 Specifically recognizing a polypeptide comprising a partial sequence consisting of an amino acid sequence,
It does not recognize a polypeptide comprising an amino acid sequence identical or substantially identical to the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 or a partial sequence thereof consisting of a continuous amino acid sequence of 5 amino acids or more including the methionine of amino acid number 251 antibody.
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