JP2009065909A - Method for screening material for inhibiting nuclear exportation of protein - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a new technical means for simply and reliably identifying a new material for inhibiting nuclear exportation. <P>SOLUTION: The method for screening the material for inhibiting the nuclear exportation of the protein in a eukaryotic cell includes (1) expressing a fusant of a reporter protein and a nuclear export signal (NES) peptide in the eukaryotic cell, (2) introducing a candidate material into the eukaryotic cell, and (3) identifying the candidate material as a target material when the signal of the reporter protein positions in the nuclear of the eukaryotic cell. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、蛋白質核外輸送阻害物質のスクリーニング方法と、この方法に使用する真核細胞に関するものである。また本発明は、新規な核外輸送シグナル(NES)ペプチドのスクリーニング方法に関するものである。   The present invention relates to a method for screening a protein nuclear export inhibitor and a eukaryotic cell used in this method. The present invention also relates to a novel screening method for nuclear export signal (NES) peptides.

真核細胞には、大きくわけて核と細胞質が存在し、核と細胞質は核膜で隔てられている。核内では細胞のDNAより遺伝子の転写が行われ、転写されたRNAは核膜孔(Nuclear Pore Complex, NPC)を通って核外に運ばれ、リボソーム上で蛋白質に翻訳される。翻訳された蛋白質は細胞内で様々な機能を担っており、それぞれの機能に応じて細胞膜上、細胞質、核内へと運ばれる。   Eukaryotic cells roughly have a nucleus and a cytoplasm, and the nucleus and the cytoplasm are separated by a nuclear membrane. In the nucleus, gene transcription is performed from cellular DNA, and the transcribed RNA is transported out of the nucleus through the nuclear pore (Nuclear Pore Complex, NPC) and translated into protein on the ribosome. The translated protein has various functions in the cell, and is transported on the cell membrane, into the cytoplasm, and into the nucleus in accordance with each function.

蛋白質が核内へ運ばれる方法は大きく分けて2通りある。受動輸送と能動輸送である。受動輸送は、比較的低分子の蛋白質がNPCを拡散で通過する現象であり、能動輸送は比較的高分子の蛋白質に主に見られる輸送形態であり、細胞における細胞質から核への輸送にかかわる様々な蛋白質によって行われるエネルギー依存的プロセスである。この能動的核内移行にはNLS(Nuclear Localization Signal:核移行シグナル)とよばれる配列が重要であり、宿主細胞のimportinとよばれる蛋白質と結合することで核移行が行われる。   There are two main methods for transporting proteins into the nucleus. Passive transport and active transport. Passive transport is a phenomenon in which relatively low molecular weight proteins pass through NPCs by diffusion, and active transport is a transport form mainly seen in relatively high molecular weight proteins, and is involved in transport from the cytoplasm to the nucleus in cells. It is an energy-dependent process performed by various proteins. For this active nuclear translocation, a sequence called NLS (Nuclear Localization Signal) is important, and nuclear translocation is performed by binding to a protein called importin of the host cell.

蛋白質が核外へ運ばれる方法も大きくわけて2通(受動輸送と能動輸送)である。前者は核移行と同様に拡散で通過する現象である。後者では核外輸送NES(Nuclear Export Signal:核外輸送シグナル)の配列を持った蛋白質が宿主細胞の核外輸送因子Exportin/CRM1と直接結合し、能動的に核外輸送が行われる。核内移行にくらべて、核外移行に関与する因子および経路については余り知られていない。蛋白質の能動的核外輸送としてこれまでに認知されている唯一の経路は、このCRM1依存的経路とよばれるものである。CRM1依存的核外輸送を特異的に阻害する薬剤としては、レプトマイシンBが主に知られるのみであり、その他はほとんど報告がない。   There are two main methods for transporting proteins out of the nucleus (passive transport and active transport). The former is a phenomenon that passes by diffusion as in the case of nuclear transfer. In the latter, a protein having the sequence of nuclear export NES (Nuclear Export Signal) directly binds to the host cell nuclear export factor Exportin / CRM1, and is actively exported. Compared to nuclear translocation, little is known about the factors and pathways involved in nuclear translocation. The only pathway recognized so far for active nuclear export of proteins is the CRM1-dependent pathway. Leptomycin B is the only known drug that specifically inhibits CRM1-dependent nuclear export, and few others have been reported.

レプトマイシンB(LMB)は、放線菌より、真菌の形態異常を指標とした抗真菌抗生物質の探索から発見された(非特許文献1)。分裂酵母では20ng/mLという低濃度で増殖停止・形態伸長を引き起こす(非特許文献2)。動物細胞にも細胞周期のG1アレストを誘導するとともに抗腫瘍活性を示すことで知られていた(非特許文献3、4)。
一方、このような細胞周期への作用とは全く独立に、LMBがNES配列とCRM1の結合を阻害する、蛋白質の能動的核外輸送阻害作用があることが発見された(非特許文献5)。このことよりLMBの核外輸送阻害剤としての利用が始まったが、培養細胞レベル(in vitro)では効果的に核外輸送を阻害するが、LMBが疎水性の高い構造をしているため、生体内では効果が大きく減弱することが問題点とされている。現在までCRM1依存的核外輸送阻害剤といえば、実験室レベルでも主としてLMBしか使用されていない。またLMBは脂溶性の問題等より臨床応用されている核外輸送阻害剤は皆無である。
Hamamoto, T. et al. J. Antibiotics 36, 639- (1983) Hamamoto T. et al. J Antibiotics 36, 646- (1983) Komiyama K et al. J. Antibiotics 38, 427- (1985) Yoshida M et al. Exp. Cell Res. 187, 150- (1990)) Kudo N et al., Proc Natl Acad Sci U S A. 96, 9112- (1999)
Leptomycin B (LMB) was discovered from actinomycetes by searching for antifungal antibiotics using fungal morphological abnormalities as an index (Non-patent Document 1). Fission yeast causes growth arrest and morphological elongation at a low concentration of 20 ng / mL (Non-patent Document 2). It was also known to induce G1 arrest in the cell cycle in animal cells and to exhibit antitumor activity (Non-Patent Documents 3 and 4).
On the other hand, it has been discovered that LMB has an activity of inhibiting the export of proteins to the nucleus, in which LMB inhibits the binding of NES sequence and CRM1, completely independent of such effects on the cell cycle (Non-patent Document 5). . This has led to the use of LMB as a nuclear export inhibitor, but it effectively inhibits nuclear export at the level of cultured cells (in vitro), but LMB has a highly hydrophobic structure. The problem is that the effect is greatly diminished in vivo. To date, CRM1-dependent nuclear export inhibitors have been mainly used only at the laboratory level. In addition, LMB has no nuclear export inhibitors that have been clinically applied due to lipid solubility problems.
Hamamoto, T. et al. J. Antibiotics 36, 639- (1983) Hamamoto T. et al. J Antibiotics 36, 646- (1983) Komiyama K et al. J. Antibiotics 38, 427- (1985) (Yoshida M et al. Exp. Cell Res. 187, 150- (1990)) Kudo N et al., Proc Natl Acad Sci US A. 96, 9112- (1999)

蛋白質の核外輸送は生体の恒常性の維持や癌細胞の増殖、生体(細胞)に感染するいくつかの病原性ウイルスの増殖に重要な役割を果たしており、特異的阻害剤の開発は臨床上も極めて有用であると期待されるが、核外輸送阻害を作用点とした薬剤はこれまで医薬品として応用されたことは皆無である。従って、有用な阻害剤候補がみつかればこの点を作用点とした様々な薬の開発が可能になると考えられる。特に、NESをもった蛋白質としてはインフルエンザウイルスNS2蛋白質、ヒト免疫不全ウイルス(HIV-1)Rev蛋白質等が知られており、これらの蛋白質はウイルス増殖に重要な役割を果たしていることから、核外輸送阻害を作用点とする新規抗ウイルス剤の開発も期待される。   Protein nuclear export plays an important role in maintaining homeostasis, proliferation of cancer cells, and growth of several pathogenic viruses that infect living organisms (cells), and the development of specific inhibitors is clinically However, drugs with the action of inhibiting nuclear export have never been applied as pharmaceuticals. Therefore, if a useful inhibitor candidate is found, it is considered possible to develop various drugs with this point as an action point. In particular, influenza virus NS2 protein, human immunodeficiency virus (HIV-1) Rev protein, etc. are known as proteins with NES, and these proteins play an important role in virus growth. Development of a novel antiviral agent whose action is transport inhibition is also expected.

なお、NES配列を持った蛋白質に対する新規の阻害剤は、蛋白質の局在を観察することによって探索することができる。すなわち、NES配列を持った蛋白質は、核から細胞質へと能動的に輸送されるため、通常LMB存在下で培養することにより、核外への移行が阻害され、核への蓄積(局在の変化)が観察される。従って、候補物質を培地に添加した場合に、LMB添加と同様に蛋白質の核外移行が阻害されれば、その候補物質と核外輸送阻害物質として特定することができる。蛋白質の細胞内での局在、挙動を知る方法としては、細胞に抗体を反応させ、蛍光標識2次抗体を結合させ、蛍光の局在をみることで蛋白質の局在を間接的に観察する間接蛍光抗体法が広く用いられている。この方法は手間と時間を要し、細胞の固定方法や界面活性剤による細胞膜透過処理により、観察される局在に違いがでること、多数検体を処理するのが困難などの問題点があった。   Note that a novel inhibitor for a protein having an NES sequence can be searched for by observing the localization of the protein. In other words, proteins with NES sequences are actively transported from the nucleus to the cytoplasm. Therefore, when cultured in the presence of LMB, migration to the nucleus is inhibited, and accumulation in the nucleus (localization) Change) is observed. Therefore, when a candidate substance is added to a medium, if protein nuclear export is inhibited as in the case of LMB addition, the candidate substance can be identified as a nuclear export inhibitor. As a method of knowing the localization and behavior of proteins in cells, an antibody is reacted with cells, a fluorescently labeled secondary antibody is bound, and the localization of the proteins is observed indirectly by observing the fluorescence localization. The indirect fluorescent antibody method is widely used. This method requires labor and time, and there are problems such as differences in the observed localization due to cell fixation methods and cell membrane permeabilization with surfactants, and difficulty in processing a large number of specimens. .

従って、本発明は、簡便かつ確実に新規の核外輸送阻害物質を同定するための新しい技術手段を提供することを目的としている。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a new technical means for easily and reliably identifying a novel nuclear export inhibitor.

また、現在までに蛋白質のNESと結合する主要な核外輸送因子はCRM1しかみつかっていない。しかし、既知のCRM1結合NES配列のほかにも新たなNES配列が見いだされれば、その新規NES配列と結合する新しい核外輸送因子を特定し、その因子に対する特異的阻害剤の開発が可能となるものと期待される。   To date, only CRM1 has been found as the major nuclear exporter that binds to protein NES. However, if a new NES sequence is found in addition to the known CRM1-binding NES sequence, a new nuclear export factor that binds to the new NES sequence can be identified, and a specific inhibitor for that factor can be developed. Expected.

本発明は、上記の課題を解決するための手段として、真核細胞における蛋白質の核外輸送を阻害する物質をスクリーニングする方法であって、
(1)レポーター蛋白質と核外輸送シグナル(NES)ペプチドの融合体を真核細胞内で発現させ、
(2)候補物質を真核細胞内に導入し、
(3)レポーター蛋白質のシグナルが真核細胞の核内に位置する場合に、候補物質を目的物質として同定する、
ことを特徴とする蛋白質核外輸送阻害物質のスクリーニング方法を提供する。
The present invention is a method for screening a substance that inhibits the nuclear export of a protein in a eukaryotic cell as a means for solving the above problems,
(1) A fusion of a reporter protein and a nuclear export signal (NES) peptide is expressed in a eukaryotic cell,
(2) introducing a candidate substance into a eukaryotic cell;
(3) When a reporter protein signal is located in the nucleus of a eukaryotic cell, the candidate substance is identified as the target substance.
A screening method for a protein nuclear export inhibitor is provided.

このスクリーニング方法においては、NESペプチドが、その1または複数のアミノ酸残基を欠失、他のアミノ酸残基に置換、または1または複数のアミノ酸残基を付加した変異NESペプチドであることを態様の一つとしている。   In this screening method, the NES peptide is a mutant NES peptide in which one or more amino acid residues are deleted, replaced with another amino acid residue, or one or more amino acid residues are added. It is one.

さらに本発明は、レポーター蛋白質とNESペプチドの融合体を細胞内で発現する真核細胞を提供する。この真核細胞は、前記融合体をコードするDNAを染色体DNAに組込んだものであることを好ましい態様としている。さらにこの真核細胞においては、NESペプチドが、その1または複数のアミノ酸残基を欠失、他のアミノ酸残基に置換、または1または複数のアミノ酸残基を付加した変異NESペプチドであることを一つの態様としている。また、このような真核細胞の具体例として前記融合体を染色体DNAに組込んだイヌ腎臓由来Madin-Darby Canine Kidney(MDCK)細胞を提供する。   Furthermore, the present invention provides a eukaryotic cell that expresses a fusion of a reporter protein and an NES peptide in the cell. This eukaryotic cell has a preferred embodiment in which DNA encoding the fusion is incorporated into chromosomal DNA. Furthermore, in this eukaryotic cell, the NES peptide is a mutant NES peptide in which one or more amino acid residues are deleted, replaced with another amino acid residue, or one or more amino acid residues are added. One embodiment is adopted. In addition, as a specific example of such a eukaryotic cell, a canine kidney-derived Madin-Darby Canine Kidney (MDCK) cell in which the fusion is incorporated into chromosomal DNA is provided.

本発明のスクリーニング方法によれば、レポーター蛋白質とNESペプチドの融合体(以下、Rep-NESと記載することがある)の細胞内局在を指標として、候補物質の核外輸送阻害活性を評価する。Rep-NESの局在はレポーター蛋白質のシグナルを目視することによって観察可能である。例えばレポーター蛋白質として緑色蛍光蛋白質(GFP)を用いた場合には、GFP-NESの細胞内での局在は、適切な励起光(GFPで通常用いられている励起光に準ずる)を当てることにより、明るい緑色の蛍光を発するので目視での観察が容易である。   According to the screening method of the present invention, the nuclear transport inhibitory activity of a candidate substance is evaluated using the intracellular localization of a fusion of a reporter protein and an NES peptide (hereinafter sometimes referred to as Rep-NES) as an index. . The localization of Rep-NES can be observed by visually observing the reporter protein signal. For example, when green fluorescent protein (GFP) is used as the reporter protein, the localization of GFP-NES in the cell is performed by applying appropriate excitation light (according to excitation light normally used for GFP). Since it emits bright green fluorescence, visual observation is easy.

また、細胞の固定を必要とせず、生きたまま観察が可能であり、局在の変化(阻害剤の効果)を短時間(15〜30分)で判定することができる。さらに、多数の細胞を同一に対象とすることができるため、ハイスループットのアッセイが可能である。   In addition, the cells can be observed without being fixed, and a change in localization (effect of the inhibitor) can be determined in a short time (15 to 30 minutes). Furthermore, since a large number of cells can be targeted identically, a high-throughput assay is possible.

Rep-NESを染色体DNAに組込んだMDCK細胞は、細胞分裂を経てもRep-NESが安定に維持される安定発現細胞株なので継代による維持が容易である。しかもMDCK細胞は、通常の真核細胞培養に用いられているイーグル培地(MEM)で維持が可能で、接着細胞のなかでも付着性がよく、扱いやすい。細胞倍加時間も18-24時間程度と、良く増殖する。   MDCK cells incorporating Rep-NES into chromosomal DNA are stable expression cell lines in which Rep-NES is stably maintained even after cell division, and thus can be easily maintained by passage. Moreover, MDCK cells can be maintained in Eagle's medium (MEM) that is used for normal eukaryotic cell culture, and have good adherence among adherent cells and are easy to handle. Cell doubling time grows well at around 18-24 hours.

さらに、変異NESを使用することで、様々な作用点をもつ物質のスクリーニングにも対応することができる。   Furthermore, by using mutant NES, it is possible to cope with screening of substances having various action points.

レポーター蛋白質としては、例えば、公知の緑色蛍光蛋白質(GFP)、青色蛍光蛋白質(CFP)、黄色蛍光蛋白質(YFP)、赤色蛍光蛋白質(RFP)やそれらの変異体等から適宜に選択することができる。また、発光蛋白質(例えば、ホタルルシフェラーゼ、クリックビートルルシフェラーゼ、ウミシイタケルシフェラーゼやそれらの変異体等)を使用することもできる。これらのレポーター蛋白質は、そのアミノ酸配列や、それをコードするcDNAが公知(例えばGenBankデータベース等)である。   The reporter protein can be appropriately selected from, for example, known green fluorescent protein (GFP), blue fluorescent protein (CFP), yellow fluorescent protein (YFP), red fluorescent protein (RFP), and mutants thereof. . In addition, a photoprotein (for example, firefly luciferase, click beetle luciferase, Renilla luciferase, or a mutant thereof) can also be used. These reporter proteins have known amino acid sequences and cDNAs encoding the same (for example, the GenBank database).

核外輸送シグナル(NES)ペプチドは、例えば、実施例に示したヒトPKIα蛋白質等のNES配列部分(LALKLAGLDI)を使用することができる。またインフルエンザウイルスNS2蛋白質、ヒト免疫不全ウイルス(HIV-1)Rev蛋白質等のNES配列部分を使用することもできる。さらに、GenBankデータベースには「Nuclear Export Signal」として298個の蛋白質が登録されている。NES活性の中心であるNESペプチドのアミノ酸配列基本構造は、8−9アミノ酸からなり、具体的にはL X (1-2) LX2 LXLである。ただし、Lはロイシン、Xは任意のアミノ酸である。Lの代わりにメチオニンM,バリンV,イソロイシンIとなる場合もある。任意のアミノ酸Xの数が異なる場合もある。さらに、既にNES配列として報告されているものでは、これより数アミノ酸長い配列全体を指す場合もある。本発明においては、これら公知のNES蛋白質からNESペプチドを選択して使用することができる。また、変異NESペプチドは、公知のNESペプチドをコードするDNAを対象として変異導入型のPCR法により変異ペプチドを作成するなどの方法で取得することができる。 As the nuclear export signal (NES) peptide, for example, an NES sequence portion (LALKLAGLDI) such as human PKIα protein shown in the Examples can be used. NES sequence portions such as influenza virus NS2 protein and human immunodeficiency virus (HIV-1) Rev protein can also be used. Furthermore, 298 proteins are registered in the GenBank database as “Nuclear Export Signal”. The basic structure of the amino acid sequence of the NES peptide, which is the center of NES activity, consists of 8-9 amino acids, specifically LX (1-2) LX 2 LXL. However, L is leucine and X is any amino acid. In some cases, methionine M, valine V, and isoleucine I may be substituted for L. The number of any amino acid X may be different. Furthermore, in the case of what has already been reported as a NES sequence, it may refer to the entire sequence several amino acids longer than this. In the present invention, an NES peptide can be selected from these known NES proteins and used. A mutant NES peptide can be obtained by a method such as creating a mutant peptide by a mutagenesis PCR method using a DNA encoding a known NES peptide as a target.

レポーター蛋白質とNESペプチドの融合体(Rep-NES)は、例えば、レポーター蛋白質をコードするDNAとNESペプチドをコードするDNAを連結し、この融合DNAを真核細胞の核内で発現させる。すなわち、真核細胞発現ベクターに前記のDNAを連結挿入し、このベクターを真核細胞内に公知の方法で導入する。発現ベクターとしては、例えば、pKA1、pCDM8、pSVK3、pSVL、pBK-CMV、pBK-RSV、EBVベクター、pRS、pYE82などのベクターが使用可能である。また発現ベクターを真核細胞に導入するには、電気穿孔法、リン酸カルシウム法、カチオニックリポゾーム法、DEAEデキストラン法など公知の方法を用いることができる。
上記例で、発現ベクターに、真核細胞での安定発現細胞株選択のための適切な抗生物質耐性遺伝子がコードされていない場合は、前記のDNAを連結挿入したベクターとともにネオマイシン耐性pCMV-neo、ハイグロマイシン耐性pCMV-Hygなどのベクターを一緒に導入(コトランスフェクション)する。
The reporter protein and NES peptide fusion (Rep-NES), for example, links the DNA encoding the reporter protein and the DNA encoding the NES peptide, and expresses this fusion DNA in the nucleus of a eukaryotic cell. That is, the above DNA is ligated and inserted into a eukaryotic cell expression vector, and this vector is introduced into the eukaryotic cell by a known method. Examples of expression vectors that can be used include vectors such as pKA1, pCDM8, pSVK3, pSVL, pBK-CMV, pBK-RSV, EBV vector, pRS, and pYE82. In order to introduce the expression vector into eukaryotic cells, known methods such as electroporation, calcium phosphate method, cationic liposome method, DEAE dextran method and the like can be used.
In the above example, when an appropriate antibiotic resistance gene for selection of a stable expression cell line in eukaryotic cells is not encoded in the expression vector, the neomycin resistant pCMV-neo, together with the vector in which the DNA is ligated and inserted, A vector such as hygromycin resistant pCMV-Hyg is introduced (co-transfected) together.

真核細胞としては、動物、植物、菌類、原生生物の細胞を使用することがきるが、哺乳動物細胞が好ましく、特に実施例に示したイヌ腎臓由来Madin-Darby Canine Kidney(MDCK)が好ましい。それは第一に、付着細胞であるため顕微鏡での形態観察が容易であること、第二に、細胞自体が哺乳動物細胞の中でも比較的大きい方であるので、核と細胞質が通常の光学顕微鏡ではっきりと識別が可能であること、第三に哺乳動物細胞の培養に広く用いられているMEM培地および血清で増殖が可能であること、第四に、付着性および増殖性が哺乳動物細胞の中でも比較的強いのでスクリーニング時にも扱いやすいこと、が挙げられる。   As eukaryotic cells, cells of animals, plants, fungi and protists can be used, but mammalian cells are preferable, and canine kidney-derived Madin-Darby Canine Kidney (MDCK) shown in the Examples is particularly preferable. First, because it is an adherent cell, it is easy to observe its morphology with a microscope. Second, since the cell itself is the larger of mammalian cells, the nucleus and cytoplasm can be observed with a conventional optical microscope. It can be clearly discriminated, it can be grown on MEM medium and serum widely used for culturing mammalian cells, and fourth, it is adherent and proliferative among mammalian cells. It is relatively strong and easy to handle during screening.

本発明のスクリーニング方法における候補物質は、例えば、有機または無機の化合物(特に低分子量の化合物)、タンパク質、ペプチド等である。これらの物質は、機能や構造が既知のものであっても未知のものであっても、純粋な精製標品であっても、濃度や含有量が未知の混合物であってもよい。例えば、天然物由来の化合物であれば、細菌の培養液の上清(細菌の代謝産生物)、放線菌の培養液の上清(放線菌の代謝産生物)、植物からの抽出液などが考えられる。また、「コンビナトリアルケミカルライブラリー」は、目的物質を効率的に特定するための被験物質群として有効な手段である。コンビナトリアルケミカルライブラリーの調製およびスクリーニングは、当該技術分野において周知である(例えば、米国特許第6,004,617号;5,985,365号を参照)。さらには、市販のライブラリー(例えば、米国ComGenex社製、ロシアAsinex社製、米国Tripos, Inc.社製、ロシアChemStar, Ltd社製、米国3D Pharmaceuticals社製、Martek Biosciences社製などのライブラリー)を使用することもできる。また、他種多様な候補物質を、Rep-NES発現細胞の集団に適用することによって、いわゆる「ハイスループットスクリーニング」を実施することもできる。   Candidate substances in the screening method of the present invention are, for example, organic or inorganic compounds (particularly low molecular weight compounds), proteins, peptides and the like. These substances may be known or unknown in function or structure, may be pure purified preparations, or may be a mixture having an unknown concentration or content. For example, in the case of a compound derived from a natural product, a bacterial culture supernatant (bacterial metabolite), an actinomycete culture supernatant (actinolytic metabolite), a plant extract, etc. Conceivable. Further, the “combinatorial chemical library” is an effective means as a test substance group for efficiently specifying a target substance. The preparation and screening of combinatorial chemical libraries is well known in the art (see, eg, US Pat. Nos. 6,004,617; 5,985,365). Furthermore, commercially available libraries (for example, libraries made by ComGenex, USA, Asinex, USA, Tripos, Inc., Russia ChemStar, Ltd, 3D Pharmaceuticals, Martek Biosciences, etc.) Can also be used. In addition, so-called “high-throughput screening” can be performed by applying various types of candidate substances to a population of Rep-NES expressing cells.

なお、以上の方法の方法における遺伝子工学および分子生物学的技術は、文献(例えばSambrook and Maniatis, in Molecular Cloning-A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, 1989; Ausubel, F. M. et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York, N.Y, 1995等)に基づいて当業者であれば特段の困難性なく実施することができる。   The genetic engineering and molecular biological techniques in the above methods are described in literature (eg Sambrook and Maniatis, in Molecular Cloning-A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, 1989; Ausubel, FM et al. The current protocol in Molecular Biology, John Wiley & Sons, New York, NY, 1995).

以下、実施例を示して本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の例によって限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is shown and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not limited by the following examples.

クロンテック社GFP発現プラスミドに、PKIのNES配列を融合したプラスミドを作製した。具体的には、pEGFP-C1にヒトPKIα(GenBank/BC022265)のNES配列(LALKLAGLDI:SEQ ID No. 1)を、5’-aatttagccttgaaattagcaggtcttgatatcg-3’(SEQ ID No. 2)および5’-gatccgatatcaagacctgctaatttcaaggcta-3’(SEQ ID No. 3)のプライマーをin vitroリン酸化およびアニーリングさせてpEGFP-C1のBamHIサイトにライゲーションして作製した。このプラスミドを以下pEGFP-NESと呼ぶことがある。24ウエル細胞プレートにイヌ腎臓由来Madin-Darby Canine Kidney(MDCK)細胞をまき、37℃で一晩培養した。プラスミドpEGFP-NES 2μgとトランスフェクション試薬リポフェクタミン2000(invtrogen社)6μlおよび、Opti-MEM(Invitrogen社)100μlを加え、その溶液をMDCK細胞に添加した(トランスフェクション)。4時間後に培地交換し、MEM 5%血清の培養液におきかえた。37℃CO2インキュベータ中で24時間後、細胞をトリプシン処理でディッシュからはがし、90mmディッシュに細胞密度を変えてまきなおし、800ug/mLのG418(ナカライテスク)を含むMEM 5%血清培地中で安定発現細胞株を選択、コロニーを単離し、蛍光顕微鏡観察により細胞質での蛍光強度が高い細胞を選択した。pEGFP-C1にはG418耐性遺伝子がコードされているので、プラスミドが染色体に安定に組み込まれた細胞は生き残ることが出来るがそれ以外の細胞は死滅する。 A plasmid was prepared by fusing the NES sequence of PKI to the Clontech GFP expression plasmid. Specifically, the human PKIα (GenBank / BC022265) NES sequence (LALKLAGLDI: SEQ ID No. 1) is added to pEGFP-C1, 5'-aatttagccttgaaattagcaggtcttgatatcg-3 '(SEQ ID No. 2) and 5'-gatccgatatcaagacctgctaatttcaaggcta- The 3 ′ (SEQ ID No. 3) primer was prepared by in vitro phosphorylation and annealing and ligation to the BamHI site of pEGFP-C1. This plasmid may hereinafter be called pEGFP-NES. Canine kidney-derived Madin-Darby Canine Kidney (MDCK) cells were seeded in 24-well cell plates and cultured overnight at 37 ° C. 2 μg of plasmid pEGFP-NES, 6 μl of transfection reagent Lipofectamine 2000 (Invtrogen) and 100 μl of Opti-MEM (Invitrogen) were added, and the solution was added to MDCK cells (transfection). After 4 hours, the medium was changed and replaced with a culture medium of MEM 5% serum. After 24 hours in a 37 ° C CO 2 incubator, the cells are detached from the dish by trypsinization, re-spread to 90 mm dish, and stable in MEM 5% serum medium containing 800 ug / mL G418 (Nacalai Tesque). An expression cell line was selected, colonies were isolated, and cells with high fluorescence intensity in the cytoplasm were selected by fluorescence microscopy. Since pEGFP-C1 encodes a G418 resistance gene, cells in which the plasmid is stably integrated into the chromosome can survive, but the other cells die.

樹立したMDCK-GFP-NES細胞(GFPNES#5細胞株)はMEM培地に5%FBSを添加して維持した。   The established MDCK-GFP-NES cells (GFPNES # 5 cell line) were maintained by adding 5% FBS to the MEM medium.

核外輸送阻害剤感受性試験は、以下のように行った。培養ディッシュにGFPNES#5細胞株を播いて24時間後、既知の核外輸送阻害剤であるレプトマイシンB(LMB)を濃度を変えて添加し、その局在の変化を蛍光顕微鏡で経時的に観察を行い、撮像した(図1)。   The nuclear export inhibitor sensitivity test was performed as follows. 24 hours after seeding the GFPNES # 5 cell line in a culture dish, leptomycin B (LMB), a known nuclear export inhibitor, was added at different concentrations, and the change in localization was observed over time using a fluorescence microscope. Observation was performed and images were taken (FIG. 1).

図1に示したように、LMB非添加(LMB(-))では、NES配列の働きにより、GFP-NESは細胞内では細胞質に輸送されているので、細胞質が比較的強く蛍光を発する局在が観察される。これに対し、LMBを300pg/mL、1、3、10ng/mLと濃度を変えて添加することにより、NES配列の働きが阻害されることにより、GFP-NESの核から細胞質への移行が阻害され、1ng/mLより核への蓄積が観察される。これまでの報告(Watanabe K et al., Virus Res 77, 31- (2001), Sato H et al., Virology 352, 121- (2006)等)で用いられている濃度(10ng/mL)では添加25分後より核への局在(蓄積)が観察された。この核への蓄積は24時間以上安定に観察できる。   As shown in Fig. 1, in the absence of LMB (LMB (-)), GFP-NES is transported into the cytoplasm by the action of the NES sequence, so that the cytoplasm is relatively strongly fluorescent. Is observed. In contrast, the addition of LMB at 300 pg / mL, 1, 3, and 10 ng / mL at different concentrations inhibits the function of the NES sequence, thereby inhibiting the transfer of GFP-NES from the nucleus to the cytoplasm. And accumulation in the nucleus is observed from 1 ng / mL. Added at the concentration (10 ng / mL) used in previous reports (Watanabe K et al., Virus Res 77, 31- (2001), Sato H et al., Virology 352, 121- (2006), etc.) After 25 minutes, localization (accumulation) in the nucleus was observed. This accumulation in the nucleus can be observed stably for more than 24 hours.

核外輸送阻害剤のスクリーニングは以下のように実施することが可能である。96ウエルプレートにMDCK-GFP-NES細胞株を播き、この培地に候補物質(たとえば予めフィルター濾過滅菌した、細菌の培養上清)を加えることでGFP蛍光の局在の変化がおきるかを観察することで行うことができる。多数検体をこなす為に、たとえば1万種類の細菌からの代謝産生物をスクリーニングする場合、予め10種類の細菌培養上清の混合液を1000種類作製する。まずこの1000種類の混合液を細胞培養液に添加し、GFP蛍光の局在変化を引き起こす混合液の候補を選び出し(1次スクリーニング)、候補となった混合液を今度は1種類ずつ個別に細胞培養液に添加し、GFP蛍光の局在変化を引き起こす代謝産生物をもつ細菌を選び出す(2次スクリーニング)。   Screening for nuclear export inhibitors can be performed as follows. Inoculate a 96-well plate with the MDCK-GFP-NES cell line, and observe whether the localization of GFP fluorescence changes by adding a candidate substance (eg, bacterial culture supernatant previously filtered and sterilized by filtration) to this medium. Can be done. To screen a large number of specimens, for example, when screening metabolite from 10,000 kinds of bacteria, 1000 kinds of mixed liquids of 10 kinds of bacterial culture supernatants are prepared in advance. First, add 1000 kinds of liquid mixture to the cell culture medium, select the liquid mixture candidate that causes the change in localization of GFP fluorescence (primary screening), and then select the liquid mixture that became the candidate one cell at a time. Add to the culture and select bacteria with metabolites that cause local changes in GFP fluorescence (secondary screening).

MDCK-GFP-NES細胞株を様々な濃度のLMBで処理した場合の緑色蛍光シグナルを観察した顕微鏡像である。It is the microscope image which observed the green fluorescence signal at the time of processing MDCK-GFP-NES cell line with LMB of various concentration.

Claims (6)

真核細胞における蛋白質の核外輸送を阻害する物質をスクリーニングする方法であって、
(1)レポーター蛋白質と核外輸送シグナル(NES)ペプチドの融合体を真核細胞内で発現させ、
(3)レポーター蛋白質のシグナルが真核細胞の核内に位置する場合に、候補物質を目的物質として同定する、
ことを特徴とする蛋白質核外輸送阻害物質のスクリーニング方法。
A method for screening a substance that inhibits nuclear export of a protein in a eukaryotic cell,
(1) A fusion of a reporter protein and a nuclear export signal (NES) peptide is expressed in a eukaryotic cell,
(3) When a reporter protein signal is located in the nucleus of a eukaryotic cell, the candidate substance is identified as the target substance.
A screening method for a protein nuclear export inhibitor.
NESペプチドが、その1または複数のアミノ酸残基を欠失、他のアミノ酸残基に置換、または1または複数のアミノ酸残基を付加した変異NESペプチドである請求項1のスクリーニング方法。 The screening method according to claim 1, wherein the NES peptide is a mutant NES peptide in which one or more amino acid residues are deleted, substituted with another amino acid residue, or one or more amino acid residues are added. レポーター蛋白質とNESペプチドの融合体を細胞内で発現する真核細胞。 A eukaryotic cell that expresses a fusion of a reporter protein and an NES peptide in the cell. 前記融合体をコードするDNAを染色体DNAに組込んだ請求項3の真核細胞。 The eukaryotic cell according to claim 3, wherein the DNA encoding the fusion is incorporated into chromosomal DNA. NESペプチドが、その1または複数のアミノ酸残基を欠失、他のアミノ酸残基に置換、または1または複数のアミノ酸残基を付加した変異NESペプチドである請求項3または4の真核細胞。 The eukaryotic cell according to claim 3 or 4, wherein the NES peptide is a mutant NES peptide in which one or more amino acid residues are deleted, substituted with another amino acid residue, or one or more amino acid residues are added. イヌ腎臓由来Madin-Darby Canine Kidney(MDCK)細胞である請求項3、4または5の真核細胞。 The eukaryotic cell according to claim 3, 4 or 5, which is a canine kidney-derived Madin-Darby Canine Kidney (MDCK) cell.
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