JP2009510131A - Sumo化制御剤及びその用途 - Google Patents

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Abstract

本発明は、SUMO化を制御するために有用な新規な薬剤に関する。特に、本発明は:(i)医薬的に有効な量のHLS−5ポリペプチド、そのアイソフォーム、その機能フラグメント、又はその医薬組成物;又は(ii)HLS−5又はその活性の、内在性のレベルを調整することが可能な化合物又は組成物;又は(iii)それらの組合せ、を含んでなるSUMO化制御剤に関する。

Description

本発明は、SUMO(スモ)化を制御するために有用な新規な薬剤に関する。特に、本発明は、医薬的に有効な量のHLS−5ポリペプチド又はその機能フラグメント又はその医薬組成物か;又は、HLS−5又はその活性の、内在性のレベルを調整することができる化合物又は組成物、のいずれかを含んでなるSUMO化制御剤に関する。
タンパク質の翻訳後修飾は、既存の、個々のタンパク質、複合体、及び細胞内構造物の機能に、迅速な変化を引き起すことが可能であることから、多くの細胞プロセスにおいて重要な役割をもつ。したがって、タンパク質の翻訳後修飾は、タンパク質の活性、安定性、又は局在化を調節する重要な手段である。最近、ユビキチンに配列類似性をもち、かつ標的タンパク質を修飾する、いくつかの小型タンパク質が同定されている。いくつかのユビキチン様修飾因子(UBL)は、SUMO(小型ユビキチン関連修飾因子)、Rubi(Nedd8とも呼ばれる)、Apg8、及びApg12を包含する。哺乳類では、SUMOファミリーの4つのメンバー:SUMO−1であって、PIC−1、セントリン、又はGMP1としても知られ、ヒトでは101アミノ酸ポリペプチドである;及び、相同性の高いポリペプチド、SUMO−2、SUMO−3、及びSUMO−4、が記述されている。SUMO−1は、ユビキチンと約18%の配列同一性を共有するのみであるが、双方のポリペプチドは共通の三次元構造を共有する。
SUMO化によるタンパク質修飾の経路は、ユビキチン化による充分にキャラクタライズされた修飾経路に類似してはいるが、異なる酵素のセットが関与している。SUMOは、最初は不活性な前駆体として作られる。前駆体は次に、タンパク質分解性の切断によりプロセスされ、露出されたカルボキシ末端グリシン残基をもつ、活性のある修飾因子ポリペプチドを生じる。露出されたグリシンは、SUMOのカルボキシル末端と標的タンパク質のリジン残基との間のイソペプチド結合の形成に必要である。このSUMOプロセッシング反応は、SUMO活性化酵素E1(SAE1/SEA2)として知られるシステインプロテアーゼ、SUMOコンジュゲート化酵素E2(UBC9)、SUMOリガーゼE3、及びSUMO切断酵素によって触媒される。E1活性化酵素及びE2コンジュゲート化酵素は、基質特異性を与えるE3ユビキチンリガーゼにより、SUMOに基質への結合を準備させる(デステッロ(Desterro)ら著、「フェブス・レターズ(FEBS Lett.)」、1997年、第417巻、297−300;ジョンソン(Johnson)ら著、「ディ・エンボ・ジャーナル(Embo J.)」、1997年、第16巻、p.5509−5519)。SUMO化については、RINGドメイン含有タンパク質、特に活性化STATのタンパク質阻害剤(PIAS)ファミリーが、E3リガーゼ酵素として同定された(ジョンソン及びグプタ(Johnson&Gupta)著、「セル(Cell)」、2001年、第106巻、p.735−744。核輸送におけるその機能について先にキャラクタライズされているヌクレオポリンRanBP2はまた、SUMO1のためのE3リガーゼであり、RINGフィンガーモチーフに対し、何ら機能上の相同性をもたないように見える。RanBP2は、インビトロではいくつかのSUMO標的に対しE3リガーゼ活性を作用させるが(例えばSp100)それらの全てに対してではなく(事実p53は、PIAS1によりSUMO化されたが、RanBP2ではSUMO化されなかった)、基質特異性を示している(ピクラー(Pichler)ら著、「セル」、2002年、第108巻、p.109−120;ピクラーら著、「ネイチャー・ストラクチャー・アンド・モレキュラー・バイオロジー(Nat Struct.Mol Biol.)」、2004年、第11巻、p.984−991)。
PIASタンパク質は、多くの転写因子、例えばLEF−1及び核受容体のトランス活性化を、少なくとも一部はSUMO化により調節する(コタヤ(Kotaja)ら著、「ザ・ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー(J Biol.Chem)」、2002年、第277巻、p.17781−17788;ニシダ及びヤスダ(Nishida&Yasuda)著、「ザ・ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー」、2002年、第277巻、p.41311−41317;ロジャース(Rogers)ら著、「ザ・ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー」、2003年、第278巻、p.30091−30097;サクデフ(Sachdev)ら著、「ジーンズ・アンド・ディベロプメント(Genes Dev.)」、2001年、第15巻、p.3088−3103)。最近、GATA−1及びGATA−2が、SUMO−1及びPIASyにより翻訳後修飾され、転写活性の抑制をもたらすこと(チュン(Chun)ら著、「サーキュレイション・リサーチ(Circ Res」、2003年、第92巻、p.1201−1208;コラビン(Collavin)ら著、「プロシーディングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシズ(Proc.Natl.Acad.Sci.USA)」、2004年、第101巻、p.8870−8875);逆に、SUMO化がGATA−4のトランス活性化能力を増大すること(ワン(Wang)ら著、「ザ・ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー」、2004年、第279巻、第47号、p.49091)が示された。転写装置の成分へのSUMO付加は、転写を活性化すること及び抑制することの双方が可能である。しかしながら殆どの場合、転写因子のSUMO修飾は抑制をもたらしており、核小体内での保持から、ヒストン脱アセチル化酵素の動員にいたるまで、このことを説明するために種々のモデルが提案されてきた(バージャー(Verger)ら著、「エンボ・レポーツ(EMBO Rep」、2003年、第4巻、p.137−142)。
SUMO化は、ポリ−ユビキチン化とは対照的に、ユビキチン様の動的及び可逆的な翻訳後修飾系であり、変性をもたらすことはないが、タンパク質相互作用、細胞内局在、又は安定性に影響を及ぼすことが可能であって、転写調節をもたらし、核局在化に変化をもたらす(バージャーら著、2003年、上記)。
いくつかの既知のSUMO基質は、アポトーシスの重要なモジュレータである。アポトーシス又はプログラムされた細胞死は、多細胞生物の発生及びホメオスタシスに関与している。アポトーシスの正常なプロセスにおける変化は、癌、自己免疫疾患、炎症症状、変性症候群、及び感染性疾患を含む、種々の病理学的症状において起こる。
ウイルスは、宿主細胞内の本質的な生化学的経路を標的とすることが可能な、多機能タンパク質を有する。いくつかのウイルスタンパク質はまた、宿主細胞タンパク質のSUMO修飾のための、並びにSUMO化状態を変えるための基質として同定されている(ウイルソン及びランガサミ(Wilson&Rangasamy))著、「ウイルス・リサーチ(Virus Res.」、2001年、第81巻、p.17−27。ヒトパピローマウイルス、サイトメガロウイルス、アデノウイルス、及びヘルペスウイルスのようなウイルスは、それ自身の有害な目的のために細胞のSUMOを利用することがある。いくつかの場合には、ウイルスタンパク質のSUMO化は、それらに核を標的とさせて細胞の複製機構を支配できるようにし、ウイルスの繁殖を可能にする。興味深いことに、ウイルス及び細胞双方の遺伝子の強力なグローバルな転写活性化因子であるアデノウイルスタンパク質、Gam1はまた、E1ヘテロダイマー(SAE1/SAE2)の活性を妨害することにより、SUMO経路を阻害し、SUMO未修飾の基質の蓄積をもたらす(ボッギオ(Boggio)ら著、「モレキュラー・セル(Mol Cell」、2004年、第16巻、p.549−561)。
SUMO基質が、細胞増殖及び分化の調節に重要な役割をもつ多くのタンパク質を包含しているという発見は、ユビキチン化と同様に、変化したSUMO化が疾病の発症又は進行に寄与してもよいことを示唆している。事実、最近のデータは、病原感染、癌、及び神経変性疾患を含むいくつかの疾患が、SUMO化の変化に関連することを示唆している。細胞のSUMO化系は、いくつかのウイルス及び細菌性病原体により、複製及び感染を優先するべく搾取される(ウイルソン及びランガサミ、2001年、上記)。1つの顕著な実例は、ブラック・プラーク(Black Plaque)用の細菌剤、ペスト菌(エルシニア・ペスティス(Yersinia pestis))のYopJタンパク質が、SUMOプロテアーゼ同族体をコードしており、その活性が宿主の免疫応答の阻害に寄与しているという知見である(オルト(Orth)ら著、「サイエンス(Science)」、2000年、第290巻、p.1594−1597)。いくつかの腫瘍抑制因子及び癌遺伝子の活性及び/又は局在が、SUMO修飾によって調節されるという観測は、SUMOコンジュゲート化マシーナリの変化、又は特異基質のSUMO修飾における変化が、癌に寄与するかもしれないという可能性を提起している。この仮説にはさらなる研究が必要であるが、急性前骨髄性白血病では、PML−RAR融合タンパク質がSUMO修飾されないのに対し、この疾患の有効な治療法である三酸化ヒ素が、該融合タンパク質のSUMO化を回復させることに注目するのは興味深い(ミラー(Miller)ら著、「ブラッド(Blood)」、1998年、第92巻、p.4308−4316)。SUMOは、ハンチントン病、パーキンソン病及びニューロン核内封入体病を含む、いくつかの神経変性疾患を特徴づける、核内封入体に局在することが示されている(パウントニー(Pountney)ら著、「エクスペリメンタル・ニューロロジー(Exp Neurol)」、2003年、第184巻、p.436−446;テラシマ(Terasima)ら著、「ニューロレポート(Neuroreport)」、2002年、第13巻、p.2359−2364;ウエダ(Ueda)ら著、「バイオケミカル・アンド・バイオフィジカル・リサーチ・コミュニケーションズ(Biochem Biophys Res Commun)」、2002年、第293巻、p.307−313)。SUMO−2の過剰発現は、アルツハイマー病の発症に関係する事象であるα−アミロイド前駆体タンパク質のプロセッシングに影響を及ぼし、ショウジョウバエ(Drosophila)におけるSUMOコンジュゲート化経路の遺伝的操作は、少なくとも2つのポリグルタミン反復性疾患、脊髄延髄性筋委縮(SBMA)及びハンチントンにおいて、SUMO化が神経変性に寄与することを示している(チャン(Chan)ら著、「ヒューマン・モレキュラー・ジェネティクス(Hum Mol Genet)」、2002年、第11巻、p.2895−2904;リー(Li)ら著、「プロシーディングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシズ(Proc.Natl.Acad.Sci.USA)」、2003年、第100巻、p.259−264;ステファン(Steffan)ら著、「サイエンス(Science)」、2004年、第304巻、p.100−104)。
したがって、翻訳後修飾因子SUMOの調節及び機能をますます理解すること、及び標的タンパク質へのその付加を制御することは、遺伝子発現、ゲノム維持、及びシグナル伝達を調節する機構への新たな洞察を示す可能性に加えて、いくつかのヒトの疾患における治療的介入のための新規な標的を提供するかもしれない。
本発明者らは、HLS−5がSUMO化に影響を及ぼし得ることを見出した。いくつかの例においてHLS−5は、SUMO化経路のメンバーに影響を及ぼすことにより、及び/又は、基質、例えばPIAS1、SUMO1,及びUbc9と競合することにより、いくつかの分子がSUMO化されるのを阻害する。一方、他の例では、HLS−5はいくつかのタンパのSUMO化を増大する。本発明者らはまた、HLS−5がSUMO化に対しグローバルな影響をもつことが可能であること、すなわち多様なタンパク質のSUMO化に影響を及ぼすことを示している。
したがって、本発明の第1の観点は:
(i)医薬的に有効な量のHLS−5ポリペプチド、そのアイソフォーム、その機能フラグメント、又はその医薬組成物;又は
(ii)HLS−5又はその活性の、内在性のレベルを調整することが可能な化合物又は組成物;又は
(iii)それらの組合せ、
を含んでなるSUMO化制御剤である。
いくつかの実施態様においては、HLS−5ポリペプチドは、配列番号2、配列番号4、又は配列番号6に示された配列、又はそれと実質的に相同なポリペプチドか、或いはその機能フラグメントを含んでなることができる。
本発明のHLS−5ポリペプチドはまた、制限されることなく以下の:
1.その1以上のアミノ酸がその対応するD−アミノ酸により置き換えられているHL
S−5ポリペプチド。当業者は、標準的な方法により、レトロ−インベルソ・アミノ酸配列が合成可能であることを認識するであろう。例えば、コレブ及びグッドマン(Chorev&Goodman)著、「アカウンツ・オブ・ケミカル・リサーチ(Acc Chem Res)」、1993年、第26巻、p.266−273参照;
2.そのペプチド結合が、代謝分解に対しさらに抵抗性な構造によって置き換えられて
いる、HLS−5のペプチドミメティック化合物。例えば、オルソン(Olson)ら著、「ジャーナル・オブ・メディシナル・ケミストリー(J.Med.Chem.)」、1993年、第36巻、p.3039−3049参照;
3.個々のアミノ酸が類似構造物により置き換えられている、HLS−5ポリペプチド、例えば、その電荷を修飾するための、修飾された末端か、アルキル、アシル、又はアミノ置換基をもつかもたないgem−ジアミノアルキル基、もしくはアルキルマロニル基
を含む、ポリペプチド類似体も包含することが明確に理解されるべきである
かかる代替え構造物の使用は、それが生理的条件下の分解に対し、より耐性があることから、有意に長い体内半減期を提供することが可能である。
ポリペプチド類似体コンビナトリアル合成のため、及び、ポリペプチド及びポリペプチド類似体のスクリーニングのための方法は、当該技術分野において周知である(例えば、ガロップ(Gallop)ら著、「ジャーナル・オブ・メディシナル・ケミストリー」、1994年、第37巻、p.1233−1251参照)。本発明のHLS−5ポリペプチドが、改良された活性、安定性、及びバイオアベイラビリティをもつ化合物のデザイン及び合成のための鋳型として有用であることは、特に検討されている。
好ましくは、アミノ酸置換基が使用される場合、置換基は保存性であり、すなわち、アミノ酸は同様のサイズ及び電荷特性をもつもので置き換えられる。
いくつかの実施態様においては、HLS−5ポリペプチドは、HLS−5をコードするポリヌクレオチドを含んでなるベクターから、インビボで発現されることができる。いくつかの実施態様では、HLS−5ポリヌクレオチドは:
(a) 配列番号1、配列番号3、又は配列番号5に示されたヌクレオチド配列か、又はその機能フラグメントを含んでなるポリヌクレオチド;
(b) 配列番号1、配列番号3、又は配列番号5に示されたヌクレオチド配列か、又はその機能フラグメントに対し、選択的にハイブリダイズすることが可能なヌクレオチド配列を含んでなるポリヌクレオチド;
(c) (a)又は(b)に定義されたポリヌクレオチドへの遺伝コードの結果としての縮重である、ポリヌクレオチド配列を含んでなるポリヌクレオチド;及び
(d) (a)又は(b)のポリヌクレオチドに対し相補的なポリヌクレオチド、
からなる1以上の群より選択されることができる。
本発明はまた、HLS−5ポリヌクレオチドを含んでなるベクター、例えば、宿主細胞において前記ポリヌクレオチドの発現を指示することが可能な制御配列に対しオペラブリーに結合されたHLS−5ポリヌクレオチドを含んでなる発現ベクターも提供する。
したがって、第2の観点においては、本発明は、宿主細胞において前記ポリヌクレオチドの発現を指示することができる調節配列に対しオペラブリーに結合された、HLS−5ポリヌクレオチドを含んでなるベクターを含んでなる、SUMO化制御剤を提供する。
第3の観点においては、本発明は、インビボにおいてSUMO化を制御する方法であって、それを必要とする患者に対し:
(i)医薬的に有効な量のHLS−5ポリペプチド、そのアイソフォーム、その機能フラグメント、又はその医薬組成物;又は
(ii)HLS−5又はその活性の、内在性のレベルを調整することが可能な化合物又は組成物;又は
(iii)それらの組合せ、
を、投与する段階を含んでなる方法を提供する。
いくつかの態様においては、SUMO化制御剤は、SUMO化をネガティブに制御する、すなわち直接又は間接的に、SUMO化を防止する、及び/又は、脱SUMO化プロセスによりSUMO化を逆転させることができる。なおもう1つの実施態様においては、SUMO化制御剤は、SUMO化をポジティブに制御する、すなわち直接又は間接的にSUMO化をもたらすことができる。
第4の観点においては、本発明は、インビトロにおいてSUMO化を制御する方法であって、細胞に対し:
(i)医薬的に有効な量のHLS−5ポリペプチド、そのアイソフォーム、その機能フラグメント、又はその医薬組成物;又は
(ii)HLS−5又はその活性の、内在性のレベルを調整することが可能な化合物又は組成物;又は
(iii)それらの組合せ、
を、投与する段階を含んでなる方法を提供する。
第5の観点においては、本発明は、症状を治療又は予防するための方法であって、患者に対し:
(i)医薬的に有効な量のHLS−5ポリペプチド、そのアイソフォーム、その機能フラグメント、又はその医薬組成物;又は
(ii)HLS−5又はその活性の、内在性のレベルを調整することが可能な化合物又は組成物;又は
(iii)それらの組合せ、
を、投与する段階を含んでなる方法を提供する。
いくつかの実施態様においては、症状は、SUMO化により直接的に影響又は制御されることができる。別の実施態様においては、症状は、SUMO化により直接的に影響又は制御されることはできない;しかしながら、SUMO化制御剤の投与は、該症状に関連するか又は影響を及ぼされるポリペプチドのSUMO化を制御することにより、該症状を改善、緩和、又は治療する。
本発明のSUMO化制御剤は、任意の好適な経路により投与されてよく、当業者は、治療されるべき症状のための最も好適な経路及び投薬量を、容易に決定することができるであろう。投薬量は、指導医又は獣医の自由裁量であり、治療されるべき症状の性質及び状態、治療されるべき患者の年齢および全身の健康状態、投与経路、及び、すでに投与されている可能性がある任意の先行治療に依存する。
SUMO化制御剤は、医薬的に許容される担体をさらに含んでなる組成物の形状で、投与されてもよい。これは通常、例えば、滅菌水、リン酸ナトリウム、マンニトール、ソルビトール、塩化ナトリウム、及びそれらの任意の組合せからなる群より選択される、少なくとも1つの賦形剤を含んでなる。
医薬組成物の調製のための方法及び医薬担体は、当該技術分野において周知であり、「レミントンの薬学(Remington’sScience)」、第20版、ウィリアムズ・アンド・ウィルキンズ(Williams&Wilkins)、米国、ペンシルベニア州のような教科書に示されているとおりである。
担体又は希釈剤、及び他の賦形剤は、投与経路に依存することができ、また再度、当業者は各個別の症例に最も好適な製剤を容易に決定することができるであろう。
患者は、ヒトであってよく、又は家畜、コンパニオンアニマル、又は動物園の動物であってもよい。本発明のSUMO化制御剤は、ヒトの医学的治療における使用に好適であることが特に考察されているが、それらはまた、イヌ及びネコのようなコンパニオンアニマル、ウマ、ウシ、及びヒツジのような家畜、又は、非ヒト霊長類、ネコ科、イヌ科、ウシ科、及び有蹄類のような動物園の動物の治療を含めた獣医学的治療にも適用可能である。
第6の観点においては、本発明は、HLS−5ポリペプチド、そのアイソフォーム、又はその機能フラグメントの、SUMO化活性の修飾因子を同定するためのアッセイであって:
(i) 基質ポリペプチドとsumoとを含むSUMO化−コンジュゲート系を、sumoによる基質ポリペプチドのSUMO化を促進する条件下に提供すること;
(ii) SUMO化−コンジュゲート系をHLS−5と接触させること;
(iii) HLS−5の存在下に、基質ポリペプチドのSUMO化のレベルを測定すること;
(iv) SUMO化−コンジュゲート系を候補薬剤と接触させること;
(v) 候補薬剤の存在下に、基質ポリペプチドのSUMO化のレベルを測定すること;及び
(vi) 測定された候補薬剤の存在下のSUMO化レベルを、HLS−5の存在下及び/又は候補薬剤の不在下の、基質ポリペプチドのSUMO化と比較すること、
を含んでなるアッセイであって、候補薬剤の存在下での基質ポリペプチドのSUMO化における統計学的に有意な変化が、HLS−5ポリペプチド、そのアイソフォーム、又はその機能フラグメントのSUMO化活性の修飾因子を表しているアッセイを提供する。
第7の観点においては、本発明は、HLS−5ポリペプチド、そのアイソフォーム、又はその機能フラグメントの、内在レベルの修飾因子を同定するためのアッセイであって、
(i) 患者からの生物学的試料中のHLS−5のレベルを測定すること;
(ii) 該生物学的試料を候補薬剤と接触させること;
(iii) (ii)の接触された試料中のHLS−5のレベルを測定すること;及び
(iv) 測定された(i)及び(ii)のHLS−5レベルを比較すること、
を含んでなるアッセイであって、該レベルにおける統計学的に有意な差異が、HLSポリペプチド、そのアイソフォーム、又はその機能フラグメントの内在レベルの修飾因子を表しているアッセイを提供する。
第8の観点においては、本発明は、症状についてのHLS−5治療の適合性を測定する方法であって:
(i) 被験者からの生物学的試料中を用意すること;
(ii) 該生物学的試料中の基質ポリペプチドのSUMO化レベルを測定すること;及び
(iii) 該生物学的試料中をHLS−5と接触させて基質ポリペプチドのSUMO化レベルを測定すること、及び、HLS−5存在下で測定されたSUMO化レベルを、HLS−5不在下の基質ポリペプチドのSUMO化と比較すること、
を含んでなる方法であって、HLS−5存在下の基質ポリペプチドのSUMO化における統計学的に有意な差異が、該症状についてのHLS−5治療の適合性を表している方法を提供する。
本発明を詳細に記述するに先立ち、本発明が、特別に例示されたHLS−5配列、発現技術、又は方法に制限されないこと、及びもちろん変更してよいことが理解されるべきである。また、本文に使用された述語は、本発明の特定の実施態様を記述する目的のためであって、制限となることを意図したものではなく、それは添付のクレームによってのみ制限されることも理解されたい。
本文に引用された全ての出版物、特許、及び特許出願は、上記であれ下記であれ、その全てが参考として本明細書に含まれる。しかしながら、本文において言及された出版物は、該出版物において報告されかつ本発明に関連して使用されるかもしれないプロトコール及び試薬を、記述及び開示する目的のために引用されている。本文におけるいかなるものも、本発明が先行発明を理由に、かかる開示に先行する権利が与えられないことを承認するものとして解釈されるべきではない。
本発明の実施は、他に示されない限り、細胞生物学、細胞培養、分子生物学、組換えDNA、薬理学、及び免疫学の、通常の技術を用いることができ、それらは当該技術分野の技術の範囲内にある。かかる技術は、文献において記述されている。例えば、バイレイ及びオリス(Bailey&Ollis)著、「バイオケミカル・エンジニアリング・ファンダメンタルズ(Biochemical Engineering Fundamentals)」、第2版、マグローヒル(McGraw−Hill)、トロント、1986年;コリガン(Coligan)ら著、「カレント・プロトコールズ・イン・プロテイン・サイエンス(Current protocols in Protein Science)」、第1及びII巻(ジョンウイリー・アンド・サンズ社(John Wiley&Sons Inc.))、1999年;グローバー(Glover)編、「DNAクローニング:ア・プラクティカル・アプローチ(DNA Clonig:A Practical Approach)」、第1及びII巻、1985年;ウィア及びブラックウェル(Weir&Blackwell)編、「ハンドブック・オブ・エクスペリメンタル・イムノロジー(Handbook of Experimental Immunology)」、第I−IV巻、1986年;メイヤー及びウォーカー(Mayer&Walker)編、「イムノケミカル・メソズ・イン・セル・アンド・モレキュラー・バイオロジー(Immunochemical Methods in Cell and Molecular biology)」、アカデミックプレス、ロンドン、1987年;ウー(Wu)ら編、「メソヅ・イン・エンザイモロジー(Methos in Enzymology)」、第154及び155巻、1987年;サンブルック、フリッチ、及びマニアチス(Sambrook,Fritsch and Maniatis)編、「モレキュラー・クローニング:ア・ラボラトリー・マニュアル(Molecular Cloning:A Laboratory Manual)」、第2版、コールド・スプリング・ハーバー・ラボラトリー・プレス(Cold Spring Harbor Laboratory Press)、1989年;ハムス及びヒギンス(Hames&Higgins)編、「ヌクレイック・アシド・ハイブリダイゼーション(Nucleic Acid Hybridization)」、1984年;ガイト(Gait)編、「オリゴヌクレオチド・シンセシス(Oligonucleotide Synthesis)」、1984年;「レミントンの薬学(Remington’sSciences)」、第17版、マック・パブリッシング・カンパニー(Mack Publishing Company)、米国、ペンシルベニア州、イーストン;「メルク・インデックス(Merck Index)」、第12版、セラピューティック・カテゴリー・アンド・バイオロジカル・アクティビティ・インデックス(Therapeutic Category and biological Activity Index)、1996年;及び、ハムス及びヒギンス編、「トランスクリプション・アンド・トランスレーション(Transcription&Translation)」、1984年参照。
本文及び添付のクレームにおいて用いられたように、単数形「1つの(“a”、“an”)」及び「該(“the”)」は、文脈が明らかに他に指示しない限り、複数の言及も包含することに留意されるべきである。したがって、例えば、「1つの核酸分子」への言及は、複数のかかる分子を包含しており、「1つの薬剤」への言及は、1以上の薬剤などへの言及を包含する。他に定義されない限り、本文において用いられた全ての技術的及び化学的用語は、本発明が属する技術分野の当業者により共通して理解されるものと、同一の意味を有する。本文に記述されたものと同様又は同等の、任意の材料及び方法が、本発明を実施又は試験するべく使用可能であるが、好ましい材料及び方法が次に記述される。
本発明は、以下の観点を包含する:本発明のHLS−5SUMO化制御剤の調製;前記HLS−5ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、又は前記ポリヌクレオチドを運びかつ発現する組換えベクターの調製;前記ベクターを運ぶトランスフォーマント;前記トランスフォーマントを産生する方法;HLS−5ポリペプチドを検出する方法;前記HLS−5ポリペプチドをコードするmRNA又はポリヌクレオチドを検出する方法;及び、制御されないSUMO化により引き起こされるか悪化される症状を治療する方法が、以下に説明される。
以下の記載において、何ら指示がない場合、遺伝子組換え技術、動物細胞、昆虫細胞、酵母、及び大腸菌における組換えポリペプチドの産生、分子生物学的方法、発現されたHLS−5ポリペプチドの分離及び精製法、アッセイ、及び免疫学的方法のような技術は、この分野において周知であり、任意のかかる技術が採用されてよいことが理解されよう。
その最も広い観点において、本発明は、医薬的に有効な量のHLS−5ポリペプチド、そのアイソフォーム、又はその機能フラグメントを含んでなる、SUMO化制御剤を提供する。
本文において用いられる用語「SUMO化制御剤」は、直接又は間接的に、タンパク質のSUMO化に影響を及ぼすことができる化合物又は物質の組成物を指す。上述のように、SUMO化はタンパク質の翻訳後修飾であり、ユビキチン様タンパク質「SUMO−1」は、標的タンパク質中のリジン残基へ連結される。
本発明のいくつかの実施態様においては、「SUMO化制御剤」はHLS−5である。HLS−5は、リングフィンガー・Bボックス・コイルドコイル(RBCC)タンパク質ファミリーのメンバーである(ラロンデ(Lalonde)ら著、「ザ・ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー(J Biol Chem)」、2004年、第279巻、p.8181−8189)。この分子群はまた、高等な真核生物に保存されている特徴的なドメイン構造の故に、3要素モチーフファミリー(TRIM)のタンパク質とも呼ばれる(レイモンド(Reymond)ら著、「ディ・エンボ・ジャーナル(Embo J)」、2001年、第20巻、p.2140−2151)。マウス及びヒトのゲノムの配列分析は、多くの未知の機能をもつRBCCタンパク質の多岐にわたる配列を同定してきた(レイモンドら著、2001年、上記)。
PML、TIF1α、及びRfpを含め、いくつかのRBCCファミリーメンバーは、ヒトの癌において突然変異されており、RBCCタンパク質を細胞増殖及び分化の極めて重要なレギュレーターとして関係づけている(ドテ(deThe)ら著、「セル(Cell)」、1991年、第66巻、p.675−684)。HLS−5は、様々な腫瘍においてしばしば欠失されている領域、染色体8p21にマップしており、ヒーラ(HeLa)細胞におけるこの遺伝子の強制発現は、細胞増殖、クローン原性、及び腫瘍原性を低減し、それが腫瘍抑制遺伝子であることを示唆している(ラロンデら著、2004年、上記)。最近の研究は、いくつかのRBCCメンバーが、パートナータンパク質の活性又は定常状態レベルを、細胞内局在又は翻訳後修飾に影響を及ぼすことにより、調節することを証明している(ディアモンティ(Diamonri)ら著、「プロシーディングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシズ、USA」、2002年、第99巻、p.2866−2871;ピアソン(Pearson)ら著、「ネイチャー(Nature)」、2000年、第406巻、p.207−210;ウラノ(Urano)ら著、「ネイチャー」、2002年、第417巻、p.871−875)。
HLS−5は、元来、J2E赤血球系細胞系の赤血球系−骨髄系スイッチの間に、著しくアップレギュレートされる遺伝子として同定された(クリンケン(Klinken)ら著、「プロシーディングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシズ、USA」、1988年、第85巻、p.8506−9510;ラロンデら著、2004年、上記)。骨髄系の変異株は、単芽球様の形態を示し、エリスロポエチン(EPO)に応答せず、GATA−1及びEKLFを含め、赤血球系特異転写因子の発現が低減されていた(キール(Keil)ら著、「セル・グロース・アンド・ディフェレンシエーション(Cell Growth Differ.)」、1995年、第6巻、p.439−448;ウィリアムズ(Williams)ら著、「ディ・エンボ・ジャーナル」、1999年、第18巻、p.5559−5566)。意味深いことに、HLS−5は、マクロファージコロニー刺激因子に開始される骨髄性細胞の成熟の間に誘導される遺伝子として、独立して単離された(キムラ(Kimura)ら著、「ザ・ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー」、2003年、第278巻、p.25046−25054)。
それ故、本発明のいくつかの実施態様においては、「SUMO化制御剤」は、単離された完全長のHLS−5ポリペプチドを含んでなる。用語「ポリペプチド」は、アミノ酸のポリマー及びその同等物を指し、特定の長さの生成物を指すのではない;したがって、ペプチド、オリゴペプチド、及びタンパク質は、ポリペプチドの定義内に包含される。この用語はまた、ポリペプチドの修飾、例えばグリコシル化、アセチル化、及びリン酸化などを指さないか、又は除外する。この定義に含まれるのは、例えば、1以上のアミノ酸類似体(例えば、天然アミノ酸などを含む)、置換連結並びに、当該技術分野において周知の他の修飾をもつ、天然及び非天然産のポリペプチドである。
本発明において使用される完全長のHLS−5ポリペプチドは、約500アミノ酸を有し、動物、特に哺乳類において、腫瘍抑制因子をコードしており、アレル変異体又は相同体を包含する。完全長HLS−5ポリペプチドはまた、典型的には、リングフィンガーモチーフ、Bボックス、コイルドコイルモチーフ、及びSPRYモチーフを含んでなる。本発明に使用されるHLS−5ポリペプチドはまた、完全長HLS−5ポリペプチドのフラグメント及び誘導体、特に実質的に同じ生物活性を有するフラグメント又は誘導体も包含する。該ポリペプチドは、組換え又は化学合成法により、調製されることが可能である。いくつかの実施態様においては、HLS−5ポリペプチドは、配列番号2、配列番号4、又は配列番号6のアミノ酸配列を含んでなるもの、或いは、そのフラグメントを含め、アレル変異体又は相同体を包含する。さらなる実施態様においては、HLS−5ポリペプチドは、本質的に、配列番号4に示されたようなアミノ酸配列のアミノ酸12−504か、或いはそのアレル変異体、相同体、又はフラグメントからなる。
本発明の文脈においては、相同配列は、配列番号2、配列番号4、配列番号6、又は配列番号8に示されたアミノ酸配列をもつ、少なくとも20、50、100、200、300、又は400アミノ酸にわたるアミノ酸レベルにおいて、少なくとも60、70、80、又は90%同一、好ましくは少なくとも95又は98%同一であるアミノ酸配列を包含するものと理解される。特に、相同性は、典型的には、非本質的な隣接配列よりもむしろ、そのタンパク質の機能にとり本質的であることが公知の配列からなる領域について、考えられるべきである。したがって、例えば相同性の比較は、好ましくは、配列番号2、配列番号4、又は配列番号8に示されたHLS−5アミノ酸配列の、リングフィンガー、Bボックス、コイルドコイル及び/又はSPRYドメインに対応する領域にかけて行われる。リングフィンガーは、およそ、配列番号2のアミノ酸36−75に対応する。Bボックスは、およそ、配列番号2のアミノ酸111−152に対応する。コイルドコイルは、およそ、配列番号2のアミノ酸219−266に対応する。
SPRYドメインは、およそ、配列番号2のアミノ酸368−507に対応する。いくつかの実施態様においては、本発明のポリペプチドは、配列番号2のアミノ酸111−152、219−266、又は368−507の1以上のアミノ酸か、或いは配列番号4又は配列番号6の相当する領域に対し、50、60、又は70%を超える相同性、さらに好ましくは80又は90%を超える相同性を有する連続配列を含んでなる。
いくつかの実施態様においては、ポリペプチドは、代替えとして又は付加的に、配列番号2のアミノ酸36−75か、或いは配列番号4又は配列番号6の相当する領域に対し、80又は90%を超える相同性を有する連続配列を含んでなる。他のポリペプチドは、配列番号2のアミノ酸1−35、76−110、又は153−218、及び/又は267−367のアミノ酸か、或いは配列番号4又は配列番号6の相当する領域に対し、40、50、60、又は70%を超える相同性、さらに好ましくは80又は90%を超える相同性を有する連続配列を含んでなる。相同性はまた、類似性(すなわち、類似した化学的性質/機能を有するアミノ酸残基)という用語で考えられることも可能であるが、本発明の文脈においては、相同性を配列同一性という用語で表現することが好ましい。用語「実質的な相同性」又は「実質的な同一性」は、ポリペプチドについて言及する場合、問題のポリペプチド又はタンパク質が、天然産タンパク質全体又はその一部と、少なくとも約70%の同一性、通常は少なくとも約80%の同一性、及び好ましくは少なくとも約90又は95%同一性を示すことを示している。
相同性比較は、目で、或いは、さらに通常には、容易に入手可能な配列比較プログラムの助けを借りて、行われることが可能である、これらの市販のコンピュータプログラムは、2以上の配列の間のパーセント相同性を計算することが可能である。
パーセント(%)相同性は、連続配列について計算されてよく、すなわち、1つの配列は他の配列と一直線に合され、一方の配列中の各アミノ酸が、他方の配列中の対応するアミノ酸と、一度に1残基ずつ直接的に比較される。これは、「アンギャップド」アライメントと呼ばれる。典型的には、かかるアンギャップドアライメントは、比較的短い残基数(例えば50未満の連続したアミノ酸)にわたってのみ行われる。
これは非常に単純で着実な方法であるが、例えば、他の点では同一である一対の配列においては、1つの挿入又は欠失が、それ以降のアミノ酸残基をアライメントから消すことになり、したがって、全体的なアライメントが行われる場合、潜在的に、%相同性に大きな減少を生じる結果となることを考慮することができない。それ故、殆どの配列比較法は、全体の相同性スコアを過度にペナライズすることなく、可能な挿入及び欠失を考慮する、最適アライメントを生成するべくデザインされている。これは、配列アライメントに「ギャップ」を挿入して、局所的相同性を最大化するべく試みることにより達成される。
しかしながら、これらのより複雑な方法は、アライメント中に生じる各ギャップに「ギャップペナルティ」を代入して、同じ数の同一のアミノ酸について、できるだけ少ないギャップをもつ配列アライメント−2つの比較配列の間により高い関連性を反映する−が、多くのギャップをもつものより高いスコアを達成できるようにする。典型的には、「アフィンギャップコスト」が使用され、これは、ギャップの存在に対し相対的に高いコストを、該ギャップにおける後続の残基には、より小さいペナルティを課す。これは、最も一般に使用されるギャップスコアリングシステムである。高いギャップペナルティは、もちろん、よりギャップの少ない最適化アライメントを生成することができる。殆どのアライメントプログラムは、ギャップペナルティが修正されるようにしている。しかしながら、配列比較のためにかかるソフトウエアを使用する場合、デフォルト値を使用することが好ましい。例えば、GCGウイスコンシン・ベストフィット(Wisconsin Bestfit)パッケージを使用する場合、アミノ酸配列についてのデフォルトギャップペナルティは、ギャップについて−12であり、各延長については−4である。
それ故最大%相同の計算は、第1に最適アライメントの、ギャップペナルティを考慮した生成を必要とする。かかるアライメントを実行するための好適なコンピュータプログラムは、GCGウイスコンシン・ベストフィット・パッケージ(米国、ウイスコンシン大学;デブロー(Devereux)ら著、「ヌクレイック・アシズ・リサーチ(Nucleic Acids Research)」、1984年、第12巻、p.387)。配列比較を行うことが可能な他のソフトウエアの実例は、制限されることなく、BLAST(ブラスト)パッケージ(オーズベル(Ausubel)ら著、上記参照)、FASTA(ファスタ)(アチュル(Atschul)ら著、「ジャーナル・オブ・モレキュラー・バイオロジー(J.Mol.Biol.)」、1990年、p.403−410)、及び比較ツールのジーンワーク(GENEWORK)スイートを包含する。BLAST及びFASTAは、オフライン及びオンライン検索に利用可能である(オーズベルら、上記、p.7−58−760参照)。しかしながら、GCGベストフィットプログラムを使用することが好ましい。
最終的な%相同性は、同一性という用語で測定可能であるが、アライメントプロセス自体は、典型的には全か無かの対比較に基づくのではない。代わりに、スケールされた類似性のスコアマトリックスが一般に使用されており、化学的類似性又は進化的距離に基づき、それぞれのペアワイズ比較にスコアを代入する。一般的に使用される、かかるマトリックスの実例は、プログラムのBLASTスイート用のデフォルトマトリックス、BLOSUM62マトリックスである。GCGウイスコンシンプログラムは、一般に、公のデフォルト値か、又は添付されている場合には個別のシンボル比較テーブルを使用する(さらなる詳細についてはユーザーマニュアルを参照)。GCGパッケージ用には、公のデフォルト値を、他のソフトウエアの場合には、BLOSUM62のようなデフォルトマトリックスを使用することが好ましい。
ひとたびソフトウエアが最適アライメントを生成すれば、%相同性、好ましくは%配列同一性を計算することが可能である。ソフトウエアは、典型的には、配列比較の一部としてこれを行い、数値結果を生成する。
HLS−5ポリペプチド相同体は、アミノ酸配列を有するものであって、1以上のアミノ酸がもう1つのアミノ酸で置換されており、その置換が実施的に分子の生物活性を変えないものを包含する。
本発明のHLS−5ポリペプチド相同体は、好ましくは、配列番号4又は配列番号6に示されたヒトHLS−5ポリペプチドアミノ酸配列に対し、80%以上のアミノ酸配列同一性を有する。本発明の範囲内のHLS−5ポリペプチド相同体の実例は、配列番号4又は配列番号6のアミノ酸配列であって:(a)1以上のアスパラギン酸残基が、グルタミン酸で置換されており;(b)1以上のイソロイシン残基が、ロイシンで置換されており;(c)1以上のグリシン又はバリン残基が、アラニンで置換されており;(d)1以上のアルギニン残基がヒスチジンで置換されており;或いは、(e)1以上のチロシン又はフェニルアラニン残基が、トリプトファンで置換されている配列、を包含する。
「タンパク質修飾物又は機能フラグメント」もまた、それがHLS−5ポリペプチドを指す場合には、用語「SUMO化制御剤」によって包含される。HLS−5ポリペプチドの修飾物は、HLS−5ポリペプチドの相同体、変異体、及び誘導体か、又はそのフラグメントを包含し、それらは実質的に一次構造配列に対し相同性であるが、例えば、インビボ又はインビトロの化学又は生化学的修飾を包含するもの、或いは、通常ではないアミノ酸を取込んでいるものである。かかる修飾は、当業者により容易に理解されるような、例えば、アセチル化、カルボキシル化、リン酸化、グリコシル化、ユビキチン化、標識化、例えば放射性ヌクレオチドによる、及び、種々の酵素的修飾を包含する。
HLS−5ポリペプチド「フラグメント」、「部分」、又は「セグメント」は、少なくとも約5−7個の連続したアミノ酸、しばしば少なくとも約7−9個の連続したアミノ酸、典型的には少なくとも約9−13個の連続したアミノ酸、及び、最も好ましくは少なくとも約20−30個以上の連続したアミノ酸からなる、アミノ酸残基の一つづきであって、前記「フラグメント」、「部分」、又は「セグメント」は、野生型完全長のHLS−5ポリペプチドと実質的に類似した機能を有する。
「実質的に類似した機能」は、野生型HLS−5ポリペプチドに関連した、HLS−5のポリペプチド修飾物又はフラグメントの機能を指す。HLS−5の「フラグメント」、「部分」、又は「セグメント」は、(ボッギオ(Boggio)ら著、「モレキュラー・セル(Mol Cell)」、2004年、第16巻、p.549−561)によって示されるように、SUMO化タンパク質を制御する能力を保持するはずである。いくつかの実施態様においては、「フラグメント」、「部分」、又は「セグメント」は、他のタンパク質において、機能に関し重要であるとして同定されている、1以上のドメインを含んでなることができる。例えば、TRIMモチーフのアミノ末端リング及びBボックス成分を含んでなる、huTRIM5alphaのB30.2/SPRYドメイン及び付加的なドメインは、N−MLV制限活性に必要であることが示されているのに対し、介在するコイルドコイルドメインは、huTRIM5alphaのマルチマー形成に必要充分である。N−末端リング/B−ボックス、又はC−末端B30.2/SPRYドメインの、一方又は両方を欠く、トランケートされたhuTRIM5alphaタンパク質は、完全長のhuTRIM5alphaとヘテロマルチマーを形成し、そのN−MLV制限活性の有力な阻害剤であり、インタクトなhuTRIM5alphaのホモマルチマー形成が、N−MLV制限に必要であることを示唆している。しかしながら、大型の細胞質小体中に局在することは、huTRIM5alphaによるN−MLVの阻害には、或いは、キメリック又はrhTRIM5alphaによるHIV−1の阻害には、必要ではない(ヤプ(Yap)ら著、「カレント・バイオロジー(Curr Biol)」、2005年、第15巻、p.73−78)。ジェミニンは、細胞タンパク質であり、Cdt1と結合し、S期の間にMcm2−7のローディングを阻害する。それは、細胞周期当たりの多重の複製周期を防止し、エピソームの複製を阻害する。ジェミニンは、ダイマーインターフェース中の異型の残基により、平行なコイルドコイルホモダイマーを形成する。ダイマー形成を破壊する点突然変異は、Cdt1との相互作用及び複製の阻害を廃止させる。この相互作用は、複製阻害に不可欠である(サクセナ(Saxena)ら著、「モレキュラー・セル」、2004年、第15巻、p.245−258)。それゆえ、HLS−5の機能フラグメント、部分、又はセグメントが、前文に定義された1以上の領域をもつことができることは非常にありそうに思われる。さらに、これらの領域の活性を同定又は試験するための、当該技術分野において周知の技術は、本発明のHLS−5フラグメント、部分、又はセグメントが機能性であるかどうかを試験又は同定するべく使用可能である。
機能の類似性に加えて、修飾されたポリペプチドは、より長い半減期のような、他の有用な特性を有してもよい。
いくつかの実施態様においては、HLS−5フラグメントは、HLS−5のアイソフォームである。他のTRIMタンパク質のように、HLS−5は3つの異なるRBCC又はTRIMタンパク質モチーフのクラスターにより定義される:リングモチーフ、これはシステインリッチであり亜鉛を結合する;1又は2個のいわゆるBボックス、これも亜鉛を結合する;及び、コイルドコイルドメインであり、タンパク質複合体の形成におそらく関与している。全ての個々のTRIMタンパク質がホモオリゴマー化( )、いくつかはまた、他のTRIMタンパク質とアライアンスを形成(ヘテロオリゴマー化)するのかもしれない。ヒトでは、少なくとも37のTRIMファミリーメンバーがある(レイモンドら著、「ディ・エンボ・ジャーナル」、2001年、第20巻、p.2140−2151)。多くのTRIMファミリーメンバーは、オルタナティブ・スプライシングを有しており、最もキャラクタライズされたメンバーは、TRIM39(PML)(デュプレイ(Duprez)ら著、「ジャーナル・オブ・セル・サイエンス(J Cell Sci)」、1999年、第112巻、p.381−393)、TRIM18(MID1)(ベルティ(Berti)ら著、BMCセル・バイオロジー(BMC Cell Biol))、2004年、第5巻、p.9)、TRIM32(LGMD−2H)(スコウザー(Schoser)ら著、「アナルズ・オブ・ニューロロジー(Ann Neurol)」、2005年、第57巻、p.591−595;及びTRIM5(シュー(Xu)ら著、「エクスペリメンタル・セル・リサーチ(Exp Cell Res)」、2003年、第288巻、p.84−93)である。種々のTRIMタンパク質の各々は、細胞内の特定の区画に局在しており、そこへ、異なるタンパク質のサブセットを潜在的に引き寄せる異なるアイソフォームをもちかつ代替えの機能をもつ異なるタンパク質を、誘引する別個の構造を形成するように見える。
配列番号6に示されたHLS−5アイソフォームは、配列番号4に示されたHLS−5に比較して、フレームシフト及び早期停止コドンの結果として生じる、代替えのエクソンをコーディング領域に包含する。配列番号6アイソフォームは、配列番号4のHLS−5に比較してより短く、かつ異なるC−末端を有する。
いくつかの実施態様においては、HLS−5SUMO化制御剤は、HLS−5のペプチジル化合物(ペプチドミメティクスを包含する)であり、それらはタンパク質分解酵素などによる分解に対し、抵抗するか又はより抵抗性にするべく修飾されている。これらのペプチジル化合物は、切れやすいペプチド結合の代わりなどに、官能基を包含してもよく、そのことはセリン−、システイン−、又はアスパルテート型プロテアーゼの阻害を適宜促進する。例えば、HLS−5ペプチジル化合物は、ペプチジルジケトン又はペプチジルケトエステル、ペプチドハロアルキルケトン、ペプチドスルホニルフルオリド、ペプチジルボロナート、ペプチドエポキシド、ペプチジルジアゾメタン、ペプチジルホスホナート、イソクマリン、ベンゾオキサジン−4−オン、カルバマート、イソシアナート、及び無水イサト酸であることが可能である。かかる官能基は、他のペプチド分子において提供されており、それらの合成のための一般的な経路は公知である。例えば、アンジェエラストロ(Angelastro)ら著、「ジャーナル・オブ・メディシナル・ケミストリー」、1990年、第33巻、p.11−13;ベイ(Bey)ら著、「EPO」、第363巻、p.284;ベイら著、「EPO」、第364巻、p.344;グラブ(Grubb)ら、WO/10266;ヒグチ(Higuchi)ら著、「EPO」、第393巻、p.457;エウォルト(Ewoldt)ら著、「モレキュラー・イムノロジー(Molecular Immunology)」、1992年、第29巻第6号、p.713−721;ヘルナンデス(Hernandez)ら著、「ジャーナル・オブ・メディシナル・ケミストリー」、1992年、第36巻、第6号、p.1121−1129;ブラサク(Vlasak)ら著、「ジャーナル・オブ・ビロロジー(J.Virology)」、1989年、第63巻、第5号、p.2056−2062;フディグ(Hudig)ら著、「ジャーナル・オブ・イムノロジー(J.Immunol.)」、1991年、第147巻、第4号、p.1360−1368;オダック(Odakc)ら著、「バイオケミストリー(Biochemistry)」、1991年、第30巻、第8号、p.2217−2227;ビジャヤーラクシュミ(Vijayalakshmi)ら著、「バイオケミストリー」、1991年、第30巻、第8号、p.2175−2183;カム(Kam)ら著、「トロンボーシス・アンド・ヘマトスタシス(Thrombosis&Haematostasis)」、1990年、第64巻、第1号、p.133−137;パワーズ(Powers)ら著、「ザ・ジャーナル・オブ・セル・バイオケミストリー(J.Cell Biochem.)」、1989年、第39巻、第1号、p.33−46;パワーズら著、「プロテイナーゼ・インヒビターズ(Proteinase Inhibitors)」、バレット(Barrett)ら編、エルゼビア、1986年、p.55−152;パワーズら著、「バイオケミストリー」、1990年、第29巻、第12号、p.3108−3118;オエイダ(Oweida)ら著、「トロンボーシス・リサーチ(Thromboisis Research)」、1990年、第58巻、第2号、p.391−397;フディグら著、「モレキュラー・イムノロジー」、1989年、第26巻、第8号、p.793−798;オルローフスキー(Orlowski)ら著、「アーカイブズ・オブ・バイオケミストリー・アンド・バイオフィジックス(Archives of Biochemistry&Biophysics)」、1898年、第269巻、第1号、p.125−136;ズニーノ(Zunino)ら著、「バイオキミカ・エ・バイオフィジカ・アクタ(Biochimica et Biophysica Acta)」、1988年、第967巻、第3号、p.331−340;カムら著、「バイオケミストリー」、1988年、第27巻、第7号、p.2547−2557;パルケス(Parkes)ら著、「ザ・バイオケミカル・ジャーナル(Biochem J.)」、1985年、第230巻、p.509−516;グリーン(Green)ら著、「ザ・ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー」、1981年、第256巻、p.1923−1928;アングリカー(Angliker)ら著、「ザ・バイオケミカル・ジャーナル」、1987年、第241巻、p.871−875;プリ(Puri)ら著、「アーカイブズ・オブ・バイオケミストリー・アンド・バイオフィジックス(Archives of Biochemistry&Biophysics)」、1898年、第27巻、p.346−358;ハナダ(Hanada)ら著、「プロテイナーゼ・インヒビターズ:メディカル・アンド・バイオロジカル・アスペクツ(Proteinase Inhibitors:Medical and Biological Aspects)」、カツヌマ(Katunuma)ら編、スプリンガー・バーラグ(Springer−Verlag)、1983年、p.25−36;カジワラ(Kajiwara)ら著、「バイオケミストリー・インタナショナル(Biochem.Int.)」、1987年、第15巻、p.935−944;ラオ(Rao)ら著、「トロンボーシス・リサーチ」、1987年、第47巻、p.635−637;ツジナカ(Tsujinaka)ら著、「バイオケミカル・アンド・バイオフィジカル・リサーチ・コミュニケーションズ(Biochem.Biophys.Res.Commun.)」、1988年、第153巻、p.1201−1208)。また、米国特許第4,935,493号;米国特許第5,462,928号;米国特許第5,543,396号;米国特許第5,296,604号;及び米国特許第6,201,132号参照。
もう1つの実施態様においては、HLS−5ポリペプチドは、非ペプチジル化合物であり、例えば、本文に記述されたような薬物スクリーンアッセイにより、同定可能なものである。これらの非ペプチジル化合物は、単なる例証にすぎないが、合成有機物、天然産物、核酸、又は炭水化物であることが可能である。
オレフィン、ホスホナート及びアザアミノ酸類似体のような、ペプチドミメティクスもまた包含される。
また、同等物であると考えられるのは、HLS−5ベースの任意の化合物であって、任意の前述のHLS−5化合物へ加水分解的に転換可能なものであり、ボロン酸エステル及びハロゲン、及び、アセタール、ヘミアセタール、ケタール、及びヘミケタールを含むカルボニル同等物、及び環式ジペプチド類似体を包含する。
本発明はまた、該化合物の、例えば、非毒性の有機又は無機酸からの、通常の非毒性塩又は第四級アンモニウム塩を含む、HLS−5化合物の医薬的に許容される塩も包含する。例えば、かかる通常の非毒性塩は、無機酸、例えば塩酸塩、臭化水素酸、硫酸、スルホン酸、リン酸、及び硝酸など、から誘導されるもの;及び、有機酸、例えば酢酸、プロピオン酸、コハク酸、グリコール酸、ステアリン酸、乳酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、アスコルビン酸、パルミチン酸、マレイン酸、ヒドロキシマレイン酸、フェニル酢酸、グルタミン酸、安息香酸、サリチル酸、スルファニル酸、2−アセトキシ安息香酸、フマル酸、トルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、エタンジスルホン酸、シュウ酸、及びイソチオン酸などから調製される塩を包含する。
本発明の医薬的に許容される塩は、塩基性又は酸性成分を含有するHLS−5化合物から、通常の化学的方法により合成可能である。一般に塩は、遊離の塩基または酸を、化学両論的な量の、又は過剰な、所望の塩形成性の無機又は有機の、酸又は塩基と、適当な溶媒中で反応させることにより調製される。
前文に記述されたHLS−5化合物の考察された同等物は、他の点ではそれと一致する化合物であって、それと同一の一般特性(例えば、SUMO化を制御する能力)を有するものであり、1以上の単純な置換基の変異がなされており、そのことが、考察された方法における使用において、HLS−5分子の有効性に悪影響を及ぼさないものを包含する。一般に、本発明のHLS−5ポリペプチドは、下文に記述される方法により、或いはその修正法により、容易に入手可能な出発材料、試薬、及び通常の合成法を用いて調製されてよい。これらの反応においては、それ自体が公知であるが、本文には言及されていない変異形を利用することも可能である。
用語「アミノ酸残基」及び「ペプチド残基」により、そのカルボキシル基の−OHがないアミノ酸又はペプチド分子が意味される。一般に、アミノ酸及び保護基を指定するために本文において使用される略号は、IUPAC−IUB生化学命名委員会の推奨に基づくものである(「バイオケミストリー」、1972年、第11巻、p.1726−1732参照)。例えば、Met、Ile、Leu、Ala、及びGlyは、それぞれメチオニン、イソロイシン、ロイシン、アラニン、及びグリシンを表す。残基により、カルボキシル基のOH部分、及びα−アミノ基のH部分を除去することによって、対応するアミノ酸から誘導される、ラジカルが意味される。用語「アミノ酸側鎖」は、コップル(Kopple)著、「ペプチズ・アンド・アミノアシズ(Peptides and Amino Acids)」、WA ベンジャミン・インク(Benjamin Inc.)、ニューヨーク&アムステルダム、1966年、p.2及び33によって定義されたように、−CH(NH)COOH部分を除いたアミノ酸の部分であり、一般的なアミノ酸の、かかる側鎖の実例は、−CHCHSCH(メチオニンの側鎖)、−CH(CH)−CHCH(イソロイシンの側鎖)、−CHCH(CH(ロイシンの側鎖)、又はH−(グリシンの側酸)である。
本発明の出願において使用されたアミノ酸の殆どは、タンパク質中に検出される天然産のもの、又は、アミノ及びカルボキシル基を含有するかかるアミノ酸の、天然に生じる同化又は異化生成物である。
用語「アミノ酸残基」はさらに、本文において言及された任意の特定のアミノ酸、並びに、C−末端又はN−末端保護されたアミノ酸誘導体(例えば、N−末端又はC−末端保護基で修飾された)の、類似体、誘導体、及び同族体を包含する。例えば、本発明は、側鎖が延長又は短縮されてはいるが、環化のための、カルボキシル、アミノ、又は他の反応性の前駆体官能基をなお提供することができるアミノ酸類似体、並びに、適切な官能基をもつ種々の側鎖を有するアミノ酸類似体の使用を考察している。例えば、HLS−5ポリペプチドは、例えば、シアノアラニン、カナバニン、ジエンコル酸、ノルロイシン、3−ホスホセリン、ホモセリン、ジヒドロキシフェニルアラニン、5−ヒドロキシトリプトファン、1−メチルヒスチジン、3−メチルヒスチジン、ジアミノピメリン酸、オルニチン、又はジアミノ酪酸といった、アミノ酸類似体を包含することが可能である。本文に好適な側鎖を有している、他の天然産のアミノ酸代謝物、又は前駆体は、当業者により認識されるであろうし、それらもまた本発明の範囲内に包含される。
アミノ酸の構造が立体異性体型を許す場合には、かかるアミノ酸の(D)及び(L)立体異性体もまた包含される。本文のアミノ酸及びアミノ酸残基の立体配置は、適正な記号(D)、(L)、又は(DL)によって指定されており、さらに、立体配置が指定されていない場合には、アミノ酸又は残基は、立体配置(D)、(L)、又は(DL)を有することが可能である。本発明のいくつかの化合物の構造が、不斉炭素原子を包含することは注目されるであろう。したがって、かかる不斉性から生じる異性体が、本発明の範囲内に含まれることは理解されるべきである。
かかる立体異性体は、古典的な分離技術により、また立体化学的に制御された合成により、実質的に純粋な形状で取得可能である。本出願では、特に反対に表示されない限り、指名されたアミノ酸は(D)又は(L)立体異性体の双方を包含すると解釈するものとする。
本文に使用される語句「保護基」は、反応性の官能基を、望ましくない化学反応から保護する置換基を意味する。かかる保護基の実例は、カルボン酸及びボロン酸のエステル、アルコールのエーテル、及び、アルデヒド及びケトンのアセタール及びケタールを包含する。例えば、本文に使用される語句「N末端保護基」又は「アミノ末端保護基」は、合成手順を通して、アミノ酸又はペプチドのN末端を、望ましくない反応に対し保護するべく使用可能な、種々のアミノ保護基を指す。好適な基の実例は、アシル保護基、例えばホルミル、ダンシル、アセチル、ベンゾイル、トリフルオロアセチル、スクシニル、及びメトキシスクシニル;芳香族ウレタン保護基、例えば、ベンジルオキシカルボニル(cbz);及び脂肪族ウレタン保護基、例えばt−ブトキシカルボニル(Boc)又は9−フルオレニルメトキシカルボニル(FMOC)を包含する。
本発明のいくつかのポリペプチドは、特定の幾何又は立体異性体の形状で存在してもよい。本発明は、シス−及びトランス−異性体、R−及びS−エナンチオマー、ジアステレオマー、(D)−異性体、(L)−異性体、それらのラセミ混合物、及びそれらの他の混合物を含め、かかる形状の全てを、本発明の範囲内に入るものとして考察する。付加的な不斉炭素原子が、アルキル基のような置換基に存在してもよい。全てのかかる異性体、並びにそれらの混合物は、本発明に包含されるべく意図されている。
修飾されたHLS−5ポリペプチドの機能(活性)の類似性は、実質的に、野生型HLS−5ポリペプチドの活性と同じである。代替えとして、修飾されたポリペプチドの機能(活性)の類似性は、野生型HLS−5ポリペプチドの活性よりも高くてもよい。相同体、変異体、誘導体、又はフラグメントの機能/生物活性は、野生型に比較して、例えば、バイオアッセイにより測定されてよい。例えば、ヒーラ又はコス(COS)細胞へ投与された場合、HLS−5は、PIAS1、UBC9、及びSUMO−1のレベルを低減し、結果として、いくつかのタンパク質産物の全体的なSUMO化の低減と、他のものの誘導とを生じる。したがって、1つのインビボのSUMO化アッセイは、ヒーラ又はコス細胞、すなわち組織など、に対する変異体の投与と、該細胞が、個々のタンパク質産物のSUMO化の変更されたレベルを有するかどうかを、ウエスタン分析により測定することにより、タンパク質SUMO化のHLS−5修飾を試験することを包含する。好ましい相同体、変異体、及びフラグメントは、完全長のHLS−5に比較して少なくとも0.5倍、好ましくは少なくとも0.9倍、SUMO化を阻害することが可能である。HLS−5と、SUMO化マシーナリの要素との相互作用に基づくもう1つの試験は、SUMO−1修飾アッセイをインビトロで行うことである。基本的には、1μgの当該タグ付きタンパク質を基質として、並びに1μgのE1(GST−Uba2,His−Aos1)、2μgのE2(Ubc9)、及び1μgのSUMO−1を、50mMトリス−HCl(pH7.5)、50mM NaCl、10mM ATP、2mM MgCl、及び0.1mMジチオスレイトールを含んでなる溶液中に含有する、20μlの反応混合物は、30℃で2時間インキュベートされる(例えば、ハタケヤマ(Hatakeyama)ら著、「ザ・ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー」、2001年、第276巻、p.33111−33120参照)。このアッセイは、HLS−5の存在下又は不在下におこなわれることが可能である。反応は、5%β−メルカプトエタノールを含有するSDS試料緩衝液の添加により終了され、88℃で5分間加熱される。試料は次に、12%ゲル上でのSDS−PAGEにより分画され、用いたタグにしたがって、SUMO−1(2μg/ml、抗GMP−1)、Myc(1μg/ml、9E10)、又はGST(1μg/ml)に対するマウスモノクローナル抗体を用いたイムノブロット分析を受けることが可能である。免疫複合体は、マウス免疫グロブリンに対する、西洋ワサビペルオキシダーゼコンジュゲート・ウサギポリクローナル抗体を用いて検出可能である。タンパク質基質の阻害の程度を測定するための、インビトロのSUMO化アッセイにおいて、HLS−5に対する変異体又はフラグメント。好ましい相同体、変異体、及びフラグメントは、完全長HLS−5に比較して、少なくとも0.5倍、好ましくは少なくとも0.9倍、HLS−5に結合することが可能である。適切なインビトロのSUMO化アッセイは、当業者に周知であり、例えば、1つの基質がSUMO化マシーナリの成分へ添加され、修飾された、又は「SUMO化」生成物が定量又は観察される、「SUMO化」アッセイである。
修飾されたポリペプチドは、通常の技術を用いて合成されてよく、或いは、修飾された核酸によりコードされ、かつ通常の技術を用いて産生される。修飾された核酸は、通常の技術を用いて調製される。野生型HLS−5遺伝子機能と実質的に類似した機能をもつ核酸は、上述の修飾されたタンパク質を産生する。
実質的に完全長のポリペプチドの他に、本発明は該ポリペプチドの生物活性フラグメントを提供する。生物活性フラグメントは、SUMO化制御活性を保持しているポリペプチドフラグメントである。
本発明はまた、HLS−5ポリペプチド及びフラグメントを含んでなる、融合ポリペプチドも提供する。同種ポリペプチドは、2以上のHLS−5ポリペプチド配列間か、又はHLS−5と関連タンパク質配列間の融合物であってよい。同様に、誘導体タンパク質の特性又は活性の組合せを示すであろう異種融合物が構築されてよい。
例えば、リガンド結合性の、又は他のドメインは、別々の新しい融合ポリペプチド又はフラグメント間で「交換」されてもよい。かかる同種又は異種融合ポリペプチドは、例えば、修正された、結合の強さ又は特異性を示してもよい。融合相手は、免疫グロブリン、細菌のβガラクトシダーゼ、trpE、プロテインA、β−ラクタマーゼ、アルファアミラーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、及び酵母アルファ接合因子を包含する。
融合タンパク質は、典型的には、下文に記述されるような、組換え核酸法によって製されるか、又は化学的に合成されてもよい。
「タンパク質精製」は、HLS−5ポリペプチドの、他の生物材料からの、例えばHLS−5をコードしている組換え核酸で形質転換された細胞からの、単離のための種々の方法を指し、当該技術分野において周知である。例として、かかるポリペプチドは、例えば本発明により提供された抗体を用いた、イムノアフィニティクロマトグラフィーにより精製されてもよい。種々のタンパク質精製法が、当該技術分野において周知である。
用語「単離された」、「実質的に純粋な」、及び「実質的に均一な」は、天然の状態でHLS−5ポリペプチドに随伴している成分から分離された、HLS−5ポリペプチドを表すべく、交換可能として使用されている。モノマータンパク質は、試料の少なくとも約60−75%が単一のポリペプチド配列を示す場合、実質的に精製されている。実質的に精製されたタンパク質は、典型的にはタンパク質試料の約60−90% W/Wを含んでなり、通常は約95%、好ましくは約95%を超える。タンパク質純度又は均一性は、当該技術分野において周知の多くの手段により示されてよく、例えば、タンパク質試料のポリアクリルアミドゲル電気泳動と、それに続くゲル染色時に単一のポリペプチドバンドを可視化することによる。いくつかの目的のためには、より高い解像力が、HPLC又は、当該技術分野において周知の実用されている他の手段を用いることにより、提供されてもよい。
HLS−5ポリペプチドは、天然の状態でHLS−5ポリペプチドに随伴している天然の不純物から分離される場合、天然に随伴する成分が実質的にないものである。
したがって、化学的に合成されるか、又は、そこから天然に発生された細胞とは異なる細胞系において合成されるHLS−5ポリペプチドは、その天然に会合していた成分を実質的に有さない。タンパク質はまた、当該技術分野において周知のタンパク質精製技術を用いた単離による、天然に会合していた成分を実質的に有さなくてもよい。
単離されかつ操作された遺伝配列の、発現産物として産生されたHLS−5ポリペプチドは、たとえ同種の細胞タイプにおいて発現された場合でも、本文に用いたように「単離されたポリペプチド」である。合成により製された形状、又は異種の細胞により発現された分子は、本来、単離された分子である。
本発明のいくつかの実施態様においては、用語「HLS−5タンパク質」又は「HLS−5ポリペプチド」は、HLS−5ポリヌクレオチド配列によってコードされたタンパク質又はポリペプチドか、或いはその変異体又は機能フラグメントを指す。また、HLS−5をコードするポリヌクレオチドに対し高ストリンジェント条件下にハイブリダイズするDNAによってコードされたHLS−5ポリペプチド、及び、HLS−タンパク質に対する抗血清により回収される、密に関連したポリペプチドも包含される。したがって、いくつかの態様においては、用語「SUMO化制御剤」は、HLS−5ポリペプチドをコードしているHLS−5ポリヌクレオチド分子、アレル変異体、又はその類似体を、機能フラグメントを含めて、含んでなる。
本発明の好ましいポリヌクレオチド分子は、配列番号1又は配列番号3に示されたポリヌクレオチド分子配列か、又はその機能フラグメントを包含する。
ポリヌクレオチドは、もし、その天然の状態において、又は当業者に周知の方法により操作された場合、対応するRNA及び/又はポリペプチドか、又はそのフラグメントを産生するべく、転写及び/又は翻訳されることが可能であれば、ポリペプチドを「コードしている」と言われる。アンチセンス鎖は、かかる核酸の相補体であって、コードしている配列はそこから演繹されることが可能である。
「単離された」又は「実質的に純粋な」核酸(例えば、RNA、DNA、又は混合ポリマー)は、天然のヒト配列又はタンパク質に天然に随伴する他の細胞成分、例えばリボソーム、ポリメラーゼ、多くの他のヒトゲノム配列、及びタンパク質から、実質的に分離されたものである。この用語は、その天然に生じた環境から除去された核酸配列又はタンパク質を包含し、組換え又はクローンされたDNA単離体、及び、化学的に合成された類似体、又は異種の系により生物学的に合成された類似体を包含する。
「HLS−5遺伝子配列」、「HLS−5遺伝子」、「HLS−5核酸」、又は「HLS−5ポリヌクレオチド」は、コーディング配列、介在配列、及び、転写及び/又は翻訳を制御する調節エレメントを包含する。この用語は、その配列の全てのアレル変異体を包含するべく意図されている。
これらの用語は、HLS−5ポリペプチド、フラグメント、相同体、又は変異体を、例えば、タンパク質融合物又は欠失物を含めて、コードしている核酸を指す。本発明の核酸は、天然のHLS−5コーディング遺伝子に、由来するか又は実質的に類似した配列か、或いは、天然のHLS−5をコードする遺伝子又はその一部と実質的に相同性を有する配列をもつことができる。マウスHLS−5ポリペプチドのためのコーディング配列は、配列番号1に示されており、そのアミノ酸配列は、配列番号2に示されている。ヒトHLS−5ポリペプチドのためのコーディング配列は、配列番号3及び配列番号7に示されており、そのアミノ酸配列は、配列番号4及び配列番号8に示されている。
核酸又はそのフラグメントは、別の核酸(又はその相補鎖)と最適にアラインされたとき(適当なヌクレオチド挿入又は欠失を用いて)、少なくとも約60%のヌクレオチド塩基、通常は少なくとも約70%、さらに通常では少なくとも約80%、好ましくは少なくとも約90%、及び最も好ましくは少なくとも約95−98%のヌクレオチド塩基において、ヌクレオチド配列の同一性があれば、別の核酸に対し「実質的に相同」(「又は実質的に類似」である。
別法として、実質的な相同性又は(同一性)は、核酸又はそのフラグメントが、選択的ハイブリッド形成条件下に、別の核酸(又はその相補鎖)に対し、別の鎖に対し、又はその相補体に対し、ハイブリッド形成することができる場合に存在する。ハイブリッド形成の選択性は、全くの特異性の欠如よりも実質的により選択的であるハイブリッド形成が起こる場合に存在する。典型的には、選択的ハイブリッド形成は、少なくとも約14個のヌクレオチドの範囲にわたり、少なくとも約55%、好ましくは少なくとも約65%、さらに好ましくは少なくとも約75%、及び最も好ましくは少なくとも約90%の、同一性がある場合に起こることができる。相同性比較の長さは、記述されたように、より長い範囲にわたってよく、いくつかの実施態様においては、しばしば、少なくとも約9ヌクレオチド、通常は少なくとも約20ヌクレオチド、さらに通常は少なくとも約24ヌクレオチド、典型的には少なくとも約28ヌクレオチド、さらに典型的には少なくとも約32ヌクレオチド、及び好ましくは少なくとも約36以上のヌクレオチドの範囲にわたることができる。
したがって、本発明のポリヌクレオチドは、本文にリストされている配列中に示された配列に対し、好ましくは少なくとも75%、さらに好ましくは少なくとも85%、さらに好ましくは少なくとも90%の相同性を有する。さらに好ましくは、少なくとも95%、さらに好ましくは、少なくとも約98%の相同性がある。ヌクレオチド相同性比較は、下文に記述されたように、ポリペプチドについて行われてもよい。好ましい配列比較プログラムは、下文に記述されたGCGウィスコンシン・ベスト・フィット・プログラムである。デフォルトスコアリングマトリックスは、各同一ヌクレオチドにつきマッチバリュー10を、各ミスマッチには−9を有する。デフォルトギャップ生成ペナルティは、−50であり、デフォルトギャップ伸長ペナルティは、各ヌクレオチドにつき−3である。
本発明の文脈においては、相同配列は、配列番号1又は配列番号3に示されたヌクレオチド配列をもつ、少なくとも20、50、100、200、300、500、又は1000ヌクレオチドにわたるアミノ酸レベルで、少なくとも60,70,80、又は90%同一、好ましくは少なくとも95又は98%同一である、ヌクレオチド配列を包含するものと理解される。特に、相同性は、典型的には、非本質的な隣接配列よりもむしろ、タンパク質の機能にとり本質的であることが公知の、連続したアミノ酸配列をコードしている配列の領域について検討されるべきである。したがって、例えば相同性比較は、好ましくは、配列番号2、配列番号4、または配列番号8に示されたHLS−5アミノ酸配列の、リングフィンガー、Bボックス、コイルドコイル、及び/又はSPRYドメインに対応する領域にかけて行われる。
本発明の好ましいポリペプチドは、配列番号2のアミノ酸111−152、219−266、又は368−507をコードする1以上の配列番号1のヌクレオチド配列、又は配列番号3の同等のヌクレオチド配列に対し、50、60、又は70%を超える相同性、さらに好ましくは、80、90、95、又は97%を超える相同性を有する連続配列を含んでなる。
好ましいポリヌクレオチドは、配列番号2のアミノ酸36−75をコードする、配列番号1の配列か、または配列番号3の対応するヌクレオチド配列に対し、80、90、95、又は97%を超える相同性を有する連続配列を、代替え的に、又は付加して含んでなってもよい。別の好ましいポリヌクレオチドは、配列番号2のアミノ酸1−35、76−110、153−218、及び/又は267−367をコードする、配列番号1の配列か、または配列番号3の対応するヌクレオチド配列に対し、40、50、60、又は70%を超える相同性、さらに好ましくは、80、90、95、又は97%を超える相同性を有する連続配列を含んでなる。
ヌクレオチド配列は、好ましくは少なくとも15ヌクレオチド長、さらに好ましくは少なくとも20、30、40、50、100、又は200ヌクレオチド長である。
一般に、ポリヌクレオチドの長さが短いほど、選択的ハイブリッド形成に必要な相同性は大きい。結果として、本発明のポリヌクレオチドが約30未満のヌクレオチドからなる場合、%同一性は、本文にリストされた配列中に示されたHLS−5ヌクレオチド配列に比較して、75%を超え、好ましくは90%又は95%を超えることが好ましい。
逆に、本発明のポリヌクレオチドが、例えば50又は100を超えるヌクレオチドからなる場合、本文にリストされた配列中に示されたHLS−5ヌクレオチド配列に比較した%同一性は、低くてよく、例えば、50%より大きく、好ましくは60%又は75%より大きい。
核酸ハイブリッド形成は、当業者に容易に理解されるように、塩基組成、相補鎖の長さ、及びハイブリッド形成している核酸間のヌクレオチド塩基ミスマッチの数に加えて、塩濃度、温度、又は有機溶媒といった条件により影響されることがある。ストリンジェントな温度条件は、一般に、30℃を超える、典型的には37℃を超える、及び好ましくは45℃を超える温度を包含することができる。ストリンジェントな塩条件は、通常1000mM未満、典型的には500mM未満、及び好ましくは200mM未満であることができる。しかしながら、任意の単独のパラメータの尺度よりも、パラメータの組合せの方がはるかに重要である。ストリンジェントなハイブリッド形成条件の実例は、65℃及び0.1xSSC(1xSSC=0.15M NaCl、0.015M クエン酸ナトリウム pH7.0)である。
本発明の「ポリヌクレオチド」組成物は、RNA、cDNA、ゲノムDNA、合成フォーム、及び混合ポリマー、センス及びアンチセンス鎖双方、を包含しており、当業者に容易に理解されるように、化学的又は生化学的に修飾されてよく、或いは非天然又は誘導されたヌクレオチド塩基を含有してもよい。かかる修飾は、例えば、標識、メチル化、類似体による1以上の天然産のヌクレオチドの置換、インターヌクレオチド修飾、例えば非荷電結合(例えば、メチルホスファート、ホスホトリエステル、ホスホアミダート、カルバマートなど)、荷電結合(例えば、ホスホロチオアート、ホスホロジチオアートなど)、ペンダント成分(例えば、ポリペプチド)、インターカレーター(例えば、アクリジン、プソラレンなど)、キレート化剤、アルキル化剤、及び修飾結合(例えば、アルファアノマー核酸など)を包含する。また、水素結合及び他の化学的相互作用により所望の配列に対し結合するその能力において、ポリヌクレオチドを模倣する合成分子も包含される。
かかる分子は、当該技術分野において公知であり、例えば、分子の主鎖において、そのペプチド結合がリン酸結合を置換しているものである。本発明は、全ての、又は一部のHLS−5領域を含んでなる、組換え核酸を提供する。組換え核酸構築物は、宿主細胞内で自律的に複製することができよう。別法として、組換え構築物は、宿主細胞の染色体DNA内へインテグレートされるようにしてもよい。かかる組換えポリヌクレオチドは、ゲノム、cDNA、半合成、又は合成起源のポリヌクレオチドであって、その起源又は操作によって:1)自然界でそれが随伴しているポリヌクレオチドの全て又は一部と随伴していないもの;及び/又は、2)自然界でそれが結合しているもの以外のポリヌクレオチドに対し結合されているもの;又は、3)自然界に生じないもの、を含んでなる。
それゆえ、さもなければ天然には生じない配列を含んでなる組換え核酸が、本発明によって提供される。野生型配列もまた使用されてよいが、それは、例えば欠失、置換、又は挿入により、しばしば変更されることがある。
「組換え核酸」は、天然には生じない核酸か、又は2つの、さもなければ分離された配列のセグメントの人為的な組合せにより製されるものである。この人為的な組合せは、化学的合成手段によるか、或いは、単離された核酸のセグメントの、遺伝子工学技術による人為的操作により、しばしば達成される。かかる操作は、通常、典型的には配列認識部位を導入又は除去すると同時に、コドンを、同じか又は保存アミノ酸をコードしている重複コドンで置換えるべく行われる。別法として、所望の機能をもつ核酸セグメントをつなぎ合わせて、所望の機能の組合せを生じることが行われる。種々のタイプのcDNA又はゲノムライブラリが、本発明の核酸の天然の供給源としてスクリーンされてよく、或いは、かかる核酸は、ゲノムDNA又は他の天然の供給源に内在する配列の、例えばPCRによる増幅によって提供されてもよい。cDNAライブラリの選択は、標準的には、所望のタンパク質のためのmRNAに富む組織供給源に対応する。ファージライブラリが、標準的には好ましいが、他のタイプのライブラリが使用されてもよい。ライブラリのクローンは、プレート上に広げられ、スクリーニング用のサブストレートへ移され、変性され、所望の配列の存在についてプローブされる。
本発明に使用された核酸配列は、通常、少なくとも約5コドン(15ヌクレオチド)、さらに通常には少なくとも約7−15コドン、及び最も好ましくは少なくとも約35コドンを含んでなることができる。このヌクレオチド数は、通常はほぼ、本文に記述されたSUMO化を制御することがなお可能な良好なHLS−5フラグメントに必要な、最低限の長さである。
核酸操作のための技術は、全盤的に、例えばサンブルック(Sambrook)ら著、1989年、上記、又はアズベル(Ausubel)ら著、「カレント・プロトコールズ・イン・モレキュラー・バイオロジー(Current Protocols in Molecular Biology)」、1992年、に記述されている。制限酵素などといった、かかる技術の適用において有用な試薬は、当該技術分野において広く知られており、ニューイングランド・バイオラブズ(New England BioLabs)、ベーリンガー・マンハイム(Boehringer Mannheim)、アマシャム(Amersham)、プロメガ・バイオテック(Promega Biotec)、USバイオケミカルズ(US Biochemicals)、ニューイングランド・ヌクレアー(Neu England Nuclear)のような供給業者、及び多くの他の供給源から市販されている。本発明の融合タンパク質を産生するべく使用される組換え核酸配列は、天然の、又は合成による配列から由来してよい。多くの天然の遺伝子配列が、種々のcDNAから、又はゲノムライブラリから、適当なプローブを用いて取得される。ジェンバンク(GenBank)、国立衛生研究所(National Institute of Health)参照。
本文に使用されたように、用語「HLS−5遺伝子配列」は、当該遺伝子配列又は領域を含んでなる二本鎖DNA、並びに、当該遺伝子配列又は領域を含んでなるどちらかの一本鎖DNA(すなわち、コーディング鎖及び非コーディング鎖のどちらか)を含んでなる。
本文に使用されたように、HLS−5遺伝子配列又は領域の一「部分」は、少なくとも約8ヌクレオチド、又は好ましくは約15ヌクレオチド、又は、さらに好ましくは少なくとも約25ヌクレオチドの最小サイズを有するものと定義され、少なくとも約40ヌクレオチドの最小サイズを有してもよい。
HLS−5ポリペプチド又はそのフラグメントは、任意の公知の分子技術により取得されてよい。PCRは、HLS−5遺伝子配列を得るべく使用されてよい、かかる技術の1つである。この技術は、例えば、メッセンジャーRNAを含めてDNA又はRNAを増幅してよく、該DNA又はRNAは、単鎖か、または二本鎖でもよい。RNAが鋳型として使用されるべき事象においては、該鋳型をDNAへ逆転写するために最適な、酵素及び/又は条件が利用されることとなる。加えて、それぞれの一方の鎖を含有するDNA−RNAハイブリッドが利用されてもよい。核酸の混合物もまた使用されてよく、本文に記述された先行する増幅反応において、同じか又は異なるプライマーを用いて産生された核酸も、同様に使用されてよい。
増幅されるべき特定の核酸配列、すなわちHLS−5遺伝子配列は、より長い分子の一部であってよく、或いは、最初は個別の分子として存在し、特定の配列が全核酸を構成するようにすることも可能である。増幅されるべき配列が最初に純粋な形状で存在することは必要ではない;全ヒトDNA中に含有されるような、複合混合物の小部分であってよい。
本文において利用されるDNAは、血液、及び組織材料などといった、身体試料から、多様な技術、例えばマニアチスらによって記述されたもの、1982年、上記、により、抽出されてよい。抽出された試料が精製されていない場合、増幅に先立ち、細胞又は試料の動物細胞膜を開けるべく、かつ鎖を露出及び/又は分離させるべく、有効な量の試薬で処理されてもよい。鎖を露出及び分離させるための、溶解及び核酸変性段階は、増幅がよりに容易に起こるようにすることができる。
デオキシリボヌクレオチド三リン酸、dATP、dCTP、dGTP、及びdTTPは、合成混合物に対し、別々に、又はプライマーと一緒に、適切な量で添加され、結果として得られた溶液は、約90℃−100℃に、約1から10分間、好ましくは1から4分間加熱される。この加熱時間の後、溶液は冷却されるが、これはプライマーのハイブリッド形成にとり好ましい。冷却された混合物に対し、プライマー伸長反応を引き起すために適切な薬剤(本文では「重合用薬剤」と呼ばれる)が添加され、反応は、当該技術分野において公知の条件下に起こるようにする。重合用薬剤は、もし熱安定性であれば、他の試薬と一緒に添加されてもよい。この合成(又は増幅)反応は、室温から、それより上では重合用試薬がもはや機能しない温度まで、行われてよい。
したがって、例えば、もしDNAポリメラーゼが薬剤として使用されるなら、温度は一般に約40℃を超えない。最も好都合には、反応は室温で行われる。
重合用薬剤は、酵素を含め、プライマー伸長産物の合成を達成するべく機能する、任意の化合物又は系であってよい。
この目的のために好適な酵素は、例えば、大腸菌DNAポリメラーゼI、大腸菌DNAポリメラーゼのクレノウ(Klenow)フラグメント、ポリメラーゼ突然変異タンパク質、逆転写酵素、他の、熱安定酵素(すなわち、変性を引き起すべく充分に上げられた温度にさらされた後に、プライマー伸長を行う酵素)を含めた酵素、例えばTaqポリメラーゼを包含する。好適な酵素は、適正な方法でヌクレオチドの組合せを促進して、各HLS−5遺伝配列核酸鎖に対し相補的な、プライマー伸長産物を形成することができる。一般に、合成は各プライマーの3’末端で開始され、合成が終了するまで、鋳型鎖に沿って5’方向へ進行することができ、異なる長さの分子を産生する。
新たに合成されたHLS−5鎖と、その相補的核酸鎖は、上記のハイブリッド形成条件下に二本鎖分子を形成することができ、このハイブリッドが、プロセスのその後の段階において使用される。次の段階では、新たに合成されたHLS−5二本鎖分子は、上述の任意の方法を用いた変性条件にさらされ、単鎖分子を与える。
変性、アニーリング、及び伸長産物合成の段階は、標的多形遺伝子配列核酸配列を、検出に必要な程度まで増幅するべく必要な回数だけ反復されることが可能である。産生される特定の核酸配列の量は、指数的に蓄積することができる。増幅は、例えば、マクファーソン(McPherson)ら編、「PCR。ア・プラクティカル・アプローチ(PCR.A Practical Approach)」、ILRプレス(ILR Press)、1992年、に記述されている。
本発明の方法により増幅された配列は、溶液中で、又は固形支持体へ結合された後、PCR、オリゴマーレストリクション(サイキ(Saiki)ら著、「バイオ/テクノロジー(Bio/Technology)」、1985年、第3巻、p.1008−1012)、アレル特異オリゴヌクレオチド(ASO)プローブ分析(コナー(Conner)ら著、「プロシーディングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシズ(Proc.Natl.Acad.Sci.USA)」、1983年、第80巻、p.278)、及びオリゴヌクレオチドライゲーションアッセイ(OLAs)(ランドグレン(Landgren)ら著、「サイエンス」、1988年、第241巻、p.1007)などといった、通常特定のDNA配列を検出するべく適用される任意の方法により、さらに、評価され、検出され、クローン化され、及び配列決定されることなどが可能である。DNA分析用の分子技術は、総説されている(ランドグレンら著、「サイエンス」、1988年、第242巻、p.229−237)。
本発明のHLS−5ポリヌクレオチドを取得する方法は、本文に記述され、かつ当業者により一般的に使用される、PCRを包含する。代替えの増幅法が記述されており、本発明のプライマーを用いたPCRにより増幅されるHLS−5遺伝子配列が、代替え手段によって同様に増幅される限り、また使用可能である。かかる代替えの増幅システムは、制限されることなく自己持続配列複製を包含するが、これは当該RNAの短い配列及びT7プロモーターを用いて開始する。逆転写酵素はRNAをcDNAへコピーして該RNAを分解し、続いて逆転写酵素が第2のDNA鎖を重合する。もう1つの核酸増幅技術は、核酸配列ベース増幅(NASBA)であり、これは逆転写及びT7RNAポリメラーゼを使用し、そのサイクリングスキームを標的とするべく、2つのプライマーを取り入れる。NASBAは、DNA又はRNAのいずれを用いても開始可能であり、いずれを用いても終了可能であって、60分―100分以内に108コピーまで増幅する。
別法として、HLS−5ポリヌクレオチドは、連結活性化転写(ligation activated transcription,LAT)により増幅可能である。LATは、単鎖の鋳型と、部分的に単鎖でありかつ部分的に二本鎖である単一のプライマーとを用いて作動する。増幅は、cDNAのプロモーターオリゴヌクレオチドへの連結により開始され、数時間以内の増幅は108−109倍である。QBレプリカーゼ系は、MDV−1と呼ばれるRNA配列を、当該DNA配列に相補的なRNAに対し、結合することによって利用可能である。試料との混合に際し、ハイブリッドRNAは、その標本のmRNAの中からその相補体を検出して結合し、レプリカーゼを活性化し、当該タグづたいの配列をコピーする。もう1つの核酸増幅技術、リガーゼ連鎖反応(LCR)は、2つの個別に標識された、当該配列の半分を使用することにより作動するが、それらは試料中の連続配列の存在下での連結により共有結合されて、新たな標的を形成する。修復連鎖反応(RCR)核酸増幅技術は、2つの相補的及び標的特異なオリゴヌクレオチドプローブペア、熱安定性のポリメラーゼ及びリガーゼ、及び、標的配列を幾何学的に増幅するためのDNAヌクレオチドを使用する。2塩基のギャップがオリゴヌクレオチドプローブペアを分離しており、RCRは、このギャップを埋めて結合させ、正常なDNA修復を模倣する。鎖置換活性化(SDA)による核酸増幅は、HincII用の認識部位を含有し、5’末端に標的DNAと結合する短い突出をもつ、短いプライマーを利用する。DNAポリメラーゼは、該突出の反対側のプライマー部分を、硫黄を含有するアデニン類似体で埋める。HincIIが添加されるが、未修飾のDNA鎖のみを切断する。5’エキソヌクレアーゼ活性を欠くDNAポリメラーゼは、このニック部位に侵入し、重合化を開始し、最初のプライマー鎖を下流に向けて置き換え、さらなるプライマーとして役立つ新たな1つを構築する。SDAは、37℃において、2時間に107倍を超える増幅をもたらす。PCR及びLCRと異なり、SDAは、器具を装備された温度サイクリングを必要としない。本発明の方法において有用なもう1つの増幅系は、QB複製系である。PCRは、本発明において使用される好ましい増幅法であるが、これらの別の方法もまた、本発明の方法において記述されたように、HLS−5遺伝子配列を増幅するべく使用可能である。
本発明の大量のHLS−5ポリヌクレオチドはまた、好適な宿主細胞における複製により、産生されてもよい。所望のフラグメントをコードしている、天然又は合成のポリヌクレオチドフラグメントは、原核又は真核細胞内に導入及び複製可能な、組換えポリヌクレオチド構築物、通常はDNA構築物中へ取り込まれることができる。通常、ポリヌクレオチド構築物は、酵母又は細菌のような、単細胞宿主内での複製に好適であろうが、原核細胞系以外の培養哺乳類又は植物細胞系への導入(ゲノム内への組込み有り及び無しの)用に意図されてもよい。
二本鎖フラグメントは、化学合成の単鎖産物から、相補鎖を合成すること、及び適当な条件下に鎖を一緒にアニールすることにより、或いは、DNAポリメラーゼを適当なプライマー配列と共に用いて相補鎖を加えることにより取得されてよい。
本発明のHLS−5ポリヌクレオチドは、原核及び真核宿主内への導入のための、組換え体の複製が可能なベクター内へ導入されてもよい。かかるベクターは、典型的には、所望のポリペプチドをコードしている意図されたポリヌクレオチドフラグメントを含む、宿主により認識される複製系を含んでなってもよく、好ましくはまた、該ポリペプチドをコードしているセグメントに対しオペラブルに連結された、転写及び翻訳開始調節配列を包含することもできる。発現ベクターは、例えば、複製の起点又は自律複製配列(ARS)、及び発現制御配列、プロモーター、エンハンサー、及び、必要なプロセシング情報部位、例えばリボソーム結合部位、RNAスプライス部位、ポリアデニル化部位、転写終止配列、及びmRNA安定化配列を包含してよい。分泌シグナルもまた、天然のHLS−5タンパク質からか、又は他の受容体からか、或いは、同じか又は関連する種の分泌されたポリペプチドであるかによって、適切な場合には包含されてよく、それにより、該タンパク質が細胞膜を横切ること、及び/又は、細胞内に留まることが可能になり、したがってその機能性のトポロジーを獲得し、或いは細胞から分泌されるようにする。かかるベクターは、当該技術分野において周知の標準的な組換え技術により調製されてよく、例えば、サンブルックら著、1989年、上記、又はアズベルら著、1992年、上記、において議論されている。
適当なプロモーター及び他の必要なベクター配列は、宿主において機能性であるべく選択されることができ、適切である場合には、HLS−5遺伝子に天然に随伴しているものが包含されてよい。細胞系と発現ベクターとの、実行可能な組合せの実例は、サンブルックら著、1989年、上記、又はアズベルら著、1992年、上記に記述されている。数多くの有用なベクターが当該技術分野において公知であり、ストラタジーン(Stratagene)、ニューイングランド・バイオラブズ(New England Biolabs)、プロメガ(Promega)、及びバイオテック(Biotec)などの供給業者から入手されてよい。trp、lacのようなプロモーター、及び、ファージプロモーター、tRNAプロモーター、及び多糖分解酵素プロモーターが、原核宿主において使用されてよい。
有用な酵母プロモーターは、メタロチオネイン、ホスホグリセレートキナーゼ又は他の多糖分解酵素、例えばエノラーゼ又はグリセルアルデヒド−3−リン酸脱水素酵素、マルトース及びガラクトース利用に関与する酵素などのプロモーター領域を包含する。酵母発現における使用に好適なベクター及びプロモーターは、ヒッツマン(Hitzman)ら著、「サイエンス」、1983年、第219巻、p.620−625、にさらに記述されている。
好適な非天然の哺乳類プロモーターは、SV40からの初期及び後期プロモーター、又は、ネズミモロニー白血病ウイルス、マウス腫瘍ウイルス、トリ肉腫ウイルス、アデノウイルスII,ウシパピローマウイルス、又はポリオーマから由来したプロモーターを包含してもよい。加えて、構築物は、増幅可能な遺伝子(例えば、DHFR)を接合して、遺伝子の多数のコピーが製されるようにしてもよい。
当該発現ベクターは自律的に複製してもよいが、それらはまた、当該技術分野において周知の方法により、宿主細胞のゲノム内へ挿入されることにより複製されてもよい。
発現及びクローニングベクターはたいてい、該ベクターで形質転換された宿主細胞の生存又は増殖に必要なタンパク質をコードしている遺伝子である、選択可能マーカーを含有することができる。この遺伝子の存在は、インサートを発現する宿主細胞のみの増殖を保証する。典型的な選択遺伝子は、a)抗生物質又は他の毒性物質、例えばアンピシリン、ネオマイシン、メトトレキセート、その他に対し抵抗性を与える、b)栄養要求性欠陥を補足する、又は、c)複合培地から入手できない重大な栄養物を与える、タンパク質をコードしており、例えば、バチルス(Bacilli)に対するD−アラニンラセマーゼをコードする遺伝子である。適切な選択可能マーカーの選択は、宿主細胞に依存することがあり、また種々の宿主のための好適なマーカーは、当該技術分野において周知である。
本発明の当該核酸を含有するベクターは、インビトロで転写されることが可能であり、結果として得られたRNAは、周知の方法、例えば注入により、宿主細胞内へ導入されるか、或いはベクターが直接に、当該当該技術分野において周知の方法により、宿主細胞内へ導入されることが可能であって、その方法は細胞宿主のタイプに依存して異なり:エレクトロポレーション;塩化カルシウム、塩化ルビジウム、リン酸カルシウム、DEAE−デキストラン、又は他の物質を用いたトランスフェクション;マイクロプロジェクタイル・ボンバードメント;リポフェクション;感染(ベクターが感染性媒介物である場合、例えばレトロウイルスゲノム);及び、他の方法を含む。宿主細胞に対するポリヌクレオチドの、当該技術分野において周知の、とりわけ、上述のものを含めた、任意の方法による導入は、本文において「形質転換」と呼ばれることがある。その中にポリヌクレオチドが導入されている細胞は、かかる細胞の子孫を包含する。
したがって本発明は、本発明の核酸分子により形質転換又はトランスフェクトされた宿主細胞を提供する。好ましい宿主細胞は、細菌、酵母、哺乳類細胞、植物細胞、昆虫細胞、及びヒト細胞を包含する。
実例として、かかる宿主細胞は、大腸菌、シュードモナス(Pseudomonas)、バチルス(Baillus)、ストレプトミケス(Streptomyces)、酵母、CHO、R1.1、B−W、L−M、COS1、COS7、BSC1、BSC40、BMT10、及びSf9細胞からなる群より選択される。
本発明の大量のHLS−5ポリペプチドは、ベクター又は他の発現ビヒクル内の、HLS−5ポリヌクレオチド又はその一部を、適合性の原核又は真核宿主細胞において発現させることにより調製されてよい。最も一般に使用される原核宿主は、大腸菌株(Escherichia coli)であるが、他の原核生物、例えばバチルス・スブチリス(Bacillus subtilis)又はシュードモナス(Pseudomonas)もまた使用されてよい。
また、HLS−5ポリペプチドをコードするDNA配列を含有する哺乳類細胞であって、発現調節配列を、HLS−5ポリペプチドコード配列に対し機能的に近接して挿入することからなる相同組換え事象によって、HLS−5ポリペプチドのより高い発現を許すべく、インビトロで修飾された細胞も提供する。該発現調節配列は、HLS−5ポリペプチド発現調節配列であることが可能であり、さもなければ、細胞内の突然変異型のHLS−5ポリペプチド現調節配列を置き換えることも可能である。
したがって、本発明はまた、HLS−5ポリペプチドを調製するための方法であって:(a)上述の細胞を、上記の、HLS−5ポリペプチドの発現に備えた条件下に培養すること;及び(b)発現されたHLS−5ポリペプチドを回収すること、を含んでなる方法も提供する。この方法はまた:(c)当該技術分野において公知の、好適な任意の手段を用いて、ポリペプチドをクロマトグラフィーにかけること;及び、(d)例えばゲル濾過により、ポリペプチドを精製すること、の段階を伴うことも可能である。
哺乳類、又は他の、酵母、糸状菌、植物、昆虫、又は両生類又は鳥類のような真核宿主もまた、本発明のタンパク質の産生のために有用であってよい。培養にある哺乳類細胞の増殖は、本質的に周知である。一般に使用される哺乳類宿主細胞系の実例は、ベロ(VERO)及びヒーラ細胞、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞、及び、W138、BHK、及びコス細胞系であるが、当業者には、より高い発現、所望のグリコシル化パターン、又は他の特徴を提供するために、他の細胞系も好適であってよいことが理解されよう。
クローンは、ベクター構築の様式に依存して、マーカーを使用することにより選択される。マーカーは、同じか又は異なるDNA分子上、好ましくは同じDNA分子上であってよい。原核宿主においては、形質転換体は、例えばアンピシリン、テトラサイクリン、又は他の抗生物質に対する抵抗性により選択されてよい。
温度感受性に基づく特定の生成物の産生もまた、好適なマーカーとして役立ってよい。
本発明のポリヌクレオチドにより形質転換された原核又は真核細胞は、本発明の核酸及びポリペプチドの産生のためだけでなく、有用である。
いくつかの実施態様においては、「SUMO化制御剤」は、HLS−5及び/又はHLS−5活性の、内在レベルを修飾することが可能な、化合物又は組成物である。用語「修飾する」は、HLS−5の内在レベルについて本文に使用されるように、化合物又は組成物が、野生型及び/又は通常のレベルに比較して、HLS−5及び/又はHLS−5活性の内在レベルを増大又は低減する能力を指す。HLS−5及び/又はHLS−5活性の内在レベルを修飾することが可能な、化合物及び/又は組成物は、まず、インビトロの細胞ベースのアッセイを用いて同定されることが可能である。例えば、Chroma−Luc(登録商標)、Luc(登録商標)、又はGFP(登録商標)レポーター遺伝子のような系は、多数の異なるクローニングベクターフォーマットにおいて、提供されることが可能である。ベーシック(Basic)ベクターバージョンは、そのデザインに基づく汎用性のレポーターベクターであって、例えば、pGL3−ベーシックベクターのデザインは、真核プロモーター及びエンハンサー配列を欠いており、レポーター遺伝子の5’末端のHLS−5プロモーターのような、推定上の制御配列のクローニングを可能にする。ルシフェラーゼ、又は任意のレポーター遺伝子の発現、この「pGL3−プロモーターベクター」でトランスフェクトされた細胞における活性は、HLS−5プロモーターのような当該クローン化されたプロモーターを介して直接又は間接的に発現を誘導することができるエレメント又は化合物に依存する。ベーシックベクターの構造に加えて、他の系、例えばChroma−Luc(登録商標)遺伝子が、pGL3−コントロール(Control)ベクターに類似した、SV40プロモーター及びSV40エンハンサーを含有するベクター構造において利用可能である。SV40プロモーター及びSV40エンハンサー配列の存在は、哺乳類の多くの細胞タイプにおいて、結果としてluc+の強力な発現を生じる。したがって、この技術及び任意の他のベクター修飾は、HLS−5プロモーターの下流のレポーター遺伝子を測定することにより、HLS−5タンパク質の発現を潜在的に修飾することができる化合物についてアッセイするための、マルチウエルプレートにおける、及びハイスループットアプリケーションにおける、迅速な定量化のために好適である。これらの同定された化合物は次に、内在性のHLS−5プロモーターもつ細胞内で試験され、ウエスタンブロットのような方法により、タンパク質発現がアッセイされることが可能である。一般に、フィルターされたルミネッセンスを測定することが可能な、任意のルミノメータは、二色アッセイを行うことができるはずであり、当該技術分野の熟練の科学者はこれらのアッセイを再現することができるはずである。
HLS−5の修飾因子は、SUMO化コンジュゲート化系を、HLS−5と接触させること、及び、HLS−5の存在下に基質ポリペプチドのSUMO化レベルを測定すること、により検出されてよい。本文に用いたように、用語「接触させること」は、SUMO化コンジュゲート化剤とHLS−5との、直接及び間接的な接触を包含する。接触は、当該技術分野において公知の任意の方法により行われてよく、例えば、SUMO化コンジュゲート化剤をHLS−5へ添加すること、或いはその逆である。本文に用いた用語「測定すること」は、コラビンら(2004年、上記)の方法を含め、SUMO化のレベルを測定する任意の方法を包含し、内在性のHLS−5のアップレギュレーション又はダウンレギュレーション(すなわち、修飾されたレベル)を検出してもよい。「内在性HLS−5」は、身体により産生されたHLS−5を指し、すなわち、外来の供給源からのものではない。
HLS−5の修飾されたレベルは、統計的に有意でよく、すなわち、偶然にのみ起こると期待できるものよりも大きい。有意性は、典型的には、相応に小さいp値によって、p<0.05のように定義される。統計的に有意な発見が、かならずしも臨床的に有意でないことがあり、すなわち、それは患者の症状に対する測定可能なインパクトをもつものではない。
ひとたびSUMO化制御剤が、例えば、HLS−5ポリペプチド、適当なベクター中のHLS−5ポリヌクレオチド、及び/又は、HLS−5及び/又はHLS−5活性の内在レベルを修飾することができる化合物/組成物、が取得されれば、それらは次に、SUMO化を制御する目的で、患者へ投与される。いくつかの実施態様においては、患者は、SUMO化により影響されるか、制御されるか、又は悪化される症状を患っており、それゆえ、投与の段階は症状の治療を助ける。
一般に、用語「治療すること」及び「治療」などは、本文において、患者、例えばヒトの個体又は動物、その組織又は細胞に影響を及ぼし、所望の薬理学的及び/又は生理学的効果を得ることを意味するべく使用される。該効果は、症状又はそのサイン又は徴候を、完全又は部分的に防止するという面で、予防的であってよく、及び/又は、部分的又は完全な症状の治癒という面では、治療的であってよい。本文において用いられた「治療すること」は、脊椎動物、哺乳類、特にヒトにおいて、SUMO化に関連するか、又はそれにより悪化される症状の、任意の治療、又は予防をカバーしており、かつ:(a)その症状の素因があってよいが、まだ症状があると診断されていない患者において、症状の発生を防止すること;(b)症状を阻害すること、すなわちその発生を止めること;又は、(c)症状を緩和又は軽減すること、すなわち症状の後退を引き起すこと、を包含する。
本文において使用される「患者」は、それにおいてSUMO化活性の制御が所望される、動物患者を指す。患者は、ヒトでよく、或いは家畜、又は動物園の動物であってもよい。本発明のSUMO化制御剤は、ヒトの医学的治療における使用に好適であることが特に考察されているが、それらはまた、イヌ及びネコのようなコンパニオンアニマル、ウマ、ウシ、及びヒツジのような家畜、又は、非ヒト霊長類、ネコ科、イヌ科、ウシ科、及び有蹄類のような動物園の動物の治療を含めた獣医学的治療にも適用可能である。
SUMO化制御剤は、当該技術分野において周知のように、治療されるべき症状、および患者の年齢、条件、及び体重に依存して、種々の形状で投与可能である。例えば、SUMO化制御剤が経口的に投与される場合、それらはタブレット、カプセル、顆粒、粉末、又はシロップとして製剤されてよく;或いは、非経口投与用には、それらは注射液(静脈内、筋肉内、又は皮下)、点滴注射製剤、又は坐剤として製剤されてよい。眼粘膜経路による適用には、それらは点眼薬又は眼軟膏として製剤されてもよい。これらの製剤は、通常の手段により調製されてよく、所望であれば、活性成分は、任意の通常の添加物、例えば賦形剤、結合剤、崩壊剤、潤滑剤、矯正剤、可溶化剤、懸濁剤、乳化剤、又はコーティング剤と混合されてもよい。用量は、症状、患者の年齢及び体重、治療又は予防されるべき症状の性質及び厳しさ、投与経路、及びSUMO化制御剤の形状に依存して異なることができるが、一般に、約0.1から2000mgの一日用量のSUMO化制御剤が、成人患者用に推奨され、これは単回用量又は分割用量で投与されてもよい。
SUMO化制御剤を投与するための有効な時間は、特定される必要がある。このことは、決まり切った実験により達成可能である。例えば、動物では、SUMO化制御剤によるSUMO化活性の制御は、SUMO化制御剤を1日の特定な時間に投与すること、及び投与の効果を(もしあれば)、SUMO化に付随する1以上の指標を測定すること、及びこれらの指標の処置後の値を処置前の同じ指標の値と比較することにより測定すること、によって査定されることが可能である。
所与の患者において、治療の有効性の点で最も効果的な結果を生じることができる、SUMO化制御剤の厳密な投与時間、及び/又は、量は、特定のSUMO化制御剤の活性、薬物動態、及びバイオアベイラビリティ、患者の生理学的条件(年齢、性別、疾患タイプ、及び病期、全身の物理的状態、所与の投薬量及び薬物投与に対する応答性を包含する)、投与経路その他に依存するであろう。しかしながら、上記のガイドラインは、治療を微調整するため、例えば、最適な、時間及び/又は投与量を決定するための、ベースとして使用可能であって、それは、患者をモニターすること、及び用量及び/又はタイミングを調整することを含んでなる、決まりきった実験法以上のものを必要としない。
本文において使用される語句「医薬的に有効な量」及び「治療上有効な量」は、ある所望の医薬的及び/又は治療的効果、例えば、任意の医学的治療に適用可能な妥当な利益/リスク比でのタンパク質のSUMO化の阻害、をもたらすために有効な、SUMO化制御剤の量を意味する。
語句「医薬的に許容される」は、本文において、妥当な利益/リスク比に見合って、過剰な毒性、刺激、アレルギー性応答、又は他の問題又は合併症なしに、ヒト及び動物の組織と接触した使用に好適な、SUMO化制御剤、物質、組成物、及び/又は、剤形であって、堅実な医学的評価の範囲内にあるものを指す。
本文において用いられる語句「医学的に許容される担体」は、医薬的に許容される物質、組成物、又はビヒクルであって、例えば、1つの臓器又は身体の一部から、もう1つの臓器又は身体の部分への、SUMO化制御剤の運搬又は輸送に関与する、液体又は固体の充填剤、希釈剤、賦形剤、溶媒、又は封入剤を意味する。各担体は、製剤の他の成分と適合性であり、患者に対し有害ではないという意味で、「許容される」べきである。医薬的に許容される担体として役立つことが可能な材料のいくつかの実例は:(1)糖、例えばラクトース、グルコース、及びスクロース;(2)デンプン、例えばコーンスターチ及び馬鈴薯デンプン;(3)セルロース及びその誘導体、例えばカルボキシメチルセルロース、エチルセルロース、及びセルロースアセテート;(4)粉末トラガカント;(5)モルト;(6)ゼラチン;(7)タルク;(8)賦形剤、例えばカカオバター及び坐剤ワックス;(9)油例えばラッカセイ油、綿実油、ベニバナ油、ゴマ油、オリーブ油、コーン油、及び大豆油;(10)グリコール、例えばプロピレングリコール;(11)ポリオール、例えばグリセリン、ソルビトール、マンニトール、及びポリエチレングリコール;(12)エステル、例えばオレイン酸エチル及びラウリン酸エチル;(13)寒天;(14)緩衝剤、例えば水酸化マグネシウム及び水酸化アルミニウム;(15)アルギン酸;(16)パイロジェンフリー水;(17)等張食塩水;(18)リンガー溶液;(19)エチルアルコール;(20)リン酸緩衝溶液;及び(21)医薬製剤において用いられる他の非毒性の適合性物質、を包含する。
湿潤剤、乳化剤、及び潤滑剤、例えばラウリル硫酸ナトリウム及びステアリン酸マグネシウム、並びに着色剤、剥離剤、コーティング剤、甘味剤、風味剤および着香剤、保存剤、及び酸化防止剤もまた、本発明の製剤中に存在することが可能である。
医薬的に許容される酸化防止剤の実例は:(1)水溶性酸化防止剤、例えばアスコルビン酸、システイン塩酸塩、二亜硫酸ナトリウム、メタ重亜硫酸ナトリウム、及び亜硫酸ナトリウムなど;(2)油性酸化防止剤、例えばアスコルビン酸パルミテート、ブチルヒドロキシアニソール(BHA)、ブチルヒドロキシトルエン(BHT)、レシチン;プロピルガレート、及びアルファ−トコフェロールなど;及び(3)金属キレート剤、例えばクエン酸、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、ソルビトール、酒石酸、及びリン酸など、を包含する。
本発明の方法において有用な製剤は、経口、経鼻、局所(バッカル及び舌下)、直腸、経膣、エアロゾル、及び/又は非経口投与に適したものを包含する。製剤は、単位用量の形状で便利に提供されてよく、薬学の技術分野において周知の、任意の方法により調製されてよい。単一の剤形を製するべく、担体物質と組合されることが可能な活性成分の量は、治療される宿主及び、特定の投与様式に依存して変わることがある。単一の剤形を製するべく、担体物質と組合されることが可能な活性成分の量は、一般に、治療効果をもたらす化合物の量であろう。一般に、100パーセントのうち、この量は、約1パーセント−約99パーセントの活性成分、好ましくは約5パーセントから約70%まで、最も好ましくは約10パーセントから約30%までの範囲であることができる。
これらの製剤又は組成物を調製する方法は、SUMO化制御剤を、担体及び、任意に、1以上の付属成分と一緒にする段階を包含する。一般に、製剤は均一にかつ密接に、SUMO化制御剤を、液体担体又は超微粒子固形担体、又は双方と結合状態にさせ、必要であれば生成物を成形することにより調製される。
経口投与に適した製剤は、カプセル、カシェ剤、ピル、タブレット、ロゼンジ(風味づけされた基剤、通常はスクロース及びアラビアゴム又はトラガカントを使用)、粉末、顆粒の形状でよく、或いは水性又は非水性液体中の溶液又は懸濁液として、或いは水中油型又は油中水型エマルジョンとして、或いはエリキシル又はシロップとして、或いは香錠(不活性基剤、例えばゼラチン及びグリセリン、又はスクロース及びアラビアゴム使用)、及び/又は、マウスウォッシュなどとしてであってよく、各々が予め決められた量のSUMO化制御剤を、活性成分として含有する。化合物はまた、ボーラス、舐剤、又はペーストとして投与されてもよい。
経口投与用の固形剤形(カプセル、タブレット、ピル、粉末、及び顆粒など)では、活性成分は1以上の医薬的に許容される担体、例えばクエン酸ナトリウム又は第二リン酸カルシウム、及び/又は、任意の以下のもの:(1)充填剤又は増量剤、例えばデンプン、ラクトース、スクロース、グルコース、マンニトール、及び/又はケイ酸;(2)結合剤、例えばカルボキシメチルセルロース、アルギナート、ゼラチン、ポリビニルピロリドン、スクロース、及び/又はアラビアゴム;(3)保湿剤、例えばグリセロール;(4)崩壊剤、例えば寒天、炭酸カルシウム、馬鈴薯又はタピオカデンプン、アルギン酸、一部のケイ酸塩、及び炭酸ナトリウム;(5)溶解遅延剤、例えばパラフィン;(6)吸収促進剤、例えば第四級アンモニウム化合物;(7)湿潤剤、例えば、アセチルアルコール、及びモノステアリン酸グリセロール;(8)吸収剤、例えばカオリン及びベントナイトクレー;(9)潤滑剤、例えばタルク、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、固形ポリエチレングリコール、ラウリル硫酸ナトリウム、及びそれらの混合物;及び(10)着色剤、と混合される。カプセル、タブレット、及びピルの場合、医薬組成物はまた、緩衝剤を含んでなってもよい。類似したタイプの固形組成物はまた、充填剤として、ラクトース又は乳糖、並びに高分子量ポリエチレングリコールなどを用いた軟及び硬−充填ゼラチンカプセルにおいて使用されてもよい。
タブレットはまた、任意に1以上の付属成分とともに、圧縮又は成形により製されてもよい。圧縮タブレットは、結合剤(例えば、ゼラチン又はヒドロキシプロピルメチルセルロース)、潤滑剤、不活性希釈剤、保存剤、崩壊剤(例えば、グリコール酸デンプンナトリウム、又は架橋カルボキシメチルセルロースナトリウム)、界面活性剤又は分散剤を用いて調製されてもよい。成型タブレットは、不活性液体希釈剤で加湿された、粉末化ペプチド又はペプチドミメティックの混合物を、適当な機械で成型することにより製されてもよい。
タブレット及び他の固形剤形、例えば糖衣丸、カプセル、ピル、及び顆粒は、任意に、スコアされるか、又は、コーティング及びシェル、例えば腸溶コーティング又は他の、医薬−製剤技術分野において周知のコーティング用いて調製されてよい。それらはまた、例えば、所望の放出プロフィールを提供するべく比率を変えた、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、他のポリマーマトリックス、リポソーム、及び/又はミクロスフェアを用いて、その中の活性成分の、緩徐な、又は制御された放出を提供するべく製剤されてもよい。それらは、例えば、細菌保持性のフィルタを通す濾過によるか、又は使用直前に、滅菌水又は他の無菌の注射可能な媒体中に溶解されることが可能である滅菌剤を、無菌の固形組成物の形状で取り込むことにより滅菌されてもよい。これらの組成物はまた、任意に乳白剤を含有してもよく、また、任意に遅延式に、胃腸管のある部位においてのみ、又は選択的に、活性成分を放出する組成物であってもよい。使用可能な包埋組成物の実例は、ポリマー物質及びワックスを包含する。活性成分はまた、適切であれば1以上の上述の賦形剤を用いて、マイクロカプセル化された形状であることも可能である。
経口投与用の液体剤形は、医薬的に許容されるエマルジョン、マイクロエマルジョン、溶液、懸濁液、シロップ、及びエリキシルを包含する。活性成分に加えて、液体剤形は、当該技術分野において一般に使用される不活性希釈剤、例えば、水又は他の溶媒、可溶化剤、及び乳化剤、例えばエチルアルコール、イソプロピルアルコール、炭酸エチル、酢酸エチル、ベンジルアルコール、安息香酸ベンジル、プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、油(特に、綿実油、ラッカセイ油、コーン油、胚芽油、オリーブ油、ヒマシ油、及びゴマ油)、グリセロール、テトラヒドロフリルアルコール、ポリエチレングリコール、及びソルビタンの脂肪酸エステル、及びそれらの混合物を含有してもよい。
不活性希釈剤の他に、経口用組成物はまた、アジュバント、例えば湿潤剤、乳化及び懸濁剤、甘味剤、着香剤、着色剤、風味剤、及び保存剤を包含してもよい。
懸濁液は、活性SUMO化制御剤に加えて、懸濁化剤、例えばエトキシル化イソステアリルアルコール、ポリオキシエチレンソルビトール及びソルビタンエステル、微結晶セルロース、アルミニウムメタヒドロキシド、ベントナイト、寒天、及びトラガカント、及びそれらの混合物を含有してもよい。
SUMO化制御剤の局所又は経皮投与用の剤形は、粉末、スプレー、軟膏、ペースト、クリーム、ローション、ゲル、溶液、パッチ、及び吸入剤を包含する。活性成分は、無菌条件下に、医薬的に許容される担体と、及び、必要であれば任意の保存剤、緩衝剤、又は噴射剤と混合されもよい。
軟膏、ペースト、クリーム、及びゲルは、SUMO化制御剤に加えて、賦形剤、例えば動物性及び植物性脂肪、油、ワックス、パラフィン、デンプン、トラガカント、セルロース誘導体、ポリエチレングリコール、シリコン、ベントナイト、ケイ酸、タルク、及び酸化亜鉛、又はそれらの混合物を含有してもよい。
粉末及びスプレーは、SUMO化制御剤に加えて、賦形剤、例えばラクトース、タルク、ケイ酸、水酸化アルミニウム、ケイ酸カルシウム、及びポリアミド粉末、又はこれら物質の混合物を含有することが可能である。スプレーは付加的に、通常の噴射剤、例えばクロロフルオロ炭化水素、及び、揮発性未置換炭化水素、例えばブタン及びプロパンを含有することが可能である。
SUMO化制御剤は、別法として、エアロゾルにより投与可能である。このことは、化合物を含有する水性アエロゾル、リポソーム標品、又は固形粒子を調製することにより達成される。非水性(例えばフルオロカーボン噴射剤)懸濁物が使用可能である。音波式ネブライザは、化合物の分解を生じる結果となることが可能な、剪断に対する薬剤の暴露を最小限にする理由から好ましい。
通常、水性エアロゾルは、薬剤の水性の溶液又は懸濁液を、通常の医薬的に許容される担体及び安定化剤と一緒に製剤することにより製される。担体及び安定化剤は、特定の化合物の必要に応じて変わるが、典型的には、非イオン性界面活性剤(ツイーン(Tweens)、プルロニクス(Pluronics)、又はポリエチレングリコール)、血清アルブミンのような無害のタンパク質、ソルビタンエステル、オレイン酸、レシチン、アミノ酸例えばグリシン、緩衝剤、塩、糖、又は糖アルコールを包含する。エアロゾルは、一般に、等張溶液から調製される。
経皮パッチは、身体に対するSUMO化制御剤の、制御された送達を提供するという、付加された利点をもつ。かかる剤形は、薬剤を適当な媒体中に溶解又は分散することにより製されることが可能である。吸収促進剤もまた、皮膚を横切るペプチドミメティックの流れを増大するべく使用可能である。かかる流れの速度は、速度制御膜を提供することか、又はペプチドミメティックをポリマーマトリックス又はゲル中に分散することにより、制御可能である。
眼用の製剤、眼軟膏、粉末、及び溶液などもまた、本発明の範囲内であると考えられる。
非経口投与に好適な本発明の医薬組成物は、1以上のSUMO化制御剤を、1以上の医薬的に許容される無菌の等張の水性又は非水性溶液、分散物、懸濁物又はエマルジョン、又は、無菌の粉末と共に含んでなり、それらは使用直前に無菌の注射可能な溶液又は分散物へ再構成されてもよく、酸化防止剤、緩衝材、静菌剤、製剤を意図する受容者の血液と等張にする溶質、又は、懸濁化剤又は増粘剤を含有してもよい。
本発明の医薬組成物において用いられてよい好適な水性及び非水性担体は、水、エタノール、ポリオール(例えばグリセロール、プロピレングリコール、ポリエチレングリコールなど)、及びそれらの好適な混合物、植物油、例えばオリーブ油、及び、注射可能な有機エステル、例えばオレイン酸エチルを包含する。適正な流動性は、例えば、コーティングマテリアル、例えばレシチンの使用により、分散物の場合には必要な粒子サイズの維持により、及び、界面活性剤の使用により維持可能である。
これらの組成物はまた、アジュバント、例えば保存剤、湿潤剤、乳化剤、及び分散剤を含有してもよい。微生物の活動の防止は、種々の抗細菌剤、及び抗真菌剤、例えば、パラベン、クロロブタノール、フェノール及びソルビン酸などを包含することにより保証されてよい。また、等張剤、例えば糖、及び塩化ナトリウムなどを組成物中に包含することも望ましい。さらに、注射可能な医薬製剤の吸収の遅延は、モノステアリン酸アルミニウム及びゼラチンのような、吸収を遅らせる薬剤の含有によりもたらされてもよい。
ある場合には、SUMO化制御剤の効果を延長するため、皮下又は筋肉内注射からの、薬剤の吸収を遅くすることが望ましい。このことは、水溶性の少ない結晶性又はアモルファスな物質の懸濁液の使用により達成されてよい。薬物吸収の速度は、それゆえ、その溶解速度に依存し、さらに、結晶のサイズ及び結晶の形状に依存してよい。別法として、非経口投与薬の形状の吸収の遅延は、薬剤を油ビヒクル中に溶解又は懸濁することにより達成される。
注射可能なデポ形状は、SUMO化制御剤のマイクロカプセルマトリックスを、生分解性ポリマー、例えばポリラクチド−ポリグリコリド中に形成することにより製される。ポリマーに対する薬剤の割合、及び、用いた特定のポリマーの性質に依存して、薬剤放出の速度が制御されることが可能である。他の生分解性ポリマーの実例は、ポリ(オルトエステル)及びポリ(アンヒドリド)を包含する。注射可能なデポ製剤はまた、薬剤を、身体の組織と適合性の、リポソーム又はマイクロエマルジョン中に閉じ込めることにより調製される。
本文において使用される語句「非経口投与」及び「非経口的に投与された」は、腸内及び局所投与以外の投与様式を意味し、通常は注射によるものであり、また、制限されることなく、静脈内、筋肉内、動脈内、髄腔内、嚢内、眼窩内、心臓内、皮内、腹腔内、経気管、皮下、表皮下、関節内、嚢下、クモ膜下、脊椎内、胸骨内注射、及び点滴による投与を包含する。
本文おいて使用される語句「全身投与」、「全身へ投与された」「末梢投与」、及び「末梢へ投与された」は、SUMO化制御剤の、中枢神経系への直接の投与以外であって、それが患者の組織に侵入し、それゆえ、代謝及び他の同様のプロセスを受けるようにする投与、例えば皮下投与、を意味する。
本発明のもう1つの観点は、併用療法を提供することであって、これにおいて1以上の他の治療薬が、SUMO化制御剤と共に投与される。かかる併用治療は、個々の治療成分の、同時の、逐次の、又は分離した投薬により達成されてよい。
いくつかの実施態様においては、SUMO化制御剤は、抗癌剤又は他の、治療される症状の治療において有用であることが公知の治療薬と併用して投与される。例えば、HLS−5発現ベクターを、抗癌剤と一緒に使用する遺伝子療法。
もう1つの例証となる実施態様においては、患者のコントロール薬が、SUMO化アゴニスト又はアンタゴニストと併用して投与されることが可能である。
前文に記述されたように、ある実施態様における、インビボの送達及び発現用の、本発明のHLS−5ポリヌクレオチド及びベクター。このアプローチはまた「遺伝子療法」とも呼ばれ、それ自体は当該技術分野において周知である。遺伝子療法のプロトコールは、HLS−5ポリペプチドの発現を指示することができる、治療上有効な量のHLS−5ポリヌクレオチドベクターを患者に対し、インフルエンザウイルス感染の前か、実質的に同時か、又は後に投与することを包含してもよい。代替えとして、又は前述のものと組合せて使用されてよいもう1つのアプローチは、細胞の集団、例えば幹細胞、又は免疫系細胞を、患者から単離すること、任意に該細胞を組織培養において展開すること、及び、HLS−5の発現を指示することができるHLS−5ポリヌクレオチベクターを、該細胞に対しインビトロで投与することである。次いで該細胞は、患者へ戻されてよい。任意に、HLS−5ポリヌクレオチドを発現している細胞は、患者へそれを導入するに先立ち、インビトロにおいて選択されることが可能である。本発明のいくつかの実施態様においては、細胞系に由来するか、又は、患者ではない個体に由来してもよい細胞の集団が使用可能である。幹細胞、免疫系細胞、その他を単離し、それらを患者へ戻す方法は、当該技術分野において周知である。かかる方法は、例えば、骨髄移植、末梢血幹細胞移植、その他のため、化学療法を受けている患者において使用される。
なおもう1つのアプローチにおいては、経口遺伝子療法が使用されてよい。例えば、米国特許第6,248,720号は、プロモーターの制御下にある遺伝子が、マイクロパーティクル中に保護的に含有され、オペラティブな形状で細胞へ送達され、それにより非侵襲性の遺伝子送達を達成する方法及び組成物を記述している。マイクロパーティクルの経口投与に続き、遺伝子は、吸収性の腸上皮細胞を含む上皮細胞内へ取り込まれ、腸関連リンパ系組織中に取り込まれ、さらになお、粘膜上皮から離れた細胞へ輸送される。そこに記述されたように、マイクロパーティクルは、遺伝子を粘膜上皮から離れた部位へ送達することが可能であり、すなわち上皮障壁を横切って全身循環に侵入し、それにより、別の場所で細胞をトランスフェクトすることが可能である。
用語「症状」は、SUMO化が、一部役割を果たしており、かつ制御を必要としている、任意の疾患又は障害を指す。現在、SUMO化により影響を受けることが公知の数多くの症状があり、制限されることなく、パーキンソン病、糖尿病、ハンチントン病、家族性ニューロン核内封入病、アルツハイマー病、ニューロン核内封入病、癌、ポリグルタミン病、及びHIV感染症を包含する。
パーキンソン病においては、パーキンはユビキチンリガーゼであり、一般に神経変性の分子機構に特別な意味を与えている。パーキンソン病では、レビー(Lewy)小体がユビキチンに関し免疫反応性がある。異常タンパク質の蓄積はまた、他の神経変性疾患において見られている。ユビキチンプロテアソーム系によるタンパク質分解の妨害が、神経変性に重大な役割をもつことが想定されてきた。アルファ−シヌクレイン突然変異は、稀ではあるが、アルファ−シヌクレインはレビー小体中に蓄積し、アルファ−シヌクレインフィブリルが26Sプロテアソーム機能を損なう。UCH−L1もまた脱ユビキチン化酵素であり、その突然変異はPARK5へ結びつけられている。さらに、DJ−1はSUMO−1と相互作用し、そのことがユビキチンの効果を打ち消し、26Sプロテアソームによる分解に対しタンパク質を安定化させることが可能である(ハットリ及びミズノ(Hattori&Mizuno)、「ランセット(Lancet)」、2004年、第364巻、p.722−724。
糖尿病のいくつかの症例では、SUMO−4における単一ヌクレオチド多形が検出されており、高度に保存されたメチオニンをバリン残基で置換している(M55V)。SUMO−4発現ベクターで一過性にトランスフェクトされたHepG2(肝臓癌)細胞では、Met−55は、Val−55に比較して、高いレベルの活性化された熱ショック因子 転写因子に関連づけられたのに対し、NF−カッパBは、同程度まで抑制された。SUMO−4M(Met)変異体は、I型糖尿病の家族内の罹患性に関連しており、それがI型糖尿病の病因に関与する可能性を示唆している(ボーレン(Bohren)ら著、「ザ・ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー(J Biol Chem」、2004年、第279巻、p.27233−27238)。ハンチントン病(HD)は、病原性タンパク質、ハンチントン(Htt)の蓄積によって特徴づけられ、それは異常なポリグルタミン伸長を含有する。Httの病原性フラグメント(Httexlp)は、SUMO−1によるか、又はユビキチンにより、同一のリジン残基について修飾されることが知られている。培養細胞では、SUMO化はHttexlpを安定化し、凝集体を形成するその能力を低減し、転写を抑制するその能力を促進する。HDのショウジョウバエモデルでは、HttexlpのSUMO化は神経変性を悪化させ、一方Httexlpのユビキチン化は、神経変性をやめさせる。HttexlpのSUMO化及びユビキチン化の双方を妨害するリジン突然変異は、HDの病理に対するSUMO化の寄与が、Httユビキチン化の防止及び分解を超えて及んでいることを示している(ステファン(Sreffan)ら著、2004年、上記)。
ニューロン核内封入病(NIID)は、進行性失調と、伸長CAG反復疾患に検出される封入体に類似した、ニューロン核内封入体(NI)とによって特徴づけられる稀な神経変性障害である。家族性NIIDの原因は、GAG伸長が検出されていないことから、あまり理解されていない。3つの症例全てにおいて、NIは、SUMO−1、グルココルチコイド受容体、及びユビキチンについて、強度に免疫陽性である。電子顕微鏡法は、SUMO−1がNIの10nmフィブリルに局在化されることを証明した。培養されたPC12細胞では、特異阻害剤によるプロテアソーム機能の阻害が、結果としてSUMO−1免疫陽性の核封入体の出現を生じることが示されている。このことは、SUMO−1修飾されたタンパク質の不溶性核封入体への動員と、プロテアソームの機能障害とが、家族性NIIDの症例におけるNIの病因に関与してもよいことを示唆している(パウントニー(Pounteny)ら著、2003年、上記)。アミロイド前駆体タンパク質(APP)から生じるアミロイドベータペプチド(Abeta)は、アルツハイマー病(AD)の中核である。APPアミロイド生成に影響を及ぼすシグナル経路は、ADの病理において重大な役割を果たしており、治療的介入に利用されることが可能である。SUMO化がAbeta生成を調節することは、証明されている。SUMO−3の過剰発現からの結果として生じる、増大されたタンパク質SUMO化は、Abeta産生を劇的に減少させる。さらに、SUMO−3の免疫反応性は、AD、ダウン症、及び非痴呆のヒトからの、脳のニューロン中に主として検出される。それゆえ、ポリSUMO化は、Abeta産生を低減し、一方モノSUMO化又は低いSUMO化は、Abeta産生を増強する。これらの発見は、APPアミロイド生成における調節機構を提供し、SUMO化経路の成分が、ADの開始又は進行において重大であってよいことを示唆している(リー(Li)ら著、2003年、上記)。
若年性NIIDは、おそらくSUMO化における異常に関係する、脊髄小脳性脳幹失調疾患である(マクファデン(McFadden)ら著、「ジャーナル・オブ・ニューロパソロジー・アンド・エクスペリメンタル・ニューロロジー(J Neuropathol Exp Neurol)」、2005年、第64巻、p.545−552)。DRPLA、SCA1、MJD、及びハンチントン病の患者は、脳の侵された領域内に、SUMO−1に対し強く反応するニューロンを有することが検出される。突然変異体アタキシン−1を発現しているトランスジェニックマウスを用いたウエスタンブロットは、小脳皮質内に、ESCA1及びESCA2と名付けられたSUMO化されたタンパク質の増大を示した。SUMO−1系の活性化は、ポリグルタミン病において、その病理における関与が予測された(ウエダら著、2002年、上記)。ヒト免疫不全ウイルス1型(HIV−1)Gagポリタンパク質のp6ドメインは、クラスE空胞タンパク質選別因子、Tsg101、及びAIP1/ALIXとの、タンパク質−タンパク質接触により、感染細胞からのビリオンの出芽を仲介する。Tsg101との相互作用は、一価のユビキチンのHIV−6に対する共有結合により強化される。HIV−1 p6は、SUMO−1、並びにE2 SUMO−1転移酵素、Ubc9と相互作用することが見出された。p6との相互作用はまた、SUMO−1が時としてそれへ共有結合している細胞タンパク質、Daxxについても検出された。SUMO−1は、HIV−1ビリオンへ取り込まれ、そこでビリオン膜内で外来プロテアーゼによる消化から保護された。p6中の二つのリジン残基のうち、リジン27は、共有結合性のSUMO−1結合部位として独自に役立っていた。しかしながら、先に報告されたように、p6−K27R突然変異をもつHIV−1は、まさに野生型と同様に複製した。HIV−1産生細胞におけるSUMO−1の過剰発現は、ビリオン放出に対し、或いはビリオンタンパク質又はRNA含有量に対し、何ら見かけ上の影響をもたなかった。結果として生じたビリオンの感染性は、しかしながら、低減されており、その欠陥は、膜融合の後、ウイルスcDNA合成の時点で起こっており、SUMO−1のp6に対する共有結合が、HIV−1複製に有害であることを示唆している(ガーレー(Gurer)ら著、「ジャーナル・オブ・ビロロジー(J Virol)」、2005年、第79巻、p.910−917)。
本発明はまた、HLS−5ポリペプチドに結合する物質(これに対する言及は、上述のように、相同体、変異体、誘導体、及びフラグメントを包含する)を同定するために好適なアッセイも提供する。さらに、SUMO化に関係する細胞成分へのHLS−5結合を妨害する物質、例えば、酵母2−ハイブリッドスクリーンにおいて、HLS−5と相互作用するものとして同定されるタンパク質の同定に好適なアッセイも提供される。かかるアッセイは、典型的にはインビトロである。また、ホールセル(全細胞)アッセイにおける、インタクトな細胞に対する事前のインビトロアッセイにおいて同定された、候補物質の効果を試験するアッセイも提供される。
HLS−5ポリペプチドとの相互作用の結果としてSUMO化を変える物質は、いくつかの方法でそれを行ってよい。それは、例えば、HLS−5に結合して他の成分との相互作用の部位をマスクするか、又は変更することにより、細胞周期マシーナリの細胞成分に対するHLS−5の結合を直接破壊してもよい。このタイプの候補物質は、例えば、以下に記述されるようなインビトロの結合圧政により事前に便利にスクリーンされ、次いで、例えば、以下に記述されるようなホールセルアッセイにおいて試験されてもよい。
先に記述されたように、細胞へ投与された場合、又はその発現レベルが高い場合、HLS−5は、PAIS1、UBC9、及びSUMO−1のレベルを低減し、結果として、いくつかのタンパク質標的の全体的なSUMO化及び他の誘導の低減を生じる。したがって、インビボのSUMO化アッセイは、タンパク質SUMO化のHLS−5修飾についての1つの試験であり、例えばヒーラ又はコス細胞その他の、変異体への投与と、細胞が個々のタンパク質産物のSUMO化レベルに変更を有するか否かを、ウエスタン分析により測定することにより、行われることが可能である。HLS−5と、SUMO化マシーナリの要素との相互作用に基づく、もう1つの試験は、上述のインビトロのSUMO−1修飾アッセイである。
「含んでなる」により、単語「含んでなる」に続くいかなるものも包含するが、それに限定されないことが意味される。したがって、用語「含んでなる」は、リストされた要素が必要又は必須であること、しかし他の要素は任意であって、存在してもしなくてもよいことを示している。「からなる」は、語句「からなるなる」に続くいかなるものも包含し、かつそれに限定されることが意味される。したがって、語句「からなる」は、リストされた要素が必要又は必須であること、かつ、他には何ら存在してもよい要素がないことを示している。「本質的に……からなる」により、この語句の後にリストされた任意の要素を含め、リストされた要素に関する開示において明記された活性又は作用に対し、妨害又は寄与しない、他の要素に限定されることが意味される。したがって、語句「本質的に……からなる」は、リストされた要素が必要又は必須であること、しかし他の要素は任意であって、リストされた要素の活性又は作用に影響を及ぼすか否かに依存して、存在しても存在しなくてもよいことを示している。
代表的な技術及び実験結果を記述している以下の実施例は、本発明を例証する目的で提供されており、制限するものと解釈されるべきではない。
SUMO化マシーナリのHLS−5結合成分
HLS−5相互作用パートナーに関する酵母2−ハイブリッドスクリーンは、SUMO化経路に関与する2つのタンパク質、すなわち、Ubc9及びPIAS1を同定した。Ubc9は、SUMO−1コンジュゲーション経路におけるE2酵素として作用することが示されており(デステッロ(Destetto)ら著、「FEBSレターズ」、1997年、第417巻、p.297−300、ジョンソンら著、1997年、上記)、一方PIAS1は、p53、Sp3、及びアンドロゲン受容体のような多数のタンパク質のためのその反応順序において、E3リガーゼとして作用することが証明されている(カーヨ(Kahyo)ら著、「モレキュラー・セル(Mol Cell)」、2001年、第8巻、p.713−718;ニシダ及びヤスダ著、2002年、上記;サペチュニグ(Sapetshnig)ら著、「ディ・エンボ・ジャーナル(Embo J)」、2002年、第21巻、p.5206−5215)。
HLS−5とUbc9との間の相互作用は、重要な結合ドメインを同定するべく、酵母2ハイブリッドアッセイにより、さらにキャラクタライズされた。これらのデータは図1aに要約されており、HLS−5のいくつかの領域がUbc9と結合することが可能であったことを示している。HLS−5とUbc9が真正の結合相手であったことを確証するべく、その相互作用は、哺乳類細胞において、タンパク質:タンパク質相互作用を生きた細胞において検出することができる、生物発光共鳴エネルギー移動(BRET)を用いて調べられた(シューら著、「プロシーディングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシズ(Proc Natl Acad Sci USA)」、1999年、第96巻、p.151−156)。HLS−5及びUbc9構築物がコス細胞において同時発現される場合、ポジティブなBRET比が観察され、これらのタンパク質が実際に細胞内で相互作用することを証明した(図1b)。しかしながら、2つの分子は共免疫沈降することができず(データは示されず)、この相互作用は一過性の可能性がある。このことに関する有望な説明は、UBC9の殆どの他の公表された標的も、RanGAP1は別にして、化学量論的な量を超えるUBC9を必要とするように見え(しばしば、μMのレンジ)、その場合でも、ほんのわずかしか修飾されないということである。注目すべきは、UBC9とSUMO標的との間の2ハイブリッド相互作用は、多くの研究において報告されているが、細胞抽出物(例えば、網状赤血球ライゼート)不在下での、組換えUBC9の安定な相互作用は、RanGAP1とE3リガーゼ、RanBP2、Siz1、及びSiz2に関してのみ示されていることである。また、UBC9への結合は、ブリッジとして作用するような、SUMOチオエステル荷電UBC9と標的とを同時に結合する、その能力に依存することも示唆されている。
HLS−5とPIAS1との間の相互作用を仲介するために重要な領域もまた、酵母2ハイブリッドアッセイにより同定されており、図1cは、Bボックス及びコイルドコイルモチーフからなるHLS−5のアミノ末端部分が、この結合に必要であることを示している。逆に、そのE3SUMOリガーゼ活性に関与しているリング様ドメインに対し遠位の、PIAS1のC−末端が、HLS−5との相互作用に関与していた(データは示さず)。
完全長のタンパク質が哺乳類細胞内で結合したことを証明するべく、コス細胞はHLS5及びPIAS1で一過性にトランスフェクトされ、免疫沈降された;しかしながら、このアッセイでは、結合は、最初は検出できなかった(図1d、最初の6つのトランスフェクション)。PIAS1は主として核タンパク質であり(タン(Tan)ら著、「モレキュラー・エンドクリノロジー(Mol Endocrinol)」、2000年、第14巻、p.14−26)、HLS−5は元来細胞質性であることから、これらの分子の相互作用の失敗は、細胞内の分離により生じたのかもしれない。GATA−1は、HLS−5の核への再局在化を促進することから(以下の図3b参照)、HLSとPIAS1との同時トランスフェクションにそれが含められた。図1cの最後の2つのトランスフェクションは、GATA−1が存在するとき、HLS及びPIAS1が共免疫沈降できたことを示している。GATA−1により誘導されたHLS−5の再分布が、核へのアクセス及びPIAS1への結合を可能にしたこと、或いは、GATA−1、HLS−5、及びPIAS1が、この相互作用に必要なタンパク質複合体を形成することが想定される。
本発明者らは、MG132によって引き起こされるHLS−5の蓄積を観察しており(図3c)、この蓄積もまた、GATA−1を添加した場合のように、結果としてPIAS1とHLS−5との共免疫沈降を生じた(データは示さず)。興味深いことに、HLS−5とPIAS1との共免疫沈降及び同時局在化は、MG132の存在により増大され、この相互作用が核小体周辺でより効率的であることを示唆していた。また、Myc−タグHLS−5、又は、そのリングフィンガーを欠く突然変異型のHLS−5(ΔN61)と、HA−タグSUMO−1とを同時発現するコス7細胞が、MG132の存在下又は不在下に分析された。図6Aは、抗HA抗体で検出されたSUMO化された物質を示しており、それは、MG132の存在下に完全長HLS−5を発現している、HLS−5レーンに特異的であったが、リングフィンガーが突然変異されたか、又はMG132がない場合には存在しなかった。このことは、相互作用が、リングフィンガーを介するタンパク質−タンパク質相互作用に依存すること、或いは、HLS−5がSUMOE3リガーゼ活性を持つことを示唆している。
HLS−5はSUMO化され、かつGATA−1のSUMO化に、またグローバルに影響を及ぼす
HLS−5は、Ubc9及びPIAS1と相互作用することが可能であったため、HLS−5がSUMO化される可能性が次に検査された。PMLのような他のRBCC/TRIMファミリーメンバーと同様に(デュプレ(Duprez)ら著、「ジャーナル・オブ・セル・サイエンス(J Cell Sci.)」、1999年、第112巻、p.381−393;キミタニ(Kimitani)ら著、「ザ・ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー(J Biol.Chem)」、1998年、第273巻、p.26675−26682)、HLS−5はいくつかのΨΚχE/DコンセンサスSUMO化部位を有する(図2a)。HLS−5がSUMO−1に結合することができるかどうかを測定するべく、いくつかのHLS−5欠失突然変異体を用いる酵母2ハイブリッド系が使用された。このアッセイは、HLS−5がSUMO−1と相互作用することができたこと、及び、その結合が、2つの潜在的なSUMO化モチーフを含有している、HLS−5のコイルドコイルドメインに依存していたことを示した(図2b)。興味深いことに、SUMO−2も、SUMO−3も、酵母ではHLS−5と結合しないことから、この相互作用はSUMO−1に特異的であった(図2c)。
これらの酵母2−ハイブリッドアッセイからは、HLS−5が非共有結合的にSUMO−1と相互作用したかどうか、又はSUMO−1がインビボでコンジュゲートしたかどうか不明である。図2Dに示された結果は、さらに、同時トランスフェクション及びイムノブロッティングが、SUMO−1が哺乳類細胞においてHLS−5に対しコンジュゲートされたこと、この反応がUBC9の存在により増強されたこと、及び、PIAS1はHLS−5に対しE3の役を果たさなかったこと(HLS−5の存在によって、HLS−5のSUMO化産物が減少したため)を示している。
いくつかのリングフィンガー含有タンパク質は、SUMO−1のためのE3リガーゼとして作用することが示されている(ジャクソン(Jackson)ら著、「ジーンズ・アンド・ディベロプメント(Genes Dev)」、2001年、第15巻、p.3053−3058)。HLS−5が機能性のE3リガーゼであったかを調べるべく、SUMO−1及びHLS−5がコス細胞において同時発現され、全タンパク質SUMO化がイムノブロッティングにより確認された。図5B、中央のレーンは、HLS−5がグローバルなSUMO化に対し重要なインパクトを有していたことを示している。全体のSUMO化は、HLS−5の存在下に減少したが、いくつかのタンパク質は、上昇したSUMO化レベルを示した(図6A)。有意なことに、SUMO−1自体のレベルは、>95%まで低減された(図5B)。さらに、HLS−5及びPIAS1の同時発現は、結果として細胞からのほぼ完全なPIAS1の除去を生じた(図5b、最初の2つのトランスフェクション)。HLS−5はまた、Ubc9のレベルも低減したが、SUMO−1及びPIAS1と同程度ではなかった(図5B、レーン5及び6)。本発明者らは次に、HLS−5のどのドメインがPIAS1タンパク質発現の除去に関与したかを調べた。図5cに示されたように、HLS−5(ΔN150)欠失突然変異体により、PIAS1の発現は低減されたが、そのレベルはHLS−5(デルタN267)による対照レベルに近づいており、Bボックス及びコイルドコイルドメインが、HLS−5機能に必要であったことを示しており、酵母2ハイブリッド実験におけるPIAS1相互作用ドメインと一致する(図1C)。したがって、HLS−5はグローバルなタンパク質SUMO化を変え、SUMO化マシーナリの重要な成分、SUMO−1、PIAS1、及びUbc9の細胞内含有量を低減し、かつこの作用は部分的に、そのBボックス及びコイルドコイルドメインを介して達成される。
HLS−5の細胞内局在はSUMO−1及びMG−132により影響される
前文に呈示されたデータは、HLS−5がUbc9、PIAS1、及びSUMO−1と結合することが可能であることを示している。HLS−5は、主として細胞質顆粒中に局在するため、HLS−5の区画化に対するUbc9、PIAS1、MG−132、及びSUMO−1の影響が調べられた。Ubc9は細胞全体に存在しており、HLS−5の細胞内局在化には何ら影響を及ぼさなかった;同様に、核タンパク質PIAS1は、HLS−5タンパク質の再局在化を開始しなかったが、ウエスタン分析及び共焦点顕微鏡によって見られたように、そのタンパク質発現の除去をもたらした(図5A及び5B)。しかしながら、SUMO−1及びHLS−5が同時発現された場合、核内に出現するHLS−5の量の著しい増大があった(図3A)。それゆえ、SUMO1は、細胞質顆粒から核内へのHLS−5の移動を促進した。この移動はまた、MG−132の存在下でも観察された(図6c)。
Ubc9、PIAS1、及びSUMO−1の、HLS−5誘導性のアポトーシスに対する生物学的効果を調べるため、コス細胞及びヒーラ細胞は、これらの分子で同時トランスフェクトされ、細胞死がモニターされた。有意なことに、ヒーラ細胞では、Ubc9は、HLS5により引き起こされるアポトーシスを、60%からわずか12%の細胞までに低減し;さらに、SUMO化に関与することができない優性ネガティブUbc9もまた、HLS−5に促進される細胞死を4%に低減することができた。しかしながら、HLS5に誘導される細胞死に対するSUMO−1の効果は、それほど著しくなかった。これらの結果は、SUMO化されたHLS−5が、アポトーシスに対し、未修飾のタンパク質よりも著しい効果をもたないことを示している。
HLS−5はGATA−1のSUMO化及びトランスアクティベーションに影響する
最近、GATA−1がSUMO化されること、及びその活性がこの修飾によって抑制さることが示されている(コラビンら著、2004年、上記)。HLS5はSUMO化マシーナリと相互作用することが可能であることから、GATA−1との関係が調べられた。GATA−1が、HLS5の細胞内局在化に影響を及ぼすことができるかどうかを調べるため、コス細胞は一過性にトランスフェクトされ、共焦点顕微鏡により検査された。2つのタンパク質の同時発現は、HLS−5タンパク質の殆どが核内へ移動する結果を生じたが、いくらかの残留性の顆粒状の細胞質染色が観察された(図3B)。GATA−1及びHLS−5は、双方のタンパク質が排除された離散した領域を除いて、核全体に分布していた。
GATA−1とHLS5との間の相互作用は、次に、コス細胞をmyc−タグHLS−5及びGATA−1でトランスフェクトすること、続いて、免疫沈降及びイムノブロッティングすることにより、生化学的に調べられた。GATA−1は、HLS−5免疫沈降物中に検出されたが、この相互作用は、イソペプチダーゼ阻害剤、N−エチルマレイミド(NEM)及びヨードアセトアミド(IAA)の不在下に破壊され、この結合にはチオール結合が重要であること、或いは、SUMO化された、又はユビキチン化された化学種のみが相互作用可能であることを示唆している(図4A)。この結果は、HLS−5及びGATA−1は、いずれかの、又は双方のタンパク質の、翻訳後修飾に依存して、複合体中に存在することが可能であることを示している。
コス細胞は次に、GATA−1、SUMO−1、PIAS1、及びHLS−5の種々の組合せによりトランスフェクトされ、次いでSUMO化されたGATA−1がイムノブロッティングにより同定された。図4Bは、より遅く移動するGATA−1タンパク質が、特に、SUMO−1及びPIAS1を含有するライゼート中に検出されたことを示しており、GATA−1がSUMO化されたことを示している。この高分子量のGATA−1化学種は、GATA−1及びSUMO−1のみが組合された場合には、ずっと少なかったことから、PIAS1がこの反応の律側因子であったと考えられる。有意なことに、HLS−5の添加は、高分子量のGATA−1種のほぼ完全なる消失を生じる結果となった(図4B)。
より大きい形状のGATA−1がSUMO化されたGATA−1であったことを確認するため、トランスフェクトされたコス細胞は免疫沈降され、続いて、HA−タグSUMO−1を同定するべくイムノブロッティングした。図4bに呈示されたデータは、より遅く移動する形状のGATA−1が、実際にSUMO化されたGATA−1であったことを証明している。抗SUMO−1抗体を用いたブロットのリプロービングは、SUMO化されたタンパク質がGATA−1であったことを確証した(データは示さず)。少量のSUMO化されたGATA−1が、GATA−1及びSUMO−1が同時トランスフェクトされた場合に観察された;重要なことに、HLS5は、SUMO化されたGATA−1のレベルを70%まで低減した(図4c)。同様に、PIAS1の存在下に検出された、著しく高いレベルのSUMO化されたGATA−1は、HLS−5によりほぼ80%抑制された(図4c)。SUMO化が、イソペプチダーゼ阻害剤、NEM及びIAAの存在下にのみ検出されたことは注目に値する。これらの実験から、GATA−1のSUMO化はHLS−5により阻害されたことが結論づけられる。
次に、SUMO化されたGATA−1のトランスアクティベーションに対するHLS−5の効果が、MIαプロモーター及びルシフェラーゼレポーターアッセイを用いて調べられた。最初の実験は、トランスフェクトされたコス細胞におけるSUMO−1レベルの増大が、結果としてGATA−1トランスアクティベーションの増加を生じたことを示した;PIAS1の添加は、GATA−1活性をさらに増強した(図4D)。これらの観察は、コラビンら(2004年、上記)により報告された、トランスアクティベーションに対するGATA−1SUMO化の阻害効果とは異なるものである。有意なことに、HLS5とSUMO−1との同時発現は、結果として減少されたGATA−1活性を生じた(図5D)。さらに、HLS5は、SUMO−1及びPIAS1双方の存在下に、GATA−1トランスアクティベーションを抑制した。匹敵するデータが、α−インテグリンプロモーターを用いて得られた(データは示さず)。一緒にすれば、データは、HLS−5はGATA−1活性を、この重要な赤血球系転写因子のSUMO化を妨害することにより、阻害している。これらの観察は、SUMO化におけるHLS5の調節的役割と一致する。
推定上のシス作用性エンハンサーエレメントが、当該遺伝子からのクローン化されたプロモーター領域に存在すると予想されたことから、レポーターアッセイを通じて観察されたルシフェラーゼ活性は、ヒト細胞内でのこの遺伝子の実際の調節に密接に類似している。細胞におけるプロモーター応答を測定するための手段として、また、ハイスループットスクリーニングにおけるその使用のため、ルシフェラーゼアッセイが、レポーターベクターpGL3−Basic(プロメガ)の状況において使用された。安定な細胞系は、ヒトヒーラ細胞から、HLS−5の応答エレメントによって調節されるルシフェラーゼレポーター構築物、及び選択マーカーとしてのピューロマイシン抵抗性遺伝子の、染色体組み込みによって派生された。これらのクローン細胞系は、pH5−34−lucの同時トランスフェクション(図7A及びBは、構築エレメントの説明図を表す)、及びpBabe−Puroの同時トランスフェクション、それに続く、1μg/mlでのピューロマイシン選択、及び単一クローンの単離により取得された。プロモーターレポーターベクターは、961Bpのインサート(配列番号9)を含有し、HLS−5の開始コドンの上流の、5’−フランキング配列に対応する。このインサートは、プロメガルシフェラーゼレポーター遺伝子の上流におかれた(pGL3−Basic)。対照及び生成物として使用された細胞は:ヒーラ及びヒーラ・プロ(Hela−puro)(選択可能マーカーのみを含有する)、クローンA1、クローンB2、クローンF2、クローンC7、及びクローンC27(これらはHLS−5プロモーター発現クローン)であった。
EPO、PMA、INF−ガンマ、IL−6、及びルシフェラーゼ活性は、クローンごとに測定された(図7C).これらの実験は、誘導及び抑制双方の能力を有するクローンを明らかにしたが、バックグラウンドの高いもの(クローンA1)、及び3倍前後の平均誘導レベルをもつもの(クローンB2)を示した。クローン27は、低いバックグラウンド及びほぼ20倍の誘導を有し、充分かつ再現可能以上のものである。このことは、フォールス・ポジティブ(誤検出)の少ない効率的なスクリーニングを可能にする。
培養及び、クローン及び細胞系の維持に使用される材料は:
フェノールレッド入りのDMEM(テルモ(Thermo)、カタログ番号50−126−PB)
ウシ胎児血清(ギブコ(GIBCO)、カタログ番号10099−141)
ペニシリン/ストレプトマイシン(Pen/Strep)(ギブコ、カタログ番号15070−063)
ピューロマイシン・コントロール(Puromycin Control)(シグマ(Sigma)、カタログ番号P8833)
デュアル・ルシフェラーゼ・レポーター・アッセイ・システム(Dual−Luciferase Reporter Assay System)(プロメガ、カタログ番号E1910)
トリプシン−EDTA(ギブコ、カタログ番号25300−062)
であった。
制御誘導用には、これらの製品は以下の終濃度で使用された:
Figure 2009510131
方法は、6穴培養プレートにおけるルシフェラーゼアッセイ(プロメガ)用の、製造業者の指示から修正された。試料収集の2日前、1−3x10細胞は、2mlの、その正常な増殖培地(10%血清を、抗生物質及びピューロマイシンと共に含有するDMEM)中にプレートされた。細胞は常に、各条件につき三重にプレートされた。この量は、誘導剤の使用の1日目で、50−80%コンフルエンスをもたらした。各細胞系の1群は、処置に使用され、他の群は対照として使用された。各ウエルに誘導剤が添加され、18時間インキュベートされ、細胞はCOインキュベータ内で、37℃において一晩インキュベートされた。
インキュベーションの後、細胞はトリプシン処理され、培養プレートから培地を完全に除去する目的で、全ての材料が収集された。収集された材料は、900rpmで遠心分離され、1mlのPBSに再懸濁された。材料は次に、清浄な1.5mlのマイクロ遠心管へ移され、遠心分離の後、細胞は、300μlの受動溶解緩衝液(プロメガ、ルシフェラーゼ・アッセイ・システム)の添加により、各ウエルの内容物と共に溶解された。生成物は氷上に保持され、最終的に−20℃に貯蔵された。3サイクルの凍結、融解、及びボルテックス混合の後、ライゼートは4℃で15分間の遠心分離により透明化され、上清は次のルシフェラーゼアッセイに使用された。ルシフェラーゼアッセイには、96穴プレートにおいて、ウエルあたり50μlの透明なライゼートが、50μlのLAR IIと共に使用された。タンパク質定量の後(バイオラッド(BioRad))、ルシフェラーゼアッセイは、未処理又はベクターのみの対照に比較して、光単位/μgタンパク質として測定された。
HLS−5がUbc9及びPias1と結合することを示す図である。(A)完全長Ubc9は、示された種々のHLS−5構築物に対する結合について、酵母2−ハイブリッドを用いて検査された。結合は、β−ガラクトシダーゼ活性のためのフィルターアッセイにより測定された。(B)量の増加していくGFP−Ubc9融合タンパク質を用いた、HLS−5・Rluc融合タンパク質を発現しているコス細胞のBRETアッセイ。結果は、BRET比として表されている。(C)Y2Hスクリーンから単離されたPIAS1(アミノ酸303−651)フラグメントは、示された種々のHLS−5構築物に対する結合について、酵母2−ハイブリッドを用いて検査された。結合は、β−ガラクトシダーゼ活性のためのフィルターアッセイにより測定された。(D)Myc−タグHLS−5、HA−タグPIAS1、及び/又はGATA−1でトランスフェクトされたコス7細胞からのライゼートは、抗Myc抗体を用いて免疫沈降(IP)され、HA又はMycに対する抗体を用いて、NEM/IAAの存在下及び/又は非在下に、イムノブロット(IB)された。 HLS−5がSUMO−1と結合し、かつインビボでSUMO化されることを示す図である。(A)HLS−5の潜在的なSUMO化部位が示されている。(B)HLS−5欠失突然変異体の、完全長Sumo−1に対する結合は、酵母系において、β−ガラクトシダーゼ活性のためのフィルターアッセイにより測定された。(C)HLS−5と、Sumo−1、2、又は3との間の相互作用は、酵母2−ハイブリッドを用いて調べられた。結合は、β−ガラクトシダーゼ活性を測定するための液体アッセイを用いて査定された。試料は三重に測定され、平均±標準偏差で示されている。(D)Myc−タグHLS−5、及び/又はHA−タグSumo−1、HA−タグUBC9、HA−タグPIAS1でトランスフェクトされたコス7細胞のライゼートは、Sumo−1又はMycに対する抗体を用いてイムノブロット(IB)された。 HLS−5局在化後のGATA−1、MG−132、及びSUMO−1を示す図である。(A)Myc−タグHLS−5及びGFP−SUMO−1を同時発現しているコス7細胞の共焦点顕微鏡法。HLS−5は、抗Myc抗体により、赤色の二次抗体と一緒に検出され、SUMO−1は、緑色蛍光により検出された。(B)Myc−タグHLS−5及びGATA−1を同時発現しているコス7細胞の共焦点顕微鏡法。GATA−1は、抗GATA−1抗体により検出され、HLS−5は、抗Myc抗体により、赤色及び緑色蛍光二次抗体と一緒に、それぞれ検出された。(C)MG132の存在下に、Myc−タグHLS−5を同時発現しているコス7細胞の共焦点顕微鏡法。HLS−5は、抗Myc抗体により、赤色蛍光二次抗体と一緒に検出された。 GATA−1がHLS−5と相互作用しその相互作用がイソペプチダーゼ阻害剤に依存的であることを示す図である。HLS−5はまた、全体的なGATA−1のSUMO化を阻害し、PIAS1はSUMO化を誘導するとともに、GATA−1の転写活性を抑制する。(A)Myc−タグHls5、及び/又はGATA−1でトランスフェクトされたコス7細胞からのライゼートは、抗Myc抗体を用いて免疫沈降(IP)され、GATA−1又はMycに対する抗体を用いてイムノブロット(IB)された。(B及びC)Myc−タグHLS−5及び/又はGATA−1、及び/又はHA−タグSumo−1、及び/又はHA−タグPIAS1でトランスフェクトされたコス7細胞からのライゼートは、GATA−1、HA,又はMycDに対する抗体を用いてイムノブロット(IB)された D)コス7細胞は、図1に示されたように、pGL3−M1αファイヤフライルシフェラーゼレポーター構築物、及びpRN−CMVレニラルシフェラーゼ構築物の存在下にトランスフェクトされた。相対的なGATA−1活性は、ファイヤフライ活性をレニラ活性で割ることにより測定された。使用されたDNAの量は、他に示されない限り、トランスフェクション(+)あたり200ngであった。試料は二重に取られ、平均±標準偏差で示されている。示されたデータは、3つの別々の実験の代表的なものである。 局在化及び、HLS−5が、そのコイルドコイルドメインを介し、Ubc9及びPIAS1の分解をもたらすことを示す図である。(A)Myc−タグHLS−5及びHA−タグPIAS1を同時発現しているヒーラ細胞。PIAS1は、抗HA抗体で検出され、HLS−5は、GFP融合タンパク質として、赤色及び緑色蛍光二次抗体と一緒に、それぞれ検出された。(B)コス7細胞は、GEP−タグHLS−5及び/又はHA−タグPIAS1、Ubc9、又はSUMO−1でトランスフェクトされ、HAに対する抗体を用いてイムノブロット(IB)された。(C)異なるMyc−タグHLS−5欠失構築物、及びHA−タグPIAS1でトランスフェクトされた、コス7細胞からのライゼート、及び、トランスフェクション/ローディングコントロールとしてのヒストン2B。試料は、GEP、HA,及びMycに対する抗体を用いてイムノブロット(IB)された。 MG132存在下のHLS−5発現が、Myc−タグHLS−5と共免疫沈降する基質のSUMO化を増大することが可能であることを示す図である。(A)Myc−タグHLS−5、又はそのリングフィンガーを欠くHLS−5の突然変異型(ΔN61)と、HA−タグSUMO1を、MG132の存在又は非存在下に同時発現しているコス7細胞。SUMO化された基質は、抗HA抗体で検出され、HLS−5は、Myc抗体を用いることにより、それぞれ免疫沈降された。 ルシフェラーゼを発現しているHLS−5プロモーター安定細胞系の発生と、ハイスループットスクリーニング用のプライマリーアッセイの発生を示す図である。(A)HLS5 5’UTR(可能)な転写結合部位。(B)ルシフェラーゼレポーターベクターの上流にサブクローン化されたHLS−5プロモーターの構造。(C)親のヒーラ細胞及びHLS−5プロモーター発現細胞系は、種々の誘導化合物に対するそれらの応答について試験された。

Claims (17)

  1. SUMO化制御剤であって:
    (i)医薬的に有効な量のHLS−5ポリペプチド、そのアイソフォーム、その機能フラグメント、又はその医薬組成物;
    (ii)HLS−5又はその活性の、内在性のレベルを調整することが可能な化合物又は組成物;又は
    (iii)それらの組合せ、
    を含んでなるSUMO化制御剤。
  2. HLS−5ポリペプチドが、配列番号2、配列番号4、又は配列番号6に示された配列、又はそれと実質的に相同なポリペプチドか、或いはその機能フラグメントを含んでなる、請求項1のSUMO化制御剤。
  3. HLS−5ポリペプチドが、HLS−5をコードするポリヌクレオチドを含んでなるベクターから、インビボで発現される、請求項1のSUMO化制御剤。
  4. HLS−5ポリヌクレオチドが:
    (a) 配列番号1、配列番号3、又は配列番号5に示されたヌクレオチド配列か、又はその機能フラグメントを含んでなるポリヌクレオチド;
    (b) 配列番号1、配列番号3、又は配列番号5に示されたヌクレオチド配列か、又はその機能フラグメントに対し、選択的にハイブリダイズすることが可能なヌクレオチド配列を含んでなるポリヌクレオチド;
    (c) (a)又は(b)に定義されたポリヌクレオチドへの遺伝コードの結果としての縮重である、ポリヌクレオチド配列を含んでなるポリヌクレオチド;及び
    (d) (a)又は(b)のポリヌクレオチドに対し相補的なポリヌクレオチド、
    からなる1以上の群より選択される、請求項5のSUMO化制御剤。
  5. 宿主細胞において前記ポリヌクレオチドの発現を指示することが可能な制御配列に対しオペラブリーに結合された、請求項4のHLS−5ポリヌクレオチドを含んでなるベクターを含んでなるSUMO化制御剤。
  6. インビボにおいてSUMO化を制御する方法であって、それを必要とする患者に対し:
    (i)医薬的に有効な量のHLS−5ポリペプチド、そのアイソフォーム、その機能フラグメント、又はその医薬組成物;又は
    (ii)HLS−5又はその活性の、内在性のレベルを調整することが可能な化合物又は組成物;又は
    (iii)それらの組合せ、
    を、投与する段階を含んでなる方法。
  7. 前記SUMO化制御剤が、SUMO化をネガティブに制御する、請求項6の方法。
  8. 前記SUMO化制御剤が、SUMO化をポジティブに制御する、請求項6の方法。
  9. 前記制御が直接制御である、請求項6−8のいずれか1項による方法。
  10. 前記制御が間接制御である、請求項6−8のいずれか1項による方法。
  11. インビトロにおいてSUMO化を制御する方法であって、細胞に対し:
    (i)医薬的に有効な量のHLS−5ポリペプチド、そのアイソフォーム、その機能フラグメント、又はその医薬組成物;又は
    (ii)HLS−5又はその活性の、内在性のレベルを調整することが可能な化合物又は組成物;又は
    (iii)それらの組合せ、
    を、投与する段階を含んでなる方法。
  12. 症状を治療又は予防するための方法であって、患者に対し:
    (i)医薬的に有効な量のHLS−5ポリペプチド、そのアイソフォーム、その機能フラグメント、又はその医薬組成物;又は
    (ii)HLS−5又はその活性の、内在性のレベルを調整することが可能な化合物又は組成物;又は
    (iii)それらの組合せ、
    を、投与する段階を含んでなる方法。
  13. 前記患者が、ヒト又は家畜、コンパニオンアニマル、又は動物園の動物である、請求項6−12のいずれか1項による方法。
  14. 前記コンパニオンアニマルが、イヌまたはネコである、請求項13の方法。
  15. HLS−5ポリペプチド、そのアイソフォーム、又はその機能フラグメントの、SUMO化活性の修飾因子を同定するためのアッセイであって:
    (i) 基質ポリペプチドとsumoとを含むSUMO化−コンジュゲート化系を、sumoによる基質ポリペプチドのSUMO化を促進する条件下に提供すること;
    (ii) SUMO化−コンジュゲート化系をHLS−5と接触させること;
    (iii) HLS−5の存在下に、基質ポリペプチドのSUMO化のレベルを測定すること;
    (iv) SUMO化−コンジュゲート化系を候補薬剤と接触させること;
    (v) 候補薬剤の存在下に、基質ポリペプチドのSUMO化のレベルを測定すること;及び
    (vi) 測定された候補薬剤の存在下のSUMO化レベルを、HLS−5の存在下及び/又は候補薬剤の不在下の、基質ポリペプチドのSUMO化と比較すること、
    を含んでなるアッセイであって、候補薬剤の存在下での基質ポリペプチドのSUMO化における統計学的に有意な変化が、HLS−5のSUMO化活性の修飾因子を表しているアッセイ。
  16. HLS−5ポリペプチド、そのアイソフォーム、又はその機能フラグメントの、内在レベルの修飾因子を同定するためのアッセイであって、
    (i) 患者からの生物学的試料中のHLS−5のレベルを測定すること;
    (ii) 該生物学的試料を候補薬剤と接触させること;
    (iii) (ii)の接触された試料中のHLS−5のレベルを測定すること;及び
    (iv) 測定された(i)及び(ii)のHLS−5レベルを比較すること、
    を含んでなるアッセイであって、前記レベルにおける統計学的に有意な変化が、HLSポリペプチド、そのアイソフォーム、又はその機能フラグメントの内在レベルの修飾因子を表しているアッセイ。
  17. 症状についてのHLS−5治療の適合性を測定する方法であって:
    (i) 被験者からの生物学的試料中を用意すること;
    (ii) 前記生物学的試料中の基質ポリペプチドのSUMO化レベルを測定すること;及び
    (iii) 前記生物学的試料をHLS−5と接触させて基質ポリペプチドのSUMO化レベルを測定すること、及び、HLS−5存在下で測定されたSUMO化レベルを、HLS−5不在下の基質ポリペプチドのSUMO化と比較すること、
    を含んでなるアッセイであって、HLS−5存在下の基質ポリペプチドのSUMO化における統計学的に有意な差異が、前記症状についてのHLS−5治療の適合性を表しているアッセイ。
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