JP2022528742A - 新規なリッサウイルスリン酸化タンパク質 - Google Patents

新規なリッサウイルスリン酸化タンパク質 Download PDF

Info

Publication number
JP2022528742A
JP2022528742A JP2021560229A JP2021560229A JP2022528742A JP 2022528742 A JP2022528742 A JP 2022528742A JP 2021560229 A JP2021560229 A JP 2021560229A JP 2021560229 A JP2021560229 A JP 2021560229A JP 2022528742 A JP2022528742 A JP 2022528742A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
protein
amino acid
lyssavirus
stat1
isolated
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2021560229A
Other languages
English (en)
Inventor
グーリー、ポール・レイモンド
モーズリー、グレゴリー・ウィリアム
ホセイン、ムハンマド・アラームギール
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Melbourne
Original Assignee
University of Melbourne
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from AU2019901137A external-priority patent/AU2019901137A0/en
Application filed by University of Melbourne filed Critical University of Melbourne
Publication of JP2022528742A publication Critical patent/JP2022528742A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K39/00Medicinal preparations containing antigens or antibodies
    • A61K39/12Viral antigens
    • A61K39/205Rhabdoviridae, e.g. rabies virus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/005Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from viruses
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N7/00Viruses; Bacteriophages; Compositions thereof; Preparation or purification thereof
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K39/00Medicinal preparations containing antigens or antibodies
    • A61K2039/51Medicinal preparations containing antigens or antibodies comprising whole cells, viruses or DNA/RNA
    • A61K2039/52Bacterial cells; Fungal cells; Protozoal cells
    • A61K2039/522Bacterial cells; Fungal cells; Protozoal cells avirulent or attenuated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2760/00MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA ssRNA viruses negative-sense
    • C12N2760/00011Details
    • C12N2760/20011Rhabdoviridae
    • C12N2760/20111Lyssavirus, e.g. rabies virus
    • C12N2760/20121Viruses as such, e.g. new isolates, mutants or their genomic sequences
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2760/00MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA ssRNA viruses negative-sense
    • C12N2760/00011Details
    • C12N2760/20011Rhabdoviridae
    • C12N2760/20111Lyssavirus, e.g. rabies virus
    • C12N2760/20122New viral proteins or individual genes, new structural or functional aspects of known viral proteins or genes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2760/00MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA ssRNA viruses negative-sense
    • C12N2760/00011Details
    • C12N2760/20011Rhabdoviridae
    • C12N2760/20111Lyssavirus, e.g. rabies virus
    • C12N2760/20134Use of virus or viral component as vaccine, e.g. live-attenuated or inactivated virus, VLP, viral protein

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Medicines Containing Antibodies Or Antigens For Use As Internal Diagnostic Agents (AREA)

Abstract

本発明は、リン酸化タンパク質(Pタンパク質)のシグナル伝達兼転写活性化因子1(STAT1)相互作用表面に1つ以上のアミノ酸置換を含む、単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。

Description

特許法第30条第2項適用申請有り 1.2018年8月27日 https://minervaaccess.unimelb.edu.au/handle/11343/215909?show=fullにて発表
この出願は、2019年4月3日に出願されたオーストラリア仮特許出願第2019901137号の優先権を主張し、その仮特許出願の内容は、参照により本明細書に組み入れられる。
本発明は、一般的に、リッサウイルスポリペプチド、ビリオン、免疫刺激組成物を含む、毒性が改変されたリッサウイルス、及びそれらを作製し、使用する方法、並びに、狂犬病ウイルス感染を含む、リッサウイルス感染を治療し、及び/又は防止する方法に関する。
技術背景
狂犬病は、ワクチン接種していない個体では、ほぼ100%の致死率を有するヒトの治療不可能な疾患である。狂犬病の病原因子は、ほとんど地球規模で分布しているリッサウイルス属のウイルスで、そのうち最もよく解明されているのは、多様な哺乳動物に感染する狂犬病ウイルス(RABV)であり、ヒトへの伝染は、最も一般的には感染したイヌからの咬傷を通してである。
ラブドウイルス科はリッサウイルス属を含み、リッサウイルス属は、狂犬病ウイルス、ラゴスコウモリウイルス(Lagos bat virus)(LBV)、モコラウイルス(Mokola virus)(MOKV)、ドゥーベンハーゲウイルス(Duvenhage virus)(DUVV)、ヨーロッパコウモリリッサウイルス1(European bat lyssavirus-1)(EBLV-1)、ヨーロッパコウモリリッサウイルス2(European bat lyssavirus-2)(EBLV-2)、オーストラリアコウモリリッサウイルス(Australian bat lyssavirus)(ABLV)、アラバンウイルス(Aravan virus)(ARAV)、クージャンウイルス(Khujand virus)(KHUV)、イルクーツクウイルス(Irkut virus)(IRKV)、西コーカサスコウモリウイルス(West Caucasian bat virus)(WCBV)及びシモニコウモリウイルス(Shimoni bat virus)を含む。
新規で改善されたワクチンの開発は、特に動物集団において、狂犬病及び他のリッサウイルスをコントロールする際の優先事項であり、ヒトで疾患を防止するための非常に効果的なアプローチとして認識されている。
細胞培養から調製された不活化狂犬病ワクチンは安全で耐容性が良好であるが、多くの欠点がある。それは、製造することが難しく、貯蔵するのが難しく、免疫原性が低く、複数回の注射を必要とする。さらに、それは高価で、したがって、ワクチンの使用を必要とする人々、たとえば発展途上国のほとんどの人々にとって手が届かない。加えて、これらの不活化ワクチンは、通常、副作用を引き起こす可能性があるアジュバントを含む。
ヒトの狂犬病は人獣共通感染症であることから、野良犬の捕獲や非経口でのワクチン接種といった、その病気に罹っている動物の管理に依存している。経口ワクチンを含む餌が野生動物に有効であることが実証されているが、効果的な削減キャンペーンを妨げる、イヌに対する弱毒化経口ワクチンに関する安全性及び効力の問題がある。したがって、より安全で、より安価で、より効力の高いワクチンが必要とされている。
ウイルス感染に対する主要な宿主細胞応答は、自然免疫応答の活性化であり、リッサウイルス、たとえば狂犬病ウイルスは、これらの自然免疫応答に反撃することができる。
効果的な免疫刺激リッサウイルスワクチンを開発する必要性が依然として存在する。
本発明者らは、リッサウイルスPタンパク質のシグナル伝達兼転写活性化因子1(STAT1)相互作用表面を解明した。したがって、一つの側面において、本発明は、リン酸化タンパク質(Pタンパク質)のSTAT1相互作用表面に1つ以上のアミノ酸置換を含む、単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
本発明者らは、Pタンパク質のC末端ドメイン(CTD)内にあるSTAT1相互作用表面を解明した。したがって、一つの態様において、本発明は、STAT1相互作用表面がPタンパク質のC末端ドメイン(CTD)内にある、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。別の態様において、上記相互作用表面は、配列番号1で示されるアミノ酸配列の残基186~297に対応する領域内にある。
一つの側面において、本発明は、1つ以上のアミノ酸置換が、たとえば図1に示されているように、Pタンパク質のC末端ドメインのαヘリックス1、αヘリックス2及び/又はαヘリックス5内にあるか、隣接する、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
一つの側面において、本発明は、1つ以上のアミノ酸置換がPタンパク質のSTAT1との相互作用に干渉する、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
重要なことには、本発明者らは、1つ以上のアミノ酸置換が、Pタンパク質のIFNアンタゴニスト活性を調節し得ることを実証した。したがって、一つの側面において、本発明は、1つ以上のアミノ酸置換がPタンパク質のIFNアンタゴニスト活性を調節する、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
一つの側面において、本発明は、Pタンパク質がPタンパク質のWホールにアミノ酸置換を含まない、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
一つの側面において、本発明は、1つ以上のアミノ酸置換が、ポリメラーゼ補因子機能を無効にしない、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。別の好ましい態様において、1つ以上のアミノ酸置換は、ウイルス転写を可能にし、ウイルス複製を可能にし、及び/又はNタンパク質との結合を可能にする。
一つの側面において、本発明は、1つ以上のアミノ酸置換がNタンパク質相互作用表面内にない、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
別の側面において、本発明は、1つ以上のアミノ酸置換が、配列番号1で示されるアミノ酸配列のアミノ酸残基203~277に対応する領域内にある、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
別の側面において、本発明は、1つ以上のアミノ酸置換が、配列番号1で示されるアミノ酸配列のアミノ酸残基203、204、206、207、209、234、235、236、239及び/又は277に対応するアミノ酸残基にある、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
別の側面において、本発明は、1つ以上のアミノ酸置換が、配列番号1で示されるアミノ酸配列のアミノ酸残基203、204、206、207、209、234、235、236、239及び/又は277に対応するアミノ酸残基にあり、上記置換が203A、206G、207A、209A、234A、235A、235K、236A、239A及び/又は277Aである、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
別の側面において、本発明は、Pタンパク質が少なくとも2つのアミノ酸置換を含む、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
別の側面において、本発明は、少なくとも2つのアミノ酸置換が、配列番号1で示されるアミノ酸配列のアミノ酸残基206、209及び235に対応するアミノ酸残基からなる群から選択されるアミノ酸残基にある、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。別の態様において、本発明は、2つのアミノ酸置換が、F209A、D235A、A206E、D235K及びD236A又は等価の保存位置からなる群から選択される、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
別の側面において、本発明は、Pタンパク質のWホールに1つ以上のアミノ酸置換をさらに含む、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
別の側面において、本発明は、1つ以上のアミノ酸置換が、配列番号1で示されるアミノ酸配列のアミノ酸残基265及び/又は287に対応するアミノ酸残基にある、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
別の側面において、本発明は、アミノ酸置換が265G若しくは287V又は等価の保存位置である、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
別の側面において、本発明は、リッサウイルスが、狂犬病ウイルス、ラゴスコウモリウイルス、モコラウイルス、ドゥーベンハーゲウイルス、ヨーロッパコウモリリッサウイルス1及び2、イルクーツクウイルス、西コーカサスコウモリウイルス並びにオーストラリアコウモリリッサウイルスからなる群から選択される、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
一つの側面において、本発明は、本明細書に記載のPタンパク質をコードする単離された核酸又はその相補体を提供する。
別の側面において、本発明は、本明細書に記載の核酸を含む細胞又はベクターを提供する。
別の側面において、本発明は、リッサウイルスゲノムの相補体が本明細書に記載のPタンパク質をコードする、リッサウイルスゲノムを提供する。
別の側面において、本発明は、本明細書に記載のリッサウイルスゲノムを含むリッサウイルスビリオンを提供する。好ましい態様において、本発明は、リッサウイルスが弱毒化されている、本明細書に記載のリッサウイルスゲノムを含むリッサウイルスビリオンを提供する。別の好ましい態様において、本発明は、リッサウイルスが複製することができる、本明細書に記載のリッサウイルスゲノムを含むリッサウイルスビリオンを提供する。
別の側面において、本発明は、本明細書に記載のリッサウイルスビリオン及び薬学的に許容される担体を含む薬学的組成物を提供する。
別の側面において、本発明は、対象においてリッサウイルス感染を治療及び/又は防止するための薬剤の製造における本明細書に記載のリッサウイルスビリオンの使用を提供する。
別の側面において、本発明は、対象においてリッサウイルス感染を治療及び/又は防止する方法であって、前記方法が、本明細書に記載のビリオン又は本明細書に記載の薬学的組成物の治療有効量を上記対象に投与することを含む方法を提供する。
Pタンパク質のシグナル伝達兼転写活性化因子1(STAT1)相互作用表面の解明。(a)照射を行った場合及び行わなかった場合のNiP-CTDの15N,H TROSYで観察されるアミドプロトン共鳴の強度比の、残基番号及び二次構造に対するプロット。黒色の線(丸)で示された強度比はNiP-CTDのアポ型(STAT1なし)についてで、薄い灰色の線(四角)及び濃い灰色の線(菱形)は、それぞれ、GB1-STAT1-CCD-DBD及びGB1-STAT1の存在下である。完全長GB1-STAT1の存在下において、H203、I205、A206、E207及びD235の強度は<0.5に低下し(実線)、一方、I201、Q204、F209、D236、I237、L276及びL277の強度の低下は0.6~0.5である(点線)。相互作用に寄与する残基は、NiP-CTDのヘリックス1、ヘリックス2及びヘリックス5に対応する3つの領域:領域A(Glu200~Ser210)、領域B(Leu234~Lys239)及び領域C(Gln275~Val278)内にある。WホールのW265及びM287も示されている。(b)完全長GB1-STAT1との転移交差飽和において著しく減弱された(強度比<0.6)残基の表面表示が、CVS株由来のPタンパク質のCTDの結晶構造(pdb:1vyi)上へマッピングされている。強度<0.5に損失した残基のNHを二重の円で示し、強度が0.6~0.5のものを点線の円で示す。全ての大幅に影響された残基は、タンパク質の弯曲した面上に存在するようである(左パネル)。対照的に、完全な円で示されたW265及びM287は、NiP-CTDの平面上に存在する(右パネル)。 リッサウイルスPタンパク質の複数配列アラインメント。RABV(P:Q9IPJ8)、ABLV(P:Q8JTH2)、EBLV1(P:A4UHP9)、EBLV2(P:A4UHQ4)、DUVV(P:O56774)、IRKV(P:Q5VKP5)、ARAV(P:Q6X1D7)、KHUV(P:Q6X1D3)、MOKV(P:P0C569)、LBV(P:O56773)及びWBCV(P:Q5VKP1)のCLUSTAL W 2.1配列アラインメントを示す。「」は単一で且つ完全に保存された残基の位置を示し、「:」はPAM250マトリックス上で0.5より高いスコアを有する強く類似した性質の残基間の保存を示し、「.」はPAM250マトリックス上で0.5以下のスコアを有する弱く類似した性質の残基間の保存を示す。 Pタンパク質のSTAT1相互作用表面におけるアミノ酸置換はNタンパク質との結合を無効にしない。(A)及び(B):15N-標識Nペプチド(残基363~414;S389E)の野生型、F209A/D235A及びW265G/M287V NiP-CTDでの滴定。(A)は、Nペプチド:野生型(黒色)、F209A/D235A(薄い灰色)及びW265G/M287V(濃い灰色)のNiP-CTDの、1:0.5における化学シフト差を示す。(B)野生型の8つの等価物(上部)及びF209A/D235A NiP-CTDの8つの等価物(中央)又はW265G/M287V NiP-CTDの4つの等価物(下部)での15N-標識Nペプチドの滴定(後者の滴定はW265G/M287Vの溶解性のせいで制限された)後の、Gly385(四角)及びAsp388(丸)の平均H及び15N化学シフトの変化にフィッティングされた単一部位飽和結合曲線の例。これらの実験から導かれたKD:88±4μM(WT);122±11μM(F209A/D235A)及び249±29μM(W265G/M287V)。(C)トランスフェクションされたHEK-293T細胞における、GFP融合WT、FD、若しくはWM Ni-Pの機能、又は空pUCベクターについてのルシフェラーゼレポーターミニゲノムアッセイ(平均正規化ルシフェラーゼ活性±SD、n=3)。(D)トランスフェクションされたHEK-293-T細胞を用い、示されたGFP融合Pタンパク質又はpUCをRIG-Iフラグとともに又は無しで発現させ、トランスフェクションされた総DNAで正規化した、IFN誘導ルシフェラーゼレポーターアッセイ(相対的ルシフェラーゼ活性±SD、n=3;**、p<0.001、スチューデントt検定)。 Pタンパク質のSTAT1相互作用表面におけるアミノ酸置換:F209A/D235A及びW265G/M287V NiP-CTDのNMRは、F209A/D235A NiP-CTDについての極小の構造変化を示す。(a)WT(丸)、F209A/D235A(四角)及びW265G/M287V(三角) NiP-CTDの13Cαβ化学シフトで評価した二次構造の比較。測定された13Cα/13Cβ化学シフトのランダムコイルからのずれを各バリアントについて測定した。正及び負のずれは、それぞれ、α-ヘリックス及びβ-ストランドの存在を示している。CVS由来のPタンパク質のCTDの構造(pdb:1vyi)に基づいたNiP-CTDの予想される二次構造の概略図が示されている。(b)野生型とW265G/M287Vの間、及び(c)野生型とF209A/D235Aの間の平均化学シフト差(H,15N)の測定。差>0.1ppmが、濃い灰色(W265G/M287V)及び薄い灰色(F209A/D235A)として色づけされ、CVS由来のPタンパク質のCTDの構造上へマッピングされている。変異部位を矢印で示す。W265G部位の化学シフト差は2.4ppmで、プロット(b)には示していない。 Pタンパク質のSTAT1相互作用表面におけるアミノ酸置換がSTAT1アンタゴニスト機能を無効にする。(A及びB):IFNシグナル伝達のPタンパク質媒介性アンタゴニズムを阻害する能力についてのPタンパク質の変異の効果を試験するアッセイからの最初のデータであり、高阻害性としてF209A/D235A(A)及びA206E/D235K(B)を同定している。IFNシグナル伝達を、デュアルルシフェラーゼアッセイを用いて測定した:HEK-293-T細胞をpISRE-Luc及びpRL-TKプラスミドと共にトランスフェクションし、示されたNi-Pタンパク質(WT 野生型;単一及び二重変異体)又は対照(CVS-D30(又はΔ30)、CVS-wt)を発現させた。ホタル及びウミシイタケルシフェラーゼ活性の測定前に、IFNシグナル伝達経路を活性化するために、細胞をIFNαの存在下又は非存在下で処理した(16時間);ヒストグラムは、CVSD30+IFN(陽性対照)で得られたルシフェラーゼ活性と比べて計算された正規化ルシフェラーゼ活性を示す。 (C):IFNの存在下(+)又は非存在下(-)で処理したHEK293T細胞に発現した、示されたPタンパク質のアンタゴニスト機能を評価するためのIFN依存性ルシフェラーゼレポーターアッセイを用いた複数のスクリーニングの結果。データは複数のスクリーニングからのもので、正規化ルシフェラーゼ活性は、各アッセイについて内部陽性対照(IFNα処理されたP-ΔC30発現細胞)に占める割合として示している。個々のアッセイからのデータは、三連の平均値である;複数のアッセイを行った。n値(括弧内)は、平均±SDを計算するために用いられたアッセイの数を示す。 STAT1の発現及び精製。pGEX6p3及びpGEV2ベクターから発現したSTAT1の収量の比較。SECトレースは、GST融合体として発現し、親和性精製後切断された完全長STAT1(点線);並びにGB1融合体として発現し、親和性精製及びHis6タグの切断後の完全長STAT1(実線)を示す。 CD分光法によるGB1-STAT1構築物の二次構造の解析。(A)融合GB1-STAT1のドメイン構造:N末端ドメイン(ND)、コイルドコイルドメイン(CCD)、DNA結合ドメイン(DBD)、リンカー(LK)、SH2ドメイン(SH2)及びトランス活性化ドメイン(TAD)。(B)完全長STAT1及びSTAT1-CCD-DBDに融合したGB1のCDスペクトル。データは、0.1~0.2mg/mLの精製されたタンパク質を用い、pH6.8、25℃で収集した。(C)DichroWebを用いて決定した二次構造の割合。括弧内は、STAT1(pdb:1vyl)及びGB1(pdb:2qmt)の結晶構造のドメインに基づいた二次構造の計算値である。STAT1の結晶構造は最後のC末端57残基を欠いており、したがって、その値は残基1~683を反映している。 STAT1及びそのPタンパク質(GFP-NiP-CTD)との相互作用の沈降速度分析超遠心(SV-AUC)分析。280nmでモニターした(a)GB1-STAT1及び(b)GB1-STAT1-CCD-DBDについて計算された連続的な沈降係数分布。約6.5Sの主要種(GB1-STAT1二量体)並びに約3.7(単量体)及び約9.5S(多量体)の少数種に関するGB-STAT1沈降;約2.9SのGB1-STAT1-CCD-DBD沈降(単量体型)。異なる濃度の(c)GB1-STAT1及び(d)STAT1-CCD-DBDとの10μM GFP-NiP-CTDのFDS-AUC。GB1-STAT1は、約2.9SのGFP-NiP-CTDとは異なる、約7.2SのGFP-NiP-CTDとの複合体を形成する(cの挿入図);STAT1-CCD-DBDは、約4SのGFP-NiP-CTDとの複合体を形成する。AUC実験は、50,000rpm、20℃で行われた。 GB1-STAT1の沈降速度。上部パネル:30μM、50μM及び80μM、それぞれにおけるUV吸光度でモニターしたラジアルスキャン(黒丸)で、c(s)沈降モデルへの最良フィットがオーバーレイされている(実線)。中央パネル:フィットに対する残差。下部パネル:ラジアルスキャンのc(s)沈降モデルへの最良フィットにより計算されたサイズ分布プロット。 GB1-STAT1-CCD-DBDの沈降速度。上部パネル:10及び20μMにおけるUV吸光度でモニターしたラジアルスキャン(黒丸)で、c(s)沈降モデルへの最良フィットがオーバーレイされている(実線)。中央パネル:フィットに対する残差。下部パネル:ラジアルスキャンのc(s)沈降モデルへの最良フィットにより計算されたサイズ分布プロット。 GFP-NiP-CTDとの複合体におけるGB1-STAT1の沈降速度。上部パネル:10μM GFP-NiP-CTD及びGB1-STAT1の濃度を変化させる(5~20μM)ことに関する、蛍光でモニターしたラジアルスキャン(黒丸)で、c(s)沈降モデルへの最良フィットがオーバーレイされている(実線)。中央パネル:フィットに対する残差。下部パネル:ラジアルスキャンのc(s)沈降モデルへの最良フィットにより計算されたサイズ分布プロット。 GFP-NiP-CTDとの複合体におけるGB1-STAT1-CCD-DBDの沈降速度。上部パネル:5μM GFP-NiP-CTD及びGB1-STAT1-CCD-DBDの濃度を変化させる(5~40μM)ことに関する、蛍光でモニターしたラジアルスキャン(黒丸)で、c(s)沈降モデルへの最良フィットがオーバーレイされている(実線)。中央パネル:フィットに対する残差。下部パネル:ラジアルスキャンのc(s)沈降モデルへの最良フィットにより計算されたサイズ分布プロット。 Pタンパク質のシグナル伝達兼転写活性化因子1(STAT1)相互作用表面の解明。(a)照射無し(-50ppm)及び(b)照射有り(0.9ppm)における、完全長GB1-STAT1の存在下での均一標識H-15N NiP-CTDからの2D 15N,H TROSY交差ピークの強度。(c)照射無し(-50ppm)及び(d)照射有り(0.9ppm)における、GB1-STAT1の非存在下でのNiP-CTDの共鳴についての強度。濃い灰色ボックス及び薄い灰色ボックスにより示されたピークは、GB1-STAT1の存在下で、それぞれ、>0.5に低下している強度及び0.6~0.5の範囲内である強度である。(a)及び(b)における挿入図は、減弱していないTrp265のインドールNHを示す。 Pタンパク質のSTAT1相互作用表面におけるアミノ酸置換はPタンパク質のSTAT1との相互作用に干渉する。(a)野生型、(b)W265G/M287V及び(c)F209A/D235A変異型の15N-標識NiP-CTDタンパク質(30μM)を、等モル濃度の精製されたGB1-STAT1で滴定した;強度差をヒストグラムで示す(左のパネル)。30μMのGB1-STAT1有り(灰色の複数の曲線)及び無し(黒色の単一曲線)との、さまざまなNiP-CTDタンパク質についての2D H-15N HSQC実験の部分を右のパネルに示す。スペクトルは同じレベルでプロットされ、pH6.8、25℃において収集した。 Pタンパク質のSTAT1相互作用表面又はPタンパク質のWホールにおけるアミノ酸置換を有するPタンパク質の構造解析。野生型及びF209A/D235A NiP-CTDは二状態アンフォールディングを示すが、W265G/M287Vは示さない。(a)pH6.8、25℃で0.1~0.2mg/mLのタンパク質について得たWT、F209A/D235A及びW265G/M287V NiP-CTDの円二色性(CD)スペクトル。WT及びF209A/D235Aのスペクトルは類似しているが、W265G/M287Vの最小値は著しく小さい。二次構造の解析は、WT 59%ヘリックス、20%ストランド;F209A/D235A 49%ヘリックス、26%ストランド、及びW265G/M287V 44%ヘリックス、29%ストランドを示す。(b)WT、(c)W265G/M287V、(d)F209A/D235A NiP-CTDの熱安定性を、50mMリン酸ナトリウム、100mM NaCl、1mM DTT、pH6.8中に溶解した0.1~0.2mg/mlのタンパク質を用いた222nmにおけるCDで評価した。 STAT1相互作用表面におけるアミノ酸置換を有するPタンパク質の解明:A206E/D235K NiP-CTDのNMR。(a)野生型とA206E/D235Kの間の平均化学シフト差(H,15N)の測定。差>0.1ppmがCVS由来のPタンパク質のCTDの構造にマッピングされている。 STAT1相互作用表面におけるアミノ酸置換を有するPタンパク質の熱安定性。A206E/D235K NiP-CTDの熱安定性を、50mMリン酸ナトリウム、100mM NaCl、1mM DTT、pH6.8中に溶解した0.1~0.2mg/mlのタンパク質を用いた222nmにおけるCDで、(WTの57℃におけるTと比較して)評価した。 STAT1相互作用表面におけるアミノ酸置換を有するPタンパク質は、活性化STAT1との結合及びSTAT1-DNA結合の阻止について欠損している。(A)示されたGFP融合WT若しくは変異体Ni-Pタンパク質(FD、F209A/D235A;WM、W265G/M287V)又はCVS-PΔ30を発現するCOS-7細胞を、GFP-Trapを用いるco-IPにおける溶解の前に、示された時間、IFNαで処理した。可溶化液及びco-IP試料を、示された抗体を用いるイムノブロッティング(IB)で分析した。(B)ゲル電気泳動の前に、GAS配列を含有するDNA断片を、WT、FD若しくはWM P-CTD無し(ウェル5)で、若しくはWT、FD若しくはWM P-CTD有り(ウェル3~4)でインキュベートし、又は、リン酸化(pY)STAT1とプレインキュベーションした後、示されたP-CTD無し(ウェル6~8)若しくは示されたP-CTD無し有り(ウェル9~20)でインキュベートした。タンパク質の量をゲルの上に示す;レーン1は2-log DNAラダー;ウェル内のDNA断片の停止をボックスで囲むことにより強調。
発明の詳細な説明
本発明者らは、リッサウイルスPタンパク質のシグナル伝達兼転写活性化因子1(STAT1)相互作用表面を解明した。
本発明者らは、短縮型及び完全長STAT1を用いた転移交差飽和NMR実験を用いて、Pタンパク質(たとえば、「NiP-CTD」、ここで、CTDがPタンパク質のC末端ドメインであり、Niがニシガハラ(Nishigahara)株を指す)がSTAT1の複数のドメインと接触することを示した。リッサウイルスPタンパク質のSTAT1相互作用表面は、NiP-CTDの弯曲した面にほぼ局在し(図1b)、推定Nタンパク質結合部位とは重なってないものの、その近くにある。重要なことには、この界面は、小さい間隙である、変異誘発により潜在的STAT1結合部位として以前、関係づけられたWホールとは対照的である。したがって、STAT1相互作用表面は、Wホールを除外する。本明細書に記載されているように、Wホールは、配列番号1で示されるアミノ酸配列のL244、P245、C261、W265及びM287に等価の残基、又は配列番号9で示されるアミノ酸配列の少なくともC262、F266及びI288に等価の残基に広く対応する。配列番号1で示されるアミノ酸配列の少なくともTrp265及びMet287はWホール内にある。
I型インターフェロン(IFN)系は、ウイルス感染に対する宿主細胞の最も早い免疫応答を含む。感染の検出後、I型IFN受容体と結合して、シグナル伝達兼転写活性化因子(STAT)ファミリーのメンバー、STAT1及びSTAT2によるシグナル伝達を活性化するIFNを、宿主細胞が放出する。これは、結果として、STATの核への移入、並びに抗ウイルス性及び免疫調節性タンパク質をコードする遺伝子を含む数百個のIFN活性化遺伝子(ISG:IFN-stimulated gene)の転写活性化を生じて、抗ウイルス状態を確立し、適応応答の発生を促進する。
休止細胞において、STATは、一般的に、非リン酸化(U-STAT)逆平行二量体であるが、受容体会合後、ヤヌスキナーゼがSTAT1/2における保存チロシンをリン酸化し(pY-STAT1/2)、核へ移行して、ISGを活性化する平行二量体の形成を生じる。I型IFNシグナル伝達の主要なメディエーターはpY-STAT1/2であるが、pY-STAT1ホモ二量体も、重複する及び異なるISGサブセットを活性化するのに寄与する。核において、pY-STAT1/2ヘテロ二量体は、IFN制御因子9(IRF9)と共に、IFN活性化遺伝子因子3(ISGF3)を形成し、それは、遺伝子プロモーター内のIFN活性化応答エレメント(ISRE)と結合して、ISG発現を刺激する。非リン酸化STAT(U-STAT)はまた、機能性複合体を形成し、かつ免疫、細胞増殖及びがんを含む過程に関連した遺伝子の転写を媒介することが知られている。
ウイルスは、主にウイルスIFNアンタゴニストタンパク質により媒介される、IFN応答に打ち勝つための多数のストラテジーを進化させてきた。IFN及び他のサイトカインに対する応答へのSTATの中心的役割を考えると、多くのIFNアンタゴニストが、STATのプロテアソーム分解、脱リン酸化、又はリン酸化若しくは核輸送の阻害を含む機構により、STAT、特にSTAT1に干渉することは驚くべきことではない。感染の制御におけるIFN応答の重要性により、IFNアンタゴニズムの機構が病原性に重要な役割を果たすことが広く想定されてきた。しかし、IFNアンタゴニズムの特定の機構に欠陥がある組換えウイルスの病原性を調べる研究は限られている。
Pタンパク質は、RABVを含み且つおよそ100%致死率(およそ60,000人のヒト死亡/年)である狂犬病を引き起こす高病原性ウイルスの属を含むリッサウイルスの主要なIFNアンタゴニストである。多くの他のIFNアンタゴニストと共通して、Pタンパク質は、IFN応答の複数の段階をターゲットし、これには誘導及びシグナル伝達が含まれる。後者は、STAT1との直接的相互作用を含み、それは、Pタンパク質アイソフォームの核外輸送及び細胞骨格会合により、核外へのSTAT1の誤った局在化を引き起こす。Pタンパク質に変異を有する組換え狂犬病ウイルスを用い、これらのSTAT1アンタゴニズムの機構が、病原性と相互に関連づけられている。Pタンパク質はまた、ゲノムRNAに会合したヌクレオキャプシド(N)タンパク質(N-RNA)との相互作用による、複製における必須補因子であり、ウイルスポリメラーゼ(Lタンパク質)機能が、モノネガウイルス目のP遺伝子産物にわたって保存されている。したがって、Pタンパク質は複雑な多機能タンパク質である。
したがって、一つの態様において、本発明は、リン酸化タンパク質(Pタンパク質)のSTAT1相互作用表面に1つ以上のアミノ酸置換を含む、単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
本明細書では、用語「Pタンパク質」、「リン酸化タンパク質」又は「Pタンパク質ポリペプチド」は、P-遺伝子によりコードされるPタンパク質ポリペプチドのアミノ酸配列の全部又は一部を有するポリペプチド又はタンパク質を指す。その用語は、Pタンパク質の領域又は断片を含み得る。その用語は、RNAウイルスのリッサウイルス属の任意のメンバー由来の任意のリン酸化タンパク質を含む。
代表的なPタンパク質の配列を図2に示す。
狂犬病ウイルス(ニシガハラ(Nishigahara)RCEH株)(RABV)のPタンパク質のアミノ配列(UNIPROT ACCESSION NUMBER:Q9IPJ8)(配列番号1)は以下のとおり:
MSKIFVNPSAIRAGLADLEMAEETVDLINRNIEDNQAHLQGEPIEVDSLPEDMSRLHLDDGKLPDLGRMSKAGEGRHQEDFQMDEGEDPSLLFQSYLDNVGVQIVRQMRSGERFLKIWSQTVEEIISYVTVNFPNPSGRSSEDKSTQTTSQEPKKETTSTPSQRKSQSLKSRTMAQTASGPPSLEWSATNEEDDLSVEAEIAHQIAESFSKKYKFPSRSSGIFLYNFEQLKMNLDDIVKEAKNVPGVTRLAHDGSKLPLRCVLGWVALANSKKFQLLVEANKLNKIMQDDLNRYASC
オーストラリアコウモリリッサウイルス(単離Human/AUS/1998)(ABLV)のPタンパク質のアミノ配列(UNIPROT ACCESSION NUMBER:Q8JTH2)(配列番号2)は以下のとおり:
MSKIFVNPSAIRAGMADLEMAEETVDLINRNIEDNQAHLQGEPIEVDSLPEDIKKLDISEGRSKSLVDNPQDVECRMSEDFQMDEVEDPNIQFQSYLDNIGIQIVRKMRTGERFFKIWSQTVEEIISYVGVNFPSQSGKTTENKSTQTTPKKVKTEPSSTPAKRSDQLSKTEMAAKTASGPPALEWSTTNDEDDVSVEAEIAHQIAESFSKKYKFPSRSSGIFLYNFEQLKMNLDDIVKEAKSVPGVTSLARDGLRLPLRCILGWVGSSHSKKFQLLVGSEKLNKIMQDDLNRYMSC
ヨーロッパコウモリリッサウイルス1(Bat/Germany/RV9/1968株)(EBLV1)のPタンパク質のアミノ配列(UNIPROT ACCESSION NUMBER:A4UHP9)(配列番号3)は以下のとおり:
MSKIFVNPSALRSGLADLEMAEETVDLVNKNMEDSQAHLQGIPIDVETLPEDIKRLRIADYKQGQQEEDASRQEEGEDEDFYMTESENSYVPLQSYLDAVGMQIVRKMKTGDGFFKIWAQAVEDIVSYVATNFPAPVNKLQADKSTRTTLEKVKQAASSSAPSKREGPSSNMNLDSQESSGPPGLDWAASNDEDDGSIEAEIAHQIAESFSKKYKFPSRSSGIFLWNFEQLKMNLDDIVREVKGIPGVTRMARDGMKLPLRCMLGSVASNHSKRFQILVNSAKLGKLMQDDLNRYLAY
ヨーロッパコウモリリッサウイルス2(Human/Scotland/RV1333/2002株)(EBLV2)のPタンパク質のアミノ配列(UNIPROT ACCESSION NUMBER:A4UHQ4)(配列番号4)は以下のとおり:
MSKIFVNPSAIRAGLADLEMAEETVDLVNKNIEDNQAHLQGEPIEVDALPEDMSKLQISERRPAQFTDNTGGKEEGSDEDFYMAESEDPYIPLQSYLEGVGIQLVRQMKTGERFFKIWSQAVEEIISYVTVHFPMPLGKSTEDKSTQTPEEKFKPSPQQAVTKKESQSSKIKTISQESSGPPALEWSTTNDEENASVEAEIAHQIAESFSKKYKFPSRSSGIFLFNFEQLKMNLDDIVKEAKKIPGVVRLAQDGFRLPLRCILGGVGSVNSKKFQLLVNSDKLGKIMQDDLNRYLAY
ドゥーベンハーゲウイルス(DUVV)のPタンパク質のアミノ配列(UNIPROT ACCESSION NUMBER:O56774)(配列番号5)は以下のとおり:
MSKIFINPSDIRSGLADLEMAEETVELVNRNMEDSQAHLQGVPIDVETLPEDIQRLHITDPQASLRQDMVDEQKHQEDEDFYLTGRENPLSPFQTHLDAIGLRIVRKMKTGEGFFKIWSQAVEDIVSYVALNFSIPVNKLFEDKSTQTVTEKSQQASASSAPNRHEKSSQNARVNSKDASGPAALDWTASNEADDESVEAEIAHQIAESFSKKYKFPSRSSGIFLWNFEQLKMNLDEIVREVKEIPGVIKMAKDGMKLPLRCMLGGVASTHSRRFQILVNPEKLGKVMQEDLDKYLTY
イルクーツクウイルス(IRKV)のPタンパク質のアミノ配列(UNIPROT ACCESSION NUMBER:Q5VKP)(配列番号6)は以下のとおり:
MSKIFVNPSAIRAGLADLEMAEETIDLINRTIEDNQAHLQGVPIEVEALPEDMKKLQISDHQQGQPSGGATGQDGSEEEDFYMTESENPYIPFQSYLDAVGIQLVRKMKTGEGFLKIWSQAAEEIVSYVAINFPLPADKESAEKSTQTVGEPLKSNSASNTPNKRSKPSTSTDLKAQEASGPHGIDWAASNDEDDASVEAEIAHQIAESFSKKYKFPSRSSGIFLWNFEQLKMNLDDIVGGAKEIPGVIRMAKEGNKLPLRCILGGVALTHSKRFQVLVNSEKLGRIMQEDLNKYLAN
アラバンウイルス(ARAV)のPタンパク質のアミノ配列(UNIPROT ACCESSION NUMBER:Q6X1D7)(配列番号7)は以下のとおり:
MSKIFVNPSAIRAGLADLEMAEETVDLVNKNVEESQAHLQAEPIEVDALPEDMKRLQISEPKPCQLPDGTCMKEEGGDEDFYMAESGDPYIPLQSYLDTMGIQIVRKMKTGERFFKIWSQSVEEIISYVAVNFPVPPGKSLADKSTQTSVEKSKPASQPTQPKKEDQLSKVNIDSQESSGPPALDWAATNDDDDASVEAEIAHQIAESFSKKYKFPSRSSGIFLYNFEQLKMNLDDIVREAKGIPGVTRRAGDGVRLPLRCILGWVASTHSRRFQLLVNSDKLNKVMQDDINRYLAY
クージャンウイルス(KHUV)のPタンパク質のアミノ配列(UNIPROT ACCESSION NUMBER:Q6X1D3)(配列番号8)は以下のとおり:
MSKIFVNPSAIRAGLADLEMAEETVDLINRNVEDNQAHLQGEPIEVEALPEDMRRLHISEQKHSQLSDSACGKEEGSDDDFYMADSEDPYVPMQSYLDNVGIQIVKKMKTGERFFKIWSQAVEEIISYVTVNFPLPSGKSTDDKSTQTVSERSRQNPQPSSVKKEDQLSKTKVVSQEASGPPALEWSATNDEDDASVEAEIAHQIAESFSKKYKFPSRSSGIFLYNFEQLKTNLDDIVREAKRIPGVMRLAQDGLRLPLRCILGWVASTHSKRFQILVDSDKLSKIMQDDINRYLAY
モコラウイルス(MOKV)のPタンパク質のアミノ配列(UNIPROT ACCESSION NUMBER:P0C569)(配列番号9)は以下のとおり:
MSKDLVHPSLIRAGIVELEMAEETTDLINRTIESNQAHLQGEPLYVDSLPEDMSRLRIEDKSRRTKTEEEERDEGSSEEDNYLSEGQDPLIPFQNFLDEIGARAVKRLKTGEGFFRVWSALSDDIKGYVSTNIMTSGERDTKSIQIQTEPTASVSSGNESRHDSESMHDPNDKKDHTPDHDVVPDIESSTDKGEIRDIEGEVAHQVAESFSKKYKFPSRSSGIFLWNFEQLKMNLDDIVKAAMNVPGVERIAEKGGKLPLRCILGFVALDSSKRFRLLADNDKVARLIQEDINSYMARLEEAE
ラゴスコウモリウイルス(LBV)のPタンパク質のアミノ配列(UNIPROT ACCESSION NUMBER:O56773)(配列番号10)は以下のとおり:
MSKGLIHPSAIRSGLVDLEMAEETVDLVHKNLADSQAHLQGEPLNVDSLPEDMRKMRLTNAPSEREIIEEDEEEYSSEDEYYLSQGQDPMVPFQNFLDELGTQIVRRMKSGDGFFKIWSAASEDIKGYVLSTFMKPETQATVSKPTQTDSLSVPRPSQGYTSVPRDKPSNSESQGGGVKPKKVQKSEWTRDTDEISDIEGEVAHQVAESFSKKYKFPSRSSGIFLWNFEQLKMNLDDIVKTSMNVPGVDKIAEKGGKLPLRCILGFVSLDSSKRFRLLADTDKVARLMQDDIHNYMTRIEEIDHN
コーカサスコウモリウイルス(WBCV)のPタンパク質のアミノ配列(UNIPROT ACCESSION NUMBER:Q5VKP1)(配列番号11)は以下のとおり:
MSKSLIHPSDLRAGLADIEMADETVDLVYKNLSEGQAHLQGEPFDIKDLPEGVSKLQISDNVRSDTSPNEYSDEDDEEGEDEYEEVYDPVSAFQDFLDETGSYLISKLKKGEKIKKTWSEVSRVIYSYVMSNFPPRPPKPTTKDIAVQADLKKPNEIQKISEHKSKSEPSPREPVVEMHKHATLENPEDDEGALESEIAHQVAESYSKKYKFPSKSSGIFLWNFEQLKMNLDDIVQVARGVPGISQIVERGGKLPLRCMLGYVGLETSKRFRSLVNQDKLCKLMQEDLNAYSVSSNN
一つの態様において、置換は、参照Pタンパク質配列、たとえば上記で例示された配列と比べてである。本発明者らは、参照又は「野生型」Pタンパク質配列を、ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの配列を変化させることにより少なくとも1個のアミノ酸残基を置換することによって変化させることが、明細書に記載された表現型を生じ得ることを実証した。
本発明者らはまた、驚くべきことに、STAT1相互作用表面が、全ての野生型リッサウイルスにわたって厳密には保存されていないアミノ酸残基を含むこと(たとえば、図2及び示していないデータ)、そして、驚くべきことに、そのような非保存アミノ酸を置換することが結果として、明細書に記載された表現型を生じ得ることを実証した。たとえば、本明細書に記載されているように(たとえば図2に示されているように)、配列番号1で示されるアミノ酸配列のアミノ酸残基209、236、239に対応するアミノ酸残基が、参照Pタンパク質配列、たとえば野生型分離株(たとえば、明細書に記載された参照配列を含む)によって異なり得る。
重要なことには、本発明者らはまた、いくつかの残基になされた置換が、たとえば、全体的なタンパク質構造及び機能を損なう、NiP-CTDの構造への全体的な不安定化効果により、STAT1相互作用表面の立体構造に間接的に影響し得るが、他の置換は、タンパク質構造及び機能へ全体的な不安定化効果(たとえば、溶解度により測定されるような)を生じることなく、STAT1相互作用表面のSTAT1相互作用機能に直接的に影響し得ることを実証した。したがって、本発明は、異なる分離株のPタンパク質において、それらのPタンパク質及びそれらのPタンパク質をコードするリッサウイルスのタンパク質構造及び機能へ全体的な不安定化効果を生じることなく、本明細書に記載されたものと等価の残基に対して行うことができるアミノ酸置換を提供する。
たとえば、本発明者らは、アミノ酸置換が、Pタンパク質の領域及び残基において、1つ以上の置換を含まない参照Pタンパク質の溶解度と比べてPタンパク質の溶解度を著しく変化させることなく、実行できるることを本明細書で実証した。
したがって、一つの態様において、本発明は、Pタンパク質の溶解度が、1つ以上の置換を含まない参照Pタンパク質と比べて大幅に変化していない、本明細書に記載のPタンパク質又はPタンパク質をコードするリッサウイルスを提供する。
別の態様において、本発明は、Pタンパク質の溶解度が、1つ以上の置換を含まない参照Pタンパク質と比べて25%以下、20%以下、15%以下又は10%以下、低下している、本明細書に記載のPタンパク質又はPタンパク質をコードするリッサウイルスを提供する。
本明細書では、用語「リッサウイルス」は、ラブドウイルス科におけるRNAウイルスの属を指す。この属のメンバーは、狂犬病ウイルス、ラゴスコウモリウイルス(LBV)、モコラウイルス(MOKV)、ドゥーベンハーゲウイルス(DUVV)、ヨーロッパコウモリリッサウイルス1(EBLV-1)、ヨーロッパコウモリリッサウイルス2(EBLV-2)、オーストラリアコウモリリッサウイルス(ABLV)、アラバンウイルス(ARAV)、クージャンウイルス(KHUV)、イルクーツクウイルス(IRKV)、西コーカサスコウモリウイルス(WCBV)及びシモニコウモリウイルスを含む。好ましくは、ウイルスは、狂犬病ウイルス、又はヒトにおいて狂犬病を引き起こすと報告されているウイルス、たとえば、モコラウイルス、ドゥーベンハーゲウイルス及びオーストラリアコウモリリッサウイルスである。
本明細書では、用語「アミノ酸置換」は、ポリペプチド配列(たとえば、参照Pタンパク質配列、たとえば野生型Pタンパク質配列)における1個のアミノ酸残基を、ポリペプチド配列における異なるアミノ酸残基へと置換することを含む。アミノ酸置換は、ポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの配列を変化させること、たとえば、リッサウイルスPタンパク質をコードするポリヌクレオチドの配列を変化させることにより、なされ得る。たとえば、参照Pタンパク質配列、たとえば上記で例示された配列が、そのポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの配列を変化させることによる1個以上のアミノ酸残基を置換することにより、変化する。一つの態様において、参照タンパク質配列は野生型タンパク質配列である。本明細書では、野生型タンパク質配列は、タンパク質及び/若しくはリッサウイルスの1つ以上の表現型を変化させるように能動的に置換されていない天然に存在する分離株(たとえば、動物又は対象から単離された株)で生じる配列、又は実験室適応株で生じる配列(たとえば、アミノ酸置換を生じるように変異誘発アプローチに供されていない、適応/固定株におけるタンパク質の配列)である。そのような変化は、所定のコドンの1個以上のヌクレオチドを変化させることによりなされてもよい。
本発明者らは、単一置換を有するPタンパク質と比べて、図5に示されているように、STAT1相互作用表面における1つより多い置換が、驚くべきことに、単一置換と比べて、相乗効果を生じ得ることも実証した。重要なことには、本発明者らはまた、STAT1相互作用(たとえば、結合)表面における1つより多い置換が、全体的な不安定化効果を生じることなく(たとえば、溶解度又は別の方法、たとえば、本明細書に記載された生物物理学的特性により測定される場合)、それらのPタンパク質及びそれらのPタンパク質をコードするリッサウイルスのタンパク質構造及び機能へなされ得ることを実証した。したがって、一つの態様において、本明細書に記載されたタンパク質は、1つ以上のアミノ酸置換を含む。
一般的にタンパク質性質に最も大きい変化を生じることが予想されるアミノ酸置換は、非保存性であり、例として、(a)親水性残基、たとえば、セリル若しくはスレオニルが、疎水性残基、たとえば、ロイシル、イソロイシル、フェニルアラニル、バリル若しくはアラニルの代わりに(若しくは、により)置換され;(b)システイン若しくはプロリンが、任意の他の残基の代わりに(若しくは、により)置換され;(c)正電荷側鎖を有する残基、たとえば、リシル、アルギニル若しくはヒスチジルが、負電荷残基、たとえば、グルタミル若しくはアスパルチルの代わりに(若しくは、により)置換され;又は(d)かさ高い側鎖を有する残基、たとえば、フェニルアラニンが、側鎖を有しない残基、たとえば、グリシンの代わりに(若しくは、により)置換され;又は(e)任意の残基が、小さい側鎖を有する残基、たとえば、アラニルの代わりに(若しくは、により)置換されている変化である。
本発明の関連において、少なくとも1つのアミノ酸置換がPタンパク質のSTAT1相互作用表面へ導入されることになっている場合、アミノ酸変異が、天然に存在するコドンの少なくとも2個のヌクレオチドを変化させることにより導入されることが好ましい。理論に拘束されるものではないが、これは、タンパク質がワクチンに利用される場合、野生型への自発的復帰変異からのより大きい安全域を達成するのに役立つ。アミノ酸置換はまた、単一のヌクレオチド変化によって導入することもできる。
本明細書では、用語「STAT1相互作用表面」は、たとえば、非共有結合性相互作用、たとえば、アミノ酸における反対電荷の引力のようなイオン性相互作用、水素結合又は疎水性相互作用により、STAT1と相互作用/結合するPタンパク質の領域を指す。STAT1相互作用表面は、たとえば、非共有結合性相互作用、たとえば、アミノ酸における反対電荷の引力のようなイオン性相互作用、水素結合又は疎水性相互作用による相互作用/結合に関与するアミノ酸残基、及びPタンパク質のSTAT1結合面にあるそのようなアミノ酸に隣接したアミノ酸を含む。STAT1相互作用表面を決定するための方法は、本明細書、たとえば実施例に記載されている。重要なことには、本明細書(たとえば、例3)で実証されているように、STAT1相互作用表面はWホールを除外する。本明細書に記載されているように、Wホールは、配列番号1で示されるアミノ酸配列のL244、P245、C261、W265及びM287と等価、又は配列番号9で示されるアミノ酸配列の少なくともC262、F266及びI288と等価の残基に広く対応する。配列番号1で示されるアミノ酸配列の少なくともTrp265及びMet287はWホール内にある。本発明者らは、STAT1結合にはWホールが直接的には関与しないことを実証した。
重要なことには、Pタンパク質のSTAT1相互作用表面の多くの残基は、リッサウイルス属の間で高度に保存されており、本出願に示されているようにSTAT1相互作用表面の残基が野生型分離株のPタンパク質によって異なり得るが、IFN媒介性STAT1活性化をアンタゴナイズするための共有機構を示唆している。IFNのよる活性化有り又は無しの哺乳動物細胞におけるNMR及びアッセイにより解明されたPタンパク質のSTAT1相互作用表面は、Pタンパク質のSTAT1相互作用表面が、非リン酸化STAT1(U-STAT1)とリン酸化(pY)-STAT1に共通であることを示している。特に、図5Aは、それぞれ、Pタンパク質の解明されたSTAT1相互作用表面の2つの主要な領域内での2個の残基で構成された、Ni-P F209A/D235A及びA206E/D235Kが、構造化CTDを欠損する対照タンパク質PΔ30と同程度に強力であることを示し、これらの残基の重要な役割を確認している。図5Cも、同様に、これらの残基の重要な役割を示している。
上記で論じられているように、一つの側面において、本発明は、リン酸化タンパク質(Pタンパク質)のシグナル伝達兼転写活性化因子1(STAT1)相互作用表面に1つ以上のアミノ酸置換を含む、単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
本発明者らは、Pタンパク質のC末端ドメイン(CTD)内にあるSTAT1相互作用表面を解明した。
したがって、本発明は、STAT1相互作用表面がPタンパク質のC末端ドメイン(CTD)内にある、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
したがって、一つの側面において、本発明は、1つ以上のアミノ酸置換がPタンパク質のC末端ドメイン(CTD)内にある、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
本明細書では、用語「C末端ドメイン」は、リッサウイルスPタンパク質のC末端領域を含み、配列番号1で示されるアミノ酸配列の残基186~297に対応する領域を含む。
したがって、一つの側面において、本発明は、1つ以上のアミノ酸置換が、配列番号1で示されるアミノ酸配列の残基186~297に対応する領域内にある、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
Pタンパク質の球状C末端ドメイン(P-CTD)は、STAT1及びN-RNAと結合するのに必要とされる部位を含有し、そのため複製及び免疫逃避におけるPタンパク質の機能の中心である。
本発明者らは、C末端ドメインが、Pタンパク質のSTAT1相互作用表面の一部を形成するいくつかの領域を含有することを実証した。
本明細書では、用語「領域A」は、配列番号1で示されるアミノ酸配列の残基200~210に対応する領域である。本明細書では、用語「領域B」は、配列番号1で示されるアミノ酸配列の残基234~239に対応する領域である。本明細書では、用語「領域C」は、配列番号1で示されるアミノ酸配列の残基275~278に対応する領域である。
したがって、一つの側面において、本発明は、1つ以上のアミノ酸置換が、たとえば図1に示されているように、Pタンパク質のC末端ドメインのαヘリックス1、αヘリックス2及び/又はαヘリックス5内にあるか、隣接する、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
本発明者らは、Pタンパク質のSTAT1相互作用表面における1つ以上のアミノ酸置換が、Pタンパク質のSTAT1との相互作用に干渉し、及び/又はPタンパク質のIFNアンタゴニスト活性を調節することを実証した。
この研究において、本発明者らは、核磁気共鳴(NMR)分光法を用いて、P-CTD上のSTAT1結合界面を解明しており、Wホール変異のPタンパク質-STAT1相互作用への明らかな効果にも関わらず、WホールがSTAT1と接触しないことを示し、結合表面を含むP-CTD内のいくつかの異なる新規の部位が同定された。完全長組換えSTAT1を用いて、界面の完全な範囲を解明することにより、本発明者らはさらに、P-CTD結合部位がSTAT1のDBD及びCCD上にあるが、STAT1のN末端又はC末端ドメインのいずれかとの接触を含むようにも思われることを示し、ウイルスSTAT1複合体が複雑な界面を含み得ることを示した。本発明者らはまた、より広い構造的効果によって作用するようであるWホールの変異とは対照的に、変異が主として局在化された効果を生じる、P-CTDの接触残基のSTAT1ターゲティングにおける特異的な機能を直接的に確認した。
したがって、一つの側面において、本発明は、1つ以上のアミノ酸置換が、Pタンパク質のSTAT1との相互作用に干渉する、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。上記で論じられているように、本明細書では、用語「Pタンパク質」は、P-遺伝子によりコードされるPタンパク質ポリペプチドのアミノ酸配列の全部又は一部を有するポリペプチド又はタンパク質を指す。
本明細書では、用語「相互作用」、「結合すること」又は「特異的に相互作用すること」、「特異的に結合すること」は、結合ペア(たとえば、STAT1とPタンパク質)の間の相互作用を指す。一般的に、用語「相互作用」、「結合すること」又は「特異的に相互作用すること」、「特異的に結合すること」は、本明細書で記載のものを含む任意の標準アッセイにより測定される場合の相互作用のレベルが指定カットオフ値より高い、1つの化合物の別の化合物との特異的相互作用を指す。
重要なことには、本発明者らは、1つ以上のアミノ酸置換が、Pタンパク質のIFNアンタゴニスト活性を調節できることを実証した。したがって、一つの側面において、本発明は、1つ以上のアミノ酸置換がPタンパク質のIFNアンタゴニスト活性を調節する、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。Pタンパク質のSTAT1との相互作用は、Pタンパク質-STAT複合体の核排除を引き起こし、そのため、Pタンパク質はIFN依存性遺伝子の活性化を阻害することができる。したがって、一つの側面において、本発明は、1つ以上のアミノ酸置換がIFN依存性遺伝子の活性化をアンタゴナイズするPタンパク質の能力を阻害する、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
本明細書では、用語「アンタゴニスト活性」は、STAT1と相互作用し、それにより、STAT1の生物学的活性、たとえば、宿主細胞におけるインターフェロンI型(IFNα及びIFNβ)及びII型(IFNγ)のシグナル伝達を阻止する所定のPタンパク質の能力を指す。本明細書では、用語「調節する」は、STAT1の生物学的活性(又はたとえば、IFNアンタゴニスト活性)といった特定の応答又は活性の量、質又は効果の変化を指す。応答又は活性の増加及び減少の両者が含まれる。
一つの態様において、IFN依存性遺伝子の活性化をアンタゴナイズする置換型Pタンパク質又は置換型Pタンパク質をコードするリッサウイルスの能力は、野生型Pタンパク質又は野生型Pタンパク質をコードするリッサウイルスと比べて、少なくとも5、10、15、20、25、29、30、35、40、45、50、55、60、62、65、70、75、80、82、85、90、95又は96%、低下している。
一つの側面において、本発明は、1つ以上のアミノ酸置換が配列番号1で示されるアミノ酸配列のアミノ酸残基200~278に対応する領域内にある、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
本明細書では、用語「に対応する」及び「等価の保存位置」は、第2のPタンパク質の等価位置におけるアミノ酸残基に対応する第1のPタンパク質のアミノ酸残基を指す。たとえば、図2に示されているように、リッサウイルスPタンパク質の配列は、リッサウイルスPタンパク質の保存された及び高度に保存された残基を決定するためにアライメントすることができ、保存された及び高度に保存された残基の位置は、位置(たとえば、Pタンパク質のN末端及び/又はC末端からの残基番号)が異なり得る。1つの型のリッサウイルスにおける特定の残基の変異又は置換への本明細書を通しての言及は、別のリッサウイルスにおける対応するアミノ酸残基の変異又は置換を、その残基がPタンパク質のN末端及び/又はC末端からの異なる残基番号にあるかどうかに関わらず、包含すると理解される。
以下の用語は、2つ以上のポリヌクレオチド又はポリペプチドの間での配列関係を記載するために用いられる:(a)「参照配列」、(b)「比較ウィンドウ」、(c)「配列同一性」、及び(d)「配列同一性のパーセンテージ」。
(a)本明細書では、「参照配列」は、配列比較の基礎として用いられる定義済みの配列である。参照配列は、特定化された配列のサブセット又は全体;たとえば、完全長cDNA又は遺伝子配列のセグメント又は完全なcDNA又は遺伝子配列、ポリペプチド配列のセグメント又は完全長ポリペプチド配列であってもよい。
(b)本明細書では、「比較ウィンドウ」は、ポリヌクレオチド又はポリペプチド配列の連続し且つ特定化されたセグメントに言及し、比較ウィンドウにおける上記ポリヌクレオチド又はポリペプチド配列が、その2つのポリヌクレオチド又はポリペプチドの最適なアラインメントのために参照配列(付加も欠失も含まない)と比較して付加又は欠失(すなわち、ギャップ)を含み得る。一般的に、ヌクレオチドの場合、比較ウィンドウは、長さが少なくとも20個の連続したヌクレオチド、任意で、30、40、50、100又はそれ以上である。ポリヌクレオチド又はポリペプチド配列におけるギャップの包含による参照配列との高い類似性を避けるために、通常、ギャップペナルティが導入され、一致の数から引き算されることを当業者は理解している。
比較のための配列のアラインメントの方法は当技術分野においてよく知られている。したがって、任意の2つの配列間のパーセント配列同一性の決定は、数学的アルゴリズムを用いて達成することができる。そのような数学的アルゴリズムの非限定的例は、Myers and Miller (1988) CABIOS 4:11-17のアルゴリズム;Smith et al. (1981) Adv. Appl. Math. 2:482のローカルアラインメントアルゴリズム;Needleman and Wunsch (1970) J. Mol. Biol. 48:443-453のグローバルアラインメントアルゴリズム;Pearson and Lipman (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. 85:2444-2448のローカルアラインメント方法のための検索;Karlin and Altschul (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90:5873-5877において改変されているような、Karlin and Altschul (1990) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 872264のアルゴリズムである。
これらの数学的アルゴリズムのコンピュータ実装は、配列同一性を決定するための配列の比較に利用することができる。そのような実装には、以下が挙げられるが、それらに限定されるものではない:PC/GeneプログラムにおけるCLUSTAL W(2.1)(Intelligenetics, Mountain View, Calif.から入手可能で、本明細書では図2で使用);GCG Wis. Genetics Software Package、Version 10におけるALIGNプログラム(Version 2.0)、並びにGAP、BESTFIT、BLAST、FASTA及びTFAST(Accelrys Inc., 9685 Scranton Road, San Diego, Calif., USAから入手可能)。これらのプログラムを用いるアラインメントは、デフォルトパラメータを用いて実施することができる。CLUSTALプログラムはHiggins et al. (1988) Gene 73:237-244 (1988);Higgins et al. (1989) CABIOS 5:151-153;Corpet et al. (1988) Nucleic Acids Res. 16:10881-90:Huang et al. (1992) CABIOS 8:155-65;及びPearson et al. (1994) Meth. Mol. Biol. 24:307-331により十分、記載されている。ALIGNプログラムは、上記Myers and Miller(1988)のアルゴリズムに基づいている。アミノ酸配列を比較する時、PAM120重み付け残基表、12のギャップ長ペナルティ、及び4のギャップペナルティを、ALIGNプログラムと共に用いることができる。Altschul et al (1990) J. Mol. Biol. 215:403のBLASTプログラムは、上記Karlin and Altschul(1990)のアルゴリズムに基づいている。本発明のタンパク質をコードするヌクレオチド配列と相同のヌクレオチド配列を得るために、BLASTヌクレオチド検索が、BLASTNプログラム、スコア=100、ワード長=12を用いて実施することができる。本発明のタンパク質又はポリペプチドと相同のアミノ酸配列を得るために、BLASTタンパク質検索が、BLASTXプログラム、スコア=50、ワード長=3を用いて実施することができる。比較を目的としてギャップドアラインメントを得るために、ギャップドBLAST(BLAST 2.0における)が、Altschul et al. (1997) Nucleic Acids Res. 25:3389に記載されているように利用することができる。あるいは、PSI-BLAST(BLAST 2.0における)が、分子間の遠位関係を検出する反復検索を実施するために用いることができる。Altschulら(1997)上記参照。BLAST、Gapped BLAST、PSI-BLASTを利用する時、それぞれのプログラム(たとえば、ヌクレオチド配列についてのBLASTN、タンパク質についてのBLASTX)のデフォルトパラメータを用いることができる。www.ncbi.hlm.nih.govにおけるワールワイドウェブ上のNational Center for Biotechnology Informationウェブサイト参照。アラインメントはまた、目視検査により手作業で実施されてもよい。
他に提示のない限り、本明細書で示された配列同一性/類似性の値は、デフォルトペアワイズアラインメントパラメータ及びパーセンテージにおけるスコアリング法でのCLUSTAL Wマルチプル配列アラインメントアルゴリズムを用いるCLUSTAL W(version 1.83)を用いて得ることができ;又はその任意の等価のプログラム、たとえば、CLUSTAL(たとえば、CLUSTAL W(2.1))、GAP Version 10、MatGAT Vector NTIなどを用いて得ることができる値を指す。本明細書では、用語「等価のプログラム」は、質問における任意の2つ以上の配列について、CLUSTAL Wにより作成された対応するアラインメントと比較した場合、同一のヌクレオチド又はアミノ酸残基の一致及び同一のパーセント配列同一性を有するアライメントを作成する任意の配列比較プログラムを指す。
(c)本明細書では、2つのポリヌクレオチド又はポリペプチド配列の関連における「配列同一性」又は「同一性」は、特定化された比較ウィンドウにわたって最大一致のためにアラインメントされた時、同じである、2つの配列における残基に言及する。配列同一性のパーセンテージがタンパク質に関して用いられる場合、同一ではない残基位置が、保存的アミノ酸置換により異なる場合が多いことは認識されており、その場合、アミノ酸残基が、類似した化学的性質(たとえば、電荷又は疎水性)を有する他のアミノ酸残基の代わりに置換され、その分子の機能的性質を変化させない。配列が保存的置換の点で異なる場合、パーセント配列同一性は、置換の保存性を補正するために上方調整されてもよい。そのような保存的置換により異なる配列は、「配列類似性」又は「類似性」を有すると言われる。この調整を行うための手段は当業者によく知られている。通常、これは、完全なというよりむしろ、部分的なミスマッチとして保存的置換をスコアリングし、それにより、パーセンテージ配列同一性を増加させることを含む。したがって、たとえば、同一のアミノ酸が1のスコアを与えられ、非保存的置換がゼロのスコアを与えられる場合、保存的置換は、ゼロと1の間のスコアを与えられる。保存的置換のスコアリングは、たとえば、プログラムPC/GENE(Intelligenetics, Mountain View, Calif.)において実行されているように、計算される。
(d)本明細書では、「配列同一性のパーセンテージ」は、比較ウィンドウにわたって2つの最適にアライメントされた配列を比較することにより決定された値を意味し、比較ウィンドウにおけるポリヌクレオチド又はポリペプチド配列の一部分は、その2つの配列の最適なアラインメントのために参照配列(付加又は欠失を含まない)と比較した場合、付加又は欠失(すなわち、ギャップ)を含んでもよい。パーセンテージは、同一の核酸塩基又はアミノ酸残基が両者の配列に存在する位置の数を決定して、一致した位置の数を出し、一致した位置の数を比較のウィンドウにおける位置の総数で割り、その結果に100を掛けて、配列同一性の割合を出すことにより計算される。
一つの側面において、本発明は、1つ以上のアミノ酸置換が、配列番号1で示されるアミノ酸配列のアミノ酸残基203、204、206、207、209、228、234、235、236、239及び/又は277に対応するアミノ酸残基にある、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
一つの側面において、本発明は、1つ以上のアミノ酸置換が、配列番号1で示されるアミノ酸配列のアミノ酸残基203、204、206、207、209、228、234、235、236、239及び/又は277に対応するアミノ酸残基にあり、上記置換が203A、206G、207A、209A、209Y、228A、234A、235A、235K、236A、239A及び/又は277Aである、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
一つの側面において、本発明は、Pタンパク質がシグナル伝達兼転写活性化因子1(STAT1)相互作用表面に少なくとも2つのアミノ酸置換を含む、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。たとえば、一つの態様において、Pタンパク質は、STAT1相互作用表面に少なくとも2つのアミノ酸置換を含む。別の態様において、Pタンパク質は、STAT1相互作用表面に少なくとも3つのアミノ酸置換を含む。別の態様において、Pタンパク質は、STAT1相互作用表面に少なくとも4つのアミノ酸置換を含む。
別の側面において、本発明は、Pタンパク質が、STAT1相互作用表面内ではない、少なくとも1つのアミノ酸置換をさらに含む、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
たとえば、追加のアミノ酸置換がPタンパク質の他の部分に含まれてもよく、ただし、そのアミノ酸置換がそのPタンパク質を含むウイルスの複製する能力を阻止しないことが構想される。
一つの側面において、本発明は、少なくとも2つのアミノ酸置換が、配列番号1で示されるアミノ酸配列のアミノ酸残基206、209、235及び236に対応するアミノ酸残基からなる群から選択されるアミノ酸残基にある、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
一つの側面において、本発明は、2つのアミノ酸置換が、A206E、F209A、D235A、D235K、D236A又は等価の対応する位置からなる群から選択される、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
一つの側面において、本発明は、少なくとも2つのアミノ酸置換が、配列番号1で示されるアミノ酸配列のアミノ酸残基209及び235に対応するアミノ酸残基、配列番号1で示されるアミノ酸配列のアミノ酸残基206及び235に対応するアミノ酸残基、並びに/又は配列番号1で示されるアミノ酸配列のアミノ酸残基235及び236に対応するアミノ酸残基にある、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
一つの側面において、本発明は、2つのアミノ酸置換が、F209AとD235A、A206EとD235K、D235AとD236A、又は等価の対応する位置から選択される、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
NMR滴定(図3)は、NiP-CTD W265G/M287Vが、STAT1と結合する能力を、より弱いとはいえ、保持することを示している;したがって、本発明者らは、これらの変異が、NiP-CTDの構造への全体的な不安定化効果により界面の立体構造に間接的に影響するという説を提案する。
したがって、一つの側面において、本発明は、Pタンパク質がPタンパク質のWホールにアミノ酸置換を含まない、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
本明細書では、Wホールという用語は、P-CTDの疎水性間隙又はポケットを指す。Wホールは、配列番号1で示されるアミノ酸配列のL244、P245、C261、W265及びM287と等価の残基、又は配列番号9で示されるアミノ酸配列の少なくともC262、F266及びI288と等価の残基に広く対応する。配列番号1で示されるアミノ酸配列の少なくともTrp265及びMet287はWホール内にある。
野生型NiP-CTDと比較した、NiP-CTD F209A/D235A、A206E/D235K及びW265G/M287VのNMRによる二次構造の評価は極小の差を示したが(図4及び図16)、NiP-CTD W265G/M287Vの追加の生物物理学的特徴は、それが著しく且つ全体的に不安定化されていることを示した。組み合わされた変異W265G及びM287Vは、F209A/D235A変異と比較してNMRアッセイにおいてSTAT1の結合の不完全な喪失を示し、W265G/M287V変異が結合部位に直接的には影響せず、代わりに、弱められたが、完全に消失したとは限らない相互作用を生じる、立体構造的効果によりSTAT1結合に影響することを示唆している。これと一致して、W265G/M287V NiPタンパク質は、野生型タンパク質と比較して哺乳動物細胞においてSTAT1シグナル伝達のアンタゴニズムにおいて欠陥があったが、見たところ、F209/D235A又はA206E/D235K NiPタンパク質よりは少ない程度であるようだった。
本明細書に記載されたデータは、新しく同定された相互作用部位内の置換(たとえば、F209A/D235A及びA206E/D235K)がワクチン弱毒化について新しい、最小限に破壊的な変異を提供することができることを示し、それは、「STAT盲目性(STAT-blind)」ウイルスの安全性を向上させるために単独で、又はWホール変異若しくはPタンパク質若しくはウイルスゲノムにおける他の箇所での変異と組み合わせてのいずれかで、用いることができる。
したがって、一つの側面において、本発明は、Pタンパク質がPタンパク質のWホールに1つ以上のアミノ酸置換をさらに含む、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。一つの側面において、本発明は、1つ以上のアミノ酸置換が、配列番号1で示されるアミノ酸配列のアミノ酸残基265及び/又は287に対応するアミノ酸残基にある、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。一つの側面において、本発明は、アミノ酸置換が、配列番号1で示されるアミノ酸配列の265G若しくは287V又は等価の保存位置である、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
一つの態様において、リッサウイルスタンパク質における置換は、参照タンパク質配列、たとえば野生型タンパク質配列と比べてである。
したがって、いくつかの態様において、リッサウイルスタンパク質は、参照タンパク質配列と比べて1つ以上の好ましいアミノ酸置換を天然で含んでもよく、したがって、それらの1つ以上の好ましいアミノ酸置換のうちの置換が必要とされない。たとえば、DUVV Pタンパク質は265Gを含む;そのため、たとえば265G及び287Vを有するPタンパク質を発現するウイルスを作製するために、アミノ酸残基265において置換が必要とされない。
Pタンパク質のSTAT1相互作用表面とP-CTDにおけるN-RNA結合部位の近さにも関わらず、本発明者らは、後者を大きく損なうことなく前者へ特異的に影響を及ぼす変異が導入され得ることを示した。たとえば、F209A/D235A変異が、STAT1相互作用及びアンタゴニズムへ効果を生じたが、Nタンパク質との相互作用の親和性にはほとんどあるいは全く効果を生じず、STAT1結合及びウイルス複製に必要とされる重大な残基/表面は別々であることを実証している。それでもやはり、Pタンパク質のSTAT1相互作用表面の領域Aと推定N-結合部位の近さの実証は、これらのタンパク質との結合がPタンパク質により緊密に協調されていることを示唆する。
。理論に拘束されるものではないが、本明細書に記載のアミノ酸置換は、ウイルス複製を損なうことなく弱毒化されたウイルスワクチンを産生する能力を可能にし、これらのワクチンの安全性プロファイルは、それらが対象(たとえば、非ヒト動物)集団に配備されるのを可能にする。
本発明者らは、STAT1アンタゴニスト機能の消失にも関わらず、F209A/D235A Pタンパク質の複製機能がWTのそれと等価であったことを実証した。
したがって、一つの側面において、本発明は、1つ以上のアミノ酸置換が複製を大幅に変化させることはない、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
したがって、一つの側面において、本発明は、1つ以上のアミノ酸置換がポリメラーゼ補因子機能を無効にしない、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
たとえば、好ましい態様において、1つ以上のアミノ酸置換は、ウイルス転写を無効にせず、及び/又はウイルス複製を無効にせず、及び/又はNタンパク質との結合を無効にしない。別の好ましい態様において、1つ以上のアミノ酸置換は、ウイルス転写を可能にし、及び/又はウイルス複製を可能にし、及び/又はNタンパク質との結合を可能にする。
したがって、一つの側面において、本発明は、1つ以上のアミノ酸置換がNタンパク質相互作用表面内にない、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
別の側面において、本発明は、1つ以上のアミノ酸置換がNタンパク質相互作用表面内にある、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。別の側面において、本発明は、1つ以上のアミノ酸置換がNタンパク質相互作用表面内にあり、上記アミノ酸置換が、Pタンパク質がNタンパク質と相互作用/結合する能力を阻止しない、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供する。
本明細書では、用語「Nタンパク質相互作用表面」は、たとえば非共有結合性相互作用、たとえばアミノ酸における反対電荷の引力のようなイオン性相互作用、水素結合、又は疎水性相互作用により、Nタンパク質と相互作用/結合するPタンパク質の領域を指す。Nタンパク質相互作用表面は、たとえば非共有結合性相互作用、たとえばアミノ酸における反対電荷の引力のようなイオン性相互作用、水素結合、又は疎水性相互作用による相互作用/結合に関与するアミノ酸残基を含む。Nタンパク質相互作用表面はまた、相互作用/結合に関与するアミノ酸残基と隣接したアミノ酸残基(たとえば、Pタンパク質のNタンパク質結合面内にある残基)を含む。Nタンパク質相互作用表面を決定するための方法は、本明細書、たとえば実施例に記載されている。
一つの側面において、本発明は、本明細書に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質を提供し、リッサウイルスは、狂犬病ウイルス、ラゴスコウモリウイルス(LBV)、モコラウイルス(MOKV)、ドゥーベンハーゲウイルス(DUVV)、ヨーロッパコウモリリッサウイルス1(EBLV-1)、ヨーロッパコウモリリッサウイルス2(EBLV-2)、オーストラリアコウモリリッサウイルス(ABLV)、アラバンウイルス(ARAV)、クージャンウイルス(KHUV)、イルクーツクウイルス(IRKV)、西コーカサスコウモリウイルス(WCBV)及びシモニコウモリウイルスからなる群から選択される。好ましくは、ウイルスは、狂犬病ウイルス、又はヒトにおいて狂犬病を引き起こすと報告されているウイルス、たとえば、モコラウイルス、ドゥーベンハーゲウイルス及びオーストラリアコウモリリッサウイルスである。
重要なことには、本発明者らは、本明細書で解明したPタンパク質をコードする核酸を作製した。したがって、一つの側面において、本発明は、本明細書に記載のPタンパク質をコードする単離された核酸又はその相補体/アンチゲノムを提供する。
伝統的なRNAウイルスワクチンは、自然に弱毒化された分離株に由来し、それは、制御することが難しく、予測不可能な結果を与える。逆遺伝学テクノロジーは、RNAウイルスをDNAとして操作することを可能にし、それは、計画的な設計によって変異させ、欠失させ又は再構築することができる。逆遺伝学は、RNAウイルスゲノムのcDNAへの逆転写、及びベクター、たとえばプラスミドへのクローニングを含む。宿主細胞のトランスフェクション後、ベクターは、RNAへ転写されて、ウイルスタンパク質によってキャプシド形成され、そのウイルスタンパク質もプラスミドによって供給され得る。キャプシド形成されたRNAは、リボヌクレオタンパク質複合体を形成する;リボヌクレオタンパク質複合体は、ウイルスmRNAの発現若しくはゲノム複製の鋳型を提供することができ、又は回収することができるビリオンへパッケージングされ得る。
狂犬病ウイルスERA株に基づいた効率的な逆遺伝学システムは、参照により本明細書に組み入れられている、国際公開第2007/047459号に記載されている。この狂犬病逆遺伝学システムは、ワクチン開発のために確定した様式でウイルスを弱毒化すること、及び汎リッサウイルスワクチンの生成のために異種性タンパク質、たとえば別のリッサウイルス由来のタンパク質の発現のためのウイルスベクターを作製することを含むさまざまな目的に有用である。
ワクチン接種のための都合良い性質を有する組換えウイルスは、たとえば国際公開第2007/047459号に開示された逆遺伝学システムを用いて、設計することができる。
リッサウイルスは、2つの主要な構造コンポーネント、ヌクレオキャプシド又はリボヌクレオタンパク質(RNP)と、RNPコアを囲む二重膜の形をとるエンベロープで構成される。全てのリッサウイルスの感染性コンポーネントはRNPコアであり、それは、RNA依存性RNAポリメラーゼ(L)及びリン酸化タンパク質(P)と組み合わされた、ヌクレオプロテイン(N)によってキャプシド形成されたマイナス鎖RNAゲノムからなる。RNPを囲むエンベロープは膜貫通型糖タンパク質(G)を含有し、マトリックス(M)タンパク質の層はエンベロープの内面を裏打ちしている。したがって、ウイルスゲノムは、これらの5つのタンパク質:RNPにおける3つのタンパク質(N、L、及びP)、マトリックスタンパク質(M)及び糖タンパク質(G)をコードする。
一つの側面において、本発明は、本明細書に記載のリッサウイルスゲノムであって、そのウイルスゲノムが少なくとも1つのさらなるアミノ酸置換を含むタンパク質をコードする、リッサウイルスゲノムを提供する。一つの側面において、ウイルスゲノムは、N-、L-、P-、M-及び/又はG-タンパク質において少なくとも1つのさらなるアミノ酸置換を含むタンパク質をコードする。
たとえば、Gタンパク質は、細胞侵入を媒介し、中和抗体の産生を誘発し、過去の弱毒化するための努力の焦点であった。特に、Gタンパク質の位置333におけるアルギニン残基は、その変異がウイルスを弱毒化することができるので、狂犬病ウイルスの病原性に寄与することが示されている(参照により本明細書に組み入れられる国際公開第2007/047459号参照)。したがって、ウイルスゲノムが、少なくとも1つのさらなるアミノ酸置換を含むタンパク質をコードする本発明の側面において、一つの態様において、少なくとも1つのさらなるアミノ酸置換は、Gタンパク質のアミノ酸残基333に対応するアミノ酸残基のアミノ酸置換である。
マイナス鎖RNAゲノム(たとえば、リッサウイルスのゲノム)を有するウイルスの関連において、「アンチゲノム」は、マイナス鎖ゲノムの相補体(プラス鎖)を指す。
本発明の遺伝子をコードするPタンパク質は、完全長リッサウイルスゲノム内に含有され、その一部として発現してもよい。したがって、本発明の別の側面において、本明細書に記載のリン酸化タンパク質(Pタンパク質)をコードする組換えリッサウイルスゲノムが提供される。
別の側面において、本発明は、リッサウイルスゲノムの相補体が本明細書に記載のPタンパク質をコードする、リッサウイルスゲノムを提供する。
一つの側面において、本発明は、本明細書に記載のリッサウイルスゲノムを含むリッサウイルスを提供する。一つの側面において、本発明は、本明細書に記載のリッサウイルスゲノムを含むリッサウイルスビリオンを提供する。
別の側面において、本発明は、リッサウイルスが弱毒化されている、本明細書に記載のリッサウイルスゲノムを含むリッサウイルスビリオンを提供する。
別の側面において、本発明は、リッサウイルスが複製することができる、本明細書に記載のリッサウイルスゲノムを含むリッサウイルスビリオンを提供する。
リッサウイルスの産生について、当業者に知られているように、細胞株、たとえば、BHK2.1、Vero、及びNil-2を用いることができる。好ましくは、Vero細胞又は他のインターフェロン欠損細胞株が用いられ、それらが、インターフェロンを産生せず、そのためSTAT盲目性ウイルスの成長を阻害せず、したがって、リッサウイルスの高力価の調製物及び/又はリッサウイルスの大量の調製物の産生を可能にする。
一つの態様において、リッサウイルスは、Pタンパク質のシグナル伝達兼転写活性化因子1(STAT1)相互作用表面に1つ以上のアミノ酸置換を含むPタンパク質をコードする。
一つの態様において、リッサウイルスはPタンパク質をコードし、相互作用表面が上記Pタンパク質のC末端ドメイン(CTD)内にある。
一つの態様において、リッサウイルスはPタンパク質をコードし、相互作用表面が配列番号1で示されるアミノ酸配列の残基186~297に対応する領域内にある。
一つの態様において、リッサウイルスはPタンパク質をコードし、1つ以上のアミノ酸置換が、上記Pタンパク質のC末端ドメインのαヘリックス1、αヘリックス2及び/又はαヘリックス5内にあるか、隣接する。
一つの態様において、リッサウイルスはPタンパク質をコードし、1つ以上のアミノ酸置換が上記Pタンパク質のC末端ドメインのαヘリックス1、αヘリックス2及び/又はαヘリックス5の間にある。
一つの態様において、リッサウイルスはPタンパク質をコードし、1つ以上のアミノ酸置換が上記Pタンパク質のSTAT1との相互作用に干渉する。
一つの態様において、リッサウイルスはPタンパク質をコードし、上記Pタンパク質が上記Pタンパク質のWホールにアミノ酸置換を含まない。代替の態様において、リッサウイルスは、Pタンパク質のシグナル伝達兼転写活性化因子1(STAT1)相互作用表面に1つ以上のアミノ酸置換を含むPタンパク質をコードし、上記Pタンパク質が上記Pタンパク質のWホールに1つ以上のアミノ酸置換を含む。
一つの態様において、リッサウイルスはPタンパク質をコードし、1つ以上のアミノ酸置換がポリメラーゼ補因子機能を無効にしない。
一つの態様において、リッサウイルスが本明細書に記載のPタンパク質をコードし、1つ以上のアミノ酸置換がNタンパク質相互作用表面内にはない。代替の態様において、リッサウイルスが本明細書に記載のPタンパク質をコードし、1つ以上のアミノ酸置換がNタンパク質相互作用表面内にある。別の側面において、本発明は、1つ以上のアミノ酸置換がNタンパク質相互作用表面内にあり、且つ前記アミノ酸置換がPタンパク質のNタンパク質と相互作用/結合する能力を阻止しない、本明細書に記載のリッサウイルスを提供する。
一つの態様において、リッサウイルスはPタンパク質をコードし、1つ以上のアミノ酸置換が上記Pタンパク質のIFNアンタゴニスト活性を調節する。
一つの態様において、リッサウイルスは、狂犬病ウイルス、ラゴスコウモリウイルス(LBV)、モコラウイルス(MOKV)、ドゥーベンハーゲウイルス(DUVV)、ヨーロッパコウモリリッサウイルス1(EBLV-1)、ヨーロッパコウモリリッサウイルス2(EBLV-2)、オーストラリアコウモリリッサウイルス(ABLV)、アラバンウイルス(ARAV)、クージャンウイルス(KHUV)、イルクーツクウイルス(IRKV)、西コーカサスコウモリウイルス(WCBV)及びシモニコウモリウイルスからなる群から選択される。好ましくは、ウイルスは、狂犬病ウイルス、又はヒトにおいて狂犬病を引き起こすと報告されているウイルス、たとえば、モコラウイルス、ドゥーベンハーゲウイルス及びオーストラリアコウモリリッサウイルスである。
本明細書では、生ウイルス、たとえばリッサウイルスビリオンの関連における用語「弱毒化した」は、ビリオン/ウイルスの細胞若しくは対象に感染する能力及び/又は疾患を生じるその能力が低下していることを指す。通常、弱毒化ウイルスは、免疫適格対象への投与後に免疫応答を誘発する少なくともいくらかの能力を保持する。場合によっては、弱毒化ウイルスは、感染の少しの徴候も症状も引き起こすことなく、防御免疫応答を誘発する能力がある。
本明細書に記載のリッサウイルス又はリッサウイルスビリオンは、免疫刺激組成物に用いることができる。
本明細書では、用語「免疫刺激すること」及び「免疫刺激」は、組成物、たとえば本明細書に記載のリッサウイルス又はリッサウイルスビリオンの対象への投与での免疫応答の発生を指す。免疫応答は予防的でも治療的でもよい。
一つの側面において、免疫刺激組成物は、それを対象への投与に適したものにするために、薬学的に許容される担体と共に製剤化される。
本明細書に記載されたアミノ酸置換は、多様なリッサウイルス(たとえば、異なるリッサウイルス遺伝子型)に用いることができる。
本明細書で示された免疫原性組成物は、ヒト及び非ヒト動物での使用が企図される。。理論に拘束されるものではないが、非ヒト動物を治療するための安全且つ効果的なワクチンの供給は、ヒト健康に影響を及ぼし、たとえば、イヌ集団からの狂犬病の根絶はヒト疾患を撲滅することが予想される。
重要なことには、本明細書で説明するように、投与は、飼い慣らされたペットだけでなく、リッサウイルスに感染し得る野生生物及び野良動物を保護及び治療するために餌を介して行われてもよい。好ましい側面において、投与は、イヌを保護及び治療するために、餌を介して行われる。
一つの側面において、本発明の免疫刺激組成物は、弱毒化生ウイルスワクチンである。弱毒化生ウイルスワクチンは、ウイルスにin vitro及びin vivoで複製できることを求める。したがって、重要なことには、ワクチンにおいて本発明のリッサウイルス粒子を利用することができるという観点から、リッサウイルスはin vivo及びin vitroで複製することができ、ワクチン産生を促進する。一つの側面において、リッサウイルス又はリッサウイルスビリオンがIFN依存性シグナル伝達の阻害を減少させた場合、免疫刺激は促進される。
一つの側面において、本発明は、本明細書に記載のリッサウイルス又はリッサウイルスビリオン、及び薬学的に許容される担体を含む薬学的組成物を提供する。
本発明で企図される薬学的に許容される担体又は希釈剤には、用いられる投与量及び濃度においてレシピエントに無毒である任意の希釈剤、担体、賦形剤、及び安定剤が挙げられ、バッファー、たとえばリン酸塩、クエン酸塩及び他の有機酸;アスコルビン酸及びメチオニンを含む抗酸化剤;保存剤(たとえば、塩化オクタデシルジメチルベンジルアンモニウム;塩化ヘキサメトニウム;塩化ベンザルコニウム、塩化ベンゼトニウム;フェノール、ブチル若しくはベンジルアルコール;アルキルパラベン、たとえばメチル若しくはプロピルパラベン;カテコール;レゾルシノール;シクロヘキサノール;3-ペンタノール;及びm-クレゾール);低分子量(約10残基未満)ポリペプチド;タンパク質、たとえば血漿アルブミン、ゼラチン、又は免疫グロブリン;親水性ポリマー、たとえばポリビニルピロリドン;アミノ酸、たとえばグリシン、グルタミン、アスパラギン、ヒスチジン、アルギニン、若しくはリジン;単糖類、二糖類、及びグルコース、マンノース、若しくはデキストリンを含む他の糖質;キレート剤、たとえばEDTA;糖、たとえばスクロース、マンニトール、トレハロース、若しくはソルビトール;塩形成対イオン、たとえばナトリウム;金属複合体(たとえば、ZNタンパク質複合体);並びに/又は非イオン性界面活性剤、たとえば、TWEEN(登録商標)、PLURONICS(登録商標)、若しくはポリエチレングリコール(PEG)が挙げられる。
本明細書に記載の弱毒化生ウイルスワクチンは、アジュバントと共に製剤化する必要なしに、投与することができる。。理論に拘束されるものではないが、本明細書に記載の弱毒化生ウイルスワクチンは、感染し、細胞内で複製し、好ましくは、自然免疫応答及び適応免疫応答を高レベルに誘導することができる(たとえば、複製能ワクチンは液性応答だけでなく、細胞応答を強く活性化することができる)ため、好ましい形において、アジュバントと共に製剤化する必要性が低下し(たとえば、本弱毒化ウイルスワクチンはアジュバン潜在能力を有する)、複数回投与する必要性が低下し、及び/又は狂犬病免疫グロブリンと共に投与する(たとえば、ヒトの治療的ワクチン接種において)必要性が低下している。より強く且つより迅速な応答を発生する潜在能力のため、生ワクチンはまた、治療的ワクチン接種が、感染したヒト又は動物において成功し得る好機を広げる可能性がある。
あるいは、本発明の弱毒化生ウイルスワクチンは、任意に、アジュバントと共に製剤化される。アジュバントは、他の作用物質の効果を改変する薬理学的又は免疫学的作用物質である。ワクチン製剤におけるそれらの包含に関して、アジュバントは、ワクチンの抗原性コンポーネントに対するレシピエントの免疫応答を増強する。
本発明のワクチンにおける使用に適したアジュバントには、アルミニウム塩、水酸化物、パラフィンオイル、第三リン酸カルシウム(calcium phosphate hydroxide)、ベリリウム、細菌産物、モノホスホリルリピドA、フロイント完全アジュバント及びフロイント不完全アジュバント、並びにそれらの組合せが挙げられるが、それらに限定されるものではない。
一つの側面において、本発明は、対象においてリッサウイルス感染を治療及び/又は防止するための薬剤の製造における本明細書に記載のリッサウイルスビリオンの使用を提供する。
一つの側面において、本発明は、治療有効量の、本明細書に記載の薬学的組成物を対象に投与することを含む、対象においてリッサウイルス感染を治療及び/又は防止する方法を提供する。
本明細書では、薬学的組成物の「治療有効量」は、投与された時、対象において抗リッサウイルス免疫応答を生じる薬学的組成物の量を指す。一つの側面において、免疫応答は、もし対象がリッサウイルスに曝されたならば、対象をリッサウイルスによる感染から保護することができる。
本明細書では、用語「治療すること」及び「治療」は、リッサウイルス感染の徴候又は症状を軽快させることを含み、本明細書に記載されたリッサウイルスを含む組成物の投与後の任意の観察可能な有益な効果を指す。有益な効果は、たとえば、感染しやすい対象におけるリッサウイルス感染の臨床症状の発生の遅延、リッサウイルス感染の一部若しくは全部の臨床症状の重症度の低下、リッサウイルス感染のより遅い進行、対象の健康全般若しくは幸福の改善により、又はリッサウイルス感染に特異的である当技術分野においてよく知られた他のパラメータにより、証明することができる。
本明細書では、用語「保護すること」及び「保護」は、リッサウイルスの感染又はリッサウイルス感染関連死亡からの部分的保護を含み、曝露後処理を含む、ブースターワクチン接種又は他の適切な処理を必要とする保護も含む。
リッサウイルスにすでに曝され又は感染した対象の場合、「治療有効量」は、リッサウイルスを対象から排除するために、及び将来的な感染から保護するために対象の免疫応答を増強する量を指す。対象における抗リッサウイルス免疫応答の発生は、当技術分野において知られた技術を用いて;たとえば、抗体を測定することにより、又は後のチャレンジを乗り切る対象の能力を決定することにより、又はチャレンジ後のウイルス負荷を測定することにより、確認することができる。
本発明の、リッサウイルスビリオン又はリッサウイルスビリオンを含む薬学的組成物は、リッサウイルスからの感染のリスクがある対象に投与されてもよく、それにより、好ましくは少なくとも狂犬病ウイルス及び/又は同じ血清型のウイルス(たとえば、オーストラリアコウモリリッサウイルス)についての、防止的(又は予防的)ワクチンとして機能する可能性がある。ワクチン接種の結果として、対象は、リッサウイルスからの感染に対する免疫を生じる。したがって、本発明は、本発明によるリッサウイルスビリオン又はリッサウイルスビリオンを含む薬学的組成物の有効量を投与することを含む、対象をリッサウイルスの感染から保護する方法を提供する。本明細書に記載のリッサウイルスビリオン又はリッサウイルスビリオンを含む薬学的組成物の投与は、それ以降、もしヒト又は非ヒト対象がリッサウイルスに曝されたならば、ヒト又は非ヒト対象をリッサウイルスによる感染から保護する、抗リッサウイルス免疫応答を誘導する。
あるいは、本発明の、リッサウイルスビリオン又はリッサウイルスビリオンを含む薬学的組成物は、リッサウイルスに曝された、又は曝されたと疑われる対象に投与されてもよく、それにより、治療的ワクチンとして機能する可能性がある。ワクチンは、対象自身の免疫応答能力を増強すると同時にまた、対象をリッサウイルスによる再感染から保護する。したがって、本発明のこの側面において、本明細書に記載のリッサウイルスビリオン又はリッサウイルスビリオンを含む薬学的組成物の有効量を対象に投与することを含む、リッサウイルスに曝された又は曝されたと疑われる対象を治療する方法が提供される。
本明細書に記載の方法は、任意に、弱毒化生ウイルスワクチンの投与前に、疑われるリッサウイルス感染について対象をスクリーニングすることを含む。
本明細書に記載のリッサウイルスビリオン又はリッサウイルスビリオンを含む薬学的組成物が投与されてもよい対象は、ヒト、並びに任意の他の温血動物、特に家畜、たとえばイヌ及びネコ(野良イヌ及び野良ネコを含む)、並びに非限定的に、コウモリ、スカンク、キツネ、カワウソ、フェレット、ウマ、他の農業用動物、サル、オオカミ、野生のイヌ、コヨーテ、ディンゴ、アライグマ、及びオポッサムを含む野生生物である。
薬学的組成物は、便利には、単位剤形で提供され、通常の薬学的技術を用いて調製されてもよい。そのような技術は、活性成分及び薬学的担体又は賦形剤を会合させる工程を含む。
非経口投与に適した製剤には、抗酸化剤、バッファー、静菌剤及び製剤をレシピエントの血液又は組織の細胞と等張にする溶質を含有してもよい水性及び非水性無菌注射液;並びに懸濁剤及び増粘剤を含んでもよい水性及び非水性無菌懸濁液が挙げられる。製剤は、単位用量又は複数回用量の容器、たとえば密封されたアンプル及びバイアルで提供されてもよく、使用直前に無菌液体担体、たとえば注射用水の添加のみを必要とする、フリーズドライ(凍結乾燥)又は等価の安定状態で保存されてもよい。即席の注射用溶液及び懸濁液は、当業者により一般的に用いられる無菌の粉末、顆粒、及び錠剤から調製されてもよい。
ある特定の態様において、単位用量製剤は、投与される成分の用量若しくは単位、又はその適切な分割量を含有するものである。上記で特に言及された成分に加えて、本明細書の製剤は、当業者により一般的に用いられる他の作用物質を含んでもよいことが理解されるべきである。
免疫原性組成物として用いられるものを含む、本明細書の組成物は、異なる経路、たとえば、頬側及び舌下を含む経口、直腸、非経口、エアロゾル、経鼻、筋肉内、皮下、皮内、経皮(たとえば、パッチに基づいた送達)、並びに局所を通して投与されてもよい。それらは異なる形で投与されてもよく、その形には、溶液、乳濁液及び懸濁液、ミクロスフェア、粒子、微小粒子、ナノ粒子並びにリポソームが挙げられるが、それらに限定されるものではない。いくつかの態様において、免疫原性組成物は経口で投与される。
一つの好ましい側面において、投与様式は経口投与である。
投与は、飼い慣らされたペットだけでなく、リッサウイルスにより感染し得る野生生物及び野良動物を保護及び治療するための餌を介して行われてもよい。
好ましい側面において、投与は、イヌを保護及び治療するための餌を介して行われる。
好ましくは、リッサウイルスは狂犬病ウイルスである。
投与の体積は、投与経路によって変わる。当業者は、異なる投与経路について適切な体積を決定することができる。
投与は、単一又は複数回用量によって達成することができる。本開示の関連における対象へ投与される用量は、時間をかけて有益な治療的応答を誘導する、たとえば、リッサウイルス感染又は狂犬病の発生を防止するのに十分であるべきである。必要とされる用量は、たとえば、対象の年齢、体重、及び一般的な健康状態によって変化する場合がある。
好ましくは、投与は、単一用量を用いて実施される。単一用量ワクチンの利点には、免疫刺激に加えて、費用対効果及び送達の容易さが挙げられる。
各投薬における薬学的組成物の量は、著しい副作用なしに免疫刺激応答を誘導する量として選択される。そのような量は、どの特定の組成が用いられるか、及びそれがどのようにして投与されるかによって変化する。初回量は約1μg~約1mgであってもよく、いくつかの態様では、約10μg~約800μgであり、さらに他の態様では、約25μg~約500μgである。免疫原性組成物の初回投与後、対象は、適切に間隔を空けて、1回又は数回のブースター投与を受けてもよい。ブースター投与は、約1μg~約1mgであってもよく、他の態様では、約10μg~約750μg、さらに他の態様では、約50μg~約500μgであってもよい。1~5年間、たとえば3年間の間隔での定期的なブースターが、防御免疫の望ましいレベルを維持するために望ましい場合がある。好ましい態様において、対象は、本明細書に記載の薬学的組成物の単一用量を受け、好ましい態様において、対象は、経口で送達される、本明細書に記載の薬学的組成物の単一用量を受ける。
この明細書の説明及び特許請求の範囲を通して、単語「含む(comprise)」及びその単語のバリエーション、たとえば「含むこと(comprising)」及び「含む(comprises)」は、他の添加物、コンポーネント、整数、又は工程を排除することを意図されない。
実施例1 材料及び方法
発現ベクターの構築及び変異誘発
GB1融合STAT1発現ベクターを、完全長STAT1(4~750)及びSTAT1-CCD-DBD(136~490)に対応する遺伝子をpGEV2ベクターへ挿入することにより作製し、これは、GB1と発現タンパク質の間にトロンビン切断可能リンカー及びC末端His6タグを有するGB1融合タンパク質を生成する。完全長STAT1をまたpGEX6P3へクローニングして、GST-STAT1を産生した。
C末端システイン(Cys297)がセリンへ変異したNiP-CTD遺伝子(残基186~297)を、pET28aベクターのNdeI-EcoRI部位へ、TEV切断部位を含むHis6タグ付きタンパク質としてクローニングした。GFP融合NiP-CTD(GFP-NiP-CTD)は同様にクローニングされ、NiP-CTD配列と共に超安定な単量体GFPを含んだ。Nタンパク質のNペプチド(aa363~414)をコードするDNAを、pGEX-6P-3ベクターへBamHI-XhoI制限部位を用いて挿入し、N末端GSTタグ、続いてPreScissionプロテアーゼ切断部位を有した。
PrimeSTAR Max DNAポリメラーゼ(Takara)を用いて、製造会社の使用説明書に従い、変異をNペプチド又はNiP-CTD構築物へ導入した。変異誘発プライマーを設計し、化学的コンピテントTop10大腸菌細胞に形質転換する前に、PCR混合物を、DpnIを用いて37℃で1.5時間、消化した。その変異を有するプラスミドを、単一コロニーから単離し、シーケンシングにより確認した。
Pタンパク質の哺乳動物細胞発現について、完全長Ni-及びCVS-Pタンパク質、CVS PΔ30並びに変異体Ni-Pを、他の実験室が説明するように、pEGFP-C1へクローニングした。
タンパク質発現及び精製
GB1-STAT1構築物を、大腸菌BL21(DE3)において、2YT自己誘導培地中、16℃、225~230rpmで振盪させながら、発現させた。GB1-STAT1バリアントを、以下のとおりに精製した。500mL培養物からのペレットを50mL抽出バッファー(50mM NaHPO、300mM NaCl、10mMイミダゾール、pH7.4)中に再懸濁し、ホモジナイズし、溶解させた(Avestin EmulsiFlex C3細胞粉砕機)。遠心分離(13,000g、30分間、4℃)後、上清を濾過し(0.22μmフィルター)、重力流カラムに充填された5mL Talon(登録商標)金属親和性樹脂(Clontech, TAKARA)へアプライした。4℃での90分間の結合後、結合していないタンパク質を洗浄(100mLの抽出バッファー)により捨てた;GB1融合タンパク質を溶出した(50mM NaHPO、300mM NaCl、300mMイミダゾール、pH7.4の80mL)。MWCO 10kDa(GB1-STAT1の短縮型)又は30kDa(完全長GB1-STAT1)を含む溶出画分を、Amicon Ultra-15を用いて1.5mLへ濃縮し、50mM NaHPO、100mM NaCl、1mM DTT、pH6.8と予め平衡に達し、且つ1mL/分の流速で流すHiLoad(商標)16/60 Superdex(商標)200 prep gradeカラムでのサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)によりさらに精製した。溶出した1mL画分を収集し、プールし、再濃縮した。
遠心分離後、濾過された上清を、50mM NaHPO、300mM NaCl、1mM DTT、pH7.4中で予め平衡に達した5mLのグルタチオンSepharose 4 Fast Flow樹脂(GE Healthcare)に結合させることを除いて、GSTタグ付きSTAT1を上記と同様に精製した。90分後、結合していないタンパク質を除去し、GST-STAT1を溶出した(50mM NaHPO、300mM NaCl、10mM還元型グルタチオン、1mM DTT、pH7.4の80mL);3Cプロテアーゼ(100μlの精製された96μM GST融合3Cプロテアーゼ)を用いて4℃で一晩、切断した;上記のように、1.5mLへ濃縮し、SECでさらに精製した。
非標識のNiP-CTD、NiP-CTDの変異体及びGFP-NiP-CTDの変異体を、GB1-STAT1構築物と同様に発現させた;一方、15N標識NiP-CTD及び変異体を、唯一の窒素源として15NHClを用いる自己誘導培地中に発現させた。NiP-CTD変異体を13C及び15N同位元素で標識するために、細胞を、唯一の窒素源及び炭素源として1g/Lの15NHCl(Sigma-Aldrich)及び3g/LのD-[13C]グルコース(Sigma-Aldrich)を追加したN-5052中で成長させた。細胞を、0.6~0.7のOD600まで37℃で成長させ、16℃へ移し、0.4mM IPTGで誘導し、225~230rpmで振盪させながら一晩、タンパク質を発現させた。H、15N-標識NiP-CTDを発現させるために、細胞を、O(Sigma-Aldrich)中1g/Lの15NHCl及び2g/LのD-[H]-グルコース(Cambridge Isotope Laboratories)で調製されたN-5052培地において成長させた。5mlの前培養物を、37℃で6~7時間インキュベートされた単一コロニーから調製した。その後、細胞を、遠心分離し、洗浄し、O中に調製され、且つ炭素源として-グルコースを含むN-5052培地へ再懸濁して、一晩培養した。重水素化培地に適応した細胞をペレット化し、洗浄し、D-[H]-グルコースを追加したN-5052培地中に希釈した。16℃に適応させた後、0.7~0.8のOD600において0.4mM IPTGを加えることにより誘導した後、一晩、タンパク質発現を実施した。全てのNiP-CTDタンパク質を、Talon(登録商標)金属親和性樹脂で精製し、TEVプロテアーゼでの切断後、SECに供した。HiLoad(商標)16/60 Superdex(商標)75 prep gradeカラムをNiP-CTDに用いた;一方、HiLoad(商標)16/60 Superdex(商標)200 prep gradeカラムをGFP-NiP-CTDに用いた。NiP-CTDの精製のさらなる詳細は記載されている。
NiP-CTDの変異体を、野生型についての上記のように精製した。変異の、発現したタンパク質の溶解性への効果を評価するために、各変異体を発現する細菌培養物の類似した体積を溶解し、可溶性上清及び不溶性デブリへ分画し、SDS-PAGEにより分離した。溶解度指数を、Image Lab 5.2.1(Biorad)を用いて、測定されたゲル上のバンド強度を用いて計算した。
RABVのNペプチド(Nタンパク質、残基363~414、S389E)の15N-標識を、発現がpGEX6P3ベクターを用いて調製されたGST融合としてであることを除いて、NiP-CTDと同様に行った。15N-標識Nペプチドを精製するために、抽出バッファーが50mMリン酸ナトリウム、300mM NaCl、1mM DTT、pH7.5であることを除いて、細胞ペレットを、NiP-CTD精製について記載されているように処理した。細胞粉砕及び遠心分離後、透明な上清を重力流カラムへ充填された5mlのグルタチオンセファロース高性能樹脂(GE Healthcare)と4℃で結合させた。2時間後、結合していない材料を、100mL抽出バッファーで洗浄することにより除去した。カラム上での切断を、3Cプロテアーゼ(96μMの濃度を有する100μLの精製された自家製GST融合3Cプロテアーゼ)を用いて4℃で4時間にわたって実施した。切断されたペプチドを、20mLの抽出バッファーでの洗浄による重力流によってカラムから溶出した。Amicon Ultra-15(MWCO 3kDa)を用いる5mLへの濃縮後、ペプチドを、バッファーA 0.1%トリフルオロ酢酸、バッファーB 0.1%トリフルオロ酢酸を含む100%アセトニトリルを用いるAgilent Zorbax 300SB-C18カラムでの逆相高速液体クロマトグラフィー(RP-HPLC)を用いて、さらに精製した。収集された画分をプールし、凍結乾燥し、さらなる使用のために-20℃で保存した。得られた最終収量は、3~5mg/Lの細菌培養物であった。
円二色性(CD)分光光度法
CD分光光度法を、410 SF円二色性分光計(AVIV Biomedical, Lakewood, NJ)を用いて実施した。測定は、25℃において、0.1cmパス長を有する石英キュベット及び50mM NaHPO、100mM NaCl、1mM DTT、pH6.8中の0.1~0.2mg/mLのタンパク質を用いた。0.5nmの増分及び1.0秒の平均時間を用いて、190~260nmの波長範囲がスキャンされた。各タンパク質について、3個のスキャンが記録され、平均され、3個の平均バッファースキャンから引き算された。平均残基楕円率(MRE)(度・cm・dmol-1)はMRE=θ・MRW/10・l・c(式中、θが楕円率(ミリ度)であり、lがパス長(cm)であり、cがタンパク質濃度(mg/mL)である)を用いて計算され、MRWは、MRW=Mr/(N-1)(式中、Mrがタンパク質のMW(Da)であり、Nが残基の数である)として計算された平均残基重量である。STAT1バリアント及びNiP-CTD(野生型及び変異体)の二次構造解析を、DichroWebにおいてプログラムCDSSTRを用いて行った。
NiP-CTD(野生型及び変異体)の熱アンフォールディングを、試料温度を20℃から90℃へ1℃/分で上昇させることにより測定した。222nmにおける標準化楕円率値を温度の関数としてプロットし、二状態転移(式1)へフィッティングし、フォールディングとアンフォールディングについての熱容量の変化なしと仮定し、転移前と転移後の変化を補正することにより、熱アンフォールディング転移及び中間点の融解温度(T)を計算した:
Figure 2022528742000002
式中、Yが所定の温度において観察された楕円率であり、Y(Y)及びβ(β)が傾き及び転移前と転移後の傾きの切片である;Tが温度(℃)であり、Tが中間点の融解温度であり、ΔHTmがTにおけるエンタルピーである。
NiP-CTDとSTAT1相互作用の分析超遠心
沈降速度分析超遠心(SV-AUC)実験を、An50 Tiローターを備えたBeckman Optima XL-I AUC(Beckman Coulter, IN)において行った。全てのタンパク質試料を、SV-AUCバッファー(50mM NaHPO、100mM NaCl、2mM TCEP、pH6.8)に対して透析し、そのバッファーを各実験についての参照として用いた。GB1-STAT1タンパク質をさまざまなモル濃度で含有する試料をEponダブルセクター中心部の試料コンパートメントへ、バッファーを参照コンパートメントへロードした。試料を50,000rpmのローター速度、20℃で遠心分離し、280nmの波長で連続的にモニターした。蛍光検出SV-AUC(FDS-AUC)実験を、蛍光検出システム(AVIV Biomedical、Lakewood, NJ)を備えたBeckman Optima XL-A AUCにおいて行った。GFP-NiP-CTDの濃度を10μMで一定に維持し、一方、濃縮されたGB1-STAT1バリアントを、5μM~40μMの範囲でSV-AUCバッファー中に希釈した。試料を50,000rpmのローター速度、20℃で遠心分離し、連続的にモニターした。データを、0S~15Sの範囲の100個の沈降係数増加を用いてp=0.95の正則化パラメータでプログラムSEDFITにおいてフィッティングした。摩擦係数比をフィッティングし、蛍光検出実験について、メニスカス位置もフィッティングした。
NMRデータ取得
NMR実験について、調製されたNiP-CTD及びSTAT1試料を、10%DO/90%HO中の最終試料を作製する前に、同じバッファー(50mM NaHPO、100mM NaCl、及び1mM DTT、pH6.8)において透析した。全てのNMRデータを、三重共鳴クライオプローブを備えたBruker Avance IIIHD 700MHz分光計において25℃で取得した。野生型NiP CTDのH、13C、15N共鳴の完全に近い帰属が他の実験室で報告された(Biological Magnetic Resonance Bank、アクセッションコード27498)。NiP-CTD W265G/M287V及びF209A/D235A変異体のバックボーン(HN、15N、13Cα、13Cβ、13C’)共鳴を帰属させるために、均一に13C-15N標識されたタンパク質を用いる3D実験(HNCO、HN(CA)CO、HNCACB、HNCOCACB)についてデータを収集した。2D 15N,H異核種単一量子コヒーレンス法(15N,H HSQC)スペクトルを、伝統的なアプローチを用いて収集し、一方、全ての3Dスペクトルを、10%非一様サンプリング(NUS)及びPoissonギャップサンプラーを用いて記録した。スペクトルを、qMDDを用いる圧縮センシングアルゴリズムで再構成し、NMRPipeを用いて処理し、NMRFAM-SPARKYで分析した。
15N-標識NiP-CTDとGB1-STAT1の間の相互作用を、1:1の比におけるNiP-CTDとGB1-STAT1のスペクトルを取得することによりモニターした。転移交差飽和実験について、本発明者らは、90%O/10%HOにおいて、500μMの均一標識H-15N NiP-CTDを50mMリン酸ナトリウム、100mM NaCl、1mM DTT、pH6.8中の50μM GB1-STAT1又はGB1-STAT1-CCD-DBDと混合することにより試料を調製した。STAT1と混合する前に、H-15N NiP-CTDを同じバッファー中に室温で8時間、その後、4℃で2日間、保ち、アミド交換が平衡に達するようにした。本発明者らの研究に用いられた2D 15N,H TROSY-HSQCパルススキーム及びWURST H-飽和パルス(15ms、2800Hzバンド幅)は記載されているとおりであった。オン/オフ飽和についての交互列;Hにおける12ppm(2048個のデータ点)及び15Nにおける27ppm(512個のデータ点)のスペクトル幅での25%非一様サンプリング及びPoissonギャップサンプラーを用いてデータを取得した。脂肪族プロトンNiP-CTDのWURST飽和は2sであり、飽和周波数は、オン共鳴について0.9ppm及びオフ共鳴について-50ppmに設定された。各転移交差飽和実験を6~13時間、列あたり64~112個のスキャン、及び1sのスキャン間のリサイクル時間で取得した。スペクトルを、qMDDを用いる圧縮センシングアルゴリズムで再構成し、NMRPipeを用いて処理した。
RABV Nペプチドの野生型及び変異体NiP-CTDとの結合をモニターするために、2D 15N,H HSQCによりモニターされる滴定を、増加性濃度(25、50、100、200、400、500μM)の非標識NiP-CTDバリアントと共に50μMの15N-標識Nペプチドを用いて行った。滴定中、NMR試料の体積を、10%の変動内に維持した。平均化学変化を以下から決定した:
Figure 2022528742000003
解離定数(K)を、最も大きいシフトを示し、且つ滴定中速い交換状態のままであった十分に分離したピークを用いて測定した。データを、二状態交換を仮定する非線形曲線にフィッティングした(xcrvfit 4.0.12;Boyko及びSykes、University of Alberta、www.bionmr.ualberta.ca)。
野生型及び変異体NiP-CTDの水素-重水素交換を、600MHz Bruker Avance III分光計において25℃及びpH6.8での2D H-15N HSQCスペクトルの取得によりモニターした。50mM NaHPO、100mM NaCl、1mM DTT、pH6.8、100% DO中に予め平衡に達したillustra NAP-5カラムに250μM試料を通過させることにより交換を開始した。データを取得し、Hにおける13ppm(2048個のデータ点)及び15Nにおける26ppm(256個のデータ点)のスペクトル幅であった。25%サンプリングでの取得にNUSを用いた。各スペクトルについて、15Nデータ点あたり16個のスキャンを取得し、20分間の取得時間を生じた。1番目のスペクトルの取得は、最初の交換から8分後に生じた。交換率(k)は、単一指数にフィッティングすることにより決定された:
Figure 2022528742000004
式中、Iはピーク強度であり、kは交換率であり、tは時間である。野生型タンパク質と変異体タンパク質との間の交換の自由エネルギーの差(δΔG kJ/mol)は、以下から決定された:
Figure 2022528742000005
式中、Rは気体定数であり、Tは温度(K)であり、ka1及びka2は同じプロトンについての交換率である。
哺乳動物細胞培養
HEK-293-T細胞を、10%ウシ胎仔血清(FCS)を追加したダルベッコの最小必須培地(DMEM)中で、37℃、5%COで培養した。
ルシフェラーゼレポーター遺伝子アッセイ
I型IFNの誘導又はI型IFNシグナル伝達を測定するためのデュアルルシフェラーゼアッセイを、以前に記載されているように実施する。簡潔に説明すると、24ウェルプレートで培養されたHEK-293-T細胞に、完全長野生型又は変異型Pタンパク質をコードするpEGFP-C1構築物、pRL-TK(Promega)(ウミシイタケルシフェラーゼを構成的に発現する)、及びpISRE-Luc(Stratagen)又はpGL3-IFNbのいずれか(それぞれ、ISREプロモーター又はIFNβプロモーターの制御下でホタルルシフェラーゼを発現する)を、Fugene(Promega)又はLipofectamine 2000(ThermoFisher)を用い、製造会社の使用説明書に従って、同時トランスフェクションする。
IFNシグナル伝達のアッセイについて、トランスフェクションから7時間後、デュアルルシフェラーゼアッセイによる分析前に16時間、細胞を1000U/ml IFNα(PBL Interferon Source)で処理する。相対的ルシフェラーゼ活性を、以前に記載したように、ホタルルシフェラーゼ活性をウミシイタケルシフェラーゼ活性に対して正規化し、陽性対照試料(PΔ30を発現し、かつIFNで処理された細胞)の値に対して、正規化された値を計算することにより決定する(図5)。
IFN誘導アッセイについて、同時トランスフェクションは、RIG-I-フラグ(RIG-Iシグナル伝達を活性化するため)及び/又はRIG-IのトランスフェクションもPタンパク質プラスミドもない、試料についてトランスフェクションされた総DNAを等しくするためのpUC-19を含む。ルシフェラーゼ活性は、トランスフェクションから24時間後、デュアルルシフェラーゼアッセイにより測定される。相対的ルシフェラーゼ活性は上記のように、ホタルルシフェラーゼ活性をウミシイタケルシフェラーゼ活性に対して正規化し、Pタンパク質なしでpUC-19及びRIG-I-フラグを発現する陽性対照試料についての値に対して、正規化された値を計算することにより決定される。
ミニゲノムアッセイを以前に記載されているように実施する。簡潔に説明すると、12ウェルプレートに播種されたHEK-293-T細胞に、0.4μg pRVDI-luc、0.6μg pC-RN、0.2μg pC-RL及び0.1μg野生型及び変異体Pタンパク質をコードするpEGFP-C1をトランスフェクションする。細胞を、48時間後、溶解し、上記のように、ホタルルシフェラーゼ活性について分析する。
感染細胞におけるIFNシグナル伝達の分析について、ISREの制御下でルシフェラーゼを発現する細胞(たとえば、STING-37レポーター細胞)に野生型又は変異型組換えウイルス(たとえば、Tha、CE-NiPウイルス)を感染させ、又は感染させない。インキュベーション後、細胞をIFNα無し又は有りで処理し、ホタルルシフェラーゼキット(Promega)を用いて分析する。
STAT1局在化の共焦点レーザー走査型顕微鏡法(CLSM)分析
Cos7細胞を、カバーガラス上に播種し、次の日、それに、野生型又は変異体Ni-Pを発現するpEGFP-C1プラスミドを、Lipofectamine(ThermoFisher)を用いて、製造会社の使用説明書に従ってトランスフェクションした。トランスフェクションから16時間後、細胞を、10分間の3.7%ホルムアルデヒドでの固定化及び5分間の90%メタノールでの透過処理の前に30分間、IFNα無し又は有りで処理する。細胞を、抗STAT1抗体、続いてAlexa Fluor-568コンジュゲート型二次抗体で免疫染色する。カバーガラスを、スライドガラス上にMowiolマウンティング溶液を用いてマウントする。細胞をCLSMにより画像化する。
免疫沈降(IP)及びイムノブロッティングアッセイ
免疫共沈降(co-IP)アッセイを、以前に記載されているように実施する。簡潔に説明すると、GFP融合Pタンパク質を発現するようにCOS7細胞をトランスフェクションし、次いで、0.5%FCSを含むDMEM中で一晩インキュベートする。その後、細胞を無血清DMEM中で(1時間)インキュベートし、1000U/ml IFNαで処理する。インキュベーション後、細胞をPBSで2回洗浄し、細胞溶解バッファー(10mM Tris-HCl、150mM NaCl、0.5mM EDTA、0.5%NP-40、pH7.5)中へ収集する。可溶化液を27Gの針に10回通過させ、氷上でインキュベートし(30分間)、遠心分離(12000g、10分間、4℃)により清澄化する。
可溶化液の10%(「インプット」試料)をSDS-PAGEローディングバッファー中に可溶化し、残りを、製造会社の使用説明書に従ってGFP-Trapシステム(Chromotek)を用いるco-IPに供し、その後、SDS-PAGEローディングバッファーを用いて溶出する。インプット及びco-IP試料を、SDS-PAGEにより分離させ、その後、抗pY-STAT1抗体、抗STAT1及び抗GFP、続いて、HRPコンジュゲート型二次抗体を用いるウェスタンブロッティング及び分析、並びにWestern Lightening ECL試薬(Perkin Elmer)及びGel Doc(商標)XR+Gel Documentationシステムを用いる検出を行う。
逆遺伝学及びウイルス産生
組換えウイルスを、以前に記載されているように、狂犬病ウイルスのゲノムを有するプラスミドを用いて作製する。変異を、Wiltzer et al., (JID, 209: 11(1) 1744)に記載されているようにオーバーラップPCRによりCE-NiP-WTゲノムプラスミドに導入し、組換えウイルスをBHK/T7-9細胞においてレスキューする。ウイルスストックを、NA細胞において調製し、力価を、再び以前Wiltzerらに記載されているように、フォーカス形成アッセイにより決定して、フォーカス形成単位(ffu)/mLを計算した。
in vivo実験
病原性実験を、以前に記載されているように実施する;簡潔に説明すると、BALB/Cマウスに1000FFUsの組換えRABVの筋肉内注射により感染させ、21日間以上モニターする。晩期感染症状が出現した時(人道的エンドポイント)、マウスを屠殺する。
統計解析
スチューデントt検定(独立、両側)を用いてp値を計算するためにPrismバージョン6ソフトウェア(Graphpad)を統計解析に用いる。生存曲線についてのp値を計算するために、ログランク(Mantel-Cox)検定を用いる。
実施例2 STAT1の発現、精製及び解明
いくつかのSTAT1の構造研究はタンパク質の短縮型を用いており、問題のある発現、精製及び溶解性を示唆している。Pタンパク質-STAT1相互作用を評価するために、完全長STAT1、並びにコイルドコイル及びDNA結合ドメインからなる短縮型(STAT1-CCD-DBD)を、GST融合体として発現させた。アフィニティクロマトグラフィーによる精製後、これらのタンパク質の収量はいずれも1Lの培養物から5mgであった。GSTタグの除去及びSECによる精製後の収量は2mg未満であった。SDS-PAGEは、SECの空隙容量において溶出するSTAT1タンパク質の50%より多くの凝集物を示した。さらに、精製されたSTAT1及びSTAT1-CCD-DBDは、室温でほぼすぐに又は4℃で8時間以内に沈降を開始し、タグを使用しない場合の安定性は低い。
収量及び溶解性を改善するために、溶解性増強タグとしてGB1融合タグを試験した。N末端GB1タグ及びC末端Hisタグと共に発現する完全長STAT1(GB1-STAT1)は、発現した融合タンパク質の80%より多くが、細胞溶解後の可溶性画分に存在することを示した。同様の結果が、融合体GB1-STAT1-CCD-DBDについて観察された。アフィニティクロマトグラフィー及びSEC後に得られたタンパク質の総量は、いずれも培養物の1Lあたり約30mgであった。切断型GST-STAT1融合体とは対照的に、SECはほとんど凝集を示さず(図6)、したがって、GB1タグが、STAT1の発現、安定性及び溶解性を著しく増強し、GSTタグによる精製とその後のGSTの除去と比較して15倍を超える収量の改善を可能にしている。
STAT1のGB1タグ化と短縮型の潜在的な構造に対する影響を決定するために、CD分光光度法を用いて二次構造を推定した(図7)。どちらの構築物も、フォールディングされたタンパク質と一致したスペクトルを示した。GB1-STAT1及びGB1-STAT1-CCD-DBDについての実験的な二次構造の値は、計算された値とよくフィットし(図7c)、正しいフォールディングを示唆している。SV-AUC実験を行い、タンパク質の流体力学的性質及び予想されるタンパク質間の相互作用を形成する能力を解明した。沈降係数分布c(s)は、GB1-STAT1(図8a及び図9)が、濃度30、50及び80μMで、主要種及び2つの少数種を形成し、主要なピークが、予想されるGB1-STAT1二量体に対応する約6.5Sの平均重み係数、及び186.8kDaの推定分子量(二量体の191kDaの理論量に一致)を有することを示した。より小さいピーク(約3.7S、約9.5S)は、少量の単量体及び多量体STAT1に対応する可能性が高い。GB1-STAT1の摩擦係数比は1.7で、伸長した形を示唆している。(10及び20μMでの)GB1-STAT1-CCD-DBDの沈降係数(図8b及び図10)は、約48.9kDaの推定分子量に対応し、単量体GB1-STAT1-CCD-DBD(50kDa)の理論値に近く、U-STAT1二量体化を安定化させるN末端ドメイン(ND)の非存在と一致する、約2.9Sの平均重み係数を有する主要種を同定した。GB1-STAT1-CCD-DBDの摩擦係数比は1.5で、これも非対称的な形を示している。
実施例3 Pタンパク質のSTAT1相互作用表面の解明
Pタンパク質のシグナル伝達兼転写活性化因子1(STAT1)相互作用表面を解明するために、本発明者らは、Pタンパク質 CTDとSTAT1の複合体を調べた。
簡潔に説明すると、本発明者らは、GFPでタグ付けされた、RABVのニシガハラ(Nishigahara)株のP-CTD(NiP-CTD)を発現させ、精製した。FDS-AUC実験を、5、10及び20μMの非蛍光GB1-STAT1タンパク質で滴定する、10μM GFP-NiP-CTDに実施し(図8c及び図11)、GFP-NiP-CTD/GB1-STAT1複合体に起因する約7.4Sの新しいピークが明らかにされた。GB1-STAT1-CCD-DBDを用いた滴定(図8d及び図12)は、GFP-NiP-CTDピークの急激な減少及び3.7S前後の新しい種の出現を明らかにした。したがって、STAT1タンパク質はNiP-CTDと相互作用している。1:1結合を仮定し、且つ遊離及び複合体化GFP-NiP-CTDのピーク呼出し量を考慮して、本発明者らは、GB1-STAT1-CCD-DBDの親和性がおよそ10~20μM(K)であると推定する。
上記データは、Ni-Pタンパク質のSTAT1相互作用表面がP-CTD内にあり、且つSTAT1-CCD(コイルドコイルドメイン)-DBD(DNA結合ドメイン)に関与することを示している。AUC実験が、NiP-CTDがU-STAT1と弱く結合することを示したため、15N,H-標識NiP-CTD及び14N,H-標識GB1-STAT1-CCD-DBD又はGB1-STAT1を用いた転移交差飽和NMR実験(図13)を行った。STAT1-CCD-DBDに関して、タンパク質配列では離れているがCTD構造では近位にあるNiP-CTDの2つの領域(配列番号1で示されるアミノ酸配列におけるGlu200~Ser210(領域A)及びLeu234~Lys239(領域B))のアミド共鳴は、大幅に減弱された(図1)。このデータは、領域A及び領域BがPタンパク質のSTAT1相互作用表面の一部を形成し、STAT1-CCD-DBDと直接接触し、一方、遠位の領域Cは、N末端及び/又はC末端ドメインが関与する異なる相互作用を形成することを示している。
GB1-STAT1を用いた実験は、これらの領域が減弱されていることを確認し、完全長STAT1(図1A)を用いてのみ明らかにすることが可能なNiP-CTDとSTAT1の間の広範な界面を示す配列番号1で示されるアミノ酸配列の第3の領域Gln275~Val278(領域C)の共鳴の減弱を付加的に示した。このデータは、領域Cが、Pタンパク質のSTAT1相互作用表面の一部を形成することを示している。
以前の実験は、Wホール残基Trp265及びMet287の変異が、STAT1の結合及びアンタゴニズム、並びにin vivoでのウイルス病原性を阻害することを示し、WホールがPタンパク質のSTAT1相互作用表面の一部を形成する可能性があることを示唆した。特に、本発明者らの実験は、結合にWホールが関与せず、Wホールが最も減弱された残基から遠いようであることを示している(図1)。重要なことには、Trp265のインドールNHは全く減弱されず(図13)、この残基の側鎖が結合部位の一部ではないことを裏付けている。これらのデータは、WホールがPタンパク質のSTAT1相互作用表面の一部を形成しないことを示している。
実施例4 Pタンパク質のSTAT1相互作用表面におけるアミノ酸置換がSTAT1アンタゴニズムを変化させる
NiP-CTDの新しく提案されたSTAT1結合部位を検証するために、アラニン点変異を、完全長ニシガハラ(Nishigahara)Pタンパク質(Ni-P)に導入し、哺乳動物細胞におけるSTAT1のアンタゴニズムを、IFN依存性ルシフェラーゼレポーター遺伝子アッセイを用いて評価した。NiP-CTDの残基(図5)を、共鳴の減弱の程度及び表面露出(図1)に基づいて選択した。アッセイには、野生型Ni-P(NiP-wt又はwt)及びCVS Pタンパク質(CVS-P又はCVS-wt)が含まれ、それらは、STAT1アンタゴニズムに機能的で、CVS-PはC末端の30残基が欠失している(CVSD30又はΔ30)。CVSD30は標準対照で、最後の2つのヘリックスがなく、その結果、CTDにおいてフォールディング化構造を欠き、そのため、STAT1ターゲティング、複製、及びおそらく他のCTD関連機能が欠損しているタンパク質を生じる。
単一変異及び複合変異として、Wホール変異W265G及びM287Vを含有するNi-Pが含まれ、複合変異はCVS-PによるSTAT1アンタゴニズムを強く損なう。予想したように、野生型Ni-PはIFN依存性シグナル伝達を抑制し(ルシフェラーゼの誘導の低下により示される)、CVSD30には大きな欠陥があった(図5A)。Ni-P W265G/M287Vも、明らかに欠陥を生じたが、これはCVSΔ30についての欠陥より程度が低いようであった。対応する残基で変異したCVS-Pについての以前のデータと一致して、Ni-P W265G及びM287Vは、部分的に欠陥を生じるようであった。
アミノ酸置換を含む新しい変異体のうち、A206E(図5B)、F209A(図5A)、D235K(図5B)及びD235A(図5A及び図5B)のSTAT1アンタゴニスト機能が低下し、多くの場合、W265G又はM287Vのそれと類似した又はそれより大きく、且つ試験された他の変異体のそれを超える程度で低下した(図5)。これらの残基の重要性をさらに試験するために、二重変異体F209A/D235A及びA206E/D235K(図5A及び図5B)を調製し、このように、領域A及びBのそれぞれに由来する1つの残基を組み合わせた(図1a);2つの隣接する負に帯電した側鎖の変異の複合効果を試験するために、両方が領域B内にあるD235A/D236Aを組み合わせた変異体(図5A)を作製した。データはD235A/D236A変異の組合せによるSTAT1アンタゴニスト機能のさらなる部分的損失を示唆したが、F209A/D235A及びA206E/D235Kは、IFN-アンタゴニスト機能の消失を生じ、それは、PΔ30に匹敵した(図5A及び図5B)。特に、W265G/M287Vの明らかな効果にも関わらず、F209A/D235A及びA206E/D235Kの変異は、より大きい欠陥を引き起こすことが観察され、後者の変異が、NiP-CTDによるSTAT1相互作用により強力に影響することを示唆した(図5A)。
これらのデータは、Pタンパク質のSTAT1相互作用表面におけるアミノ酸置換がSTAT1アンタゴニズムを変化させることを示している。特に、このデータは、Pタンパク質のC末端ドメインのαヘリックス1、αヘリックス2及び/若しくはαヘリックス5内の、又はこれらのαヘリックスに隣接した1つ以上のアミノ酸置換が、STAT1アンタゴニズムを変化させる可能性があることを実証している。
これは、1つ以上のアミノ酸置換がPタンパク質のIFNアンタゴニスト活性を調節できることも実証している。
F209A/D235A変異のIFN/STAT1依存性シグナル伝達のアンタゴニズムへの効果がSTAT1との相互作用の変化によることを確認するために、相互作用をin vitroでNMRにより評価した。15N-標識野生型NiP-CTDの等モルのGB1-STAT1での、2D H,15N HSQCによりモニタリングされる滴定を調べ、野生型NiP-CTDのGB1-STAT1の二量体(約200kDaの複合体を形成する)との結合について予想されるとおり、88個の十分に分離したピークについての共鳴強度の平均52%の損失を生じた(図14a)。興味深いことに、IFNシグナル伝達アッセイにおけるPタンパク質のアンタゴニスト機能への明らかな(不完全ではあるが)阻害効果(図5A)にも関わらず、NiP-CTD W265G/M287Vは、野生型と類似した広幅化パターンを生じ、83個の十分に分離したピークについて強度の平均41%損失であった(図14b)。対照的に、NiP-CTD F209A/D235AのGB1-STAT1での滴定は、ほとんど広幅化を示さず、85個の十分に分離したピークについて強度の平均7%損失であった(図14C)。したがって、W265G/M287V変異はSTAT1との結合を低下させるが、消失させず、STAT1シグナル伝達のアンタゴニズムへの不完全な効果と一致し、一方、F209A/D235Aは強く障害され、IFNアンタゴニスト機能の完全な損失と一致している。これらのデータは、Pタンパク質のSTAT1相互作用表面におけるアミノ酸置換がPタンパク質のSTAT1との相互作用に干渉できることを示している。
Pタンパク質/STAT1相互作用の最初の同定は、STAT1-CCD-DBDが十分であることを示し、STAT1チロシンリン酸化(C末端トランス活性化ドメイン、TADにおける保存残基で生じる;図7)が必要とされないことを示している。しかし、転移交差飽和データ(図1)は、STAT1 C末端ドメイン又はN末端ドメインのいずれかによる潜在的な寄与を示し、ウイルス-STAT複合体が複雑な界面を含んでいる可能性があることを示している。重要なことには、例4のデータは、Pタンパク質/STAT1相互作用に関与する残基がSTAT1アンタゴニズムに関与することを示している。
実施例5 Wホールにおけるアミノ酸置換はPタンパク質を全体的に著しく不安定化させる
F209A/D235A又はW265G/M287V変異を有するP-CTDの立体構造の完全性を評価するために、単一又は二重変異を有するNiP-CTDを発現させ、精製した(図6)。重要なことには、全ての単一変異体及びNiP-CTD F209A/D235Aは可溶性タンパク質として発現し(>60%)、NiP-CTD W265G/M287Vは、主にペレット画分中で発現し(細胞溶解上清で10%)、pY-STAT1アンタゴニズムの欠陥は正しいフォールディングが喪失したことによる可能性があることを示唆した。
W265G/M287V及びF209A/D235A変異タンパク質の構造の完全性を評価するために、13C、15N標識NiP-CTD変異体を作製し、三重共鳴実験により15N、NH、13Cα、13Cβ及びC’共鳴を帰属した。13Cα及び13Cβはタンパク質の二次構造に感受性があり、正及び負の傾向は、それぞれ、α-ヘリックス及びβ-シートを示すので、SSPによる差を評価した。野生型NiP-CTDで決定された二次構造は、CVS P-CTDのX線結晶構造(pdb:1vyi)と一致し、野生型と変異体タンパク質の間で大幅な差はなかった(図4a)。しかし、野生型NiP-CTDに対するW265G/M287V(図4b)及びF209A/D235A(図4c)のH-15N平均化学シフトの変化を比較すると、予想したように、変異部位の近くでの変化が認められ、W265G/M287Vでは、フォールディングされた構造におけるこれらの部位から遠い領域での変化も認められ、全体的なフォールドへの影響を示唆した。
タンパク質の安定性を評価するために、野生型、F209A/D235A及びW265G/M287V NiP-CTDで水素-重水素交換実験を行った。野生型NiP-CTDは、さまざまな交換速度を示し、Val238及びLeu268のアミドは最も遅い交換で、24時間にわたってほとんど交換されなかったが、C末端ヘリックスのアミドは約30分以内に完全に交換した。いくつかの他のアミドは、速度を計算することができる明らかな指数関数的減衰を示した(表1)。一般的に、NiP-CTD F209A/D235Aは、野生型と比較して、全てのアミドでより速く交換する。変異体及び野生型の交換速度が容易に決定できるいくつかの十分に分離した共鳴について、野生型とF209A/D235A NiP-CTDの間のアンフォールディングの自由エネルギーの差(δΔG)は、4.5~11.3kJ/molと推定された(表1)。
注目すべきことには、NiP-CTD W265G/M287Vで、1番目のスペクトルによる完全な水素-重水素交換(約20分)が認められ、この変異体の水素結合ネットワークの不安定化を示唆しされた。一般的に、NiP-CTD A206E/D235Kは、野生型と比較して全てのアミドで交換が遅く、A206E/D235K変異体は、これらの実験条件(pH6.8、25℃)下でわずかにより安定な構造であることを示唆した。
Figure 2022528742000006
CD分光光度法によりモニターする温度アンフォールディングも実施した(図15及び図17)。NiP-CTDの25℃における完全CDスペクトルは、野生型及びF209A/D235Aで類似のスペクトルを示し、二次構造が類似することが推定される(図15)。W265G/M287Vの推定された二次構造とCDスペクトルの形状は、野生型及びF209A/D235Aと類似していたが、CDシグナルの深度がはっきりと異なった。222nmでモニターされるNiP-CTDのアンフォールディングは、野生型及びF209A/D235A変異体(図15)、並びにA206E/D235K変異体(図17)が、それぞれ、57.0、51.0及び53℃のTを有する二部位(two-site)アンフォールディングモデルにフィットすることを示している。
しかし、W265G/M287V変異体は二状態モデルにあまりフィットせず、推定Tは46℃である(図15)。まとめると、CDスペクトル、温度アンフォールディング及び水素-重水素交換のデータは、NiP-CTD W265G/M287Vの立体構造が、野生型並びにF209A/D235A及びA206E/D235K変異体と比較して全体的に著しく不安定化されていることを裏付けている。
これらのデータは、Wホールにおけるアミノ酸置換がPタンパク質を全体的に著しく不安定化させることを実証している。これらのデータは、Pタンパク質のSTAT1相互作用表面におけるアミノ酸置換がPタンパク質の著しい全体的な不安定化を生じないことも示している。
実施例6 Pタンパク質のSTAT1相互作用表面におけるアミノ酸置換は複製のためのNタンパク質結合を無効にしない
変異導入研究は、Pタンパク質のN-RNA結合部位が、P-CTDのフォールドにより形成される正に帯電した側鎖(Lys211、Lys212及びArg260)のクラスターであることを示唆している。この部位はWホールの遠位にあるため、Wホール内の変異は、予想したように、実質的には複製に影響しない。しかし、N-RNA結合部位は新しく同定された結合領域Aの近位にあり(図1)、そのため、NiP-CTD F209A/D235A変異によって影響される可能性がある。これを評価するために、SAXSモデルにおいてP-CTD/N-RNA相互作用を媒介すると提案された残基363~414を包含する、Nタンパク質の障害された領域に対応するペプチド(Nペプチド)を発現させた。Nタンパク質におけるSer389のリン酸化はこの相互作用を増強すると報告されているため、リン酸化模倣変異(S389E)をそのペプチドに含めた。15N-標識NペプチドのNiP-CTD野生型、F209A/D235A及びW265G/M287Vの2D 15N,H HSQCでモニターされる滴定は、単一部位結合曲線(図3)にフィットするNペプチドのThr375~Gly397の残基について著しい化学シフトの差を示し(図3)、野生型NiP-CTDについて88±4μM及び最小限に撹乱された構造と一致するNiP-CTD F209A/D235Aについて122±11μMのKを示した。しかし、NiP-CTD W265G/M287Vの滴定は2分の1未満の親和性である249±29μMのKを示し(図3)、以前に観察されているように、この変異体が明らかにNタンパク質との著しい結合を保持し、ウイルス複製を可能にしているが、データは、W265G/M287V変異がP-CTDの全体的構造に影響するという考えを裏付けているということを示している。
このデータは、Pタンパク質のSTAT1相互作用表面におけるアミノ酸置換が、複製に必要とされるNタンパク質結合を無効にしないことを実証し、STAT1結合とウイルス複製が空間的に別個であることを実証している。
Nペプチドとの観察された結合がその変異型タンパク質の複製機能の保持と相関することを確認するために、機能性L-タンパク質/Pタンパク質/N-RNA相互作用がルシフェラーゼ活性により示されるミニゲノムアッセイを用いる。野生型と比較した、W265G/M287V変異を含む変異の複製機能への効果を調べる。以前、組換えウイルスの分析により(たとえば、変異型NiPを有する組換えウイルスの分析及びRABV CVS株Pタンパク質のミニゲノムアッセイにより)示されているように、Nタンパク質との結合は、効率的な複製を媒介するのに十分である。
重要なことには、このデータは、Pタンパク質のSTAT1相互作用表面におけるアミノ酸置換がRABV Nタンパク質相互作用を無効にしないことを実証している。Nタンパク質の役割を考えると、これらのデータは、Pタンパク質のSTAT1相互作用表面におけるアミノ酸置換がポリメラーゼ補因子機能を無効にしないことを示している。このデータは、Pタンパク質のSTAT1相互作用表面におけるアミノ酸置換が複製機能を無効にしないことも示している。
実施例7 RABV弱毒における、Pタンパク質のSTAT1相互作用表面におけるアミノ酸置換の役割
本発明者らは以前、STAT相互作用を阻害するためにRABVへWホール変異を導入して、in vitroで親株から区別できない成長動態学を有するが、IFN/STATアンタゴニスト活性を欠く生存ウイルスを作製することが可能であることを実証した(Wiltzer et al. JID, 209: 11(1) 1744)。このウイルスは、IFNに対する感受性が高く、常に致死性の親株とは対照的に、マウスにおいて死亡を引き起こさずin vivoで極度に弱毒化されていた(データは示していない)。
したがって、感染におけるSTAT1相互作用表面の役割を評価するために、CE-NiP株(野生型はCE-NiP-WTと、変異体株はCE-NiP-STAT(-)と呼ぶ)に基づいた組換えRABV株及び/又は他の関連株を用いる。簡潔に説明すると、変異を、オーバーラップPCRによりCE-NiP-WTゲノムプラスミドに導入し、組換えウイルスをBHK/T7-9細胞でレスキューする。IFN感受性株を調製するために一般的に用いられるNA細胞でウイルスストックを調製し、フォーカス形成アッセイで力価を決定し、フォーカス形成単位(ffu)/mLを計算する。
一群あたり12匹の6週齢の雌ddYマウス(Japan SLC Inc.)に、0.03mLの希釈液(対照)又は10ffuのウイルスを含有する希釈液を脳内に(i.c.)接種する。マウスの症状を、21日間観察する。脳のウイルス力価を測定するために、マウスを5dpiに安楽死させ、フォーカス形成アッセイによる分析のために脳をホモジナイズする。
たとえば、12匹のddYマウスに10ffuのCE-NiP-WT又はCE-NiP-STAT(-)(たとえば、F209A/D235A変異体)をi.c.接種し、体重減少及び重度の神経学的症状、並びに死亡/非応答性エンドポイントを21日間モニターする。
実施例8 STAT1相互作用及びSTAT1核移行におけるPタンパク質のSTAT1相互作用表面のアミノ酸置換の役割
単離されたタンパク質の相互作用への効果が細胞における相互作用と相関することを確認するために、co-IP及び共焦点レーザー走査型顕微鏡法(CLSM)分析を用いた。Pタンパク質/STAT1相互作用の最初の同定は、チロシンがトランス活性化ドメイン(TAD)内にあるため、チロシンリン酸化による活性化の非存在下で結合を媒介するのにSTAT1-CCD-DBDが十分であることを示した。しかし、いくつかの研究は、細胞からのco-IPにより検出された効率的な相互作用がIFN活性化を必要とすることを示している。これと一致して、WT Pタンパク質が、IFNで0.5時間、処理された細胞から、STAT1を共沈殿させたが、PΔ30はSTAT1を共沈殿させなかった(図18A)。NMRにおけるアンタゴニスト機能及び結合の欠損と一致して、Ni-P F209A/D235AはPΔ30の表現型を複製し、検出可能な相互作用を示さなかった(図18A、IP:レーンFD)。
GFP融合WT及び変異体Pタンパク質を発現する細胞における免疫染色されたSTAT1の局在化のCLSM分析は、予想したように、STAT1がIFN活性化(0.5時間)後、核へ迅速に蓄積し、これは、WT Ni-Pにより阻止されたことを示した(データは示していない)。STAT1結合/アンタゴニズムの完全な喪失と一致して、F209A/D235A Ni-Pは、STAT1核移行を阻害しなかった。
これらのデータは、W265G/M287V変異タンパク質がin vitroでSTAT1を結合する重要な能力を保持するが、細胞におけるIFN/STAT1シグナル伝達のアンタゴニズムにおいて強い欠陥があることを示している(図5;図18A)。結合の保持と一致して、IFN処理の少なくとも初期時点(0.5時間)で、W265G/M287V Ni-Pは、IFN依存性STAT1核移行を抑制した(データは示していない)。co-IPアッセイも、細胞のpY-STAT1レベルが最大である0.5~1時間のIFN処理時点で、W265G/M287V Ni-PがSTAT1と相互作用したことを示した;しかし、複数のアッセイにおいて、WT Pタンパク質と比較して結合が明らかに低下していた。さらに、WT Pタンパク質は長時間(予想したように>16時間)にわたってSTAT1を保持したが、W265G/M287Vでは結合は喪失した。Pタンパク質は、おそらく、核ホスファターゼによる脱リン酸化を阻止するアンタゴニスト複合体中に保持されるせいで、細胞においてpY-STAT1の蓄積を引き起こし、それは、通常、負の制御機構として0.5~1時間のIFN処理時点で生じる(図18A)。
したがって、Pタンパク質は、正常なリン酸化/脱リン酸化リサイクリングを阻止し、おそらく、それがアンタゴニズムの持続を可能にする。これらのデータは、W265G/M287V Ni-Pが、最初の結合の親和性と、結果としての、欠陥アンタゴニズムの原因となるpY-STAT1の保持の両者に欠陥があることを示す。それでもやはり、それは、PΔ30及びF209A/D235A変異タンパク質と比較して、残留STAT1相互作用を明らかに生じ、アンタゴニスト機能の不完全な喪失を説明している(図18)。NMRデータが、W265及びM287が新規な結合領域の残基と直接的には接触しないことを示しているため、その変異の効果は、おそらく、立体構造的効果を介して間接的である。対照的に、F209A/D235A変異はPΔ30と同程度に強力で、重要なSTAT1接触の特異的除去と一致している。
実施例9 P-CTD相互作用がSTAT1-DNA結合を直接的に阻止する
領域A及びBに特異的に影響を及ぼす変異/置換が、Pタンパク質がSTAT1転写をアンタゴナイズするのを阻止することは、CCD-DBDとの特異的接触及びその結果のSTAT1/DNA相互作用の阻害が重要であると示唆した。
他の細胞因子の非存在下でのWT及び変異型P-CTDのSTAT1/DNA結合への効果を確認するために、本発明者らは、GAS配列を含有するDNA断片とのpY-STATの結合を評価した。pY-STAT1は、電気泳動的移動度における強い濃度依存性シフトを誘導し、DNAの大部分がウェル内に停止するようになった(図18B);WT又は変異型P-CTDは単独ではDNA断片移動度の明らかなシフトを引き起こさなかった。pY-STAT1の増加性量のWT P-CTDとのプレインキュベーションは明らかに阻害性であるが、F209A/D235A P-CTDは、試験されたいずれの濃度においてもほとんどあるいは全く影響を及ぼさず、DBDとの結合における領域A/Bの重要性を裏付けている。W265G/M287Vも阻害活性を欠き、STAT1結合能力を、DNA相互作用を阻止するのには不十分なレベルで低下させる立体構造的効果と一致した。
これらのデータは、Pタンパク質の最小STAT1結合領域であるP-CTDが、DNA相互作用を低下させるのに十分であることを実証している。これは、他のウイルス/細胞タンパク質を必要としない、孤立のP-CTD/STAT1複合体の形成が、STAT1/DNA相互作用をアンタゴナイズし、DBDの直接的遮断と一致する機構を裏付けている。
実施例10 Pタンパク質のSTAT1相互作用表面におけるアミノ酸置換は他の必須Pタンパク質機能に干渉しない
変異導入研究は、Pタンパク質のN-RNA結合部位が、P-CTDのフォールドにより形成された塩基性残基(Lys211、Lys212、及びArg260)のクラスターであることを示唆している。Wホールから遠位の局在化と一致して、Wホール変異は、実質的には複製に影響を及ぼさなかった。しかし、N-RNA結合部位は領域Aの近位にあり、そのためF209A変異によって影響される可能性がある。これを評価するために、SAXSモデルにおいてP-CTD/N-RNA相互作用を媒介すると示唆された、Nタンパク質の障害された領域に対応するペプチド(Nペプチド)(残基363~414)を発現させた。15N-標識NペプチドのWT及び変異体P-CTDでの2D 15N,H HSQCでモニターされる滴定は、単一部位結合曲線(図3)にフィットするNペプチドにおいて著しい化学シフトの差を示した(図3)。WT及びF209A/D235Aは類似の親和性を示し、W265G/M287Vは2分の1未満の親和性を示した(図3B)。したがって、W265G/M287V P-CTDは、明らかにNタンパク質との際立った結合を保持し、正常なウイルス複製を可能にしているが、これらのデータは、この変異体の全体的な構造的効果を裏付けている。Nペプチド結合が複製機能と相関することを確認するために、機能性L-タンパク質/Pタンパク質/N-RNA相互作用がルシフェラーゼ活性により示されるミニゲノムアッセイを用いた(図3C)。STAT1アンタゴニスト機能の消失にも関わらず、F209A/D235A Pタンパク質の複製機能はWTのそれと等価であった。
IFNシグナル伝達をアンタゴナイズすること以外に、Pタンパク質は、RIG-I様受容体経路をアンタゴナイズすることにより感染細胞においてIFN誘導を阻害する。Pタンパク質における原因部位は知られていないが、C末端領域152~297が重要であることを示唆されている。F209A/D235A変異がこの機能に影響を及ぼすかどうかを決定するために、本発明者らは、レポーターアッセイを用いてRIG-Iシグナル伝達を評価したが、F209A/D235Aの効果もW265G/M287Vの効果も見いだされなかった(後者はCVS-Pのデータ(図3D)と一致する)。したがって、その新しい変異は、Pタンパク質IFNアンタゴニズムのSTAT1ターゲティングアームに特異的に影響を及ぼす。

Claims (29)

  1. リン酸化タンパク質(Pタンパク質)のシグナル伝達兼転写活性化因子1(STAT1)相互作用表面に1つ以上のアミノ酸置換を含む、単離されたリッサウイルスPタンパク質。
  2. 前記相互作用表面が前記Pタンパク質のC末端ドメイン(CTD)内にある、請求項1に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質。
  3. 前記相互作用表面が、配列番号1で示されるアミノ酸配列の残基186~297に対応する領域内にある、請求項2に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質。
  4. 前記1つ以上のアミノ酸置換が、前記Pタンパク質のC末端ドメインのαヘリックス1、αヘリックス2及び/又はαヘリックス5内にあるか、隣接する、請求項1~3のいずれか一項に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質。
  5. 前記1つ以上のアミノ酸置換が前記Pタンパク質のSTAT1との相互作用に干渉する、請求項1~4のいずれか一項に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質。
  6. 前記1つ以上のアミノ酸置換が前記Pタンパク質のIFNアンタゴニスト活性を調節する、請求項1~5のいずれか一項に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質。
  7. 前記Pタンパク質が前記Pタンパク質のWホールにアミノ酸置換を含まない、請求項1~6のいずれか一項に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質。
  8. 前記1つ以上のアミノ酸置換がポリメラーゼ補因子機能を無効にしない、請求項1~7のいずれか一項に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質。
  9. 前記1つ以上のアミノ酸置換がNタンパク質結合を無効にしない、請求項8に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質。
  10. 前記1つ以上のアミノ酸置換がNタンパク質相互作用表面内にない、請求項8に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質。
  11. 前記1つ以上のアミノ酸置換が配列番号1で示されるアミノ酸配列のアミノ酸残基203~277に対応する領域内にある、請求項1~10のいずれか一項に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質。
  12. 前記1つ以上のアミノ酸置換が、配列番号1で示されるアミノ酸配列のアミノ酸残基203、204、206、207、209、234、235、236、239及び/又は277に対応するアミノ酸残基にある、請求項1~11のいずれか一項に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質。
  13. 前記1つ以上のアミノ酸置換が、配列番号1で示されるアミノ酸配列のアミノ酸残基203、204、206、207、209、234、235、236、239及び/又は277に対応するアミノ酸残基にあり、前記置換が203A、206G、207A、209A、234A、235A、235K、236A、239A及び/又は277Aである、請求項12に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質。
  14. 前記Pタンパク質が少なくとも2つのアミノ酸置換を含む、請求項1~13のいずれか一項に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質。
  15. 前記少なくとも2つのアミノ酸置換が、配列番号1で示されるアミノ酸配列のアミノ酸残基206、209及び235に対応するアミノ酸残基からなる群から選択されるアミノ酸残基にある、請求項14に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質。
  16. 前記2つのアミノ酸置換が、F209A、D235A、A206E、D235K及びD236A又は等価の保存位置からなる群から選択される、請求項15に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質。
  17. 前記Pタンパク質のWホールに1つ以上のアミノ酸置換をさらに含む、請求項1~6又は8~16のいずれか一項に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質。
  18. 1つ以上のアミノ酸置換が配列番号1で示されるアミノ酸配列のアミノ酸残基265及び/又は287に対応するアミノ酸残基にある、請求項17に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質。
  19. 前記アミノ酸置換が265G若しくは287V又は等価の保存位置である、請求項18に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質。
  20. リッサウイルスが、狂犬病ウイルス、ラゴスコウモリウイルス、モコラウイルス、ドゥーベンハーゲウイルス、ヨーロッパコウモリリッサウイルス1及び2、イルクーツクウイルス、西コーカサスコウモリウイルス並びにオーストラリアコウモリリッサウイルスからなる群から選択される、請求項1~19のいずれか一項に記載の単離されたリッサウイルスPタンパク質。
  21. 請求項1~20のいずれか一項に記載のPタンパク質をコードする単離された核酸又はその相補体。
  22. 請求項21に記載の核酸を含む細胞又はベクター。
  23. リッサウイルスゲノムの相補体が請求項1~21のいずれか一項に記載のPタンパク質をコードする、リッサウイルスゲノム。
  24. 請求項23に記載のリッサウイルスゲノムを含むリッサウイルスビリオン。
  25. 前記リッサウイルスが弱毒化されている、請求項24に記載のリッサウイルスゲノムを含むリッサウイルスビリオン。
  26. 前記リッサウイルスが複製することができる、請求項23に記載のリッサウイルスゲノムを含むリッサウイルスビリオン。
  27. 請求項24~26のいずれか一項に記載のリッサウイルスビリオン及び薬学的に許容される担体を含む薬学的組成物。
  28. 対象においてリッサウイルス感染を治療及び/又は防止するための薬剤の製造における請求項24~26のいずれか一項に記載のリッサウイルスビリオンの使用。
  29. 対象においてリッサウイルス感染を治療及び/又は防止する方法であって、前記方法が、請求項24~26のいずれか一項に記載のビリオン又は請求項27に記載の薬学的組成物の治療有効量を前記対象に投与することを含む方法。
JP2021560229A 2019-04-03 2019-08-27 新規なリッサウイルスリン酸化タンパク質 Pending JP2022528742A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2019901137 2019-04-03
AU2019901137A AU2019901137A0 (en) 2019-04-03 Novel viruses
PCT/AU2019/050908 WO2020198776A1 (en) 2019-04-03 2019-08-27 Novel lyssavirus phosphoproteins

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022528742A true JP2022528742A (ja) 2022-06-15

Family

ID=72664321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021560229A Pending JP2022528742A (ja) 2019-04-03 2019-08-27 新規なリッサウイルスリン酸化タンパク質

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220177525A1 (ja)
JP (1) JP2022528742A (ja)
AU (1) AU2019439633A1 (ja)
WO (1) WO2020198776A1 (ja)

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Duvenhage virus isolate NL07, complete genome", GENBANK, [ONLINE], JPN6023021428, 4 June 2012 (2012-06-04), ISSN: 0005071476 *
HOSSAIN, M. A.: "Structural basis of the interaction between the C-terminal domain of rabies virus phosphoprotein and", MINERVA ACCESS, [ONLINE], JPN6023021429, 27 August 2018 (2018-08-27), ISSN: 0005071477 *
PLOS PATHOGENS, vol. Vol. 8, No. 5, e1002682, JPN6023021427, 2012, pages 1 - 13, ISSN: 0005071475 *
THE JOURNAL OF INFECTIOUS DISEASES, vol. 209, JPN6023021426, 2014, pages 1744 - 1753, ISSN: 0005071474 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20220177525A1 (en) 2022-06-09
WO2020198776A1 (en) 2020-10-08
AU2019439633A1 (en) 2021-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Saunders et al. Neutralizing antibody vaccine for pandemic and pre-emergent coronaviruses
US20230265127A1 (en) Stabilized soluble pre-fusion rsv f polypeptides
CN111671890B (zh) 一种新型冠状病毒疫苗及其应用
Brown et al. Evidence for an association between heat shock protein 70 and the respiratory syncytial virus polymerase complex within lipid-raft membranes during virus infection
JP6554099B2 (ja) p53変異体を再活性化することの可能なペプチド
CN113498417B (zh) 多肽、其制备方法和用途
Luo et al. Contribution of N-linked glycans on HSV-2 gB to cell–cell fusion and viral entry
KR20080052509A (ko) 유행성 독감 바이러스에 대한 백신
US20230348880A1 (en) Soluble ace2 and fusion protein, and applications thereof
Hossain et al. Structural elucidation of viral antagonism of innate immunity at the STAT1 interface
JP2015521592A (ja) 安定化されたgp120
Basavarajappa et al. Trimeric receptor-binding domain of SARS-CoV-2 acts as a potent inhibitor of ACE2 receptor-mediated viral entry
US20210093709A1 (en) Use of shrek proteins for inactivating viral infectivity and to produce live-attenuated vaccines against viruses
CN111417401A (zh) 一种治疗方法
KR20230005181A (ko) 종양학 및 바이러스학에서 할로겐화 잔텐의 신규한 용도
CN115666633A (zh) CpG-佐剂的SARS-CoV-2病毒疫苗
Nishio et al. The conserved carboxyl terminus of human parainfluenza virus type 2 V protein plays an important role in virus growth
JP2022528742A (ja) 新規なリッサウイルスリン酸化タンパク質
KR20210005090A (ko) 키메라 벡터
Li et al. Production, characterization, and epitope mapping of a monoclonal antibody against genotype VII Newcastle disease virus V protein
US20240141028A1 (en) ANTIBODIES TO PfGARP KILL PLASMODIUM FALCIPARUM MALARIA PARASITES AND PROTECT AGAINST INFECTION AND SEVERE DISEASE
Cameron et al. Antigens to viral capsid and non-capsid proteins are present in brain tissues and antibodies in sera of Theiler's virus-infected mice
US20230165951A1 (en) Engineering, production and characterization of plant produced Nucleocapsid and Spike structural proteins of SARS CoV 2 as vaccine candidates against COVID19
Hossain Structural basis of the interaction between the C-terminal domain of rabies virus phosphoprotein and human STAT1
US20100297131A1 (en) Binding domain of plasmodium reticulocyte binding proteins

Legal Events

Date Code Title Description
A80 Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A801

Effective date: 20211203

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80

Effective date: 20211228

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220620

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20230302

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230428

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230530

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20230829

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20231130

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20240130