JP2025520771A - RNAの安定性又はmRNA翻訳増強用の新規調節エレメントおよびこれと相互作用するZCCHC2、並びにその用途 - Google Patents

RNAの安定性又はmRNA翻訳増強用の新規調節エレメントおよびこれと相互作用するZCCHC2、並びにその用途 Download PDF

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Abstract

Figure 2025520771000001
本発明は、RNAの安定性又はmRNA翻訳増強用の新規調節エレメントおよびこれと相互作用するZCCHC2、並びにその用途に関する。
本発明のRNAの安定性または新規mRNA翻訳増強用の調節エレメントおよびこれと相互作用するZCCHC2は、標的タンパク質の発現を増加させることができるので、標的タンパク質の用途に応じて様々な分野に応用可能である。

Description

本発明は、RNAの安定性又はmRNA翻訳増強用の新規調節エレメントおよびこれと相互作用するZCCHC2、並びにその用途に関する。
ウイルスは、細胞の遺伝子発現メカニズムを奪うための多様な機序を進化させたし、この分野の研究は、RNA生物学及び生命工学の発展に大きく寄与した。例えば、7-メチルグアノシンキャップ、内部リボソーム侵入部位およびRNA三重らせんは、レオウイルス、ポリオウイルスおよびカポジ肉腫関連ヘルペスウイルスで最初に発見された。ヒト免疫不全ウイルス(HIV)は、ウイルス転写およびRNA核外遊出(export)のための細胞因子を動員させるために、それぞれTAR(transactivation response region)およびRRE(rev-response element)を活用するものと知られている(Vaishnav, et. al., New Biol., 1991, 3, 142-150; Dingwall, et. al., EMBO J., 1990, 9, 4145-4153)。B型肝炎ウイルス(HBV)は、ウイルストランスクリプトームを安定化させる宿主ヌクレオチジル転移酵素を引き出すためにPRE(posttranscriptional regulatory element)に依存する(Kim, et. al., Nat. Struct. Mol. Biol., 2020, 27, 581-588; Huang, et. al., Mol. Cell. Biol., 1993, 13, 7476-7486)。
しかしながら、このような発見は、全体のウイルスのごく一部に過ぎない病原性ウイルスに対して低いスループット(throughput)を有する分析を通じて行われた。これまで6,828種のウイルスが命名されており、NCBIゲノムデータベースは、14,775個の完全なウイルスゲノム配列を有している(O’Leary, et. al., Nucleic Acids Res., 2016, 44, D733-D745)。近年、ディープシーケンシングに基づくメタゲノミクス(metagenomics)の研究は、環境および動物サンプルから数十万個の更なるウイルス配列を検出した(Neri, et. al., Cell, 2022, 185, 4023-4037)。このように使用可能な配列の数が膨大であるが、臨床的又は産業的関連性のない配列は、ほとんど未開発のまま存在している。したがって、急増するウイルス配列データは、機能的注釈について重要な課題を提示しており、ウイルス配列データを解釈するためのより効果的な戦略が求められている。
本発明者らは、ウイルス配列データを用いて、RNAの安定性又はmRNA翻訳増強用の調節エレメントをスクリーニングする方法を開発して、前記方法に従って新規調節エレメントを発掘し、これと相互作用するZCCHC2の用途を開発した。
本発明の一つの目的は、RNAの安定性および/またはmRNAの翻訳増強用の調節エレメントを提供することにある。
本発明の他の目的は、標的タンパク質の遺伝子およびその3’非翻訳領域に前記調節エレメントを含むコンストラクト、ベクター、または組換え宿主細胞を提供することにある。
本発明のまた他の目的は、前記コンストラクト、ベクター、または組換え宿主細胞を含む組成物を提供することにある。
本発明の別の目的は、前記調節エレメントと相互作用するZCCHC2またはそれをコードする遺伝子を含む組成物を提供することにある。
本発明のまた別の目的は、前記組換え宿主細胞を培養する段階と、標的タンパク質を分離する段階とを含む標的タンパク質の製造方法を提供することにある。
本発明の更なる目的は、前記コンストラクト又はベクターを鋳型として、in vitroでコンストラクトを転写する段階と、転写されたmRNAコンストラクトを回収する段階と、を含む、mRNAコンストラクトの製造方法を提供することにある。
本発明の更なる他の目的は、前記コンストラクト、ベクター、組換え宿主細胞、又は組成物のRNA安定性および/またはmRNAの翻訳増強のための用途を提供することにある。
本発明の更に別の目的は、前記コンストラクト、ベクター、組換え宿主細胞、又は組成物の疾患の予防または治療のための用途を提供することにある。
本発明のまた更なる目的は、前記コンストラクト、ベクター、組換え宿主細胞、又は組成物のmRNAコンストラクト又は標的タンパク質を製造するための用途を提供することにある。
本発明のRNAの安定性又はmRNA翻訳増強用の新規調節エレメントおよびこれと相互作用するZCCHC2は、標的タンパク質の発現を増加させることができるので、標的タンパク質の用途に応じて様々な分野に応用可能である。
図1A~図1Eは、RNA調節エレメントを同定するためのViromicスクリーンに関するものであって、 図1Aは、ヒトを感染させることができるウイルスをスクリーニングして、種の総数および平均ゲノムサイズを示した図である。各科(family)の種の総数および平均ゲノムサイズは灰色のバーで表した。ライブラリーで扱うゲノムの種の総数および平均部分はカラーバーで表した。 図1Bは、Viromicスクリーンのための実験構造の設計および実験手順を示した模式図である。65ntタイリング段階で130nt長さの30,367個のセグメントをそれぞれ3本の異なるバーコードと連結して、総計91,101個のオリゴを生成した。前記オリゴは、ホタルルシフェラーゼ構造の3’非翻訳領域にクローニングされた。次に、プラスミドプールをHCT116細胞内にトランスフェクトした。RNAの安定化効果を定量化のために、レポーターDNAおよびRNAを抽出してPCRで増幅した後、シーケンシングした。ポリソームプロファイリングの場合、ショ糖勾配遠心分離で5つの分画を得、レポーターRNAをシーケンシングした。 図1Cは、RNA存在量(abundance)を順位別にアライメントしたグラフである。RNA存在量スコアは、log2比(RNAのリード断片をDNAのリード断片で割った値)で計算した。陽性対照(HCMV 1E, WPRE)、陰性対照(HCMV 1Em)、肝炎デルタウイルスの自己切断リボザイムおよびウイルスmiRNAを示した。 図1Dは、ウイルスレポーターmRNAのポリソーム(polysome)をプロファイリングした結果を示した図である。色は、各分画におけるRNAの相対的存在量を示すものである。20個のクラスタは、階層的クラスタリングを用いて生成され、重いポリソーム(heavy polysome)と遊離mRNAとの間のリードの比に応じてアライメントした。 図1Eは、代表的なクラスタにおけるRNA分布パターンを示した図である。 図2は、ウイルス調節エレメントの検証に関するものであって、 図2Aは、RNA存在量(X軸)および翻訳(Y軸)に及ぼす影響を比較したグラフである。 図2Bは、選択された16個のセグメントに対する有効性を、ルシフェラーゼ活性を通じた調べたものである。K1-K16(図2Aで空色の点で表示)は、二重ルシフェラーゼレポーターで別々にクローニングした。Ctrlは、Kエレメントのないレポーターを示し、正規化に用いられた。データは、平均±平均の標準誤差(SEM)で表した(n=8回の生物学的繰り返し実験)。*pは、0.05未満を、**pは、0.01未満を示し、両側スチューデントt検定を実施した。 図2Cは、Saffoldウイルス(NC_009448.2、左)およびAichiウイルス1(NC_001918.1、右)のゲノム構造及び各ウイルスに表示されたK4及びK5エレメントのゲノム座標を示した図である。 図2Dは、UTRレポーターのルシフェラーゼ活性を示した図である。*p<0.05を示し、両側スチューデントt検定を実施した。 図2Eは、切断されたK5レポーターのルシフェラーゼ活性を示した図であって、120-K5(8132-8251、120-nt)および110-K5(8142-8251、110-nt)は、K5の切断された形態を示している。データは、平均±SEMで表した(n=3)。*pは0.05未満を示し、両側スチューデントt検定を実施した。 図3A~図3Eは、K5エレメントの特性に関するものであって、 図3Aは、K5変異体およびホモログを含む二次スクリーニングを示した模式図である。相同エレメントは、88個のピコルナウイルスの3’末端130ntセグメントから派生した。RNA安定性は、図1Bと同様にして測定した。 図3Bは、二次スクリーニングの結果を示した図である。DNA数(X軸)およびRNA数(Y軸)は、塩基配列分析によって測定した。K5(赤色)、K5m(濃い赤色)およびコブウイルスの相同セグメント(ピンク色)を表示した。 図3Cは、K5の突然変異を用いた二次スクリーニングの結果であって、置換変異体で測定したRNA/DNA比(上)および1つまたは2つのヌクレオチド欠失後、定量化した比(下)を示した図である。K5およびK5mの結果のRNA/DNA比は、水平線で示した。データは、置換について平均±SEMエラーバーおよび欠失について陰影で表示した(n=3)。 図3Dは、K5の2次構造を予測したものである。塩基識別スコア(マゼンタ色で表示)および塩基対スコア(塩基対の間の青色線の幅で表示)は二次スクリーニングで測定した。 図3Eは、スクリーニングに用いられたピコルナウイルス科(Picornaviridae)3’UTR配列のクラドグラムを示した図である。コブウイルス属は、赤い陰影で強調して表示している。エレメント保存スコア(赤色の箱)は、ヒトアイチウイルスのK5エレメントに対する配列相同性の程度を示す。RNAの安定化効果は緑色の箱で示した。 図4は、K5がAAVベクターおよび合成mRNAからの遺伝子発現を向上させることを示しており、 図4Aは、K5エレメントまたはWPREを含むAAVコンストラクトを示した簡略図である。K5活動を阻害するG-突出部の欠失は、アスタリスクで示した。 図4Bは、10,000moiのHela細胞に形質導入されたK5またはWPREを含むrAAVコンストラクトからのGFP発現を示した図である。データは、シミュレーション値で正規化し、平均±SEMで表した(n=3)。*pは0.05未満を示し、両側スチューデントt検定を実施した。 図4Cは、rAAVに感染されたHela細胞のGFPの発現をフローサイトメトリーで確認した図である。 図4Dは、eK5及びその変異(上)およびαグロビンUTR(GBA)および/またはK5(下)を含むd2EGFP IVT mRNAコンストラクトを含むか、または含まないホタルルシフェラーゼエンコードIVT mRNAを示した概略図である。 図4Eは、HeLa細胞に伝達された合成mRNAからのルシフェラーゼ発現を示した図である。データは、Ctrl(24hpt)値で正規化し、平均±SEMで表した(n=3)。*pは0.05未満を示し、両側スチューデントt検定を実施した。 図4Fは、トランスフェクション後72時間後にd2EGFP mRNAレポーターでトランスフェクトされたHeLa細胞にウェスタンブロットを行った結果である。 図5は、K5がTENT4により混合テーリングを誘導することを示しており、 図5Aは、Hire-PATで測定したポリ(A)テールの長さ分布を示した図である。正規化された強度(任意の単位、a.u.)は、リード(read)のパーセンタイル順位であり、これを次のような全てHire-PAT分析に適用した。HeLa細胞を対照、K5レポーター、またはその変異体、K5mプラスミドでトランスフェクトさせた。サイズマーカーの役割をするPCRの副産物は、アスタリスクで示した。 図5Bは、対照およびK5レポーターのルシフェラーゼ発現により測定した末端ヌクレオチジル転移酵素がK5活性に及ぼすノックダウン効果を示した図である。密接に関連したパラログは、TENT3(TENT3A/TUT4/ZCCHC11およびTENT3B/TUT7/ZCCHC6)、TENT4(TENT4A/PAPD7/TRF4-1/TUT5およびTENT4B/PAPD5/TRF4-2/TUT3)およびTENT5(TENT5A、TENT5B、TENT5CおよびTENT5D)とともに減少したことに留意されたい。データは、各レポーター構造について対照siRNA(siCont)値に正規化し、平均±SEMで表した(n=3)。*pは0.05未満を示し、両側スチューデントt検定を実施した。 図5Cは、Hire-PATにより測定されたK5レポーターmRNAのポリ(A)テールの長さ分布を示した図である。HeLa細胞をTENT4阻害剤RG7834またはR-異性体RO0321で処理した。PCRの副産物は、アスタリスクで示した。 図5Dは、HeLa細胞において、K5を含むレポーターのポリ(A)テールの3’末端部位内における非アデノシン残基を計算するための遺伝子特異的TAIL-seqを示した図である。各部位の混合テーリングの割合は、3’末端からの距離で表示した。 図5Eは、RO0321またはRG7834の存在下、K5及びeK5プラスミドでトランスフェクトされたHeLa細胞のルシフェラーゼ活性を示した図である。データは、各条件下でK5エレメント(Ctrl)なしにレポーターについて正規化し、平均±SEMで表した(n=3)。*pは0.05未満を示し、両側スチューデントt検定を実施した。 図5Fは、RO0321またはRG7834の存在下、K5及びeK5プラスミドでトランスフェクトされたHeLa細胞のRT-qPCRの結果を示した図である。データは、各条件下でK5エレメント(Ctrl)なしにレポーターについて正規化し、平均±SEMで表した(n=3)。*pは0.05未満を示し、両側スチューデントt検定を実施した。 図5Gは、HCT116細胞およびZCCHC14のKO細胞におけるK5レポーターのルシフェラーゼアッセイの結果を示した図である。データは、各条件下でK5エレメント(Ctrl)なしにレポーターで正規化し、平均±SEMで表した(n=3)。*pは0.05未満を示し、両側スチューデントt検定を実施した。 図5Hは、eK5を用いたRaPID(RNA-タンパク質相互作用の検出)実験に引き続いて質量分析を行った結果を示した図である。eK5エレメントのない3xBoxB配列は陰性対照として使用した。空色の点は、2回以上の繰返し実験(Log2FC>1)における濃縮されたタンパク質を示すものである。100,000個の近似値は、漏れたLFQ値に追加した。DNAJC21およびZCCHC2は、細胞質局在化及び核酸GO用語を有するタンパク質を示すものである。 図5Iは、eK5を用いたRaPID(RNA-タンパク質相互作用の検出)実験に引き続いてウェスタンブロットを行った結果を示した図である。eK5エレメントのない3xBoxB配列は陰性対照として使用した。100,000個の近似値は、漏れたLFQ値に追加した。DNAJC21およびZCCHC2は、細胞質局在化及び核酸GO用語を有するタンパク質を示すものである。 図6は、K5のホスト因子としてのZCCHC2の機能を示しており、 図6Aは、ZCCHC14およびC.elegans gls-1と比較したZCCHC2のドメイン構造を示した図である。3つのタンパク質として計算されたアミノ酸類似性スコアは、各ドメイン構造上に表示した。前記タンパク質の中で最も高い類似性領域は赤色の括弧で示した。図6I、図6K、及び図6Lに用いられたZCCHC2変異体、ΔC(1-375 a.a)、ΔN(201-1,178 a.a)およびZnF2変異体をZCCHC2構造の下に示した。 図6Bは、HeLa親細胞およびTENT4二重KO細胞の溶解物を用いてRNase Aの存在下で抗TENT4Aおよび抗TENT4Bとの共免疫沈降でZCCHC2とTENT4との間の相互作用を示した図である。タンパク質は、ウェスタンブロットにより可視化した。ZCCHC14およびTENT4Aは同量のサンプルを有する他のゲルで分析した。交差反応バンドはアスタリスクで示した。 図6Cは、当該抗体を用いたウェスタンブロットに引き続いて亜細胞アッセイにて検査されたZCCHC2の局在化を示した図である。GM130は、同量のサンプルを有する他のゲルで分析した。 図6Dは、3’非翻訳領域内でeK5にてEGFP mRNAを安定に発現するHeLa細胞において抗ZCCHC2抗体で免疫沈降した後、RT-qPCRを行った結果を示した図である。正常ウサギIgGを用いた免疫沈降を対照および正規化に使用した。EGFP-eK5 mRNAは、他のRNA(GAPDH、U1 snRNAおよび18S rRNA)と異なり、抗ZCCHC2抗体として特異的に沈殿した。データは、EGFP-eK5(IgG)qPCR値に正規化し、平均±SEMで表した(n=3)。*pは0.05未満を示し、両側スチューデントt検定を実施した。 図6Eは、HeLa親細胞およびHeLa ZCCHC2 KO細胞においてHire-PAT分析で測定したK5及びK5mレポーターmRNAのポリ(A)テールの長さ分布を示した図である。サイズマーカーの役割をするPCRの副産物は、アスタリスクで示した。 図6Fは、HeLa親細胞およびZCCHC2 KO細胞において、遺伝子特異的TAIL-seqにより測定されたK5レポーターmRNAの3’ポリ(A)テールの最後の3つの部位における非アデノシン(Non-adenosine)の頻度を示した図である。 図6Gは、K5レポーターでトランスフェクトしたHeLa親細胞およびZCCHC2KO細胞におけるルシフェラーゼの発現を示した図である。細胞をTENT4阻害剤RG7834またはそのR-異性体RO0321で処理した。データは、各条件下でK5エレメント(Ctrl)のないレポーターによって正規化し、平均±SEMで表した(n=3)。*pは0.05未満を示し、両側スチューデントt検定を実施した。 図6Hは、野生型ZCCHC2の異所性の発現を有するHeLa ZCCHC2 KO細胞の構造を示した図である。データは、各条件下でK5エレメント(Ctrl)のないレポーターによって正規化し、平均値±SEMとして表示した(n=3)。*pは0.05未満を示し、両側スチューデントt検定を実施した。 図6Iは、野生型ZCCHC2、ZCCHC2ジンクフィンガー突然変異およびZCCHC2 ΔN構造を示した図である。データは、各条件下でK5エレメント(Ctrl)のないレポーターによって正規化し、平均±SEMで表した(n=4(左)、n=3(右))。 図6Jは、テザリング分析結果であって、λNタグ付きまたはタグなしのZCCHC2タンパク質をHeLa細胞において3xBoxBルシフェラーゼレポーターmRNAと共発現した結果を示した図である。TNRC6Bタンパク質のC末端サイレンシング(silencing)ドメイン(716~1,028番目のアミノ酸)を対照として使用した。データは、野生型のサンプルの値に正規化し、平均±SEMで表した(n=3)。*pは0.05未満を示し、両側スチューデントt検定を実施した。 図6Kは、テザリング分析結果であって、ZCCHC2ジンクフィンガー突然変異レポーターmRNAに人為的に結合して活性化された結果を示した図である。ZCCHC2ジンクフィンガー突然変異は、レポーターmRNAに人為的に結合されるときに活性化された。データは、野生型のサンプルの値に正規化し、平均±SEMで表した(n=3)。*pは0.05未満を示し、両側スチューデントt検定を実施した。 図6Lは、FLAGタグ付きZCCHC2タンパク質(F-ZCCHC2)を、HeLa ZCCHC2 KO細胞で一過的に発現し、抗FLAG抗体で免疫沈降し、ウェスタンブロッティングにより分析した結果を示した図である。全長または切断された突然変異(ΔC,ΔN)ZCCHC2タンパク質をTENT4タンパク質と相互作用する能力について比較した。TENT4AとGAPDHは、同じゲルで検出し、他のタンパク質は、同量のサンプルのある別途のゲルで分析した。交差反応バンドはアスタリスクで示した。 図7は、調節RNAがウイルス圏(virosphere)に広く広がっていることを示しており、 図7Aは、RO0321またはRG7834を含むHCT116細胞のK1~K16エレメントに対するルシフェラーゼのレポーター分析を示した図である。 図7Bは、K3、K4、K5レポーターでトランスフェクトされたHCT116親細胞およびZCCHC14 KO細胞をルシフェラーゼ分析した結果である。データは、各条件下でK5(Ctrl)のないレポーターによって正規化し、平均±SEMで表した(n=3)。*pは0.05未満を示し、両側スチューデントt検定を実施した。 図7Cは、K3、K4、K5レポーターでトランスフェクトしたHeLa親細胞およびZCCHC2 KO細胞をルシフェラーゼ分析した結果である。データは、各条件下でのK5(Ctrl)のないレポーターによって正規化し、平均±SEMで表した(n=3)。*pは0.05未満を示し、両側スチューデントt検定を実施した。 図7Dは、混合テーリングを利用するウイルスを概略的に示す模式図である。RE、1EおよびK3は、それぞれHBV、CMVおよびノロウイルスに由来し、TENT4を動員(recruit)するためZCCHC2 14に依存していた。SaffoldウイルスのK4はTENT4に依存するが、ZCCHC14及びZCCHC2には依存しなかった。 図7Eは、RNA存在量(左)、翻訳(中央)、および細胞内局在化(右)を制御するウイルス科におけるRNAエレメントの広範な分布を示した図である。 図8は、HCMV 1Eエレメントおよびループ変異を含むタイル(tiles)を示した図である。 図9は、TENT4-ZCCHC14複合体を動員するSL2.7RNAを餌として用いてRNAプルダウン後に質量分析計による分析を行った結果である。SL2.7突然変異(X軸)および「ビード専用」対照群(Y軸)を正規化に使用した。青色点はSL2.7サンプルにおいてかなり豊富なタンパク質を示す(Log2FC>0.8およびFDR<0.1)。漏れたLFQ値に擬似値(pseudovalue)10,000が追加されている。HEK-293T細胞溶解物をRNAプルダウンに使用した(n=2)。SAMD4タンパク質は、当該SAMドメインを介してRNAに結合するが、SL2.7 11に対する増強活性はない。K0355は、SAMD4Bと相互作用するものと知られている。 図10は、K5がレンチウイルスベクターおよび合成mRNAからの遺伝子発現を向上させることを示しており、 図10Aは、K5エレメントまたはWPREを含むレンチウイルスコンストラクトを示す概略図である。K5活動を阻害するG-突出部の欠失は、アスタリスクで示した。 図10Bは、レンチウイルスに感染されたHela細胞のGFPの発現をフローサイトメトリーで確認したものである。 図11は、ポリソーム分画法(Polysome fractionation)によるグラフである。
本発明に開示のそれぞれの説明及び実施の形態は、それぞれの他の説明及び実施形態に適用されてもよい。すなわち、本発明に開示の様々な要素のすべての組み合わせが、本発明の範疇に属する。また、下記具体的な説明によって本発明の範囲が限定されるものではない。また、当該技術分野における通常の知識を有する者は、通常の実験のみを用いて本明細書に記載された本発明の特定の態様に対する多くの均等物を認識または確認することができる。また、このような均等物は、本発明に包含されるものと意図される。
本発明の他の一つの態様は、RNAの安定性および/またはmRNA翻訳増強用調節エレメントである。前記調節エレメントは、RNAの安定性および/またはmRNA翻訳を増強させてタンパク質の発現を増加させることができる。具体的に、本発明の調節エレメントは、(i)アイチウイルス1(Aichi virus 1)遺伝子(NCBI Reference Sequence:NC_001918.1)のセグメントの塩基配列またはそのRNAの塩基配列;または(ii)これと少なくとも90%の同一性を有する塩基配列;または(iii)(i)の塩基配列と少なくとも50%の相同性を有するコブウイルスの3’非翻訳領域内の塩基配列を含むことができる。
本発明における前記セグメントは、アイチウイルス1遺伝子内における8251番のヌクレオチドから5’方向に連続する110個超過250個以下のヌクレオチドを含むことができるが、これに限定されない。
一実施の形態として、前記セグメントは、アイチウイルス1遺伝子内における8251番のヌクレオチドから5’方向に連続する120個~240個(例えば120個、130個、185個、240個)のヌクレオチドを含むことができるが、これに限定されない。
前記(i)の塩基配列は、配列番号20、94または95の塩基配列またはそのRNAの塩基配列を含むことができるが、これに限定されない。
前記(ii)の塩基配列は、(i)の塩基配列と少なくとも90%、95%、96%、97%、98%または99%の同一性を有する塩基配列を含むことができるが、これに限定されない。具体的には、前記(ii)の塩基配列は、配列番号20の塩基配列において1番~14番のヌクレオチドの1つ以上のヌクレオチドの置換、欠失、又は両方ともを有する塩基配列またはそのRNAの塩基配列を含むことができるが、これに限定されない。
前記(iii)の塩基配列は、コブウイルスの3’非翻訳領域内の塩基配列であり、かつ、(i)の塩基配列と少なくとも50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%または99%の相同性を有する塩基配列を含むことができる。具体的に、前記(iii)の塩基配列は、コブウイルスの3’非翻訳領域内における少なくとも2つのヘアピン構造を有する塩基配列を含むことができるが、これに限定されない。また、前記(iii)の塩基配列は、配列番号98~140のいずれかの塩基配列またはそのRNAの塩基配列、又はこれと少なくとも90%、95%、96%、97%、98%または99%の同一性を有する塩基配列を含むことができるが、これに限定されない。
本発明において使用されるウイルスの塩基配列は、公知のデータベース(例えば、NCBIなど)から得られる。
一方、本発明において、「特定の配列番号の塩基配列を含む調節エレメント」又は「特定の配列番号の塩基配列を有する調節エレメント」とされているとしても、当該配列番号の塩基配列で構成された調節エレメントと同一又は相当する機能を有する場合であれば、いくつかの配列が欠失、修飾、置換または付加された塩基配列を有する調節エレメントも、本発明で使用されてもよいことは自明である。
例えば、前記調節エレメントと同一又は相当する機能を有する場合であれば、当該配列番号の調節エレメントの配列の内部又は末端に無意味な配列が付加されたものであるか、あるいは当該配列番号の調節エレメントの配列の内部又は末端の一部の配列が欠失した調節エレメントも、本発明の範囲内に属することが明らかである。
相同性(homology)および同一性(identity)は、2つの与えられた塩基配列に関連する程度を意味し、百分率で表示することができる。用語の相同性および同一性は、しばしば、互換的に用いられることができる。
任意の2つの配列が相同性、類似性または同一性を有するか否かは、例えば、Pearson et al.(1988)[Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85]:2444でのようなデフォルトのパラメータを用いて「FASTA」プログラムなどの既知のコンピューターアルゴリズムを用いて決定できる。または、EMBOSSパッケージのニードルマンプログラム(EMBOSS: The European Molecular Biology Open Software Suite, Rice et al., 2000, Trends Genet. 16:276-277)(バージョン5.0.0又はその以降のバージョン)で実行されるように、ニードルマン-ブンシュ(Needleman-Wunsch)アルゴリズム(Needleman and Wunsch, 1970, J. Mol. Biol. 48:443-453)を用いて決定できる(GCGプログラムパッケージ(Devereux, J., et al, Nucleic Acids Research 12:387(1984)), BLASTP, BLASTN, FASTA (Atschul, [S.] [F.,] [ET AL, J MOLEC BIOL 215]:403(1990);Guide to Huge Computers, Martin J. Bishop, [ED.,] Academic Press, San Diego,1994、および[CARILLO ETA/.](1988)SIAM J Applied Math 48:1073を含む)。例えば、米国立バイオテクノロジー情報センターのデータベースのBLAST、ClustalWを用いて配列の相同性、類似性または同一性を決定することができる。
本発明の調節エレメントは、TENT4と相互作用するZCCHC2と相互作用して、ポリ(A)テールの長さの増加、混合テーリングによるポリ(A)テールの安定性の増加、又はその両方ともを誘導することができる。
本発明の別の態様は、標的タンパク質の遺伝子およびその3’非翻訳領域に本発明の調節エレメントを含むコンストラクトである。具体的に、前記コンストラクトは、DNAコンストラクトまたはRNAコンストラクトであり得る。
本発明における標的タンパク質は、本発明の調節エレメントによってRNA安定性および/またはmRNAの翻訳を増強させることができる限り、特に制限されないが、レポーター、生理活性ペプチド、抗原、又は抗体又はその断片から選択されることができる。
本発明におけるレポーターは、ルシフェラーゼ、蛍光タンパク質、β-ガラクトシダーゼ、クロラムフェニコール・アセチル転移酵素、またはエクオリン(aequorin)であり得るが、これに限定されない。
本発明における生理活性ポリペプチドは、ホルモン、サイトカイン、サイトカイン結合タンパク質、酵素、成長因子、またはインスリンであるが、これらに限定されない。
本発明において、抗原は、ワクチン抗原、癌関連抗原、アレルギー抗原であり得るが、これらに限定されない。
一実施の形態として、本発明のコンストラクトは、少なくとも1つのバーコード配列、正方向のアダプター配列、逆方向のアダプター配列、ポリ(A)テールの配列、またはこれらの組み合わせをさらに含むことができるが、これらに限定されない。
一実施の形態として、本発明のコンストラクトは、プロモーター配列をさらに含んでいてもよく、この場合、標的タンパク質は、プロモーター配列に作動可能に連結されていてもよいが、これに限定されない。
一実施の形態として、本発明のコンストラクトは、アデノ随伴ウイルス、アデノウイルス、アルファウイルス、レトロウイルス(例えば、ガンマレトロウイルス、及びレンチウイルス)、パルボウイルス、ヘルペスウイルス、およびSV40からなる群から選択されるウイルスの5’側反復配列および3’側反復配列を含むことができるが、これらに限定されない。
一実施の形態として、本発明のmRNAコンストラクトは、5’非翻訳領域、3’非翻訳領域、ポリ(A)テールの配列、またはこれらの組み合わせをさらに含むことができるが、これに限定されない。
本発明の他の一態様は、前記コンストラクトを含むベクターまたは該ベクターのプール(pool)である。
本発明で使用された用語「ベクター」は、適切な宿主内で標的タンパク質を発現させることができるように適切な調節配列に作動可能に連結されている標的タンパク質をコードする塩基配列を含む遺伝子産物を意味する。前記調節配列は、転写を開始できるプロモーター、そのような転写を調節するための任意のオペレーター配列、適切なmRNAリボソーム結合部位をコードする配列、及び転写及び解読の終結を調節する配列などの構成を含み得るが、これらに限定されない。前記ベクターは、適当な宿主細胞内に導入された後、宿主ゲノムとは関係なく複製するかまたは機能することができるか、またはゲノムそれ自体に統合されることができる。
本発明で使用されるベクターは、宿主細胞内で発現できるものであれば特に制限されず、当業界に知られた任意のベクターを用いて宿主細胞に導入させることができる。通用されるベクターの例としては、天然状態または組み換え状態のプラスミド、コスミド、ウイルスおよびバクテリオファージが挙げられる。
また、前記用語「作動可能に連結される」とは、標的タンパク質の遺伝子の転写を開始および媒介するプロモーター配列と前記遺伝子配列が機能的に連結されていることを意味する。
本発明のまた他の態様は、前記コンストラクト又はベクターを含む組換え宿主細胞である。
本発明における宿主細胞とは、標的タンパク質を発現することができる細胞をすべて含み、自然的または人為的に遺伝的改変が生じた細胞を包括する。また、前記宿主細胞は、真核細胞および原核細胞を含み、具体的には、真核細胞または哺乳動物(例えば、ヒト)由来の細胞であってもよいが、これらに限定されない。
本発明において、コンストラクトまたはベクターを細胞内に導入させる方法は、核酸を細胞内に導入するいずれの方法(例えば、トランスフェクションまたは形質転換)も含まれ、細胞に応じて、当分野における公知の適切な標準技術を選択して行うことができる。例えば、エレクトロポレーション(electroporation)、リン酸カルシウム(CaPO4)の沈殿、塩化カルシウム(CaCl2)の沈殿、マイクロインジェクション(microinjection)、ポリエチレングリコール(PEG)法、DEAE-デキストラン法、陽イオンリポソーム法、および酢酸リチウム-DMSO法などが挙げられるが、これらに限定されない。
本発明の他の一態様は、前記コンストラクト、ベクター、または組換え宿主細胞を含む組成物である。本発明のコンストラクト、ベクター、組換え宿主細胞またはこれらを含む組成物は、インビトロ(in vitro)、生体内(in vivo)または生体外(ex vivo)で標的タンパク質を発現させることができる。
一実施の形態として、前記組成物が個体に投与される場合、前記コンストラクト、ベクター、または組換え宿主細胞によって標的タンパク質を個体に提供することができるので、提供された標的タンパク質の用途に応じて、疾病(例えば、感染症)の予防又は治療効果を奏することができる。したがって、組成物は医薬組成物であってもよいが、これに限定されない。
また、一実施の形態として、前記コンストラクト、ベクター、または組換え宿主細胞を用いて、in vitro又はex vivoで本発明のRNAコンストラクト又は標的タンパク質を産生することができる。従って、前記組成物は、本発明のmRNAコンストラクト又は標的タンパク質を製造するための組成物であってもよいが、これに限定されない。
例えば、標的タンパク質がワクチン抗原である場合、前記コンストラクト、ベクター、組み換え宿主細胞又は組成物それ自体がワクチンとして用いられるか、またはこれらを用いてワクチン抗原を調製することができる。
一実施の形態として、本発明のコンストラクトまたはベクターは、ZCCHC2をコードする遺伝子と、TENT4をコードする遺伝子と、またはこれらの組み合わせとをさらに含むか、または本発明の組換え宿主細胞又は組成物がZCCHC2またはそれをコードする遺伝子と、TENT4またはそれをコードする遺伝子と、またはこれらの組み合わせとをさらに含み、ZCCHC2と調節エレメントとの相互作用およびZCCHC2とTENT4との相互作用を通じて、ポリ(A)テールの長さの増加、ポリ(A)テールの安定性の増加、又はその両方を誘導して、RNA安定性、又はmRNA翻訳を増強させることができるが、これらに限定されない。
本発明の他の一態様は、前記調節エレメントと相互作用するZCCHC2またはそれをコードする遺伝子を含む組成物である。具体的には、前記組成物は、RNAの安定性又はmRNA翻訳増強用組成物であってよい。
前記ZCCHC2は、調節エレメントおよびTENT4との相互作用を通じて、ポリ(A)テールの長さの増加、混合テーリングによるポリ(A)テールの安定性の増加、又はその両方ともを誘導して、RNA安定性、又はmRNA翻訳を増強させることができる。したがって、前記組成物は、インビトロ(in vitro)、生体内(in vivo)または生体外(ex vivo)で本発明の標的タンパク質の発現を増加させることができる。
一実施の形態として、標的タンパク質の発現のために、前記組成物は本発明のコンストラクト、ベクター、および/または組換え宿主細胞を更に含むか、ZCCHC2またはそれをコードする遺伝子が本発明のコンストラクト、ベクター、および/または組換え宿主細胞に含まれてもよい。
一実施の形態として、前記組成物はTENT4またはそれをコードする遺伝子をさらに含むことができる。
一実施の形態として、前記組成物によりインビボ発現が増加される標的タンパク質の用途に応じて、前記組成物は、疾病の予防又は治療効果を奏することができる。したがって、前記組成物は医薬組成物であってもよいが、これに限定されない。
また、一実施の形態として、前記組成物を用いて、in vitro又はex vivoで本発明のRNAコンストラクト又は標的タンパク質を産生することができる。従って、前記組成物は、本発明のRNAコンストラクト又は標的タンパク質を製造するための組成物であってもよいが、これに限定されない。
例えば、標的タンパク質がワクチン抗原である場合、前記組成物によりin vivoでワクチン抗原の発現が増加することができるため、前記組成物をワクチン組成物として用いるか、または前記組成物を用いてin vitroまたはex vivoでワクチン抗原を調製することができる。
本発明の他の一態様は、前記組換え宿主細胞を培養する段階と、標的タンパク質を回収する段階とを含む標的タンパク質の製造方法である。
本発明で前記組換え宿主細胞を用いて標的タンパク質を産生する方法は、当業界によく知られている方法を用いて行うことができる。具体的には、前記培養は、バッチプロセス、フェッドバッチまたは繰り返しフェッドバッチプロセス(fed batch or repeated fed batch process)で連続的に培養することができるが、これに限定されるものではない。培養に用いられる培地は、宿主細胞に応じて当業者が適宜選択することができる。具体的には、本発明の組換え宿主細胞を適当な炭素源、窒素源、リン源、無機化合物、アミノ酸および/またはビタミンなどを含有する通常の培地内で、好気性または嫌気性条件下で、温度、pHなどを調節しながら培養することができる。
前記標的タンパク質の製造方法は、前記培養段階後に、更なる工程をさらに含むことができる。前記更なる工程は、標的タンパク質の用途に応じて適宜選択することができる。
具体的に、前記標的タンパク質の製造方法は、前記培養段階以後、前記組換え宿主細胞、組換え宿主細胞の乾燥物、組換え宿主細胞の抽出物、組換え宿主細胞の培養物、前記培養物の上清液は、組換え宿主細胞の破砕物の中から選択された一つ以上の物質から標的タンパク質を回収する段階を含むことができる。
前記方法は、前記回収段階の以前若しくは同時に組み換え宿主細胞を溶解させる段階をさらに含むことができる。組み換え宿主細胞の溶解は、本発明の属する技術分野で通用される方法、例えば、溶解用緩衝液、ソニケーター、熱処理およびフレンチプレッサーなどにより実施することができる。なお、前記溶解段階は、細胞壁/細胞膜分解酵素、核酸分解酵素、核酸転移酵素、および/またはタンパク質分解酵素などの酵素反応を含むことができるが、これらに限定されない。
本発明では、組換え宿主細胞の乾燥物は、目的物質を蓄積した細胞を乾燥させて製造することができるが、これに限定されない。
本発明において、組換え宿主細胞の抽出物は、前記細胞において細胞壁/細胞膜を分離して残った材料を意味することができる。より具体的には、細胞を溶解させて得た成分において細胞壁/細胞膜を除いた残りの成分を意味することができる。前記細胞抽出物は、標的タンパク質を含み、標的タンパク質以外の成分としては、細胞のタンパク質、炭水化物、核酸、繊維の少なくとも1つの成分が含まれていてもよいが、これに限定されない。
本発明における回収段階は、当該技術分野に既知の好適な方法(例えば、遠心分離、ろ過、陰イオン交換クロマトグラフィー、結晶化およびHPLCなど)を用いて、標的タンパク質を回収することができる。
本発明において回収段階は、精製工程を含むことができる。前記精製工程は、細胞から標的タンパク質のみを分離して純粋精製するものであってもよい。前記精製工程を通じて、純粋精製された標的タンパク質を製造することができる。
本発明の他の一態様は、前記コンストラクト又はベクターをin vitroで転写する段階と、転写されたmRNAコンストラクトを回収する段階とを含む、mRNAコンストラクトの作製方法である。
前記転写方法及び回収方法は、当技術分野に既知の好適な方法を用いることができる。
一実施の形態として、前記方法は、転写後DNaseIを処理して鋳型として使われたコンストラクトまたはベクターのDNAを除去する段階、および/または洗浄する段階とをさらに含むことができるが、これに限定されない。
本発明の他の一態様は、前記コンストラクト、ベクター、組換え宿主細胞、又は組成物のRNA安定性および/またはmRNAの翻訳を増強させるための用途である。
本発明の他の一態様は、前記コンストラクト、ベクター、組換え宿主細胞、又は組成物の疾患の予防または治療のための用途である。
本発明の他の一態様は、前記コンストラクト、ベクター、組換え宿主細胞、又は組成物の標的タンパク質の調製のための用途である。
以下、実験例及び実施例により本発明をより詳しく説明する。ただし、これらは本発明を例示するためのものに過ぎず、本発明の範囲がこれらの実験例および実施例により限定されるものと解釈されてはならない。
<実験例>
1.細胞株の培養
本発明で使用される全ての細胞株は、マイコプラズマ否定試験を経た。HeLa細胞(ソウル大学校のC. H. Chunの寄託、ATCC(STRプロファイリング)により認証済み)、Lenti-X 293T細胞(Clontech社製、632180)および293AV細胞(Cell biolabs社製、AAV-100)を10%のFBS(Welgene社製、S001-01)含有DMEM培地で培養した。HCT116細胞(ATCC社製、CCL-247)は、10%のFBSを含むMcCoy’s 5A(Welgene社製、LM 005-01)で培養した。
2.Viromicスクリーン(viromic screen)のためのオリゴ(oligo)のデザイン
ヒトを感染させることができるウイルスのゲノム配列をNCBIウイルスゲノムブラウザ(2020年1月10日検索、804個の配列、504個のウイルス)で検索した。各ウイルスに関する追加情報については、NCBIヌクレオチドのGenBankファイルにて検索した。配列類似性およびウイルス分類に基づいて、143個の代表的なウイルス種を選定し、ウッドチャック肝炎ウイルスを対照として追加した。RNAウイルスのタイリング(tiling)のために、ポジティブセンス方向である配列の全ゲノムをタイリングに使用した。DNAウイルスの場合、コードトランスクリプトームの3’非翻訳領域の配列および非コードRNA配列の全ての配列をオリゴ(oligo)のデザインに使用した。UTRの注釈がない場合、UTRはポリアデニル化シグナル(PAS)の注釈に基づいて予測された。PASの注釈がない場合、PASは、終止コドンから800bpの範囲内でDragon PolyA Spotter ver. 1.2を用いて予測した。PASが予測できない場合、タイリングのための終止コドンの下流(downstream)に存在する390bp領域を使用した。タイリングのためのゲノム領域を決定した後、65ntシフト(shift)の大きさに130ntのスライディングウィンドウを有するオリゴ(oligo)を設計した。その後、複製に用いられたSacIまたはNotl制限部位(restriction sites)のあるウィンドウが含まれた場合、制限部位でウィンドウを終止して、より短いセグメント(segment)を製造した。次のセグメントは制限部位から開始してプラスミド作製中にSacIまたはNotIによるセグメントの切断を防止した。したがって、前記スクリーニングは、制限部位配列を含むいくつかのウイルスのエレメントを見逃す恐れがある。また、前記設計は、65ntよりも長い一部のエレメントを見逃す恐れがある。例えば、大きさが100ntであるエレメントの漏れ確率は約50%程度である。
少なくとも3のハミング距離(hamming distance)を有する7bpのランダム配列の3つのバーコードを各オリゴ配列に追加した。対照として、1Eセグメント及びそのステムループ変異をライブラリーに追加した。さらに、ヒトB型肝炎ウイルスPRE及びそれに対応するステムループ変異を対照として含んでいた。陽性対照および陰性対照をそれぞれタイリングした。合計30,367個のセグメントと91,101個のオリゴを設計した。
2次スクリーニングのために、5つのクラスのK5変異をデザインした。1)単一ヌクレオチド置換の場合、K5全体にわたって各部位の塩基が異なる3つの塩基型に変換された。2)単一ヌクレオチド欠損の場合、各部位の塩基が除去された。3)2つのヌクレオチド欠失の場合、全ての部位で2つの連続したヌクレオチドが欠失した。4)塩基対の有意性を調べるために、2次構造は、6つの他のRNA二次構造予測ソフトウェアで予測し、38個の予測された塩基対は、塩基対を収集および保存するやり方で突然変異された(AT/TA/GC/CG/GU/UG/del)。5)予測ループでランダムに選択された2つの塩基は、他の組み合わせを生成するために変異された。また、他のピコルナウイルス(コブウイルス属の45個を含む)の88個の相同エレメントを含むK5のホモログ(homolog)をスクリーニングした。相同性が曖昧な場合、オリゴのデザインのために3’-最大130ntを使用した。総合して、2次スクリーニングのためのライブラリーは、3つのバーコードのそれぞれに対して1,288個のエレメントを含めて、合計3,864つのオリゴが生成された。
3.プラスミドプール(pool)の生成
170nt長のオリゴ(16ntの順方向アダプター配列、17ntの逆方向アダプター配列および7ntのバーコード配列を含む)を、Synbio Technologiesで合成した。NotI及びSacI制限部位は、Q5 High-Fidelity 2X Master Mix(NEB社製、M0492)およびSacI-univ-FおよびNotI-univ-Rプライマーを用いた6サイクルのPCRにより追加された。増幅産物は、6%のNative PAGE gel、SYBRgold(Invitrogen社製、S11494)染色を用いて精製した。精製された増幅産物およびpmirGLO-3XmiR-1ベクターは、SacI-HF(NEB社製、R3156S)およびNotI-HF(NEB社製、R3189S)で切断し、DNAリガーゼ(NEB社製、M0202M)をT4によってホタルルシフェラーゼ(luciferase)遺伝子の3’非翻訳領域にクローニングした。結合産物をZymo Oligo Clean & Concentrator kit(Zymo Research社製、#D4061)で精製し、Lucigen Endura ElectroCompetent cell(Lucigen社製、LU60242-2)で形質転換した。形質転換された細菌は、37℃で1時間再生した後30℃で14時間振とう培養した。コロニーの数は、おおよそ1E7であることが確認された。使用したプライマー配列を下記表1に示した。










4.ライブラリーの構築
RNA安定性スクリーニングのために、4E5 HCT116細胞を、トランスフェクションの1日前に接種(seeding)した。1.5μgのプラスミドプール(pool)をLipofectamine3000(Invitrogen社製、L3000001)およびp3000を用いてトランスフェクトさせた。RNAおよびDNAは、Allprp RNA/DNA Mini Kit(Qiagen社製、80004)を用いて、トランスフェクション後8時間後に抽出し、RNAに組み換えDNase I(RNase-free)(TAKARA社製、2270A)を処理して残ったプラスミドDNAを除去した。RNAは、SSIV reverse transcriptase(Invitrogen社製、18090010)を用いて逆転写した。抽出されたDNA、RNAから得られたcDNAおよび元のプラスミドプール(pool)は、14サイクルのPCRで増幅され、混合されたプライマーMPRAlib_N/NN/NNN_FおよびMPRAlib_N/NN/NNN_Rが用いられた(表1)。2番目のPCRの6サイクルは、Illumina index primerを用いて行われた。PCR増幅物は、Illumina Novaseq 6000プラットフォームを用いて次世代シーケンシングによりシーケンシングされた。
核/細胞質分画をスクリーニングするために、細胞質は、細胞溶解バッファー(0.15μg/μlのジギトニン[Merck社製、D141]、150mMのNaCl、50mMのHEPES[pH7.0~7.6]、20U/mlのRNase阻害剤[Ambion社製、AM2696]、1Xプロテアーゼ阻害剤[Calbiochem社製、535140]、1Xホスファターゼ阻害剤[Merck社製、P0044])で得られる。ライブラリーの製造段階は、RNA安定性スクリーニングと同様に行われた。
ポリソーム(polysome)分画のスクリーニングのために、Gradient MasterTM(Biocomp社製、B108-2)を用いて10~50%のショ糖勾配を用意した。RNA安定性スクリーニングの3倍の規模を持つHCT116細胞を37℃で1分間、100μg/mLシクロヘキシミド(cycloheximide)で処理し、150μlのPEB(20mMのTris-Cl、pH7.5、100mMのKCl、5mMのMgCl2、0.5%のNP-40[Merck社製、74385])と100U/mlのRNase阻害剤、1Xプロテアーゼ阻害剤及び1Xホスファターゼ阻害剤で氷上にて10分間溶解した後、遠心分離した。上清液をショ糖勾配に積層し、SW41TiローターとBeckman Coulter Ultracentrifuge Optima XEを用いて4℃で2時間の間36,000rpmで遠心分離した。サンプルは、Model 2110 fraction collector(Bio-Rad社製、7318303)およびModel EM-1 Econo UV detector(Bio-Rad社製)に結合されたBioLogic LP systemを用いて0.25mlの分画として得られた。0.75mlのTRIzolTM LS Reagent(Life Technologies社製)を各分画に添加した。図11のグラフに示すように、ポリソーム分画法(polysome fractionation)に従って遊離mRNA(free mRNA)、モノソーム(monosome)、軽いポリソーム(Light polysome;LP;2~3個のリボソーム)、中間ポリソーム(Medium polysome;MP;4~8個のリボソーム)、および重いポリソーム(Heavy polysome;HP;9個以上のリボソーム)は、254nmでの吸光度の傾向を利用して区分し、Direct-Zol RNA Miniprep kit(Zymo Research社製、R2052)を用いて抽出した。
次に、ライブラリー製造段階は、RNA安定性スクリーニングと同様の方法で行った。シーケンシングデータは、下記識別子DOIでZenodoデータベースにおいて利用可能である[DOI:10.5281/zenodo.6777910(安定性)、10.5281/zenodo.6717932(ポリソーム)、10.5281/zenodo.6696870(2次スクリーニング)、10.5281/zenodo.7773943(核/細胞質分画)。
5.データの分析
全てのサンプルについてreadをパラメータ-localと共にbowtie 2.2.6を用いてオリゴに対してアライメントした。アライメントされたreadをバーコードと正確に一致する固有のアライメントでフィルタリングした。統計テストは、mpralm関数を用いてMPRAnalyzeで実行した。scipyモジュール及びヒストグラムプロットのスピアマンの相関係数を用いて技術性能を評価した。正規化されたカウントを可視化のために使用した。ポリソーム分析の場合、DESeq2を用いた分散安定化を変換した後、5つの分画の平均を差し引いた後、前記各分画の相対距離を計算した。前記各分画の相対距離はscipyモジュールで階層的クラスタリングを実施するのに用いた。別の翻訳の定量化のために、下記式で平均リボソームローディング(Mean ribosome load;MRL)を計算した。
1×p(Monosome)+2.5×p(Light polysome)+6×p(Medidum polysome)+11×p(Heavy polysome)
p(X):X(各分画)のシーケンシングリード(read)の比率
mRNA安定性のカットオフの場合、負の調節エレメントについてLog2(RNA/DNA)<-1およびp値<0.001を使用し、正の調節エレメントについてLog2(RNA/DNA)>0.5及びp値<0.05を使用した。翻訳活性化エレメントのカットオフには、Log2(重いポリソーム/遊離mRNA)>0.2および/またはMRL>4.5を使用し、翻訳下向き調節エレメントのカットオフにはLog2(重いポリソーム/遊離mRNA)<-0.2および/またはMRL<3.5を使用した。
2番目のスクリーニング置換データの場合、置換および欠失の塩基同一性スコア(Base-identity score)を下記式により計算した。
A/mean(Stabilityx, Stabilityy, Stabilityz)(for substitution, x, y, z : substituted nucleotides)
A/Stability for deletion (for deletion)
A:野生型K5の安定性
置換データに対する塩基対スコア(Base-pairing score)を下記式により計算した。
mean(Stability of substitutions maintaining base pair)-mean(Stability of substitutions disrupting base pair)
欠失データに対する塩基対欠スコア(Pair-deletion score)を下記式により計算した。
A/Stability for pairwise deletion
ピコルナウイルスツリーを構成するために、NCBIで検索されたウイルス配列をClusterOmegaによってアライメントし、FigTree v1.4.4を用いて可視化した。保存スコア(conservation score)は、上位33種に亘って多重配列をアライメントした後、K5エレメントと同じヌクレオチドの数として計算した。RNA構造の可視化のために、RNAfoldを用いて構造を予測しfornaを用いて可視化した。
6.プラスミドの構築
検証実験のために選択されたエレメントは、プラスミドライブラリープールにてPCRで増幅され、pmirGLO-3XmiR-1ベクターにおけるホタルルシフェラーゼ遺伝子の3’非翻訳領域にクローニングした。ルシフェラーゼ構造の場合、K5エレメント(8122-8251:NC_001918.1)をプラスミドプールライブラリーから増幅し、PCR増幅によってさらに55bpおよび110bpを加えてeK5エレメント(8067-8251:NC_001918.1)および全ての非翻訳領域(8012-8251:NC_001918.1)を作製した。120-K5エレメント(8132-8251:NC_001918.1)、110-K5エレメント(8142-8251:NC_001918.1)および、K5mエレメント(8122-8251,8185ΔG:NC_001918.1)は、pmirGLO-3XmiR-1 K5プラスミドから増幅し、eK5mエレメント(8067-8251:NC_001918.1)は、pmirGLO-3XmiR-1 eK5プラスミドから増幅した。K4エレメント(7931-8060:NC_009448.2)プラスミドプールライブラリーから増幅し、PCR増幅によって50bpをさらに含めてeK4エレメントを作製した(7881-8060:NC_009448.2)。1Eエレメント(414-463:RNA2.7)は、pmirGLO-3XmiR-1 1Eベクターから増幅した。
AAV産生のために、pAAV-CAG-GFP(Addgene社製、Plasmid #37825)プラスミドを鋳型として用いた。K5エレメント(8122-8251:NC_001918.1)、K5mエレメント(8122-8251,8185ΔG:NC_001918.1)、eK5エレメント(8067-8251:NC_001918.1)、およびeK5mエレメント(8067-8251,8185ΔG:NC_001918.1)をpmirGLO-3XmiR-1 eK5およびeK5mプラスミドから増幅したし、GibsonアセンブリによってpAAV-CAG-GFPプラスミド内のWPRE配列を代替した。対照プラスミドの場合、pAAV-CAG-GFPにおけるGFP遺伝子の3’非翻訳領域のWPRE配列をPCRベース増幅で除去した。
d2EGFPプラスミドの構築のために、pmirGLO-3XmiR-1ベクターからのホタルルシフェラーゼ遺伝子をGBA 5’非翻訳領域、d2EGFP CDSおよびGBA 3’非翻訳領域で代替して、対照プラスミドを作製した。ルシフェラーゼコンストラクトからのUTRを増幅させ、前記d2EGFP対照ベクターに挿入した。
テザリングおよびコンストラクトの構築のため、pmirGLO-3xmir1-5xBoxBベクターからpmirGLO-3xBoxBを生成し、pGK-ZCCHC2コンストラクトの場合HCT116 cDNAから増幅されたZCCHC2をpGKベクター内にサブクローニングした。ZCCHC2ΔC(1-375 a.a)およびZCCHC2ΔN(201 aa-1,178 a.a)構造を含むテザリング構造は、pGK-TEV-HA-λNでZCCHC2のサブクローニングすることにより生成した。ZCCHC2ジンクフィンガーの突然変異バージョンを調製するために、mutagenesis PCRでジンクフィンガー(CX2CX3GHX4C)の第1および第2のシステインをセリンで代替した。TNRC6B C-term構造の場合、TNRC6B遺伝子のC-term領域(716-1,028 a.a)をHCT116 cDNAで増幅し、Gibsonアセンブリを用いてpGKおよびpGK-TEV-HA-λNベクターにサブクローニングした。
RaPID実験のために、d2EGFP, pmirGLO-3xBoxB、およびpmirGLO-3xmir-1-eK5プラスミドからEGFP CDS、3xBoxB配列およびeK5配列をそれぞれ増幅し、Gibsonアセンブリを用いてpCKベクター内にサブクローニングした。
前記方法で得られたプラスミドのリストを表1に示した。
7.ルシフェラーゼアッセイおよびトランスフェクション(transfection)
ルシフェラーゼアッセイは、次のような方法で行った。Lipofectamine 3000によるルシフェラーゼレポーターアッセイのために、0日目に24ウェルプレート上のHeLaまたはHCT116細胞の2E5を100ng pmirGLO-3XmiR-1プラスミドでトランスフェクトさせ、2日目に得た。ノックダウン実験のために、各標的遺伝子に対して100ng pmirGLO-3XmiR-1 K5プラスミドおよび40nM siRNA(Dharmacon siRNA smartpool)をLipofectamine 3000で共トランスフェクトした。ZCCHC2構造実験のために、50ngのpmirGLO-3XmiR-1プラスミドおよび60ngのpGK-nullまたはpGK-ZCCHC2またはpGK-ZCCHC2ジンクフィンガー突然変異構造を共トランスフェクトした。デザリング実験のために、50ngのpmirGLO-3xBoxBプラスミドおよび60ngのpGK-ZCCHC2野生型/変異型コンストラクトをλN-HA-TEVのフラグありまたはフラグなしのように共トランスフェクトした。ルシフェラーゼアッセイのために、製造会社の説明書に従ってDual-luciferase reporter assay system(Promega社製)で細胞を溶解し、分析した。
8.RT-qPCR
RNeasy Mini Kit(Qiagen社製、74106)でRNAを抽出し、DNase(Qiagen社製、79254)を処理し、Primescript RTmix(Takara社製、RR036A)で逆転写した。mRNAレベルは、SYBR Green assays(Life Technologies社製、4367659)およびStepOnePlus Real-Time PCR System(Applied Biosystems社製)またはQuantStudio 3(Applied Biosystems社製)で測定した。RT-qPCRプライマーのリストは表1に示されている。
9.AAV生成および精製
AAV生成および精製は次のような方法で行った。293AAV細胞株(Cell Biolabs社製、#AAV-100)を10%のFBS、0.1mMのMEM Non-essential Amino Acids(NEAA)及び2mMのL-グルタミンを含むDMEM中で培養した。GFPタンパク質を運搬するAAVを産生するように、293 AAV細胞株を、150mmのペトリ皿に一晩かけて分注し、70%程度成長すればpAAV-CAG-GFPプラスミド変異体(Addgene社製、37825)をpAdDelta6F6(Addgene社製、112867)およびpAAVDJ(Cell Biolabs社製、VPK-420-DJ)プラスミドと共にLipofectamine 3000およびp3000で共トランスフェクトした。72時間の間トランスフェクションした後、細胞を得て、2.5mlの無血清DMEMに再懸濁した。その後、細胞溶解は、4回の凍結/解凍(アルコール/ドライアイス中で30分間凍結および37℃の水槽で15分間、毎周期ごとに解凍)を行うことによって行われた。AAV上清液は、4℃で10分間10,000Хgで遠心分離することにより得られた。ViraBindTM AAV Purification Kit(Cell Biolabs社製)でAAVを精製した後、製造会社の説明書に従ってQuickTiterTM AAV Quantitation Kit(Cell Biolabs社製)でウイルス力価を測定した。形質導入のために、HeLa細胞を12ウェルプレートに分注し、対照としてPBSを使用した擬似感染と共に2,000および10,000moiでAAVに感染させた。感染後5日後に、GFPシグナルをフローサイトメトリー(BD Accuri C6 Plus)で検出した。
10.インビトロ転写されたRNAの製造
インビトロ転写されたRNAの場合、DNA鋳型は、フォワードプライマー(T7プロモーター+gene_specific_F)およびリバースプライマー(T120+gene_specific_R、5’末端の2’-O-メチル化デオキシウリジンの2つヌクレオチド)を使用したPCRを行うことにより調製した。250ngのDNA鋳型は、mMESSAGE mMACHINETM T7転写キット(Invitrogen社製、AM1344)および成分(それぞれ7.5mMのATP/CTP/UTP[NEB社製、N0450S]、1.5mMのGTPおよび6mMのCleanCap(登録商標)(Reagent AG(3’ OMe)[TriLink Biotechnologies社製、N-7413-10])を用いてインビトロで転写した。前記DNA鋳型は、組換えDNase I(RNase-free)を用いて除去し、RNeasy MiniElute Cleanup Kit(Qiagen社製、74204)を用いて洗浄した。in vitro転写の鋳型の製造に用いたプライマーは表1に示した。
11.mRNAトランスフェクトされたサンプルの調製および分析
12ウェルプレート上の2E5HeLa細胞をLipofectamine MessengerMaxを用いてインビトロ転写されたRNAでトランスフェクトした。ルシフェラーゼmRNAでトランスフェクトされたサンプルの場合は、細胞を溶解し、製造会社の説明書に従ってDual-luciferase reporter assay systemで分析した。d2EGFPサンプルの場合、細胞を1Xプロテアーゼ阻害剤および1Xホスファターゼ阻害剤を含んでなるRIPA lysis and extraction buffer(Thermo社製、89901)で10分間氷上にて溶解した後、遠心分離した。前記サンプルを5X SDS緩衝液中で煮沸後、ladder(Thermo社製、26616)を用いてNovex SDS-PAGE gel(10~20%)にロードした。ゲルをメタノールで活性化したPVDFメンブレン(Millipore社製)に移した後、メンブレンを5%のスキムミルクを含むPBS-Tによってブロックした後、一次抗体でプローブして、PBS-Tで3回洗浄した。前記一次抗体は、一次抗体としてanti-EGFP(1:3,000、CAB4211、Invitrogen社製)およびanti-alpha-TUBULIN(1:300、Abcam社製、ab52866)を使用した。抗マウスまたは抗ウサギのHRP共役二次抗体(Jackson ImmunoResearch Laboratories社製)を1時間の間培養し、PBS-Tで3回洗浄した。化学発光は、West Pico又はFemto Luminol試薬(Thermo社製)を使用し、シグナルは、ChemiDoc XRS+ System(Bio-Rad社製)で検出した。d2EGFPサンプルの場合、GFPシグナルをフローサイトメトリー(BD Accuri C6 Plus)で検出した。
12.Hire-PAT分析
Hire-PAT分析およびキャピラリー電気泳動データのシグナル処理を、文献(Kim et al., Nat. Struct. Mol. Biol., 2020, 27, 581-588)に説明されたように実施した。ホタルルシフェラーゼ遺伝子のポリ(A)部位を前記文献でサンガーシーケンシング(Sanger sequencing)で確認したように利用し、ポリ(A)部位に対するフォワードPCRプライマーは表1に示されている。
13.遺伝子特異的TAIL-seq
RG7834処理時、ポリ(A)テールの長さ分布を測定するために、HeLa細胞をRO0321(Glixx Laboratories Inc社製、GLXC-11004)またはRG7834(Glixx Laboratories Inc社製、GLXC-221188)が処理されたホタルルシフェラーゼの3’非翻訳領域にK5エレメントを含むpmirGLO-3XmiR-1プラスミドでトランスフェクトさせて、2日以内に得た。親細胞とZCCHC2ノックアウト細胞との間のポリ(A)テールの長さ分布を比較するために、親細胞およびZCCHC2ノックアウト細胞をRG7834処理されたサンプルと同様に製造した。遺伝子特異的TAIL-seqを行うために、rRNAが枯渇した全RNA(Truseq Strnd Total RNA LP Gold、Illumina社製、20020599)を3’アダプターにライゲーションし、RNase T1(Ambion社製)で部分的に断片化した。Urea-PAGE gel(300-1500 nt)で精製した後、RNAを逆転写し、PCRで増幅した。ホタルルシフェラーゼPCR増幅のために、GS-TAIL-seq-FireflyLuc-Fをフォワードプライマーとして用いた。ライブラリーは、spike-in mixtureを含むPhiX control library v.2(Illumina社製)でIllumina platform(Miseq)でpaired-end run(51X251 cycles)でシーケンシングした。TAIL-seqシーケンシングデータは、DOI:10.5281/zenodo.6786179.の識別子を持つZenodoデータベースに保存した。
TAIL-seqは、Tailseeker v.3.1.5で分析した。各々のトランスクリプトームについて、遺伝子はbowtie2.2.6を用いてホタルルシフェラーゼの構成配列及びヒトトランスクリプトームにリード1をマッピングして確認した。次に、当該ポリ(A)テールの長さおよび3’末端の修飾をリード2で抽出した。混合テーリングの割合は、ポリ(A)テールの長さが50ntよりも長いトランスクリプトームから計算した。
14. TENT4、ZCCHC2およびZCCHC14ノックアウト(KO)細胞の調製
TENT4 dKO細胞は、前記Kimらの文献と同様な方法で調製された。また、ZCCHC2およびZCCHC14ノックアウト細胞株も前記Kimらの文献の説明に従って調製された。6ウェルプレート上の4E5HeLa細胞および24ウェルプレート上の1E5 HCT116細胞をZCCHC2に対するsgRNA(ACCTCAGGACGGACTTACCG(配列番号96)、PAM配列は、TGG)およびZCCHC14に対するsgRNA(CAAGTGGGCAGCGCGCGCCGCC(配列番号97)、PAM配列はCGG)を含む300ngのpSpCas9(BB)-2A-GFP-px458プラスミド(Addgene社製、#48138)を用いてMetafectene(Biontex社製、T020)にそれぞれトランスフェクトした。単一細胞スクリーニング後、Sangerシーケンシングおよびウェスタンブロット分析を行ってノックアウトされた菌株を同定した。親細胞および改変ゲノム配列は、表1に示し、挿入された配列は赤色で表示した。
15.RNA近接依存性標識法による分析
RaPID(RNA-protein interaction detection)アッセイは、次のような方法で行った。具体的に、Lenti-X 293T(Clontech社製、632180)およびBASU RaPIDプラスミド(Addgene社製、#107250)から生成されたレンチウイルス輸送コンストラクトを形質導入してBASU発現HeLa安定細胞株を生成した。150piプレートからの1E7細胞をLipofectamine mMAX(Life Technologies社製、LMRNA015)を用いて前記合成された40μgのRNAでトランスフェクトした。16時間後、前記細胞に200μMのビオチン(Sigma社製、B4639)を1時間の間処理した。処理された細胞を氷上で1Xプロテアーゼ阻害剤および1Xホスファターゼ阻害剤を含んでなるRIPA lysis and extraction buffer(Thermo社製、89901)で10分間溶解し、遠心分離した。前記溶融物は、Pierce streptavidin beads(Thermo社製、88816)と共に一晩4℃で回転しながら培養した。ビーズは洗浄バッファー1(1mMのDTT、プロテアーゼおよびホスファターゼ阻害剤カクテルを含む1%のSDS)で3回洗浄し、洗浄バッファー(0.1%のNa-DOC、1%のトリトンX-100、0.5MのNaCl、50mMのHEPES[pH7.5]、1mMのDTT、プロテアーゼおよびホスファターゼ阻害剤カクテルを含む1μMのEDTA)で1回洗浄した後、洗浄バッファー3(0.5%のNa-DOC、150mMのNaCl、0.5%のNP-40、10mMのTris-HCl、1mMのDTT、プロテアーゼおよびホスファターゼ阻害剤カクテルを含む1μMのEDTA)で1回洗浄した。
ウェスタンブロットの場合、タンパク質をElution buffer(1.5x Laemelli sample buffer、0.02mMのDTT、4mMのビオチン)で溶出後、抗ZCCHC2(1:250、Atlas Antibodies社製、HPA040943)、抗TENT4A(1:500、Atlas Antibodies社製、HPA045487)、anti-alpha-TUBULIN(1:300、Abcam社製、ab52866)およびanti-HA(1:2000、Invitrogen社製、715500)の一次抗体を用いてウェスタンブロットにより分析した。LC-MS/MSの場合、試料を37℃で1分間消化バッファー(50mMのTris[pH8.0])で6回洗浄した。洗浄後、タンパク質結合ビーズを37℃で1時間の間1MのDTTを2μL含む180μLの消化バッファーで培養し、ついで0.5MのIAAを16μL追加して37℃で1時間の間培養した。その後、0.1g/Lのトリプシンを2μL追加して37℃で一晩培養した。残りの分解物はHiPPR(Thermo社製、88305)を用いて除去し、LC-MS/MS分析の前にZipTip C18樹脂(Millipore社製、ZTC18S960)で洗浄した。
LC-MS/MS分析は、nanoAcquityシステム(Waters社製)と組み合わせたOrbitrap Eclipse Tribrid(Thermo社製)を用いて実施した。キャピラリーアッセイ(内径75μm×100cm)およびトラップ(内径150m×3cm)カラムを3um Jupiter C18 particle(Phenomenex社製)で充填した。LCフローは、95%の溶媒A(0.1%のギ酸(Merck社製))で35%の溶媒B(100%のアセトニトリル、0.1%のギ酸)範囲の60分の線形勾配で300nl/分に設定した。全MSスキャン(m/z 300-1,800)は、120k解像度(m/z200)で取得した。高エネルギー衝突解離(HCD)断片化は、1.4番目の前駆体隔離ウィンドウを含む30%の正規化衝突エネルギー(NCE)で発生した。MS2スキャンは、30kの解像度で取得した。
MS/MSrawデータ、FragPipe(v18.0)に組み込まれたMSFragger1(v3.7)、IonQuant2(v1.8.10)およびPhilosopher3(v4.8.1)を用いて分析した。標識されていないタンパク質の同定及び定量化のために、トリプシンと指定された酵素と共にbuilt-in FragPipe workflow(LFQ-MBR)を使用した。標的誘導データベース(汚染物質を含む)は、Swiss-Prot human database4(2022年10月)でFragpipeで生成した。combined_protein.tsvファイルは、追加分析に使用した。濃縮カットオフの場合、少なくとも2回の繰り返し実験によって1を超えるLog2FCが使用された。
16.共免疫沈降(co-IP)及びウェスタンブロット法
co-IP実験のために、1mMのDL-ジチオレイトール(DTT)、1Xプロテアーゼ阻害剤およびRNase A(Thermo社製、EN0531)を含むバッファーA(100mMのKCl、0.1mMのEDTA、20mMのHEPES[pH7.5]、0.4%のNP-40、10%のグリセロール)を用いて氷上で150piプレートの親細胞およびTENT4 dKO細胞を20分間溶解し、次いで遠心分離した。プロテインAおよびGセファロースビーズ(1:1混合物、合計20μl)がコンジュゲートされた12.5μgの抗体(NMG社製、抗TENT4Aおよび抗TENT4B)を、1mgの前記溶解物と共に免疫沈降に使用した。4℃で2時間の間培養した後、ビーズを洗浄し、20μlの2XSDS緩衝液で煮沸し、ladder(Thermo社製、26616および26619)と共に4~12%のSDS-PAGEゲル(Novex社製)にロードした。ドメインco-IP実験のために、全長ZCCHC2、切断されたZCCHC2コンストラクト及びフラグタグ付き陰性コンストラクトをZCCHC2KO細胞にトランスフェクションし、該細胞を2日以内に溶解した。前記溶解物1mgにANTI-FLAG(登録商標)M2 Affinity Gel(Merck社製、A2220-10ML)10μlを加えた後、4℃で2時間の間培養して、免疫沈降を実施した。入力サンプルの場合、50μgの細胞溶解物を使用した。ゲルをメタノール活性化PVDFメンブレン(Millipore社製)に移した後、メンブレンを5%のスキムミルクを含むPBS-Tでブロッキングし、一次抗体でプローブした後、PBS-Tで3回洗浄した。抗ZCCHC2(1:250、Atlas社製、HPA040943)、抗ZCCHC14(1:1,000、Bethyl Laboratories社製、A303-096A)、抗TENT4A(1:500、Atlas Antibodies社製、HPA045487)、抗TENT4B(1:500、lab-made社製)、抗GAPDH(1:1,000、Santa Cruz社製、sc-32233)および抗FLAG(1:1000、abcam社製、ab1162)を前記一次抗体として使用した。抗マウスまたは抗ウサギのHRPコンジュゲート二次抗体(Jackson ImmunoResearch Laboratories社製)を用いて1時間の間培養し、PBS-Tで3回洗浄した。化学発光は、West Pico又はFemto Luminol試薬(Thermo社製、34580および34095)で実施されたし、シグナルはChemiDoc XRS+System(Bio-Rad社製)で検出した。
17.RNAプルダウン -LC-MS/MSデータの再解析
MS/MSデータは、ヒトSwiss-Protデータベースv.12/5/2018基本設定を用いてMaxQuant v.1.5.3.30で処理されており、タンパク質レベル0.8%のFDRカットオフを適用した。
MaxQuant出力ファイルの中から、MaxLFQ強度値はproteingroups.txtファイルから抽出した。MaxLFQ強度値に10,000の近似値を追加した後、Limmaを実行し、有意な遺伝子をLog2FC<0.8およびFDR>0.1でフィルタリングした。
18.ドメイン保存分析
UniProt Alignツールを用いてZCCHC2(Q9C0B9)、ZCCHC14(A0A590UJW6)およびGLS-1(Q8I4M5)をアライメントし、3つのタンパク質の保存スコアを計算した。
19.RNA免疫沈降
ZCCHC2の免疫沈降のため、Lenti-X 293T(Clontech社製、632180)細胞から生成されたコンストラクトによるレンチウイルス輸送体を形質導入して、3’非翻訳領域においてK5エレメントを有するEGFPを発現するHeLa安定細胞株を生成した。また、溶解バッファー(20mMのHEPES(pH7.6)[Ambion社製、AM9851およびAM9856]、0.4%のNP-40、100mMのKCl、0.1mMのEDTA、10%のグリセロール、1mMのDTT、1Xプロテアーゼ阻害剤[Calbiochem社製、535140])で前記細胞を氷上で30分間処理して溶解し、遠心分離して細胞溶解物を得た。陰性対照としては、10μgの正常ウサギIgG(Cell Signaling社製、2729S)を使用し、ZCCHC2免疫沈降のために10μgのZCCHC2抗体(atlas社製、HPA040943)を使用した。抗体が、プロテインA磁気ビーズ(Life Technologies社製、10002D)に付着した後、1mgの細胞溶解物を抗体結合ビーズと共に2時間の間培養し、次いで洗浄緩衝液(前記と同じ溶解バッファーであって、0.2%のNP-40を含む)で洗浄した。正規化のために用いられた5ngのホタルルシフェラーゼmRNAをspike-inにて各サンプルに追加した後、RNAをTRIzol試薬(Life Technologies社製)で精製してRT-qPCRに使用した。RT-qPCRプライマーは表1に示した。
20.亜細胞分画
亜細胞分画は次の方法で行った。具体的には、細胞質分画を得るために、細胞を200μlの細胞溶解バッファー(0.2μg/μlのdigitonin[Merck社製、D141]、150mMのNaCl、50mMのHEPES[pH7.0~7.6]、0.1mMのEDTA、1mMのDTT、20U/mlのRNase阻害剤、1Xプロテアーゼ阻害剤、1Xホスファターゼ阻害剤)で溶解した。細胞膜および核分画の場合、製造会社の説明書に従って細胞内タンパク質分画キット(Thermo Scientific社製、78840)を用いて分画した。一次抗体としては、抗GM130(1:500、BD Bioscience社製、610822)および抗ヒストン(1:2000、cell signaling社製、4499)を使用した。
本発明の実験例で用いられた試薬および材料を下記表2に示した。




[実施例]
1.調節RNAエレメントを同定するためのViromicスクリーン
ウイルスRNAエレメントのライブラリーを構築するため、オリゴ合成の技術的限界のため、ヒトウイルスで初期の選別を行い、他の関連種を含むように2次スクリーンを拡張する2段階のアプローチを行った。ヒトに感染させることができるウイルスを同定するために、現在、114個の属および40個の科に属する502種のヒトウイルスに注釈を付けているNCBIデータベースを使用した。
図1Aおよび表3に示すように、手作業で検査した後、96個の属と37個の科を代表する143種を選定し、配列類似性が近い種、および、曖昧に分類されるかまたはヒト感染に関する明確な証拠が足りない種を除いた。本発明のカタログは、ボルティモア分類システムの7つのグループをいずれも含んでいる。RNAウイルスの場合、全ゲノム配列を使用した。一般に、より大きなゲノムを持つDNAの場合、非翻訳領域(UTR)および暗号化されていない遺伝子が含まれている。







図1Bに示すように、スライディングウィンドウのサイズが130ntであり、65nの段階サイズにウイルスゲノムをタイリング(tile)して合計30,367個のセグメントを生成してスクリーン用オリゴを設計した。各セグメントは、信頼可能な検出のための3種の異なるバーコードを有するように製造した。陽性対照として、HCMV(human cytomegalovirus)のlncRNA2.7からの「1E」エレメントを含む4つのセグメント(図8)および遺伝子発現を向上させることが知られているウッドチャック肝炎ウイルスのWPRE(woodchuck posttranscriptional regulatory element)を含む1つのセグメントを含めた。非機能的対照として、本発明者らは1Eのループで不活性化変異を含む変異(1Em)を使用した。前記設計されたオリゴを合成した後、PCRによって増幅し、ルシフェラーゼレポータープラスミドの3’非翻訳領域に挿入した。前記構築されたライブラリーには、合計91,101個のレポータープラスミドが含まれており、143個のヒトウイルスおよびイヌのウッドチャック肝炎ウイルスで30,367個のセグメントが含まれていた。
機能的評価のために、プラスミドプールを、ヒト結腸癌細胞株(HCT-116)にトランスフェクトさせて、遺伝子発現に対する各エレメントの影響を定量化した(図1B)。RNA存在量(abundance)に及ぼす効果をモニタリングすべく、プラスミドおよびmRNAを全て抽出し、増幅し、シーケンシングして、mRNAのリードの比とトランスファクトされたDNAのリードの比との間の割合を計算した(「RNA/DNA」)。翻訳調節エレメントを探索するために、ショ糖勾配の遠心分離を用いて、細胞質抽出物を5つの分画(遊離mRNA、モノソーム、軽いポリソーム(LP)、中間ポリソーム(MP)、および重いポリソーム(HP))に分離し、前記抽出物を、RNA抽出及びシーケンシングに用いて各UTRについて翻訳効率を予測した。
2.調節RNAエレメントの同定
mRNA存在量(abundance)に対する30,302個のウイルスセグメント(3つのバーコードが全て感知されたセグメント30,190個)に及ぼす影響を確認するために次のような実験を行った。実験結果は、4回の繰り返し実験とバーコードとの間で再現可能であった。具体的には、1EおよびWPREにわたる陽性対照は、1E変異に比してmRNAレベルが増加された(図1C)。245個の上向き調節セグメントと628個の下向き調節セグメントを同定した。mRNAの存在量を増加させたセグメントは、mRNAの安定性を向上させると知られているPREの一部であるヒトB型肝炎ウイルスのステム-ループαを含んでいた。ネガティブエレメントは、D型肝炎ウイルス(HDV)の自己切断リボザイムのような核酸分解酵素により切断されたRNA、およびDROSHAによって切断される可能性のあるヒトサイトメガロウイルス(ヒトβ-ヘルペスウイルス5とも知られている)、およびエプスタイン・バーウイルスのマイクロRNA遺伝子座を含めて、レポーターmRNAの分解をもたらした(図1C)。
したがって、前記実験でRNAを安定化するセグメント(Log2(RNA/DNA)>0.5、p値<0.05)または不安定化するセグメント(Log2(RNA/DNA)<-1、p値<0.001)を効果的に同定した(表4および表5)。表4の50個のセグメントは、陽性対照WPREまたはHCMV1Eと類似するか、またはそれより高いLog2(RNA/DNA)値を有し、優れたRNA存在量を示していることを確認した(図1C)。
RNAを安定化するセグメント


RNAを不安定化するセグメント
また、ポリソームプロファイリングシーケンシングデータ(図1D)を用いて、30,155個のセグメント(3つのバーコードが全て感知されたセグメント29,786個)の翻訳作用を評価した。非突然変異WPREと1Eは、翻訳に対するポジティブな影響と一致する重いポリソーム分画で豊富に存在した(図1E)。535個の上向き調節セグメントおよび66個の下向き調節セグメントを識別して、重いポリソームと遊離mRNA分画との間のリード比(Log2(HP/遊離mRNA)>0.2)を用いて翻訳効率を推定した(表6)。下記表6の30個のセグメントは、陽性対照WPREおよびHCMV1Eと同様に、重いポリソーム分画で豊富に存在するので、mRNA翻訳を増強させることができることを確認した(図1E)。

3.調節エレメントの検証
推定されたmRNA存在量と翻訳効率との間の非常に弱い相関関係は、ほとんどのウイルスエレメントがmRNA存在量または翻訳に影響を及ぼすことを示唆した。それにもかかわらず、いくつかのセグメントは、両方ともに影響を及ぼすことが確認された。これを検証するために、RNA存在量と翻訳をいずれも向上させた、従前に研究されていない16個の候補を選択した(図2A、表7;Log2(HP/遊離mRNA)>0.2およびMRL>4.5を満たす)。3’非翻訳領域レポーターおよび個々のルシフェラーゼアッセイを用いて、16個の候補のうち15個が、統計的有意性(p<0.05)をもってルシフェラーゼ発現が増加したことを確認した(図2B)。
Saffoldウイルスの3’UTR(7931-8060 NC_009448.2)におけるK4エレメントおよびアイチ(Aichi)ウイルス1(AiV-1)の3’UTR(8122-8251:NC_001918.1)でK5エレメントをさらに調べた(図2C)。前記2つのウイルスは、いずれも単一ポリペプチドをコードする1本鎖の陽性RNAゲノムを有するピコルナウイルス(Picornaviridae)科に属し、該ウイルスはタンパク質分解に起因して複数個の断片に加工された。SaffoldウイルスおよびAiV-1は、それぞれカルジオウイルス(Cardiovirus)属とコブウイルス(Kobuvirus)属に属し、そして、胃腸炎をはじめとする比較的軽微な症状を引き起こすウイルスに広範に分布しており、未だ調査が行われていないことが確認された。
エレメントの境界をマッピングするために、K4及びK5の拡張又は切断されたセグメントを調べた。Saffoldウイルスの全3’非翻訳領域を含むK4の拡張された180ntセグメント(「eK4」、7881-8060)は、既存のK4セグメントと類似した効果を示しており、これによって、3’末端の130ntがK4の活性を伝達するのに十分であることが確認された。しかし、K5の拡張された形態(「eK5」、8067-8251、185nt、配列番号94)は、ルシフェラーゼ発現をさらに向上させ、既存のK5、K4、及び拡張されたK4(eK4)を含む他のエレメントを凌いだ(図2D)。また、K5よりも短い120nt(8132-8251、配列番号95)のセグメントは、K5よりも高い活性を示した。注目すべき点は、K5がmRNA存在量および翻訳スクリーニングの両方ともにおいて上位25個の候補のうちの1つとして選定されたということであり、これはK5が特に有力なエレメントであることを示唆した。K5に対する切断実験は、3’末端の110nt(8142-8251)超過のエレメントが少なくともK5エレメントを構成することができることを示した(図2E)。K5含有セグメントは、mRNAレベルを増加させ、一層重要なことは、タンパク質のレベルがスクリーニングデータと一致した。
4.K5エレメントの特徴付け
K5を詳細に特徴付けるために、K5変異体およびホモログ(homolog)に対する2次ハイスループットスクリーニングアッセイを実施した(図3Aおよび図3B)。突然変異の誘導のために130ntのK5エレメントの全ての部位に単一ヌクレオチドの置換、単一ヌクレオチドの欠失および2連続ヌクレオチドの欠失を実施した(図3C)。また、配列を変更したが、予測された二重構造(duplex structure)を保存する補償変異を導入した。さらに、ループは、異なる組み合わせでランダムに選択された最大2つの塩基が置換された。3つのバーコードで、合計1,201個の変異体を合成した。クローニング及びトランスフェクション後、mRNA存在量に対する突然変異の効果を評価するために、トランスフェクトされたDNAレベルに相対的なmRNAレベルを測定した(図3B)。
図3Dに示すように、特定のヌクレオチド配列の寄与度を定量化するために、単一塩基置換データを用いて「塩基同一性スコア」を計算した。また、ステム領域の塩基対に対する要求事項を示す補償変異データに基づいて「塩基対スコア」を計算した。その結果、いくつかの変異、特に最初の14つのヌクレオチドの変異がmRNAレベルをわずかに増加させたが(図3C)、これは自己阻害活性を示し、このような結果は切断実験(図2E)と一致した。また、他の変異体の場合、K5に類似するか又はそれよりも高いmRNAレベルを増加させた(図3C)。対照的に、第1のヘアピン(ピリミジンリッチ末端ループを含む)および第2のヘアピン(G突出部(bulge)を含む)に対する変異は、mRNAレベルを実質的に減少させ、これにより、前記これらのヘアピンがK5活性において肝心なことを確認した(図3D)。前記結果は、欠失および補償変異の結果と一致した。
K5の系統発生的分布を調べるために、88個のピコルナウイルス種(K5および87個の異なるピコルナウイルスエレメント)の3’非翻訳領域セグメントを2次スクリーニングに含めた。このピコルナウイルスの中で43個のコブウイルスセグメント(表8;K5と少なくとも59%の相同性を有する)は、第2のヘアピンのG突出部に欠失を有する非機能的対照K5mよりもmRNAレベルを遥かに多く上向き調節したし(図3Dおよび図3E、表8)、K5に類似するか、またはそれよりも高くmRNAレベルを上向き調節した。前記結果からK5がコブウイルス属に保存されていることを確認した。保存された3’配列が欠失しているいくつかのコブウイルスセグメントは、分析の結果、活性が低かった。かかる3’配列の欠失は、データベースの注釈が不完全であることに起因する場合もある。

コブウイルス属を除いた大部分のピコルナウイルス3’非翻訳領域は、mRNA存在量を増加させなかった(図3E)。しかしながら、いくつかの例外があったが、特にK4陽性エレメント(RNA/DNA比=1.514)を含むSaffoldウイルスに関連するブーンカルジオウイルス1(Boone cardiorvirus 1;NC_038305.1)のセグメント(配列番号187;RNA/DNA比=1.2433)がこれに該当する。これらの2つのウイルスはカルジオウイルスに属する。したがって、カルジオウイルスのK4およびその相同エレメントは、別個の保存された調節エレメントグループの構成が可能である。具体的に、下記K4の塩基配列のうち、下線を引いた塩基配列(NC_009448.2の7952番~7988番)は、ホモログであるブーンカルジオウイルス1のセグメント内における対応する配列(下記下線を引いた塩基配列)と78.38%の同一性を有する。したがって、カルジオウイルスの3’非翻訳領域内の塩基配列であり、かつ、Saffoldウイルス遺伝子内における7952~7988番の塩基配列と少なくとも70%の同一性を有する塩基配列を含むホモログは、K4のようにmRNA存在量を増加させることができることが分かる。
K4

(配列番号82)
下線:NC_009448.2の7952-7988
Boone cardiovirus 1
TTCGGTTGAGCCCCCACCCGGTACAACGCTTTACCTTAGAAGCCACTAAGGTGTACGCGGTCATCGGGGACCCCTCCTGGCCTTTGGTTTATTGGTGAATTACTAGTTCAGTTAGGTTTTGTTAGTTAGG(配列番号187)
5.K5によるベクターおよび合成mRNAからの遺伝子発現の増強
K5が他の分子的背景においても機能することができるかどうかをテストするために、ヒト遺伝子治療に対して低毒性で有効な遺伝子導入を可能にするパルボウイルス系統に属する一本鎖DNAウイルスであるアデノ関連ウイルス(AAV)ベースのベクター系を使用した。図4に示すように、WPREは、AAV35において遺伝子発現を増強したが、大きなサイズ(~600nt)およびAVの制限されたパッケージング容量(1.7~3kb)のためAAVでの用途が制限された。
最小K5(120nt)またはeK5(185nt)配列及び不活性変異体(K5mとeK5m)及びWPREを対照として評価した。AAVベクター内にEGFPコード配列の下流に、そのようなセグメントを挿入し、遺伝子発現に及ぼす影響を測定した(図4A)。図4Bおよび図4Cに示すように、K5とeK5によって2つとも異なる形質導入条件でAAVベクターからのGFP発現が増加した。特に、eK5の効果(~3倍)は、WPREの効果(~2倍)よりも優れていることが確認された。これにより、eK5がパッケージングスペースを節約しながらAAVベクターを大きく改善することができることを確認した。
また、レンチウイルスベクターを用いて前記実験を繰り返した。その結果、レンチウイルスベクターを用いてもAAVベクターと同様にeK5によりGFP発現が増加することを確認した(図10)。
インビトロ転写(IVT)mRNAは、COVID-19ワクチンによって例示されるように、遺伝子送達のための別の重要なプラットフォームを示した。IVTmRNAに対するK5の効果をテストするために、図4Dに示すように、機能性eK5の有無によるルシフェラーゼコードmRNAを合成した。前記mRNAはcap-1ホモログ、pmirGLOベクター由来の3’非翻訳領域配列、および120塩基のポリ(A)テールを含んでいた。前記mRNAをHeLa細胞にトランスフェクトさせ、最大72時間の間培養した。図4Eに示すように、機能的eK5がない場合、ルシフェラーゼレベルが時間の経過に伴って急激に減少して、形質導入されたmRNAの寿命が短いことを確認した。しかし、eK5が含まれているときに、発現の持続時間が急激に増加することを確認した。
mRNAの安定化のために広く用いられるGFPコード配列(EGFP)とα-グロビン3’UTR(GBA)を含むまた別のIVTmRNAセットからも同様な観察が確認された。図4Dおよび図4Fに示すように、3’非翻訳領域内における位置と関係なく、eK5を含むことで、前記α-グロビン3′UTR含有mRNAからタンパク質産生が実質的に増加した。以上の結果から、K5はプラスミド、AAVベクター、および合成mRNAを含めてテストしたすべての態様で活性化され、これによって、広範な調節活性および治療可能性を確認した。
6.K5のTENT4による混合テーリングの誘導
合成mRNAトランスフェクションを用いた経時実験における伸長されたタンパク質の発現(図4E)は、K5が少なくとも細胞質でmRNAの安定性を増加させることによって作用することを確認した。真核生物のmRNA安定性は、主にデアデニレーション(deadenylation)段階で決定される。したがって、K5のメカニズムを理解するために高分解能ポリ(A)テール分析(Hire-PAT)を通じて、ポリ(A)テールの長さをモニタリングした。Hire-PATは、G/Iテーリングに引き続き、遺伝子特異的フォワードプライマーとポリ(A)およびG/I配列との間のコンジュゲート部に結合するリバースプライマーとともにRT-PCRを使用した。図5Aに示すように、K5がレポーターmRNAの定常状態のポリ(A)テールの長さを増加させることを確認した。これはデアデニレーションの抑制、ポリ(A)テールの拡張又は両方による、ポリ(A)テール調節関連メカニズムを意味する。
前記変化が末端ヌクレオチジル転移酵素(terminal nucleotidyl transferases;TENT)により触媒されるテールの拡張に関連する可能性をテストするために、TENTを枯渇させるとともに、K5レポーターコンストラクトでルシフェラーゼアッセイを行った。図5Bに示すように、TENT4二重特異性抗体(ダイアボディ)(paralog)(TENT4AおよびTENT4B)のノックダウンは、特にK5レポーター発現を減少させたことに対し、他のTENT(TENT1、TENT2、TENT3A/B(TUT4およびTUT7とも呼ぶ)及びTENT5A/B/C/D)はK5活動に及ぼす有意な影響が認められなかった。TENT4の関与をさらに検証するために、TENT4酵素の化学的阻害剤であるRG7834および不活性対照R-異性体RO0321を使用した。図5Cに示すように、K5レポーターmRNAのポリ(A)テールは、RG7834によって特異的に短縮されてTENT4が実際にK5機能に必要であることを確認した。
TENT4A(PAPD7、TRF4-1およびTUT5としても知られている)およびTENT4B(PAPD5、TRF4-2およびTUT3としても知られている)は、非アデノシン残基の間欠的な混合と共に、ポリ(A)テールを延長する(「混合テーリング(mixed tailing)」として知られたプロセス)。得られた混合テールは、主な脱アデニル化酵素複合体であるCCR4NOTでアデノシン残基を好むので、脱アデニル化を効果的に阻害して、トランスクリプトームを安定化する。混合されたテールの頻度を測定して混合テールの直接的な関与を調べるために、本発明者らはTAIL-seqの修正されたバージョン(これを「遺伝子特異的TAIL-seq(GS-TAIL-seq)」と命名する)を開発した。具体的には、RNAは、ビオチンとコンジュゲートされ、部分的に断片化された3’アダプターにライゲーションされた。3’末端断片は、ストレプトアビジンビーズを用いて濃縮し、アダプターに結合するプライマーで逆転写し、次いでPCRによって遺伝子特異的フォワードプライマーで増幅した。前記シーケンシングデータは、K5レポーターmRNAが混合テールについて予想されるように、主に、末端および最後から2番目の位置に非アデノシン残基を有することを確認した。図5Dに示すように、混合されたテーリングの頻度は、RG7834処理後に減少し、K5がTENT4を介して混合テーリングを誘導することを確認した。図5Fに示すように、GS-TAIL-seqデータは、さらに、RG7834処理されたセルでK5レポーターのポリ(A)テールが短くなることを確認して、図5Cに示すHire-PATデータを確かめた。
また、図5E~図5Gに示すように、HeLaおよびHCT116細胞にRG7834を処理したとき、K5及びeK5レポーターのルシフェラーゼ活性およびmRNA存在量は減少した。単一G欠失(K5mとeK5m)を含むK5及びeK5の不活化変異は、RG7834によって有意な影響を受けず、特異性が立証された。これらの結果は、一緒に、TENT4により触媒される混合テーリングを介してK5が作用するメカニズムを支持する。
しかしながら、不思議にもウイルスRNAにTENT4を動員することが知られているアダプタータンパク質であるZCCHC14がないとき、K5が完全に活性化された状態を維持することを確認した。図5Gに示すように、ZCCHC14がレポーター発現およびテール伸長性の両方ともにおいてK5活性に不要であることを確認した。このようなZCCHC14の依存性の欠如は、K5を認識する他の因子が存在し得ることを示唆した。
7.K5に対するホスト因子(ZCCHC2)の同定
潜在的なK5アダプターを同定するために、「RNA-タンパク質相互作用検出(RNA-protein interaction detection;RaPID)法を実施した。図5Hに示すように、eK5およびBoxBエレメントを含むIVTmRNAをλNペプチド融合ビオチンリガーゼであるBASUを安定的に発現する細胞にトランスフェクトした。16時間後、細胞を1時間の間、ビオチンで処理してBASUが餌に関連するタンパク質をビオチン化し、次いで、細胞溶解、ストレプトアビジン捕捉およびビオチン化タンパク質の質量分析を実施した。図5Hに示すように、eK5を欠いた対照RNAに比べてeK5含有mRNAに濃縮されたタンパク質において核酸結合GO用語のZCCHC2およびDNAJC21を有する2つの細胞質タンパク質を確認した(図5、表9)。



直交的に、HCMV1Eステム-ループ(SL-2.7)を餌として用いるインビトロでのRNA-プルダウン実験によって得られることができるTENT4複合体を調べた。その結果、1Eと相互作用するものとして知られているTENT4A、TENT4B、ZCCHC14、SAMD4A、K0355に加えて、ZCCHC2も見出された(図9)。ZCCHC2の強度が低く1E活性に必要ではないが、ZCCHC2は前記プルダウン実験において特異的に濃縮され、ZCCHC2がTENT4複合体の未知の構成要素であり得ることが予想された。特に、ZCCHC2はRaPIDおよびRNAプルダウン実験の双方で、一般に濃縮された唯一のタンパク質であった。
ZCCHC2とeK5との間の相互作用を検証するために、RaPID実験に引き続いてウェスタンブロット法を行い、eK5餌に関連ZCCHC2を検出した(図5I)。なお、TENT4Aは、若干であるもののリッチなので、TENT4Aの方がZCCHC2に比べてeK5との関連付けの安定性が劣ることを示している。
8.ZCCHC2の特徴付け
図6Aに示すように、ZCCHC2は実質的に不規則な状態で長い領域、PXドメインおよびCCHC型ジンクフィンガー(ZnF2)ドメインを有する126kDaの特性がよく確認されていないタンパク質である。ZCCHC2は、ZCCHC14との関連付けが低いが、1EおよびPREでCNGGNペンタループと相互作用することが知られているSAMドメインがないことが確認された。また、C.legansのgls-1タンパク質は、PXまたはZnFドメインを欠いている場合でも、ZCCHC2と関連付けられていると予想された。gls-1は、以前にTENT4のホモログであるGLD-4と相互作用することが確認された。
ZCCHC2がTENT4に結合するかどうかをテストするために、共免疫沈降法(co-immunoprecipitation)を実施した。図6Bに示すように、ZCCHC2は、HeLa親細胞においてTENT4AおよびTENT4Bに対する抗体とともに共免疫沈降したが、TENT4A/B二重ノックアウト細胞では認められなかった。この相互作用は、RNaseA処理済みの条件下で検出され、TENT4とZCCHC2との間のRNA-非依存的な相互作用を示した。図6Cに示すように、細胞内分画は、ZCCHC2が細胞質に限定されることが示され、これは、ZCCHC2がTENT4と細胞質複合体を形成することを示唆した。参考までに、TENT4タンパク質は、核と細胞質の両方ともに分布し、TENT4Aは主に細胞質に、TENT4Bは主に核に分布した。また、3’非翻訳領域内のeK5でEGFPを安定に発現するHeLa細胞株を用いてRNA免疫沈降に続いてRT-qPR(RIP-QPCR)を実施した。図6Dに示すように、ZCCHC2がeK5含有EGFPのmRNAと特異的に相互作用して、図5Hおよび図5Iに示したRaPIDおよびRNAプールダウン結果を再確認した。以上の結果から、ZCCHC2は、K5及びTENT4の両方と相互作用することを確認した。
次に、K5媒介調節におけるZCCHC2の機能を調べるために、CRISPR-Cas9でHeLa細胞においてZCCHC2遺伝子を切除した。前記ノックアウト(KO)によってHire-PAT分析を実施し、ポリ(A)テールの長さ分布を調べた。図6Eに示すように、K5レポーターmRNAのポリ(A)テールは、親細胞に比してZCCHC2 KO細胞で減少した。対照的に、K5突然変異は、ZCCHC2 KO細胞においてそれ以上短くならず、親細胞において短いテールを有することが確認された。同様な結果が、eK5コンストラクトにおいて確認されたし、ZCCHC2がテール伸長の効果に重要であることを確認した。また、図6Fに示すように、遺伝子特異的TAIL-seq実験はZCCHC2 KOが混合テーリングの減少をもたらすことが示されており、これによって、ZCCHC2がK5レポーターmRNAの混合テーリングに必要であることを確認した。
同じく、K5レポーターを用いたルシフェラーゼアッセイおよびRT-qPCRは、ZCCHC2がない場合、K5がもうレポーター発現を向上させることができないことを確認した。前記結果は、より長いeK5コンストラクトを用いて確認された。図6Gに示すように、RG7834親細胞と異なり、ZCCHC2 KO細胞においてK5レポーター発現に有意な影響を及ぼさないことを確認した。以上の結果から、ZCCHC2がK5に重要なエレメントであり、かつZCCHC2のこの機能がTENT4の活動を必要とすることを確認した。
ZCCHC2の役割を検証するために、ZCCHC2-発現プラスミドをZCCHC2 KO細胞にトランスフェクトさせて回復実験を行った。図6Hに示すように、ZCCHC2の異所性発現は、K5及びeK5コンストラクトにおけるルシフェラーゼ発現を増大させたが、変異体では増加しないことを確認した。したがって、ZCCHC2は実際に、K5の機能を媒介する核心要素であることを確認した。ZCCHC2のZnF2ドメインに変異を導入した際の変異は、KO細胞を回復させなかったし、これは、RNA結合モチーフが重要な役割を果たすことを示した。また、図6Aに示すように、ZCCHC2と関連タンパク質ZCCHC14およびgls-1との間に、高い相同性領域(以下では「HS」ともいう)を含むN末端200アミノ酸を欠く欠失突然変異(ΔN)を生成した。図6Iに示すように、前記ΔN突然変異は、ZCCHC2 KO細胞の欠陥を回復することに失敗したし、ZCCHC2のN末端が重要な機能をすることを示した。
標的RNAに対するZCCHC2の直接的な活性をさらに確認するために、K5の代わりBoxBエレメントを含むルシフェラーゼレポーターを用いて、テザリング(tethering)実験を行った。図6Jに示すように、ZCCHC2タンパク質がλNタグによってテザリングされたとき、レポーターの発現は特異的に上向き調節された。対照として、TNRC6Bタンパク質を付着したときに発現が減少した。図6I及び図6Kに示すように、回復実験において不活性状態であったZCCHC2 ZnF突然変異は、λN-BoxBシステムを介してレポーターRNAにテザリングされたときに作動することを確認した。以上の結果から、ZnF2がRNA結合モジュールとしてのみ作用し、活性化機能に必須ではないことを確認した。
次に、ZCCHC2のどの部分がTENT4動員を担当するかを確認した。図6Aに示すように、FLAG-タグ付きZCCHC2の2つの欠失突然変異を生成したが、これらの突然変異の1つは、C末端欠失(ΔC、N末端の1-375アミノ酸を含む)を有し、もう1つはN末端欠失(ΔN、201-1、178アミノ酸を含む)を有するように調製した。図6Lに示すように、抗FLAG抗体は全長およびΔC ZCCHC2タンパク質を発現する細胞においてTENT4AおよびTENT4Bの両方ともを共沈降させ、TENT4とZCCHC2との間の相互作用が確認された。前記結果から、PXおよびZnF2ドメインを含むC末端部分がTENT4結合に必須であることを確認した。特に、図6Iおよび図6Lに示すように、ΔNはTENT4AまたはTENT4Bと相互作用できなかったが、これは、ZCCHC2N末端を介してTENT4を動員できることを示した。前記N末端部分にはHS領域が含まれており、前記HS領域はC. elegans(図6A)においてZCCHC2の遠いホモログであるgls-1のGLD4結合領域と配列が類似することを確認した。よって、HS領域はタンパク質-タンパク質相互作用を媒介する、従前に定義されていない保存されたドメインを構成することができることを確認した。
以上の結果から、ZCCHC2がN末端およびC末端を用いてそれぞれTENT4およびK5と相互作用することを確認した。図7に示すように、前記相互作用は、TENT4でK5への動員を介して混合テーリングを招くことができることを確認した。また、長いポリ(A)テールは、真核生物翻訳開始因子複合体(eIF4F)の構成要素である、eIF4Gと相互作用するように、十分に確立した細胞質ポリ(A)結合タンパク質(PABPC)を動員して翻訳を促進することができることを確認した。相互排他的ではないが、未知の因子がK5およびZCCHC2によって誘導された翻訳活性化に関与することができることをさらに確認した。
以上の説明から、本発明の属する技術分野における当業者は、本発明がその技術的思想や必須的特徴を変更することなく、他の具体例として実施できるということを理解できるだろう。これと関連して、前述した実験例および実施例は、すべての面で例示的なものであり、限定的なものではないと理解しなければならない。 本発明の範囲は、前記詳細な説明よりは、後述する特許請求の範囲の意味および範囲、並びにその等価概念から導出されるすべての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈されなければならない。
以上の説明から、本発明の属する技術分野における当業者は、本発明がその技術的思想や必須的特徴を変更することなく、他の具体例として実施できるということを理解できるだろう。これと関連して、前述した実験例および実施例は、すべての面で例示的なものであり、限定的なものではないと理解しなければならない。 本発明の範囲は、前記詳細な説明よりは、後述する特許請求の範囲の意味および範囲、並びにその等価概念から導出されるすべての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈されなければならない。
(付記)
本開示は以下の態様を含む。
項目1:
i)アイチウイルス1(Aichi virus 1)遺伝子(NCBI Reference Sequence:NC_001918.1)のセグメントの塩基配列またはそのRNAの塩基配列;または(ii)これと少なくとも90%の同一性を有する塩基配列;または(iii)(i)の塩基配列と少なくとも50%の相同性を有するコブウイルスの3’非翻訳領域内の塩基配列を含む、RNA安定性又はmRNA翻訳増強用調節エレメントであって、
前記セグメントは、アイチウイルス1遺伝子内の8251番のヌクレオチドから5’方向に連続する110個超過250個以下のヌクレオチドを含む、RNA安定性又はmRNA翻訳増強用調節エレメント。
項目2:
前記(i)の塩基配列は、配列番号20、94、または95の塩基配列又はそのRNAの塩基配列である、項目1に記載の調節エレメント。
項目3:
前記(iii)の塩基配列は、コブウイルスの3’非翻訳領域内の少なくとも2つのヘアピン構造を有する塩基配列である、項目1に記載の調節エレメント。
項目4:
前記(iii)の塩基配列は、配列番号98~140のいずれか1つの塩基配列またはそのRNAの塩基配列である、項目1に記載の調節エレメント。
項目5:
前記(ii)の塩基配列は、配列番号20の塩基配列1~14のいずれか1つ以上のヌクレオチドの置換、欠失、又は両方ともを有する塩基配列またはそのRNAの塩基配列である、項目1に記載の調節エレメント。
項目6:
前記調節エレメントは、RNAの安定性およびmRNA翻訳を増強させてタンパク質の発現を増加させる、項目1に記載の調節エレメント。
項目7:
前記調節エレメントは、TENT4と相互作用するZCCHC2と相互作用して、ポリ(A)テールの長さの増加、ポリ(A)テールの安定性の増加、又はその両方ともを誘導する、項目1に記載の調節エレメント。
項目8:
標的タンパク質の遺伝子と、その3’非翻訳領域に項目1~7のいずれか一項に記載の調節エレメントとを含む、コンストラクト。
項目9:
前記標的タンパク質がレポーター、生理活性ペプチド、抗原、または抗体またはその断片から選択される、項目8に記載のコンストラクト。
項目10:
前記コンストラクトは、mRNAコンストラクトである、項目8に記載のコンストラクト。
項目11:
項目8に記載のコンストラクトを含む、ベクター。
項目12:
項目8に記載のコンストラクトまたは該コンストラクトを含むベクターを含む、組換え宿主細胞。
項目13:
前記宿主細胞は、ZCCHC2またはそれをコードする遺伝子と、TENT4またはそれをコードする遺伝子と、またはこれらの組み合わせをさらに含む、項目12に記載の組換え宿主細胞。
項目14:
項目8に記載のコンストラクトと、前記コンストラクトを含むベクターと、若しくは前記コンストラクト又はベクターを含む組換え宿主細胞とを含む、組成物。
項目15:
前記組成物は、疾病の予防又は治療と、若しくはmRNAコンストラクト又は標的タンパク質を製造するためのものである、項目14に記載の組成物。
項目16:
前記コンストラクト又はベクターは、ZCCHC2をコードする遺伝子と、TENT4をコードする遺伝子と、若しくはこれらの組み合わせとをさらに含むか、または
前記組換え宿主細胞または組成物は、ZCCHC2またはそれをコードする遺伝子と、TENT4又はそれをコードする遺伝子と、若しくはこれらの組み合わせとをさらに含む、項目14に記載の組成物。
項目17:
項目1~7のいずれか一項に記載の調節エレメントと相互作用するZCCHC2またはそれをコードする遺伝子を含む、RNAの安定性又はmRNA翻訳増強用組成物。
項目18:
前記組成物は、ポリ(A)テールの長さの増加、ポリ(A)テールの安定性の増加又はその両方ともを誘導して、RNAの安定性またはmRNA翻訳を増強させる、項目17に記載の組成物。
項目19:
前記組成物は、TENT4またはそれをコードする遺伝子をさらに含む、項目17に記載の組成物。

Claims (19)

  1. (i)アイチウイルス1(Aichi virus 1)遺伝子(NCBI Reference Sequence:NC_001918.1)のセグメントの塩基配列またはそのRNAの塩基配列;または(ii)これと少なくとも90%の同一性を有する塩基配列;または(iii)(i)の塩基配列と少なくとも50%の相同性を有するコブウイルスの3’非翻訳領域内の塩基配列を含む、RNA安定性又はmRNA翻訳増強用調節エレメントであって、
    前記セグメントは、アイチウイルス1遺伝子内の8251番のヌクレオチドから5’方向に連続する110個超過250個以下のヌクレオチドを含む、RNA安定性又はmRNA翻訳増強用調節エレメント。
  2. 前記(i)の塩基配列は、配列番号20、94、または95の塩基配列又はそのRNAの塩基配列である、請求項1に記載の調節エレメント。
  3. 前記(iii)の塩基配列は、コブウイルスの3’非翻訳領域内の少なくとも2つのヘアピン構造を有する塩基配列である、請求項1に記載の調節エレメント。
  4. 前記(iii)の塩基配列は、配列番号98~140のいずれか1つの塩基配列またはそのRNAの塩基配列である、請求項1に記載の調節エレメント。
  5. 前記(ii)の塩基配列は、配列番号20の塩基配列1~14のいずれか1つ以上のヌクレオチドの置換、欠失、又は両方ともを有する塩基配列またはそのRNAの塩基配列である、請求項1に記載の調節エレメント。
  6. 前記調節エレメントは、RNAの安定性およびmRNA翻訳を増強させてタンパク質の発現を増加させる、請求項1に記載の調節エレメント。
  7. 前記調節エレメントは、TENT4と相互作用するZCCHC2と相互作用して、ポリ(A)テールの長さの増加、ポリ(A)テールの安定性の増加、又はその両方ともを誘導する、請求項1に記載の調節エレメント。
  8. 標的タンパク質の遺伝子と、その3’非翻訳領域に請求項1~7のいずれか一項に記載の調節エレメントとを含む、コンストラクト。
  9. 前記標的タンパク質がレポーター、生理活性ペプチド、抗原、または抗体またはその断片から選択される、請求項8に記載のコンストラクト。
  10. 前記コンストラクトは、mRNAコンストラクトである、請求項8に記載のコンストラクト。
  11. 請求項8に記載のコンストラクトを含む、ベクター。
  12. 請求項8に記載のコンストラクトまたは該コンストラクトを含むベクターを含む、組換え宿主細胞。
  13. 前記宿主細胞は、ZCCHC2またはそれをコードする遺伝子と、TENT4またはそれをコードする遺伝子と、またはこれらの組み合わせをさらに含む、請求項12に記載の組換え宿主細胞。
  14. 請求項8に記載のコンストラクトと、前記コンストラクトを含むベクターと、若しくは前記コンストラクト又はベクターを含む組換え宿主細胞とを含む、組成物。
  15. 前記組成物は、疾病の予防又は治療と、若しくはmRNAコンストラクト又は標的タンパク質を製造するためのものである、請求項14に記載の組成物。
  16. 前記コンストラクト又はベクターは、ZCCHC2をコードする遺伝子と、TENT4をコードする遺伝子と、若しくはこれらの組み合わせとをさらに含むか、または
    前記組換え宿主細胞または組成物は、ZCCHC2またはそれをコードする遺伝子と、TENT4又はそれをコードする遺伝子と、若しくはこれらの組み合わせとをさらに含む、請求項14に記載の組成物。
  17. 請求項1~7のいずれか一項に記載の調節エレメントと相互作用するZCCHC2またはそれをコードする遺伝子を含む、RNAの安定性又はmRNA翻訳増強用組成物。
  18. 前記組成物は、ポリ(A)テールの長さの増加、ポリ(A)テールの安定性の増加又はその両方ともを誘導して、RNAの安定性またはmRNA翻訳を増強させる、請求項17に記載の組成物。
  19. 前記組成物は、TENT4またはそれをコードする遺伝子をさらに含む、請求項17に記載の組成物。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021263124A2 (en) * 2020-06-25 2021-12-30 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Genetic elements driving circular rna translation and methods of use

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995000648A1 (en) * 1993-06-24 1995-01-05 The United States Of America, Represented By The Secretary, Department Of Health And Human Services Nucleic acids of a novel hantavirus and reagents for detection and prevention of infection
JP2007181454A (ja) * 2005-12-06 2007-07-19 Keio Gijuku 分子ディスプレイ法により特異的に選択された蛋白質をコードするdna配列のマイクロアレイによる高感度検出方法
EP2520649A3 (en) * 2007-11-23 2013-02-20 Panagene, Inc. MicroRNA antisense PNAs, compositions comprising the same, and methods for using and evaluating the same
CN113498437B (zh) * 2019-02-26 2024-06-04 首尔大学校产学协力团 包含末端尿苷酰基转移酶4/7表达调控因子的用于预防或治疗癌症的药学组合物
WO2020198017A1 (en) * 2019-03-22 2020-10-01 Encoded Therapeutics, Inc. Multiplexing regulatory elements to identify cell-type specific regulatory elements
WO2020192712A1 (en) * 2019-03-26 2020-10-01 Peking University Method for identifying functional elements
WO2020242278A1 (ko) * 2019-05-30 2020-12-03 서울대학교 산학협력단 바이러스 감염 및 활성 억제 방법
EP4204015A4 (en) * 2020-08-31 2025-01-01 The Board of Trustees of the Leland Stanford Junior University Systems and methods for producing rna constructs with increased translation and stability

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021263124A2 (en) * 2020-06-25 2021-12-30 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Genetic elements driving circular rna translation and methods of use
JP2023532663A (ja) * 2020-06-25 2023-07-31 ザ ボード オブ トラスティーズ オブ ザ レランド スタンフォード ジュニア ユニバーシティー 環状rna翻訳を駆動する遺伝エレメント及び使用方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JOURNAL OF VIROLOGY, vol. 75, no. 17, JPN6025049565, 2001, pages 8021 - 8030, ISSN: 0005749929 *
VIRUS GENES, vol. 44, JPN6025049564, 2012, pages 262 - 272, ISSN: 0005749928 *

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