JP2774163B2 - ヒトプロテインc様活性を有する蛋白 - Google Patents

ヒトプロテインc様活性を有する蛋白

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ヒトプロテインC様活性を有する蛋白に関
するものである。さらに詳しくは抗凝固剤または線溶促
進剤として使用し得るヒトプロテインC様活性を有する
蛋白に関するものである。
ここで、本明細書において、アミノ酸配列はIUPAC−I
UB生化学委員会(CBN)で採用された方法により略記す
るものとし、たとえば下記の略号を用いる。
Ala L−アラニン Arg L−アルギニン Asn L−アスパラギン Asp L−アスパラギン酸 Cys L−システイン Gln L−グルタミン Glu L−グルタミン酸 Gly グリシン His L−ヒスチジン Ile L−イソロイシン Leu L−ロイシン Lys L−リジン Met L−メチオニン Phe L−フェニルアラニン Pro L−プロリン Ser L−セリン Thr L−スレオニン Trp L−トリプトファン Try L−チロシン Val L−バリン また、DNAの配列はそれを構成する各デオキシリボヌ
クレオチドに含まれる塩基の種類で略記するものとし、
たとえば下記の略号を用いる。
A アデニン(デオキシアデニル酸を示す。) C シトシン(デオキシシチジル酸を示す。) G グアニン(デオキシグアニル酸を示す。) T チミン (デオキシチミジル酸を示す。) [従来技術] プロテインCは血漿セリンプロテアーゼ前駆体の一種
であって、血小板や血管内皮細胞の表面で、トロンビン
とそのレセプターであるトロンボモジュリンとの複合体
による限定分解を受けて活性化され、セリンプロテアー
ゼである活性化プロテインC(以下APC)という)に変
換される、APCは血液凝固系の活性化第5因子および活
性化第8因子を選択的に分解することによって抗凝固活
性を発揮する。この活性はプロテインSによって増強さ
れることが知られている。また、APCは組織プラスミノ
ーゲンアクチベータの阻害剤であるPAI−1を切断する
ことにより、線溶促進活性をもつと考えられている。
ヒトプロテインCのアミノ酸配列については既に、Pr
oc.Natl.Acad.Sci.USA,82,4673−4677(1985)等で明ら
かなように、Glaドメインおよびエピダーマルグロース
ファクター(EGF)様ドメインをアミノ末端側に有する
軽鎖(分子量約21,000)と活性化ペプチドおよび触媒ド
メインからなる重鎖(分子量約41,000)とがジスルフィ
ド結合したもの(2本鎖型)である。
具体的にはヒトプロテインCは図1に示すように軽鎖
は、アミノ末端Alaからカルボキシル末端のLeuまで155
個のアミノ酸からなり、重鎖はアミノ末端のAspからカ
ルボキシル末端のProまで262個のアミノ酸からなってお
り、軽鎖と重鎖は細胞中で(H2N−)軽鎖−Lys−Arg−
重鎖(−COOH)の形で生合成され、細胞から分泌される
過程でLys−Argが切断され、2本鎖化される。軽鎖と重
鎖とは、軽鎖のアミノ末端から141番目のCysと重鎖のア
ミノ末端から120番目のCysとの間でS−S結合で結合し
ている。
ヒトプロテインCからAPCへの変換は、ヒトプロテイ
ンCの重鎖のアミノ末端(以下、N末という)から12番
目のアミノ酸から重鎖のN末のアミノ酸までの活性化ポ
リペプチドが除去されることによって行われる。従っ
て、APCのアミノ酸配列はヒトプロテインCのアミノ酸
配列において、ヒトプロテインCのアミノ酸配列から、
重鎖のN末から12番目のアミノ酸から重鎖のN末のアミ
ノ酸までのすべてを除いたものである。
軽鎖については、アミノ末端側の構造はGlaドメイン
およびEGF様ドメインが存在しているので重要である
が、そのカルボキシル末端側、特に重鎖と結合している
141番目のCys以降カルボキシル末端側のアミノ酸の活性
に及ぼす影響等に関して明らかではない。
[発明の目的] そこで本発明者らは蛋白質工学の技術を用いてヒトプ
ロテインCのアミノ酸配列の改変を行い、軽鎖のカルボ
キシル末端を順次欠いたヒトプロテインCまたは活性化
ヒトプロテインC様蛋白を得ることができ、本発明に到
達した。
[発明の構成] すなわち本発明は、基本的に天然型のヒトプロテイン
Cの構造を有する蛋白であり、該蛋白の軽鎖におけるア
ミノ末端から141番目〜カルボキシル末端のアミノ酸配
列が、次の(1)〜(7)のいずれかのアミノ酸配列で
あることを特徴とする、ヒトプロテインC様活性を有す
る蛋白に関するものである。
(1) Cys−Gly−Arg−Pro−Trp−Lys−Arg (2) Cys−Gly−Arg−Pro−Trp−Lys (3) Cys−Gly−Arg−Pro−Trp (4) Cys−Gly−Arg−Pro (5) Cys−Gly−Arg (6) Cys−Gly (7) Cys 本発明の種々のアミノ酸配列を有する蛋白は、それぞ
れ天然型ヒトプロテインと同様の性質、活性を有してい
る。
ここで天然型ヒトプロテインCと同様の性質として
は、例えば、本発明で得られた蛋白をプロテインC活性
化酵素で処理することにより、抗凝固活性、線溶促進活
性、アミダーゼ活性等を有するようになること等が挙げ
られる。
すなわち、本発明で得られた天然型ヒトプロテインC
と同様の性質を有している蛋白は、天然型ヒトプロテイ
ンCと同じくプロテインC活性化酵素で処理することに
より天然型APC様蛋白に変換される。ここでプロテイン
C活性化酵素としては、トロンビン、トロンビン−トロ
ンボモジュリン複合体、蛇毒等が挙げられる。また重鎖
アミノ末端に存在する12アミノ酸からなるアクティベー
ションペプチドをあらかじめ欠失させておくことによ
り、直接活性化ヒトプロテインCと同様の性質、活性を
有した蛋白を発現させることもまた可能である。
また、APC活性としては、前述したとおり、凝固系の
活性化第5因子および活性化第8因子を選択的に分解す
る抗凝固活性、並びに組成プラスミノーゲンアクチベー
ターの阻害剤であるPAI−1と反応してPAI−1を失活さ
せることに起因する線溶促進活性等が挙げられる。
本発明において、本発明の蛋白をコードするDNA配列
とは、それを含有するプラスミドを宿主に導入し、培養
せしめたときに、本発明の性質を有する蛋白が結果的に
発現されるDNA配列であればよく、その中間に構造遺伝
子以外の他の遺伝子(例えばイントロン)が介在してい
てもよい。
本発明の蛋白をコードするDNA断片は、宿主ベクター
系に応じて適当の選ばれた発現用ベクターに組み込まれ
る。そのような発現ベクターの具体例としては、アデノ
ウイルスMLP主要後期プロモーター、SV40初期プロモー
ター、SV40後期プローモーター、マウスメタロチオネイ
ン1・プロモーター、MMTV(マウス乳頭腫ウイルスのプ
ロモーター)、RSV(ラウス肉腫ウイルスプロモータ
ー)等を有するプラスミドベクターあるいはBovineパピ
ローマウイルス等のウイルス由来のベクター等が用いら
れる。
前記DNA断片のかかるベクターへの組み込みはそれ自
体既知の方法で行うことができ、例えばMiura O.et a
l.,J.Clin.Invest.83,1598−1604(1989)等の文献に記
載の方法によって行うことができる。
一方、宿主用の動物細胞としてはヒトまたはヒト以外
の動物細胞のいずれであってもよく、例えばCHO,C127,B
HK,Cos1,Cos7,LM,NIH3T3,293,HeLa等があげられ、中で
もCHO,BHK,293が好ましい。
上記発現型ベクターのこれら細胞へのトランスフェク
ションも、また当該分野でよく知られたそれ自体公知の
方法によって行うことができ、例えばSpandidos D.A.an
d Wilkie N.M.,Expression of Exogenous DNA in Mamma
lian Cells,Ed.Hames B.D.and Higgins S.J.Transcript
ion and Translation,IRL Press,Oxford,pp1−48等の文
献記載の方法によって行うことができる。
かくして得られる形質転換細胞は、それぞれの細胞に
適合した条件下に常法で培養し、その培養液から目的と
する本発明の蛋白を回収することができる。
本発明の蛋白の定量法は特開昭61−283868号公報によ
って示された方法を用いることができる。この方法によ
れば、GlaをもつヒトプロテインCおよび/または活性
化ヒトプロテインC様活性を有する蛋白(以下、ヒトプ
ロテインC誘導体という)のみを測定することもでき
る。
本発明のヒトプロテインC誘導体の精製には、バリウ
ム吸着法、イオン交換クロマトグラフィー法を含む天然
型ヒトプロテインCの精製法を応用することができる
が、カルシウムイオンによるGlaドメインのコンホメー
ション変化を認識する抗ヒトプロテインCモノクローナ
ル抗体を使用したアフィニティカラムクロマトグラフィ
ーを用いるのが特に好ましい(特開昭64−85091号公報
参照)。この方法は、Glaを有するヒトプロテインC誘
導体のみを精製できる点と、EDTAという温和な溶離剤が
使える点で優れた方法である。
本発明のヒトプロテインC誘導体の活性は、あらかじ
め蛇毒(プロタック、アメリカンダイアグノスチカ社
製)で活性化して合成基質(PCa、アメリカンダイアグ
ノスチカ社製)の切断活性で調べた。本発明のヒトプロ
テインC誘導体は触媒ドメインについては天然型と同一
であるので、合成基質切断活性をもって、本来の活性で
ある抗凝固活性、線溶促進活性を表わすことができる。
[実施例] 本発明の実施例では、次の方法を用いた。
DNAの切断 1μgのプラスミドDNAまたはM13ファージのレプリカ
ティブ・フォーム(RF)DNAまたDNA切断の切断は、10μ
の緩衝液中、4〜10単位の制限酵素を用い、メーカー
により指定された温度で2時間保つことにより行った。
緩衝液は、制限酵素に付属のものを用いた。
DNA断片のアガロースゲルからの回収 制限酵素で切断したDNA断片は、サブマリン型電気泳
動槽を用いた0.8%アガロースゲル電気泳動で分離し
た。目的のDNA断片を含むアガロースゲルを切り出し、G
ENECLEAN(Bio 101社)を用いて回収した。方法は添付
の説明書に従った。
DNA断片の結合 DNAライゲーションキット(宝酒造)を用いて行っ
た。方法は、添付の説明書に従った。
大腸菌の形質転換 大腸菌HB101株のコンピテントセル(宝酒造)に、20
μ以下のDAN溶液を加え、1時間氷上に置いた。次に4
2℃の水浴に1分間つけたあと、再び氷上に5分間置い
た。これを1mlのL−ブロスに加え、1時間振盪培養し
た後、その一部(50〜300μ)を、アンピシリンプレ
ート(L−ブロス、寒天15g/、アンピシリン50μg/m
l)にまいて一晩37℃で培養し、コロニーを作らせた。
プラスミドDNAの小スケール調製 アルカリ溶菌法(『Molecular Cloning』(T.Maniati
s,Cold Spring Harbor Laboratory,1982)P368参照)に
よる調製を行った。必要に応じて前述の『GENECLEAN』
による精製を行った。
プラスミドDNAの大スケール調製 アルカリ溶菌法(『Transcription and Translatio
n』(B.D.Hames,IRL press,1984)P8参照)およびCsCl
平衡密度勾配遠心法によって行った。ここで、超遠心用
ローターは日立製RP−67VFバーチカルローターを用い
た。またCsClの除去は透析によらず、TE(10mM Tris−H
Cl pH8.0,1mM EDTA)で4倍で稀釈後、エタノール沈澱
をすることで代えた。
DNAの塩基配列の決定 ダイデオキシ・チェーン・ターミネーション(dideox
y chain termination)法を用いた。反応に用いた試薬
は宝酒造の『7−deaza・シークエンスキット』のもの
を使用した。操作手順はそれに添付された説明書に従っ
た。ラベルには35s−dCTPαS(400Ci/mmol,アマシャム
社)を用いた。電気泳動は6%アクリルアミドの0.3mm
厚のゲルを使用し、泳動後乾燥してからオートラジオグ
ラフィーにかけた。用いたテンペレートDNAは、ヒトプ
ロテインC cDNAの改変操作後は一本鎖DNAを用いたが、
それ以外では2本鎖のプラスミドをアルカリ変性後、中
和したものを用いた。その際の手順は『ベクターDNA』
(榊佳之、講談社、1986)P67に記載の方法によった。
またプライマーは、調べたい部分の近傍の配列18塩基分
を化学合成し、それを精製して用いた。
DNA断片の化学合成およびその精製 DNA断片は、アプライド・バイオシステムズ社製380A
型DNA合成装置で合成する。その精製は同社製「オリゴ
ヌクレオチド精製カートリッジ」に添付の説明書に従っ
て行うことができる。
実施例 ヒトプロテインC誘導体発現ベクターpDX−PCLCΔ14,
pDX−PCLCΔ12,pDX−PCLCΔ8の作製 ヒトプロテンC軽鎖カルボキシル末端を欠失させた蛋
白の発現ベクターpDX−PCLCΔ14,pDX−PCLCΔ12,pDX−P
CLCΔ8は図2に示す方法に従って作製した。
まず合成DNA Aおよび合成DNA Bとして下記の合成
DNAを用いた。
[pDX−PCLCΔ14作製の場合] 合成DNA Aとして下記の合成DNA PCL1Aを用いた。
合成DNA Bとして下記の合成DNA PCL1Bを用いた。
[pDX−PCLCΔ12作製の場合] 合成DNA Aとして下記の合成DNA PCL2Aを用いた。
合成DNA Bとして下記の合成DNA PCL2Bを用いた。
[pDX−PCLCΔ8作製の場合] 合成DNA Aとして下記のDNA PCL3Aを用いた。
合成DNA Bとして下記のDNA PCL3Bを用いた。
合成DNA Aを2μg含む溶液20μと合成DNA Bを
2μg含む溶液20μとを混合し、10Xキナーゼ溶液
(0.5M Tris−HCl pH7.6,0.1M MgCl2,50mMジチオスレイ
トール(Dithio−threitol)、1mMスペルミジン、1mM E
DTA)10μと、蒸留水48μを加えT4ポリヌクレオチ
ドキナーゼ(ベーリンガーマンハイム製)2μ(20単
位)を加えて37℃で30分間インキュベートした。その
後、反応液を90℃に加熱し、室温まで徐々に冷却して、
2本の合成DNAをアニールさせた。この液に3M酢酸カリ
ウム溶液を10μ加え、さらにエタノール250μを加
え−70℃で20分冷却後15,000回転/毎分で遠心し、DNA
をエタノール沈殿させた。約800μのエタノールで沈
殿をリンスした後、50μの10mM Tris−HCl pH7.6,1mM
EDTA溶液に溶解した。
一方、天然型のヒトプロテインC発現ベクターpDX−P
C594 10μgを制限酵素Hind IIIとSac IIとで完全消化
し、0.8%アガロースゲル電気泳動をおこない、最も大
きなDNAフラグメント1をゲルから回収した。このDNAフ
ラグメント1の3μgを30μの10mM Tris−HCl pH7.6
EDTA溶液に溶解した。
別にpDX−PC594 10μgを制限酵素Hind IIIとPst Iと
で完全消化し、0.8%アガロースゲル電気泳動をおこな
い、2番目に小さなDNAフラグメント2をゲルから回収
した。このDNAフラグメント2の1μgを30μの10mM
Tris−HCl pH7.6,1mM EDTA溶液に溶解した。
次に合成DNA Aと合成DNA Bとをアニールさせた溶
液1μと、フラグメント1の溶液1μと、フラグメ
ント2の溶液1μとを混合し、宝酒造製ライゲーショ
ンキットのA液18μおよびB液3μを加え16℃で45
分反応させた。反応液5μを、宝酒造製HB101コンピ
テントセル液100μに加え、42℃で1分間加温した後3
00μのL−Brothを加え30分間37℃でインキュベート
した後100μg/mlのアンピシリンを含んだ1.5%アガープ
レートにまいて37℃で12時間培養してトランスフォーム
された大腸菌クローンを得た。このクローンからプラス
ミドDNAを小スケール調製し、得られたプラスミドの制
限酵素マップを作製して、各々pDX−PCLCΔ14,pDX−PCL
CΔ12,pDX−PCLCΔ8に相当するヒトプロテインC誘導
体発現ベクターを得た。
なお得られた発現ベクターは大スケール調製し、発現
に用いた。
なお、pDX/PCベクターについては、Foster,D.C.et a
l.,Biochemistry 26,7003−7011(1987)に記載されて
おり、さらに、Busby,S.et al.,Nature 316,271−273
(1985)、およびBarkner,K.L.et al.,Nuc.Acids Res.1
3,841,857(1985)にpDX/PCを構成するDNA機能部分に関
して述べられている。
ここでAmprはアンピシリン耐性遺伝子である。
全体の構造については第3図を参照。
実施例2 ヒトプロテンインC誘導体の発現 BHK−21細胞(ATCC CCL−10)をファルコン3025シャ
ーレを用い、30mlの10%FCS−eRDF中で培養した。ほぼ
コンフルエントになったシャーレ5枚分の細胞をトリプ
シン処理ではがし、PBS(−)30mlの中に懸濁したもの
を1000rpm室温で5分間遠心し、上清を除いた。再度30m
lのPBS(−)に懸濁し、1000rpm室温で5分間遠心し、
上清を除いたものを0.3mlのPBS(−)に懸濁した。一方
ヒトプロテインC誘導体発現ベクター32μgはあらかじ
め1.5mlエッペンドルフチューブの中でエタノール沈澱
することにより滅菌しておき、15000rpm10分間遠心後、
無菌的に上清を除き、PBS(−)0.2mlに溶解した。これ
を上記のBHK細胞の懸濁液と合わせて(ほぼ0.8mlとな
る)バイオラッド社『GENE PULSER』用キュベット(0.8
ml)に入れ、軽く振盪して混和した。バイオラッド社
『GENE PULSER』を用い、1200V,25μF 1回の条件でエレ
クトロポレーションを行った。すみやかに細胞懸濁液を
ファルコン2059チューブに移し、4.2mlの10%FCS−eRDF
−2μg/mlビタミンK1を滴下しながらゆるやかに振盪
し、希釈した。これを30mlの10%FCS−eRDF−2μg/ml
ビタミンK1を入れたファルコン3025シャーレ5枚に1ml
づつ加え、希釈した。これをCO2インキュベーターで24
時間培養後、30mlのPBS(−)で2回よく洗い、ITES−e
RDF−2μg/mlビタミンK1の無血清培地をシャーレ当り3
0ml加え、さらに48時間培養した。(ITES:9μg/mlイン
スリン、10μg/mlトランスフェリン、10μMエタノール
アミン2×10-8Mセレナイト、eRDF;極東製薬製) 培養上清を回収し、アミコン社YM10メンブレンを用い
た限外過法により、150mlの培養上清を2ml程度まで濃
縮した。さらにアミコン社セントリコン10を用いて約18
0μになるまで濃縮を行った。これに1mlのTBS(50mM
Tris−HCl pH7.4,0.15M NaCl)を加え、再び約180μ
まで濃縮した。
培養上清および濃縮液6μを1%BSA−TBSで120μ
に希釈し、ELISA法でその中のヒトプロテインC誘導
体の濃度およびGlaをもつヒトプロテインC誘導体の濃
度を測定した。プレート側のモノクローナル抗体はJTC4
(重鎖認識)を用い、西洋ワサビペルオキシダーゼ(HR
PO)標識抗体としてJTC1(Glaドメイン認識、Glaをもつ
ヒトプロテインC誘導体の測定用)またはJTC5(活性化
ペプチド認識、ヒトプロテインC誘導体全体の測定用)
を用いた。これらのモノクローナル抗体は『Journal of
Biological Chemistry』Wakabayashi,K.,261,11097(1
986)に記載のものである。培養上清中のヒトプロテイ
ンC誘導体の量を表2に、濃縮液中のヒトプロテイン誘
導体の量を表3に記した。
実施例3 ヒトプロテインC誘導体の合成基質切断活性 実施例2で得られたGlaをもつヒトプロテインC誘導
体のうちpDX−PCLCΔ8ベクターによる蛋白(PCΔ
8)、pDX−PCLCΔ12ベクターによる蛋白(PCΔ12)、
およびpDX−PCLCΔ14ベクターによる蛋白(PCΔ14)を
0.1%BSA−TBS(50mM Tris−HCl pH7.4,0.15M NaCl)で
希釈して12.5,25,50,100,200ng/50μの溶液とし、こ
れに1V/mlのProtac(アメリカン ダイアグノスチカ
社)を40μ加え、37℃で1.5時間インキュベーション
した。
活性化後0.1%BSA−TBS(pH7.4)で希釈し、各々12.
5,25,50,100,200ng/50μとした。希釈後50μのサン
プルと20μのPCa(PAC活性測定用合成基質;アメリカ
ンダイアグノスティカ社製)−C,30μの0.1%BSA−TB
S(pH7.4)を加え、その直後と、37℃でインキュベート
し、10分後とに、405nmにおける吸光度(A405)を測定
した。その結果を表4に示す。
実施例4 ヒトプロテインC誘導体の抗凝固活性 実施例2で得られたGlaをもつヒトプロテインC誘導
体のうちPCΔ8,PCΔ12,およびPCΔ14を0.1%BSA−TBS
(50mM Tris−HCl pH7.4,0.15M NaCl)で希釈して12.5,
25,50,100,200ng/50μの溶液とし、これに1Vmlのプロ
タック(アメリカンダイアグノスチカ社)40μ加え、
37℃で1.5時間保ち、活性化ヒトプロテインC誘導体と
した。これを希釈して、12.5,25,50,100,200ng/50μ
0.1%BSA−TBS(pH7.4)とした。37℃に2分間保った10
0μのシスメックス・コントロール血漿Iに、このサ
ンプルと、50μのシスメックスAPTT試薬を加えて攪拌
し、37℃に2分間保ったのち、100μの25mM CaCl2
加えて攪拌し、シメックスCA−100型血液凝固分析器でA
PTTを測定した。天然型の活性化ヒトプロテインCと比
較した結果を表5に示す。
【図面の簡単な説明】
第1図は、天然のヒトプロテインCのアミノ酸の一次構
造を示す。第2図は本発明のヒトプロテインCおよび/
または活性型プロテインC様活性を有する蛋白の発現ベ
クターの製造方法を示す。第3図は発現ベクターの全体
的構造を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 市川 弥太郎 東京都日野市旭が丘4丁目3番2号 帝 人株式会社東京研究センター内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C12N 9/64 C12N 15/57 BIOSIS(DIALOG) WPI(DIALOG) CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基本的に天然型のヒトプロテインCの構造
    を有する蛋白であり、該蛋白の軽鎖におけるアミノ末端
    から141番目〜カルボキシル末端のアミノ酸配列が、次
    の(1)〜(7)のいずれかのアミノ酸配列であること
    を特徴とする、ヒトプロテインC様活性を有する蛋白。 (1)Cys−Gly−Arg−Pro−Trp−Lys−Arg (2)Cys−Gly−Arg−Pro−Trp−Lys (3)Cys−Gly−Arg−Pro−Trp (4)Cys−Gly−Arg−Pro (5)Cys−Gly−Arg (6)Cys−Gly (7)Cys
  2. 【請求項2】請求項1記載の蛋白をコードするDNA。
  3. 【請求項3】請求項2に記載のDNA配列を有するヒトプ
    ロテインC様活性を有する蛋白の発現ベクター。
  4. 【請求項4】請求項3に記載の発現ベクターによりトラ
    ンスフェクトされている細胞。
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