JP3026352B2 - ラットCNPcDNA及び前駆体蛋白 - Google Patents
ラットCNPcDNA及び前駆体蛋白Info
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- A61K38/00—Medicinal preparations containing peptides
Description
tide;rCNP)をコードするcDNA及びこのcDNAにコードさ
れているrCNP前駆体タンパク(prepro rCNP)に関す
る。
プチド(natriuretic peptide;NP)とよばれる種々のペ
プチドが発見されてきた。現在これらNPは、アミノ酸一
次配列の類似性及びその前駆体構造から、3つのタイ
プ、すなわちA型NP(A−type natriuretic peptide;A
NP)、B型NP(B−type natriuretic peptide;BNP)及
びC型NP(C−type natriuretic peptide;CNP)のいず
れかに分類することができる。このうち、ANP・BNPは最
初それぞれ心房、脳から単離同定されたことから、ANP
は心房性ナトリウム利尿ペプチド(atrial natriuretic
peptide)、BNPは脳ナトリウム利尿ペプチド(brain n
atriuretic peptide)とも呼ばれている(Matsuo,H.and
Nakazato,H.Endocrinol.Metab.Clin.North Am.,16,43,
1987;Sudoh,T.et al.Nature,332,78,1998)。しかし、
現在ANPは心房のみならず脳にも存在していること、同
様にBNPは脳のみならず心房にも存在していることが判
ってきた。また、ANP・BNPはいずれも顕著なナトリウム
利尿作用及び血圧降下作用を示すことから、ANP・BNPは
いずれも心房から血中へ分泌されるホルモンとしてのみ
ならず、脳内においては神経伝達物質としても作用し、
哺乳類の体液量及び血圧の恒常性を調節していることが
明らかになってきた。
れにも帰属されない第3のタイプに分類されるNPとして
ブタ脳から単離・同定された(Sudoh,T.et al,Biochem.
Biophys.Res.Commun.,168,863,1990)。すなわち、まず
最初に発見されたCNPは22アミノ酸残基より成り、(な
お、本明細書においてこのペプチドを以下pCNP−22と略
す)、ANP・BNPと同様2個のシステイン残基を含んでお
り、これが分子内でジスルフィド結合を形成し、17アミ
ノ酸残基より構成された環状構造を持っている。しかも
この環状構造を形成しているアミノ酸一次配列にはANP
・BNPのそれらと高い相同性が見いだされた。
C−末端部分にさらに数個のアミノ酸が付加したいわゆ
るテイル構造(tail構造)を持っているのに対し、この
tail構造を持っていない。すなわち、pCNP−22のC−末
端はシステイン残基で終わっている。このことから、pC
NP−22の構造はANP・BNPと似ているが、これらとは全く
異なっていることが判った。さらに、pCNP−22はナトリ
ウム利尿作用及び血圧降下作用を示し、かつヒヨコ直腸
標本を用いた弛緩活性でANP・BNPに比べ高い比活性を示
すことが判ったことから、pCNP−22は新しいタイプに帰
属されるNPであることが判り、このタイプに属するペプ
チドはCNPと命名された。
属される第2のペプチドがブタ脳から単離・同定され
た。このペプチドはpCNP−22をC−末端に含む53アミノ
酸残基から成るペプチドであることが判った(以下、本
明細書においてこのペプチドをpCNP−53と略す)。
に31個のアミノ酸残基が付加したペプチドであることが
判った。なお、興味あることにブタ脳ではpCNP−53がpC
NP−22より多く存在していることが明らかにされている
(特願平2−186582)。
駆体タンパクの構造が遺伝子の解析から明らかにされ、
これらペプチドの生合成構造についても明らかにされて
きた(特願平2−186583)。すなわち、本発明者らによ
り、pCNP−22、pCNP−53をコードするブタ染色体遺伝子
及びcDNAが単離・同定され、この解析から、ブタCNP前
駆体タンパク(prepropCNP)の構造が明らかにされると
共に、pCNP−22、pCNP−53は最初126アミノ酸残基から
なるpropCNPとしてmRNAから翻訳され、次にこのN−末
端領域に存在するシグナルペプチドが分泌過程で切断さ
れpropCNPに転換され、さらにprepropCNPはプロセシン
グ酵素により特異的に切断されることによりpCNP−53と
pCNP−22に転換されることが判った。
P・BNP同様共通の前駆体タンパク(prepropCNP)から生
合成される分泌ペプチドであることが判った。
るペプチド類がいずれも心房から血中に分泌されるホル
モンとしてのみならず、脳内においては神経伝達物質と
して作用し、体液量及び血圧の恒常性を調節しているこ
とが判っているのに対し、CNPの詳細な生体内分布及び
生理作用に関しては不明な点が多い。
が明らかにされ、ラットANP、ラットBNPを用いたラット
での生理作用が明らかにされており、種差による影響を
排除した薬効評価がなされているが、CNPに関しては、
現在までのところ、ラットにおける構造が明らかにされ
ていない。
特にpCNP−22、pCNP−53に対応するラットCNP構造を明
らかにすると共に、この前駆体タンパク(ブタにおける
prepropCNPに対応する)の構造をも明らかにすることを
目的とする。
ドする遺伝子の塩基配列が各種動物間で強く保存されて
いることから、CNPの場合も同様の可能性が高いと考え
た。そこで、本発明者らは、先にブタCNPの染色体遺伝
子あるいはcDNAを単離するのに用いたDNAプローブ(pDC
−53)を用いrCNPのcDNAを単離し、これを解析すること
によりrCNP前駆体タンパクの構造を明らかにすることを
計画した 本発明では、先ずpDC−53をDNAプローブとして用い、
ラット染色体遺伝子ライブラリー(λファージにラット
染色体遺伝子断片を組み込んだもの)をスクリーニング
したところ、pDC−53に弱い条件下でハイブリダイズ(h
ybridize)するクローンが5つ得られた。このうちの1
つのクローン(λrCNPG3)を解析したところ、λrCNPG3
は約14kbpのラット染色体遺伝子を含んでおり、またこ
の14kbpのうち約2.1kbpからなるBamH I DNA断片がpDC−
53DNAプローブとhybridizeすることが判った。そこでこ
の約2.1kbpからなるBamH I DNA断片の一部の塩基配列を
決定したところ、このDNAが、rCNP遺伝子をコードする
ことが明らかとなった。
決定した領域を第1a図に、また決定した塩基配列及びそ
こにコードされるアミノ酸配列を第1b図に示した。
り出されるrCNP−22をコードする150bpのDNA断片(以下
このDNA断片をrDC−22と略す。)をプローブとして用
い、ラット脳cDNAライブラリーをスクリーニングした。
られ、このうち最も長いcDNA(約1Kbp)を持つクローン
はλrCNP21であることが判った。そこで次にこのλrCNP
21がもつ約1kbpのcDNA断片の全塩基配列を決定した。こ
の結果、第2図に示すようにこのcDNA断片はrCNP前駆体
タンパクの全アミノ酸配列をコードしてることが判っ
た。
3に存在するATGから始まる長いオープンリーディング
フレームが存在しており、このATGは、cDNAの中で最初
に現れるメチオニンコドンであり、しかもこのコドンの
回りの塩基配列は真核生物で知られている翻訳開始コド
ンのコンセンサスシークエンスA/G NNATG(NはA.T.G.
C.いずれかの塩基を示す)と一致していることから、本
発明者らはこのATGがrCNP前駆体の翻訳開始コドンであ
ると推定した。このオープンリーディングフレームには
126アミノ酸残基からなるポリペプチドがコードされて
いることが判った。また、このアミノ酸一次配列を、pC
NP前駆体のそれと比較すると非常によく一致しているこ
とが判った。このことから本発明者らは、得られたcDNA
が間違いなくrCNPをコードするcDNAであることを確信し
た。
することにより、rCNP前駆体タンパクが第2図に示すア
ミノ酸一次配列を持つ126アミノ酸残基からなるポリペ
プチドであること明らかにすることに成功した。このよ
うにして明らかにされたrCNP前駆体タンパク(以降、本
発明では、preprorCNPと略す。)のアミノ酸一次配列の
C−末端領域には、ブタ脳から最初に構造決定されたpC
NP−22およびpCNP−53に対応する配列であるラットCNP
ー22(rCNP−22;第2図アミノ酸配列番号105から126番
目)及びラットCNPー53(rCNP−53;第2図アミノ酸配列
番号74から126番目)が存在し、しかもpCNP−22とrCNP
−22およびpCNP−53とrCNP−53のアミノ酸配列はそれぞ
れ完全に一致していた。なお、これらのペプチドが合成
されるためには、前駆体からのプロセシング酵素による
切断が不可欠と考えられるが、このプロセシングが起こ
ると考えられるpreprorCNPのC−末端から22番目付近、
及び53番目付近のアミノ酸配列がラットとブタで完全に
一致していることからラット脳においてもrCNP−22ある
いはrCNP−53が合成されている可能性は極めて高いとい
える。また、preprorCNPのN−末端領域には、これもブ
タ同様、疎水性アミノ酸残基に富む領域(第2図アミノ
酸一次配列番号10から16番目)が存在していることか
ら、preprorCNPのN−末端領域には分泌に必要なシグナ
ルペプチドが存在している可能性が高い。
は以下に述べる経路で生合成されることが推定される。
すなわち、まず126アミノ酸残基からなるpreprorCNPがm
RNAから翻訳される。次にこのN−末端領域に存在する
シグナルペプチドが分泌過程で切断されprorCNPに転換
される。さらに、prorCNPはプロセシング酵素により特
異的に切断され(第2図アミノ酸配列番号73と74の間、
104と105の間)、rCNP−53とrCNP−22に転換される。
−53)前駆体タンパクをコードするcDNAを単離し、これ
を解析することによってrCNP前駆体タンパクのアミノ酸
一次配列を明らかにすると共に、ブタCNP(pCNP−53、p
CNP−22)に対応するラットCNP(rCNP−53、rCNP−22)
の構造をも明らかにすることに成功し、本発明を完成さ
せた。
遺伝子の単離 4℃に保存されたラット染色体遺伝子ファージDNAラ
イブラリー(Clonetech社製)を大腸菌K12株由来LE392
に感染させ、LB培地(10g Bactotryptone,5g Yeast ext
ract,5g NaCl,1.5% Bactoagar全量1l)に拡げ、37℃で
一夜培養した。プレートを4℃で30分間冷却した後、フ
ァジプラーク上にニトロセルロースフィルター(Shleic
her & Schnell社製)を5分間放置した。次にこのフィ
ルターをプレートからはがし、風乾後アルカリ変性液
(0.5M NaOH,1.5M NaCl)に1分間浸し、次に中和液
(0.5M Tris−HCl pH7.0,1.5MNaCl)に1分間浸した。
その後、3×SSC溶液(20×SSC NaCl 175.3g,クエン酸
三ナトリウム 88.2g全量1l)でニトロセルロースフィ
ルターをすすぎ、風乾後、減圧下80℃120分間熱処理を
行った。
を用い、以下に示す条件でプラークハイブリダイゼーシ
ョンを行った。すなわち、ニトロセルロースフィルター
をプレハイブリダイゼーション液[3×SSC,5×デンハ
ート液(アルブミン、ポリビニルピロリドン、フィコー
ル、各々1mg/ml),サケ精子DNA100μg/ml、30%ホルム
アミド、0.1%SDS]に加え37℃にて2時間プレハイブリ
ダイゼーションを行った。次に2枚のニトロセルロース
フィルターあたり、前記pDC−53DNAプローブ(このDNA
プローブの作製は本発明者等により、特願平2ー186583
に記載されている)を100万cpm、及び前記プレハイブリ
ダイゼーション溶液1mlを用い、37℃にて一夜ハイブリ
ダイゼーションを行った。次にこのフィルターを0.1%S
DSを含む3×SSC溶液で40℃40分間2回、55℃30分間1
回洗浄後、風乾し、オートラジオグラフィーを−80℃で
一昼夜行った。このようにして約50万クローンをスクリ
ーニングすることによりpDC−53DNAプローブとハイブリ
ダイズするクローンが8個得られた。これらのクローン
のうちの一つをλrCNPG3と命名し、以後の解析を行っ
た。
た。次に、このファージDNAを制限酵素BamH I,EcoR I及
びPst Iを用い切断し、切断されたDNA断片をアガロース
ゲル電気泳動で分離・解析した。この結果、λrCNPG3は
約14kbpのラット染色体遺伝子を含むファージであるこ
とが判った。また、pDC−53DNAプローブを用い、サザン
ブロット解析を行った結果、約2.1kbpのBamH I DNA断
片、約19kbpのEcoR I DNA断片、約1.65kbpのpst I DNA
断片がpDC−53DNAプローブとハイブリダイズすることが
判った。そこで、pDC−53DNAプローブとハイブリダイズ
するBamH I(2.1kbp)DNA断片の一部の塩基配列を、以
下に示す方法で決定した。
一旦、BamH I DNA断片をプラスミドベクターpUC18(宝
酒造)のBamH Iサイトにサブクローニングした。得られ
たプラスミド(pUCrCNPG3)から、pDC−53DNAプローブ
とhydridizeするDNA断片Sma I Xba Iフラグメント(450
bp)を単離し、ファージベクターM13mp18及び19にサブ
クローニングした。得られた一本鎖DNA断片をtemplate
にしてUniversalプライマーを用い、ジデオキシ法[SEQ
UENASE(United States Biochemical Corporation)、
シークエンスキット(宝酒造)]でDNA塩基配列を決定
した。以上の方法で決定した塩基配列及びこの塩基配列
から予想されるアミノ酸配列を第1b図に示した。
するために用いるDNAプローブ(rDC−22)の作製は、前
記プラスミドpUCrCNPG3を制限酵素Sma I及びMva Iで切
断し、14bpDNA断片を単離、このDNAを[α−32p]dCTP
を用い、マルチプライムラベリングキット(宝酒造)で
放射標識することにより作製した。
い、全RNA(total RNA)1295μgを抽出単離した。次
に、このtotal RNA 1295μgからオリゴ(dT)セルロー
スカラムを用い、poly(A)+RNAを約84μg調製し
た。続いて、4μgのpoly(A)+RNAを用いて、Guble
rとHoffmanの方法(Gubler,U.et al.Gene,25,263,198
3)により2本鎖cDNAを作製した。得られたcDNAに13塩
基からなるEcoR Iアダプターをライゲートし、これらを
1%アガロースゲル電気泳動を用いてサイズ分画した。
このようにして得られた300−1500塩基対からなるcDNA
をファージλgt10アームにライゲートし、in vitro pac
kagingにより1μgpoly(A)+RNA当たり、4.7−11.1
×106個のindependent cloneからなるcDNAライブラリー
を作製した。
を実施例4で作製したrDC−22DNAプローブを用いスクリ
ーニングした。方法は、実施例2で示したものと同様で
あるが、菌体はc600hflを使用、ハイブリダイゼーショ
ン溶液中のホルムアミドの濃度は50%また塩は5×SSPE
(20×SSPE,3M NaCl,0.2Mリン酸一ナトリウム、0.02MED
TA)とした。また洗いの条件は2×SSC,0.1%SDS、温度
を65度,40min×2とした。
イブリダイズするクローンを得、このクローンをλrCNP
21と命名した。
た。このDNAを制限酵素EcoR Iで切断した結果、λrCNP2
1は約1kbpのcDNAを含んでいることが判った。最終的なc
DNAの解析は、この1kbpのDNA断片を一旦M13ファージに
サブクローニングし、ジデオキシ法でこのDNA塩基配列
を決定することにより行った。第2図にこのようにして
決定したcDNAの塩基配列と、このDNA塩基配列から予想
されるアミノ酸一次配列を示した。
して、ラット染色体遺伝子ライブラリーからrCNP遺伝子
の一部を単離し、さらにこれをプローブとして、rCNP前
駆体の全領域をコードするcDNAをラット脳由来のmRNAか
ら合成し、単離することに成功した。この結果、まず、
ラットにおいてもブタ同様CNPをコードする遺伝子が存
在することが明らかとなり、さらにrCNP前駆体タンパク
の全構造が決定された。rCNP前駆体タンパクは、ブタ同
様126個のアミノ酸残基からなり、そのC−末端には、
ブタ脳から単離されたpCNP−53およびpCNP−22に対応す
るアミノ酸配列が存在した。これらのペプチドのプロセ
シング部位のアミノ酸配列はブタとラットで完全に一致
することから、ラットにおいても本発明者らがすでに明
らかにしているブタ同様の生合成経路を経て、これらの
ペプチドが作られ、生体内の体液および血圧の恒常性を
調製するホルモンまたは神経伝達物質として作用するこ
とが予想される。
させ、細胞外へ分泌されるタンパクあるいはペプチドを
単離、同定すれば、rCNP前駆体から生合成されるペプチ
ドのうちpCNP前駆体からは合成されえない3種の新規ペ
プチド(preprorCNPのアミノ酸一次配列番号24、30番目
のリジン、33番目のアルギニン残基のC−末端側がそれ
ぞれ特異的に切断されてできるもの。)の生理活性を調
べることができる。
びrCNP−22の構造が同定され、それがブタのものとまっ
たく同一であることが明らかになった点にある。このこ
とは、いままでラットを用いて評価してきたpCNPの生理
活性が種差の影響を受けず正しく測定されたことを示す
ものである。さらに、ここで得たラットCNPをコードす
るcDNAを用いれば、ラットにおけるCNPの発現部位を正
確に調べることができる。
クのcDNAおよびアミノ酸一次配列の情報は、今後、哺乳
動物におけるCNPの生合成、生理作用のメカニズムを解
明する上で、さらに、CNPファミリーに属するペプチド
を医薬品へと応用する上で、多いに貢献するものであ
る。
DNA断片)の制限酵素地図及び塩基配列を決定した領域
(図中矢印で示した部分)を示す図である。 第1b図は、決定した塩基配列及びそこにコードされてい
るrCNP前駆体タンパクのアミノ酸一次配列を示す図であ
る。 第2図は、CNPcDNAの全塩基配列とこれにコードされるr
CNP前駆体タンパクのアミノ酸一次配列を示す図であ
る。
Claims (6)
- 【請求項1】下記のアミノ酸配列を有するポリペプチ
ド。 - 【請求項2】請求項1記載のアミノ酸配列において、N
末端側の1位乃至49位のいずれか2個の隣接するアミノ
酸残基間が切断され、N末端のペプチドが欠損している
ポリペプチド。 - 【請求項3】下記のアミノ酸配列を有するポリペプチド
をコードするDNA。 - 【請求項4】前記のDNAが下記に示される塩基配列であ
る請求項3記載のDNA。 - 【請求項5】下記のアミノ酸配列において、N末端側の
1位乃至49位のいずれか2個の隣接するアミノ酸残基間
が切断され、N末端のペプチドが欠損しているポリペプ
チドをコードするDNA。 - 【請求項6】下記の塩基配列を有するDNA。
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