JP3226215B2 - ヒト抗トロンビン3の変異体 - Google Patents
ヒト抗トロンビン3の変異体Info
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、野生型AT III(アンチトロンビンIII)と
比較して改良された性質を有する、AT IIIの変異体(mu
tants)に関する。一つまたはそれ以上の可能なグルコ
シル化(glycosylation)部位(例えばAsn135およびAsn
155)における修飾は、AT IIIのプロテアーゼ特異性を
保ちながらヘパリン結合/ヘパリン活性化の性質を向上
させる。位置Arg393における変化は、プロテアーゼに対
する特異性の変化をもたらす。一般に、変異(mutatio
n)の組合せは改良を促進する。
比較して改良された性質を有する、AT IIIの変異体(mu
tants)に関する。一つまたはそれ以上の可能なグルコ
シル化(glycosylation)部位(例えばAsn135およびAsn
155)における修飾は、AT IIIのプロテアーゼ特異性を
保ちながらヘパリン結合/ヘパリン活性化の性質を向上
させる。位置Arg393における変化は、プロテアーゼに対
する特異性の変化をもたらす。一般に、変異(mutatio
n)の組合せは改良を促進する。
ヒト抗トロンビンIII(AT III)をコードするcDNAお
よび大腸菌(E.coli)におけるその発現は、欧州特許出
願EP第0 090 505 A2号明細書に記載されている。AT III
の発現は、さらに、組換え酵母(EP第0 Z56 302 A2号明
細書)および哺乳動物細胞(DE第3 624 453 A1明細書)
において示されている。これらの実験から、哺乳動物細
胞によって培養培地に分泌されるAT IIIのみがインビト
ロでの完全な生物学的活性を示し、血漿タンパク質と非
常に似た複雑な炭水化物(carbohydrate)構造を有して
いるということが明らかになった(Zettlmeisslら:BioT
echnology、1987、5、720−725)。
よび大腸菌(E.coli)におけるその発現は、欧州特許出
願EP第0 090 505 A2号明細書に記載されている。AT III
の発現は、さらに、組換え酵母(EP第0 Z56 302 A2号明
細書)および哺乳動物細胞(DE第3 624 453 A1明細書)
において示されている。これらの実験から、哺乳動物細
胞によって培養培地に分泌されるAT IIIのみがインビト
ロでの完全な生物学的活性を示し、血漿タンパク質と非
常に似た複雑な炭水化物(carbohydrate)構造を有して
いるということが明らかになった(Zettlmeisslら:BioT
echnology、1987、5、720−725)。
哺乳動物細胞からの組換えAT IIIの約58kdの分子量
は、血漿から精製されたタンパク質のものに相当する。
成熟ヒトAT IIIのアミノ酸配列は表1に示される通りで
ある。
は、血漿から精製されたタンパク質のものに相当する。
成熟ヒトAT IIIのアミノ酸配列は表1に示される通りで
ある。
AT IIIは、タンパク質のセルピン(serpin)類のひと
つであり、したがって、α−1抗トリプシン、α−2抗
プラスミン、ヘパリン補因子II、α−1抗キモトリプシ
ン、プラスミノーゲン活性化因子(activator)インヒ
ビターなどのプロテアーゼインヒビターと大きな類似を
有している。セリンプロテアーゼトロンビンはAT IIIと
反応すると、それはArg393−Ser394結合を切断して、共
有結合のAT III−トロンビン複合体を形成する。トロン
ビンは複合体形成(complexation)においてそのプロテ
アーゼ活性を失う。ヘパリンの非存在下では、AT IIIは
トロンビンの比較的弱いインヒビターである。ヘパリン
の最適濃度は、少なくとも2000倍(factor)のレベルで
AT III−トロンビン結合反応の速度定数(rate constan
t)を増加させる(Hoylaertsら:J.Biol.Chem.、1984、2
59、5670−5677)。ヒトの血漿中には二つの型のAT III
(アルファおよびベータ)が存在しており、これらはヘ
パリンに対して異なる親和性(affinity)を有している
(Petersonおよびblackburn:J.Biol.Chem.、1985、26
0、610−615、Brennanら:FEBS LETT.、1987、219、431
−436)。血漿中90〜95%の範囲で存在するAT IIIアル
ファはAsn残基96、135、155および192に炭水化物側鎖を
有するのに対して、AT IIIベータにおいては位置96、15
5および192のみが占められている。二つのAT IIIの型の
生理学的役割は知られていない。
つであり、したがって、α−1抗トリプシン、α−2抗
プラスミン、ヘパリン補因子II、α−1抗キモトリプシ
ン、プラスミノーゲン活性化因子(activator)インヒ
ビターなどのプロテアーゼインヒビターと大きな類似を
有している。セリンプロテアーゼトロンビンはAT IIIと
反応すると、それはArg393−Ser394結合を切断して、共
有結合のAT III−トロンビン複合体を形成する。トロン
ビンは複合体形成(complexation)においてそのプロテ
アーゼ活性を失う。ヘパリンの非存在下では、AT IIIは
トロンビンの比較的弱いインヒビターである。ヘパリン
の最適濃度は、少なくとも2000倍(factor)のレベルで
AT III−トロンビン結合反応の速度定数(rate constan
t)を増加させる(Hoylaertsら:J.Biol.Chem.、1984、2
59、5670−5677)。ヒトの血漿中には二つの型のAT III
(アルファおよびベータ)が存在しており、これらはヘ
パリンに対して異なる親和性(affinity)を有している
(Petersonおよびblackburn:J.Biol.Chem.、1985、26
0、610−615、Brennanら:FEBS LETT.、1987、219、431
−436)。血漿中90〜95%の範囲で存在するAT IIIアル
ファはAsn残基96、135、155および192に炭水化物側鎖を
有するのに対して、AT IIIベータにおいては位置96、15
5および192のみが占められている。二つのAT IIIの型の
生理学的役割は知られていない。
管理された(directed)突然変異誘発の技術によって
AT IIIcDNAへの特異的変化の導入が可能である。これは
AT IIIのアミノ酸組成の修飾をもたらす。一本鎖DNAま
たはヘテロ二本鎖(heteroduplex)DNAを用いる管理さ
れた突然変異誘発の方法は開示されている(Morinaga
ら:BioTechnology、1984、7、636−639、Kramerら:Nuc
l.Acid Res.、198、12、9441−9456)。表2は、ヒトAT
IIIの管理された突然変異誘発に用いられるオリゴヌク
レオチドのいくつかを例示したものである。
AT IIIcDNAへの特異的変化の導入が可能である。これは
AT IIIのアミノ酸組成の修飾をもたらす。一本鎖DNAま
たはヘテロ二本鎖(heteroduplex)DNAを用いる管理さ
れた突然変異誘発の方法は開示されている(Morinaga
ら:BioTechnology、1984、7、636−639、Kramerら:Nuc
l.Acid Res.、198、12、9441−9456)。表2は、ヒトAT
IIIの管理された突然変異誘発に用いられるオリゴヌク
レオチドのいくつかを例示したものである。
一つまたはそれ以上のグリコシル化部位Asn96、Asn13
5、Asn155およびAsn192において、異なるアミノ酸、好
ましくはGln、を有する変異体が今調製され、これはプ
ロテアーゼ特異性を保ちながらヘパリン結合/ヘパリン
活性化の性質を増進する。さらに、位置Arg393で修飾さ
れた変異体(好ましくはMetまたはValへの変異(mutati
on))を調製した。これは酵素特異性の修飾(改良)を
もたらす。
5、Asn155およびAsn192において、異なるアミノ酸、好
ましくはGln、を有する変異体が今調製され、これはプ
ロテアーゼ特異性を保ちながらヘパリン結合/ヘパリン
活性化の性質を増進する。さらに、位置Arg393で修飾さ
れた変異体(好ましくはMetまたはValへの変異(mutati
on))を調製した。これは酵素特異性の修飾(改良)を
もたらす。
ヘパリン結合/ヘパリン活性化の性質を向上させた変
異体は、適宜、より低いヘパリン量を治療に用いること
が可能であることから、AT III/ヘパリン併用治療にお
いて有利である。
異体は、適宜、より低いヘパリン量を治療に用いること
が可能であることから、AT III/ヘパリン併用治療にお
いて有利である。
一方、特異性変異体は、可能なヘパリン活性化のAT I
IIの性質を新たなプロテアーゼ(例えばエラスターゼ、
プラスミンなど)に対する親和性を有する突然変異した
分子へ移すことができる新たな分子を結果としてもたら
す。したがって、この型の分子は、投与量を変えること
によって有利な方法で治療の政策を変えることを可能に
する。
IIの性質を新たなプロテアーゼ(例えばエラスターゼ、
プラスミンなど)に対する親和性を有する突然変異した
分子へ移すことができる新たな分子を結果としてもたら
す。したがって、この型の分子は、投与量を変えること
によって有利な方法で治療の政策を変えることを可能に
する。
突然変異したAT IIIタンパク質を、哺乳動物細胞にお
いて発現して、標準法によって精製して、それらのプロ
テアーゼ特異性またはそれらのヘパリン活性化の性質、
生物化学的/生物物理学的性質および/またはそれらの
臨床的パラメーターについて調べることが可能である。
AT IIIの修飾型の合成は、高発現率を迅速にもたらすベ
クター/宿主細胞系(system)によって達成される(Ze
ttlmeisslら:Behring Inst.Mitt.、1988、82、26−3
4)。
いて発現して、標準法によって精製して、それらのプロ
テアーゼ特異性またはそれらのヘパリン活性化の性質、
生物化学的/生物物理学的性質および/またはそれらの
臨床的パラメーターについて調べることが可能である。
AT IIIの修飾型の合成は、高発現率を迅速にもたらすベ
クター/宿主細胞系(system)によって達成される(Ze
ttlmeisslら:Behring Inst.Mitt.、1988、82、26−3
4)。
したがって、本発明は次のようなAT III変異体に関す
る。
る。
(1)グリコシル化部位Asn96、Asn135、Asn155およびA
sn192の一つまたはそれ以上において異なるアミノ酸、
好ましくはGln、を有しており、 (2)位置Arg393において修飾されており(好ましくは
MetまたはValへの変異)、 (3)一般に改良を促進する、変異(1)および(2)
の組合せを有する。
sn192の一つまたはそれ以上において異なるアミノ酸、
好ましくはGln、を有しており、 (2)位置Arg393において修飾されており(好ましくは
MetまたはValへの変異)、 (3)一般に改良を促進する、変異(1)および(2)
の組合せを有する。
本発明は諸例および特許請求の範囲にさらに記載され
る通りである。
る通りである。
例1:AT III変異体の合成(一般法) ヒトAT IIIcDNAの全コード領域を含む1.4kbのフラグ
メントを、EcoR I/Hind IIIによる消化によってプラス
ミドpβAT6(EP第0 256 302 A2号明細書)から単離し
た。このフラグメントを突然変異誘発ベクターpMA5−8
(第1図)のポリリンカー(EcoR I/Hind IIIで切断し
た)にクローニングした。その結果得られるプラスミド
をpMAAT IIIと称した(第2図)。
メントを、EcoR I/Hind IIIによる消化によってプラス
ミドpβAT6(EP第0 256 302 A2号明細書)から単離し
た。このフラグメントを突然変異誘発ベクターpMA5−8
(第1図)のポリリンカー(EcoR I/Hind IIIで切断し
た)にクローニングした。その結果得られるプラスミド
をpMAAT IIIと称した(第2図)。
突然変異誘発を行った後に(「突然変異誘発」の項を
参照されたい)、突然変異させたcDNAをSac II/Xba Iに
よる切断によって単離して、同様にSac II/Xba Iで消化
しておいた発現ベクターpAB3−1にクローニングした
(AT III野生型)。その結果、プラスミドpABmutが得ら
れた(第3図)。pABmutプラスミドは、特有の突然変異
したcDNAに加えてSV40初期エンハンサー/プロモーター
ユニット、初期転写のためのSV40ポリアデニル化(poly
adenylation)部位およびCMV迅速初期エンハンサー(Ze
ttlmeisslら:前出)を有している。
参照されたい)、突然変異させたcDNAをSac II/Xba Iに
よる切断によって単離して、同様にSac II/Xba Iで消化
しておいた発現ベクターpAB3−1にクローニングした
(AT III野生型)。その結果、プラスミドpABmutが得ら
れた(第3図)。pABmutプラスミドは、特有の突然変異
したcDNAに加えてSV40初期エンハンサー/プロモーター
ユニット、初期転写のためのSV40ポリアデニル化(poly
adenylation)部位およびCMV迅速初期エンハンサー(Ze
ttlmeisslら:前出)を有している。
pABmutプラスミドをCsCl勾配で精製して、Zettlemeis
slら(前出)による記載のようにしてプラスミドpSV2dh
frおよびpRMH140でBHK細胞(ATCC CCL10)中で共トラン
スフェクション(cotransfection)させた。DME培地+1
0%FCS+400μg/mlG418および1μMメトトレキセート
(methotraxate、標準増殖培地)中での二重選択後に得
られる耐性クローン(約40〜100)をクローン混合物と
してT25培養器に集めた。混合されたクローンをT80およ
びT180培養器を介して標準増殖培地中でプラスチックロ
ーラーボトル(1750cm2)に拡げて、そこにコンフルエ
ントになるまで付着培養させた。コンフルエントになっ
た細胞を200mlのIscoveの培地(Behringwerke AG、Marb
urg)で2回(それぞれ37℃で2時間)洗浄して、次い
で500mlの同じ培地を回収培地(harvest medium)とし
て48時間回転させた。回収培地を細胞成分から遠心分離
によって分離した。調整した回収培地の各一部をとり、
ヒトAT IIIに特異性のあるELISAによってそれらのAT II
I抗原含有量を調べた(Zettlmeisslら:BioTchnology、1
987、5、720−725)。このようにして測定した野生型A
T III(AT III−WT)および種々の突然変異体(mutan
t)の発現レベルは、表3に例示する通りである。
slら(前出)による記載のようにしてプラスミドpSV2dh
frおよびpRMH140でBHK細胞(ATCC CCL10)中で共トラン
スフェクション(cotransfection)させた。DME培地+1
0%FCS+400μg/mlG418および1μMメトトレキセート
(methotraxate、標準増殖培地)中での二重選択後に得
られる耐性クローン(約40〜100)をクローン混合物と
してT25培養器に集めた。混合されたクローンをT80およ
びT180培養器を介して標準増殖培地中でプラスチックロ
ーラーボトル(1750cm2)に拡げて、そこにコンフルエ
ントになるまで付着培養させた。コンフルエントになっ
た細胞を200mlのIscoveの培地(Behringwerke AG、Marb
urg)で2回(それぞれ37℃で2時間)洗浄して、次い
で500mlの同じ培地を回収培地(harvest medium)とし
て48時間回転させた。回収培地を細胞成分から遠心分離
によって分離した。調整した回収培地の各一部をとり、
ヒトAT IIIに特異性のあるELISAによってそれらのAT II
I抗原含有量を調べた(Zettlmeisslら:BioTchnology、1
987、5、720−725)。このようにして測定した野生型A
T III(AT III−WT)および種々の突然変異体(mutan
t)の発現レベルは、表3に例示する通りである。
AT III−WTおよびそれから派生した突然変異したタン
パク質を標準法(ヘパリン−セファロースを用いるアフ
ィニティークロマトグラフィーとそれに続く分画硫酸ア
ンモニウム沈澱)(Zettlmeisslら:1987)によって回収
培地から精製して、次いで特徴付けを行った。
パク質を標準法(ヘパリン−セファロースを用いるアフ
ィニティークロマトグラフィーとそれに続く分画硫酸ア
ンモニウム沈澱)(Zettlmeisslら:1987)によって回収
培地から精製して、次いで特徴付けを行った。
変異体AT III分子は、また種々の永久哺乳動物細胞系
において技術状態に応じて他の発現ベクターを用いても
発現させることができる。
において技術状態に応じて他の発現ベクターを用いても
発現させることができる。
例2:突然変異誘発/一般法(Kramerら:Nucl.Acids Re
s.、1984、12、9441−9456) 大腸菌WK6株で形質転換させておいた突然変異誘発ベ
クターpMAAT III(第2図)の一本鎖DNAを標準法によっ
て単離した。
s.、1984、12、9441−9456) 大腸菌WK6株で形質転換させておいた突然変異誘発ベ
クターpMAAT III(第2図)の一本鎖DNAを標準法によっ
て単離した。
pMC5−8のプラスミドDNA(第1図の説明を参照され
たい)をEcoR I/Hind IIIで切断して、ベクターフラグ
メント(3.8kb)をアガロースゲルからペーパー溶出(M
aniatisら:Molecular Cloning−A Laboratory Manual、
1982、Cold Spring Harbor、New York)によって精製し
た。
たい)をEcoR I/Hind IIIで切断して、ベクターフラグ
メント(3.8kb)をアガロースゲルからペーパー溶出(M
aniatisら:Molecular Cloning−A Laboratory Manual、
1982、Cold Spring Harbor、New York)によって精製し
た。
ギャップト二本鎖(gapped duplex)DNAを得るため
に、0.1pmolの二本鎖フラグメント(pMCから)および0.
5pmolの一本鎖DNA(pMAAT III)を12.5mMトリス−HCl
(pH7.5)+190mM KCl(最終容量40μl)中で100℃で
4分間加熱して、次いで65℃で10分間インキュベートし
た。突然変異誘発オリゴヌクレオチド(表2を参照され
たい)上でのハイブリダイゼーションのために、8μl
の該ハイブリダイゼーション溶液を4〜8pmol(2μ
l)の酵素的に燐酸化したオリゴヌクレオチドと65℃で
5分間加熱して、次いで徐々に室温に冷却した。24μl
のH2O、4μlの10×埋填緩衝液(fill−in buffer)
(625mM KCl、275mMトリス−HCl(pH7.5)、150mM MgCl
2、20mM DTT、0.5mM ATPおよび各0.25mMの四つのdNT
P)、1μlのT4DNAリガーゼ(5U/μl)および1μl
のDNAポリメラーゼIのクレノウフラグメント(1U/μ
l)を加えて、室温で45分間インキュベートした。5μ
lの埋填ギャップト二本鎖DNAでWK6muts(mutS215:Tn1
0)を形質転換させた。全形質変換混合物をLB培地+25
μg/mlクロラムフェニコール(10ml)中での振盪培養で
37℃で一晩増殖させる。プラスミドDNAを全混合物から
標準法(Maniatisら:1982)によって精製した。約20ng
の精製プラスミドでWK6を形質転換させた。形質転換体
を25μg/mlのクロラムフェニコールを含むLBプレート上
で選択した。
に、0.1pmolの二本鎖フラグメント(pMCから)および0.
5pmolの一本鎖DNA(pMAAT III)を12.5mMトリス−HCl
(pH7.5)+190mM KCl(最終容量40μl)中で100℃で
4分間加熱して、次いで65℃で10分間インキュベートし
た。突然変異誘発オリゴヌクレオチド(表2を参照され
たい)上でのハイブリダイゼーションのために、8μl
の該ハイブリダイゼーション溶液を4〜8pmol(2μ
l)の酵素的に燐酸化したオリゴヌクレオチドと65℃で
5分間加熱して、次いで徐々に室温に冷却した。24μl
のH2O、4μlの10×埋填緩衝液(fill−in buffer)
(625mM KCl、275mMトリス−HCl(pH7.5)、150mM MgCl
2、20mM DTT、0.5mM ATPおよび各0.25mMの四つのdNT
P)、1μlのT4DNAリガーゼ(5U/μl)および1μl
のDNAポリメラーゼIのクレノウフラグメント(1U/μ
l)を加えて、室温で45分間インキュベートした。5μ
lの埋填ギャップト二本鎖DNAでWK6muts(mutS215:Tn1
0)を形質転換させた。全形質変換混合物をLB培地+25
μg/mlクロラムフェニコール(10ml)中での振盪培養で
37℃で一晩増殖させる。プラスミドDNAを全混合物から
標準法(Maniatisら:1982)によって精製した。約20ng
の精製プラスミドでWK6を形質転換させた。形質転換体
を25μg/mlのクロラムフェニコールを含むLBプレート上
で選択した。
これらの形質転換体の5個について適当な配列反応
(C−、T−、A−またはG−特異性)によって所望の
突然変異を分析した。陽性のクローンを突然変異誘発部
位の領域の詳細な配列分析によって確認した(Sanger
ら:Proc.Natl.Acad.Sci.USA、1988、74、5463−546
7)。
(C−、T−、A−またはG−特異性)によって所望の
突然変異を分析した。陽性のクローンを突然変異誘発部
位の領域の詳細な配列分析によって確認した(Sanger
ら:Proc.Natl.Acad.Sci.USA、1988、74、5463−546
7)。
例3:AT III−Met393:AT III−Val393およびAT III−Leu
393 α1抗トリプシン(エラスターゼインヒビター)と同
様の特異性を有する分子を形成する目的で、AT IIIのAr
g393(P1位置)をMet、ValまたはLeuに変換した。表2
からのオリゴヌクレオチドNo.1、2および3を突然変異
誘発に用いた。
393 α1抗トリプシン(エラスターゼインヒビター)と同
様の特異性を有する分子を形成する目的で、AT IIIのAr
g393(P1位置)をMet、ValまたはLeuに変換した。表2
からのオリゴヌクレオチドNo.1、2および3を突然変異
誘発に用いた。
突然変異体は、BHK細胞によって合成されて、AT III
野生型(WT)に匹敵する量で培養培地に放出され(表
4)、これはウサギからの抗AT III血清に対してAT III
−血漿およびAT III−WTと同一の反応を示して、AT III
−WTと類似して上記の標準法によって95%以上の純度で
精製することができる。これら突然変異体のヘパリン−
セファロース上での結合および溶出の性質は、AT III−
WTと違わない。このことは、突然変異体のヘパリン結合
およびヘパリン活性化の性質がそのままで保持されてい
ることを示す。
野生型(WT)に匹敵する量で培養培地に放出され(表
4)、これはウサギからの抗AT III血清に対してAT III
−血漿およびAT III−WTと同一の反応を示して、AT III
−WTと類似して上記の標準法によって95%以上の純度で
精製することができる。これら突然変異体のヘパリン−
セファロース上での結合および溶出の性質は、AT III−
WTと違わない。このことは、突然変異体のヘパリン結合
およびヘパリン活性化の性質がそのままで保持されてい
ることを示す。
突然変異体はもはやトロンビンに対する累進的な阻害
活性(Hensenら:Thromb.Diatl.Haemorrh.、1963、9、1
8−29)またはヘパリン補因子活性(Schraderら:Aerzt
l.Lab.、1986、32、111−114)を有していない(表
3)。
活性(Hensenら:Thromb.Diatl.Haemorrh.、1963、9、1
8−29)またはヘパリン補因子活性(Schraderら:Aerzt
l.Lab.、1986、32、111−114)を有していない(表
3)。
AT III−WTと対照的に、三つの突然変異体は白血球エ
ラスターゼを阻害する。エラスターゼは、ヒト白血球か
らEngelbrechtらの記載による方法(Hoppe−Seyler's Z
tschr.Physiol.Chemie、1982、363、305−315)で単離
された。用いられた基質は、Nakajimaら(J.Biol.Che
m.、1979、254、4027−4032)による記載のMeO−Suc−A
la−Ala−Pro−Val−pNA(Calbiochem)であった。基質
からのパラニトロアニリンの遊離を15分以内の405nmに
おける吸光度の増加として分光光度計によって測定し
た。この吸光度をPMNエラスターゼ酵素の100%活性と定
義した。インヒビターを最高100μg/mlにまであげた濃
度で酵素とともに1時間プレインキュベーションした。
次いで酵素反応を基質とともに始めた。分析を0.1mol/
リットルHEPES(pH7.5)+0.1mol/リットル塩化ナトリ
ウム中で行った。基質濃度は0.13mmol/リットルであっ
た。IC50を、酵素活性の50%を阻害する阻害濃度(μg/
ml)として定義した。最高濃度の100μg/mlにおいて阻
害作用を示さない物質を不活性と称した。用いた参照イ
ンヒビターは、α1プロテアーゼインヒビター(α1P
I、α1抗−トリプシン)であって、これは阻害値3.7を
有した。AT III−WTは、PMNエラスターゼ活性の阻害を
示さなかった。AT III Valはα1PIに匹敵する4.0μg/ml
の活性を示したが、AT III MetおよびAT III Leuは明か
に活性がより低く、それぞれ28および65mg/mlであった
(続く表を参照されたい)。
ラスターゼを阻害する。エラスターゼは、ヒト白血球か
らEngelbrechtらの記載による方法(Hoppe−Seyler's Z
tschr.Physiol.Chemie、1982、363、305−315)で単離
された。用いられた基質は、Nakajimaら(J.Biol.Che
m.、1979、254、4027−4032)による記載のMeO−Suc−A
la−Ala−Pro−Val−pNA(Calbiochem)であった。基質
からのパラニトロアニリンの遊離を15分以内の405nmに
おける吸光度の増加として分光光度計によって測定し
た。この吸光度をPMNエラスターゼ酵素の100%活性と定
義した。インヒビターを最高100μg/mlにまであげた濃
度で酵素とともに1時間プレインキュベーションした。
次いで酵素反応を基質とともに始めた。分析を0.1mol/
リットルHEPES(pH7.5)+0.1mol/リットル塩化ナトリ
ウム中で行った。基質濃度は0.13mmol/リットルであっ
た。IC50を、酵素活性の50%を阻害する阻害濃度(μg/
ml)として定義した。最高濃度の100μg/mlにおいて阻
害作用を示さない物質を不活性と称した。用いた参照イ
ンヒビターは、α1プロテアーゼインヒビター(α1P
I、α1抗−トリプシン)であって、これは阻害値3.7を
有した。AT III−WTは、PMNエラスターゼ活性の阻害を
示さなかった。AT III Valはα1PIに匹敵する4.0μg/ml
の活性を示したが、AT III MetおよびAT III Leuは明か
に活性がより低く、それぞれ28および65mg/mlであった
(続く表を参照されたい)。
記述のPMNエラスターゼ分析を、α1PIとの比較によっ
てAT III−Val393のKIの決定に用いた。用いた基質MeO
−Suc−Ala−Ala−Pro−Val−pNAの濃度は、0.0011、0.
0022、0.0044、0.0087、0.0175、0.035、0.7mmol/リッ
トルであった。インヒビターの濃度は3.5×10-8mol/リ
ットルであった。
てAT III−Val393のKIの決定に用いた。用いた基質MeO
−Suc−Ala−Ala−Pro−Val−pNAの濃度は、0.0011、0.
0022、0.0044、0.0087、0.0175、0.035、0.7mmol/リッ
トルであった。インヒビターの濃度は3.5×10-8mol/リ
ットルであった。
両方の場合で、pMNエラスターゼの阻害は非競合的阻
害であった(続く表を参照されたい)。α1PIおよびAT
III−Val393のKI値は、実質的に同一である。
害であった(続く表を参照されたい)。α1PIおよびAT
III−Val393のKI値は、実質的に同一である。
例4:AT III−Gln135およびAT III−Gln155 発明として本出願において請求される実験の一つの目
的は、AT III分子中のグリコシル化の、AT IIIの生物学
的および生物化学的性質に及ぼす影響を調べることにあ
る。位置135および155におけるAsn→Gln変換を、それぞ
れ炭水化物側鎖を欠いている二つのAT III突然変異体
(AT III−Gln135およびAT III−Gln155)の産生に用い
た。用いた突然変異誘発オリゴヌクレオチドはオリゴヌ
クレオチド8および9(表2)であった。BHK細胞(AT
IIIは培養培地中)における両突然変異体の発現率は、
表4に示されるように、AT III−WTと同じオーダーの大
きさである。両突然変異体は特異的累進的阻害活性およ
びヘパリン補因子活性に関して、ウサギからの抗−AT I
II血清に対してAT III−血漿およびAT III−WTと同一の
反応を示す(表4)。これらを上記の標準法によって95
%以上の純度で精製することができる。
的は、AT III分子中のグリコシル化の、AT IIIの生物学
的および生物化学的性質に及ぼす影響を調べることにあ
る。位置135および155におけるAsn→Gln変換を、それぞ
れ炭水化物側鎖を欠いている二つのAT III突然変異体
(AT III−Gln135およびAT III−Gln155)の産生に用い
た。用いた突然変異誘発オリゴヌクレオチドはオリゴヌ
クレオチド8および9(表2)であった。BHK細胞(AT
IIIは培養培地中)における両突然変異体の発現率は、
表4に示されるように、AT III−WTと同じオーダーの大
きさである。両突然変異体は特異的累進的阻害活性およ
びヘパリン補因子活性に関して、ウサギからの抗−AT I
II血清に対してAT III−血漿およびAT III−WTと同一の
反応を示す(表4)。これらを上記の標準法によって95
%以上の純度で精製することができる。
二つの突然変異体を、分析中のヘパリン濃度を関数と
してそれらのトロンビン不活性化能(比較値)を調べ
て、AT III−血漿、AT III−WTおよび突然変異体AT III
−Lys49と比較した(表5)。
してそれらのトロンビン不活性化能(比較値)を調べ
て、AT III−血漿、AT III−WTおよび突然変異体AT III
−Lys49と比較した(表5)。
分析は次の条件下で行った。0.02U(抗原)/ml AT II
I(AT III−血漿、AT III−WTまたはAT III−Mut)を、
0.3IU/mlのα−トロンビン(ヒト)、2KIU/mlのアプロ
チニン(Behringwerke)および0〜25IU/mlの濃度の1ml
の容量のヘパリン(Hoffmann−LaRoche)とともに37℃
で5分間プレインキュベーションした。100μlの基質
試薬(2mM HD−CHA−But−Arg−pNA)を加えた後、405n
m(37℃)における吸光度(extinction)の変化を動力
学的に(kinetically)追跡した。ヘパリン飽和におけ
るα−トロンビンの最大阻害を100%と設定した。
I(AT III−血漿、AT III−WTまたはAT III−Mut)を、
0.3IU/mlのα−トロンビン(ヒト)、2KIU/mlのアプロ
チニン(Behringwerke)および0〜25IU/mlの濃度の1ml
の容量のヘパリン(Hoffmann−LaRoche)とともに37℃
で5分間プレインキュベーションした。100μlの基質
試薬(2mM HD−CHA−But−Arg−pNA)を加えた後、405n
m(37℃)における吸光度(extinction)の変化を動力
学的に(kinetically)追跡した。ヘパリン飽和におけ
るα−トロンビンの最大阻害を100%と設定した。
突然変異体AT III−Gln135およびAT III−Gln155によ
る低ヘパリン濃度におけるトロンビンの阻害はAT III−
血漿およびAT III−WTよりも良好であった(表5)。
る低ヘパリン濃度におけるトロンビンの阻害はAT III−
血漿およびAT III−WTよりも良好であった(表5)。
表5には、AT III−血漿、AT III−WTおよび種々のAT
III突然変異体についての1/2最大(half−maximum)ト
ロンビン阻害(c1/2)におけるヘパリン濃度が示されて
いる。
III突然変異体についての1/2最大(half−maximum)ト
ロンビン阻害(c1/2)におけるヘパリン濃度が示されて
いる。
例5:AT III−Gln135/155 例4に記載の突然変異を、オリゴヌクレオチド8およ
び9(表2)を用いる連続的突然変異誘発によって一つ
のAT III分子において組合わせた。突然変異したタンパ
ク質は記載の標準精製法において組換え野生型AT III分
子のように挙動する。
び9(表2)を用いる連続的突然変異誘発によって一つ
のAT III分子において組合わせた。突然変異したタンパ
ク質は記載の標準精製法において組換え野生型AT III分
子のように挙動する。
AT III−Gln135およびAT III−Gln155について見出さ
れた低ヘパリン濃度におけるα−トロンビンの増進され
た阻害は、AT III−Gln135/155の場合にはよりいっそう
顕著である(表5)。
れた低ヘパリン濃度におけるα−トロンビンの増進され
た阻害は、AT III−Gln135/155の場合にはよりいっそう
顕著である(表5)。
第1図は、プラスミドpMAC5−8(=pMA5−8およびpMC
5−8)の地図を示す、説明図である。図中、F1−ORI:
ファージf1の複製開始点,ORI:ColE1型の複製開始点、CA
T:クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼの
コード領域、AMP:β−ラクタマーゼのコード領域。pMA5
−8はCAT中(位置3409のA)にアンバー(amber)突然
変異を有し、pMC5−8はAMP中(位置2238のC)にアン
バー突然変異を有する。 第2図は、突然変異誘発ベクターpMAAT IIIを示す、説
明図である。 第3図は、プラスミドpABmutを示す、説明図である。 第4図は、AT III−血漿(○)、AT III−WT(□)、AT
III−Gln135(●)、AT III−Gln155(■)およびAT I
II−Lys(▼)によるヒトα−トロンビンの比阻害(rel
ative inhibition)の依存性を示す、説明図である。実
験条件は例4に記載されている。
5−8)の地図を示す、説明図である。図中、F1−ORI:
ファージf1の複製開始点,ORI:ColE1型の複製開始点、CA
T:クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼの
コード領域、AMP:β−ラクタマーゼのコード領域。pMA5
−8はCAT中(位置3409のA)にアンバー(amber)突然
変異を有し、pMC5−8はAMP中(位置2238のC)にアン
バー突然変異を有する。 第2図は、突然変異誘発ベクターpMAAT IIIを示す、説
明図である。 第3図は、プラスミドpABmutを示す、説明図である。 第4図は、AT III−血漿(○)、AT III−WT(□)、AT
III−Gln135(●)、AT III−Gln155(■)およびAT I
II−Lys(▼)によるヒトα−トロンビンの比阻害(rel
ative inhibition)の依存性を示す、説明図である。実
験条件は例4に記載されている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C12P 21/02 C12R 1:19) // C12N 15/09 A61K 37/02 (C12P 21/02 37/64 C12R 1:19) C12N 15/00 A (72)発明者 アヒム、ベッカー ドイツ連邦共和国ダウトフェタル、オー バーラントシュトラーセ、4 (56)参考文献 J.Biol.Chem.,Vol. 263,No.31,P.15849−15852 (1988) Blood,Vol.72,No.5, P.1817−1821(1988) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C07K 14/81 A61K 38/00 A61K 38/55 A61P 7/02 C12N 9/99 C12P 21/02 C12N 15/09 BIOSIS(DIALOG) WPI(DIALOG)
Claims (14)
- 【請求項1】改良された抗トロンビンIII変異体であっ
て、位置135、155、192または393においてアミノ酸置換
を含み、上記置換が単独でまたは一つまたはそれ以上の
他の置換との組合せで存在することができ、ただし、位
置393で置換されるアミノ酸はHisまたはCysではない、
抗トロンビンIII変異体。 - 【請求項2】ヘパリン結合およびヘパリン活性化の性質
が改良された抗トロンビンIII変異体であって、位置Asn
135、Asn155、Asn192において天然に生じるアミノ酸が
一つまたはそれ以上の位置で他のアミノ酸と交換された
抗トロンビンIII変異体からなる群からなる選択され
る、抗トロンビンIII変異体。 - 【請求項3】Arg393のMetとの交換、Arg393のValとの交
換、Arg393のLeuとの交換、Asn135のGlnとの交換、Asn1
55のGlnとの交換およびAsn192のGlnとの交換からなる群
から選択される変異を単独または組合せで含む、請求項
1に記載の抗トロンビンIII変異体。 - 【請求項4】Arg393のMetとの交換、Arg393のValとの交
換またはArg393のLeuとの交換による変異と、Asn96のGl
nとの交換、Asn135のGlnとの交換、Asn155のGlnとの交
換およびAsn192のGlnとの交換による変異の一つまたは
それ以上を共に含む、請求項3に記載の抗トロンビンII
I変異体。 - 【請求項5】Asn135のGlnとの交換、Asn155のGlnとの交
換およびAsn192のGlnとの交換からなる群から選択され
る変異の一つまたはそれ以上を含む、請求項2または3
に記載の抗トロンビンIII変異体。 - 【請求項6】Arg393のMetとの交換による変異を含む、
請求項3に記載の抗トロンビンIII変異体。 - 【請求項7】Arg393のValとの交換による変異を含む、
請求項3に記載の抗トロンビンIII変異体。 - 【請求項8】Arg393のLeuとの交換による変異を含む、
請求項3に記載の抗トロンビンIII変異体。 - 【請求項9】Asn135のGlnとの交換による変異を含む、
請求項2または3に記載の抗トロンビンIII変異体。 - 【請求項10】Asn155のGlnとの交換による変異を含
む、請求項2または3に記載の抗トロンビンIII変異
体。 - 【請求項11】Asn192のGlnとの交換による変異を含
む、請求項2または3に記載の抗トロンビンIII変異
体。 - 【請求項12】請求項1〜11のいずれか1項に記載の変
異体をコードするcDNAの、適当な原核または真核生物発
現系中での発現を含む、請求項1〜11のいずれか1項に
記載の変異体の製造法。 - 【請求項13】請求項1〜12のいずれか1項に記載の変
異体の一つまたはそれ以上を含んでなる、野性型抗トロ
ンビンIIIと比較して性質を改良するための薬剤。 - 【請求項14】改良された抗トロンビンIII変異体であ
って、位置393でのアミノ酸置換と、位置96、135、15
5、192での少なくとも一つのアミノ酸置換とを組合せで
含み、位置393での上記置換がHisまたはCysではない、
抗トロンビンIII変異体。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE3901917A DE3901917A1 (de) | 1989-01-24 | 1989-01-24 | Mutanten von humanem antithrombin iii |
DE3901917.9 | 1989-01-24 |
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JPH02262598A JPH02262598A (ja) | 1990-10-25 |
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WO2005070148A2 (en) * | 2004-01-09 | 2005-08-04 | University Of Utah Research Foundation | Methods of using high affinity atiii variants |
WO2009013251A1 (en) * | 2007-07-20 | 2009-01-29 | Universite Paris-Sud Xi | Use of mutated antithrombins for treating or preventing coagulation disorders |
WO2010081878A1 (en) * | 2009-01-16 | 2010-07-22 | Universite Paris-Sud Xi | Mutated antithrombins, a process for preparing the same and their use as drugs |
EP2496246B1 (en) | 2009-11-03 | 2018-06-27 | Grifols Therapeutics LLC | Composition, method, and kit for alpha-1 proteinase inhibitor |
JP5810091B2 (ja) | 2009-11-24 | 2015-11-11 | グリフオルス・セラピユーテイクス・インコーポレーテツドGrifols Therapeutics,Inc. | 凍結乾燥方法、組成物、及びキット |
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---|---|---|---|---|
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US4632981A (en) * | 1982-07-30 | 1986-12-30 | Genentech, Inc. | Human antithrombin III |
US4711848A (en) * | 1984-03-14 | 1987-12-08 | Zymogenetics, Inc. | Site specific mutagenesis in alpha-1-antitrypsin |
DE3624453A1 (de) * | 1986-07-19 | 1988-01-28 | Behringwerke Ag | Verfahren zur herstellung von humanem antithrombin iii (atiii), dafuer geeignete vektoren und wirtszellen, so erhaltenes, biologisch aktives atiii und dieses enthaltende arzneimittel |
GB8621118D0 (en) * | 1986-09-01 | 1986-10-08 | Whitbread & Co Plc | Stabilised polypeptides |
IE902276A1 (en) * | 1989-06-26 | 1991-01-16 | Akzo Nv | Serpin variants |
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