JP3283272B2 - エンハンサ−核酸塩基配列 - Google Patents

エンハンサ−核酸塩基配列

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、新規なエンハンサー核
酸塩基配列に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、マウス及びヒトの免疫グロブリン
H鎖遺伝子のJ−Cイントロン中のエンハンサー及びそ
の一部の特異的塩基配列に結合する様々な転写調節因子
について解析が行なわれてきた(Science、 227、 134 (1
985)、 EMBO J.、 6、 1323 (1987))。J−Cイントロン中
のエンハンサーは、再構成された免疫グロブリン遺伝子
の転写を制御するばかりでなく、B細胞特異的転写調節
因子と共働してB細胞が骨髄幹細胞から分化する機構に
おいて不可欠な核酸塩基配列である(EMBO J.、 9、 117
(1990)) 。マウスの免疫グロブリンH鎖遺伝子のJ−C
イントロン中のエンハンサーモチーフのうちオクタマー
核酸塩基配列ATTTGCATに結合する非特異的因子
OCT1及びB細胞特異的因子OCT2A、OCT2B
は代表的な転写調節因子である(Nature (London)、 323
640 (1986))。またその他に2つのサイレンサー核酸塩
基配列も見つかっており(Mol. Cell. Biol.、 7、 2558
(1987)) 、正と負の両方の制御によりJ−Cイントロン
エンハンサー全体がB細胞特異的になっていることが分
かっている。一方、ヒトのJ−Cイントロン中にはマウ
スで見られるオクタマー配列と全く同じ配列は存在しな
いが、一つの塩基だけ置換された3つのオクタマー様核
酸塩基配列が存在する(Nucleic Acids Res.、 15、 2851
(1987))。しかし、これらの3つの配列はオクタマー配
列結合タンパク質に対して親和性が低く、おそらくJ−
Cイントロン中のエンハンサー中にこれに代わる配列が
存在するものと考えられる。マウスのJ−Cイントロン
中のエンハンサーに存在するオクタマー核酸塩基配列の
ようなB細胞特異的モチーフがヒトのJ−Cイントロン
中のエンハンサーで見つかれば、このモチーフがB細胞
の分化に果たす役割を解明できるだけでなく、このモチ
ーフを用いてB細胞系におけるより効率的な外来遺伝子
発現用ベクターとしての利用も可能である。また、B細
胞系以外の内在遺伝子の発現系を抑制することも可能で
ある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、マウスのJ−Cイントロン中のエンハンサーに存在
するオクタマー核酸配列のようなB細胞特異的なモチー
フを新たにヒトのJ−Cイントロン中のエンハンサー中
で同定し、このモチーフがB細胞の分化に果たす役割を
解明すると共により効率的なB細胞系を宿主とする外来
遺伝子の発現系及びB細胞系以外の内在遺伝子の抑制系
を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ヒト免疫
グロブリンH鎖遺伝子エンハンサーについて鋭意研究し
た結果、エンハンサー中のB細胞特異的なモチーフを取
得することができ、この発明を完成した。すなわち、本
発明は、DNA塩基配列単位I(−AACTGAAA
−)、II(−ATCTGAAT−)及びそれぞれに相補
的塩基配列より成る2種類のDNA塩基対をこの順序で
少なくとも含有し、総DNA塩基対数が40以下である
DNAから成るエンハンサーを提供する。また、本発明
は、図1に示すMnlI-AluI 断片67塩基対から成るDN
Aから成るエンハンサーを提供する。
【0005】本発明のエンハンサーは、上記単位I及び
IIをこの順序で少なくとも含み、総DNA塩基対数が4
0以下であるものである又は、図1に示すMnlI-AluI
断片67塩基対から成るDNAから成るものである
DNA塩基対数が40以下の本発明のエンハンサーとし
ては、特に、図1の(1) と(2) の間の配列、すなわち、
ACCGAAACTGAAAAGGCTTTTTTTA
ACTATCTGAATで示される配列から成るもの
好ましい。
【0006】なお、本発明のエンハンサー配列は以下の
ようにして見出された。すなわち、ヒト免疫グロブリン
H鎖遺伝子エンハンサー中のB細胞特異的なモチーフを
取得するために、先ず最初にエンハンサーをいくつかの
断片に分け(特開昭60-120991 号)各々の断片単独であ
るいはそれらの組み合わせでの活性をCATアッセイ法
により決定した(Mol. Cell. Biol.、 2、 1044 (1982))
。作成した断片のいくつかについてCATアッセイを
行なった結果を図2に示したが、断片3、4、5につい
てエンハンサー活性が認められた。次に、これらの断片
についてDEAE−dextran 法(Cell、 41、 885 (198
5)、Grosschedl、 R.、 etc)によりヒト培養細胞への導入
を行なった後、CAT(クロラムフェニコールアセチル
トランスフェラーゼ)アッセイ法(ゴーマンら、Mo
l.Cell.Biol.,,1044(198
2)),によりB細胞特異的なエンハンサーモチーフを
同定することができる。その結果、断片3中の図1に示
すMnlI-AluI 断片67bpに強力なエンハンサー活性が認
められた。次に新しいB細胞特異的なモチーフと考えら
れる部分についてDNaseIフットプリンティング法を行
ない、さらに転写調節因子が結合すると考えられる核酸
塩基対から合成プローブを作製し、ゲルシフト法を行な
うことによりB細胞特異的なモチーフを検索することが
できる。
【0007】
【発明の効果】本発明により、B細胞特異的な新規なエ
ンハンサーが提供された。本発明のエンハンサー塩基配
列は、B細胞系を宿主とする外来遺伝子の発現系の有用
なエンハンサーであると共に、B細胞系以外の内在遺伝
子の発現系の有用なサイレンサーともなりうるものであ
る。例えば、上記MnIとAluI間の67塩基対のD
NA配列をいくつかつなぐことにより、この配列に適当
な遺伝子、例えばコナアルブミンプロモーターを接続し
てB細胞におけるより効率的な外来遺伝子発現用ベクタ
ーとして利用可能である。さらに、B細胞系以外の内在
遺伝子の上流域又は下流にこのモチーフを組み入れるこ
とでその発現系を抑制可能である。
【0008】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明の実施例はこれらに限られるものではな
い。なお、本実施例で使用した制限酵素及びその他の遺
伝子操作用酵素は宝酒造又はNew England Biolab・Sの製
品を用い、これらの酵素の反応条件(pH、時間、塩濃
度等)は製品購入時に添付される説明書に従った。実施例1 CATアッセイ法によるエンハンサー中の断片の活性測
ヒト免疫グロブリンH鎖遺伝子のエンハンサーのMnlI-H
paI 断片(958bp)をAluI、 BstEII、 Bgl IIの3種類
の酵素で消化し6つの断片を得た(図2参照)。消化は
DNA1μg に対して3.0 〜5.0 Uの酵素量、反応は3
7℃で2〜18時間行なった。なお、DNAの希釈等に
は、滅菌水又はTE緩衝液(10mMトリス塩酸(pH8.0) 、
1mMEDTA)を用いた。得られた各々の断片はクレノ
ー断片(宝酒造社製)又はT4DNA ポリメラーゼ(宝酒造
社製)により消化され様々な欠失変異エンハンサーがプ
ラスミドpconaCAT(Kimura. et al.、 Cell、 44、 261 (19
86)) に塩化セシウム、エチジウムブロマイド(EtB
r)を加え、58000 rpm 、20℃で6時間の超遠心を2
回繰り返した。イソアミルアルコールをDNA抽出液1
mlに対して500ml 加えて脱色を5回繰り返した後、TE
緩衝液を用いて4℃で2時間の透析を行なった。得られ
たプラスミド10〜15μg をDEAE-dextran法によりヒ
トリンパ芽球細胞(ARH-77)へ導入した。導入後、48時
間経ったら細胞を回収し、PBSで2回洗浄し、さらに
lysate buffer (250mMトリス塩酸(pH7.8)、 5mMDT
T、10%グリセロール)で懸濁し、凍結と融解を5回
繰り返して細胞を完全に破裂させた。この細胞を15000
rpm 、4℃で10分間遠心して得られた上清をCATア
ッセイ法によりエンハンサー活性を測定した。平均の活
性値及び標準偏差は、オートラジオグラムをデンシトメ
ーターで走査することで決定した。以上のプラスミドの
導入を各々に対して4回繰り返した結果、図2に示すよ
うにオクタマー様核酸塩基配列を含む断片3、4、5に
エンハンサー活性が認められた。
【0009】CATアッセイ法によるB細胞特異的なエ
ンハンサー部位の同定 ARH77細胞における図2中の断片3、4、5を用い
て単独あるいはこれら3つの断片を2つづつ組合わせ
て、その方向性をも加味して各々のエンハンサー活性を
CATアッセイ法により測定した。すなわち、大腸菌プ
ラスミド(pUC 、宝酒造社製)のポリリンカー中のHinc
II部位に断片3、4又は5を組み込み、続いてSphI及び
BamHI で消化し、新たにpconaCAT中のコナアルブミンプ
ロモーターの5’側に存在するSphI-BamHI部位へ組み込
んだ。また、これらの新しく作製されたプラスミド中の
BamHI 部位に2つめの断片3、4又は5を組み入れるこ
とによって合計9種類のプラスミドを作製し、平均のC
AT活性及び標準偏差が別々に独立してのARH77へ
の同じプラスミドの導入を4回行なうことにより決定し
た。また、断片3の2コピーの断片をCAT遺伝子の
3’側に組み入れても強いエンハンサー活性が認められ
た。これらのことより断片3に強力なエンハンサー活性
があることが明らかとなった。次に、断片3及びこれの
2コピーの断片33をARH77、T細胞系のJurkat、
非リンパ球細胞系のHeLaの3種類に別々に導入し、
CATアッセイ法により解析した。なお、正のコントロ
ールにはpSconaCAT (pconaCAT の5’のBamHI部位にS
V40のエンハンサーを挿入したもの)及びpSV2CAT
(CAT遺伝子の5’側にSV40のエンハンサーとプ
ロモーターを含有するもの)を使用した。活性の平均値
と標準偏差は別々に3回行なわれたプラスミドの導入に
より求めた。その結果、断片3はARH77でのみ強力
なエンハンサー活性が認められたのでB細胞特異的と考
え、断片3をDdelI あるいはMnlIで消化して4つの小さ
な断片とした。各々の末端をT4DNA ポリメラーゼで消化
してT4リガーゼ(宝酒造社製)により1から6コピー
まで連結し、コナアルブミンプロモーターの5’側に組
み込んだ。また、断片3の一部に当たる2つの合成オリ
ゴ核酸塩基配列S35、S43と3つの合成オクタマー
様核酸塩基配列も合わせてCATアッセイ法を行なっ
た。導入の回数はS35とオクタマー様核酸塩基配列の
4つの合成配列では2回、それ以外については4回行な
った。その結果、図3に示すように、MnlI-AluI 断片6
7bpに強力なエンハンサー活性が認められた。これはマ
ウスの場合のB細胞特異的エンハンサー活性を示す部位
の3’側に相当する。このことより得られた67bp断片
を3コピー又は4コピーにしてpconaCATのBamHI 部位に
組み入れ、ARH77、Jurkat,HeLa,マウスミエ
ローマ細胞X63へ各々を3回ずつ導入したところ、B
細胞系のARH77及びX63で強力なエンハンサー活
性が認められた。なお、正のコントロールにはpSconaCA
T を使用した。
【0010】B細胞特異的転写調節因子の結合部位 フットプリンティング法用のプローブとして断片3を
[γ-32P] ATPとT4ポリヌクレオチドキナーゼ(宝
酒造社製)で5’末端を標識した。次に、フェノール・
クロロホルム・イソアミルアルコール(25:24:
1)で抽出し、エタノール沈殿を行なった。12mM N-2
- ヒドロキシエチルピペラジン−N’−2−エタン−ス
ルフォン酸(HEPES、pH7.9)、60mM KCl、4mM M
gCl2、1mMEDTA、1mMDDT、12%グリセロー
ル、0.5mM フェニルメチルスルフォニルフルオライド1
ml当たり1mgのPepstainA 、1ml当たり10Uのアプロ
チニンを含んだ緩衝液40μl に104cpmの標識プロー
ブ、3μg のpoly(dI-dC) 、適当量のARH77、Ma
nca(ヒトB細胞)、Jurkat、HeLaの核タンパク
質をそれぞれ加えて15〜20分氷上でインキュベート
した後、1分間、20℃でDNase I処理し、20mME
DTA(pH8.0)、0.2%SDS、0.3M NaCl 、1ml当たり
2μg の酵母tRNAを加えて反応を停止し、フェノー
ル抽出後、エタノール沈殿を行なった。得られたサンプ
ルは8%尿素ゲル上で電気泳動を行なった。マーカーと
してマキサムギルバート法(Methods Enzymol.、 65、 490
Maxam A.M. et al.)に従ってG(グアニン)とA(ア
デニン)の箇所で切断された断片3を用いた。その結
果、全ての核タンパク質により図1に示す15核酸塩基
配列から成るE6モチーフがDNase Iによって切断され
なかった。このことからこのモチーフのB細胞特異性を
立証するためにゲルシフトアッセイを行なった。先ず、
合成されたE6核酸塩基配列とそれと4bp異なる変異E
6モチーフを各々[γ-32P] ATPとT4ポリヌクレオ
チドキナーゼで標識した。これに適当量のpoly(dI-dC)
、ARH77、Manca、Jurkat、HeLa
の4種類の細胞からの核抽出物を加えて、DNase Iフ
ットプリンティング法で使用した緩衝液で20μl に容
量を上げた。反応液は4℃で15〜20分間インキュベ
ートし、4%PAGE(アクリルアミド:ビスアクリル
アミド=29:1)上で30分間予備電気泳動を行な
い、続いて2〜3時間、4℃、11V/cm で泳動し、乾
燥した後、80℃で強調スクリーンを用いてオートラジ
オグラムした。この結果、全ての細胞で共通のバンドが
見られたが、ARH77とMancaではそれよりも低
分子側にさらにもう一つのバンドが見られた。これより
前者はB細胞特異的ではなく、後者がB細胞特異的転写
調節因子で、2つともE6モチーフに結合する。ちなみ
に、CATアッセイ法によりこのE6モチーフ6コピー
でB細胞特異的エンハンサー活性を示すことも調べられ
た。
【0011】MnlI-AluI 断片によるHeLa細胞でのS
V40エンハンサー活性の阻害 図4に示すようにMnlI-AluI 断片の1又は4コピー、図
2中の断片2が各々コナアルブミンプロモーターの5’
側のBamHI 部位に組み込まれ、さらにその上流のSphI部
位にSV40のエンハンサーが組み込まれ、各々のAR
H77又はHeLa中でのCATアッセイ法に従って行
なった。ただし、SV40のエンハンサーだけを含んだ
プラスミドの活性を100%とし、平均値と標準偏差は
別々に行なわれた3回の外来遺伝子導入実験から計算さ
れた。その結果を図4に示す。MnlI-AluI 断片は、He
LaにおいてSV40のエンハンサー活性を抑制した。
このようにE6モチーフを含むMnlI-AluI 断片67bpは
4コピーでB細胞特異的エンハンサー活性を、そして1
コピーでB細胞系以外に対してサイレンサー活性を示す
ことが判明した。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のエンハンサー核酸塩基配列を含む67
塩基対のDNA配列を示す図。なお、矢印は塩基配列単
位I及びIIを示し、アンダーライン様の印はDNase I
フットプリンティング法で切断されなかった部分を示
す。
【図2】ヒト免疫H鎖エンハンサー(特開昭60−12
0991号)の制限酵素地図及びそれら酵素の消化によ
り得られた断片及びそれら断片のCATアッセイ法によ
る相対活性を示す図。
【図3】断片3をさらに細かく分けた断片とそれら断片
のCATアッセイによる相対活性を示す図。
【図4】コナアルブミンのプロモーター上流に様々な断
片を挿入したときのCATアッセイ法による相対活性を
示す図。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−296879(JP,A) 特開 昭63−160587(JP,A) 特開 昭60−120991(JP,A) Nature(1984),Vol.307, No.5949,p.334−340 Nature(1983),Vol.306, No.5945,p.806−809 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C12N 15/12 C12N 15/11 DDBJ/GenBank/EMBL/G eneSeq MEDLINE(STN)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 DNA塩基配列単位I(−AACTGA
    AA−)、II(−ATCTGAAT−)及びそれぞれに
    相補的塩基配列より成る2種類のDNA塩基対をこの順
    序で少なくとも含有し、総DNA塩基対数が40以下で
    あるDNAから成るエンハンサー
  2. 【請求項2】 DNA塩基対がACCGAAACTGA
    AAAGGCTTTTTTTAACTATCTGAAT
    から成る塩基配列及びそれに相補的な塩基配列より成る
    DNAから成る請求項1記載のエンハンサー
  3. 【請求項3】 図1に示すMnlI-AluI 断片67塩基対か
    ら成るDNAから成るエンハンサー
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Nature(1983),Vol.306,No.5945,p.806−809
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