JP4059941B2 - Rho target protein p140mDia - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の背景】
発明の分野
本発明は、Rhoタンパク質の標的タンパク質に関し、更に詳細には、アクチン細胞骨格の再構成に関与するタンパク質に関する。
【0002】
背景技術
生体内には、サブユニット構造を有さない分子量2〜3万の一群の低分子量GTP結合タンパク質(Gタンパク質)が存在している。現在、低分子量Gタンパク質のスーパーファミリーには酵母から哺乳動物に至るまですでに50種類以上のメンバーが見出されている。低分子量Gタンパク質は、アミノ酸配列の類似性からRas、Rho、Rab、その他の4つのファミリーに大別することができる。この低分子量Gタンパク質は種々の細胞機能を制御していることが明らかになってきており、例えば、Rasタンパク質は細胞の増殖や分化等を、Rhoタンパク質は細胞の形態変化や細胞接着、細胞運動等をそれぞれ制御していると考えられている。
【0003】
このうちRhoタンパク質は、GDP/GTP結合能および内在性GTPase活性を示し、リゾホスファチジン酸(LPA)およびある種の成長因子等のような細胞外シグナルに対する細胞骨格応答に関係しているとされている。不活性型であるGDP結合Rhoタンパク質にある刺激が与えられると、Smg GDS、DblやOstのようなGDP/GTP変換タンパク質の働きによって活性型であるGTP結合Rhoタンパク質(以下、「活性型Rhoタンパク質」という)に変換される。そして、この活性型Rhoタンパク質が標的タンパク質に作用することによってストレス繊維および接着斑が形成され、細胞接着および細胞運動等が誘導されると考えられている(実験医学 vol.12,No.8,97-102(1994) 、Takai, Y. et al. Trends Biochem. Sci., 20, 227-231 (1995) )。一方、Rhoタンパク質内在性GTPaseにより活性型Rhoタンパク質はGDP結合Rhoタンパク質に変換される。この内在性GTPaseの活性を亢進するタンパク質はGTPase活性化タンパク質(GAP)(Lamarche, N. & Hall,A. et al.,TIG, 10, 436-440 (1994) )と呼ばれている。
【0004】
RhoAタンパク質、RhoBタンパク質、RhoCタンパク質、Rac1タンパク質、Rac2タンパク質、Cdc42タンパク質のようなRhoファミリーのタンパク質のアミノ酸配列は、お互いに50%以上の類似性がある。このRhoファミリーのタンパク質は、リゾフォスファチジル酸(LPA)や増殖因子のような細胞外シグナルに応答して、ストレス繊維(stress fiber)やフォーカルコンタクト(focal contact )の形成を引き起こす反応に関与していると考えられている(A. J. Ridley & A. Hall、Cell,70,389-399 (1992) ,A. J. Ridley & A. Hall, EMBO J.,1353,2600-2610(1994))。また、サブファミリーであるRhoタンパク質は、細胞の形態変化(H.F.Parterson et al., J.Cell Biol.,111,1001-1007 (1990) )、細胞接着(Morii,N. et al.,J. Biol.Chem. 267, 20921-20926 (1992) 、T. Tominaga et al.,J.Cell Biol., 120, 1529-1537(1993) 、Nusrat, A. et al.,Proc, Natl. Acad. Sci. USA, 92, 10629-10633 (1995)、Landanna, C. et al., Science 271, 981-983 (1996))、細胞運動(K. Takaishi et al.,Oncogene,9,273-279 (1994))、細胞質分裂(cytokinesis )(K. Kishi et al.,J. Cell Biol.,120,1187-1195(1993) 、I. Mabuchi et al.,Zygote,1,325-331(1993))のような細胞骨格の再編成をともなった生理機能にも関連があると考えられている。更に、Rhoタンパク質は、平滑筋収縮(K. Hirata et al.,J. Biol. Chem.,267,8719-8722(1992) 、M. Noda et al., FEBS Lett., 367, 246-250 (1995) 、M. Gong et al.,Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 93,1340〜1345 (1996) *)、フォスファチジルイノシトール 3−キナーゼ(PI3−キナーゼ)(J. Zhang et al.,J. Biol. Chem.,268,22251-22254 (1993) )、フォスファチジルイノシトール 4−リン酸 5−キナーゼ(PI 4,5−キナーゼ)(L. D. Chong et al.,Cell,79,507-513(1994))やc−fosの発現(C. S. Hill et al.,Cell,81,1159-1170(1995) )の制御にも関与していることが示唆されている。
【0005】
また、最近では、アミノ酸配列を一部置換したRhoタンパク質が細胞内に導入されるとRas依存的な腫瘍形成が抑制されること等が見出され、Rhoタンパク質がRasによる細胞の形質転換、すなわち腫瘍形成、において重要な役割を果たしていることが明らかにされている(G.C.Prendergast et al.,Oncogene,10,2289-2296(1995)、Khosravi-Far,R.,et al.,Mol.Cell.Biol.,15,6443-6453(1995)、R.Qiu et al.、Proc.Natl.Acad.Sci.USA,92,11781-11785(1995) 、およびLebowitz,P.et al.,Mol.Cell.Biol.,15,6613-6622(1995) )。また、Rhoタンパク質のGDP/GTP変換タンパク質が変異すると、細胞が形質転換することが明らかにされている(Collard,J.,Int.J.Oncol.,8,131 〜138(1996) )、Hart,M. et al.,J.Biol Chem.,269,62-65 (1994)、Horii,Y. et al., EMBO J., 13,4776-4786 (1994) )。更に、Rhoタンパク質はガン細胞の浸潤、すなわちガン転移に関与していることが明らかにされている(Yoshioka,K.et al.,FEBS Lett.,372,25 〜28 (1995) )。ガン細胞の浸潤には、ガン細胞の細胞接着能の変化が密接に関連しているが、Rhoタンパク質は細胞接着に関与することが明らかにされている(前掲 Morii,N.et al.(1992)、Tominaga,T. et al.(1993)、Nusrat,A.et al.(1995) 、Landanna,C.et al.(1996) )。
【0006】
また、Rhoシグナル伝達におけるホスホイノシチドキナーゼの関与が報告されている。Rho(Chong, L.D. et al., Cell, 79, 507-513 (1994))およびRhoファミリー低分子量Gタンパク質の他のメンバーであるRac(Hartwig, J.H. et al., Cell, 82, 643-653 (1995)) は、異なる細胞系においてホスファチジルイノシトールビスホスフェート(PIP2)の合成を刺激することが証明された。PIP2の結合は多数のアクチン関連タンパク質の機能を調節すると考えられる(Janmey, P.A., Ann. Rev. Physiol., 56, 169-191 (1994))ので、細胞内局在的なその生合成によってフォーカルアクチン再構成が促進されると考えられる。PIP2により調節されるタンパク質の1つはプロフィリンであり、これはアクチンモノマーと複合体を作り、そしてPIP2との結合の際アクチンを解離する。プロフィリンは、また、チモシンβ4の存在下においてアクチンフィラメントの界合を促進する(Pantaloni, D., & Crlier, M-F, Cell, 75, 1007-1014 (1993))。従って、プロフィリンの接着部位への蓄積がアクチン再構成において重要であると考えられる(Theriot, J. A. & Mitchison, T. J., Cell, 75, 835-838 (1993) )。
【0007】
ところで、アクチンの細胞骨格は、細胞の運動性、形態、食作用および細胞質分裂において重要な役割を果たす。それは空間的および動的に再構成され、大部分の真核細胞の形態変化および細胞表面運動のための力を提供する。アクチンの再構成(rearrangement )は細胞外の刺激により急速に引き起こされ、一連のアクチン結合タンパク質はアクチンフィラメントの重合、架橋および固定に共調的に作用すると考えられる。低分子量Gタンパク質Rhoは多数のアクチン依存性細胞プロセス、例えば、血小板凝集(Morii, N. et al., J. Biol. Chem., 267, 20921-20926 (1992) )、リンパ球接着(Tominaga, T. et al., J. Cell. Biol., 120, 1529-1537 (1993 ))、細胞運動性の亢進(Takaishi, K. et al., Oncogene, 11, 39-48 (1995) )、および収縮環の形成および細胞質分裂(Kishi, K. et al., J. Cell Biol., 120, 1187-1195 (1993)、およびMabuchi, I. et al., Zygote, 1, 325-331 (1993) )に必要とされることが示されている。培養した線維芽細胞において、Rhoタンパク質をマイクロインジェクションすると、アクチン・ストレスファイバーやフォーカル接着(focal adhesion)の形成を急速に誘導する。逆に、ボツリヌス菌(botulinum )のC3菌体外酵素(ADP−リボシルトランスフェラーゼ)によるRhoの不活性化はこのプロセスを阻害する(Ridley, A. J. & Hall, A., Cell, 70, 389-399 (1992))。C3菌体外酵素の処理は、また、フォーカル接着キナーゼ(focal adhesion kinase: FAK)およびパキシリン(paxillin)のリゾホスファチジン酸(LPA)−、エンドセリン−またはGTPγS−誘導性チロシンリン酸化を阻害する(Kumagai, N. et al., J. Biol. Chem., 268, 24535-24538 (1993) 、Rankin, S. et al., FEBS Lett., 354, 315-319 (1994)、Ridley, A. J. & Hall, A., Cell, 70, 389-399 (1992)、およびSeckl, M. J. et al., J. Biol. Chem. 270, 6984-6990 (1995) )。これらの結果より、Rhoタンパク質が細胞外刺激とアクチン細胞骨格の再構成とを連結するシグナル伝達経路を調節することが示されている。
【0008】
Rhoタンパク質には多数の標的分子があり、上記の多数のシグナル伝達経路を調節していると考えられている。ごく最近、哺乳類において、いくつかの候補タンパク質が報告された。これらのタンパク質は、プロテインキナーゼN(PKN)(Watanabe, G. et al., Science 271, 645-648 (1996); Amano, M. et al., Sceince 271, 648-650 (1996) )、ローフィリン(Watanabe, G. et al., Science 271, 645-648 (1996))、シトロン(Madaule, P. et al., FEBS Lett. 377, 243-248 (1995))、ROKα(Leung, T. et al., J. Biol. Chem. 270, 29051-29054 (1995))、Rho結合キナーゼ(Matsui,T.et al.,EMBO J.15,1885-1893(1996))、ローテキン(Reid,T.et al.,J.Biol.Chem.,271,9816-9822(1996) )、ミオシン軽鎖ホスファターゼ(Kimura, K. et al., Science, 273, 245-248(1996))である。これらのタンパク質はいずれもGTP結合RhoAタンパク質に結合する(ただし、シトロンだけはGTP結合Rac1タンパク質にも結合する)。
【0009】
しかしながら、Rhoタンパク質およびアクチン細胞骨格の再構成を調節するプロフィリンに結合するRho標的タンパク質に関する報告は本発明者が知る限りなされていない。
【0010】
【発明の概要】
本発明者は、今般、酵母ツー・ハイブリッド・システムを使用して、Rhoタンパク質の標的タンパク質(p140mDia)を同定した。これは細胞質分裂に必要なショウジョウバエ(Drosophila)のディアファノス(diaphanous)の哺乳類ホモローグであり、繰り返し状ポリ−プロリンのストレッチおよびフォルミンホモロジー(FH2)ドメインを含有する。p140mDiaはGTP結合型Rhoのそのアミノ末端領域を介して選択的に結合し、アクチン結合タンパク質であるプロフィリンに結合する。p140mDia、プロフィリンおよびRhoタンパク質は、広がった線維芽細胞の膜の波打ち構造(ruffle)、および分裂細胞の分裂溝(cleavage furrow)に局在化し、フィブロネクチンでコーティングされたラテックスビーズによりビーズ下の原形質膜にリクルート(recruit )された。これらの結果から、Rhoタンパク質によるアクチン再構成の誘導のメカニズムの1つが、p140mDiaを介した細胞の特異的部位におけるプロフィラクチン複合体のリクルートメント(recruitment )であることが示唆された。本発明は、かかる知見に基づくものである。
【0011】
従って、本発明は、活性型Rhoタンパク質結合能を有し、かつプロフィリンに結合するRho標的タンパク質の提供をその目的とする。
【0012】
また、本発明によれば、前記タンパク質をコードする塩基配列、前記塩基配列を含むベクター、前記ベクターによって形質転換された宿主細胞、前記タンパク質の製造法、前記タンパク質に対する抗体、および活性型Rhoタンパク質とその標的タンパク質との結合を阻害するスクリーニング法等の提供をその目的とする。
【0013】
そして、本発明によるタンパク質は、活性型Rhoタンパク質結合能を有し、かつプロフィリン結合能を有するもの、である。
【0014】
【発明の具体的説明】
定義
本発明において、「アミノ酸」とは、光学異性体、すなわちL体およびD体、のいずれをも含む意味で用いられるものとする。従って、本発明において「ペプチド」とは、L体のアミノ酸のみによって構成されているペプチドだけでなく、D体のアミノ酸を一部または全部含むペプチドをも意味するものとする。
【0015】
また、本発明において、「アミノ酸」とは、天然のタンパク質を構成する20種のα−アミノ酸のみならず、それら以外のα−アミノ酸、並びにβ−、γ−、δ−アミノ酸および非天然のアミノ酸等を含む意味で用いられるものとする。従って、下記のようにペプチドにおいて置換されるかまたはペプチド中に挿入されるアミノ酸としては、天然のタンパク質を構成する20種のα−アミノ酸だけに限定されることはなく、それら以外のα−アミノ酸並びにβ−、γ−、δ−アミノ酸および非天然のアミノ酸等であってもよい。このようなβ−、γ−またはδ−アミノ酸としては、β−アラニン、γ−アミノ酪酸あるいはオルニチンが挙げられ、また天然タンパク質を構成するもの以外のアミノ酸あるいは非天然のアミノ酸としては、3,4−ジヒドロキシフェニルアラニン、フェニルグリシン、シクロヘキシルグリシン、1,2,3,4−テトラハイドロイソキノリン−3−カルボン酸あるいは二ペコチン酸等が挙げられる。
【0016】
また、本明細書において「本発明によるタンパク質」というときは、その誘導体を含む意味で用いられるものとする。
【0017】
更にまた、本明細書において「塩基配列」とは、DNA配列およびRNA配列のいずれをも意味するものとする。
【0018】
タンパク質
本発明によるタンパク質は、活性型Rhoタンパク質結合能を有し、かつプロフィリン結合能を有するタンパク質またはその誘導体である。ここで、Rhoタンパク質としては、RhoAタンパク質、RhoBタンパク質、RhoCタンパク質、またはRhoGタンパク質が挙げられる。
【0019】
本発明において、「活性型Rhoタンパク質結合能を有するタンパク質」とは、当業者により活性型Rhoタンパク質との結合が認められたと評価されるタンパク質をいい、例えば、実施例1および5と同様の条件において実験した場合に活性型Rhoタンパク質との結合が認められたと評価されるタンパク質を意味するものとする。
【0020】
本発明によるタンパク質は、Rhoタンパク質結合領域に加えて、ポリ−プロリン領域、およびFH2領域を有する(実施例2)。また、本発明によるタンパク質はマウスの肺、睾丸、胸腺、肝臓、および胃において強く発現するという特徴を有する。
【0021】
活性型Rho結合能を有し、かつプロフィリン結合能を有するタンパク質には、p140mDiaのアイソフォームおよびホモローグも含まれる(実施例3参照)。
【0022】
本発明において、「プロフィリン結合能を有するタンパク質」とは、当業者によりプロフィリンとの結合が認められたと評価されるタンパク質をいい、例えば、実施例6と同様の条件において実験した場合にプロフィリンとの結合が認められたと評価されるタンパク質を意味するものとする。
【0023】
本明細書においてRhoタンパク質は、Rhoタンパク質と本発明によるタンパク質との結合が実質的に損われないように改変されたRhoタンパク質をも含むものとする。このような改変Rhoタンパク質としては、14番目のアミノ酸をバリンで置換したRhoA変異体(RhoAVal14 )が挙げられる。
【0024】
本発明によるタンパク質の起源は特に限定されず、マウスを含むホ乳類由来のものであっても、それ以外を由来とするものであってもよい。
【0025】
本発明によるタンパク質の分子量は、マウス由来である場合、SDS−PAGEによる測定で約160kDである。
【0026】
本発明によるタンパク質は、例えば、配列番号2のcDNA配列を宿主において発現させることによって得ることができる(実施例4および9)。配列番号2の配列の取得および宿主における発現は、後述する。
【0027】
本明細書において、「タンパク質の誘導体」とは、タンパク質のアミノ末端(N末端)のアミノ基または各アミノ酸の側鎖のアミノ基の一部もしくは全部、および/またはペプチドのカルボキシル末端(C末端)のカルボキシル基または各アミノ酸の側鎖のカルボキシル基の一部もしくは全部、および/または、ペプチドの各アミノ酸の側鎖のアミノ基およびカルボキシル基以外の官能基(例えば、水素基、チオール基、アミド基等)の一部もしくは全部が、適当な他の置換基によって修飾を受けたものをいう。適当な他の置換基による修飾は、例えば、ペプチド中に存在する官能基の保護、安全性ならびに組織移行性の向上、あるいは活性の増強等を目的として行われる。
【0028】
タンパク質の誘導体としては、具体的には、
(1)タンパク質のアミノ末端(N末端)のアミノ基または各アミノ酸の側鎖のアミノ基の一部もしくは全部の水素原子が、置換または非置換のアルキル基(直鎖、分岐鎖または環状であってもよい)(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、イソブチル基、ブチル基、t−ブチル基、シクロプロピル基、シクロヘキシル基、ベンジル基)、置換または非置換のアシル基(例えば、ホルミル基、アセチル基、カプロイル基、シクロヘキシルカルボニル基、ベンゾイル基、フタロイル基、トシル基、ニコチノイル基、ピペリジンカルボニル基)、ウレタン型保護基(例えば、p−ニトロベンジルオキシカルボニル基、p−メトキシベンジルオキシカルボニル基、p−ビフェニルイソプロピルオキシカルボニル基、t−ブトキシカルボニル基)またはウレア型置換基(例えば、メチルアミノカルボニル基、フェニルカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基)等によって置換されたもの、並びに
(2)タンパク質のカルボキシル末端(C末端)のカルボキシル基または各アミノ酸の側鎖のカルボキシル基の一部もしくは全部が、エステル型の修飾を受けているもの(例えば、その水素原子がメチル、エチル、イソプロピル、シクロヘキシル、フェニル、ベンジル、t−ブチル、4−ピコリルにより置換されたもの)、アミド型の修飾を受けているもの(例えば、非置換アミド、C1−C6アルキルアミド(例えば、メチルアミド、エチルアミド、イソプロピルアミド)を形成しているもの、並びに
(3)タンパク質の各アミノ酸の側鎖のアミノ基およびカルボキシル基以外の官能基(例えば、水素基、チオール基、アミノ基等)の一部もしくは全部が、上述のアミノ基と同様の置換基あるいはトリチル基などで修飾されたもの等が挙げられる。
【0029】
本発明によるタンパク質の例としては、配列番号1のアミノ酸配列からなるタンパク質(本明細書において「p140mDia」という)およびその誘導体が挙げられる。配列番号1のアミノ酸配列は、マウス脳および胚由来のcDNAライブラリーから得られたDNA配列(cDNA配列)から決定されたものである。このcDNAライブラリーは、市販のものまたは Kakizuka, A. et al. (1993), cDNA Libraty Construction (Stein, C. およびHolland, P. 編集) Essential Developmental Biology : A Practical Approach, pp223-232, IRL Press, Oxford に記載されたものを使用できる。また、cDNA配列は、図3の太い下線(クローン50)に対応するオリゴヌクレオチドをプローブとして用いることによって得ることができる。
【0030】
また、本発明によるタンパク質の例としては、配列番号1のアミノ酸配列からなり、前記配列番号1のアミノ酸配列に1以上のアミノ酸配列が付加および/または挿入され、および/または前記配列番号1のアミノ酸配列の1以上のアミノ酸が置換および/または欠失されたタンパク質であって、活性型Rhoタンパク質結合能を有し、かつプロフィリン結合能を有するものが挙げられる。すなわち、ここにいう付加(addition)、挿入(insertion) 、置換(substitution)、および欠失(deletion)とは、配列番号1のアミノ酸配列からなるタンパク質の活性型Rhoタンパク質結合能およびプロフィリン結合能を損なわない(not damage)ようなものをいう。
【0031】
本発明の別の面によれば、配列番号1の63〜260番のアミノ酸配列(Rhoタンパク質結合領域)と571〜737番のアミノ酸配列(プロフィリン結合領域)とを有するタンパク質が提供される。
【0032】
本発明によるタンパク質は、活性型Rhoタンパク質結合能とプロフィリン結合能とを有するものである。また、Rhoタンパク質は腫瘍の形成、転移をはじめとして細胞形態、細胞運動、細胞接着、細胞質分裂等の細胞の機能発現に密接にかかわっている(前掲Takai, Y., et al. 、G.C.Prendergast.et al.、Khosravi-Far, R., et al .、R. Qiu et al. 、 Lebowitz 、P., et al., およびYoshioka,K.et al. )。従って、本発明によるタンパク質は、腫瘍の形成および転移の機構解明に有用であると考えられる。
【0033】
また、後記実施例によれば、本発明によるタンパク質は、細胞接着に関与することが示された。従って、本発明によるタンパク質は、ガンの細胞の浸潤および転移、白血球(Tリンパ球、Bリンパ球、好中球、好酸球、好塩基球、マクロファージ等)の凝集および活性化、並びに血小板の凝集および活性化等の機能解明に有用である。
【0034】
更に、後記実施例によれば、本発明によるタンパク質は、細胞分裂(特に、細胞の増殖)に関与することが示された。従って、本発明によるタンパク質は、ガンの増殖等の機能解明に有用である。
【0035】
塩基配列
本発明によれば、本発明によるタンパク質をコードする塩基配列が提供される。この塩基配列の典型的配列は、配列番号2のDNA配列の一部または全部を有するものである。
【0036】
配列番号2のDNA配列は、前記のように、マウス脳由来のcDNAライブラリーから得られたものである。配列番号2の94〜3861番の配列が、p140mDiaのオープンリーディングフレームに相当する。
【0037】
本発明によるタンパク質のアミノ酸配列が与えられれば、それをコードする塩基配列は容易に定まり、配列番号1に記載されるアミノ酸配列をコードする種々の塩基配列を選択することができる。従って、本発明によるタンパク質をコードする塩基配列とは、配列番号2に記載のDNA配列の一部または全部に加え、同一のアミノ酸をコードするDNA配列であって縮重関係にあるコドンをDNA配列として有する配列をも意味するものとし、更にこれらに対応するRNA配列も含まれる。
【0038】
本発明による塩基配列は、天然由来のものであっても、全合成したものであってもよい。また、天然物由来のものの一部を利用して合成を行ったものであってもよい。塩基配列は、染色体ライブラリーまたはcDNAライブラリーから遺伝子工学の分野で慣用されている方法、例えば部分アミノ酸配列の情報を基にして作成した適当なDNAプローブを用いてスクリーニングを行う方法、等によって得ることができる。本発明による塩基配列は、マウス由来のcDNAライブラリーをスクリーニングすることによって得ることができる。このcDNAライブラリーは、市販のものを使用できる。また、スクリーニングは、図3の太い下線(クローン50)に対応するオリゴヌクレオチドをプローブとして用いることによって実施することができる。
【0039】
塩基配列が天然由来のものである場合、その起源は特に限定されず、マウスを含むホ乳類由来のものであっても、それ以外を由来とするものであってもよい。
【0040】
本発明によるタンパク質をコードする塩基配列の例は、配列番号2の塩基配列および配列番号2のDNA配列の一部(例えば、配列番号2の94〜3861番(オープンリーディングフレームに相当)、280〜873番(Rhoタンパク質結合領域に相当)、および1804〜2304番(プロフィリン結合領域に相当)のDNA配列)である。
【0041】
ベクターおよび宿主細胞
本発明によれば、前記の本発明による塩基配列を、宿主細胞内で複製可能でかつその塩基配列がコードするタンパク質を発現可能な状態で含んでなるベクターが提供される。更に、本発明によれば、このベクターによって形質転換された宿主細胞が提供される。この宿主−ベクター系は特に限定されず、また、他のタンパク質との融合タンパク質発現系などを用いることができる。融合タンパク質発現系としては、MBP(マルトース結合タンパク質)、GST(グルタチオンSトランスフェラーゼ)、HA(ヘマグルチニン)、ポリヒスチジン、myc、Fas等を用いたものが挙げられる。
【0042】
ベクターとしては、プラスミドベクター(例えば、原核細胞、酵母、昆虫細胞動物細胞等での発現ベクター)、ウイルスベクター(例えば、レトロウイルスベクター、アデノウイルスベクター、アデノ関連ウイルスベクター、ヘルペスウイルスベクター、センダイウイルスベクター、HIVベクター、バキュロウイルスベクター)、リポソームベクター(例えば、カチオニックリポソームベクター)等が挙げられる。
【0043】
本発明によるベクターは、これを実際に宿主細胞に導入して所望のタンパク質を発現させるためには、前記の本発明による塩基配列の他に、その発現を制御する配列や宿主細胞を選択するための遺伝子マーカー等を含んでいてもよい。また、このベクターは、本発明による塩基配列を反復した形で(例えば、タンデムで)含んでいてもよい。これらは常法に従いベクターに存在させてよく、このベクターによる宿主細胞の形質転換の方法も、この分野で慣用されているものを用いることができる。
【0044】
本発明によるベクター構築の手順および方法は、遺伝子工学の分野で慣用されているものを用いることができる。
【0045】
また、宿主細胞としては、例えば、大腸菌、酵母、昆虫細胞、動物細胞(例えば、COS細胞、リンパ球、繊維芽細胞、CHO細胞、血液系細胞、腫瘍細胞等)が挙げられる。
【0046】
上記形質転換された宿主細胞を適当な培地で培養し、その培養物から上記した本発明によるタンパク質を得ることができる。従って、本発明の別の態様によれば、本発明によるタンパク質の製造法が提供される。形質転換された宿主細胞の培養およびその条件は、使用する細胞についてのそれと本質的に同様であってよい。また、培養液からの本発明によるタンパク質の回収、精製も常法に従って行うことができる。
【0047】
スクリーニング法
本発明によれば、
(1)スクリーニングの対象となる物質を、活性型Rhoタンパク質と、本発明によるタンパク質とを含むスクリーニング系に存在させ、そして
(2)活性型Rhoタンパク質と、本発明によるタンパク質との結合の阻害の程度を測定すること
を含む、活性型Rhoタンパク質と、本発明によるタンパク質との結合を阻害する物質のスクリーニング法が提供される。
【0048】
本発明によれば、また、
(1)スクリーニングの対象となる物質を、プロフィリンと、本発明によるタンパク質とを含むスクリーニング系に存在させ、そして
(2)プロフィリンと、本発明によるタンパク質との結合の阻害の程度を測定すること
を含む、プロフィリンと、本発明によるタンパク質との結合を阻害する物質のスクリーニング法が提供される。
【0049】
ここで、「結合の阻害の程度を測定する」方法としては、本発明によるタンパク質に対する抗体によるイムノブロットを用いて測定する方法、ツー・ハイブリッド・システム(two hybrid system )(M.Kawabata 実験医学13,2111-2120(1995)、 A.B.Vojetk et al.Cell 74,205-214(1993) )による方法、オーバーレイ・アッセイを用いて測定する方法(Ishizaki, T. et al., EMBO J., 15, 1885-1893 (1996))、インビトロ翻訳させたタンパク質を用いて測定する方法(Shibata, H. et al., FEBS Lett. 385, 221-224 (1996))、Amano, M., et al., Science 271, 648-650 (1996)に記載された無細胞系での結合測定法等が挙げられ、例えば、実施例1、5、および6に記載される方法に準じて結合の阻害の程度を測定することができる。
【0050】
本明細書において「結合の阻害の程度を測定する」とは結合の有無の測定を含む意味で用いられるものとする。また、「スクリーニング」とは、アッセイを含む意味で用いられる。
【0051】
スクリーニング系は細胞系または無細胞系のいずれであってもよく、細胞系としては、例えば、酵母細胞、COS細胞、大腸菌、昆虫細胞、線虫細胞、リンパ細胞、繊維芽細胞、CHO細胞、血液系細胞、および腫瘍細胞が挙げられる。
【0052】
スクリーニングの対象となるものは、特に限定されないが、例えばペプチド、ペプチドのアナログ、微生物培養液、有機化合物等が挙げられる。
【0053】
抗体
本発明による抗体は、当業界において通常用いられる方法によって製造することができる。例えば、図3の太線で示されるペプチドを、任意の担体(例えば、ウシ血清アルブミン)とともに動物体内(例えば、ウサギ、ヤギ、ラット、マウス、ヒツジ)に注射し、一定期間の後に、その動物の血清を精製することによって得ることができる。
【0054】
図3の太線で示されるペプチドは、p140mDiaの一部である。従って、このポリクローナル抗体の反応(すなわち、免疫反応)は、p140mDiaの存在の1つの指標となる。従って、本発明のもう一つの面によれば、上記抗体によって認識されるタンパク質、および本発明によるタンパク質であって上記抗体によって認識されるものが提供される。
【0055】
また、本発明の更にもう一つの面によれば、
(1)検出の対象となる物質を本発明による抗体を含む検出系に存在させ、そして
(2)検出の対象となる物質と本発明による抗体との反応の程度を測定することを含む、本発明による抗体によって認識される物質の検出法が提供される。
【0056】
本発明による抗体との反応の程度を測定する方法としては、ELISA法、ラジオイムノアッセイ法、ウェスタンブロッティング法、免疫沈降法、および蛍光抗体法(例えば、単クローン抗体実験マニュアル、講談社、(1987年))等が挙げられ、例えば、実施例4〜6に記載される方法に準じて反応の程度を測定することができる。また、本発明において「反応の程度を測定する」とは、反応の有無を測定することをも含む。
【0057】
本発明による検出法における検出系は、本発明によるポリクローナル抗体に加えて、例えば、ラテックス粒子等を含んでいてもよい。
更に、本発明によれば、本発明による抗体を含んでなる、前記抗体と特異的に反応する物質の検出キットが提供される。ここで「検出キット」には、本発明によるタンパク質が関与する疾患等の検出試薬並びに診断試薬や診断キットも含まれるものとする。
【0058】
本発明による検出法の具体例としては、
(1)検出の対象となる物質を本発明による抗体を担持してなるラテックス粒子を含む検出系に存在させ、そして
(2)前記ラテックス粒子の凝集反応の程度を測定すること
を含む、前記抗体と特異的に反応する物質の検出法が挙げられる。
ラテックス粒子の凝集反応の程度は、例えば、比濁法、比ろう法のような光学的測定法によって測定することができる。
【0059】
本発明による検出キットは、上記検出系と同様に、ラテックス粒子を含んでいてもよい。この場合、ラテックス粒子は抗体をその表面上に担持していてもよい。
また、更にラテックス粒子を含む本発明による検出キットは、前記した検出法の具体例に示されるような態様で用いることができる。
検出の対象となる物質としては、ヒトを含む動物由来の体液(例えば、血清、血液等)、尿、便、組織切片、細胞(例えば腫瘍細胞等)等が挙げられる。
【0060】
本発明によるポリクローナル抗体と反応する物質としては、本発明によるタンパク質(配列番号1の配列)が挙げられる。
【0061】
【実施例】
実施例1 酵母ツー・ハイブリッド・システムを用いたRhoA結合ペプチド断片のスクリーニング
LexA DNA結合タンパク質に融合したN19−RhoA△C(C−末端のAla181 においてトランケートしたRhoAAsn19 )をバイトとして使用して、酵母のツー・ハイブリッド・システムにより、新規なRho結合タンパク質をスクリーニングした。酵母のツー・ハイブリッド・システムは、既に記載の方法(Vojtek, A. et al., Cell 74, 205-214 (1993); Modaule, P. et al., FEBS Lett., 377, 243-248 (1995); Watanabe, G. et al., Science 271, 645-648 (1996); Reid, T. et al., J. Biol. Chem., 271, 13556-13560 (1996))に準じて実施した。
【0062】
ツー・ハイブリッド・システムに使用したプラスミドpBTM116およびpVP16(Vojtek, A. et al., Cell 74, 205-214 (1993))は、Stan Hollenberg 、Rolf Sternglanz 、Stan Fields およびPaul Bartel より入手した。pBTM−RhoA(RhoAをコードするcDNAを含むpBTM116)は、過去に記載された方法(Watanabe, G. et al., Science, 271, 645-648 (1996) )に従って調製した。RhoA上にVal14またはAsn19変異を生じさせるために、RhoAのN末端をコードするpGEX−RhoAのBamHI−EcoRV断片をpBluescipt(ストラタジーン社)中に挿入し、Kunkelの方法(Kunkel, T., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 488-492 (1985))に従って変異誘発させた。次いでpGEX−RhoA(Morii, N. et al., J. Biol. Chem., 268, 27160-27163 (1993) )の対応する野生型断片を各変異誘発断片と置換し、pGEX−V14RhoAおよびpGEX−N19RhoAを作製した。
【0063】
pGEX−V14RhoAおよびpGEX−N19RhoAより変異体RhoAの全長のコーディング領域をコードするBamHI−EcoRI断片を切り出した後、pBTM116の中に挿入して、pBTM−V14RhoAおよびpBTM−N19RhoAを得た。これらの変異体のAla181におけるC−末端の欠失変異体を挿入したpBTM116(pBTM−V14RhoA△CおよびpBTM−N19RhoA△C)は、過去に記載された方法(Reid, T. et al., J. Biol. Chem., (1996) )に従って調製した。
【0064】
pBTM−N19RhoA△Cを有する酵母L40株(MATa trp1 leu2 his3 LYS::lexA-HIS3 URA3::lexA-lacZ)(Vojtek, A. et al., Cell 74, 205-214 (1993))を、マウス胚cDNAライブラリー(Kakizuka, A. et al. (1993), cDNA Libraty Construction (Stein, C.およびHolland, P. 編集)Essential Developmental Biology : A Practical Approach, pp223-232, IRL Press, Oxford)と融合したpVP16(Vojtek, A. et al., Cell 74, 205-214 (1993))で形質転換した。初期の形質転換効率は2.2×107 であり、これはHIS(−)プレート上に播く前に6時間培養する間に7回分裂したことを意味する。1.5×108 の形質転換体の内、978クローンをHis+およびlacZ陽性として単離し、そして220クローンを分離してバイトプラスミドを排除した。種々の被験バイトを有する酵母株AMR70との交配により、他のタンパク質との相互作用を評価した。220クローンの中で、55クローンはN19−RhoA△Cで陽性のlacZ活性を示し、陰性の対照として使用したラミンでは陰性を示した。この手法により単離した55クローンは、同一のサイズのcDNAインサートを有し、それらのいくつかを配列決定した結果、同一のヌクレオチド配列を有することが見出された。
【0065】
これらのクローンを種々のRhoA変異体に融合したLexAを有するAMR70に交配した。それらのすべてはRhoAVal14 と強く、RhoAAsn19 と弱く、そして野生型RhoAとはほとんど無視できるほどに弱く結合したが、それらはN19−RhoA△Cまたは野生型RhoA△Cと強く結合した。同様の結果が、下記の実験によっても確認された。
【0066】
ツー・ハイブリッド・システムにおける相互作用の特異性を試験するために、酵母のクローン50から回収されたpVP16プラスミド(pVP−cl.50)を種々のタンパク質のcDNAを有するpBTM116プラスミドとともにL40株の中に共形質転換し、相互作用をlacZアッセイにより試験した。実験に用いたpBTM−RhoA△およびpBTM−ラミン(Watanabe, G. et al., Science 271, 645-648 (1996))、pBTM−RacおよびpBTM−Cdc42H(Reid, T. et al., J. Biol. Chem., 271, 13556-13560 (1996))の調製については、過去に記載されている。
【0067】
その結果、結合の特異性は、代表的なクローン(クローン50)から回収されたプラスミド、および種々のLexA−変異体RhoA融合構築物とでL40株を共形質転換させることによって確認された(図1)。すなわち、クローン50)から回収されたプラスミドとLexAーRac融合構築物またはLexAーCdc42H融合構築物とでL40株を共形質転換させたところ、このクローンによりコードされるペプチドはRacおよびCdc42Hいずれにも特異的に結合しないことがわかった。これらの結果は、このクローンによりコードされるペプチドがRhoAに特異的に結合することを示している。
【0068】
実施例2 p140mDiaの全長のcDNAのクローニング
全長のコーディング配列を得るために、本発明者はプローブとしてクローン50より得られた0.6KbpのcDNAインサート(pVP−cl.50の32P標識化0.6kbpのcDNAインサート)を使用して、2つのマウス脳ライブラリー(λZAP II中に作製した936309ライブラリー(ストラタジーン社)およびλgt−10中に作製したML3000aライブラリー(クロンテック社))をスクリーニングし、次いでこのスクリーニングから得られた2つのcDNA断片をプローブとして使用してマウス胚ライブラリー(Kakizuka, A. et al. (1993), cDNA Libraty Construction (Stein, C.およびHolland, P. 編集)Essential Developmental Biology : A Practical Approach, pp223-232, IRL Press, Oxford)をスクリーニングした。
【0069】
この手法により、6つのオーバーラップするクローンが単離された(図2)。1つの陽性のクローン(クローン502)、および2つの陽性のクローン(クローン503および504)が、それぞれ、前者および後者のライブラリーから得られた。504の5’部分および503の3’部分をプローブとして、クローンE51、E52、およびE73がマウス胚ライブラリーから単離された。
【0070】
これらのクローンのヌクレオチド配列をジデオキシ・チェーン・ターミネーション法により決定したところ、計算上139,336Daの分子量をもつ1,255アミノ酸のタンパク質をコードする3,765bpのオープンリーディングフレームを含むこれらのクローンから、完全なcDNA配列が決定された(図3)。クローン50から得られた初期のcDNAは、N末端部分のRho結合ドメインを含む198アミノ酸配列(アミノ酸63−260)をコードする。分子中央のアミノ酸571−737の間には、IPPPPPLPG(G/S/A/V)の14回繰り返し構造、即ち相同配列により特徴づけられるプロリンに富んだ領域が存在する。推定アミノ酸配列とデータベース上の他の配列とを比較すると、いくつかの相同タンパク質が同定され、それらのすべてはプロリンに富んだ領域を共有する(図4)。これらのタンパク質は、2つの相同領域、すなわち、プロリンに富んだFH−1領域およびFH−2領域を有するフォルミン様分子のファミリーに属する。FH−2領域は、また、推定配列中のアミノ酸945−1010の間にも見出された。この配列に対して最も相同性が高いタンパク質はショウジョウバエ(Drosophila)のディアファノス(diaphanous: 細胞質分裂に必要とされることで特徴づけられたタンパク質)であり、これは同定されたタンパク質に対してN−末端のプロリンに富む領域において約30%の同一性およびその領域のC−末端の領域において約39%の同一性を示した。それは、また、それぞれの推定Rho結合ドメインおよびFH−2領域において、同定されたタンパク質に対して約32%および57%のホモロジーを示した。これらの結果に基づいて、本発明者が同定したタンパク質はショウジョウバエのディアファノスタンパク質の哺乳類のホモローグであると結論し、このタンパク質をp140mDia(哺乳類のディアファノス(ammalian Diaphanous))と命名した(以降「p140mDia」と呼ぶ)。
【0071】
p140mDiaは、また、酵母(Saccharomyces cerevisiae)細胞の出芽に関与するBni1pの全体領域に対して有意なホモロジーを示した。他方、p140mDiaはフォルミンおよびショウジョウバエのカプシノ( capuccino)に対してC末端側の半分の領域においてホモロジーを示した。p140mDiaのRho結合ドメインはN末端側の部分にマップされた(前述)が、Rho結合ドメインに類似する配列はフォルミンやカプシノには見い出されなかった。このことより、これらのタンパク質(Rho結合ドメインを含まないフォルミンおよびカプシノ)は細胞内で同定されたタンパク質と同様な機能を発揮するが、p140mDia、ディアファノスおよびBnilpのみがRho依存的な様式で機能を発揮することが示唆された。
【0072】
実施例3 p140mDiaを発現する組織の検索
p140mDiaを発現する組織を検索するため、ノザンブロット解析を実施した。成熟マウスのいくつかの組織からオリゴ−dTラテックスビーズ(ファルマシア・バイオテック社)を使用して標準的手法(Sambrook, J. et al. (1989) Molecular Cloning : A Laboratory Manual, 2nd Edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor)に従い、ポリ(A)+ RNAを調製した。6μgの各ポリ(A)+ RNAを2.1%ホルムアルデヒドを含有する1.0%アガロースゲル上で分離し、そしてBiodyne A フィルター(Pall BioSuport社)に移した。次いでフィルターを32P標識化cl.50の0.6KbpのcDNA断片とハイブリダイゼーションさせた。最後に、フィルターを0.4×SSCおよび0.1%SDSで65℃において洗浄し、オートラジオグラフィーにかけた。
【0073】
その結果、主要な6.3kbの転写物が、試験したすべての組織において普遍的に(ubiquitously)検出されたが、肺、睾丸、胸腺、肝臓および胃においては特に強い発現が検出された。また、睾丸および肺において、5kbのもうひとつの別の転写物が見出された(図5)。
【0074】
実施例4 抗p140Dia抗体の調製
細胞におけるp140mDiaの局在化および他のタンパク質との結合を検討するために、クローン50のcDNAによりコードされるペプチド(配列番号1の63〜260番のアミノ酸配列を含む)をHis標識化タンパク質として発現させ、このペプチドに対する抗体を調製することにより、p140mDiaに対する特異的な抗体を得た。具体的には下記の方法に従って、実験を実施した。
【0075】
pVP−cl.50のcDNAインサートに近接するBamHIおよびEcoRI部位を使用して、cl.50cDNAをpQE11(QIAGEN社)およびpGEX−3X(ファルマシア社)ベクターの中に結合した。His6標識化cl.50を大腸菌(E.coli)JM109株において発現させ、そしてこれをNi−NTA樹脂(QIAGEN社)で製造業者のプロトコールに従い精製した。精製されたタンパク質をフロインドアジュバントと混合し、ウサギに注射した。Reid, T. et al., J. Biol. Chem., 271, 13556-13560 (1992)に記載されている方法に従って、ニトロセルロース膜上に固定化されたGST−cl.50融合タンパク質を用いて抗体をアフィニティー精製した。具体的には、GST−cl.50を含有する封入体(inclusion body)を大腸菌(E.coli)から単離し、レムリ(Laemmli)バッファー中で可溶化し、SDS−PAGEにより分離し、ニトロセルロース膜に移した。GST−cl.50のバンドをストリップとして切り出し、このストリップに吸収された抗体を4℃において100mM グリシン−HClバッファー(pH2.3)、100mM モノエタノールアミンバッファー(pH11.5)、および10%の1,4−ジオキサンを含有する100mM グリシン−HCl(pH2.5)で連続的に溶出した。溶出液を直ちに0.25倍容量の250mM リン酸ナトリウムバッファーで中和した(第1および第3の溶出液についてpH8.8、そして第2溶出液についてpH7.0)。これらの溶出液を一緒にし、アフィニティー精製した抗体AP50として使用した。対照の免疫蛍光試験のために、AP50のアリコートを連続的に5片のGST−cl.50ブロット膜とインキュベートすることによって、抗体を除去したAP50溶液を調製した。
【0076】
得られたポリクローナル抗体AP50の特異性は、期待される分子量である50kDaのタンパク質、およびIPTG誘導後の大腸菌(E.coli)ライゼート中に見出されるその分解産物との反応性により確認された(図6、レーン1および2)。AP50抗体はSwiss 3T3細胞ライゼートにおいて約160kDaの単一のタンパク質を検出し、このタンパク質は明らかに内在性のp140mDiaを示している(レーン3および4)。
【0077】
実施例5 インビトロにおけるRhoタンパク質とp140mDiaの結合の 検出
AP50抗体を使用して、野生型Rhoファミリー低分子量Gタンパク質と天然p140mDiaの結合についてin vitroにおいて検討した。具体的には下記に記載の方法に従って実験を実施した。
【0078】
GDPまたはGTP結合型のGST−低分子量Gタンパク質(GST−Rho、RacおよびCdc42H)の調製は、過去に記載の方法(Reid, T. et al., J. Biol. Chem., 271, 13556-13560 (1992))に従って実施した。ほぼ1×107 細胞のコンフルエントSwiss 3T3細胞を集め、3.2mlのバッファーA[10mM Mes(pH6.5)、150mM NaCl、2mM MgCl2 、0.5mM EDTA、0.5% トリトンX−100、5mM DTT、1mM PMSF、5μg/ml ロイペプチン]中で超音波処理(5秒、4回)することにより破壊した。超音波処理したホモジネートを10,000gにおいて20分間遠心し、上清を取り置いた。過去に記載された方法(Ishizaki, T. et al., EMBO J., 15, 1885-1893 (1996))に従って、10μM GST−低分子量Gタンパク質を1mM ヌクレオチドとインキュベートすることによって、各ヌクレオチドのロードを実施した。次いで上清の1/10量を400pmolのGTPγSまたはGDPをロードした各GST−低分子量Gタンパク質とインキュベートした。30℃において30分インキュベートした後、5μlのグルタチオン−セファロースを溶液に添加し、この混合液を4℃において1時間インキュベートした。遠心により回収された免疫複合体を1mlのバッファーAで2回洗浄し、レムリ試料バッファー中で煮沸した。可溶化抽出物をSDS−PAGEに付し、分離されたタンパク質をPVDF膜に移した。過去に記載された操作(Kumagai, N. et al., J. Biol. Chem., 268, 4535-24538 (1993))に従い、抗cl.50抗血清AP50を使用してイムノブロッティングを実施した。
【0079】
結果は、図7に示したとおりであった。p140mDiaはGTPγS結合型Rhoによってのみ沈降したが、そのGDP結合型Rho、またはGTPγS結合型RacまたはCdc42によっては沈降しなかった。これらの結果はツー・ハイブリッド・システムにおける結果を支持し、p140mDiaが活性型Rhoと選択的に結合することを示している。
【0080】
実施例6 インビトロにおけるプロフィリンとp140mDiaの結合の検出p140mDiaはポリ−プロリンのストレッチの繰り返し構造を有し、かつプロフィリンはポリ−L−プロリン配列に結合することが示されている。そこで、本発明者はプロフィリンがp140mDiaに結合するかどうか、この結合がRhoに依存するかどうかを検討した。具体的には下記に記載の方法に従って、実験を実施した。
【0081】
まず、過去に記載された方法(Janmey, P.A., Ann. Rev. Physiol., 56, 169-191 (1994))に従って、ヒト血小板プロフィリンをポリ−L−プロリンアフィニティークロマトグラフィーにより精製した。具体的には、250mgのポリ−L−プロリン(PLP、分子量12,000、シグマ社)をCNBr活性化セファローズ4B(ファルマシア社)に結合させた。過去に記載されている方法(Ishizaki, T. et al., EMBO J., 15, 1885-1893 (1996))に従って、100単位の血液のバッフィーコート画分から、洗浄したヒト血小板を調製した。血小板を200mlの抽出バッファー[20mM Tris(pH7.4)、150mM KCl、0.2mM ATP、1mM DTT、1mM PMSF]+50mM ベンズアミジンおよび1mg/ml アプロチニン中で超音波処理により破壊した。100,0000×gで時間遠心した後、上清をPLP−セファロースカラムに適用した。これを4M尿素で洗浄後7M尿素で溶出することによりプロフィリンの均質調製物が得られた。次いで、0.96mgのプロフィリンを製造業者のプロトコールに従い1mlのNHS活性化セファロース(ファルマシア社)と複合化させ、固定化プロフィリン・ビーズを得た。対照として、ウシ血清アルブミンを同様にNHS活性化セファロースに結合させた。
【0082】
12枚の6cmの培養皿から得られたコンフルエントSwiss 3T3細胞を2.4mlのバッファーC中で可溶化し、ライゼートを10,000×gにおいて10分間遠心し、上清を回収した。次いで、得られた上清の1/10量のアリコートを、GST−低分子量Gタンパク質または遊離GTPγSまたはGDPの存在下または非存在下においてインキュベートした。また、20μlの固定化されたプロフィリンを添加した。混合液を25℃において30分間インキュベートした後、ビーズを1,000×gで2分間遠心した。上清を取り置き、ビーズを100mM NaClの代わりに300mM NaClを含有するバッファーC(100μl)で1回洗浄した。50μlのレムリ試料バッファーをビーズに添加し、上清の1/10量をこれの1/5倍容量の5×レムリバッファーと混合した。試料を煮沸し、SDS−PAGEにかけ、ニトロセルロース膜に移した。イムノブロッティングを前述したように実施し、検出はECLシステム(アマシャム社)により実施した。
【0083】
結果は図8に示したとおりであった。Swiss 3T3細胞ライゼートにおけるp140mDiaはプロフィリン−アガロースの添加によりほとんど定量的に沈降したが、BSA−アガロースでは沈降しなかった。一方、この結合は外からのRhoAの添加またはGTPγSの添加により影響を受けなかった。
【0084】
実施例7 広がって移動する細胞の膜の波打ち構造および分裂する細胞の分裂溝におけるRhoA、p140mDiaおよびプロフィリンの共局在化
HT1080培養ヒト線維芽肉腫細胞、Swiss 3T3細胞、myc標識化RhoAを安定的に発現するsMDCK2細胞(K. Takaishi, K. et al., Oncogene, 11, 39-48 (1995))またはHeLa細胞において、p140mDia、プロフィリンおよび内在性Rhoの分布およびそれらのインビボでの共局在化の可能性を、各タンパク質に対して特異的な抗体を使用した蛍光顕微鏡観察により検討した。
【0085】
細胞を、10%のウシ胎児血清(FCS)を補充したダルベッコ改良イーグル培地(DMEM)中で増殖させた。HT1080細胞は5×104 細胞/35mm皿の密度で播種し、一晩培養し、分析にかけた。sMDCK2細胞の分析のために、カバーガラス上に10%のFCSを含有するDMEM中の1×104 細胞/35mm培養皿の密度で細胞を播種し、16時間インキュベートした。次いで培地をFCSを含まないDMEMに変え、24時間インキュベートした。血清飢餓細胞を1×10-7Mのホルボールエステル(phorbol myristate acetate : PMA )の存在下または非存在下において15分間37℃において刺激し、固定した。
【0086】
間接的免疫蛍光のために、3.7% パラホルムアルデヒドを含有するリン酸塩緩衝生理食塩水(PBS)中で室温において20分間細胞を固定し、次いで0.2% トリトンX−100を含むPBSで10分間で処理し透過性とした。PBSで数回洗浄した後、細胞を5% BSAを含有するバッファーB[20mMTris pH7.4、50mM NaCl]中で室温において30分以上インキュベートした。p140mDiaの染色のために、細胞をブロッキング溶液中のAP50の1:10希釈物と室温において1時間インキュベートし、0.1%のトリトンX−100を含有するバッファーBで3回洗浄した。次いで細胞をCy2標識化ヤギ抗ウサギIgG抗体(Amersham Life Science 社)で染色した。アクチンの染色のために、ローダミンファロイジン(Molecular Probe 社)を第2抗体とともに1:200希釈において添加した。Myc−エピトープの染色のために、9E10モノクローナル抗Myc抗体を10μg/mlの濃度でAP50とともに1次インキュベーションのために添加した。次いでローダミン抗マウスIgG抗体を1:50希釈で検出のために使用した。
【0087】
結果は下記に記載したとおりであった。抗p140mDia抗体により得られた蛍光の大部分は、HT1080細胞のより厚い部分、すなわち、核周辺の細胞質領域において局在化していた。しかしながら、顕著な蛍光は、また、高度に運動性であることが知られている周囲領域、例えば、広がって運動する細胞のリーディングラメラ(leading lamella )および膜の波打ち構造(membrane ruffles)、においても観察された(図9A)。核周囲の細胞質領域とリーディング・エッジ(leading edge)との間には、p140mDiaの染色が顕著に欠如していた。p140mDiaとフォーカル接着およびストレスファイバーとの結合は観察されなかった。上記と同様な分布のパターンは培養Swiss 3T3細胞においても観察された(図9E)。
【0088】
モノクローナル抗プロフィリン抗体(2H11)を使用した二重免疫蛍光顕微鏡観察では、HT1080細胞の核周囲の細胞質領域および拡大しているラメラやベール(lamella an veils)におけるプロフィリンの蓄積が検出され、これはp140mDiaの分布と重複した(図9B)。このプロフィリンの分布はラット線維芽細胞において過去にされた結果(Buβ, F. et al., Cell Mot. Cytoskeleton, 22, 51-61 (1992) )と一致した。興味あることには、プロフィリン抗体およびポリクローナル抗RhoA抗体を使用した二重免疫蛍光観察において、内在性RhoAの一部分は、また、運動性細胞の膜ベールにおいてプロフィリンとともに蓄積することが明らかにされた(図9CおよびD)。このことから、p140mDia、プロフィリンおよびRhoAが、細胞の高度な運動性構造に共局在化していることが示唆された。また、p140mDiaの分布をSwiss 3T3細胞で調べ、これをF−アクチンの分布と比較した。p140mDiaはこの細胞でも、アクチン骨格(actin rib )がよく発達した広がったラメラに局在していた(図9E、F)。
【0089】
p140mDia、プロフィリンおよびRhoAの共局在化は、また、myc標識化RhoAを安定に発現し、ホルボールエステルに応答して膜を拡張するsMDCK細胞(Takaishi, K. et al., Oncogene, 11, 39-48 (1995) )においても証明された。図10に示すように、Myc−RhoAおよびp140mDiaの双方は、休止細胞のより厚い部分における細胞質中にむしろ均質に存在した。PMAによる2分間の刺激の後、Myc−RhoAの一部はp140mDiaが共局在化された膜の波打ち構造の周囲に移動した。プロフィリンの一部も膜の波打ち構造に移動し、RhoAと共局在することが明らかになった。これらの細胞のホルボールエステルによる膜拡張の誘導はRho依存的な様式で起こることが知られている(Takaishi, K. et al., Oncogene, 11, 39-48 (1995) )ので、これらの結果はp140mDiaおよびプロフィリンのリクルートメント(recruitment )もまた、Rho依存的であることを示唆している。
【0090】
中間期(interphase)の細胞においては、p140mDiaの大部分は細胞質中に存在し、あるものはスプレッディング・エッジの原形質膜へ移行している。他方、有糸分裂細胞においては、p140mDiaの細胞内局在は、それらが細胞質分裂を行うまで、観察されなかった。この際、p140mDiaの一部分は分裂溝部分の原形質膜に濃縮され、リング様構造物として見えた(図11AおよびC)。この濃縮は細胞質分裂の終わりにおいて消失し、染色は原形質膜の取り囲む領域に移動した。娘細胞を接続している細胞間架橋部分には、染色は観察されなかった。プロフィリンはこれらのプロセスの間で、p140mDiaとほとんど重複する染色パターンを示した(図11D)。
【0091】
実施例8 RhoAおよびp140mDiaはフィブロネクチン(FN)コーティングされたビーズの周りにクラスター状に存在する
最近の研究において、Rho活性化および細胞外マトリックスタンパク質のインテグリンのライゲーション(ligation)の双方が細胞のスプレッディングおよび基質への接着のために必要であり(Hotchin, N.A. & Hall, A., J. Cell Biol., 131, 1857-1865 (1995))、そしてフィブロネクチンまたは抗インテグリン抗体のいずれかでコーティングされたビーズによるインテグリンのライゲーションは、ビーズ直下の原形質膜にRhoをリクルートすることが示されている(Burbelo, P. et al., J. Biol. Chem. 270, 30919-30926 (1995))。そこで、p140mDiaも、これらのビーズにより原形質膜にRhoがリクルートされるかどうか、およびこのリクルートがRho活性化に依存的かどうか、について検討した。
【0092】
ポリスチレンラテックスのビーズ(11.9μmの平均直径、シグマ社)を50μg/ml ヒトフィブロネクチン(Collabrative Research 社)または100μg/mlのポリ−L−リジン(シグマ社)に記載されているようにコーティングした(Grinnel & Geiger、Exp. Cell Res., 162, 449-461 (1986) )。トリプシン処理したSwiss 3T3細胞をポリ−リジンでコーティングしたガラススリップ上にプレートし、10%のFCSを含有するDMEM中で37℃で2時間かけてスリップに結合させた。次いで、各々異なる型のビーズを細胞上に置いた。37℃において15分間のインキュベーション後、細胞を固定した。p140mDiaの染色は前述したように実施した。内在性RhoAの免疫染色のために、ウサギ抗RhoA抗体(Santa Cruz社)を1:40希釈において使用した。抗体を前述したようにCy2標識化ヤギ抗ウサギIgG抗体を使用して可視化した。
【0093】
結果は下記に記載したとおりであった。まず、内在性Rhoが、ポリ−リジンでコーティングされたビーズ直下ではなく(図12d)、フィブロネクチン(FN)でコーティングされたビーズ直下に蓄積されることを確認した(図12b)。この条件では、p140mDiaもFNコーティングされたビーズ直下にリクルートされ、リング様の蓄積がビーズの周囲に観察された(図12a)。上記結果(Rhoとp140mDia両方の蓄積)に加えて、細胞を予めC3菌体外酵素で処理した場合にはこれらの蓄積が阻害されたことから、これらのリクルートメントがRho活性化依存的であることが判明した(データ省略)。
【0094】
実施例9 p140mDiaの過剰発現によるアクチン重合の誘導
p140mDiaの機能を調べるため、過去に記載の方法(Ishizaki, T. et al., EMBO J., 15, 1885-1893 (1996))に準じて、p140mDiaのcDNA(配列番号1の1〜1255番のアミノ酸配列)および/または他のタンパク質のcDNAをCOS7細胞で一過的に発現させた後、細胞を固定し、抗p140mDia抗体で染色した。
【0095】
トランスフェクト後40時間目の細胞を抗p140mDia抗体で染色したところ、よく染色され、p140mDiaの発現が確認された。トランスフェクトしない細胞では核周辺に染色が観察された。これと比較すると、トランスフェクトした細胞では細胞の輪郭が明瞭にしかも均等に染色されたことから、p140mDiaを過剰発現した場合にはこの分子が原形質膜全体に局在化することが示された(図13A)。ファロイジンで染色すると、ストレスファイバーが消失し、細胞の原形質膜に一致してアクチン染色が亢進されたことが観察された(図13B)ことから、p140mDiaは膜に移行し、そこでアクチンの重合を誘導することが示唆された。p140mDiaをC3菌体外酵素とともに発現した場合にはより顕著な結果が得られた。即ち、C3菌体外酵素を単独でトランスフェクトすると、細胞からほとんど全てのアクチンファイバーが消失し細胞が球形化した(図13C及びD)。p140mDiaをC3菌体外酵素とともにトランスフェクトした時には、細胞は形態を維持し、p140mDiaのみをトランスフェクトした細胞で観察されるのものと同様の繊維状アクチンの染色が観察された(データ省略)。
【0096】
更に、p140mDiaをRhoVal14 又は野生型Rhoと共発現させた。RhoVal14 又は野生型Rhoを単独で発現させた場合には、ストレスファイバーや収縮の誘導が観察された。しかし、p140mDiaをRhoVal14 又は野生型Rhoと共発現させた場合には、上記に記載したp140mDia形質(ストレスファイバーの消失と細胞の原形質膜に一致したアクチン染色)がRho単独によって誘導される形質(ストレスファイバーや収縮の誘導)よりも優勢に発現し、ストレスファイバーや収縮の誘導はほとんど観察されなかった(データ省略)。これらの結果から、p140mDiaが過剰発現されると、原形質膜に自動的に移行する、すなわち、Rhoタンパク質によるアクチン重合とは独立して移行することを示唆している。
【0097】
【配列表】

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【0098】
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【図面の簡単な説明】
【図1】クローン50とRhoタンパク質とのツー・ハイブリッド・システムでの結合を示した写真である。Val、Asn、WTおよびCdc42は、それぞれ、RhoAVal14 、RhoAAsn19 、野生型RhoAおよびCdc42Hsを示している。ΔAsnおよびΔWTは、Ala181でトランケートしたRhoAsn19 および野生型RhoAを示している。ラミン(Lamin )および他のタンパク質と融合していないLex結合ドメインを、ネガティブコントロールとして用いた。Ala181でトランケートしたRhoAVal14 は、他のタンパク質と融合していないVP16活性化ドメインとも結合して高LacZ活性を示したので、この実験では使わなかった。
【図2】単離されたp140mDiaを模式的に示した図である。
ORFは点のボックスで示した。ヌクレオチド87番目のTからCへの変換および2229番目のCからTへのヌクレオチドの変換が、それぞれ503およびE73cDNA中に見出された。ライブラリーa、bおよびCは、それぞれマウス脳ライブラリー936309(ストラタジーン社)、ML3000a(クロンテック社)およびマウス胚ライブラリーを示している。E73 cDNAには9アミノ酸の挿入が認められた。
【図3】p140mDiaの推定アミノ酸配列を示した図である。ツー・ハイブリッド・システムで得られたクローンの配列は太い下線で、プロリンリッチ領域の繰り返し構造は点下線で、FH−2領域は細い下線で、それぞれ示した。矢じり印は9アミノ酸の挿入箇所を示している。
【図4】p140mDiaおよびFH領域を含む他の蛋白質との模式的な構造比較を示す。p140mDiaの配列をDrosophilaの diaphanous 、S.cerevisiaeのBni1p、ラットformin、およびDrosophilaのcappucino と比較した。比較は推定Rho結合領域(Rho-binding)、Nー末端からプロリンリッチ領域(poly-proline)、FH−2領域、プロリンリッチ領域からC末端領域で行った。アミノ酸の同一性は%で示した。フォルミンとカプチーノのNー末端領域(*で示した)はホモロジーが認められなかった。示した全ての配列は、中間部分にポリープロリンストレッチを持ち、C末端側の半分にホモロジーを持っている。
【図5】ノザンブロッティングによるマウスの種々の組織におけるp140mDiaの組織分布を示したRNAブロット(電気泳動写真)である。
heart:心臓、lung:肺、brain:脳、kidney:腎臓、testis:睾丸、skeletal muscle:骨格筋、thymus:胸腺、spleen:脾臓、liver:肝臓、stomach:胃、small intestine:小腸、colon:結腸。
【図6】抗p140mDia抗体の特異性を示した電気泳動写真である。
抗血清(AP50)はツー・ハイブリッド・システムで得られたクローン50がコードするペプチドに対するもので、その特異性を、IPTGで誘導前(レーン1)および誘導後(レーン2)の組換えタンパク質を発現している大腸菌(E.coli)の全ライゼート、あるいはSwiss 3T3細胞(3T3 cells)の全ライゼート(レーン3)に対するウエスタンブロッティングにより検討した。レーン4は細胞の全ライゼートをCBB染色したものを示している。
【図7】GTPγS結合型Rhoタンパク質によるp140mDiaの沈降を示した電気泳動写真である。Swiss 3T3細胞の全ライゼートを、GTPγS結合型あるいはGDP結合型のGST−Rho、GST−Rac、GST−Cdc42あるいはGSTとともにインキュベートした。結合したタンパク質をグルタチオンアガロースビーズで沈降させ、抗p140mDia抗体を用いたイムノブロッティングにより解析した。レーン9(cell lysates)では、細胞の全ライゼート中のp140mDiaを抗体で検出した。
【図8】p140mDiaとプロフィリンのインビトロでの結合を示した電気泳動写真である。Swiss 3T3細胞ライゼートを、GTPγS−またはGDP結合型のGST−Rhoタンパク質の存在下または非存在下(none)で、プロフィリンあるいはBSAをコンジュゲート(immobilized )したアガロースビーズとインキュベートし、結合タンパク質を沈降させた。沈降物(Pellet)および上清(Supernatant )は、抗p140mDia抗体を用いてイムノブロッティングにより解析した。
【図9】広がった線維芽細胞の膜ラッフルでのRhoAとp140mDiaおよびプロフィリンの共局在を示した写真(生物の形態の写真)である。(A−D)HT1080ヒト線維肉腫細胞。(EとF)Swiss 3T3マウス線維芽細胞。細胞を培養し、固定し、抗p140mDia抗体(AとE)、抗RhoAポリクローナル抗体(C)あるいはマウス抗プロフィリンモノクローナル抗体(BとD)又はローダミン−ファロイジン(F)いずれかで同時に細胞を染色し、標準的な蛍光顕微鏡写真を撮影した。
【図10】PMAで刺激した広がったsMDCK細胞の膜ラッフルにおけるmyc標識化RhoA、p140mDiaおよびプロフィリンの共局在化を示した写真(生物の形態の写真)である。休止期(Resting )(A−C)またはphorbol myristate acetate (D−H)で刺激した(PMA stimulation )sMDCK細胞を固定し、抗p140mDia抗体(B、EおよびH)またはモノクローナル抗myc抗体(C、F)で染色した。Hには、過剰量の組換えペプチドで予め吸収させた(preabsorbed )抗p140抗血清を用いた染色が示されている。A、D、Gには、位相差顕微鏡(phase contrast)を用いてそれぞれの細胞を撮影した顕微鏡写真が示されている。写真上段左から、A、B、Cであり、写真中段左からD、E、Fであり、写真下段左からG、Hである。
【図11】分裂期細胞の分裂溝におけるp140mDiaの濃縮を示した写真(生物の形態の写真)である。AおよびB:Swiss 3T3細胞、CおよびD:HeLa細胞。抗p140mDia抗体(anti-p140 )で染色(staining)された対数増殖期の細胞(AおよびC)およびDAPI(B)または2H11モノクローナル抗プロフィリン抗体(D)(anti-profilin )で同時に染色したものを標準的な蛍光顕微鏡で撮影した。
【図12】フィブロネクチンでコートされたビーズの回りにRho依存的な様式で出現したRhoAおよびp140mDiaのクラスターを示した写真である。48時間培養したSwiss 3T3細胞を用いた。細胞を播き、フィブロネクチン(FN−coated)(a、b)またはポリ−L−リジン(PLL−coated)(cおよびd)でコートしたラテックス・ビーズとともに15分間インキュベートした。細胞は固定後、抗p140mDia抗体(anti-p140 )(a、c)または抗Rho抗体(anti-Rho)(b、d)で染色(staining)した。
【図13】COS−7細胞におけるp140mDiaの一過性の発現を示した写真である。COS細胞はp140mDiaの発現ベクター単独(AおよびB)またはC3菌体外酵素の発現ベクター単独(CおよびD)でトランスフェクトした。C3菌体外酵素のトランスフェクションは、FLAGエピトープを有したC3菌体外酵素発現様ベクターで実施した。細胞を固定し、抗p140mDia抗体(anti-p140 )単独(AおよびC)あるいは同時にアクチンをローダミン−ファロイジン(phalloidin)染色(staining)した(B、D)。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
Field of Invention
The present invention relates to a target protein of Rho protein, and more particularly to a protein involved in reconstitution of actin cytoskeleton.
[0002]
Background art
In the living body, a group of low molecular weight GTP-binding proteins (G proteins) having a molecular weight of 20,000 to 30,000 having no subunit structure exists. Currently, more than 50 members have already been found in the superfamily of low molecular weight G proteins from yeast to mammals. Low molecular weight G proteins can be roughly divided into four families, Ras, Rho, Rab, and others, based on amino acid sequence similarity. It has been clarified that this low molecular weight G protein controls various cell functions. For example, Ras protein indicates cell proliferation and differentiation, and Rho protein indicates cell shape change, cell adhesion, cell motility. Etc. are thought to be controlling each.
[0003]
Among them, Rho protein shows GDP / GTP binding ability and endogenous GTPase activity, and is related to cytoskeletal response to extracellular signals such as lysophosphatidic acid (LPA) and certain growth factors. Yes. When a stimulus is given to the inactive GDP-bound Rho protein, the GTP-bound Rho protein (hereinafter referred to as “active Rho protein”) is activated by the action of a GDP / GTP converting protein such as Smg GDS, Dbl or Ost. ”). And it is thought that stress fiber and adhesion spots are formed by this active Rho protein acting on the target protein, and cell adhesion and cell movement are induced (Experimental Medicine vol.12, No.8, 97-102 (1994), Takai, Y. et al. Trends Biochem. Sci., 20, 227-231 (1995)). On the other hand, the active Rho protein is converted to GDP-bound Rho protein by Rho protein endogenous GTPase. This protein that enhances the activity of endogenous GTPase is called GTPase activating protein (GAP) (Lamarche, N. & Hall, A. et al., TIG, 10, 436-440 (1994)).
[0004]
The amino acid sequences of Rho family proteins such as RhoA protein, RhoB protein, RhoC protein, Rac1 protein, Rac2 protein, Cdc42 protein are more than 50% similar to each other. This Rho family protein is involved in reactions that cause the formation of stress fibers and focal contacts in response to extracellular signals such as lysophosphatidic acid (LPA) and growth factors. (AJ Ridley & A. Hall, Cell, 70, 389-399 (1992), AJ Ridley & A. Hall, EMBO J., 1353, 2600-2610 (1994)). In addition, Rho protein, which is a subfamily, is associated with cell morphological changes (HFParterson et al., J. Cell Biol., 111, 1001-1007 (1990)) and cell adhesion (Morii, N. et al., J. Biol. Chem. 267, 20921-20926 (1992), T. Tominaga et al., J. Cell Biol., 120, 1529-1537 (1993), Nusrat, A. et al., Proc, Natl. Acad. Sci USA, 92, 10629-10633 (1995), Landanna, C. et al., Science 271, 981-983 (1996)), cell motility (K. Takaishi et al., Oncogene, 9,273-279 (1994)) , Cytokinesis (K. Kishi et al., J. Cell Biol., 120, 1187-1195 (1993), I. Mabuchi et al., Zygote, 1,325-331 (1993)) It is thought to be related to the physiological function associated with the reorganization of In addition, Rho protein can be used for smooth muscle contraction (K. Hirata et al., J. Biol. Chem., 267, 8719-8722 (1992), M. Noda et al., FEBS Lett., 367, 246-250 ( 1995), M. Gong et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 93, 1340-1345 (1996) *), phosphatidylinositol 3-kinase (PI3-kinase) (J. Zhang et al. , J. Biol. Chem., 268, 22251-22254 (1993)), phosphatidylinositol 4-phosphate 5-kinase (PI 4,5-kinase) (LD Chong et al., Cell, 79, 507-513 ( 1994)) and c-fos expression (CS Hill et al., Cell, 81, 1159-1170 (1995)) has been suggested to be involved.
[0005]
Recently, it has been found that when a Rho protein partially substituted with an amino acid sequence is introduced into a cell, Ras-dependent tumor formation is suppressed, and the Rho protein is transformed into cells by Ras, that is, It has been shown to play an important role in tumorigenesis (GCPrendergast et al., Oncogene, 10, 2289-2296 (1995), Khosravi-Far, R., et al., Mol. Cell. Biol., 15, 6443-6453 (1995), R. Qiu et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 92, 11781-11785 (1995), and Lebowitz, P. et al., Mol. Cell Biol., 15, 6613-6622 (1995)). It has also been clarified that cells are transformed when the GDP / GTP converting protein of Rho protein is mutated (Collard, J., Int. J. Oncol., 8, 131-138 (1996)), Hart, M. et al., J. Biol Chem., 269, 62-65 (1994), Horii, Y. et al., EMBO J., 13,4776-4786 (1994)). Furthermore, it has been clarified that Rho protein is involved in cancer cell invasion, that is, cancer metastasis (Yoshioka, K. et al., FEBS Lett., 372, 25-28 (1995)). Cancer cell invasion is closely related to changes in the cell adhesion ability of cancer cells, but Rho protein has been shown to be involved in cell adhesion (see Morii, N. et al. (1992). ), Tominaga, T. et al. (1993), Nusrat, A. et al. (1995), Landanna, C. et al. (1996)).
[0006]
In addition, the involvement of phosphoinositide kinase in Rho signaling has been reported. Rho (Chong, LD et al., Cell, 79, 507-513 (1994)) and other members of the Rho family low molecular weight G proteins Rac (Hartwig, JH et al., Cell, 82, 643-653 ( 1995)) has been demonstrated to stimulate the synthesis of phosphatidylinositol bisphosphate (PIP2) in different cell lines. Since PIP2 binding is thought to regulate the function of many actin-related proteins (Janmey, PA, Ann. Rev. Physiol., 56, 169-191 (1994)), it is focal by its local biosynthesis. Actin reconstitution is thought to be promoted. One protein regulated by PIP2 is profilin, which forms a complex with actin monomers and dissociates actin upon binding to PIP2. Profilin also promotes actin filament conjugation in the presence of thymosin β4 (Pantaloni, D., & Crlier, M-F, Cell, 75, 1007-1014 (1993)). Therefore, accumulation of profilin at the adhesion site is considered to be important in actin reconstitution (Theriot, J.A. & Mitchison, T.J., Cell, 75, 835-838 (1993)).
[0007]
The actin cytoskeleton plays an important role in cell motility, morphology, phagocytosis, and cytokinesis. It is reconfigured spatially and dynamically, providing power for the transformation and cell surface movement of most eukaryotic cells. Actin rearrangement is rapidly triggered by extracellular stimuli, and a series of actin-binding proteins are thought to act in concert on actin filament polymerization, cross-linking and immobilization. The low molecular weight G protein Rho is associated with a number of actin-dependent cellular processes such as platelet aggregation (Morii, N. et al., J. Biol. Chem., 267, 20921-20926 (1992)), lymphocyte adhesion (Tominaga, T. et al., J. Cell. Biol., 120, 1529-1537 (1993)), enhanced cell motility (Takaishi, K. et al., Oncogene, 11, 39-48 (1995)), and Contractile ring formation and cytokinesis (Kishi, K. et al., J. Cell Biol., 120, 1187-1195 (1993), and Mabuchi, I. et al., Zygote, 1, 325-331 (1993) ) Is required. When the Rho protein is microinjected in cultured fibroblasts, it rapidly induces the formation of actin stress fibers and focal adhesion. Conversely, inactivation of Rho by the C3 extracellular enzyme (ADP-ribosyltransferase) of botulinum inhibits this process (Ridley, AJ & Hall, A., Cell, 70, 389-399 ( 1992)). Treatment of C3 extracellular enzyme also inhibits focal adhesion kinase (FAK) and paxillin lysophosphatidic acid (LPA)-, endothelin- or GTPγS-induced tyrosine phosphorylation (Kumagai). , N. et al., J. Biol. Chem., 268, 24535-24538 (1993), Rankin, S. et al., FEBS Lett., 354, 315-319 (1994), Ridley, AJ & Hall, A., Cell, 70, 389-399 (1992), and Seckl, MJ et al., J. Biol. Chem. 270, 6984-6990 (1995)). These results indicate that Rho protein regulates signal transduction pathways that link extracellular stimuli and actin cytoskeleton reorganization.
[0008]
The Rho protein has a large number of target molecules, and is thought to regulate the above-described numerous signal transduction pathways. Most recently, several candidate proteins have been reported in mammals. These proteins include protein kinase N (PKN) (Watanabe, G. et al., Science 271, 645-648 (1996); Amano, M. et al., Sceince 271, 648-650 (1996)), lophyrin. (Watanabe, G. et al., Science 271, 645-648 (1996)), Citron (Madaule, P. et al., FEBS Lett. 377, 243-248 (1995)), ROKα (Leung, T. et al., J. Biol. Chem. 270, 29051-29054 (1995)), Rho binding kinase (Matsui, T. et al., EMBO J. 15, 1885-1893 (1996)), rotekin (Reid, T. et al., J. Biol. Chem., 271, 9816-9822 (1996)), myosin light chain phosphatase (Kimura, K. et al., Science, 273, 245-248 (1996)). Both of these proteins bind to GTP-bound RhoA protein (however, citron alone also binds to GTP-bound Rac1 protein).
[0009]
However, to the best of the inventors' knowledge, no report has been made regarding Rho proteins and Rho target proteins that bind to profilin that regulates the reorganization of the actin cytoskeleton.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION
The present inventor has now identified a target protein (p140mDia) of the Rho protein using a yeast two-hybrid system. It is a Drosophila diaphanous mammalian homolog required for cytokinesis, containing a stretch of repetitive poly-proline and a formin homology (FH2) domain. p140mDia selectively binds through its amino-terminal region of GTP-linked Rho and binds to profilin, an actin-binding protein. p140mDia, profilin and Rho protein are localized in the ruffle of the spread fibroblast membrane, and in the cleavage furrow of the dividing cell, and the original subbead by latex beads coated with fibronectin. Recruited to the plasma membrane. These results suggested that one of the mechanisms of induction of actin reconstitution by Rho protein is the recruitment of profilactin complex at specific sites of cells via p140mDia. The present invention is based on such knowledge.
[0011]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a Rho target protein having an active Rho protein binding ability and binding to profilin.
[0012]
Further, according to the present invention, a base sequence encoding the protein, a vector containing the base sequence, a host cell transformed with the vector, a method for producing the protein, an antibody against the protein, and an active Rho protein The purpose is to provide a screening method for inhibiting the binding to the target protein.
[0013]
The protein according to the present invention has an active Rho protein binding ability and a profilin binding ability.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Definition
In the present invention, “amino acid” is used in the meaning including both optical isomers, that is, L-form and D-form. Therefore, in the present invention, the “peptide” means not only a peptide composed only of L-form amino acids but also a peptide containing a part or all of D-form amino acids.
[0015]
In the present invention, the “amino acid” means not only 20 kinds of α-amino acids constituting natural proteins, but also other α-amino acids, and β-, γ-, δ-amino acids and non-natural amino acids. It shall be used with the meaning including etc. Therefore, the amino acids that are substituted in the peptide or inserted into the peptide as described below are not limited to the 20 α-amino acids constituting the natural protein, and other α-amino acids are not included. In addition, β-, γ-, δ-amino acids and non-natural amino acids may be used. Examples of such β-, γ-, or δ-amino acids include β-alanine, γ-aminobutyric acid, ornithine, and amino acids other than those constituting natural proteins or non-natural amino acids include 3, 4 -Dihydroxyphenylalanine, phenylglycine, cyclohexylglycine, 1,2,3,4-tetrahydroisoquinoline-3-carboxylic acid, dipecotic acid, and the like.
[0016]
Further, in the present specification, the term “protein according to the present invention” is used in the meaning including its derivatives.
[0017]
Furthermore, in this specification, the “base sequence” means both a DNA sequence and an RNA sequence.
[0018]
protein
The protein according to the present invention is a protein having an active Rho protein binding ability and a profilin binding ability or a derivative thereof. Here, examples of the Rho protein include a RhoA protein, a RhoB protein, a RhoC protein, and a RhoG protein.
[0019]
In the present invention, the “protein having an active Rho protein binding ability” refers to a protein that is evaluated by a person skilled in the art to be recognized as binding to the active Rho protein. For example, the same conditions as in Examples 1 and 5 It means a protein that is evaluated as binding to the active Rho protein in the experiment.
[0020]
The protein according to the present invention has a poly-proline region and an FH2 region in addition to the Rho protein binding region (Example 2). In addition, the protein according to the present invention is characterized by being strongly expressed in mouse lung, testis, thymus, liver, and stomach.
[0021]
Proteins having active Rho binding ability and profilin binding ability also include p140mDia isoform and homologue (see Example 3).
[0022]
In the present invention, the “protein having the ability to bind profilin” refers to a protein that is evaluated by a person skilled in the art to be recognized as binding to profilin. For example, when the experiment is performed under the same conditions as in Example 6, It shall mean a protein that is evaluated as binding to phosphorus.
[0023]
In the present specification, the Rho protein is intended to include a Rho protein modified so that the binding between the Rho protein and the protein according to the present invention is not substantially impaired. As such a modified Rho protein, a RhoA mutant (RhoA) in which the 14th amino acid is replaced with valine.Val14).
[0024]
The origin of the protein according to the present invention is not particularly limited, and it may be derived from mammals including mice or may be derived from other sources.
[0025]
When derived from a mouse, the molecular weight of the protein according to the present invention is about 160 kD as measured by SDS-PAGE.
[0026]
The protein according to the present invention can be obtained, for example, by expressing the cDNA sequence of SEQ ID NO: 2 in a host (Examples 4 and 9). Acquisition of the sequence of SEQ ID NO: 2 and expression in the host will be described later.
[0027]
As used herein, “protein derivative” means the amino group at the amino terminus (N terminus) of a protein or part or all of the amino group of the side chain of each amino acid, and / or the carboxyl terminus (C terminus) of a peptide. Or a part or all of the carboxyl group of the side chain of each amino acid, and / or a functional group other than the amino group and carboxyl group of the side chain of each amino acid of the peptide (eg, hydrogen group, thiol group, amide group) Etc.) are partly or wholly modified with other suitable substituents. Modification with other appropriate substituents is performed for the purpose of, for example, protecting functional groups present in the peptide, improving safety and tissue migration, or enhancing activity.
[0028]
Specifically, protein derivatives include:
(1) The amino group at the amino terminus (N-terminus) of the protein or the partial or all of the amino groups in the side chain of each amino acid are substituted or unsubstituted alkyl groups (straight chain, branched chain, or cyclic). (For example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, isobutyl group, butyl group, t-butyl group, cyclopropyl group, cyclohexyl group, benzyl group), substituted or unsubstituted acyl group (for example, , Formyl group, acetyl group, caproyl group, cyclohexylcarbonyl group, benzoyl group, phthaloyl group, tosyl group, nicotinoyl group, piperidinecarbonyl group), urethane type protective group (for example, p-nitrobenzyloxycarbonyl group, p-methoxybenzyl) Oxycarbonyl group, p-biphenylisopropyloxycarbonyl group, t-but Aryloxycarbonyl group) or urea-type substituents (e.g., those substituted methylaminocarbonyl group, a phenylcarbonyl group, the cyclohexylamino group) and the like, as well as
(2) A carboxyl group at the carboxyl terminus (C terminus) of the protein or a part or all of the carboxyl group of the side chain of each amino acid is modified with an ester type (for example, the hydrogen atom is methyl, ethyl, Isopropyl, cyclohexyl, phenyl, benzyl, t-butyl, those substituted by 4-picolyl), those having an amide type modification (eg, unsubstituted amide, C1-C6 alkylamide (eg, methylamide, ethylamide, Forming isopropylamide), and
(3) A part or all of functional groups (for example, a hydrogen group, a thiol group, an amino group, etc.) other than the amino group and carboxyl group of the side chain of each amino acid of protein are the same as the above-described amino group or Examples thereof include those modified with a trityl group and the like.
[0029]
Examples of the protein according to the present invention include a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 (referred to herein as “p140mDia”) and derivatives thereof. The amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 was determined from a DNA sequence (cDNA sequence) obtained from a cDNA library derived from mouse brain and embryo. This cDNA library is commercially available or Kakizuka, A. et al. (1993), cDNA Libraty Construction (edited by Stein, C. and Holland, P.) Essential Developmental Biology: A Practical Approach, pp223-232, IRL Press , Oxford can be used. The cDNA sequence can be obtained by using an oligonucleotide corresponding to the thick underline (clone 50) in FIG. 3 as a probe.
[0030]
An example of the protein according to the present invention is the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, wherein one or more amino acid sequences are added and / or inserted into the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, and / or the amino acid of SEQ ID NO: 1 Examples include proteins in which one or more amino acids in the sequence are substituted and / or deleted, having active Rho protein binding ability and profilin binding ability. That is, the addition, insertion, substitution, and deletion referred to here are the active Rho protein binding ability and profilin binding ability of the protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1. Things that do not damage.
[0031]
According to another aspect of the present invention, there is provided a protein having an amino acid sequence of 63 to 260 of SEQ ID NO: 1 (Rho protein binding region) and an amino acid sequence of 571 to 737 (profylline binding region).
[0032]
The protein according to the present invention has an active Rho protein binding ability and a profilin binding ability. In addition, Rho protein is closely involved in the expression of cell functions such as tumor formation and metastasis, cell morphology, cell motility, cell adhesion, cytokinesis, etc. (Takai, Y., et al., GC Prendergast. et al., Khosravi-Far, R., et al., R. Qiu et al., Lebowitz, P., et al., and Yoshioka, K. et al.). Therefore, the protein according to the present invention is considered useful for elucidating the mechanism of tumor formation and metastasis.
[0033]
Moreover, according to the postscript Example, it was shown that the protein by this invention is concerned in cell adhesion. Therefore, the protein according to the present invention is used to infiltrate and metastasize cancer cells, aggregate and activate leukocytes (T lymphocytes, B lymphocytes, neutrophils, eosinophils, basophils, macrophages, etc.) and platelets. It is useful for elucidating functions such as aggregation and activation.
[0034]
Furthermore, according to the examples described later, it was shown that the protein according to the present invention is involved in cell division (particularly cell proliferation). Therefore, the protein according to the present invention is useful for elucidating functions such as cancer growth.
[0035]
Base sequence
According to the present invention, a base sequence encoding the protein according to the present invention is provided. A typical sequence of this base sequence has a part or all of the DNA sequence of SEQ ID NO: 2.
[0036]
The DNA sequence of SEQ ID NO: 2 was obtained from a mouse brain-derived cDNA library as described above. The sequence of Nos. 94 to 3861 in SEQ ID NO: 2 corresponds to the open reading frame of p140 mDia.
[0037]
If the amino acid sequence of the protein according to the present invention is given, the base sequence encoding it can be easily determined, and various base sequences encoding the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1 can be selected. Accordingly, the base sequence encoding the protein according to the present invention includes a DNA sequence encoding the same amino acid and a codon in a degenerate relationship in addition to part or all of the DNA sequence set forth in SEQ ID NO: 2. As well as RNA sequences corresponding to these sequences.
[0038]
The base sequence according to the present invention may be naturally derived or fully synthesized. Further, it may be synthesized by using a part of a natural product. The nucleotide sequence is obtained by a method commonly used in the field of genetic engineering from a chromosomal library or a cDNA library, for example, a method of screening using an appropriate DNA probe prepared based on partial amino acid sequence information, etc. be able to. The nucleotide sequence according to the present invention can be obtained by screening a mouse-derived cDNA library. A commercially available cDNA library can be used. In addition, screening can be performed by using an oligonucleotide corresponding to the thick underline (clone 50) in FIG. 3 as a probe.
[0039]
When the base sequence is derived from nature, its origin is not particularly limited, and it may be derived from mammals including mice or may be derived from other sources.
[0040]
Examples of the base sequence encoding the protein according to the present invention include the base sequence of SEQ ID NO: 2 and a part of the DNA sequence of SEQ ID NO: 2 (for example, 94-3861 of SEQ ID NO: 2 (corresponding to an open reading frame), 280-800 873 (corresponding to Rho protein binding region) and 1804 to 2304 (corresponding to profilin binding region).
[0041]
Vectors and host cells
According to the present invention, there is provided a vector comprising the above-described base sequence according to the present invention in a state capable of replicating in a host cell and expressing a protein encoded by the base sequence. Furthermore, according to the present invention, a host cell transformed with this vector is provided. This host-vector system is not particularly limited, and a fusion protein expression system with other proteins can be used. Examples of the fusion protein expression system include those using MBP (maltose binding protein), GST (glutathione S transferase), HA (hemaglutinin), polyhistidine, myc, Fas and the like.
[0042]
Examples of vectors include plasmid vectors (for example, expression vectors in prokaryotic cells, yeast, insect cell animal cells, etc.), virus vectors (for example, retrovirus vectors, adenovirus vectors, adeno-associated virus vectors, herpes virus vectors, Sendai virus vectors). , HIV vectors, baculovirus vectors), liposome vectors (for example, cationic liposome vectors) and the like.
[0043]
In order to express a desired protein by actually introducing the vector according to the present invention into a host cell, in addition to the base sequence according to the present invention described above, a sequence for controlling the expression and a host cell are selected. Or a genetic marker. Further, this vector may contain the base sequence according to the present invention in a repeated form (for example, in tandem). These may be present in a vector according to a conventional method, and a host cell transformation method using this vector may be any one commonly used in this field.
[0044]
As the procedure and method for constructing the vector according to the present invention, those conventionally used in the field of genetic engineering can be used.
[0045]
Examples of host cells include Escherichia coli, yeast, insect cells, and animal cells (eg, COS cells, lymphocytes, fibroblasts, CHO cells, blood cells, tumor cells, etc.).
[0046]
The transformed host cell is cultured in an appropriate medium, and the above-described protein according to the present invention can be obtained from the culture. Therefore, according to another aspect of the present invention, a method for producing a protein according to the present invention is provided. The culture of the transformed host cell and its conditions may be essentially similar to that for the cell used. In addition, recovery and purification of the protein according to the present invention from the culture medium can also be performed according to a conventional method.
[0047]
Screening method
According to the present invention,
(1) A substance to be screened is present in a screening system comprising an active Rho protein and the protein according to the present invention, and
(2) Measuring the degree of inhibition of binding between the active Rho protein and the protein according to the present invention.
A method for screening a substance that inhibits the binding between an active Rho protein and a protein according to the present invention is provided.
[0048]
According to the invention,
(1) A substance to be screened is present in a screening system containing profilin and the protein according to the present invention, and
(2) Measuring the degree of inhibition of binding between profilin and the protein according to the present invention.
A method for screening a substance that inhibits the binding of profilin and the protein according to the present invention is provided.
[0049]
Here, as a method of “measuring the degree of inhibition of binding”, a method of measuring using an immunoblot with an antibody against a protein according to the present invention, a two hybrid system (M. Kawabata Experimental Medicine 13 , 2111-2120 (1995), ABVojetk et al. Cell 74, 205-214 (1993)), and measurement using an overlay assay (Ishizaki, T. et al., EMBO J., 15, 1885- 1893 (1996)), a method using a protein translated in vitro (Shibata, H. et al., FEBS Lett. 385, 221-224 (1996)), Amano, M., et al., Science 271 , 648-650 (1996), and the like, for example, the degree of inhibition of binding is measured according to the methods described in Examples 1, 5, and 6. be able to.
[0050]
In the present specification, “measuring the degree of inhibition of binding” is used to mean the measurement of the presence or absence of binding. The term “screening” is used to mean including an assay.
[0051]
The screening system may be either a cell system or a cell-free system. Examples of the cell system include yeast cells, COS cells, E. coli, insect cells, nematode cells, lymphocytes, fibroblasts, CHO cells, blood Lineage cells, and tumor cells.
[0052]
The screening target is not particularly limited, and examples thereof include peptides, peptide analogs, microbial culture solutions, and organic compounds.
[0053]
antibody
The antibody according to the present invention can be produced by a method commonly used in the art. For example, the peptide indicated by the bold line in FIG. 3 is injected into an animal body (eg, rabbit, goat, rat, mouse, sheep) together with any carrier (eg, bovine serum albumin), and after a certain period of time, the animal's It can be obtained by purifying serum.
[0054]
The peptide indicated by the bold line in FIG. 3 is a part of p140mDia. Thus, this polyclonal antibody response (ie, immune response) is an indicator of the presence of p140mDia. Therefore, according to another aspect of the present invention, there are provided a protein recognized by the antibody and a protein according to the present invention recognized by the antibody.
[0055]
According to yet another aspect of the invention,
(1) the substance to be detected is present in a detection system comprising an antibody according to the invention, and
(2) There is provided a method for detecting a substance recognized by an antibody according to the present invention, comprising measuring the degree of reaction between the substance to be detected and the antibody according to the present invention.
[0056]
Methods for measuring the degree of reaction with the antibody according to the present invention include ELISA, radioimmunoassay, western blotting, immunoprecipitation, and fluorescent antibody (eg, monoclonal antibody experiment manual, Kodansha, (1987) The degree of reaction can be measured according to the methods described in Examples 4 to 6, for example. In the present invention, “measuring the degree of reaction” also includes measuring the presence or absence of a reaction.
[0057]
The detection system in the detection method according to the present invention may contain, for example, latex particles in addition to the polyclonal antibody according to the present invention.
Furthermore, according to the present invention, there is provided a detection kit for a substance that specifically reacts with the antibody, comprising the antibody according to the present invention. Here, the “detection kit” includes a detection reagent for a disease or the like in which the protein according to the present invention is involved, a diagnostic reagent or a diagnostic kit.
[0058]
Specific examples of the detection method according to the present invention include:
(1) The substance to be detected is present in a detection system containing latex particles carrying the antibody according to the present invention, and
(2) Measuring the degree of agglutination of the latex particles.
And a method for detecting a substance that specifically reacts with the antibody.
The degree of the agglutination reaction of the latex particles can be measured by an optical measurement method such as a turbidimetric method or a specific wax method.
[0059]
The detection kit according to the present invention may contain latex particles as in the above detection system. In this case, the latex particles may carry antibodies on the surface.
Further, the detection kit according to the present invention further containing latex particles can be used in a manner as shown in the specific examples of the detection method described above.
Examples of the substance to be detected include body fluids derived from animals including humans (for example, serum, blood, etc.), urine, feces, tissue sections, cells (for example, tumor cells, etc.) and the like.
[0060]
Examples of the substance that reacts with the polyclonal antibody according to the present invention include the protein according to the present invention (sequence of SEQ ID NO: 1).
[0061]
【Example】
Example 1  Screening of RhoA binding peptide fragments using yeast two-hybrid system
N fused to LexA DNA binding protein19-RhoAΔC (C-terminal Ala181RhoA truncated atAsn19) As a bite, a new Rho binding protein was screened by the yeast two-hybrid system. The yeast two-hybrid system is based on the method described previously (Vojtek, A. et al., Cell 74, 205-214 (1993); Modaule, P. et al., FEBS Lett., 377, 243-248 ( 1995); Watanabe, G. et al., Science 271, 645-648 (1996); Reid, T. et al., J. Biol. Chem., 271, 13556-13560 (1996)) .
[0062]
Plasmids pBTM116 and pVP16 (Vojtek, A. et al., Cell 74, 205-214 (1993)) used in the two-hybrid system were obtained from Stan Hollenberg, Rolf Sternglanz, Stan Fields and Paul Bartel. pBTM-RhoA (pBTM116 containing cDNA encoding RhoA) was prepared according to previously described methods (Watanabe, G. et al., Science, 271, 645-648 (1996)). Val on RhoA14Or Asn19To generate the mutation, the BamHI-EcoRV fragment of pGEX-RhoA encoding the N-terminus of RhoA was inserted into pBluescript (Stratagene) and the method of Kunkel (Kunkel, T., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 82, 488-492 (1985)). The corresponding wild-type fragment of pGEX-RhoA (Morii, N. et al., J. Biol. Chem., 268, 27160-27163 (1993)) was then replaced with each mutagenized fragment, and pGEX-V14RhoA and pGEX-N19RhoA was prepared.
[0063]
pGEX-V14RhoA and pGEX-N19A BamHI-EcoRI fragment encoding the full-length coding region of mutant RhoA was excised from RhoA, inserted into pBTM116, and pBTM-V14RhoA and pBTM-N19RhoA was obtained. Ala of these mutants181PBTM116 (pBTM-V inserted with a C-terminal deletion mutant in14RhoAΔC and pBTM-N19RhoAΔC) was prepared according to previously described methods (Reid, T. et al., J. Biol. Chem., (1996)).
[0064]
pBTM-N19The yeast L40 strain (Mata trp1 leu2 his3 LYS :: lexA-HIS3 URA3 :: lexA-lacZ) (Vojtek, A. et al., Cell 74, 205-214 (1993)) carrying RhoAΔC was obtained from mouse embryo cDNA. PVP16 fused with the library (Kakizuka, A. et al. (1993), cDNA Libraty Construction (edited by Stein, C. and Holland, P.) Essential Developmental Biology: A Practical Approach, pp223-232, IRL Press, Oxford) (Vojtek, A. et al., Cell 74, 205-214 (1993)). Initial transformation efficiency is 2.2 × 107Which means that it has divided 7 times during 6 hours of culture before plating on HIS (-) plates. 1.5 × 108Of these transformants, 978 clones were isolated as His + and lacZ positive, and 220 clones were isolated to eliminate the byte plasmid. Interaction with other proteins was evaluated by crossing with yeast strain AMR70 with various test bytes. Of 220 clones, 55 clones are N19-RhoAΔC showed positive lacZ activity and lamin used as a negative control showed negative. 55 clones isolated by this procedure have cDNA inserts of the same size and some of them were sequenced and found to have the same nucleotide sequence.
[0065]
These clones were bred to AMR70 with LexA fused to various RhoA mutants. All of them are RhoAVal14And strongly, RhoAAsn19And weakly bound to wild-type RhoA almost negligibly, but they are N19-Strongly bound to RhoAΔC or wild type RhoAΔC. Similar results were confirmed by the following experiment.
[0066]
In order to test the specificity of the interaction in the two-hybrid system, the pVP16 plasmid recovered from yeast clone 50 (pVP-cl.50) together with the pBTM116 plasmid carrying cDNAs of various proteins into the L40 strain. Cotransformed and the interaction was tested by lacZ assay. PBTM-RhoAΔ and pBTM-lamin (Watanabe, G. et al., Science 271, 645-648 (1996)), pBTM-Rac and pBTM-Cdc42H (Reid, T. et al., J. Biol. Chem., 271, 13556-13560 (1996)) has been described previously.
[0067]
As a result, the specificity of binding was confirmed by cotransforming the L40 strain with plasmids recovered from a representative clone (clone 50) and various LexA-mutant RhoA fusion constructs (FIG. 1). ). That is, when the L40 strain was cotransformed with the plasmid recovered from clone 50) and the LexA-Rac fusion construct or LexA-Cdc42H fusion construct, the peptide encoded by this clone was specific for both Rac and Cdc42H. It turns out that it doesn't bind to. These results indicate that the peptide encoded by this clone specifically binds to RhoA.
[0068]
Example 2  Cloning of full length cDNA of p140mDia
In order to obtain the full-length coding sequence, the present inventors used a 0.6 Kbp cDNA insert (from pVP-cl.50) obtained from clone 50 as a probe.32Using P-labeled 0.6 kbp cDNA inserts, two mouse brain libraries (936309 library (Stratagene) made in λZAP II) and ML3000a library (Clontech) made in λgt-10 )), And then using the two cDNA fragments obtained from this screen as probes, the mouse embryo library (Kakizuka, A. et al. (1993), cDNA Libraty Construction (Stein, C. and Holland, P. Edit) Essential Developmental Biology: A Practical Approach, pp223-232, IRL Press, Oxford).
[0069]
By this approach, six overlapping clones were isolated (Figure 2). One positive clone (clone 502) and two positive clones (clone 503 and 504) were obtained from the former and latter libraries, respectively. Clones E51, E52, and E73 were isolated from a mouse embryo library using the 5 'portion of 504 and the 3' portion of 503 as probes.
[0070]
The nucleotide sequences of these clones were determined by the dideoxy chain termination method, and from these clones containing a 3,765 bp open reading frame encoding a 1,255 amino acid protein with a calculated molecular weight of 139,336 Da, The complete cDNA sequence was determined (Figure 3). The initial cDNA obtained from clone 50 encodes a 198 amino acid sequence (amino acids 63-260) containing an N-terminal Rho-binding domain. Between amino acids 571-737 in the middle of the molecule, there is a proline-rich region characterized by a 14-repeat structure of IPPPPPLPG (G / S / A / V), that is, a homologous sequence. Comparison of the deduced amino acid sequence with other sequences on the database identified several homologous proteins, all of which share a proline-rich region (Figure 4). These proteins belong to a family of formin-like molecules that have two homologous regions, a proline-rich FH-1 region and an FH-2 region. The FH-2 region was also found between amino acids 945-1010 in the putative sequence. The protein with the highest homology to this sequence is the Drosophila diaphanous (a protein characterized by being required for cytokinesis), which is N- to the identified protein. It showed about 30% identity in the terminal proline-rich region and about 39% identity in the C-terminal region of that region. It also showed about 32% and 57% homology to the identified proteins in each putative Rho binding domain and FH-2 region. Based on these results, we conclude that the protein we have identified is a mammalian homologue of the Drosophila diaphanos protein, and this protein is identified as p140mDia (mammalian diaphanos (mamarianDia(hereinafter referred to as “p140mDia”).
[0071]
p140mDia also showed significant homology to the entire region of Bni1p involved in budding of yeast (Saccharomyces cerevisiae) cells. On the other hand, p140mDia showed homology in the C-terminal half region to formin and Drosophila capuccino. The Rho binding domain of p140mDia was mapped to the N-terminal part (described above), but no sequence similar to the Rho binding domain was found in formin or capsino. This suggests that these proteins (formin and capsino, which do not contain a Rho binding domain) perform the same function as proteins identified in the cell, but only p140mDia, Diaphanos and Bnilp function in a Rho-dependent manner. It was suggested that it is effective.
[0072]
Example 3  Search for tissues expressing p140mDia
Northern blot analysis was performed to search for tissues expressing p140mDia. Standard techniques (Sambrook, J. et al. (1989) Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Edition, Cold Spring) using oligo-dT latex beads (Pharmacia Biotech) from several tissues of mature mice. According to Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor)+RNA was prepared. 6 μg of each poly (A)+RNA was separated on a 1.0% agarose gel containing 2.1% formaldehyde and transferred to a Biodyne A filter (Pall BioSuport). Then filter32P-labeled cl. Hybridization with 50 0.6 Kbp cDNA fragments. Finally, the filters were washed with 0.4 × SSC and 0.1% SDS at 65 ° C. and subjected to autoradiography.
[0073]
As a result, a major 6.3 kb transcript was ubiquitously detected in all tissues examined, but particularly strong expression was detected in lung, testis, thymus, liver and stomach. In addition, another transcript of 5 kb was found in testis and lung (FIG. 5).
[0074]
Example 4  Preparation of anti-p140Dia antibody
In order to investigate the localization of p140mDia in cells and the binding to other proteins, the peptide encoded by cDNA of clone 50 (including amino acid sequences 63 to 260 of SEQ ID NO: 1) was used as a His-labeled protein. By expressing and preparing an antibody against this peptide, a specific antibody against p140mDia was obtained. Specifically, the experiment was performed according to the following method.
[0075]
pVP-cl. Using the BamHI and EcoRI sites adjacent to the 50 cDNA inserts, cl. 50 cDNAs were ligated into pQE11 (QIAGEN) and pGEX-3X (Pharmacia) vectors. His6 labeled cl. 50 was expressed in E. coli strain JM109 and purified with Ni-NTA resin (QIAGEN) according to the manufacturer's protocol. The purified protein was mixed with Freund's adjuvant and injected into rabbits. According to the method described in Reid, T. et al., J. Biol. Chem., 271, 13556-13560 (1992), GST-cl. The antibody was affinity purified using 50 fusion proteins. Specifically, GST-cl. Inclusion bodies containing 50 were isolated from E. coli, solubilized in Laemmli buffer, separated by SDS-PAGE and transferred to a nitrocellulose membrane. GST-cl. 50 bands were cut as a strip, and the antibody absorbed in this strip was treated with 100 mM glycine-HCl buffer (pH 2.3), 100 mM monoethanolamine buffer (pH 11.5), and 10% 1,4-dioxane at 4 ° C. Was eluted successively with 100 mM glycine-HCl (pH 2.5). The eluate was immediately neutralized with 0.25 volumes of 250 mM sodium phosphate buffer (pH 8.8 for the first and third eluates and pH 7.0 for the second eluate). These eluates were combined and used as affinity purified antibody AP50. For the control immunofluorescence test, aliquots of AP50 were serially separated into 5 pieces of GST-cl. AP50 solution depleted of antibody was prepared by incubating with 50 blot membrane.
[0076]
The specificity of the resulting polyclonal antibody AP50 was confirmed by its reactivity with the expected molecular weight of 50 kDa protein and its degradation product found in E. coli lysate after IPTG induction (Fig. 6, lanes 1 and 2). The AP50 antibody detected a single protein of approximately 160 kDa in Swiss 3T3 cell lysate, which clearly shows endogenous p140 mDia (lanes 3 and 4).
[0077]
Example 5  Binding of Rho protein and p140mDia in vitro detection
Using AP50 antibody, the binding of wild-type Rho family low molecular weight G protein and native p140mDia was examined in vitro. Specifically, the experiment was performed according to the method described below.
[0078]
The preparation of GDP or GTP-conjugated GST-low molecular weight G protein (GST-Rho, Rac and Cdc42H) was prepared by the method described previously (Reid, T. et al., J. Biol. Chem., 271, 13556- 13560 (1992)). 1x107Cell confluent Swiss 3T3 cells are collected and 3.2 ml of buffer A [10 mM Mes (pH 6.5), 150 mM NaCl, 2 mM MgCl2, 0.5 mM EDTA, 0.5% Triton X-100, 5 mM DTT, 1 mM PMSF, 5 μg / ml leupeptin] was disrupted by sonication (5 sec, 4 times). The sonicated homogenate was centrifuged at 10,000 g for 20 minutes and the supernatant was saved. Loading each nucleotide by incubating 10 μM GST-low molecular weight G protein with 1 mM nucleotides according to previously described methods (Ishizaki, T. et al., EMBO J., 15, 1885-1893 (1996)). Carried out. 1/10 of the supernatant was then incubated with each GST-low molecular weight G protein loaded with 400 pmol of GTPγS or GDP. After 30 minutes incubation at 30 ° C., 5 μl glutathione-sepharose was added to the solution and the mixture was incubated at 4 ° C. for 1 hour. The immune complex recovered by centrifugation was washed twice with 1 ml of buffer A and boiled in Lemmli sample buffer. The solubilized extract was subjected to SDS-PAGE, and the separated protein was transferred to a PVDF membrane. According to a procedure described in the past (Kumagai, N. et al., J. Biol. Chem., 268, 4535-24538 (1993)), anti-cl. Immunoblotting was performed using 50 antiserum AP50.
[0079]
The result was as shown in FIG. p140mDia was precipitated only by GTPγS-bound Rho, but not by its GDP-bound Rho, or GTPγS-bound Rac or Cdc42. These results support the results in the two-hybrid system and indicate that p140mDia selectively binds to active Rho.
[0080]
Example 6  Detection of binding of profilin to p140mDia in vitrop140mDia has a repeating structure of stretches of poly-proline, and profilin has been shown to bind to poly-L-proline sequences. Therefore, the present inventor examined whether profilin binds to p140mDia and whether this binding depends on Rho. Specifically, the experiment was performed according to the method described below.
[0081]
First, human platelet profilin was purified by poly-L-proline affinity chromatography according to a method described in the past (Janmey, P.A., Ann. Rev. Physiol., 56, 169-191 (1994)). Specifically, 250 mg of poly-L-proline (PLP, molecular weight 12,000, Sigma) was bound to CNBr activated Sepharose 4B (Pharmacia). Washed human platelets were prepared from the buffy coat fraction of 100 units of blood according to the method described previously (Ishizaki, T. et al., EMBO J., 15, 1885-1893 (1996)). Platelets were disrupted by sonication in 200 ml extraction buffer [20 mM Tris pH 7.4, 150 mM KCl, 0.2 mM ATP, 1 mM DTT, 1 mM PMSF] +50 mM benzamidine and 1 mg / ml aprotinin. After centrifugation at 100,000 000 g for a time, the supernatant was applied to a PLP-Sepharose column. This was washed with 4M urea and then eluted with 7M urea to obtain a homogeneous preparation of profilin. Next, 0.96 mg of profilin was complexed with 1 ml of NHS activated Sepharose (Pharmacia) according to the manufacturer's protocol to obtain immobilized profilin beads. As a control, bovine serum albumin was similarly conjugated to NHS activated sepharose.
[0082]
Confluent Swiss 3T3 cells obtained from 12 6 cm culture dishes were solubilized in 2.4 ml of buffer C, the lysate was centrifuged at 10,000 × g for 10 minutes, and the supernatant was collected. A 1/10 volume aliquot of the resulting supernatant was then incubated in the presence or absence of GST-low molecular weight G protein or free GTPγS or GDP. Also 20 μl of immobilized profilin was added. After incubating the mixture at 25 ° C. for 30 minutes, the beads were centrifuged at 1,000 × g for 2 minutes. The supernatant was saved and the beads were washed once with buffer C (100 μl) containing 300 mM NaCl instead of 100 mM NaCl. 50 μl of Remli sample buffer was added to the beads and 1/10 volume of the supernatant was mixed with 1/5 volume of 5 × Remli buffer. Samples were boiled, subjected to SDS-PAGE and transferred to a nitrocellulose membrane. Immunoblotting was performed as described above, and detection was performed with an ECL system (Amersham).
[0083]
The result was as shown in FIG. P140mDia in Swiss 3T3 cell lysate precipitated almost quantitatively with the addition of profilin-agarose but not with BSA-agarose. On the other hand, this binding was not affected by the external addition of RhoA or GTPγS.
[0084]
Example 7  Co-localization of RhoA, p140mDia and profilin in the wavy structure of spreading and migrating cell membranes and the dividing groove of dividing cells
In HT1080 cultured human fibroblastoma cells, Swiss 3T3 cells, sMDCK2 cells stably expressing myc-labeled RhoA (K. Takaishi, K. et al., Oncogene, 11, 39-48 (1995)) or HeLa cells The distribution of p140mDia, profilin and endogenous Rho and their potential for co-localization in vivo were examined by fluorescence microscopy using antibodies specific for each protein.
[0085]
Cells were grown in Dulbecco's modified Eagle's medium (DMEM) supplemented with 10% fetal calf serum (FCS). HT1080 cells are 5 x 10FourCells were seeded at a density of 35 mm dish, cultured overnight and subjected to analysis. For analysis of sMDCK2 cells, 1 × 10 in DMEM containing 10% FCS on cover glassFourCells were seeded at a density of cells / 35 mm culture dish and incubated for 16 hours. The medium was then changed to DMEM without FCS and incubated for 24 hours. Serum starved cells at 1 x 10-7Stimulation was carried out at 37 ° C. for 15 minutes in the presence or absence of phorbol myristate acetate (PMA) and fixation.
[0086]
For indirect immunofluorescence, cells were fixed in phosphate buffered saline (PBS) containing 3.7% paraformaldehyde for 20 minutes at room temperature, then PBS containing 0.2% Triton X-100 For 10 minutes to make it permeable. After washing several times with PBS, the cells were incubated for 30 minutes or more at room temperature in buffer B [20 mM Tris pH 7.4, 50 mM NaCl] containing 5% BSA. For staining of p140mDia, cells were incubated with a 1:10 dilution of AP50 in blocking solution for 1 hour at room temperature and washed 3 times with buffer B containing 0.1% Triton X-100. The cells were then stained with Cy2-labeled goat anti-rabbit IgG antibody (Amersham Life Science). For staining of actin, rhodamine phalloidin (Molecular Probe) was added at a 1: 200 dilution with the second antibody. For staining of Myc-epitope, 9E10 monoclonal anti-Myc antibody was added for primary incubation with AP50 at a concentration of 10 μg / ml. Rhodamine anti-mouse IgG antibody was then used for detection at a 1:50 dilution.
[0087]
The results were as described below. Most of the fluorescence obtained with the anti-p140mDia antibody was localized in the thicker part of HT1080 cells, ie, the cytoplasmic region around the nucleus. However, significant fluorescence is also present in surrounding areas known to be highly motile, such as leading lamella and membrane ruffles of cells that spread and move. Observed (FIG. 9A). There was a significant lack of staining for p140mDia between the cytoplasmic region around the nucleus and the leading edge. Binding of p140mDia to focal adhesion and stress fiber was not observed. A distribution pattern similar to the above was also observed in cultured Swiss 3T3 cells (FIG. 9E).
[0088]
Double immunofluorescence microscopy using a monoclonal anti-profilin antibody (2H11) detected profilin accumulation in the cytoplasmic region around the nucleus of HT1080 cells and in expanding lamella an veils. Overlapped with the distribution of p140 mDia (FIG. 9B). This profilin distribution was consistent with previous results in rat fibroblasts (Buβ, F. et al., Cell Mot. Cytoskeleton, 22, 51-61 (1992)). Interestingly, double immunofluorescence observation using a profilin antibody and a polyclonal anti-RhoA antibody revealed that a portion of endogenous RhoA also accumulates with profilin in the membrane veil of motile cells. (FIGS. 9C and D). This suggested that p140mDia, profilin, and RhoA co-localize with the highly motile structure of the cell. In addition, the distribution of p140mDia was examined in Swiss 3T3 cells and compared with the distribution of F-actin. In this cell, p140mDia was also localized in the spread lamella with a well-developed actin skeleton (FIGS. 9E and F).
[0089]
Co-localization of p140mDia, profilin and RhoA also sMDCK cells that stably express myc-labeled RhoA and expand the membrane in response to phorbol esters (Takaishi, K. et al., Oncogene, 11 , 39-48 (1995)). As shown in FIG. 10, both Myc-RhoA and p140mDia were rather homogeneous in the cytoplasm in the thicker part of resting cells. After 2 minutes of stimulation with PMA, a portion of Myc-RhoA migrated around the wavy structure of the membrane co-localized with p140mDia. It became clear that part of profilin also moved to the corrugated structure of the membrane and colocalized with RhoA. Induction of membrane expansion by phorbol esters in these cells is known to occur in a Rho-dependent manner (Takaishi, K. et al., Oncogene, 11, 39-48 (1995)). The results suggest that p140mDia and profilin recruitment are also Rho dependent.
[0090]
In interphase cells, the majority of p140mDia is present in the cytoplasm and some is translocated to the plasma membrane at the spreading edge. On the other hand, in mitotic cells, the intracellular localization of p140mDia was not observed until they undergo cytokinesis. At this time, a part of p140mDia was concentrated in the plasma membrane of the split groove part and appeared as a ring-like structure (FIGS. 11A and C). This enrichment disappeared at the end of cytokinesis and staining moved to the area surrounding the plasma membrane. Staining was not observed in the intercellular cross-linked portion connecting daughter cells. Profilin showed a staining pattern almost overlapping with p140mDia during these processes (FIG. 11D).
[0091]
Example 8  RhoA and p140mDia are clustered around fibronectin (FN) coated beads
In recent studies, both Rho activation and ligation of the integrin of the extracellular matrix protein are required for cell spreading and adherence to the substrate (Hotchin, NA & Hall, A., J. Cell Biol., 131, 1857-1865 (1995)), and ligation of integrins with beads coated with either fibronectin or anti-integrin antibodies has been shown to recruit Rho to the plasma membrane directly under the beads. (Burbelo, P. et al., J. Biol. Chem. 270, 30919-30926 (1995)). Therefore, p140mDia also investigated whether Rho was recruited to the plasma membrane by these beads and whether this recruitment was dependent on Rho activation.
[0092]
Polystyrene latex beads (11.9 μm mean diameter, Sigma) were coated as described in 50 μg / ml human fibronectin (Collabrative Research) or 100 μg / ml poly-L-lysine (Sigma) ( Grinnel & Geiger, Exp. Cell Res., 162, 449-461 (1986)). Trypsinized Swiss 3T3 cells were plated on poly-lysine coated glass slips and allowed to bind to the slips in DMEM containing 10% FCS for 2 hours at 37 ° C. Each different type of bead was then placed on the cell. Cells were fixed after 15 minutes incubation at 37 ° C. p140mDia staining was performed as described above. For immunostaining of endogenous RhoA, rabbit anti-RhoA antibody (Santa Cruz) was used at a 1:40 dilution. The antibody was visualized using a Cy2 labeled goat anti-rabbit IgG antibody as described above.
[0093]
The results were as described below. First, it was confirmed that endogenous Rho was accumulated not directly under beads coated with poly-lysine (FIG. 12d) but directly under beads coated with fibronectin (FN) (FIG. 12b). Under this condition, p140mDia was also recruited directly under the FN-coated beads, and ring-like accumulation was observed around the beads (FIG. 12a). In addition to the above results (accumulation of both Rho and p140mDia), when the cells were pretreated with C3 exoenzyme, these accumulations were inhibited, so these recruitments are Rho activation dependent. It became clear (data omitted).
[0094]
Example 9  Induction of actin polymerization by overexpression of p140mDia
In order to examine the function of p140mDia, according to the method described previously (Ishizaki, T. et al., EMBO J., 15, 1885-1893 (1996)), p140mDia cDNA (# 1-1255 of SEQ ID NO: 1) was used. And / or other protein cDNAs were transiently expressed in COS7 cells, then the cells were fixed and stained with anti-p140mDia antibody.
[0095]
When the cells at 40 hours after transfection were stained with an anti-p140 mDia antibody, the cells were stained well, and the expression of p140 mDia was confirmed. In non-transfected cells, staining was observed around the nucleus. Compared to this, the transfected cells were clearly and evenly stained, indicating that this molecule was localized throughout the plasma membrane when p140mDia was overexpressed. (FIG. 13A). When stained with phalloidin, it was observed that stress fibers disappeared and actin staining was enhanced in accordance with the plasma membrane of the cells (FIG. 13B). It was suggested to induce. When p140mDia was expressed together with the C3 extracellular enzyme, more remarkable results were obtained. That is, when the C3 extracellular enzyme alone was transfected, almost all actin fibers disappeared from the cells and the cells became spherical (FIGS. 13C and D). When p140mDia was transfected with C3 exoenzyme, the cells maintained their morphology and staining of fibrous actin similar to that observed in cells transfected with p140mDia alone was observed (data not shown).
[0096]
Furthermore, p140mDia is changed to Rho.Val14Alternatively, it was co-expressed with wild type Rho. RhoVal14Alternatively, when wild-type Rho was expressed alone, stress fiber and contraction induction were observed. However, p140mDiaVal14Alternatively, when co-expressed with wild-type Rho, the above-described p140mDia trait (disappearance of stress fiber and actin staining consistent with the plasma membrane of the cell) traits induced by Rho alone (stress fiber and contraction) Induction of stress fibers and contraction were hardly observed (data not shown). These results suggest that when p140mDia is overexpressed, it automatically shifts to the plasma membrane, that is, shifts independently of actin polymerization by Rho protein.
[0097]
[Sequence Listing]
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[0098]
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[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a photograph showing binding of clone 50 and Rho protein in a two-hybrid system. Val, Asn, WT and Cdc42 are each RhoAVal14, RhoAAsn19, Wild-type RhoA and Cdc42Hs are shown. ΔAsn and ΔWT are Ala181Rho truncated atAsn19And wild-type RhoA. Lamin and Lex binding domain not fused with other proteins were used as negative controls. Ala181RhoA truncated atVal14Was not used in this experiment because it also showed high LacZ activity in association with VP16 activation domains that were not fused to other proteins.
FIG. 2 is a diagram schematically showing isolated p140mDia.
The ORF is indicated by a box of dots. A nucleotide 87th T to C conversion and a 2229th C to T nucleotide conversion were found in the 503 and E73 cDNAs, respectively. Libraries a, b and C represent mouse brain library 936309 (Stratagene), ML3000a (Clontech) and mouse embryo library, respectively. An insertion of 9 amino acids was found in the E73 cDNA.
FIG. 3 shows the deduced amino acid sequence of p140mDia. The clone sequence obtained by the two-hybrid system is indicated by a bold underline, the repeat structure of the proline-rich region is indicated by a dotted underline, and the FH-2 region is indicated by a thin underline. The arrowhead mark indicates the insertion position of 9 amino acids.
FIG. 4 shows a schematic structural comparison with other proteins containing p140mDia and FH regions. The sequence of p140mDia was compared to Drosophila diaphanous, S. cerevisiae Bni1p, rat formin, and Drosophila cappucino. The comparison was performed in the putative Rho binding region (Rho-binding), from the N-terminal to the proline rich region (poly-proline), the FH-2 region, and from the proline rich region to the C terminal region. Amino acid identity is expressed in%. No homology was observed in the N-terminal region of formin and cappuccino (indicated by *). All the sequences shown have a polyproline stretch in the middle and homology in the C-terminal half.
FIG. 5 is an RNA blot (electrophoresis photograph) showing the tissue distribution of p140mDia in various tissues of mice by Northern blotting.
heart: lung: lung, brain: brain, kidney: kidney, testis: testicle, skeletal muscle: skeletal muscle, thymus: thymus, liver: liver, stomach: stomach, small intestine: colon .
FIG. 6 is an electrophoresis photograph showing the specificity of an anti-p140mDia antibody.
Antiserum (AP50) is directed to the peptide encoded by clone 50 obtained by the two-hybrid system, and its specificity was determined by comparing the recombinant protein before induction (lane 1) and after induction (lane 2) with IPTG. Western blotting was performed on all lysates of E. coli expressed or all lysates of Swiss 3T3 cells (3T3 cells) (lane 3). Lane 4 shows the whole cell lysate stained with CBB.
FIG. 7 is an electrophoresis photograph showing precipitation of p140mDia by GTPγS-binding Rho protein. All lysates of Swiss 3T3 cells were incubated with GTPγS- or GDP-bound GST-Rho, GST-Rac, GST-Cdc42 or GST. The bound protein was precipitated with glutathione agarose beads and analyzed by immunoblotting using an anti-p140 mDia antibody. In lane 9 (cell lysates), p140mDia in all lysates of cells was detected with an antibody.
FIG. 8 is an electrophoretogram showing the binding of p140mDia and profilin in vitro. Swiss 3T3 cell lysates are incubated with agarose beads conjugated with profilin or BSA in the presence or absence of GTPγS- or GDP-bound GST-Rho protein (none) to precipitate the bound protein I let you. The precipitate (Pellet) and supernatant (Supernatant) were analyzed by immunoblotting using anti-p140 mDia antibody.
FIG. 9 is a photograph showing the co-localization of RhoA, p140mDia and profilin in a membrane raffle of expanded fibroblasts (photo of the morphology of the organism). (AD) HT1080 human fibrosarcoma cells. (E and F) Swiss 3T3 mouse fibroblasts. Cells are cultured, fixed, and stained simultaneously with either anti-p140mDia antibody (A and E), anti-RhoA polyclonal antibody (C), mouse anti-profilin monoclonal antibody (B and D) or rhodamine-phalloidin (F) Standard fluorescence micrographs were taken.
FIG. 10 is a photograph showing the colocalization of myc-labeled RhoA, p140mDia and profilin in membrane raffles of expanded sMDCK cells stimulated with PMA (photo of the morphology of the organism). Resting (AC) or phorbol myristate acetate (DH) stimulated (PMA stimulation) sMDCK cells were fixed and anti-p140 mDia antibody (B, E and H) or monoclonal anti-myc antibody (C, Stained with F). H shows staining with anti-p140 antiserum preabsorbed with an excess of recombinant peptide. A, D, and G show photomicrographs of each cell taken using a phase contrast microscope. From the upper left of the photograph, they are A, B and C, from the left of the middle of the photograph are D, E and F, and from the lower left of the photograph are G and H.
FIG. 11 is a photograph showing the concentration of p140mDia in the dividing groove of mitotic cells (photo of the morphology of the organism). A and B: Swiss 3T3 cells, C and D: HeLa cells. Logarithmically growing cells (A and C) stained with anti-p140mDia antibody (anti-p140) and simultaneously stained with DAPI (B) or 2H11 monoclonal anti-profilin antibody (D) (anti-profilin) Were taken with a standard fluorescence microscope.
FIG. 12 is a photograph showing clusters of RhoA and p140mDia that appeared in a Rho-dependent manner around fibronectin-coated beads. Swiss 3T3 cells cultured for 48 hours were used. Cells were seeded and incubated for 15 minutes with latex beads coated with fibronectin (FN-coated) (a, b) or poly-L-lysine (PLL-coated) (c and d). The cells were fixed and stained with anti-p140mDia antibody (anti-p140) (a, c) or anti-Rho antibody (anti-Rho) (b, d).
FIG. 13 is a photograph showing transient expression of p140mDia in COS-7 cells. COS cells were transfected with the p140mDia expression vector alone (A and B) or the C3 extracellular enzyme expression vector alone (C and D). C3 exoenzyme transfection was performed with a C3 exoenzyme expression-like vector having a FLAG epitope. Cells were fixed and anti-p140mDia antibody (anti-p140) alone (A and C) or simultaneously actin was stained with rhodamine-phalloidin (B, D).

Claims (17)

以下の(a)または(b)であるタンパク質:
(a)配列番号1のアミノ酸配列からなるタンパク質;または
(b)配列番号1のアミノ酸配列に1若しくは数個のアミノ酸配列が付加および/または挿入され、および/または前記配列番号1のアミノ酸配列の1若しくは数個のアミノ酸が置換および/または欠失されたアミノ酸配列からなり、かつ活性型Rhoタンパク質結合能およびプロフィリン結合能を有する、タンパク質。
The following protein (a) or (b):
(A) a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 ; or
(B) One or several amino acid sequences are added and / or inserted into the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and / or one or several amino acids of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 are substituted and / or deleted A protein having an amino acid sequence and having an active Rho protein binding ability and a profilin binding ability.
配列番号1の63〜260番のアミノ酸配列と配列番号1の571〜737番のアミノ酸配列とを有する、請求項に記載のタンパク質。The protein according to claim 1 , which has the amino acid sequence of 63 to 260 of SEQ ID NO: 1 and the amino acid sequence of 571 to 737 of SEQ ID NO: 1. 請求項1または2に記載のタンパク質をコードする核酸分子。A nucleic acid molecule encoding the protein according to claim 1 or 2 . 配列番号2のDNA配列の一部または全部からなり、かつ活性型Rhoタンパク質結合能およびプロフィリン結合能を有するタンパク質をコードする、請求項に記載の核酸分子。The nucleic acid molecule according to claim 3 , which encodes a protein consisting of a part or all of the DNA sequence of SEQ ID NO: 2 and having active Rho protein binding ability and profilin binding ability. 塩基配列の一部が、配列番号2の94〜3861番、280〜873番、1804〜2304番のDNA配列である、請求項に記載の核酸分子。The nucleic acid molecule according to claim 4 , wherein a part of the base sequence is the DNA sequence of Nos. 94 to 3861, 280 to 873, and 1804 to 2304 of SEQ ID NO: 2. 請求項3〜5のいずれか一項に記載の核酸分子を含んでなる、ベクター。A vector comprising the nucleic acid molecule according to any one of claims 3-5 . プラスミドベクター、ウイルスベクター、およびリポソームベクターからなる群から選択される、請求項に記載のベクター。The vector according to claim 6 , wherein the vector is selected from the group consisting of a plasmid vector, a viral vector, and a liposome vector. 請求項6または7に記載のベクターによって形質転換された、宿主細胞 (ただし、ヒト細胞にあってはヒトから単離された細胞に限る)。A host cell transformed with the vector according to claim 6 or 7 (however, in the case of a human cell, it is limited to a cell isolated from a human). 大腸菌、酵母、昆虫細胞、COS細胞、リンパ細胞、繊維芽細胞、CHO細胞、血液系細胞、および腫瘍細胞からなる群から選択されるものである、請求項に記載の宿主細胞。The host cell according to claim 8 , wherein the host cell is selected from the group consisting of E. coli, yeast, insect cells, COS cells, lymphocytes, fibroblasts, CHO cells, blood cells, and tumor cells. 請求項8または9に記載の宿主細胞を培養し、そしてその培養物から請求項1または2に記載のタンパク質を単離することを含んでなる、請求項1または2に記載のタンパク質の製造法。A method for producing the protein according to claim 1 or 2 , comprising culturing the host cell according to claim 8 or 9 and isolating the protein according to claim 1 or 2 from the culture. . (1)スクリーニングの対象となる物質を、活性型Rhoタンパク質と、請求項1または2に記載のタンパク質とを含むスクリーニング系に存在させ、そして
(2)活性型Rhoタンパク質と、請求項1または2に記載のタンパク質との結合の阻害の程度を測定すること
を含む、活性型Rhoタンパク質と、請求項1または2に記載のタンパク質との結合を阻害する物質のスクリーニング法。
(1) subject to substance screening, the activated Rho protein, is present in the screening system comprising a protein according to claim 1 or 2, and (2) activated Rho protein, according to claim 1 or 2 screening method of a substance that inhibits the binding of a protein described comprises measuring the degree of inhibition of binding of the protein according, the activated Rho protein to claim 1 or 2.
(1)スクリーニングの対象となる物質を、プロフィリンと、請求項1または2に記載のタンパク質とを含むスクリーニング系に存在させ、そして
(2)プロフィリンと、請求項1または2に記載のタンパク質との結合の阻害の程度を測定すること
を含む、プロフィリンと、請求項1または2に記載のタンパク質との結合を阻害する物質のスクリーニング法。
(1) subject to substance screening, and profilin, be present in the screening system comprising a protein according to claim 1 or 2, and (2) profilin and the protein of claim 1 or 2 comprising measuring the degree of inhibition of binding of, and profilin, screening methods of substances to inhibit the binding of a protein according to claim 1 or 2.
スクリーニングの系が細胞系または無細胞系である、請求項11または12に記載のスクリーニング法。The screening method according to claim 11 or 12 , wherein the screening system is a cell system or a cell-free system. 配列番号1の63〜260番のアミノ酸配列に対する、抗体。  An antibody against the amino acid sequence of 63 to 260 in SEQ ID NO: 1. ポリクローナル抗体である、請求項14に記載の抗体。The antibody according to claim 14 , which is a polyclonal antibody. (1)検出の対象となる物質を請求項14または15に記載の抗体を含む検出系に存在させ、そして
(2)検出の対象となる物質と請求項14または15に記載の抗体との反応の程度を測定すること
を含む、前記抗体と反応する物質の検出法。
(1) a substance to be detected is present in a detection system containing the antibody according to claim 14 or 15 , and (2) a reaction between the substance to be detected and the antibody according to claim 14 or 15 A method for detecting a substance that reacts with the antibody, which comprises measuring the degree of.
請求項14または15に記載の抗体を含む、前記抗体によって認識される物質の検出キット。A detection kit for a substance recognized by the antibody, comprising the antibody according to claim 14 or 15 .
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