JP4081130B2 - Glycoprotein hormone super agonist - Google Patents

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発明の背景
発明の分野
本発明は、概して、修飾糖タンパク質ホルモンに関する。特に本発明は、スーパーアゴニスト活性を生じるヒト糖タンパク質に対する修飾に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates generally to modified glycoprotein hormones. In particular, the present invention relates to modifications to human glycoproteins that produce superagonist activity.

背景技術
チロトロピン(甲状腺刺激ホルモン、TSH)およびゴナドトロピン、絨毛性性腺刺激ホルモン(CG)、ルトロピン(黄体形成ホルモン、LH)、並びにフォリトロピン(卵胞刺激ホルモン、FSH)は、糖タンパク質ホルモンのファミリーを構成する。各ホルモンは、2つの非共有結合サブユニットであるαおよびβのヘテロ二量体である。同一種内では、α−サブユニットのアミノ酸配列は全ホルモンで同一であり、一方β−サブユニットの配列はホルモン特異的である(Pierce,J.G.and Parsons,T.F."Glycoprotein hormones:strcture and function."Ann.Rev.Biochem.50:465-495(1981))。サブユニットの配列が魚類から哺乳類まで高度に保存されているという事実は、これらのホルモンが共通の先祖タンパク質から進化したことを意味する(Fontaine Y-A.and Burzawa-Gerard,E."Esquisse de l'evolution des hormones gonadotopes et threotropes des vertebres."Gen.Comp.Endocrinol.32:341-347(1977))。これらのホルモンの進化的変化は、ある場合に生物学的活性の修飾を引き起こした(Licht,P.et al.,"Evolution of gonadotropin structure and function."Rec.Progr.Horm.Res.,33:169-248(1977)およびCombarnous,Y."Molecular basis of the specificity of binding of glycoprotein hormones to their receptors."Endocrine Rev.13:670-691(1992))が、生物作用を調節する特異的構造的決定因子は明らかにされていない。例えば、ヒト甲状腺刺激ホルモン(hTSH)およびウシ甲状腺刺激ホルモン(bTSH)は、α(70%)およびβ(89%)サブユニット配列において高度な相同性を有するが、bTSHはhTSHより6〜10倍効力がある(Yamazaki,K.et al.,"Potentthyrotropic activity of human chorionic gonadotropin variants in terms of 125I incorporatin and de novo synthesized thyroid hormone release in human thyroid follicles."J.Clin.Endocrinol.Metab.80:473-479(1995))。
BACKGROUND ART Thyrotropin (thyroid stimulating hormone, TSH) and gonadotropin, chorionic gonadotropin (CG), lutropin (luteinizing hormone, LH), and follitropin (follicle stimulating hormone, FSH) constitute a family of glycoprotein hormones. To do. Each hormone is a heterodimer of two non-covalent subunits, α and β. Within the same species, the amino acid sequence of the α-subunit is identical for all hormones, while the sequence of the β-subunit is hormone specific (Pierce, JG and Parsons, TF. “Glycoprotein hormones: strcture and function. "Ann. Rev. Biochem. 50: 465-495 (1981)). The fact that subunit sequences are highly conserved from fish to mammals means that these hormones have evolved from a common ancestral protein (Fontaine YA. And Burzawa-Gerard, E. “Esquisse de l ' evolution des hormones gonadotopes et threotropes des vertebres. "Gen. Comp. Endocrinol. 32: 341-347 (1977)). Evolutionary changes in these hormones have in some cases resulted in a modification of biological activity (Licht, P. et al., “Evolution of gonadotropin structure and function.” Rec. Progr. Horm. Res., 33: 169-248 (1977) and Combarnous, Y. “Molecular basis of the specificity of binding of glycoprotein hormones to their receptors.” Endocrine Rev. 13: 670-691 (1992)). The determinants are not clear. For example, human thyroid stimulating hormone (hTSH) and bovine thyroid stimulating hormone (bTSH) have a high degree of homology in the α (70%) and β (89%) subunit sequences, but bTSH is 6-10 times greater than hTSH. Effective (Yamazaki, K. et al., “Potentthyrotropic activity of human chorionic gonadotropin variants in terms of 125 I incorporatin and de novo synthesized thyroid hormone release in human thyroid follicles.” J. Clin. Endocrinol. Metab. 80: 473 -479 (1995)).

糖タンパク質ホルモンは、ある種の治療、例えば甲状腺癌患者の治療においては、極めて重要である(例えば、Meier,C.A.,et al.,"Diagnostic use of Recombinant Human Thyrotropin in Patients with Thyroid Carcinoma(Phase I/II Study)."J.Clin.Endocrinol.Metabol.78:22(1994)参照)。この疾患の治療におけるヒト甲状腺刺激ホルモン(TSH)の使用の可能性は、クロイツフェルト−ヤコブ病の伝染のおそれがあるために、断念された。ヒトTSHの使用に代わるものとしてはウシTSHの使用があるが、しかしこのアプローチは、このホルモンが副作用、例えば悪心、嘔吐、局所性硬化、じんま疹、および比較的高い可能性でアナフィラキシー性ショックを引き起こすために、非常に限定される(Meier,C.A.等)。尿中性腺刺激ホルモンの生体整合性の欠如および組換え糖タンパク質ホルモンの効能限定は、それらをより有効な組換えアナログに置き換える理由となる。したがって、ヒト由来糖タンパク質ホルモン、並びにこれらのホルモンのアゴニストの必要性がある。   Glycoprotein hormones are extremely important in certain treatments, such as the treatment of thyroid cancer patients (eg, Meier, CA, et al., “Diagnostic use of Recombinant Human Thyrotropin in Patients with Thyroid Carcinoma (Phase I / II Study). "J. Clin. Endocrinol. Metabol. 78:22 (1994)). The possibility of using human thyroid stimulating hormone (TSH) in the treatment of this disease has been abandoned because of the potential for transmission of Creutzfeldt-Jakob disease. An alternative to the use of human TSH is the use of bovine TSH, but this approach is based on hormonal anaphylactic shock with relatively high likelihood that the hormone has side effects such as nausea, vomiting, local sclerosis, urticaria. Is very limited (Meier, CA, etc.). The lack of biocompatibility of urinary gonadotropins and the limited efficacy of recombinant glycoprotein hormones are reasons for replacing them with more effective recombinant analogs. Accordingly, there is a need for human derived glycoprotein hormones, as well as agonists of these hormones.

例えば、特定の臨床状態、例えば甲状腺癌における甲状腺刺激ホルモンのアゴニストの投与は、放射性ヨウ素の癌への取込みを増強して、疾病を治療する。甲状腺刺激ホルモンのアゴニストは、より多量の放射性ヨウ素を癌に対して向け、それにより一層有効な治療
をもたらす。あるいは、排卵を誘発するために用いられる糖タンパク質ホルモンは、スーパーアゴニストに置き換えられる。これは、今日、受精能治療における大きな医学的問題であるホルモンの必要量を低下させる(Ben-Rafael,Z.,et al.,"Pharmacokinetics of follicle-stimulating hormone:clinical significance."Fertility and Sterility 63:689(1995))。野生型卵胞刺激ホルモンの使用が、多胎妊娠および流産の過刺激および高率を、明らかに多数の卵胞を刺激する多数のホルモン分子によりもたらしている場合には、卵胞刺激ホルモンのスーパーアゴニストを投与して不妊を治療し得る。この修飾ホルモンのアゴニストの使用は、少数のホルモン分子を投与して所望の結果を達成し得るために、多数の卵胞の刺激頻度を低くし得る。
For example, administration of an agonist of thyroid stimulating hormone in certain clinical conditions, such as thyroid cancer, enhances the uptake of radioactive iodine into the cancer to treat the disease. Thyroid-stimulating hormone agonists direct higher amounts of radioactive iodine to cancer, thereby providing a more effective treatment. Alternatively, the glycoprotein hormone used to induce ovulation is replaced with a super agonist. This reduces the need for hormones today, a major medical problem in fertility treatment (Ben-Rafael, Z., et al., “Pharmacokinetics of follicle-stimulating hormone: clinical significance.” Fertility and Sterility 63 : 689 (1995)). If the use of wild-type follicle-stimulating hormone results in over-stimulation and high rates of multiple pregnancy and miscarriage due to a large number of hormone molecules that apparently stimulate a large number of follicles, a follicle-stimulating hormone superagonist is administered. Can treat infertility. The use of this modified hormone agonist may reduce the stimulation frequency of a large number of follicles because a small number of hormone molecules can be administered to achieve the desired result.

本発明は、初めて、in vitroおよびin vivo生物活性の両方の大きな増大を示すヒト糖タンパク質ホルモンアナログを生じるヒト糖タンパク質ホルモンの特定のアミノ酸置換を提供する。   The present invention provides for the first time specific amino acid substitutions of human glycoprotein hormones that result in human glycoprotein hormone analogs that exhibit large increases in both in vitro and in vivo biological activity.

発明の概要
本明細書中に具体化され、広範に説明されているような本発明の目的により、本発明は、一態様では、位置11、13、14、16、17および20からなる群から選択される位置でα−サブユニット中に少なくとも3つの塩基性アミノ酸を有するヒト糖タンパク質ホルモンを提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION For the purposes of the present invention as embodied and broadly described herein, the present invention, in one aspect, comprises the group consisting of positions 11, 13, 14, 16, 17, and 20. Human glycoprotein hormones having at least three basic amino acids in the α-subunit at selected positions are provided.

本発明はさらに、位置11、13、14、16、17および20からなる群から選択される位置でα−サブユニット中に少なくとも1つの塩基性アミノ酸を有するヒト糖タンパク質ホルモンを提供する。   The present invention further provides a human glycoprotein hormone having at least one basic amino acid in the α-subunit at a position selected from the group consisting of positions 11, 13, 14, 16, 17, and 20.

別の態様では、本発明は、野生型ヒト糖タンパク質を上回る活性を有する修飾ヒト糖タンパク質ホルモンであって、野生型ヒト糖タンパク質を上回る活性を有する非ヒト糖タンパク質ホルモンの塩基性アミノ酸の位置に対応する位置に置換された同一のアミノ酸を有する修飾ヒトホルモンを提供する。   In another aspect, the present invention relates to a modified human glycoprotein hormone having an activity greater than that of a wild-type human glycoprotein, wherein the non-human glycoprotein hormone has an activity greater than that of the wild-type human glycoprotein. Provided are modified human hormones having the same amino acid substituted at the corresponding position.

別の態様では、本発明は、対象の糖タンパク質ホルモン活性に関連した症状を治療する方法であって、患者に治療量の本発明の糖タンパク質ホルモンを投与することを含む方法を提供する。   In another aspect, the present invention provides a method of treating a condition associated with glycoprotein hormone activity in a subject, comprising administering to a patient a therapeutic amount of a glycoprotein hormone of the present invention.

別の態様では、本発明は、ヒトホルモンの超活性(superactive)非キメラアナログを構築する方法であって、別の種由来のより活性なホモログのアミノ酸配列をヒトホルモンと比較し、ヒトホルモン中のアミノ酸を他の種由来の対応するアミノ酸で置換し、置換ヒトホルモンの活性を測定し、そして置換ヒトホルモンから超活性アナログを選択することを含む方法を提供する。   In another aspect, the invention relates to a method of constructing a superactive non-chimeric analog of a human hormone, wherein the amino acid sequence of a more active homolog from another species is compared with the human hormone and Are substituted with corresponding amino acids from other species, the activity of the substituted human hormone is measured, and a superactive analog is selected from the substituted human hormone.

さらに別の態様では、本発明は、修飾糖タンパク質ホルモンをコードする核酸を提供する。   In yet another aspect, the present invention provides a nucleic acid encoding a modified glycoprotein hormone.

発明の詳細な説明
本発明は、本発明の好ましい実施態様の下記の詳細な説明およびそこに含まれる実施例を、そして図面およびそれらについての前述のおよび後述の説明を参照することにより、さらに容易に理解される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is further facilitated by reference to the following detailed description of preferred embodiments of the invention and the examples contained therein, and to the drawings and the foregoing and following description thereof. To be understood.

本発明の化合物、組成物および方法を開示し、説明するに先立って、本発明は特定のホルモン、特定の対象、即ちヒト及び非ヒト哺乳類、特定のアミノ酸、特定の臨床症状、特定のアナログ、又は、特定の方法に限定されず、当然のことととして変更しうる、と理解されるべきであり、そして多数のその修正および変更は当業者には明らかである。さらに本明細書中に用いられる用語は、特定の実施態様のみを説明するためのものであり、限定を意図するものではない。   Prior to disclosing and describing the compounds, compositions and methods of the present invention, the present invention describes specific hormones, specific subjects, ie humans and non-human mammals, specific amino acids, specific clinical conditions, specific analogs, Or, it should be understood that the invention is not limited to a particular method and can be modified as a matter of course, and numerous modifications and changes will be apparent to those skilled in the art. Furthermore, the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting.

本明細書および請求の範囲において、単語は、それが用いられる情況によって、1つ又はそれ以上のそれを意味する。したがって、例えば「ヒト糖タンパク質ホルモン」を例に取ると、これは少なくとも1つのヒト糖タンパク質ホルモンが用いられることを意味する。   In this specification and in the claims, a word means one or more of it, depending on the context in which it is used. Thus, for example, taking “human glycoprotein hormone” as an example, this means that at least one human glycoprotein hormone is used.

一態様では、本発明は、位置11、13、14、16、17および20からなる群から選択される位置でα−サブユニット中に少なくとも3つの塩基性アミノ酸を有するヒト糖タンパク質ホルモンを提供する。   In one aspect, the invention provides a human glycoprotein hormone having at least three basic amino acids in the α-subunit at a position selected from the group consisting of positions 11, 13, 14, 16, 17 and 20. .

本発明はさらに、位置11、13、14、16、17および20からなる群から選択される位置でα−サブユニット中に少なくとも1つの塩基性アミノ酸を有するヒト糖タンパク質ホルモンを提供する。   The present invention further provides a human glycoprotein hormone having at least one basic amino acid in the α-subunit at a position selected from the group consisting of positions 11, 13, 14, 16, 17, and 20.

別の態様では、本発明は、野生型ヒト糖タンパク質を上回る活性を有する修飾ヒト糖タンパク質ホルモンであって、野生型ヒト糖タンパク質を上回る活性を有する非ヒト糖タンパク質ホルモンの塩基性アミノ酸位置に対応する位置に置換された同一のアミノ酸を有する修飾ヒトホルモンを提供する。   In another aspect, the invention corresponds to a basic human amino acid position of a modified human glycoprotein hormone having activity greater than wild type human glycoprotein and having activity greater than wild type human glycoprotein. A modified human hormone having the same amino acid substituted at the position is provided.

別の態様では、本発明は、対象の糖タンパク質ホルモン活性に関連した症状を治療する方法であって、患者に治療量の本発明の糖タンパク質ホルモンを投与することを含む方法を提供する。   In another aspect, the present invention provides a method of treating a condition associated with glycoprotein hormone activity in a subject, comprising administering to a patient a therapeutic amount of a glycoprotein hormone of the present invention.

別の態様では、本発明は、対象の生殖を補助する方法であって、補助量の本発明の糖タンパク質ホルモンを投与することを含む方法を提供する。   In another aspect, the present invention provides a method of assisting reproduction in a subject comprising administering a supplemental amount of a glycoprotein hormone of the present invention.

別の態様では、本発明は、ヒトホルモンの超活性非キメラアナログを構築する方法であって、別の種由来のより活性なホモログのアミノ酸配列をヒトホルモンと比較し、ヒトホルモン中のアミノ酸を他の種由来の対応するアミノ酸で置換し、置換ヒトホルモンの活性を測定し、そして置換ヒトホルモンから超活性アナログを選択することを包含する方法を提供する。   In another aspect, the invention relates to a method of constructing a superactive non-chimeric analog of a human hormone, wherein the amino acid sequence of a more active homolog from another species is compared to the human hormone and the amino acid in the human hormone is Methods are provided that include substituting corresponding amino acids from other species, measuring the activity of the substituted human hormone, and selecting a superactive analog from the substituted human hormone.

「ヒト」糖タンパク質ホルモンとは、野生型配列中で成されるアミノ酸置換の数がヒトと別の種との間の対応するポリペプチドホルモン中の対応する位置でのアミノ酸の相違の数の1/2を超えないことを意味する。したがって、修飾ポリペプチドホルモンは、アミノ酸コード配列に基づいて、そのアミノ酸置換が得られる非ヒト種由来の対応するポリペプチドホルモンよりヒトの野生型ポリペプチドホルモンに似ていると考えられる。例えば、ヒト糖タンパク質とウシ糖タンパク質ホルモンとの間で対応する糖タンパク質ホルモンの対応する位置に総数20のアミノ酸の相違が存在した場合、「ヒト」糖タンパク質ホルモンは、そのアミノ酸配列内に、ウシアミノ酸配列中の対応するアミノ酸と相同である10又はそれ以下のアミノ酸置換を含有する修飾野生型ヒトホルモンである。より具体的には、甲状腺刺激ホルモンは、本明細書中に含まれる実施例に記載するように、ヒトおよびウシホモログのα−およびβ−サブユニット間の計40のアミノ酸の相違のうち20又は
それ以上がヒト甲状腺刺激ホルモン中の対応する位置のアミノ酸と相同であるならば、「ヒト」のものと考えられる。
A “human” glycoprotein hormone is one in which the number of amino acid substitutions made in the wild-type sequence is the number of amino acid differences at the corresponding position in the corresponding polypeptide hormone between human and another species. / 2 means not exceeding. Thus, based on the amino acid coding sequence, the modified polypeptide hormone is considered more similar to the human wild-type polypeptide hormone than the corresponding polypeptide hormone from a non-human species from which the amino acid substitution is obtained. For example, if there are a total of 20 amino acid differences in the corresponding position of the corresponding glycoprotein hormone between the human glycoprotein and the bovine glycoprotein hormone, then the “human” glycoprotein hormone will have the bovine glycoprotein hormone within its amino acid sequence. A modified wild-type human hormone containing 10 or fewer amino acid substitutions that are homologous to the corresponding amino acid in the amino acid sequence. More specifically, thyroid stimulating hormone is 20 or more of a total of 40 amino acid differences between the α- and β-subunits of human and bovine homologues, as described in the Examples included herein. If the above is homologous to the corresponding amino acid in human thyroid stimulating hormone, it is considered “human”.

修飾糖タンパク質ホルモンの受容者がヒトである場合の修飾糖タンパク質ホルモンの投与に対する悪い免疫反応の危険性のために、修飾糖タンパク質ホルモンは、好ましくは、スーパーアゴニスト活性の許容不可能な損失を伴わずに考え得る最大程度にヒトアミノ酸配列と相同性を有する。あるいは、修飾糖タンパク質を投与される対象が非ヒトである場合、修飾糖タンパク質ホルモンは、好ましくは、スーパーアゴニスト活性の許容不可能な損失を伴わずに考え得る最大程度に特定の非ヒトアミノ酸配列と相同性を有する。したがって、本発明の好ましい実施態様において、特定のアミノ酸を置換することにより野生型糖タンパク質を修飾してスーパーアゴニスト活性を有する修飾糖タンパク質を構築する場合には、アゴニスト活性を増大しない置換アミノ酸は、その数が10以下、特に9、8、7、6、5、4、3および2又は0となる。   Due to the risk of a bad immune response to administration of the modified glycoprotein hormone when the recipient of the modified glycoprotein hormone is human, the modified glycoprotein hormone is preferably accompanied by an unacceptable loss of superagonist activity. It has homology to the human amino acid sequence to the maximum extent possible. Alternatively, if the subject to whom the modified glycoprotein is administered is non-human, the modified glycoprotein hormone is preferably a specific non-human amino acid sequence to the maximum extent possible without unacceptable loss of superagonist activity. And homology. Therefore, in a preferred embodiment of the present invention, when a wild-type glycoprotein is modified by substituting a specific amino acid to construct a modified glycoprotein having super agonist activity, the substituted amino acid that does not increase agonist activity is: The number is 10 or less, in particular 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3 and 2 or 0.

同様に、「非キメラ」とは、アミノ酸置換基の数が種間の対応するポリペプチドホルモンの対応する位置でのアミノ酸の相違の数の1/2を超えず、したがって修飾ポリペプチドホルモンは、アミノ酸コード配列に基づいて、そのアミノ酸置換が得られる種由来の対応するポリペプチドホルモンより修飾される種の野生型ポリペプチドホルモンに似ていると考えられる。   Similarly, “non-chimeric” means that the number of amino acid substituents does not exceed one half of the number of amino acid differences at the corresponding position of the corresponding polypeptide hormone between species, and thus the modified polypeptide hormone is Based on the amino acid coding sequence, it is believed that it resembles a wild-type polypeptide hormone of a species that is modified from the corresponding polypeptide hormone from the species from which the amino acid substitution is obtained.

さらに別の態様では、本発明は修飾糖タンパク質ホルモンをコードする核酸を提供する。   In yet another aspect, the present invention provides a nucleic acid encoding a modified glycoprotein hormone.

糖タンパク質ホルモンは、種に共通のα−サブユニットと各ホルモンに生物学的特異性を付与する種で異なるβ−サブユニットとからなる構造的に関連したヘテロ二量体であるホルモンのファミリーを包含する。糖タンパク質ホルモンの一般的概説に関しては、Pierce,J.G.et al.,"Glycoprotein hormones:structure and function."Ann.Rev.Biochem.50:465-495(1981)、及び、Combarnous,Y."Molecular basis of the specificity of binding of glycoprotein hormones to their receptors."Endocrine Rev.13:670-691(1992)を参照。このファミリーのホルモンとしては、絨毛性性腺刺激ホルモン(CG)、ルトロピン(黄体形成ホルモン、LH)、フォリトロピン(卵胞刺激ホルモン、FSH)およびチロトロピン(甲状腺刺激ホルモン、TSH)が挙げられる。位置11、13、14、16、17および20からなる群から選択される位置でα−サブユニット中に少なくとも1つの塩基性アミノ酸を有するこれらの糖タンパク質ホルモンは各々、本発明により提供される。   Glycoprotein hormones are a family of hormones that are structurally related heterodimers consisting of an α-subunit common to species and a different β-subunit in species that imparts biological specificity to each hormone. Includes. For a general review of glycoprotein hormones, see Pierce, J.G. et al., “Glycoprotein hormones: structure and function.” Ann. Rev. Biochem. 50: 465-495 (1981) and Combarnous, Y.M. "Molecular basis of the specificity of binding of glycoprotein hormones to their receptors." Endocrine Rev. 13: 670-691 (1992). This family of hormones includes chorionic gonadotropin (CG), lutropin (luteinizing hormone, LH), follitropin (follicle stimulating hormone, FSH) and thyrotropin (thyroid stimulating hormone, TSH). Each of these glycoprotein hormones having at least one basic amino acid in the α-subunit at a position selected from the group consisting of positions 11, 13, 14, 16, 17 and 20 is provided by the present invention.

塩基性アミノ酸は、アミノ酸のリジン、アルギニンおよびヒスチジン、並びにこれら3つのアミノ酸のいずれかに対する修飾体であるあらゆる他の塩基性アミノ酸、普通は天然には見出されない合成塩基性アミノ酸、又は中性pHで正に荷電するあらゆる他のアミノ酸を含む。   Basic amino acids include the amino acids lysine, arginine and histidine, and any other basic amino acids that are modifications to any of these three amino acids, synthetic basic amino acids not normally found in nature, or neutral pH Including any other amino acid that is positively charged.

本発明により提供される糖タンパク質ホルモンは、いくつもの方法で得られる。例えば、糖タンパク質ホルモンをコードするDNA分子は、普通に見出される生物体から単離できる。例えば、ゲノムDNA又はcDNAライブラリーが構築され、当該核酸の存在に関してスクリーニングされる。このようなライブラリーの構築およびスクリーニングの方法は当業界では十分公知であり、構築およびスクリーニング工程を実行するためのキットが市販されている(例えば、Stratagene Cloning Systems,La Jolla,CA)。一旦単離されると、核酸は適切なベクターに直接クローニングされるか、必要な場合には、その後のクローニング工程を促進するよう修飾される。このような修飾工程は一般的なことで、その一例としては、制限部位を含有するオリゴヌクレオチドリンカーの核酸末端への付加が
ある。一般的方法は、Sambrook et al.,"Molecular Cloning,a Laboratory Manual,"Cold Spring Harbor Laboratory Press(1989)に記載されている。
The glycoprotein hormone provided by the present invention can be obtained in a number of ways. For example, a DNA molecule encoding a glycoprotein hormone can be isolated from a commonly found organism. For example, a genomic DNA or cDNA library is constructed and screened for the presence of the nucleic acid. Such library construction and screening methods are well known in the art, and kits for performing the construction and screening steps are commercially available (eg, Stratagene Cloning Systems, La Jolla, Calif.). Once isolated, the nucleic acid is cloned directly into an appropriate vector or, if necessary, modified to facilitate subsequent cloning steps. Such modification steps are common, and one example is the addition of an oligonucleotide linker containing a restriction site to the nucleic acid terminus. General methods are described in Sambrook et al., “Molecular Cloning, a Laboratory Manual,” Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989).

所望の糖タンパク質ホルモンの核酸配列が一旦得られれば、塩基性アミノ酸は、当業界で十分公知の技法により、あらゆる特定アミノ酸位置に配置させることができる。例えば、単数又は複数のアミノ酸位置に渡り、そして非塩基性アミノ酸を塩基性アミノ酸に置換し得るPCRプライマーを設計することができる。次に、糖タンパク質ホルモンのあらゆる位置での塩基性アミノ酸の考え得る多数の組合せのいずれかを得るために、核酸が増幅されて野生型糖タンパク質ホルモンコード配列中に挿入される。あるいは、当業者は、点突然変異誘発のための技法により特定の核酸配列中のあらゆる点に特定の突然変異を導入し得る。一般的方法は、Smith,M."In vitro mutagenesis"Ann.Rev.Gen.,19:423-462(1985)およびZoller,M.J."New molecular biology methods for protein engineering"Curr.Opin.struct.Biol.,1:605-610(1991)に記載されている。   Once the nucleic acid sequence of the desired glycoprotein hormone is obtained, the basic amino acid can be placed at any specific amino acid position by techniques well known in the art. For example, PCR primers can be designed that span one or more amino acid positions and can replace non-basic amino acids with basic amino acids. The nucleic acid is then amplified and inserted into the wild type glycoprotein hormone coding sequence to obtain any of a number of possible combinations of basic amino acids at every position of the glycoprotein hormone. Alternatively, one skilled in the art can introduce a specific mutation at any point in a specific nucleic acid sequence by techniques for point mutagenesis. General methods are described in Smith, M. et al. “In vitro mutagenesis” Ann. Rev. Gen., 19: 423-462 (1985) and Zoller, M.J. “New molecular biology methods for protein engineering” Curr. Opin. struct. Biol., 1: 605-610 (1991).

特定の糖タンパク質ホルモンをコードするDNA分子を得る方法の別の例は、糖タンパク質ホルモンをコードする組換えDNA分子を合成することである。例えば、オリゴヌクレオチド合成法は当業界では一般的なことであり、特定のタンパク質領域をコードするオリゴヌクレオチドは、自動化DNA合成により容易に得られる。二本鎖分子の一本鎖のための核酸は、合成し、その相補的鎖とハイブリダイズさせ得る。結果的に生じる二本鎖分子が適切なベクター中へのクローニングのための内部制限部位又は末端での適切な5'又は3'オーバーハングを有するように、これらのオリゴヌクレオチドを設計し得る。比較的大型のタンパク質をコードする二本鎖分子は、タンパク質の特定領域をコードするいくつかの異なる二本鎖分子を先ず構築し、その後これらのDNA分子を一緒に連結することにより、容易に合成することができる。例えば、Cunningham等("Receptor and Antibody
Epitopes in Human Growth Hormone Identified by Homolog-Scanning Mutagenesis,"Science,243:1330-1336(1989))は、重複および相補的合成オリゴヌクレオチドを先ず構築し、そしてこれらの断片を一緒に連結することにより、ヒト成長ホルモン遺伝子をコードする合成遺伝子を構築した。合成オリゴヌクレオチドからの1057塩基対の合成ウシロドプシン遺伝子の合成を開示したFerretti,et al.,Proc.Nat.Acad.Sci.82:599-603(1986)も参照。この方法で糖タンパク質ホルモンを構築することにより、α−サブユニット、β−サブユニットのいずれか又は両方の単数又は複数のあらゆる特定位置に塩基性アミノ酸を有するあらゆる特定の糖タンパク質ホルモンを、当業者は容易に得られる。合成遺伝子の製造の酵素鋳型反応法を記載した米国特許第5,503,995号も参照。このような技法は当業界では一般的なことであり、十分記載されている。糖タンパク質ホルモンをコードするDNA断片は、次に、下記のようにin vivo又はin vitroで発現される。
Another example of a method for obtaining a DNA molecule encoding a specific glycoprotein hormone is to synthesize a recombinant DNA molecule encoding a glycoprotein hormone. For example, oligonucleotide synthesis methods are common in the art, and oligonucleotides that code for specific protein regions are readily obtained by automated DNA synthesis. Nucleic acids for a single strand of a double-stranded molecule can be synthesized and hybridized with its complementary strand. These oligonucleotides can be designed so that the resulting double-stranded molecule has an internal restriction site or a suitable 5 'or 3' overhang at the end for cloning into a suitable vector. Double-stranded molecules encoding relatively large proteins are easily synthesized by first constructing several different double-stranded molecules encoding specific regions of the protein and then ligating these DNA molecules together can do. For example, Cunningham et al. ("Receptor and Antibody
Epitopes in Human Growth Hormone Identified by Homolog-Scanning Mutagenesis, "Science, 243: 1330-1336 (1989)) first constructed overlapping and complementary synthetic oligonucleotides and ligated these fragments together, A synthetic gene encoding the human growth hormone gene was constructed, Ferretti, et al., Proc. Nat. Acad. Sci. 82: 599-603, which disclosed the synthesis of a 1057 base pair synthetic bovine rhodopsin gene from a synthetic oligonucleotide. See also (1986) By constructing glycoprotein hormones in this way, any particular sugar having a basic amino acid at any particular position in one or more of either the α-subunit, the β-subunit or both. Protein hormones can be readily obtained by those skilled in the art, see also US Pat. . Such techniques quite common in the art, DNA fragments coding for the are well described. Glycoprotein hormones are then expressed in vivo or in vitro as follows.

特定の当該糖タンパク質ホルモンをコードする核酸、又は核酸の一領域が一旦構築され、修飾され、又は単離されれば、その核酸は次に適切なベクター中にクローニングされ、これが野生型および/または修飾糖タンパク質ホルモンのin vivo又はin vitro合成を導く。ベクターは、挿入遺伝子又はハイブリッド遺伝子の転写を導き、調節するのに必要な機能性要素を有するよう意図される。これらの機能性要素としては、プロモーター、プロモーターの上流又は下流の領域、例えばプロモーターの転写活性を調節し得るエンハンサー、複製起点、プロモーターに隣接する挿入体のクローニングを助けるための適切な制限部位、抗生物質耐性遺伝子又はベクターを含有する細胞又は挿入体を含有するベクターを選択するのに役立つその他のマーカー、RNAスプライシング接続部、転写終結領域、あるいは挿入遺伝子又はハイブリッド遺伝子の発現を促進するのに役立つあらゆるその他の領域が挙げられるが、これらに限定されない(一般的には、Sambrook等参照)。   Once a nucleic acid encoding a particular glycoprotein hormone, or a region of the nucleic acid, has been constructed, modified, or isolated, the nucleic acid is then cloned into an appropriate vector, which is wild-type and / or Guides in vivo or in vitro synthesis of modified glycoprotein hormones. The vector is intended to have the functional elements necessary to direct and regulate the transcription of the inserted or hybrid gene. These functional elements include promoters, regions upstream or downstream of the promoter, such as enhancers that can regulate the transcriptional activity of the promoter, origins of replication, suitable restriction sites to aid cloning of the promoter, antibiotics Any other marker, RNA splicing junction, transcription termination region, or anything that helps to promote the expression of the inserted or hybrid gene that helps to select cells containing the substance resistance gene or vector or vector containing the insert Other areas include, but are not limited to (generally see Sambrook et al.).

核酸挿入体の発現に有用な当業者に公知の大腸菌(E.coli)発現ベクターが多数存在す
る。使用に適したその他の微生物宿主としては、桿菌属、例えばBacillus subtilisおよびその他の腸内細菌科、例えばサルモネラ属、セラチア属、および種々のシュードモナス属の種が挙げられる。これらの原核生物宿主中で、典型的には宿主細胞に適合性の発現制御配列(例えば、複製起点)を含有する発現ベクターを作製し得る。さらに、十分公知の多数の種々のプロモーターが存在し、その例としては、例えばラクトースプロモーター系、トリプトファン(Trp)プロモーター系、βラクタマーゼプロモーター系又はラムダファージ由来のプロモーター系がある。プロモーターは、典型的には、任意にオペレーター配列を有して発現を制御し、例えば転写および翻訳を開始および終了するためのリボソーム結合配列を有する。必要な場合には、下流の核酸挿入体の5'側でインフレームのMetコドンの挿入により、アミノ末端メチオニンが提供される。さらに、核酸挿入体のカルボキシ末端エクステンションが、標準的オリゴヌクレオチド突然変異誘発法を用いて除去される。
There are a number of E. coli expression vectors known to those of skill in the art useful for the expression of nucleic acid inserts. Other microbial hosts suitable for use include gonococcal species such as Bacillus subtilis and other Enterobacteriaceae such as Salmonella, Serratia, and various Pseudomonas species. In these prokaryotic hosts, expression vectors can be made that contain expression control sequences that are typically compatible with the host cell (eg, an origin of replication). In addition, there are many well-known various promoters, examples of which include lactose promoter system, tryptophan (Trp) promoter system, β-lactamase promoter system, or promoter system derived from lambda phage. A promoter typically has an operator sequence optionally to control expression, eg, a ribosome binding sequence to initiate and terminate transcription and translation. If required, insertion of an in-frame Met codon 5 ′ to the downstream nucleic acid insert provides an amino terminal methionine. In addition, the carboxy-terminal extension of the nucleic acid insert is removed using standard oligonucleotide mutagenesis methods.

さらに、酵母発現を用いることができる。酵母発現系にはいくつかの利点がある。第一に、酵母分泌系で産生されるタンパク質は正確なジスルフィド対合を示すという証拠がある。第二に、翻訳後グリコシル化が酵母分泌系により効率的に実行される。Saccharomyces cerevisiaeのプレプロα因子リーダー領域(MF"−I遺伝子によりコードされる)は、酵母からのタンパク質分泌を導くのに一般に用いられる(Brake,et al.,"α-Factor-Directed Synthesis and Secretion of Mature Foreign Proteins in Saccharomyces cerevisiae."Proc.Nat.Acad.Sci.,81:4642-4646(1984))。プレプロα因子のリーダー領域は、シグナルペプチドおよびKEX2遺伝子によりコードされる酵母プロテアーゼ(この酵素はLys−Argジペプチド切断シグナル配列のカルボキシ側で前駆体タンパク質を切断する)の認識配列を含むプロ−セグメントを含有する。核酸コード配列は、プレ−プロ−α因子リーダー領域とインフレームで融合し得る。この構築物は次に強力な転写プロモーター、例えばアルコールデヒドロゲナーゼIプロモーター又は解糖プロモーターの制御下に置かれる。核酸コード配列の後には翻訳終結コドンが続き、その後には転写終結シグナルがくる。あるいは、核酸コード配列は、アフィニティークロマトグラフィーによる融合タンパク質の精製を促進するために用いられる二次タンパク質コード配列、例えばSj26又はβガラクトシダーゼに融合される。融合タンパク質の成分を分離するためのプロテアーゼ切断部位の挿入は、酵母中での発現のために用いられる構築物に適用可能である。有効な翻訳後グリコシル化および組換えタンパク質の発現は、バキュウロウイルス系でも成し遂げられる。   In addition, yeast expression can be used. There are several advantages to yeast expression systems. First, there is evidence that proteins produced in the yeast secretion system show correct disulfide pairing. Second, post-translational glycosylation is efficiently performed by the yeast secretion system. The Saccharomyces cerevisiae prepro alpha factor leader region (encoded by the MF "-I gene) is commonly used to direct protein secretion from yeast (Brake, et al.," Α-Factor-Directed Synthesis and Secretion of Mature Foreign Proteins in Saccharomyces cerevisiae. "Proc. Nat. Acad. Sci., 81: 4642-4646 (1984)). The leader region of prepro alpha factor is a yeast protease encoded by the signal peptide and the KEX2 gene (this enzyme The nucleic acid coding sequence may be fused in-frame with the pre-pro-α factor leader region. This construct is then a strong transcriptional promoter, such as an alcohol dehydrogenase I promoter or a glycolytic promoter. The nucleic acid coding sequence is followed by a translation termination codon, followed by a transcription termination signal, or the nucleic acid coding sequence can be used to facilitate purification of the fusion protein by affinity chromatography. A secondary protein coding sequence, such as Sj26 or β-galactosidase, is inserted in. The insertion of a protease cleavage site to separate the components of the fusion protein is applicable to constructs used for expression in yeast. Effective post-translational glycosylation and expression of recombinant proteins is also achieved in the baculovirus system.

哺乳類細胞は、重要な翻訳後修飾、例えば折り畳みおよびシステイン対合、複合炭水化物構造物の付加、および活性タンパク質の分泌に好都合な環境でタンパク質の発現を可能にする。哺乳類細胞中での活性タンパク質の発現に有用なベクターは、強力ウイルスプロモーターとポリアデニル化シグナルとの間のタンパク質コード配列の挿入を特徴とする。ベクターは、ハイグロマイシン耐性、ゲンタマイシン耐性を付与する遺伝子、あるいは選択可能なマーカーとして用いるのに適したその他の遺伝子又は表現型、あるいは遺伝子増幅のためのメトトレキセート耐性を含有し得る。キメラタンパク質コード配列は、メトトレキセート耐性コードベクターを用いるチャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞系中に、又は適切な選択マーカーを用いるその他の細胞系中に導入される。形質転換細胞中のベクターDNAの存在は、サザンブロット分析により確証される。挿入コード配列に対応するRNAの産生は、ノーザンブロッド分析により確認される。インタクトヒトタンパク質を分泌可能なその他の多数の適切な宿主細胞系が当業界で開発されており、その例としては、CHO細胞系、HeLa細胞、骨髄腫細胞系,Jurkat細胞等が挙げられる。これらの細胞のための発現ベクターは、発現制御配列、例えば複製の起点、プロモーター、エンハンサーおよび必要な情報プロセッシング部位、例えばリボソーム結合部位、RNAスプライシング部位、ポリアデニル化部位および転写ターミネーター配列を含み得る。好ましい発現制御配列は、イムノグロブリン遺伝子、SV40、アデノウイルス、ウシパ
ピローマウイルス等に由来するプロモーターである。当該核酸セグメントを含有するベクターは、細胞宿主の種類によって変わる十分公知の方法により宿主中に移される。例えば、塩化カルシウム形質転換は一般に原核生物細胞に対して利用されるが、一方リン酸カルシウム、DEAEデキストランまたはリポフェクチン介在性トランスフェクションや電気穿孔法は、他の細胞宿主に用いられる。
Mammalian cells allow protein expression in an environment favorable to important post-translational modifications such as folding and cysteine pairing, addition of complex carbohydrate structures, and secretion of active proteins. Vectors useful for the expression of active proteins in mammalian cells are characterized by the insertion of protein coding sequences between a strong viral promoter and a polyadenylation signal. Vectors may contain hygromycin resistance, genes that confer gentamicin resistance, or other genes or phenotypes suitable for use as selectable markers, or methotrexate resistance for gene amplification. The chimeric protein coding sequence is introduced into a Chinese hamster ovary (CHO) cell line using a methotrexate resistant coding vector or other cell line using an appropriate selectable marker. The presence of vector DNA in the transformed cells is confirmed by Southern blot analysis. Production of RNA corresponding to the inserted coding sequence is confirmed by Northern blot analysis. Many other suitable host cell lines capable of secreting intact human proteins have been developed in the art, examples of which include CHO cell lines, HeLa cells, myeloma cell lines, Jurkat cells, and the like. Expression vectors for these cells can include expression control sequences such as origins of replication, promoters, enhancers and necessary information processing sites such as ribosome binding sites, RNA splicing sites, polyadenylation sites and transcription terminator sequences. Preferred expression control sequences are promoters derived from immunoglobulin genes, SV40, adenovirus, bovine papilloma virus and the like. The vector containing the nucleic acid segment is transferred into the host by a well-known method that varies depending on the type of cell host. For example, calcium chloride transformation is commonly utilized for prokaryotic cells, while calcium phosphate, DEAE dextran or lipofectin mediated transfection and electroporation methods are used for other cellular hosts.

哺乳類細胞中の遺伝子の発現のための代替的ベクター、ヒトγインターフェロン、組織プラスミノーゲンアクチベーター、VIII凝固因子、B型肝炎ウイルス表面抗原、プロテアーゼNexinl、および好酸性主要塩基性タンパク質の発現のために開発されたものと同様のものが用いられる。さらに、ベクターはCMVプロモーター配列、および哺乳類細胞(例えばCOS−7)中の挿入核酸の発現に利用可能なポリアデニル化シグナルを含み得る。   For expression of alternative vectors for expression of genes in mammalian cells, human gamma interferon, tissue plasminogen activator, VIII clotting factor, hepatitis B virus surface antigen, protease Nexinl, and eosinophilic major basic protein The same ones developed in the previous section are used. In addition, the vector can include a CMV promoter sequence and a polyadenylation signal available for expression of the inserted nucleic acid in mammalian cells (eg, COS-7).

遺伝子又はハイブリッド遺伝子の発現は、in vivo又はin vitroによる。in vivo合成は、ベクターのための宿主として役立つ原核生物又は真核生物細胞を形質転換することを包含する。原核生物発現ベクター中に挿入される修飾糖タンパク質ホルモンの例は、本明細書中の実施例の項に示されている。   Expression of the gene or hybrid gene is in vivo or in vitro. In vivo synthesis involves transforming prokaryotic or eukaryotic cells that serve as hosts for the vector. Examples of modified glycoprotein hormones that are inserted into prokaryotic expression vectors are given in the Examples section herein.

あるいは、遺伝子の発現はin vitro発現系で起こし得る。例えば、比較的大量のmRNAを合成するのに一般的に用いられるin vitro転写系が市販されている。このようなinvitro転写系では、糖タンパク質ホルモンをコードする核酸は、転写プロモーターに隣接して発現ベクター中にクローニングされる。例えば、BluescriptIIクローニングおよび発現ベクターは、強力な原核生物転写プロモーターと側面を接するマルチクローニング部位を含有する(Stratagene Cloning Systems,La Jolla,CA)。BluescriptベクターのようなDNA鋳型からのin vitroRNA合成のために必要な試薬をすべて含有するキットが利用できる(Stratagene Cloning Systems,La Jolla,CA)。このような系によりin vitroで産生されるRNAは次に、in vitroで翻訳されて、所望の糖タンパク質ホルモンを産生する(Stratagene Cloning Systems,La Jolla,CA)。   Alternatively, gene expression can occur in an in vitro expression system. For example, in vitro transcription systems commonly used to synthesize relatively large amounts of mRNA are commercially available. In such an in vitro transcription system, a nucleic acid encoding a glycoprotein hormone is cloned into an expression vector adjacent to the transcription promoter. For example, the Bluescript II cloning and expression vector contains a multicloning site flanked by a strong prokaryotic transcription promoter (Stratagene Cloning Systems, La Jolla, Calif.). Kits are available that contain all the reagents necessary for in vitro RNA synthesis from a DNA template, such as the Bluescript vector (Stratagene Cloning Systems, La Jolla, CA). The RNA produced in vitro by such a system is then translated in vitro to produce the desired glycoprotein hormone (Stratagene Cloning Systems, La Jolla, CA).

糖タンパク質ホルモンの別の製造方法は、タンパク質化学技法により、2つのペプチド又はポリペプチドを一緒に結合させることである。例えば、ペプチド又はポリペプチドは、Fmoc(9−フルオレニルメチルオキシカルボニル)又はBoc(tert−ブチルオキシカルボニル)(Applied Biosystems,Inc.,FosterCity,CA)化学を用いて一般に利用可能な実験室装置を用いて、化学的に合成される。ハイブリッド糖タンパク質ホルモンに対応するペプチド又はポリペプチドが標準化学反応により合成されるということは、当業者は容易に理解し得る。例えば、ペプチド又はポリペプチドを合成し、その合成樹脂から切断せず、一方、ハイブリッドペプチドの他方の断片を合成し、その後樹脂から切り離し、それにより他の断片上では機能的にブロックされている末端基を露呈する。ペプチド縮合反応により、これら2つの断片はそれらのカルボキシおよびアミノ末端でそれぞれペプチド結合により共有結合されて、ハイブリッドペプチドを形成するGrant,G.A.,"Synthetic Peptides:A User Guide,"W.H.Freeman and Co.,N.Y.(1992)およびBodansky,M.and Trost,B.,Ed.,"Principles of Peptide Synthesis,"Springer-Verlag Inc.,N.Y.(1993))。あるいは、ペプチド又はポリペブチドは前記のようにin vivoで別々に合成される。単離されると、これら別々のペプチド又はポリペプチドは同様の縮合反応により糖タンパク質ホルモンを生成するために結合される。   Another method for producing glycoprotein hormones is to link two peptides or polypeptides together by protein chemistry techniques. For example, a peptide or polypeptide can be prepared using commonly available laboratory equipment using Fmoc (9-fluorenylmethyloxycarbonyl) or Boc (tert-butyloxycarbonyl) (Applied Biosystems, Inc., Foster City, CA) chemistry. Is synthesized chemically. One skilled in the art can readily appreciate that peptides or polypeptides corresponding to hybrid glycoprotein hormones are synthesized by standard chemical reactions. For example, a peptide or polypeptide is synthesized and not cleaved from its synthetic resin, while the other fragment of the hybrid peptide is synthesized and then cleaved from the resin, thereby functionally blocked on the other fragment. Expose the group. Through the peptide condensation reaction, these two fragments are covalently joined by peptide bonds at their carboxy and amino termini, respectively, to form hybrid peptides. Grant, GA, “Synthetic Peptides: A User Guide,” WHFreeman and Co., NY (1992) and Bodansky, M. and Trost, B., Ed., "Principles of Peptide Synthesis," Springer-Verlag Inc., NY (1993)). Alternatively, peptides or polypeptides are synthesized separately in vivo as described above. Once isolated, these separate peptides or polypeptides are combined to produce a glycoprotein hormone by a similar condensation reaction.

例えば、クローン化又は合成ペプチドセグメントの酵素的連結により、短いペプチド断片を容易に連結させて、大ペプチド断片、ポリペプチド又は全タンパク質ドメインを生成し得る(Abrahmsen,L.,et al.,Biochemistry,30:4151(1991))。あるいは、合成ペプチドの本来の化学連結を利用して短いペプチド断片からより大きいペプチド又はポリペ
プチドを合成的に構築し得る。この方法は、2工程化学反応からなる(Dawson,et al.,"Synthesis of Proteins by Native Chemical Ligation,"Science,266:776-779(1994))。第一工程は、非保護合成ペプチド−α−チオエステルとアミノ末端Cys残基を含有する別の非保護ペプチドセグメントとを化学選択的に反応させて初期共有生成物としてチオエステル結合中間体を生成する反応である。反応条件を変えずに、この中間体は自発性迅速分子内反応を経て、連結部位に本来のペプチド結合を形成する。タンパク質分子の全合成へのこのネイティブ化学的連結法の適用は、ヒトインターロイキン8(IL−8)の調製により例示される(Clark-Lewis,I.,et al.,FEBS Lett.,307:97(1987),Clark-Lewis,I.,et al.,J.Biol.Chem.,269:16075(1994),Clark-Lewis,I.,et al.,Biochemistry,30:3128(1991)、および、Rajarathnam,K.,et al.,Biochemistry,29:1689(1994))。
For example, short peptide fragments can be easily ligated to produce large peptide fragments, polypeptides, or whole protein domains by enzymatic ligation of cloned or synthetic peptide segments (Abrahmsen, L., et al., Biochemistry, 30: 4151 (1991)). Alternatively, larger peptides or polypeptides can be constructed synthetically from short peptide fragments utilizing the natural chemical linkage of synthetic peptides. This method consists of a two-step chemical reaction (Dawson, et al., “Synthesis of Proteins by Native Chemical Ligation,” Science, 266: 776-779 (1994)). The first step is a reaction that chemoselectively reacts an unprotected synthetic peptide-α-thioester with another unprotected peptide segment containing an amino-terminal Cys residue to produce a thioester-linked intermediate as an initial covalent product It is. Without changing the reaction conditions, this intermediate undergoes a spontaneous rapid intramolecular reaction to form the original peptide bond at the linking site. Application of this native chemical ligation method to total synthesis of protein molecules is exemplified by the preparation of human interleukin 8 (IL-8) (Clark-Lewis, I., et al., FEBS Lett., 307: 97 (1987), Clark-Lewis, I., et al., J. Biol. Chem., 269: 16075 (1994), Clark-Lewis, I., et al., Biochemistry, 30: 3128 (1991), And Rajarathnam, K., et al., Biochemistry, 29: 1689 (1994)).

あるいは、非保護ペプチドセグメントは化学的に結合され得るが、この場合、化学的連結の結果ペプチドセグメント間に形成された結合は非天然(非ペプチド)結合である(Schnolzer,M.,et al.,Science,256:221(1992))。この技法は、タンパク質ドメインのアナログ並びに十分な生物学的活性を有する大量の相対的に純粋なタンパク質を合成するために用いられている(deLisle Milton,R.C.,et al.,"Techniques in Protein Chemistry IV,"Academic Press,New York,pp.257-267(1992))。   Alternatively, unprotected peptide segments can be chemically linked, in which case the bond formed between the peptide segments as a result of chemical ligation is a non-natural (non-peptide) bond (Schnolzer, M., et al. , Science, 256: 221 (1992)). This technique has been used to synthesize protein domain analogs as well as large quantities of relatively pure proteins with sufficient biological activity (deLisle Milton, RC, et al., “Techniques in Protein Chemistry IV "Academic Press, New York, pp. 257-267 (1992)).

本発明はさらに、スーパーアゴニスト又はアンタゴニスト活性を有する修飾糖タンパク質ホルモンの断片を提供する。本発明のポリペプチド断片は、そのポリペプチド断片を産生し得る発現系中にポリペプチドをコードする核酸をクローニングすることにより得られる組換えタンパク質である。例えば、β−サブユニットと一緒に糖タンパク質ホルモン受容体と相互作用して糖タンパク質ホルモンに関連した生物学的効果を生じ得る糖タンパク質ホルモンの活性ドメインを決定し得る。一例では、糖タンパク質ホルモンの活性あるいは結合特異性又は親和性に関与しないことが分かっているアミノ酸は、それぞれの活性を損失させずに欠失される。   The present invention further provides fragments of modified glycoprotein hormones having super agonist or antagonist activity. The polypeptide fragment of the present invention is a recombinant protein obtained by cloning a nucleic acid encoding a polypeptide into an expression system capable of producing the polypeptide fragment. For example, the active domain of a glycoprotein hormone can be determined that can interact with a glycoprotein hormone receptor together with the β-subunit to produce a biological effect associated with the glycoprotein hormone. In one example, amino acids that are known not to be involved in glycoprotein hormone activity or binding specificity or affinity are deleted without loss of their respective activities.

例えば、アミノ又はカルボキシ末端アミノ酸が引き続いて天然又は修飾糖タンパク質ホルモンから除かれ、それぞれの活性は多数の利用可能なアッセイの1つで試験される。別の例では、修飾糖タンパク質の断片が、α又はβ−サブユニットの特定の位置で、少なくとも1つのアミノ酸で天然アミノ酸が置換された修飾ホルモンを包み、そしてアミノ末端又はカルボキシ末端アミノ酸の一部は、あるいはホルモンの内部領域で、修飾糖タンパク質ホルモンの精製を促進し得るポリペプチド断片又はその他の部分、例えばビオチンで置き換えられている。例えば、修飾糖タンパク質は、2つのポリペプチド断片をコードするそれぞれの核酸を、コード領域の発現がハイブリッドポリペプチドを生じるように発現ベクター中にクローニングするペプチド化学により、マルトース結合タンパク質に融合される。ハイブリッドポリペブチドは、それをアミロースアフィニティカラムに通してアフィニティ精製し、次にハイブリッドポリペプチドを特異的プロテアーゼXa因子で切断することにより、修飾糖タンパク質はマルトース結合領域から分離される(例えば、New England Biolabs Product Catalog,1996,pg.164参照)。   For example, the amino or carboxy terminal amino acid is subsequently removed from the natural or modified glycoprotein hormone and each activity is tested in one of a number of available assays. In another example, a fragment of a modified glycoprotein encloses a modified hormone in which a natural amino acid is replaced with at least one amino acid at a specific position of the α or β-subunit, and a part of the amino-terminal or carboxy-terminal amino acid Or in the internal region of the hormone is replaced with a polypeptide fragment or other moiety that can facilitate the purification of the modified glycoprotein hormone, such as biotin. For example, a modified glycoprotein is fused to a maltose binding protein by peptide chemistry that clones each nucleic acid encoding two polypeptide fragments into an expression vector such that expression of the coding region results in a hybrid polypeptide. The hybrid polypeptide is affinity purified through an amylose affinity column, and the modified glycoprotein is then separated from the maltose binding region by cleaving the hybrid polypeptide with a specific protease factor Xa (eg, New England Biolabs Product Catalog, 1996, pg. 164).

糖タンパク質ホルモンの活性断片は直接合成されるか、又はより大きな糖タンパク質ホルモンの化学的又は機械的分解により得られる。活性断片は、天然アミノ酸配列由来の少なくとも約5つの連続アミノ酸のアミノ酸配列で、関連活性、例えば結合又は調節活性を有するものと定義される。   Active fragments of glycoprotein hormones can be synthesized directly or obtained by chemical or mechanical degradation of larger glycoprotein hormones. An active fragment is an amino acid sequence of at least about 5 contiguous amino acids derived from a natural amino acid sequence and is defined as having an associated activity, such as binding or regulatory activity.

断片は、他の配列と結びついていてもそうでなくても、ペプチドの活性が、修飾糖タンパク質ホルモンと比較して、有意に変化又は損傷を受けない限り、特定領域又は特定アミノ酸残基の挿入、欠失、置換又はその他の選択的修飾を含む。これらの修飾は、ジスルフ
ィド結合し得るアミノ酸を除去/付加するとか、その生物寿命を増大するといったような、いくつかの付加的特性を提供し得る。いかなる場合にも、ペプチドは生物活性特性、例えば結合活性、結合ドメインでの結合の調節等を保有しなければならない。糖タンパク質ホルモンの機能性又は活性領域は、ホルモンの特定領域の突然変異誘発、並びにその後の発現および発現ポリペプチドの試験により確認し得る。このような方法は当業者には明らかであり、その例としては、受容体をコードする核酸の特定部位の突然変異誘発が挙げられる(Zoller,M.J.等)。
Fragments can be inserted into specific regions or specific amino acid residues as long as the activity of the peptide is not significantly altered or damaged compared to modified glycoprotein hormones, whether or not associated with other sequences. , Deletions, substitutions or other selective modifications. These modifications may provide a number of additional properties such as removing / adding amino acids that can be disulfide bonded or increasing their lifespan. In any case, the peptide must possess bioactive properties such as binding activity, modulation of binding at the binding domain, and the like. The functionality or active region of a glycoprotein hormone can be confirmed by mutagenesis of a specific region of the hormone and subsequent testing of the expression and expression polypeptide. Such methods will be apparent to those skilled in the art, examples of which include mutagenesis of specific sites in the nucleic acid encoding the receptor (Zoller, MJ, et al.).

本発明の一実施態様では、ヒト糖タンパク質ホルモンは、位置11、13、14、16、17および20からなる群から選択される位置でα−サブユニット中に少なくとも1つの塩基性アミノ酸を有する。一実施態様では、ヒト糖タンパク質ホルモンは、位置11に塩基性アミノ酸を有する。別の実施態様では、ヒト糖タンパク質ホルモンは、位置13に塩基性アミノ酸を有する。別の実施態様では、ヒト糖タンパク質ホルモンは、位置14に塩基性アミノ酸を有する。別の実施態様では、ヒト糖タンパク質ホルモンは、位置16に塩基性アミノ酸を有する。別の実施態様では、ヒト糖タンパク質ホルモンは、位置17に塩基性アミノ酸を有する。別の実施態様では、ヒト糖タンパク質ホルモンは、位置20に塩基性アミノ酸を有する。本発明の別の実施態様では、位置11、13、14、16および20の塩基性アミノ酸はリジンである。本発明のさらに別の実施態様では、位置17の塩基性アミノ酸はアルギニンである。   In one embodiment of the invention, the human glycoprotein hormone has at least one basic amino acid in the α-subunit at a position selected from the group consisting of positions 11, 13, 14, 16, 17, and 20. In one embodiment, the human glycoprotein hormone has a basic amino acid at position 11. In another embodiment, the human glycoprotein hormone has a basic amino acid at position 13. In another embodiment, the human glycoprotein hormone has a basic amino acid at position 14. In another embodiment, the human glycoprotein hormone has a basic amino acid at position 16. In another embodiment, the human glycoprotein hormone has a basic amino acid at position 17. In another embodiment, the human glycoprotein hormone has a basic amino acid at position 20. In another embodiment of the invention, the basic amino acid at positions 11, 13, 14, 16 and 20 is lysine. In yet another embodiment of the invention, the basic amino acid at position 17 is arginine.

本発明はさらに、位置11、13、14、16、17および20からなる群から選択される任意の2つの位置の組合せでα−サブユニット中に塩基性アミノ酸を有するヒト糖タンパク質ホルモンを提供する。例えば、塩基性アミノ酸は、位置11と13、又は位置11と14、又は位置11と16、又は位置11と17、又は位置11と20、又は位置13と14、又は位置13と17、又は位置14と16、又は位置14と17,又は位置14と20、又は位置16と17、又は位置17と20に存在する。本発明の一実施態様では、ヒト糖タンパク質ホルモンは、位置16および13に塩基性アミノ酸を有する。本発明の別の実施態様では、ヒト糖タンパク質ホルモンは、位置20および13に塩基性アミノ酸を有する。さらに別の実施態様では、ヒト糖タンパク質ホルモンは位置16と20に塩基性アミノ酸を有する。   The present invention further provides a human glycoprotein hormone having a basic amino acid in the α-subunit at the combination of any two positions selected from the group consisting of positions 11, 13, 14, 16, 17 and 20. . For example, a basic amino acid can be at positions 11 and 13, or positions 11 and 14, or positions 11 and 16, or positions 11 and 17, or positions 11 and 20, or positions 13 and 14, or positions 13 and 17, or positions. 14 and 16, or positions 14 and 17, or positions 14 and 20, or positions 16 and 17, or positions 17 and 20. In one embodiment of the invention, the human glycoprotein hormone has basic amino acids at positions 16 and 13. In another embodiment of the invention, the human glycoprotein hormone has basic amino acids at positions 20 and 13. In yet another embodiment, the human glycoprotein hormone has basic amino acids at positions 16 and 20.

本発明はさらに、位置11、13、14、16、17および20からなる群から選択される任意の3つの位置の組合せでα−サブユニット中に塩基性アミノ酸を有するヒト糖タンパク質ホルモンを提供する。例えば、塩基性アミノ酸は、位置11、13および14、又は位置11、13および16、又は位置11、13および17、又は位置11、13および20、又は位置11、14および16、又は位置11、14および17、又は位置11、14および20、又は位置11、16および17、又は位置11、16および20、又は位置11、17および20、又は位置13、14および16、又は位置13、14および17、又は位置13、14および20、又は位置13、16および17、又は位置13、17および20、又は位置14、16および17、又は位置14、16および20、又は位置14、17および20、又は位置16、17および20に存在する。本発明の好ましい一実施態様では、ヒト糖タンパク質ホルモンは、位置13、16および20に塩基性アミノ酸を有する。本発明の別の実施態様では、ホルモンは甲状腺刺激ホルモンである。本発明の別の実施態様では、ホルモンは卵胞刺激ホルモンである。本発明の別の実施態様では、ホルモンは黄体形成ホルモンである。本発明の別の実施態様では、ホルモンは絨毛性性腺刺激ホルモンである。本発明のさらに別の実施態様では、位置11、13、14、16、17および20からなる群から選択される任意の3つの位置の塩基性アミノ酸は、リジンである。   The present invention further provides a human glycoprotein hormone having a basic amino acid in the α-subunit in any combination of three positions selected from the group consisting of positions 11, 13, 14, 16, 17, and 20. . For example, the basic amino acid can be located at positions 11, 13, and 14, or positions 11, 13 and 16, or positions 11, 13 and 17, or positions 11, 13 and 20, or positions 11, 14 and 16, or position 11, 14 and 17, or positions 11, 14 and 20, or positions 11, 16 and 17, or positions 11, 16 and 20, or positions 11, 17 and 20, or positions 13, 14 and 16, or positions 13, 14 and 17, or positions 13, 14 and 20, or positions 13, 16 and 17, or positions 13, 17 and 20, or positions 14, 16 and 17, or positions 14, 16 and 20, or positions 14, 17 and 20. Or at positions 16, 17 and 20. In one preferred embodiment of the invention, the human glycoprotein hormone has basic amino acids at positions 13, 16 and 20. In another embodiment of the invention, the hormone is thyroid stimulating hormone. In another embodiment of the invention, the hormone is a follicle stimulating hormone. In another embodiment of the invention, the hormone is luteinizing hormone. In another embodiment of the invention, the hormone is chorionic gonadotropin. In yet another embodiment of the invention, the basic amino acid at any three positions selected from the group consisting of positions 11, 13, 14, 16, 17, and 20 is lysine.

本発明はさらに、位置11、13、14、16、17および20からなる群から選択さ
れる位置でα−サブユニット中に少なくとも3つの塩基性アミノ酸を有するヒト甲状腺刺激ホルモンであって、β−サブユニットの位置58、63および69からなる群から選択される少なくとも1つの位置に塩基性アミノ酸を有するものも提供する。本発明の一実施態様では、甲状腺刺激ホルモンはβ−サブユニットの位置58に塩基性アミノ酸を有する。本発明の別の実施態様では、甲状腺刺激ホルモンはβ−サブユニットの位置63に塩基性アミノ酸を有する。本発明の別の実施態様では、甲状腺刺激ホルモンはβ−サブユニットの位置69に塩基性アミノ酸を有する。本発明の別の実施態様では、甲状腺刺激ホルモンは、β−サブユニットの位置58、63および69の各々に塩基性アミノ酸を有する。本発明のさらに別の実施態様では、β−サブユニットの位置58、63および69からなる群から選択される少なくとも1つの位置での塩基性アミノ酸は、アルギニンである。
The present invention further relates to a human thyroid stimulating hormone having at least three basic amino acids in the α-subunit at a position selected from the group consisting of positions 11, 13, 14, 16, 17 and 20, comprising β- Also provided are those having a basic amino acid at at least one position selected from the group consisting of subunit positions 58, 63 and 69. In one embodiment of the invention, the thyroid stimulating hormone has a basic amino acid at position 58 of the β-subunit. In another embodiment of the invention, the thyroid stimulating hormone has a basic amino acid at position 63 of the β-subunit. In another embodiment of the invention, the thyroid stimulating hormone has a basic amino acid at position 69 of the β-subunit. In another embodiment of the invention, the thyroid stimulating hormone has a basic amino acid at each of positions 58, 63 and 69 of the β-subunit. In yet another embodiment of the invention, the basic amino acid at at least one position selected from the group consisting of positions 58, 63 and 69 of the β-subunit is arginine.

本発明はさらに、位置11、13、14、16、17および20からなる群から選択される任意の4つの位置のすべての組合せでα−サブユニット中に塩基性アミノ酸を有するヒト糖タンパク質ホルモンを提供する。当業者は、考えられる利用可能な組合せを容易に決定するであろう。一実施態様では、ヒト糖タンパク質ホルモンは位置11、13、16および20に塩基性アミノ酸を有する。別の実施態様では、ヒト糖タンパク質ホルモンは位置11、13、17および20に塩基性アミノ酸を有する。別の実施態様では、ヒト糖タンパク質ホルモンは位置13、14、17および20に塩基性アミノ酸を有する。好ましい実施態様では、ヒト糖タンパク質ホルモンは位置13、14、16および20に塩基性アミノ酸を有する。本発明のさらに別の実施態様では、位置11、13、14、16、17および20からなる群から選択される任意の4つの位置の塩基性アミノ酸は、リジンである。   The present invention further provides a human glycoprotein hormone having a basic amino acid in the α-subunit at any combination of any four positions selected from the group consisting of positions 11, 13, 14, 16, 17 and 20. provide. Those skilled in the art will readily determine the possible available combinations. In one embodiment, the human glycoprotein hormone has basic amino acids at positions 11, 13, 16 and 20. In another embodiment, the human glycoprotein hormone has basic amino acids at positions 11, 13, 17 and 20. In another embodiment, the human glycoprotein hormone has basic amino acids at positions 13, 14, 17 and 20. In a preferred embodiment, the human glycoprotein hormone has basic amino acids at positions 13, 14, 16 and 20. In yet another embodiment of the invention, the basic amino acid at any four positions selected from the group consisting of positions 11, 13, 14, 16, 17, and 20 is lysine.

本発明はさらに、位置11、13、14、16、17および20からなる群から選択される任意の5つの位置のすべての組合せでα−サブユニット中に塩基性アミノ酸を有するヒト糖タンパク質ホルモンを提供する。当業者は、考えられる利用可能な組合せを容易に決定するであろう。一実施態様では、ヒト糖タンパク質ホルモンは位置13、14、16、17および20に塩基性アミノ酸を有する。別の実施態様では、ヒト糖タンパク質ホルモンは位置11、13、14、16および20に塩基性アミノ酸を有する。本発明のさらに別の実施態様では、位置11、13、14、16、17および20からなる群から選択される任意の5つの位置の塩基性アミノ酸は、リジンおよびアルギニンからなる群から選択される。   The present invention further provides a human glycoprotein hormone having a basic amino acid in the α-subunit at any combination of any five positions selected from the group consisting of positions 11, 13, 14, 16, 17 and 20. provide. Those skilled in the art will readily determine the possible available combinations. In one embodiment, the human glycoprotein hormone has basic amino acids at positions 13, 14, 16, 17 and 20. In another embodiment, the human glycoprotein hormone has basic amino acids at positions 11, 13, 14, 16 and 20. In yet another embodiment of the invention, the basic amino acid at any five positions selected from the group consisting of positions 11, 13, 14, 16, 17, and 20 is selected from the group consisting of lysine and arginine. .

本発明はさらに、位置11、13、14、16、17および20の6つの位置のすべておいてα−サブユニット中に塩基性アミノ酸を有するヒト糖タンパク質ホルモンを提供する。   The invention further provides a human glycoprotein hormone having a basic amino acid in the α-subunit at all six positions 11, 13, 14, 16, 17, and 20.

別の態様では、本発明は位置11、13、14、16、17および20からなる群から選択される少なくとも1つの位置でα−サブユニット中に塩基性アミノ酸を有するヒト糖タンパク質ホルモンであって、このホルモンはヒト甲状腺刺激ホルモンであり、β−サブユニットの位置58、63および69からなる群から選択される少なくとも1つの位置に塩基性アミノ酸が存在するものを提供する。本発明の一実施態様では、ヒト糖タンパク質ホルモンはヒト甲状腺刺激ホルモンのβ−サブユニットの位置58に塩基性アミノ酸を有する。本発明の別の実施態様では、ヒト糖タンパク質ホルモンはヒト甲状腺刺激ホルモンのβ−サブユニットの位置63に塩基性アミノ酸を有する。本発明の別の実施態様では、ヒト糖タンパク質ホルモンはヒト甲状腺刺激ホルモンのβ−サブユニットの位置69に塩基性アミノ酸を有する。本発明の別の実施態様では、ヒト糖タンパク質ホルモンは、ヒト甲状腺刺激ホルモンのβ−サブユニットの位置58、63および69の各々に塩基性アミノ酸を有する。本発明のさらに別の実施態様では、位置58、63および69からなる群から選択される位置での塩基性アミノ酸は、アルギニンである。   In another aspect, the invention is a human glycoprotein hormone having a basic amino acid in the α-subunit at at least one position selected from the group consisting of positions 11, 13, 14, 16, 17, and 20. This hormone is a human thyroid stimulating hormone and provides the presence of a basic amino acid at at least one position selected from the group consisting of positions 58, 63 and 69 of the β-subunit. In one embodiment of the invention, the human glycoprotein hormone has a basic amino acid at position 58 of the β-subunit of human thyroid stimulating hormone. In another embodiment of the invention, the human glycoprotein hormone has a basic amino acid at position 63 of the β-subunit of human thyroid stimulating hormone. In another embodiment of the invention, the human glycoprotein hormone has a basic amino acid at position 69 of the β-subunit of human thyroid stimulating hormone. In another embodiment of the invention, the human glycoprotein hormone has a basic amino acid at each of positions 58, 63 and 69 of the β-subunit of human thyroid stimulating hormone. In yet another embodiment of the invention, the basic amino acid at a position selected from the group consisting of positions 58, 63 and 69 is arginine.

別の態様では、本発明はヒト卵胞刺激ホルモン、ヒト黄体形成ホルモン又はヒト絨毛性性腺刺激ホルモンである糖タンパク質ホルモンであって、ヒト甲状腺刺激ホルモンのβ−サブユニットの位置58、63および69に対応する、いずれか糖タンパク質ホルモンのβ−サブユニット中の位置からなる群から選択される少なくとも1つの位置に塩基性アミノ酸を含有するものを提供する。このアプローチは、非ヒトにも等しく当てはまる。例えば、2つのウシ糖タンパク質ホルモンのβ−サブユニットアミノ酸配列を比較して、配列の相違に基づいて、あらゆるサブユニットに対して置換がなされ得る。   In another aspect, the present invention is a glycoprotein hormone that is human follicle stimulating hormone, human luteinizing hormone or human chorionic gonadotropin, at positions 58, 63 and 69 of the β-subunit of human thyroid stimulating hormone. A corresponding one containing a basic amino acid at at least one position selected from the group consisting of positions in the β-subunit of any glycoprotein hormone is provided. This approach applies equally to non-humans. For example, the β-subunit amino acid sequences of two bovine glycoprotein hormones can be compared and substitutions can be made for any subunit based on sequence differences.

他の糖タンパク質ホルモンのβ−サブユニットのどの部位がヒト甲状腺刺激ホルモンのβ−サブユニットの位置58、63および69に対応するかを、当業者は容易に決定し得る。例えば、Ward,et al.,:Bellet,D and Bidard,J.M.(eds)"Structure-function relationships of gonadotropins"Serono Symposium Publications,Raven Press,New York,65:1-19(1990)を参照。ここでは、26の種々の糖タンパク質ホルモンβ−サブユニットのアミノ酸配列が並べられ、比較されている。したがって、当業者は、他の糖タンパク質ホルモンのこれらの部位の非塩基性アミノ酸を塩基性アミノ酸に容易に置換し得る。   One skilled in the art can readily determine which sites of the β-subunit of other glycoprotein hormones correspond to positions 58, 63 and 69 of the β-subunit of human thyroid stimulating hormone. See, for example, Ward, et al.,: Bellett, D and Bidard, J. M. (eds) “Structure-function relationships of gonadotropins” Serono Symposium Publications, Raven Press, New York, 65: 1-19 (1990). Here, the amino acid sequences of 26 different glycoprotein hormone β-subunits are aligned and compared. Thus, one skilled in the art can readily substitute non-basic amino acids at these sites of other glycoprotein hormones with basic amino acids.

同様に、本発明は、糖タンパク質ホルモンが、他のいずれかのヒト糖タンパク質ホルモンの同一位置に対応する、糖タンパク質ホルモンのβ−サブユニット中の位置からなる群から選択される少なくとも1つの位置に塩基性アミノ酸を有するあらゆるヒト糖タンパク質を提供する。例えばヒト黄体形成ホルモンおよびヒト絨毛性性腺刺激ホルモンのβ−サブユニットのアミノ酸配列を比較し、2つのβ−サブユニット間のアミノ酸の相違に基づいて、これらのいずれかの糖タンパク質ホルモンの選択部位で置換を成し得る。このアプローチは、非ヒトにも等しく当てはまる。   Similarly, the invention relates to at least one position selected from the group consisting of a position in the β-subunit of a glycoprotein hormone, wherein the glycoprotein hormone corresponds to the same position of any other human glycoprotein hormone. All human glycoproteins having basic amino acids are provided. For example, comparing the amino acid sequences of the β-subunits of human luteinizing hormone and human chorionic gonadotropin, and based on the amino acid differences between the two β-subunits, the selected site of either of these glycoprotein hormones Can be substituted. This approach applies equally to non-humans.

本発明はさらに、野生型ヒト糖タンパク質を上回る活性を示す修飾ヒト糖タンパク質であって、野生型ヒト糖タンパク質を上回る活性を示す非ヒト糖タンパク質ホルモンの塩基性アミノ酸の位置に対応する位置で置換される同一のアミノ酸を含有するものを提供する。   The present invention further provides a modified human glycoprotein that exhibits an activity that exceeds that of the wild-type human glycoprotein, and is substituted at a position corresponding to the position of the basic amino acid of the non-human glycoprotein hormone that exhibits an activity that exceeds the wild-type human glycoprotein Provided that contain the same amino acid.

野生型ヒト糖タンパク質を上回る活性を有する非ヒト糖タンパク質ホルモンは、あらゆる非ヒト種であることができる。例えば、非ヒト種はウシであってもよい。(例えば、Benua,R.S.,et al.,"An 18 year study of the use of beef thyrotropin to increase I-131 uptake in metastatic thyroid cancer."J.Nucl.Med.5:796-801(1964)およびHershman,J.M.,et al.,"Serum thyrotropin(TSH)levels after thyroid ablation compared with TSH levels after exogenous bovine TSH:implications for I-131 treatment of thyroid carcinoma."J.Clin.Endocrinol.Metab.34:814-818(1972)参照)。あるいは、非ヒト種はウマ、ブタ、ヒツジ等であることもできる。本明細書中の実施例には、27の種の10〜21のアミノ酸領域の配列が記載されている。   The non-human glycoprotein hormone having activity over the wild type human glycoprotein can be any non-human species. For example, the non-human species may be bovine. (For example, Benua, RS, et al., “An 18 year study of the use of beef thyrotropin to increase I-131 uptake in metastatic thyroid cancer.” J. Nucl. Med. 5: 796-801 (1964) and Hershman. , JM, et al., “Serum thyrotropin (TSH) levels after thyroid ablation compared with TSH levels after exogenous bovine TSH: implications for I-131 treatment of thyroid carcinoma.” J. Clin. Endocrinol. Metab. (See 1972). Alternatively, the non-human species can be horses, pigs, sheep and the like. In the examples herein, the sequences of 10-21 amino acid regions of 27 species are described.

本発明はさらに、同一の種由来の野生型糖タンパク質ホルモンを上回る活性を示す修飾糖タンパク質ホルモンであって、野生型糖タンパク質ホルモンを上回る活性を示す別の種からの糖タンパク質ホルモンの塩基性アミノ酸の位置に対応する位置に置換された同一のアミノ酸を含有するものを提供する。したがって、その活性を増大するよう修飾されている糖タンパク質は、非ヒト種由来のものである。例えば、ブタ糖タンパク質ホルモンをウシ糖タンパク質ホルモンと比較して、ブタとウシの配列が異なる位置にアミノ酸置換を有するブタ糖タンパク質ホルモンを設計し、選択された変化を有するブタ糖タンパク質ホルモンを構築し、修飾ブタ糖タンパク質ホルモンをブタに投与し得る。あるいは、修飾される糖タンパク質はウシのものであってもよい。   The present invention further provides a modified glycoprotein hormone that exhibits an activity over that of a wild-type glycoprotein hormone derived from the same species, and a basic amino acid of a glycoprotein hormone from another species that exhibits an activity over that of a wild-type glycoprotein hormone Those containing the same amino acid substituted at a position corresponding to the position of. Thus, glycoproteins that have been modified to increase their activity are derived from non-human species. For example, comparing porcine glycoprotein hormones with bovine glycoprotein hormones, designing porcine glycoprotein hormones with amino acid substitutions at different positions in the porcine and bovine sequences and constructing porcine glycoprotein hormones with selected changes. The modified porcine glycoprotein hormone can be administered to the pig. Alternatively, the modified glycoprotein may be bovine.

本発明はさらに、同一の種由来の野生型糖タンパク質ホルモンを上回る活性を有する修飾糖タンパク質ホルモンであって、修飾糖タンパク質ホルモンは、野生型糖タンパク質ホルモンを上回る活性を示す同一種由来の異なる糖タンパク質ホルモンの塩基性アミノ酸の位置に対応する位置に置換された同一のアミノ酸を含有するものを提供する。例えば、ヒト甲状腺刺激ホルモン及びヒト絨毛性性腺刺激ホルモンのβサブユニットを比較して、あらゆる配列多様性に基づいて、これらのβサブユニットのいずれかにもアミノ酸置換を成し得る。当然、ホルモン受容体特異性は依然として保持される必要があるため、修飾糖タンパク質ホルモンの活性を一般的に増大又は低減する変化だけが意図される。このようなβサブユニット修飾の例は本明細書に含まれる実施例に説明されており、そこでは、塩基性アミノ酸は、ヒト甲状腺刺激ホルモンとヒト絨毛性性腺刺激ホルモンとの間の配列比較に基づいて、ヒト甲状腺刺激ホルモンの位置58及び63で置換される。   The present invention further provides a modified glycoprotein hormone having an activity exceeding that of a wild-type glycoprotein hormone derived from the same species, wherein the modified glycoprotein hormone is a different sugar derived from the same species exhibiting an activity exceeding that of the wild-type glycoprotein hormone. What contains the same amino acid substituted in the position corresponding to the position of the basic amino acid of protein hormone is provided. For example, comparing the beta subunits of human thyroid stimulating hormone and human chorionic gonadotropin, amino acid substitutions can be made in any of these beta subunits based on any sequence diversity. Of course, since hormone receptor specificity still needs to be retained, only changes that generally increase or decrease the activity of modified glycoprotein hormones are contemplated. Examples of such β subunit modifications are described in the Examples included herein, where basic amino acids are used for sequence comparisons between human thyroid stimulating hormone and human chorionic gonadotropin. Based on substitutions at positions 58 and 63 of human thyroid stimulating hormone.

修飾は、野生型糖タンパク質の単数又は複数の任意の特定位置の非塩基性アミノ酸の塩基性アミノ酸による置換をいう。本発明の好ましい実施態様では、これらの修飾は非塩基性アミノ酸をリジンで置換することを包含する。   Modification refers to the replacement of a basic amino acid with an abasic amino acid at any particular position in the wild-type glycoprotein. In a preferred embodiment of the invention, these modifications include replacing non-basic amino acids with lysine.

野生型糖タンパク質ホルモンに対する単数又は複数の修飾の効果は、多数の方法で確認できる。例えば、修飾糖タンパク質でトランスフェクトされた細胞中での環状AMP(cAMP)産生が測定され、野生型糖タンパク質ホルモンでトランスフェクトされた同様の細胞のcAMP産生と比較できる。あるいは、修飾糖タンパク質でトランスフェクトされた細胞中のプロゲステロン産生が測定され、野生型糖タンパク質ホルモンでトランスフェクトされた同様の細胞のプロゲステロン産生と比較できる。あるいは、修飾糖タンパク質ホルモンの活性が受容体結合アッセイ、チミジン取込みアッセイ、又はT4分泌アッセイにより測定できる。修飾糖タンパク質ホルモンの活性を測定するためのこのようなアッセイの具体例は、本明細書中の実施例の項に記載されている。当業者は、野生型又は修飾糖タンパク質ホルモンのいずれかの活性を測定するために用いるためのあらゆる適切なアッセイを容易に決定し得る。 The effect of the modification or modifications on the wild type glycoprotein hormone can be confirmed in a number of ways. For example, cyclic AMP (cAMP) production in cells transfected with modified glycoproteins can be measured and compared to cAMP production of similar cells transfected with wild-type glycoprotein hormones. Alternatively, progesterone production in cells transfected with the modified glycoprotein can be measured and compared to progesterone production in similar cells transfected with the wild-type glycoprotein hormone. Alternatively, it can be measured activity Receptor binding assay of the modified glycoprotein hormone, thymidine incorporation assay, or by T 4 secretion assay. Specific examples of such assays for measuring the activity of modified glycoprotein hormones are described in the Examples section herein. One skilled in the art can readily determine any suitable assay to use to measure the activity of either wild-type or modified glycoprotein hormones.

本発明の一実施態様では、修飾糖タンパク質ホルモンは野生型糖タンパク質ホルモンの活性の少なくとも3倍の活性を有する。この活性増大は、前記の、そして本明細書中の実施例に説明されたいずれかの技法により、あるいは当業者が容易に確定するようなその他の任意の適切なアッセイで、測定される。活性は、もちろん変化するので、アッセイ毎に又は細胞系毎に一致しなければならないというわけではない。例えば、本明細書中の実施例の項に記載したように、ヒト糖タンパク質ホルモンのαサブユニット中のP16K突然変異の相対的効力は、cAMPアッセイで野生型糖タンパク質ホルモンの活性と比較した場合、約6.4倍高かった。しかしながら、プロゲステロン放出アッセイでは、効力は約3.4倍、Vmaxは1.6倍であった。この特異的修飾は、少なくとも1つのアッセイでは、少なくとも約3倍の活性を示し、したがって少なくとも3倍の活性を有する糖タンパク質を示す。   In one embodiment of the invention, the modified glycoprotein hormone has an activity that is at least three times that of the wild-type glycoprotein hormone. This increase in activity is measured by any of the techniques described above and in the examples herein, or in any other suitable assay as readily determined by one skilled in the art. The activity will of course vary and does not have to match from assay to assay or from cell line to cell line. For example, as described in the Examples section herein, the relative potency of the P16K mutation in the α subunit of human glycoprotein hormones is compared to the activity of wild-type glycoprotein hormones in a cAMP assay. , About 6.4 times higher. However, in the progesterone release assay, potency was about 3.4 times and Vmax was 1.6 times. This specific modification is at least about 3-fold active in at least one assay, and thus indicates a glycoprotein having at least 3-fold activity.

別のアミノ酸位置を修飾するために、ヒト及び非ヒト由来の糖タンパク質ホルモン配列を標準的コンピューターソフトウエアプログラム、例えばDNASIS(Hitachi Software Engineering Co.Ltd.)を用いて整列させることができる。ヒト及び非ヒト糖タンパク質ホルモンの間で異なるアミノ酸残基を、次に、前記の技法を用いて置換し、その結果生じた糖タンパク質ホルモンを、前記のアッセイの1つを用いてアッセイする。   To modify another amino acid position, glycoprotein hormone sequences from human and non-human can be aligned using standard computer software programs such as DNASIS (Hitachi Software Engineering Co. Ltd.). Amino acid residues that differ between human and non-human glycoprotein hormones are then substituted using the techniques described above, and the resulting glycoprotein hormones are assayed using one of the aforementioned assays.

治療される又は修飾糖タンパク質ホルモンを投与される対象は、ヒト又はあらゆる非ヒト哺乳類であり得る。例えば、修飾糖タンパク質ホルモンスーパーアゴニストは、これらの糖タンパク質ホルモンをウシに投与することによりウシの過排卵に用い得る。   The subject to be treated or administered a modified glycoprotein hormone can be a human or any non-human mammal. For example, modified glycoprotein hormone superagonists may be used for bovine superovulation by administering these glycoprotein hormones to cows.

単数又は複数のあらゆる特定位置の非塩基性アミノ酸を塩基性アミノ酸に置換するのに用いられる方法は、糖タンパク質ホルモンアンタゴニストを設計するためにも用い得る。特異的置換を行い、これらの修飾糖タンパク質ホルモンの活性をモニタリングすることにより、修飾が活性低減を示す糖タンパク質ホルモンを産生したか否かを決定し得る。これらの糖タンパク質ホルモンアゴニストは、受容体代謝回転率、糖タンパク質ホルモンに対する受容体親和性といったようなホルモン受容体の試験に、あるいはグレーブズ病の治療といった治療手法、そして受胎能制御に用い得る。   The methods used to replace abasic amino acids at any particular position or positions with basic amino acids can also be used to design glycoprotein hormone antagonists. By making specific substitutions and monitoring the activity of these modified glycoprotein hormones, it can be determined whether the modification produced glycoprotein hormones that exhibit reduced activity. These glycoprotein hormone agonists can be used to test hormone receptors such as receptor turnover rate, receptor affinity for glycoprotein hormones, therapeutic techniques such as the treatment of Graves' disease, and fertility control.

本発明はさらに、治療量の本発明の糖タンパク質ホルモンを対象に投与することを含む、対象における糖タンパク質ホルモン活性に関連した症状の治療方法を提供する。これらの症状には、糖タンパク質ホルモン活性に関連したあらゆる症状が含まれる。これらの症状の例としては、排卵不全(ovalatory disfunction)、黄体期欠損(luteal phase defect)、原因不明不妊(unexplained infertility)、雄性因子不妊(male facter infertility)、時限性受胎(time-limited conception)が挙げられるが、これらに限定されない。   The present invention further provides a method of treating a condition associated with glycoprotein hormone activity in a subject comprising administering to the subject a therapeutic amount of a glycoprotein hormone of the present invention. These symptoms include any symptom associated with glycoprotein hormone activity. Examples of these symptoms include ovalatory disfunction, luteal phase defect, unexplained infertility, male facter infertility, time-limited conception. However, it is not limited to these.

別の例では、糖タンパク質ホルモンは甲状腺癌を診断及び治療するために投与され得る。例えば、ウシTSHのヒト被験者への投与を用いて、甲状腺組織中の131Iの取込みを刺激し、甲状腺癌を治療する(Meier,C.A.,et al.,"Diagnostic use of Recombinant Human Thyrotropin in Patients with Thyroid Carcinoma(Phase I/II Study)."J.Clin.Endocrinol.Metabol.78:22(1994))。 In another example, glycoprotein hormones can be administered to diagnose and treat thyroid cancer. For example, administration of bovine TSH to human subjects is used to stimulate 131 I uptake in thyroid tissue to treat thyroid cancer (Meier, CA, et al., “Diagnostic use of Recombinant Human Thyrotropin in Patients with Thyroid Carcinoma (Phase I / II Study). "J. Clin. Endocrinol. Metabol. 78:22 (1994)).

当業者は、投与するための、そして重量、サイズ、特定症状の重症度、及び対象それ自体の種類に依っている有効量を容易に決定し得る。治療的有効量は、一般的な最適化法により、容易に決定し得る。本発明は、野生型と比較して活性の増大した糖タンパク質ホルモンを提供する。これらの修飾糖タンパク質ホルモンは、野生型糖タンパク質ホルモンと比較して低用量の投与量で同様の治療効果を達成し得るか、あるいは野生型糖タンパク質ホルモンと同用量で投与されると治療効果の増大を成し遂げ得る。   One of skill in the art can readily determine the effective amount for administration and depending on the weight, size, severity of the particular condition, and the type of subject itself. A therapeutically effective amount can be readily determined by common optimization methods. The present invention provides glycoprotein hormones with increased activity compared to wild type. These modified glycoprotein hormones can achieve similar therapeutic effects at lower doses compared to wild-type glycoprotein hormones, or are therapeutically effective when administered at the same dose as wild-type glycoprotein hormones. An increase can be achieved.

糖タンパク質ホルモンが経口投与されるか、非経口投与か、又は他の投与方法によるかによって、プロスタグランジンの投与は、固体、半固体又は液体投与形態、例えば錠剤、ピル、カプセル、粉末、液体、クリーム及び懸濁液等、好ましくは正確な用量の供給に適した単位用量形態で行える。糖タンパク質ホルモンは、医薬的に許容可能な担体と組合せた有効量の選択糖タンパク質を含んでもよく、さらに、他の医薬、製剤、担体、アジュバント、希釈剤等を含んでもよい。「初薬的に許容可能」とは、生物学的に又はその他望ましくない物質でないこと、即ち物質が許容不可能な生物学的作用を引き起こしたり、又は許容不可能な形態で糖タンパク質ホルモンと相互作用することなく、選択糖タンパク質ホルモンと一緒に個体に投与され得ることを意味する。このような投与形態を調製する実際的方法は、当業者には公知であるか、又は明らかであろう(例えば、Remington's Pharmaceutical Sciences,latest edition(Mack Publishing Co.,Easton,PA)参照)。   Depending on whether the glycoprotein hormone is administered orally, parenterally, or by other methods of administration, prostaglandins can be administered in solid, semi-solid or liquid dosage forms such as tablets, pills, capsules, powders, liquids , Creams and suspensions, preferably in unit dosage forms suitable for accurate dosage delivery. A glycoprotein hormone may comprise an effective amount of a selected glycoprotein in combination with a pharmaceutically acceptable carrier, and may further comprise other medicaments, formulations, carriers, adjuvants, diluents, and the like. “Primarily acceptable” means that the substance is not biologically or otherwise undesirable, that is, the substance causes an unacceptable biological action or interacts with a glycoprotein hormone in an unacceptable form. It means that it can be administered to an individual together with a selected glycoprotein hormone without acting. Practical methods for preparing such dosage forms will be known or apparent to those skilled in the art (see, eg, Remington's Pharmaceutical Sciences, latest edition (Mack Publishing Co., Easton, PA)).

別の態様では、本発明は、補助量の本発明の糖タンパク質ホルモンを投与することを含む、対象の生殖を補助する方法を提供する。例えば、孤立性性腺刺激ホルモン不全(IGD)を有する対象では、修飾卵胞刺激ホルモン(フォリトロピン)及び黄体形成ホルモン(ルトロピン)が対象に投与されて、正常な性腺機能を回復する。糖タンパク質ホルモン、例えばFSH及びLHは雌性生殖生理学には欠くことのできないものであり、これらの糖タンパク質ホルモンを対象に投与して、多数の生殖障害を克服し、それにより生殖を補助し得る、ということは当業者には広く公知である。   In another aspect, the present invention provides a method of assisting reproduction in a subject comprising administering an auxiliary amount of a glycoprotein hormone of the present invention. For example, in a subject with isolated gonadotropin deficiency (IGD), modified follicle stimulating hormone (folytropin) and luteinizing hormone (lutropin) are administered to the subject to restore normal gonadal function. Glycoprotein hormones, such as FSH and LH, are essential to female reproductive physiology, and these glycoprotein hormones can be administered to subjects to overcome numerous reproductive disorders and thereby assist in reproduction. This is widely known to those skilled in the art.

遺伝子治療は、本発明の修飾糖タンパク質ホルモンを用いてホルモン障害を治療するも
う一つのアプローチである。このアプローチでは、遺伝子が細胞中で発現され、それらの細胞のその後の世代が導入遺伝子を発現できるように、修飾糖タンパク質ホルモンをコードする遺伝子を、例えば生殖系細胞又は体細胞中に導入し得る。例えば、あらゆる特定の性腺刺激ホルモンが卵巣細胞、又はその前駆体中に挿入されて、排卵を増強し得る。あるいは、甲状腺刺激ホルモンのスーパーアゴニストをコードする遺伝子を保有する甲状腺細胞を、甲状腺癌を有する個体に導入すると、甲状腺癌の放射性ヨウ素取込みを刺激するためのTSHの継続投与の必要がなくなる。コード配列を送達するのに適したベクターは、当業界で十分公知である。例えば、ベクターは、ウイルス、例えばアデノウイルス、アデノ随伴ウイルス、レトロウイルス又は非ウイルス、例えば陽イオン性リポソームである。
Gene therapy is another approach to treating hormonal disorders using the modified glycoprotein hormones of the present invention. In this approach, a gene encoding a modified glycoprotein hormone can be introduced into, for example, a germline cell or somatic cell so that the gene is expressed in the cells and subsequent generations of those cells can express the transgene. . For example, any specific gonadotropin can be inserted into ovarian cells, or precursors thereof, to enhance ovulation. Alternatively, when a thyroid cell carrying a gene encoding a thyroid-stimulating hormone superagonist is introduced into an individual having thyroid cancer, the need for continuous administration of TSH to stimulate radioiodine uptake of thyroid cancer is eliminated. Suitable vectors for delivering the coding sequence are well known in the art. For example, the vector is a virus, such as an adenovirus, an adeno-associated virus, a retrovirus or a non-virus, such as a cationic liposome.

本発明により提供されるような修飾糖タンパク質ホルモンは、甲状腺組織または性腺組織への治療薬のターゲッティングデリバリーのために、あるいはある種の新生物の治療に用い得る。   Modified glycoprotein hormones as provided by the present invention may be used for targeted delivery of therapeutic agents to thyroid tissue or gonadal tissue or for the treatment of certain neoplasms.

さらに別の態様では、本発明はヒトホルモンの超活性非キメラアナログの構築方法であって、別の種由来のより活性なホモログのアミノ酸配列をヒトホルモンと比較し、ヒトホルモン中のアミノ酸を他の種由来の対応するアミノ酸で置換し、置換ヒトホルモンの活性を測定して、置換ヒトホルモンから超活性アナログを選択することを含む方法を提供する。ヒトホルモンの超活性アナログは、その活性が野生型ホルモンの対応する活性を上回るあらゆるアナログを含む。例えば、トレオニンからリジンへの、αサブユニット中の位置11でのヒト甲状腺刺激ホルモンの修飾(T11K)は、in vitroで培養したJP09細胞のcAMP産生の相対的増大を引き起こす(本明細書中の実施例に記載した表II参照)。したがって、ヒト甲状腺刺激ホルモンのこの修飾は、野生型ヒト甲状腺刺激ホルモンの超活性アナログをもたらす。上記のように、別の種由来のホモログの活性を測定し、その活性をヒトホルモンの活性と比較し、次に配列させた配列を比較してアミノ酸配列の相違を決定し、次に別の種由来のホルモン中の適切なアミノ酸でヒトホルモン中の対応する位置のアミノ酸を置き換え、次に前記の技法の1つにより修飾ヒトホルモンの活性を測定し、そして次に修飾ヒトホルモンの活性を野生型ヒトホルモンと比較して、それにより置換ヒトホルモンから超活性アナログを選択することにより、修飾を作り出すために置換すべき特定の単数又は複数のアミノ酸を決定し得る。   In yet another aspect, the present invention provides a method for constructing a superactive non-chimeric analog of a human hormone, comparing the amino acid sequence of a more active homolog from another species with human hormone, and replacing the amino acid in the human hormone with other amino acids. A method comprising the step of substituting the corresponding amino acid from the species and measuring the activity of the substituted human hormone and selecting a superactive analog from the substituted human hormone. Superactive analogs of human hormone include any analog whose activity exceeds the corresponding activity of wild type hormone. For example, modification of human thyroid-stimulating hormone (T11K) from threonine to lysine at position 11 in the α subunit causes a relative increase in cAMP production in JP09 cells cultured in vitro (see herein). See Table II in the examples). Thus, this modification of human thyroid stimulating hormone results in a superactive analog of wild type human thyroid stimulating hormone. As described above, the activity of a homologue from another species is measured, the activity is compared with the activity of a human hormone, the sequenced sequences are then compared to determine amino acid sequence differences, and Replace the amino acid at the corresponding position in the human hormone with the appropriate amino acid in the species-derived hormone, then measure the activity of the modified human hormone by one of the techniques described above, and then determine the activity of the modified human hormone in the wild By selecting superactive analogs from substituted human hormones, as compared to type human hormones, one can determine the particular amino acid or amino acids to be substituted to create a modification.

アミノ酸置換のすべての組合せを用いて、糖タンパク質スーパーアゴニストを生成し得る。例えば、中性アミノ酸を塩基性又は酸性アミノ酸で置換し得る。あるいは、塩基性アミノ酸を酸性又は中性アミノ酸で置換するか、あるいは酸性アミノ酸を中性又は塩基性アミノ酸で置換し得る。当業者は、前記のように、あるアミノ酸での別のアミノ酸の置換は、糖タンパク質ホルモン又は糖タンパク質ホルモンの一部をコードするヌクレオチド配列の核酸レベルであるか、あるいはポリペプチドレベルであることを認識できる。ヒトホルモンはすべて、この方法により、そして選択されたその超活性アナログにより修飾される。特に、ヒトホルモンは糖タンパク質ホルモンである。   All combinations of amino acid substitutions can be used to produce glycoprotein superagonists. For example, neutral amino acids can be substituted with basic or acidic amino acids. Alternatively, basic amino acids can be replaced with acidic or neutral amino acids, or acidic amino acids can be replaced with neutral or basic amino acids. One skilled in the art will recognize that substitution of another amino acid with one amino acid, as described above, may be at the nucleic acid level of a nucleotide sequence encoding a glycoprotein hormone or a portion of a glycoprotein hormone, or at the polypeptide level. Can be recognized. All human hormones are modified by this method and by the superactive analog selected. In particular, the human hormone is a glycoprotein hormone.

ヒトαサブユニットのCys10とPro21との間の配列を、突然変異誘発のための一次標的として選択した(図1)。hCGベースの相同性モデリングは、αサブユニットのこの領域がすべての糖タンパク質ホルモンのβサブユニットから距離があり、いくつかの表面露出残基を含有し、そしてPro16とSer19との間に1回転の310−ヘリックスを含む、ということを示唆した1。ヒトαサブユニットは位置11、13、16、17及び20でウシと異なり(図1a)、これらの変化のうちの4つ(Thr11→Lys、Gln13→Lys、Pro16→Lys及びGln20→Lys)は非保存性である。PCR増幅を用いて、高等類人猿(チンパンジー−Pan troglodytes、オランウータン−Pongo pygmaeus)、低級類人猿(テナガザル−Hylobates sp.)、旧世界猿(ヒヒPapio
anubis)を含めたいくつかの霊長類のαサブユニット中の11〜20領域の配列を決定し、それらを従来公知の哺乳類配列、例えば、アカゲザル(Macaca mulatta;旧世界猿)、マーモセット(Callithrix jacchus;新世界猿)及びヒトと比較した(図1a)。異なる種間の同時比較は、この領域の塩基性残基が霊長類進化の相対的に遅い時期に置換された、ということを示唆した。アカゲザルαサブユニットでは、位置11、16及び20のLys残基及び位置13のArg残基をコードし2、ヒヒ配列は位置16のGlnをコードするが、一方テナガザル配列は位置13にHisの弱塩基性イミダゾリウム基を1つだけ含有する(図1a)。明らかに、この領域の正荷電アミノ酸のクラスターは脊椎動物進化の間に保持され、修飾されたが、しかし高等類人猿及びヒト配列中には認められない。αサブユニットの11〜20領域の正荷電残基の漸進的排除は、旧世界猿からのヒト科動物(ヒト及び類人猿)の進化的分岐と一致する。この領域が受容体との結合を調節し得るという我々の仮説は、以下の事項によりさらに支持された。1)bTSH中のTyr21のヨウ素化への最高反応性3、2)hCGにおける抗原決定因子のマッピング4、3)個々のサブユニットのアシル化5、無水酢酸による標識6及びペジレーション(pegylation)により試験した場合の有効ホルモン−受容体相互反応のためのヒツジ及びヒトαサブユニットのLysのアミノ基の役割。
The sequence between the human α subunit Cys10 and Pro21 was selected as the primary target for mutagenesis (FIG. 1). hCG-based homology modeling indicates that this region of the α subunit is distant from the β subunit of all glycoprotein hormones, contains several surface exposed residues, and makes one rotation between Pro16 and Ser19 of 3 10 - including a helix, suggesting that 1. The human α subunit differs from bovine at positions 11, 13, 16, 17 and 20 (FIG. 1a), and four of these changes (Thr11 → Lys, Gln13 → Lys, Pro16 → Lys and Gln20 → Lys) are Non-conservative. Using PCR amplification, higher apes (chimpanzees-Pan troglodytes, orangutans-Pongo pygmaeus), lower apes (Lena gibbons-Hylobates sp.), Old world monkeys (baboon Papio)
The sequences of the 11-20 regions in several primate α subunits, including anubis), were determined, and they were previously known mammalian sequences such as rhesus monkeys (Macaca mulatta), marmosets (Callithrix jacchus) Compared to New World Monkey) and human (FIG. 1a). Simultaneous comparisons between different species suggested that basic residues in this region were replaced at a relatively late stage in primate evolution. In rhesus α subunit encodes Arg residues Lys residue and position 13 position 11, 16 and 20 2, but baboon sequence encodes a Gln in position 16, whereas gibbon sequence WEAK His in position 13 Contains only one basic imidazolium group (FIG. 1a). Apparently, a cluster of positively charged amino acids in this region was retained and modified during vertebrate evolution, but not found in higher apes and human sequences. The gradual exclusion of positively charged residues in the 11-20 region of the α subunit is consistent with the evolutionary branching of the humanoids (human and apes) from the Old World monkey. Our hypothesis that this region could regulate receptor binding was further supported by: 1) highest reactivity to iodination of Tyr21 in bTSH 3 2) mapping of antigenic determinants in hCG 4 3) acylation of individual subunits 5 , labeling 6 with acetic anhydride 6 and pegylation The role of the amino group of the sheep and human α subunit Lys for effective hormone-receptor interactions when tested.

したがって、正荷電Lys残基をヒトαサブユニットのCys10〜Pro21領域に挿入した(図1b)。他の2つの領域もさらに突然変異誘発した(表I)。TSHβサブユニットにおける単一非保存性Leu69→Arg突然変異を、同様の配列比較に基づいて作った。   Therefore, a positively charged Lys residue was inserted into the Cys10-Pro21 region of the human α subunit (FIG. 1b). The other two regions were further mutagenized (Table I). A single non-conserved Leu69 → Arg mutation in the TSHβ subunit was made based on similar sequence comparisons.

突然変異の効果
野生型(WT)又は突然変異ヒトα及びhTSHβ7又はhCGβのcDNAの種々の組合せでのCHO−K1細胞中への同時トランスフェクションは、14のhTSH及び11のhCGヘテロ二量体の発現を引き起こした(表I)。多数の他の突然変異誘発試験8,9に対照的に、突然変異体の発現は一般的にWTに匹敵するものであった。T11K、Q13K、P16K、Q20K、Q50P及びQ13K+P16K+Q20KのhTSH α突然変異体は、WT−hTSHより高いレベルで発現された。したがって、これらの進化的に正しいと思われる突然変異はhTSH又はhCG分子の合成を、大規模に損なわなかったが、しかしある場合にはホルモン産生を促すことがある。
Effect of mutations Co-transfection into CHO-K1 cells with various combinations of wild-type (WT) or mutant human α and hTSHβ 7 or hCGβ cDNA resulted in 14 hTSH and 11 hCG heterodimers. (Table I). In contrast to many other mutagenesis studies 8,9 , mutant expression was generally comparable to WT. T11K, Q13K, P16K, Q20K, Q50P and Q13K + P16K + Q20K hTSH α mutants were expressed at higher levels than WT-hTSH. Thus, these evolutionarily correct mutations did not significantly impair the synthesis of hTSH or hCG molecules, but in some cases may stimulate hormone production.

種々のバイオアッセイを用いて、hTSH及びhCG突然変異体の相対的効力及び効率を比較した。cAMP産生を刺激するWT及び突然変異体hTSHの能力を、安定トランスフェクト化ヒトTSH受容体を有するCHO−JP09細胞で試験した。このアッセイは、単一αサブユニット突然変異体における下記の順序の効力を示した。P16K(WTの1/6のEC50)≧Q20K>Q13K>T11K>WT−hTSH≒Q50P≒R67K(表II)。WT及び突然変異体hTSHの受容体結合活性を、ブタ甲状腺膜に対する競合的結合アッセイで評価した。cAMP刺激と一致して、以下の順序の効力が観察された。P16K(WTの5倍の親和性)>Q20K≧Q13K>T11K>WT−hTSH≒Q50P≒R67K(表II)。したがって、JP09細胞で観察された単一突然変異体の効力の増大は、TSH受容体に対する親和性の増大と直接相関した。最も注目すべきことには、11〜20領域におけるLys残基への各突然変異は活性の実質的増大を引き起こしたが、しかしこの決定的領域の外側の変化は受容体結合親和性及び生物活性に全く(R67K、Q50P)影響を及ぼさなかった(表II)。hTSHのアミノ酸13、16及び20のアラニン突然変異誘発はホルモン活性を有意に変えなかったが、このことは、他の種の相同性ホルモン中に存在する塩基性アミノ酸の選択的再形成のみが機能的変化を引き起こしたことを示す。さらに、αSer43のArgへの交換及びαHis90及びαLys91の置換は、これらの残基がhTSH生物活性にとってはhCG生物活性にとって程重要ではなかったということを示し、このことは、塩基性残基のホルモン特異的及び
部位特異的役割を強調する9
Different bioassays were used to compare the relative potency and efficiency of hTSH and hCG mutants. The ability of WT and mutant hTSH to stimulate cAMP production was tested in CHO-JP09 cells with stably transfected human TSH receptors. This assay showed the following order of potency in a single α subunit mutant: P16K (EC 50 of 1/6 of WT) ≧ Q20K>Q13K>T11K> WT−hTSH≈Q50P≈R67K (Table II). The receptor binding activity of WT and mutant hTSH was assessed in a competitive binding assay for porcine thyroid membrane. Consistent with cAMP stimulation, the following order of efficacy was observed. P16K (5 times the affinity of WT)> Q20K ≧ Q13K>T11K> WT−hTSH≈Q50P≈R67K (Table II). Thus, the increased potency of a single mutant observed in JP09 cells directly correlated with increased affinity for the TSH receptor. Most notably, each mutation to a Lys residue in the 11-20 region caused a substantial increase in activity, but changes outside of this critical region indicate receptor binding affinity and biological activity. (R67K, Q50P) had no effect (Table II). Alanine mutagenesis of amino acids 13, 16 and 20 of hTSH did not significantly alter hormonal activity, only that selective re-formation of basic amino acids present in other species of homologous hormones was functional. That caused the change. Furthermore, the replacement of αSer43 with Arg and the replacement of αHis90 and αLys91 indicated that these residues were not as important for hTSH biological activity as for hCG biological activity, indicating that the basic residue hormone Emphasize specific and site-specific roles 9 .

組合せ突然変異を有するスーパーアゴニスト
効力の最高増大に別々に関与したLys残基の作用をさらに調べるために、多数の置換を含有する突然変異体が作成された。最も活性な突然変異体を図2及び3に示す。二重Pro16→Lys+Gln20→Lys及び三重Pro16→Lys+Gln20→Lys+Gln13→Lys突然変異体は、それぞれWT−hTSHの12及び24倍の活性を示し、TSHβサブユニットのLeu69→Arg置換後は35倍まで効力がさらに増大した(図2a)。Glu14→Lys置換(マグロ配列中に存在するこの位置のLys)を含めた付加的最適化は、95倍までの生物活性のさらなる増大を引き起こした。これらの最も有効な多重突然変異体は、効能を少なくとも1.5倍上げた(最大反応)(図2b)。これらの増大は、ブタ並びにヒトTSH受容体に結合してFRTL−5細胞(図2e)での増殖並びに培養ヒト甲状腺小胞でのT3産生を誘発するhTSH突然変異体の能力を試験することにより確認された。特に、Pro16→Lys+Gln20→Lys+Gln13→Lys/WT−hTSHβ及びPro16→Lys+Gln20→Lys+Gln13→Lys/Leu69→Arg突然変異体はそれぞれ、FRTL−5細胞における3H−チミジン取込みの最大刺激の半分を得るためにはWT−hTSHの1/18及び1/27の濃度を要した(図2e)。TSH生物活性に及ぼす多重突然変異の相乗効果は、αサブユニットの13〜20領域でのLys残基の受容体との局所的共働に限定されなかったが、しかしβサブユニットの反対側ループでのArg69の関与を伴った(表II)。
Superagonists with combinatorial mutations To further investigate the effects of Lys residues that were separately involved in the highest increase in potency, mutants containing multiple substitutions were made. The most active mutant is shown in FIGS. Double Pro16-> Lys + Gln20-> Lys and triple Pro16-> Lys + Gln20-> Lys + Gln13-> Lys mutants show 12 and 24-fold activity of WT-hTSH, respectively, and up to 35-fold more effective after replacement of Leu69-> Arg in TSHβ subunit Further increased (Fig. 2a). Additional optimization including the Glu14 → Lys substitution (Lys at this position present in the tuna sequence) caused a further increase in biological activity up to 95-fold. These most effective multiple mutants increased potency by at least 1.5 times (maximum response) (FIG. 2b). These increases, testing the ability of hTSH mutants to induce T 3 production in proliferation as well as cultured human thyroid follicles in FRTL-5 cells bind to porcine as well as human TSH receptor (Fig. 2e) Confirmed by In particular, Pro16-> Lys + Gln20-> Lys + Gln13-> Lys / WT-hTSHβ and Pro16-> Lys + Gln20-> Lys + Gln13-> Lys / Leu69-> Arg mutants to obtain half the maximum stimulation of 3 H-thymidine incorporation in FRTL-5 cells, respectively. Required concentrations of 1/18 and 1/27 of WT-hTSH (FIG. 2e). The synergistic effect of multiple mutations on TSH biological activity was not limited to local cooperation with the receptor for Lys residues in the 13-20 region of the α subunit, but the opposite loop of the β subunit With involvement of Arg69 in (Table II).

Figure 0004081130
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これらの知見は、動物モデルでさらに確認された。マウスにおけるPro16→Lys、Gln20→Lys及びGln13→Lys hTSH突然変異体の1回注入は、WT−hTSHより有意に高く血清T4を増大した。さらに、Pro16→Lys+Gln20→Lys+Gln13→Lys/WT−hTSHβ及びPro16→Lys+Gln20→Lys+Gln13→Lys/Leu69→Arg突然変異体も、WT−hTSHと比較して、より高いT4レベルを生じた(図2f)。マウスに静注後6時間目のhTSH血清レベルは同様で、hTSHアナログはWTと比較して代謝クリアランス速度に大きな差異を示さなかった。 These findings were further confirmed in animal models. One injection of Pro16 → Lys, Gln20 → Lys and Gln13 → Lys hTSH mutants in mice increased significantly higher serum T 4 than WT-hTSH. In addition, Pro16 → Lys + Gln20 → Lys + Gln13 → Lys / WT-hTSHβ and Pro16 → Lys + Gln20 → Lys + Gln13 → Lys / Leu69 → Arg mutant also produced higher T 4 levels compared to WT-hTSH (FIG. 2f). . The hTSH serum levels at 6 hours after intravenous injection to mice were similar, and the hTSH analogs did not show significant differences in metabolic clearance rates compared to WT.

Figure 0004081130
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hCG及びhTSHのβサブユニットの配列比較はhCGでの塩基性残基のクラスターを含有する領域(TSHβでの残基58〜69)を示したが、しかしhTSHでは認められなかった。部位特異的突然変異誘発を用いて、hCGにおけるそれらの位置に基づいて、hTSH中に単一及び複数の塩基性残基を導入して、さらにhTSH βサブユニット突然変異体を作成した。I58R、E63R、I58R+E63R、I58R+E63R+L69R。突然変異体hTSH βサブユニットをヒトαサブユニットと同時発現させ
て、組換え体hTSHアナログの固有の活性を、ラットTHS受容体(FRTL−5細胞)及びヒトTSH受容体(CHO−hTSHr細胞)で試験した。両系において、単一置換(I58R、E63R)はhTSHの効力を2倍〜4倍増大し、効率のわずかな増大を生じた(図2g)。2つの置換の組合せ(I58R+E63R)は、野生型hTSHの15倍の効力及び1.5倍の効率を生じた(図2g)。3つの塩基性残基が導入された組合せ突然変異体I58R+E63R+L69Rの能力及び効率は、それぞれ50倍及び1.7倍上昇した(図2g)。固有活性のこれらの増大は、CHO−JP09細胞を用いた受容体−結合アッセイで判定した結果、受容体結合親和性の同時増大を伴った(図2h)。同様に、マウスにI58R+E63R+L69R突然変異体を注入すると、それらのT4刺激は偽処理(MOCK)又は対照処理マウスより有意に高かった(図2i)。
Sequence comparison of the hCG and hTSH β subunits showed a region containing a cluster of basic residues in hCG (residues 58-69 in TSHβ), but not in hTSH. Using site-directed mutagenesis, single and multiple basic residues were introduced into hTSH based on their position in hCG to create further hTSH β subunit mutants. I58R, E63R, I58R + E63R, I58R + E63R + L69R. Mutant hTSH β subunit is co-expressed with the human α subunit, and the intrinsic activity of the recombinant hTSH analog is expressed in rat THS receptor (FRTL-5 cells) and human TSH receptor (CHO-hTSHr cells). Tested. In both systems, a single substitution (I58R, E63R) increased the potency of hTSH by 2-4 fold, resulting in a slight increase in efficiency (FIG. 2g). The combination of the two substitutions (I58R + E63R) resulted in 15-fold potency and 1.5-fold efficiency of wild type hTSH (FIG. 2g). The ability and efficiency of the combination mutant I58R + E63R + L69R, in which three basic residues were introduced, increased 50-fold and 1.7-fold, respectively (FIG. 2g). These increases in intrinsic activity were accompanied by a concomitant increase in receptor binding affinity as determined in a receptor-binding assay using CHO-JP09 cells (FIG. 2h). Similarly, when mice were injected with the I58R + E63R + L69R mutant, their T 4 stimulation was significantly higher than sham (MOCK) or control treated mice (FIG. 2i).

CG突然変異体の生物活性を、MA−10細胞でのプロゲステロン刺激及びヒトLH/hCG受容体でトランスフェクトしたCOS−7細胞でのcAMP刺激を用いて試験した。hCG Lys突然変異体は、WT−hCGより高い能力(低EC50値)及び高い効率(Vmax)を示した(表II、図3a)。単一及び多重の突然変異の作用は、hTSH突然変異体に関して観察されたものと相対的に類似した。αPro16→Lys/WT−hCGβ突然変異体は、MA−10細胞でのプロゲステロン産生の刺激及び受容体結合活性において、WT−hCGの4倍活性であり、さらにPro16→Lys+Gln20→Lys及びPro16→Lys+Gln20→Lys hCG+Gln13→Lys突然変異体に関する能力及び効率の両方の増大を伴った(図3a及び3b)。固有活性の同様の増大は、ヒトLH/hCG受容体(COS−7−hLH/hCG−R細胞)で試験した場合にも認められた(図3c及び3d)。 The biological activity of CG mutants was tested using progesterone stimulation in MA-10 cells and cAMP stimulation in COS-7 cells transfected with human LH / hCG receptor. The hCG Lys mutant showed higher capacity (low EC 50 value) and higher efficiency (V max ) than WT-hCG (Table II, FIG. 3a). The effects of single and multiple mutations were relatively similar to those observed for hTSH mutants. The αPro16 → Lys / WT-hCGβ mutant is four times as active as WT-hCG in stimulating progesterone production and receptor binding activity in MA-10 cells, and also Pro16 → Lys + Gln20 → Lys and Pro16 → Lys + Gln20 → It was accompanied by an increase in both capacity and efficiency for the Lys hCG + Gln13 → Lys mutant (FIGS. 3a and 3b). A similar increase in intrinsic activity was also observed when tested with the human LH / hCG receptor (COS-7-hLH / hCG-R cells) (FIGS. 3c and 3d).

これらのデータは、モデルホルモン(例えばbTSH)より高いレベルでも、2〜3のアミノ酸置換だけで、糖タンパク質ホルモン生物活性を増大するのに十分であることを示唆した。興味深いことに、ウシ及びヒトのTSH間の40の異なる残基のうちの2〜3のみが、bTSHの高い生物学的活性に関与すると考えられる。他の置換の大多数は保存性で、αサブユニットでのR67K突然変異で説明したように、機能的意味を有さないと思われる。これに対照的に、αサブユニットのL1ループ及びβ1鎖中にクラスター形成する表面局在LysはbTSHの高い生物活性に関して極めて重大である、ということが示される。したがって、2つの突然変異アミノ酸(P16K+Q20K)のみを有する組換え体hTSHは、bTSHに匹敵する固有の活性を得る(表II)。さらに、三重、四重及び五重hTSH突然変異体は、bTSHより高い能力さえ示す。これらのデータは、bTSHとhTSHとの間の活性の差が、活性を増大する置換を含めたいくつかのアミノ酸変化の結果であるが、しかし他のものはhTSH受容体でのbTSHの生物能力を低減し得る、ということを示唆する。   These data suggested that even at higher levels than model hormones (eg bTSH), only a few amino acid substitutions are sufficient to increase glycoprotein hormone biological activity. Interestingly, only 2-3 of the 40 different residues between bovine and human TSH are thought to be responsible for the high biological activity of bTSH. The majority of other substitutions are conserved and appear to have no functional significance, as explained for the R67K mutation at the α subunit. In contrast, it is shown that the surface-localized Lys clustering in the L1 loop and β1 chain of the α subunit is crucial for the high biological activity of bTSH. Thus, recombinant hTSH with only two mutated amino acids (P16K + Q20K) obtains an intrinsic activity comparable to bTSH (Table II). Furthermore, triple, quadruple and quintuple hTSH mutants show even higher capacity than bTSH. These data indicate that the difference in activity between bTSH and hTSH is the result of several amino acid changes, including substitutions that increase activity, but others are the biological capacity of bTSH at the hTSH receptor. This suggests that it can be reduced.

しかし、いくつかの受容体種が単一トランスフェクト化cDNAから作られる(隠れた部位からの代替的スプライシングにより、又は翻訳後修飾により)という可能性を排除できないけれども、活性の同様の差異が異なる細胞系で観察されたという事実は、これらのアナログの効力、効率及び親和性の増大における異なる受容体種の重要性に強く反論するものである。さらに、種々の炭水化物残基を有する天然ホルモンアイソフォームはポスト受容体レベルでそれらの作用を発揮し、受容体結合親和性に全く又は最小度の作用しか及ぼさない10。野生型ホルモン及びそれらのアナログは複数の実験系で特性評価されるため、本明細書に記載した生物活性増大の現象は、受容体の特定細胞依存性変異に関連した例外というよりもむしろ規則であるという可能性が高い。 However, similar differences in activity differ, although we cannot rule out the possibility that some receptor species are made from a single transfected cDNA (by alternative splicing from hidden sites or by post-translational modifications) The fact that it has been observed in cell lines strongly counters the importance of different receptor species in increasing the potency, efficiency and affinity of these analogs. Furthermore, natural hormone isoforms with various carbohydrate residues exert their effects at the post-receptor level and have no or minimal effect on receptor binding affinity 10 . Because wild-type hormones and their analogs are characterized in multiple experimental systems, the phenomenon of increased biological activity described herein is a rule rather than an exception related to specific cell-dependent mutations in the receptor. There is a high possibility that there is.

糖タンパク質ホルモンアナログの合理的設計の見通し
糖タンパク質ホルモンの従来の部位特異的突然変異誘発は、アラニン走査突然変異誘発11又は多重置換法9のような戦略を用いて、高度保存領域及び残基に主に焦点を当てた。
いくつかの重要な研究は、カセット突然変異誘発および/または制限断片交換を用いたキメラサブユニットの作製を基礎にした121314。非保存性残基の他の種に認められる残基への置換を基礎にした我々の戦略は首尾よくいって、生物活性の増大したhFSH突然変異体を含めた他の糖タンパク質ホルモンアナログの生成を可能にした。ヒトαサブユニットの11〜20領域での塩基性残基の導入によるhTSH、hCG及びhFSHの生物活性の平行改良は、この領域がhCGの結晶構造ベースのモデルにおける、そしてhTSHの我々の相同性モデルにおけるβサブユニットから距離があるという事実に関連がある。両モデルにおけるこの領域の仮想の同定及び11〜26領域と結合する抗体がサブユニット組合せに大きな影響を及ぼさないという観察15は、このドメインがすべての糖タンパク質ホルモンで同様に機能することを示唆する。αサブユニットが首尾よく工学処理されてhTSH、hCG又はhFSHのより強力なアゴニストを作られさえすれば、同一パラダイムが、それぞれのβサブユニットを修飾するのに用いられて、各糖タンパク質ホルモンの最終的スーパーアゴニストを生成する。例えば、TSHβユニット中の非極性Leu69のArgへの付加的置換は、hTSH生物活性のさらなる増大を引き起こした。さらに、我々のアナログの血漿半減期は、特定の治療的要求に関して改変され得る。
Conventional site-directed mutagenesis of sight glycoprotein hormone rational design of glycoprotein hormone analogs using strategies such as alanine-scanning mutagenesis 11 or multiple substitution method 9, the highly conserved regions and residues Mainly focused.
Some important studies have been based on the production of chimeric subunits using cassette mutagenesis and / or restriction fragment exchange 12 , 13 , 14 . Our strategy based on the substitution of non-conserved residues with those found in other species has been successful, generating other glycoprotein hormone analogs, including hFSH mutants with increased biological activity Made possible. The parallel improvement of the biological activity of hTSH, hCG and hFSH by the introduction of basic residues in the region 11-20 of the human α subunit indicates that this region is in the crystal structure-based model of hCG and our homology of hTSH Related to the fact that there is a distance from the β subunit in the model. The hypothetical identification of this region in both models and the observation 15 that antibodies that bind to regions 11-26 do not significantly affect subunit combinations suggest that this domain functions similarly in all glycoprotein hormones. . As long as the α subunit is successfully engineered to create a more potent agonist of hTSH, hCG or hFSH, the same paradigm can be used to modify each β subunit, Generate the final super-agonist. For example, the additional substitution of nonpolar Leu69 to Arg in the TSHβ unit caused a further increase in hTSH bioactivity. Furthermore, the plasma half-life of our analogs can be modified for specific therapeutic needs.

糖タンパク質ホルモンのさらなる設計及び改善としては、ホルモン−受容体複合体の詳細な三次元構造を含む。糖タンパク質ホルモン受容体の正確な構造は解明されていないが、しかしホルモン受容体相互作用のいくつかのモデルが提唱されている15161718。Jiang等17の最新モデルによれば、αサブユニットのL1ループが受容体のトランスメンブラン部分との相互作用に関与する。このループ内の正荷電残基のクラスターはこのような相互作用を増強し、そして受容体中のさらなる再整列を促して、Gタンパク質の活性化及びシグナル変換を引き起こすのかもしれない。 Further designs and improvements of glycoprotein hormones include detailed three-dimensional structures of hormone-receptor complexes. The exact structure of the glycoprotein hormone receptor has not been elucidated, but several models of hormone receptor interactions have been proposed 15 , 16 , 17 , 18 . According to the latest model of Jiang et al. 17 , the L1 loop of the α subunit is involved in the interaction with the transmembrane portion of the receptor. Clusters of positively charged residues within this loop may enhance such interactions and promote further realignment in the receptor, leading to G protein activation and signal transduction.

材料及び方法
制限酵素、DNAマーカー及びその他の分子生物学的試薬は、Gibco BRL(Gaithersburg,MD)又はBoehringer-Mannheim(Indianapolis,IN)から購入した。細胞培養液、ウシ胎児血清及びLipofectAMINEは、Gibco BRL(Gaithersburg,MD)から購入した。VentR DNAポリメラーゼは、New England Biolabs(Beverly,MA)から購入した。pcDNA I/Neoベクター(Invitrogen Corp.,San Diego,CA)のBamHI/XhoI部位にサブクローニングした全長ヒトα cDNA(840bp)及びhCG−β遺伝子は、T.H.Ji博士(University of Wyoming,Laramic,WA)から入手した。最初のイントロンを含有せず、非翻訳第一エキソン及び真正翻訳開始部位を有するhTSH−βミニ遺伝子は、我々の実験室で構築された。rhTSH−G標準は、Genzyme Corp.(Framingham,MA)からのものであった。安定発現hTSH受容体を有するCHO細胞(CHO−hTSHRクローンJP09及びクローンJP26)は、G.Vassart博士(Universiry of Brussels,Belgium)が提供いただいた。ヒトLH受容体cDNAは、T.Minegishi博士(Gunma University,Gunma,Japan)から入手した。FRTL−5細胞は、L.D.Kohn博士(NIDDK,NIH,Bethesda,MD)のご厚意により得た。MA−10細胞は、M.Ascoli博士(University of Iowa,Iowa City,IA)に提供いただいた。125I−cAMP及び125I−hTSHは、Hazleton Biologicals(Vienna,VA)からのものであった。種々の霊長類の血液試料は、Yerkes Regional Primate Research Center(Emory University,Atlanta,GA)及びAnimal Resources(University of Oklahoma,Oklahoma City,OK)から入手した。
Materials and Methods Restriction enzymes, DNA markers and other molecular biological reagents were purchased from Gibco BRL (Gaithersburg, MD) or Boehringer-Mannheim (Indianapolis, IN). Cell culture fluid, fetal bovine serum and LipofectAMINE were purchased from Gibco BRL (Gaithersburg, MD). VentR DNA polymerase was purchased from New England Biolabs (Beverly, MA). The full-length human α cDNA (840 bp) and hCG-β gene subcloned into the BamHI / XhoI sites of the pcDNA I / Neo vector (Invitrogen Corp., San Diego, Calif.) H. Obtained from Dr. Ji (University of Wyoming, Laramic, WA). An hTSH-β minigene that did not contain the first intron and had an untranslated first exon and a genuine translation start site was constructed in our laboratory. The rhTSH-G standard is available from Genzyme Corp. (Framingham, MA). CHO cells with stably expressed hTSH receptors (CHO-hTSHR clone JP09 and clone JP26) Offered by Dr. Vassart (University of Brussels, Belgium). Human LH receptor cDNA is described in T.W. Obtained from Dr. Minegishi (Gunma University, Gunma, Japan). FRTL-5 cells are D. Courtesy of Dr. Kohn (NIDDK, NIH, Bethesda, MD). MA-10 cells are This was provided by Dr. Ascoli (University of Iowa, Iowa City, IA). 125 I-cAMP and 125 I-hTSH were from Hazleton Biologicals (Vienna, VA). Various primate blood samples were obtained from the Yerkes Regional Primate Research Center (Emory University, Atlanta, GA) and Animal Resources (University of Oklahoma, Oklahoma City, OK).

霊長類αサブユニット配列の確定
チンパンジー(Pan troglodytes)、オランウータン(Pongo pygmaeus)、テナガザル(Hylobates sp.)及びヒヒ(Papio anubis)の全血試料からのゲノムDNAの抽出のために、QIAampR血液キット(Qiagen Inc.,Chatsworth,CA)を用いた。ゲノムDNAをPCRに用いた。使用した合成オリゴヌクレオチドプライマーは、
5'-CCTGATAGATTGCCCAGAATGC-3'(センス)(配列番号1)及び
5'-GTGATAATAACAAGTACTGCAGTG-3'(アンチセンス)(配列番号2)
であって、ヒト糖タンパク質ホルモンの共通αサブユニットをコードする遺伝子のヌクレオチド配列にしたがって合成した19。10mM Tris−HCl(25℃でpH9.0)、50mM KCl、2.5mM MgCl2、200μM dNTP及び2UのTaq DNAポリメラーゼ(Promega Corp.,Madison,WI)を含有する100μl反応容量中の800〜1000ngのゲノムDNA鋳型及び10picomolの各プライマーを用いて、PCRを行った。反応混合物を鉱油で覆い、各試料を先ず、95℃で10分間加熱した。PCRプログラムは95℃で1分30秒間の変性、55℃で1分30秒間のアニーリング、及び72℃で1分間の伸長のサイクルを32回、その後の72℃で7分間の最終伸長期間で構成された。次に、反応物を、臭化エチジウムの存在下で、1%アガロースゲル上で直接電気泳動処理した。エキソン3、イントロン3及びエキソン4に及ぶ増幅PCR産物(〜700bp)を、QIAquickPCR生成キット(Qiagen Inc.,Chatsworth,CA)を用いて精製し、OriginalTAクローニングキット(Invitrogen Corp.,San Diego,CA)を用いてpCRTMII中にサブクローニングした。サブクローニング後、又は直接Sequenaseキット(U.S.Biochemical Corp.,Cleveland,OH)を用いてジデオキシシーケンシングにより、断片の配列を得た。
Determination of primate alpha subunit sequence QIAamp R blood kit for extraction of genomic DNA from whole blood samples of chimpanzees (Pan troglodytes), orangutans (Pongo pygmaeus), gibbons (Hylobates sp.) And baboons (Papio anubis) (Qiagen Inc., Chatsworth, CA) was used. Genomic DNA was used for PCR. The synthetic oligonucleotide primer used is
5′-CCTGATAGATTGCCCCAGAATGC-3 ′ (sense) (SEQ ID NO: 1) and
5'-GTGATAATAACAAGTACCTGCAGTG-3 '(antisense) (SEQ ID NO: 2)
And synthesized according to the nucleotide sequence of the gene encoding the common α subunit of human glycoprotein hormones 19 . 800-1000 ng in a 100 μl reaction volume containing 10 mM Tris-HCl (pH 9.0 at 25 ° C.), 50 mM KCl, 2.5 mM MgCl 2 , 200 μM dNTPs and 2 U Taq DNA polymerase (Promega Corp., Madison, Wis.). PCR was performed using the genomic DNA template and 10 picomoles of each primer. The reaction mixture was covered with mineral oil and each sample was first heated at 95 ° C. for 10 minutes. The PCR program consists of 32 cycles of denaturation at 95 ° C for 1 minute and 30 seconds, annealing at 55 ° C for 1 minute and 30 seconds, and extension at 72 ° C for 1 minute, followed by a final extension period of 7 minutes at 72 ° C. It was done. The reaction was then electrophoresed directly on a 1% agarose gel in the presence of ethidium bromide. Amplified PCR products (˜700 bp) spanning exon 3, intron 3 and exon 4 were purified using the QIAquick PCR generation kit (Qiagen Inc., Chatsworth, Calif.) And the Original TA cloning kit (Invitrogen Corp., San Diego, Calif.). Was subcloned into pCR II. Fragment sequences were obtained after subcloning or by direct deoxysequencing using a Sequenase kit (US Biochemical Corp., Cleveland, OH).

相同モデリング
モデリングは、hCGとhTSHとの間の強い配列相同性によるものである。システインノット残基を対応物にして並べ、同一並びに高度保存性置換のパーセンテージを前記のように算出した1。hCGとhTSHの間の配列同一性は58%、2つのβサブユニット配列の31%が同一で、別の17%はβサブユニットの高度保存性変化を含有した。hTSHの分子モデルは、Brookhaven Data Bankから得られた結晶座標から得られるhCGモデルの鋳型に依った。全座標操作及びエネルギー計算は、Convexに対しCHARMmリリース21.2を用いて実行し、分子グラフパッケージQUANTA(バージョン3.3、Molecular Simulation Inc.,University of York,York,英国)を用いて改変した。
Homology modeling Modeling is due to strong sequence homology between hCG and hTSH. Cysteine knot residues were aligned as counterparts and the percentage of identical as well as highly conserved substitutions was calculated as described 1 . The sequence identity between hCG and hTSH was 58%, 31% of the two β subunit sequences were identical, and another 17% contained highly conserved changes in β subunits. The molecular model of hTSH relied on the hCG model template obtained from the crystal coordinates obtained from Brookhaven Data Bank. All coordinate manipulation and energy calculations were performed on Convex using CHARMm release 21.2 and modified using the molecular graph package QUANTA (version 3.3, Molecular Simulation Inc., University of York, York, UK). .

部位特異的突然変異誘発
PCRベースのメガプライマー法21により、ヒトα−cDNA及びhTSHβミニ遺伝子の突然変異誘発を行った。VentRDNAポリメラーゼ(New England Biolabs,Beverly,MA)を用いて、増幅を最適化した。BamHI及びXhoIで消化後、切断されたBamHI/XhoI断片を用いて、PCR産物をpcDNA I/Neo(Invitrogen Corp.,San Diego,CA)中に連結した。Ultracomp大腸菌形質転換キット(Invitrogen Corp.)を用いて、MC106/p3大腸菌細胞を形質転換した。QIAprep 8プラスミドキット(QIAGEN Inc.,Chatsworth,CA)を多重プラスミドDNA調製に用いた。QIAGEN Mega及びMaxi精製プロトコールを用いて、大量のプラスミドDNAを精製した。さらなる突然変異誘発のために鋳型として単一突然変異を用いてα−cDNAを含有するプラスミドを用いて、同一方法で、多重突然変異体を作った。サンガーのジデオキシヌクレオチドチェインターミネーション法を用いて二本鎖シーケンシングにより、突然変異を確認した。
Site-directed mutagenesis The human α-cDNA and hTSHβ minigene were mutagenized by PCR-based megaprimer method 21 . Vent R DNA polymerase (New England Biolabs, Beverly, MA ) was used to optimize the amplification. After digestion with BamHI and XhoI, the PCR product was ligated into pcDNA I / Neo (Invitrogen Corp., San Diego, Calif.) Using the cleaved BamHI / XhoI fragment. MC106 / p3 E. coli cells were transformed using the Ultracomp E. coli transformation kit (Invitrogen Corp.). A QIAprep 8 plasmid kit (QIAGEN Inc., Chatsworth, Calif.) Was used for multiplex plasmid DNA preparation. Large quantities of plasmid DNA were purified using the QIAGEN Mega and Maxi purification protocols. Multiple mutants were made in the same way using plasmids containing α-cDNA with a single mutation as template for further mutagenesis. Mutations were confirmed by double-stranded sequencing using the Sanger dideoxynucleotide chain termination method.

組換え体ホルモンの発現
CHO−K1細胞(ATCC,Rockville,MD)を、グルタミン及び10%FBS、ペニシリン(50単位/ml)及びストレプトマイシン(50μg/ml)を含有するハムのF−12培地中に維持した。プレートの細胞(100mm培養皿)をpcDNA I/NEO中の野生型又は突然変異体α−cDNA、及び、LipofectAMINE(Gibco BRL,Gaithersburg,MD)を用いてp(LB)CMVベクター7、又はhCGβ−cDNA8を含有するpcDNAI/Neo中に挿入したhTSHミニ遺伝子で同時
トランスフェクトした。24時間後、トランスフェクトした細胞をCHO−無血清培地(CHO−SFM−II,Gibco BRL)に移した。遺伝子挿入物を含有しない発現プラスミドを用いた偽トランスフェクションからの対照培地を含む培地をトランスフェクション後72時間目に回収し、濃縮して、遠心分離した。アリコートを−20℃で凍結させ、各アッセイ前に一回だけ解氷した。WT及び突然変異体hTSHを、前記のような四つの異なるイムノアッセイ9を用いて測定し確認した。WT及び突然変異体hCGの濃縮物を化学発光アッセイ(hCGキット、Nichols Institute,San Juan Capistrano,CA)及び免疫放射能測定アッセイ(hCG IRMA、ICN,Costa Mesa,CA)を用いて測定した。
Recombinant Hormone Expression CHO-K1 cells (ATCC, Rockville, MD) were placed in Ham's F-12 medium containing glutamine and 10% FBS, penicillin (50 units / ml) and streptomycin (50 μg / ml). Maintained. Plate cells (100 mm culture dish) were obtained using p (LB) CMV vector 7 or hCGβ- Co-transfected with hTSH minigene inserted in pcDNAI / Neo containing cDNA 8 . After 24 hours, the transfected cells were transferred to CHO-serum free medium (CHO-SFM-II, Gibco BRL). Medium containing control medium from mock transfection with expression plasmid containing no gene insert was collected 72 hours after transfection, concentrated and centrifuged. Aliquots were frozen at −20 ° C. and thawed only once before each assay. WT and mutant hTSH were measured and confirmed using four different immunoassays 9 as described above. Concentrations of WT and mutant hCG were measured using chemiluminescence assays (hCG kit, Nichols Institute, San Juan Capistrano, CA) and immunoradiometric assays (hCG IRMA, ICN, Costa Mesa, CA).

ヒトTSH受容体を発現するJP09細胞におけるcAMP刺激
hTSH受容体cDNA(JP09)で安定的にトランスフェクト処理したCHO細胞を増殖させて、前記9のようにWT及び突然変異体hTSHの連続希釈液と一緒にインキュベートした。培地中に放出されたcAMPを、ラジオイムノアッセイにより測定した22。等量の総培地タンパク質を、偽対照及びトランスフェクト細胞からのhTSH含有試料として用いた。
CAMP stimulation in JP09 cells expressing human TSH receptor CHO cells stably transfected with hTSH receptor cDNA (JP09) were grown and serial dilutions of WT and mutant hTSH as described above 9 Incubated together. CAMP released into the medium was measured by radioimmunoassay 22 . An equal amount of total media protein was used as hTSH containing samples from sham controls and transfected cells.

ヒトLH受容体を発現するCOS−7細胞におけるcAMP刺激
hLH受容体cDNAで一時的にトランスフェクト処理したCHO細胞を増殖させて、本質的には前記23と同様にWT及び突然変異体hCGの連続希釈液と一緒にインキュベートした。培地中に放出されたcAMPを、ラジオイムノアッセイにより測定した22。等量の総培地タンパク質を、偽対照及びトランスフェクト細胞からのhCG含有試料として用いた。
To proliferate transiently transfected treated CHO cells cAMP stimulation hLH receptor cDNA in COS-7 cells expressing human LH receptor, successively similarly WT and mutant hCG and the 23 essentially Incubated with diluent. CAMP released into the medium was measured by radioimmunoassay 22 . An equal amount of total media protein was used as hCG containing samples from mock controls and transfected cells.

MA−10細胞におけるプロゲステロン産生刺激
96ウエル(well)培養プレート中で増殖させた形質転換ネズミLeydig細胞(MA−10)を前記24のようにアッセイ培地中で6時間、WT及び突然変異体hCGとともにインキュベートした。培地中に放出されたプロゲステロンの量を、ラジオイムノアッセイにより測定した(CTプロゲステロンキット、ICNBiomedicals,Inc.,Costa Mesa,CA)。
6 hours in assay medium as transformed murine Leydig cells (MA-10) the 24 grown progesterone Stimulating 96 well (well) culture plate in MA-10 cells, together with WT and mutant hCG Incubated. The amount of progesterone released into the medium was measured by radioimmunoassay (CT progesterone kit, ICN Biomedicals, Inc., Costa Mesa, CA).

受容体結合アッセイ
hTSHアナログの受容体結合活性を、可溶化ブタ甲状腺膜から125I−bTSHを置き換えるその能力により、アッセイした224。ヒトTSH受容体との選択アナログの結合活性を、JP09細胞を用いて試験した。hCGアナログのMA−細胞との、そしてヒトLH受容体で一時的にトランスフェクト処理したCOS−7細胞との結合活性を、前記24のように125I−hCG及びアッセイ培地を用いて測定した。
The receptor binding assay hTSH analogs receptor binding activity, by its ability to displace the 125 I-bTSH from solubilized porcine thyroid membranes and assayed 224. The binding activity of selected analogs with the human TSH receptor was tested using JP09 cells. of hCG analog with MA- cells, and the binding activity of the transiently transfected treated COS-7 cells with the human LH receptor was measured using the 125 I-hCG and assay medium as described above 24.

FRTL−5細胞におけるチミジン取込み刺激
ラット甲状腺細胞(FRTL−5)の増殖を、前記22のようにモニタリングした。
Proliferation thymidine incorporation stimulated rat thyroid cells in FRTL-5 cells (FRTL-5), it was monitored as described above 22.

マウスにおけるT4分泌の刺激
WT及び突然変異体TSHのin vivo生物活性を、マッケンジーのバイオアッセイ22,25の変法を用いて測定した。WT及び突然変異体TSHを、6日間、飲料水中に3μg/mlのT3を投与することにより予め内因性TSHを抑制した雄アルビノSwiss Cr1:CF−1マウス中に腹腔内投与した。6時間後に眼窩洞から血液試料を採取し、血清T4及びTSHレベルをそれぞれ化学発光アッセイ(Nichols Institute)により測定した。
The in vivo biological activity of stimulating WT and mutant TSH of T 4 secretion in mice was measured using a modification of the bioassay 22 and 25 of MacKenzie. WT and mutant TSH were administered intraperitoneally into male albino Swiss Cr1: CF-1 mice that had previously suppressed endogenous TSH by administering 3 μg / ml T 3 in drinking water for 6 days. After 6 hours, blood samples were taken from the orbital sinus and serum T 4 and TSH levels were measured by chemiluminescence assay (Nichols Institute), respectively.

本出願を通して、種々の刊行物を参照した。ある刊行物は括弧内に番号を付けて示した。全参照文献に番号を振って、下記に列挙する。本発明が属する分野の状態をより詳細に
説明するために、これらの記載内容は、参照により、本明細書中に含める。
Throughout this application, various publications have been referenced. Some publications are numbered in parentheses. All references are numbered and listed below. In order to describe in more detail the state of the field to which the present invention pertains, these descriptions are incorporated herein by reference.

本発明の範囲及び精神を逸脱しない限り、種々の修正及び変更をなし得ることは、当業者には明らかである。本発明の他の実施態様は、本出願中に開示した本発明の明細及び実行を考慮すれば、当業者には明らかになる。説明及び実施例は、例示のためだけのものであり、本発明の真の範囲及び精神は以下の請求の範囲に示されるものとする。   It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the scope and spirit of the invention. Other embodiments of the invention will be apparent to those skilled in the art from consideration of the specification and practice of the invention disclosed in this application. The description and examples are for illustrative purposes only, and the true scope and spirit of the invention is intended to be indicated by the following claims.

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図1は、27の異なる種からのα−サブユニットの関連一次配列の比較を示す。(a)GenBank、SWISS−PROTおよびPDBデータバンクから取得した、チンパンジー、オランウータン、テナガザルおよびヒヒ(下線)のゲノムDNAのPCR増幅断片のシーケンシングから得られたサブユニット配列を整列させた。配列の番号は、ヒトα−サブユニット配列のものに対応する。横線(‐‐‐)は、ヒトα−サブユニットのものと同一のアミノ酸残基を示す。異なる種間での保存されたリジン残基が太字で示されている。本研究で決定された霊長類配列には下線を施した。ヒト、チンパンジーおよびオランウータンのα−サブユニット配列は、種々の脊椎動物種における相対的に高度の類似性に拘わらず、この領域に塩基性アミノ酸を含有しない配列である。(b)この領域に作られるヒト配列の突然変異は、すべての非ヒト哺乳類配列中に存在する単一および多数のLys残基の導入を含んだ。さらに、残基13、16および20のアラニンへの突然変異を用いて、Gln13、Pro16およびGln20の役割を調べた。FIG. 1 shows a comparison of related primary sequences of α-subunits from 27 different species. (A) Subunit sequences obtained from sequencing of PCR amplified fragments of chimpanzee, orangutan, gibbon and baboon (underlined) genomic DNA obtained from GenBank, SWISS-PROT and PDB databanks were aligned. The sequence number corresponds to that of the human α-subunit sequence. The horizontal line (---) indicates the same amino acid residue as that of the human α-subunit. Conserved lysine residues between different species are shown in bold. The primate sequences determined in this study are underlined. The α-subunit sequences of human, chimpanzee and orangutans are sequences that do not contain basic amino acids in this region, despite the relatively high degree of similarity in various vertebrate species. (B) Human sequence mutations made in this region included the introduction of single and multiple Lys residues present in all non-human mammalian sequences. In addition, mutations of residues 13, 16 and 20 to alanine were used to investigate the role of Gln13, Pro16 and Gln20. 図2は、最も効力のあるhTSHアナログの生物活性および受容体結合活性を示す。(a,b)CHO−JP09細胞におけるcAMP刺激。データは、3回(a)および2回(b)繰り返した代表的な実験からの3重の測定値の平均±SEMを示す。FIG. 2 shows the biological activity and receptor binding activity of the most potent hTSH analogs. (A, b) cAMP stimulation in CHO-JP09 cells. Data represent the mean ± SEM of triplicate measurements from a representative experiment repeated 3 times (a) and 2 times (b). 図2は、最も効力のあるhTSHアナログの生物活性および受容体結合活性を示す。(a,b)CHO−JP09細胞におけるcAMP刺激。データは、3回(a)および2回(b)繰り返した代表的な実験からの3重の測定値の平均±SEMを示す。FIG. 2 shows the biological activity and receptor binding activity of the most potent hTSH analogs. (A, b) cAMP stimulation in CHO-JP09 cells. Data represent the mean ± SEM of triplicate measurements from a representative experiment repeated 3 times (a) and 2 times (b). 図2は、最も効力のあるhTSHアナログの生物活性および受容体結合活性を示す。(c,d)CHO−JP09細胞に対する受容体結合活性。それぞれ図2aおよび図2bの場合と同一の突然変異体を試験した。値は、2回繰り返した一実験からの4重の測定値の平均±SEMである。FIG. 2 shows the biological activity and receptor binding activity of the most potent hTSH analogs. (C, d) Receptor binding activity against CHO-JP09 cells. Mutants identical to those in FIGS. 2a and 2b, respectively, were tested. Values are mean ± SEM of quadruplicate measurements from one experiment repeated twice. 図2は、最も効力のあるhTSHアナログの生物活性および受容体結合活性を示す。(c,d)CHO−JP09細胞に対する受容体結合活性。それぞれ図2aおよび図2bの場合と同一の突然変異体を試験した。値は、2回繰り返した一実験からの4重の測定値の平均±SEMである。FIG. 2 shows the biological activity and receptor binding activity of the most potent hTSH analogs. (C, d) Receptor binding activity against CHO-JP09 cells. Mutants identical to those in FIGS. 2a and 2b, respectively, were tested. Values are mean ± SEM of quadruplicate measurements from one experiment repeated twice. 図2は、最も効力のあるhTSHアナログの生物活性および受容体結合活性を示す。(e)FRTL−5細胞におけるチミジン取込み刺激。値は、2回繰り返した一実験からの4重の測定値の平均±SEMである。FIG. 2 shows the biological activity and receptor binding activity of the most potent hTSH analogs. (E) Stimulation of thymidine incorporation in FRTL-5 cells. Values are mean ± SEM of quadruplicate measurements from one experiment repeated twice. 図2は、最も効力のあるhTSHアナログの生物活性および受容体結合活性を示す。(f)マウスにおけるT4分泌の刺激。各データポイントは、2回繰り返したそれぞれの実験の4〜5匹の動物からの値の平均±SEMを示す。FIG. 2 shows the biological activity and receptor binding activity of the most potent hTSH analogs. (F) stimulation of T 4 secretion in mice. Each data point represents the mean ± SEM of values from 4-5 animals in each experiment repeated twice. 図2は、最も効力のあるhTSHアナログの生物活性および受容体結合活性を示す。(g)CHO−hTSH細胞におけるcAMP刺激。データは、3回繰り返したそれぞれの実験からの3〜4重測定値の平均±SEMを示す。FIG. 2 shows the biological activity and receptor binding activity of the most potent hTSH analogs. (G) cAMP stimulation in CHO-hTSH cells. Data represent the mean ± SEM of 3-4 replicates from each experiment repeated three times. 図2は、最も効力のあるhTSHアナログの生物活性および受容体結合活性を示す。(h)CHO−JP09細胞における受容体結合活性。データは、3回繰り返したそれぞれの実験からの3〜4重測定値の平均±SEMを示す。FIG. 2 shows the biological activity and receptor binding activity of the most potent hTSH analogs. (H) Receptor binding activity in CHO-JP09 cells. Data represent the mean ± SEM of 3-4 replicates from each experiment repeated three times. 図2は、最も効力のあるhTSHアナログの生物活性および受容体結合活性を示す。(i)マウスにおけるT4分泌の刺激。各データポイントは、2回繰り返したそれぞれの実験の4〜5匹の動物からの値の平均±SEMを示す。FIG. 2 shows the biological activity and receptor binding activity of the most potent hTSH analogs. (I) stimulation of T 4 secretion in mice. Each data point represents the mean ± SEM of values from 4-5 animals in each experiment repeated twice. 図3は、最も効力のあるhCGアナログの生物活性および受容体結合活性を示す。MA−10細胞におけるプロゲステロン産生刺激(a)および受容体結合アッセイ(b)。データは、データは、3回繰り返したそれぞれの実験からの3重測定値の平均±SEMを示す。プロゲステロンの相対的最大産生レベルを表IIに、WT−hCGで得られた値の%として示す。FIG. 3 shows the biological and receptor binding activities of the most potent hCG analogs. Progesterone production stimulation in MA-10 cells (a) and receptor binding assay (b). Data represent the mean ± SEM of triplicate measurements from each experiment repeated three times. The relative maximum production level of progesterone is shown in Table II as a percentage of the value obtained with WT-hCG. 図3は、最も効力のあるhCGアナログの生物活性および受容体結合活性を示す。MA−10細胞におけるプロゲステロン産生刺激(a)および受容体結合アッセイ(b)。データは、データは、3回繰り返したそれぞれの実験からの3重測定値の平均±SEMを示す。プロゲステロンの相対的最大産生レベルを表IIに、WT−hCGで得られた値の%として示す。FIG. 3 shows the biological and receptor binding activities of the most potent hCG analogs. Progesterone production stimulation in MA-10 cells (a) and receptor binding assay (b). Data represent the mean ± SEM of triplicate measurements from each experiment repeated three times. The relative maximum production level of progesterone is shown in Table II as a percentage of the value obtained with WT-hCG. 図3は、最も効力のあるhCGアナログの生物活性および受容体結合活性を示す。hLH受容体を発現するCOS−7細胞におけるcAMP刺激(c)および受容体結合アッセイ(d)。データは、2回繰り返したそれぞれの実験からの3重測定値の平均±SEMを示す。FIG. 3 shows the biological and receptor binding activities of the most potent hCG analogs. cAMP stimulation (c) and receptor binding assay (d) in COS-7 cells expressing the hLH receptor. Data represent the mean ± SEM of triplicate measurements from each experiment repeated twice. 図3は、最も効力のあるhCGアナログの生物活性および受容体結合活性を示す。hLH受容体を発現するCOS−7細胞におけるcAMP刺激(c)および受容体結合アッセイ(d)。データは、2回繰り返したそれぞれの実験からの3重測定値の平均±SEMを示す。FIG. 3 shows the biological and receptor binding activities of the most potent hCG analogs. cAMP stimulation (c) and receptor binding assay (d) in COS-7 cells expressing the hLH receptor. Data represent the mean ± SEM of triplicate measurements from each experiment repeated twice.

Claims (32)

野生型ヒト絨毛性性腺刺激ホルモンと異なる修飾ヒト絨毛性性腺刺激ホルモン(CG)であって、該修飾ヒトCGはα−サブユニットおよびβ−サブユニットを含み、該α−サブユニットは位置11、13、16及び20から成る群から選択される位置で少なくとも3つの塩基性アミノ酸を含む、修飾ヒトCG。 A wild-type human chorionic gonadotropin hormone different modified human chorionic gonadotropin (CG), the modified human C G contains α- subunit and β- subunits, the α- subunit position A modified human CG comprising at least 3 basic amino acids at a position selected from the group consisting of 11 , 13 , 16, and 20 . α−サブユニットの塩基性アミノ酸が位置11、13及び20に存在する請求項1の修飾ヒトCG。 The modified human CG of claim 1, wherein the basic amino acid of the α-subunit is present at positions 11, 13 and 20 . α−サブユニットの塩基性アミノ酸が位置13、16及び20に存在する請求項1の修飾ヒトCG。 The modified human CG of claim 1, wherein the basic amino acid of the α-subunit is present at positions 13, 16 and 20 . α−サブユニットの塩基性アミノ酸が位置11、13、16及び20に存在する請求項1の修飾ヒトCG。 The modified human CG of claim 1, wherein the basic amino acid of the α-subunit is present at positions 11, 13, 16 and 20 . 塩基性アミノ酸がリジン及びアルギニンから成る群から選択される請求項1〜のいずれか1項の修飾ヒトCG。 The modified human CG according to any one of claims 1 to 4 , wherein the basic amino acid is selected from the group consisting of lysine and arginine . 請求項1〜のいずれか1項の修飾ヒトCGのα−サブユニットをコードする核酸。 A nucleic acid encoding the α-subunit of the modified human CG according to any one of claims 1 to 5 . 請求項の核酸を含むベクター。 A vector comprising the nucleic acid of claim 6 . 請求項のベクターを含む宿主。 A host comprising the vector of claim 7 . さらにα−サブユニットの位置11、13、16及び20以外の位置に5つ未満のアミノ酸置換を有する請求項1〜のいずれか1項の修飾ヒトCG。 The modified human CG according to any one of claims 1 to 5 , further having less than 5 amino acid substitutions at positions other than positions 11 , 13 , 16, and 20 of the α-subunit . さらにα−サブユニットの位置11、13、16及び20以外の位置に4つ未満のアミノ酸置換を有する請求項1〜のいずれか1項の修飾ヒトCG。 The modified human CG according to any one of claims 1 to 5 , further having less than 4 amino acid substitutions at positions other than positions 11 , 13 , 16, and 20 of the α-subunit . さらにα−サブユニットの位置11、13、16及び20以外の位置に3つ未満のアミノ酸置換を有する請求項1〜のいずれか1項の修飾ヒトCG。 The modified human CG according to any one of claims 1 to 5 , further comprising less than 3 amino acid substitutions at positions other than positions 11 , 13 , 16, and 20 of the α-subunit . さらにα−サブユニットの位置11、13、16及び20以外の位置に2つ未満のアミノ酸置換を有する請求項1〜のいずれか1項の修飾ヒトCG。 The modified human CG according to any one of claims 1 to 5 , further comprising less than 2 amino acid substitutions at positions other than positions 11 , 13 , 16, and 20 of the α-subunit . α−サブユニットの位置11、13、16及び20以外の位置に対応する野生型ヒトCGと同一のアミノ酸配列を有する請求項1〜のいずれか1項の修飾ヒトCG。 α- subunit position 11, 13, 1 6 and any one of claims 1 to 5 having an amino acid sequence identical to wild-type human C G corresponding to the position other than the 20 modified human C G. 野生型ヒト絨毛性性腺刺激ホルモンと異なる修飾ヒト絨毛性性腺刺激ホルモン(CG)であって、該修飾ヒトCGはα−サブユニットおよびβ−サブユニットを含み、該α−サブユニットは位置11、13、16及び20から成る群から選択される少なくとも1つの位置で塩基性アミノ酸を含む、修飾ヒトCG。 A wild-type human chorionic gonadotropin hormone different modified human chorionic gonadotropin (CG), the modified human C G contains α- subunit and β- subunits, the α- subunit position A modified human CG comprising a basic amino acid at at least one position selected from the group consisting of 11 , 13 , 16, and 20 . α−サブユニットの塩基性アミノ酸が位置11に存在する請求項14の修飾ヒトCG。 The modified human CG of claim 14 , wherein the basic amino acid of the α-subunit is at position 11 . α−サブユニットの塩基性アミノ酸が位置13に存在する請求項14の修飾ヒトCG。 The modified human CG of claim 14 , wherein the basic amino acid of the α-subunit is present at position 13 . α−サブユニットの塩基性アミノ酸が位置16に存在する請求項14の修飾ヒトCG。 modification according to claim 14, basic amino acid α- subunit is present at position 16 the human C G. α−サブユニットの塩基性アミノ酸が位置20に存在する請求項14の修飾ヒトCG。 The modified human CG of claim 14 , wherein the basic amino acid of the α-subunit is at position 20 . 塩基性アミノ酸がリジン及びアルギニンから成る群から選択される請求項1418のいずれか1項の修飾ヒトCG。 The modified human CG according to any one of claims 14 to 18 , wherein the basic amino acid is selected from the group consisting of lysine and arginine . α−サブユニットが位置11、13、16及び20から成る群から選択される少なくとも2つの位置に塩基性アミノ酸を含むようにさらに修飾された請求項14の修飾ヒトCG。 15. The modified human CG of claim 14 , wherein the α-subunit is further modified to contain a basic amino acid at at least two positions selected from the group consisting of positions 11 , 13 , 16, and 20 . α−サブユニットの塩基性アミノ酸が位置16及び20に存在する請求項20の修飾ヒトCG。 of claim 20, basic amino acid α- subunit is present in position 16 and 20 modified human C G. α−サブユニットの塩基性アミノ酸が位置16及び13に存在する請求項20の修飾ヒトCG。 21. The modified human CG of claim 20 , wherein the basic amino acid of the α-subunit is present at positions 16 and 13 . α−サブユニットの塩基性アミノ酸が位置20及び13に存在する請求項20の修飾ヒトCG。 of claim 20, basic amino acid α- subunit is present in position 20 and 13 modified human C G. 塩基性アミノ酸がリジン及びアルギニンから成る群から選択される請求項2023のいずれか1項の修飾ヒトCG。 24. The modified human CG of any one of claims 20 to 23 , wherein the basic amino acid is selected from the group consisting of lysine and arginine . 請求項1424のいずれか1項の修飾ヒトCGのα−サブユニットをコードする核酸。 A nucleic acid encoding the α-subunit of the modified human CG according to any one of claims 14 to 24 . 請求項25の核酸を含むベクター。 A vector comprising the nucleic acid of claim 25 . 請求項26のベクターを含む宿主。 A host comprising the vector of claim 26 . さらにα−サブユニットの位置11、13、16及び20以外の位置に5つ未満のアミノ酸置換を有する請求項1424のいずれか1項の修飾ヒトCG。 Further α- subunit positions 11, 13, 1 6 and any one of claims 14 to 24 having less than five amino acid substitutions at positions other than the 20 modified human C G. さらにα−サブユニットの位置11、13、16及び20以外の位置に4つ未満のアミノ酸置換を有する請求項1424のいずれか1項の修飾ヒトCG。 The modified human CG according to any one of claims 14 to 24 , further comprising less than 4 amino acid substitutions at positions other than positions 11 , 13 , 16, and 20 of the α-subunit . さらにα−サブユニットの位置11、13、16及び20以外の位置に3つ未満のアミノ酸置換を有する請求項1424のいずれか1項の修飾ヒトCG。 Further α- subunit positions 11, 13, 1 6 and any one of claims 14 to 24 having less than three amino acid substitutions at positions other than the 20 modified human C G. さらにα−サブユニットの位置11、13、16及び20以外の位置に2つ未満のアミノ酸置換を有する請求項1424のいずれか1項の修飾ヒトCG。 25. The modified human CG of any one of claims 14 to 24 , further comprising less than 2 amino acid substitutions at positions other than positions 11 , 13 , 16, and 20 of the α-subunit . α−サブユニットの位置11、13、16及び20以外の位置に対応する野生型ヒトCGと同一のアミノ酸配列を有する請求項1424のいずれか1項の修飾ヒトCG。 α- subunit position 11, 13, 1 6 and any one of claims 14 to 24 having an amino acid sequence identical to wild-type human C G corresponding to the position other than the 20 modified human C G.
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