JP4101976B2 - ヒト由来シアル酸転移酵素及びそれをコードするｄｎａ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シアル酸転移酵素及びそれをコードするＤＮＡに関する。より詳細にはラクトシルセラミドのガラクトース残基にシアル酸を転移してガングリオシドＧM3を合成する酵素及びその酵素をコードするＤＮＡに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヒト骨髄性白血病細胞株ＨＬ−６０は悪性転換により無限増殖能を獲得した細胞株であり、白血病細胞のモデルとして一般的に広く用いられている（Collins, S.J., Gallo, R.C., and Gallagher, R.E., Nature (London), 270, 347-349(1977); Collins, S.J., Blood, 70, 1223(1987)）。上記細胞株は、培養を続けた際にも分化することはなく未分化な細胞のまま増殖を続けるが、上記細胞株の培養培地に分化誘導剤として広く用いられているホルボールエステルを添加して培養を続けると、細胞増殖を停止し、単球或いはマクロファージと同様な形態を示すようになり、分化が誘導される。その過程でガングリオシドの一種であるＧM3量が顕著に増大すること（Nojiri, H., Takaku, F., Tetsuka, T., and Saito, M., Blood, 64, 534-541(1984)）、及び上記ガングリオシドＧM3を外来性に添加した際もホルボールエステルを添加した際と同様の変化、すなわち単球系分化が細胞に起こることが報告されている（Saito, M., Terui, Y., and Nojiri, H., Biochem. Biophys. Res. Commun., 132, 223-231(1985)）。また、この分化の過程において、ＧM3そのものが分化誘導活性を有していること（Nojiri, H., Takaku., F., Miura, Y., and Saito, M., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 83, 782-786(1986)）、さらに化学合成ＧM3によっても分化が誘導されることが証明されている（Sugimoto,M. and Ogawa,T., Glycoconj. J., 2, 5-9(1985); Saito, M., Nojiri, H., Ogino, H., Yuo, A., Ogura, H., Itoh, M., Tomita, K., Ogawa, T., Nagai, Y., and Kitagawa, S., FEBS Lett., 271, 85-88(1990)）。
【０００３】
一方、シアル酸含有糖脂質、その中でも特にガングリオシドが様々な生物現象において重要な機能を担っていることが明らかとなり、その機能のみならず生合成が解明されつつある。脊椎動物において、多くのガングリオシド（ガングリオ系ガングリオシド）は主要ガングリオシドのうちで最も単純な構造を持つＧM3を共通の前駆体としており、主要な機能を持つガングリオシドの生合成の根幹をＧM3の合成がなしている。
【０００４】
上述のようにガングリオシドＧM3はそれ自体が細胞・組織の増殖・分化に関与するとともに脊椎動物においては様々な機能を有するより高級なガングリオシド群の前駆体となっていることが示唆されている。
【０００５】
ＧM3は、ＣＭＰ−シアル酸：ラクトシルセラミドシアル酸転移酵素（CMP-NeuAc;Galβ1-4Glcβ1-1'Cerα2,3-sialyltransferase:SAT-1）によってラクトシルセラミド中のガラクトース残基にシアル酸が転移することによってラクトシルセラミドから合成されると考えられているが、ヒト由来の当該酵素は単離されておらず、またその遺伝子も特定されていない。
【０００６】
ガラクトシド構造にシアル酸をα２−３ケトシド結合を介して転移する酵素としては、Wienstein et al., J. Biol. Chem., 257, 13835(1982)、Gillespie et al., Glycoconj., 7, 469(1990)、Gillespie,W., Kelm,S. and Paulson,JC., J. Biol. Chem., 267, p21001-21010(1992)、Lee,YC., Kojima,N., Wada,E., Kurosawa,N., Nakaoka,T., Hashimoto,T. and Tsuji,S., J. Biol. Chem., 269, p10028-10033(1994)、Kim,YJ., Kim,KS., Kim,SH., Kim,CH., Ko,JH., Choe,IS., Tsuji,S. and Lee,YC., Biochem. Biophys. Res. Commun., 228, p324-327(1996)、特開平５−３３６９６３号公報などが知られているが、いずれの酵素もＧM3の合成への関与は知られておらず、ラクトシルセラミドにシアル酸をα２−３ケトシド結合で転移する酵素活性を示してはいない。Sandhoff,K.らは、α２−８シアル酸転移酵素（ＳＡＴ４）と、ＧM3を合成する酵素が同一であると推定している（J. Biol. Chem., 268, 5341(1993)）が、それは間接的な方法に基づく推定であり、物質として同一であることを裏付けているものではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ガングリオシドＧM3の重要性が明らかになるにつれてその生合成を解明、制御する試みがなされてきたが、ＧM3の合成に深く関わる上記シアル酸転移酵素はその酵素タンパク質精製の困難性のため未だヒトからは単離されておらず、遺伝子発現調節機構はもとより、タンパク質化学的解析及び酵素学的解析でさえ未だなされていない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記シアル酸転移酵素の遺伝子発現調節機構、タンパク質化学的解析及び酵素学的解析を進めることにより、細胞分化の制御を解明すべく鋭意検討を重ねた結果、発現クローニング法により上記ＧM3の合成に関与するシアル酸転移酵素をコードする塩基配列を有するヒト由来のｃＤＮＡの単離に成功し、当該ｃＤＮＡの塩基配列をもとに上記シアル酸転移酵素の構造を明らかにした。その結果、当該酵素が既知のシアル酸転移酵素と相同性が低く、また前記Sandhoff,K.らが同一と推定したα２−８シアル酸転移酵素とも別の新規酵素であることが明らかとなった。
【０００９】
すなわち、本発明は、配列番号２記載のアミノ酸配列におけるアミノ酸番号４１〜３６２のアミノ酸配列を少なくとも含むポリペプチドを含み、ガラクトース残基の３位水酸基にシアル酸を転移する作用を有するシアル酸転移酵素を提供する。
【００１０】
本発明のシアル酸合成酵素は、好ましくは、配列番号２記載のアミノ酸配列におけるアミノ酸番号１〜３６２のアミノ酸配列を有するポリペプチドを含む。
【００１１】
本発明のシアル酸合成酵素は、好ましくは、ラクトシルセラミドのガラクトース残基にシアル酸を転移してα２→３結合を形成し、ガングリオシドＧM3を生成する活性を有する。
【００１２】
本発明は、また、配列番号５記載のアミノ酸配列を少なくとも含むポリペプチドを含み、ガラクトース残基の３位水酸基にシアル酸を転移する作用を有するシアル酸転移酵素を提供する。
【００１３】
また、本発明は、配列番号２記載のアミノ酸配列におけるアミノ酸番号４１〜３６２のアミノ酸配列を少なくとも含みポリペプチド及びそれをコードするＤＮＡを提供する。このポリペプチドは、好ましくは、配列番号２記載のアミノ酸配列におけるアミノ酸番号１〜３６２のアミノ酸配列を有する。
上記ＤＮＡとしては、配列番号１記載の塩基配列を有するものが挙げられる。
【００１４】
さらに、本発明は、上記ＤＮＡを含む組換えベクター、上記ＤＮＡが導入され、かつ該ＤＮＡが発現可能な形質転換体、および、この形質転換体を、好適な培地で培養し、上記ＤＮＡがコードするシアル酸転移酵素又はそのポリペプチドを培養物中に生成蓄積させ、その培養物からシアル酸転移酵素又はそのポリペプチドを採取することを特徴とする、シアル酸転移酵素又はそのポリペプチドの製造方法を提供する。
【００１５】
なお、本明細書において「酵素をコードする」とは、当該酵素のポリペプチドをコードすることを意味する。また、本明細書中では、以下、シアル酸供与体からシアル酸受容体であるラクトシルセラミドに含まれるガラクトース残基の３位水酸基へ選択的にシアル酸を転移してα２→３結合を形成しガングリオシドＧM3を生成する活性を有する本発明のシアル酸転移酵素を便宜的にシアル酸転移酵素−１又はＳＡＴ−１とも記載する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
＜１＞本発明のシアル酸転移酵素−１（本発明酵素）及びそれをコードするＤＮＡ（本発明ＤＮＡ）
本発明酵素は、配列番号２のアミノ酸配列におけるアミノ酸番号４１〜３６２のアミノ酸配列を少なくとも含むポリペプチドを含み、ガラクトース残基の３位水酸基にシアル酸を転移する作用を有する。
【００１８】
本発明酵素は、通常には、以下のような理化学的性質を有する。
▲１▼作用：
シアル酸供与体から、シアル酸受容体であるラクトシルセラミドに含まれるガラクトース残基の３位水酸基へ選択的にシアル酸を転移してガングリオシドＧM3を生成する。すなわち、上記シアル酸受容体のガラクトース残基の３位の水酸基以外には実質的にシアル酸を転移しない。シアル酸供与体としてはＣＭＰ−シアル酸が好適には挙げられる。
【００１９】
好ましくは、さらに、以下のような理化学的性質を有する。
▲２▼至適反応ｐＨ：
本酵素は、実施例中に記載の酵素活性測定方法において、酵素反応液のｐＨ６．０〜７．０の範囲、特にｐＨ６．５付近で高いシアル酸転移活性を有する。
▲３▼阻害及び活性化：
１０ｍＭ Ｍｎ2+存在下で、非存在下と比して１．５倍以上に活性が上がる。
【００２０】
また、本発明酵素には、ガラクトース残基の３位水酸基にシアル酸を転移する作用（好ましくは上記▲１▼の作用）を有し、配列番号５のアミノ酸配列を少なくとも含むポリペプチドを含むものも包含される。配列番号５のアミノ酸配列は一般的にシアル酸転位酵素に存在するいわゆるシアリルモチーフに相当する配列であり、通常には、シアル酸転移酵素−１のポリペプチドのアミノ酸配列において、配列番号２のアミノ酸配列におけるアミノ酸番号１３６〜１８３の部分に相当する部分に存在する。
【００２１】
本発明ＤＮＡには、上記のポリペプチドをコードしているものが包含され、これらのポリペプチドをコードしているのであればその塩基配列は特に限定されない。
【００２２】
すなわち、配列番号２のアミノ酸配列は、ガラクトース残基の３位水酸基へシアル酸を転移する活性を実質的に害さない１もしくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入又は転位を有していてもよく、そのようなアミノ酸配列の置換、欠失、挿入又は転位を有するポリペプチドをコードする、塩基配列の置換、欠失、挿入及び転位を有するＤＮＡのいずれもが本発明ＤＮＡに包含される。本明細書における「アミノ酸の数個」とは当該酵素の活性が失われない程度の、変異を起こしてもよいアミノ酸の数を示し、例えば３６０アミノ酸残基からなるポリペプチドの場合、２０程度以下、好ましくは１０程度以下の数を示す。当該酵素の活性の測定法は公知の方法（特開平７−３２７６７８号公報）において宿主細胞に導入するｃＤＮＡと酵素の基質を変更することによって容易に行うことが可能であり、例えば本明細書中において具体的に示した方法により当業者であれば容易に実施可能であるため、目的とする酵素活性の有無を指標として、該活性を実質的に害さない１つ以上のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入又は転位を容易に選択することができる。ＤＮＡの塩基配列の置換、欠失、挿入又は転位は、両末端に制限酵素切断末端を持ち、変異点の両側を含む配列を合成し、未変異ＤＮＡが有する塩基配列の相当する部分と入れ換えることにより、ＤＮＡに導入することができる。また、部位特異的変異法（Kramer,W. and Frits, H. J., Meth. in Enzymol., 154, 350(1987); Kunkel,T.A. et al., Meth. in Enzymol., 154, 367(1987)）などの方法によっても、ＤＮＡに置換、欠失、挿入又は転位を導入することができる。
【００２３】
また、配列番号２のアミノ酸配列は、ヒト由来のものであるが、個体間においてアミノ酸配列に活性に影響を与えない相違があり得ること（同等の活性の変異体が存在し得ること）が当然に予想される。従って上記のガラクトース残基の３位水酸基へシアル酸を転移する活性を実質的に害さない１もしくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入又は転位は、個体間変異程度の範囲内であることが好ましい。
【００２４】
本発明ＤＮＡとして具体的には配列番号２のアミノ酸配列の全てをコードする塩基配列又はその部分塩基配列を有するＤＮＡが挙げられ、かつ好ましいがこれに限定はされない。上記の「部分塩基配列を有するＤＮＡ」とは、例えばシアル酸転移酵素−１のポリペプチド（特に、配列番号２のアミノ酸配列においてアミノ酸番号３０〜３６２、３８〜３６２、４１〜３６２又は１３６〜１８３のアミノ酸配列の部分）をコードするＤＮＡとハイブリダイズしシアル酸転移酵素−１のＤＮＡを検出するためのプローブとして使用することができる又はそれによってコードされるポリペプチドがシアル酸転移酵素−１活性を有するあるいはシアル酸転移酵素−１と同様の抗原性を有するＤＮＡ又はそれに相補的なＤＮＡもしくはＲＮＡを示す。上記ハイブリダイズは、一般にスクリーニング等のＤＮＡ又はＲＮＡとＤＮＡをハイブリダイズさせる際に用いられている方法によって行えばよく、例えば、ＤＮＡのスクリーニングなどに使用される条件としては、５０％ホルムアミド、５×ＳＳＰＥ（塩化ナトリウム／リン酸ナトリウム／ＥＤＴＡ緩衝液）、５×デンハルト溶液（Denhardt's solution）、０．５％ＳＤＳと５０μｇ／ｍｌの変性させたサケ精子ＤＮＡを含む溶液中で目的ＤＮＡをプレハイブリダイズし、32Ｐラベルした本発明ＤＮＡ（例えば配列番号１記載の塩基配列を有するＤＮＡ）を添加し、４２℃で１６時間ハイブリダイズさせた後、５５℃で１×ＳＳＰＥ、１％ＳＤＳ、さらに０．１×ＳＳＰＥ、０．１％ＳＤＳにより洗浄することが挙げられる。一般的なハイブリダイズは上述のような条件下で行われることが多いが、当業者であれば同様のハイブリダイズを目的として各溶液の組成や詳細な条件を変更することにより同様のハイブリダイズを行うことが可能であるため、同様な効果を得ることが可能な条件であれば上述の条件に特に限定はされない。
【００２５】
本発明ＤＮＡが有する塩基配列としてより具体的には、配列番号１に示す全塩基配列又はその部分配列を有するＤＮＡが挙げられ、かつ好ましい。このようなＤＮＡとして具体的には、配列番号１における塩基番号２７８〜１３６３、３６５〜１３６３、３８９〜１３６３、３９８〜１３６３又は６８２〜８２６の塩基配列からなるＤＮＡが挙げられる。
【００２６】
配列番号１に示す塩基配列においては、シアル酸転移酵素−１のｃＤＮＡのオープンリーディングフレームの５'末端部に３つのイン・フレームのＡＴＧコドンが含まれている。３つのＡＴＧコドンの周囲の塩基配列は、全て−３の位置のプリンが保存されている。このことは効率的な翻訳に関するＫｏｚａｋの知見（Kozak, M. (1986) Cell, 44, 283-292）を満足しており、いずれのＡＴＧコドンも開始コドンとして機能する可能性がある。
【００２７】
ところで、β−１，４−ガラクトシルトランスフェラーゼは、フレーム内に２つのＡＴＧコドンを含むことが知られている（Nakazawa, K. et al. (1988) J. Biochem, 104, 165-168、Shaper, N. et al. (1988) J. Biol. Chem., 263, 10420-10428）。また、Shaperらは、β−１，４−ガラクトシルトランスフェラーゼは、２箇所からの翻訳開始の結果、長いものと短いものとの両方の形態が合成されることを示している。さらに、Lopezらは、長い形態のものは原形質膜を優先的に標的とし、短い形態のものは主としてゴルジ体内に存在することを示唆する証拠を示している（Lopez, L. et al. (1991) J. Biol. Chem., 266, 15984-15591）。同様に、シアル酸転移酵素−１についても、複数のＡＴＧコドンが開始コドンとして機能する可能性はあるが、定かではない。しかし、いずれのＡＴＧコドンが開始コドンであっても、上記のシアル酸転移酵素−１のポリペプチドをコードする点では同じであり、第２番目、第３番目のＡＴＧコドンから始まる塩基配列を有するＤＮＡも本発明に包含されるものである。従って、シアル酸転移酵素−１のポリペプチドは配列番号２記載のアミノ酸配列において少なくともアミノ酸番号４１〜３６２に相当する領域を有するものである。
【００２８】
配列番号１の最初のＡＴＧコドンで始まる単一のオープンリーディングフレームからは、３６２アミノ酸残基からなり、分子量４１，７５４Ｄａ、Ｎ−結合グリコシレーション部位である可能性がある２カ所の部位を有するタンパク質が予測される。このアミノ酸配列から作成したハイドロパシープロット（図１）から、Ｎ末端から１６〜２９番目のアミノ酸残基に渡る長さ１４残基の連続した１つの顕著な疎水性部分が認められ、トランスメンブレンドメイン（膜貫通領域）を有することが予想される。
【００２９】
尚、遺伝暗号の縮重による異なった塩基配列を有するＤＮＡも本発明ＤＮＡに包含されることは、当業者であれば容易に理解されるところである。
【００３０】
また、本発明ＤＮＡには、本発明ＤＮＡに相補的なＤＮＡ又はＲＮＡも包含される。さらに本発明ＤＮＡは、ＳＡＴ−１をコードするコード鎖のみの一本鎖であってもよく、この一本鎖およびこれと相補的な配列を有するＤＮＡ鎖又はＲＮＡ鎖からなる二本鎖であってもよい。
【００３１】
また、本発明ＤＮＡは、ＳＡＴ−１のポリペプチド全体をコードするコード領域全長の塩基配列を有していてもよく、またＳＡＴ−１のポリペプチドの一部分をコードする塩基配列を有するものであってもよい。
【００３２】
上述のようにＳＡＴ−１のポリペプチドは膜貫通領域を有するが、膜内の末端にあたるＮ末端部から当該膜貫通領域を含む領域を欠失したＳＡＴ−１のポリペプチドの部分もまた本発明のポリペプチドに包含される。また、このようなポリペプチドがＳＡＴ−１としての活性を有する限り、本発明のシアル酸転移酵素に含まれるポリペプチドの範疇である。このようなポリペプチドを具体的に例示すると、例えば配列番号２に示すアミノ酸配列におけるアミノ酸番号３０〜３６２、３８〜３６２又は４１〜３６２などが挙げられる。
【００３３】
＜２＞本発明ＤＮＡの製造方法
以下、本発明ＤＮＡを得る方法について説明する。本発明によりＳＡＴ−１のポリペプチドのアミノ酸配列が明らかにされたので、その配列に基づいて作成したオリゴヌクレオチドプライマーを用いるＰＣＲ法（ポリメラーゼ・チェイン・リアクション法）によって染色体ＤＮＡあるいはｍＲＮＡから本発明ＤＮＡを増幅することによって取得することも可能である。また、特に以下の各工程からなる発現クローニング法により製造することが可能である。
（１）ヒト由来の癌細胞を分化誘導剤で処理することにより分化させる。
（２）分化した癌細胞からｃＤＮＡライブラリーを作成し、宿主細胞に導入する。
（３）ガングリオシドを細胞膜上に発現した宿主細胞を検出する。
（４）上記で検出された宿主細胞をソーティングして、ライブラリーを濃縮する。
（５）濃縮したライブラリーから導入した遺伝子を切り出す。
【００３４】
スクリーニングによって、通常には上記ＳＡＴ−１の完全長ｃＤＮＡを選択する。
【００３５】
以下に、本発明ＤＮＡを製造する方法の一例を具体的に説明する。
（１）癌細胞の分化誘導
癌細胞としては、ヒト由来の浮遊系細胞が好ましく、そのような癌細胞として血球系のリンパ種及び白血病のヒト由来の細胞が挙げられ好ましい。そのような細胞として、例えばヒト由来のＨＬ−６０（ＡＴＣＣ ＣＣＬ２４０）、ＭＯＬＴ−４（ＡＴＣＣ ＣＲＬ１５８２）、Ｕ９３７（ＡＴＣＣ ＣＲＬ１５９３）等の細胞が好ましく、新鮮骨髄性白血病細胞なども用いることが可能である。そのような癌細胞の中でも、特にＨＬ−６０が分化誘導を行いやすいため好ましい。培養したこの癌細胞株に分化誘導剤を添加して２０時間以上、好ましくは２４〜４８時間程度培養することによって分化を誘導する。培養法としては使用する細胞によって適した条件下で行えばよいが、通常、一般的な細胞培養条件として５〜７vol％ＣＯ2、９５〜９３vol％空気条件下で３７〜３８℃が挙げられる。分化誘導剤としては例えばホルボールエステル（12-O-テトラデカノイルホルボールエステル(TPA)など）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、レチノイン酸（ＲＡ）及び1α,25-ジヒドロキシビタミンD3（1α,25(OH2)D3）等が挙げられ、特に限定はされないが、その中でもＴＰＡが多くの白血病細胞株に対して比較的同様な分化誘導活性を有するため好ましい。例えば癌細胞としてＨＬ−６０、分化誘導剤としてＴＰＡを使用する場合は、２４ｎＭ程度のＴＰＡ存在下で４８時間培養することにより、ＨＬ−６０は単球・マクロファージ様に分化し、形態の変化が観察される。
【００３６】
（２）分化した癌細胞からのｃＤＮＡの構築
▲１▼分化した癌細胞からのＲＮＡの調製
上記（１）で分化を誘導した癌細胞を好ましくは５００〜２０００×ｇで遠心処理により回収し、細胞から例えばグアニジンチオシアネート／ＣｓＣｌ法（Kingston, R. E.,(1991) in Current Protocols in Molecular Biology, Suppl. 14, Unit 4.2, Green Publishing Associates and Wiley Interscience, New York）等の公知の方法により全ＲＮＡを調製する。このようにして得られる全ＲＮＡから、オリゴｄＴ（oligo-(dT)）セルロースカラムクロマトグラフィー等によってポリ(A)+ＲＮＡを精製する。
【００３７】
▲２▼ポリ(A)+ＲＮＡからのｃＤＮＡの構築
上記ポリ(A)+ＲＮＡを鋳型とし、オリゴヌクレオチドプライマーを用いた逆転写ＰＣＲにより、癌細胞由来のｃＤＮＡを増幅することができる。ＰＣＲは、通常の方法と同様にして行えばよいが、具体的方法を示すならば以下の通りである。１μｌのポリ(A)+ＲＮＡ、それぞれ１００ｐｍｏｌのオリゴｄＴとランダムオリゴヌクレオチドプライマー、それぞれ５００μＭの４種類のデオキシヌクレオシド三リン酸、２００単位のＭ−ＭＬＶ逆転写酵素（ギブコＢＲＬ(Gibco BRL)）、１ｍＭジチオスレイトール（ＤＴＴ）、１２０単位のＲＮａｓｅ（リボヌクレアーゼ）インヒビター（宝酒造（株）製）を含む緩衝液（終体積２０μｌ）を５０℃で６０分間インキュベートし、ｃＤＮＡ一次鎖を合成する。次に、上記の逆転写反応混合液５μｌ、各１００ｐｍｏｌのランダムオリゴヌクレオチドプライマー、それぞれ２５０μＭの４種類のデオキシヌクレオシド三リン酸、１．２５単位のＴａｑポリメラーゼを含む反応液（終体積５０μｌ）に対し、９５℃１分、４６〜６２℃１分、７２℃２分を３５サイクル繰り返して行う。
【００３８】
このようにして得られた癌細胞のｃＤＮＡは、発現ベクターに保持させた後、宿主細胞に導入して宿主細胞をスクリーニングするために使用される。宿主細胞としては、哺乳類由来の細胞株で、ラクトシルセラミド陽性である細胞であれば用いることができる。そのような細胞株としては例えばヒトナマルバ（Namalwa）細胞（細井ら：Cytotechnology, 1, 151(1988)）、チャイニーズハムスター由来のＣＨＯ細胞（ＡＴＣＣ ＣＣＬ６１等）、サル由来のＣＯＳ細胞（ＡＴＣＣＣＲＬ１６５０等）、マウス由来の３ＬＬ細胞（Taniguchi,S.（信州大学加齢適応研究センター））などが挙げられる。しかし、本発明においてＳＡＴ−１の酵素活性の検出をより容易にすることが可能であるため、更にＧM3陰性の培養細胞が好ましい。そのような細胞としては３ＬＬ細胞の突然変異株である３ＬＬ−ＨＫ４６細胞（Inokuchi,J.（生化学工業（株）））が挙げられ、好ましい。発現ベクターとしてはｐＣＥＶ１８（Maruyama,K.（東京大学医科学研究所、現東京医科歯科大学）より恵与）、ｐＣＸＮ２（Niwa, H., Yamamura, K. and Miyazaki, J. (Gene, 108, p193-200(1991)）、ｐＦＬＡＧ−ＣＭＶ−２（Eastman Kodak製）、ｐＡＧＥ１０７（Miyajiら, Cytotechnology, 3, 133(1990)）、ｐＡＳ３−３（特開平２−２２７０７５号公報）、ｐＡＭｏＥＲＣ３Ｓｃ（特開平５−３３６９６３号公報）、ｐｃＤ２（Chen,C.ら, Mol. Cell. Biol., 7, 2745-2452(1987)）などが挙げられ、使用する宿主細胞に合わせて適宜選択される。例えば宿主細胞として３ＬＬ−ＨＫ４６を使用した場合は、ｐＣＥＶ１８を発現ベクターとして使用することが好ましい。上記で癌細胞のポリ(A)+ＲＮＡを基に調製されたＰＣＲ産物のベクターへの導入は、公知の方法から使用するベクターに適した方法が選択される。
【００３９】
▲３▼ｃＤＮＡライブラリーの宿主細胞への導入
上記の方法により構築したｃＤＮＡライブラリーを公知の手法を用いて宿主細胞へトランスフェクションする。具体的には、例えばエレクトロポレーション法（Miyajiら,Cytotechnology, 3, 133(1990)）、リン酸カルシウム法（特開平２−２２７０７５号公報）及びリポフェクション法（Philip, L.F. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 84, 7413(1987)）などが挙げられ適宜選択されるが、エレクトロポレーション法が好ましい。また、ヒトα２−８シアル酸転移酵素は、ＧM3からＧD3を合成する酵素であり、該酵素をコードするＤＮＡを導入した細胞はＧM3合成が可能になると細胞膜上にＧD3を発現し、このＧD3の検出は容易であるので、ＳＡＴ−１をコードするｃＤＮＡを検出する際に、より正確な酵素活性の検出を行うため、ヒトα２−８シアル酸転移酵素をコードするＤＮＡ（特開平７−３２７６７８号公報など）を宿主細胞に前もってトランスフェクションしておくこと、及び、同時にトランスフェクションすることも可能であり、また、好ましい。従って、例えばベクターとしてｐＣＥＶ１８を使用して構築したｃＤＮＡライブラリーを、宿主細胞としてのＧD3合成経路を持たない３ＬＬ−ＨＫ４６細胞に導入する際には、ライブラリーのｃＤＮＡを保持したｐＣＥＶ１８を、通常の３ＬＬ−ＨＫ４６細胞に直接トランスフェクションしてもよいし、また、α２−８シアル酸転移酵素のｃＤＮＡ導入したベクターと同時に３ＬＬ−ＨＫ４６細胞にトランスフェクションしてもよい。また更に、予めα２−８シアル酸転移酵素を発現する３ＬＬ−ＳＴ２８細胞に上記ライブラリーのｃＤＮＡを保持したｐＣＥＶ１８等の真核生物発現ベクターを用いてトランスフェクションしてもよい。なお、３ＬＬ−ＳＴ２８は、３ＬＬ−ＨＫ４６細胞にα２−８シアル酸転移酵素のｃＤＮＡを、ｐＣＥＶ１８を用いて導入して作成したものである。
【００４０】
（３）ガングリオシドを発現した宿主細胞の検出
ｃＤＮＡライブラリーを導入した宿主細胞は、一般的な細胞培養条件下で培養される。ｃＤＮＡを導入して２４時間後以降、好ましくは３６〜４８時間後に宿主細胞を抗ガングリオシド抗体あるいはガングリオシドに結合するレクチンを用いた免疫染色により染色するが、抗体を用いる染色法がより正確であり好ましい。例えば、宿主細胞として３ＬＬ−ＨＫ４６を用いた場合には、細胞膜上に発現したＧM3を認識する例えば抗ＧM3モノクローナル抗体 Ｍ２５９０〔Ｌ６１２(ATCC CRL10724)が産生するモノクローナル抗体：J. Biol. Chem., 260, 13328-13333(1985)〕を用いて検出する。免疫染色は一般的な方法に従って行えばよい。また、宿主細胞として例えば上記の３ＬＬ−ＳＴ２８を用いた場合には、本発明ＤＮＡが導入された際に生成されるＧD3を検出する。ＧD3を検出するための免疫染色法としては通常用いられる一般的な方法（特開平２−３２７６７８号公報）によって行うことができる。その際に、使用する一次抗体としてはＧD3を認識する抗体であれば特に限定はされないが、モノクローナル抗体が好ましく、そのような抗体としては例えば抗ＧD3モノクローナル抗体 Ｒ２４〔ハイブリドーマ(ATCC HB8445)が産生するモノクローナル抗体：Cancer Res., 49, p191-196(1989)〕などが挙げられ、好ましい。上記の一般的な抗体を用いる免疫染色法が具体例として挙げられる。すなわち、上記培養後の宿主細胞（１×１０5個）をＢＳＡ溶液（０．１％ＢＳＡ ＰＢＳ（＋））で２〜３回程度遠心洗浄し、一次抗体を含む１００μｌの前記ＢＳＡ溶液に懸濁する。３０分間氷冷下で反応させた後、上記ＢＳＡ溶液で２回程度洗浄する。さらに一次抗体に対するＦＩＴＣ標識二次抗体１μｌを含むＢＳＡ溶液１００μｌ中で、氷冷条件下で３０分間反応させる。ＢＳＡ溶液で１回洗浄し、フローサイトメーター（ＦＡＣＳｃａｌｉｂｕｒ：ベクトン・デッキンソン(Becton Dickinson)製）で、蛍光が強い細胞を検出する。蛍光の強い、例えば全体の５％の細胞をセルソーターで選別し、これからプラスミドＤＮＡを抽出する。プラスミドＤＮＡの宿主細胞からの抽出は一般的な公知の方法によって行われる。
【００４１】
（４）ＳＡＴ−１のｃＤＮＡのソーティングとｃＤＮＡの取得
上記の操作により得られたプラスミドＤＮＡを、適当な宿主細胞株にトランスフェクションし、例えば上記抗ＧM3抗体を用いる免疫染色とフローサイトメーターによる全体の５％の強い蛍光を発する細胞の回収の操作を２回以上繰り返し、目的のｃＤＮＡをソーティングにより濃縮する。前記ソーティングに用いる宿主細胞としては、哺乳類の培養細胞が好ましく、特に３ＬＬ−ＨＫ４６が好ましい。また、使用するベクターとしては哺乳類細胞用の発現ベクターであれば特に限定はされないが、ｐＣＥＶ１８が好ましい。ソーティングによって濃縮した目的のｃＤＮＡを保持した前記ベクターを、ｐＢＫＣＭＶ（ストラタジーン社製）などの哺乳類細胞用の発現ベクターにヒトα２−８シアル酸転移酵素のｃＤＮＡを導入して作成した発現ベクターと同時に、３ＬＬ−ＨＫ４６細胞等のＧD3合成経路を有さない哺乳類由来の培養細胞にトランスフェクションし、上記と同様に免疫染色及びフローサイトメーターによる検出を行い、強蛍光を発する全体の５％の細胞を得る。この細胞から公知の方法によりプラスミドＤＮＡを抽出する。
このプラスミドＤＮＡから一般的な方法によってｃＤＮＡを切り出して得られたｃＤＮＡにより、大腸菌ＤＨ１０Ｂ（E. coli DH10B：ギブコ社製）を形質転換し、これらを一穴あたり１００コロニーを形成するよう植菌し、シブセレクションを行うことにより、最終的に約２．１Ｋｂｐのインサート（４Ｃ７）を含む単一のクローン、ｐＣＥＶ４Ｃ７を得ることができる。
【００４２】
（５）ＳＡＴ−１をコードするｃＤＮＡ ４Ｃ７の塩基配列の決定
上記のようにして得られたｃＤＮＡはそのままあるいはｐＣＲIIなどの適当なプラスミドにサブクレーニングして、既知の一般的な方法により塩基配列を決定することができる。
【００４３】
上記のようにして決定されたＳＡＴ−１をコードするｃＤＮＡの塩基配列及びこの塩基配列から予想されるアミノ酸配列を配列番号１に、アミノ酸配列のみを配列番号２に示す。
【００４４】
また、膜貫通領域を欠失した、すなわち可溶化タンパク質形態のＳＡＴ−１のポリペプチドをコードするＤＮＡは以下のようにして取得することが可能である。すなわち、まず配列番号１に示す塩基配列に基づき、当該酵素のポリペプチドのＮ−末端側で適当な短縮化形態となるように選択したプライマーを合成し、クローン化したＳＡＴ−１のｃＤＮＡを鋳型としてＰＣＲ法により増幅する。例えば、Ｎ−末端の３７アミノ酸残基が欠失した短縮化形態のポリペプチドをコードするＤＮＡを得る場合には、例えば目的とする塩基配列の３'及び５'末端部に存在する塩基配列を基にオリゴヌクレオチドプライマーを合成する。例えば配列番号３及び４に示す塩基配列を有するオリゴヌクレオチドプライマーをそれぞれ５'プライマー及び３'プライマーとして用いてＰＣＲを行えばよい。次いで、増幅して得られたＰＣＲ産物を必要により精製して目的ＤＮＡを得ることが可能である。
【００４５】
＜３＞本発明ＤＮＡの塩基配列によってコードされるＳＡＴ−１のポリペプチド本発明は、上記の本発明ＤＮＡによってコードされるＳＡＴ−１のポリペプチドも提供する。本ポリペプチドは単独であってもよいし、他のポリペプチドと融合していてもよい。また、膜貫通領域を欠失していてもよい。
【００４６】
本ポリペプチドは、糖鎖を有していても有していなくてもよい。また、糖鎖の種類にも特に限定はない。
【００４７】
このようなポリペプチドは、例えば、後記のポリペプチドの製造方法によって得ることができ、また、上記の活性ないし機能の有無を判定することは、特開平７−３２７６７８号公報記載の酵素活性測定法において、宿主細胞に導入するｃＤＮＡと酵素の基質を変更することにより実施することが可能であり、例えば本明細書中に具体的に記載されている方法により、当業者であれば容易に行うことができる。
【００４８】
＜４＞本発明ＤＮＡを利用したＳＡＴ−１又はそのポリペプチドの製造方法
上記本発明ＤＮＡで形質転換された細胞を、好適な培地で培養し、本発明ＤＮＡがコードするＳＡＴ−１又はそのポリペプチドを培養物中に生成蓄積させ、その培養物からＳＡＴ−１又はそのポリペプチドを採取することによって、ＳＡＴ−１又はそのポリペプチドを製造することができる。
【００４９】
本発明ＤＮＡで形質転換された細胞は、公知の発現ベクターに本発明ＤＮＡの断片を挿入して組換えプラスミドを構築し、この組換えプラスミドを用いて形質転換を行うことによって得ることができる。なお、本発明は、本発明酵素の製造に使用できる、本発明ＤＮＡを含む組換えプラスミドすなわち組換えベクター及び本発明ＤＮＡが導入されており、かつ該ＤＮＡが発現可能な形質転換体（例えば、上記組換えベクターを含む形質転換体）も提供するものである。
細胞としては大腸菌等の原核細胞や、哺乳類細胞等の真核細胞が例示される。大腸菌などの原核細胞を用いた際は、本発明ＤＮＡの発現によって生じるＳＡＴ−１のポリペプチドに糖鎖の付加が起こらないため、純粋にＳＡＴ−１のポリペプチドのみを得ることが可能であり、また、哺乳類細胞等の真核細胞を用いた際は、本発明ＤＮＡの発現によって生じるＳＡＴ−１のポリペプチドに糖鎖が付加される。そのため、糖鎖も含む通常のＳＡＴ−１と同様の形態で得ることが可能である。
【００５０】
本製造方法においては、タンパク質の製造に通常用いられる宿主−ベクター系を使用することができる。３ＬＬ−ＨＫ４６細胞、３ＬＬ−ＳＴ２８細胞又はＣＯＳ−１細胞等の哺乳類由来の培養細胞とｐＣＥＶ１８、ｐＭＥ１８Ｓ（丸山ら,Med. Immunol., 20, 27(1990)）等の哺乳類細胞用発現ベクターとの組み合わせを採用することが好ましいが、特に限定はされない。培地や培養条件は、用いる宿主すなわち細胞に合わせて適宜選択される。
【００５１】
本発明ＤＮＡは全長を直接発現させてもよいが、他のポリペプチドとの融合ポリペプチドとして発現させてもよい。また、本発明ＤＮＡの一部を部分ペプチドとして発現させてもよい。
【００５２】
上記融合ポリペプチドを発現する組み換えプラスミドの構築の具体例としては以下の方法が挙げられる。すなわち、ｐＧＩＲ２０１ｐｒｏｔＡ（Kitagawa,H. and Paulson,J.C., J. Biol. Chem., 269, 1394-1401(1994)）等のプラスミドに導入した遺伝子を融合タンパクとして発現させるように構築されたベクターに通常の方法により本発明のＤＮＡを組み込み、複数のタンパク質の遺伝子を同一読み出し領域に有するベクターを構築する。ついで、このベクターから融合タンパク質をコードするＮｈｅＩ断片を切り出し、上記と同様の操作によりｐＣＥＶ１８等の適当なベクターに連結させる。
【００５３】
培養物からのＳＡＴ−１又はそのポリペプチドの採取は、公知のポリペプチドの精製方法によって行うことができる。具体的には例えば、ラクトシルセラミドあるいはＣＭＰ−シアル酸などを結合したセファロースカラムを用いたアフィニティ−クロマトグラフィーが挙げられる。また融合ポリペプチドとして発現させた場合は、宿主細胞の培養物を、ＳＡＴ−１と融合したポリペプチドに対し親和性の高い物質（例えば抗体など）を結合したアフィニティークロマトグラフィーに付することによって融合ポリペプチドを精製することが可能である。さらに、ＳＡＴ−１と他のポリペプチドとの間にリンカー、例えば特定のタンパク分解酵素が認識して切断するアミノ酸配列を有するリンカーを予め組み込んでおくことにより、融合ポリペプチドを精製した後にリンカー部位で融合ポリペプチドを切断することにより、ＳＡＴ−１を得ることが可能である。上記特定のタンパク質分解酵素とそれが認識する特定の配列の組合せとしては例えばプロインスリンの合成時に働くシグナルペプチダーゼとインスリンのシグナルペプチドの組合せが挙げられる。なお上記の培養物には、培地および当該培地中の細胞が包含される。
【００５４】
シアル酸転移酵素の活性の測定方法としては、一般的なガングリオシド合成の測定法（特開平７−３２７６７８号公報など）において酵素の基質を変更することにより実施することが可能である。例えば上記培養物又は上記方法によって精製した酵素適量を、１００ｍＭ カコジル酸ナトリウム、１０ｍＭ 塩化マンガン、０．２ｍＭ ＣＭＰ−放射性物質標識シアル酸、０．４ｍＭ ラクトシルセラミド、０．３％Ｔｒｉｔｏｎ ＣＦ−５４を含む反応液をｐＨ６．５に調整し、３７℃で２時間保温した後、一般的な薄層クロマトグラフィーにより反応産物を展開し、フジックスＢＡＳ２０００バイオ・イメージング・アナライザー（富士写真フィルム（株）製）により活性の測定を行うことができる。
【００５５】
【実施例】
以下に本発明を実施例によりさらに詳説するが、本発明の目的を超えない限りこれに限定されるものではない。
【００５６】
（１）ＨＬ−６０細胞の分化誘導とｃＤＮＡの構築
２〜３×１０5個／ｍｌＨＬ−６０をＴＰＡ ２４ｎＭ、及１０％牛胎児血清を含むＲＰＭＩ−１６４０（ニッスイ製）中で５vol％ＣＯ2、９５vol％空気、３７℃の条件下で４８時間培養し、分化を誘導した。上記細胞から、インビトロゲン社製のFast Track mRNA単離キットを用いてポリ(A)+シグナルを有するRNAを単離した。
【００５７】
このポリ(A)+ＲＮＡを逆転写反応の鋳型とし、ＤＮＡの一次鎖を構築し、更にこのＤＮＡを用いて２本鎖ｃＤＮＡを合成した（Gubber, V. and Hoffman, B.J., Gene, 25, 283(1983)）。
【００５８】
このようにして得られた２本鎖ｃＤＮＡに、制限酵素ＢｓｔＸ１アダプター（インビトロゲン社製）を連結し、ｐＣＥＶ１８のＢＳＴＸ１部位に導入してｃＤＮＡライブラリーを構築した。このｃＤＮＡライブラリーを８つに分け、Ｅ．ｃｏｌｉ ＤＨ１０Ｂ（ライフテクノロジー社製）に導入して増幅した。増幅したｃＤＮＡは、Ｑｉａｇｅｎ社製のＱｉａｇｅｎ Ｔｉｐを用いてプラスミドＤＮＡを精製した。
【００５９】
（２）ｃＤＮＡの３ＬＬ−ＨＫ４６細胞へのトランスフェクション
上記のｃＤＮＡライブラリーを含むプラスミドＤＮＡ100μgを、5×106個の３ＬＬ−ＨＫ４６細胞にエレクトロポレーション法（180 V、600μＦ）を用いて導入し、３８〜４８時間、５vol％ＣＯ2、９５vol％空気、３７℃条件下で培養をした。
【００６０】
（３）ガングリオシドを発現した宿主細胞の検出とｃＤＮＡの調製
培養後の３ＬＬ−ＨＫ４６細胞を回収してＰＢＳ(-)で洗浄した後、抗ＧM3抗体であるＭ２５９０と３０分間、氷冷下で反応させ、さらに氷冷下で３０分間、ＦＩＴＣ標識ウサギ抗マウスＩｇＭモノクローナル抗体により免疫染色を行った。この染色した細胞をフローサイトメーター（ＦＡＣＳｃａｌｉｂｕｒ）で蛍光が陽性の細胞を検出し、陽性側の５％の細胞をコウルター社製のEPICS Elite ESP セルソーターで回収し、プラスミドＤＮＡを調製した後、さらに２回、３ＬＬ−ＨＫ４６細胞へのエレクトロポレーション法による導入と４８時間培養、免疫染色及びフローサイトメーターによる検出、回収を繰り返した。
【００６１】
この方法で最終的に得られたプラスミドを、ｐＢＫＣＭＶＧＤ３（ストラタジーン社製のｐＢＫＣＭＶプラスミドベクターにヒトα２−８シアル酸転移酵素（ＧD3合成酵素）を導入したプラスミド）と共に5×106個の３ＬＬ−ＨＫ４６細胞に導入した。この細胞を４８時間培養した後、抗ＧD3抗体であるＲ２４とＦＩＴＣ標識ウサギ抗マウスＩｇＧ抗体で免疫染色して、フローサイトメーターにより蛍光の強い細胞を検出し、蛍光が強い側の0.6％の細胞を、ベクトンディッキンソン社製のFACS Vantageセルソーターを用いて回収した。
【００６２】
この細胞から、プラスミドＤＮＡを調製し、エレクトロポレーション法によりこのプラスミドＤＮＡで大腸菌ＤＨ１０Ｂ（ライフテクノロジー社製）を形質転換した。トランスフェクションとアンピシリンによる選別とを２回繰り返した後、陽性コロニー群を９６穴マイクロプレート１穴あたり１００コロニーの割合で小分けした。９枚のマイクロプレートに植菌し、シブセレクション法を行い１穴に絞り込み、この１穴に由来する２，４００コロニーを１穴あたり１コロニーの割合で、９６穴マルチプレート２５枚に広げ、更にシブセレクションを行い陽性クローン（ｐＣＥＶ４Ｃ７）を得た。
【００６３】
特に３ＬＬ−ＳＴ２８細胞を宿主細胞として使用すると、３ＬＬ−ＨＫ４６細胞に本発明ＤＮＡを含むプラスミドＤＮＡとｐＢＫＣＭＶＧＤ３を共導入する方法と比較してフローサイトメトリー上で３倍以上の蛍光強度が得られたので、上述のシブセレクションにおいては共導入法ではなく、宿主細胞として３ＬＬ−ＳＴ２８細胞を用いた。
【００６４】
（４）塩基配列の決定
ｐＣＥＶ４Ｃ７の二本鎖ＤＮＡの塩基配列を、オートサイクルシークエンシングキット（ファルマシア社製）と、ファルマシア A.L.F. ＤＮＡシークエンサー（ファルマシア社製）を用いたデオキシチェーンターミネーション法により決定した。このように決定された塩基配列とその塩基配列から予測されるアミノ酸配列を配列番号１に、アミノ酸配列のみを配列番号２に示す。ｐＣＥＶ４Ｃ７が有するｃＤＮＡインサート４Ｃ７は２，３５９ｂｐであり、２７８番目の塩基を翻訳開始点とする３６２アミノ酸残基を有するタンパク質（分子量４１，７５４Ｄａ）をコードすることが明かとなった。アミノ酸配列から予測される構造の模式図を図１に示す。ハイドロパシープロットによる解析の結果、Ｎ末端部１５番目から３３番目のアミノ酸残基の領域に膜貫通領域が存在する２型膜タンパク質であることが判明した。この配列をGenBankに登録されている遺伝子データベースで検索した結果、高度に相同性を示す配列は認められなかった。しかし、シアル酸転移酵素の配列の中央部及びＣ末端側領域に存在するシアル酸転移酵素相同領域のシアリルモチーフ（Ｌ及びＳ）については、多少の置換が見られたものの、比較的高い相同性が認められた（図２）。比較に用いたシアル酸転移酵素は、ST3N-1; Biochem. Biophys. Res. Commun., 194, 375-382, 1993、ST3N-2; J.Biol. Chem., 268, 22782-22787, 1993、ST30-1; J. Biol. Chem., 269, 17872-17878, 1994、ST30-2; Eur. J. Biochem., 247, 558-566, 1997、SThM; GenBankTMデータベース、受入番号U14550、ST6N; J. Exp. Med., 172, 641-643, 1990、SAT-II; Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 91, 7952-7956, 1994、 STX; J. Biol. Chem., 270, 22685-22688, 1995、ST8SiaIII; GenBankTMデータベース、受入番号AF004668、 PST-1; Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 92, 7031-7035, 1995、ST8SiaV; Biochem. Biophys. Res. Commun., 235, 327-330, 1997のそれぞれに記載の１１種である。この結果から、ｐＣＥＶ４Ｃ７のインサート４Ｃ７がコードするＳＡＴ−１はシアル酸転移酵素ファミリーに属すると裏付けられた。本発明ＤＮＡがコードするＳＡＴ−１には、シアリルモチーフＬ中に存在する１７７番目のアミノ酸において、他のシアル酸転移酵素と比較して特徴的なアミノ酸の置換が存在し（アスパラギン酸からヒスチジンへの置換）、またアミノ酸配列からＮ−グリコシレーションサイトにコンセンサスな配列が２つ存在することが示された（図１中、△で示す）。
【００６５】
（５）ＳＡＴ−１のｃＤＮＡを発現した細胞のＧM3合成
上記ＳＡＴ−１をコードするｃＤＮＡ（４Ｃ７）を発現ベクターｐＣＥＶ１８に導入したｐＣＥＶ４Ｃ７を、エレクトロポレーション法により３ＬＬ−ＨＫ４６及び３ＬＬ−ＳＴ２８に導入し、４８時間培養後のこの細胞のＧM3合成活性を以下の方法により測定した。対照としては、ｐＣＥＶ１８を上記と同様に３ＬＬ−ＨＫ４６及び３ＬＬ−ＳＴ２８に導入した。０．１ｍＭ ＣＭＰ−[14C]−シアル酸（２×１０3ＣＰＭ）、０．４ｍＭラクトシルセラミド、０．３％(W/V) Ｔｒｉｔｏｎ ＣＦ−５４、１０ｍＭ ＭｇＣｌ2、１００ｍＭ カコジル酸ナトリウム、１５０μｇのｐＣＥＶ４Ｃ７（又は対照ベクター）を導入した宿主細胞のホモジナイズ液及び１ｍＭのシアリダーゼ阻害剤（2,3−デヒドロ-2-デオキシ-N-アセチルシアル酸(2,3-dehydro-2-deoxy-NeuAc)：ベーリンガー・マンハイム社製）を含むｐＨ６．５の２０μｌの反応液を、３７℃で２時間インキュベートした後、SepPak C18カラム（メルク社製）で脂質成分を精製した。精製物を乾固後、シリカゲル薄層クロマトグラフィー ６０ＨＰＴＬＣプレート（メルク社製）に供した。クロロホルム−メタノール−０．５％ＣａＣｌ2水溶液（55:45:10, V/V/V）にて展開後、オルシノール硫酸により発色すると共に、ガングリオシドに取り込まれた放射活性をフジックスＢＡＳ２０００バイオ・イメージング・アナライザー（富士写真フィルム（株）製）で測定した。その結果、ｐＣＥＶ４Ｃ７導入細胞において、14ＣのガングリオシドＧM3への取り込みが検出され、ＳＡＴ−１によるＧM3合成が起こっていることが明らかになった。
【００６６】
ＧM3合成活性は、ｐＨ６．０〜７．０、特にｐＨ６．５付近で高く、また、１０ｍＭ Ｍｎ2+存在下で１．５倍以上上昇した。
【００６７】
また、上述のｐＣＥＶ４Ｃ７を導入した３ＬＬ−ＨＫ４６細胞及び３ＬＬ−ＳＴ２８細胞を、導入２４時間後に免疫蛍光染色（3LL-HK46細胞については抗ＧM3抗体M2590、3LL-ST28細胞については抗ＧM3抗体R24をそれぞれ一次抗体として使用し、FITCを結合した抗マウスIgM抗体又はIgG抗体を二次抗体として使用した）し、フローサイトメトリーを用いて、染色された細胞の分布を測定した。対照としてｐＣＥＶ１８を導入したそれぞれの宿主細胞を免疫染色した細胞を使用した。結果を図４に示す。ａ及びｂは３ＬＬ−ＳＴ２８細胞、ｃ及びｄは３ＬＬ−ＨＫ４６細胞であり、ａ及びｃはｐＣＥＶ１８を導入したもの（対照）、ｂ及びｄはｐＣＥＶ４Ｃ７を導入したものである。本発明ＤＮＡを保持したプラスミドＤＮＡを導入した３ＬＬ−ＳＴ２８が顕著な染色性を示していることが明らかである。３ＬＬ−ＨＫ４６細胞においてこの方法によるＧM3の検出が難しかったことは、細胞系により、細胞表面でのＧM3の局在性等が異なることを示唆している。
【００６８】
（６）組織等におけるＳＡＴ−１の発現
組織等におけるＳＡＴ−１の発現をノザンブロッティング法により確認した。すなわち、クロンテック社製のＭＴＮブロットを使用し、ｐＣＥＶ４Ｃ７からＥｃｏＲＩで切り出した2,066 bpのｃＤＮＡをアガロースゲル電気泳動で調製し、常法に従って[α32Ｐ]ｄＣＴＰを用いて放射能ラベルを行って、放射能ラベルプローブを調製した。サンプル中のＲＮＡ量の標準化を行うために、内部標準としては放射能ラベルをしたヒトグリセルアルデヒド−３リン酸デヒドロゲナーゼのプローブを使用した。その結果、脳、胎盤、骨格筋、及び精巣において特にＳＡＴ−１が強く発現していることが明らかとなり、肝臓、腎臓、膵臓、及び大腸においては発現量が特に少ないことが明らかとなった。また、脳、胎盤、肺、骨格筋、脾臓、及び末梢血において、約7 kbの薄いバンドが現れた。
【００６９】
脳におけるＳＡＴ−１の発現を詳細に調べるために、同じプローブを用いて小脳、大脳皮質、髄質、後頭葉、前頭葉、側頭葉、被殻、脊髄のノザンブロッティングも行った結果、大脳皮質、前頭葉、及び被殻において若干強く発現していたが、全体に渡って比較的強く発現していることが判明した。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によりラクトシルセラミドから細胞分化を誘導するガングリオシドＧM3を合成するα２−３シアル酸転移酵素（ＳＡＴ−１）のＤＮＡが提供される。また、本発明により、ＧM3合成酵素であるα２−３シアル酸転移酵素が、上記ＤＮＡを使用することで容易に得られる。
【００７１】
本発明により、ＳＡＴ−１をコードするＤＮＡが得られたので、その発現機構を解明することによる細胞分化のメカニズムの解明が期待される。
【００７２】
【配列表】
<110> 生化学工業株式会社
<120> ヒト由来シアル酸転移酵素及びそれをコードするＤＮＡ
<130> P-6547
<160> 5
<210> 1
<211> 2359
<212> DNA
<213> Homo sapiens
<220>
<221> CDS
<222> (278)..(1363)
<400> 1
ctgagcgggg gagcggcggc ccccagctga atgggcgcga gagcggcgct gggggcgggt 60
gggggcgcgg ggtaccgggc tggcggccgg ccggcgcccc ctcattagta tgcggacgaa 120
ggcggcgggc tgcgcggagc ggcgtcccct gcagccgcgg accgaggcag cggcggcacc 180
tgccggccga gcaatgccaa gtgagtacac ctatgtgaaa ctgagaagtg attgctcgag 240
gccttccctg caatggtaca cccgagctca aagcaag atg aga agg ccc agc ttg 295
Met Arg Arg Pro Ser Leu
1 5
tta tta aaa gac atc ctc aaa tgt aca ttg ctt gtg ttt gga gtg tgg 343
Leu Leu Lys Asp Ile Leu Lys Cys Thr Leu Leu Val Phe Gly Val Trp
10 15 20
atc ctt tat atc ctc aag tta aat tat act act gaa gaa tgt gac atg 391
Ile Leu Tyr Ile Leu Lys Leu Asn Tyr Thr Thr Glu Glu Cys Asp Met
25 30 35
aaa aaa atg cat tat gtg gac cct gac cgt gta aag aga gct cag aaa 439
Lys Lys Met His Tyr Val Asp Pro Asp Arg Val Lys Arg Ala Gln Lys
40 45 50
tat gct cag caa gtc ttg cag aag gaa tgt cgt ccc aag ttt gcc aag 487
Tyr Ala Gln Gln Val Leu Gln Lys Glu Cys Arg Pro Lys Phe Ala Lys
55 60 65 70
aca tca atg gcg ctg tta ttt gag cac agg tat agc gtg gac tta ctc 535
Thr Ser Met Ala Leu Leu Phe Glu His Arg Tyr Ser Val Asp Leu Leu
75 80 85
cct ttt gtg cag aag gcc ccc aaa gac agt gaa gct gag tcc aag tac 583
Pro Phe Val Gln Lys Ala Pro Lys Asp Ser Glu Ala Glu Ser Lys Tyr
90 95 100
gat cct cct ttt ggg ttc cgg aag ttc tcc agt aaa gtc cag acc ctc 631
Asp Pro Pro Phe Gly Phe Arg Lys Phe Ser Ser Lys Val Gln Thr Leu
105 110 115
ttg gaa ctc ttg cca gag cac gac ctc cct gaa cac ttg aaa gcc aag 679
Leu Glu Leu Leu Pro Glu His Asp Leu Pro Glu His Leu Lys Ala Lys
120 125 130
acc tgt cgg cgc tgt gtg gtt att gga agc gga gga ata ctg cac gga 727
Thr Cys Arg Arg Cys Val Val Ile Gly Ser Gly Gly Ile Leu His Gly
135 140 145 150
tta gaa ctg ggc cac acc ctg aac cag ttc gat gtt gtg ata agg tta 775
Leu Glu Leu Gly His Thr Leu Asn Gln Phe Asp Val Val Ile Arg Leu
155 160 165
aac agt gca cca gtt gag gga tat tca gaa cat gtt gga aat aaa act 823
Asn Ser Ala Pro Val Glu Gly Tyr Ser Glu His Val Gly Asn Lys Thr
170 175 180
act ata agg atg act tat cca gag ggc gca cca ctg tct gac ctt gaa 871
Thr Ile Arg Met Thr Tyr Pro Glu Gly Ala Pro Leu Ser Asp Leu Glu
185 190 195
tat tat tcc aat gac tta ttt gtt gct gtt tta ttt aag agt gtt gat 919
Tyr Tyr Ser Asn Asp Leu Phe Val Ala Val Leu Phe Lys Ser Val Asp
200 205 210
ttc aac tgg ctt caa gca atg gta aaa aag gaa acc ctg cca ttc tgg 967
Phe Asn Trp Leu Gln Ala Met Val Lys Lys Glu Thr Leu Pro Phe Trp
215 220 225 230
gta cga ctc ttc ttt tgg aag cag gtg gca gaa aaa atc cca ctg cag 1015
Val Arg Leu Phe Phe Trp Lys Gln Val Ala Glu Lys Ile Pro Leu Gln
235 240 245
cca aaa cat ttc agg att ttg aat cca gtt atc atc aaa gag act gcc 1063
Pro Lys His Phe Arg Ile Leu Asn Pro Val Ile Ile Lys Glu Thr Ala
250 255 260
ttt gac atc ctt cag tac tca gag cct cag tca agg ttc tgg ggc cga 1111
Phe Asp Ile Leu Gln Tyr Ser Glu Pro Gln Ser Arg Phe Trp Gly Arg
265 270 275
gat aag aac gtc ccc aca atc ggt gtc att gcc gtt gtc tta gcc aca 1159
Asp Lys Asn Val Pro Thr Ile Gly Val Ile Ala Val Val Leu Ala Thr
280 285 290
cat ctg tgc gat gaa gtc agt ttg gcg ggt ttt gga tat gac ctc aat 1207
His Leu Cys Asp Glu Val Ser Leu Ala Gly Phe Gly Tyr Asp Leu Asn
295 300 305 310
caa ccc aga aca cct ttg cac tac ttc gac agt caa tgc atg gct gct 1255
Gln Pro Arg Thr Pro Leu His Tyr Phe Asp Ser Gln Cys Met Ala Ala
315 320 325
atg aac ttt cag acc atg cat aat gtg aca acg gaa acc aag ttc ctc 1303
Met Asn Phe Gln Thr Met His Asn Val Thr Thr Glu Thr Lys Phe Leu
330 335 340
tta aag ctg gtc aaa gag gga gtg gtg aaa gat ctc agt gga ggc att 1351
Leu Lys Leu Val Lys Glu Gly Val Val Lys Asp Leu Ser Gly Gly Ile
345 350 355
gat cgt gaa ttt tgaacacaga aaacctcagt tgaaaatgca actctaactc 1403
Asp Arg Glu Phe
360
tgagagctgt ttttgacagc cttcttgatg tatttctcca tcctgcagat actttgaagt 1463
gcagctcatg tttttaactt ttaatttaaa aacacaaaaa aaattttagc tcttcccact 1523
ttttttttcc tatttatttg aggtcagtgt ttgtttttgc acaccatttt gtaaatgaaa 1583
cttaagaatt gaattggaaa gacttctcaa agagaattgt atgtaacgat gttgtattga 1643
tttttaagaa agtaatttaa tttgtaaaac ttctgctcgt ttacactgca cattgaatac 1703
aggtaactaa ttggaaggag aggggaggtc actcttttga tggtggccct gaacctcatt 1763
ctggttccct gctgcgctgc ttggtgtgac ccacggagga tccactccca ggatgacgtg 1823
ctccgtagct ctgctgctga tactgggtct gcgatgcagc ggcgtgaggc ctgggctggt 1883
tggagaaggt cacaaccctt ctctgttggt ctgccttctg ctgaaagact cgagaaccaa 1943
ccagggaagc tgtcctggag gtccctggtc ggagagggac atagaatctg tgacctctga 2003
caactgtgaa gccaccctgg gctacagaaa ccacagtctt cccagcaatt attacaattc 2063
ttgaattcct tggggatttt ttactgccct ttcaaagcac ttaagtgtta gatctaacgt 2123
gttccagtgt ctgtctgagg tgacttaaaa aatcagaaca aaacttctat tatccagagt 2183
catgggagag tacacccttt ccaggaataa tgttttggga aacactgaaa tgaaatcttc 2243
ccagtattat aaattgtgta tttaaaaaaa agaaactttt ctgaatgcct acctggcggt 2303
gtataccagg cagtgtgcca gtttaaaaag atgaaaaaga ataaaaactt ttgagg 2359
<210> 2
<211> 362
<212> PRT
<213> Homo sapiens
<400> 2
Met Arg Arg Pro Ser Leu Leu Leu Lys Asp Ile Leu Lys Cys Thr Leu
1 5 10 15
Leu Val Phe Gly Val Trp Ile Leu Tyr Ile Leu Lys Leu Asn Tyr Thr
20 25 30
Thr Glu Glu Cys Asp Met Lys Lys Met His Tyr Val Asp Pro Asp Arg
35 40 45
Val Lys Arg Ala Gln Lys Tyr Ala Gln Gln Val Leu Gln Lys Glu Cys
50 55 60
Arg Pro Lys Phe Ala Lys Thr Ser Met Ala Leu Leu Phe Glu His Arg
65 70 75 80
Tyr Ser Val Asp Leu Leu Pro Phe Val Gln Lys Ala Pro Lys Asp Ser
85 90 95
Glu Ala Glu Ser Lys Tyr Asp Pro Pro Phe Gly Phe Arg Lys Phe Ser
100 105 110
Ser Lys Val Gln Thr Leu Leu Glu Leu Leu Pro Glu His Asp Leu Pro
115 120 125
Glu His Leu Lys Ala Lys Thr Cys Arg Arg Cys Val Val Ile Gly Ser
130 135 140
Gly Gly Ile Leu His Gly Leu Glu Leu Gly His Thr Leu Asn Gln Phe
145 150 155 160
Asp Val Val Ile Arg Leu Asn Ser Ala Pro Val Glu Gly Tyr Ser Glu
165 170 175
His Val Gly Asn Lys Thr Thr Ile Arg Met Thr Tyr Pro Glu Gly Ala
180 185 190
Pro Leu Ser Asp Leu Glu Tyr Tyr Ser Asn Asp Leu Phe Val Ala Val
195 200 205
Leu Phe Lys Ser Val Asp Phe Asn Trp Leu Gln Ala Met Val Lys Lys
210 215 220
Glu Thr Leu Pro Phe Trp Val Arg Leu Phe Phe Trp Lys Gln Val Ala
225 230 235 240
Glu Lys Ile Pro Leu Gln Pro Lys His Phe Arg Ile Leu Asn Pro Val
245 250 255
Ile Ile Lys Glu Thr Ala Phe Asp Ile Leu Gln Tyr Ser Glu Pro Gln
260 265 270
Ser Arg Phe Trp Gly Arg Asp Lys Asn Val Pro Thr Ile Gly Val Ile
275 280 285
Ala Val Val Leu Ala Thr His Leu Cys Asp Glu Val Ser Leu Ala Gly
290 295 300
Phe Gly Tyr Asp Leu Asn Gln Pro Arg Thr Pro Leu His Tyr Phe Asp
305 310 315 320
Ser Gln Cys Met Ala Ala Met Asn Phe Gln Thr Met His Asn Val Thr
325 330 335
Thr Glu Thr Lys Phe Leu Leu Lys Leu Val Lys Glu Gly Val Val Lys
340 345 350
Asp Leu Ser Gly Gly Ile Asp Arg Glu Phe
355 360
<210> 3
<211> 17
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> Synthetic DNA
<400> 3
atgaaaagaa tgcacta 17
<210> 4
<211> 17
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> Synthetic DNA
<400> 4
tcagtggatg ccgctga 17
<210> 5
<211> 48
<212> PRT
<213> Homo sapiens
<400> 5
Cys Arg Arg Cys Val Val Ile Gly Ser Gly Gly Ile Leu His Gly Leu
1 5 10 15
Glu Leu Gly His Thr Leu Asn Gln Phe Asp Val Val Ile Arg Leu Asn
20 25 30
Ser Ala Pro Val Gln Gly Tyr Ser Glu His Val Gly Asn Lys Thr Thr
35 40 45
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のα２−３シアル酸転移酵素（ＳＡＴ−１）の構造の模式図。△は、アミノ酸配列から推定されるＮ−グリコシレーション部位である。ＴＭはアミノ酸配列から推定される膜貫通領域である。
【図２】 ＳＡＴ−１のシアリルモチーフ（Ｌ及びＳ）領域のアミノ酸配列と、他のシアル酸転移酵素のシアリルモチーフ領域との対比を示す図。白抜き文字は１種類のシアル酸転移酵素のみが他と異なったアミノ酸残基を示す部位である。
【図３】 本発明ＤＮＡから推定したＳＡＴ−１のアミノ酸配列のハイドロパシープロット。
【図４】 形質転換細胞におけるガングリオシドＧM3の発現の、フローサイトメトリーによる分析結果。縦軸は細胞数、横軸は蛍光強度を示す。
【発明の属する技術分野】
本発明は、シアル酸転移酵素及びそれをコードするＤＮＡに関する。より詳細にはラクトシルセラミドのガラクトース残基にシアル酸を転移してガングリオシドＧM3を合成する酵素及びその酵素をコードするＤＮＡに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヒト骨髄性白血病細胞株ＨＬ−６０は悪性転換により無限増殖能を獲得した細胞株であり、白血病細胞のモデルとして一般的に広く用いられている（Collins, S.J., Gallo, R.C., and Gallagher, R.E., Nature (London), 270, 347-349(1977); Collins, S.J., Blood, 70, 1223(1987)）。上記細胞株は、培養を続けた際にも分化することはなく未分化な細胞のまま増殖を続けるが、上記細胞株の培養培地に分化誘導剤として広く用いられているホルボールエステルを添加して培養を続けると、細胞増殖を停止し、単球或いはマクロファージと同様な形態を示すようになり、分化が誘導される。その過程でガングリオシドの一種であるＧM3量が顕著に増大すること（Nojiri, H., Takaku, F., Tetsuka, T., and Saito, M., Blood, 64, 534-541(1984)）、及び上記ガングリオシドＧM3を外来性に添加した際もホルボールエステルを添加した際と同様の変化、すなわち単球系分化が細胞に起こることが報告されている（Saito, M., Terui, Y., and Nojiri, H., Biochem. Biophys. Res. Commun., 132, 223-231(1985)）。また、この分化の過程において、ＧM3そのものが分化誘導活性を有していること（Nojiri, H., Takaku., F., Miura, Y., and Saito, M., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 83, 782-786(1986)）、さらに化学合成ＧM3によっても分化が誘導されることが証明されている（Sugimoto,M. and Ogawa,T., Glycoconj. J., 2, 5-9(1985); Saito, M., Nojiri, H., Ogino, H., Yuo, A., Ogura, H., Itoh, M., Tomita, K., Ogawa, T., Nagai, Y., and Kitagawa, S., FEBS Lett., 271, 85-88(1990)）。
【０００３】
一方、シアル酸含有糖脂質、その中でも特にガングリオシドが様々な生物現象において重要な機能を担っていることが明らかとなり、その機能のみならず生合成が解明されつつある。脊椎動物において、多くのガングリオシド（ガングリオ系ガングリオシド）は主要ガングリオシドのうちで最も単純な構造を持つＧM3を共通の前駆体としており、主要な機能を持つガングリオシドの生合成の根幹をＧM3の合成がなしている。
【０００４】
上述のようにガングリオシドＧM3はそれ自体が細胞・組織の増殖・分化に関与するとともに脊椎動物においては様々な機能を有するより高級なガングリオシド群の前駆体となっていることが示唆されている。
【０００５】
ＧM3は、ＣＭＰ−シアル酸：ラクトシルセラミドシアル酸転移酵素（CMP-NeuAc;Galβ1-4Glcβ1-1'Cerα2,3-sialyltransferase:SAT-1）によってラクトシルセラミド中のガラクトース残基にシアル酸が転移することによってラクトシルセラミドから合成されると考えられているが、ヒト由来の当該酵素は単離されておらず、またその遺伝子も特定されていない。
【０００６】
ガラクトシド構造にシアル酸をα２−３ケトシド結合を介して転移する酵素としては、Wienstein et al., J. Biol. Chem., 257, 13835(1982)、Gillespie et al., Glycoconj., 7, 469(1990)、Gillespie,W., Kelm,S. and Paulson,JC., J. Biol. Chem., 267, p21001-21010(1992)、Lee,YC., Kojima,N., Wada,E., Kurosawa,N., Nakaoka,T., Hashimoto,T. and Tsuji,S., J. Biol. Chem., 269, p10028-10033(1994)、Kim,YJ., Kim,KS., Kim,SH., Kim,CH., Ko,JH., Choe,IS., Tsuji,S. and Lee,YC., Biochem. Biophys. Res. Commun., 228, p324-327(1996)、特開平５−３３６９６３号公報などが知られているが、いずれの酵素もＧM3の合成への関与は知られておらず、ラクトシルセラミドにシアル酸をα２−３ケトシド結合で転移する酵素活性を示してはいない。Sandhoff,K.らは、α２−８シアル酸転移酵素（ＳＡＴ４）と、ＧM3を合成する酵素が同一であると推定している（J. Biol. Chem., 268, 5341(1993)）が、それは間接的な方法に基づく推定であり、物質として同一であることを裏付けているものではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ガングリオシドＧM3の重要性が明らかになるにつれてその生合成を解明、制御する試みがなされてきたが、ＧM3の合成に深く関わる上記シアル酸転移酵素はその酵素タンパク質精製の困難性のため未だヒトからは単離されておらず、遺伝子発現調節機構はもとより、タンパク質化学的解析及び酵素学的解析でさえ未だなされていない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記シアル酸転移酵素の遺伝子発現調節機構、タンパク質化学的解析及び酵素学的解析を進めることにより、細胞分化の制御を解明すべく鋭意検討を重ねた結果、発現クローニング法により上記ＧM3の合成に関与するシアル酸転移酵素をコードする塩基配列を有するヒト由来のｃＤＮＡの単離に成功し、当該ｃＤＮＡの塩基配列をもとに上記シアル酸転移酵素の構造を明らかにした。その結果、当該酵素が既知のシアル酸転移酵素と相同性が低く、また前記Sandhoff,K.らが同一と推定したα２−８シアル酸転移酵素とも別の新規酵素であることが明らかとなった。
【０００９】
すなわち、本発明は、配列番号２記載のアミノ酸配列におけるアミノ酸番号４１〜３６２のアミノ酸配列を少なくとも含むポリペプチドを含み、ガラクトース残基の３位水酸基にシアル酸を転移する作用を有するシアル酸転移酵素を提供する。
【００１０】
本発明のシアル酸合成酵素は、好ましくは、配列番号２記載のアミノ酸配列におけるアミノ酸番号１〜３６２のアミノ酸配列を有するポリペプチドを含む。
【００１１】
本発明のシアル酸合成酵素は、好ましくは、ラクトシルセラミドのガラクトース残基にシアル酸を転移してα２→３結合を形成し、ガングリオシドＧM3を生成する活性を有する。
【００１２】
本発明は、また、配列番号５記載のアミノ酸配列を少なくとも含むポリペプチドを含み、ガラクトース残基の３位水酸基にシアル酸を転移する作用を有するシアル酸転移酵素を提供する。
【００１３】
また、本発明は、配列番号２記載のアミノ酸配列におけるアミノ酸番号４１〜３６２のアミノ酸配列を少なくとも含みポリペプチド及びそれをコードするＤＮＡを提供する。このポリペプチドは、好ましくは、配列番号２記載のアミノ酸配列におけるアミノ酸番号１〜３６２のアミノ酸配列を有する。
上記ＤＮＡとしては、配列番号１記載の塩基配列を有するものが挙げられる。
【００１４】
さらに、本発明は、上記ＤＮＡを含む組換えベクター、上記ＤＮＡが導入され、かつ該ＤＮＡが発現可能な形質転換体、および、この形質転換体を、好適な培地で培養し、上記ＤＮＡがコードするシアル酸転移酵素又はそのポリペプチドを培養物中に生成蓄積させ、その培養物からシアル酸転移酵素又はそのポリペプチドを採取することを特徴とする、シアル酸転移酵素又はそのポリペプチドの製造方法を提供する。
【００１５】
なお、本明細書において「酵素をコードする」とは、当該酵素のポリペプチドをコードすることを意味する。また、本明細書中では、以下、シアル酸供与体からシアル酸受容体であるラクトシルセラミドに含まれるガラクトース残基の３位水酸基へ選択的にシアル酸を転移してα２→３結合を形成しガングリオシドＧM3を生成する活性を有する本発明のシアル酸転移酵素を便宜的にシアル酸転移酵素−１又はＳＡＴ−１とも記載する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
＜１＞本発明のシアル酸転移酵素−１（本発明酵素）及びそれをコードするＤＮＡ（本発明ＤＮＡ）
本発明酵素は、配列番号２のアミノ酸配列におけるアミノ酸番号４１〜３６２のアミノ酸配列を少なくとも含むポリペプチドを含み、ガラクトース残基の３位水酸基にシアル酸を転移する作用を有する。
【００１８】
本発明酵素は、通常には、以下のような理化学的性質を有する。
▲１▼作用：
シアル酸供与体から、シアル酸受容体であるラクトシルセラミドに含まれるガラクトース残基の３位水酸基へ選択的にシアル酸を転移してガングリオシドＧM3を生成する。すなわち、上記シアル酸受容体のガラクトース残基の３位の水酸基以外には実質的にシアル酸を転移しない。シアル酸供与体としてはＣＭＰ−シアル酸が好適には挙げられる。
【００１９】
好ましくは、さらに、以下のような理化学的性質を有する。
▲２▼至適反応ｐＨ：
本酵素は、実施例中に記載の酵素活性測定方法において、酵素反応液のｐＨ６．０〜７．０の範囲、特にｐＨ６．５付近で高いシアル酸転移活性を有する。
▲３▼阻害及び活性化：
１０ｍＭ Ｍｎ2+存在下で、非存在下と比して１．５倍以上に活性が上がる。
【００２０】
また、本発明酵素には、ガラクトース残基の３位水酸基にシアル酸を転移する作用（好ましくは上記▲１▼の作用）を有し、配列番号５のアミノ酸配列を少なくとも含むポリペプチドを含むものも包含される。配列番号５のアミノ酸配列は一般的にシアル酸転位酵素に存在するいわゆるシアリルモチーフに相当する配列であり、通常には、シアル酸転移酵素−１のポリペプチドのアミノ酸配列において、配列番号２のアミノ酸配列におけるアミノ酸番号１３６〜１８３の部分に相当する部分に存在する。
【００２１】
本発明ＤＮＡには、上記のポリペプチドをコードしているものが包含され、これらのポリペプチドをコードしているのであればその塩基配列は特に限定されない。
【００２２】
すなわち、配列番号２のアミノ酸配列は、ガラクトース残基の３位水酸基へシアル酸を転移する活性を実質的に害さない１もしくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入又は転位を有していてもよく、そのようなアミノ酸配列の置換、欠失、挿入又は転位を有するポリペプチドをコードする、塩基配列の置換、欠失、挿入及び転位を有するＤＮＡのいずれもが本発明ＤＮＡに包含される。本明細書における「アミノ酸の数個」とは当該酵素の活性が失われない程度の、変異を起こしてもよいアミノ酸の数を示し、例えば３６０アミノ酸残基からなるポリペプチドの場合、２０程度以下、好ましくは１０程度以下の数を示す。当該酵素の活性の測定法は公知の方法（特開平７−３２７６７８号公報）において宿主細胞に導入するｃＤＮＡと酵素の基質を変更することによって容易に行うことが可能であり、例えば本明細書中において具体的に示した方法により当業者であれば容易に実施可能であるため、目的とする酵素活性の有無を指標として、該活性を実質的に害さない１つ以上のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入又は転位を容易に選択することができる。ＤＮＡの塩基配列の置換、欠失、挿入又は転位は、両末端に制限酵素切断末端を持ち、変異点の両側を含む配列を合成し、未変異ＤＮＡが有する塩基配列の相当する部分と入れ換えることにより、ＤＮＡに導入することができる。また、部位特異的変異法（Kramer,W. and Frits, H. J., Meth. in Enzymol., 154, 350(1987); Kunkel,T.A. et al., Meth. in Enzymol., 154, 367(1987)）などの方法によっても、ＤＮＡに置換、欠失、挿入又は転位を導入することができる。
【００２３】
また、配列番号２のアミノ酸配列は、ヒト由来のものであるが、個体間においてアミノ酸配列に活性に影響を与えない相違があり得ること（同等の活性の変異体が存在し得ること）が当然に予想される。従って上記のガラクトース残基の３位水酸基へシアル酸を転移する活性を実質的に害さない１もしくは数個のアミノ酸残基の置換、欠失、挿入又は転位は、個体間変異程度の範囲内であることが好ましい。
【００２４】
本発明ＤＮＡとして具体的には配列番号２のアミノ酸配列の全てをコードする塩基配列又はその部分塩基配列を有するＤＮＡが挙げられ、かつ好ましいがこれに限定はされない。上記の「部分塩基配列を有するＤＮＡ」とは、例えばシアル酸転移酵素−１のポリペプチド（特に、配列番号２のアミノ酸配列においてアミノ酸番号３０〜３６２、３８〜３６２、４１〜３６２又は１３６〜１８３のアミノ酸配列の部分）をコードするＤＮＡとハイブリダイズしシアル酸転移酵素−１のＤＮＡを検出するためのプローブとして使用することができる又はそれによってコードされるポリペプチドがシアル酸転移酵素−１活性を有するあるいはシアル酸転移酵素−１と同様の抗原性を有するＤＮＡ又はそれに相補的なＤＮＡもしくはＲＮＡを示す。上記ハイブリダイズは、一般にスクリーニング等のＤＮＡ又はＲＮＡとＤＮＡをハイブリダイズさせる際に用いられている方法によって行えばよく、例えば、ＤＮＡのスクリーニングなどに使用される条件としては、５０％ホルムアミド、５×ＳＳＰＥ（塩化ナトリウム／リン酸ナトリウム／ＥＤＴＡ緩衝液）、５×デンハルト溶液（Denhardt's solution）、０．５％ＳＤＳと５０μｇ／ｍｌの変性させたサケ精子ＤＮＡを含む溶液中で目的ＤＮＡをプレハイブリダイズし、32Ｐラベルした本発明ＤＮＡ（例えば配列番号１記載の塩基配列を有するＤＮＡ）を添加し、４２℃で１６時間ハイブリダイズさせた後、５５℃で１×ＳＳＰＥ、１％ＳＤＳ、さらに０．１×ＳＳＰＥ、０．１％ＳＤＳにより洗浄することが挙げられる。一般的なハイブリダイズは上述のような条件下で行われることが多いが、当業者であれば同様のハイブリダイズを目的として各溶液の組成や詳細な条件を変更することにより同様のハイブリダイズを行うことが可能であるため、同様な効果を得ることが可能な条件であれば上述の条件に特に限定はされない。
【００２５】
本発明ＤＮＡが有する塩基配列としてより具体的には、配列番号１に示す全塩基配列又はその部分配列を有するＤＮＡが挙げられ、かつ好ましい。このようなＤＮＡとして具体的には、配列番号１における塩基番号２７８〜１３６３、３６５〜１３６３、３８９〜１３６３、３９８〜１３６３又は６８２〜８２６の塩基配列からなるＤＮＡが挙げられる。
【００２６】
配列番号１に示す塩基配列においては、シアル酸転移酵素−１のｃＤＮＡのオープンリーディングフレームの５'末端部に３つのイン・フレームのＡＴＧコドンが含まれている。３つのＡＴＧコドンの周囲の塩基配列は、全て−３の位置のプリンが保存されている。このことは効率的な翻訳に関するＫｏｚａｋの知見（Kozak, M. (1986) Cell, 44, 283-292）を満足しており、いずれのＡＴＧコドンも開始コドンとして機能する可能性がある。
【００２７】
ところで、β−１，４−ガラクトシルトランスフェラーゼは、フレーム内に２つのＡＴＧコドンを含むことが知られている（Nakazawa, K. et al. (1988) J. Biochem, 104, 165-168、Shaper, N. et al. (1988) J. Biol. Chem., 263, 10420-10428）。また、Shaperらは、β−１，４−ガラクトシルトランスフェラーゼは、２箇所からの翻訳開始の結果、長いものと短いものとの両方の形態が合成されることを示している。さらに、Lopezらは、長い形態のものは原形質膜を優先的に標的とし、短い形態のものは主としてゴルジ体内に存在することを示唆する証拠を示している（Lopez, L. et al. (1991) J. Biol. Chem., 266, 15984-15591）。同様に、シアル酸転移酵素−１についても、複数のＡＴＧコドンが開始コドンとして機能する可能性はあるが、定かではない。しかし、いずれのＡＴＧコドンが開始コドンであっても、上記のシアル酸転移酵素−１のポリペプチドをコードする点では同じであり、第２番目、第３番目のＡＴＧコドンから始まる塩基配列を有するＤＮＡも本発明に包含されるものである。従って、シアル酸転移酵素−１のポリペプチドは配列番号２記載のアミノ酸配列において少なくともアミノ酸番号４１〜３６２に相当する領域を有するものである。
【００２８】
配列番号１の最初のＡＴＧコドンで始まる単一のオープンリーディングフレームからは、３６２アミノ酸残基からなり、分子量４１，７５４Ｄａ、Ｎ−結合グリコシレーション部位である可能性がある２カ所の部位を有するタンパク質が予測される。このアミノ酸配列から作成したハイドロパシープロット（図１）から、Ｎ末端から１６〜２９番目のアミノ酸残基に渡る長さ１４残基の連続した１つの顕著な疎水性部分が認められ、トランスメンブレンドメイン（膜貫通領域）を有することが予想される。
【００２９】
尚、遺伝暗号の縮重による異なった塩基配列を有するＤＮＡも本発明ＤＮＡに包含されることは、当業者であれば容易に理解されるところである。
【００３０】
また、本発明ＤＮＡには、本発明ＤＮＡに相補的なＤＮＡ又はＲＮＡも包含される。さらに本発明ＤＮＡは、ＳＡＴ−１をコードするコード鎖のみの一本鎖であってもよく、この一本鎖およびこれと相補的な配列を有するＤＮＡ鎖又はＲＮＡ鎖からなる二本鎖であってもよい。
【００３１】
また、本発明ＤＮＡは、ＳＡＴ−１のポリペプチド全体をコードするコード領域全長の塩基配列を有していてもよく、またＳＡＴ−１のポリペプチドの一部分をコードする塩基配列を有するものであってもよい。
【００３２】
上述のようにＳＡＴ−１のポリペプチドは膜貫通領域を有するが、膜内の末端にあたるＮ末端部から当該膜貫通領域を含む領域を欠失したＳＡＴ−１のポリペプチドの部分もまた本発明のポリペプチドに包含される。また、このようなポリペプチドがＳＡＴ−１としての活性を有する限り、本発明のシアル酸転移酵素に含まれるポリペプチドの範疇である。このようなポリペプチドを具体的に例示すると、例えば配列番号２に示すアミノ酸配列におけるアミノ酸番号３０〜３６２、３８〜３６２又は４１〜３６２などが挙げられる。
【００３３】
＜２＞本発明ＤＮＡの製造方法
以下、本発明ＤＮＡを得る方法について説明する。本発明によりＳＡＴ−１のポリペプチドのアミノ酸配列が明らかにされたので、その配列に基づいて作成したオリゴヌクレオチドプライマーを用いるＰＣＲ法（ポリメラーゼ・チェイン・リアクション法）によって染色体ＤＮＡあるいはｍＲＮＡから本発明ＤＮＡを増幅することによって取得することも可能である。また、特に以下の各工程からなる発現クローニング法により製造することが可能である。
（１）ヒト由来の癌細胞を分化誘導剤で処理することにより分化させる。
（２）分化した癌細胞からｃＤＮＡライブラリーを作成し、宿主細胞に導入する。
（３）ガングリオシドを細胞膜上に発現した宿主細胞を検出する。
（４）上記で検出された宿主細胞をソーティングして、ライブラリーを濃縮する。
（５）濃縮したライブラリーから導入した遺伝子を切り出す。
【００３４】
スクリーニングによって、通常には上記ＳＡＴ−１の完全長ｃＤＮＡを選択する。
【００３５】
以下に、本発明ＤＮＡを製造する方法の一例を具体的に説明する。
（１）癌細胞の分化誘導
癌細胞としては、ヒト由来の浮遊系細胞が好ましく、そのような癌細胞として血球系のリンパ種及び白血病のヒト由来の細胞が挙げられ好ましい。そのような細胞として、例えばヒト由来のＨＬ−６０（ＡＴＣＣ ＣＣＬ２４０）、ＭＯＬＴ−４（ＡＴＣＣ ＣＲＬ１５８２）、Ｕ９３７（ＡＴＣＣ ＣＲＬ１５９３）等の細胞が好ましく、新鮮骨髄性白血病細胞なども用いることが可能である。そのような癌細胞の中でも、特にＨＬ−６０が分化誘導を行いやすいため好ましい。培養したこの癌細胞株に分化誘導剤を添加して２０時間以上、好ましくは２４〜４８時間程度培養することによって分化を誘導する。培養法としては使用する細胞によって適した条件下で行えばよいが、通常、一般的な細胞培養条件として５〜７vol％ＣＯ2、９５〜９３vol％空気条件下で３７〜３８℃が挙げられる。分化誘導剤としては例えばホルボールエステル（12-O-テトラデカノイルホルボールエステル(TPA)など）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、レチノイン酸（ＲＡ）及び1α,25-ジヒドロキシビタミンD3（1α,25(OH2)D3）等が挙げられ、特に限定はされないが、その中でもＴＰＡが多くの白血病細胞株に対して比較的同様な分化誘導活性を有するため好ましい。例えば癌細胞としてＨＬ−６０、分化誘導剤としてＴＰＡを使用する場合は、２４ｎＭ程度のＴＰＡ存在下で４８時間培養することにより、ＨＬ−６０は単球・マクロファージ様に分化し、形態の変化が観察される。
【００３６】
（２）分化した癌細胞からのｃＤＮＡの構築
▲１▼分化した癌細胞からのＲＮＡの調製
上記（１）で分化を誘導した癌細胞を好ましくは５００〜２０００×ｇで遠心処理により回収し、細胞から例えばグアニジンチオシアネート／ＣｓＣｌ法（Kingston, R. E.,(1991) in Current Protocols in Molecular Biology, Suppl. 14, Unit 4.2, Green Publishing Associates and Wiley Interscience, New York）等の公知の方法により全ＲＮＡを調製する。このようにして得られる全ＲＮＡから、オリゴｄＴ（oligo-(dT)）セルロースカラムクロマトグラフィー等によってポリ(A)+ＲＮＡを精製する。
【００３７】
▲２▼ポリ(A)+ＲＮＡからのｃＤＮＡの構築
上記ポリ(A)+ＲＮＡを鋳型とし、オリゴヌクレオチドプライマーを用いた逆転写ＰＣＲにより、癌細胞由来のｃＤＮＡを増幅することができる。ＰＣＲは、通常の方法と同様にして行えばよいが、具体的方法を示すならば以下の通りである。１μｌのポリ(A)+ＲＮＡ、それぞれ１００ｐｍｏｌのオリゴｄＴとランダムオリゴヌクレオチドプライマー、それぞれ５００μＭの４種類のデオキシヌクレオシド三リン酸、２００単位のＭ−ＭＬＶ逆転写酵素（ギブコＢＲＬ(Gibco BRL)）、１ｍＭジチオスレイトール（ＤＴＴ）、１２０単位のＲＮａｓｅ（リボヌクレアーゼ）インヒビター（宝酒造（株）製）を含む緩衝液（終体積２０μｌ）を５０℃で６０分間インキュベートし、ｃＤＮＡ一次鎖を合成する。次に、上記の逆転写反応混合液５μｌ、各１００ｐｍｏｌのランダムオリゴヌクレオチドプライマー、それぞれ２５０μＭの４種類のデオキシヌクレオシド三リン酸、１．２５単位のＴａｑポリメラーゼを含む反応液（終体積５０μｌ）に対し、９５℃１分、４６〜６２℃１分、７２℃２分を３５サイクル繰り返して行う。
【００３８】
このようにして得られた癌細胞のｃＤＮＡは、発現ベクターに保持させた後、宿主細胞に導入して宿主細胞をスクリーニングするために使用される。宿主細胞としては、哺乳類由来の細胞株で、ラクトシルセラミド陽性である細胞であれば用いることができる。そのような細胞株としては例えばヒトナマルバ（Namalwa）細胞（細井ら：Cytotechnology, 1, 151(1988)）、チャイニーズハムスター由来のＣＨＯ細胞（ＡＴＣＣ ＣＣＬ６１等）、サル由来のＣＯＳ細胞（ＡＴＣＣＣＲＬ１６５０等）、マウス由来の３ＬＬ細胞（Taniguchi,S.（信州大学加齢適応研究センター））などが挙げられる。しかし、本発明においてＳＡＴ−１の酵素活性の検出をより容易にすることが可能であるため、更にＧM3陰性の培養細胞が好ましい。そのような細胞としては３ＬＬ細胞の突然変異株である３ＬＬ−ＨＫ４６細胞（Inokuchi,J.（生化学工業（株）））が挙げられ、好ましい。発現ベクターとしてはｐＣＥＶ１８（Maruyama,K.（東京大学医科学研究所、現東京医科歯科大学）より恵与）、ｐＣＸＮ２（Niwa, H., Yamamura, K. and Miyazaki, J. (Gene, 108, p193-200(1991)）、ｐＦＬＡＧ−ＣＭＶ−２（Eastman Kodak製）、ｐＡＧＥ１０７（Miyajiら, Cytotechnology, 3, 133(1990)）、ｐＡＳ３−３（特開平２−２２７０７５号公報）、ｐＡＭｏＥＲＣ３Ｓｃ（特開平５−３３６９６３号公報）、ｐｃＤ２（Chen,C.ら, Mol. Cell. Biol., 7, 2745-2452(1987)）などが挙げられ、使用する宿主細胞に合わせて適宜選択される。例えば宿主細胞として３ＬＬ−ＨＫ４６を使用した場合は、ｐＣＥＶ１８を発現ベクターとして使用することが好ましい。上記で癌細胞のポリ(A)+ＲＮＡを基に調製されたＰＣＲ産物のベクターへの導入は、公知の方法から使用するベクターに適した方法が選択される。
【００３９】
▲３▼ｃＤＮＡライブラリーの宿主細胞への導入
上記の方法により構築したｃＤＮＡライブラリーを公知の手法を用いて宿主細胞へトランスフェクションする。具体的には、例えばエレクトロポレーション法（Miyajiら,Cytotechnology, 3, 133(1990)）、リン酸カルシウム法（特開平２−２２７０７５号公報）及びリポフェクション法（Philip, L.F. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 84, 7413(1987)）などが挙げられ適宜選択されるが、エレクトロポレーション法が好ましい。また、ヒトα２−８シアル酸転移酵素は、ＧM3からＧD3を合成する酵素であり、該酵素をコードするＤＮＡを導入した細胞はＧM3合成が可能になると細胞膜上にＧD3を発現し、このＧD3の検出は容易であるので、ＳＡＴ−１をコードするｃＤＮＡを検出する際に、より正確な酵素活性の検出を行うため、ヒトα２−８シアル酸転移酵素をコードするＤＮＡ（特開平７−３２７６７８号公報など）を宿主細胞に前もってトランスフェクションしておくこと、及び、同時にトランスフェクションすることも可能であり、また、好ましい。従って、例えばベクターとしてｐＣＥＶ１８を使用して構築したｃＤＮＡライブラリーを、宿主細胞としてのＧD3合成経路を持たない３ＬＬ−ＨＫ４６細胞に導入する際には、ライブラリーのｃＤＮＡを保持したｐＣＥＶ１８を、通常の３ＬＬ−ＨＫ４６細胞に直接トランスフェクションしてもよいし、また、α２−８シアル酸転移酵素のｃＤＮＡ導入したベクターと同時に３ＬＬ−ＨＫ４６細胞にトランスフェクションしてもよい。また更に、予めα２−８シアル酸転移酵素を発現する３ＬＬ−ＳＴ２８細胞に上記ライブラリーのｃＤＮＡを保持したｐＣＥＶ１８等の真核生物発現ベクターを用いてトランスフェクションしてもよい。なお、３ＬＬ−ＳＴ２８は、３ＬＬ−ＨＫ４６細胞にα２−８シアル酸転移酵素のｃＤＮＡを、ｐＣＥＶ１８を用いて導入して作成したものである。
【００４０】
（３）ガングリオシドを発現した宿主細胞の検出
ｃＤＮＡライブラリーを導入した宿主細胞は、一般的な細胞培養条件下で培養される。ｃＤＮＡを導入して２４時間後以降、好ましくは３６〜４８時間後に宿主細胞を抗ガングリオシド抗体あるいはガングリオシドに結合するレクチンを用いた免疫染色により染色するが、抗体を用いる染色法がより正確であり好ましい。例えば、宿主細胞として３ＬＬ−ＨＫ４６を用いた場合には、細胞膜上に発現したＧM3を認識する例えば抗ＧM3モノクローナル抗体 Ｍ２５９０〔Ｌ６１２(ATCC CRL10724)が産生するモノクローナル抗体：J. Biol. Chem., 260, 13328-13333(1985)〕を用いて検出する。免疫染色は一般的な方法に従って行えばよい。また、宿主細胞として例えば上記の３ＬＬ−ＳＴ２８を用いた場合には、本発明ＤＮＡが導入された際に生成されるＧD3を検出する。ＧD3を検出するための免疫染色法としては通常用いられる一般的な方法（特開平２−３２７６７８号公報）によって行うことができる。その際に、使用する一次抗体としてはＧD3を認識する抗体であれば特に限定はされないが、モノクローナル抗体が好ましく、そのような抗体としては例えば抗ＧD3モノクローナル抗体 Ｒ２４〔ハイブリドーマ(ATCC HB8445)が産生するモノクローナル抗体：Cancer Res., 49, p191-196(1989)〕などが挙げられ、好ましい。上記の一般的な抗体を用いる免疫染色法が具体例として挙げられる。すなわち、上記培養後の宿主細胞（１×１０5個）をＢＳＡ溶液（０．１％ＢＳＡ ＰＢＳ（＋））で２〜３回程度遠心洗浄し、一次抗体を含む１００μｌの前記ＢＳＡ溶液に懸濁する。３０分間氷冷下で反応させた後、上記ＢＳＡ溶液で２回程度洗浄する。さらに一次抗体に対するＦＩＴＣ標識二次抗体１μｌを含むＢＳＡ溶液１００μｌ中で、氷冷条件下で３０分間反応させる。ＢＳＡ溶液で１回洗浄し、フローサイトメーター（ＦＡＣＳｃａｌｉｂｕｒ：ベクトン・デッキンソン(Becton Dickinson)製）で、蛍光が強い細胞を検出する。蛍光の強い、例えば全体の５％の細胞をセルソーターで選別し、これからプラスミドＤＮＡを抽出する。プラスミドＤＮＡの宿主細胞からの抽出は一般的な公知の方法によって行われる。
【００４１】
（４）ＳＡＴ−１のｃＤＮＡのソーティングとｃＤＮＡの取得
上記の操作により得られたプラスミドＤＮＡを、適当な宿主細胞株にトランスフェクションし、例えば上記抗ＧM3抗体を用いる免疫染色とフローサイトメーターによる全体の５％の強い蛍光を発する細胞の回収の操作を２回以上繰り返し、目的のｃＤＮＡをソーティングにより濃縮する。前記ソーティングに用いる宿主細胞としては、哺乳類の培養細胞が好ましく、特に３ＬＬ−ＨＫ４６が好ましい。また、使用するベクターとしては哺乳類細胞用の発現ベクターであれば特に限定はされないが、ｐＣＥＶ１８が好ましい。ソーティングによって濃縮した目的のｃＤＮＡを保持した前記ベクターを、ｐＢＫＣＭＶ（ストラタジーン社製）などの哺乳類細胞用の発現ベクターにヒトα２−８シアル酸転移酵素のｃＤＮＡを導入して作成した発現ベクターと同時に、３ＬＬ−ＨＫ４６細胞等のＧD3合成経路を有さない哺乳類由来の培養細胞にトランスフェクションし、上記と同様に免疫染色及びフローサイトメーターによる検出を行い、強蛍光を発する全体の５％の細胞を得る。この細胞から公知の方法によりプラスミドＤＮＡを抽出する。
このプラスミドＤＮＡから一般的な方法によってｃＤＮＡを切り出して得られたｃＤＮＡにより、大腸菌ＤＨ１０Ｂ（E. coli DH10B：ギブコ社製）を形質転換し、これらを一穴あたり１００コロニーを形成するよう植菌し、シブセレクションを行うことにより、最終的に約２．１Ｋｂｐのインサート（４Ｃ７）を含む単一のクローン、ｐＣＥＶ４Ｃ７を得ることができる。
【００４２】
（５）ＳＡＴ−１をコードするｃＤＮＡ ４Ｃ７の塩基配列の決定
上記のようにして得られたｃＤＮＡはそのままあるいはｐＣＲIIなどの適当なプラスミドにサブクレーニングして、既知の一般的な方法により塩基配列を決定することができる。
【００４３】
上記のようにして決定されたＳＡＴ−１をコードするｃＤＮＡの塩基配列及びこの塩基配列から予想されるアミノ酸配列を配列番号１に、アミノ酸配列のみを配列番号２に示す。
【００４４】
また、膜貫通領域を欠失した、すなわち可溶化タンパク質形態のＳＡＴ−１のポリペプチドをコードするＤＮＡは以下のようにして取得することが可能である。すなわち、まず配列番号１に示す塩基配列に基づき、当該酵素のポリペプチドのＮ−末端側で適当な短縮化形態となるように選択したプライマーを合成し、クローン化したＳＡＴ−１のｃＤＮＡを鋳型としてＰＣＲ法により増幅する。例えば、Ｎ−末端の３７アミノ酸残基が欠失した短縮化形態のポリペプチドをコードするＤＮＡを得る場合には、例えば目的とする塩基配列の３'及び５'末端部に存在する塩基配列を基にオリゴヌクレオチドプライマーを合成する。例えば配列番号３及び４に示す塩基配列を有するオリゴヌクレオチドプライマーをそれぞれ５'プライマー及び３'プライマーとして用いてＰＣＲを行えばよい。次いで、増幅して得られたＰＣＲ産物を必要により精製して目的ＤＮＡを得ることが可能である。
【００４５】
＜３＞本発明ＤＮＡの塩基配列によってコードされるＳＡＴ−１のポリペプチド本発明は、上記の本発明ＤＮＡによってコードされるＳＡＴ−１のポリペプチドも提供する。本ポリペプチドは単独であってもよいし、他のポリペプチドと融合していてもよい。また、膜貫通領域を欠失していてもよい。
【００４６】
本ポリペプチドは、糖鎖を有していても有していなくてもよい。また、糖鎖の種類にも特に限定はない。
【００４７】
このようなポリペプチドは、例えば、後記のポリペプチドの製造方法によって得ることができ、また、上記の活性ないし機能の有無を判定することは、特開平７−３２７６７８号公報記載の酵素活性測定法において、宿主細胞に導入するｃＤＮＡと酵素の基質を変更することにより実施することが可能であり、例えば本明細書中に具体的に記載されている方法により、当業者であれば容易に行うことができる。
【００４８】
＜４＞本発明ＤＮＡを利用したＳＡＴ−１又はそのポリペプチドの製造方法
上記本発明ＤＮＡで形質転換された細胞を、好適な培地で培養し、本発明ＤＮＡがコードするＳＡＴ−１又はそのポリペプチドを培養物中に生成蓄積させ、その培養物からＳＡＴ−１又はそのポリペプチドを採取することによって、ＳＡＴ−１又はそのポリペプチドを製造することができる。
【００４９】
本発明ＤＮＡで形質転換された細胞は、公知の発現ベクターに本発明ＤＮＡの断片を挿入して組換えプラスミドを構築し、この組換えプラスミドを用いて形質転換を行うことによって得ることができる。なお、本発明は、本発明酵素の製造に使用できる、本発明ＤＮＡを含む組換えプラスミドすなわち組換えベクター及び本発明ＤＮＡが導入されており、かつ該ＤＮＡが発現可能な形質転換体（例えば、上記組換えベクターを含む形質転換体）も提供するものである。
細胞としては大腸菌等の原核細胞や、哺乳類細胞等の真核細胞が例示される。大腸菌などの原核細胞を用いた際は、本発明ＤＮＡの発現によって生じるＳＡＴ−１のポリペプチドに糖鎖の付加が起こらないため、純粋にＳＡＴ−１のポリペプチドのみを得ることが可能であり、また、哺乳類細胞等の真核細胞を用いた際は、本発明ＤＮＡの発現によって生じるＳＡＴ−１のポリペプチドに糖鎖が付加される。そのため、糖鎖も含む通常のＳＡＴ−１と同様の形態で得ることが可能である。
【００５０】
本製造方法においては、タンパク質の製造に通常用いられる宿主−ベクター系を使用することができる。３ＬＬ−ＨＫ４６細胞、３ＬＬ−ＳＴ２８細胞又はＣＯＳ−１細胞等の哺乳類由来の培養細胞とｐＣＥＶ１８、ｐＭＥ１８Ｓ（丸山ら,Med. Immunol., 20, 27(1990)）等の哺乳類細胞用発現ベクターとの組み合わせを採用することが好ましいが、特に限定はされない。培地や培養条件は、用いる宿主すなわち細胞に合わせて適宜選択される。
【００５１】
本発明ＤＮＡは全長を直接発現させてもよいが、他のポリペプチドとの融合ポリペプチドとして発現させてもよい。また、本発明ＤＮＡの一部を部分ペプチドとして発現させてもよい。
【００５２】
上記融合ポリペプチドを発現する組み換えプラスミドの構築の具体例としては以下の方法が挙げられる。すなわち、ｐＧＩＲ２０１ｐｒｏｔＡ（Kitagawa,H. and Paulson,J.C., J. Biol. Chem., 269, 1394-1401(1994)）等のプラスミドに導入した遺伝子を融合タンパクとして発現させるように構築されたベクターに通常の方法により本発明のＤＮＡを組み込み、複数のタンパク質の遺伝子を同一読み出し領域に有するベクターを構築する。ついで、このベクターから融合タンパク質をコードするＮｈｅＩ断片を切り出し、上記と同様の操作によりｐＣＥＶ１８等の適当なベクターに連結させる。
【００５３】
培養物からのＳＡＴ−１又はそのポリペプチドの採取は、公知のポリペプチドの精製方法によって行うことができる。具体的には例えば、ラクトシルセラミドあるいはＣＭＰ−シアル酸などを結合したセファロースカラムを用いたアフィニティ−クロマトグラフィーが挙げられる。また融合ポリペプチドとして発現させた場合は、宿主細胞の培養物を、ＳＡＴ−１と融合したポリペプチドに対し親和性の高い物質（例えば抗体など）を結合したアフィニティークロマトグラフィーに付することによって融合ポリペプチドを精製することが可能である。さらに、ＳＡＴ−１と他のポリペプチドとの間にリンカー、例えば特定のタンパク分解酵素が認識して切断するアミノ酸配列を有するリンカーを予め組み込んでおくことにより、融合ポリペプチドを精製した後にリンカー部位で融合ポリペプチドを切断することにより、ＳＡＴ−１を得ることが可能である。上記特定のタンパク質分解酵素とそれが認識する特定の配列の組合せとしては例えばプロインスリンの合成時に働くシグナルペプチダーゼとインスリンのシグナルペプチドの組合せが挙げられる。なお上記の培養物には、培地および当該培地中の細胞が包含される。
【００５４】
シアル酸転移酵素の活性の測定方法としては、一般的なガングリオシド合成の測定法（特開平７−３２７６７８号公報など）において酵素の基質を変更することにより実施することが可能である。例えば上記培養物又は上記方法によって精製した酵素適量を、１００ｍＭ カコジル酸ナトリウム、１０ｍＭ 塩化マンガン、０．２ｍＭ ＣＭＰ−放射性物質標識シアル酸、０．４ｍＭ ラクトシルセラミド、０．３％Ｔｒｉｔｏｎ ＣＦ−５４を含む反応液をｐＨ６．５に調整し、３７℃で２時間保温した後、一般的な薄層クロマトグラフィーにより反応産物を展開し、フジックスＢＡＳ２０００バイオ・イメージング・アナライザー（富士写真フィルム（株）製）により活性の測定を行うことができる。
【００５５】
【実施例】
以下に本発明を実施例によりさらに詳説するが、本発明の目的を超えない限りこれに限定されるものではない。
【００５６】
（１）ＨＬ−６０細胞の分化誘導とｃＤＮＡの構築
２〜３×１０5個／ｍｌＨＬ−６０をＴＰＡ ２４ｎＭ、及１０％牛胎児血清を含むＲＰＭＩ−１６４０（ニッスイ製）中で５vol％ＣＯ2、９５vol％空気、３７℃の条件下で４８時間培養し、分化を誘導した。上記細胞から、インビトロゲン社製のFast Track mRNA単離キットを用いてポリ(A)+シグナルを有するRNAを単離した。
【００５７】
このポリ(A)+ＲＮＡを逆転写反応の鋳型とし、ＤＮＡの一次鎖を構築し、更にこのＤＮＡを用いて２本鎖ｃＤＮＡを合成した（Gubber, V. and Hoffman, B.J., Gene, 25, 283(1983)）。
【００５８】
このようにして得られた２本鎖ｃＤＮＡに、制限酵素ＢｓｔＸ１アダプター（インビトロゲン社製）を連結し、ｐＣＥＶ１８のＢＳＴＸ１部位に導入してｃＤＮＡライブラリーを構築した。このｃＤＮＡライブラリーを８つに分け、Ｅ．ｃｏｌｉ ＤＨ１０Ｂ（ライフテクノロジー社製）に導入して増幅した。増幅したｃＤＮＡは、Ｑｉａｇｅｎ社製のＱｉａｇｅｎ Ｔｉｐを用いてプラスミドＤＮＡを精製した。
【００５９】
（２）ｃＤＮＡの３ＬＬ−ＨＫ４６細胞へのトランスフェクション
上記のｃＤＮＡライブラリーを含むプラスミドＤＮＡ100μgを、5×106個の３ＬＬ−ＨＫ４６細胞にエレクトロポレーション法（180 V、600μＦ）を用いて導入し、３８〜４８時間、５vol％ＣＯ2、９５vol％空気、３７℃条件下で培養をした。
【００６０】
（３）ガングリオシドを発現した宿主細胞の検出とｃＤＮＡの調製
培養後の３ＬＬ−ＨＫ４６細胞を回収してＰＢＳ(-)で洗浄した後、抗ＧM3抗体であるＭ２５９０と３０分間、氷冷下で反応させ、さらに氷冷下で３０分間、ＦＩＴＣ標識ウサギ抗マウスＩｇＭモノクローナル抗体により免疫染色を行った。この染色した細胞をフローサイトメーター（ＦＡＣＳｃａｌｉｂｕｒ）で蛍光が陽性の細胞を検出し、陽性側の５％の細胞をコウルター社製のEPICS Elite ESP セルソーターで回収し、プラスミドＤＮＡを調製した後、さらに２回、３ＬＬ−ＨＫ４６細胞へのエレクトロポレーション法による導入と４８時間培養、免疫染色及びフローサイトメーターによる検出、回収を繰り返した。
【００６１】
この方法で最終的に得られたプラスミドを、ｐＢＫＣＭＶＧＤ３（ストラタジーン社製のｐＢＫＣＭＶプラスミドベクターにヒトα２−８シアル酸転移酵素（ＧD3合成酵素）を導入したプラスミド）と共に5×106個の３ＬＬ−ＨＫ４６細胞に導入した。この細胞を４８時間培養した後、抗ＧD3抗体であるＲ２４とＦＩＴＣ標識ウサギ抗マウスＩｇＧ抗体で免疫染色して、フローサイトメーターにより蛍光の強い細胞を検出し、蛍光が強い側の0.6％の細胞を、ベクトンディッキンソン社製のFACS Vantageセルソーターを用いて回収した。
【００６２】
この細胞から、プラスミドＤＮＡを調製し、エレクトロポレーション法によりこのプラスミドＤＮＡで大腸菌ＤＨ１０Ｂ（ライフテクノロジー社製）を形質転換した。トランスフェクションとアンピシリンによる選別とを２回繰り返した後、陽性コロニー群を９６穴マイクロプレート１穴あたり１００コロニーの割合で小分けした。９枚のマイクロプレートに植菌し、シブセレクション法を行い１穴に絞り込み、この１穴に由来する２，４００コロニーを１穴あたり１コロニーの割合で、９６穴マルチプレート２５枚に広げ、更にシブセレクションを行い陽性クローン（ｐＣＥＶ４Ｃ７）を得た。
【００６３】
特に３ＬＬ−ＳＴ２８細胞を宿主細胞として使用すると、３ＬＬ−ＨＫ４６細胞に本発明ＤＮＡを含むプラスミドＤＮＡとｐＢＫＣＭＶＧＤ３を共導入する方法と比較してフローサイトメトリー上で３倍以上の蛍光強度が得られたので、上述のシブセレクションにおいては共導入法ではなく、宿主細胞として３ＬＬ−ＳＴ２８細胞を用いた。
【００６４】
（４）塩基配列の決定
ｐＣＥＶ４Ｃ７の二本鎖ＤＮＡの塩基配列を、オートサイクルシークエンシングキット（ファルマシア社製）と、ファルマシア A.L.F. ＤＮＡシークエンサー（ファルマシア社製）を用いたデオキシチェーンターミネーション法により決定した。このように決定された塩基配列とその塩基配列から予測されるアミノ酸配列を配列番号１に、アミノ酸配列のみを配列番号２に示す。ｐＣＥＶ４Ｃ７が有するｃＤＮＡインサート４Ｃ７は２，３５９ｂｐであり、２７８番目の塩基を翻訳開始点とする３６２アミノ酸残基を有するタンパク質（分子量４１，７５４Ｄａ）をコードすることが明かとなった。アミノ酸配列から予測される構造の模式図を図１に示す。ハイドロパシープロットによる解析の結果、Ｎ末端部１５番目から３３番目のアミノ酸残基の領域に膜貫通領域が存在する２型膜タンパク質であることが判明した。この配列をGenBankに登録されている遺伝子データベースで検索した結果、高度に相同性を示す配列は認められなかった。しかし、シアル酸転移酵素の配列の中央部及びＣ末端側領域に存在するシアル酸転移酵素相同領域のシアリルモチーフ（Ｌ及びＳ）については、多少の置換が見られたものの、比較的高い相同性が認められた（図２）。比較に用いたシアル酸転移酵素は、ST3N-1; Biochem. Biophys. Res. Commun., 194, 375-382, 1993、ST3N-2; J.Biol. Chem., 268, 22782-22787, 1993、ST30-1; J. Biol. Chem., 269, 17872-17878, 1994、ST30-2; Eur. J. Biochem., 247, 558-566, 1997、SThM; GenBankTMデータベース、受入番号U14550、ST6N; J. Exp. Med., 172, 641-643, 1990、SAT-II; Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 91, 7952-7956, 1994、 STX; J. Biol. Chem., 270, 22685-22688, 1995、ST8SiaIII; GenBankTMデータベース、受入番号AF004668、 PST-1; Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 92, 7031-7035, 1995、ST8SiaV; Biochem. Biophys. Res. Commun., 235, 327-330, 1997のそれぞれに記載の１１種である。この結果から、ｐＣＥＶ４Ｃ７のインサート４Ｃ７がコードするＳＡＴ−１はシアル酸転移酵素ファミリーに属すると裏付けられた。本発明ＤＮＡがコードするＳＡＴ−１には、シアリルモチーフＬ中に存在する１７７番目のアミノ酸において、他のシアル酸転移酵素と比較して特徴的なアミノ酸の置換が存在し（アスパラギン酸からヒスチジンへの置換）、またアミノ酸配列からＮ−グリコシレーションサイトにコンセンサスな配列が２つ存在することが示された（図１中、△で示す）。
【００６５】
（５）ＳＡＴ−１のｃＤＮＡを発現した細胞のＧM3合成
上記ＳＡＴ−１をコードするｃＤＮＡ（４Ｃ７）を発現ベクターｐＣＥＶ１８に導入したｐＣＥＶ４Ｃ７を、エレクトロポレーション法により３ＬＬ−ＨＫ４６及び３ＬＬ−ＳＴ２８に導入し、４８時間培養後のこの細胞のＧM3合成活性を以下の方法により測定した。対照としては、ｐＣＥＶ１８を上記と同様に３ＬＬ−ＨＫ４６及び３ＬＬ−ＳＴ２８に導入した。０．１ｍＭ ＣＭＰ−[14C]−シアル酸（２×１０3ＣＰＭ）、０．４ｍＭラクトシルセラミド、０．３％(W/V) Ｔｒｉｔｏｎ ＣＦ−５４、１０ｍＭ ＭｇＣｌ2、１００ｍＭ カコジル酸ナトリウム、１５０μｇのｐＣＥＶ４Ｃ７（又は対照ベクター）を導入した宿主細胞のホモジナイズ液及び１ｍＭのシアリダーゼ阻害剤（2,3−デヒドロ-2-デオキシ-N-アセチルシアル酸(2,3-dehydro-2-deoxy-NeuAc)：ベーリンガー・マンハイム社製）を含むｐＨ６．５の２０μｌの反応液を、３７℃で２時間インキュベートした後、SepPak C18カラム（メルク社製）で脂質成分を精製した。精製物を乾固後、シリカゲル薄層クロマトグラフィー ６０ＨＰＴＬＣプレート（メルク社製）に供した。クロロホルム−メタノール−０．５％ＣａＣｌ2水溶液（55:45:10, V/V/V）にて展開後、オルシノール硫酸により発色すると共に、ガングリオシドに取り込まれた放射活性をフジックスＢＡＳ２０００バイオ・イメージング・アナライザー（富士写真フィルム（株）製）で測定した。その結果、ｐＣＥＶ４Ｃ７導入細胞において、14ＣのガングリオシドＧM3への取り込みが検出され、ＳＡＴ−１によるＧM3合成が起こっていることが明らかになった。
【００６６】
ＧM3合成活性は、ｐＨ６．０〜７．０、特にｐＨ６．５付近で高く、また、１０ｍＭ Ｍｎ2+存在下で１．５倍以上上昇した。
【００６７】
また、上述のｐＣＥＶ４Ｃ７を導入した３ＬＬ−ＨＫ４６細胞及び３ＬＬ−ＳＴ２８細胞を、導入２４時間後に免疫蛍光染色（3LL-HK46細胞については抗ＧM3抗体M2590、3LL-ST28細胞については抗ＧM3抗体R24をそれぞれ一次抗体として使用し、FITCを結合した抗マウスIgM抗体又はIgG抗体を二次抗体として使用した）し、フローサイトメトリーを用いて、染色された細胞の分布を測定した。対照としてｐＣＥＶ１８を導入したそれぞれの宿主細胞を免疫染色した細胞を使用した。結果を図４に示す。ａ及びｂは３ＬＬ−ＳＴ２８細胞、ｃ及びｄは３ＬＬ−ＨＫ４６細胞であり、ａ及びｃはｐＣＥＶ１８を導入したもの（対照）、ｂ及びｄはｐＣＥＶ４Ｃ７を導入したものである。本発明ＤＮＡを保持したプラスミドＤＮＡを導入した３ＬＬ−ＳＴ２８が顕著な染色性を示していることが明らかである。３ＬＬ−ＨＫ４６細胞においてこの方法によるＧM3の検出が難しかったことは、細胞系により、細胞表面でのＧM3の局在性等が異なることを示唆している。
【００６８】
（６）組織等におけるＳＡＴ−１の発現
組織等におけるＳＡＴ−１の発現をノザンブロッティング法により確認した。すなわち、クロンテック社製のＭＴＮブロットを使用し、ｐＣＥＶ４Ｃ７からＥｃｏＲＩで切り出した2,066 bpのｃＤＮＡをアガロースゲル電気泳動で調製し、常法に従って[α32Ｐ]ｄＣＴＰを用いて放射能ラベルを行って、放射能ラベルプローブを調製した。サンプル中のＲＮＡ量の標準化を行うために、内部標準としては放射能ラベルをしたヒトグリセルアルデヒド−３リン酸デヒドロゲナーゼのプローブを使用した。その結果、脳、胎盤、骨格筋、及び精巣において特にＳＡＴ−１が強く発現していることが明らかとなり、肝臓、腎臓、膵臓、及び大腸においては発現量が特に少ないことが明らかとなった。また、脳、胎盤、肺、骨格筋、脾臓、及び末梢血において、約7 kbの薄いバンドが現れた。
【００６９】
脳におけるＳＡＴ−１の発現を詳細に調べるために、同じプローブを用いて小脳、大脳皮質、髄質、後頭葉、前頭葉、側頭葉、被殻、脊髄のノザンブロッティングも行った結果、大脳皮質、前頭葉、及び被殻において若干強く発現していたが、全体に渡って比較的強く発現していることが判明した。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によりラクトシルセラミドから細胞分化を誘導するガングリオシドＧM3を合成するα２−３シアル酸転移酵素（ＳＡＴ−１）のＤＮＡが提供される。また、本発明により、ＧM3合成酵素であるα２−３シアル酸転移酵素が、上記ＤＮＡを使用することで容易に得られる。
【００７１】
本発明により、ＳＡＴ−１をコードするＤＮＡが得られたので、その発現機構を解明することによる細胞分化のメカニズムの解明が期待される。
【００７２】
【配列表】
<110> 生化学工業株式会社
<120> ヒト由来シアル酸転移酵素及びそれをコードするＤＮＡ
<130> P-6547
<160> 5
<210> 1
<211> 2359
<212> DNA
<213> Homo sapiens
<220>
<221> CDS
<222> (278)..(1363)
<400> 1
ctgagcgggg gagcggcggc ccccagctga atgggcgcga gagcggcgct gggggcgggt 60
gggggcgcgg ggtaccgggc tggcggccgg ccggcgcccc ctcattagta tgcggacgaa 120
ggcggcgggc tgcgcggagc ggcgtcccct gcagccgcgg accgaggcag cggcggcacc 180
tgccggccga gcaatgccaa gtgagtacac ctatgtgaaa ctgagaagtg attgctcgag 240
gccttccctg caatggtaca cccgagctca aagcaag atg aga agg ccc agc ttg 295
Met Arg Arg Pro Ser Leu
1 5
tta tta aaa gac atc ctc aaa tgt aca ttg ctt gtg ttt gga gtg tgg 343
Leu Leu Lys Asp Ile Leu Lys Cys Thr Leu Leu Val Phe Gly Val Trp
10 15 20
atc ctt tat atc ctc aag tta aat tat act act gaa gaa tgt gac atg 391
Ile Leu Tyr Ile Leu Lys Leu Asn Tyr Thr Thr Glu Glu Cys Asp Met
25 30 35
aaa aaa atg cat tat gtg gac cct gac cgt gta aag aga gct cag aaa 439
Lys Lys Met His Tyr Val Asp Pro Asp Arg Val Lys Arg Ala Gln Lys
40 45 50
tat gct cag caa gtc ttg cag aag gaa tgt cgt ccc aag ttt gcc aag 487
Tyr Ala Gln Gln Val Leu Gln Lys Glu Cys Arg Pro Lys Phe Ala Lys
55 60 65 70
aca tca atg gcg ctg tta ttt gag cac agg tat agc gtg gac tta ctc 535
Thr Ser Met Ala Leu Leu Phe Glu His Arg Tyr Ser Val Asp Leu Leu
75 80 85
cct ttt gtg cag aag gcc ccc aaa gac agt gaa gct gag tcc aag tac 583
Pro Phe Val Gln Lys Ala Pro Lys Asp Ser Glu Ala Glu Ser Lys Tyr
90 95 100
gat cct cct ttt ggg ttc cgg aag ttc tcc agt aaa gtc cag acc ctc 631
Asp Pro Pro Phe Gly Phe Arg Lys Phe Ser Ser Lys Val Gln Thr Leu
105 110 115
ttg gaa ctc ttg cca gag cac gac ctc cct gaa cac ttg aaa gcc aag 679
Leu Glu Leu Leu Pro Glu His Asp Leu Pro Glu His Leu Lys Ala Lys
120 125 130
acc tgt cgg cgc tgt gtg gtt att gga agc gga gga ata ctg cac gga 727
Thr Cys Arg Arg Cys Val Val Ile Gly Ser Gly Gly Ile Leu His Gly
135 140 145 150
tta gaa ctg ggc cac acc ctg aac cag ttc gat gtt gtg ata agg tta 775
Leu Glu Leu Gly His Thr Leu Asn Gln Phe Asp Val Val Ile Arg Leu
155 160 165
aac agt gca cca gtt gag gga tat tca gaa cat gtt gga aat aaa act 823
Asn Ser Ala Pro Val Glu Gly Tyr Ser Glu His Val Gly Asn Lys Thr
170 175 180
act ata agg atg act tat cca gag ggc gca cca ctg tct gac ctt gaa 871
Thr Ile Arg Met Thr Tyr Pro Glu Gly Ala Pro Leu Ser Asp Leu Glu
185 190 195
tat tat tcc aat gac tta ttt gtt gct gtt tta ttt aag agt gtt gat 919
Tyr Tyr Ser Asn Asp Leu Phe Val Ala Val Leu Phe Lys Ser Val Asp
200 205 210
ttc aac tgg ctt caa gca atg gta aaa aag gaa acc ctg cca ttc tgg 967
Phe Asn Trp Leu Gln Ala Met Val Lys Lys Glu Thr Leu Pro Phe Trp
215 220 225 230
gta cga ctc ttc ttt tgg aag cag gtg gca gaa aaa atc cca ctg cag 1015
Val Arg Leu Phe Phe Trp Lys Gln Val Ala Glu Lys Ile Pro Leu Gln
235 240 245
cca aaa cat ttc agg att ttg aat cca gtt atc atc aaa gag act gcc 1063
Pro Lys His Phe Arg Ile Leu Asn Pro Val Ile Ile Lys Glu Thr Ala
250 255 260
ttt gac atc ctt cag tac tca gag cct cag tca agg ttc tgg ggc cga 1111
Phe Asp Ile Leu Gln Tyr Ser Glu Pro Gln Ser Arg Phe Trp Gly Arg
265 270 275
gat aag aac gtc ccc aca atc ggt gtc att gcc gtt gtc tta gcc aca 1159
Asp Lys Asn Val Pro Thr Ile Gly Val Ile Ala Val Val Leu Ala Thr
280 285 290
cat ctg tgc gat gaa gtc agt ttg gcg ggt ttt gga tat gac ctc aat 1207
His Leu Cys Asp Glu Val Ser Leu Ala Gly Phe Gly Tyr Asp Leu Asn
295 300 305 310
caa ccc aga aca cct ttg cac tac ttc gac agt caa tgc atg gct gct 1255
Gln Pro Arg Thr Pro Leu His Tyr Phe Asp Ser Gln Cys Met Ala Ala
315 320 325
atg aac ttt cag acc atg cat aat gtg aca acg gaa acc aag ttc ctc 1303
Met Asn Phe Gln Thr Met His Asn Val Thr Thr Glu Thr Lys Phe Leu
330 335 340
tta aag ctg gtc aaa gag gga gtg gtg aaa gat ctc agt gga ggc att 1351
Leu Lys Leu Val Lys Glu Gly Val Val Lys Asp Leu Ser Gly Gly Ile
345 350 355
gat cgt gaa ttt tgaacacaga aaacctcagt tgaaaatgca actctaactc 1403
Asp Arg Glu Phe
360
tgagagctgt ttttgacagc cttcttgatg tatttctcca tcctgcagat actttgaagt 1463
gcagctcatg tttttaactt ttaatttaaa aacacaaaaa aaattttagc tcttcccact 1523
ttttttttcc tatttatttg aggtcagtgt ttgtttttgc acaccatttt gtaaatgaaa 1583
cttaagaatt gaattggaaa gacttctcaa agagaattgt atgtaacgat gttgtattga 1643
tttttaagaa agtaatttaa tttgtaaaac ttctgctcgt ttacactgca cattgaatac 1703
aggtaactaa ttggaaggag aggggaggtc actcttttga tggtggccct gaacctcatt 1763
ctggttccct gctgcgctgc ttggtgtgac ccacggagga tccactccca ggatgacgtg 1823
ctccgtagct ctgctgctga tactgggtct gcgatgcagc ggcgtgaggc ctgggctggt 1883
tggagaaggt cacaaccctt ctctgttggt ctgccttctg ctgaaagact cgagaaccaa 1943
ccagggaagc tgtcctggag gtccctggtc ggagagggac atagaatctg tgacctctga 2003
caactgtgaa gccaccctgg gctacagaaa ccacagtctt cccagcaatt attacaattc 2063
ttgaattcct tggggatttt ttactgccct ttcaaagcac ttaagtgtta gatctaacgt 2123
gttccagtgt ctgtctgagg tgacttaaaa aatcagaaca aaacttctat tatccagagt 2183
catgggagag tacacccttt ccaggaataa tgttttggga aacactgaaa tgaaatcttc 2243
ccagtattat aaattgtgta tttaaaaaaa agaaactttt ctgaatgcct acctggcggt 2303
gtataccagg cagtgtgcca gtttaaaaag atgaaaaaga ataaaaactt ttgagg 2359
<210> 2
<211> 362
<212> PRT
<213> Homo sapiens
<400> 2
Met Arg Arg Pro Ser Leu Leu Leu Lys Asp Ile Leu Lys Cys Thr Leu
1 5 10 15
Leu Val Phe Gly Val Trp Ile Leu Tyr Ile Leu Lys Leu Asn Tyr Thr
20 25 30
Thr Glu Glu Cys Asp Met Lys Lys Met His Tyr Val Asp Pro Asp Arg
35 40 45
Val Lys Arg Ala Gln Lys Tyr Ala Gln Gln Val Leu Gln Lys Glu Cys
50 55 60
Arg Pro Lys Phe Ala Lys Thr Ser Met Ala Leu Leu Phe Glu His Arg
65 70 75 80
Tyr Ser Val Asp Leu Leu Pro Phe Val Gln Lys Ala Pro Lys Asp Ser
85 90 95
Glu Ala Glu Ser Lys Tyr Asp Pro Pro Phe Gly Phe Arg Lys Phe Ser
100 105 110
Ser Lys Val Gln Thr Leu Leu Glu Leu Leu Pro Glu His Asp Leu Pro
115 120 125
Glu His Leu Lys Ala Lys Thr Cys Arg Arg Cys Val Val Ile Gly Ser
130 135 140
Gly Gly Ile Leu His Gly Leu Glu Leu Gly His Thr Leu Asn Gln Phe
145 150 155 160
Asp Val Val Ile Arg Leu Asn Ser Ala Pro Val Glu Gly Tyr Ser Glu
165 170 175
His Val Gly Asn Lys Thr Thr Ile Arg Met Thr Tyr Pro Glu Gly Ala
180 185 190
Pro Leu Ser Asp Leu Glu Tyr Tyr Ser Asn Asp Leu Phe Val Ala Val
195 200 205
Leu Phe Lys Ser Val Asp Phe Asn Trp Leu Gln Ala Met Val Lys Lys
210 215 220
Glu Thr Leu Pro Phe Trp Val Arg Leu Phe Phe Trp Lys Gln Val Ala
225 230 235 240
Glu Lys Ile Pro Leu Gln Pro Lys His Phe Arg Ile Leu Asn Pro Val
245 250 255
Ile Ile Lys Glu Thr Ala Phe Asp Ile Leu Gln Tyr Ser Glu Pro Gln
260 265 270
Ser Arg Phe Trp Gly Arg Asp Lys Asn Val Pro Thr Ile Gly Val Ile
275 280 285
Ala Val Val Leu Ala Thr His Leu Cys Asp Glu Val Ser Leu Ala Gly
290 295 300
Phe Gly Tyr Asp Leu Asn Gln Pro Arg Thr Pro Leu His Tyr Phe Asp
305 310 315 320
Ser Gln Cys Met Ala Ala Met Asn Phe Gln Thr Met His Asn Val Thr
325 330 335
Thr Glu Thr Lys Phe Leu Leu Lys Leu Val Lys Glu Gly Val Val Lys
340 345 350
Asp Leu Ser Gly Gly Ile Asp Arg Glu Phe
355 360
<210> 3
<211> 17
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> Synthetic DNA
<400> 3
atgaaaagaa tgcacta 17
<210> 4
<211> 17
<212> DNA
<213> Artificial Sequence
<220>
<223> Synthetic DNA
<400> 4
tcagtggatg ccgctga 17
<210> 5
<211> 48
<212> PRT
<213> Homo sapiens
<400> 5
Cys Arg Arg Cys Val Val Ile Gly Ser Gly Gly Ile Leu His Gly Leu
1 5 10 15
Glu Leu Gly His Thr Leu Asn Gln Phe Asp Val Val Ile Arg Leu Asn
20 25 30
Ser Ala Pro Val Gln Gly Tyr Ser Glu His Val Gly Asn Lys Thr Thr
35 40 45
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のα２−３シアル酸転移酵素（ＳＡＴ−１）の構造の模式図。△は、アミノ酸配列から推定されるＮ−グリコシレーション部位である。ＴＭはアミノ酸配列から推定される膜貫通領域である。
【図２】 ＳＡＴ−１のシアリルモチーフ（Ｌ及びＳ）領域のアミノ酸配列と、他のシアル酸転移酵素のシアリルモチーフ領域との対比を示す図。白抜き文字は１種類のシアル酸転移酵素のみが他と異なったアミノ酸残基を示す部位である。
【図３】 本発明ＤＮＡから推定したＳＡＴ−１のアミノ酸配列のハイドロパシープロット。
【図４】 形質転換細胞におけるガングリオシドＧM3の発現の、フローサイトメトリーによる分析結果。縦軸は細胞数、横軸は蛍光強度を示す。
Claims (12)
- 下記（ａ）又は（ｂ）のＤＮＡを３ＬＬ−ＳＴ２８細胞に導入し、当該導入後の３ＬＬ−ＳＴ２８細胞を生育させるステップを少なくとも含むことを特徴とする、ガングリオシドＧM3合成酵素の発現方法：
（ａ）配列番号２記載のアミノ酸配列におけるアミノ酸番号４１〜３６２のアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードするＤＮＡ、
（ｂ）配列番号２記載のアミノ酸配列におけるアミノ酸番号４１〜３６２のアミノ酸配列において、１もしくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入もしくは転位したアミノ酸配列を含むポリペプチドであって、且つラクトシルセラミドのガラクトース残基にシアル酸を転移してα２→３結合を形成し、ガングリオシドＧM3を生成する活性を有するポリペプチドをコードするＤＮＡ。 - 下記（ｄ）又は（ｅ）のＤＮＡを３ＬＬ−ＳＴ２８細胞に導入し、当該導入後の３ＬＬ−ＳＴ２８細胞を生育させるステップを少なくとも含むことを特徴とする、ガングリオシドＧM3合成酵素の発現方法：
（ｄ）配列番号２記載のアミノ酸配列におけるアミノ酸番号１〜３６２のアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードするＤＮＡ、
（ｅ）配列番号２記載のアミノ酸配列におけるアミノ酸番号１〜３６２のアミノ酸配列において、１もしくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入もしくは転位したアミノ酸配列を含むポリペプチドであって、且つラクトシルセラミドのガラクトース残基にシアル酸を転移してα２→３結合を形成し、ガングリオシドＧM3を生成する活性を有するポリペプチドをコードするＤＮＡ。 - ポリペプチドをコードするＤＮＡが、配列番号１における配列番号３９８〜１３６３の塩基配列を含むものである、請求項１又は２に記載の発現方法。
- ポリペプチドをコードするＤＮＡが発現ベクターに導入されたものである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発現方法。
- 下記（ａ）又は（ｂ）のＤＮＡを３ＬＬ−ＳＴ２８細胞に導入し、当該導入後の３ＬＬ−ＳＴ２８細胞を生育させるステップを少なくとも含むことを特徴とする、ガングリオシドＧM3の合成方法：
（ａ）配列番号２記載のアミノ酸配列におけるアミノ酸番号４１〜３６２のアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードするＤＮＡ、
（ｂ）配列番号２記載のアミノ酸配列におけるアミノ酸番号４１〜３６２のアミノ酸配列において、１もしくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入もしくは転位したアミノ酸配列を含むポリペプチドであって、且つラクトシルセラミドのガラクトース残基にシアル酸を転移してα２→３結合を形成し、ガングリオシドＧM3を生成する活性を有するポリペプチドをコードするＤＮＡ。 - 下記（ｄ）又は（ｅ）のＤＮＡを３ＬＬ−ＳＴ２８細胞に導入し、当該導入後の３ＬＬ−ＳＴ２８細胞を生育させるステップを少なくとも含むことを特徴とする、ガングリオシドＧM3の合成方法：
（ｄ）配列番号２記載のアミノ酸配列におけるアミノ酸番号１〜３６２のアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードするＤＮＡ、
（ｅ）配列番号２記載のアミノ酸配列におけるアミノ酸番号１〜３６２のアミノ酸配列において、１もしくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入もしくは転位したアミノ酸配列を含むポリペプチドであって、且つラクトシルセラミドのガラクトース残基にシアル酸を転移してα２→３結合を形成し、ガングリオシドＧM3を生成する活性を有するポリペプチドをコードするＤＮＡ。 - ポリペプチドをコードするＤＮＡが、配列番号１における配列番号３９８〜１３６３の塩基配列を含むものである、請求項５又は６に記載の合成方法。
- ポリペプチドをコードするＤＮＡが発現ベクターに導入されたものである、請求項５〜７のいずれか１項に記載の合成方法。
- 下記（ａ）又は（ｂ）のＤＮＡが導入された３ＬＬ−ＳＴ２８細胞：
（ａ）配列番号２記載のアミノ酸配列におけるアミノ酸番号４１〜３６２のアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードするＤＮＡ、
（ｂ）配列番号２記載のアミノ酸配列におけるアミノ酸番号４１〜３６２のアミノ酸配列において、１もしくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入もしくは転位したアミノ酸配列を含むポリペプチドであって、且つラクトシルセラミドのガラクトース残基にシアル酸を転移してα２→３結合を形成し、ガングリオシドＧM3を生成する活性を有するポリペプチドをコードするＤＮＡ。 - 下記（ｄ）又は（ｅ）のＤＮＡが導入された３ＬＬ−ＳＴ２８細胞：
（ｄ）配列番号２記載のアミノ酸配列におけるアミノ酸番号１〜３６２のアミノ酸配列を含むポリペプチドをコードするＤＮＡ、
（ｅ）配列番号２記載のアミノ酸配列におけるアミノ酸番号１〜３６２のアミノ酸配列において、１もしくは数個のアミノ酸が置換、欠失、挿入もしくは転位したアミノ酸配列を含むポリペプチドであって、且つラクトシルセラミドのガラクトース残基にシアル酸を転移してα２→３結合を形成し、ガングリオシドＧM3を生成する活性を有するポリペプチドをコードするＤＮＡ。 - ポリペプチドをコードするＤＮＡが、配列番号１における配列番号３９８〜１３６３の塩基配列を含むものである、請求項９又は１０に記載の３ＬＬ−ＳＴ２８細胞。
- ポリペプチドをコードするＤＮＡが発現ベクターに導入されたものである、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の３ＬＬ−ＳＴ２８細胞。
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