JP4492849B2 - 転写および炎症性疾患および感染症に対する感受性に影響するインターロイキン−1遺伝子座の機能的多型 - Google Patents
転写および炎症性疾患および感染症に対する感受性に影響するインターロイキン−1遺伝子座の機能的多型 Download PDFInfo
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Description
別の研究では、治療結果の予測因子が評価された。さらに、別の研究は(非特許文献37を参照)、破壊された歯周結合を再生するための組織誘導再生(GTR)手術後の歯周組織の長期安定性は遺伝子型陽性患者で有意に低下したことを示した(非特許文献37を参照)。
さらなる一態様では、本発明は、被験者に本発明の適当な治療薬を投与することによって、被験者においてIL−1炎症性ハプロタイプに関連する疾患または状態を治療するかまたはその発症を防ぐ方法を提示する。さらに別の一態様では、本発明は、IL−1炎症性ハプロタイプに関連する疾患または状態を治療するかまたはその発症を防ぐための治療薬を同定するために、被験化合物をスクリーニングするin vitroまたはin vivo分析法を提供する。一実施形態では、その分析法は、適当なプロモーターに調節可能に結合した原因突然変異を導入した細胞を被験化合物と接触させることと、被験化合物の存在下および非存在下で細胞におけるタンパク質の発現レベルを測定することを含む。好ましい一実施形態では、原因突然変異は結果としてIL−1受容体拮抗因子の産生減少を生じ、そして被験化合物の存在下でのIL−1受容体拮抗因子の産生増加はその化合物がIL−1受容体拮抗因子活性の作用因子であることを示す。別の好ましい実施形態では、原因突然変異は結果としてIL−1αまたはIL−1βの産生増加を生じ、そして被験化合物の存在下でのIL−1αまたはIL−1βの産生減少はその化合物がIL−1αまたはIL−1β活性の拮抗因子であることを示す。別の一実施形態では、本発明は遺伝子導入非ヒト動物および、IL−1αまたはIL−1β活性の拮抗因子またはIL−1Ra活性の作用因子の同定におけるそれらの用途を示す。
本発明は、IL−1β産生速度の変化を伴う、IL−1B遺伝子における多型の発見に関する。この多型での遺伝子型の確認は、たとえば歯周病および他の炎症性疾患、特にたとえばアルツハイマー病(非特許文献39;および非特許文献40を参照)といった、IL−1産生が病因に寄与する疾患に対する感受性についての有用な遺伝子検査を提供する。
便宜上、本明細書、実施例、および付属の請求項中で用いられる一部の用語および語句の意味を下記に示す。
3.1.IL−1炎症性ハプロタイプに関連する疾患および状態
本発明は少なくとも部分的には、特定の炎症性 ハプロタイプパターン、特にIL−1B(−3737) 多型 対立遺伝子を含むものの同定、および、これらのパターンと特定の疾患または状態の発症との関連(統計的に有意な程度の)に基づく。したがって、ハプロタイプを構成する対立遺伝子の検出は、対象中で単独でまたは他の手段と組み合わせて、対象が特定の疾患または状態を有するかまたは発症する素因があることを示しうる。しかし、これらの対立遺伝子は他の対立遺伝子と連鎖不平衡にあるため、そのような他の連鎖した対立遺伝子の検出もまた、対象が特定の疾患または状態を有するかまたは発症する素因があることを示しうる。たとえば、441 1 2332 ハプロタイプは下記の遺伝子型を含む:
ヒト多型遺伝子座の特定の対立遺伝子を検出するためには多くの方法が利用可能である。特定の多型対立遺伝子を検出するための好ましい方法は、部分的には、多型の分子的性質に依存する。たとえば、多型遺伝子座のさまざまな種類の対立遺伝子型は、DNAの一塩基対で異なりうる。そのような一塩基多型(すなわちSNP)は遺伝子変異の主要な要因であり、すべての既知の多型のうちおよそ80%を占め、またヒトゲノム中のそれらの密度は平均して1,000塩基対当たり1個と推定されている。SNPは非常にしばしば、2個だけの異なる型で、2対立遺伝子に生じる(DNA中に存在する4種類の異なるヌクレオチド塩基に対応する、最大4つの異なる型のSNPが理論的に可能であるが)。にもかかわらず、SNPは突然変異上は他の多型より安定であり、疾患を引き起こす突然変異をマッピングするのにマーカーと未知の変異体の間の連鎖不平衡が用いられる関連性研究に適することとなっている。さらに、SNPは典型的には対立遺伝子を2個だけ持つために、鎖長測定でなく単純なプラス/マイナス分析によって遺伝子型解析することができ、より自動化に従いやすい。
IL−1B(−3737)多型対立遺伝子の検出用のTCTAGACCAGGGAGGAGAATGGAATGTCCCTTGGACTCTGCATGT、および
TCTAGACCAGGGAGGAGAATGGAATGTTCCTTGGACTCTGCATGT;
IL−1B(−1469)多型対立遺伝子の検出用のACAGAGGCTCACTCCCTTGCATAATGCAGAGCGAGCACGATACCTGG、および
ACAGAGGCTCACTCCCTTGTATAATGCAGAGCGAGCACGATACCTGG;および
IL−1B(−999)多型対立遺伝子の検出用の
GATCGTGCCACTgcACTCCAGCCTGGGCGACAGGGTGAGACTCTGTCTC、および
GATCGTGCCACTgcACTCCAGCCTGGGCGACAGCGTGAGACTCTGTCTC。
疾患または状態を発症する感受性に関連する特定の対立遺伝子の知識は、単独でまたはその特定の疾患または状態に寄与する他の遺伝子欠陥についての情報と併せて、「薬理ゲノム学」の目標である個人の遺伝子プロファイルに基づいた予防または治療のオーダーメイドを可能にする。したがって、被験者のIL−1プロファイルを疾患についての人口のプロファイルと比較することは、特定の患者または患者集団(すなわち、同一の遺伝子変化を有する患者の群)に対して安全で有効であることが予期される薬物または他の治療計画の選択または設計を可能にする。
IL−1多型またはハプロタイプに関連する疾患および状態の治療法とは、被験者におけるその特定の疾患または状態の症状を防ぐかまたは発症を延期するかまたは緩和する、任意の物質または治療計画をいう(医薬、栄養補助食品および外科的手段を含む)。治療薬は、ポリペプチド、ペプチドミメティック、核酸、または他の無機または有機分子であることができ、好ましくはビタミン、ミネラル、その他の栄養素を含む「小分子」である。好ましくは治療薬はIL−1ポリペプチドの少なくとも1種類の活性、たとえば、受容体との相互作用を、天然に存在するポリペプチドの効果を模倣または増強(作用)または阻害(拮抗)することによって調節することができる。作用因子は、野生型の生物活性の少なくとも一つ、たとえば受容体結合活性、を有する野生型タンパク質またはその誘導体でありうる。作用因子はまた、遺伝子の発現をアップレギュレートするかまたはタンパク質の少なくとも1種類の生物活性を上昇させる化合物でありうる。作用因子はまた、たとえば受容体といった他の分子とポリペプチドとの相互作用を増大させる化合物でありうる。拮抗因子は、たとえば受容体、またはシグナル伝達あるいは翻訳後修飾を阻害する物質といった他の分子とタンパク質との相互作用を阻害または減少させる化合物(たとえば、 IL−1変換酵素(ICE)阻害因子)でありうる。したがって、好ましい拮抗因子は受容体への結合を阻害または減少させそれによって以降の受容体活性化を阻害する化合物である。拮抗因子はまた、遺伝子の発現をダウンレギュレートするかまたは存在するタンパク質の量を減少させる化合物でありうる。拮抗因子はポリペプチドの優性阻害型、たとえば、受容体のような標的ペプチドと相互作用することができるが、受容体の活性化を促進しない、ポリペプチドの一種でありうる。拮抗因子はまた、ポリペプチドの優性阻害型をコードする核酸、アンチセンス核酸、またはRNAと特異的に相互作用することのできるリボザイムでありうる。さらに他の拮抗因子はポリペプチドと結合しその作用を阻害する分子である。そのような分子は、たとえば、生物学的活性を持たない、受容体への結合を阻害する型の標的ペプチドといったペプチドを含む。このように、そうしたペプチドはタンパク質の活性部位に結合し、標的ペプチドと相互作用するのを阻害する。さらに他の拮抗因子は、分子の抗原決定基と特異的に相互作用し、結合がそのポリペプチドの生物学的機能に干渉する抗体を含む。さらに他の好ましい一実施形態では、拮抗因子はポリペプチドと標的受容体との間の相互作用を阻害することのできる分子のような小分子である。あるいは、その小分子は受容体結合部位以外の部位と相互作用することによって拮抗因子として機能することができる。
そのような化合物の毒性および治療上の有効性は、培養細胞または実験動物において、たとえばLD50(集団の50%に致死的である量)およびEd50(集団の50%に治療的に有効である用量)を測定するための、標準的な薬学上の手順によって測定することができる。毒性効果と治療的効果との間の用量比が治療指数であり、それはLD50/ED50の比で表すことができる。大きな治療係数を示す化合物が 好ましい。毒性副作用を示す化合物が使用されうる一方、未感染の細胞に対する損傷の可能性を最小化し、それによって副作用を低減するため、そのような化合物を患部組織の部位へターゲッティングする送達系の設計を念入りに行うべきである。
本発明に基づく用途のための医薬組成物は、一個以上の生理学的に受容しうる担体または添加物を用いて、従来の方法で処方することができる。このように、化合物およびその生理学的に受容しうる塩と溶媒和物は、たとえば、注射、吸入または通気(口または鼻のいずれかを通して)または経口、舌下、非経口または直腸適用による投与のために処方することができる。
IL−1多型またはハプロタイプに関連する疾患または障害の発症を引き起こすかまたはそれに寄与する突然変異の同定に基づいて、本発明はさらに、治療薬を同定するために細胞系および無細胞系分析を取り上げる。一実施形態では、IL−1 受容体、または IL−1 遺伝子と連鎖不平衡にある遺伝子によってコードされるタンパク質の受容体を、細胞膜の外表面上に発現している細胞を、被験化合物単独の存在下または被験化合物および別のタンパク質の存在下でインキュベートし、被験化合物と受容体の間、またはそのタンパク質(好ましくは標識タンパク質)と受容体との間の相互作用を、たとえばマイクロフィジオメーターを用いることによって検出する(非特許文献88)。受容体と、被験化合物またはタンパク質のどちらかとの間の相互作用は、マイクロフィジオメーターによって培地の酸性化の変化として検出される。この分析系はこのように、たとえばタンパク質−受容体相互作用に干渉することによって機能する分子拮抗因子、ならびにたとえば受容体を活性化することによって機能する分子作用因子を同定する手段を提供する。
この実施例では、我々はIL−1B遺伝子の以前は未知であった上流の多型の対立遺伝子をクローンし、配列決定し、転写への影響を分析した。我々は以前に、IL−1遺伝子群に分布するマーカーの間の高度の連鎖不平衡を示し、この−3737位の新しい多型は、IL−1β産生速度の変化ならびに炎症性疾患および感染症に対する感受性と以前に関連づけられている−511、−31、および+3954位の多型と連鎖している。この新しい、機能性の多型における遺伝子型の確認は、IL−1産生が病因に寄与する場合に、疾患に対する感受性のより直接的な遺伝子検査を提供する。
IL1Bプロモーターは広範囲にわたる構造であり、転写イニシエーターの少なくとも4kb上流に達する。IL1Bプロモーターを下記に図式的に示す(図3)。1990年代初めのいくつかの研究は、その機能を突然変異誘発によって調べた。戦略はすべての例で同様であり、プロモーター断片をレポーター遺伝子に連結することを含んだ。エクソン1は非コードでありATGはエクソン2に存在する;NcoI制限部位(CCATGG)は最初のコドンを含み、エクソン1と天然のスプライスシグナルを保持しながらIL1Bコード配列をレポーター遺伝子で簡単に置換するのを可能にする。
近位プロモーターは複数の可能な転写因子結合部位を含む;NF−kB様要素が重要であることが実験的に示されている(非特許文献120;非特許文献121;非特許文献122;非特許文献123;非特許文献124、NF−IL6(C/EBP)、非特許文献119;非特許文献122;非特許文献125;非特許文献126、およびPU−1様要素、非特許文献127[正誤表は非特許文献128に掲載];非特許文献129;非特許文献130;非特許文献131を参照)。
遠位プロモーターはコア領域 (−2982→−2729)を含み(非特許文献117を参照)それは複数の転写因子結合部位を含む(非特許文献119を参照)。この領域は単核球におけるIL1B 遺伝子のLPSまたはPMA誘導に必要である(非特許文献117; 非特許文献119)。−2982→−2729 領域中のC/EBPおよびNF−kB 結合部位は機能的に重要であることが実験的に示されている(非特許文献118; 非特許文献119; 非特許文献132を参照)。欠失 突然変異誘発は、遠位 プロモーターの短い−2982 → −2729 領域は遠位 プロモーター 領域全体の活性の約60〜70%を担うことを示す(非特許文献118; 非特許文献119)残りの約30%の活性を担う−3753から−2982位の領域中の配列は定義されていない。
IL1Bを含むコスミド
このコスミド、pCOS−IL1 Bus1は、我々の研究室のDr M. Nicklinによって提供された。それはDr Nicklinによって1993年にEMBL ゲノムDNAライブラリからハイブリダイゼーションによって単離された。このライブラリの構築に用いられた個人の民族的起源は不明である。制限地図がDr Nicklinによって提供された。それはDH5alpha E. coli中に導入され、カナマイシン50ug/ml LB寒天平板培地上で維持された。増幅は単コロニーから37度で、5ug/mLカナマイシン含有2xYT培地20mL中であった。
一連のこれらのプラスミドが構築された。予備実験は、pGL3−enhancerでなくpGL3−basicベクター(共にPromega)が、計画したトランスフェクション実験に適当であることを示した。最初に、ベクターpGL3−basicをNcoIおよびBamHIで切断し、コスミドPCOS−IL1Bus1に由来し近位IL1Bプロモーター(−1815→+547)を含むNcoI−BamHI断片を連結して、プラスミドpILG−A1を生じた。続いて、同様に遠位プロモーターを含む別のプラスミドを作製した。これは、コスミドpCOS−EL1Bus1およびpILG−A1をAsp718IおよびHindIIIで消化し、遠位プロモーター−4000〜−1815を切断されたpILG−A1ベクターに連結して構築し、pILG−S1を生じた。独特の内部制限部位を持つpILG−SlおよびpILG−A1の消化、次いでKlenowDNAポリメラーゼを用いた平滑化と、分子間連結を用いて、IL1Bプロモーターの一連の欠失突然変異を生成した。このように作製されたプラスミドは下記の表4に示す。
クローンS1について二重鎖自動配列決定を実施した。得られた配列情報を用いて、オリゴヌクレオチドは−511および−31残基を別の塩基へ変化させるように設計された(非特許文献111;および非特許文献133を参照)。これらのオリゴヌクレオチドは「−31プローブ1」および「−511プローブ1」で表す。これらのオリゴヌクレオチドの配列は下記に示す(図1で下線)。それらは、GeneEditorシステム(Promega)を取扱説明書に従って使用してpILG−A1プラスミドを突然変異誘発するのに用いられた。−31および−511の状態のすべての可能な組み合わせを生じるために、オリゴヌクレオチドは個別におよび一緒に使用した。突然変異誘発の成功、および二次突然変異の非存在は、二重鎖DNA配列決定によって確認された。
これはCentra PureGene血液キットを取扱説明書に従って使用して実施した。DNAは50ul の TE 緩衝液に再懸濁し、−20で保存した。細胞株はATCCの推奨に従って培養し、下記の通りであった:HL60、A549細胞、U937、MonoMac6、EHEB−1。これらの細胞株のすべてはコーカサス人起源であった。1 x 10 7 個の細胞を抽出した。DNAはボランティア1名のPBMCから抽出した。使用した唯一のボランティア、Dr. Ken Komman (R&D Director, Interleukin Genetics, Inc.)は、実験についてのインフォームド・コンセントを与えた。細胞株の遺伝子型は、以前に記載された通り、TaqMan法によって決定した。得られた遺伝子型は表6に示す。
ヒトIL1BプロモーターのPCRクローニングのための条件を最適化した。プルーフリーディング酵素単独(PfiiとPfx)を調べたが、プルーフリーディング/Taqの組み合わせでだけ産物が観察された。最終的に使用した条件は、Trioblockサーモサイクラー、薄肉試験管、油、25ulの反応、500pgのテンプレート、200nMのdNTPs、1mMのプライマーILG−9およびILG−18、市販の1xHerculaseポリメラーゼ緩衝液(Stratagene)。HerculaseはPfu−turboとTaqDNAポリメラーゼの混合物である。サイクル反応は下記の通りであった:94度2分間、次いで0.5ul Herculaseポリメラーゼを用いて高温開始、次いで30サイクル(94度30秒間、66度30秒間、72度6分間)。産物は希釈して50ulとし、ポリメラーゼと緩衝液はChromospin 200ゲル濾過カラム(Clontech)を取扱説明書通りに使用して除去した。溶出した産物は下記の酵素で消化した:10UのAsp718I、0.02UのNcoI。これは内部および3'のNcoI部位の部分消化を達成した。混合物は加熱して不活性化し、適当な比率でAsp718I−NcoI消化pGL3−basicベクターに連結し、Library efficiency DHSalpha細胞(Life Technologies)に導入した。陽性コロニーは、遠位エンハンサーに対するPCRスクリーニングによっておよび/または制限分析によって同定した。
クローンは単離され、その目的のために設計された一連の内部プライマーを用いて自動化配列決定によって配列決定された。配列はFactura塩基判定アルゴリズム(ABI)で評価して2%より大の曖昧さが存在した場合は受容されなかった。Factura 1.1を用いた曖昧さの表示後、AutoAssembler 2.1(ABI)の1パスを用いて配列トレースを組み立てて一つのコンティグとした。組立および塩基判定の不良な領域は手動で編集した。得られたコンティグ、および注釈付きクロマトグラムは、CDに付属してある。共通配列はAutoAssemberによってデフォルトパラメータを用いて計算し、得られた配列は、Genetyx−Mac 7.3 (Software Development Corp.)および/または、独立のMac実行可能ファイルとして http://www.ncbi.nlm.nih.govから入手したClustalXを用いて揃え点検した。多型は揃えた配列中で目視により探し、同一位置で1つより多い配列に生じていれば配列間の違いと考えられた。1つの配列だけに見出された一塩基対の違いは、おそらくPCR誘導性突然変異と考えられ、そのように表示された。
RAW264.7 細胞 (ECACC 91062702)はペニシリン−ストレプトマイシンおよび10%加熱不活性化ウシ胎児血清を含むRPMI1640中で培養した。低エンドトキシン(<10mIU/ml)血清を使用した(Life Technologies)。細胞は1:6(面積:面積)を3〜4日毎に削ぎ取って分割した。
RAW264.7細胞は96ウェルプレートに2.5x104細胞/ウェルの密度で100ulの完全培地に播種した。24時間後、細胞にホタルルシフェラーゼを発現させる発現ベクター400ng、および構成性プロモーターの下でウミシイタケルシフェラーゼを発現させるpTKrLuc(Promega)100ngをトランスフェクションした。これを実施するのに、2.5 ulの Superfect (Qiagen)を取扱説明書に従って使用した。培地/ DNA /リポソーム混合物は添加の2.5時間後に吸引除去し、予め加温した完全培地150 ulに交換した。24時間後、作用因子を添加し、作用因子の添加の6時間後に両方のルシフェラーゼ活性の分析(Dual−Luciferase, Promega)を実施した。正規化したルシフェラーゼ活性はホタル/ウミシイタケルシフェラーゼ光産生として表した。
RAW細胞−IL1B研究に適当な細胞株
本研究は、分化したマクロファージ様細胞株であり、IL1Bプロモーターの研究に適当なモデルであることが以前に示されている、RAW264細胞を使用した。非特許文献119。結果は、プラスミドに導入されたIL1Bプロモーターの効率的な誘導には遠位プロモーターが必要であったことを示す(図参照)。
IL1Bプロモーターの−31TATAボックス多型は、対立遺伝子間の転写の差異、およびその結果生じる、IL1B表現型に関連する病因的効果の原因であると提案されている(非特許文献111を参照)。そのような機構がいくつかの他の遺伝子について記載されている(たとえば非特許文献134;非特許文献135;非特許文献136;非特許文献137を参照)。ゲノムDNAライブラリから、方法に記載した通り得られた−511プロモーター構築体は、部位指定突然変異誘発によって突然変異させ、−31位および−511位の多型の可能なすべての組み合わせでタイプ2構築体を得た。これらの多型のそれぞれまたは組み合わせに起因する転写活性は、この技術によって識別可能となる。タイプ1プロモーターがこれらの部位を突然変異した逆実験は、タイプ2プロモーターについて示されたデータを補完する(図4を参照)。
長距離PCRを用いてIL1Bプロモーターを増幅した。これは最適化を必要としたが、しかし特異的増幅が達成された。最初の試みは、プルーフリーディングポリメラーゼのみを使用したが、不成功であった(図5を参照)。産物をクローンするため、PCR産物をAsp718IおよびNcoIで消化し、レポーターベクターpGL3−basicに連結した。配列非依存性クローニング法は、挿入部について陽性選択を行う選択系が無ければ収量が非常に低いため、使用しないことにした。このことは好ましくない配列中の奇妙な突然変異に有利となる可能性があり、また調節が困難である。
試したPCRテンプレートすべてから産物を得たにもかかわらず、クローニングはある割合でしか成功しなかった。2つの独立した反応が、KKテンプレートおよびEHEB−1テンプレートからの産物について得られた;そして1つがMonoMac6 DNAから得られた。それぞれの反応から1つのクローンを選定した。表4に得られたクローンを示す。要約すると、2つのタイプ1クローン(共にEHEB−1細胞株由来)、KK DNAに由来する2つのタイプ2クローン、MonoMac6DNAに由来する1つのタイプ2クローンがあった。
RAW264細胞を上記の構築体でトランスフェクションし、さまざまな用量のリポ多糖の添加後、転写活性を測定した。2つの調製物を試験した−市販の調製物、およびDr S.Vogelよりの寄贈品である高度に再精製された調製物。両方の調製物について同様の結果が、pILG−S1およびその突然変異を用いた以前の実験で得られており、これらの実験では、高度に再精製された調製物だけを用いた。IL1B対立遺伝子の転写を調べるため、3組の実験を実施した。3つの実験すべてが、タイプ1とタイプ2のプロモーター活性の間に差を示した。
観察された機能上の違いを考慮して、得られたゲノムクローンを方法に記載の通りに配列決定し解析した。5つの多型が検出された;2つは既知であり、−31多型および−511多型であった。3つは新規であった。
−3737位の多型には:
5' TCTAGACCAGGGAGGAGAATGGAATGT(C/T)CCTTGGACTCTGCATGT 3'
示した配列は、IL−1Bプロモーターの−3737位のC/T多型にかかる。対立遺伝子1はCで、対立遺伝子2はTである。
5'ACAGAGGCTCACTCCCTTG(C/T)ATAATGCAGAGCGAGCACGATACCTGG3'
示した配列は、IL−1Bプロモーターの−1469位のC/T多型にかかる。対立遺伝子1はCで、対立遺伝子2はTである。
5'GATCGTGCCACTgcACTCCAGCCTGGGCGACAG(G/C)GTGAGACTCTGTCTC3'
以前は未知であった−3737多型はNF−kB結合部位候補内に、プロモーター全体の活性の最大30%の原因であることが突然変異誘発によって以前に示された遠位プロモーターの領域中に存在する。このプロモーターの異なる対立遺伝子がレポーター遺伝子の上流に置かれた場合、再現性がある有意な差が見出された。この領域にわたる連鎖不平衡は、これらの実験でレポーター遺伝子の転写について検出可能な独立した影響を有しないことが示された、−31位および−511位の以前から知られたSNPと、ハプロタイプを作り出す。結果は、これらの近位上流多型との疾患関連はこれらの多型自体によって引き起こされる機能的変化によっては機構的に説明できないこと、および遠位上流プロモーター中の−3737位の新規に発見された、機能を変化させる多型とのそれらの連鎖が、より可能性の高い説明であることとを示す。
1. RAW264.7マクロファージ様細胞はヒトI−L1Bプロモーターの断片に反応する。最大の反応性のためには、Asp718I(−4000)→NcoI(+547)断片を含む断片が必要である。この結果は公表されたデータと一致する。
ある種のIL−1遺伝子多型、たとえばIL−1A (+4845)およびIL−lB(+3954)が、コーカサス人で歯周病の重症度に関連づけられている一方、それらは中国人を含むある民族集団では見出される頻度が低い。新規の一塩基多型(SNP)である、IL−1bの遺伝子の遠い上流エンハンサー領域に存在するIL−1B(−3737)は、この文脈では研究されたことがない。特に、IL1B(−3737)多型の対立遺伝子1は転写速度を上昇させることが示されている(上記参照)。本研究では、IL−1B(−3737)遺伝子型の人口分布を評価し、中国系の人々における疾患との関連を判定した。
IL−1B(−3737)および他のIL−1 SNPについての遺伝子型解析を、TaqMan法によって実施した。IL−1B(−3737)の分布を、歯周状態が不明であるコーカサス系の成人500名の集団(年齢27〜77歳)、および中国系の300名(年齢21〜69歳)で評価した。被験者は、その生物学的な父方および母方の祖父母および曾祖父母が元は中国本土、台湾、マカオ、または香港の出身である場合、中国系であると考えられた。研究対象となるためには、被験者は全身的健康状態が良好でありまた少なくとも14本の天然歯を有しなければならなかった。IL−1B(−3737)と歯周病との関連を、中国系集団において多変量ロジスティック回帰モデルを用いて判定した。
コーカサス人では、合成IL−1遺伝子型について陽性であった人の大部分は、転写速度を上昇させる新たに発見されたIL−1B(−3737)遺伝子型について陽性であった。IL−1B(−3737)遺伝子多型は中国人に高頻度で存在することが見出され、遺伝子型の分布は中国人とコーカサス人で同様であった。中国人の間では、IL−1B(−3737)高転写遺伝子型は歯周病と有意に関連していた。
p50 ホモ二量体のDMAとの相互作用の動力学的分析
NF−κBp50の結合をBIAcoreを用いて試験し、そのタンパク質と、ストレプトアビジンセンサーチップに結合したDNA基質との相互作用に関する動力学的パラメータを得た。二重鎖1は共通NF−κB結合部位を含み、二重鎖2と3は共通配列内の一塩基多型で異なる(表6参照)。ある範囲の濃度のタンパク質を、低塩濃度条件(75mM NaCl)および高塩濃度条件(150mM NaCl)の両方でセンサーチップ表面上に通した。(非特許文献138)。
DNA基質と結合したNF−κBp50ホモ二量体の相互作用について2つの結晶構造が得られている(非特許文献139;非特許文献140を参照)。2つの共結晶構造は異なる長さと配列のDNA基質を含んだが、多くの類似がある。p50ホモ二量体のサブユニットそれぞれで、2つのArg側鎖が1対の水素結合を2つの中心部グアニン(G2とG3、表6参照)に提供する。これらの接触はDNA認識の最も重要な成分であると予測される(非特許文献139)。1つのLys残基も最内部のG4と特異的接触を形成することが示されているが、その特異性はLys側鎖の相対的に制約されない性質のために予測可能性がより低い。最外部のG1もまた非特許文献139からの構造中でHis側鎖と接触することが同定された。側鎖と塩基との間には多数の他の特異的相互作用が存在し、それは2つの共結晶構造でわずかに異なる。これは、DNA結合要素の一部は柔軟でありしたがって共通配列の可変部分内の異なる配列を認識できることを示唆する。p50ホモ二量体のDNA認識に対するSNPの影響を、二重鎖2と3を用いてSPR実験で得られた動力学的データを比較することによって検討した。二重鎖3は、二重鎖2のG/C塩基対と比較して、+4位にA/T塩基対を含む。G4は結晶構造中でLys(241番、非特許文献140から)と重要な相互作用を形成することが示されている(図9B参照)。しかし、グアニンのアデニンでの置換はこの相互作用を無くし、Lys側鎖とアデニンのN6アミノ基との間に立体的衝突の可能性を与える。この相互作用の効果は、低塩濃度条件下では親和性に15倍の低下を見せるここに示す親和性データ中に明瞭に実証されている。より高い塩濃度下では、非常に速い分離速度とタンパク質−DNA複合体の不安定性のために二重鎖3とは結合が見られないので、この差はずっと大きいことが予測される。これらの結果は、NF−κBp50の分子認識に対するSNPの劇的な影響を実証する。結果はまた、共通配列中のG1位置の変化の影響を示す。二重鎖1(共通配列)と比較して、二重鎖2は1位および12位にA/T塩基対を含む。結晶構造(非特許文献139)は、それぞれのp50サブユニットでHis67がG1と接触することを示し(図9D参照)、G1のアデニンでの置換はここでもこの相互作用を無くす。再びこの効果は親和性データで証明される。低塩濃度条件下では親和性に9倍の低下があり、高塩濃度下では、これは60倍の差に上昇する。結論として、ここに示す親和性データは、G4のA4への変更が、NF−κBp50のDNA相互作用の親和性に対して、G1のAへの変更と比較してずっと大きな影響を引き起こすことを示す。親和性に対するこれらの影響は、構造データと容易に一致する。
オリゴヌクレオチド基質
オリゴヌクレオチド合成はApplied Biosystems 394 DNAシンセサイザーでシアノエチルホスホアミダイト化学を用いて実施した。ビオチンホスホアミダイトはGlen Researchから入手した。鎖の1本の5'末端がビオチン化した長さ23塩基の相補的オリゴヌクレオチドをアニーリングさせることによって、3種類の二重鎖DNA基質を作製した。アニーリングは、DNAの終濃度1μMで、10mM Tris−HCl(pH. 7.4)、0.1M NaCl、3mM EDTA中で、95℃に5分間加熱し35分間にわたって25℃へ冷却することによって実施した。二重鎖DNAの構築に用いた配列は下記の通りであった: 二重鎖1 5'−ビオチン−AGTTGAGGGGACTTTCCCAGGCおよび相補鎖5'−GCCTGGGAAAGTCCCCTCAACT。二重鎖2、5 ' −ビオチン−GAGAATGGAATGTCCCTTGGACTおよび相補鎖5'−AGTCCAAGGGACATTCCATTCTC。二重鎖3、5'−ビオチン−GAGAATGGAATGTTCCTTGGACTおよび相補鎖5'−AGTCCAAGGAACATTCCATTCTC。下線の領域はp50 結合 部位であり、太字は本研究で分析したSNPを示す。
表面プラズモン共鳴(SPR)を、BIAcore 2000(商標)(Uppsala, Sweden)を用いて実施した。オリゴヌクレオチドはHBS緩衝液(10mM HEPES pH 7.4, 75〜150 mM NaCl, 3 mM EDTA, 0.05% (v/v) 界面活性剤P20)で希釈して終濃度1 ng/mlとし、流速20μl/minで、約50反応単位(RU)のオリゴヌクレオチドがセンサーチップ表面に結合するまで、ストレプトアビジンセンサーチップ(SA)上を流した。組み換え(ヒト)NF−κBp50(Promega)もまた150mMまたは75mMのNaClを含むHBS緩衝液で希釈し、ある範囲の濃度(2〜100nM)を、流速20μl/minで3分間、DNA−負荷センサーチップ上に注入し、5分間解離させた。結合したタンパク質は10μlの1M NaClを注入して除去した。この再生手順はNF−κB p50のDNAに対する能力を変化させなかった。データの解析はBIAevaluationソフトウェアを用いて実施した。注入の最初と最後の全体の屈折率変化の影響を除去するため(洗浄緩衝液と注入したタンパク質の組成の違いの結果として起こる)、ストレプトアビジン表面全体について得た対照センサーグラムを個々のタンパク質注入から差し引いた。分析はすべて25℃で実施した。
2成分結合において複合体形成の速度は次式によって説明される:
dR / dt = kaC(Rmax−R)−kdR (1)
ここでdR/dtはSPRシグナルの変化速度であり、Cは分析対象の濃度であり、RmaxはRUにおける分析対象結合の最大容量であり、RはRUにおける時間tでのSPRシグナルである。
dR / dT = kaCRmax − (kaC+kd)R
センサーグラムは分析対象の少なくとも5つの異なる濃度で記録し、Rに対するdR/dTを各濃度についてプロットした。これらの直線のそれぞれの傾き(kaC+kd)は観察された結合速度−kobsを表す。Cに対する−kobsのプロットによって、kaを次式から決定することができる。
検体注入の最後に、タンパク質は洗浄緩衝液で置換し、結合したタンパク質はDNAから解離させた。洗浄緩衝液中のタンパク質はゼロであるため、再結合は無視できるとすると、解離速度定数はゼロオーダーの解離を仮定して直線回帰分析を用いて、次式を使用して計算することができる:
dR/dt = −kdR0 e−kd (t−t 0 )
ここでdR/dtはSPRシグナルの変化速度であり、RとR0は時間tおよびt0での反応である。Kdは解離速度定数である。
遺伝学発見グループはIL−1B4 SNP(−3737)が機能性であることをRAW細胞でのトランスフェクション分析によって確認し(図10を参照)、さらに、この分析でやはり機能性である他の多型を下記の通り見出した。機能性SNP分析のための構築の戦略と配列情報は、作製し分析したすべての構築体の名称を表す図11に示す。
ここで引用したすべての特許および刊行物は参照により本明細書に含まれる。
通常の実験しか用いずに、ここに記載の本発明の特定の実施形態の多数の同等物を、当該分野の熟練者は認識するかまたは確認することができる。そのような同等物は下記の請求項によって包含されることが意図される。
Claims (12)
- ヒトインターロイキン−1B(IL−1B)遺伝子のプロモーター領域の位置−3737のヌクレオチドを包含するIL−1B遺伝子のプロモーター領域の少なくとも18個の連続ヌクレオチドを含む、18から80ヌクレオチド長の単離核酸。
- 18から20ヌクレオチド長であることを特徴とする請求項1記載の単離核酸。
- 20から30ヌクレオチド長であることを特徴とする請求項1記載の単離核酸。
- 前記少なくとも18個の連続ヌクレオチドが、配列:TCTAGACCAGGGAGGAGAATGGAATGTCCCTTGGACTCTGCATGT(−3737 IL−1B対立遺伝子1)を含むことを特徴とする請求項1記載の単離核酸。
- 前記少なくとも18個の連続ヌクレオチドが、配列:TCTAGACCAGGGAGGAGAATGGAATGTTCCTTGGACTCTGCATGT(−3737 IL−1B対立遺伝子2)を含むことを特徴とする請求項1記載の単離核酸。
- 請求項1から5いずれか1項記載の単離核酸の相補配列を含む単離核酸。
- 前記ヒトIL−1B遺伝子のプロモーター領域の位置−3737のヌクレオチドが、該単離核酸分子の3'末端に位置することを特徴とする請求項1記載の単離核酸。
- 検出可能な標識をさらに含むことを特徴とする、請求項1から7いずれか1項記載の核酸。
- ヒト被験者におけるIL−1産生増加に関連する炎症性疾患または状態を発症する可能性の上昇を特定する方法であって:
ヒト被験者から得た核酸試料において、ヒトインターロイキン1B(IL−1B)遺伝子の位置−3737の対立遺伝子を検出する工程を含み、
IL−1B遺伝子の位置−3737がシトシン(C)である−3737 IL−1B対立遺伝子1の存在が、炎症性疾患または状態を発症する可能性の上昇を示唆することを特徴とする方法。 - 炎症性疾患が歯周病であることを特徴とする請求項9記載の方法。
- 炎症性疾患がアルツハイマー病であることを特徴とする請求項9記載の方法。
- 炎症性疾患が、アルツハイマー病、筋萎縮性側索硬化症、関節炎、コラーゲン誘導性関節炎、若年性慢性関節炎、若年性慢性関節リウマチ、変形性関節炎、喘息、心臓血管疾患、自己免疫性糖尿病、インシュリン依存性(タイプ1)糖尿病、糖尿病性歯周炎、糖尿病性網膜症、糖尿病性腎症、腹腔疾患、慢性大腸炎、クローン病、炎症性腸疾患、潰瘍性大腸炎、胃潰瘍、肝炎、コレステロール胆石、肝線維症、川崎病、多発性硬化症、腎症、神経変性疾患、眼疾患、膵小葉炎、歯周病、肺疾患、再狭窄、慢性関節リウマチ、甲状腺炎、円形脱毛症、自己免疫性心筋炎、およびグレーブス病より成る群から選択されることを特徴とする請求項9記載の方法。
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